JP3641285B2 - 対話型生爪成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は対話的に生爪形状、加工条件を入力し、爪端面を加工基準とするために座標系設定値を設定するだけで、ＮＣ（数値制御）装置内部で生爪成形プログラムを生成し、この生爪成形プログラムを起動することで生爪成形加工が容易にできる対話型生爪成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
旋削加工の段取り作業の一つに生爪成形加工がある。かかる生爪成形加工は従来、作業者が手動で加工を行うのが一般的である。すなわち、作業者がＮＣ旋盤を制御するＮＣ装置表示部の座標値と生爪の実際の加工箇所を目視しながら、更には耳で切削音を確認しながら、ハンドル（手動パルス発生器等）の操作で何回も切り込みながら成形するという、多くの経験と勘に頼らざるを得ない作業であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、生爪成形加工が容易に非熟練者にもできる装置の出現が望まれていた。すなわち、対話的に生爪形状の寸法や加工条件を入力するだけで、ＮＣ装置内部の専用固定サイクルに数値を自動的に入力され生爪成形プログラムが作成される。そして、この生爪成形プログラムを起動することで、生爪成形加工時の工具軌跡チェック、あるいは生爪成形加工を、荒加工から仕上加工までを自動的に実行することができる対話型生爪成形装置の出現が望まれていた。
以上のような技術背景から、この発明は対話的に生爪形状、加工条件を入力し、爪端面を加工基準とするための座標系設定値を設定するだけで、ＮＣ装置内部において、生爪成形プログラムが自動作成され、この生爪成形プログラムにより事前に工具軌跡のチェックが可能で、生爪成形プログラムを起動することで生爪成形加工が容易にできる対話型生爪成形装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願の発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、 被加工物を把持する把持手段が取り付けられた主軸を回転自在に支持する主軸台と、この主軸台に対して、少なくともＸ軸方向、Ｚ軸方向に相対移動可能に設けられた刃物台とを備えたＮＣ旋盤またはターニングセンタにおいて、
生爪形状を特定する寸法および加工条件を含む入力データを入力する入力手段と、
この入力手段により入力された生爪形状を特定する寸法および加工条件を格納する生爪形状／加工条件メモリと、
前記主軸台または前記刃物台を送り軸を介して移動位置決めさせるためのサーボモータを制御するとともに、移動位置の位置データを読み取ることができる送り軸制御部と、
前記刃物台に取り付けられた生爪加工用工具の刃先を生爪端面に当接させ、この位置データを爪端面位置として設定する爪端面位置設定手段と、
この爪端面位置を前記Ｚ軸方向の加工基準位置に、主軸中心線位置をＸ軸方向の加工基準位置に定め、移動位置データが変数となっている生爪加工用固定サイクルプログラムを格納している生爪成形プログラムメモリと、
前記入力手段より軌跡チェック開始信号が入力された場合には軌跡チェック信号を送出し、前記入力手段より生爪成形開始信号が入力された場合には生爪成形信号送出する実行制御部と、
前記生爪加工用固定サイクルプログラムの変数である移動位置データに、前記生爪形状／加工条件メモリに格納されている生爪形状を特定する寸法および加工条件を代入した生爪成形プログラムに基づき前記送り軸制御部より出力された位置データで工具軌跡の画像データを作成し、この画像データを表示部に出力する画像処理部と、
前記実行制御部より生爪成形信号を送出された場合、前記生爪成形プログラムに基づき前記送り軸制御部、前記主軸を駆動する駆動モータを制御する主軸制御部に指令を出力し生爪加工を行う実行部とからなる対話型生爪成形装置であって、
前記爪端面位置設定手段は、前記刃物台に取り付けられた生爪加工用工具の刃先を前記Ｚ軸方向より生爪端面に当接させ、この当接位置を前記送り軸制御部より読み取り、この位置データを爪端面位置として設定することを特徴とする対話型生爪成形装置としたものである。
