JPH03103902A - 数値制御加工機の工具干渉チェック装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は数値制御加工機の工具干渉チェック装置に関し
、詳しくは数値制御加工機の切刃等の加工部およびその
加工部を把持してワークに刻して相対的に移動する加工
部駆動機構からなる工具系と、その加工部により加工さ
れるワークとの干渉をチェックする装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、数値制御加工機（以下、ＮＣ加工機と呼ぶ）
における工具移動経路は、工具とワークとの干渉を回避
するために、ＣＡＤにより与えられるワークの形状情報
とＮＣ加工機の工具形状情報等に基づいて算出される。

この干渉を回避するため装置として、特開昭６２，７０
８８６１号公報には、グラフィックディスプレイ装置の
ブラウン管の画面に、ワークの３次元形状と、工具およ
び工作機械の一部（以下、工具系と呼ぶ）の３次元形状
とを工具経路に従って描画すると共に、目視の視点の位
置を変化させて、３次元的に両者を表示し、工具系のワ
ークに対する空間的な干渉を目視チェックするシステム
が開示されている。

［発明が解決しようとずる課ＪＪ］ しかしながら、上記のようなシステムにおいては、ＣＡ
Ｄにより作成されるワークの形状データが加工された後
の形状（最終製品形状）であり、ワークの鋳物代や加工
途中における切削代等（以下、見込み代と呼ぶ）が考慮
されていないため、実際の加工時においては、第１０図
に示すように、このワークＷＫの見込み代Ｍの部位にお
いて工具系Ｋとの干渉（干渉部を黒く塗りつぶして示す
）が発生することがあった　従って、この干渉１こより
、ＮＣ加工機が停止したり工具等が損傷したりして、生
産システムの稼働率低下やＮ’Ｃ加工機の機械精度の低
下を招いていた　更に、干渉時の衝撃によりワークに位
置ずれが生じてしまい、加工不艮の原因にもなっていた 本発明の数値制御加工機の工具干渉チェック装置は上記
課題を解決し、見込み代に対しても工具との干渉を正し
く認識することを目的とする。

［課題を解決するための千段］ 本発明の数値制御加工機の工具干渉チェック装置は、第
１図に例示するよう１二、 数値制御加工機の切刃等の加工部および該加工部を把持
してワークＷＫ＋二対して相対的に移動する加工部駆動
機構からなる工具系と、該加工部により加工されるワー
クＷＫとの干渉をチェックする装置であって、 上記工具系を、その実体形状と略等価で、該実体形状に
含まれる部分と、含まれない部分とに空間を分割するソ
リッドモデルで表現する工具系表現手段Ｍ１と、 上記工具系の部位毎に上記ソリッドモデルを拡張して表
現する工具系拡張表現手段Ｍ２と、上記ワークＷＫの外
形形状の少なくとも一部が上記工具系拡張表現手段Ｍ２
により表現されたソリッドモデルに交差するときに、上
記工具系とワクＷＫとの干渉が生じると判断する干渉判
断手段Ｍ３とを備えたことを要旨とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明の数値制御加工機の工具干渉チ
ェック装置は、工具゛系表現手段Ｍ１により工具系をそ
の実体形状と略等価１二表現したソリッドモデルを、工
具系拡張表現手段Ｍ２により工具系の部位毎に拡張して
表現し、ワークＷＫの外形形状の少なくとも一部がこの
拡張されたソリッドモデルに交差するときに、干渉判断
手段Ｍ３により工具系とワークＷＫとの干渉が生じたと
判断する。

［実施例コ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明の数値制御加工機の工具干渉チェック
装置の好適な実施例について説明する。

第２図｛よ　一実施例としての数値制御加工機の工具干
渉チェック装置（以下、単にチェック装置と呼ぶ）の概
略構成を示すブロック図である。チェック装置は、ＮＣ
加工［１０１：’ＮＣデータを出力する電子制御装置２
０を備える。電子制御装置２０は、周知のＣＰＵ２’ｌ
，　　ＲＡＭ２２，　　Ｒ’ＯＭ２３から算術論理演算
回路を構成すると共に、外部入出力信号をＣＰＬＩ２　
１の処理可能な信号に変換する入出力ポ〜ト２４および
これらを接続するバス２５等から構成されている。入出
力ポート２４には、ワークや後述する工具系の３次元形
状等を表示する３次元グラフィックディスプレイ３ｏ、
各種条件等を入力するキーボード３２、図示しないＣＡ
Ｄシステムにて作成されたワークの形状デタやＮＣ力Ｕ
工機７０の各種データを記憶した外部記憶装置３４、干
渉チェック結果等を印字するプリンタ３６が接続されて
いる。

