(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工プログラムに基づいてワークを加工する工作機械の制御装置において、
計算の種類に対応した計算式と該計算を実行するために必要なパラメータの種類と、材質によって変わる係数または切削条件で決定されるデータとが格納されているデータベースと、
オペレータによって計算の種類を選択する計算選択部と、前記パラメータとしての数値を入力する入力ボックスとを有する入力部と、
前記入力部で選択した計算の種類と、該計算の種類に対応した計算式と、該計算式により計算するために入力すべきパラメータの種類と、計算結果とを表示する表示部とを具備し、
前記入力すべきパラメータの種類とともに前記入力ボックスを表示し、前記入力ボックスに前記パラメータとしての数値を入力すると、前記表示部に計算結果を表示することを特徴とする工作機械の制御装置。
【請求項２】
前記パラメータに入力する数値として工作機械の現在の座標値を自動的に前記データベースに取り込むようにした請求項１に記載の工作機械の制御装置。
【請求項３】
前記計算選択部は、ドロップダウンメニューによって前記表示部に表示される請求項１に記載の工作機械の制御装置。
【請求項４】
計算結果を記憶する記憶部を更に具備する請求項１に記載の工作機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械のオペレータが容易に加工条件の計算を可能とし、オペレータによる計算ミスと入力ミスとを防止する工作機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の送り軸装置は、送り速度や主軸回転速度等の加工条件は加工プログラムに記載されているが、実際には、オペレータが工場等の現場において、経験等に基づいて送り速度や主軸回転速度等をＮＣ装置に直接入力したり、工作機械の近傍でＮＣプログラムを作成または編集しなければならないことがある。このようにオペレータが工場等の現場においてＮＣプログラムを作成または編集する際にＮＣ装置に入力すべきデータには、オペレータが、卓上計算機を用いて数値を計算しなければならないものがある。また、計算に必要なデータやパラメータは、オペレータが仕様書等から目視にて選択し卓上計算機等に入力しなければならないこともあり、作業が煩雑で卓上計算機へのデータの入力ミスの原因ともなっている。また、計算結果をＮＣ装置へ入力する際にも入力ミスが生じる可能性がある。【０００３】
そうした人的ミスを防止するために、特許文献１には、工具の直径または半径、工具の刃数、工具長等の工具データを保持する工具データベースを備え、現在の送り速度および主軸回転速度から周速と一刃当たりの送り量を計算、表示するようにした工作機械のＮＣ装置が記載されている。また、特許文献２には、設定表示装置でデータの設定や表示を行う数値制御装置において、表示画面のウインドウ内に卓上計算機の機能を持たせた数値制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９６２１４号公報
【特許文献２】実開平０５−２２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の発明では、工具の切刃の周速と一刃当たりの送り量を計算することができるが、加工条件として、切削速度、送り速度、主軸回転速度、カスプ高さ、ピックフィード量、切りくず除去量を計算することができず、人的な入力ミスや計算ミスを防止することができない。特許文献２の発明では、卓上計算機が表示画面に表示されるが、オペレータは手操作で入力しなければならないので、やはり人的な入力ミスや計算ミスを防止することができない。【０００６】
更に、引用文献１、２の発明では、工作機械の現在の座標値を入力データとして取り込んだり、計算結果を加工プログラムへ引数として受け渡したりすることができず、人的な入力ミスを防止することができない。【０００７】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、オペレータが容易に加工条件の計算を可能とし、オペレータによる計算ミスと入力ミスとを防止した工作機械の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、加工プログラムに基づいてワークを加工する工作機械の制御装置において、計算の種類に対応した計算式と該計算を実行するために必要なパラメータの種類と、材質によって変わる係数または切削条件で決定されるデータとが格納されているデータベースと、オペレータによって計算の種類を選択する計算選択部と、前記パラメータとしての数値を入力する入力ボックスとを有する入力部と、前記入力部で選択した計算の種類と、該計算の種類に対応した計算式と、該計算式により計算するために入力すべきパラメータの種類と、計算結果とを表示する表示部とを具備し、前記入力すべきパラメータの種類とともに前記入力ボックスを表示し、前記入力ボックスに前記パラメータとしての数値を入力すると、前記表示部に計算結果を表示するようにした工作機械の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、計算の種類に対応した計算式と該計算を実行するために必要なパラメータの種類とをデータベースに格納し、オペレータが入力部で計算の種類を選択すると、選択した計算の種類に基づいて入力すべきパラメータが表示部に表示されるようにしたので、オペレータによる人的な入力ミスや計算ミスを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の好ましい実施形態による工作機械の制御装置の略示ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における工作機械の操作盤の概略正面図である。
