JP7628355B1 - 芯出しプログラム作成システム、芯出しプログラム作成方法及び芯出しプログラム作成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械において工作物の芯出しを効率よく行うための芯出しプログラム作成システム、芯出しプログラム作成方法及び芯出しプログラム作成プログラムを提供する。
【解決手段】工作機械１の段取り位置４に設置され、三次元座標を取得する位置検出器６と、位置検出器６を操作して段取り位置４に設置された工作物Ｗ上の少なくとも２箇所の計測位置Ｍの三次元座標を指定する計測位置指定手段１２と、位置検出器６を操作して工作物Ｗへのアプローチ位置Ａを含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段１３と、計測位置指定手段１２及び経路指定手段１３で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した工作機械１の主軸２を駆動させて加工エリアに設置された工作物Ｗの芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段１５と、を有する芯出しプログラム作成システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、マシニングセンタなどの工作機械において、工作物の芯出しを効率よく行うための芯出しプログラム作成システム、芯出しプログラム作成方法及び芯出しプログラム作成プログラムに関する。

外部で段取りした工作物を、加工エリアに自動で搬入又は搬出することができる工作機械において、工作物を加工する場合に、精度良く、かつ無人で機械を運転するためには、芯出し用のＮＣプログラム（芯出しプログラム）を作成し、加工エリアに搬入された工作物の位置と該工作物を加工する加工プログラムの座標系を一致させる芯出しを自動で行うことが多い（例えば、特許文献１参照）。

従来、芯出しプログラムは、工作機械の主軸に接触センサを装着し、加工エリアに搬入された工作物の形状に合わせてティーチングにより作成されていた。しかし、この方法では、その都度機械を停止する必要があり、特に少量多品種の工作物を加工する場合には、工作物毎に芯出しプログラムを作成することが工作機械の自動運転の妨げとなっていた。

特許文献１には、芯出しのための特定のＮＣプログラムを作成することなく、数値制御装置との対話で芯出しのパターンや芯出しに必要な寸法などのデータを入力することにより芯出しを行い、人手による段取り作業を効率的に行えるようにした芯出し機能を持つ数値制御装置が開示されている。

また、工作機械の段取り位置で工作物を撮影し、撮影された工作物の画像データから工作物の形状や姿勢を認識するシステムを配置し、その形状を元に作成した芯出しプログラムを該工作物に紐づけて工作機械に転送するようにした工作物の据え付け支援システムも知られている（特許文献２参照）。

実開昭６３－９１３５１号公報 特許第６７３６７９８号公報

特許文献１に記載の芯出し機能を持つ数値制御装置は、人手による段取り作業を効率的に行えるようにしているが、限られたパターンの形状にしか対応できず、複雑な形状の工作物に対応できないという課題があった。また、特許文献１に記載の芯出し機能を持つ数値制御装置は、工作機械の加工エリアで工作物の芯出しを人手によって行う必要があることから、少量多品種の加工を行う工作機械では人手を介することなく加工エリア内での工作物の芯出しを行うことが求められていた。

また、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）による工作物の加工プログラムの作成時に、工作物の３Ｄモデルに応じた芯出しプログラムを組み込むことにより、人手を介することなく加工エリア内での工作物の芯出しを行うことは可能となるが、工作物が想定通りに段取りされていない場合に接触センサや主軸と工作物との干渉が生じる恐れがある。実際は、現物を用いて芯出しプログラムのデバッグを行うことが多いため、頻繁に機械を停止させる必要があるという課題があった。

また、特許文献２に記載の工作物の据え付け支援システムは、工作物の形状や姿勢を撮影するためのカメラが複数必要であり、画像を解析して工作物の形状や姿勢を認識するためのシステムの構築に要するコストが大きくなるという課題があった。

