JPS61244444A

JPS61244444A - 工作機械のワ−ク座標系設定装置

Info

Publication number: JPS61244444A
Application number: JP60084248A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Shiratori; 白鳥　秀文; Osamu Mitsuizumi; 三ツ泉　修; Kazuhiko Oiwa; 一彦大岩
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1986-10-30
Also published as: US4755949A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は工作機械特にＮＣ加工機でワークを加工する際
、取代を考慮したワーク加工面からの位置（プログラム
原点）を基準にした工作機械のワ一り座標系設定装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、工作機械のＮＣ加工機では、機械制御用の座標と
ワーク加工用の座標の２つを有し、加工に先だって機械
座標系位置を確認した後、加工プログラムに対するワー
ク取付位置（プログラム原点）の変化分をワーク座標系
の設定値として手動操作で補正していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述した従来の手動操作による補正には
、計測操作と手計算とを必要とし、更に複雑な機械操作
が伴っている。この為、誤動作、段取り時間の長期化お
よび不良品の発生等をもたらすという問題点があった。

また、作業者がワークのどの点を基準（プログラム原点
）にして加工プログラムを作成するか、さらに加工に先
立つ取代とその振分けによってプログラム原点そのもの
が機械原点に対して変動することが自動化における問題
点として残っている。

また、工具補正値も工具取付寸法もＮＣ装置の工具オフ
セット・メモリで一括処理されていたため、工具刃先の
位置が機械上の実際の座標位置とＮＣ装置側め現在値デ
ータとが一致せず、また工具取付寸法がオフセットされ
る場合には、大きな偏差値となってしまうことがしばし
ば起きていた。

特に刃物台タレットによるタレットインデックス時に干
渉が発生するなど安全問題があった。また作業者が間違
いやすく工具管理上非常にやりすらいという問題があっ
た。

最近になって、ワーク座標系設定を自動的に行おうと、
各社共種々開発を進めているが、現状においてはこれと
いった完全なワーク座標系設定装置が完成されていない
のが実情である。

本発明の目的は上記事情に鑑み、問題を解決するために
提案されたものであって、例えば刃物台のタレット面を
工具基準点とし、加工プログラム原点に沿った座標系を
自動処理設定することにより操作を容易に行えるように
した工作機械のワーク座標系設定装置を提供するにある
。

〔問題点を解決するための手段と作用〕本発明は工作機
械のワーク座標系設定装置であって、その手段は、ＮＣ
加工データを入出力せしめる入出力手段と、主軸台の脇
に取付けられかつアームを介して振込まれる計測手段と
、該計測手段にタレット面を当てて計測された工具基準
点設定データを記憶させる工具基準点設定データ・メモ
リと、ワークを加工せしめるためのＮＣ加工プログラム
データを記憶させるＮＣ加工プログラムデータ・メモリ
と、前記工具基準点設定データ・メモリからの工具基準
点設定データと機械座標値データとで演算処理されて各
工具の取付寸法データを求める第１の演算部と、試し削
りに使用されるタレット面階による設定機械座標値デー
タ、設定工具取付寸法データおよび取代データによりワ
ーク座標系設定データを求める第２の演算部とから構成
されている。

而して、本発明は例えば刃物台のタレット面を工具基準
点として各工具の取付寸法データを計測手段で計測し、
加工プログラム原点に沿ったワーク座標系の設定をする
ことにより自動操作が出来、かつ容易に行ない得ること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施態様を図面に基づいて詳細に説明
する。

（１）　　まず、本発明の基本原理について説明する。

第２図（イ）〜第２図（ホ）は本発明のワーク座標系設
定を説明するモデル構成図である。

第２図（イ）〜第２図（ホ）の夫々の各図において、主
軸台Ｈに軸承された主軸Ｓの先端部にチャックＣが取付
けられている。該チャックＣの先端部に取付けられた爪
りによりワークＷを把持する。主軸台Ｈの側壁にはプリ
セットセンサＰｓがアームＬを介して揺動自在に取付け
られ、機内に振込まれて計測される。前記チャックＣに
対向する側に機械原点ＯＭを有している。またチャック
Ｃに対向する側に刃物台Ｔｒが設けられ、Ｘ軸とＺ軸の
２平面内に移動し得るようになっている。

