JPS62130157A - 工作機械における加工寸法の計測制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）、産業上の利用分計 本発明は数値制御される工作機械における加工寸法の計
測制御方法に関する。

（ｂ）、従来の技術 従来、この種の工作機械において、加工されたワークの
加工寸法を測定する場合には、所定の加工を終了した時
点で、作業者が計測器により手作業で行うか、予め加工
プログラム中に、計測用のプログラムを作成してしてお
き、当該プログラムに基づいて測定を行っていた。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、作業者
が手作業で行う場合には、測定作業に多くの時間を必要
とし、全体の加工効率を低下させてしまう欠点が有る。

また、加工プログラム中に計測プログラムを組み込む方
法は、加工プログラムの作成に計測プログラムの作成と
いう余分な工程が付加されるので加工プログラムの作成
に時間が掛かるばかりか、作成された計測プログラムが
当該節ニブログラムに専用化され、汎用性に欠ける欠点
が有った。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、作業者の手作業に
よらず、加工プログラムの中に組込む必要も無く、シか
も各種のワークに関する測定にも使用することの出来る
汎用性の高い、工作機械における加工寸法の計測制御方
法を提供することを目的とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、各加工形状及び加工部分等の加工態様
に対応した計測パターンを格納した計測パターンメモリ
　（１０）を設けると共に、加工プログラム中の各加工
単位（ＰＯ２）毎に、加工すべき加工態様を指示し、当
該加工単位の加工を実行した際に、該加工単位において
指定された加工態様に対応した計測パターンを前記計測
パターンメモ’Ｊ（１０）から読み出し、当該計測パタ
ーンに基づいて加工寸法の計測動作を行うようにして構
成される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されろものではない。以下のｒ　（ｅｌ
　、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 上記した構成により、本発明は、加工プログラムの各加
工単位（ＰＯ２）中で示された加工態様に基づいて、計
測パターンメモリ　（１０）から対応する計測パターン
が読み出され、当該読み出された計測パターンに基づい
て加工寸法の計測が行われるように作用する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明が適用される数値制御工作機械の一例を
示す制御ブロック図、 第２図は加工制御プログラムの一例を示すフローチャー
ト、 第３図は計測サブルーチンの一例を示すフローチャート
、 第４図は計測パス創成サブルーチンの一例を示すフロー
チャート、 第５図は計測パターンテーブルを示す図、第６図は各加
工形状コードに対応する加工態様を示す図、 第７図は加工プログラムの一部を構成する加工プロセス
の一例を示す図、 第８図は第７図に示す加工プロセスに対応する加工態様
を示す図、 第９図は加工プログラムの一部を構成する加工プロセス
の一例を示す図、 第１０図は第９図に示す加工プロセスに対応する加工態
様を示す図、 第１１図は加工プログラムの一部を構成する加工プロセ
スの一例を示す図、 第１２図は第１１図に示す加工プロセスに対応する加工
態様を示す図、 第１３図は端面溝切り加工の加工態様を示す図、 第１４図は自動計測が可能な加工態様を示す図、 第１５図及び第１６図は棒材の外径加工の場合の計測パ
ターンを示す図、 第１７図及び第１８図は棒材の内径加工の場合の計測パ
ターンを示す図、 第１９図は溝切り加工の計測態様を示す図、第２０図は
公差データテーブルの内容を示す模式図、 第２１図は端面溝切り加工の計測態様を示す図である。

数値制御工作機械である数値制御旋盤１は、第１図に示
すように、主制御部２を有しており、主制御部２にはバ
スｎ３を介してディスプレイ５、キーボード６、加工プ
ログラムメモリ７、公差データメモリ９、計測パターン
メモリ１０、加工実行制御部１１、計測実行制御部１２
、計測データ比較演算部１３、機械制御部１５、システ
ムプロダラムメモリ１６及びパラメータメモリ１７等が
接続している。

