(57)【要約】【発明が解決する課題】工具の刃先位置がワークの加工に必要なレベルで十分に高精度に得ることが出来ない点、工具の交換作業がオペレータの意に反して煩雑になる点、工具交換毎にワークの形状が微妙に変化してしまう懸念もあった。  【解決手段】  本発明は、工作機械の刃物台に取り付けられて斜め穴工具を目的の角度で保持可能な工具ユニットと、前記斜め穴工具を実際に加工を行う角度で工具ユニットへ保持させた上で工具のＺ方向の刃先位置を測定する刃先位置測定手段と、該刃先位置測定手段によって得られた刃先位置データが入力される刃先位置データ入力部と、工具ユニットに保持される斜め穴工具の角度データが入力される角度データ入力部と、該両データ入力部に入力されたデータに基づき、Ｙ方向の刃先位置を演算する刃先位置演算手段と、刃先位置データを記憶保持する刃先位置データ記憶手段とを備えることを特徴とするものである。  【選択図】  図７        
2006035344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の刃物台に取り付けられて斜め穴工具を目的の角度で保持可能な工具ユニットと、
前記斜め穴工具を実際に加工を行う角度で工具ユニットへ保持させた上で工具のＺ方向の刃先位置を測定する刃先位置測定手段と、
該刃先位置測定手段によって得られた刃先位置データが入力される刃先位置データ入力部と、
工具ユニットに保持される斜め穴工具の角度データが入力される角度データ入力部と、  該両データ入力部に入力されたデータに基づき、Ｙ方向の刃先位置を演算する刃先位置演算手段と、
刃先位置データを記憶保持する刃先位置データ記憶手段とを備える
ことを特徴とする工作機械の工具刃先形状オフセット設定装置。
【請求項２】
工作機械の刃物台に取り付けられて斜め穴工具を目的の角度で保持可能な工具ユニットが備えられ、
前記斜め穴工具を実際に加工を行う角度で工具ユニットへ保持させた上で工具のＺ方向の刃先位置を測定し、
該測定によって得られた刃先位置データを刃先位置データ入力部に入力し、
その一方で、工具ユニットに保持される斜め穴工具の角度データを角度データ入力部に入力し、
その上で、前記両データ入力部に入力されたデータに基づき、前記斜め穴工具のＹ方向刃先位置の演算を行い、
この演算された刃先位置データを刃先位置データ記憶手段に記憶保持させるようにしたことを特徴とする工作機械の工具刃先形状オフセット設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、工作機械の刃物台に取り付けられる工具ユニットの刃先位置の測定方法に関するもので、特に、斜め穴を加工するために用いられる工具ユニットの刃先位置の設定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動旋盤を含む数値制御工作機械は、取り付けられた工具を入力された加工プログラムに従い移動させることによって、ワークを加工させる。
従い、ワークの加工に先立ち、ワークの加工をするため刃物台等に取り付けられた工具の刃先位置が数値制御装置内部に適切に設定されなくてはならない。現実にワークを加工する為オペレータが作成した加工プログラムで意図した通りの軌跡を工具刃先に辿らせる必要があるためである。
【０００３】
工具を取り付けた時の工具の刃先位置が、刃物台に工具を取り付けただけの状態では加工プログラムで指令した通りの軌跡を辿ることにならず、加工プログラムで指令される軌跡よりも出っ張った状態あるいは引っ込んだ状態で刃先が移動する。この為に、一般にワークの加工準備として刃物台などに刃物を取り付けた状態で、工作機械の所定の位置に取り付けられたタッチセンサなどの刃先位置の計測器具を用いて刃先位置を測定し、その測定結果を数値制御装置に入力し刃先位置を較正する。数値制御装置は、この入力結果を用いて工具の移動制御を行うものとなっている。
【０００４】
ここで、工具刃先位置を数値制御装置に設定する為の別の例を説明する。
図８の従来の方法の説明図において、破線図示の工具の刃先位置を求めるには、まず距離Ａ（Ｚ方向の位置）を測定し、Ｚの位置を確定した後、工具をある角度θ振った時の値として、Ｙ，Ｚの値を求めることを行っていた。これはＹの位置を正確に測定する方法が無かった為である。結果として刃先位置を求めるには、Ａの測定をした後に更に、Ｙ，Ｚの刃先位置を求めることが必要になり、作業性が悪い等オペレータに負担を強いるものとなっていた。
【０００５】
こうした負担は、「特許文献１」に記載の技術を適用することによって軽減することが可能になる。
