CN1609740A - 数值控制装置 - Google Patents

Abstract

用长方体定义可能产生干扰的机械部位的形状，判定机械部位2的长方体2是否与机械部位1的长方体1干扰。其方法是，使长方体1的各边与基准坐标系各轴平行地旋转长方体1和长方体2。判定长方体2的任意一个顶点是否存在于长方体1内来判定是否存在干扰。同样，判定长方体1的任意一个顶点是否存在于长方体2内来判定是否存在干扰。而且，分别在X－Y平面、Y－Z平面和Z－X平面上判定长方体1和长方体2的各边是否干扰，当判定各平面上均产生干扰时，判定为长方体1和长方体2互相干扰。

Description

数值控制装置

技术领域

本发明涉及具有干扰检查功能的数值控制装置。

背景技术

工作机械在加工工件(被加工物)的过程中，刀具、工作台、夹持工件的夹具、主轴座等机械的各部位不能相互干扰。因此目前进行机械部位之间是否互相干扰的干扰检查。

例如，日本公开专利特开平9-230918号公报中公开的技术方案是：用几个立体的组合把刀具等有可能存在干扰的机械部位定义为干扰物，并存储在存储器中；插补处理干扰物的当前位置和移动指令，来求出轴移动后的干扰物的移动位置；在从干扰物插补前的位置到干扰物插补后的位置的移动过程中，将构成干扰物的立体形状可能干扰的区域作为干扰判定立体进行计算；用该干扰判定立体的组合设定干扰判定区域；最后根据所设定的干扰判定区域判定有无干扰。

另外，日本公开专利特开平8-115114号公报中公开的技术方案是：设定环绕刀具的立体区域的数据和禁止进入区域的数据；按照加工程序移动刀具的轴，从刀具的轴的当前位置和环绕刀具的立体区域的数据计算刀具的当前立体区域的位置；最后判定刀具的当前立体区域是否与进入禁止区域相干扰。

在工作机械中，除了作为3个基本轴的X、Y、Z轴的进给轴外还具有2个旋转轴的5轴加工机床是公知的。图17～图19示出这种5轴加工机床的概要。图17所示的5轴加工机床沿X轴和与该轴正交的Y轴方向驱动工作台1并且驱动其绕A轴和B轴旋转。刀具2沿与所述X轴和Y轴正交的Z轴方向被驱动。所述A轴是与Z轴平行的旋转轴，B轴是与X轴平行的旋转轴。图17所表示的是工件4用夹具3安装在工作台1上的状态。

图18所示的5轴加工机床沿X轴和Y轴方向驱动工作台1并沿Z轴方向驱动刀具2，同时使工作台1绕B轴旋转并使刀具2绕D轴旋转(倾斜)。该B轴是与X轴平行的旋转轴，D轴是与Y轴方向平行的旋转轴。

图19所示的5轴加工机床沿X轴和Y轴方向驱动工作台1并沿Z轴方向驱动刀具2，同时使刀具2绕C轴和D轴旋转。C轴是与Z轴平行的旋转轴，D轴是处在XY平面上的旋转轴。

上述各种5轴加工机床是公知的。

但上述5轴加工机床适用的干扰检查方法不是公知的。前述日本公开专利特开平9-230918号公报中公开的干扰检查方法在从干扰物插补前的位置到干扰物插补后的位置的移动过程中，将构成干扰物的立体形状可能干扰的区域作为干扰判定立体进行计算，因此该方法在用于5轴加工机床时必须进行复杂的计算，因而不适用于5轴加工机床。

另外，上述日本公开专利特开平8-115114号公报中公开的干扰检查方法仅能对应于移动刀具轴的情况，而无法对应上述各种5轴加工机床。

另一方面，5轴加工机床的工作台或刀具旋转、倾斜，因而加工前难以推定刀具等机械部位处于怎样的位置关系，加工过程中会意想不到地产生机械部位之间的干扰。机械部位之间产生干扰时会损坏机械、刀具或工件。因此，对于5轴加工机床，自动检查干扰是一个很重要的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于各种5轴加工机床的具有干扰检查功能的数值控制装置。

本发明的数值控制装置用于根据加工程序驱动控制加工机床的各轴，其特征在于，该装置具备存储以多面体定义所述加工机床的机械部位形状的数据的存储器、解析所述加工程序并生成有关动作路径的数据的指令解析部、根据所生成的数据对每个取样周期输出动作路径上的位置的插补装置、依据所述插补装置生成的各轴位置求出所述多面体形状的位置的装置以及检查所求出的多面体形状的位置上的所述多面体形状之间是否干扰的干扰检查装置，从而可以检查机械部位之间的干扰。而且，以一个以上的多面体的组合来定义所述机械部位形状，并且该多面体为长方体。所述干扰检查装置检查属于一个机械部位的一个长方体的顶点是否干扰属于另一个机械部位的一个长方体，以及属于一个机械部位的一个长方体的边是否干扰属于另一个机械部位的一个长方体。另外，当所述干扰检查装置判定为存在干扰时就停止插补。

