JPS60155342A - 領域加工方法 - Google Patents

領域加工方法

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JPS60155342A
JPS60155342A JP59002520A JP252084A JPS60155342A JP S60155342 A JPS60155342 A JP S60155342A JP 59002520 A JP59002520 A JP 59002520A JP 252084 A JP252084 A JP 252084A JP S60155342 A JPS60155342 A JP S60155342A
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甫 岸
Maki Seki
関 真樹
Takashi Takegahara
竹ケ原 隆史
Yasushi Onishi
靖史 大西
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49381—Raster, line servo, area machining, cutting, facing
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49392—Multipasses, segmentation of cut, paraxial cutting

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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〉 本発明は数値制御工作機械における領域加工方法に関す
る。
〈従来技術〉 数値制御加工としては、外形曲線たとえば直線と円弧よ
りなる外形曲線で囲まれた領域内部を所定の深さにくり
抜く加工や、領域内部を型彫りする加工がある。かかる
加工においては従来、第1図(A)に示すように一方向
(実線矢印方向)に第(i −1)番目の切削通路PT
i−1に治って加工を行い、切削完了後工具を所定量上
昇させ、ついで該工具を次の第1番目の切削通路PTi
の加工開始点Ps真上に位置決めし、しかる後工具を加
工開始点Ps迄降ろし、第1切削通路P1′1に沿って
実線矢印方向に工具を移動させて加工を行い以後該一方
向切削を繰り返す領域加工方法が実施されている。
又、別の領域加工方法としては、第1図(Blに示すよ
うに第(i −1)番目の切削通路PTi−]に沿った
切削完了後、加工終点Peから次の第1番目の切削通路
PTiの加工開始点Ps迄工具を移動させ、しかる後該
第i番目の切削通路PTiに沿って、矢印方向に往復切
削する領域加工方法も実施されている。
更に、他の領域加工としては、第1図(C1に示すよう
に外形向1sOL Cに対して所定量づつオフセットし
たオフセット通路0FCI、0FC2゜・・・0FCn
をめ、該オフセット通路に沿って工具を順次移動させる
領域加工方法も実施されている。
〈従来技術の欠点〉 しかし、第1の一方向切削による領域加工方法では第(
i −11番目の切削通路PTi−1に治った加工完了
後工具を第1番目の切削通路PT―の加工開始点Ps迄
位置決めしなくてはならず、工具の移動距離が長くなる
欠点がある。
又、第2の往復切削による領域加工方法では、削り残し
部分が生じ、該削り残し部分を加工するために往復切削
完了後外形曲線OLCに沿って工具を移動させなくては
ならず、往復切削制御と外形曲線に治った切削制御の両
者を必要とするため制御が煩雑となる欠点がある。
更に、第3のオフセット通路に沿った領域加工方法では
外形曲線の形状によっては領域の中央部などに削り残し
が生じ、該削り残し処理が煩雑となる欠点がある。
〈発明の目的〉 本発明の目的は工具の上昇、次の切削開始点への工具の
位置決めなどの制御が不要であり、連続的に効率よく領
域内部の切削ができる領域加工方法を提供することであ
る。
本発明の別の目的は削り残し部分が生しることがない領
域加工方法を提供することである。
〈発明の概要〉 第2図は本発明の概略説明図であり、多数の直is1.