数値制御旋盤１は、以上のような構成を有するので、加
工に際して、主制御部２はシステムプログラムメモリ１
６から加工制御プログラムＭＣＰを読み出すと共に、加
工プログラムメモリ７から実行すべき加工プログラムＰ
ＲＯを読み出す。

主制御部２は、加工制御プログラムＭＣＰに基づいて、
読み出した加工プログラムＰＲＯを実行してゆくが、加
工制御プログラムＭＣＰは、第２図に示すように、ステ
ップＳ１で加工プログラムＰＲＯ中の各加工プロセス（
加工プログラムＰＲＯは、同一の工具で時間的に連続し
た形で実行されろ「加工プロセス」の集合体である。こ
のように、加工プログラムＰＲＯを加工プロセス毎に捕
える方式は、自動プログラムの分野で広く用いられてい
る。）を順次、１プロセス毎に実行していくように、加
工実行制御部１１に対して指令する。なお、加工実行制
御部１１の行う加工プログラムＰＲＯの実行態様は、公
知のものである。即ち、加工実行制御部１１は、加工プ
ログラムＰＲＯ中で指示される各加工プロセスを解析し
、該加工プログラムＰＲＯで指示された実行順に、機械
制御部１５に対して動作指令を出力して、所定の加工動
作を実行してゆく。

１加エプロセスが実行された時点で、加工制御プログラ
ムＭＣＰは、計測サブルーチン５ＵＢ１に入り、主制御
部２は計測実行制御部１２に対して、ステップＳ１で実
行された加工プロセスの加工結果を、計測するように指
令し、更に計測データ比較演算部１３に対して、当該加
工が所定の公差を維持した形で実行されたか否かを判定
するように指示する。

計測サブルーチンＳＵＢ　１は、第３図に示すように、
最初に計測パス創成サブルーチン５ＵＢ２に入り、加工
プロセスに対応した計測パスを創成する。計測パス創成
サブルーチンＳＵＢ　２は、第４図に示すように、ステ
ップＳ２で、ステップＳ１で実行された加工プロセスを
加工プログラムＰＲＯ中から読み込む。

第７図乃至第１３図に、計測パス創成サブルーチンＳＵ
Ｂ　２により計測パスの創成が可能な加工プロセスＰＣ
８及び当該加工プロセスＰＣ３に対応した加工形状の例
を示す。

第７図に示す加工プロセスＰＣ８は、加工形状が棒材の
加工で、加工部分が外径加工であるプロセスであり、そ
の加工形状は、第８図に示すようなものである。なお、
各加工プロセスＰＣ８における、「加工形状」及び「加
工部分」に示されたｒ　Ｂ　Ａ、　ＲＪ、ｒＯＵＴＪ等
の記号の意味については、第６図にその加工態様を示す
。また、既に述べたように、加工プログラムメモリ７中
の加工プログラムＰＲＯは、第７図等に示す加工プロセ
スＰＣ８が、その実行すべき順番に配列されて構成され
ている。第８図における基準原点ＳＺＰに対する各座標
値ｚ１、ｚ２、ｘ、１ｘ２はそれぞれ、第７図における
始点及び終点の座標値に対応している。第７図からも明
らかなように、加工プロセスＰＣ３中には、当該加工プ
ロセスＰＣ３が行うべき加工に関する公差（ここでは加
工すべき軸径Ｘ、に対して公差ｈ６）を指示するアドレ
スＡＤ１及び計測に際して使用すべき計測工具の種別（
ここでは工具番号ＴＮＯが１１の計測工具）を指示する
アドレスＡＤ２が有り、作業者は加工プログラムＰＲＯ
の各加工プロセスＰＣ３のキーボード６からの入力に際
して、製作図面を参照して、当該図面に示された加工公
差をアドレスＡＤＩに、また当該公差を測定する際に使
用する測定工具の種別をアドレスＡＤ２に入力する。