设所述加工机床的各轴至少包括一个旋转轴，至少一个旋转轴可以使刀具倾斜，或者至少一个旋转轴使工作台旋转。至少2个旋转轴使刀具和工作台旋转。

本发明按照上述构成，根据加工程序检查插补位置的机械部位的干扰，因而只要存储特定机械部位形状的多面体数据即可，从而可以简单地判定干扰，即使对5轴加工机床那样的刀具或工作台旋转的加工机床也可以容易地进行干扰检查。

附图说明

图1是构成2个机械部位形状的长方体会产生干扰的任意位置、姿势的状态图。

图2是使构成一个机械部位形状的长方体的各边与基准坐标系的各轴平行地旋转2个长方体后的状态图。

图3是一个长方体当中存在有另一个长方体的顶点从而产生干扰的说明图。

图4一个长方体的边与另一个长方体的边干扰时的状态的说明图。

图5是以一个长方体的与X-Y平面平行的面为中心，将X-Y平面分割为9个平面时的说明图。

图6是用于判定一个长方体的边与另一个长方体的边干扰的说明图。

图7是以一个长方体的与Y-Z平面平行的面为中心，将Y-Z平面分割为9个平面时的说明图。

图8是以一个长方体的与Z-X平面平行的面为中心，将Z-X平面分割为9块时的说明图。

图9是使构成另一个机械部位形状的长方体的各边与基准坐标系的各轴平行地旋转2个长方体后的状态图。

图10是本发明的数值控制装置的一个实施例的主要部分的框图。

图11是图1的数值控制装置的功能框图。

图12是本发明数值控制装置一个实施例的检查2个机械部位间干扰的主处理流程图。

图13是图12的主处理流程的步骤T3中的干扰判定处理流程图。

图14是图12的主处理流程的步骤T4中的干扰检查流程图。

图15是图14的步骤T42中的X-Y平面上的干扰检查流程图。

图16是图12的主处理流程的步骤T5中的干扰判定处理流程图。

图17是具有包括2个旋转轴的工作台的5轴加工机床的概要说明图。

图18是具有1个旋转轴的工作台和刀具绕一个旋转轴倾斜的5轴加工机床的概要说明图。

图19是刀具绕2个旋转轴旋转的5轴加工机床的概要说明图。

具体实施方式

参照附图说明以下实施例可以明确本发明的上述以及其它目的和特征。

以下说明本发明干扰检查功能的基本算法。

在本发明中，机械部位1和机械部位2的形状分别以1个以上的多面体的组合来定义，判定机械部位1的一个多面体是否干扰机械部位2的一个多面体来进行机械部位1是否干扰机械部位2的检查。例如，图17～图19示出工作台、刀具、夹具等机械部位的形状分别以多面体1a、2a、3a定义的例子。在此，多面体为长方体，设机械部位1由长方体11、12、...、1n构成，并且可能干扰机械部位1的机械部位2由长方体21、22、...、2m构成，循环检查这些长方体11、12、...、1n内的任意一个是否与长方体21、22、...、2m内的任意一个相互干扰。

以下说明从机械部位1的长方体11、12、...、1n当中选择任意一个长方体1p，从机械部位2的长方体21、22、...、2m当中选择任意一个长方体2q，然后检查长方体1p和长方体2q任意旋转/平行移动时的干扰。

使加工机床运转并使机械部位1的长方体1p和机械部位2的长方体2q处于图1所示的状态。如图1所示，设长方体1p的各顶点为V11、V12、V13、V14、V15、V16、V17、V18。同样，设长方体2q的各顶点为V21、V22、V23、V24、V25、V26、V27、V28。

(1)依照基准坐标系旋转长方体1p：

求出为使长方体1p的各边与基准坐标系(X、Y、Z轴坐标系)各轴平行而对长方体1p进行旋转变换的变换矩阵M1，并求出各顶点的坐标值。设变换后的长方体1p′的各顶点为V11′、V12′、V13′、V14′、V15′、V16′、V17′、V18′，如果变换矩阵M1为以下(1)式，对顶点V11进行以下(2)式的运算，求出顶点V11′的坐标值(x、y、z)。其它顶点同样可得。

对于长方体2q的各顶点，也利用求得的变换矩阵M1进行同样的变换，然后求出变换后得到的长方体2q′的各顶点V21′、V22′、V23′、V24′、V25′、V26′、V27′、V28′的坐标值。图2示出为使长方体1p的各边与基准坐标系各轴平行而这样变换过的长方体1p′、2q′的状态。

