(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の加工工程に使用することができる複数の工具をその補正番号と共にグループ化して登録するとともに、各補正番号に対応した補正量を登録し、
ＮＣ加工プログラム中で指令された前記工具グループ番号に係るコードを処理して、
指令された工具グループの中から非寿命の工具を選択して該選択工具を加工位置に移送するとともに、
前記選択工具の補正番号に対応した前記補正量に基づいて、前記選択工具の移動位置を補正するように構成されたＮＣ工作機械における前記移動位置を補正する方法であって、
ＮＣ加工プログラム中で指令された補正番号シフト指令に係るコードを処理し、
前記選択工具に対応して登録された補正番号に、指令されたシフト量だけ加算した補正番号を算出し、算出された補正番号に対応した補正量に基づいて、前記選択工具の移動位置を補正することを特徴とするＮＣ工作機械における工具の位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一の加工工程に使用することができる複数の工具をグループ化して登録し、工具の寿命管理を行うように構成されたＮＣ工作機械における工具の位置補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記工具寿命を管理する装置の一例として、図３乃至図８に示したものが知られている。尚、図３は、ＮＣ旋盤を制御する数値制御装置であって、工具寿命管理部を備えた数値制御装置の概略構成などを示したブロック図である。
【０００３】
図示するように、この数値制御装置１０１は、その主だった構成として、加工プログラム記憶部１０２，プログラム解析部１０３，分配指令生成部１０４，送り駆動制御部１０５，主軸駆動制御部１０６，工具寿命管理部１０８，タレット駆動制御部１０７，補正実行部１１１，補正量記憶部１１２などを備えている。尚、図中、１１３はＮＣ工作機械の送り駆動系、１１４は主軸駆動系、１１５はタレットである。
【０００４】
前記加工プログラム記憶部１０２は予め作成された加工プログラムを格納する機能部であり、プログラム解析部１０３は加工プログラム記憶部１０２に格納された加工プログラムを解析して加工プログラム中の送り駆動系１１３の送り速度，移動位置や主軸駆動系１１４の回転、並びにタレット１１５の作動などに関する指令を抽出して、送り駆動系１１３の送り速度や移動位置に関する指令を分配指令生成部１０４に送信し、主軸駆動系１１４の回転に関する指令を主軸駆動制御部１０６に送信し、タレット１１５の作動に関する指令を工具寿命管理部１０８に送信する。
【０００５】
前記主軸駆動制御部１０６は受信した信号にしたがって生成した駆動電流を主軸駆動系１１４に出力し、当該主軸駆動系１１４の作動を制御する。また、分配指令生成部１０４は受信した信号を基に予め定められた時定数を加味して送り駆動系１１３の時間あたりの移動目標位置（動作指令信号）を生成し、これを送り駆動制御部１０５に逐次送信する。送り駆動制御部１０５は、まず、受信した移動目標位置と送り駆動系１１３からフィードバックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令信号を生成し、次いで生成した速度指令信号と送り駆動系１１３からフィードバックされる現在速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流指令信号を生成した後、生成した電流指令信号と送り駆動系１１３からフィードバックされる現在駆動電流信号との偏差に電流ループゲインを乗じて得られる駆動指令信号に応じた駆動電流を送り駆動系１１３に出力し、当該送り駆動系１１３の作動を制御する。尚、図３には、一つの送り駆動系について図示しているが、ＮＣ旋盤などの工作機械は通常、複数の送り駆動系１１３を備えており、それに応じた分配指令生成部１０４及び送り駆動制御部１０５がそれぞれ設けられている。
【０００６】
前記工具寿命管理部１０８は、同一の加工工程に使用することができる複数の工具に関するデータをグループ化して格納し、各加工工程の実施によって進行する工具摩耗を評価するために設定された摩耗評価指数を工具グループ毎に格納し、各工具グループ毎に設定された摩耗限界指数を格納するとともに、各加工工程の繰り返しに応じて累計された累積摩耗評価指数を各工具毎に格納した寿命管理情報記憶部１１０と、各加工工程の繰り返しに応じて累計した累積摩耗評価指数を各工具グループ毎に算出するとともに、各工具グループについて、摩耗限界指数と算出した累積摩耗評価指数とを比較し、累積摩耗評価指数が摩耗限界指数に至ったとき、使用工具が寿命に達したと判定して、次加工から該使用工具と同じグループ内の他の工具を使用すべく指令を出力するように構成された寿命管理実行部１０９とを備えてなる。