第９図に示す加工プロセスＰＣ８は、加工形状が棒材の
加工で、加工部分が内径加工であるプロセスであり、そ
の加工形状は、第１０図に示すようなものである。各区
間の座標関係及び公差、計測工具の加工プロセスＰＣ８
中におけろ指示等については、第７図及び第８図の場合
と同様であり、公差は、加工すべき穴径ｘ２に対して、
Ｈ６なる値が指示され、計測工具は工具番号ＴＮＯが１
２の工具である。

第１１図に示す加工プロセスＰＣ８は、加工形状が溝切
り加工で、加工部分が外径加工であるプロセスであり、
その加工形状は、第１２図に示すようなものである。各
区間の座標関係及び、公差、計測）工具の加工プロセス
ＰＣ８中における指示等については、第７図及び第８図
の場合と同様であり、公差はこの場合、数値で示されて
おり、加工すべき溝幅ｂ（＝ｚ２−ｚ、）に対して、＋
ｃｔ。

０１、−〇が指定されており、計測工具は工具番号ＴＮ
ｏが１１の工具である。

また、第１３図にワーク端面に溝切り加工を行った場合
を示す。この場合の溝幅すは（ｘ２−ｘ）／２となる。

こうして、計測パス創成サブルーチン５ＵＢ２のステッ
プＳ２で、加工プロセスＰＣ３に示された加工内容を読
み取り、ステップＳ３では、当該加工プロセスＰＣ８中
で示された加工態様を示す加工形状コードＣＯＤに基づ
いて、計測パターンメモリ１０に格納された計測パター
ンテーブルＴＡＬから計測に使用する計測パターンを読
み出す。計測パターンテーブルＴＡＬには、第５図に示
すように、計測パス創成サブルーチン５ＵＢ２で計測が
可能な加工形状コードＣＯＤに対応した計測パターンが
当該パターンに対応した番号で示されており、加工形状
コードＣＯＤが加工プロセスＰＣ８により判明すると、
直ちに対応した計測パターンを検索することが出来る。

なお、第１４図に、各種の加工形状及び加工部分等の加
工態様に対して自動計測が可能なものについて図中「○
」印で示す、。端面、タップ及びドリル加工については
、自動計測が出来ないが、それ等の加工については本来
、計測する必要性が余り無いので、実用上は、第１４図
に示す、棒材加工、倣い加工及び溝切り加工についての
計測が出来れば略十分である。

次に、計測サブルーチンＳＵＢ　１は、第３図に示す、
ステップＳ４に入り、計測パターンテーブルＴＡＬで示
された、各計測パターンに基づいて、ワークの計測を行
う。ステップＳ４で実行される各計測パターンについて
より具体的に説明すると、計測パターンテーブルＴＡＬ
における番号ＰＮＯが１の計測パターンは、第１５図及
び第１６図に示す、棒材又は倣い加工における外径を計
測するものである。即ち、計測すべき外径を有する加工
形状の長さを４　とすると、第８図において、１＝ｚ−
ｚ　　であり、当該ｌ　が、パラメータメモリ１７に格
納されたパラメータＬ、よりも小さい場合、即ち１２≦
Ｌ１の場合には、第１５図に示すように、測定工具２０
をｘ２＋Ｃ，（Ｃ１はパラメータメモリ１７中に格納さ
れたパラメータ）？！け主軸２１（基準原点５ｚｐ）に
対してＸ軸方向に移動させた位置から、−２軸方向に、
測定工具２０のプローブ２０ａの位置が加工プロセスＰ
Ｃ３で指示された始点ＳＴのＺ座標位置から１２／２だ
け離れた位置に位置決めしく図中■の工程）、その状態
で、測定工具２０を−Ｘ方向にプローブ２０ａがワーク
１９と当接するまで移動させる（図中■の工程）。プロ
ーブ２０ａがワーク１９と当接接触するとその時点にお
ける測定工具２０の位置から、測定すべきワーク１９の
外径は公知の手法により計測実行制御部１２により演算
される。なお、各図におけるＯで囲んだ番号は、測定工
具２０の移動工程を示すものであり、番号の１から順に
測定工具２０は移動駆動される。以下、第１６図乃至第
１９図及び第２１図において同様である。