在该状态下，进行长方体1p′和长方体2q′的干扰检查，长方体2q′干扰长方体1p′的情况包括(a)如图3所示长方体2q′的任意一个顶点位于长方体1p′的内部和(b)如图4所示长方体2q′的12个边中至少一个边的一部分存在于长方体1p′内部两种情形。

(2)检查长方体2q′的各顶点是否位于长方体1p′的内部：

从长方体1p′的8个顶点内选择出满足x1＜x2、y1＜y2、z1＜z2的顶点α(x1、y1、z1)和顶点β(x2、y2、z2)。在上述长方体1p′的例子中，选择顶点V13′为顶点α，顶点V16′为顶点β。着眼于长方体2q′的8个顶点当中的任意一个，设该顶点的坐标为(X0、Y0、Z0)，当以下“条件1”成立时，该顶点位于长方体1p′内，意味着产生干扰。

条件1：x1≤X0≤x2且y1≤Y0≤y2且z1≤Z0≤z2

长方体2q′的8个顶点当中只要有一个满足上述“条件1”，就意味着长方体2q′干扰长方体1p′。全部8个顶点均不满足上述“条件1”时，长方体2q′是否与长方体1p′干扰尚未明确，因此进一步进行干扰检查。

(3)检查长方体2q′的边是否存在于长方体1p′的内部着眼于长方体2q′的12个边当中的任意一个时，设该边一个端点(顶点)的坐标为(X1、Y1、Z1)，另一个端点(顶点)的坐标为(X2、Y2、Z2)。

(3-1)X-Y平面上的检查：

设长方体1p′的与基准坐标系的X-Y平面平行的面(存在有2个，但因为X轴和Y轴的坐标值相同，在图5中表示的是由顶点V13′、V14′、V18′、V17形成的面)为平面(0、0)，延长该平面(0、0)的各边，得到平面(1、1)、(1、0)、(1、-1)、(0、1)、(0、-1)、(-1、1)、(-1、0)、(-1、-1)，从而将X-Y平面分割成总共9个平面。另外，图5中顶点V13′的X-Y坐标为(x1、y1)，顶点V18′的X-Y坐标为(x2、y2)。

(3-1-1)一个端点存在于平面(0、0)中时(参照图6的“假干扰2(3-1-1)”)；

所着眼的长方体2q′的一边的一个端点的X-Y坐标(X1、Y1)和另一个端点的X-Y坐标(X2、Y2)当中的任意一个存在于平面(0、0)中时，该长方体2q′的边与平面(0、0)相交，结果，至少从X-Y平面看，该边可能与长方体1p相交，构成假干扰2。即：

x1≤X1≤x2且y1≤Y1≤y2时，或者

x1≤X2≤x2且y1≤Y2≤y2时，

长方体2q′的一边的端点存在于平面(0、0)中形成假干扰2。另外，如后所述，在针对Y-Z平面、Z-X平面也进行干扰判定并在所有平面内判定为假干扰2时，判定为长方体2q干扰长方体1p。

(3-1-2)两个端点存在于平面(0、0)以外的平面中时：

长方体2q′的一边的一个端点(X1、Y1)和另一个端点(X2、Y2)共同存在于平面(0、0)以外的同一平面中时，判定为非干扰。

如图5所示，设平面(0、0)是由点(x1、y2)、点(x1、y1)、点(x2、y1)、点(x2、y2)包围的X-Y平面，长方体2q′的一边的一个端点(X1、Y1)和另一个端点(X2、Y2)在

x2＜X1、X2且y2＜Y1、Y2时，位于平面(1、1)内；

x2＜X1、X2且y1＜Y1、Y2＜y2时，位于平面(1、0)内；

x2＜X1、X2且y1＞Y1、Y2时，位于平面(1、-1)内；

x1＜X1、X2＜x2且y2＜Y1、Y2时，位于平面(0、1)内；

x1＜X1、X2＜x2且y1＞Y1、Y2时，位于平面(0、-1)内；

x1＞X1、X2且y2＜Y1、Y2时，位于平面(-1、1)内；

x1＞X1、X2且y1＜Y1、Y2＜y2时，位于平面(-1、0)内；

x1＞X1、X2且y1＞Y1、Y2时，位于平面(-1、-1)内。这些情况下判定为非干扰。

(3-1-3)一个端点存在于平面(0、0)4个角的平面中时(参照图6的“假干扰1(3-1-3)”)；

长方体2q′的一边的一个端点(X1、Y1)存在于平面(0、0)4个角的平面(η、ζ)((1、1)、(1、-1)、(-1、-1)和(-1、1))之中的一个平面内、另一个端点(X2、Y2)位于平面(η′、ζ′)内时，只要不是η≠η′且ζ≠ζ′，就是非干扰。如此无法判定为非干扰时，判定为假干扰1。例如，在图6中，一边的一个端点存在于平面(1、1)中时，另一个端点只要不在平面(0、-1)、(-1、0)和(-1、1)中，则为非干扰；其它情况下为假干扰1。该假干扰1是指在该坐标平面内有可能发生干扰，在上述例子中，既有边与平面(0、0)相交的情况，也有不相交的情况，因而这样的情况为假干扰1。

