JPS6235910A - 工具干渉チエツク方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は工具干渉チェック方法に係り、特にＺ方向の同
時１軸制御とＸ、Ｙ方向の同時２軸制御の組み合わせで
工具を目標ポイントに位置決めする場合において工具が
障害物に干渉するかどうかを自動的にチェックする工具
干渉チェック方法に関する。

〈従来技術〉 １つの加工終了後に次の加工を行うには、工具を加工終
了点から該次の加工開始点へ位置決めする必要がある。

ところで、一般に、加工終了点である位置決め開始点（
第１のポイント）と次の加工開始点である位置決め終了
点（第２のポイント）が与えられると、自動的に位置決
め通路が決定される。すなわち、位置決めをＺ方向の同
時１軸制御とＸ、Ｙの同時２軸制御の組み合わせで行う
ものとすれば （ａｌｌのポイントが第２のポイントより高いときには
まずＸ、Ｙの同時２軸制御で第２のボインｌ・の真上迄
工具を移動させ、しかる後工具を第２のポイント迄Ｚ方
向の同時１軸制御で下降させ、ｌｂｌ第１のポイントが
第２のポイントより低いときには第２のポイントのＺ方
向位置迄同時１軸制御で工具を」二昇させ、しかる後工
具をＸ、Ｙの同時２軸制御で第２のポイント迄移動させ
るように位置決め通路が決定される。

ところで、上記位置決め通路に沿って工具を移動させる
と工具が障害物と衝突し、該工具の折れ損、その他の不
具合をを生じる場合がある。尚、障害物としては、たと
えばワーク（対象物）を機械に固定する治工具や対象物
そのものがある。

第１２図はかかる状況を説明する説明図であり、対象物
ＷＫに工具ＴＬで穴明は加工を行う場合である。対象物
の第２面ＳＦ２に穴ＨＬ　１を開けた後、対象物の第２
面ＳＦ２に穴ＨＬ２を開けろものとすれば、工具ＴＬを
第１穴ＨＬＩから第２穴ＨＬ　２に位置決めしな（では
ならないが、位置決め通路を前記（ｂ）に従って決定し
て該位置決め通路（第１図点線参照）に沿って工具を移
動させると、途中に突起物ＰＲが存在するため、工具Ｔ
　Ｉ−は該突起物ＰＲに衝突（干渉）してしまう。この
ため、位置決め通路は該突起物ＰＲと干渉しないように
新たに決定する必要がある。そして、干渉しない通路は
、たとえば工具ＴＩ−を＋Ｚ軸方向に所定のポインｌ−
Ｐ　迄逃がし、しかる後ポインｌ−Ｐ　　を含むＸ−Ｙ
平面に平行な平面上を該ポイントから第２の穴ＨＬ　２
の真上ポ、インドＰ、’迄移動させ、最後に−Ｚ軸方向
に工具を移動させる通路となる。

〈発明が解決しようとしている問題点〉工具が障害物に
干渉しない場合には前記（ａｌ、（ｂｌに示す基準にし
たがって位置決め通路を自動決定でき、干渉する場合に
は第１２図において説明したように干渉しない位置決め
通路を自動決定できる。従って、工具がｉａｌ、（ｂ）
の基準で求まる通路に沿って移動するとき障害物に干渉
するかどうかが判別できれば位置決め用のＮＣデータは
簡単に作成できるといえる。

しかし、従来は工具干渉チェックを簡単に行うことがで
きずＮＣデータ作成が大変であった。す＝３− なわち、従来はプログラマが（，１、ｆｂｌで定めた通
路に沿って工具を移動させるとき該工具が治工具、突起
物などの障害物と干渉するかどうかをその都度判別しな
ければならず、したがってプログラムミスが煩わしくな
ると共にプログラムミスが生じ、しかもプログラミング
時間が長（なるという問題があった。

以上から本発明の目的は簡単（こ、しかも自動的に工具
が障害物に干渉するかどうかをチェックできる工具干渉
チェック方法を提供することである。

〈問題点を解決するための手段〉 第１図は本発明の概略説明図である。

ＴＬは工具、Ｐｓは位置決め開始点、Ｐｅは位置決め終
了点、ＰＴは同時２軸通路、ＰＲは障害物、ＰＲ’はＸ
Ｙ平面における障害物の投影図である。

本発明の工具干渉チェック方法においては、予め工具Ｔ
　Ｌの位置決めに障害となる障害物ＰＲを直方体および
／または円柱で近似すると共に（第１図（Ａ）、（ｒ）
）における点線参照）、該近似立体物のＸＹ平面におけ
る投影形状（第１図（Ｂ）、（Ｅ）参照）、並びにＺ方
向最大高さＺＭＡＸ　（第１図（Ｃ）、ＣＦ）参照）を
特定しておく。

