(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を保持するＮ（ただし、Ｎ≧２）本の軸と、
これらの軸をそれぞれ被加工物に対して近接離反動作させる移動手段と、
前記工具を検出する検出手段と、
を備え、スキップ条件が充たされた場合は現在の動作を中止して次の命令を実行するスキップ命令が可能な多軸のＮＣ工作機の工具寸法検出方法において、
１軸に対する動作命令により前記Ｎ軸を同時に移動させ、
前記移動中に前記工具のいずれかの先端が検出されたとき、当該工具を保持する軸の移動を停止するとともに前記軸の番号と位置を記憶し、
前記工具の先端が検出された軸数を前記Ｎ軸から減算し、
軸数Ｎの減算結果が０になるまで、前記工具先端位置の検出動作を繰り返し、
前記番号が０になった時点で前記スキップ条件が満たされたと判断し、前記スキップ命令により前記工具の寸法測定を終了することを特徴とする多軸のＮＣ工作機の工具寸法検出方法。
【請求項２】
工具を保持するＮ（ただし、Ｎ≧２）本の軸と、
これらの軸をそれぞれ被加工物に対して近接離反動作させる移動手段と、
前記工具を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出出力に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
を備え、スキップ条件が満たされた場合は現在の動作を中止して次の命令を実行するスキップ命令が可能な多軸のＮＣ工作機において、
前記制御手段は、
１軸に対する前記移動手段への動作命令により前記Ｎ軸を同時に移動させ、
前記検出手段によって前記Ｎ軸に保持された工具のいずれかの先端が検知されたとき、当該工具を保持する軸の移動を停止するとともに前記軸の番号と位置を記憶し、
前記工具の先端が検出された軸数を前記軸数Ｎから減算し、
軸数Ｎの減算結果が０になるまで、前記工具先端位置の検出動作を繰り返し、
前記番号が０になった時点で前記スキップ条件が満たされたと判断し、前記スキップ命令により前記工具の寸法測定を終了することを特徴とする多軸のＮＣ工作機。
【請求項３】
前記制御手段が前記ＮＣ工作機を制御するＮＣ装置からなり、前記制御手段は、
前記検出手段に接続され、前記検出手段からの検出信号を保持する保持手段と、
前記保持手段を個別にリセットするリセット手段と、
前記各保持手段の出力が入力され、前記保持手段の入力に基づいて現在処理中の動作を中断して割り込みを可能とする論理和手段と、
前記検出信号を出力した前記検出手段を特定する特定手段と、
を備えていることを特徴とする請求項２記載の多軸のＮＣ工作機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１軸に対する動作命令により、それぞれに移動手段を備える複数の軸をＮＣ制御し、スキップ条件が充たされた場合は現在の動作を中止して次の命令を実行するスキップ命令が可能な多軸のＮＣ工作機の工具寸法検出方法および多軸のＮＣ工作機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の主軸が１軸のＮＣ工作機の構成図である。主軸１は、１対の案内装置２によりコラム３上を上下のＺ軸方向に移動自在に支持され、先端に工具４を回転自在に支持している。主軸１の側面には、ボールねじ５に螺合するナット６が固定されている。ボールねじ５を回転駆動するモータ７には、角度検出装置８が設けられている。９はＮＣ装置であり、予め入力された加工プログラムに従い、角度検出装置８を参照しながらモータ７を回転駆動することにより、工具４をＺ軸方向に所定の距離移動させる。
【０００３】
次に、安価なＯＮ／ＯＦＦセンサである反射型の工具検出器１０を用いて、工具４の長さを測定する手順を説明する。
予め、待機位置に位置決めしたときの主軸１の座標Ｚ１（ここでは、主軸１の工具保持部先端の位置とする。また、テーブル１１の表面の位置をＺ０＝０とする。）と、工具検出器１０の検出位置Ｚ２を求めておく。そして、工具４を交換したときには、主軸１を座標Ｚ１から工具検出器１０が工具４を検出するまで下降させる。工具検出器１０が工具４を検出したら、角度検出装置８により座標Ｚ１からの移動距離Ｋを読み取り、工具４の長さＬを、Ｌ＝Ｚ１−Ｚ２−Ｋとして求める。