(3-1-4)两个端点分别存在于共有平面(0、0)的一个边的平面和共有平面(0、0)的另一个边的平面中时；

长方体2q′的一边的一个端点存在于共有平面(0、0)的一个边的一个平面(η、ζ)中，另一个端点存在于共有平面(0、0)的另一个边的平面(η′、ζ′)中，并且η≠η′、ζ≠ζ′当中的任意一方成立时，判定为假干扰2，其它情况下判定为假干扰1。例如，在图6中，一个端点位于平面(1、0)内，另一个端点位于平面(-1、0)内时，该边必定与X-Y坐标的平面(0、0)相交，因此判定为假干扰2(参照图6的“假干扰2(3-1-4)”)，其它情况下既可能相交也可能不相交，因此判定为假干扰1(参照图6的“假干扰1(3-1-4)”)。

(3-1-5)判定为假干扰1时的追加判断：

在上述各判定处理中判定为假干扰1的情况下，进一步判定在该坐标平面上是否为假干扰2。该处理是作出连通长方体2q′的一边的一个端点(X1、Y1)和另一个端点(X2、Y2)的直线L，长方体1p′在X-Y坐标上的4个点内只要有一个点存在于该直线L上，则判定为假干扰2。另外，长方体1p′在X-Y坐标上的4个点如果全部位于该直线L的一侧，则为非干扰。否则判定为假干扰2。

即，如果长方体1p′的X-Y坐标上的4个点全部位于直线L的一侧，则在直线L截断X-Y平面时并没有截断平面(0、0)，意味着直线L没有通过长方体1p′。

连通长方体2q′的一边的一个端点(X1、Y1)和另一个端点(X2、Y2)的直线L上有长方体1p′的一边的一个端点(x、y)时，以下(3)式成立：

(Y2-Y1)/(X2-X1)＝(y-Y1)/(x-X1)                  ...(3)根据以上(3)式，

(Y1-Y2)*x+(X2-X1)*y+(Y2-Y1)*X1+(X2-X1)*Y1＝0    ...(4)成立。

因此，长方体1p′的X-Y坐标的4个点为V13′(x1、y1)、V14′(x2、y1)、V18′(x2、y2)、V17′(x1、y2)，将x1、y1；x2、y1；x2、y2；x1、y2分别代入上述(4)式的x、y后得到的值为PH1、PH2、PH3、PH4。即，

(Y1-Y2)*x1+(X2-X1)*y1+(Y2-Y1)*X1+(X2-X1)*Y1＝PH1

(Y1-Y2)*x2+(X2-X1)*y1+(Y2-Y1)*X1+(X2-X1)*Y1＝PH2

(Y1-Y2)*x2+(X2-X1)*y2+(Y2-Y1)*X1+(X2-X1)*Y1＝PH3

(Y1-Y2)*x1+(X2-X1)*y2+(Y2-Y1)*X1+(X2-X1)*Y1＝PH4

如果上述PH1、PH2、PH3、PH4当中的任意一个为“0”，对应端点V13′、V14′、V18′、V17′的任意一个就存在于直线L上，判定为假干扰2。

如果上述PH1、PH2、PH3、PH4都不为“0”，如果符号都相同，则4个端点全部位于同一侧，为非干扰。另一方面，如果PH1、PH2、PH3、PH4当中的一个或几个为正值，其它的为负值，则判定为假干扰2。

(3-2)Y-Z平面上的检查：

与上述(3-1)的X-Y平面上的干扰检查相同，以长方体1p′与基准坐标系的Y-Z平面平行的面(存在的2个当中的一个，在图7中表示的是由顶点V13′、V17′、V15′、V11′形成的面)为平面(0、0)，延长该平面(0、0)的各边，得到平面(1、1)、(1、0)、(1、-1)、(0、1)、(0、-1)、(-1、1)、(-1、0)、(-1、-1)，从而将Y-Z平面分割成总共9个平面。然后对Y-Z平面进行与X-Y平面的干扰检查相同的干扰检查。

(3-3)Z-X平面上的检查：

同样，如图8所示，以长方体1p′与基准坐标系的Z-X平面平行的面(在图8中表示的是由顶点V13′、V11′、V12′、V14′形成的面)为平面(0、0)，延长该平面(0、0)的各边，得到平面(1、1)、(1、0)、(1、-1)、(0、1)、(0、-1)、(-1、1)、(-1、0)、(-1、-1)，从而将Z-X平面分割成总共9个平面。然后对Z-X平面进行与X-Y平面的干扰检查相同的干扰检查。