位置決め動作ｉｅ、Ｚ方向の同時１軸制御とＸ、Ｙの同
時２軸制御の組み合わせで行う場合、ＸＹ平面に投影し
ｔこＸ、、Ｙの同時２軸通路ＰＴがＸＹ平面における障
害物ＰＲの投影図ＰＲ’　と交差し、かつ位置決め終了
点ＰｅのＺ方向座標値ＺｅがＺＭＡＸより小さい時（第
１図（１’））〜（Ｆ）参照）工具ＴＬは障害物ＰＲと
干渉すると判定する。

しかし、ＸＹ平面に投影したＸ、Ｙの同時２軸通路ＰＴ
がＸＹ平面における障害物ＰＲの投影図ＰＲ’　と交差
せず、あるいは交差しても位置決め終了点ＰｅのＺ方向
座標値ＺｅがＺ　　より大きければ（第１図（Ａ）〜（
Ｃ））工具Ｔ　Ｌは障害物ＰＲに干渉しないと判定する
。

〈作用〉 位置決め動作をＺ方向の同時１軸制御とＸ、Ｙの同時２
軸制御の組み合わせで行う場合、ＸＹ平面に投影！ｙｔ
、＝Ｘ、Ｙの同時２軸通路ＰＴがＸＹ平面における所定
の障害物ＰＲの投影図ＰＲ’　と交差し、かつ位置決め
終了点ＰｅのＺ方向座標値ＺｅがＺ、１ＡＸより小さい
時（第１図（Ｄ）〜（Ｆ）参照）工具ＴＬば障害物ＰＲ
と干渉する。

しかし、ｘＹ平面に投影したＸ、Ｙの同時２軸通路ＰＴ
がＸＹ平面における障害物ＰＲの投影図ＰＲ’　と交差
せず、あるいは交差しても位置決め終了点ＰｅのＺ方向
座標値ＺｅがＺＭ。より大きければ工具Ｔ　Ｌは干渉し
ない（第１図（Ａ）〜（Ｃ）参照）。

従って、本発明においては、予め工具の位置決めに障害
となる障害物ＰＲを直方体および／または円柱で近似す
ると共に、該近似立体物のＸＹ平面における投影形状Ｐ
Ｒ’　とその位置並びにＺ方向最大高さＺ、１Ａｘを特
定しておき、（ａｌ　Ｘ　Ｙ平面に投影しｔこＸ、Ｙの
同時２軸通路ＰＴがＸＹ平面における所定の障害物ＰＲ
の投影図ＰＲ’　と交差するかどうか、及び （）））位置決め終了点ＰｅのＺ方向位置が該障害物Ｐ
Ｒの７方向最大位置より低いかどうかを考察して工具干
渉チェックを行う。

〈実施例〉 第２図は対象物の構造図、第３図は障害物の定義方法説
明図である。第２図（Ａ）に示す斜視図において１１は
穴明は加工が施される対象物、１２〜１５は該対象物を
機械に固定する治工具である。対象物１１は第２図（Ａ
）の斜視図あるいは第２図（Ｃ１の側面図から明らかな
ようにＺ軸方向に２段になっており、各段部１１−１．
１１−２に第２図（Ｂ）に示ず穴１１ａ、（ｉ＝１．２
、・・・）と穴１１ｂ、（ｉ＝１．２、・・・・）が形
成される。尚、以下において、位置決め開始点及び位置
決め終了点となる第１、第２のポイントが特定されてい
る時の位置決め通路はＺ軸方向の同時１軸移動とＸ−Ｙ
平面における同時２軸移動の組み合わせにより決定され
るものとする。すなわち、第４図（Ａ）に示すように、
位置決め開始点ＰｓのＺ軸座標値Ｚｓが位置決め終了点
ＰｅのＺ軸座標値Ｚｅより小さければ＋Ｚ方向へまずエ
アー 貝を同時１軸制御で移動させ、Ｚ軸現在位置Ｚａが（Ｚ
　ｅ　＋−ｃ　）となったときＺ軸方向の移動を停止し
くＣはクリアランス量である）、ついでＸ１Ｙの同時２
軸制御で工具を位置決め終了点ＰｅよりＣだけ高い位置
Ｐｅ’に位置決めする。又、第４図（Ｂ）に示すように
、Ｚｓ≧Ｚｅの場合には、まづ工具をＸ、Ｙの同時２軸
制御で位置決め終了点Ｐｅの真−ト位置Ｐａ’に位置決
めし、ついで−２軸方向へ工具を同時１軸制陣で移動さ
せてＺａ−（Ｚｓ＋ｃ）の位置Ｐｅ″′に位置決めする
。