【０００５】
【作用】
上記の構成を有する発明においては、対話的に生爪形状、加工条件を入力し、生爪端面に生爪加工用の工具を当接させ、入力キーを操作することにより生爪端面を加工基準とするだけで、ＮＣ装置内部において、生爪成形プログラムが自動作成され、この生爪成形プログラムにより事前に工具軌跡のチェックが可能で、生爪成形プログラムを起動することで生爪成形加工が容易にできる。
【０００６】
【実施例】
以下、図面に沿って、この発明による一実施例について説明する。
図１はこの発明の概略を説明する流れ図である。この流れ図に従って対話型生爪成形を説明する。
生爪成形用対話画面をＮＣ装置表示部に表示し、この生爪成形用対話画面に対して生爪形状の寸法や加工条件（切削条件）を順次入力する（Ｓ１）。次に生爪加工を行う工具の刃先をＺ軸方向より生爪端面に当接し、この当接位置を所定のキー操作により読み取り記憶することによって生爪成形の加工基準（加工用座標系）を設定する（生爪端面位置の設定、ステップＳ２）。生爪形状寸法、加工条件を爪加工固定サイクルに入力することにより生爪成形プログラムが作成される。ついで、工具軌跡描画のためのキー操作によって生爪成形加工の工具軌跡を画面に描画し、軌跡チェックを行う（ステップＳ３）。生爪成形プログラムが工具軌跡チェックでＯＫであれば、すなわち、入力データの入力ミスがなければ、生爪成形プログラムをプログラム起動し生爪成形加工を実際に行う（ステップＳ４）。
【０００７】
図５、図６はＮＣ装置の表示部（ＣＲＴ）に表示される外爪成形用、内爪成形用の表示画面である。また、図７は加工形状部分の詳細図であり、図７（ａ）は外爪成形用の加工部分、図７（ｂ）は内爪成形用の加工部分の詳細図である。この図５、図６に従って、生爪形状、加工条件（切削条件）等の入力するステップを詳細に説明する。
ＮＣ表示画面で生爪成形用表示画面を選択すると、図５のような外爪成形用表示画面がＣＲＴに表示される。ここで、外爪成形か、内爪成形かを、「外爪成形」キーＦ５または「内爪成形」キーＦ６の入力により選択する。「内爪成形」キーＦ６の押圧で内爪成形を選択した場合には、ＣＲＴの表示画面が図６に切り換えられる。
図示された加工形状に基づき、Ａ〜Ｇの各数値データを順次入力し、生爪形状／加工条件メモリ１１（図３、図４参照）に格納する。図において、Ａは第１把持部直径値、Ｂは第１把持部つかみ代、Ｃは生爪切削時把持するリングＬの直径値、Ｄは第２把持部直径値、Ｅは第２把持部つかみ代である。なお、生爪形状が１段でよい場合には、Ｄ，Ｅの数値入力は省略可能である。また、Ａ，Ｂ，Ｃの数値入力は半径値入力であってもよい。
次に、加工条件である切削速度、主軸回転数、送り速度、切り込み、仕上げ代を順次入力し、生爪形状／加工条件メモリ１１に格納する。切削速度、主軸回転数はどちらか一方のデータの入力でよい。図５または図６のように入力が終了したら、ステップＳ１の生爪形状、加工条件の入力は完了する。
【０００８】
図２はこの発明の爪端面位置の設定処理のブロック図である。この図に従って、生爪端面位置設定のステップＳ２について説明する。
４は手動制御部であり、この手動制御部４は生爪端面に工具の刃先をＺ軸方向（主軸軸線方向）より当接させるための手動操作［手動送り操作、手動早送り操作、ハンドル（手動パルス発生器）］による指令を手動指令として送り軸制御部５に出力する。
５は送り軸制御部であり、送り軸制御部５は手動指令等に従って、サーボモータ５ａを制御し、その時の現在位置データである位置データを位置メモリ６に格納する。なお、作業者は手動操作により工具の刃先を生爪端面に当接させた後、図５あるいは図６の「爪端面位置設定」キーＦ４を押圧することにより、爪端面位置を特定する。すなわち、生爪端面に工具に刃先を当接させたときの機械座標系のＺ軸方向機械座標値とパラメータメモリ１２に記憶されている機械原点と主軸中心までのＸ軸方向距離データとを、加工座標系の設定値に入力することにより、加工基準位置（加工原点位置）の設定が可能となるのである。
【０００９】
