JPH0112625B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、数値制御旋盤において、特に工具の
摩耗に関連して発生する加工条件の変化を監視
し、工具摩耗の進行に応じて送り速度の補正を行
なつたりあるいは、工具の位置決め位置の補正を
行なう所謂適応制御を行なうに際して、工具摩耗
の進行が進み制御範囲を越える時工具移動を停止
し原点位置に復帰させるとともに、予め用意され
た代替工具と交換し、加工を中止することなく継
続させることにより無人加工を可能とさせる数値
制御旋盤用自動工具管理方法に関する。

従来より、数値制御工作機械を利用した、省力
化あるいは、無人化工作機械に関連し種々の努力
がはらわれている。すなわち、加工条件の変化を
種々のセンサにより監視しあるいは、過去のデー
タを分析し加工条件の変化を時間の関数として予
測することにより、切削条件を制御する適応制御
工作機械、または、加工中、加工直後あるいは加
工後別ステーシヨンで加工物の寸法を計測するこ
とにより主として工具摩耗に基因する誤差を検出
し、工具の位置決め位置を逐次あるいは、次加工
時に対し自動的に補正する自動計測補正機能を有
した、すなわち加工寸法を自動的に制御すること
ができる適応制御工作機械等が開発されている。
前者は加工能率向上を目的とし、また後者は高精
度加工に対する省力化を目的としているものであ
つて夫々に目的を達成しており、より高度な自動
化、省力化あるいは無人化にとつて有力な手段の
一つとなつている。一方、素材の供給、完成品の
格納を行なうローデイング、アンローデイング装
置についても、小型自動機にみられる極めて専用
的なものから、ロボツトと通称される極めて汎用
的なものまで極く一般的に用いられている。ま
た、工具交換機能についても、マシニングセンタ
用ATC（自動工具交換装置）に代表されるよう
に、あるいは数値制御旋盤に見られるように、数
多くの工具を収容可能なタレツト刃物台を準備
し、工具交換の機能を果すことができるようにし
た種々のものが開発されている。

さらには数値制御工作機械の主たる制御を司る
数値制御装置においては、古くは、大型コンピユ
ータの端末装置の一つとして、主として工場全体
あるいは数十台の工作機械を相手にした工程管理
を目的とした所謂DNC（群管理）システムの一構
成要素となり、新しくは、数値制御装置自身その
心臓部にミニコンピユータあるいはマイクロコン
ピユータを使用し、ユーザ個々によつて異なる多
様の仕様に対応可能とするソフト固定型あるいは
ソフト可変型といわれる所謂CNC（コンピユータ
ライズト数値制御）システムが登場し、より高度
な自動化、省力化ひいては無人化の工程に対し大
きな貢献をなし、今後の進み方についても、多く
の示唆を与えている。

さて、前述の各種機能は、異常または不都合が
生じた場合、警報を発したり自動停止をする機能
は有しているものの、あるいは、加工条件の変化
に伴ない送り速度、切削速度または切込深さを補
正することはあつても、あるいは加工寸法を適正
なものにするべく工具の位置決め位置の補正をす
ることはあつても、これらの機能は全て基本的に
は予め定められたプログラム通りに動作すること
を使命としており、通常の作業者が行うように、
随時に素材の把持のやり直し、計測のやり直し、
あるいは切削途上危険を察知した場合は機械を緊
急停止させ工具を原点位置に戻し工具交換をした
後再度切削を継続するというようなことは行なわ
れないのが常である。

すなわち、一連の加工作業が正常に行なわれる
べく種々の段取り作業、試切削等を極めて慎重に
準備しても、主として工具摩耗の進行に伴なう寸
法変化は勿論のこと、切削力の増大あるいは切屑
生成状況の変化等一次的な現象があることは周知
の通りであり、これらを放置すると、予想を越え
る二次的な事故につながつてしまう。通常の作業
者は、それが熟練者であればあるほど前述の加工
状況の変化をより適確に監視し、加工状況の変化
に対応してその作業者の有する種々の経験により
判断を下し、前述した加工作業の中断、工具の交
換、計測、ローデイングのやり直し、切削条件の
変更等を随時に行なうものであり、このことがあ
つてはじめて要求した精度の加工部品を確実に得
ることができる。従つて、前述の機能を一つある
いは二つ以上装備したからといつて、より高度な
自動化あるいは省力化が果せたとは云えず、まし
てや無人化が果せたことにはならない。

本発明は、上記の現状をふまえ、各種の独立し
た技術を有機的に結びつけるべく新らたな機能を
付加し、数値制御旋盤における無人運転を可能に
しようとするものである。

すなわち、粗削り工具については、切削力を監
視しつつ該切削力が一定になるように送り速度の
制御を行ない工具破損のような突発的事故を未然
に防ぐとともに、該送り速度の制御範囲を越える
時は工具摩耗とみなし、あたかも通常の作業者が
行なうように、機械の送りを一時停止し該工具固
有の原点位置に自動的に復帰せしめ、工具を交換
した後加工作業を続行させ、また仕上工具につい
ては、仕上り寸法の自動計測を行ない、その誤差
にもとづいて工具の位置決め位置の自動補正を行
ない、仕上り寸法が一定になるように制御しつ
つ、かつ該自動補正の量を累積し、該累積値があ
る一定値に達した時は、該仕上工具が摩耗したも
のと見なし、あたかも通常の作業者が行なうよう
に工具交換を自動的に行ない加工作業を継続さ
せ、また、自動計測を行なうに際し異常が発生し
た場合は、同様に通常の作業者が行なうごとく計
測のやり直しを自動的に行なわせ、更に、素材の
ローデイングに際しては、偏芯、傾きあるいは大
きさ等を確認し異常と認められた時は同じく通常
の作業者が行なう如くローデイングのやり直しを
行う機能をもたせ、かつ上述した各機能を遂行す
るに際し、切削現象の良否あるいは計測結果、ロ
ーデイング結果の良否を判定するための工具（計
測装置、ローデイング装置も含む。）固有のデー
タを設定しておく工具管理テーブルを用意し、ま
た主として該工具管理テーブルを判断基準として
種々の加工状況の変化に対応した処理内容の決定
を行なう工具管理機能を用意し、これらによつ
て、より安全かつ高精度加工作業を無人で行なう
ことを可能にしようとするものである。

以下、この発明による方法の一実施例である自
動工具管理システムを図面を参照して詳細な説明
する。第１図は、この発明の実施例の全体構成を
示す。

この図に示す構成要素の主なものは、数値制御
旋盤１００、フレキシブルローダ１４１、搬送装
置１４２、チツプコンベア１４４、数値制御装置
１４６、知能化制御装置１４７である。なお、フ
レキシブルローダ１４１、搬送装置１４２、チツ
プコンベア１４４に関しては、二点鎖線で示すに
とどめる。次に構成要素を順次説明する。

本実施例に採用した数値制御旋盤１００は、主
軸箱１０１に回転自在に支承された主軸１０２、
該主軸先端に装着された加工物（素材あるいは加
工中の材料あるいは加工完了物）把持具（本実施
例では油圧チヤツク）１０３、ベツド１０４上を
Ｚ軸方向に摺動するサドル１０５、該サドル上を
Ｚ軸方向に摺動するクロススライド１０６、該ク
ロススライド１０６先端に装着されているタレツ
ト刃物台、本実施例では12角刃物台１０７が主構
成要素である。なお、Ｘ軸およびＺ軸方向を第１
図に図示する。主軸１０２の正転、逆転、停止お
よび回転数、また油圧チヤツク１０３の開閉、12
角刃物台１０７の割出し等は、数値制御装置１４
６により機械制御盤１５１を介して制御され、サ
ドル１０５およびクロススライド１０６の移動量
は、数値制御装置１４６により直接制御される。
さらに、数値制御旋盤１００の周辺装置として、
サドル１０５およびクロススライド１０６の摺動
面の潤滑を行なう潤滑油装置１１１、油圧チヤツ
ク１０３の開閉および12角刃物台１０７の割出し
に必要とされる油圧ユニツト１１２、および図に
は明示していないが加工時に必要な切削油装置等
があり、以上の構成要素については通常の数値制
御旋盤と同様である。

次に、本発明の目的を達成するために、数値制
御旋盤１００には加工条件の変化を監視するため
あるいは機械各部の状況を監視するために各種の
センサーが装置されているが、これらについて説
明する。