S2. ・・・S6と円弧A1よりなる外形曲線OLC
で囲まれた領域ARの内部を加工する場合、外形曲線か
ら所定量オフセットしたオフセット曲線OFGの円弧部
分AI”を直線近似するステップ、直線で近似されたオ
フセント曲線OFC′により囲まれた領域(多角形)の
重心Wを演算するステップ、該重心Wと多角形の頂点P
1〜P10を結ぶ各線分L1〜LIOが直線近似された
オフセット曲線OFG′に交差するかどうかを判別する
ステップ、各線分が4フセット曲線OF C’に交差し
ない場合には各線分L1〜LIOをそれぞれ所定の分割
数に分割するステップ、前記各線分の対応する分割点P
 a、 。
Pa2.、、 Pa、o; Pb、、pl、2.、、p
b、o; 、、、+* + P n、、 P n2+ 
11 + P ”10を結んでなる複数の閉通路cp1
’l、CPT2...CPTnに治ッて工具を移動させ
るステップ、前記オフセット曲線OFCに治って工具を
移動させるステップを有する。
〈実施例〉 第3図は本発明の実施例ブロック図、第4図は処理の流
れ図である。以下、第2図乃至第4図に従って本発明の
領域加工方法を説明する。
NCテープ或いはメモリ (以後NCテープとする)1
01の適所には領域加工に必要な領域加工データが記録
されている。すなわち、NCテープ101に;よ通常の
数値制御データに加えて、領域加工命令と、領域の頂点
Ql、Q2.Q3..。
Qnの位置座標値f”Ipy+)と、各円弧の半径rj
と、仕上げ代tと、切り込みピッチPと、切削速度fc
と、領域加工データの終わりを識別させるt二めのデー
タが記録されている。尚、頂点の位置と円弧の半径はた
とえば組にして(XI+yj、rjlの形式で指令され
、直線の場合にはrj−0として指令される。従って、
第2図に示す領域ARの領域加工においては Xx、Yy、RO; Xx2 Yy2 RO; Xx、Yy、 RO; Xx、Yy4 RO; Xx5 Yy5 RO; Xx6 Yy6 RO; Xx7 Yy7 Rr; により領域が特定される。操作盤102上のサイクルス
タート釦を抑圧して起動をかけると、プロセッサ103
はNCデータ読取装置104をして1ブロック分のNC
データをNCテープ101から読み取らす。ついて、プ
ロセッサ103はROM105に記憶されている制御プ
ログラムの制御のもとて該読み取ったNCデータをデコ
ードし、該NCデータがプログラムエンドあるいtよテ
ープエンドを示すデータであるかを判別する。そして、
プログラムエンド又はテープエンドであれば処理を停止
し、又NCデータが通路データであれば、これをパルス
分配器106に出力し、又NCデータが機械側に出力す
べきM−、S−、T−機能命令であればこれを強電回路
107を介して工作機械108に入力し、更に領域加工
命令てあればNCデータ読取装置104をして領域加工
データを読み取らず。
さて、プロセッサ103はNCデータが通路データであ
れば各軸インクリメンタル値X i 、 Y i 。
Zlをめる。ついて、プロセッサ103は3次元の指令
速度Fと各軸インクリメンタル値x1゜Yi、Ziを用
いて各軸方向の速度成分Fx、Fy、Fzを次式 %式%( (1) () によりめ、しかる後予め定められている時間61秒(=
−16msec)の間に各軸方向に移動すべき移動量Δ
X、ΔY、ΔZを次式に」すΔX=Fx・ΔT ・−(
2a) ΔY=Fy・ΔT ・・・・(2b) Δ’Z、=Fz、請 求め、これらΔX、ΔY、ΔZを時間ΔT秒毎にパルス
分配器106に出力する。尚、ΔTはパラメータメモリ
109に予め記憶されている。パルス分配器106は入
力データに基づいて同時3軸のパルス分配演算を行って
分配パルスX P r Y p*zpを発生し、これを
各軸のサーボ回路110X。
110Y、1102に出力し、工具を切削通路に沿って
移動させる。
又、プロセッサ103は61秒毎にRAMl11に記憶
されている現在位置Xa、Ya、Zaを次式により Xa±ΔX−4X a ・・・・ (3a)Ya±ΔY
 →Ya −−・−(3b)Za+ΔZ−4Za −−
−−(3c)更新しく符号は移動方向に依存する)、同
様にΔT秒毎にRAMIIIに記憶されている残移動量
Xr、Yr、Zr (初期値はインクリメンタル値Xi
、Yi、Ziである)を次式によりXr−ΔX→Xr 
・・・・ (4a)Yr−Δy−4yr 、、−・ (
4b)Zr−ΔZ−+Zr −自−(4c) 更新する。そしてプロセッサ103は Xr=Yr=lr=0−−− ・ (5)となれば、可
動部が目標位置に到達したものとしてNCデータ読取装
置104をして次のNCデータを読み取らず。