そこで、本発明は、工作機械において工作物の芯出しを効率よく行うための芯出しプログラム作成システム、芯出しプログラム作成方法及び芯出しプログラム作成プログラムを提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するために、工作機械の段取り位置に設置され、三次元座標を取得する位置検出器と、前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定手段と、前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段と、前記計測位置指定手段及び前記経路指定手段で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段と、を有する芯出しプログラム作成システムを提供するものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記経路指定手段が、前記計測位置に対して前記工作物と干渉しないエスケープ位置を指定する手段を備えたものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記計測位置指定手段が、前記工作物上の三次元座標を計測する箇所の形状を指定する形状指定手段と、座標軸のうち計測する軸方向を指定する軸指定手段と、を備えたものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記芯出しプログラム作成手段が、前記工作機械のメーカー名又は機種名を指定する機種指定手段を備え、指定された機種に対応したコードで前記ＮＣプログラムを作成するものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正手段を備えたものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記位置検出器が接触プローブを多関節アームで駆動する多関節プローブである。

また、本発明は、工作機械の段取り位置に三次元座標を取得する位置検出器を設置する位置検出器設置工程と、工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正工程と、座標校正を行った前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定工程と、前記計測位置指定工程で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成工程と、を有する芯出しプログラム作成方法を提供するものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成方法は、座標校正を行った前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定工程を備えたものである。

また、本発明は、工作機械の段取り位置に設置された位置検出器を操作して工作物上の三次元座標を取得し、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成プログラムであって、コンピュータを、前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定手段と、前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段と、前記計測位置指定手段及び前記経路指定手段で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段として機能させる芯出しプログラム作成プログラムを提供するものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成プログラムは、前記工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正手段を備えたものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成プログラムは、前記芯出しプログラム作成手段が、前記工作機械のメーカー名又は機種名を指定する機種指定手段を備え、指定された機種に対応したコードで前記ＮＣプログラムを作成するものである。

また、本発明の芯出しプログラム作成プログラムは、前記芯出しプログラム作成手段が前記工作機械の機種を指定する機種指定手段を備えると共に、前記座標校正手段が指定された機種の座標校正情報を記憶する手段を備え、前記芯出しプログラム作成手段が記憶された座標校正情報を用いて複数の工作機械に対して前記ＮＣプログラムを作成するものである。

また、本発明は、工作機械の段取り位置に設置された位置検出器を操作して工作物上の三次元座標を取得し、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成プログラムを記憶する記憶媒体であって、コンピュータを、前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定手段と、前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段と、前記計測位置指定手段及び前記経路指定手段で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段として機能させる芯出しプログラム作成プログラムを記憶する記憶媒体を提供するものである。

本発明の芯出しプログラム作成システムは、工作機械の段取り位置に設置され、三次元座標を取得する位置検出器と、前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定手段と、前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段と、前記計測位置指定手段及び前記経路指定手段で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段と、を有することにより、実際に段取りされた工作物を用いて芯出しプログラムを作成するから、複雑な形状の工作物の芯出しにも対応でき、人手を介することなく加工エリア内での工作物の芯出しを効率よく行うことができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記経路指定手段が、前記計測位置に対して前記工作物と干渉しないエスケープ位置を指定する手段を備えたことにより、接触センサや主軸と工作物との干渉を阻止することができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記計測位置指定手段が、前記工作物上の三次元座標を計測する箇所の形状を指定する形状指定手段と、座標軸のうち計測する軸方向を指定する軸指定手段と、を備えたことにより、計測位置の指定を簡便に行うことができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記芯出しプログラム作成手段が、前記工作機械のメーカー名又は機種名を指定する機種指定手段を備え、指定された機種に対応したコードで前記ＮＣプログラムを作成することにより、異なるメーカーや様々な機種の工作機械に対応した芯出しプログラムを作成することができる効果がある。また、本システムは、複数の機種の座標校正情報を記憶／選択することができるため、一つの位置検出器を複数の工作機械で同時に運用することができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正手段を備えたことにより、位置検出器の脱着が容易になるから、一つの位置検出器を複数の工作機械で共用することができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成システムは、前記位置検出器が接触プローブを多関節アームで駆動する多関節プローブであることにより、オペレーターはプローブの位置を視覚的に確認しながら確実に芯出しプログラムを作成することができる効果がある。