【０００４】
ところで、主軸１を座標Ｚ１から下降させる際、主軸１を微小速度で移動させたり、あるいは微小距離ずつ移動させると測定時間が長くなり、作業性が低下する。そこで、通常は、ＮＣ装置９に標準機能として設けられているスキップ命令機能（命令された動作を遂行中に予め定めるスキップ条件を充たした場合は、現在実行中の動作を直ちに中止して、次の命令による動作を行なう機能である。）を利用することが多い。すなわち、スキップ条件を工具検出器１０から出力される工具検出信号とすると共に、スキップ条件が充たされた後に実行する命令を例えば主軸１を座標Ｚ１に戻ることとしておき、加工プログラム上でＧ３１．Ｚ１００．のように記述する。すると、ＮＣ装置９は、「Ｇ３１．Ｚ」からこの命令がＺ軸を対象とするスキップ命令であると判断し、主軸１を最大１００ｍｍ先に移動させる動作を実行する。このようにすると、ＮＣ装置９は、工具検出器１０から工具検出信号が出力された時点で、その時の主軸１の座標Ｚｎ（または座標Ｚ１からの移動距離。）を読み取り、工具４の長さＬをＬ＝Ｚ１−Ｚｎ−Ｚ２として算出すると共に主軸１を上昇させるから、主軸１を速い速度で下降させることができ、測定時間を短くすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＣ工作機の一種であるプリント基板穴明機の場合、複数の主軸１をコラム３に並べて配置し（以下、並列軸という。）、１個のテーブル上に加工内容が同一の複数のプリント基板を並べて載置する。そして、テーブルと並列軸とをＸ−Ｙ方向に相対的に移動させながら主軸１をＺ軸方向に移動させて加工を行うことにより、作業能率を向上させている。また、加工速度をより高速化するため、主軸１毎に移動装置を設けると共に、１軸に対する動作命令により複数本の軸に同じ動作をさせる。
【０００６】
このような並列軸を備える多軸のＮＣ工作機の場合、工具長を測定する際に、スキップ条件を工具検出器の検出信号としてスキップ命令をすると、ＮＣ装置は主軸１の先端から最も突出している工具４の長さを測定した時点で次の命令を実行するから、他の工具４の長さを測定することができない。そこで、主軸１毎に工具４の長さを測定しなければならず、測定時間が長くなり、作業能率が低下した。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、１軸に対する動作命令で並列軸を動作をさせる場合であっても、工具の寸法を効率良く測定することができる多軸のＮＣ工作機の工具寸法検出方法および多軸のＮＣ工作機を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、工具を保持するＮ（ただし、Ｎ≧２）本の軸と、これらの軸をそれぞれ被加工物に対して近接離反動作させる移動手段と、前記工具を検出する検出手段とを備え、スキップ条件が充たされた場合は現在の動作を中止して次の命令を実行するスキップ命令が可能な多軸のＮＣ工作機の工具寸法検出方法において、１軸に対する動作命令により前記Ｎ軸を同時に移動させ、前記移動中に前記工具のいずれかの先端が検出されたとき、当該工具を保持する軸の移動を停止するとともに前記軸の番号と位置を記憶し、前記工具の先端が検出された軸数を前記Ｎ軸から減算し、軸数Ｎの減算結果が０になるまで、前記工具先端位置の検出動作を繰り返し、前記番号が０になった時点で前記スキップ条件が満たされたと判断し、前記スキップ命令により前記工具の寸法測定を終了することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、工具を保持するＮ（ただし、Ｎ≧２）本の軸と、これらの軸をそれぞれ被加工物に対して近接離反動作させる移動手段と、前記工具を検出する検出手段と、前記検出手段の検出出力に基づいて前記移動手段を制御する制御手段とを備え、スキップ条件が満たされた場合は現在の動作を中止して次の命令を実行するスキップ命令が可能な多軸のＮＣ工作機において、前記制御手段は、１軸に対する前記移動手段への動作命令により前記Ｎ軸を同時に移動させ、前記検出手段によって前記Ｎ軸に保持された工具のいずれかの先端が検知されたとき、当該工具を保持する軸