一方、NCテープ101から読み取られたNCデータが
領域加工指令であればプロセッサ103は領域加工デー
タの終わりを示すコードが読み出される迄領域加工デー
タをNCデータ読取装置104をして読み取らせ、RA
MIIIに格納する。
領域加工データの読み取りが終了すればプロセッサ10
3は外形曲線OLCか−j工具半径raと仕上げ代tを
加算した距離D (−r a + t ) f!けオフ
セットした曲線OFCを演算する。尚工具半径raは、
工具番号と工具半径との対応を記憶するオフセットメモ
リ112から、指令工具番号に対応する半径値を読み取
ることにより行われる。又、オフセット曲i$OFcは
以下の処理にJりめられる。すなわち、第5図に示すよ
うに外形曲線OLCを特定する2つの直線をSl、S2
とすれば、直線Sl、S2からそれぞれ距離りだけ離れ
た直線Sl”、32′をめ、直線31′、52’の交点
P2をめれば、該交点P2がオフセット曲線OFGを特
定する1つのポイントとなる。従って、以下同様に交点
をめ、RAM゛lllに記憶すればオフセント曲線OF
Cがまることになる。
ついて、プロセッサ103はオフセット曲1s、。
FCの円弧部分を直線近似する。尚、かかる直線近似処
理においては円弧部分と直線間の最大距離が切り込みピ
ッチP以下となるようにする。第6図(よかかる直線近
似処理説明図である。
第6図(Alに示すように円弧A1の内側を領域加工す
る場合、該円弧A1と直tl(弦lLN間の最大距離d
は、円弧半径をr1弦LNの中心角をθとすれば d=r−r −c o s’2 −− (6)となる。
従って、dくPとなる中心角θ、換言すれば を満足するθをめ、該θで円弧A1の中心角φを分割し
、各分割点の座標値をRAM 111に記憶すれば円弧
部分の直線近似処理が終了する。尚、第1番目の分割点
R4の座標値(xi、yilは円弧A1の始点P7の座
標値を(”7+ y7)とすれば、次式 %式%(8 (8) により算出される。
又、第6図(B)に示すように円弧A1の外側を領域加
工する場合には、円弧A1と直線LN間の最大距離dは d’=(r / cosの−r・−(91となる。従っ
て、d<Pとなる角度θ、換言すれば CO8θ≧r/(r千円−・ (10)を満足するθを
め、該θに基づいて円弧部分を直線近似するポイントR
iをめてRAMIIIに記憶すれば直線近似処理が終了
する。
直線近似処理が終了すればプロセッサ103は直線近似
されたオフセット曲線OFG’(第2図参照)により囲
まれた領域(多角形)の重心Wを演算する。
尚、領域(多角形)の重心の座標値はり、下の処理によ
り演算される。すなわち、第7図に示すように多角形P
Gを複数の三角形TRI〜TR3に分解し、各三角形の
重心Wl、〜W13と面積SQI〜5Q3を演算する。
ついて、重心W3.と重心Wl□を結ぶ線分w、2w、
、をS Ql: SQ2 (面積比)に分割するポイン
トW2.をめる。尚、ポイントW21は四辺形PIF2
P3P4の重−心である。そしてポイントW2Iを算出
後、線分w、3w2.を面積比(SQ1+5Q21 ;
 SQ3に分割するポイントWをめれば、該ポイントW
が多角形PGの重心となる。
領域の重心Wがまれば、プロセッサ103は該重心Wと
領域の各頂点P1〜pioを結ぶ線分L1〜LIOが直
線近似されたオフセット曲ll0Fc′と交差するかど
うかをチェックする。尚、ここで交差するとは第8図に
示すような多角形PIP2・・P7において重心Wと頂
点P6を結ぶ線分L6が副フセット曲線OFC’と交差
ずろ状態をいう。
全線分L1〜LIOがオフセット曲線OFC゛と交差し
なければ、各線分L1〜LIOを所定の分割数nで分割
する分割点Pa、、Pb、 ・・・P n、; Pa2
.Pb2+・・・Pa2;Pa3.Pb3.・・・Pa
3;・・・・; P” I O1Pb1oJ ・・’ 
P n + oの座標値をめ、RAMIIIに記憶する
。尚、分割数nは全線分L1〜LIOのうち最も長い線
分の線長lをめ、しかる後次式 %式% を満足するように決定する。
各線分の分割点の座標値がまれば、該各線分の対応する
分割点P a、 j P a2p P a3・HHP”
 t 。
+ pb、、pb、、Pb3・・・Pb1o;・°゛;
PnltPn2.Pn3・・・Pn、、を結ノしでなる
複数の閉通路CPTI、CP’T2. ・−’−CPT
nを生成し、該各間通路に沿って工具を移動させ、最後
にオフセット曲線OFCあるいはOFC’に治って工具
を移動させれば領域ARの加工ができる。従って、プロ
セッサ103は上記処理によりRAM 111に記憶さ
れている第1閉通路CPTIの始点P a、の座標値を