本発明の芯出しプログラム作成方法は、工作機械の段取り位置に三次元座標を取得する位置検出器を設置する位置検出器設置工程と、工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正工程と、座標校正を行った前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定工程と、前記計測位置指定工程で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成工程と、を有することにより、実際に段取りされた工作物を用いて芯出しプログラムを作成するから、複雑な形状の工作物の芯出しにも対応でき、人手を介することなく加工エリア内での工作物の芯出しを効率よく行うことができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成方法は、位置検出器を容易に脱着することができるから、一つの位置検出器を複数の工作機械で共用することができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成方法は、座標校正を行った前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定工程を備えたことにより、接触センサや主軸と工作物とが干渉しない芯出しプログラムを作成することができる効果がある。

本発明の芯出しプログラム作成プログラムは、工作機械の段取り位置に設置された位置検出器を操作して工作物上の三次元座標を取得し、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成プログラムであって、コンピュータを、前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定手段と、前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段と、前記計測位置指定手段及び前記経路指定手段で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段として機能させることにより、実際に段取りされた工作物を用いて芯出しプログラムを作成するから、複雑な形状の工作物の芯出しにも対応でき、人手を介することなく加工エリア内での工作物の芯出しを効率よく行うことができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成プログラムは、前記工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正手段を備えたことにより、位置検出器の脱着が容易になるから、一つの位置検出器を複数の工作機械で共用することができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成プログラムは、前記芯出しプログラム作成手段が、前記工作機械のメーカー名又は機種名を指定する機種指定手段を備え、指定された機種に対応したコードで前記ＮＣプログラムを作成することにより、異なるメーカーや様々な機種の工作機械に対応した芯出しプログラムを作成することができる効果がある。

また、本発明の芯出しプログラム作成プログラムは、前記芯出しプログラム作成手段が前記工作機械の機種を指定する機種指定手段を備えると共に、前記座標校正手段が指定された機種の座標校正情報を記憶する手段を備え、前記芯出しプログラム作成手段が記憶された座標校正情報を用いて複数の工作機械に対して前記ＮＣプログラムを作成することにより、複数の機種の座標校正情報を記憶／選択することができ、一つの位置検出器を複数の工作機械で同時に運用することができる効果がある。

本発明に係る芯出しプログラム作成システムの一実施例を示す構成図。 本発明を使用した工作機械の一実施例を示す斜視図。 本発明のアプローチ位置指定の一実施例を示す斜視図。 本発明の計測位置指定の一実施例を示す斜視図。 本発明のエスケープ位置指定の一実施例を示す斜視図。 本発明の座標校正手段の一実施例を示す斜視図。 本発明の芯出しプログラム作成の一実施例を示すフローチャート。 本発明の操作画面の一例を示す図。 本発明の操作画面の一例を示す図。 本発明の操作画面の一例を示す図。 本発明の操作画面の一例を示す図。 本発明の操作画面の他の一例を示す図。 本発明の操作画面の他の一例を示す図。 本発明の操作画面の他の一例を示す図。 本発明の位置検出器の他の実施例を示す斜視図。

本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明の芯出しプログラム作成システム１０は、工作機械１の段取り位置４に設置され、三次元座標を取得する位置検出器６と、前記位置検出器６を操作して前記段取り位置４に設置された工作物Ｗ上の少なくとも２箇所の計測位置Ｍの三次元座標を指定する計測位置指定手段１２と、前記位置検出器６を操作して前記工作物Ｗへのアプローチ位置Ａを含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段１３と、前記計測位置指定手段１２及び前記経路指定手段１３で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械１の主軸２を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物Ｗの芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段１４と、を有する。