刃物台Ｔｒの前面にはタレッ１−Ｔｈが割出し可能に取
付けられている。該タレットＴｈには工具Ｔが装着され
るようになっている。

第２図（イ）はプリセットセンサＰｓを振込んで、刃物
台Ｔｒの前面に取付けられているタレッ）Ｔｈの基準面
にプリセットセンサＰｓが当てられている状態を示して
いる。すなわちプリセットセンサＰｓをタレットＴｈの
基準面に当てることにより機械原点６ＭからタレットＴ
ｈ面までの距離ＺＱが求められる。ＺＱはプリセットセ
ンサＰｓの機械原点ＯＭからの設定データとなる。なお
、予めプリセットセンサＰｓとワークＷの取付は位置の
関係はあらかじめ正確に求められている。

また、本実施例ではＺ軸方向についてのみ説明している
が、Ｘ軸方向についても同様であるので説明を省略して
いる。

第２図（ロ）はタレッ）Ｔｈの面に工具Ｔを装着し、プ
リセットセンサＰｓで工具Ｔの刃先点に当てた状態を示
している。すなわちプリセットセンサＰｓを工具Ｔの刃
先点に当てた時の信号により、機械原点６Ｍから工具Ｔ
の基準面までの距離データ、すなわち機械座標値Ｚｎ（
Ｍ）が求められる。

而して、タレットＴｈの面から工具Ｔの刃先点までの距
離を機械座標値Ｚｔｎとすれば、ＺＱ　＝　Ｚｔｎ＋　
Ｚ　ｎ　（Ｍ）である。

第２図（、イ）および第２図（ロ）から、Ｚｎ（Ｍ）と
ＺＱが求められているので、Ｚｔｎ＝Ｚｑ　　Ｚｎ　（Ｍ）でＺｔｎが求まる。

この値Ｚｔｎが各工具の取付寸法データである。

第２図（ハ）はタレットＴｈ０面に工具Ｔｔ。

Ｔ２およびＴ３が取付けられ、上記第２図（イ）および
第２図（ロ）で示した計測要領で各工具ＴＩ、Ｔ２とよ
びＴ３の取付は寸法データを求めた例である。

すなわち、第２図（ハ）から判るように、各工具Ｔ１、
Ｔ２およびＴ３の取付寸法データＺｔｔ。

ＺｔｚおよびＺｔ３は次のとおりとなる。

Ｚ　ｔ　Ｉ　＝ＺＱ　−Ｚ　ｓ　　（Ｍ）Ｚ　ｔ　２　
＝ＺＱ　−２２（Ｍ）Ｚｔ３＝ＺＱ　Ｚ３（Ｍ）第２図（ニ）は爪りにワークＷを把持し、さらにタレッ
トＴｈに試し削りをする工具Ｔを挿着し、工具Ｔの刃先
をワークＷの加工面に当てた状態を示している。

この状態で第２図（イ）および（ロ）の要領で機械原点
ＯＭからタレッｌ−Ｔｈの基準面までの距離である機械
座標値データＺｏ（Ｍ）、および設定工具取付寸法デー
タＺｔｏを求める。また加工プログラム原点ｏｐを加工
面より取り代Ｚδを考慮した位置とし、機械原点σ−か
ら加工プログラム原点ｏｐまでの距離すなわちワーク座
標系設定値Ｚｗは、Ｚｗ＝Ｚｔｏ＋Ｚｏ　（Ｍ）＋Ｚδ
となる。

