JP7677099B2

JP7677099B2 - 工作機械、加工経路生成方法及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP7677099B2
Application number: JP2021161818A
Authority: JP
Inventors: 将登近藤; 博之田中
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2025-05-15
Anticipated expiration: 2041-09-30
Also published as: JP2023051252A

Description

本技術は、工具を装着する主軸の加工経路を生成する工作機械、加工経路生成方法及びコンピュータプログラムに関する。

ワークの表面、例えばワークの外周又はワークの孔の内周に生じたバリを除去する場合、工作機械の主軸に工具を装着し、主軸はワークの外周又は内周に沿って移動し、バリの除去を行う。工作機械は主軸の移動前に加工経路を生成する。加工経路に沿って主軸は移動する。

主軸の加工経路はオフラインティーチングで生成することができる。オフラインティーチングはワークと主軸の干渉を回避する為の主軸の加工経路をワークのＣＡＤデータを基に自動的に生成することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１９－１５０８６４号公報

しかし、加工経路は大まかな経路であり、加工経路の生成後、精度の高い加工経路を作成する為に、操作者は主軸の動作を確認しながら加工経路を修正する必要がある。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、精度の高い加工経路の生成をする為の操作者の修正作業を削減できる工作機械、加工経路生成方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、工具を装着する主軸と、複数の基準点に基づいて定まるマスターワークの外周側又は内周側の基準経路に沿って、前記マスターワークの周縁部への前記主軸の接近動作及び前記周縁部からの前記主軸の離隔動作を行う移動部と、前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触するか否かを判定する離隔時接触判定部と、該離隔時接触判定部にて前記工具が前記マスターワークに接触すると判定した場合、前記離隔動作における離隔方向を変更する変更部と、前記移動部による接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触したか否か判定する接近時接触判定部と、該接近時接触判定部にて接触したと判定する都度、前記主軸の座標を取得する取得部と、前記取得部により取得した複数の座標に基づき、前記主軸の加工経路を生成する生成部とを備える。

本開示においては、主軸は基準経路に沿ってマスターワークの周縁部への接近動作及び前記周縁部からの離隔動作を繰り返す。接近動作時に工具が周縁部に接触した場合、工作機械は主軸の座標を取得し、座標に基づき、加工経路を生成する。また、例えばマスターワークの外周側及び内周側の何れに主軸が位置するのかによって、マスターワークに干渉せずに離隔可能な方向は異なる。基準点を通過する場合、離隔動作時に工具がマスターワークに接触するか否か判定し、接触すると判定した場合、離隔方向を変更し、離隔動作中に主軸がマスターワークに干渉することを自動的に防止する。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、前記離隔時接触判定部は、前記主軸に作用したトルクが予め定めた閾値以上である場合、前記工具は前記マスターワークに接触すると判定する。

本開示においては、離隔動作時に、主軸に作用したトルクが予め定めた閾値以上であるか否か判定し、工具のマスターワークへの干渉の有無を確認する。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、前記移動部は、前記主軸の中心と、前記主軸の進行方向にて前記主軸から最短に位置する前記基準点とを結ぶ線を境界にした第一領域及び第二領域の一方の領域への前記離隔動作を行い、前記離隔時接触判定部にて前記工具が前記マスターワークに接触したと判定した場合、前記変更部は、前記第一領域及び第二領域の他方の領域への前記離隔動作を行うように、前記離隔方向を変更する。

本開示においては、第一領域及び第二領域の一方の領域への離隔動作を行う場合であって、工具はマスターワークに接触すると判定したとき、第一領域及び第二領域の他方の領域への離隔動作を行うように、離隔方向を変更し、離隔動作中でのマスターワークへの干渉を防止する。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成方法は、工具を装着する主軸の加工経路を生成する加工経路生成方法において、複数の基準点に基づいて定まるマスターワークの外周側又は内周側の基準経路に沿って、工具を装着する主軸の前記マスターワークの周縁部への接近動作及び前記周縁部からの前記主軸の離隔動作を行い、前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触するか否かを判定し、前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触すると判定した場合、前記離隔動作における離隔方向を変更し、前記接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触するか否か判定し、前記接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触すると判定する都度、前記主軸の座標を取得し、取得した複数の座標に基づき、前記加工経路を生成する。