先ず、粗削りバイトの摩耗を監視する目的で、
バイトの摩耗量と比例関係を持つ切削主分力を検
知するため12角刃物台１０７の近傍に主分力１２
１が設置されている。ついで、ドリルの摩耗を監
視する目的で、同じくドリルの摩耗量と比例関係
を持つ推力を検知するため、図には明示していな
いが、サドル１０５の送り力を受けるＺ軸送りね
じ軸のスラスド軸受近傍に推力センサ１２２が設
置されている。なお、これらの主分力センサ１２
１あるいは推力センサ１２２は、工具摩耗の監視
だけでなく、加工能率の向上を目的として、主分
力あるいは推力の増減に応じて送り速度を制御す
る所謂適応制御のためのセンサーでもある。

また、仕上げバイトの摩耗を監視する目的で、
くわしくは仕上げバイトのＸ軸方向の摩耗を監視
する目的で、仕上げバイトの摩耗量は加工物の仕
上り寸法の変化とよく対応することを利用し、ク
ロススライド１０６の移動量を監視するひいては
工具刃先の移動量を監視するためにサドル１０５
上に装架されたデイジタルリニアスケールすなわ
ちＸ軸スケール１２３と、12角刃物台１０７の一
ステーシヨンに工具と同様に取付けられたＸ軸接
触感知センサ１２４とから成るＸ軸自動計測系が
設けられている。

次にこの自動計測系の動作について述べる。油
圧チヤツク１０３に把持されている仕上げ削り直
後の加工物１０８に向つてＸ軸接触感知センサ１
２４を工具と全く同様に数値制御移動させること
により加工物１０８の計測しようとする直径上の
一点に接触離間させ、ついでこの直径上の対向す
る他の一点に接触離間させＸ軸接触感知センサ１
２４が加工物１０８と第１回目に離間する瞬間か
ら第２回目に離間する間のクロススライド１０６
の移動量をＸ軸スケール１２３により検知し、予
め検定してあるＸ軸接触感知センサ１２４の先端
の巾を検知された移動量から差引くことにより加
工物１０８の実寸法を知ることが出来るものであ
る。なお、この自動計測系についての詳細は本出
願人が「特願昭51−147386号」に於て記載してい
るところである。

一方、仕上げバイトのＺ軸方向の摩耗量を監視
する目的で、サドル１０５の移動量を監視するた
めにベツド１０４上に装架されたＺ軸スケール１
２５と、12角刃物台１０７の別の一ステーシヨン
に取付けられた図には明示していないがＺ軸接触
感知センサ１２６とより成るＺ軸自動計測系が設
けられている。これらＸ軸およびＺ軸自動計測系
は、前述した主分力あるいは推力センサの場合と
同様に、高精度加工の自動化を目的として仕上げ
バイトの摩耗の監視をするだけでなく、加工物の
寸法の変化を知り、その変化が最小となるように
該当する仕上げバイトの位置決め位置の補正を自
動的に行なう所謂加工寸法の適応制御を行なうた
めのものである。

以上述べた４種類のセンサが、主として工具の
摩耗に基因する加工条件の変化を監視するために
用意されたものであるが、場合によつては、一種
類でもよく、また全く別のセンサ、例えば主軸ト
ルクや刃物台の振動振巾等のセンサを基本にして
もさしつかえない。

次に、機械運転状況の変化を監視する目的で次
のようなセンサが用意されている。先ず、温度に
関するものとして、機械各部の温度上昇あるいは
熱変位を監視するのに最も適した主軸箱１０１の
温度を検知する主軸箱温度センサ１３１、および
油圧ユニツト１１２内の作動油の温度を検知する
作動油温度センサ１３２を用意し、また潤滑油、
切削油、および作業油の油量を検知するため、
夫々のタンク内に潤滑油量センサ１３３、切削油
量センサ１３４および作動油量センサ１３５を用
意し、さらに、作動油に関しては、汚染の度合を
検知する作動油汚染センサ１３６、および作動油
圧力の低下を監視するため作動油圧力センサ１３
７を用意してある。上述の機械運転状況の変化を
監視する各種センサは、全てある設定された値に
達すると信号（接点信号）を発生するものであ
り、用途としては前記各信号が発生した時点で警
報を発するかあるいは機械を自動停止させたりす
るものである。以上により、無人運転にはもちろ
ん自動化、省力化機械にとつても必要とされる主
として工具摩耗に基因する加工条件の変化および
機械各部の状況の変化を検知する各種センサが準
備出来たことになる。

さて、各種センサを用意した数値制御旋盤１０
０について記述したが、この発明の他の構成要素
として、数種以上の素材あるいは加工完了物１０
８のロード／アンロードを行なうフレキシブルロ
ーダ１４１、素材あるいは加工完了物１０８を搬
送する搬送装置１４２、また後述するように不良
と判定された素材あるいは加工完了物１０８を収
納するリジエクトバケツト１４３、切屑を排除す
るチツプコンベア１４４、あるいはチツプバケツ
ト１４５等が用意されている。これらは、無人運
転を可能とさせるために必要なものであるが一般
的なものでよいので詳細な説明ははぶく。

次に、数値制御装置１４６であるが、この数値
制御装置１４６としては通常の２軸制御数値制御
旋盤用のものであればよいが、後述する知能化制
御装置１４７と各種情報の受授を行なうため、及
びその他の理由から以下の機能をもつものとす
る。すなわち、（146−１）：素材のローデイン
グ／アンローデイング、計測、補正、および加工
の手順を表わしたNCプログラムを記憶可能で所
謂メモリー運転可能かつ、NCプログラムに記述
された任意のシーケンスナンバから開始すること
が出来、しかも開始したいシーケンスナンバを数
値制御装置外部より受付可能なこと。（以下この
機能を「シーケンスナンバ書替機能」と称する。）
（146−２）：NCプログラム上で工具に関する指
令は通常Ｔ機能あるいはＴ指令と呼ばれており、
ローマ字“Ｔ”に続いて割出しを希望する工具番
号、および該工具に対応する工具位置補正レジス
タ番号を表わす２桁あるいは４桁の数値により表
わされるが、このＴ指令を読取つた時、このＴ指
令を実行する以前に指定されたＴ指令の内容を数
値制御装置１４６外部に出力可能であり、かつ外
部よりの指令を受けて、場合によつては指令され
たこのＴ指令の内容を書換えることが可能であ
り、そのために外部より書換える内容を受付ける
ことが可能であること。すなわち、実行以前に内
容が書換えられるために実行時にはNCプログラ
ム上で指定されたものでなく外部で指定された工
具が割出され、対応する工具位置補正レジスタに
ついても、外部で指定された工具位置補正レジス
タ番号の内容に従つて補正動作が行なわれること
になる。（以下この機能を「工具番号書替機能」
と称する。） なお、Ｔ機能について付言すると、工具位置補
正レジスタの番号として零が指定された場合は、
直前に行なわれた工具位置補正動作をキヤンセル
する意味を表わし、工具番号として零が指定され
た場合は、次に続く工具位置補正レジスタ番号の
内容を修正する意味をもち、該修正データは、外
部より受けるものとする。これに関して前者は既
に一般に行なわれていることであり、後者は、本
出願人が特願昭52−122227号において詳述したと
ころである。（以下この機能を「工具位置補正レ
ジスタ修正指令」と称する。）（146−３）：後述す
るように、一つの素材のローデイングが不具合の
場合に再ローデイングを行なつたり、自動計測の
際何等かの理由で異常状態が発生した場合は再計
測を行なつたり、切削中に何等かの理由で異常状
態が発生した場合工具切削送りの緊急停止を行な
い工具を原点位置に戻し代替工具と交換した後再
切削を行なつたりするような場合、前述したNC
プログラムにはこのような異常状態に対処する過
程は組込まれていないため外部よりその指令を受
けることになるが、このような場合、後述する知
能化制御装置１４７がNCプログラムを自動発生
するので、数値制御装置１４６としては、外部よ
りNCプログラムを受付可能であることが必要で
ある。（以下この機能を「NCプログラム挿入機
能」と称する。）（146−４）：前述した如く、切削
力を検出し適応制御を行なう方法には、切込を制
御する方法あるいは送り速度を制御する方法等
種々あるが、本発明の実施例では切削力があらか
じめ定めた設定値（許容切削力と呼ぶ）近辺で一
定になるよう送り速度を制御する方式をとつてい
る。通常の数値制御装置は、NCプログラムで指
定された送り速度に対し手動ダイヤルスイツチに
て該送り速度を変更する所謂オーバライド機能を
有しているが、この発明の場合もこれと同様な方
式で切削力を設定値に保つように送り速度を指定
された送り速度の何割にするかの指令を外部より
受けられることが必要である。（以下この機能を
「送り速度修正機能」と称する。）（146−５）：前
述した如く、加工寸法に関する適応制御を行なう
ためには、自動計測の結果得られた誤差値に対応
するデータを外部より受けて、該当する工具位置
補正レジスタ番号の内容を変更する機能が必要で
ある。（以下この機能を「工具位置修正レジスタ
修正機能」と称する。）（146−６）：工具移動指令
を実行中に、何等かの理由で移動を一時停止しか
つ該工具移動指令の実行は完了したものと見なす
必要がある場合、さらにパルス分配を行なうべき
残された移動量に対応する数値を保持している出
力レジスタをクリヤすることにより、該工具移動
指令の実行を完了したものとし、NCプログラム
の次ステツプを実行するべく起動指令を待機する
機能が必要である。（以下この機能を「工具移動
指令中断処理機能」と称する。） 次に、知能化
制御装置１４７について説明する。