一方、第８図において、すが、パラメータメモリ１７に
格納されたパラメータＬ　よりも大きい場合、即ち１２
＞　Ｌｌの場合には、第１５図に示す一個所の計測では
正確性に乏しいので、第１６図に示すように、始点ＳＴ
の２座標位置から距離Ｌｌ２毎に終点ＥＰのＺ座標値を
超える直前の測定位置まで、ワーク１９の外径を複数回
に亙り計測する。その場合の計測値としては、各回の平
均値を演算して求める。

次に、計測パターンテーブルＴＡＬにおける番号ＰＮＯ
が２の計測パターンは、第１７図及び第１８図に示す、
棒材又は倣い加工における内径を計測するものである。

即ち、計測すべき内径を有する加工形状の長さをｌ　と
すると、第１０図において、ｌ　２＝　ｚ　２−　ｚ　
、であり、当該１２が、パラメータメモリ１７に格納さ
れたパラメータＬ　よりも小さい場合、即ちｊ　　ＳＬ
　の場合には、第１７図に示すように、測定工具２０を
ｘ−Ｃ（Ｃはパラメータメモリ１７中に格納されたパラ
メータ）だけ主軸２１（基準原点５ｚｐ）に対してＸ軸
方向に移動させた位置から、−Ｚ軸方向に、測定工具２
０のプローブ２０ａの位置が加工プロセスＰＣ８で指示
された始点ＳＴの２座標位置からｌ　／２だけ離れた位
置に位置決めしく図中■の工程）その状態で、測定工具
２０を＋Ｘ方向にプローブ２０ａがワーク１９と当接す
るまで移動させる（図中■の工程）。プ四−ブ２０ａが
ワーク１９と当接接触するとその時点における測定工具
２０の位置から、測定すべきワーク１９の外径は公知の
手法により計測実行制御部１２により演算される。

一方、第１０図において、ｌ　が、パラメータメモリ１
７に格納されたパラメータＬ　よりも大きい場合、即ち
ｊ２＞Ｌ２の場合、には、第１７図に示す一個所の計測
では正確性に乏しいので、第１８図に示すように、始点
ＳＴのＺ座標位置から距離Ｌ２／２毎に終点ＥＰのＺ座
標値を超える直前の測定位置まで、ワーク１９の内径を
複数回に亙り計測する。その場合の計測値としては、各
回の平均値を演算して求める。

次に、計測パターンテーブルＴＡＬにおける番号ＰＮＯ
が３の計測パターンは、第１９図に示す、溝切り加工に
おける溝幅を計測するものである。第１９図に示すよう
に、測定工具２０をＸ　＋Ｃ，（Ｃ，はパラメータメモ
リ１７中に格納されたパラメータ）だけ主軸２１　（基
準原点５ｚｐ）に対してＸ軸方向に移動させた位置から
、−２軸方向に、測定工具２０のプローブ２０ｍの位置
が加工プロセスＰＣ８で指示された始点ＳＴのＺ座標位
置から溝幅ｂ　（＝　ｚ　２−　ｚ　、）の棒だけ離れ
た位置Ｚ１に位置決めしく図中■の工程）、その状態で
、測定工具２０を−Ｘ方向にプローブ２０ａが加工され
た溝１９ａ内に入り込む位置、即ち、Ｘ＝　（ｘ、−ｄ
）／２　［ｄは溝の深さで、ｄ＝（ｘ。

−ｘ２）／２］まで移動させる。この状態で、測定工具
２０を＋Ｚ方向に、プローブ２０ａが溝１９ａの一方の
壁面１９ｂに当接するまで移動きせ（図中■の工程）、
プローブ２０ｍが溝１９ａの一方の壁面１９ｂに当接し
、そのＺ座標位置が演算されると、今度は、プローブ２
０ａを−Ｚ方向に、プローブ２０ａが溝１９ａのもう一
方の壁面１９ｃと当接するまで移動させる（図中■の工
程）。こうして、壁面１９ｂ、１９ｃの座標位置が演算
されると、両者の差から溝幅すは演算される。