マシニングセンタなどの数値制御装置を備えた工作機械１は、テーブル３上に工作物Ｗを設置し、加工用のＮＣプログラムによって工具を装着した主軸２を工作物Ｗに対して駆動させ、工作物Ｗを目的の形状に切削加工する。工作機械１で工作物Ｗを精度よく加工するためには、テーブル３上に設置された工作物Ｗの座標系（ワーク座標系）と、ＮＣプログラムで想定している座標系（基準座標系）を一致させる必要がある。このワーク座標系と基準座標系を一致させる作業は芯出しと呼ばれている。

工作物Ｗの芯出しは、工作機械１のテーブル３上に工作物Ｗを設置した後、主軸２に接触プローブ２ａなどのセンサを装着し、その先端を工作物Ｗの複数箇所に接触させ、検出された三次元座標に基づいて、ワーク座標系と基準座標系を一致させる補正を行っている。本願発明は、工作機械１の段取り位置４に三次元座標を取得できる位置検出器６を設置し、段取り位置４に設置された工作物Ｗを用いて取得したアプローチ位置Ａ及び計測位置Ｍなどから作成した芯出しプログラムを工作物Ｗに関連付けて工作機械１に転送することにより、工作機械１の加工エリア内でオペレーターが行っていた芯出しを、段取り位置４で作成された芯出しプログラムによって工作機械１の自動運転を止めることなく行うことができるようになった。

図１は、本発明に係る芯出しプログラム作成システムの一実施例を示す構成図である。図２は、本発明を使用した工作機械の一実施例を示す斜視図である。

本実施例において、工作機械１はマシニングセンタであり、工作物Ｗを載置するテーブル３と、工具を装着して回転駆動する主軸２を有する。テーブル３は、主軸２の回転軸に垂直なＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動され、主軸２は回転軸の軸方向（Ｚ軸方向）に駆動される。工作機械１は、主軸２の先端に工具が装着され、工具を回転させながら工作物Ｗに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動させ、工作物Ｗを所望の形状に加工する。また、工作機械１は、図示しないが、工具の加工軌跡を数値制御する制御装置と、加工条件、工具交換、座標設定などの指示を入力する操作パネルと、加工情報や位置情報などを表示するモニターを備えている。なお、工作機械１は、主軸２に工具を装着してテーブル３に載置された工作物Ｗを数値制御により加工できるものであればよく、マシニングセンタに限られない。

工作機械１は、図示しないが、加工エリア外の段取り位置４で工作物Ｗを載置したパレット５を、テーブル３上に自動で搬入／搬出することができる搬入／搬出装置を備えている。段取り位置４は、工作機械１の加工エリアに隣接されている場合に限られず、段取り位置４と加工エリアの間で工作物Ｗを載置したパレット５を搬入／搬出することができればよく、工作機械１から離れた場所に設けられていてもよい。また、段取り位置４は、同一又は異なる機種の複数の工作機械１に対して、工作物Ｗを載置したパレット５を搬入／搬出するものでもよい。工作機械１は、主軸２に装着された接触プローブ２ａを芯出しプログラムに基づいて駆動し、テーブル３上に搬入された工作物Ｗの芯出しを自動で行うことができる。

図示の実施例において、位置検出器６は、接触プローブ６ａを多関節アーム６ｂで駆動する多関節プローブであり、工作機械１のテーブル３上に搬入／搬出されるパレット５に工作機械１の加工エリア外で工作物Ｗを設置する段取り位置４に着脱自在に設置されている。位置検出器６は、工作機械１において工作物Ｗの芯出しを行うときに主軸２に装着される接触プローブ２ａと同様の接触プローブ６ａを備えていることが好ましい。位置検出器６は、接触プローブ６ａを多関節アーム６ｂで駆動することにより、段取り位置４への設置が容易となるが、接触プローブ６ａなどのセンサの位置を検出することができる種々の駆動装置を用いることができる。また、位置検出器６に使用するセンサは、接触プローブ６ａなど接触センサに限られず、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）やＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などワイヤレスで空間位置を特定する検出器を用いてもよい。