用いて、工具を初期位置から該始点P a、にアプロー
チさせるための数値データ(初期位置と始点Pa、間の
インクリメンタル値)をめ、該インクリメンタル値を用
いて前述のじa)〜(5)式に基づいた通路制御を実行
する。そして、アプローチ完了後、プロセッサは工具を
第1閉通路CP T 1に沿ってポイントP a2迄切
削送りで移動させ、以後順次工具を第1閉通路CPTI
に沿ってPa、→Pa、→Pa4−− ・P a、、と
移動させて切削を行う。第1閉通路に沿った切削が終了
すれば、ポイントPblに工具をシフトさせ(Pa。
→Pb、l以後第2閉通路CPT2、第3閉通路・・・
第n間通195 CP T nに沿った切削を行い、最
後にRAMI 11に記憶されているオフセット曲線O
FCまたはOFC’を特定するデータに従って工具をオ
フセット曲@OFCまたはOFC′に沿って移動させれ
ば領域加工処理が終了する。以後、次のNCデータをN
Cテープから読み取り上記処理を繰り返す。
尚、切削に際して工具の移動順序がCPTI→CPT2
→・・べP T n →OF Gとなる場合について説
明したが本発明はこれに限るものではなくオフセット曲
線OFC(OFC’)に沿った移動を最初に行ってもよ
い。又、領域加工データを用いて、NCテープを上記方
法で生成し、該NCテープをNC装置に入力して領域加
工するように構成することもできる。
一方、重心と頂点を結ぶ線分L1〜LIOのうち少なく
とも1つの線分が直線近似されたオフセット曲線OFG
’と交差する場合には該直線近似されたオフセット曲線
OFC′により囲まれた領域(多角形)を複数の領域に
分割する。尚、この領域分割はたとえば以下の手順で行
う(第8図参照)。すなわち、 (イ)重心Wと第1番目(1の初期値は1)の頂点P1
とを結ぶ線分L1がオフセット曲1JiOFC′と交差
するかどうかをチェックする。
(ロ)交差しなければ1+1→1として、(イ)の判別
皇理を行う。
(ハ)交差すれば、線分L1と交差するオフセット曲1
10Fc’の線分をp、p、+、(第8図の例ではp、
p5)とすれば、多角形P、 P、 P、・・P、 P
。
。1を第1の分割領域ARIとする。
(ニ)しかる後、多角形P4 + l P4 + 2・
・・P の重心W゛をめ多角形P、、、 P、。2・・
・P、に対しくイ)〜(ハ)の処理を繰り返す。
以上の処理により、領域は複数に分割されろ(第8図の
例では2つの領域ARI、Al1に分割されろ)。
領域の分割処理が終了すれば各分割領域ARI、Al1
の重心W、、W2をめ前述と同様の処理を行って各分割
領域ARI、Al1における複数の開通WICPT、、
〜CPT、。、CP T2.〜CP T2.。
をめ、これら閉通路に沿って工具を移動させ領域加工を
行う。
〈発明の効果〉 以上、本発明によれば工具を連続的に移動させながら領
域加工ができるため、工具のむだな動きがなくなりカッ
タパスの効率が上がり、加工時間を短縮できる。
又、本発明によれば第1番目の閉通路と第(l+1)番
目の閉通路間の距離を加工形状に応じて変化するように
構成したから領域の中心部などに削り残し部分が生しる
ことはない。
更に、本発明によれば重心をめ該重心と領域頂点を結ぶ
直線を所定分割数で分割し、対応する分割点を結ぶ閉通
路に沿って順次工具を移動するだけて簡単に領域加工が
行える。
又、本発明によれば領域加工データを入力するだけで自
動的に工具通路を生成できろ。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の領域加工方法説明図、第2図は本発明の
概略説明図、第3図は本発明の実施例ブロック図、第4
図は本発明の領域加工方法の処理の流れ図、第5図はオ
フセット曲線の算出説明図、第6図は円弧部分を直線近
似する方法の説明図、第7図は重心演算法説明図、第8
図は特殊な領域形状を有する場合の本発明の領域加工方
法説明図である。 OLC・・外形曲線、AR・・・領域、OFC・・・オ
フセット曲線、OFC’・・・直線近似したオフセット
曲線、W・・・重心、CPTI、CP1゛2.〜CPT
n・・・閉通路、ARI、AR2・・・分割領域、Wl
、W2・・・分割領域の重心 101・・・NGテープ、103 ・プロセッサ、10
6・・パルス分配器、111・・RAM特許出願人 フ
ァナック株式会社 代理人 弁理士 齋肚千幹 昭和60年 3月ツノ日 特許庁長官 志賀学殿 1 事件の表示 昭和59年特許願第002520号 2 発明の名称 領域加工方法 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 山梨県南部留郡忍野村忍草宇古馬場3580番地