【図３】図２の操作盤の表示画面に表示される卓上計算機の一例を示す図である。
【図４】加工条件として切削速度を計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図５】加工条件として一刃当たりの送り量を計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図６】加工条件として送り速度を計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図７】加工条件として主軸回転速度を計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図８】加工条件として切削速度を計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図９】加工条件としてカスプ高さを計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図１０】加工条件としてピックフィード量を計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図１１】加工条件としてカスプ高さを計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の他の例を示す図である。
【図１２】加工条件として切りくず除去量（ワークから除去される材料の量）を計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図１３】座標系を計算するための図２の操作盤の表示画面に表示される画面の一例を示す図である。
【図１４】現在のＸ、Ｙ座標を取り込むためのコマンドを示す図１３の画面内に表示されるアイコンの一例を示す図である。
【図１５】現在のＸ、ＹまたはＺ座標を取り込むためのコマンドを示す図１３の画面内に表示されるアイコンの一例を示す図である。
【図１６】２点間の中点を計算するためのコマンドを示す図１３の画面内に表示されるアイコンの一例を示す図である。
【図１７】２点間の傾きを計算するためのコマンドを示す図１３の画面内に表示されるアイコンの一例を示す図である。
【図１８】２直線の交点を計算するためのコマンドを示す図１３の画面内に表示されるアイコンの一例を示す図である。
【図１９】回転後の座標を計算するためのコマンドを示す図１３の画面内に表示されるアイコンの一例を示す図である。
【図２０】幅を計算するためのコマンドを示す図１３の画面内に表示されるアイコンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本発明の好ましい実施形態による工作機械の制御装置の略示ブロック図である図１を参照すると、制御装置１０は、入力部１２、演算部１４、データベース１６、記憶部１８および表示部２０を主要な構成要素として具備している。
【００１２】
入力部１２は、タッチパネル等より形成される表示部２０に表示される画面により構成され、後述するように、数値を入力する入力ボックス１２ａおよびドロップダウンリストにより構成される計算選択部１２ｂを含む。データベース１６には、種々の計算式が計算の種類に関連付けて格納されている。更に、データベース１６には、工具径Ｄ、工具長Ｌ、刃数Ｎ、一刃当たりの送り量ｆｚ、送り速度Ｆ、回転速度Ｓ等のパラメータが工具番号と関連付けて格納されている。
【００１３】
計算選択部１２ｂにおいて計算の種類が選択されると、対応する計算式や必要なパラメータがデータベース１６から読み出されて演算部１４に送出され、該演算部１４において計算が行われる。計算結果は記憶部１８に格納され、該記憶部１８から、例えばＮＣ装置（図示せず）に送出することができる。
【００１４】
図２に、工作機械の制御装置に配置されている操作盤の正面図を示す。図１、２を参照すると、操作盤３０は、図１の表示部２０を形成する表示パネル４４を含む。本実施の形態の表示パネル４４は、画面を接触することにより所望の部分の選択が可能なタッチパネルにより形成することができ、表示パネル４４には入力部１２を構成する画面が表示される。
【００１５】
操作盤３０は、キー入力部３２を含む。キー入力部３２には、複数のキースイッチが配置されている。キー入力部３２のキースイッチを押すことにより、所定の数字や文字を入力することができる。また、操作盤３０は、所定の操作の選択を行う操作スイッチ部３４、オーバライド値の設定を行うオーバライド設定部３６〜４０および非常停止ボタン４２を含む。オーバライド設定部３６〜４０は、例えば、主軸の回転速度のオーバライド値や加工の送り速度のオーバライド値等を設定することができる。
