JP2004021954A - Ｎｃデータの工具軌跡表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＣデータの工具軌跡表示の改良。
【解決手段】ＸＹＺの３軸から選択された特定軸に対する各微小線分の傾きを正、負または０として判別し、各方向の傾きに対して指定された表示属性を与える。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＸＹＺの３軸微小線分で加工物を加工するＮＣデータの工具軌跡を微小線分あるいは微小線分の端点の集合として表示するときの表示方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加工機器を用いて複雑な加工をするときにはＮＣ制御加工が好適であり、ＣＡＤ／ＣＡＭにより作成されたＮＣデータを用い、高速送り機能を搭載したマシニングセンタにて高精度かつ高効率でこのような複雑な加工を行うことができる。この種の加工としては、例えば金型等の機械加工が知られている。
【０００３】
このように、複雑な形状加工に対して最適な加工軌跡を与えるために、ＮＣデータは最も重要な役割を果たす。しかしながら、ＮＣデータはあらゆる制御指令を内蔵するようになり、そのデータ量が膨大となり、一旦作成したＮＣデータの良否判定を行うことが困難になるという問題が生じていた。
【０００４】
もちろん従来においても、完成されたＮＣデータは各種の表示形式によってモニタ上に表示され、内蔵されている工具種類、面粗さ、精度許容値等の各種テーブルのチェックが行われる。また同様に、ＮＣデータの心臓部でもあるＸＹＺの３軸に沿った加工軌跡も同様にモニタ上に表示され、加工軌跡自体の良否あるいは工具の他部位との衝突干渉等のチェックをモニタ上でシミュレーションして、その良否が確認されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したように、ＮＣデータ自体のデータ量が膨大であり、また複雑精緻な加工を行う場合の微妙な加工状況を、単なるモニタ上の視覚表示にて確認するのみでは正確な良否判断を行うことが困難であった。
【０００６】
更に、このようなＮＣデータを用いて実際に加工が行われたときに、加工物に加工痕が生じた場合、その原因である痕因究明を迅速かつ正確に行わなければならず、この痕因追求に対応するＮＣデータの適切な表示方法がないという問題があった。
【０００７】
一般に、前述した加工痕に対しては、基本的に２種類の痕因が考えられる。第１はＮＣデータの不良であり、第２は加工機側の原因である。
【０００８】
従来においては、加工物に加工痕が発見されたとき、いずれの側に原因があるかを直ちに判定することはできず、常に両者を並列的に調査しながら痕因の解析を行うということが一般に行われていた。しかしながら、このような従来手法によっては、痕因の解明に多大な時間が必要となり、特に前述したように近年のＮＣデータは膨大なデータ量を有し、これを全て解析することが極めて難しかった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、従来にない新たな加工軌跡の表示方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ＸＹＺの３軸微小線分で加工物を加工するＮＣデータの工具軌跡を特定のルールに従った表示形態で表示することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、工具軌跡を表示するＸＹＺの３軸から選択された特定軸に対して、各微小線分の傾きを正又は負あるいは０を判別し、各傾きに対してそれぞれに表示属性を与えて、特定軸に対しては前記線分毎の表示属性に従った表示形態で微小線分あるいは微小線分の端点を表示することを特徴とする。
【００１２】
従って、本発明によれば、特定軸に対する各微小線分の傾きを例えば異なる色を与えて微小線分あるいは微小線分の端点を表示するので、特定軸に沿った工具軌跡の凹凸等を容易に判別することが可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、上記表示方法によって表示された工具軌跡を用いてＮＣデータの良否判定を行うことができる。
【００１４】
すなわち、ＮＣデータを事前表示して欠点（微小な凹凸など）を発見すること、あるいは当該ＮＣデータを用いて加工された加工物に加工痕が生じた場合、この加工痕と前記表示属性によって描かれた工具軌跡を比較することによりＮＣデータの良否判定を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によれば、特定軸に対する各微小線分のうち、連続する２本の微小線分の特定軸方向の移動方向が異なる場合、その交点を変換点としてマーカ表示するため、移動方向の変換点の集合である稜線、底線等を容易に判別することが可能となる。