本開示においては、主軸は基準経路に沿ってマスターワークの周縁部への接近動作及び前記周縁部からの離隔動作を交互に繰り返す。接近動作時に工具が周縁部に接触した場合、工作機械は主軸の座標を取得し、座標に基づき、加工経路を生成する。また、例えばマスターワークの外周側及び内周側の何れに主軸が位置するのかによって、マスターワークに干渉せずに離隔可能な方向は異なる。基準点を通過する場合、離隔動作時に工具がマスターワークに接触するか否か判定し、接触すると判定した場合、離隔方向を変更し、離隔動作中に主軸がマスターワークに干渉することを自動的に防止する。

本開示の一実施形態に係るコンピュータプログラムは、工具を装着する主軸の加工経路を生成する工作機械にて実行可能なコンピュータプログラムにおいて、前記工作機械に、複数の基準点に基づいて定まるマスターワークの外周側又は内周側の基準経路に沿って、工具を装着する主軸の前記マスターワークの周縁部への接近動作及び前記周縁部からの前記主軸の離隔動作を行い、前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触するか否かを判定し、前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触すると判定した場合、前記離隔動作における離隔方向を変更し、前記接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触するか否か判定し、前記接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触すると判定する都度、前記主軸の座標を取得し、取得した複数の座標に基づき、前記加工経路を生成する処理を実行させる。

本開示の一実施形態に係る工作機械、加工経路生成方法及びコンピュータプログラムにあっては、主軸は基準経路に沿ってマスターワークの周縁部への接近動作及び前記周縁部からの離隔動作を繰り返す。接近動作時に工具が周縁部に接触した場合、工作機械は主軸の座標を取得し、座標に基づき、加工経路を精度良く生成し、操作者の修正作業を削減できる。また、例えばマスターワークの外周側及び内周側の何れに主軸が位置するのかによって、マスターワークに干渉せずに離隔可能な方向は異なる。基準点を通過する場合、離隔動作時に工具がマスターワークに接触するか否か判定し、接触すると判定した場合、離隔動作における離隔方向を変更するので、離隔動作中に主軸がマスターワークに干渉することを自動的に防止し、操作者の修正作業を削減できる。

工作機械の略示斜視図である。工作機械の構成を示すブロック図である。基準経路の生成を説明するための説明図である。加工経路の生成を説明するための説明図である。加工経路に基づく加工を説明するための説明図である。表示部の表示画面の一例である。加工経路の生成方法を説明する説明図である。図７の部分拡大図である。主軸の離隔方向の変更を説明するためのマスターワークの略示斜視図である。ＣＰＵによる加工経路生成処理を説明するフローチャートである。

以下本発明を実施の形態に係る工作機械１を示す図面に基づいて説明する。図１は工作機械１の略示斜視図、図２は工作機械１の構成を示すブロック図である。以下の説明では、図に示す上下前後左右を使用する。

工作機械１は平面視矩形の基台２を備える。基台２上面に、基台２上と平行な複数の補強筒２ａが形成してある。基台２中央部の補強筒２ａに保持台３が設けてある。保持台３は偏平な円柱状をなし、ワークを保持する。

保持台３の周囲に三つの立柱４が設けてある。立柱４は補強筒２ａから上側に延びる。三つの立柱４は平面視にて、約１２０度の位相間隔を空けて配置してある。各立柱４の保持台３側の側面に軌道５が設けてある。軌道５は上下方向に延びる。

軌道５に移動部６が設けてある。軌道５には駆動源が設けてあり、例えばボールねじ１４と移動軸モータ１３（図２参照）が設けてある。移動軸モータ１３が駆動するボールねじ１４によって、移動部６は軌道５に沿って上下方向に移動可能である。即ち、移動部６は後述する第一支持盤１０に交差する方向に移動可能である。
移動部６の保持台３側の側面に、後述する第一リンク１１及び第二リンク２１を取り付ける取付部が設けてある。取付部は例えば穴又は凸部である。

