(57)【要約】【課題】加工ワークの許容誤差量をより簡易に設定でき得る数値制御装置を提供する。【解決手段】工作機械の駆動を制御する数値制御装置は、シリンダ移動量とチャック開閉量との相関関係を示すパラメータとして、開状態におけるシリンダ位置である前進位置Ｃａ、閉状態におけるシリンダ位置である後退位置Ｃｒ、開状態と閉状態におけるチャック把握径の差分値であるツメストロークＬｃを取得するチャックストローク設定部１０を備えている。換算許容量算出部１１は、このチャックストローク設定部で取得された三つのパラメータＣａ，Ｃｒ，Ｌｃに基づいて、径方向における許容誤差量Ｘａを、シリンダ移動量に換算したシリンダ換算許容量Ｘｂに変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持するチャックおよび当該チャックを開閉させるべく進退するシリンダを備えた工作機械を制御する数値制御装置であって、
前記シリンダの位置を検出する検出手段と、
外径寸法の基準となる基準ワークを把持した際における前記検出手段での検出結果を基準シリンダ位置として記憶する記憶手段と、
加工対象である加工ワークの径方向における許容誤差量の設定を作業者から受け付ける設定手段と、
シリンダ移動量とチャック開閉量との相関関係を示すパラメータを取得する取得手段と、
前記相関関係を示すパラメータに基づいて、前記許容誤差量分だけチャックを開閉させるために必要なシリンダ移動量をシリンダ換算許容量として算出する手段と、
基準シリンダ位置およびシリンダ換算許容量に基づいて、加工ワークを把持した際に許容でき得るシリンダの上限位置および下限位置を算出する手段と、
前記加工ワークを把持した際における前記検出手段での検出結果が、前記シリンダの上限位置から下限位置までの範囲内か否かを判定する手段と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の数値制御装置であって、
前記相関関係を示すパラメータは、開状態における検出シリンダ位置である前進位置と、開状態時に比べてチャック把握径を小さくした閉状態における検出シリンダ位置である後退位置と、開状態での把握径実測値と閉状態での把握径実測値との差分値であるツメストロークと、を含むことを特徴とする数値制御手段。
【請求項３】
請求項２に記載の数値制御装置であって、
前記取得手段は、
チャックが開状態の際に行われる第一操作を受け付ける手段と、
第一操作が行われた際における検出シリンダ位置を前進位置として記憶する手段と、
チャックが閉状態の際に行われる第二操作を受け付ける手段と、
第二操作が行われた際における検出シリンダ位置を後退位置として記憶する手段と、
を備えることを特徴とする数値制御手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把握するチャックおよび当該チャックを開閉させるべく進退するシリンダを備えた工作機械を制御する数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、旋盤等の工作機械においてワークを把握するチャックの把握状態を検出するために、リミットスイッチや近接スイッチなどが利用される場合が多かった。すなわち、従来では、リミットスイッチ等のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて、チャックの開閉のために進退する駆動シリンダに取り付けられたドッグが所定の基準位置まで到達したか否か、ひいては、チャックでのワーク把握が正常に行われているか否かを、判定していた。下記特許文献１には、リミットスイッチまたは近接スイッチでシリンダの位置を検出する従来技術が開示されている。ただし、この特許文献１においては、ワークの寸法バラツキに関する考慮は一切なされていない。
【０００３】
また、近年、リミットスイッチ等に代えて、変位センサおよびテーパドッグ等を利用してシリンダの位置を連続的に検出する方式も採用されてきている。かかる方式を採用する理由は、段取り交換時における駆動シリンダに取り付けられたドッグの調整に要する機械の非稼働時間を削減したいためである。すなわち、変位センサおよびテーパドッグから構成される位置検出手段を用いることで、ドッグの調整をしなくても、駆動シリンダの位置、ひいては、チャックのワーク把握状態を検出することができ、非稼動時間を削減することができる。