知能化制御装置１４７は本発明の主体をなす構
成要素であり、前述した各構成要素の機能を有機
的に結びつけるべく、従来数値制御旋盤の作業者
が果していた状況監視、確認、判断、作業の中断
および作業の復元等の諸機能を代行し数値制御旋
盤の無人運転を可能にしようとするものである。

本知能化制御装置１４７は、心臓部にマイクロ
コンピユータ（以下CPUと称する。）を使用し、
後述する各種機能を遂行するための知能化処理プ
ログラムあるいは自動発生NCプログラム群を記
憶するリードオンリーメモリ（以下ROMと称す
る。）、各種機能の遂行時各種の状況を一時的に記
憶するランダムアクセスメモリ（以下RAMと称
す。）、各種設定データを記憶する不輝発性かつ書
替可能なランダムアクセスメモリ（以下
NVRAMと称す。）、各種データの設定および表
示を行なう設定表示盤２０１、および前記各種構
成要素と情報の受授を行なう以下に記述する各種
インターフエースにより構成される。なお、第８
図および第９図に前記ROMおよびNVRAMに記
憶されるNCプログラム群および設定されるデー
タ群の構成を示す。

次に、各種インターフエースについて説明す
る。(イ)：機械状況監視インターフエース２０２
は、前述した如く機械各部に用意された例えば潤
滑油量の検知、主軸箱温度の検知、作動油圧力の
検知等機械状況の変化を監視する各種センサ１３
１乃至１３７からの信号を受けて、CPUに伝え
得る形に変換する電子回路である。(ロ)：自動計測
系インターフエース２０３は、自動計測を行なう
に必要な情報をCPUに伝えるものであり、Ｘ軸
接触感知センサ１２４およびＺ軸接触感知センサ
１２６よりの信号を受け、両センサ被測定加工物
１０８から離間した瞬間であることを前記CPU
に伝え、またＸ軸スケール１２３およびＺ軸スケ
ール１２５よりクロススライド１０６およびサド
ル１０５の実際の移動量に関する情報をパルス列
の形で受け、カウンタにより絶えず計数を行ない
つつ数値情報に変換することによりCPUが参照
出来るようにしたり、また数値制御装置１４６よ
り工具刃先の現在位置に関する情報を前述と同様
パルス列の形で受け、CPUが参照出来る形に変
換したりするカウンタを主体とした電子回路であ
る。(ハ)：切削力一定適応制御系インターフエース
２０４は、主軸１０２の回転状況を監視するポジ
シヨンコーダ１０９（主軸一回転当りに例えば
1024発のパルス列を発生するもの。）からのパル
ス列を受けカウンタにより計数しつつ例えば主軸
１／４回転毎に信号が発生するようにして、この信
号を切削力データのサンプリング開始指令として
CPUに受けとらせたり、また前述した主分力セ
ンサ１２１や推力センサ１２２より切削力や推力
に比例して出力される電圧等のアナログ信号を受
けADコンバータによりデイジタル値に変換し、
CPUが参照し得る形に変換したりする電子回路
である。(ニ)：数値制御装置インターフエース２０
５は、知能化制御装置１４７が、以下に記す種々
の情報の受授を行なう際の電子回路である。すな
わち、数値制御装置１４６がNCプログラム中の
Ｔ指令を読取つた時の工具番号および工具位置補
正レジスタ番号に関する情報、工具番号を書替え
る必要が生じた場合の代替工具番号および代替工
具位置補正レジスタ番号に関する情報、NCプロ
グラムの流れを変更するためのシーケンスナンバ
に関する情報、知能化制御装置１４７が自動発生
させるNCプログラムに関する情報、送り速度の
修正率に関する情報、工具位置補正レジスタを修
正する際の修正データに関する情報等である。
(ホ)：フレキシブルローダ・搬送装置系インターフ
エース２０６は、CPUからのたとえばローデイ
ング、アンローデイング、再ローデイング等の指
令をフレキシブルローダ１４１及び搬送装置１４
２が解読可能な形に変換したり該指令された動作
が完了したことをCPUが認知出来るような信号
形式に変換する電子回路である。

次に、設定表示盤２０１について説明する。こ
れは押釦スイツチ群、数値表示器群、および表示
ランプ群より成るものであり、後述する工具管理
テーブルの各種データをNVRAMに記憶させた
り、またその内容を必要な時に表示させたり、ま
た種々の判断を行なうにあたつて必要な判断基準
例えば、仕上バイトの摩耗限界、素材把持姿勢状
態の許容範囲、その他関連する数値を前記
NVRAMに記憶させたり、必要に応じてその内
容を表示させたり、また自動計測の結果実測値や
誤差値が算出されRAMに記憶されるのである
が、必要に応じてその内容を表示させたり、後述
する適応制御時に実切削力および送り速度修正率
の表示をさせたり、前述した機械運転状況の変化
を警報の意味で表示を行なわせたりするものであ
る。さて、次に前記ROMに記憶されている知能
化処理プログラムの内容を機能別に説明をする。

（147−１）：「自動計測自動補正機能」につい
て説明する。

例をＸ軸方向の自動計測自動補正機能にとつて
（この場合は加工物１０８の直径値の計測に関す
る。）説明すると、油圧チヤツクの１０３に把持
された加工物１０８の測定するべき部分に、Ｘ軸
接触感知センサ１２４をプログラム原点からNC
プログラムにより数値制御移動させ、第１回目の
接触かつ離間をせしめ、ついでこの加工物１０８
の測定部分と直径上相対する部分に第２回目の接
触かつ離間をさせた後、プログラム原点に戻す。
以上の動作で測定は完了であり、この間に次のよ
うなデータ処理が行なわれる。すなわち、測定動
作中のＸ軸接触感知センサ１２４のＸ軸方向の移
動量については、Ｘ軸スケール１２３により絶え
ず監視されており、Ｘ軸接触感知センサ１２４が
被測定加工物１０８から第１回目に離間した瞬間
から第２回目に離間する瞬間までの移動量を知る
ことにより、この移動量数値からあらかじめ検定
されているＸ軸接触感知センサ１２４の巾に相当
する数値を減算（内径の場合加算することにな
る。）することにより、実測直径値が得られる。
一方、この測定動作中に、数値制御装置１４６の
現在位置表示が示す加工しようとする寸法、すな
わち加工目標値の位置にＸ軸接触感知センサ１２
４が位置決めされるようにNCプログラムを組ん
でおき、測定動作中にこの目標値を数値制御装置
１４６より知能化制御装置１４７にとり入れ、前
記実測直径値と比較し誤差値を算出する。ここで
算出された誤差値について後述するように種々の
判定がなされるが、その結果正常であれば加工物
１０８の被測定部分を仕上げた仕上バイトに対応
する工具位置補正レジスタの内容を修正すべきデ
ータとして数値制御装置１４６に出力される。そ
して、実際の修正作業は、測定動作を指示する
NCプログラムの直後に工具位置補正レジスタ修
正指令がプログラムされており、数値制御装置１
４６がこの指令を読取つた時、数値制御装置内部
の機能により対応する補正レジスタの内容が修正
され、次に誤仕上げバイトを使用する時、この修
正結果が工具位置決め位置に反映され、より目標
値に近い加工寸法を得ることが出来る。以上の機
能が、「自動計測自動補正機能」である。

