JP4180469B2 - How to check the machining suitability of machine tools - Google Patents
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Description
本発明はNC工作機械などの工作機械のための加工適否チェック方法に関するものである。 The present invention relates to a machining suitability check method for a machine tool such as an NC machine tool.
NC装置などにより加工プログラムを実行し、加工プログラムの実行により得られる送り指令によって加工素材を設置されたワークテーブルと主軸頭とを機械座標軸方向に相対移動させ、前記主軸頭に装着された加工工具により前記加工素材の加工を自動的に行うマシニングセンタなどの工作機械は知られている。 A machining tool that is mounted on the spindle head by executing a machining program by an NC device or the like and relatively moving the work table on which the machining material is placed and the spindle head in the machine coordinate axis direction according to a feed command obtained by executing the machining program A machine tool such as a machining center that automatically processes the workpiece is known.
この種の工作機械、特に大型の工作機械においては、工作機械の破損防止と加工素材の保護のために、送り指令による前記主軸頭と前記ワークテーブルとの相対移動位置過程にて、加工工具、工具ホルダを装着された主軸頭と加工素材とが干渉(衝突)しないかを、加工に先立って各加工素材毎にチェックすることが好ましい。 In this type of machine tool, particularly a large machine tool, in order to prevent damage to the machine tool and protect the work material, in the relative movement position process of the spindle head and the work table by a feed command, Prior to machining, it is preferable to check for each workpiece material whether the spindle head on which the tool holder is mounted and the workpiece material do not interfere (collision).
従来、この干渉チェックは、工作機械のワークテーブルに加工素材を設置し、主軸頭の加工工具を逃がした空運転状態にて加工プログラムを実行し、主軸頭とワークテーブルとを機械座標軸方向に実際に相対移動させ、その状態にて主軸頭とワークテーブル上の加工素材との関係を作業者が目視することにより行われている。またこの干渉チェックに併せて作業者は、目視により取り代のばらつきも調べ、これに基づいて加工プログラムの作成ミスを発見したり、加工プログラムの切り込み回数の変更の必要性を見いだしたりし、また目視により加工素材の形状異常を発見している。 Conventionally, this interference check is performed by placing a machining material on the work table of the machine tool, executing the machining program in the idle operation state where the machining tool at the spindle head is released, and actually moving the spindle head and the work table in the machine coordinate axis direction. In this state, the operator visually observes the relationship between the spindle head and the work material on the work table. In addition to this interference check, the operator also visually checks the variation in the machining allowance, and based on this, finds a mistake in creating the machining program, finds the necessity to change the number of cuts in the machining program, and An abnormal shape of the processed material has been found by visual inspection.
作業者の目視による干渉チェック、目視により取り代のばらつきに基づく加工プログラムの作成ミスの発見、加工プログラムの変更の必要性を見いだすこと、加工素材の形状異常の発見は、すべて作業者の経験度、勘に依存するところが大きく、間違えが発生する虞れがあり、しかも作業能率が悪く、作業者に掛ける負担度が大きい。 The level of experience of the operator is all about checking the operator's visual interference, finding mistakes in creating a machining program based on visual variation in the machining allowance, finding the need to change the machining program, and finding abnormal shapes in the machining material. Dependent on intuition, there is a risk that mistakes may occur, and the work efficiency is poor, and the burden on the worker is large.
近年、CAD/CAMによる加工プログラムの作成により、データ作成の精度が向上していることにより、プルーブアウトに時間が掛かる型加工などにおいては、時間短縮のために、プルーブアウトを行わずに実加工を開始することが一部で行われているが、しかし何れの場合も主軸頭と加工素材とが絶対に干渉しないと云う保障はなく、主軸頭と加工素材とが干渉すると、甚大な損失を招く虞れがある。 In recent years, the creation of machining programs by CAD / CAM has improved the accuracy of data creation, so in die machining that takes time for probing, actual machining without probing is required to reduce the time. However, in any case, there is no guarantee that the spindle head and machining material will not interfere with each other. There is a risk of inviting.
解決しようとする問題点は、加工プログラムの作成ミスの発見、加工プログラムの変更の必要性を見いだすこと、加工素材の形状異常の発見を、作業者の目視によることなくすべて自動的に的確に能率よく行い、プルーブアウトを含む運転準備時間を短縮し、能率よく安全に加工が行われるようにすることである。 The problems we are trying to solve are the ability to automatically and accurately detect all the mistakes in creating a machining program, finding the need to change the machining program, and finding abnormalities in the shape of the machining material without visual inspection by the operator. It is a good practice to reduce the preparation time for operation including the probe out, and to ensure efficient and safe machining.