次に、チェック装置が干渉判定を行なう対象となる門型
のＮＣ加工４１１１０について説明する。ＮＣ加工機１
０は、第３図に示すように、ワークＷＫを載置し矢印Ｘ
方向に移動可能なテーブル１１と、矢印Ｗ方向に移動可
能なクロスレール１２と、クロスしール１２上を矢印ｙ
方向｛二摺動する主軸頭１３と、主軸頭１３に取り付け
られ矢印２方向に移動可能な主軸］−４とを備え、これ
らを駆動して主軸１４に取り付けられたアタッチメント
１５，工具把持部１６を介して工具５ｏ（工具非切刃部
１７および工具切刃部］８からなる）を設定された工具
経路に沿ってワークＷＫ面の所定位置に配置する。尚、
クロスレール１２，主軸頭１３，主軸］４，アタッチメ
ント１５，工具把持部１６，工具非切刃部１７，工具切
刃部１８を工具系４０と総称する。第４図は、この工具
系４ｏを表した斜視図である。

電子制御装置２０は、外部記憶装置３４に記憶されたＮ
Ｃ加工機情糀　工具情報等に基づいて、工具系４０の実
体形状をソリッドモデルにて表現する。即ち、工具系４
０の実体形状に含まれる部分と、含まれない部分とに空
間を分割して、空間の任意の点がそのどちらに含まれる
がを明確に区別できるようなモデルを作るのである。そ
して、このソリッドモデルを用いて、工具経路上を工具
５０が移動したときの工具系４０の軌跡を表現する（以
下、この軌跡を軌跡立体と呼ぶ）。

第５図に示すように、工具系４０は、円錐台ａ７一 （円柱を含む），角錐台ｂ（角柱を含む），球Ｃの３種
類の部分立体の組合せにて表現され　工具系４０を矢印
方向に移動したときの軌跡立体は、それらに剥円柱ｄ２
　　斜角柱ｅを加えた５種類の基本立体の組合せにて表
現される。

一方、ワークＷＫ形状は、プレス金型設計ＣＡＤシステ
ム（図示しない）で作成された３次元ワイヤフレームモ
デルを基に直線群で近似することこよって表現される。

電子制御装置２０は、第６図に示すように、表現された
軌跡立体の基本立体Ｒ毎に、ワークＷＫの形状を近似し
た直線群Ｌとの交差の判定を行ない、交差を確認した場
合には、その交点Ｃｌ，　　Ｃ２間において干渉が生じ
ると判断するのである。そして、この干渉を判断するに
あたり、第７図に示すように、ソリッドモデルＳをワー
クＷＫの加工状態に応じて、ワークＷＫの見込み代に相
当する分Ｑだけ、工具系４０の部位毎に拡張する。

次に、電子制御装置２０がこの工具系４０のソノッドモ
デルを拡張して干渉チェックを行ない、−８− ＮＣデータを作成する処理について、第８図のフローチ
ャートと共に説明する。

まず、ＣＡＤシステムで作成されたワークＷＫの形状デ
ータと、ＮＣ加工機情報（ＮＣ加工機１０の形状，寸法
等の各結元），工具情報（工具５０の形状，寸法等の各
緒元），加工法情報（切削代　荒・仕上げ削り等の各緒
元），ワーク情報（鋳物代　材質等の各緒元）等を外部
記憶装置３４から取り込んで加工用情報を付加し、ＮＣ
加工機１　０，　　使用工具５０の決定、加工部位の決
定、加工法の決定等の処理を行なう（ステップ１００）
。

次に、加工用データである工具経路を計算し、工具経路
に加工動作情報（接近，切削，逃げ，移動）を割り付け
ると共に、加工順序情報を割り付ける（ステップ１１０
）。これら求めた情報から、以下の処理を行なう。