特許文献１には、刃物台がＢ軸周りに回転制御された場合に、工具の刃先位置が回転制御された回転角度量に応じてＸ、Ｚ方向に補正されるように演算式が設定され、この演算結果がオフセット値として自動的にオフセットテーブルに入力され、この入力値を用いて刃物台を移動制御することが行われる。従ってオペレータが測定結果から刃先位置を演算するなどの手間が生じないようにすることが出来るようになる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５４０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上述のようにＡの値を用いＹ、Ｚの位置を演算させて用いる場合には演算処理の結果に含まれる誤差要因の為に工具の刃先位置がワークの加工に必要なレベルで十分に高精度に得ることが出来ない。又、工具の交換の時には工具ユニットを角度０の状態に一回戻して距離Ａを測定した後に、ユニットを使用状態の角度に回転させる必要があるため工具の交換作業がオペレータの意に反して煩雑になる問題があった。更に、使用状態の角度に戻すと言っても、再現性良く工具交換前のユニット角度を設定することも困難であり、工具交換毎にワークの形状が微妙に変化してしまう懸念もあった。
【０００８】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ワークに対して斜めに傾けた状態で工具を使用して加工するものにあって容易に工具交換を行うことを可能にした構成を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、工作機械の刃物台に取り付けられて斜め穴工具を目的の角度で保持可能な工具ユニットと、前記斜め穴工具を実際に加工を行う角度で工具ユニットへ保持させた上で工具のＺ方向の刃先位置を測定する刃先位置測定手段と、該刃先位置測定手段によって得られた刃先位置データが入力される刃先位置データ入力部と、工具ユニットに保持される斜め穴工具の角度データが入力される角度データ入力部と、該両データ入力部に入力されたデータに基づき、Ｙ方向の刃先位置を演算する刃先位置演算手段と、刃先位置データを記憶保持する刃先位置データ記憶手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
少なくともＺ方向については、工具の刃先位置がワークの加工に必要なレベルで十分に高精度に得ることが出来る。
又、工具の交換の時には工具ユニットを角度０の状態に一回戻して距離ａを測定した後に、ユニットを使用状態の角度に回転させる必要があったところ、工具の交換作業等のみを行うことで斜め工具の交換時の刃先位置の補正が可能になった。更に、使用状態の角度に戻す作業が必要ないので、再現性良く工具交換前のユニット角度を設定することが可能になり、工具交換毎にワークの形状が微妙に変化してしまう懸念もなくなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
図１は、本願発明が適用される数値制御装置２の機械操作盤１正面図である。この機械操作盤には、後述するＣＰＵ他、数値制御処理の実行の為に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の装置が搭載されている。
【００１２】
機械操作盤１には、液晶により各種情報の画像が表示される画像表示装置３，各種入力を行うための操作パネル４，操作パネル５，操作パネル６が備えられる。これらを用いて各種入力が行われ、入力結果が画像表示装置３に表示され、又、ワークを切削するために必要となる数値制御情報が作成される。
【００１３】
図２に上述した数値制御装置２のブロック図を示す。
数値制御装置２には、ＣＰＵ７、ＲＯＭ８，ＲＡＭ９，ＮＣ加工プログラムメモリ１０，工具補正メモリ１１、パラメータメモリ１２，工具ユニット属性メモリ１３、バス１４、Ｘ軸制御系統１５，Ｙ軸制御系統１６，Ｚ軸制御系統１７が備えられる。これらＸＹＺ軸制御系統は、後述する"チャンネル"毎に割り当てられている。
【００１４】
ＣＰＵ７は、上記したＲＯＭ８以下Ｚ軸制御系統１７迄の各種メモリー、表示装置、操作パネル、各制御部への入出力を管理するものである。
ＲＯＭ８は、ＮＣ指令処理プログラム他の各種プログラム、データが読み出しのみ可能に記憶されるように設けられる。
【００１５】
ＲＡＭ９は、数値制御装置２が稼動する際に、ＮＣプログラム等の加工データ、ＮＣ指令処理プログラムなどが、読み出し書き込み自在に設けられる。
ＮＣ加工プログラムメモリ１０は、ＮＣプログラムを用いた加工を工作機械にて実行するときに、実際の加工に用いるＮＣプログラム加工データが入力されるべく設けられるものである。
【００１６】
工具補正メモリー１１には、形状オフセット（実際の工具の形状）、摩耗オフセット、熱補正オフセットなどの、各工具の刃先の基準位置からのオフセット量を示す工具補正値情報が記憶される。
