(57)【要約】【課題】工作機械の刃物台に装着された工具の補正値（工具オフセット値）を制御器に設定する手段に関し、刃物台に装着された複数の工具の工具補正値の設定を速やかに行うことができる技術手段を提供する。【解決手段】刃物台に装着される工具ホルダの種別と工具の種別との組からなる工具セット毎に、工具補正値を自動設定する際の刃物台の動作手順を制御器に登録し、工具セットが指定されたときに、対応する動作手順が初期補正値を引数として呼び出される。動作手順の実行中に工具刃先の検出信号を受けたとき、そのときの刃物台の移動方向の座標から当該移動方向の軸についての工具補正値を算出して制御器に設定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タレットに装着される工具ホルダの種別と工具の種別との組み合わせからなる工具セット毎に刃物台の動作手順を登録したテーブルと、
複数の工具セットを表示する工具セット表示手段と、
工具セット選択信号を取得する選択信号取得手段と、
前記動作手順の実行時にそのプログラムに引数として与える初期補正値の入力ないし登録手段と、
工具刃先検出センサから検出信号を受けた時点での刃物台の移動方向の座標から当該移動方向の軸についての工具補正値を算出する補正値演算手段と、
補正値演算手段が演算した補正値を割出されている工具ステーション番号に対応する工具補正値記憶領域に登録する補正値設定手段とを備え、
前記動作手順は、前記初期補正値を使用して、刃物台を検出開始位置に高速移動し、検出センサへの低速接近と、検出信号を受けた後の高速退避と、次の移動軸が指定されている場合には当該次の移動軸方向への変換移動とを繰り返した後、刃物台を割出位置に復帰させる、
工具補正値の設定装置。
【請求項２】
タレットの複数の工具ステーションについての前記工具セット選択信号と初期補正値とを一時記憶する記憶手段と、前記動作手順の連続実行手段とを備え、連続実行手段は、指定された複数のステーションについての工具セット選択信号と初期補正値とを記憶させた後、前記指定された複数のステーションを順次割出して前記動作手順と補正値演算手段と補正値設定手段とを動作させる、請求項１記載の工具補正値の設定装置。
【請求項３】
工具セット表示手段が、工具セットを画像として制御器のディスプレイに表示する、請求項１又は２記載の工具補正値の設定装置。
【請求項４】
工具セット表示手段が、工具セットをホルダ一覧と工具一覧に分けて表示する、請求項１、２又は３記載の工具補正値の設定装置。
【請求項５】
タレットに装着される工具ホルダの種別と工具の種別との組み合わせからなる工具セット毎に刃物台の動作手順を登録したテーブルを登録し、工具補正値の設定が指令されたとき、予め制御器に登録した総ての工具セットを制御器のディスプレイに表示してその選択信号と補正値の設定が指令された工具の初期補正値を取得し、選択信号で指定された工具セットについての動作手順を前記初期補正値を引数として呼び出して、刃物台を検出開始位置に高速移動し、検出センサへの低速接近と、検出信号を受けた後の高速退避と、次の移動軸が指定されている場合には当該次の移動軸方向への変換移動とを繰り返させ、この繰り返し動作中に工具刃先検出センサから検出信号を受けたときの刃物台の移動方向の座標から当該移動方向の軸についての工具補正値を算出してそのときに割出されている工具ステーションに対応する工具補正値の記憶領域に記憶させる、工具補正値の設定方法。
【請求項６】