本発明による工作機械の加工適否チェック方法は、CAD/CAM装置のCAD機能により加工完了の加工物の3次元形状を定義した製品形状データを生成すると共に、前記CAD/CAM装置のCAM機能により加工素材の標準切り込み代と前記製品形状データとから加工回数を含む加工プログラムを生成して自動的に加工を行う工作機械の加工適否チェック方法であって、
3次元測定検出器により加工素材の3次元形状を計測して加工素材形状データを取得すると共に前記製品形状データを取得し、演算処理手段による演算処理によって同一XY座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのZ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が予め規定されている前記標準切り込み代より大きいか否かを判別し、それが大きい場合には前記加工回数を増加すべく前記加工プログラムの変更指示を行うことを特徴としている。
The machining suitability check method for a machine tool according to the present invention generates product shape data defining a three-dimensional shape of a processed workpiece by a CAD function of a CAD / CAM device, and processes by the CAM function of the CAD / CAM device. A method for checking the suitability of machining of a machine tool that automatically performs machining by generating a machining program including a machining frequency from the standard cutting allowance of the material and the product shape data,
3-dimensional measuring detector to measure the three-dimensional shape of more processing material to obtain the product shape data obtains the processing material's shape data, said processing material's shape data at the same XY coordinates by arithmetic processing by the arithmetic processing means and it determines whether the difference of the difference or the direction of the plane normal to the Z direction of the coordinate values of the product shape data is larger than the standard entering margin which is defined in advance, increasing the processing number when it is large It is characterized by performing an instruction to change Subeku the machining program.
また、本発明による工作機械の加工適否チェック方法は、CAD/CAM装置のCAD機能により加工完了の加工物の3次元形状を定義した製品形状データを生成すると共に、前記CAD/CAM装置のCAM機能により加工素材の標準切り込み代と前記製品形状データとから加工回数を含む加工プログラムを生成して自動的に加工を行う工作機械の加工適否チェック方法であって、
3次元測定検出器により加工素材の3次元形状を計測して加工素材形状データを取得すると共に前記製品形状データを取得し、同一XY座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのZ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が規定値より大きいか否かを演算処理手段による演算処理によって判別し、同一XY座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのZ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が前記標準切り込み代を越える予め設定された規定値より大きい場合には前記加工プログラムの作成ミスあるいは加工素材の形状異常であると判定することを特徴としている。
In addition, the machine tool machining suitability check method according to the present invention generates product shape data that defines a three-dimensional shape of a workpiece that has been machined by the CAD function of the CAD / CAM device, and the CAM function of the CAD / CAM device. Is a method for checking the suitability of machining of a machine tool that automatically performs machining by generating a machining program including the machining frequency from the standard cutting allowance of the machining material and the product shape data,
3-dimensional measuring detector to measure the three-dimensional shape of more processing material to obtain the product shape data obtains the processing material's shape data, Z and the at the same XY coordinate position processing material's shape data and product shape data Whether or not the difference between the coordinate values of the directions or the difference between the surface normal directions is larger than the specified value is determined by calculation processing by the calculation processing means, and the Z direction between the processed material shape data and the product shape data at the same XY coordinate position If the difference in the coordinate values or the difference in the surface normal direction is larger than a preset specified value exceeding the standard cutting allowance, it is determined that the machining program is erroneously created or the shape of the machining material is abnormal. It is said.
本発明による工作機械の加工適否チェック方法では、プロジェクタによる平行光格子の投光のもとにCCDカメラによって加工素材をモアレ式に立体的に撮像し、前記CCDカメラが出力する画像データにより前記加工素材形状データを取得することができる。 In the processing suitability check method for a machine tool according to the present invention, a processing material is three-dimensionally imaged in a moire manner by a CCD camera under the projection of a parallel light grating by a projector, and the processing is performed based on image data output from the CCD camera. Material shape data can be acquired.
また、本発明による工作機械の加工適否チェック方法では、CAD装置より前記製品形状データを取得することができる。 Further, in the machine tool machining suitability check method according to the present invention, the product shape data can be acquired from a CAD device.
また、本発明による工作機械の加工適否チェック方法においては、3次元測定検出器による加工素材の3次元形状の計測は、前記3次元測定検出器の保持手段と、加工素材を前記3次元測定検出器による3次元形状計測位置に位置決め配置できるテーブルを有する工作機械とは別の3次元形状計測装置を使用して行うこと、あるいは工作機械の主軸頭に加工工具に代えて前記3次元測定検出器を装着し、前記主軸頭と加工素材を設置された工作機械のワークテーブルとを工作機械の座標軸方向に相対移動させて前記加工素材の3次元形状の計測を工作機械の座標軸上で行うことを詳細な特徴としてよい。 In the method for checking machining suitability of a machine tool according to the present invention, the measurement of the three-dimensional shape of the workpiece material by the three-dimensional measurement detector is performed by the holding means of the three-dimensional measurement detector and the workpiece material by the three-dimensional measurement detection. Using a three-dimensional shape measuring device different from a machine tool having a table that can be positioned and arranged at a three-dimensional shape measuring position by a tool, or the three-dimensional measurement detector instead of a processing tool at the spindle head of the machine tool And measuring the three-dimensional shape of the machining material on the coordinate axis of the machine tool by relatively moving the spindle head and the work table of the machine tool on which the machining material is installed in the coordinate axis direction of the machine tool. It may be a detailed feature.