氏名(名称) ファナック株式会社 代表者 稲葉消右衛門 4代理人 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 6 補正の内容 以下の通り (1)本願明細書第13頁第9行目の「第1番目の」を
[円弧中心CNを原点とした場合の第i番目\の」と訂
正する。 (2)本願明細書第18頁第6行目から同頁第12行目
迄の「(ハ)交差すれば・・・処理を繰り返す。」を削
除して以下の文章を挿入する。 「(ハ)交差すれば多角形P、 P2P3・・Pl−1
を第1の分割領域ARIとする。 (ニ)しかる後、多角形P、 P、+、・・・P の重
心をめ多角形P、 P、+、・・・Pに対して(イ)〜
(ハ)の処理を繰り返す。」

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)閉曲線で囲まれた領域内部を加工する領域加工方
    法において、該閉曲線で囲まれた領域の重心を演算する
    ステップ、該重心と領域の各頂点をそれぞれ結ぶ各線分
    が閉曲線と交差するかどうかを判別するステップ、前記
    各線分が閉曲線と交差しない場合には、各線分を所定の
    分割数に分割するステップ、前記各線分の対応する分別
    点を結んでなる複数の閉通路に沿って工具を移動させて
    加工するステップを有することを特徴とする領域加工方
    法。
  2. (2)少なくとも1つの線分が閉曲線と交差する場合に
    は、前記領域を複数に分割し、各分割領域について重心
    を演算し、重心と該重心に対応する分割領域の各頂点を
    結ぶ線分棄所定の分割数に分割し、各線分の対応する分
    割点を結んでなる複数の閉通路を各分割領域につし)て
    め、各開通路に沿って工具を移動させて加工するステッ
    プを有することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    記載の領域加工方法。
  3. (3)前記重心は、領域を特定する外形曲線から所定量
    オフセットしたオフセット曲線により囲まれた領域の重
    心であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
    載の領域加工方法。
  4. (4)前記所定量は仕上げ代とカッタ径の和であること
    を特徴とする特許請求の範囲第(3)項記載の領域加工
    方法。
  5. (5)前記オフセット曲線が円弧部分を含むとき、前記
    重心は該円弧部分を直線近似し、直線近似してなるオフ
    セット曲線により囲まれた領域の重心であることを特徴
    とする特許請求の範囲第(1)項記載の領域加工方法。
  6. (6)前記円弧部分を直線で近似するとき、円弧部分と
    近似直線間の最大距離が予め定めた切り込みピッチ以下
    となるようにする乙とを特徴とする特許請求の範囲第(
    5)項記載の領域加工方法。
  7. (7)前記重心と頂点を結ぶ線分のうち最大の長さを有
    する線分を前記分割数で分割してなる分割線分の長さが
    予め定めた切り込みピッチ以下となるように該分割数を
    決定することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
    載の領域加工H方法(8)直線近似されたオフセット曲
    線に囲まれた領域を複数の三角形に分割し、各三角形の
    重心と面積をそれぞれ演算すると共に、隣接する第1、
    第2番目の三角形の重心を結ぶ線分を該第1、第2三角
    形の面積比で分割した分割点を第1、第2番目の三角形
    を合成した四辺形の重心とし、該四辺形の重心と第三番
    目の三角形の重心を結ぶ線分を四辺形の面積と第3番目
    の三角形の面積比で分割した分割点を第1、第2、第3
    番目の三角形を合成した五角形の重心とし、以下同様に
    して領域の重心を演算することを特徴とする特許請求の
    範囲第(5)項記載の領域加工方法。
JP59002520A 1984-01-10 1984-01-10 領域加工方法 Granted JPS60155342A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59002520A JPS60155342A (ja) 1984-01-10 1984-01-10 領域加工方法
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