タレットに装着される工具ホルダの種別と工具の種別との組み合わせからなる工具セット毎に刃物台の動作手順を登録したテーブルを登録し、予め制御器に登録したステーションについてそのステーションに装着されている工具セットを記憶し、予め定められたタイミング毎に、記憶した工具セットについての動作手順を当該ステーションについて設定されている工具補正値を引数として呼び出して、刃物台を検出開始位置に高速移動し、検出センサへの低速接近と、検出信号を受けた後の高速退避と、次の移動軸が指定されているときの当該次の移動軸方向への変換移動とを繰り返させ、この繰り返し動作中に工具刃先検出センサから検出信号を受けたときの刃物台の移動方向の座標から当該移動方向の軸についての工具補正値を算出してそのときに割出されている工具ステーションに対応する工具補正値の記憶領域に記憶させる、工具補正値の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の刃物台に装着された工具の補正値（工具オフセット値）を制御器に設定する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械によるワーク（加工対象物）の加工形状は、ワークに対して工具の刃先をどのように移動させるかにより決定される。一方、工作機械の制御器が制御しているのは、ワークを固定した主軸やテーブルと工具を装着した刃物台との相対位置関係である。
【０００３】
刃物台には、加工の種類に応じた種々の工具が装着される。工具によって刃物台からの突き出し長さや突き出し方向が異なるので、刃物台の基準位置（制御器が認識ないし制御している位置）から工具刃先までの位置関係を予め制御器に登録しておかなければ所望の加工を行うことができない。そこで刃物台に工具を取り付けたときに、刃物台の基準位置を基準とする工具刃先の位置（工具補正値）を制御器に設定している。
【０００４】
工具補正値の設定は、通常、予め定められた位置に工具刃先を検出する近接スイッチやタッチセンサなどの検出センサを備えたツールセッタを設置し、刃物台に工具を装着した後、刃物台を移動して工具刃先を検出センサで検出し、その検出信号を受けたときの刃物台の位置（制御器が認識している位置）に基づいて工具補正値を求めることによって行われている。
【０００５】
工具補正値を設定する際の工具刃先をツールセッタで検出させる作業や工具補正値を制御器に設定（登録）する作業は、従来オペレータが手動操作で行っている。例えばタレット旋盤の場合には、工具補正値を設定しようとする工具が取り付けられている工具ステーションを割り出し、当該工具の刃先が検出センサで検出される位置に刃物台を手動操作で移動し、検出センサから工具刃先の検出信号が出力されて制御器に工具補正値が設定されたことを確認した後、刃物台をツールセッタから離れた位置に移動し、タレットを回転して次の工具を割り出すという操作を繰り返すことによって工具補正値を設定していた。
【０００６】
このような手動操作による工具補正値の設定には時間がかかることに鑑み、特許文献１には、ボール盤について、工具主軸のチャックに装着したドリルの長さを自動計測して設定する手段が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２７６１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
タレット旋盤などの複数の工具を用いて加工を行う工作機械においては、１個の刃物台（タレット）に８本とか１２本とかの複数の工具が装着され、１個の工具ステーションに刃先の方向が異なる２本の工具が装着されることもあるので、これらの工具について手動により制御器に工具補正値を設定する作業は、多大な手間と時間がかかるという問題があった。
【０００９】
また、タレット旋盤や工具交換装置を備えた複合旋盤では、加工に使用する工具の種類が多く、刃物台からの工具の突き出し長さだけでなく、刃先の位置や方向も異なる。更にこれらの工具は、工具ホルダを介してタレットに装着されるので、使用する工具ホルダの形状や寸法によって同じ工具を用いた場合でも工具補正値が変化する。
【００１０】
従って、刃物台に装着された工具の種類毎に刃先をツールセッタに接近させる方向が異なり、更に多くの工具は、複数の方向からツールセッタに接近させて刃先を検出しなければ工具補正値を設定できない。
【００１１】