上記の式でＺｗが求められることになる。

而して、各工具Ｔにおける加工プログラム原点′？５ｐ
に対するワーク座標系の現在値Ｚｎ（ｗ）は第２図（ホ
）に示した状態となり、次の式で求められる。

Ｚｎ　（ｗ）＝Ｚｗ−（Ｚｔｎ＋Ｚｎ　（Ｍ））（２）
　　次に本発明の具体的な構成について説明する。

第１図は本発明を実施したワーク座標系設定装置の一例
を示す制御ブロック図である。

第１図において、ＮＣデータを読み取るテープリーダ１
からその入出力回路１ａを介してＣＰＵ１００によりＮ
Ｃデータが入力され、加工プログラム・メモリ６に一時
格納されて記憶される。

各種の操作信号や工具に関する情報のデータ等を画面付
キーボード２から入出力装置１ａを介して取り込まれる
。

また、刃物台ＴｒのタレットＴｈには例えば工具Ｔが１
０本挿着され、タレント面魚としてＴＩＴ２．・・・・
・・Ｔ９．ＴＩＯで管理される。

タレットＴｈに挿着された工具Ｔはタレット面側出し指
令データによりインターフェイス３を介して必要時に割
出される。刃物台Ｔｒは補間器および位置制御回路４ａ
、アンプ４ｂを介してＸ。

Ｚ軸のモータ４ＣによりＸ、　　Ｚ軸方向に移動制御さ
れる。モータ４ＣからフィードバックされるＸ。

Ｚ軸の現在位置は常時送出され機械座標値データＺｎ（
Ｍ）としてレジスタ１１に取込まれる。主軸台Ｈの側壁
にアームＬを介して揺動自在に取付けられた計測装置で
あるプリセットセンサＰｓは、４゛方向の位置を計測で
きるもので、インターフェイス５を介して必要なデータ
の計測信号を発する。

あらかじめプリセットセンサＰｓを振込んでタレッ）Ｔ
ｈに挿着された各工具刃先点に当て機械原点ＯＭから工
具基準面までの距離ＺＱ、ＸＱを計測し１．その値Ｚｃ
Ｉ、ＸＱが工具基準点設定データ・メモリ７に一時格納
されて記憶される。工具ファイル階毎に工具に関する主
要データが登録され、かつ各工具の取付寸法データｘｔ
、ｚｔも記入される工具ファイルのデータが工具ファイ
ル・メモリ８に一時格納され記憶される。

また、加工するワークに必要な工具のレイアウトを刃物
台Ｔｒのタレソ１−Ｔｈ面患に対応して工具レイアウト
データとして工具ファイルから工具データ処理プログラ
ム１０によって、編集処理され工具レイアウト・メモリ
９に一時格納され記憶される。実測される各工具補正値
は工具レイアウトメモリ９の工具補正値ｘｏ　Ｆ　＊　
　ｚｏ　Ｆ欄に取込まれる。また工具補正値Ｘ０ＦＩＺ
ＯＦが入力されると直ちに工具ファイル・メモリ８の工
具取付寸法ｚｔ、ｚｔを加減算処理し最新の正確な工具
取付寸法ｚｔ、ｚｔとして工具ファイル・メモリ８に格
納される。

各工具Ｔが挿着されるタレッｌ−Ｔｈの基準面にプリセ
ットセンサＰｓを当て計測信号を発すると機械座標値デ
ータＺｎ（Ｍ＞はレジスタ１１から演算部１３へ取込ま
れる。Ｚ軸方向の＋プリセットセンサ信号によりアンド
・ゲート１２を開かせ、レジスタ１１に記憶されている
機械座標値データＺｎ（Ｍ）がアンド・ゲート１２を通
過し、機械座標値データＺｎ（Ｍ）と工具基準点設定デ
ータ・メモリ７に記憶されている工具基準点設定データ
ＺＱが演算部１３に取込まれ、該演算部１３で取付寸法
Ｚｔｎ＝Ｚｃ＋　　Ｚｎ（Ｍ）の演算処理がなされ、工
具ファイル８に一旦記憶される。