【０００４】
図２は、駆動シリンダの位置を検出するシリンダ位置検出機構の一例を示す図である。主軸１０５に取り付けられた駆動シリンダ１０２は、図示しない油圧制御で前進／後退駆動される。この駆動シリンダの進退に伴い、チャック１０１が開閉動作を行い、ワーク１００を把握する。駆動シリンダ１０２には、既知の勾配が付与されたテーパドッグ１０３が取り付けられている。変位センサ１０４は、テーパドッグ１０３の勾配面に対向配置されており、当該変位センサ１０４とテーパドッグ１０３との間のギャップ量を検出する。変位センサ１０４は、検出したギャップ量に比例するアナログ電圧（またはアナログ電流）をＡＤ変換器１０６に出力する。ＡＤ変換器１０６は、変移センサ１０４から入力されたアナログ電圧（電流）値をＡＤ変換した上で、数値制御装置１０７に出力する。数値制御装置１０７は、入力されたデジタル電圧値に基づいて、変位センサ１０４とテーパドッグ１０３との間のギャップ量を算出するとともに、算出されたギャップ量とテーパドッグ１０３の勾配の値から、駆動シリンダ１０２の前進／後退方向の位置を算出する。
【０００５】
図５は、かかるシリンダ位置検出機構（シリンダ位置検出部）を利用する数値制御装置の一例を示すブロック図である。
【０００６】
かかる数値制御装置において、作業者は、まず、基準となる外径寸法を有した基準ワークをチャックで把握させておく。シリンダ位置記憶部３は、このときシリンダ位置検出部６で検出されたシリンダ位置Ｐｂを、基準シリンダ位置Ｄｂとして記憶する。
【０００７】
続いて、作業者は、当該基準ワークの径Ｄａをワーク把握径設定部１に入力しておく。また、実際に加工が施される加工ワークの径方向における許容誤差量をシリンダ移動量に換算した値（すなわち、許容誤差量分だけチャックを開閉させるのに必要なシリンダ移動量）であるシリンダ換算許容量Ｘｂを許容量設定部２に入力する。
【０００８】
許容位置算出部４は、シリンダ位置記憶部３に記憶した基準シリンダ位置Ｄｂおよび許容量設定部２に入力されたシリンダ換算許容量Ｘｂに基づいて、プラス側制限位置（Ｄｂ＋Ｘｂ）およびマイナス側制限位置（Ｄｂ−Ｘｂ）を算出する。シリンダ位置判定部５は、加工ワークを把握した際に、シリンダ位置検出部６で検出されたシリンダ位置Ｐａが、プラス側制限位置（Ｄｂ＋Ｘｂ）とマイナス側制限位置（Ｄｂ−Ｘｂ）の間である許容範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、判定の結果、シリンダ位置Ｐａが許容範囲内に収まっていれば、チャックで加工ワークが把握されている把握状態になったと判定する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１８６１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した従来技術では、許容量設定部２に加工ワークの許容誤差量を設定する際に、作業者が、チャックおよび駆動シリンダの機械図面などを参照して、加工ワークの径方向における許容誤差量を、駆動シリンダの移動量に換算する計算をしなければならないという問題があった。そこで、本発明では、より簡易に許容誤差量の設定ができ得る数値制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の数値制御装置は、ワークを把持するチャックおよび当該チャックを開閉させるべく進退するシリンダを備えた工作機械を制御する数値制御装置であって、前記シリンダの位置を検出する検出手段と、外径寸法の基準となる基準ワークを把持した際における前記検出手段での検出結果を基準シリンダ位置として記憶する記憶手段と、加工対象である加工ワークの径方向における許容誤差量の設定を作業者から受け付ける設定手段と、シリンダ移動量とチャック開閉量との相関関係を示すパラメータを取得する取得手段と、前記相関関係を示すパラメータに基づいて、前記許容誤差量分だけチャックを開閉させるために必要なシリンダ移動量をシリンダ換算許容量として算出する手段と、基準シリンダ位置およびシリンダ換算許容量に基づいて、加工ワークを把持した際に許容でき得るシリンダの上限位置および下限位置を算出する手段と、前記加工ワークを把持した際における前記検出手段での検出結果が、前記シリンダの上限位置から下限位置までの範囲内か否かを判定する手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加工ワークの許容誤差量を設定する際に、作業者が駆動シリンダの位置を考慮することなく、加工ワークの径方向の寸法（許容誤差量）を直接入力できるため、加工ワークの種類を切り換えるときの段取交換によるパラメータ設定操作を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について、図１のブロック図を用いて説明する。なお、従来技術と同等な部分については詳細な説明を省略する。
【００１４】
本実施形態の数値制御装置は、従来の数値制御装置（図５）と異なり、チャックストローク設定部１０および換算許容量算出部１１を有している。また、従来の数値制御装置と同様に、本実施形態の数値制御装置も、加工ワークの径方向における許容誤差量の設定を受け付ける許容量設定部２を有しているが、この本実施形態の許容量設定部２は、加工ワークの径方向における許容誤差量、シリンダ移動量に換算する前の許容誤差量の入力を受け付けるようになっている。以下、従来との相違点を中心に詳説する。
【００１５】
チャックストローク設定部１０は、シリンダ移動量と当該シリンダの移動に伴うチャックの開閉量との相関関係を示すパラメータ、具体的には、前進位置Ｃａ、後退位置Ｃｒ、および、チャック爪ストロークＬｃを取得する取得手段として機能する。
【００１６】
より具体的には、チャックストローク設定部１０は、工作機械に具備された表示部（図示せず）に、図４に図示するようなチャックパラメータ設定画面を表示させる。作業者は、このチャックパラメータ設定画面が表示された状態で、マニュアル操作によりチャックを開状態にする。そして、この状態で、作業者は、操作ボタン等（図示せず）を操作して、チャックパラメータ設定画面の「前進端」欄に図示しないカーソルを移動させ、ファンクションＦ３（演算）キーを押す。この操作を検出するとチャックストローク設定部１０は、この時点での検出シリンダ位置を前進位置Ｃａとして記憶する。
【００１７】
次に、作業者は、マニュアル操作で、チャックを閉状態にさせる。そして、その状態で、作業者は、操作ボタン等を操作して、チャックパラメータ設定画面の「後退端」欄にカーソルを移動させた後、ファンクションＦ３（演算）キーを押す。この操作を検出するとチャックストローク設定部１０は、この時点での検出シリンダ位置を後退位置Ｃｒとして記憶する。
【００１８】
また、作業者は、チャック開閉を実行した際のチャック爪の移動量をノギス等で測定しておく。そして、作業者は、操作ボタン等を操作して、チャックパラメータ設定画面の「チャック爪ストローク」欄にカーソルを移動して、ファンクションＦ１（設定）キーを押した後、測定して得られたチャック爪の移動量を入力する。チャックストローク設定部１０は、この操作で入力されたチャック爪の移動量をチャック爪ストロークＬｃとして記憶する。なお、ここで、入力されるツメストロークＬｃは、半径分のストロークである。したがって、例えば、開状態におけるチャックの把握直径が５ｃｍ、閉状態におけるチャックの把握直径が１ｃｍの場合、ツメストロークＬｃは、（５／２）−（１／２）＝２ｃｍとなる。
【００１９】
許容量設定部２は、加工ワークの径方向許容誤差量の設定を受け付ける部位であるが、既述したとおり、この許容量設定部２は、シリンダ移動量に換算する前の許容誤差量Ｘａである。また、ここで入力される許容誤差量Ｘａは、直径相当分の誤差量である。したがって、例えば、加工ワークの寸法が、直径５ｃｍ±０．１ｃｍ（半径２．５ｃｍ±０．０５ｃｍ）と規定されている場合、許容誤差量Ｘａは、０．１×２＝０．２ｃｍとなる。
【００２０】
換算許容量算出部１１は、チャックストローク設定部１０が取得した三つのパラメータＣａ，Ｃｒ，Ｌｃと、許容量設定部２に入力された許容誤差量Ｘａと、に基づいて、シリンダ移動量に換算したシリンダ換算許容量Ｘｂを算出する。このシリンダ換算許容量Ｘｂは、次の式１にしたがって算出される。
[数１]