この発明は、タレット旋盤などの工作機械における上記のような問題点を解決して、刃物台に装着された複数の工具の工具補正値の設定を速やかに行うことができる技術手段を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明では、刃物台３に装着される工具ホルダ４の種別４ａ〜４ｄと工具５の種別５ａ〜５ｇとの組み合わせからなる工具セット毎に、工具補正値を自動設定する際の刃物台の動作手順を制御器１に登録し、刃物台３に装着された工具セットが指定されたときに、当該工具セットについての工具補正値を自動設定する。
【００１３】
工具セット及び動作手順で使用する初期補正値は、オペレータに入力させるか、予め制御器１に記憶しておく。工具セットと初期補正値が指定されると、対応する動作手順が初期補正値を引数として呼び出される。工具セット毎に登録された動作手順は、刃物台を検出開始点に高速移動し、当該工具セットに対応する方向からの検出センサ６０への低速接近と、検出信号を受けた後の高速退避と、次の移動軸が指定されている場合には当該次の移動軸方向への変換移動とを繰り返す。
【００１４】
この繰り返し動作中に工具刃先の検出センサ６０から検出信号を受けたとき、そのときの刃物台３の移動方向の座標から当該移動方向の軸についての工具補正値を算出して制御器１に自動設定する。
【００１５】
この発明の方法を実施する工具補正値の設定装置は、ホルダ種類と工具種類の組合わせ毎に動作手順を動作プログラムないしそのプログラムの呼出情報として登録したテーブル１１を備えている。このテーブルには、ディスプレイ１０への工具セットの表示データを登録しておくことができる。
【００１６】
この発明の工具補正値の設定装置は、更に、工具セット表示手段１２と、選択信号取得手段１３とを備えている。工具セット表示手段１２は、上記テーブル又は他の記憶領域に登録されている工具セットの表示データに基づいて必要な総ての工具セットを好ましくは画像として制御器のディスプレイ１０に表示する。オペレータは、工具の取付状態を確認して、対応する工具セットを選択する。選択信号取得手段１３は、この選択信号を取得する。テーブル１１に登録されている工具セットの数が多いときは、例えば工具ホルダの一覧と工具の一覧に分けて工具セットを表示することとし、ホルダの一覧から一のホルダが選択されたときに、当該ホルダに装着可能な工具の一覧を表示して工具を選択させることにより、工具セットを取得する。
【００１７】
この発明の補正値設定装置は、更に、初期補正値の入力手段ないし登録手段１４と、補正値演算手段１５と、補正値設定手段１６とを備えている。工具セットが選択された後、テーブル１１に当該工具セットに対応して登録された動作手順が初期補正値を引数として呼び出される。初期補正値が予め登録されていないときは、動作手順は、初期補正値の入力を待つ。オペレータは、例えば刃物台の基準位置Ｏから工具刃先までのＺ、Ｘ及び必要な場合にはＹ軸方向の寸法を測定して、制御器１に入力する。
【００１８】
以上の手順で必要な情報が取得されると、呼び出された動作手順は、初期補正値を元に早送りで工具刃先を検出開始点ｓに移動する。初期補正値は、誤差を含んでいるので、検出開始点ｓ、ｔはこの誤差を考慮した位置に設定してある。次に動作手順は、各軸方向での刃物台３の低速移動と、検出センサ６０が工具刃先を検出した後の刃物台３の高速退避及び軸方向を変換した次の検出開始点ｔの移動とを登録されている順序で繰り返す。
【００１９】
補正値演算手段１５は、動作手順による刃物台３の低速移動中に検出信号を受けたときに、刃物台３の移動方向の座標を取得して当該軸方向の工具補正値を算出し、補正値設定手段１６は、演算された補正値を対応する記憶領域に登録する。
【００２０】
必要な総ての軸についての計測動作が終了すると、動作手順は、退避経路に沿って刃物台を割出位置に高速移動し、当該位置で次の工具を割り出し、当該次の工具についての上記動作を行って、当該次の工具に対応する補正値記憶領域に補正値を設定する。
【００２１】