（147−２）：「再計測機能」について説明する。

最初に、測定動作中に生じ得る異常状態につい
て以下に述べる。(1)工具摩耗が進行し、切れ味の
低下等の現象により仕上面が荒れ誤差値が非常に
大きくなることがある。(2)被測定部分が仕上げら
れる直前に、仕上バイトが既にチツピングあるい
は破損等が生じていた場合、仕上つていないよう
な状態の被測定部分を測定することになり、該差
値としては極めて大きくさらには、接触感知セン
サのストロークにもよるが、該センサを破損する
ことにもつながる。(3)測定動作以前に被測定部分
は切削油あるいは特に用意したエアーブロー等に
より清掃されるものであるが、極めて細い切屑が
なお付着していた場合、誤差値が非常に大きくな
り(1)の場合と同様のことが生じ、また大きな切屑
が被測定部に巻きついていた場合には(2)の場合と
同様のことが生じる。(4)被加工部品に何等かの欠
陥（例えば鋳物部における巣。）があるような場
合、NCプログラムによりＸ軸接触感知センサ１
２４を被測定部分に接触させようにしたにも拘ら
ず接触しないことがある。さて、測定動作中ある
いはそれ以前に上述のような異常が発生した場
合、前記の誤差値としては一般に非常に大きな値
となるので次のような処理を行なう必要が生じ
る。先ず、(2)で述べたように、センサが破壊する
ようなことがあつてはならないので、接触感知セ
ンサ１２４又は１２６が被測定物に接触した瞬間
から前記ＸあるいはＺ軸スケール１２３又は１２
５よりのパルス列を計数し、NCプログラムによ
り定められた位置に達する以前い該センサの移動
量がこのセンサのストロークに関連してあらかじ
め設定されている数値（通常0.3〜0.5mm程度）を
越える場合は、数値制御装置１４６に対し送りを
停止するように指令し、次いでこの中断された移
動命令の実行は完了したものと見なすよう数値制
御装置１４６に指令した後、次の移動命令に移行
するよう指令する。このことにより接触感知セン
サは破壊することなくしかも動作は続行されるこ
とになる。なお、このような状況をセンサアラー
ムと称し、これに対する処置を「センサアラーム
処理」と称することにする。

次に、測定動作完了時点でまづ測定動作中に
「センサアラーム処理」が発生しなかつたことを
確認し、ついでＸ軸接触感知センサ１２４が被測
定加工物１０８と２回の接触離間が行なわれたこ
とを確認し、次いで前記誤差値が予め設定された
数値以内であることを確認した後次のステツプす
なわち自動補正動作に移行するが、上記の確認が
一つでも行なわれなかつた場合は計測異常とみな
し、再計測を行なうこととする。再計測を行なう
方法としては、測定動作を遂行するNCプログラ
ムの先頭のシーケンスナンバを数値制御装置１４
６に送出することにより、NCプログラムの流れ
を変更することを指令する。数値制御装置１４６
は、前記（146−１）の「シーケンスナンバ書替
機能」によりシーケンスナンバを書替え、外部よ
り指定された先頭シーケンスナンバから測定動作
のためのNCプログラムを開始することとなる。

（147−３）：「加工不良部品リジエクト機能」
について説明する。前述した（147−２）項「再
計測機能」により、あらかじめ指定された回数
（通常１回あるいは２回）の再計測を行なつても
尚計測異常と判定された場合、加工不良と見なし
NCプログラム上次ステツプの動作を行なうこと
なくフレキシプルローダ１４１にアンローデイン
グを指示し、かつ正常の場合の完成部品のアンロ
ーデイングとは異なりリジエクトバケツト１４３
に投棄することを指示する。次いで動作を続行す
るため、数値制御装置１４６にはNCプログラム
の先頭シーケンスナンバを出力することにより次
の素材のローデイング動作から開始されることに
なる。

（147−４）：「仕上バイト摩耗監視機能」につ
いて説明する。

前記（147−１）に記述した「自動計測自動補
正機能」により、使用された仕上バイトに対応す
る工具位置補正レジスタの内容が遂次修正されて
いくが、修正が行なわれる毎にこれらの修正値を
累積しておき、この累積値が前記NVRAMにあ
らかじめ設定されている値を越える場合は該仕上
バイトは続行して使用できない程に刃先が摩耗し
たものと見なし、NCプログラムで次の該仕上バ
イトが指定されたときは代替として用意されてい
る工具番号および対応する工具位置補正レジスタ
番号が使用されるように、すなわち前述した数値
制御装置１４６の（146−２）で説明した「工具
番号書替機能」が動作するように後述する「工具
管理機能」に指示を与える。なお、以上説明した
（147−１）、（147−２）、（147−３）、（147−４）
においては、Ｘ軸方向に関してのみ述べたが、ｚ
軸方向に関しても全く同様の機能を備えている。

（147−５）：「切削力一定適応制御機能」（以下
「RAC機能」と称する。）について説明する。こ
の機能は、主として粗削りバイトについて行なわ
れる適応制御であり、工具摩耗の進行に伴い切れ
味の低下、バイト逃げ面と被加工物間の摩擦抵抗
の増大等に起因して切削力は増大し、極端な場合
はバイトの破損あるいは主軸モータ又は送りモー
タの過負荷保護回路が作動し機械が停止するよう
なことが起る。これに対し切削力が予め設定され
た一定値になるように、例えば切削条件の一つで
ある送り速度の増減を制御することが望ましい。
その手段として前述した主分力センサ１２１ある
いは推力センサ１２２よりのアナログ信号をAD
変換器によりデイジタルな数値に変換し、知能化
制御装置１４７のCPUが認知出来るようにして、
設定された許容切削力と遂次比較しつつ次式によ
り送り速度修正率を決めている。

送り速度修正率（％） ＝｛１＋（許容切削力）−（実切削力）／（許容切削力
×Ｋ｝×100 但しＫは送り速度修正率ゲイン（通常４〜10）
である。

（147−６）：「粗削りバイト摩耗監視機能」に
ついて説明する。

主としてバイト摩耗に起因して切削力は増大す
るが、（147−５）で述べたように送り速度を制御
して切削力を一定に保つようにしているため、送
り速度修正率の変化度合はバイト摩耗の進行度合
と概ね一致する。従つて送り速度修正率の下限値
をあらかじめ設定しておくことにより送り速度修
正率がこれを下回つたときはバイト摩耗が限度ま
で進行したとみなし、切削作業を中断するべく数
値制御装置１４６に対し送りを一時停止する指令
を与える。

（147−７）：「自動原点復帰機能」について説
明する。

（147−６）の「粗削りバイト摩耗監視機能」
の働きにより工具移動が一時停止をしている状態
では、数値制御装置１４６は指令した移動指令の
実行が中断した状態であるので、知能化制御装置
１４７からまず数値制御装置１４６に対し該移動
指令の実行は終了したものと見なすよう指示し、
ついで使用されている工具１１０固有のプログラ
ム原点に戻るようなNCプログラム（以降「自動
原点復帰プログラム」と称す）を数値制御装置１
４６に対し送出する。このことにより該工具１１
０は、該工具１１０固有のプログラム原点に戻る
ことになるが、これに関連して「自動原点復帰プ
ログラム」の発生方法について次に記述する。第
２図は、この「自動原点復帰プログラム」により
工具１１０がプログラム原点（後述する。）に戻
る経路を説明するための図である。この図におい
て、Ｚ軸は加工物１０８の中心線に定められ、Ｘ
軸は加工物１０８のＺ軸方向最右端に定められて
いる。また、加工原点Ｐは、Ｘ−Ｚ座標軸の原点
に定められ、プログラム原点T₁，T₂，T₃は各工
具１１０の初期位置（移動開始位置）に定められ
ている。このプログラム原点の各座標系の設定は
数値制御装置１４６の有する準備機能の一つであ
る座標系設定機能を用いてNCプログラムの最初
に（例えばG50X−Ｚ−CRという指定の仕方で）
数値制御装置１４６の現在位置装置に表示するこ
とが可能である。これ以降工具１１０を希望する
位置に移動させるには、加工原点Ｐに対するＸ−
Ｚ座標値を指定することにより順次遂行される
が、前述のように、切削途上工具移動を中断し、
工具１１０をプログラム原点に戻すには、NCプ
ログラムには表現されていない戻り経路を数値制
御装置１４６に指令しなければならない。その方
法として、それまでに工具１１０が移動してきた
経路を全て記憶しておき順次逆の順序で指令を行
なうことも考えられるが、記憶容量がいたずらに
大きくなり好ましい方法ではない。このシステム
においては、数値制御装置１４６によりまづプロ
グラム原点T₁，T₂，T₃の座標値を記憶する一
方、工具移動が中断されるまでの経路における座
標値の最大値および最小値を遂次更新しつつ記憶
し、この記憶された結果により工具１１０をプロ
グラム原点T₁，T₂，T₃に戻すようにしている。
すなわち、最も簡単な場合として第２図ａに示す
外径削りの場合について説明すると、まず工具１
１０が図に示すＡ点（そのＸ座標値がプログラム
原点T₁のＸ座標値に等しい。）に移動するNCプ
ログラムを数値制御装置１４６に送出し、ついで
プログラム原点T₁に移動するNCプログラムを数
値制御装置１４６に送出することにより、工具１
１０をプログラム原点T₁に戻している。次に第
２図ｂに示す内径削りを行なつている場合につい
て説明すると、まずＸ軸方向最小座標値（Ｂ点）
に移動するNCプログラムを、次いでプログラム
原点T₂のＺ軸座標値にそのＺ軸座標値が等しい
Ｃ点に移動するNCプログラムを、三番目にプロ
グラム原点T₂に移動するNCプログラムを数値制
御装置１４６に送出することにより工具１１０を
プログラム原点T₂に戻している。これにより工
具１１０は加工物１０８に衝突することなくプロ
グラム原点に戻ることが可能である。さらに、第
２図ｃに示す内径削りの場合について説明する
と、まず数値制御装置１４６の有する補助機能
（この機能をＭ機能と称しローマ字Ｍにつづく２
桁の数字例えばM40によつて指示されるものであ
る。）を利用し図に示す点Ｄ（工具１１０によつて
加工が開始される場所を示す。）に工具１１０が
移動した時点でNCプログラム上にM40を指定し
ておき、このM40を認知した以降の工具経路のＸ
軸座標値に関して最大値を遂次更新しつつ記憶し
ていく。そして、工具１１０をプログラム原点に
戻す場合は、まず記憶されているＸ軸方向の最大
座標値によりそのＸ座標が定められている点Ｅ
（第２図ｃに示す。）に移動するNCプログラム
を、次いでプログラム原点T₃にそのＺ軸座標値
が等しい点Ｆ（第２図ｃに示す）に移動するNC
プログラムを、三番目にプログラム原点T₃に移
動するNCプログラムを数値制御装置１４６に送
出することにより前述と同様加工物１０８に衝突
することなしにプログラム原点T₃に工具１１０
に戻すようにしている。このように、工具１１０
の移動経路における最大、最小座標値を記憶して
おくことにより工具１１０の戻り経路を決定する
方法を、以降「最大最小値工具戻り方式」と称す
ることにする。