さて、第２図（Ｂ）に戻って、段部１１−２上に穴１１
ｂ１を加工後に、段部１１−１上に穴１１ａ、を加工す
るものとすれば、前記第４図に関連して説明した位置決
め通路決定法により求まる位置決め通路に沿って工具を
移動させると、該工具は治工具１２に衝突してしまう。

又、段部１１−２上に穴１１ｂ５を加工後に、段部１１
−２上に穴１１ｂ６を加工するものとすれば、同様に前
記位置決め通路決定方法により求まる位置決め通路に沿
って工具を移動させると工具は対象物の段部１１−１に
衝突してしまう。

このため、本発明においては予め、第３図に示すように
障害物を構成する対象物１１の所定の部分と治工具とを
それぞれいくつかの直方体と円柱とに分割し、各直方体
と円柱の形状、位置とをそれぞれ特定して登録している
。すなわち、対象物については、障害となる部分を直方
体１０１ａ〜１０１ｃと円柱１０１ｄとに分割し、各直
方体並びに円柱の形状と位置を特定して対象物の障害部
分の形状と位置を特定する。又、治工具については直方
体１０２ａ〜１０２ｄに分割し、各直方体の形状と位置
を特定する。尚、直方体と円柱の形状及び位置は第５図
を参照すると以下のように特定される。ただし、円柱及
び直方体はＺ軸に対して傾いていないものとする。さて
、直方体は第５図（Ａ）に示ずよう（こ、該直方体を＋
Ｚ方向からみｔコ形状（長方形）の隣接する２辺の長さ
Ｘ、とｙ。と、該２辺をそれぞれＸ′、Ｙ′軸とすると
き、ｘ−Ｙ座標系（機械座標系）とＸ’−Ｙ’座標系間
の各軸距＊、、、ｙ、及び回転角度θ１と、Ｚ軸に直な
直方体の面のＺ方向位置ｚ＋　’　−”ＩＩＡＸ　）と
で特定される。又、円柱は第５図（Ｂ）に示すように、
該円柱の断面である円の中心位置（ｘＣ％ｙｊ　と円弧
半径ｒと２軸に垂直な円柱の面のＺ方向位置Ｚｃ（−Ｚ
ｌ、１Ａｙ）とで特定される。

そして、前記位置決め通路決定方法に準じて位置決め通
路が決定されれば、該位置決め通路が予め登録されてい
る各直方体及び円柱と干渉するかをチヱツクする。

尚、ＸＹ平面に投影したＸ１Ｙの同時２軸通路がＸＹ平
面（こおける前記直方体あるいは円柱の投影図と交差し
、かつ位置決め終了点ＰｅのＺ方向座標値ＺｅがＺｌ、
Ａｘより小さい時工具ＴＬは障害物ＰＲと干渉すると判
定する（第１図ＣＤ）〜（Ｆ）参照）。しかし、ＸＹ平
面に投影したＸ、Ｙの同時２軸通路がＸＹ平面におけろ
直方体あるいは円柱の投影図と交差せず、あるいは交差
しても位置決め終了点ＰｅのＺ方向座標値Ｚ８が２０゜
より大きければ工具ＴＬは干渉しないと判定する（第１
図（Ａ）〜（（ｌ参照）。

位置決め通路がどの直方体及び円柱とも干渉しなければ
該位置決め通路を実際の位置決め通路とする。

一方、位置決め通路が１以上の直方体まｔコは円柱と干
渉する場合には、干渉部材のうちで＋２方向に１番高い
面を有する干渉部材（直方体、円柱）を検出する。たと
えば、第６図に示すようにＰｓ。

Ｐｅをそれぞれ位置決め開始点、位置決め終了点とすれ
ば前記位置決め決定基準によれば位置決め通路は点線矢
印のようになる。しかし、この位置決め通路は直方体２
０２．２０４と干渉する。そこで＋Ｚ方向に１番高い面
を有する直方体（干渉部材）の該面のＺ軸方向位置Ｚ４
を求める。

ついで、工具の現在位置Ｚａが（ｚ４＋ｃ）に一致する
迄工具を＋Ｚ方向に同時１軸制御で上昇させ、しかる後
、Ｘ１Ｙの同時２軸で工具を位置決め終了点Ｐｅの真上
位置Ｐｅ’迄移動させ、最後に工具を−Ｚ方向にＺａ−
（ｘ＋ｃ）となる迄移動する位置決め通路を求める。

