WO1984004479A1 - Method of checking tool interference - Google Patents

Description

明 細 書

工具干渉チェ ッ ク方法

技 術 分 野

本発明は工具干渉チェック方法に係 ]? 、 特に作成さ れ た N C デー タに基いて工具径だけ工具を才 フ セ ッ ト ' し ¾ がら該工具を ヮ ークに対して相対的に移動させて ヮ ク を切削する時、 工具が ヮ ーク と 干渉するかど う か事前に チエツ クする工具干渉チェ ック方法に関する。

冃 技

数！直制御装置 （ N C装置と い う ） は予め作成された N C データ に基いて工具を ワ ーク に対 して相対的に移動さ せ、 ワ ーク に指佘通 ]) の数値制御加工を施す。 か る教 値制！卸において、 工具中心の軌跡は所望の加工形状、 換 言すれば N C デー タ が特定する通路と は一致せず、 該加 ェ形状 よ 進行方向右側或いは左 に工具径相当量オ フ セ ッ 卜 した通路 と る る。 力ゝ ^ る工具中心の軌跡は、 加工 形状と 工具径が与えられ、 且つ工具径才 フ セ ッ 卜 実行の

G機能命佘が与えられ ^ ば N C装置が自動的に計算し、 得られた工具中心通路に沿って工具を移勡させ、 ワ ーク を所望の加工形状に仕上げる。 尚、 上記 N C データ とェ 具径 とから工具中心通路の N C デー タ （ オ フ セ ッ ト N C データ と い う ） を作成 し、 該才 フ セ ッ 卜 N C データ に従 つて工具を移動させ、 ワ ークに所望の加工を施す場合も ある。

と ころで、 加工形状 （ 部品形状 ） と工具径に よ っては、

OMPI オ フ セ ッ 卜 して得られた工具中心通路に沿って工具を移 動させる と工具が ワ ーク と干渉して工具の折損、 或 は 切 ]) 過ぎを生じ指令された形秋通 の部品を得る こ と が でき ない事態を生じる。

5 こ のため、 N C デー タ が作成され該作成された N C デ ータ に従って工具径オ フ セ ッ ト しながら切削する と き'ェ 具カ ワ ーク と干渉するカゝど うかを事前にチェ ックする必 要がある。

しかし、 従来 »単に工具干渉チェッ ク をする方法が ¾

10 かった o

以上から、 本発明の 目 的は作成された N C データ に従 つて工具径オ フ セ ッ 卜 し ながら工具を ワ ークに対して相 対的に移動させてワ ーク を切削する場合、 工具が ワーク と干渉するかど うかを簡単にチエツ クする こ とができ る i s工具干渉チェ ック方法を提供する こと である。

本発明の別の目的は工具干渉が発生する場合、 N C デ ータ を修正する こ とができ る方；去を提供する こと である 発 明 の ：靖 示

本発明は作成された N C デ ー タ に基いて、 工具径オ フ so セ ッ 卜 し ¾がら工具を ワ ークに対 して相対的に移動させ て ワ ークを切削する祭、 工具が ワ ーク と 干歩する力 ど う 力 を事前にチェ ッ クする工具干 チ ェ ッ ク 方法であ ]? 、 N C デー タ の指示する移動方向 と工具径オ フ セ ッ 卜 に よ 得られた移動方向と がー致するかをチェ ッ ク し、 一致 ²⁵ していないと き工具がワ ーク と干歩する と 定し、 又ェ

OMPI WIPO 具干渉が生 じる場合、 工具径才 フ セ ッ 卜 に よ 得 られた 通路の う ち、 移動方向が反転 したエ レ メ ン ト を含む閉通 路を求め、 該閉通路が ¾ く な る よ う に N C デ ー タ を修正 する工具干渉チヱ ッ ク方法である。