本発明による工作機械の加工適否チェック方法によれば、加工プログラムの作成ミスの発見、加工プログラムの変更の必要性を見いだすこと、加工素材の形状異常の発見が、3次元測定検出器によって加工素材の3次元形状を計測して得られた加工素材形状データと機械形状データ、製品形状データとの比較により、作業者の目視によることなく、すべて自動的に的確に能率よく行われるようになり、プルーブアウトを含む運転準備時間を短縮して能率よく安全に工作機械の運転が行われ得るようになる。 According to the machining suitability check method of a machine tool according to the present invention, a three-dimensional measurement detector detects a machining program creation error, finds the necessity of changing the machining program, and finds a shape abnormality of the machining material. By comparing the processed material shape data obtained by measuring the three-dimensional shape of the machine, machine shape data, and product shape data, everything is automatically and accurately performed without visual inspection by the operator. The operation preparation time including the probe out can be shortened and the machine tool can be operated efficiently and safely.
3次元測定検出器による加工素材の3次元形状の計測を工作機械とは別の3次元形状計測装置により行う場合には、加工素材の3次元形状計測のために工作機械を占有することがなく、工作機械の稼働率を低下することがない。また複数個の加工素材を順次に加工する場合には、一つの加工素材の加工中に、次の加工素材の3次元形状計測を行うことができ、全体の加工に要する時間を短縮することができる。 When measuring the three-dimensional shape of the machining material by the three-dimensional measurement detector using a three-dimensional shape measuring device different from the machine tool, the machine tool is not occupied for measuring the three-dimensional shape of the machining material. The machine tool operating rate is not reduced. In addition, when processing a plurality of processed materials sequentially, the three-dimensional shape measurement of the next processed material can be performed during processing of one processed material, and the time required for the entire processing can be shortened. it can.
これに対し、工作機械の主軸頭に、加工工具に代えて3次元測定検出器を装着し、主軸頭とワークテーブルとを工作機械の座標軸方向に相対移動させることにより、工作機械の座標軸上でオンマシン方式に加工素材の3次元形状の計測を行う場合には、3次元形状計測のために特別なXYステージなどが必要でなく、また加工素材の位置決め位置が形状計測時と加工時とで変動することがなく、加工適否チェックの信頼性がより一層向上する。 On the other hand, a 3D measurement detector is attached to the spindle head of the machine tool instead of the machining tool, and the spindle head and the work table are moved relative to each other in the direction of the machine tool coordinate axis. When measuring the three-dimensional shape of the processed material in the on-machine method, a special XY stage or the like is not required for measuring the three-dimensional shape, and the positioning position of the processed material is different between the shape measurement and the processing. There is no fluctuation, and the reliability of the process suitability check is further improved.
以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は本発明による加工適否チェック方法の実施に使用する検査装置のシステム構成図である。この検査装置は演算処理装置1と画像処理装置3とを有している。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an inspection apparatus used to implement a processing suitability check method according to the present invention. This inspection device has an
演算処理装置1は、マイクロコンピュータなどにより構成され、干渉チェック部5と装着工具チェック部7と加工プログラムチェック部9と加工適否チェック部11とを含んでいる。
The
画像処理装置3には、3次元測定検出器としてCCDカメラ13とプロジェクタ15とによる加工素材撮像用の3次元撮像装置17と、装着工具撮像用のCCDカメラ19とが接続されている。
Connected to the image processing apparatus 3 are a three-
撮像装置17はプロジェクタ15による平行光格子の投光のもとにCCDカメラ13によってテーブル21上に位置決め配置された加工素材Wをモアレ式に立体的に撮像する。
The
CCDカメラ19は工作機械の主軸23に装着された工具ホルダ25と加工工具27とを撮像する。この撮像は2次元的なものであってよく、図には示されていないが、照明装置により工具ホルダ25と加工工具27の装着部をバックライト方式にて照明し、工具ホルダ25、加工工具27を影像として撮像すればよい。
The
画像処理装置3は、CCDカメラ13が出力する画像データを入力し、加工素材Wの3次元形状を3次元座標で示す加工素材形状データを撮像画像の1ピクセル毎に生成し、加工素材形状データを演算処理装置1へ出力する。
The image processing device 3 receives the image data output from the