操作端末８は、タブレット端末、スマートフォン又はノートパソコンからなり、位置検出器６と無線又は有線で通信可能に接続され、位置検出器６で検出した三次元座標を取得することができる。無線通信は、ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどを利用することができる。操作端末８は、多関節アーム６ｂを操作して段取り位置４に設置された工作物Ｗ上の計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、計測位置Ｍの三次元座標を指定する計測位置指定手段１２と、多関節アーム６ｂを操作して工作物Ｗへのアプローチ位置Ａに接触プローブ６ａ移動させ、移動経路となるアプローチ位置Ａの三次元座標を指定する経路指定手段１３と、計測位置指定手段１２及び経路指定手段１３で指定された三次元座標に基づいて、接触プローブ２ａを装着した工作機械１の主軸２を駆動させて加工エリアであるテーブル３上に設置された工作物Ｗの芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段１４と、を有する。本実施例において、操作端末８は、タブレット端末であり、オペレーターが端末の画面をタッチして操作することができる。

図示の実施例において、計測位置指定手段１２は、工作物Ｗ上の三次元座標を計測する箇所の形状（円、幅、端面）を指定する形状指定手段と、座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のうち計測する軸方向を指定する軸指定手段と、を備えている。計測位置指定手段１２は、工作物Ｗの形状として「円」が指定されたとき、円の中心位置と円周上の計測位置Ｍを指定させるように操作端末８の画面に表示する。円柱形状の工作物Ｗの外円を計測するときに、オペレーターは、工作物Ｗの上側で円の中心位置と、工作物Ｗの外周面の計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、それぞれの位置を指定することができる。同様に、円形状孔の内円を計測するときに、オペレーターは、工作物Ｗの内側で円の中心位置と、工作物Ｗの内周面の計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、それぞれの位置を指定することができる。

また、計測位置指定手段１２は、工作物Ｗの形状として「幅」が指定されたとき、工作物Ｗの幅方向の中心位置と工作物Ｗの側面の計測位置Ｍを指定させるように操作端末８の画面に表示する。立方体又は直方体形状の工作物Ｗの外幅を計測するときに、オペレーターは、工作物Ｗの上側で工作物Ｗの幅方向の中心位置と、工作物Ｗの側面の計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、それぞれの位置を指定することができる。同様に、溝部の内幅を計測するときに、オペレーターは、工作物Ｗの内側で溝部の幅方向の中心位置と、工作物Ｗの溝部の側面の計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、それぞれの位置を指定することができる。

また、計測位置指定手段１２は、工作物Ｗの形状として「端面」が指定されたとき、工作物Ｗへのアプローチ位置Ａを指定した後に、工作物Ｗの端面の計測位置Ｍを指定させるように操作端末８の画面に表示する。工作物Ｗの端面を計測するときに、オペレーターは、工作物Ｗへのアプローチ位置Ａと、工作物Ｗの端面の計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、それぞれの位置を指定することができる。また、経路指定手段１３は、計測位置Ｍに対して工作物Ｗと干渉しないエスケープ位置Ｅを指定する手段を備えており、必要に応じてエスケープ位置Ｅを指定する。