【００１６】
図３は、表示部２０（表示パネル４４）に表示される卓上計算機を示している。この表示モードではオペレータが任意の計算をすることができる。
【００１７】
図４は、計算の種類として、主軸回転速度Ｓ（min-1）と工具径（mm）から切削速度∨（m/min）を計算するための画面１００を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によって切削速度（m/min）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータである工具径と、主軸回転速度が表示される。更に、入力ボックス１０２、１０４が各パラメータの下に表示される。工具径Ｄ（mm）および主軸回転速度Ｓ（min-1）として適切な数値を入力ボックス１０２、１０４に入力すると、∨＝（Ｄ×π×Ｓ）／１０００の計算式によって切削速度∨（m/min）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００１８】
図５は、計算の種類として、主軸回転速度Ｓ（mim-1）、刃数Ｚおよび送り速度Ｆ（mm/min）から一刃当たりの送り量ｆｚ（mm/tooth）を計算するための画面１１０を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によって一刃当たりの送り量（mm/tooth）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータである主軸回転速度、刃数および送り速度が表示される。更に、入力ボックス１１２、１１４、１１６が各パラメータの下に表示される。送り速度Ｆ（mm/min）、刃数Ｚおよび主軸回転速度Ｓ（min-1）として適切な数値を入力ボックス１１２、１１４、１１６に入力すると、ｆｚ＝Ｆ／（Ｚ×Ｓ）の計算式によって一刃当たりの送り量ｆｚ（mm/tooth）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００１９】
図６は、計算の種類として、一刃当たりの送り量（mm/tooth）、主軸回転速度Ｓ（min-1）および刃数Ｚから送り速度Ｆ（mm/min）を計算するための画面１２０を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によって送り速度（mm/min）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータである一刃当たりの送り量、主軸回転速度および刃数が表示される。更に、入力ボックス１２２、１２４、１２６が各パラメータの下に表示される。一刃当たりの送り量（mm/tooth）、刃数Ｚおよび主軸回転速度Ｓ（min-1）として適切な数値を入力ボックス１２２、１２４、１２６に入力すると、Ｆ＝ｆｚ×Ｚ×Ｓの計算式によって送り速度Ｆ（mm/min）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００２０】
図７は、計算の種類として、切削速度∨（m/min）および工具径Ｄ（mm）から主軸回転速度Ｓ（min-1）を計算するための画面１３０を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によって主軸回転速度（min-1）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータである切削速度および工具径が表示される。更に、入力ボックス１３２、１３４が各パラメータの下に表示される。切削速度∨（m/min）および工具径Ｄ（mm）として適切な数値を入力ボックス１３２、１３４に入力すると、Ｓ＝（１０００×∨）／（Ｄ×π）の計算式によって主軸回転速度Ｓ（min-1）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００２１】
図８は、計算の種類として、主軸回転速度Ｓ（min-1）および工具径Ｄ（mm）から切削速度∨（m/min）を計算するための画面１４０を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によって切削速度（m/min）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータである主軸回転速度および工具径が表示される。更に、入力ボックス１４２、１４４が各パラメータの下に表示される。工具径Ｄ（mm）および主軸回転速度（min-1）として適切な数値を入力ボックス１４２、１４４に入力すると、∨＝（Ｄ×π×Ｓ）／１０００の計算式によって切削速度∨（m/min）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００２２】