図 面 の 簡 単 な 説 明

第 1 図は本発明の概珞説明図、 第 2 図は工具オ フ セ ッ 卜 通路作成方法説明図、 第 3 図は本'発明に係る工具干渉 チ ェッ ク方法を実施するための自動プ ロ グラ ミ ン グ装置 のプ ロ ッ ク図、 第 4 ^は工具干渉チェ ッ ク処理の流れ図、 第 5 :11は加工形状と オ フ セ ッ 卜 通路における工具移:动方 向説明図、 第 ら 図は本発明に よ ]? 修正された加工形状及 び工具オ フ セ ッ ト 通路説明図である。

発明を実施するための最良の形態

第 1 図は本発明の溉珞説明図、 第 2図は工具オ フ セ ッ 卜 通路作成方法説明図である。

所望の部品形状が第 1 図（ の形状である とする と、 作 成された N C データ が指示する各ブ ロ ック B i ( i = 1 ,

2 , 5 ) の工具移動方向は

+ X ； — Υ ； + X ； + Υ ； + X (Α)

と ¾ る。 さ て、 力、 る第 1 図（Α)に示す加工を行な う ため の工具中心通路 T C Ρ は工具 T L の径が小さ く その直径 が溝幅 L以下であれば第 1 図（Β) ·に示すよ う にな ？ 、 工具 干 は生 じない。 そして、 力ゝ る第 1 図（B)の場合、 換言 すれば工具干渉が生 じない場合には工具中心通路 T C P に よ る各プ ロ ック B i ( i = l , 2 5 ) に けるェ 具移動方向は

+ X ； ― Y ； + X ； + Y ； + X (B)

と 、 デー タ が指示する工具移動方向（A)と一致す る。 し力 し、 工具 T L の径が大き く 、 その直径が溝 幅 L以上になる と、 工具オ フ セ ッ 卜 した工具中心通路 T C P は第 1 図（C)に示すよ う にな 、 工具 T Lは ワ ーク W Kに干渉し、 切！） すぎ、 切残しが生じる。 そして、 か ゝ る第 1 図（0の場合、 渙言すれば工具干渉が発生する場合 には、 工具中心通路 T C P に従った各プ ロ ッ ク B i ( i = 1 , 2 …… 5 ) における工具移動方向は、

+ Υ ; — Χ ; + Υ ; + Χ … ·'·· (C)

と な 、 プ ロ ッ ク Β ₃ の移動方向において N C デ ー タ が 指示する工具移動方向（ と異 ¾ る。 要約すれば、 工具干 渉が生 じる場合には N C データが指示する移動方向とェ 具オ フ セ ッ 卜 して得られた通路が指示する移動方向 と が 一致し ¾ く ¾ 、 又工具干渉が生じ い場合には N C デ — タ が指示する移勡方向 と工具オ フ セ ッ ト 通路が指示す る移動方向 とが全 く 一致する。

又、 工具干^が生 じる場合には、 工具オ フ セ ッ ト 通路 に必らず移動方向が反転したエ レメ ン 卜 L ₃ ^ 〕レ ー フ。 LP が存在し、 該ル ープを除去すれば工具干渉が生じ な く なる。 尚、 工具オ フ セ ッ ト通路はたとえば、 第 2 図 (A)に示すよ う にプロ グラ ム通路が 2 つの直線 L 1 ， L 2 よ な ]) 、 その角度 な が 9 0°以上 1 8 0°以下である も の とする と、 以下の順序で行われる。 即ち、 現プ ロ ッ ク