Ｘｂ＝Ｘａ／２×（Ｃｒ−Ｃａ）／Ｌｃ・・・（式１）
【００２１】
算出されたシリンダ換算許容量Ｘｂは、許容位置算出部４に出力され、プラス側制限位置（Ｄｂ＋Ｘｂ）およびマイナス側制限位置（Ｄｂ−Ｘｂ）の算出に利用される。
【００２２】
ここで、以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、作業者は、加工ワークの径方向の許容誤差量、および、チャック爪ストロークの実測値を入力するだけでよい。換言すれば、作業者は、径方向の寸法をシリンダ移動量に換算する計算をする必要がない。その結果、加工ワークの種類を切り替えるときの段取交換によるパラメータ設定操作の時間、換言すれば、工作機械の非稼動時間を大幅に短縮することができる。
【００２３】
次に、この数値制御装置によるチャック締め制御の流れについて図３のフローチャートを用いて説明する。作業者からのチャック締め指令を受け付けると（Ｓ１０でＹ）、数値制御装置は、チャック開閉油圧ソレノイドに対して、チャック閉出力ＯＮ信号およびチャック開出力ＯＦＦ信号を出力する（Ｓ１２）。この出力により、チャック開閉油圧ソレノイドが動作して、駆動シリンダが後退動作（プラス側からマイナス側への移動）を行う。そして、駆動シリンダの後退に伴い、チャックの爪が閉方向に徐々に移動し、被加工物を把握しようとしていく。
【００２４】
この間、シリンダ位置判定部５は、検出シリンダ位置Ｐａが許容範囲内か否かの判定を繰り返す。ここで許容範囲とは、許容位置算出部４で算出したプラス側制限位置（Ｄｂ＋Ｘｂ）とマイナス側制限位置（Ｄｂ−Ｘｂ）との間の範囲を意味する。判定の結果、検出シリンダ位置Ｐａが、許容範囲内に達すれば（Ｄｂ−Ｘｂ≦Ｐａ≦Ｄｂ＋Ｘｂ）、チャック締めタイマ（図示せず）によるカウントを開始する（Ｓ１６）。このチャック締めタイマは、予め、許容誤差量Ｘａ分だけチャック爪を移動させるのに要する時間に余裕分を付加した時間が設定されている。なお、このチャック締めタイマによるカウント中も、チャック開閉油圧ソレノイドは継続駆動しており、チャック爪は、加工ワークを締め付ける方向へと移動しようとし続けている。
【００２５】
このチャック締めタイマのカウントが開始された後も、シリンダ位置判定部５は、検出シリンダ位置Ｐａが許容範囲内か否かの判定を繰り返す（Ｓ２０）。タイマがカウントアップするまで、検出シリンダ位置Ｐａが許容範囲内に収まっていれば（Ｓ２０でＹｅｓの後、Ｓ１８でＹｅｓ）、数値制御装置は、チャック締めＯＫと判定する（Ｓ２２）。すなわち、この場合、タイマカウント中に、チャック爪は加工ワークの外周に当接し、チャック爪による加工ワークの締め付けが無事完了したものと判定できる。
【００２６】
一方、タイマがカウントアップする前に、検出シリンダ位置Ｐａが許容範囲から外れれば（Ｓ１８でＮｏの後、Ｓ２０でＮｏ）、数値制御装置はチャック締めＮＧと判定し、アラームを発生させる（Ｓ２４）。すなわち、この場合、チャック爪は加工ワークに当接することなく閉方向に移動し続けており、チャック爪による加工ワークの締め付けがなされていないと判定する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態である数値制御装置の一例を示すブロック図である。
【図２】チャックのシリンダ位置検出手段の一例を示す図である。
【図３】チャック制御の一実施例を示すフローチャートである。
【図４】チャックバラメータの設定画面の一例を示す図である。
【図５】従来の数値制御装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
２  許容量設定部、３  シリンダ位置記憶部、４  許容位置算出部、５  シリンダ位置判定部、６  シリンダ位置検出部、１０  チャックストローク設定部、１１  換算許容量算出部、１００  ワーク、１０１  チャック、１０２  駆動シリンダ、１０３  テーパドッグ、１０４  変位センサ、１０５  主軸、１０６  変換器、１０７  数値制御装置。
【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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