また画像処理装置3は、CCDカメラ19が出力する画像データを入力することによって工具ホルダ25、加工工具27の形状を示す実工具形状データを撮像画像の1ピクセル毎に生成し、実工具形状データを演算処理装置1へ出力する。
Further, the image processing device 3 generates the actual tool shape data indicating the shapes of the
干渉チェック部5は、画像処理装置3より加工素材形状データを、プログラミング装置29より加工素材Wの加工プログラムを各々入力し、また加工工具、工具ホルダを装着された主軸頭を含む機械側の3次元形状を定義した機械形状データを入力し、加工プログラムに記述されている送り指令による主軸頭と工作機械のワークテーブルとの相対移動位置にて加工素材形状データより与えられる加工素材Wの座標位置が機械形状データより与えられる機械側の占有空間に入っているか否かを演算処理によって判別し、加工素材の座標位置が機械側の占有空間に入っている場合には加工素材と機械とが干渉すると判定し、干渉チェック結果を出力する。
The
装着工具チェック部7は、画像処理装置3より実工具形状データを入力すると共に加工工具、工具ホルダの形状を定義した工具形状データを入力し、実工具形状データと工具形状データとを比較照合して実工具形状データと工具形状データとが相違しているか否かの判別を行い、相違している場合には加工工具、工具ホルダの装着ミスであると判定し、装着工具チェック結果を出力する。この装着工具チェック部7における形状データ比較は3次元形状データ、2次元形状データの何れであってもよく、3次元形状データによる場合は、工具形状データは上述の干渉チェックにおける機械形状データが援用されてよく、2次元形状データによる場合は、工具形状データは上述の干渉チェックにおける機械形状データを2次元形状データに変換したものであってよい。
The installed
加工プログラムチェック部9は、画像処理装置3より加工素材形状データを、CAD装置30より加工完了の加工物の3次元形状を定義した製品形状データを各々入力し、後述するように同一XY座標位置における加工素材形状データと製品形状データとのZ方向の差あるいは面法線方向の差が予め規定されている標準切り込み代より大きいか否かを比較演算処理によって判別し、その差が標準切り込み代より大きい場合には加工プログラム変更指示の出力を行う。
The processing
加工適否チェック部11は、画像処理装置3より加工素材形状データを、CAD装置30より加工完了の加工物の3次元形状を定義した製品形状データを各々入力し、後述するように同一XY座標位置における加工素材形状データと製品形状データとのZ方向の差あるいは面法線方向の差が規定値より大きいか否かを比較演算処理によって判別し、その差が規定値より大きい場合には加工プログラムの作成ミスあるいは加工素材の形状異常であると判定して加工適否結果を出力する。
The processing
図2は本発明による加工適否チェック方法を工作機械上にてオンマシン方式にて実施する場合のシステム構成図である。門形マシニングセンタ31は、ベッド33と、ベッド33上に配置されてX軸方向に移動可能なワークテーブル35と、ベッド33をY軸方向に跨いで固定配置された門形固定フレーム37と、門形固定フレーム37に上下方向(Z軸方向)に移動可能に設けられたクロスビーム39と、クロスビーム39にY軸方向に移動可能に設けられたサドル41と、サドル41にZ軸方向に移動可能に設けられたラム43とを有し、ワークテーブル35上に位置決め配置された加工素材Wの3次元測定時にはラム43の下端に、加工ヘッドに代えてCCDカメラとプロジェクタによる3次元撮像ヘッド45を下向きに装着される。
FIG. 2 is a system configuration diagram in a case where the machining suitability check method according to the present invention is carried out on a machine tool by an on-machine method. The
3次元撮像ヘッド45は、画像処理装置47よりプロジェクタ駆動指令を与えられてワークテーブル35上に位置決め配置されている加工素材Wをモアレ式に立体的に撮像し、加工素材Wの画像データを3次元画像処理装置47へ出力する。
The three-
サドル41には加工時にラム43に装着される加工ヘッドの主軸に装着される工具ホルダ、加工工具を撮像する装着工具撮像用CCDカメラ49が取り付けられている。 The saddle 41 is provided with a tool holder attached to the spindle of the machining head attached to the ram 43 during machining, and a mounting tool imaging CCD camera 49 for imaging the machining tool.
画像処理装置47は、3次元撮像ヘッド45のCCDカメラおよび装着工具撮像用CCDカメラ49より画像データを入力し、加工素材Wの3次元形状を3次元座標で示す加工素材形状データを撮像画像の各ピクセル毎に生成し、加工素材形状データをコンピュータシステムによるCAD/CAM装置51へ出力する。
The
また画像処理装置47は、装着工具撮像用CCDカメラ49より画像データを入力し、主軸に装着される工具ホルダ、加工工具の形状を示す実工具形状データを撮像画像の各ピクセル毎に生成し、実工具形状データをCAD/CAM装置51へ出力する。
Further, the
CAD/CAM装置51は、CAD機能によって加工完了の加工物の3次元形状を定義した製品形状データを生成し、CAM機能によって製品形状データよりNCの加工プログラムを生成し、加工プログラムを門形マシニングセンタ31のNC装置52へ出力する。なお、このCAM機能によって生成される加工プログラムは、上記製品形状データに予め設定されている加工素材Wの標準切り込み代を加えたデータから生成され、該標準切り込み代に対応した切り込み回数(加工回数)を含むプログラムとされている。
The CAD /
またCAD/CAM装置51は測定プログラムをNC装置52へ出力し、NC装置52は3次元撮像ヘッド45による加工素材Wの3次元形状の計測時あるいは装着工具撮像用CCDカメラ49による装着工具撮像時には測定・撮像プログラムに従ってX、Y、Zの各軸指令を門形マシニングセンタ31へ出力する。
The CAD /
これにより3次元撮像ヘッド45による加工素材Wの3次元形状の計測時には3次元撮像ヘッド45と加工素材Wとの相対位置が予め規定されている位置に設定される。
Thereby, when the three-dimensional shape of the workpiece material W is measured by the three-
CAD/CAM装置51は、画像処理装置47より加工素材形状データを入力すると共に、機械形状データを入力し、チェックプログラムを実行することにより干渉チェックと装着工具チェックと加工プログラムチェックと加工適否チェックとを行う。
The CAD /
次に図3に示されているフローチャートを参照して本発明によるチェック方法の具体的な実施手順を説明する。なお、図4は加工素材形状と製品形状の一例を示している。 Next, a specific execution procedure of the check method according to the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 4 shows an example of a processed material shape and a product shape.