第７図は本発明を実現する自動プログラミング装置のブ
ロック図、第８図は処理の流れ図である。

第７図において、３ｏ１はプロセッサ、３ｏ２はＲＯＭ
、３０３はＲＡＭ、３０４　はキーボーＦなどのデータ
入力装置、３０５はグラフィックディスプレイ装置、３
０６はワーキングメモリ、３０７はＮＣプログラムデー
タ出力装置、３０８はＮＣテープである。

ｔａ＋　　予め障害物となる治工具及び対象物をいくつ
かの直方体と円柱に分解し、各部材（直方体及び円柱）
の形状とそれらの位置をデータ入力装置３０４から入力
してＲＡＭ３０３に登録しておく。

（ｂｌ　　ついで、穴加工に必要なデータ及び穴位置を
入力する。尚、穴加工に必要なデータは、穴加工工程、
使用工具、穴寸法等がある。

ｆｂｌ〜１　すなわち、ネジ穴を加工するものとすれば
、まず穴加工工程を選択入力する。尚、ネジ穴はセンタ
モミ、ドリリング、皿座グリ、タップ立での順序で行う
ものであり、従って最初はセンタモミが選択される。

（ｂｌ−２ついで、ステップ（ｂ）−１で選択した穴＝
１２− 加工工程に用いる工具を工具番号で入力する。

（ｂｌ−３工具選択後、該工具により加工される穴の深
さなどの寸法を入力する。

（ｂｌ−４１，かる後、１つの穴につき、全穴加工゛工
程が特定されたかを判別し、特定されなければステップ
（ｂｌ−１以降の処理を繰り返し、全穴加工工程が特定
されていれば、穴位置を入力する。尚、同一形状で同−
深さの穴が複数存在すれば各穴の位置も全部入力する。

（ｃ）　　ついで、別の形状あるいは寸法の穴があるか
どうかをチェックし、あれば該穴に対してステップ（ｂ
）−１以降の処理を行い、なければ穴データの入力は終
了する。

以後、プロセッサ３０１は入力された穴データを用いて
穴加工用のＮＣプログラムデータの作成処理を実行する
。すなわち、 （ｄｉ　　プロセッサは先ず入力されたデータの中から
センタモミに使用するセンタドリルを検索する。

（，１センタドリルがあれば、該センタドリルを選択す
る工具交換命令と、該センタドリルにより加工される各
穴の位置へセンタドリルを位置決めする位置決めデータ
と、センタモミ加工サイクルを特定するＮＣデータを作
成する。尚、位置決めデータの作成処理は障害物と干渉
しない位置決め通路を求め、該位置決め通路に治って、
センタドリルが移動するように作成することで行われる
。

すなわち、 （ｅｌ　−１プロセッサは現在位置と次の穴加工位置の
Ｚ軸方向座標値Ｚａ、Ｚｅの大小を判別する。

（ｅ）　　２　　Ｚａ＜Ｚｅてあれば位置決め通路は」
−Ｚ方向へＺａ−（Ｚｅ＋ｃ）となる迄同時１軸制御で
移動する第１通路と、Ｚａ−（Ｚｅ＋ｃ）のポイントか
らｘＸＹの同時２軸制御で穴加工位置へ移動する第２通
路となる。

（ｅ）　−３一方、Ｚａ≧Ｚｅであれば、Ｘ、Ｙの同時
２軸制御でセンタドリルを穴加工位置の真上位置に移動
させる第１通路と、センタドリルを−Ｚ軸方向にＺａ−
（Ｚｅ＋ｃ）となる迄移動する第２通路となる。

（ｅｌ−４位置決め通路が求まれば、該位置決め通路に
沿って工具を移動させろとセンタドリルがＲＡＭ３０３
に登録しである各部材（直方体、円柱）に干渉するかど
うかをチェックする。

すなわち、ＸＹ平面に投影したＸ１Ｙの同時２軸通１Ｑ
ＰＴがＸＹ平面における直方体あるいは円柱の投影図Ｐ
Ｒ’　と交差し、かつ位置決め終了点ＰａのＺ方向座標
値ＺｅがＺ　、、Ａｘより小さい時工具ＴＬは障害物と
干渉すると判定する（第９図参照）しかし、ＸＹ平面に
投影したＸ、Ｙの同時２軸通路ＰＴがＸＹ平面における
直方体あるいは円柱の投影図ＰＲ’　と交差せず（第１
１図参照）、あるいは交差しても位置決め終了点Ｐｅの
Ｚ方向座標値ＺｅがＺｌｌ。より大きければ（第１０図
参照）゛工具ＴＬは干渉しないと判定する。