【０００７】
尚、ＮＣ加工プログラムにおいては、工具番号に代わって工具グループ番号が指令され、前記プログラム解析部１０３によって工具グループ番号が抽出されると、このグループに属する非寿命の工具が工具寿命管理部１０８によって選択され、選択された工具データが工具寿命管理部１０８からタレット駆動制御部１０７に送信され、このタレット駆動制御部１０７によってタレット１１５が駆動され、当該工具が加工位置に割り出される。
【０００８】
前記寿命管理情報記憶部１１０には、具体的には、図４及び図５に示した寿命管理情報が格納されている。図４に示したデータテーブルは工具グループに関するデータテーブルであり、グループ番号と、各グループに属する工具の工具番号と、グループ内の各工具番号に付されたインデックス番号としての工具選択番号と、各工具グループにおいて現在選択されている工具を表す現在工具選択番号と、各工具について上記累積摩耗評価指数に相当するデータとして設定された管理カウンタとから構成される。尚、工具番号の数字上２桁はタレット番号を表し、下２桁は補正番号を表すように設定されており、例えば、Ｔ０１０１はタレット番号が０１番で補正番号が０１番であることを意味している。また、図５に示したデータテーブルは工具寿命管理に関するデータテーブルであり、上記各工具グループについて、切削回数や切削時間など上記摩耗評価指数に相当するデータとしての管理タイプと、上記摩耗限界指数に相当する設定値とから構成される。
【０００９】
前記寿命管理実行部１０９は図６に示した処理を実行し、工具寿命管理を行う。即ち、前記プログラム解析部１０３から工具寿命管理の開始指令（例えば、ＮＣ加工プログラムにおいてＭコードで指定される指令）を受信して処理を開始し、更に前記プログラム解析部１０３から工具グループに関する指令を受信した後（ステップＳ１１）、前記寿命管理情報記憶部１１０に格納された当該工具グループに関する現在工具選択番号（当該工具グループについて現在選択されている工具番号）を読み込む（ステップＳ１２）。
【００１０】
次に、現在工具選択番号が０であるか否かを確認し、０でなければ次ステップＳ１４に進み、０であればアラーム表示などの後、処理を終了する（ステップＳ１３）。尚、現在工具選択番号とは、当該グループに属する工具の内、加工に使用するべきものとして現在選択されている非寿命工具の工具選択番号を意味するものであり、グループ内の工具全てが寿命に至っている場合には、０に設定される。
【００１１】
ステップＳ１４では、当該工具選択番号に対応した工具番号の割出指令（工具割出指令）をタレット駆動制御部１０７に出力して、タレット１１５を駆動し当該工具選択番号に対応した工具を加工位置に割り出すとともに、当該工具番号に含まれる補正番号を前記補正実行部１１１に出力する。この後、ＮＣ加工プログラムが順次実行されて加工が行われ、次いで、プログラム解析部１０３によって管理カウンタの更新指令が抽出されると（ステップＳ１５）、図４に示した管理カウンタを更新する処理を実行する（ステップＳ１６）。即ち、図５に示す管理タイプが切削回数である工具グループについては、現在の管理カウンタに１を加える処理を行い、管理タイプが切削時間である場合には、現在の管理カウンタに当該加工時間を加算する処理を行う。尚、加工時間については、加工プログラムから演算するようにしても、実際の切削送り時間を検出するようにしてもいずれでも良い。
【００１２】
次に、更新された管理カウンタが図５に示す設定値以上になったかどうかを判断し（ステップＳ１７）、管理カウンタが設定値に満たない場合には、プログラム解析部１０３から工具寿命管理の終了指令（例えば、ＮＣ加工プログラムにおいて前記工具寿命管理開始指令と対をなすＭコードで指定される指令）を受信したかどうかを判断し（ステップＳ１９）、終了指令を受信していない場合にはステップＳ１１以降の処理を繰り返し、終了指令を受信した場合には当該処理を終了する。
【００１３】
一方、ステップＳ１７において、管理カウンタが設定値以上になったと判断された場合には、工具選択番号の更新処理を行う（ステップＳ１８）。即ち、図４に示した管理カウンタが設定値に満たない次の工具選択番号を検索し、当該工具選択番号を次の加工に使用する工具として設定する。言い換えれば、図４に示した現在工具選択番号が検索された工具選択番号に置き換えられる。尚、工具グループ内の全ての工具が寿命に達しているときには、工具選択番号は０に設定される。そして、かかる処理を行った後、次ステップＳ１９に進み、上記処理が実行される。即ち、工具寿命管理の終了指令を受信していない場合には、更新された非寿命の工具が割り出され当該工具によって加工が行われる。
【００１４】