これは、第１３図に示す端面における溝幅すの計測のつ
いても略同様であり、第２１図に示すように、まずプロ
ーブ２０ａを始点ＳＴからｂ／２［ｂは溝幅、ｂ＝　（
Ｘ２−ｘ、）／２］だけ＋Ｘ方向に離れた位置ｘ１に位
置決めしく図中■の工程）、その状態で、測定工具２０
を−Ｚ方向にプローブ２０ａが加工された溝１９ａ内に
入り込む位置、即ち、Ｚ＝ｚ、＋ｄ／２　［ｄは溝の深
さで、ｄ＝（ｚ２−　ｚ、）　／　２　］まで移動させ
る（図中■の工程）。この状態で、測定工具２０を−Ｘ
方向に、プローブ２０ａが溝１９ａの一方の壁面に当接
するまで移動させ（図中■の工程）、プローブ２０ａが
溝１９ａの一方の壁面１９ｂに当接し、そのＸ座標位置
が演算されると、今度は、プローブ２０ａを＋Ｘ方向に
、プローブ２０ａが溝１９ａのもう一方の壁面１９ｃの
当接するまで移動させる（図中■の工程）。こうして、
壁面１９ｂ１１９Ｃの座標位置が演算されると、両者の
差から溝幅すは演算される。

こうして、計測サブルーチンＳＵＢ　１のステップＳ４
で、直前に実行された加工プロセスＰＣ８についての加
工寸法の計測が行われたところで、ステップＳ５に入り
、該加工プロセスＰＣ３で指定された寸法公差の範囲内
に、当該加工寸法が納まっているか否かを、計測データ
比較演算部１３に判定させる。計測データ比較演算部１
３は、加工プロセスＰＣ８において、第１１図に示すよ
うに、公差が直接寸法許容差で指定されている場合には
、当該指定された寸法許容差から最大及び最小許容寸法
を演算して、計測された寸法が前記最大及び最小許容寸
法の範囲内に納まっているか否かを判断する。また、加
工プロセスＰＣ８において、第７図及び第９図に示すよ
うに、公差がへメアイによる記号で指定されている場合
には、計測データ比較演算部１３は、公差データメモリ
９の公差データテーブルＫＴＬを検索して、当該加工プ
ロセスＰＣ３において指定された公差記号に対応した寸
法許容差を求め、当該求められな寸法許容差から計測さ
れた寸法が最大及び最小許容寸法の範囲内に納まってい
るか否かを判断する。公差データテーブルＫＴＬには、
第２０図に示すように、各公差記号に対応する寸法許容
差が「上限」、「下限」　（それぞれ上の寸法許容差、
下の寸法許容差の意）として示されているので、加工プ
ロセスＰＣ８において指示された公差記号から寸法許容
差は直ちに求めることが出来る。

こうして、計測された寸法と、加工プロセスＰＣ８で指
示された寸法公差を比較して、計測寸法が加工プロセス
ＰＣ８で指示された寸法公差内に納まっている場合には
、ステップＳ６を介して、第２図に示す、加工制御プロ
グラムＭＣＰのステップＳ８に入り、加工プログラムＰ
ＲＯで実行すべき加工プロセスＰＣ８がまだ残っている
か否か、即ち直前に実行した加工プロセスＰＣ５で、加
工プログラムＰＲＯの実行は完了するか否かを判定し、
実行すべき加工プロセスＰＣ８がまだ残っている場合に
は、ステップＳ１に戻って次の加工プロセスＰＣ３を実
行するが、実行すべき加工プロセスＰＣ８が残っていな
い場合には、当該加工プログラムＰＲＯに基づく加工作
業を完了させる。

一方、計測された寸法と、加工プロセスＰＣ８で指示さ
れた寸法公差を比較して、計測寸法が加工プロセスＰＣ
８で指示された寸法公差内に納まっていない場合には、
計測サブルーチン５ＵＢ１のステップＳ６を介して、ス
テップＳ７に入り、ディスプレイ５上に、加工寸法が公
差内に納まっていない旨のエラー表示を行い、作業者に
告知する。