図９は、計算の種類として、ピックフィード量Ｐ（mm）およびボールエンドミルの先端のボール半径Ｒ（mm）からカスプ高さＨ（mm）を計算するための画面１５０を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によってカスプ高さ（mm）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータであるピックフィード量およびボール半径が表示される。更に、入力ボックス１５２、１５４が各パラメータの下に表示される。ピックフィード量Ｐ（mm）およびボール半径Ｒ（mm）として適切な数値を入力ボックス１５２、１５４に入力すると、Ｈ＝（Ｒ2−Ｐ2／４）1/2の計算式によってカスプ高さＨ（mm）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００２３】
図１０は、計算の種類として、カスプ高さＨ（mm）およびボール半径Ｒ（mm）からピックフィード量Ｐ（mm）を計算するための画面１６０を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によってピックフィード量Ｐ（mm）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータであるカスプ高さおよびボール半径が表示される。更に、入力ボックス１６２、１６４が各パラメータの下に表示される。カスプ高さ（mm）およびボール半径Ｒ（mm）として適切な数値を入力ボックス１６２、１６４に入力すると、Ｐ＝（８×Ｈ×Ｒ−４Ｈ2）1/2の計算式によってピックフィード量Ｐ（mm）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００２４】
図１１は、計算の種類として、一刃当たりの送り量ｆｚ（mm/tooth）およびボール半径Ｒ（mm）からカスプ高さＨ（mm）を計算するための画面１７０を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によってカスプ高さ（mm）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータである一刃当たりの送り量およびボール半径が表示される。更に、入力ボックス１７２、１７４が各パラメータの下に表示される。送り量ｆｚ（mm/tooth）およびボール半径Ｒ（mm）として適切な数値を入力ボックス１７２、１７４に入力すると、Ｈ＝Ｒ−（Ｒ2−ｆｚ2／４）1/2の計算式によってカスプ高さ（mm）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００２５】
図１２は、計算の種類として、切削幅Ｗ（mm）、切込み深さDP（mm）および送り速度Ｆ（mm/min）から切りくず除去量ＭＲＲ（cm3/min）を計算するための画面１８０を示している。オペレータがドロップダウンリスト９８によって切りくず除去量ＭＲＲ（cm3/min）を選択すると、計算式と計算に必要なパラメータである切削幅、切込み深さおよび送り速度が表示される。更に、入力ボックス１８２、１８４、１８６が各パラメータの下に表示される。切削幅Ｗ（mm）、切込み深さDP（mm）および送り速度Ｆ（mm/min）として適切な数値を入力ボックス１８２、１８４、１８６に入力すると、ＭＲＲ＝Ｗ×DP×Ｆ／１０００の計算式によってＭＲＲ（cm3/min）が計算され、計算結果が出力ボックス９４に表示される。
【００２６】
こうして計算された加工条件は、制御装置１０の記憶部１８に格納され、例えばＮＣ装置へ出力させたり、或いは、オペレータが加工プログラムを編集する際に加工プログラム内の引数として受け渡すことができる。引数として加工プログラムへ受け渡す際には、計算結果である数値に該数値の意味を表すアルファベット（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｓ、Ｆ等）を付加するようにしたり、必要に応じて小数点を付したり、有効桁数を調整するようにできる。更に、切削抵抗Ｎ（kgf）の計算のような一層複雑な計算のために用いることができる。
【００２７】
Ｎ＝（１９００×Ａｄ×Ｒｄ×ｆｚ×Ｚ×Ｋ）／Ｄ×Ｑ
ここで、
Ａｄ：軸方向の切込み量（mm）
Ｒｄ：半径方向の切込み量（mm）
ｆｚ：一刃当たりの送り量（mm/tooth）
Ｚ：刃数
Ｋ：表１に示す材質係数
Ｄ：工具径（mm）
Ｑ：表２に示す切削効率
【表１】
0006461177.tif 000002
【表２】
0006461177.tif 000003
【００２８】
表１の材質係数や、表２に示す一刃当たりの送り量ｆｚに対する切削効率のようなデータは、データベース１６に格納されており、演算部１４によって適宜呼び出され、計算に用いられる。オペレータは、こうして計算された切削抵抗Ｎが許容範囲内に入るように、加工条件を決定することが可能となる。
【００２９】
図１３を参照すると、ワークの座標を計算するための画面が示されている。工作機械の座標系を設定する画面を開くと、図１３の上段に示すような画面２００が表示部２０に表示される。画面２００は、左側にアイコンが配置され、各アイコンの右側に計算内容の簡単な説明が表示される。図１３の上段は、一例として、２点を通る直線の傾きを計算して取得する傾斜取得のアイコンが選択されていることを示しており、下段はアイコンの選択により傾斜取得画面２１０が表示されることを示している。
【００３０】