WIPO の移動指佘 （ N C データ ） と共に次のプ π ッ ク b ₂ の移 動指合 （ N C データ ） を先読みしておき 、 現プ ロ ック の直線 L i を工具 だけオ フ セ ッ ト し た直線 ！ i と 次プ ロ ッ ク b ₂ の直線 L ₂ を工具径 ！^ 丄 だ.け才 フ セ ッ 卜 した直線 を求め、 各直線！ と の交点 S i の座 標を演算する。 そして、 前プ ロ ック の終点 S 。 と S i を 結んでるる線分 Γ丁 S"7 がプ ロ ッ ク における工具才 フ セ ッ 卜 通路と ¾る。 以浚、 同様る処理を実行する こ と に よ j? 現プ ロ ッ ク b i ( i = 1 , 2 , ) と 次プ ロ ッ ク b _{i +1} の N C デー タ を 用いて工具オ フ セ ッ ト 通路を作 成する こ と ができ る。 尚、 第 2 図（B)に示すよ う に角度 α が 9 0°以下の場合には現プ ロ ッ ク の直線 L i を工具径才 フ セ ッ ト し て る直線 と 次プ ロ ッ ク の直線 L ₂ の交 点 S t と 、 現プ ロ ッ ク の直線 L ！ と次プ ロ ッ ク の直線 L₂ を工具径オ フ セ ッ ト してなる 直線！ ₂ と の交点 S ₂ を求 めれば、 線分 S 0 S 1 , S i S 2 プ ロ ッ ク b i におけるェ 具オ フ セ ッ ト通路と な る。

第 3 図は本発明に係る工具干渉チ ェ ッ ク を実現するた めの 自動プ ロ グラ ミ ン グ装置プ ロ ック図、 第 4図は工具 干渉チェ ッ クの処理の流れ ¾である。

自 動プ ロ グラ ミ ン グに よ る N C デー タ の作成が終了す る と プ ロ セ ッ サ 1 0 1 は R O M 1 0 2に記億されている 制御プ ロ グ ラ ム の制御で工具干渉チ ェ ッ ク を開始する。 尚、 説明の都合上作成された データ の全プロ ッ クは 全て直線移動デー タ である と し、 又全プ ロ ッ ク数を m i

OMPI し、 更には指佘形式を同時 2軸 （ X , Υ軸 ） のァプ ソ リ ユ ー ト 指 '合とする。

(a) プ ロ セ ッ サ ί 0 1 はまず 1 → i とする と共に、 R A M I 0 3 に記憶されている第 i 番目 の N C データ と第 ( I + 1 ) 番目 の N C データをそれぞれ読み出 し、 プロ ッ ク B i における各铀方问 （ X軸， Y軸方向 ） の工具移 動方向 C X i , C Y ί を演算して ワ ー キ ン グ メ モ リ 1 04 に記憶する。 尚、 各軸の工具移動方向は第 i プ ロ ッ ク及 び第 （ i + 1 ) プ ロ ッ ク の始点'!立置の大小関係に よ 求 ま る 。 す わち、 苐 i プ ロ ッ ク 、 第 （ i + 1 ) プ ロ ッ ク の始点座 ΐ票値を （ X i , Y i ) 、 C X _{i +1} , Y _i+1 ) とす れば、 X _{i +1} X iであれば X軸の工具移動方向 C X i は 正、 X _{i +1}く X i であれば負、 Y _{i + 1} ^ Y i であれば Y軸 の工具移動方向 C Y_ i は正、 Y _{i +1} < Y i であれば負と ¾ る 。

(b) 以後、 全プ ロ ッ ク の移動方向が求ま る迄ス テ ッ プ (a)を^返えす。 そして、 全プ ロ ッ ク の N C デ ー タ が指示 する移勤方向 C X i ， C Y i が求ま れば第 2 図におい て 説明 した手法で全プ ロ ッ ク の工具オ フ セ ッ ト 通路デ ー タ を求め、 ついでス テツ ° (a)の手法で工具オ フセ ッ 卜 通路 の各プ ロ ックにおける移動方向 A X i ， A Y i を求める。 尚、 各プ ロ ッ ク の工具オ フ セ ッ ト通路デ ー タ （終点位置 ） は R A M 1 0 5 に記億され、 各プロ ック における工具の 各軸移動方向 A X i ， A Y i ( i = 1 , 2 …！ n ) は ヮ ー キ ン グ メ モ リ 1 (J 4 に記憶される。 (c) しかる後、 プ ロ セ ッ サ 1 0 1 は 1 → i とする。