（ｅ）　−５いずれの部材とも干渉しなければステップ
（ｅｌ−２または（ｅｌ−３で決定された位置決め通路
に沿って工具を移動させるＮＣデータを作成する。

（ｅ）　−６一方、干渉する場合には、干渉部材の＝１
５− Ｚ軸方向面位置を特定する位置データｚ、（ｉ＝１２・
・・）を比較して、最大の２値を求める（２ｎ。

とする）。

（ｅ）　−７これにより、センタドリルが障害物と干渉
しない位置決め通路；よ＋Ｚ方向にＺａ＝（Ｚ、、。

十ｃ　）となる迄工具を移動する第１通路と、該工具を
Ｘ、Ｙの同時２軸で穴加工位置の真上位置に移動する第
２通路と、該真上位置からＺａ＝（Ｚ　ｅ　＋ｃ　）と
なる迄工具を−Ｚ軸方向へ移動する第３通路となる。従
って、該位置決め通路に沿って工具を移動させるように
ＮＣデータを作成する。以後同様に該センタドリルを用
いる金穴についてセンタモミ加工サイクル及び位置決め
をデータを作成する。

（ｆｌ　　ついで、別のセンタドリルにより加工される
穴があるかどうかをチェックし、あればステツボ（ｅｌ
−１〜（ｅｌ−７と同様な処理を行う。

ｆｇｌ　　別のセンタドリルにより加工される穴がなく
なれば、以後ドリル、皿座グリ工具、タップ工具につい
てセンタドリルと同様な処理を行ってＮＣデータを作成
し、ＲＡＭ３０３に記憶する。

〈発明の効果〉 以上本発明によれば、予め工具の移動ｉこ障害となる障
害物を直方体および／または円柱で近似すると共に、該
近似立体物のＸＹ平面におけろ投影形状とその位置並び
にＺ方向最大高さを特定しておき、位置決め動作をＺ方
向の同時１軸制御とＸ。

Ｙの同時２軸制御の組み合わせで行う場合、（ａｌ　Ｘ
Ｙ平面に投影したＸ、Ｙの同時２軸通路がＸＹ平面に投
影した所定の障害物と交差し、かつ　（ｂｌ第２ポイン
トのＺ方向位置が該障害物のＺ方向最大位置より低い時
工具が障害物と干渉すると判定するように構成したから
自動的に工具干渉チェックができ、従ってＮＧデータ作
成処理が簡単に、かつ短時間で行えるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略説明図、 第２図は対象物の構造図、 第３図は障害物の定義方法説明図、 第４図は障害物を考慮しない位置決め通路決定基準説明
図、 第５図は直方体及び円柱特定方法説明図、第６図は位置
決め通路決定方法説明図、第７図は本発明を適用てきる
自動ＮＣデータ作成装置のブロック図、 第８図は本発明の詳細な説明する流れ図、第９図〜第１
１図は工具が干渉する場合及び干渉しない場合の説明図
、 第１２図は従来の欠点説明図である。 ＴＬ・・工具、 ＰＲ・・障害物、 Ｐｓ・・位置決め開始点、 Ｐｅ・・位置決め終了点、 ＰＴ・・同時２軸通路、 ＰＲ’　　・・障害物の投影図、 特許出願人　　　　　　　　ファナック株式会社代理人
　　　　　　　　　　弁理士　　齋藤千幹第Ｚ図ζん Ｙ 第１／図（Ａ） ＋　　　　　　　　　　　　　　　　　ｏ丁第１０図（
Ａ） マ 第１σ図（／Ｂ） 第１／図（ｓ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 位置決め動作をＺ方向の同時１軸制御とＸ、Ｙの同時２
   軸制御の組み合わせで行う場合において、第１のポイン
   トから第２のポイントへ工具を位置決めする際に工具が
   障害物に干渉するかどうかをチェックする工具干渉チェ
   ック方法において、予め工具の移動に障害となる障害物
   を直方体および／または円柱で近似すると共に、該近似
   立体物のＸＹ平面における投影形状とその位置並びにＺ
   方向最大高さを特定しておき、 位置決め動作をＺ方向の同時１軸制御とＸ、Ｙの同時２
   軸制御の組み合わせで行う場合、 ＸＹ平面に投影したＸ、Ｙの同時２軸通路がＸＹ平面に
   投影した所定の障害物と交差し、かつ第２ポイントのＺ
   方向位置が該障害物のＺ方向最大位置より低い時工具が
   障害物と干渉すると判定することを特徴とする工具干渉
   チェック方法。