傾斜取得画面２１０は、計算する傾斜Ｃの基準となる軸を選択するための軸選択部２１２と、２つの点のＸＹ座標を入力する座標入力部２１４、２１６を含んでいる。任意の２点のＸ、Ｙ座標を入力するとＣ＝ATAN（ｙ2−ｙ1）／（ｘ2−ｘ1）の計算式によって、該２点を通る直線の傾斜Ｃが計算され、計算結果が表示される。該傾斜Ｃの値が記憶部１８に格納される。
【００３１】
図１４は、現在のＸＹ座標を取り込むＸＹ座標取得アイコン２２０を示している。ＸＹ座標取得アイコン２２０をクリックすると、図１３の下段と同様に座標取得画面が表示され、そこで座標を取り込むことができる。工作機械のＸ軸スケールや、Ｙ軸スケール等の位置センサ（図示せず）の読みが、例えばデータベース１６の所定の記憶領域に取り込まれる。
【００３２】
図１５は、現在のＸ、ＹまたはＺ座標のうち１つを選択して取り込む１座標取得アイコン２３０を示している。１座標取得アイコン２３０をクリックすると、図１３の下段と同様に座標取得画面が表示され、そこで座標を取り込むことができる。工作機械のＸ軸スケール、Ｙ軸スケール、Ｚ軸スケール等の位置センサ（図示せず）のうち該当する軸の読みが、例えばデータベース１６の所定の記憶領域に取り込まれる。
【００３３】
図１６は、２点間の中点を計算して取り込む中点取得アイコン２４０を示している。図１７は、既述した傾斜取得画面２１０に表示されるアイコン２１１を示している。
【００３４】
図１８は、２つの直線の交点を取得する交点取得アイコン２５０を示している。ＸＹ平面内で２点（ｘ1、ｙ1）、（ｘ2、ｙ2）を通る直線Ｌ1と、他の２点（ｘ3、ｙ3）、（ｘ4、ｙ4）を通る直線Ｌ2の交点PC（Ｘ、Ｙ）は、
Ａ1＝（ｙ2−ｙ1）／（ｘ2−ｘ1）
Ａ3＝（ｙ4−ｙ3）／（ｘ4−ｘ3）
とすると、
Ｘ＝（Ａ1×ｘ1−ｙ3−Ａ3×ｘ3＋ｙ3）／（Ａ1−Ａ3）
Ｙ＝Ａ1×（Ｘ−ｘ1）＋ｙ1
から計算される。４点（ｘ1、ｙ1）、（ｘ2、ｙ2）、（ｘ3、ｙ3）、（ｘ4、ｙ4）の座標値は、例えば主軸先端に装着したタッチセンサをワークの所望位置に接触させ取り込むことができる。
【００３５】
図１９はワークを回転させた後の座標を取得する回転後座標取得アイコン２６０を示している。Ｘ軸周りに角度θを以って回転させた後の座標PR（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は以下の式から計算される。
Ｘ＝ｘ
Ｙ＝ｃｏｓθ×ｙ−ｓｉｎθ×ｚ
Ｚ＝ｓｉｎθ×ｙ＋ｃｏｓθ×ｚ
【００３６】
Ｙ軸周りに角度θを以って回転させた後の座標PR（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は以下の式から計算される。
Ｘ＝ｃｏｓθ×ｘ＋ｓｉｎθ×ｚ
Ｙ＝ｙ
Ｚ＝−ｓｉｎθ×ｘ＋ｃｏｓθ×ｚ
【００３７】
Ｚ軸周りに角度θを以って回転させた後の座標PR（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は以下の式から計算される。
Ｘ＝ｃｏｓθ×ｘ−ｓｉｎθ×ｙ
Ｙ＝ｓｉｎθ×ｘ＋ｃｏｓθ×ｙ
Ｚ＝ｚ
【００３８】
現在の座標値（ｘ、ｙ、ｚ）は、タッチセンサをワークの所望位置に接触させ取り込むことができる。
【００３９】
図２０は、ワークのＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向の距離を取得する幅取得アイコン２７０を示している。幅Ｌは以下の式にて計算される。
Ｌx＝｜ｘ2＋ｘ1｜
Ｌｙ＝｜ｙ2＋ｙ1｜
Ｌｚ＝｜ｚ2＋ｚ1｜
現在の座標値（ｘ、ｙ）は、タッチセンサをワークの所望位置に接触させ取り込むことができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０    制御装置
１２    入力部
１２ａ    入力ボックス
１２ｂ    計算選択部
１４    演算部
１６    データベース
１８    記憶部
２０    表示部
【図１】
0006461177.tif 000004
【図２】
0006461177.tif 000005
【図３】
0006461177.tif 000006
【図４】
0006461177.tif 000007
【図５】
0006461177.tif 000008
【図６】
0006461177.tif 000009
【図７】
0006461177.tif 000010
【図８】
0006461177.tif 000011
【図９】
0006461177.tif 000012
【図１０】
0006461177.tif 000013
【図１１】
0006461177.tif 000014
【図１２】
0006461177.tif 000015
【図１３】
0006461177.tif 000016
【図１４】
0006461177.tif 000017
【図１５】
0006461177.tif 000018
【図１６】
0006461177.tif 000019
【図１７】
0006461177.tif 000020
【図１８】
0006461177.tif 000021
【図１９】
0006461177.tif 000022
【図２０】
0006461177.tif 000023