（ｇ）６発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、加工形状及び
加工部分等の各加工態様に対応した計測パターンを格納
した計測パターンメモリ１０を設けると共に、加工プロ
グラム中の加工プロセスＰＣ８等の各加工単位毎に、加
工すべき加工態様を指示し、当該加工単位、の加工を実
行した際に、該加工単位において指定された加工態様に
対応した計測パターンを前記計測パターンメモリ１０か
ら読み出し、当該計測パターンに基づいて加工寸法の計
測動作を行うようにして構成したので、各加工単位毎に
、加工寸法が、作業者の手を経ること無く所定の計測パ
ターンに基づいて計測され、作業者が手作業で加工寸法
を測定する場合に比して、加工効率を大幅に向上させる
ことが出来る。

また、各計測パターンは、加工態様についてパターン化
されているので、一定の加工態様であればどの様なワー
クの加工プ党グラムＰＲＯ中に当該加工単位が組込まれ
ていても、計測パターンメモリ１０から当該計測パター
ンを読み出すだけで適切な計測が可能となるので、各種
のワークに関する寸法測定に使用することが出来、極め
て汎用性が高い。また、加工プログラムＰＲＯ自体には
、計測プログラムが組込まれる乙とが無いので、加工プ
ｐグラムの作成も短時間で完了させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される数値制御工作機械の一例を
示す制御ブロック図、 第２図は加工制御プログラムの一例を示すフローチャー
ト、 第３図は計測サブルーチンの一例を示すフローチャート
、 第４図は計測パス創成サブルーチンの一例を示す制御ブ
ロック図、 第５図は計測パターンテーブルを示す図、第６図は各加
工形状コードに対応する加工態様を示す図、 第７図は加工プログラムの一部を構成する加工プロセス
の一例を示す図、 第８図は第７図に示す加工プロセスに対応する加工態様
を示す図、 第９図は加工プログラムの一部を構成する加工プロセス
の一例を示す図、 第１０図は第９図に示す加工プロセスに対応する加工態
様を示す図、 第１１図は加工プログラムの一部を構成する加工プロセ
スの一例を示す図、 第１２図は第１１図に示す加工プロセスに対応する加工
態様を示す図、 第１３図は端面溝切り加工の加工態様を示す図、 第１４図は自動計測が可能な加工態様を示す図、 第１５図及び第１６図は棒材の外径加工の場合の計測パ
ターンを示す図、 第１７図及び第１８図は棒材の内径加工の場合の計測パ
ターンを示す図、 第１９図は溝切り加工の計測態様を示す図、第２０図は
公差データテーブルの内容を示す模式図 第２１図は端面溝切り加工の計測態様を示す図である。 １・・・・・・工作機械（数値制御旋盤）１０・・・・
・・計測パターンメモリ ＰＣ８・・・・・・加工単位（加工プロセス）出願人　
　ヤマザキマザック株式会社 代理人　　　弁理士　　　相１）伸二 （ほか１名） 第２図 ＣＰ 第４図 ５ＵＢ２ 第５図 ＡＬ 第６図 ト ンリ 加エフ１Ωｔス　　　第　９　　図 第１４図 第１５図 第１６図　　　↓ 第１７図 ］９ 第１８図 第２０図 にＴＬ 第２１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １個以上の加工単位から構成される加工プ ログラムに基づいて加工動作の行われる工作機械におい
   て、 各加工態様に対応した計測パターンを格納 した計測パターンメモリを設けると共に、 加工プログラム中の各加工単位毎に、加工 すべき加工態様を指示し、 当該加工単位の加工を実行した際に、該加 工単位において指定された加工態様に対応した計測パタ
   ーンを前記計測パターンメモリから読み出し、 当該計測パターンに基づいて加工寸法の計 測動作を行うようにして構成した工作機械における加工
   寸法の計測制御方法。