芯出しプログラム作成手段１４は、工作機械１のメーカー名又は機種名を指定する機種指定手段１５を備え、指定された機種に対応したコードでＮＣプログラムを作成することができる。機種指定手段１５は、機種ごとに各設定を記録したｓｅｔｔｉｎｇファイルを記憶してあり、操作端末８の画面に登録された機種名を表示してオペレーターに使用する工作機械１の機種を選択させる。芯出しプログラム作成手段１４は、機種指定手段１５で指定された機種名に対応したｓｅｔｔｉｎｇファイルを呼び出し、芯出し用のＮＣプログラムを作成する。操作端末８は、工作機械１のコントローラと無線又は有線で通信可能に接続され、芯出しプログラム作成手段１４で作成した芯出しプログラムを工作機械１の数値制御装置に出力することができる。なお、作成された芯出しプログラムは、記憶媒体を介して工作機械１の数値制御装置に送られてもよい。

図示の実施例において、操作端末８は、工作物Ｗを載置するパレット５に設けられた基準ブロック７を用いて、位置検出器６の座標と工作機械１の座標を一致させる座標校正手段１１を備えている。座標構成手段１１は、予め工作機械１のテーブル３にパレット５を載せて座標を計測した基準ブロック７を用い、段取り位置４で基準ブロック７の計測位置に接触プローブ６ａを移動させ、工作機械１で計測した座標を入力する。座標の入力は、操作端末８の画面に表示される数字入力キーを用いて、例えば、「Ｘ＝１００、Ｙ＝０、Ｚ＝０」のように入力する。座標の校正には少なくとも３点の座標を入力すればよいが、実施例の座標校正手段１１は、４点の座標を入力させるようにしている。なお、座標構成手段１１は、パレット５の基準孔又は基準面を用いて、位置検出器６の座標と工作機械１の座標を一致させるように、位置検出器６の座標を校正してもよい。
[芯出しプログラム作成システムの作用]

次に、本発明に係る芯出しプログラム作成システム１０の作用について説明する。図７は、本発明の芯出しプログラム作成の一実施例を示すフローチャートである。

接触プローブ６ａを多関節アーム６ｂで駆動する多関節プローブ（位置検出器６）を、工作機械１の段取り位置４に設置する（ステップＳ１）。

図８に示すように、オペレーターは、操作端末８で芯出しプログラム作成プログラムを起動し、機種選択画面のドロップダウンリストから工作物Ｗを加工する工作機械１の機種を選択する（ステップＳ２）。選択された機種に対して位置検出器６の座標校正を行っていない場合、オペレーターは、多関節アーム６ｂを操作して接触プローブ６ａをパレット５に設けられた基準ブロック７の端面に移動させ、操作端末８の座標校正手段１１から座標を与える（図６）。この座標は、予め工作機械１のテーブル３にパレット５を載せて計測しておく。オペレーターは、基準ブロック７の４点の座標を座標校正手段１１から与え、位置検出器６の座標と工作機械１の座標を一致させるように、位置検出器６の座標を校正する（ステップＳ３，Ｓ４）。

選択された機種に対して位置検出器６の座標校正が完了すると、オペレーターは、段取り位置４に設置された工作物Ｗの芯出しを行う。オペレーターは、操作端末８の画面に表示された工作物Ｗ上の三次元座標を計測する箇所の形状（円、幅、端面）を選択する（ステップＳ５）。計測位置指定手段１２は、工作物Ｗの形状の他、計測する軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を操作端末８の画面に表示し、オペレーターに選択させてもよい。

図９に示すように、オペレーターは、操作端末８の画面に表示されたＧ５４、Ｇ５５などのワーク座標系の中から使用するワーク座標系を選択する（ステップＳ７）。また、計測位置指定手段１２は、その他に必要なモード（インチ／メトリックなど）を選択させてもよい。なお、繰り返し操作でワーク座標系を選択済みのとき、本システムはステップＳ７をスキップさせる（ステップＳ６）。

次に、オペレーターは、多関節アーム６ｂを操作して工作物Ｗへのアプローチ位置Ａに接触プローブ６ａを移動させ（図３）、画面上の「決定」ボタンを押して、画面に表示された三次元座標をアプローチ位置Ａとして指定する（ステップＳ８）。