まずワークＷＫの各加工部位に用いる使用工具の情報を
検索する（ステップ１２０）。続いて、ワークＷＫの各
加工部に対して未加工畝　非加工部となる部位の見込み
代を検索し、各々の部位に苅ずる工具系４０のソリッド
モデルの拡張量を得る（ステップ１３０）。そして、後
述する拡張ルルに基づき拡張した工具系４０のソリッド
モデルの軌跡立体をＲＡＭ２２上に作成する（ステップ
１４０）。次に、ＣＡＤシステムにて作成されたワーク
ＷＫの３次元ワイヤフレームモデルと、工具系Ａ○のソ
リッドモデルの軌跡立体との交差を検知することにより
、干渉を判定する（ステップ１５０）。

この干渉判定は、ステップ１６０〜２３０の処理により
、工具系４０の総ての部位（工具非切刃部１７，工具把
持部１６等）についての干渉判定、工具５０の４種類の
加工動作（接近，切削，逃げ，移動）についての干渉判
定、ワークＷＫの４種類の部位（未加工畝　加工組　既
加工訊　非加工部）についての干渉判定、ワークＷＫの
総ての加工部二対しての干渉判定がそれぞれ行われるま
で繰り返される。尚、これらの干渉判定の対象となる工
具系４０の部｛ｍ　　工具５０の４種類の加工動作，ワ
ークＷＫの４種類の部位については、後述する拡張ルー
ルにおいて詳述する。

これらの干渉判定が終了すると、その干渉部を３次元グ
ラフィックディスプレイ３ｏに警告表示すると共に、プ
リンタ３６により干渉部の一覧表を出力する（ステップ
２４ｏ）。この警告表示に基づきパートプログラマは、
キーボード３２を用いて工具経路の修正を行なう（ステ
ップ２５ｏ）。

そして、修正された工具経路をＮＣデータとしてＮＣ加
工機１０に出力して（ステップ２６ｏ）、本ルーチンを
終了する。

次に、工具系４０のソリッドモデル（以下、単にモデル
と呼ぶ）を拡張するルール（以下、単に拡張ルールと呼
ぶ）を第９図と共に説明する。

図示するように、工具５０の加工動作を、接近切削，逃
げ，移動の４種類に分類すると共に、ワクＷＫの各部位
を加工順序関係により、未加工部Ｗｌ，　　加工部Ｗ２
，　　既加工部Ｗ３，　　非加工部Ｗ４の４種類に分類
する。そして、これら分類された各加工動作およびワー
クＷＫの各部位毎に、工具系４０の部位毎（工具非切刃
部１７，工具把持１１ 部１６等）のモデルの拡張が設定される。尚、ワクＷＫ
は、各部Ｗ３，Ｗ２，Ｗｌの順に加工さ札　非加工部Ｗ
４については加工されない。

次に、モデルの拡張について、ワークＷＫの未加工部Ｗ
１から順に説明する。

工具５０が加工部Ｗ２に接近する場合には、未加工部Ｗ
１と工具系４０との接触を干渉と考え、未加工部Ｗ１の
切削代を見込み代として工具系４０全体のモデルを拡張
する（パターンＡ）。尚、以下、拡張されたモデルにつ
いては、破線にて示す。工具５０が加工部Ｗ２を切削中
の場合には、未加工部Ｗ１と工具切刃部１８との接触は
最終製品形状と接触しなければ干渉と考えず、工具切刃
部１８以外の工具系４０のモデルを未加工部Ｗ１の切削
代を見込み代として拡張する（パターンＢ）。工具５０
が加工部Ｗ２から逃げる場合には、パターンＡと同様に
未加工部Ｗ１と工具系４０との接触を干渉と考え、工具
系４０全体のモデルを拡張する（パターンＣ）。

加工部Ｗ２においては、加工部Ｗ２と工具切刃１２ー 部１８との接触は切削であるため、接近，切削，逃げの
加工動作では工具切刃部１８の軌跡立体を作成せず、他
の工具系４０のモデルの拡張は行なわない（パターンＤ
，　　Ｅ，　　Ｆ）。尚、加工部Ｗ２と工具切刃部１８
との干渉（いわゆる食い込み）は、工具経路計算時に考
慮されているため防止されている。