まず加工素材形状データ(Xw(n) ,Yw(n) ,Zw(n) )を読み込み(ステップ10)、そしてそのデータ数(計測データ数)Nwmax を求める(ステップ20)。加工素材形状データ(Xw(n) ,Yw(n) ,Zw(n) )のデータ例が図5(a)に示されている。 First, machining material shape data (Xw (n), Yw (n), Zw (n)) is read (step 10), and the number of data (number of measurement data) Nwmax is obtained (step 20). A data example of the processed material shape data (Xw (n), Yw (n), Zw (n)) is shown in FIG.
次に加工完了の加工物、即ち製品の3次元形状を定義した製品形状データ(Xp(n) ,Yp(n) ,Zp(n) )を読み込み(ステップ30)、そしてそのデータ数(設計データ数)Npmax を求める(ステップ40)。製品形状データ(Xp(n) ,Yp(n) ,Zp(n) )のデータ例が図5(b)に示されている。 Next, a processed product, that is, product shape data (Xp (n), Yp (n), Zp (n)) defining the three-dimensional shape of the product is read (step 30), and the number of data (design data) Number) Npmax is obtained (step 40). A data example of product shape data (Xp (n), Yp (n), Zp (n)) is shown in FIG.
次に加工素材形状データと製品形状データのZ軸方向の座標値Zw(n) とZp(n) との差額Zw(n) −Zp(n) =ΔZ(n) を各データ(n=1〜Nwmax )毎に算出し、図6に示されているようなZ方向差額一覧表を作成する(ステップ50)。 Next, the difference Zw (n) −Zp (n) = ΔZ (n) between the coordinate values Zw (n) and Zp (n) in the Z-axis direction of the processed material shape data and the product shape data is set to each data (n = 1). To Nwmax), and a Z-direction difference list as shown in FIG. 6 is created (step 50).
また加工素材表面の各座標位置における法線方向を加工素材形状データ(Xw(n) ,Yw(n) ,Zw(n) )より算出し、加工素材形状データ(Xw(n) ,Yw(n) ,Zw(n) )と製品形状データ(Xp(n) ,Yp(n) ,Zp(n) )との比較によって面法線方向の差額ΔL(n) を各データ(n=1〜Nwmax )毎に算出し、図7に示されているような面法線方向差額一覧表を作成する(ステップ60)。 Further, the normal direction at each coordinate position on the workpiece surface is calculated from the workpiece material shape data (Xw (n), Yw (n), Zw (n)), and the workpiece material shape data (Xw (n), Yw (n) ), Zw (n)) and product shape data (Xp (n), Yp (n), Zp (n)) are used to calculate the difference ΔL (n) in the surface normal direction from each data (n = 1 to Nwmax). ) To create a surface normal direction difference list as shown in FIG. 7 (step 60).
次に加工適否チェックとして、Z方向差額ΔZ(n) が予め設定されているZ方向差額規定値ΔZmax より大きいか否かの判別を各データ(n=1〜Nwmax )毎に行い、また面法線方向差額ΔL(n) が予め設定されている面法線方向差額規定値ΔLmax より大きいか否かの判別を各データ(n=1〜Nwmax )毎に行い(ステップ70)、ΔZ(n) >ΔZmax あるいはΔL(n) >ΔLmax の関係が一つでも成立していれば、加工プログラム作成ミスあるいは加工素材Wの形状異常であると判定してエラー出力を行い、チェックルーチンを打ち切り終了する(ステップ80)。 Next, as a process suitability check, it is determined for each data (n = 1 to Nwmax) whether or not the Z direction difference ΔZ (n) is larger than a preset Z direction difference prescribed value ΔZmax. It is determined for each data (n = 1 to Nwmax) whether or not the line direction difference ΔL (n) is larger than a preset surface normal direction difference prescribed value ΔLmax (step 70), and ΔZ (n) If any one of the relations> ΔZmax or ΔL (n)> ΔLmax is established, it is determined that the machining program is erroneous or the shape of the workpiece W is abnormal, an error is output, and the check routine is terminated ( Step 80).
この加工適否チェックが適合状態にて完了すると、次に加工プログラムチェックとして、Z方向差額ΔZ(n) あるいは面法線方向差額ΔL(n) を切り込み方向取り代として予め設定されている標準切り込み方向切り込み代ΔCより大きいか否かの判別を各データ(n=1〜Nwmax )毎に行い(ステップ90)、ΔZ(n) またはΔL(n) >ΔCの関係が一つでも成立していれば、加工回数の変更すなわち加工回数の増加を促すための加工プログラム変更のメッセージをモニタ出力する(ステップ100)。 If this machining suitability check is completed in the conforming state, then as a machining program check, the standard cutting direction preset as the cutting direction allowance is Z direction difference ΔZ (n) or surface normal direction difference ΔL (n) It is determined for each data (n = 1 to Nwmax) whether or not it is larger than the cutting allowance ΔC (step 90), and if at least one relationship of ΔZ (n) or ΔL (n)> ΔC is established. Then, a change message of the machining program for prompting an increase in the number of machining operations, that is, an increase in the number of machining operations is output (step 100).