パラメータメモリ１２には、加工に必要な各種パラメータが記憶されている。各種パラメータとは、斜め穴工具１８を回転させる際に基準とする中心点座標等の値である。
工具ユニット属性メモリ１３には、各工具ユニットの属性（形状オフセット値、中心点座標など）が記憶されている。（このデータは、ファイルとして機械上に存在し、機械立ち上げ時にＨＤＤ等のストレージからそのファイルを読み込むようにしている。）
【００１７】
こうした数値制御装置２を稼動させる前には、一般にＮＣプログラムの作成を行うことも、その稼動準備として必要なことだが、これから行う加工の為に必要になる工具を数値制御装置２に対して登録することも必要である。
【００１８】
この登録作業を行うために、図３に示される画像が画像表示装置３に表示される。図のものは、所謂３チャンネル制御可能な数値制御装置２用に形成される画面である。Ｔ１からＴ１０は、チャンネル１制御で使用可能な工具を指定するもので、この例のものでは１０個の工具をチャンネル１では使用可能となっている。Ｔ３１からＴ４０は、チャンネル３制御で使用可能な工具であり１０個使用可能である。Ｔ２１からＴ２８は、チャンネル２制御で使用可能な工具であり８個使用可能である。こうしたチャンネル１，２，３は、例えば主軸移動型の自動旋盤において、チャンネル１はＺ軸方向に移動可能な主軸、及びオペレータ側に備えられたＸＹ軸制御される刃物台を制御し、チャンネル２は、ＸＹＺ軸制御される背面主軸台を制御し、チャンネル３は、主軸を挟んでオペレータと反対側に配置されるＸＹＺ軸制御される刃物台を制御するように構成することが可能である。各々のチャンネルに設定されるＴ番号に対して、機番で指定される工具ユニット又は工具が割り付けられる。
【００１９】
この登録作業が済んだ後には、新たに登録した工具に関して各種オフセットの設定を行う。各種オフセットの内の形状オフセットの設定を行う為に準備された画面が図４である。今回の発明は、この段階において斜めにした状態で使用する工具を登録する際、従来不都合のあった工具の登録方法を簡便化することを目的とするものである。
【００２０】
形状オフセットの登録について具体的に説明する。
形状オフセットの設定を行うために、工具をツールプリセッタに実際の使用状態となるように取付て機外でZ方向の工具刃先位置を測定するか、若しくは、実際に機械に取り付けて機械に設定される測定の為の基準点からのZ方向の工具刃先位置を測定する。こうして測定した結果を例えば、図４に示されるＴ３６１、Ｔ３６２の番号のＺの補正値入力場所に入力する。その際同時に工具の取付角度をもＡＮＧＬＥと記載された欄に入力し、この工具を割り当てたＴ番号の工具として数値制御装置が斜め穴工具として使用可能になる。
【００２１】
従来の技術では、このＺ軸方向の形状オフセットは、アングルが０度の時の値を測定し、それを補正値として入力するようにしていた。このために特定の角度を設定して斜め穴工具を使用する場合には、斜めにした状態でのＺ方向の値が必要レベルで正確性を欠き高精度に刃先位置の補正を行えていない懸念があった。本発明の補正方法では、この点を改善するものである。
【００２２】
これら形状オフセットを求めるべく数値制御装置内部にて行われている演算処理を含め新たな工具ユニットの設定に関して図５を用いて概略説明を行う。
工具ユニットの取り付け、設定の流れを説明すると、まず、Ｓ５０１に示されるように工具ユニットの取り付けがタレット刃物台（不図示）に対して行われる。次にＳ５０２に示されるように斜め穴工具を所望の角度に調整する。この状態にした後でＳ５０３に示されるように工具刃先位置の測定を行う。この後Ｓ５０４として示されるように、工具ユニット番号の設定を行う。この工具ユニット番号の設定というのは、図３に示される画面においてタレットの工具番号と工具ユニット番号を設定することにより、工具ユニットの属性が工具補正メモリー、パラメータメモリーに設定される。その後Ｓ５０５に示される形状オフセットの設定処理を行う。この処理では、工具刃先オフセット値を設定する。
【００２３】
次にＳ５０４で設定された工具ユニットの設定における処理内容を図６を用い詳細に説明する。
まず、Ｓ６０１では、図３に示される画面上から入力手段を用いて工具ユニット番号の入力を行い、入力結果の表示場所に結果の表示を行う。次に、Ｓ６０２では、工具ユニット属性（工具ユニット属性メモリーには形状オフセット、中心点座標のデータが記憶保持される。）の読込を行う。更にＳ６０３では、Ｓ６０２にて取得したデータのうち形状オフセットのみが工具補正メモリーに設定される操作が行われる。この後Ｓ６０４にて中心点座標（斜め穴工具を所定使用角度に回転させる際に基準となる工具ユニット毎に固有の位置座標）をパラメータメモリーに設定する。この後Ｓ６０５にてＳ６０１にて入力されていた入力結果としての機番が、設定したい対象のＴ番号の部分に対して図３に示されるように工具ユニット番号として表示される。