(d) ついで、 ： ° 口 セ ッ サ 1 0 1 は第 i プ ロ ッ ク の N" C デ ー タ及び第 i プ ロ ッ ク の工具オ フ セ ッ ト通路デ ー タ が それぞれ指示する工具移動方向 C X i , C Y I ；. A X i , A Y i を ワ ー キ ン グ メ モ リ 1 0 4 力 ら読み出 し （ 尚、 C X i , A X i は X軸の工具移動方向を表わし、 C Y i ， A Y i は Y"軸の工具移動方向を表わす ） 、 工具移動方向 が一致するかを各軸方向毎にチェ ッ ク し、 その結果を ヮ — キ ン グ メ モ リ 1 0 4 に記憶する 。 以後、 全プ ロ ッ ク の 各軸工具移動方向が一致するか ど う かを同様にチェ ッ ク する。

(e) ついで、 ワ ー キ ン グ メ モ リ 1 0 4 力 ら比較結果を 読み出 し、 全プ ロ ッ ク の工具移動方向が一致 していれば 工具干渉が生 じ ¾い も のと钊所 し、 工具オ フ セ ッ 卜通路 デー タに基いて N C データ を作成し、 工具チェ ッ ク処理 を終了する。

(f) —方、 少な ぐ と も 1 ブ ロ ッ ク にお いて工具移動方 向が異なれば （工具移動方向が 1 軸において異な る場合 も含む ） 、 工具干渉が生 じる も の と判定し、 以下の デ ー タ修正処理を実行する。 尚、 以下のス テ ッ プ（g)〜（！ n) は閉ル ープ L P ( 第 1 図（C)参照 ） を求めるためのステ ツ プである。

(g) 工具移動方向が反転した プ ロ ッ ク を k番目 のプ ロ ッ ク とすれば、

k ·→ i

CMPI → s

とする。

(h) ついで、 工具オ フ セ ッ 卜 通路における第 i プロ ッ クの終点と第 〔 i + 1 ) プ α ックの終点を結ぶ線分 L_{i + 1}

5 を演算する と共に、

1 ― s — j

とする。

(i) しかる後、 工具オ フセ ッ ト 通路における第 （ j 一

1 ) プ C2 ッ ク の終点と第 j プ ロ ックの終点を結ぶ線分

10 L j を求め、 線分 L _{i +1} と L ]' とが交差するかを判別す る

(j) 交差し けれは' j = 1 かを判別し、 3· = 1 でなけ れば

2 — I ^→ 2

15 と して、 ス テ ッ プ（i)を搡返えす。

(k) L i +丄 と L j が交差する こ と く ； ί = と なれば

s -f 1 → s と してス テ ッ プ（h)に戾 り 、 線分 L _{i +}i と線分 L 〗 が交差 so する迄、 同様な処理を繰返えす。

(ι ) 線分 L _{i +1} と線分 L j が交差すれば、 該交点 P c の座漂値 〔 X c ， Y c ) を求めて ワ ーク メ モ リ 1 0 4 に

5Q '！、する ₀ ·

(π) ついで、 N C データ修正処理を行 う。 すなわち 25 まず第 （ j + 1 ) プ ロ ッ ク 力 ら第 i プ ロ ッ ク迄のオ フ セ ッ ト 通路デ ー タ を除去する 。 ついで、 第 j プ ロ ッ ク のォ フ セ ッ 卜 通路デ ー タ を交点 P c の座標値 X c ， y c で置 き換えて、 オ フ セ ッ ト通路データ を修正し、 修正された オ フ セ ッ ト通路デ ー タ に基いてオ フ セ ッ 卜 N C デ ー タ を 作成する。