既加工部Ｗ３においてｌｉ　　既加工部Ｗ３と工具系４
０との接触を干渉と考え、既加工部Ｗ３は最終製品形状
であるため、接近　切削，逃げの加工動作では工具系４
０全体のモデルを拡張しない（パターンＧ，　　Ｈ，　
　ｌ）。

未加工部Ｗｌ，　　加工部Ｗ２，　　既加工部Ｗ３にお
ける移動時（移動経路を矢印にて示す）においては、工
具系４０とそれらワークＷＫの各部位との接触を干渉と
考え、工具系４０全体のモデルを拡張する（パターンＪ
）。

非加工部Ｗ４においては、総ての加工動作で非加工部Ｗ
４と工具系４０との接触を干渉と考え、ワークＷＫの鋳
物代を見込み代として工具系４０全体のモデルを拡張す
る（パターンＫ）。

以上説明したように、この拡張ルールは、工具５０の加
工動作に応じて、ワークＷＫの各部位毎に工具系４０の
部位毎のモデルの拡張を設定するのである。

以上説明した本実施例のチェック装置は、工具系４０を
ソリッドモデルにて表現し、工具５０の加工動作とワー
クＷＫの加工順序に基づいて、ソリッドモデルを拡張す
ることにより、ワークＷＫの鋳物代や加工途中における
切削代等においても、工具系４０との干渉を認識する。

従って、認識された干渉に基づいて作成されたＮＣ加工
データは、信頼性の高いものとなる。そのため、ＮＣ加
工機１０が停止したり、損傷したりすることがなくり、
生産システムの稼働率は向上し、ＮＣ加工機１０の機械
精度も維持される。また、ワークＷＫの位置ずれによる
加工不良も生じない。更に、工具系４０をソリッドモデ
ルにて表現しているため、形状の変更操作が容易である
。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、例えば、工
具系４０の拡張を工具５ｏの加工動作とワークＷＫの加
工順序とによって行なわす二、常に工具系４０の所定部
位を拡張する構成など、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である
。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の数値制御加工機の工具干
渉チェック装置によれば、工具系をソリッドモデルにて
表現し、その工具系の部位毎１こソノッドーしデルを］
広張゜りるこどにより、ワークの詰物代や加工途中にお
ける切削代等１二おいても、工具系との干渉が認識され
る。従って、認識された干渉に基づいて作成されたＮＣ
加工データは、信頼性の高いものとなる。そのため、Ｎ
Ｃ加工機が停止したり、損傷したりすることがなぐり、
生産システムの稼働率は向上し、ＮＣ加工機の機械精度
も糺持される。また、ワークの位置ずれによる加工不良
も生じない。更に、工具系をソリッドモデルにて表現し
ているため、形状の変更操作が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は数値制御加工機の工具干渉チェック装置の概略構
成を示すブロック図、第３図はＮＣ加工機の斜視図、第
４図は工具系の斜視図、第５図は軌跡立体を示す説明図
、第６図は干渉を判断する方法を示す説明図、第７図は
ソリッドモデルの拡張を示す説明図、第８図はＮＣデー
タ作成ルーチンを示すフローチャート、第９図はソリッ
ドモデルを１広張するルール色示１ノ説明図、第１０図
は従来技術における干渉の発生を示す説明図である。 １０・・ＮＣ加工機　２０・・電子制御装置４０・一工
具系　５０−工具 ＷＫ・・ワーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　数値制御加工機の切刃等の加工部および該加工部を
   把持してワークに対して相対的に移動する加工部駆動機
   構からなる工具系と、該加工部により加工されるワーク
   との干渉をチェックする装置であって、 上記工具系を、その実体形状と略等価で、該実体形状に
   含まれる部分と、含まれない部分とに空間を分割するソ
   リッドモデルで表現する工具系表現手段と、 上記工具系の部位毎に上記ソリッドモデルを拡張して表
   現する工具系拡張表現手段と、 上記ワークの外形形状の少なくとも一部が上記工具系拡
   張表現手段により表現されたソリッドモデルに交差する
   ときに、上記工具系とワークとの干渉が生じると判断す
   る干渉判断手段と を備えてなる数値制御加工機の工具干渉チェック装置。