このモニタ出力によりCAD/CAM装置51のモニタ画面は加工プログラムの編集画面になり、加工回数の変更を要する項目の加工プログラムが画面表示される。
With this monitor output, the monitor screen of the CAD /
これによりオペレータは加工回数の変更を実行する。なお、この加工回数の変更数はCAD/CAM装置による内部処理で自動的に設定され、オペレータは加工回数の変更についてイエス、ノーの確認だけを行えばよいようなっていてもよい。 As a result, the operator changes the number of machining operations. Note that the number of changes in the number of machining operations may be automatically set by internal processing by the CAD / CAM device, and the operator only needs to confirm yes or no regarding the change in the number of machining operations.
上述の加工適否チェックと加工プログラムチェックが完了すると、次に干渉チェックを開始する。干渉チェックに際しては、まず機械情報として主軸頭の形状データと、工具ホルダの形状データと、工具情報として工具の直径、軸長などによる形状データとを読み込む(ステップ110)。これらのデータは各主軸頭、工具毎に予めCAD/CAM装置49に入力されており、これらデータの組み合わせによって加工工具、工具ホルダを装着された主軸頭を含む機械側の3次元形状を定義した機械形状データが得られる。 When the above-described machining suitability check and machining program check are completed, an interference check is started. In the interference check, first, the spindle head shape data, the tool holder shape data, and the tool data, the shape data based on the tool diameter and the shaft length, are read as machine information (step 110). These data are input in advance to the CAD / CAM device 49 for each spindle head and tool, and the combination of these data defines the three-dimensional shape on the machine side including the spindle head on which the machining tool and tool holder are mounted. Machine shape data is obtained.
次に加工プログラムとしてNCプログラムを読み込み(ステップ120)、1ブロック毎に干渉チェックを実行する(ステップ130〜150)。この干渉チェックはNCプログラムの各ブロックにおける送り指令より定義される主軸頭とワークテーブル35との相対移動位置における加工工具、工具ホルダを含む主軸頭がワークテーブル35上の加工素材Wに衝突するか否かを判別するものであり、主軸頭とワークテーブル35との相対移動位置データと機械形状データとから機械側の占有空間の座標値を演算し、この座標値と加工素材形状データ(Xw(n) ,Yw(n) ,Zw(n) )と比較により加工素材Wの座標位置が機械側の占有空間に入っているか否かを判別し、加工素材Wの座標位置が機械側の占有空間に入っている場合には加工素材Wと機械とが干渉すると判定する。干渉する場合には干渉することを表したメッセージをモニタ出力し(ステップ160)、チェックルーチンを打ち切り終了する。 Next, an NC program is read as a machining program (step 120), and an interference check is executed for each block (steps 130 to 150). In this interference check, whether the spindle head including the machining tool and the tool holder at the relative movement position of the spindle head defined by the feed command in each block of the NC program and the work table 35 collides with the workpiece W on the work table 35. The coordinate value of the occupied space on the machine side is calculated from the relative movement position data between the spindle head and the work table 35 and the machine shape data, and this coordinate value and the machining material shape data (Xw ( n), Yw (n), Zw (n)) to determine whether the coordinate position of the workpiece W is in the machine-side occupied space, and the coordinate position of the workpiece W is the machine-side occupied space. If it is, the workpiece W is determined to interfere with the machine. If there is interference, a message indicating interference is output on the monitor (step 160), and the check routine is terminated.
加工素材Wと機械とが干渉しない場合には、装着工具チェックを行う(ステップ170)。この装着工具チェックは、実工具形状データと工具形状データとを比較照合して実工具形状データと工具形状データとが相違しているか否かの判別するものであり、相違している場合には加工工具、工具ホルダの装着ミスであると判定し、工具装着ミスであることを表したメッセージをモニタ出力する(ステップ180)。 If the work material W and the machine do not interfere with each other, a mounting tool check is performed (step 170). This mounted tool check is performed by comparing the actual tool shape data and the tool shape data to determine whether the actual tool shape data and the tool shape data are different. It is determined that the machining tool or tool holder is misplaced, and a message indicating that the tool is misplaced is output on the monitor (step 180).