(P) し力 る後、 オ フ セ ッ ト 通路デー タ をテ ー プハ⁰ン チ ャ 1 0 6 に出力 して N C テープ 1 0 7 を作成する。

次に以上の ^理を よ 良 く 理屏するために第 I 図 の 場合に本発明を適用 した具体例を説明する。

(a) N C デー タ の指示する第 i プ ロ ッ ク B i ( i = l 2 — 5 ) における移動方向は第 5 図（A)に示す よ う にな ]? ワ ー キ ン グ メ モ リ 1 0 4 に記憶される。

(b 一方、 工具オ フ セ ッ 卜 通路が指示する第 i プ ロ ッ ク B i における移動方向は第 5 l2l (B)に示す よ う にな ！？ 、 同様に ワ ー キ ン グ メ モ リ 1 0 4 に記億される。

(c 第 5 図（A)、 （B)の各プ ロ ッ ク B i における工具移動 方向を比較する と第 3 番 目 のプ ロ ッ ク において工具移動 方向が反転している （ k = 3 ) 。

(d') 従って、 3 → i ， 1 - s , i - s ( = 2 ) → j と し、 線分 L_{i + 1} ( = L 4 )と線分 L j ( = L 2 ) が交差する かを判別する。

(e 線分 L ₄ と線分 L ₂ は交差し ないから j — 1 ( = 1 ) → j と して、 線分 L _{i +1} ( = L ₄ ) と線分 L j ( = L 1 ) が交差するかを判別する。

(f 線分 L ₄ と 線分 は交差せず、 且つ j = l であ る力 ら、 s + l ( = 2 ) →S , i + l ( = 4 ) → i と し、 線分 L _{i + 1} ( =L₅ )を求め、 又 i — s → 3' ( = 2 ) と して 線分 L j ( = L 2 ) を求め、 線分 L_{i +} i ( =L₅ ) と線分

L j ( = L 2 ) が交差するかチェ ッ クする。

(g 線分 L _{ί+ 1} ( = L ₅ ) と線分 L j ( = L₂〉 は交差す る力、ら 、 交点 P c の座標値 J c ， Y c を演算して R A M

1 0 4 に記億する と共に、 第 〔 j + 1 ) プロ ック （ 第 3 プ ロ ッ ク ） 力 ら第 i プ ロ ッ ク 第 4 プ ロ ッ ク ） 迄のオ フ セ ッ ト 通路デ ー タ を削除し、 且つ第 ； i プ ロ ッ ク換言すれ ば、 第 2 プ ロ ッ ク の オ フ セ ッ ト 通 ϊ各デ ー タ を X c 、 Y c で I量き換えてオ フ セッ 卜 通路デ ー タ を修正する。

ii^f) し力 る後、. 修正されたオ フ セ ッ ト 通路データ をテ 一 °ハ。 ン チ ヤ 1 0 6 に出力する。 尚、 オ フ セ ッ ト ] ST C デ — タ が特定する加工形^は苐 6 図実線の よ う に ¾ j? 、 又 工具オ フ セ ッ 卜 通路は第 6 図 1 点鎖^の よ うになる。

以上説明したよ う に 、 本発明に よれば、 N C デ ー タ の 指示する工具移動方向 と工具オ フ セ ッ ト通路が指示する 工具移動方向が一 ¾するかど うかを判別し、 一致してい れば工具干渉が生 じてい いと、 又一致 していなければ 工具干渉が生じている も のとそれぞれ判定で き、 工具干 渉チヱ ッ クを簡単、 且つ確実に行な う ことがで き る。 又 N C データが指示する工具移動方向と異なるオ フ セ ッ 卜 通路の プロ ックを含むル ープを求め、 該ル ープが ぐ ¾ る よ う に N C データ を'修正するだけで簡単に N C データ の修正ができ る。