上記のような工具補正値の設定動作は、刃物台３に新たに工具５が装着されたときに行われるが、仕上げ工具について刃先の摩耗による加工精度の低下を避けるために所定量の加工が行われる毎に工具補正値の更新を行うことがある。このような場合には、対象となる工具について、予め定められた所定の加工時間が経過する毎に上記の動作を自動的に行わせて刃先の摩耗を補正した工具補正値の設定を行うことができる。この場合には、現在登録されている工具補正値を初期補正値として上記の動作を行ってやればよい。
【発明の効果】
【００２２】
刃物台に装着された複数の工具について工具の種別、使用するホルダの種別及び使用する初期補正値を入力ないし登録しておけば、それらの工具について、工具刃先を刃先検出センサに接近させる操作、各工具に対応する刃先検出センサへの接触操作、各工具についての必要な軸方向（Ｘ軸及び／又はＺ軸）の工具補正値の設定ないし更新が、工具ステーションを変換しながら自動的に行われるので、タレット旋盤のように、複数の工具が使用される工作機械の工具補正値の設定作業が容易かつ短時間でできるようになり、オペレータの操作ミスも防止できるという効果がある。
【００２３】
また、刃先の摩耗や工作機械の熱変形などによる加工誤差を自動的に補正するのに必要な補正値の更新を、ワークの連続加工の途中で自動的に実行させることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】タレット旋盤の要部を示す模式図
【図２】工具セットの種類と刃先検出動作を示す説明図
【図３】図２の続きの図
【図４】テーブルを示す説明図
【図５】刃先検出動作の一例を示すフローチャート
【図６】補正値設定手順を示すフローチャート
【図７】ホルダ選択画面を示す図
【図８】工具選択画面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、タレット旋盤にこの発明を適用した例について、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。タレット旋盤の要部を示す図１において、１はＮＣ制御器、２は主軸台２１に軸支された主軸の先端に装着されたワークチャック、３は刃物台、５（５ａ〜５ｇ）は工具ホルダ４（４ａ〜４ｄ）を介して刃物台３のタレット３０に装着された工具、６はツールセッタである。タレット３０を備えた刃物台３は、Ｚ軸方向（主軸軸線方向）に移動するＺ送り台３１にＸ軸方向（工具の切込み送り方向）に移動自在に装着され、制御器１で制御されるＺ軸方向及びＸ軸方向の送りモータ（サーボモータ）３２、３３により、Ｚ−Ｘ平面上での移動位置が制御されている。
【００２６】
ディスプレイ１０を備えた制御器１は、工具５の種別５ａ〜５ｇとそれに使用する工具ホルダ４の種別４ａ〜４ｄとの組み合わせからなる工具セット毎にその表示データと動作手順とを登録したテーブル１１と、工具セット表示手段１２と、選択信号取得手段１３と、初期補正値の入力ないし登録手段１４と、補正値演算手段１５と、補正値設定手段１６とを備えている。制御器１は、更に、取得した工具セット選択信号と初期補正値とを一時記憶する記憶手段１７と、動作手順の連続実行手段１８とを備えている。
【００２７】
ツールセッタ６は、シリンダ６１で進退するアーム６２の先端に装着されており、通常はワークを加工する領域から退避している。ツールセッタ６は、Ｚ軸方向とＸ軸方向の両側に検出センサ６０を備えている。工具補正値の設定は、タレット３０に装着した工具５の刃先をツールセッタのセンサ６０に接触させて、その接触時の刃物台３のＺ及びＸ軸方向の座標を読み取ることによって行われるが、タレット３０には種々の工具が装着され、その工具の種類によって刃先を検出センサ６０に接触させるときの動作が異なる。
【００２８】
図２及び図３の（ａ）〜（ｇ）は、タレット３０に装着される工具セットの例と、各工具の刃先を検出するときの動作とを例示したものである。刃物台３の基準位置Ｏは、タレット３０の外周の各工具取付ステーションの中央に設定されている。
【００２９】