また、前記補正量記憶部１１２は、図７に示すように、補正番号に関連づけられた補正量が格納されており、上述のようにして補正番号を受信した前記補正実行部１１１は、図８に示す処理を実行して、補正番号に対応した補正量を前記送り駆動制御部１０５に出力する。即ち、補正実行部１１１はプログラム解析部１０３からの処理開始指令を受けて処理を開始し、前記寿命管理実行部１０９から指令される補正番号の入力を待って（ステップＳ２１）、受信した補正番号を基に前記補正量記憶部１１２に格納されたデータを検索し、当該補正番号に対応した補正量を取得してこれを前記送り駆動制御部１０５に出力する（ステップＳ２２）。そして、プログラム解析部１０３から処理を終了する信号を受信するまでステップＳ２１及びステップＳ２２の処理を繰り返す（ステップＳ２３）。
【００１５】
そして、このようにして補正実行部１１１から所定の補正量を受信した送り駆動制御部１０５は、受信した補正量だけその移動位置を補正してタレット１１５を移動させる。
【００１６】
斯くして、この数値制御装置１０１によれば、同一の加工工程に使用することができる複数の工具をグループ化して登録し、各加工工程の実施によって進行する工具摩耗を評価するための摩耗評価指数たる管理タイプを前記工具グループ毎に設定し、前記各加工工程の繰り返しに応じて累計した累積摩耗評価指数たる管理カウンタを前記各工具毎に算出し、前記各工具グループについて、予め設定された摩耗限界指数たる設定値と前記管理カウンタとを比較し、管理カウンタが設定値に至ったとき、使用工具が寿命に達したと判定して、次加工から当該使用工具と同じグループ内の他の工具を使用するようにしているので、摩耗限界を過ぎた工具を使用することによって当該工具が破損したり、或いはワークが不良品となったりするのを防止することができるとともに、長時間にわたって無人運転を行うことができるという効果が得られる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、上記数値制御装置１０１によれば、ＮＣ加工プログラムにおいて、工具番号に代わって工具グループ番号が指令され、前記プログラム解析部１０３によって工具グループ番号が抽出されると、このグループに属する非寿命の工具が工具寿命管理部１０８によって選択され、選択された工具データが工具寿命管理部１０８からタレット駆動制御部１０７に送信されるとともに、当該工具の補正番号が工具寿命管理部１０８から補正実行部１１１に送信され、タレット駆動制御部１０７によって当該工具が加工位置に割り出された後、送り駆動制御部１０５によって上記補正番号に対応した補正量だけ補正した位置に当該工具が移動せしめられる。そして、上記補正番号はタレット番号と組み合わされた工具番号として寿命管理情報記憶部１１０に格納されるようになっているので、１つの工具については１つの補正番号しか設定できないものとなっている。
【００１８】
ところで、図９に示すような溝加工を行う場合には、一般的に加工溝Ｇの幅寸法Ｇｗよりその幅寸法Ｔｗの狭い工具Ｔが用いられ、その位置を溝幅方向にずらしながら数回加工することにより、所定幅Ｇｗの溝を形成する。このような工具Ｔを使用した溝加工において、その溝寸法Ｇｗについて高精度な加工が求められる場合、ごく一般的には、加工溝Ｇの一方の側面を加工する工具Ｔの一方コーナ部Ｔａを制御するための補正量と、加工溝Ｇの他方の側面を加工する工具Ｔの他方コーナ部Ｔｂを制御するための補正量の２つを設定し、前記一方コーナ部Ｔａを用いて加工溝Ｇの一方側面を加工する場合には、当該一方コーナ部Ｔａに対応した補正量を使用し、前記他方コーナ部Ｔｂを用いて加工溝Ｇの他方側面を加工する場合には、他方コーナ部Ｔｂに対応した補正量を使用するといったことが行われている。各補正量は異なる補正番号（例えば、補正番号０１と補正番号１１）に関連づけられて数値制御装置内に格納され、加工プログラムにおいては上２桁のタレット番号と下２桁の補正番号を組み合わせた工具番号、例えばＴ０１０１，Ｔ０１１１といったコードで指令される。
【００１９】
ところが、上記工具寿命管理機能を備えた数値制御装置１０１によると、上述したように、１つの工具について１つの補正番号、言い換えれば１つの補正量しか設定することができないので、図９に示した溝加工を行う場合には、上記のような２つの補正量を用いた加工を行うことができず、その結果、溝寸法Ｇｗについて高精度な加工を行うことができないといった問題があった。この場合において、例えば前記一方コーナ部Ｔａに対応した補正量を使用して加工するとした場合、前記加工溝Ｇの他方側面を加工するプロセスでは工具Ｔの幅寸法Ｔｗを考慮した位置指令を加工プログラム上で行うことによって、それなりの精度の溝加工を行うことが可能ではあるが、工具摩耗に伴う寸法精度の悪化に対し、その都度加工プログラムを修正しなければならないという煩わしさがあり、現実的ではない。