(3-4)综合检查

在上述对X-Y平面、Y-Z平面、Z-X平面的干扰检查中全部判定为假干扰2时，判定长方体1p与长方体2q干扰。

(4)长方体1p的各顶点是否位于长方体2q内部的检查：

(4-1)依照基准坐标系旋转长方体2q：

求出为使长方体2q的各边与基准坐标系(X、Y、Z轴坐标系)各轴平行而对长方体2q进行旋转变换的变换矩阵M2，并求出各顶点的坐标值。此时的长方体2q成为长方体2q″。旋转变换后求出的长方体2q″各顶点为V21″、V22″、V23″、V24″、V25″、V26″、V27″、V28″。

对于长方体1p的各顶点，也利用求得的变换矩阵M2进行同样的变换，求出长方体1p″各顶点V11″、V12″、V13″、V14″、V15″、V16″、V17″、V18″的坐标值。

图9所示的是使长方体2q的各边与基准坐标系的各轴平行而这样变换后的长方体1p″、2q″的状态。

在该状态下，判定长方体1p″的任意一个顶点是否存在于长方体2q″的内部。与前述(2)检查长方体2q′的各顶点是否位于长方体1p′内部相同，从长方体2q″的8个顶点内选择出满足x1＜x2、y1＜y2、z1＜z2的顶点α(x1、y1、z1)和顶点β(x2、y2、z2)。在上述图9的长方体2q″的例子中，选择顶点V23″为顶点α，顶点V26″为顶点β。

着眼于长方体1p″各顶点中的1个顶点，该顶点的坐标为(X0、Y0、Z0)，当与上述“条件1”相同的以下“条件2”成立时，该顶点位于长方体2q″内，意味着产生干扰。

条件2：x1≤X0≤x2且y1≤Y0≤y2且z1≤Z0≤z2

长方体1p″的8个顶点当中只要有一个满足上述“条件2”时，就意味着长方体1p″干扰长方体2q″。全部8个顶点均不满足上述“条件2”时，长方体1p″不干扰长方体2q″。

另外，因为长方体2q的边相对长方体1p的干扰检查是边之间的检查，长方体1p对长方体2q的干扰检查已经在上述(3)进行，因而不必再次进行。

以上说明的是本实施例的干扰检查算法。该算法的处理由数值控制装置进行，在加工中进行干扰检查。

图10所示的是实施上述干扰检查算法的本发明一个实施例的数值控制装置的主要部分框图。

CPU11是对数值控制装置10进行整体控制的处理器。处理器11经总线23与由ROM、RAM、非易失性RAM等构成的存储器12、可编程机器控制器(PMC)13、由CRT或液晶等构成的显示器14、键盘等用于输入各种指令或数据的输入设备15、与外部存储媒体或主机等连接的接口16、工作机械的各轴控制电路17(图中表示具有5个轴的例子)以及主轴控制电路20连接。

CPU11经总线23读出存储器12的ROM中存储的系统程序，并根据该系统程序控制整个数值控制装置。另外，与本发明相关联，存储器12中存储有实施上述干扰检查算法的软件(后述)，并且利用一个以上的多面体(在该实施例中为长方体)的组合定义可能产生干扰的机械各部位的形状并存储其数据。

PMC13根据数值控制装置10中内置的程序向作为控制对象物的加工机床辅助装置输出信号，或者输入来自该辅助装置的信号并进行控制。而且，PMC13接收由数值控制装置控制的加工机床本体上配置的操作盘的各种开关等的信号，对该信号进行必要的处理后传递给CPU11。

各轴(5轴)的轴控制电路17从CPU11接收插补分配到各轴的移动指令量，然后将各轴指令输出到伺服放大器18。伺服放大器18接收该指令，然后驱动工作机械各轴的伺服电机19。各轴的伺服电机19内置位置/速度检测器，将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈到轴控制电路17，进行位置/速度的反馈控制。图10中省略了位置/速度的反馈。

另外，主轴控制电路20接收主轴旋转指令后向主轴放大器21输出主轴速度信号。主轴放大器21接收主轴速度信号，以所指示的旋转速度使主轴电机22旋转。而且，通过编码器(图上未示出)进行主轴旋转速度的检测并反馈回主轴控制电路20来进行速度控制。

上述数值控制装置10的结构与现有的5轴控制的数值控制装置相比没有变化，不同之处在于，如上所述存储器12内存储有实施干扰检查算法的软件和定义机械各部位形状的数据。

图11是本实施例的功能框图。指令解析部30对加工程序进行解析并将其转换成可执行形式，由插补处理部31进行插补处理后向各轴输出移动指令。现有技术是将该移动指令直接输出到各轴加减速部34a～34e，但本实施例是由干扰检查部32进行干扰检查后再将移动指令输出到各轴加减速部34a～34e。干扰检查部32根据利用多面体组合的机械部位形状定义33进行干扰检查。各轴加减速部34a～34e对移动指令进行加减速处理，然后根据处理后的各轴移动指令分别进行伺服控制35a～35e(位置、速度、电流的反馈控制)，从而驱动各轴的伺服电机。