図２（ａ）の工具５ａは、ねじ切りバイトで、ストレートホルダ４ａを介してタレット３０に装着されており、その刃先のＺ軸方向の位置は、刃物台の基準位置Ｏと一致している。この種の工具では、Ｚ軸方向の補正値を０としてＸ軸方向の補正値Δｘのみを検出する。このときの工具の動作は、刃物台の基準位置Ｏをツールセッタ６のＺ軸線上に移動し、工具刃先をＸ軸方向の初期補正値を用いて設定した検出開始点ｓに移動した後、刃物台３をツールセッタ６に向けてＸ軸方向に低速接近し、刃先が検出されたら刃物台３をＸ軸方向に高速退避する動作（動作Ａ）である。
【００３０】
同図（ｂ）の工具５ｂは、ワークにＺ軸方向の孔を開けるドリルの例で、アングル形の回転工具ホルダ４ｄを介してタレット３０に装着されている。この種の工具では、Ｘ軸方向の補正値Δｘは、アングルホルダ４ｂの形状で決まる一定の値となるので、工具中心を主軸軸線ａ上（ツールセッタ６のＸ軸線上）に移動させた後、ツールセッタ６へのＺ軸方向の低速接近と、刃先が検出された後の同方向の高速退避動作（動作Ｂ）である。
【００３１】
同図（ｃ）の工具５ｃは、ワークの右側面を加工するバイトで、ストレートホルダ４ａを介してタレット３０に装着されている。この種の工具では、初期補正値を用いて工具の刃先を主軸軸線上の検出開始点ｓに移動した後、ツールセッタ６へのＺ軸方向の低速接近と、刃先が検出された後の、初期補正値を用いて設定されたＸ軸方向の検出開始点ｔへの移動と、Ｘ軸方向の低速接近と、刃先が検出された後の高速退避という動作（動作Ｃ）で、Ｚ軸とＸ軸それぞれの方向の補正値Δｚ、Δｘを検出する。
【００３２】
同図（ｄ）の工具５ｄは、ワークの左側面を旋削するバイトで、ストレートホルダ４ａを介してタレット３０に装着されている。この種の工具では、初期補正値を用いて工具の刃先をツールセッタのＸ軸線上の検出開始点ｓに移動した後、ツールセッタ６へのＸ軸方向の低速接近と、刃先が検出された後の、初期補正値を用いて設定されたＺ軸方向の検出開始点ｔへの移動と、Ｚ軸方向の低速接近と、刃先が検出された後の高速退避という動作（動作Ｄ）で、Ｚ軸とＸ軸それぞれの方向の補正値Δｚ、Δｘを検出する。
【００３３】
図３（ｅ）の工具５ｅは、フライスカッタで、ストレート形の回転工具ホルダ４ｃを介してタレット３０に装着されている。この種の工具は、前記動作Ｃにより補正値ΔｚとΔｘを検出する。同図（ｆ）の工具５ｆは、中ぐりバイトで、アングルホルダ４ｂを介してタレット３０に装着されている。この種の工具は、前記動作Ｃにより補正値ΔｚとΔｘを検出する。同図（ｇ）の工具５ｇは、ワークの内径側右側面を加工する中ぐりバイトで、アングルホルダ４ｂを介してタレット３０に装着されている。この種の工具は、前記動作Ｄにより補正値ΔｚとΔｘを検出する。
【００３４】
このようにタレット３０に装着される工具５には、種々の種類があり、また、それらの工具をタレットに装着するときに使用されるホルダ４にも種々のものがある。そして、その組合わせ（工具セット）によって補正値を設定するときの工具刃先の動作、従って刃物台３の動作も異なる。
【００３５】
そこで図４に示すように、制御器１のテーブル１１に、工具５の種別ａ〜ｇと、その工具に使用する工具ホルダ４の種別ａ〜ｄとを、それらの表示図形と共に登録し、各工具とホルダとの組合わせ（工具セット）ごとに補正値を設定するときの動作手順を登録する。動作手順は、図２、３に示した動作Ａ〜Ｄを行わせるプログラムで、例えば動作Ｃを実現するプログラムのフローチャートは、図５に示したようなものである。
【００３６】
すなわち、初期補正値の入力ないし登録手段１４で取得した初期補正値にマージン（余裕寸法）を付加した補正値を仮設定し、この補正値を用いて工具刃先をＺ軸方向の検出開始点ｓに高速移動する。次にＺ軸方向にツールセッタ６に向けて低速接近し、ツールセッタの検出センサ６０から検出信号が出力されたら、そのときの刃物台３のＺ軸座標を取得し、Ｚ軸方向に退避し、軸方向変換動作によってＸ軸方向の検出開始点に移動する。そして、Ｘ軸方向にツールセッタ６に向けて低速接近し、検出センサ６０から刃先検出信号が出力されたときに刃物台３のＸ軸座標を取得し、Ｘ軸方向に退避した後、次の工具を割り出すための割出し回転位置に高速復帰する。