図１０に示すように、オペレーターは、多関節アーム６ｂを操作して工作物Ｗ上の計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、その位置の三次元座標を計測位置Ｍとして指定する（ステップＳ９）。図９乃至図１１は、円柱形状又は円形状の孔など円形の工作物Ｗを計測するときの画面表示である。先ず、オペレーターは、多関節アーム６ｂを操作して円の中心位置に接触プローブ６ａを移動させ、画面上の「決定」ボタンを押して、画面に表示された三次元座標を円の中心位置として指定する。次に、オペレーターは、多関節アーム６ｂを操作して円周上の計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、画面上の「決定」ボタンを押して、画面に表示された三次元座標を計測位置Ｍとして指定する。

図１１に示すように、オペレーターは、必要に応じて、多関節アーム６ｂを操作してエスケープ位置Ｅに接触プローブ６ａを移動させ、画面上の「決定」ボタンを押して、画面に表示された三次元座標をエスケープ位置Ｅとして指定する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。オペレーターは、芯出しに必要な箇所の計測位置Ｍを指定するまでステップＳ５以降の操作を繰り返す（ステップＳ１２）。芯出しに必要な箇所の計測位置Ｍの指定が全て終了すると、オペレーターは、操作端末８でプログラム番号を入力して、芯出しプログラムの作成を実行する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。

オペレーターは、作成された芯出しプログラムを工作機械１の数値制御装置に送信し、工作物Ｗを加工するＮＣプログラムと共に、工作機械１において工作物Ｗの芯出しと加工を自動で行うことができるようにプログラムする。

図１２乃至図１４は、工作物Ｗの端面を計測するときの画面表示である。ステップＳ１からステップＳ７までは、円の場合と同じである。オペレーターは、多関節アーム６ｂを操作して工作物Ｗへのアプローチ位置Ａに接触プローブ６ａを移動させ、画面上の「決定」ボタンを押して、画面に表示された三次元座標をアプローチ位置Ａとして指定する（ステップＳ８）。

図１１に示すように、オペレーターは、多関節アーム６ｂを操作して工作物Ｗの計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ（図４）、その位置の三次元座標を計測位置Ｍとして指定する（ステップＳ９）。オペレーターは、多関節アーム６ｂを操作して工作物Ｗの端面にある計測位置Ｍに接触プローブ６ａを移動させ、画面上の「決定」ボタンを押して、画面に表示された三次元座標を計測位置Ｍとして指定する。

図１４に示すように、オペレーターは、必要に応じて、多関節アーム６ｂを操作してエスケープ位置Ｅに接触プローブ６ａを移動させ（図５）、画面上の「決定」ボタンを押して、画面に表示された三次元座標をエスケープ位置Ｅとして指定する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。オペレーターは、芯出しに必要な箇所の計測位置Ｍを指定するまでステップＳ５以降の操作を繰り返す（ステップＳ１２）。芯出しに必要な箇所の計測位置Ｍの指定が全て終了すると、オペレーターは、操作端末８でプログラム番号を入力して、芯出しプログラムの作成を実行する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。

図１５は、本発明の位置検出器６の他の実施例を示す斜視図である。実施例において、位置検出器６は、三次元座標を取得できる空間位置センサ６ｃをオペレーターが把持して空間を移動させる。位置検出器６は、ベース６ｄの基準位置に対する空間位置センサ６ｃの三次元位置をＲＦＩＤ方式で取得し、操作端末８でアプローチ位置Ａ、計測位置Ｍ及びエスケープ位置Ｅの三次元座標を指定することができる。本実施例の他の構成は、実施例１と同様である。なお、位置検出器６に使用するセンサは、実施例の形態に限らず、他のＲＦＩＤやＧＰＳなどワイヤレスで空間位置を特定する検出器を用いてもよい。