OMPI

ル — O _， 尚、 以上の説明では加工形状が直線の場合について説 明 したが円弧が含ま れる場合も 同様に工具干渉チェ ック を行 ¾える こ と は勿論である。 又、 オ フ セ ッ ト N C デ一 タ を出力する場合について説明 したが、 N C データ を交 点座標値 （ X c , Y c ) と工具半径 r とから修正 して出 力する よ う にする こ と も でき る。

産業上の利用分野

以上、 本発明に よれば自動プ ロ グ ラ ミ ン グ装置に よ ]? 作成された N C データ に よ j9 工具を移動させる と き 、 ェ 具干渉が生 じるカゝど う かを事前にチェ ック、 しかも工具 干渉が生 じる場合には N C デー タ を簡単に修正で き るか ら、 本発明は N C デ ー タ の自動作成分野に適用 して好適

C あ o

Ο ΡΙ

ノ

Claims

請 求 の 範 囲

1. 多数の プ ロ ック力、ら ¾る N" C データに基いて工具 を ヮ ークに対して相対的に移動させてヮ —クを切削する 時工具がワ ーク と干渉する力 ど うかをチェックする工具 干渉チェ ッ ク方法において、 N C デ ー タ が指示する工具 移動方向と工具径オ フ セ ッ ト処理によ ]) 得られた工具移 動方向と が一致するかをチェ ッ クする第 1 ス テ ッ プ、 一 致 していない と き工具が ヮ ーク と干渉する と判定する第 2 ス テ ップを有する こ と を特徵とする工具干渉チェ ッ ク 方法。

2. 前記第 1 ス テ ッ プは、 各プ ロ ッ ク の N C デー タ が 指示する工具移動方向を求めるス テ ッ プ、 工具径と N C データ と を甩いて工具オ フ セ ッ 卜処理を実行し、 工具ォ フ セ ッ ト 通路を求めるステ ッ プ、 工具オ フ セ ッ 卜 通路の 各プ ロ ックにおける工具移動方向を求める ス テ ッ プ、 各 プ ロ ック毎に N C データが指示する工具移動方向と工具 オ フ セ ッ 卜 通路が指示する工具移動方向 とを比較する ス テ ツプを有し、 前記第 2 ステ ップは全プロ ックにお て 工具移動方向が一致している場合には工具干渉が生 じな い と判定し、 少な ぐ と も 1 プロ ックにおいて工具,移動方 向が一致しない と工具干渉が生 じる と判定するこ とを特 徵とする請求の 囲第 1 項記載の工具干渉チェッ ク方法。

3. 前記工具移動方向を各制御軸に対し、 それぞれ求 め、 少る ぐ と も 1 軸に い て ] ST C デー タ の指示する工具 移動方向 とオ フ セ ッ ト 通珞が指示する工具移動方向が一 致 し な い と工具干渉が生 じる と判定する こ と を特徵 と す る請求の範囲第 2 項記載の工具干渉チェ ッ ク方法。

4. 複数 の プ ロ ッ ク よ ]? る る工具径才 フ セ ッ ト 通路の う ち、 前記移動方向が反転し た プ ロ ッ ク を含むル ー プを 求め るス テ ッ プ、 該ル ー プが く な る よ う に前記 デ ータ を修正す る ス テ ッ プを有する こ と を特徵 と する請求 の範囲第 1 項:.記載の工具干渉チ ェ ッ ク 方法。

5. 複数の:プ ロ ッ ク よ ]? ¾ る工具オ フ セ ッ ト 通路の う ち、 前記移動方向が反転 した プ ロ ッ ク を含むル ー プを求 め る ステ ッ プ、 該ル 一 プが ¾ く ¾ る よ う に工具径才 フ セ ッ ト 通路を修正する ス テ ッ プ、 該修正された工具径才 フ セ ッ ト 通路に基いて工具径才 フ セ ッ ト 処理された N C デ — タ を作成す る ス テ ッ プを有する こ と を特徵 と する工具 干渉チェ ッ ク方法。

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