【００３７】
このような動作手順の実行中に検出センサ６０から刃先検出信号が出力されたとき、補正値演算手段１５は、そのときの刃物台の座標（基準位置Ｏの座標）からそのときの刃物台の移動方向がＺ軸方向であれば、Ｚ軸方向の補正値Δｚを演算し、刃物台の移動方向がＸ軸方向であれば、Ｘ軸方向の補正値Δｘを演算する。そして、補正値設定手段１６は、演算されたＺ軸方向及びＸ軸方向の補正値を現在割り出されている工具ステーションの工具補正値として設定する。
【００３８】
次に、図６を参照して、工具補正値の設定動作を説明する。オペレータの手操作又は制御器１に設定された補正値の更新タイミングに達して制御が補正モードに切り替えられると、制御器１は、シリンダ６１を伸長してツールセッタ６を主軸軸線ａ上の所定位置に進出させる。この位置は、アーム６２の支持構造によって機械的に設定される定位置である。
【００３９】
この状態で制御器は、図７に示すように、制御器のディスプレイ１０にテーブル１１に登録されているホルダの一覧を画像表示し、オペレータが現在割り出されている工具の工具ホルダを、例えばディスプレイ１０に表示された画像をタッチすることによって選択すると、次に制御器１は、選択されたホルダを使用している工具の一覧を、図８に示すように、制御器のディスプレイ１０に表示する（図６のステップ４１〜４３）。オペレータが現在割り出されている工具を選択すると、呼び出す動作手順が決定するので、当該動作手順を呼び出す（ステップ４５）。
【００４０】
そして、動作手順を実行するときの引数となる初期補正値が登録されていなければ、ディスプレイ１０にその入力画面を表示してオペレータの入力を待つ（ステップ４７）。オペレータが初期補正値を入力して確認ボタンを押すと、呼び出された動作手順は、初期補正値を引数としてその手順を実行する（ステップ４９）。
【００４１】
動作手順の実行中にツールセッタの検出センサ６０から検出信号が出力されると、補正値演算手段１５及び補正値設定手段１６により、現在割り出されている工具ステーションについての補正値が所定の記憶領域に設定される。次に新たに補正値を設定するか又は更新する工具があれば、その工具が装着されている工具ステーションを割り出し（ステップ５１）、同様な動作によって新たに割り出されたステーションに対する工具補正値の設定を行い、そうでなければ補正値の設定動作を終了し、オペレータの手操作または自動で、補正値設定モードを終了する。
【００４２】
なお、仕上げ工具の刃先の摩耗などによる加工誤差の増大を防止するために、ワークの連続加工中に工具補正値の更新を自動で行わせるときは、制御器１に、指定されたステーション番号と当該番号のステーションに装着された工具の補正値を更新するタイミング（ワークの加工個数や補正値を更新する工具の累積使用時間など）とを登録するタイミング設定器１９を設け、当該タイミング設定器に設定されたタイミングになったときに、上記と同様な方法で補正値の更新動作を行わせる。補正値の更新の場合には、更新対象となる工具とそれに使用されているホルダは、制御器が認識しているので、図６の手順中のステップ４１〜４８は不要であり、現に設定されている補正値を初期補正値として図６のステップ４９〜５１を実行すればよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  制御器
３  刃物台
４（４ａ〜４ｄ）  工具ホルダ
５（５ａ〜５ｇ）  工具
１０  ディスプレイ
１１  テーブル
１２  工具セット表示手段
１３  選択信号取得手段
１４  初期補正値の入力手段ないし登録手段
１５  補正値演算手段
１６  補正値設定手段
６０  検出センサ
Ｏ  刃物台の基準位置
ｓ  検出開始点
ｔ  検出開始点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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