１ 工作機械
２ 主軸
２ａ 接触プローブ
３ テーブル
４ 段取り位置
５ パレット
６ 位置検出器
６ａ 接触プローブ
６ｂ 多関節アーム
６ｃ 空間位置センサ
６ｄ ベース
７ 基準ブロック
８ 操作端末
１０ 芯出しプログラム作成システム
１１ 座標校正手段
１２ 計測位置指定手段
１３ 経路指定手段
１４ 芯出しプログラム作成手段
１５ 機種指定手段
Ｗ 工作物
Ｍ 計測位置
Ａ アプローチ位置

Claims (12)

1. 工作機械の加工エリア外の段取り位置に設置され、三次元座標を取得する位置検出器と、
   前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定手段と、
   前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段と、
   前記計測位置指定手段及び前記経路指定手段で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の三次元座標を検出し、該工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段と、
   を有する芯出しプログラム作成システム。
2. 前記経路指定手段が、前記計測位置に対して前記工作物と干渉しないエスケープ位置を指定する手段を備えた請求項１に記載の芯出しプログラム作成システム。
3. 前記計測位置指定手段が、前記工作物上の三次元座標を計測する箇所の形状を指定する形状指定手段と、座標軸のうち計測する軸方向を指定する軸指定手段と、を備えた請求項２に記載の芯出しプログラム作成システム。
4. 前記芯出しプログラム作成手段が、前記工作機械のメーカー名又は機種名を指定する機種指定手段を備え、指定された機種に対応したコードで前記ＮＣプログラムを作成する請求項３に記載の芯出しプログラム作成システム。
5. 前記工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正手段を備えた請求項１乃至４の何れか一項に記載の芯出しプログラム作成システム。
6. 前記位置検出器が接触プローブを多関節アームで駆動する多関節プローブである請求項５に記載の芯出しプログラム作成システム。
7. 工作機械の加工エリア外の段取り位置に三次元座標を取得する位置検出器を設置する位置検出器設置工程と、
   工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正工程と、
   座標校正を行った前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定工程と、
   前記計測位置指定工程で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の三次元座標を検出し、該工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成工程と、
   を有する芯出しプログラム作成方法。
8. 座標校正を行った前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定工程を備えた請求項７に記載の芯出しプログラム作成方法。
9. 工作機械の加工エリア外の段取り位置に設置された位置検出器を操作して工作物上の三次元座標を取得し、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の三次元座標を検出し、該工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記位置検出器を操作して前記段取り位置に設置された工作物上の少なくとも２箇所の計測位置の三次元座標を指定する計測位置指定手段と、
   前記位置検出器を操作して前記工作物へのアプローチ位置を含む移動経路上の三次元座標を指定する経路指定手段と、
   前記計測位置指定手段及び前記経路指定手段で指定された三次元座標に基づいて、センサを装着した前記工作機械の主軸を駆動させて加工エリアに設置された前記工作物の三次元座標を検出し、該工作物の芯出しを行うためのＮＣプログラムを作成する芯出しプログラム作成手段として機能させる芯出しプログラム作成プログラム。
10. コンピュータを、
    前記工作物を載置するパレットに設けられた基準ブロック、基準孔又は基準面を用いて前記位置検出器の座標と前記工作機械の座標を一致させる座標校正手段として機能させる請求項９に記載の芯出しプログラム作成プログラム。
11. 前記芯出しプログラム作成手段が、前記工作機械のメーカー名又は機種名を指定する機種指定手段を備え、指定された機種に対応したコードで前記ＮＣプログラムを作成する請求項９又は１０に記載の芯出しプログラム作成プログラム。
12. 前記芯出しプログラム作成手段が前記工作機械の機種を指定する機種指定手段を備えると共に、前記座標校正手段が指定された機種の座標校正情報を記憶する手段を備え、前記芯出しプログラム作成手段が記憶された座標校正情報を用いて複数の工作機械に対して前記ＮＣプログラムを作成する請求項１０に記載の芯出しプログラム作成プログラム。

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