（147−８）：「再切削指令機能」について説明
する。

（147−７）の「自動原点復帰機能」の働きに
より工具１１０がプログラム原点に戻つた時点
で、次にこの工具１１０がNCプログラムで指定
された時代替として用意されている工具番号およ
び対応する工具位置補正レジスタ番号が使用され
るようにすなわち、前述した「工具番号書替機
能」が動作するように後述の「工具管理機能」に
指示を与え、ついでこの粗削り作業を遂行する
NCプログラムの先頭のシーケンスナンバを数値
制御装置１４６に出力した後、起動指令を出力す
る。以上の過程により、代替工具による再切削が
開始されることになる。

（147−９）：「素材把持姿勢チエツク機能」に
ついて説明する。

この機能は、（147−１）の「自動計測自動補正
機能」において記述した自動計測機能に類似した
ものである。すなわち、フレキシブルローダ１４
１により油圧チヤツク１０３に素材１１８が把持
される場合、油圧チヤツク１０３に附着した切屑
などにより素材１１８が主軸中心線に対し偏心し
て把持されたり、あるいは傾いて把持されたりす
ることがあるので、それらの度合が前記
NVRAMにあらかじめ設定された許容値を越え
ているかどうかをチエツクする機能である。この
チエツクを行なうには（147−１）の「自動計測
自動補正機能」にて使用したＸあるいはＺ軸接触
感知センサ１２４あるいは１２６を使用するが、
自動計測の場合は仕上げ加工した加工物１０８の
寸法を問題にしたが、ここでは把持された素材１
１８がＸ−Ｚ座標系において加工原点Ｐに対し期
待した座標値（目標値）に位置しているかどうか
を主として問題にする。その動作は、自動計測の
場合と全つたく同じであり、Ｘ軸方向について第
３図により説明すると、まずＸ軸接触感知センサ
１２４を目標値＝TXに移動させ、このＸ軸接触
感知センサ１２４が素材１１８から離間する瞬間
に数値制御装置１４６より接触感知センサ１２４
の現在位置に関する情報を獲得する。一方、第１
回目の離間時の値（第３図に示す点ＧのＸ座標
値）をPX12、第２回目の離間時の値（第３図に
示す点ＨのＸ座標値）をPX2とし、｜｜PX1｜−
｜PX2｜｜をもつて偏芯量とする。そして、この
偏芯量を予め設定されている許容値と比較し、許
容値以内であれば素材１１８は油圧チヤツク１０
３に正常に把持されており、偏芯はしていないも
のと判定する。次に、素材１１８の大きさ自体が
許容範囲かとうかをチエツクする。このチエツク
は、素材１１８の規定寸法に対する誤差値を演算
式｜｜PX1（あるいはPX2）｜−Ｓ−TX｜により
求め、この演算結果により素材１１８の大きさ
（この場合直径寸法）を判定するものである。な
お、この式におけるＳは、Ｘ軸接触感知センサ１
２４のあらかじめ検定されている先端の巾に相当
する値である。さて次に、Ｚ軸方向に関して第４
図により説明する。まず、Ｚ軸接触感知センサ１
２６をプログラム原点T₅より目標値TZ（第４図
に示す。）に移動させ、次に素材１１８にぶつか
らない程度にプログラム原点T₅方向へ戻し、次
に点Ｊ（第４図に示す。）に接触離間させ、次に、
点Ｋ（第４図に示す。）に接触離間させる。そし
て、第１回目の離間時に得られるＺ軸方向の現在
位置をPX1とし第２回目の離間時に得られるＺ軸
方向の位置PZ2とすると、演算式｜PZ1−PZ2｜
によつて素材１１８の回転中心線に対する傾き量
を得ることができる。しかして、あらかじめ設定
してある許容値とこの傾き量を比較し、この傾き
量が前記許容値以内であれば素材１１８は油圧チ
ヤツク１０３に正常に把握されており、傾いては
いないと判定する。次に、素材の長さ自体が許容
範囲がどうかをチエツクする。このチエツクは、
演算式｜TZ−PZ1（あるいはPZ2）｜が予め設定
された長さに対する素材１１８の誤差値を示すこ
とを利用して行なわれる。

（147−10）：「再ローデイング機能」について
説明する。

（147−９）の「素材把持姿勢チエツク機能」
において１項目でも許容値を越える場合、知能化
制御装置１４７はNCプログラムを自動発生し以
下の動作を行なうよう指令する。すなわち、素材
１１８のアンローデイングを行なわせ一度搬送装
置１４２上に置かれた該素材１１８を再度ローデ
イングを行なわせる。ついで「素材把持姿勢チエ
ツク機能」を行なわうNCプログラムの先頭シー
ケンスナンバを数値制御装置１４６を送出する。
このことにより再度素材把持姿勢チエツクが行な
われることになる。

（147−11）：「不良素材リジエクト機能」につ
いて説明する。

前述の「再ローデイング機能」により前記
NVRAMにあらかじめ指定された回数の再ロー
デイングを行なつても素材把持姿勢チエツクにお
いてまだ許容値を越える場合は、素材１１８不良
とみなしNCプログラム上次ステツプの動作を行
なうことなくフレキシブルローダ１４１にこの素
材１１８のアンローデイングを指示し、かつリジ
エクトバケツト１４３に投棄することを指示す
る。次いで動作を続行するため数値制御装置１４
６に対しNCプログラムの先頭シーケンスナンバ
を送出する。このことにより次の素材１１８のロ
ーデイングから動作が続行される。

（147−12）：「自動停止機能」について説明す
る。

前述の「不良素材リジエクト機能」が設定され
た回数以上連続して働いた場合あるいは、（147−
４）の「仕上バイト摩耗監視機能」あるいは
（147−８）の「再切削指令機能」において、前記
（146−２）の「工具番号書替機能」が動作するよ
うに指令する際、既に代替工具が使用されてしま
つている場合は、全ての動作を停止させる。