の移動を停止するとともに前記軸の番号と位置を記憶し、前記工具の先端が検出された軸数を前記軸数Ｎから減算し、軸数Ｎの減算結果が０になるまで、前記工具先端位置の検出動作を繰り返し、前記番号が０になった時点で前記スキップ条件が満たされたと判断し、前記スキップ命令により前記工具の寸法測定を終了することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用した４軸のプリント板穴明機の構成図であり、図２と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して説明を省略する。また、複数あるものは添字ａ〜ｄを付して区別する。
【００１１】
図で、工具検出器１０ａ〜１０ｄはフリップフロップ素子２０ａ〜２０ｄのＣＬＫ端子にそれぞれ接続されている。フリップフロップ素子２０ａ〜２０ｄの出力端子Ｑは、それぞれ、出力端子がＮＣ装置９内のＣＰＵ２１の入力端子Ｉに接続された論理和素子２２の入力端子およびバッファ素子２３ａ〜２３ｄの入力端子に接続され、リセット端子Ｒは、それぞれ、論理積素子２４ａ〜２４ｄの出力端子に接続されている。バッファ素子２３ａ〜２３ｄの出力端子は、それぞれ、論理積素子２４ａ〜２４ｄの一方の入力端子およびＣＰＵ２１のバス端子Ｂに接続されている。
【００１２】
論理積素子２４ａ〜２４ｄの他方の入力端子は、それぞれ論理積素子２５の出力端子に接続されている。論理積素子２５の一方の入力端子はＣＰＵ２１のＷＴ端子に接続され、他方の入力端子は、入力端子がＣＰＵ２１の出力端子Ａに接続されたデコーダ２６の出力端子に接続されている。デコーダ２６の出力端子は、デコーダ２６の入力信号であるアドレスバス信号Ａｓの値がある特定の値になると０の信号を出力する。ここでは、アドレスバス信号Ａｓの値が１００である時に限り０を出力する。また、論理積素子２７は、一方の入力端子がＣＰＵ２１のＲＤ端子に、他方の入力端子がデコーダ２６の出力端子にそれぞれ接続され、出力端子はバッファ素子２２ａ〜２２ｄのゲート端子に接続されている。
【００１３】
次に、本実施の形態の動作を、工具４ａ〜４ｄの先端から工具検出器１０ａ〜１０ｄまでの距離Ｓａ〜Ｓｄが、Ｓａ＜Ｓｂ＝Ｓｃ＜Ｓｄである場合について説明する。
ＮＣ装置９はスキップ命令を受けると、基準値Ｎを主軸１の数（本実施の形態ではＮ＝４である。）として記憶すると共に、モータ７ａ〜７ｄを回転させ、主軸１ａ〜１ｄを下降させる。主軸１ａが距離Ｓａ下降して、工具４ａが工具検出器１０ａに対向すると、工具検出器１０ａの出力が０から１に変化し、フリップフロップ素子２０ａはこの信号を保持する。また、これに伴ってフリップフロップ素子２０ａの出力２０ａｓが０から１に変化するため、論理和素子２２から出力される割込み出力信号２２ｓが０から１に変化する。割込み出力信号２２ｓが０から１に変化すると、ＣＰＵ２１は現在の処理を中断し、以下に述べる判別処理を優先して実行する（割り込ませる）。
【００１４】
すなわち、先ず、検出信号が工具検出器１０ａ〜１０ｄのいずれから出力されたものであるかを調べるため、デコーダ２６に１００のアドレスバス信号Ａｓを、論理積素子２７に０の信号ＲＤｓをそれぞれ出力する。すると、デコーダ２６はアドレスバス信号Ａｓを解析して０の選択信号２６ｓを出力する。論理和素子２７は、選択信号２６ｓと読み取り信号ＲＤｓがいずれも０であるから、０の読み取り許可信号２７ｓを出力する。
【００１５】
読み取り許可信号２７ｓが０になると、バッファ素子２２ａ〜２２ｄはそれぞれフリップフロップ素子２０ａ〜２０ｄの出力２０ａｓ〜２０ｄｓと同じ値のデータ信号２３ａｓ〜２３ｄｓをＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１はバッファ素子２３ａ〜２３ｄからのデータ信号２３ａｓ〜２３ｄｓを参照し、主軸１ａに対応する工具検出器１０ａの出力２２ａｓが１で、他のデータ（２３ｂｓ〜２３ｄｓ）はすべて０であることから、工具検出器１０ａが動作したと判断し、角度検出装置８ａにより主軸１ａの現在位置座標を読み取り、この座標を記憶して、モータ７ａの回転を停止させる。また、基準値ＮをＮから測定が完了した軸数を減算した値に置き換える。したがって、ここでは、基準値Ｎが４から３に置き換えられる。そして、基準値Ｎが０かどうかを確認し、基準値Ｎが０の場合はスキップ条件を充たしたと判断して、次の命令を実行する。この場合は、基準値Ｎが３であり、０ではないから、引き続き以下の手順により、割り込み信号２２ｓのリセット処理を行う。