【００１６】
更に、本発明においては、工具軌跡の往路と復路に対して傾きの正負が反転した表示属性を与えることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１８】
図１には、本発明に係る表示方法を実現するための表示装置の一例が示されている。ＮＣデータ入力部１０からはＸＹＺの３軸に関する全てのデータが入力され、軌跡情報抽出部１１はこれらのデータからＸＹＺ３軸に関する工具の加工軌跡情報のみを抽出し、その他の制御情報を除去する。これらの取り出された工具軌跡情報には更に、軌跡情報解析部１２により本発明において特徴的な所望の表示属性が与えられる。
【００１９】
つまり、本発明において特徴的なことは、３軸から選択された特定軸、例えばＺ軸に対して各微小線分の傾きを正又は負あるいは０として判別し、各傾きに対して異なる表示属性が与えられることである。
【００２０】
この結果、本発明によれば、特定軸（Ｚ軸）に対して工具軌跡の凹凸が容易に識別表示されることとなる。
【００２１】
従って、このような表示パターンによって、特定軸に対する工具軌跡の特有な性格をモニタ上で容易に知ることができ、選択された表示属性によって描かれた工具軌跡の表示パターンに基づいて、各種のＮＣデータ解析が行われる。このような解析は、当初予定した工具軌跡が正しく具現されているかの確認、実際に加工したときの加工痕との比較、とくに移動方向の変換点は象限の切り変わる点でありバックラッシュが発生する場所であるため指令値、補正値等の詳細な確認、また各種の実験あるいは経験に基づいた加工種類別のパターン確認を含む。
【００２２】
前述した表示属性を定めるために、図１に示した実施形態においては、軌跡属性設定部１３及び軌跡属性記憶部１４が設けられている。軌跡属性設定部１３は、傾きに対して付与可能な表示色あるいは表示線種等を選択的に入力するものであり、これらの設定入力に基づいて軌跡属性記憶部１４は特定軸、傾きの基準となる座標値、正負の判別、各傾きに指定される表示色あるいは表示線種等を記憶し、これらのデータを軌跡情報解析部１２に対して供給する。
【００２３】
以上のようにして、特定軸に対しては傾き毎に表示属性が与えられ、他の軸データと共にこれらのデータは軌跡表示部１５に送られ、表示属性に従った工具軌跡のＸＹＺ３軸表示を行うことができる。このとき、表示モード記憶部１６は３軸表示に対して所望の視角、拡大率等に従った表示モードを任意に与えることができる。
【００２４】
図２には、前述した表示装置を用いて本発明に係る工具軌跡表示を行う概略的な工程を模式的に示す。
【００２５】
ＮＣデータ２０は図１に示した表示装置によって処理され、図２に示されるように特定軸に関するデータが工程２１によって解析される。そして、工程２２においては、従来と同様に、特定軸に関する座標値、早送り・切削送りあるいは工具の判定が行われる。そして、本発明において特徴的なことは、この各種判定工程２２には、工程２３として示されるように、特定軸に対する各微小線分の傾きを正又は負あるいは０として判別する工程が付加されていることにある。次に、工程２４によって表示色決めが行われ、この色決めに基づき、表示装置によって傾き毎に色分けした表示が行われる（工程２５）。
【００２６】
図３には、本発明における色分け前のＮＣデータの工具軌跡が表示される一例が示されている。図において、各工具軌跡の矢印は、軌跡の方向を示しており、図示した例においては、全ての軌跡が同一方向に移動する状態を示す。
【００２７】
図４は、本発明による各微小線分の傾きに対して指定された表示属性が与えられた工具軌跡の表示例を示す。
【００２８】
図から明らかなように、特定軸としてＺ軸を対象とした場合、ＮＣデータを構成する微小線分の傾きが正すなわち上昇方向にある場合にはＡ色で表示され、反対に傾きが負すなわち下降傾向である場合にはＢ色が与えられる。また、傾きが０すなわち水平に移動する場合には、表示属性としてＣ色が与えられる。従って、このような表示属性に従って表示されたパターンは図から明らかなように、異なる３色の表示によって、全体を表示画面上に俯瞰した場合においても、各部の表示色の相違によって、工具軌跡がどのような傾きを有しているかをきわめて容易に視認することが可能となる。もちろん、本発明において、表示属性は、色の相違ばかりでなく、図４に示されるような表示線種の違いとして示すことも可能である。以上のように、本発明によれば、特定軸に対する各微小線分の傾きが指定された表示属性で表示され、描かれた工具軌跡の表示パターンを判定することによって、各種の解析が可能となる。これらの解析はＮＣデータの良否、製品に加工痕が生じたときのＮＣデータの検証、あるいは経験に基づくＮＣデータの問題点等をデータ管理者に情報として与えることができる。