图12～图16是该数值控制装置处理器11起干扰检查部32的功能所实施的干扰检查处理流程图。

图12是该干扰检查处理的主处理，根据插补处理输出的移动指令位置，进行机械部位1和机械部位2是否干扰的干扰检查。例如，在图17～图19所示的5轴加工机床的情况下，进行刀具2与夹具3之间或者刀具2与工作台1之间的该干扰检查。

首先将指定定义机械部位1的多个长方体之一的指标i和指定定义机械部位2的多个长方体之一的指标j分别设定为“1”(步骤T1、T2)，然后判定机械部位2的长方体2j是否位于机械部位1的长方体1i的内部(干扰检查)(步骤T3)，即进行前述算法(2)的处理。参照图13说明该处理的细节，如果机械部位2的长方体2j的至少一个顶点存在于机械部位1的长方体1i内部，则判定机械部位1与机械部位2干扰，不将移动指令输出到加减速处理部34a～34e，而停止插补动作，停止机械动作并在显示器14上显示警报等(步骤T11)。

另一方面，如果机械部位2的长方体2j的全部顶点均不在机械部位1的长方体1i内部，则前进到步骤T4，执行机械部位2的长方体2j的各边是否与机械部位1的长方体1i干扰的判定处理(步骤T4)。该处理是前述算法(3)的处理，参照图14和图15说明详细处理。然后，在该处理判定为长方体2j的至少一边与长方体1i干扰时，前进到步骤T11，如前所述，停止插补，停止机械动作并显示警报。

该步骤T4的判定处理不判定为干扰的情况下，前进到步骤T5，判定机械部位1的长方体1i的各顶点是否存在于机械部位2的长方体2j内部来进行干扰检查。即为前述算法(4)的处理，用图16说明详细情况。

该步骤T5的处理不判定为干扰的情况下，使指标j加1(步骤T6)，然后判定该指标j的值是否超过定义机械部位2的长方体的个数n(步骤T7)，如果没有超过，则返回步骤T3重复前述处理。如果不判定为干扰，则重复步骤T3、T4、T5、T6和T7的处理，判定定义机械部位2的形状的全部长方体21、22、...、2m是否对定义机械部位1的形状的多个长方体中的一个长方体1i产生干扰，如果不干扰，则从步骤T7前进到步骤T8，对指定确定机械部位1形状的长方体之一的指标i加1，判定该指标i是否超过定义机械部位1的长方体的个数m(步骤T9)，如果没有超过，则返回步骤T2重复前述处理。即，判定机械部位2的全部长方体是否不对定义机械部位1的下一个长方体产生干扰。

然后，如果不判定为干扰，则重复从步骤T2到步骤T9的处理，直到超过定义机械部位1的形状的长方体的个数m，在判定机械部位1的全部长方体和机械部位2的全部长方体均不干扰时，在步骤T10中判定为非干扰，将移动指令输出到各轴加减速部，使加工机床执行动作。

以上处理在可能产生干扰的机械部位1和机械部位2之间进行。在图17～图19的例子中是在刀具2和工作台1、刀具2和夹具3之间进行。

图13所示的是上述步骤T3的处理中的机械部位2的长方体2j的各顶点是否位于机械部位1的长方体1i内部的干扰检查的详细处理。

求出为使长方体1i的各边与基准坐标系(X、Y、Z轴坐标系)各轴平行而对机械部位1的长方体1i进行旋转变换的变换矩阵M1，并求出旋转变换后得到的长方体1i′的顶点(V11′、V12′、V13′、V14′、V15′、V16′、V17′、V18′)的坐标值(x、y、z)(步骤T30)。对于机械部位2的长方体2j的各顶点，也利用变换矩阵M1进行变换，求出长方体2j′的各顶点(V21′、V22′、V23′、V24′、V25′、V26′、V27′、V28′)的坐标值(X、Y、Z)(步骤T31)。

从长方体1i′的8个顶点内选择出满足条件x1＜x2、y1＜y2、z1＜z2的顶点α(x1、y1、z1)和顶点β(x2、y2、z2)(步骤T32)。然后将指定长方体2j′的顶点的指标k设为“1”(步骤T33)，判定该指标k所表示的长方体2j′的顶点V2k′的坐标值(X0、Y0、Z0)是否满足前述“条件1”(步骤T34、T35)。

在满足“条件1”(x1≤X0≤x2且y1≤Y0≤y2且z1≤Z0≤z2)时，判定为对应的长方体间产生干扰(步骤T39)，返回主处理流程，进行步骤T11的处理并使机械停止动作。另一方面，不满足上述“条件1”时，使指标k加1(步骤T36)，判定该指标k的值是否超过顶点个数8(步骤T37)，没有超过时，返回步骤T34重复执行前述处理，在8个顶点均不满足上述“条件1”时，判定为长方体2j′不干扰长方体1i′(步骤T38)，返回主处理流程并前进到步骤T4。