（147−13）：「工具管理機能」について説明す
る。

前述した（147−１）乃至（147−12）の機能が
都合よく実施されるように、第５図に示す工具管
理テーブルを前記NVRAMに用意し、使用され
る工具１１０にとつて必要な情報を予め設定して
おく。図に示す工具管理テーブルの構成は第１列
から第12列まであり各列について12項目の情報を
設定出来るようになつている。また各行は、各種
の工具１１０に対応している。例えば第５図ａの
第２行目に示す粗削りバイトの場合について設定
すべき情報を説明すると、第１項目および第２項
目はNCプログラム上で指定されている工具番号
およびそれに対応した工具位置補正レジスタ番号
であり、第３および第４項目は第１項目で指定さ
れた工具番号のバイトが摩耗したと見なされた時
代替となるべき工具番号と、それに対応する工具
位置補正レジスタ番号であり、第５項目はこの第
２行目に指定された工具に対し、切削力一定適応
制御が採用される場合が（この場合３と設定す
る。）または、自動計測自動補正機能が採用され
る場合か（この場合２と設定する。）または、設
定された工具番号はＸあるいはＺ軸接触感知セン
サ１２４，１２６であることを示す場合（この場
合１と設定される。）か、または上記のいずれに
も該当しない場合（この場合０と設定する。）、す
なわち接触感知センサ１２４，１２６でもなく適
応制御や自動計測自動補正の対象にしない工具１
１０である場合かを示すものである。第６項目
は、代替フラツグと称しこれが“０”であるとき
は、NCテープ上で指定された工具１１０が使用
されるべきであることを示し、“１”の場合は代
替の工具が使用されるべきことを示すものであ
る。該代替フラツグが変更されるのは、使用中の
工具１１０が摩耗したと見なされた時であり、そ
の時既に１に変更されている場合は、代替工具が
使用済みであることを示しているので前述した如
く機械を自動停止させるというような処理がなさ
れることになる。第７項目は、切削途上工具１１
０が摩耗したと見なされた時は前述した如く工具
１１０の送りは一時停止され、ついでプログラム
原点へ戻るNCプログラムが自動発生されるが、
その際の自動発生されるNCプログラムの種類を
指定する項目である。第８項目は、切削力を一定
にするべく送り速度が制御される場合の送り速度
修正率の上限値であり、第９項目はその下限値で
ある。第10項目は、許容切削力を示し、適応制御
下においては絶えずこの切削力で切削が行なわれ
ることになる。第11項目は、前述した再切削指令
機能により再切削指令がなされた時、NCプログ
ラムにおいてこの行で設定された工具１１０によ
り行なわれる切削プログラムの先頭シーケンスナ
ンバである。第12項目は第２行目に示す粗削りバ
イトが実際に切削している時間を累積し、その結
果を記憶するためのものであり、その利用方法と
しては、あらかじめ設定された時間を越えるとき
工具が摩耗したものと見なし前述した（147−６）
の「粗削りバイト摩耗監視機能」を動作させたり
単に警報を発することとする等である。しかし
て、第５図ａに示すテーブルの第４行目は仕上バ
イトに対する工具管理テーブルの例であり、上述
した粗削りバイトの場合と異なる点は第７，８，
９項目を空欄とし第10項目は、工具位置補正レジ
スタ修正量の許容値を示し、第11項目は、この行
に示された仕上バイトによる切削プログラムの先
頭シーケンスナンバではなく、この仕上げバイト
により仕上げた部分を自動計測するNCプログラ
ムの先頭シーケンスナンバであり、また第12項目
は、工具位置補正レジスタの修正量を累積しその
結果を格納するものであり、この結果は仕上バイ
ト摩耗監視機能により参照される。なお、この工
具位置補正レジスタの修正量の累積結果および前
述の切削時間の累積結果は、代替工具に切替えら
れる際に０にされることは云うまでもない。

以上述べた第５図ａに示す工具管理テーブルの
構成は、使用工具２本と夫々に各１本づつの代替
工具を用意する場合を想定したものであるが、工
具管理テーブルの構成は前述したものに限るもの
でなく対象となる加工物１０８（例えば使用する
工具の種類が少なく代替工具を数本以上必要とす
る場合。）によつて変更し得るものであり、その
例として別の構成をなす工具管理テーブルについ
て、第５図ｂによつて説明する。説明の便宜上工
具管理テーブルの行数および項目数については前
述の場合と同じく12列、12項目とする。そして、
第５図ａの工具管理テーブルの場合は、代替工具
番号および工具位置補正レジスタ番号を同工具管
理テーブルの第３、第４項目に設定したが、この
第５図ｂの場合は、工具管理テーブルそのものを
変更し、その内容にしたがつて各動作を逐行しよ
うとするものである。具体的には、各烈の第３項
目に代替となる行番号を設定し、また第４項目は
空欄とする以外は全て前述の第５図ａの場合と同
じである。さて、NCテープ上のＴ指令を読みと
つた後工具管理テーブルを走査し、この工具管理
テーブルを決定する手順は前述の場合と同じであ
り、ついで該工具管理テーブルの第６項目の代替
フラツグを参照し、０である場合には何の変更も
なくＴ指令の実行に移る。また１の場合は、第３
項目に設定されている行番号を参照し、その行を
もつて云わば第２の工具管理テーブルを見なし、
該第２の工具管理テーブルの第６項目を参照す
る。この参照された結果が０である場合は、第
１、第２項目に設定してあるデータにもとづき
夫々代替工具番号および代替工具位置補正レジス
タ番号として数値制御装置１４６の工具番号書替
機能に送出し、また、１である場合は、該第２の
対応工具管理テーブルの第３項目を参照し上述の
場合と同様に云わば第３の工具管理テーブルを決
定し、その内容により同様の処理を行なう。ま
た、上述の過程において、第３項に０が設定され
ている場合はこれ以上の代替工具が用意されてい
ないことを示すものとする。このような構成の工
具管理テーブルを採用することにより、数本以上
の代替工具を用意することが可能となる。

このように、各工具にとつて必要な情報を工具
管理テーブルに設定しておき、該情報を参照しつ
つ後述する第７図の流れ図に示すように各種状況
の監視、判断および流れの変更を行なうのである
が、このような機能が「工具管理機能」と称する
ものである。

（147−14）：「各情報設定および表示機能」つ
いて説明する。

この機能は、工具管理テーブルの諸情報および
Ｘ軸接触感知センサ１２１の相当径あるいは主分
力センサ１２１の感度等各種定数の設定および表
示を行なう機能、また送り修正率および切削力の
表示を行なう機能、さらに前述した機械運転状況
の変化を表示する機能である。

以上、無人運転を行なうに際し、従来作業者が
果している機能を代行すべき各種の機能について
記述したが、これらは、知能化制御装置１４７の
（147−13）で述べた「工具管理機能」を中心とし
て数値制御工作機械１００、数値制御装置１４
６、さらにはフレキシブルローダ１４１等と情報
の交換を行ないつつ有機的に動作するものであ
る。以下にその動作について詳述する。

例として数種の加工物１０８を無人で加工する
場合について説明する。第６図は、NCプログラ
ムの構成を示すものであり、図に示すようにNC
プログラムはメインNCプログラムとサブNCプ
ログラム群とに分けられている。これらのNCプ
ログラムは、前記数値制御装置１４６内のNCプ
ログラム専用のメモリに記憶され、前述した様
に、任意のシーケンスナンバから実行可能なもの
である。そして個々のサブNCプログラムは、１
種類の一個の加工物１０８を加工するためのもの
であり、その先頭に付されたシーケンスナンバに
よりメインNCプログラムから呼び出される。メ
インNCプログラムでは、１ブロツクのNCプロ
グラムによりサブNCプログラムの指定と該サブ
NCプログラムを何回（加工物の個数に対応す
る。）実行するかを指定する。指定されたサブ
NCプログラムが、指定回数の実行を完了する
と、メインNCプログラムは次のステツプ移行す
る。このようにして、加工物１０８を無人で加工
するためのNCプログラムが数種類用意されてい
るが、これは前述した数値制御装置１４６の機能
である「メモリ運転機能」を利用することにより
行なうことができる。

次に、サブNCプログラムの構成と、そのサブ
NCプログラムの実行中知能化制御装置１４７が
どのように種々の状況の監視を行なうか、又どの
ようにして状況の変化に対応するかを第７図に示
す流れ図に従つて説明する。サブNCプログラム
は、一種類の一つの加工物をローデイングし、加
工を行ない、加工終了後アンローデイングを行な
う手順をNCプログラムによつて表現したもので
あり、動作内容によつて６個のグループに分けら
れている。また、各グループの先頭にはローマ字
“Ｎ”につづく数値によりシーケンスナンバ
（N101乃至N106）が付されている。その第１の
グループ（N101）は、素材１１８を搬送装置１
４２から油圧チヤツク１０３に把持するための素
材ローデイングプログラムであり、第２のグルー
プN102は、油圧チヤツク１０３における素材１
１８の把持姿勢をチエツクする素材把持姿勢チエ
ツクプログラムであり、第３のグループ（N103）
は、粗削を行なう粗削りプログラムであり、第４
のグループ（N104）は、仕上げ切削を行なう仕
上げ削りプログラムであり、第５のグループ
（N105）は、自動計測自動補正プログラムであ
り、また第６のグループ（N106）は、加工完了
後の加工物１０８を油圧チヤツク１０３から搬送
装置１４２に戻すアンローデイングプログラムで
ある。次に、各グループの動作を設明する前に、
ローマ字“Ｔ”につづく４桁の数値で表現される
Ｔ指令について説明する。このローマ字“Ｔ”に
つづく最初の２桁は工具番号を示し、次の２桁は
対応する工具位置補正レジスタ番号を示してい
る。このＴ指令を数値制御装置１４６が読取ると
知能化制御装置１４７はまず、指定された工具位
置補正レジスタ番号をキーにしてあるいは、工具
番号をキーにして工具管理テーブルの第２項目あ
るいは、第１項目を走査し指定された工具に対応
する行を選び出す。この選びだされた行を説明上
対応工具管理テーブルと呼ぶことにする。次い
で、該対応工具管理テーブルの第６項目の代替フ
ラツグを参照し“０”であれば何の変更もなくＴ
指令を指令通り実行し、また“１”であれば、数
値制御装置１４６の工具番号書替機能に対し書替
の必要があるとの指示を出すと同時に対応工具管
理テーブルの第３項目の代替工具番号および第４
項目の代替工具位置補正レジスタ番号を送出す
る。このことにより工具番号書替機能が動作し、
Ｔ指令が代替されて実行されることになる。