【００２０】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、工具寿命管理機能を備えた数値制御装置において、工具の位置補正を行うに当たり、１つの工具に対して異なる補正量を使用して工具の位置補正を行うことができるようにした位置補正方法の提供を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記課題を解決するための本発明の請求項１に記載した発明は、同一の加工工程に使用することができる複数の工具をその補正番号と共にグループ化して登録するとともに、各補正番号に対応した補正量を登録し、ＮＣ加工プログラム中で指令された前記工具グループ番号に係るコードを処理して、指令された工具グループの中から非寿命の工具を選択して該選択工具を加工位置に移送するとともに、該選択工具の補正番号に対応した前記補正量に基づいて、該選択工具の移動位置を補正するように構成されたＮＣ工作機械における前記移動位置を補正する方法であって、
ＮＣ加工プログラム中で指令された補正番号シフト指令に係るコードを処理し、前記選択工具に対応して登録された補正番号に、指令されたシフト量だけ加算した補正番号を算出し、算出された補正番号に対応した補正量に基づいて、前記選択工具の移動位置を補正することを特徴とする。
【００２２】
この方法によれば、ＮＣ加工プログラム中に工具グループ番号に係るコードが指令され、加工プログラムの実行によってこのコードが処理されると、指令された工具グループの中から非寿命の工具が選択され、当該選択工具が加工位置に移送されるとともに、当該選択工具について登録された補正番号に対応した補正量に基づいて、当該選択工具の移動位置が補正される。そして、ＮＣ加工プログラム中に補正番号シフト指令に係るコードが指令されている場合には、前記選択工具について登録された補正番号に、指令されたシフト量だけ加算した補正番号が算出され、算出された補正番号に対応した補正量に基づいて、前記選択工具の移動位置が補正される。
【００２３】
このように本発明方法によれば、１つの工具に対し異なる補正量（シフトさせない補正番号の補正量と、シフトさせた補正番号の補正量）を使用し、その位置補正を行うことができるので、例えば、上述したような溝加工を行う場合に、加工溝の一方の側面を加工する場合と、他方の側面を加工する場合とで、異なる補正量を用いて工具の位置補正を行うことができ、当該加工溝の幅寸法を高精度に仕上げることが可能となる。斯くして、本発明方法によると、１つの工具に対し複数の補正量を使用してその位置補正を行うことにより、多様な加工を行うことが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図１は、本実施形態に係るＮＣ旋盤制御用の数値制御装置であって、工具寿命管理部を備えた数値制御装置の概略構成などを示したブロック図である。この図に示されるように、本例の数値制御装置１は、図３に示した従来の数値制御装置１０１と比較して、その機能が異なる補正実行部２を備えた点で構成が異なっている。したがって、上記数値制御装置１０１と同じ構成部分については、同一の符号を付してその詳しい説明はこれを省略する。
【００２５】
前記補正実行部２は、図２に示した処理を行う。即ち、補正実行部２はプログラム解析部１０３からの処理開始指令を受けて処理を開始し、前記寿命管理実行部１０９から指令される補正番号の入力を待ち（ステップＳ１）、補正番号が入力されると、ＮＣ加工プログラム中に補正番号シフト指令に係るコードが指令されているかどうか、即ち、プログラム解析部１０３から補正番号のシフト指令が入力されたかどうかを確認し（ステップＳ２）、シフト指令が入力されている場合には、前記寿命管理実行部１０９から入力された補正番号に、指令されたシフト量だけ加算した補正番号（シフト補正番号）を算出し（ステップＳ３）、算出されたシフト補正番号を基に前記補正量記憶部１１２に格納されたデータを検索し、当該シフト補正番号に対応した補正量を取得してこれを前記送り駆動制御部１０５に出力する（ステップＳ４）。
【００２６】
一方、プログラム解析部１０３から補正番号のシフト指令が入力されていない場合には、前記寿命管理実行部１０９から入力された補正番号を基に前記補正量記憶部１１２に格納されたデータを検索し、当該補正番号に対応した補正量を取得してこれを前記送り駆動制御部１０５に出力する（ステップＳ２，Ｓ４）。そして、プログラム解析部１０３から処理を終了する信号を受信するまで上記ステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返す（ステップＳ５）。
【００２７】
斯くして、上記ようにして補正実行部２から所定の補正量を受信した送り駆動制御部１０５は、受信した補正量だけその移動位置を補正してタレット１１５を移動させる。