試し削りをするタレント面魚の工具をワーク面に当て、
ワーク座標系設定信号が出された時、そのワーク座標系
設定信号がアンド・ゲート１４とアンド・ゲート１５を
開かせ（アンド・ゲート１４にレジスタ１１から試し削
りをするタレント面阻の工具ＴのワークＷに当たった時
点の機械座標値データＺｎ（Ｍ）、アンド・ゲート１５
に工具ファイル８に記憶された試し削りをするタレット
面魚の工具Ｔの取付寸法データＺｔｎが夫々取込まれる
。而して機械座標値データＺｎ（Ｍ）がレジスタ１６に
一旦格納され、設定機械座標値データＺｏ（Ｍ）として
記憶される。また、Ｚｔｎがレジスタ１７に一旦格納さ
れ、設定工具取付寸法データＺｔｏとして記憶される。

なお、あらかじめ取代データＺδがレジスタ１８に一旦
格納されている。

取代データＺδが入力されない場合、レジスタ１８はＯ
となっている。

レジスタ１６から設定機械座標値Ｚｏ（Ｍ）。

レジスタ１７から設定工具取付寸法データＺｔｏおよび
レジスタ１８から取代データＺδが夫々演算部１９に取
込まれる。演算部１９でＺｗ＝Ｚｔｏ＋Ｚｏ　（Ｍ）＋Ｚδ の演算処理がなされて、その値がワーク座標系設定デー
タＺｗとしてレジスタ２０に一旦記憶される。

ワーク座標系出力指令（例えばＣＲＴ上に現在位置とし
て表示する時の指令）によりアンド・ゲート２１を開か
せ、演算部１３で演算処理された工具取付寸法Ｚｔｎの
値が取込んで、アンド・ゲート２１を通過した工具取付
寸法Ｚｔｎが演算部２２に取込む。また演算部２２には
、レジスタ１１から機械座標値データＺｎ（Ｍ）および
レジスタ２０からワーク座標系設定データＺｗが夫々取
込まれる。演算部２２でＺｎ　（Ｗ）＝Ｚｗ−（Ｚｔｎ＋Ｚｎ　（Ｍ））の演算
処理がなされ、その演算処理値がレジスタ２３にワーク
座標値データＺｎ（Ｗ）として取込まれ、ワーク座標系
現在値として出力される。このレジスタ２３に記憶され
たワーク座標値データＺｎ（Ｗ）が各工具Ｔにおける加
工プログラム原点６ｐからの座標値となり、加工時の工
具刃先の位置データである。

（３）本発明の動作を、第３図のフローチャートに基づ
いて説明する。

第３図において、まず第０段としてあらかじめプリセッ
トセンサＰｓで工具基準点設定データＺＱをパラメータ
として入力し工具基準点設定データ・メモリ７に記憶さ
せる。第０段として各工具ＴをプリセットセンサＰｓに
当てる（第２図（ロ））と、刃物台の移動を自動停止さ
せる（第■段）。

第０段としてプリセットセンサＰｓの信号により機械座
標値Ｚｎ（Ｍ）を取込み、演算部１３でＺｔｎ＝Ｚｑ　
　Ｚｎ　（Ｍ）の演算処理を行い、各工具Ｔの取付寸法
Ｚｔｎを求めて工具ファイル８に記憶させる。

次にワーク座標系の設定を開始する。第０段として試し
削りを行う設定工具データ取込みを行う。

すなわち設定機械座標値Ｚｏ（Ｍ）および設定工具取付
寸法Ｚｔｏを演算部１９に取込む。さらに第０段で取代
データＺδを演算部１９に取込む。第０段として演算部
１９でＺｗ＝Ｚｔｏ＋Ｚｏ　（Ｍ）＋Ｚδの演算処理を
行い、そのＺｗが機械原点ＯＭから加工プログラム原点
ｏｐまでの距離で、機械原点ＯＭからＺｗ離れた点′？
５ｐを加工プログラム原点とする。