【００１６】
すなわち、先ず、読み取り信号ＲＤｓを１にすると共に、０の書き込み信号ＷＴｓを出力する。また、データバス信号Ｂｓとして、主軸１ａに対して０、主軸１ｂ〜１ｄに対しては１を出力する。なお、アドレスバス信号Ａｓは１００である。論理和素子２５は、選択信号２６ｓと書き込み信号ＷＴｓがいずれも０であるため、０の書き込み許可信号２５ｓを出力する。この結果、２つの入力端の信号がいずれも０になる論理積素子２４ａから出力される０の信号によりフリップフロップ素子２０ａはリセットされる。一方、論理積素子２４ｂ〜２４ｄの出力はいずれも１になるため、フリップフロップ素子２０ｂ〜２４ｄはリセットされない。そして、次に、読み取り信号ＲＤｓをオフ（０）にすると共に、書き込み信号ＷＴｓとアドレスバス信号Ａｓをオフ（１）にする。割り込み信号２２ｓのリセット処理が終了すると、ＣＰＵ２１は割り込んでいた判別処理を終了し、中断している処理を実行する。
【００１７】
次に、工具４ｂおよび４ｃがそれぞれ距離Ｓｂ（＝Ｓｃ）下降すると、工具検出器１０ｂ、１０ｃの出力が０から１に変化し、フリップフロップ素子２０ｂ、２０ｃはこの信号を保持する。また、フリップフロップ素子２０ｂ、２０ｃの出力が０から１に変化し、論理和素子２２から割り込み信号２２ｓが出力される。
【００１８】
以下、ＣＰＵ２１は上記主軸１ａの場合と同様にして、角度検出装置８ｂ、８ｃにより主軸１ｂ、１ｃの現在位置座標を記憶し、モータ７ｂ、７ｃの回転が停止させると共に、フリップフロップ素子２０ｂ、２０ｃをリセットする。また、基準値Ｎを１に置き換え、基準値Ｎが０ではないことを確認して、引き続き上記の場合と同様に、割り込み信号２２ｓのリセット処理を行なう。
【００１９】
次に工具４ｄが距離Ｓｄ下降すると、工具検出器１０ｄの出力が０から１に変化し、フリップフロップ素子２０ｄはこの信号を保持する。また、フリップフロップ素子２０ｄの出力が０から１に変化し、再び論理和素子２２から割り込み信号２２ｓが出力される。以下、ＣＰＵ２１は上記主軸１ａの場合と同様にして、角度検出装置８ｄにより主軸１ｄの現在位置座標を記憶し、モータ７ｄの回転を停止させる。この場合は、基準値Ｎが０になるから、ＣＰＵ２１はスキップ条件が充たされたと判定して、現在の動作を終了し、加工プログラム上の次の命令を実行する。
【００２０】
本実施の形態では、ＣＰＵ２１に対して割込み処理を行うから、処理速度を早くすることができる。また、工具検出器１０ａ〜１０ｄの出力信号をフリップフロップ素子２０ａ〜２４ｄで保持させることにより、工具検出器１０ａ〜１０ｄがオンの状態であっても、実質的にリセットすることができ、測定を完了した工具を測定の対象から外すことができる。この結果、次に割込み信号が出力された際に、検出信号が出力された主軸を速やかに特定することができる。しかも、フリップフロップ素子２０ａ〜２４ｄの出力信号を論理和素子を介してＣＰＵ２１に入力するようにしたから、工具検出のためのＣＰＵ２１の割込み入力端子数は１個あればよく、並列の主軸数が例えば１０軸以上の場合にも適用することができる。
【００２１】
なお、上記では工具長を測定する場合について説明したが、工具長に限らず、工具径の測定にも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１軸に対する動作命令で並列軸を動作をさせる場合であっても、工具の寸法を効率良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した４軸のプリント板穴明機の構成図である。
【図２】従来の主軸が１軸のＮＣ工作機の構成図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ  主軸
４ａ〜４ｄ  工具
１０ａ〜１０ｄ  工具検出器
２１  ＣＰＵ
【図１】
0003964579.tif 000002
【図２】
0003964579.tif 000003