図３はこの発明の軌跡チェック処理のブロック図である。この図３に従って生爪成形加工時の工具軌跡チェック処理のステップＳ３について説明する。なお、軌跡チェックとは、加工前に、生爪成形プログラムに従って成形加工を行う工具の軌跡をＣＲＴ上に描画し、その軌跡描画画面により入力データの入力ミスがないか否かを判別させることにより動作確認を行うものである。
入力部１は前記したステップＳ１において生爪形状、加工条件等を入力するためのものであり、この入力された生爪形状、加工条件等入力データは生爪形状／加工条件メモリ１１に格納されている。
パラメータメモリ１２には、機械原点から主軸中心までの距離等機械固有のデータおよび生爪加工時のアプローチ量データ等が予め格納されている。
生爪成形プログラムメモリ１３には、移動位置データが変数となっている生爪加工用固定サイクルのプログラムが予め格納されている。
爪端面位置メモリ３には、ステップＳ２にて設定された爪端面位置設定データが格納されている。
【００１０】
作業者は、各メモリに各データが格納された状態で図５あるいは図６の「軌跡チェック」キーＦ９を押圧することにより工具の軌跡チェックを行う。
実行制御部１４は、軌跡チェック開始指令を受けて、送り軸制御部５および実行部１５へ軌跡チェック信号を出力し、また実行部１５へ起動指令を出力する。実行部１５は、起動指令を受けて、生爪形状／加工条件メモリ１１より読み出した入力データを引数として生爪加工用固定サイクルのプログラムの変数に代入された生爪成形プログラムを起動し、１ブロックずつ生爪成形プログラムを実行し、プログラム指令を送り軸制御部５に出力する。送り軸制御部５は、プログラム指令に従ってサーボモータ５ａを介して送り軸の制御を行うものであるが、軌跡チェック信号を受けている場合には実際の送り動作を行わず、工具の移動データのみを演算し、移動指令の現在位置データを位置メモリ６に送出する。
【００１１】
描画処理部１６は、位置メモリ６よりの送出された位置データから、描画データを作成し表示部７に出力する。表示部７は描画データに従って、ＣＲＴに工具軌跡を描画する。作業者はこの工具軌跡を見て、入力ミスがないか否か、所望した生爪成形加工であるか否かのチェックを行う。
この工具軌跡は、例えば、外爪成形の仕上げ加工の場合、図７（ａ）に示すようにアプローチ点（１）から、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７） [ または、（１）→（３）、（４） a →（３）、（４） b →（５）、（７）→（５） ]のような移動経路で、荒加工用、仕上げ加工の順番に描画される。なお、図５および図６は粗加工を点線で仕上げ加工を実線で描画している。また、移動経路はこの例に限定されることはない。
【００１２】
図４はこの発明の生爪成形加工処理のブロック図である。この図４に従って生爪成形加工のステップＳ４について説明する。
なお、前述したように、生爪形状／加工条件メモリ１１、爪端面位置メモリ３、パラメータメモリ１２、生爪成形プログラムメモリ１３には、各データが格納されているものとする。
作業者は、各メモリに各データが格納された状態で図示しない操作盤の「プログラム起動」キーを押圧することにより生爪成形加工を行う。
実行制御部１４は、加工開始指令を受けて、送り軸制御部５および実行部１５に生爪成形信号を出力し、また実行部１５には起動指令も出力する。
実行部１５は、起動指令を受けて、生爪形状／加工条件メモリ１１より読み出された入力データを引数として生爪加工用固定サイクルのプログラムの変数に代入された生爪成形プログラムを起動する。
【００１３】
この生爪成形プログラムは、主軸中心線と爪端面位置メモリに設定されている爪端面設定データとの交点を加工原点（ワーク座標系の原点）を基点（Ｘ０，Ｚ０）とし、図７（ａ）に示すように工具をアプローチ点（１）から、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７） [ または、（１）→（３）、（４） a →（３）、（４） b →（５）、（７）→（５） ]のような移動経路で所定の送り速度で移動させるとともに、主軸を所定の回転数で回転させて加工を行うものである。このような生爪成形プログラムを１ブロックずつ実行し、送り制御部５と、主軸制御部２１、機械制御部２２へプログラム指令を送出する。