以上处理在机械部位1的各长方体和机械部位2的各长方体之间执行，当机械部位2的任意一个长方体的顶点存在于机械部位1的任意一个长方体内部时，判定为产生干扰。

图14所示的是图12所示的主处理流程中步骤T4的长方体1i与长方体2j的各边的干扰检查的详细情况。

首先定义长方体2j的各边，并存储该边端点(顶点)的坐标(X、Y、Z)。例如，将长方体2j的顶点V21′-V22′之间的边定义为S1、顶点V21′-V23′之间的边定义为S2等，如此将各边定义为S1～S12。然后分别存储各边S1～S12的端点坐标(X、Y、Z)(步骤T40)。将指定长方体2j的边的指标k设为“1”(步骤T41)，首先在X-Y平面上判定边Sk是否与机械部位1的长方体1i干扰(步骤T42)。用图15详细说明该边Sk与长方体1i的干扰判定处理的详细情况。

如果判定边Sk在X-Y平面上不与长方体li干扰，则前进到步骤T45。另一方面，如果判定为产生干扰(假干扰2)，则前进到步骤T43，判定Sk是否在Y-Z平面上与长方体1i干扰。结果，判定为非干扰时前进到步骤T45，判定为干扰(假干扰2)时前进到步骤T44。然后判定Sk是否在Z-X平面上与长方体1i干扰，结果，判定为非干扰时前进到步骤T45，判定为干扰(假干扰2)时(最终在X-Y、Y-Z、Z-X平面上全部判定为假干扰2的情况)前进到步骤T48，判定为长方体2j的至少一个边与长方体1i干扰，然后返回主处理流程，在步骤T11中如前所述使机械停止动作并发出警报。

如果步骤T42、T43、T44当中任何一个的处理判定为不干扰，则将指标k加1(步骤T45)，然后判定该指标k是否超过边的个数12(步骤T46)，没有超过时返回步骤T42，进行该指标k所表示的边Sk是否与长方体1i干扰的步骤T42以下的判定。在指标k超过12、未判定为所有的边S1～S12与长方体1i干扰时(步骤T47)，返回图12的主处理流程并转移到步骤T5的处理。

图15是图14中步骤T42的处理，即长方体2j的边Sk是否在X-Y平面上与长方体1i干扰的详细处理流程图。

首先将机械部位2的长方体2j的边Sk的两端点坐标设为(X1、Y1、Z1)和(X2、Y2、Z2)，并设长方体1i′与基准坐标系的X-Y平面平行的面为平面(0、0)，延长该平面(0、0)的各边，得到平面(1、1)、(1、0)、(1、-1)、(0、1)、(0、-1)、(-1、1)、(-1、0)、(-1、-1)，从而将X-Y平面分割成总共9个平面(步骤T420)。

然后判定长方体2j的边Sk的任意一个端点是否存在于平面(0、0)中。该判定方法已在(3-1-1)中叙述，因而省略详细说明。如果边Sk的一个端点(X1、Y1、Z1)或另一个端点(X2、Y2、Z2)存在于平面(0、0)中，则转移到步骤T429，判定为在X-Y平面上产生干扰(假干扰2)(步骤T421)。

另一方面，如果边Sk的一个端点(X1、Y1、Z1)和另一个端点(X2、Y2、Z2)均不存在于平面(0、0)中，则转移到步骤T422，判定这两个端点是否位于同一平面内。该判定处理已在(3-1-2)中详细说明，因而省略其详细说明。如果判定边Sk的两端点存在于平面(0、0)以外的同一平面内，则转移到步骤T430，判定边Sk为非干扰。

判定为边Sk的两个端点不在同一平面内时，前进到步骤T423，判定这两个端点当中的任意一个是否存在于平面(0、0)4个角的平面，即平面(1、1)、平面(1、-1)、平面(-1、-1)和平面(-1、1)内。边Sk两个端点当中的任意一个都不位于上述4个角的平面内时前进到步骤T425，而当两个端点当中的任意一个位于平面(0、0)4个角的平面内时前进到步骤T424。在步骤T424中判定边Sk的另一个端点是否可能到达横穿平面(0、0)的平面。

边Sk的一个端点存在于平面(0、0)4个角的任意一个平面(η、ζ)((1、1)、(1、-1)、(-1、-1)或(-1、1))内、另一个端点所在平面为平面(η′、ζ′)时，如果η≠η′且ζ≠ζ′成立，则有可能横穿平面(0、0)，此时判定为假干扰1并前进到步骤T426。如果η＝η′和ζ＝ζ′当中的至少一个成立，则边Sk不穿过平面(0、0)，因而判定为非干扰并前进到步骤T430。