次に、サブNCプログラムの各グループの動作
説明を行なう。

第２のグループ（N102）の素材把持姿勢チエ
ツクプログラムが実行されると、前述したように
センサアラーム信号を絶えず監視しており、セン
サアラーム信号が発生した場合は前述のセンサア
ラーム処理が遂行され動作は停止することなく次
ブロツクの処理に移行する。そして、この素材把
持姿勢チエツクプログラムの実行が完了した時点
で、実行途上で得られたデータをもとにして前述
した（147−９）の「素材把持姿勢チエツク機能」
が動作し素材把持姿勢が正常か異常かのチエツク
がなされる。このチエツクにおいてもし正常と判
定された場合は、次の粗削りプログラムに移行す
るが、もし異常と判定された場合は、前述した
（147−10）の「再ローデイング機能」により予め
設定されている回数内で再ローデイングが行なわ
れる。すなわち油圧チヤツク１０３に把持されて
いる素材１１８を搬送装置１４２に一度置いて再
度油圧チヤツク１０３に把持する。そして、対応
工具管理テーブルの第11項を参照して、素材把持
姿勢チエツクプログラムの先頭シーケンスナンバ
“N102”が数値制御装置１４６に送出されサブ
NCプログラムの実行は再び素材把持姿勢チエツ
クプログラムより開始される。また、予め設定さ
れた回数の再ローデイングを行なつてもなお異常
と判断された場合、もしこれまでに不良素材リジ
エクト動作を行なつた回数が予め設定されている
回数以内であれば、前述した（147−11）の「不
良素材リジエクト機能」が動作し、素材１１８は
リジエクトバケツト１４３に投棄され、サブNC
プログラムの先頭シーケンスナンバ“N101”が
数値制御装置１４６に送出され、サブNCプログ
ラムは再び先頭から実行される。また、もし不良
素材リジエクト動作が予め設定された回数を越え
る場合は、前述した（147−12）の「自動停止機
能」が動作し全ての動作が中断される。

さて、素材把持姿勢が正常な場合は、第３のグ
ループ（N103）である粗削りプログラムに移行
することになるが、粗削りプログラムの実行中は
前述の（147−５）の「RAC機能」が絶えず動作
している。すなわち、粗削りに使用される工具１
１０に対応する対応工具管理テーブルの第10項目
に設定されている許容切削力で粗削りが行なわれ
るべく送り速度が制御されている。同時に、前述
した（147−６）の「粗削りバイト摩耗監視機能」
が動作しており送り速度修正率が対応工具管理テ
ーブルの第９項目に設定された送り速度修正率下
限値と絶えず比較されている。そして、工具摩耗
の進行に伴ない、送り速度修正率が下限値を下ま
わるとき工具移動は一時的に停止され、ついで前
述した（147−７）の自動原点復帰機能が動作し、
粗削り工具１１０は粗削りを中断しプログラム原
点に戻ることになる。次いで、対応工具管理テー
ブルの第６項目の代替フラツグを参照し、もしそ
の代替フラツグが“０”であれば代替工具が未だ
使用されていないことを示しており、前述した
（147−８）の「再切削指令機能」が動作する。す
なわち、該代替フラツグを“１”にするとともに
対応工具管理テーブルの第11項目に設定されてい
るシーケンスナンバ（この場合N103）を数値制
御装置１４６に送出する。このことにより、サブ
NCプログラムの実行は再び粗削りプログラムの
先頭（N103）より再開されることになる。前述
した如く、粗削りプログラム中Ｔ指令を実行する
場合は、代替フラツグが“１”になつていること
から代替の工具および工具位置補正レジスタが選
ばれることになる。また（147−８）の「再切削
指令機能」を実施しようとする段階で、前記代替
フラツグが既に“１”になつている場合は、代替
工具が既に使用済みであることを示しており前述
した（147−112）の「自動停止機能」が動作し全
ての動作を中断する。

さて、粗削りプログラムが正常に実行される
と、次に第４のグループ（N104）の仕上げ削り
プログラムが実行される。仕上げバイト１１０の
摩耗の進行度合のチエツクは、次にくる自動計測
自動補正プログラムにより行なわれる。すなわ
ち、第２のグループ（N105）の自動計測自動計
測自動補正プログラムが実行されると、前述した
（147−１）の「自動計測自動補正機能」により仕
上り加工物１０８の計測しようとする部分の実測
値および誤差値等が算出されている。そして、自
動計測自動補正プログラムの通常最後に指令され
る工具位置補正レジスタ修正指令が実行される
と、種々のチエツクの結果正常な場合は前記算出
された誤差値にもとづいて対応する工具位置補正
レジスタの内容が修正される。また、チエツクの
結果異常と判断され、かつ再計測が許される場合
は、前述した（147−２）の再計測機能が動作す
る。この再計測動作は次のようにして行なわれ
る。すなわち計測を行なつた部分を仕上げた工具
に対応する工具管理テーブルの第11項目に設定さ
れている自動計測自動補正プログラムの先頭シー
ケンスナンバ（この場合N105）を数値制御装置
１４６に送出することにより、サブNCプログラ
ムの実行は再度自動計測自動補正プログラムの先
頭から実行されることになる。なお、再計測が許
可されるのは、それ以前に再計測動作が連続して
何回行なわれたかにより、その回数は予め設定さ
れている。さて予め設定されている回数の再計測
動作を行なつてもなお異常と判断された場合は、
この加工物１０８は加工不良とみなされ前述した
（147−３）の「加工不良部品リジエクト機能」が
動作することになりリジエクトバケツト１４３に
投棄される。そして、サブNCプログラムの実行
は先頭シーケンスナンバ（N101）より再び実行
される。この（147−３）の「加工不良部品リジ
エクト機能」の動作も予め設定されている回数を
越えるときは、前述した（147−12）の「自動停
止機能」が動作することになる。一方、（147−
１）の「自動計測自動補正機能」の結果正常に工
具位置補正レジスタの修正が行なわれる場合は、
前述した（147−４）の「仕上バイト摩耗監視機
能」が動作する。そして、この（147−４）の機
能により摩耗が進行し限度と判定されたとき、も
し対応工具管理テーブルの第６項目の代替フラツ
グが“０”の場合は代替工具が未だ使用されてい
ないことを示しているので該代替フラツグを
“１”にした後、次のステツプすなわち、サブ
NCプログラムの第６のグループ（N106）である
アンローデイングプログラムに移行する。そし
て、この結果は後に対応する仕上げバイト１１０
を使用する仕上げ削りプログラム中のＴ指令を実
行するときに前記（146−２）の「項番号書替機
能」が動作することにより新しい代替仕上げ工具
１１０による切削が可能となり、また前記代替フ
ラツグが既に“１”になつている場合は、代替工
具が使用済みであることを示しており、前述した
（147−12）の「自動停止機能」が動作し全ての動
作は中断される。

さて、以上数値制御旋盤を対象とした自動工具
管理システムについて説明したが、他の数値制御
工作機械に適用することは容易であり、かつ効果
が大きいことも容易に推定出来るであろう。