【００１４】
送り軸制御部５は、プログラム指令に従ってサーボモータ５ａを介して送り軸の位置、速度を制御し、現在位置である位置データを位置メモリ６に出力する。
主軸制御部２１は、プログラム指令に従って主軸モータ２１ａの回転数を制御し、主軸を所望の回転数で回転させる。なお、入力データが切削速度の場合には、生爪加工用固定サイクルプログラムに、切削速度が把持部直径から回転数を演算する演算式を組込んでおき、回転数を求めて主軸の回転制御を行う。また、機械制御部２２はプログラム指令に従って機械移動部位を制御する。
描画処理部１６は、位置データから描画データを作成しＣＲＴ７に出力する。ＣＲＴ７は描画データに従って、工具軌跡を加工時に描画する。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対話的に生爪形状、加工条件を入力し、爪端面を加工基準とするための座標系設定値を設定するだけで、ＮＣ装置内部において、生爪成形プログラムが自動作成され、この生爪成形プログラムにより事前に工具軌跡のチェックが可能で、生爪成形プログラムを起動することで非熟練者でも生爪成形加工が容易に行える。また、工具軌跡のチェックを行うため、入力ミスを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の概略を説明する流れ図である。
【図２】 この発明の爪端面位置の設定処理のブロック図である。
【図３】 この発明の生爪成形加工の軌跡チェック処理のブロック図である。
【図４】 この発明の生爪成形加工処理のブロック図である。
【図５】 この発明の外爪成形の描画画面である。
【図６】 この発明の内爪成形の描画画面である。
【図７】 加工形状部分の詳細図であり、図７（ａ）は外爪成形用の加工部分、図７（ｂ）は内爪成形用の加工部分の詳細図である。

Claims (1)

1. 被加工物を把持する把持手段が取り付けられた主軸を回転自在に支持する主軸台と、この主軸台に対して、少なくともＸ軸方向、Ｚ軸方向に相対移動可能に設けられた刃物台とを備えたＮＣ旋盤またはターニングセンタにおいて、
   生爪形状を特定する寸法および加工条件を含む入力データを入力する入力手段と、
   この入力手段により入力された生爪形状を特定する寸法および加工条件を格納する生爪形状／加工条件メモリと、
   前記主軸台または前記刃物台を送り軸を介して移動位置決めさせるためのサーボモータを制御するとともに、移動位置の位置データを読み取ることができる送り軸制御部と、
   前記刃物台に取り付けられた生爪加工用工具の刃先を生爪端面に当接させ、この位置データを爪端面位置として設定する爪端面位置設定手段と、
   この爪端面位置を前記Ｚ軸方向の加工基準位置に、主軸中心線位置をＸ軸方向の加工基準位置に定め、移動位置データが変数となっている生爪加工用固定サイクルプログラムを格納している生爪成形プログラムメモリと、
   前記入力手段より軌跡チェック開始信号が入力された場合には軌跡チェック信号を送出し、前記入力手段より生爪成形開始信号が入力された場合には生爪成形信号送出する実行制御部と、
   前記生爪加工用固定サイクルプログラムの変数である移動位置データに、前記生爪形状／加工条件メモリに格納されている生爪形状を特定する寸法および加工条件を代入した生爪成形プログラムに基づき前記送り軸制御部より出力された位置データで工具軌跡の画像データを作成し、この画像データを表示部に出力する画像処理部と、
   前記実行制御部より生爪成形信号を送出された場合、前記生爪成形プログラムに基づき前記送り軸制御部、前記主軸を駆動する駆動モータを制御する主軸制御部に指令を出力し生爪加工を行う実行部とからなる対話型生爪成形装置であって、
   前記爪端面位置設定手段は、前記刃物台に取り付けられた生爪加工用工具の刃先を前記Ｚ軸方向より生爪端面に当接させ、この当接位置を前記送り軸制御部より読み取り、この位置データを爪端面位置として設定することを特徴とする対話型生爪成形装置。

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