保持台３の上側に第一支持盤１０が配置してある。第一支持盤１０は平面視三角形状をなし、保持台３上面に略平行である。第一支持盤１０の三つの辺部は三つの立柱４にそれぞれ対向する。即ち、三つの辺部は三つの移動部６にそれぞれ対応する。各辺部と各移動部６とは、平行な二つの第一リンク１１によって連結する。第一リンク１１は棒状をなす。二つの第一リンク１１の一端部は辺部の両端部に、回転可能な継手７を介してそれぞれ連結する。二つの第一リンク１１の他端部は移動部６に、回転可能な継手７を介してそれぞれ連結する。継手７は、例えば自在継手である。

第一支持盤１０は上側及び下側に突出した主軸３０を保持する。主軸３０は端部に工具３０ａを把持する。第二支持盤２０が第一支持盤１０の上側に配置してあり、第一支持盤１０と第二支持盤２０の間に、上下方向を軸方向とした連結筒８が設けてある。連結筒８は第一支持盤１０と第二支持盤２０を連結する。連結筒８は第一支持盤１０及び第二支持盤２０を一体化する。

主軸３０の上部は連結筒８の内側に挿入してあり、第二支持盤２０を貫通する。第二支持盤２０は平面視三角形状をなし、第一支持盤１０に略平行である。第二支持盤２０の三つの辺部は三つの立柱４にそれぞれ対向する。即ち、三つの辺部は三つの移動部６にそれぞれ対応する。各辺部と各移動部６とは、平行な二つの第二リンク２１によって連結する。第二リンク２１は棒状をなす。二つの第二リンク２１の一端部は辺部の両端部に、回転可能な継手７を介してそれぞれ連結する。二つの第二リンク２１の他端部は移動部６に、回転可能な継手７を介してそれぞれ連結する。継手７は、例えば自在継手である。

連結筒８は平面視六角形状をなし、連結筒８上端部の六つの辺部の内、周方向に一つ飛ばしで隣り合う三つの辺部が第二支持盤２０の三つの辺部に連結する。連結筒８下端部の六つの辺部の内、周方向に一つ飛ばしで隣り合う三つの辺部が第一支持盤１０の三つの辺部に連結する。

三つの移動部６が同じ高さ位置にある場合、主軸３０は保持台３の中央略直上に位置する。二つの移動部６が同じ上下位置にあり、他の一つの移動部６が前記二つの移動部６よりも下方に移動する場合、主軸３０は、上下位置を変更すること無く、下方に移動する移動部６の反対側に向けて、水平方向に移動する。

二つの移動部６が同じ上下位置にあり、他の一つの移動部６が二つの移動部６よりも上方に移動する場合、主軸３０は、上下位置を変更すること無く、上方に移動する移動部６に向けて、水平方向に移動する。三つの移動部６が同じ距離上下方向に移動した場合、主軸３０は上下方向に移動する。これらの移動を組み合わせて、工作機械１は主軸３０を所望の上下前後左右位置に位置決めする。

主軸３０は、主軸モータ１２を備える。所望の位置に位置決めした主軸３０は主軸モータ１２の駆動によって回転し、主軸３０に装着した工具３０ａは保持台３に保持したワークを加工する。

図２に示す如く、制御装置４０は、ＣＰＵ４１、記憶部４２、ＲＡＭ４３、入出力インタフェース４４、操作部４５、及び表示部４６を備える。ＣＰＵ４１は、工作機械１の各部の動作を制御する。記憶部４２は書き換え可能なメモリであり、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等である。記憶部４２はプログラム製品を記憶し、本実施例では工作機械１を制御する制御プログラム（不図示）、ワーク９５を加工する加工プログラムを複数記憶した加工プログラムＤＢ４２１、及び加工経路生成プログラム４２２を記憶する。プログラム４２２は加工経路を生成する処理を実行する為のプログラムであり、例えばＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体４２３に格納された状態で提供され、制御装置４０にインストールすることにより記憶部４２に格納される。また通信網に接続されている図示しない外部コンピュータからプログラム４２２を取得し、記憶部４２に記憶させてもよい。

記憶部４２は後述する主軸モータ１２のトルクと比較する為の閾値、離隔方向を示すフラグ、即ち第一領域Ａ１に向かう方向を示すフラグ「１」又は第二領域Ａ２に向かう方向を示すフラグ「２」等を記憶する。