以上説明したように、この発明によれば、サブ
NCプログラムの実行がなされている間主として
工具摩耗に起因する加工状況の変化を監視し、こ
の監視の結果得られる加工条件の変化に能動的に
対処するべく切削条件を制御し、この制御により
常に一定の切削力で切削を行なうようにして工具
破損のような突発的現象を未然に防ぐ一方、加工
物の仕上り寸法を均一にし高精度加工を長時間に
亘つて継続させるようにしておりまた、主として
切屑の影響によりローデイングや計測動作が異常
であつたか正常であつたかを確認しつつ安全な作
業が継続されるようにし、また工具の摩耗が限度
に達した時点で自動的に代替工具を選択使用する
ことにより加工作業を継続させ、またローデイン
グや計測が正常に行なわれなかつた時再ローデイ
ングあるいは再計測を行なつて作業を継続させる
ようにし、あるいはまた素材あるいは加工完了物
が不良であつた場合にもそれらを投棄することに
よりさらに作業を継続させるようにしているの
で、数値制御旋盤あるいはその他の数値制御工作
機械の無人運転をより確実に実施することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の構成を示す図で
あり、第２図は、第１図に示す実施例の「自動原
点復帰機能」を説明するための図であり、第３
図、第４図は、第１図に示す実施例の「素材把持
姿勢チエツク機能」を説明するための図であり、
第５図は、第１図に示す実施例の工具管理テーブ
ルを示し、第６図は、第１図に示す実施例のNC
プログラムの構成を示す図であり、第７図は、第
１図に示す実施例の動作を示す流れ図であり、第
８図、第９図は、第１図に示す実施例における
ROMおよびNVRAMの内容を示す図である。 １００…数値制御旋盤、１０８…加工物、１１
０…工具、１１８…素材、１２１…主分力セン
サ、１２２…推力センサ、１２４…Ｘ軸接触感知
センサ、１２６…Ｚ軸接触感知センサ、１４７…
知能化制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の切削力センサと、複数の接触感知セン
   サとを有する数値制御旋盤において、 (a) 前記切削力センサにより工具の摩耗に起因す
   る加工状況の変化を監視しつつ切削力が一定に
   なるように工具の送り速度を制御し、該工具の
   送り速度が予め定められた値以下になつた場合
   は工具交換を自動的に行わせ、 (b) 前記接触感知センサにより加工完了物の寸法
   を計測し、該計測結果が一定になるように工具
   の位置決め位置の補正を行い、工具摩耗により
   その補正の累積値が予め定められた値以上にな
   つた場合は、工具交換を自動的に行わせ、 (c) 粗削り加工において工具の実切削時間を累積
   し、この累積値が予め定められた設定時間以上
   になつたときは工具摩耗とみなし工具交換を自
   動的に行わせ、 (d) 前記接触感知センサにより素材のローデイン
   グ状態を計測し、予め定められた素材のローデ
   イング状態の限界値を越えるときはローデイン
   グのやり直しを行わせ、その結果さらに異常と
   判断された場合は素材を不良とみなし放棄し、
   新たな素材をローデイングさせ、 (e) 前記接触感知センサにより加工完了物の仕上
   がり状態を計測し、予め定められた仕上がり状
   態の限界値を越えるときは、計測のやり直しを
   行い、その結果さらに異常と判断された場合は
   前記加工完了物を不良とみなし放棄させ、次い
   で新たな素材をローデイングさせ、 以上の処理により、長時間にわたり無人加工を
   することができるようにしたことを特徴とする数
   値制御旋盤における自動工具管理方法。 ２ 工具固有の定数を設定しておく工具管理テー
   ブルを参照しつつ工具管理を行う工具管理機能
   と、この工具管理機能により指令される自動計測
   自動補正機能、再計測機能、加工不良部品リジエ
   クト機能、仕上バイト摩耗監視機能、切削力一定
   適応制御機能、粗削バイト摩耗監視機能、自動原
   点復帰機能、再切削指令機能、素材把持姿勢チエ
   ツク機能、再ローデイング機能、不良素材リジエ
   クト機能および自動停止機能を含む制御を行うこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の数値
   制御旋盤における自動工具管理方法。 ３ 前記数値制御旋盤のNCプログラム実行途上
   において、工具に関する指令を実行する場合、そ
   の実行直前に前記工具管理テーブルの代替フラツ
   グを参照することにより、前記NCプログラムを
   そのまま実行するか、あるいは前記NCプログラ
   ムを書替えた後実行するかを判断し、もし前記
   NCプログラムを書替を行つた後実行する場合
   は、前記数値制御旋盤内の対応する代替工具番号
   および代替工具位置補正レジスタ番号にもとづき
   書替を行つた後、前記NCプログラムを実行する
   ようにしたこと特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の数値制御旋盤における自動工
   具管理方法。 ４ 前記数値制御旋盤のNCプログラム実行途上
   において、もし計測異常と判断された場合は、前
   記工具管理テーブルに記載されているシーケンス
   ナンバによつて前記NCプログラムの実行順序を
   変更することにより、再計測を行なうようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の数値制御旋盤における自動工具管理方
   法。 ５ 前記数値制御旋盤のNCプログラム実行途上
   において、計測異常と判断され、また再計測が許
   可されない場合は、前記加工完了物を不良とみな
   し放棄し、ついでサブNCプログラムの先頭シー
   ケンスナンバを前記数値制御旋盤に入力し、前記
   サブNCプログラムに従つて前記数値制御旋盤が
   動作するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第４項記載の数値制御旋盤にお
   ける自動工具管理方法。 ６ 前記数値制御旋盤のNCプログラムの工具位
   置補正レジスタ修正指令に関し、指定された工具
   位置補正レジスタの内容を修正するとともに、こ
   の修正値を前記工具管理テーブルに累積し、この
   累積値があらかじめ設定された累積許容値を越え
   る場合は、前記工具管理テーブルの前記代替フラ
   ツグを書替えるようにするとともに、前記累積値
   をクリヤするようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項または第３項記載の
   数値制御旋盤における自動工具管理方法。 ７ 前記自動原点復帰機能に関し、工具が切削中
   に前記粗削バイト摩耗監視機能により工具摩耗が
   限度に達したと判断された場合は、前記数値制御
   旋盤を一時停止する一方、予め工具移動経路の最
   大座標値および最小座標値を記憶しておき、この
   記憶された結果により工具をプログラム原点に戻
   すようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の数値制御旋盤における自
   動工具管理方法。 ８ 前記粗削バイト摩耗監視機能により工具摩耗
   が限度に達したと判断され、前記数値制御旋盤が
   一時停止された場合は、実行中の指令は完了した
   ものとみなし前記NCプログラムにおける次のス
   テツプに前記数値制御旋盤の動作が移動するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項または第７項記載の数値制御旋盤にお
   ける自動工具管理方法。 ９ 前記再切削機能に関し、前記自動原点復帰機
   能により工具がプログラム原点に戻つた時点で、
   前記工具管理テーブルの前記代替フラツグを参照
   し、同代替フラツグがそのまま実行を指示してい
   る場合はこれを書替えた後実行するよう前記代替
   フラツグを書替える一方、前記工具管理テーブル
   に設定されているシーケンスナンバを前記数値制
   御旋盤に送出し、前記シーケンスナンバの付され
   ているステツプより前記NCプログラムを実行す
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項または第３項または、第７項記
   載の数値制御旋盤における自動工具管理方法。 １０ 前記素材把持姿勢チエツク機能に関して、
   素材をローデイングした時点で前記接触感知セン
   サを前記被加工物に接触かつ離間せしめることに
   より前記被加工物のローデイング状態をチエツク
   し、前記被加工物の主軸中心線に対する偏芯量あ
   るいは傾き量を算出し、また前記素材の直径およ
   び長さを算出するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の数値制御
   旋盤における自動工具管理方法。 １１ 前記再ローデイング機能に関して、被加工
   物のローデイング状態に関する限界値すなわち、
   限界偏芯量、限界傾き量、直径の限界値、および
   長さの限界値を予め設定しておき、前記素材把持
   姿勢チエツク機能によるチエツクの結果が前記各
   限界値を１つでも越える時は、素材のローデイン
   グ状態が異常とみなし、前記素材のアンローデイ
   ングを行なつた後、同素材を再度ローデイングを
   行ない、また前記工具管理テーブルに設定されて
   いるシーケンスナンバを前記数値制御旋盤に送出
   することにより前記再度ローデイングされた素材
   のローデイング状態を再チエツクするようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項または第１０項記載の数値制御旋盤における
   自動工具管理方法。 １２ 前記不良素材リジエクト機能に関して、前
   記再ローデイング機能による再ローデイングを予
   め設定された回数実施してもなおローデイング状
   態が異常と判断された場合は、その素材が不良と
   みなし、これを放棄する一方、内蔵されるサブ
   NCプログラムの先頭シーケンスナンバを前記数
   値制御装置に送出するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項または第１
   １項記載の数値制御旋盤における自動工具管理方
   法。