次に図8〜図11を参照して干渉チェックの具体例を説明する。図8に示されているように、サドル53のラム55にはアタッチメント57によって主軸59が取り付けられており、主軸59の先端にはツールホルダ61によって加工工具63が交換可能に装着されており、加工工具63はY軸方向とZ軸方向へ移動可能になっている。
Next, a specific example of the interference check will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, a
ワークテーブル65は、ベッド67上をX軸方向へ移動可能になっており、テーブル面上に治具69によって加工素材Wを取り付けられている。
The work table 65 can move on the
ここで、図9に示されているように、ワークテーブル65の中心の機械座標を機械基準座標値(Xm0 ,Ym0 ,Zm0 )とし、また図10に示されているように、主軸57の先端面を主軸Z軸基準位置、主軸57の回転中心位置を主軸X軸基準位置、主軸Y軸基準位置Ys0 とし、これの各部の寸法Ls1 、Ls2 、Ls3 、Ds1 、Ds2 、Ds3 とし、また図11に示されているように、ツールホルダ61および加工工具63の各部の寸法Lt1 、Lt2 、Lt3 、Dt1 、Dt2 、Dt3 とする。なお、機械基準座標値(Xm0 ,Ym0 ,Zm0 )はワークテーブル65における被加工物Wの取り付け位置原点であり、これは機械原点座標値との偏差を示す。
Here, as shown in FIG. 9, the machine coordinate at the center of the work table 65 is set as the machine reference coordinate value (Xm0, Ym0, Zm0), and as shown in FIG. The surface is the main axis Z-axis reference position, the rotation center position of the
治具69によってワークテーブル65に取り付けられている加工素材Wのワーク座標系の原点と機械基準座標値(Xm0 ,Ym0 ,Zm0 )との差を(Xori,Yori,Zori)とすると、加工素材Wの機械座標系での座標値(Xwm(n) ,Ywm(n) ,Zwm(n) )は下式により求められる。この座標値(Xwm(n) ,Ywm(n) ,Zwm(n) )は機械原点座標値に対するグローバルな座標値である。
If the difference between the origin of the workpiece coordinate system of the workpiece W attached to the workpiece table 65 by the
Xwm(n) =Xm0 +Xw(n) −Xori
Ywm(n) =Ym0 +Xw(n) −Yori
Zwm(n) =Zm0 +Zw(n) −Zori
加工工具63を含む主軸頭部分の機械座標系での座標位置を(Xtm,Ytm,Ztm)、NCデータによる座標位置を(Xnc,Ync,Znc)とすると、下式によりNCデータによる座標位置(Xnc,Ync,Znc)と機械座標系での座標位置(Xtm,Ytm,Ztm)との変換が行われる。
Xwm (n) = Xm0 + Xw (n) -Xori
Ywm (n) = Ym0 + Xw (n) -Yori
Zwm (n) = Zm0 + Zw (n) -Zori
When the coordinate position of the spindle head portion including the
Xtm=Xnc
Ytm=Ync
Ztm(k) =Znc−Zm0 −L(k)
ただし、L(k=1〜6)で、
L1 =Lt1
L2 =Lt2
L3 =Lt3
L4 =−Ls1
L5 =−Ls1 +Ls2
L6 =−Ls1 +Ls3
座標位置(Xtm,Ytm,Ztm)で、半径R(k) 、軸長L(k) で決まる円筒空間C(k) 内に加工素材Wの機械座標系での座標位置Pn(Xwm(n) ,Ywm(n) ,Zwm(n) )が含まれるか否かの判別を数値演算により行う。
Xtm = Xnc
Ytm = Ync
Ztm (k) = Znc-Zm0-L (k)
However, with L (k = 1-6),
L1 = Lt1
L2 = Lt2
L3 = Lt3
L4 = -Ls1
L5 = -Ls1 + Ls2
L6 = -Ls1 + Ls3
At the coordinate position (Xtm, Ytm, Ztm), the coordinate position Pn (Xwm (n)) of the workpiece W in the machine coordinate system within the cylindrical space C (k) determined by the radius R (k) and the axial length L (k). , Ywm (n), Zwm (n)) are included by numerical calculation.
ただし、R(k=1〜6)で、
R1 =Dt1 /2
R2 =Dt2 /2
R3 =Dt3 /2
R4 =Ds1 /2
R5 =Ds2 /2
R6 =Ds3 /2
C( k=1〜6)=半径R( k=1〜6)、軸長L( k=1〜6)による各部の円筒空間
座標位置Pnが円筒空間C(k) 内に含ない場合は「干渉なし」であり、座標位置Pnが円筒空間C(k) 内に含れる場合は「干渉あり」である。
However, with R (k = 1-6),
R1 = Dt1 / 2
R2 = Dt2 / 2
R3 = Dt3 / 2
R4 = Ds1 / 2
R5 = Ds2 / 2
R6 = Ds3 / 2
C (k = 1 to 6) = radius R (k = 1 to 6), axial length L (k = 1 to 6), the cylindrical space of each part If the coordinate position Pn is not included in the cylindrical space C (k) When there is “no interference” and the coordinate position Pn is included in the cylindrical space C (k), it is “with interference”.
また加工素材Wの機械座標系での座標位置Pn(Xwm(n) ,Ywm(n) ,Zwm(n) )より加工素材Wの表面がなす曲面Sを示す数式を作成し、座標位置(Xtm,Ytm,Ztm)で、半径R(k) 、軸長L(k) で決まる円筒空間C(k) と曲面Sとが交差するか否かの判別を数値演算により行う。 Further, a mathematical expression indicating the curved surface S formed by the surface of the workpiece W is created from the coordinate position Pn (Xwm (n), Ywm (n), Zwm (n)) of the workpiece W in the machine coordinate system, and the coordinate position (Xtm , Ytm, Ztm), whether the cylindrical space C (k) determined by the radius R (k) and the axial length L (k) intersects the curved surface S is determined by numerical calculation.