作業者が操作部４５を操作した場合、操作部４５から入出力インタフェース４４に信号が入力する。操作部４５は例えばキーボード、ボタン、タッチパネル等である。入出力インタフェース４４は表示部４６に信号を出力する。表示部４６は液晶表示パネル等であり、文字、図形、記号等を表示する。

制御装置４０は更に、主軸モータ１２のトルクを検出するトルク検出器１２ａ、主軸モータ１２に対応した主軸制御回路４７、サーボアンプ４８、移動軸モータ１３に対応した移動軸制御回路４９及びサーボアンプ５０を備える。主軸制御回路４７はＣＰＵ４１からの指令に基づいて、主軸モータ１２の回転方向、回転数等の目標値を示す命令をサーボアンプ４８に出力する。サーボアンプ４８は命令に基づいて主軸モータ１２に電力を供給する。トルク検出器１２ａは主軸モータ１２のトルクを検出し、ＣＰＵ４１は入出力インタフェース４４を介して前記トルクを取得する。エンコーダ１８は、主軸モータ１２の回転位置及び速度を検出し、検出信号をサーボアンプ４８に送る。サーボアンプ４８は検出信号と目標値とを比較して、出力する電力を制御する。

移動軸制御回路４９はＣＰＵ４１からの指令に基づいて、３つの移動部６の移動方向、速度等の目標値を示す命令をサーボアンプ５０に出力する。サーボアンプ５０は命令に基づいて移動軸モータ１３に電力を供給する。エンコーダ１９は、移動軸モータ１３の回転位置及び速度を検出し、検出信号をサーボアンプ５０に送る。サーボアンプ５０は検出信号と目標値とを比較して、出力する電力を制御する。

図３は、基準経路の生成を説明するための説明図、図４は、加工経路の生成を説明するための説明図、図５は、加工経路に基づく加工を説明するための説明図である。
本実施形態の加工経路生成方法においては、バリ取り済みのマスターワーク９を工作機械１の保持台３に保持する。工具３０ａを主軸３０の先端に装着する。
図３に示す如く、従来のＣＡＭソフトを用いる、オンラインティーチングを行う等の方法により、マスターワーク９の外周側に基準経路Ｌ₀を生成する。基準経路Ｌ₀は、基準経路Ｌ₀上の複数の教示点Ｐ_n(ｎは自然数)により教示される。教示点は基準点に対応する。
プログラム４２２に基づき基準経路Ｌ₀に沿って、主軸３０はマスターワーク９の周縁部への接近動作及び前記周縁部からの離隔動作を交互に行う。周縁は外周の縁及び内周の縁を含む。接近動作とはマスターワーク９に近づく動作であり、離隔動作とはマスターワーク９から離れる動作を示す。

ＣＰＵ４１は、接近動作時に工具３０ａが前記周縁部に接触したか否かを判定し、接触したと判定する都度、主軸３０の中心Ｐの座標を取得する。ＣＰＵ４１は移動軸モータ１３の回転位置をエンコーダ１９を用いて取得し、取得した回転位置を用いて主軸３０の中心Ｐの座標を演算する。
図４に示す如く、ＣＰＵ４１は取得した複数の中心Ｐの座標に基づいて、加工経路Ｌ₁を生成する。
バリのあるワーク９５をバリ取り加工する場合、保持台３にワーク９５を保持する。対応する加工プログラムに基づいて、図５に示す如く、工具３０ａを装着した主軸３０を加工経路Ｌ₁に沿って移動させ、ワーク９５の加工を行う。

図６は、表示部４６の表示画面の一例である。加工経路Ｌ₁を生成する為に、ＣＰＵ４１は、表示画面の右側に、マスターワークと、教示点Ｐ_n（ｎ＝１、２、３、・・・）と、基準経路Ｌ₀とを斜視図又は平面図として表示する。斜視図又は平面図は作業者の操作により切り替わるようにしてもよい。ＣＰＵ４１は、表示画面の左側に探索ピッチ、離隔量及び計測時移動量の入力欄を表示する。探索ピッチ、離隔量及び計測時移動量の詳細は後述する。