另一方面，在步骤T423中，边Sk的任意一个端点均不位于平面(0、0)4个角的平面(1、1)、平面(1、-1)、平面(-1、-1)或平面(-1、1)内时，前进到步骤T425，当一个端点位于平面(η、ζ)内、另一个端点位于平面(η′、ζ′)内，并且η＝η′或ζ＝ζ′当中的任何一个成立时，判定为假干扰2并前进到步骤T429，除此以外的情况下判定为假干扰1并前进到步骤T426。即，边Sk确实穿过平面(0、0)时判定为假干扰2，有可能穿过也可能不穿过时判定为假干扰1。

在步骤T424和步骤T425中判定为假干扰1时，进行步骤T426～步骤T428的追加判断。首先，作出连通边Sk一个端点(X1、Y1)和另一个端点(X2、Y2)的直线L，长方体1i′在X-Y坐标上的4个点内只要有一个存在于该直线L上(步骤T427)，则判定为假干扰2并转移到步骤T429。虽然不在直线L上，但如果长方体1i′在X-Y坐标上的4个点如果全部位于由直线L分割而成的两个面当中的一个(步骤T428)，则平面(0、0)没有被截断，直线L不通过长方体1i，从而判定为非干扰并转移到步骤T430。而当长方体1i′的4个点分开位于直线L两侧时，直线L穿过平面(0、0)，有可能存在干扰，因而判定为假干扰2并前进到步骤T429。该步骤T427和步骤T428判定处理的详细情况已在(3-1-5)中详述，因而在此省略其说明。

然后转移到步骤T430，当判定机械部位2的长方体2j的边Sk不与机械部位1的长方体1i′干扰时，转移到图14所示的步骤T45。而在步骤T429中判定为假干扰2时，前进到图14的步骤T43，在Y-Z平面上判定是非干扰还是假干扰2。在此省略该Y-Z平面判定的详细说明，该判定与图15所示的X-Y平面的判定相同，长方体2j的边为Y-Z平面上的边的两端的坐标为(Y1、Z1)和(Y2、Z2)，与长方体1i的Y-Z平面平行的面为平面(0、0)，其它与图15的处理相同。

而且，步骤T44的详细处理也与图15的处理相同，在这种情况下，长方体2j的边为Z-X平面上的边，其两端的坐标为(Z1、X1)和(Z2、X2)，与长方体1i的Z-X平面平行的面为平面(0、0)，其它与图15的处理相同。

如上所述，在判定长方体2j与长方体1i的边是否干扰并且判定为非干扰时，从图12的步骤T4转移到步骤T5，判定是否长方体1i的至少一个顶点存在于长方体2j内并产生干扰。该处理的详细情况如图16所示。该图16所示的处理与图13所示的长方体2j的各顶点是否与长方体1i干扰的处理相同，只要将长方体1i与长方体2j相替换即可，详细算法已经叙述，因而在此省略图16所示处理的详细说明。

如上所述，本实施例在用工作机械的加工中，根据插补后的指令位置进行干扰检查，在发生干扰等情况下，停止插补，不输出其移动指令，从而使机械的动作停止，防止机械部位发生干扰。

本发明中执行的是加工程序，也可以通过不进行机械加工的试车运转来确认是否发生机械部位的干扰。而且也可以在显示器14上显示发生干扰的程序位置。

另外，在上述实施例中，作为定义机械部位形状的手段的多面体为长方体，并且以一个以上的组合来定义，但也可以是其它形状，例如也可以用三角锥等形状来定义。

Claims (9)

1.一种根据加工程序驱动控制加工机床的各轴的数值控制装置，设置有存储用多面体定义所述加工机床的机械部位形状的数据的存储器、解析所述加工程序并生成动作路径数据的指令解析部、根据所述生成的数据对每个取样周期输出动作路径上的位置的插补装置、依据所述插补装置生成的对应于各轴位置求出所述多面体形状的位置的装置以及检查所述求出的多面体形状的位置上的所述多面体形状之间是否存在干扰的干扰检查装置。

2.如权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于用一个或一个以上的多面体的组合来定义所述机械部位的形状。

3.如权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于所述多面体为长方体。

4.如权利要求3所述的数值控制装置，其特征在于所述干扰检查装置检查属于一个机械部位的一个长方体的顶点是否与属于另一个机械部位的一个长方体干扰，以及属于一个机械部位的一个长方体的边是否与属于另一个机械部位的一个长方体干扰。

5.如权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于当所述干扰检查装置判定存在干扰时停止插补。

6.如权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于所述加工机床的各轴包括至少一个旋转轴。

7.如权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于所述加工机床的至少一个旋转轴使刀具倾斜。

8.如权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于所述加工机床的至少一个旋转轴使工作台旋转。

9.如权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于所述加工机床的至少2个旋转轴使刀具和工作台旋转。

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