【００２８】
尚、加工プログラムにおいて指令される前記補正番号のシフト指令コードは、例えば、処理内容を表すアルファベットと、シフト量を表す数字とを組み合わせたコードに設定することができ、その一例を例示すると、「Ｈ１０」などとすることができる。例えば、加工プログラムにおいて工具グループ番号１（指令コードとしては、例えば、「Ｔ０１」）と、補正番号シフト指令コードとしての「Ｈ１０」とが同一ブロックに指令されている場合、前記寿命管理実行部１０９において、「Ｔ０１０１」の工具が選択される場合には、前記補正実行部２において、寿命管理実行部１０９から入力された補正番号「０１」にシフト量「１０」が加算されてシフト補正番号として「１１」が算出される。また、前記寿命管理実行部１０９において、「Ｔ０４０４」の工具が選択される場合には、前記補正実行部２において、寿命管理実行部１０９から入力された補正番号「０４」にシフト量「１０」が加算されてシフト補正番号として「１４」が算出される。
【００２９】
そして、このようにして算出したシフト補正番号を基に、補正実行部２は、上述したように、算出したシフト補正番号を基に補正量記憶部１１２に格納されたデータを検索し、当該シフト補正番号に対応した補正量を取得してこれを送り駆動制御部１０５に出力し、送り駆動制御部１０５は、受信した補正量だけ移動位置を補正してタレット１１５を移動させる。
【００３０】
したがって、例えば、図９に示した溝加工を行う場合に、加工溝Ｇの一方側面を加工するプロセスにおいては、工具グループ番号コード、例えば「Ｔ０１」のみを指令し、加工溝Ｇの他方側面を加工するプロセスにおいては、工具グループ番号コードと補正番号シフト指令コード、例えば「Ｔ０１」と「Ｈ１０」（或いは補正番号シフト指令コードのみ）を指令することで、仮に、図４に示す「Ｔ０１０１」の工具が選択されたとすると、前記加工溝Ｇの一方側面を加工する場合には、「０１番」の補正番号に対応した補正量を使用した加工が行われ、前記加工溝Ｇの他方側面を加工する場合には、「１１番」の補正番号に対応した補正量を使用した加工が行われる。斯くして、これらの補正量を適正に設定することで、プログラムを変更することなく加工溝Ｇの溝幅Ｇｗを極めて高精度に仕上げることが可能となる。
【００３１】
このように、本例の数値制御装置１によれば、同一の加工工程に使用することができる複数の工具をその補正番号と共にグループ化して登録し、指令された工具グループの中から非寿命の工具を選択して使用する工具寿命管理機能を備えた数値制御装置において、従来なしえなかった、１つの工具に対して異なる補正量を設定してその位置補正を行うことが可能となり、これによって、より多様な加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＮＣ旋盤制御用の数値制御装置であって、工具寿命管理部を備えた数値制御装置の概略構成などを示したブロック図である。
【図２】本実施形態に係る補正実行部における処理手順を示したフローチャートである。
【図３】従来例に係るＮＣ旋盤制御用の数値制御装置であって、工具寿命管理部を備えた数値制御装置の概略構成などを示したブロック図である。
【図４】従来例に係る寿命管理情報記憶部に格納されるデータを示したデータテーブルである。
【図５】従来例に係る寿命管理情報記憶部に格納されるデータを示したデータテーブルである。
【図６】従来例に係る寿命管理実行部における処理手順を示したフローチャートである。
【図７】従来例に係る補正量記憶部に格納されるデータを示したデータテーブルである。
【図８】従来例に係る補正実行部における処理手順を示したフローチャートである。
【図９】従来の位置補正方法に係る問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１    数値制御装置
２    補正実行部
１０２  加工プログラム記憶部
１０３  プログラム解析部
１０４  分配指令生成部
１０５  送り駆動制御部
１０６  主軸駆動制御部
１０７  タレット駆動制御部
１０８  工具寿命管理部
１０９  寿命管理実行部
１１０  寿命管理情報記憶部
１１１  補正実行部
１１２  補正量記憶部
１１３  送り駆動系
１１４  主軸駆動系
１１５  タレット
【図１】
0004310018.tif 000002
【図２】
0004310018.tif 000003
【図３】
0004310018.tif 000004
【図４】
0004310018.tif 000005
【図５】
0004310018.tif 000006
【図６】
0004310018.tif 000007
【図７】
0004310018.tif 000008
【図８】
0004310018.tif 000009
【図９】
0004310018.tif 000010