【００２４】
次に、Ｓ５０５の処理として実行される形状オフセットの設定に関して詳細を説明する。
まず、Ｓ７０１では、測定して得られた角度θのＺ座標を図４に示される画面の所定入力場所に入力する。このθのデータ、Ｚ座標のデータそのものはこの画像の為に表示用の信号を記憶保持しているメモリーに記憶される。θのデータはパラメータメモリーにも記憶される。次にＳ７０２では、入力された角度θのＺ座標から角度θのＹ座標を換算する処理が下記の式に基づいて実行される。下記式に基づき得られた演算結果はＳ７０３にて、角度θのＹ座標を工具補正メモリーに記憶する。その後Ｓ７０４にて図４に示されるように形状オフセットのＺの欄に入力値を表示させる。
【００２５】
Ｌ＝（Ｃ−Ｂ）／ｃｏｓθ
但し、Ｂは入力手段から入力された値（角度θのＺ座標）。
Ｃはパラメータメモリから取得した中心点座標。
θはパラメータメモリーから取得した角度。
Ｌは中心点から刃先までの長さ。
又、ここでＤを角度θのＹ座標とすると
Ｄ＝Ｌｓｉｎθ＝（Ｃ−Ｂ）ｔａｎθ
こうしたこれらの値の関係を図８に図示する。又、このようにして角度θ振った時の斜め工具１８のＹ座標位置を演算できることになる。
【００２６】
図４に見られる画面上の値と工具補正メモリーに記憶される値の間で値が相違するものの角度θ振った状態でのＺ方向形状位置を入力するものとしているので、従来の技術のように角度０の時の値を入力させることで生じていた角度θ振った時の演算誤差を無くすことが可能である。又従来では、工具の交換の時には工具ユニットを角度０の状態に１回戻してＺ方向位置を測定し、ユニットを使用状態に回転させる必要がある為工具の交換作業も煩雑になっていたところ、こうした作業が必要なくなるので作業性改善を大きく図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本願発明は、工作機械の刃物台に取り付けられる工具ユニットの刃先位置の測定方法に関するもので、特に、斜め穴を加工するために用いられる工具ユニットの刃先位置の設定装置の改善に関するもので、測定対象となる斜め穴工具の刃先位置を使用状態である斜めのまま測定を行うようにして、作業性、加工精度等の改善を図るものであり、例えばタレット刃物台付き数値制御自動旋盤などに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、数値制御装置の一部を構成する機械操作盤の正面を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、数値制御装置の全容を示す為のブロック図である
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、機械操作盤に備えられるモニターに表示される工具ユニット機番の入力が許容されるようにしている画面例である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、形状オフセット設定画面の具体例を示すものである。
【図５】本発明の一実施の形態を示す図で、工具ユニットの取付設定の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態を示す図で、工具ユニットの設定処理の詳細な流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施の形態を示す図で、形状オフセットの設定処理の詳細な流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態を示す図で、斜め穴工具のオフセット設定方法を具体的に図解化して説明するものである。
【符号の説明】
【００２９】
機械操作盤・・・１
数値制御装置・・２
画像表示装置・・３
操作パネル・・・４
操作パネル・・・５
操作パネル・・・６
ＣＰＵ・・・・・７
ＲＯＭ・・・・・８
ＲＡＭ・・・・・９
ＮＣ加工プログラムメモリ・・・１０
工具補正メモリ・・・１１
パラメータメモリ・・・１２
工具ユニット属性メモリ・・・１３
バス・・・１４
Ｘ軸制御系統・・・１５
Ｙ軸制御系統・・・１６
Ｚ軸制御系統・・・１７
工具・・・１８  
【図１】
2006035344.tif 000003
【図２】
2006035344.tif 000004
【図３】
2006035344.tif 000005
【図４】
2006035344.tif 000006
【図５】
2006035344.tif 000007
【図６】
2006035344.tif 000008
【図７】
2006035344.tif 000009
【図８】
2006035344.tif 000010