【００２９】
なお、図４においては、更に、連続する２本の微小線分についてＺ軸方向の移動方向が異なる、すなわち傾きが異なるかを判定し、傾きが正から負または０から負あるいは正から０に変化する場合、微小線分の端点を頂点としてＤ色の塗りつぶした丸で示し、反対に、傾きが負から正または０から正あるいは負から０に変化する場合、微小線分の端点を底点としてをＥ色の丸で示すことにより、更に工具軌跡を詳細に視認することが可能となる。
【００３０】
本発明の別の実施例では前記工程２３により、特定軸に対する各微小線分の傾きを正又は負あるいは０として判別する。そして、工程２４では各微小線分の端点について、微小線分の傾きによって表示色決めが行われ、この色決めに基づき、表示装置によって各微小線分の傾き毎に端点を色分けした表示が行われる（工程２５）。
【００３１】
図５のように、ＮＣデータの各点を上昇点、下降点、水平点で表示属性別に表示をすることにより、図４と同様の効果が得られる。
【００３２】
図５は、本発明による各点に異なる表示属性が、隣接する各微小線分の傾きに応じて、与えられている状態を示す。
【００３３】
図から明らかなように、特定軸としてＺ軸を対象とした場合、ＮＣデータを構成する微小線分の傾きが正すなわち上昇方向にある場合には、その微小線分の終点は上昇点としてＧ色で表示され、反対に傾きが負すなわち下降傾向である場合には、その微小線分の終点は下降点としてＨ色が与えられる。また傾きが０すなわち水平に移動する場合には、その微小線分の終点は水平点として表示属性はＪ色が与えられる。従って、このような表示属性に従って表示されたパターンは図から明らかなように、異なる３色の表示によって、全体を表示画面上に俯瞰した場合においても、各部の表示色の相違によって、工具軌跡がどのような傾きを有しているかをきわめて容易に視認することが可能になる。もちろん、本発明においては、工具軌跡の微小線分が表示されない点のみの表示でも可能である。以上のように、本発明によれば、特定軸に対する各微小線分の傾きが微小線分の端点の異なる表示属性で表示され、描かれた工具軌跡の表示パターンを判定することによって、各種の解析が可能となる。これらの解析はＮＣデータの良否、製品に加工痕が生じたときのＮＣデータの検証、あるいは経験に基づくＮＣデータの問題点をデータ管理者に情報として与えることができる。
【００３４】
以上のように、本発明によれば、工具軌跡を表示する際に、特定軸に対して微小線分の傾きを、異なる表示属性で表示することにより、通常の工具軌跡表示では見つけられない小さな変化を表示属性の異なる領域として容易に把握可能になる。
【００３５】
また、工具軌跡の特定軸に対して移動方向の変換点である頂点、底点を、例えば色のような表示属性を指定して表示することにより、その連続である稜線、底線を容易に判別することができ、通常の工具軌跡表示では見つけられない小さな稜線、底線の加工誤差も容易に把握可能になる。
【００３６】
この表示により、膨大なＮＣデータについて、作成時の良否判定をする場合や、また加工物との比較の際も、データの特定の部位を選択的に解析することで可能になる。
【００３７】
微小線分の傾きが変化するところ、すなわち移動方向の変換点は、象限が切り変わりバックラッシュが発生するところであり、問題が発生しやすい。本発明によれば、このような部位を注意しながらデータ作成、加工解析が可能になり、問題の把握が容易になる。
【００３８】
図６には、本発明に係る工具軌跡表示方法の更に詳細な実施形態がフローチャートで示されている。
【００３９】
ステップＳ１では、ＮＣデータが入力され、３軸から選択された特定軸に関する加工の工具座標値が抽出される（Ｓ２）。そして、この抽出された座標値が１点目であるか否かが判定され（Ｓ３）、１点目であったときにはステップＳ４によって第１点の工具座標値を記憶し、再びステップＳ１に戻る。
【００４０】
一方、抽出した工具座標値が１点目でないときにはこれを２点目としてステップＳ５において第２点の工具座標値の記憶が行われる。このようにして、微小線分が第１点及び第２点の工具座標値として特定されると、ステップＳ６において、特定軸方向の傾きが判別される。前述したように、図４においては、この傾きは、上昇傾向、下降傾向、及び水平移動方向として判別される。
【００４１】
前記３種類の移動方向に対して、ステップＳ７では表示属性が決定され、この表示属性に従ってステップＳ８においてこの微小線分の表示が行われる。
【００４２】
図４で示したように、微小線分の頂点及び底点は傾きの変換点として表示されるが、この変換点表示は本発明において必ずしも必要ではなく、ステップＳ９において変換点表示が必要か否かが判定され、不要の場合にはステップＳ１４へブランチする。