作業者は表示部４６によりＣＰＵ４１が表示した基準経路Ｌ₀を確認し、操作部４５により基準経路Ｌ₀の補正したい部分がある場合、矢印で示す。作業者は探索ピッチ、離隔量及び計測時移動量を入力する。探索ピッチ、離隔量及び計測時移動量は候補を示して作業者により選択するようにしてもよい。

ＣＰＵ４１は、作業者が入力した探索ピッチ、離隔量及び計測時移動量を取得し、補正部分を取得した場合はこれを入力し、補正部分は探索ピッチを小さくする等し、探索の条件を設定する。設定した条件に基づき、ＣＰＵ４１は加工経路Ｌ₁を生成する。

図７は、加工経路Ｌ₁の生成方法を説明する説明図、図８は、図７の部分拡大図である。基準経路Ｌ₀は、加工プログラムＤＢ４２１に始めに記憶してある経路である。基準経路Ｌ₀上に複数の教示点Ｐ_n（ｎ＝１、２、３、・・・）を有する。ＣＰＵ４１は、基準経路Ｌ₀に沿って、設定した探索ピッチ、離隔量及び計測時移動量に基づいて、主軸３０がジグザグに移動する探索経路Ｔを生成する。図７中、点Ｐ_aは離隔時における主軸３０の中心点であり、点Ｐ_1a、Ｐ_1b、Ｐ_1c、Ｐ_2a、Ｐ_2b、・・・は、接近動作している場合に、マスターワーク９に接触した時における主軸３０の中心点である。点Ｐ_aと主軸３０の中心点Ｐ_1a、Ｐ_1b、Ｐ_1c、Ｐ_2a、Ｐ_2b、・・・を繋ぐ折れ線が探索経路Ｔである。

図８に示す如く、主軸３０の中心点はＰ₀からＰ₁に移動し、マスターワーク９に接近し、マスターワーク９に接触する。接触時の主軸３０の中心点はＰ_1aである。ＣＰＵ４１は、主軸３０の中心点Ｐ_1aから、教示点Ｐ₂へ向かい、第一長さを有する第一ベクトルａと、第一ベクトルａに直交し、第二長さを有する第二ベクトルｂとを演算する。第一長さは図７の探索ピッチと等しく、接近動作中の接触時における主軸３０の中心点からの距離である。第二長さは図７の離隔量であり、主軸３０がマスターワーク９の周縁部に接触後、前記周縁部から離隔する距離である。

ＣＰＵ４１は第一ベクトルａ及び第二ベクトルｂの和である第三ベクトルｃを演算し、第三ベクトルｃに基づき、主軸３０を離隔させる。尚、角度θ_aを予め記憶部４２に記憶するか、又は求めておき、ベクトルａに対し、角度θ_aをなすように第三ベクトルｃを求めてもよい。

次に、第二ベクトルｂと逆の向きを有し、第二長さに計測時移動量（図７参照）を加えた第三長さを有する第四ベクトルｄに基づいて、主軸３０を接近させる。計測時移動量は、接近動作の為に第二長さに加算される距離である。マスターワーク９との接触を検出するまで、マスターワーク９の内側の、第四ベクトルｄの終点Ｐ_bを目指して接近動作を行う。実際には終点Ｐ_b に至るまでにマスターワーク９に主軸３０は接触し、接触後、主軸３０は移動せず、終点Ｐ_bに至る為に必要な量、移動軸モータ１３は回転する。

接触時の主軸３０の中心Ｐ_1cと教示点Ｐ₂との間の距離Ｄが探索ピッチ未満になった場合、Ｐ_1cから、次の教示点Ｐ₃へ向かい、第一長さを有する第一ベクトルａと、第一ベクトルａに直交し、第二長さを有する第二ベクトルｂとの和の第三ベクトルｃに基づき、主軸３０を離隔させる。このようにしてＣＰＵ４１は離隔動作及び接触動作を交互に行い、ＣＰＵ４１は、接近動作時に主軸３０がマスターワーク９に接触する都度、主軸３０の中心点の座標を記憶する。ＣＰＵ４１は、記憶した複数の座標に基づき、主軸３０の加工経路を生成する。