ワーク座標系の出力は次のステップで行われる。

まず第０段として加工する工具データの取込みを行う。

すなわち工具ファイル８から加工する工具取付寸法Ｚｔ
ｎ、およびレジスタ１１から移動中の機械座標値Ｚｎ（
Ｍ）を演算部２２に取込む。

また演算部１９で求めてレジスタ２０に記憶されている
ワーク座標系設定データＺｗを演算部２２に取込ませる
。

第０段で演算部２２でＺｎ　（Ｗ）＝Ｚｗ−（Ｚｔｎ＋Ｚｎ　（Ｍ））の演算
処理がなされる。第［相］段で第０段により求めたワー
ク座標値Ｚｎ（Ｗ）を出力させることにより加工プログ
ラム原点ｏｐからのワーク座標系の工具刃先位置として
表示される。

〔効果〕

本発明はプリセットセンサで各工具の基準点に対する取
付寸法を自動設定することによってワークの座標系を設
定するようにしたので、工具の摩耗等の工具補正値が工
具レイアウト・メモリに入力されると、直ちに工具ファ
イルに登録されていた工具取付寸法を補正し書き替える
ことが出来る。

工具取付寸法データはＮＣ加工データにフィードバック
され正確な加工がおこなわれ、工具取付寸法の管理上非
常に有効である。

工具刃先の位置が機械上の実際の座標位置とＮＣ制御装
置側の現在値データが常に一致し継続されるので、従来
のような干渉問題がなく安全であり、かつ工具管理がし
易い。従って未熟練者でもわかり易いため間違わずに操
作することが可能である。

本発明は工具取付寸法の自動入力によるワークの座標系
設定であるから自動化、ＦＭＳへの対応が容易となる。

さらに、本発明は交換工具による自動段取り時に省力化
、省人化として特に有効で、自動化における精度管理が
維持された生産能率の向上に貢献大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したワーク座標系設定装置の一例
を示す構成ブロック図である。第２図（イ）〜（ホ）は
本発明のワーク座標系設定を説明するモデル構成図であ
る。第３図は本発明の動作を示すフローチャートである
。１・・・テープリーダー　２・・・画面付キーボード６
・・・ＮＣ加工プログラムデータ・メモリ７・・・工具
基準点設定データ８・・・工具ファイル・メモリ９・・・工具レイアウト・メモリ１０・・・工具データ処理プログラム・メモリ１１．１
６．１８，２０．２３・・・レジスタ１３、１９．２２
・・・演算部　　１２．１４．１５．２１・・・アンド
・ゲートＴｒ・・・刃物台　　　　Ｔｈ・・・タレットＴ・・・
・・・工具　　　　　Ｈ・・・・・・主軸台Ｓ・・・・
・・主軸　　　　　Ｃ・・・・・・チャックＤ・・・・
・・爪　　　　　　Ｐｓ・・・プリセットセンサＯＭ・
・・機械原点　　　ｏｐ・・・加工原点特許出願人　　
　日立精機株式会社第２図（イ）第２図（ニ）矛２図（ホ）

Claims

【特許請求の範囲】

加工データを入出力せしめる入出力手段と、工具の刃先
位置を計測する計測手段と、工具基準点設定データを記
憶させる工具基準点設定データ・メモリと、ワークを加
工せしめるためのＮＣ加工プログラムを記憶させるＮＣ
加工プログラムデータ・メモリと、前記工具基準点設定
データと機械座標値データとで演算処理されて各工具の
取付寸法データを求める第１の演算部と、前記機械座標
値データ、工具取付寸法データによりワーク座標系設定
データを求める第２の演算部とからなることを特徴とす
る工作機械のワーク座標系設定装置。