【００４３】
一方、変換点表示が必要である場合には、ステップＳ１１に進み、移動方向の変化があったか否かを判定する。移動方向の変化がない場合には、ステップ１４へブランチする。
【００４４】
移動方向が変化した場合には、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進み、第１点を変換点として決定し、図４の頂点あるいは底点に対するＤ色あるいはＥ色の変換点表示がステップＳ１３において与えられる。
【００４５】
ステップＳ１４では特定軸の工具座標値が全てチェックされたか否かが判定され、残りのＮＣデータがある場合にはステップＳ１０において、第２点を第１点として記憶し、再びステップ１へ戻り上記のステップにより次の微小線分の判別が繰り返される。ステップＳ１４の判定で、残りのＮＣデータがなくなった状態で処理を終了する。
【００４６】
図４、図５の表示例は、各工具軌跡が同方向に移動（図４、図５は＋Ｘ方向に移動）する実施形態を説明した。
【００４７】
しかしながら、工具軌跡は隣接する軌跡に対して往復移動する場合があり、このような場合においては、図７のように、各微小線分の傾きは往路と復路において反対となり、例えば往路における上昇傾向は復路について下降傾向となり、従って表示属性の異なる微小線分が交互に隣接混在して表示されることとなる。
【００４８】
往復加工における図７の表示においては、加工の際に往路にのみ誤差が発生する場合、あるいは往路と復路の経路がわずかに異なる場合など、加工方向と微小線分の傾きに相関関係がある場合の工具軌跡の凹凸等を容易に判別することができる。
【００４９】
しかし、表示属性の異なる微小線分が交互に隣接混在して表示されることから、工具軌跡表示により加工物の凹凸をマクロ的に把握することは困難である。
【００５０】
本発明においては、往復加工の工具軌跡の往路と復路に対して傾きの正負が反転した表示属性を与えることにより、図７に示す工具軌跡表示を、図４，図５に示すように、各軌跡が上昇傾向、下降傾向が互いに隣接した軌跡において整列し、これを画面上で見た場合にデータ管理者はきわめて明瞭に各微小線分の傾きを判別することが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、特定軸に対する工具軌跡の傾きを指定した表示属性で表示し、この表示パターンをモニタ上で極めて明瞭に観察することができ、種々のＮＣデータの特性を瞬時に把握することが可能となる。とくに移動方向が変化するところを見つけることつまり、バックラッシュの発生するところを視認することが容易になる。
【００５２】
また、加工痕が発生した場合の原因究明が容易に行われるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工具軌跡表示方法を実現するための表示装置のブロック図である。
【図２】本発明に係る工具軌跡表示方法を実施するための簡単な工程の一例を示す図である。
【図３】本発明における表示パターンの一例を示す図である。
【図４】図３における表示パターンの更に詳細な他の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の別の実施形態による表示パターンの一例を示す図である。
【図６】本発明に係る工具軌跡表示方法の更に詳細なステップを示すフローチャート図である。
【図７】本発明の別の実施形態による表示パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
２０　ＮＣデータ、２３　各軸移動方向の正負判定、２４　表示色決定、２５
画面表示。

Claims (3)

1. ＸＹＺの３軸微小線分で加工物を加工するＮＣデータの工具軌跡を微小線分あるいは微小線分の端点の集合として表示する方法において、
   特定軸に対する各微小線分の傾きの正負あるいは０を判定し、
   各傾きに対して指定された表示属性により微小線分あるいは微小線分の端点を表示することを特徴とするＮＣデータの工具軌跡表示方法。
2. ＸＹＺの３軸微小線分で加工物を加工するＮＣデータの工具軌跡を微小線分あるいは微小線分の端点の集合として表示する方法において、
   特定軸に対する各微小線分の傾きの正負あるいは０を判定し、
   連続する２本の微小線分について特定軸の移動方向が異なる場合、その交点を変換点としてマーカ表示することを特徴とするＮＣデータの工具軌跡表示方法。
3. 請求項１記載の方法において、
   工具軌跡の往路と復路に対して傾きの正負が反転した表示属性が与えられることを特徴とするＮＣデータの工具軌跡表示方法。

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