図８に示す如く、主軸３０の中心点Ｐ_1aと、主軸３０の進行方向にて主軸３０から最短に位置する教示点(基準点)Ｐ₂とを結ぶ線を境界にした場合、領域を第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２に分けることができる。図８では、主軸３０は第一領域Ａ１への離隔動作を行う。

図９は、主軸３０の離隔方向の変更を説明するためのマスターワーク９の略示斜視図である。図９の小丸は教示点Ｐ_n（ｎ＝１、２、・・・・）である。図９に示す如く、マスターワーク９は土台９ｄと、土台９ｄから突出した筒部９ａと、土台９ｄを貫通した穴部９ｂとを備える。筒部９ａ及び穴部９ｂは隣接する。図９の矢印は、加工経路生成時における主軸３０の進行方向を示す。図９の矢印に示す如く、主軸３０は筒部９ａの外周を一周した後、経路９ｃを移動し、穴部９ｂの内周を一周する。経路９ｃは筒部９ａの教示点と穴部９ｂの教示点とを最短で結ぶ経路である。

主軸３０は筒部９ａの外周を移動する場合、離隔可能な方向は進行方向に対して左側である。一方、穴部９ｂの内周を移動する場合、離隔可能な方向は進行方向に対して右側である。進行方向に対して左側の領域は図８の第一領域Ａ１に対応し、進行方向に対して右側の領域は図８の第二領域Ａ２に対応する。即ち、加工経路生成時に主軸３０はマスターワーク９から離隔する方向を変更する必要がある。尚経路９ｃを移動する場合、主軸３０は左側に離隔するが、右側に移動してもよい。

ＣＰＵ４１は主軸３０が教示点を通過する都度、離隔方向を変更する必要があるか否か確認する為の処理を実行する。ＣＰＵ４１は、主軸３０を直前の離隔方向と同じ方向に離隔させ、主軸モータ１２を低速回転させる。主軸モータ１２のトルクが記憶部４２に記憶した閾値以上であるか否か判定し、閾値以上である場合、離隔動作時に工具３０ａがマスターワーク９に接触すると判定し、離隔方向を変更する。

図１０は、ＣＰＵ４１による加工経路生成処理を説明するフローチャートである。ＣＰＵ４１は基準経路Ｌ₀、探索教示点及び補正教示点等を取得する（Ｓ１）。ＣＰＵ４１は作業者の操作により加工プログラムのＮｏ．を取得し、加工プログラムＤＢ４２１を参照し、対応するＮｏ．の加工プログラムの加工経路の欄の基準経路Ｌ₀を取得する。又は主軸３０を移動させて工具３０ａをマスターワーク９に当て、マスターワーク９の角部を示す点、及び工具３０ａの姿勢が変化する点の座標を取得し、これらの教示点Ｐ_nに基づいて、基準経路Ｌ₀を取得する。また探索経路の演算に使用する為の教示点である探索教示点と、離隔方向の変更に使用する為の教示点である変更教示点とを取得する。初期状態において、探索教示点及び変更教示点は何れも教示点Ｐ₂である。

ＣＰＵ４１は、表示部４６に、基準経路Ｌ₀と、探索ピッチ、離隔量及び計測時移動量の条件の入力欄とを表示する（Ｓ２、図６参照）。ＣＰＵ４１は、作業者が入力した探索ピッチ、離隔量及び計測時移動量を取得し、補正部分を取得した場合はこれを入力し、補正部分は探索ピッチを小さくする等し、探索の条件を設定する（Ｓ３）。

ＣＰＵ４１は主軸３０の接近動作を実行し（Ｓ４）、工具３０ａがマスターワーク９に接触したか否か判定する（Ｓ５）。ＣＰＵ４１は、主軸モータ１２を低速で回転（正転又は逆回転）させながら、主軸３０をマスターワーク９に接近させる。低速は例えば１００～１０００ｒｐｍである。ＣＰＵ４１は、主軸モータ１２のトルクが記憶部４２に記憶した閾値以上であるか否か判定し、主軸モータ１２のトルクが閾値以上である場合、工具３０ａがマスターワーク９に接触したと判定する。