円筒空間C(k) と曲面Sとが交差しない場合は「干渉なし」であり、円筒空間C(k) と曲面Sとが交差する場合は「干渉あり」である。 When the cylindrical space C (k) and the curved surface S do not intersect each other, “no interference” is indicated. When the cylindrical space C (k) and the curved surface S intersect each other, “interference exists”.
なお、加工素材の3次元形状の計測は、工作機械のワークテーブル上以外に、3次元測定検出器の保持手段と、加工素材を3次元測定検出器による3次元形状計測位置に位置決め配置できるテーブルとを有し、必要に応じてそのテーブルがXYステージにより構成されている工作機械とは別の3次元形状計測装置を使用して行われてもよい。 In addition to the work table of the machine tool, the measurement of the three-dimensional shape of the work material is not limited to the work table of the machine tool, and the table capable of positioning and arranging the work material at the three-dimensional shape measurement position by the three-dimensional measurement detector. If necessary, the table may be performed using a three-dimensional shape measuring device different from the machine tool having an XY stage.
また加工素材の3次元形状の計測は、CCDカメラを使用した3次元撮像装置による撮像データによるもの以外に、触針を使用した3次元形状計測装置により行われてもよい。 In addition, the measurement of the three-dimensional shape of the processed material may be performed by a three-dimensional shape measurement device using a stylus other than the one based on the image data obtained by the three-dimensional image pickup device using a CCD camera.
以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。 Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and various embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.
1 演算処理装置
3 画像処理装置
5 干渉チェック部
7 装着工具チェック部
9 加工プログラムチェック部
11 加工適否チェック部
13 CCDカメラ
15 プロジェクタ
17 3次元撮像装置
19 CCDカメラ
21 テーブル
29 プログラミング装置
30 CAD装置
31 門形マシニングセンタ
35 ワークテーブル
41 サドル
43 ラム
45 3次元撮像ヘッド
47 3次元画像処理装置
49 装着工具撮像用CCDカメラ
51 CAD/CAM装置
52 NC装置
53 サドル
55 ラム
57 アタッチメント
59 主軸
61 ツールホルダ
63 加工工具
65 ワークテーブル
69 治具
W 加工素材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
3次元測定検出器により加工素材の3次元形状を計測して加工素材形状データを取得すると共に前記製品形状データを取得し、演算処理手段による演算処理によって同一XY座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのZ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が予め規定されている前記標準切り込み代より大きいか否かを判別し、それが大きい場合には前記加工回数を増加すべく前記加工プログラムの変更指示を行うことを特徴とする工作機械の加工適否チェック方法。 Product shape data that defines the three-dimensional shape of the finished workpiece is generated by the CAD function of the CAD / CAM device, and the standard cutting allowance of the machining material and the product shape data are generated by the CAM function of the CAD / CAM device. A method for checking the suitability of machining of a machine tool that automatically generates a machining program including the number of machining operations,
3-dimensional measuring detector to measure the three-dimensional shape of more processing material to obtain the product shape data obtains the processing material's shape data, said processing material's shape data at the same XY coordinates by arithmetic processing by the arithmetic processing means and it determines whether the difference of the difference or the direction of the plane normal to the Z direction of the coordinate values of the product shape data is larger than the standard entering margin which is defined in advance, increasing the processing number when it is large processing propriety check method of a machine tool and performing an instruction to change Subeku the machining program.
3次元測定検出器により加工素材の3次元形状を計測して加工素材形状データを取得すると共に前記製品形状データを取得し、同一XY座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのZ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が規定値より大きいか否かを演算処理手段による演算処理によって判別し、同一XY座標位置における前記加工素材形状データと製品形状データとのZ方向の座標値の差あるいは面法線方向の差が前記標準切り込み代を越える予め設定された規定値より大きい場合には前記加工プログラムの作成ミスあるいは加工素材の形状異常であると判定することを特徴とする工作機械の加工適否チェック方法。 Product shape data that defines the three-dimensional shape of the finished workpiece is generated by the CAD function of the CAD / CAM device, and the standard cutting allowance of the machining material and the product shape data are generated by the CAM function of the CAD / CAM device. A method for checking the suitability of machining of a machine tool that automatically generates a machining program including the number of machining operations,
3-dimensional measuring detector to measure the three-dimensional shape of more processing material to obtain the product shape data obtains the processing material's shape data, Z and the at the same XY coordinate position processing material's shape data and product shape data Whether or not the difference between the coordinate values of the directions or the difference between the surface normal directions is larger than the specified value is determined by calculation processing by the calculation processing means, and the Z direction between the processed material shape data and the product shape data at the same XY coordinate position If the difference in the coordinate values or the difference in the surface normal direction is larger than a preset specified value exceeding the standard cutting allowance, it is determined that the machining program is erroneously created or the shape of the machining material is abnormal. This is a method for checking the suitability of machining for machine tools.
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