工具３０ａがマスターワーク９に接触してないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ４１はステップＳ５に処理を戻す。工具３０ａがマスターワーク９に接触したと判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は主軸３０の座標、即ち主軸３０の中心座標を取得する（Ｓ６）。ステップＳ５を実行するＣＰＵ４１は接近時接触判定部に対応し、ステップＳ６を実行するＣＰＵ４１は取得部に対応する。

ＣＰＵ４１は接触時の主軸３０の中心と探索教示点との間の距離Ｄが探索ピッチ未満であるか否か判定する（Ｓ７）。距離Ｄが探索ピッチ未満でない場合（Ｓ７：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は探索経路、即ち離隔時における主軸３０の目標中心位置を演算する（Ｓ９）。距離Ｄが探索ピッチ未満である場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は探索教示点を更新し（Ｓ８）、ステップＳ９に処理を進める。ステップＳ８において、例えばＣＰＵ４１は探索教示点を教示点Ｐ₂からＰ₃に更新する。

ステップＳ９の処理後、ＣＰＵ４１は変更教示点を通過したか否か判定する（Ｓ１０）。ＣＰＵ４１は変更教示点の座標と、ステップＳ６で取得した座標とを比較し、取得した座標が変更教示点の座標よりも主軸３０の進行方向前側に位置するか否か判定する。

変更教示点を通過していない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、フラグが示す方向への主軸３０の離隔動作を実行する（Ｓ１１）。初期状態において、例えば離隔方向を示すフラグは「１」であり、主軸３０は第一領域Ａ１に向けて離隔し、離隔時にマスターワーク９に接触しない。ＣＰＵ４１は主軸３０の全ての中心座標の探索が終了したか否か判定する（Ｓ１２）。主軸３０の全ての中心座標の探索が終了していないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ４１はステップＳ４に処理を戻す。

変更教示点を通過している場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は変更教示点を更新する（Ｓ１４）。例えばＣＰＵ４１は変更教示点を教示点Ｐ₂からＰ₃に更新する。ＣＰＵ４１は探索教示点を通過していなくても、距離Ｄが探索ピッチ未満であれば探索教示点を更新するが、変更教示点を通過した場合にのみ、変更教示点を更新する。

ＣＰＵ４１は低速での離隔動作を実行する（Ｓ１５）。ＣＰＵ４１は主軸３０を低速で回転させながら、接近動作の移動方向とは反対方向、即ち第一領域Ａ１側に低速で移動させる。ＣＰＵ４１は主軸モータ１２のトルクが閾値以上であるか否か判定する（Ｓ１６）。

前記トルクが閾値以上である場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、即ち主軸３０が離隔不可能である場合、主軸３０の移動を停止し（Ｓ１７）、離隔方向を変更する（Ｓ１８）。即ち、ＣＰＵ４１は離隔方向を示すフラグを「２」に変更する。ＣＰＵ４１は主軸３０を元の位置、即ちステップＳ６で取得した座標が示す位置に戻す（Ｓ１９）。ステップＳ１６において、前記トルクが閾値以上でない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、即ち主軸３０が離隔可能である場合、ステップＳ１２に処理を進める。ステップＳ１６を実行するＣＰＵ４１は離隔時接触判定部に対応し、ステップＳ１８を実行するＣＰＵ４１は変更部に対応する。

ステップＳ１９の実行後、ＣＰＵ４１はステップＳ９に処理を進める。ステップＳ１２において、主軸３０の全ての中心座標の探索が終了したと判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は記憶した複数の中心座標に基づき、加工経路を生成し、生成した加工経路を記憶部４２に記憶して（Ｓ１３）、処理を終了する。ステップＳ１３を実行するＣＰＵ４１は生成部に対応する。

尚、主軸３０に力覚センサを設け、該力角センサにて検知した負荷が所定値以上である場合、又は移動軸モータ１３に作用するトルクが所定値以上である場合に、工具３０ａとマスターワーク９とが接触したと判定してもよい。

実施の形態に係る工作機械１にあっては、主軸３０は基準経路に沿ってマスターワーク９の周縁部への接近動作及び前記周縁部からの離隔動作を交互に繰り返す。接近動作時に工具３０ａが周縁部に接触した場合、ＣＰＵ４１は主軸３０の座標を取得し、座標に基づき、加工経路を精度良く生成し、操作者の修正作業を削減できる。またマスターワーク９の外周側及び内周側の何れに主軸が位置するのかによって、マスターワーク９に干渉せずに離隔可能な方向は異なる。教示点を通過する場合、離隔動作時に工具３０ａがマスターワーク９に接触するか否か判定し、接触すると判定した場合、離隔方向を変更するので、離隔動作中に主軸３０がマスターワーク９に干渉することを自動的に防止し、操作者の修正作業を削減できる。

また離隔動作時に、主軸３０に作用したトルクが予め定めた閾値以上であるか否か判定し、工具３０ａのマスターワーク９への干渉の有無を確認することができる。また第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２の一方の領域への離隔動作を行う場合であって、工具３０ａはマスターワーク９に接触すると判定したとき、第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２の他方の領域への離隔動作を行うように、離隔方向を変更し、離隔動作中でのマスターワーク９への干渉を防止することができる。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

１工作機械
３０主軸
３０ａ工具
４０制御装置
４１ＣＰＵ
４２記憶部
４３ＲＡＭ

Claims

工具を装着する主軸と、
複数の基準点に基づいて定まるマスターワークの外周側及び内周側の基準経路に沿って、前記マスターワークの周縁部への前記主軸の接近動作及び前記周縁部からの前記主軸の離隔動作を実行可能な移動部と、
前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触するか否かを判定する離隔時接触判定部と、
該離隔時接触判定部にて前記工具が前記マスターワークに接触すると判定した場合、前記離隔動作において前記主軸が移動する方向であって、前記基準経路の進行方向に対する方向を変更する変更部と、
前記移動部による接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触したか否か判定する接近時接触判定部と、
該接近時接触判定部にて接触したと判定する都度、前記主軸の座標を取得する取得部と、
前記取得部により取得した複数の座標に基づき、前記主軸の加工経路を生成する生成部と
を備える
工作機械。
前記離隔時接触判定部は、前記主軸に作用したトルクが予め定めた閾値以上である場合、前記工具は前記マスターワークに接触すると判定する
請求項１に記載の工作機械。
前記移動部は、前記主軸の中心と、前記主軸の進行方向にて前記主軸から最短に位置する前記基準点とを結ぶ線を境界にした第一領域及び第二領域の一方の領域への前記離隔動作を行い、
前記離隔時接触判定部にて前記工具が前記マスターワークに接触したと判定した場合、前記変更部は、前記第一領域及び第二領域の他方の領域への前記離隔動作を行うように、前記離隔動作において前記主軸が移動する方向を変更する
請求項１又は２に記載の工作機械。
工具を装着する主軸の加工経路を生成する加工経路生成方法において、
複数の基準点に基づいて定まるマスターワークの外周側及び内周側の基準経路に沿って、工具を装着する主軸の前記マスターワークの周縁部への接近動作及び前記周縁部からの前記主軸の離隔動作を実行する場合、
前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触するか否かを判定し、
前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触すると判定した場合、前記離隔動作において前記主軸が移動する方向であって、前記基準経路の進行方向に対する方向を変更し、
前記接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触するか否か判定し、
前記接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触すると判定する都度、前記主軸の座標を取得し、
取得した複数の座標に基づき、前記加工経路を生成する
加工経路生成方法。
工具を装着する主軸の加工経路を生成する工作機械にて実行可能なコンピュータプログラムにおいて、
前記工作機械に、
複数の基準点に基づいて定まるマスターワークの外周側及び内周側の基準経路に沿って、工具を装着する主軸の前記マスターワークの周縁部への接近動作及び前記周縁部からの前記主軸の離隔動作を実行する場合、
前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触するか否かを判定し、
前記離隔動作時に前記工具が前記マスターワークに接触すると判定した場合、前記離隔動作において前記主軸が移動する方向であって、前記基準経路の進行方向に対する方向を変更し、
前記接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触するか否か判定し、
前記接近動作時に前記工具が前記周縁部に接触すると判定する都度、前記主軸の座標を取得し、
取得した複数の座標に基づき、前記加工経路を生成する
処理を実行させるコンピュータプログラム。