JP2010205215A - Nc working device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CAD/CAMシステムによって作成されたデータに基づいて実際にワークを加工するように駆動させられるNC加工装置に関するものである。 The present invention relates to an NC machining apparatus that is driven to actually machine a workpiece based on data created by a CAD / CAM system.
ワークのバリ取りや、表面研削加工を行うために従来からNC加工装置が用いられている。ワークのバリ取りのためのNC加工装置としては例えば特許文献1のような先行技術が挙げられる。特許文献1ではオペレーターはティーチングボックス3を操作して、ロボット1の工具6をモデルワーク8に沿って動作させ、その際のモデルワーク8に沿ったロボット1の動きを教示点位置データとして獲得して制御装置2に記憶させるものである。これによって、ワークのバリ取りをしたい稜線に沿って教示点位置データを得ればロボット1をその教示点位置データに従った動作をさせることで所望の稜線部位のバリ取りが可能となるという技術である。
しかし、この特許文献1の技術では実機としてNC加工装置を使用して教示点位置データを得ることになるため時間がかかりすぎ、データを獲得するために実機を使用しなければならないために当該NC加工装置はその間ワークの加工・生産ができないこととなって生産性の点で不利となる。また、工具6をモデルワーク8に沿ってきれいに移動させるにはティーチングボックス3を操作に熟練が必要となるため、NC加工作業に携わる者であっても必ずしも容易にこの作業を行えるものではない。
このようなことから、特許文献1のように実際にティーチングボックス3を操作して実機としてNC加工装置を使用して教示点位置データを得ることの代わりに、CAD及びCAM装置によって稜線の教示点位置データを作成し、そのデータに基づいてロボット4にワークのバリ取りをさせる技術が提案されている。例えば特許文献2はCAD及びCAM装置によって稜線の教示点位置データを作成するとともに得られた稜線データを細かくセグメント化し、それを利用して加工ツールの稜線に対する面取り角度を決定するというものである。
Conventionally, NC processing devices have been used to perform deburring of workpieces and surface grinding. As an NC machining apparatus for deburring a workpiece, there is a prior art as disclosed in
However, in the technique of this
For this reason, instead of actually operating the
しかし、特許文献2のようなCAD及びCAM装置を利用したバリ取り用のNC加工装置においても加工ツールの所定の加工部をワークの所定の被加工部位に対して対応関係を設定することは困難である。例えば、加工経路を設計する際に加工ツールのどの位置をワークの被加工部位(バリ取りを行いたい稜線)のどの位置に配置するかとか、どのような面取り角度で当接させるかといった具体的な加工ツールとワークの位置関係は結局は熟練者でなければ決定は困難である。このような問題は、バリ取りに限らず所定の形状に加工されたワークの外面に対する加工一般、例えばワークの外周面に施される研磨加工においても同様に生じる問題であった。
そのため、加工ツールの所定の加工部をワーク外周の所定の被加工部位に対して容易に対応関係を設定することができ加工経路データの作成にそれほどの熟練を要しないCAD/CAMシステムを使用したNC加工装置が求められていた。
本発明は、このような従来の技術に存在する課題に着目してなされたものである。その主目的は、加工ツールの所定の加工部をワーク外周の所定の被加工部位に対して容易に対応関係を設定することができNC加工データの作成にそれほどの熟練を要しないNC加工装置を提供することである。
However, even in the NC processing apparatus for deburring using a CAD and CAM apparatus as in
For this reason, a CAD / CAM system is used in which a predetermined processing portion of a processing tool can be easily set to a predetermined processing portion on the outer periphery of the workpiece, and the processing path data is not so skilled. There was a need for NC machining equipment.
The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The main purpose is to provide an NC machining apparatus that can easily set a corresponding relationship between a predetermined machining portion of a machining tool and a predetermined workpiece portion on the outer periphery of the workpiece, and does not require much skill in creating NC machining data. Is to provide.
上記の目的を達成するために第1の手段では、CAD/CAMシステムにおいて作成したNC加工データに基づきアームに加工ツールを装着したロボットによって所定形状のワーク表面にアクセスさせて当該ワークに対する所定の表面加工をさせるようにしたNC加工装置において、
前記CAD/CAMシステムは、前記ワークの三次元形状データに基づいて当該ワークの三次元モデルをモニター上に表示させるワークモデル表示手段と、前記加工ツールの三次元形状データに基づいて当該加工ツールの三次元モデルを前記モニター上に表示させる加工ツールモデル表示手段と、前記ワーク表面において前記加工ツールで加工するための複数の被加工部位を決定するワーク被加工部位決定手段と、前記ワークの前記被加工部位の任意の複数の位置に対する前記加工ツールの加工部の当接部位を決定する加工ツール当接部位決定手段と、前記ワーク被加工部位決定手段で前記被加工部位が決定された前記ワークに対して前記加工ツール当接部位決定手段で決定された前記加工ツールの前記当接部位を前記モニター上で当接させた状態で表示させる加工ツール当接状態表示手段と、前記加工ツールの加工経路データを前記ワークの前記被加工部位の任意の複数の位置を教示点として含む所定の経路で作成する加工経路作成手段とを備え、前記CAD/CAMシステムで得られた前記ワークに対する前記加工ツールの加工経路データに基づいてNC加工データを作成し、同NC加工データに基づいて実際のワークを実際の加工ツールで加工するようにしたことをその要旨とする。
In order to achieve the above object, in the first means, a predetermined surface of the workpiece is accessed by accessing a workpiece surface of a predetermined shape by a robot having a machining tool attached to an arm based on NC machining data created in a CAD / CAM system. In the NC processing equipment that is made to process,
The CAD / CAM system includes a work model display means for displaying a three-dimensional model of the workpiece on a monitor based on the three-dimensional shape data of the workpiece, and a machining tool based on the three-dimensional shape data of the machining tool. Machining tool model display means for displaying a three-dimensional model on the monitor, workpiece workpiece part determining means for determining a plurality of workpiece parts to be processed by the machining tool on the workpiece surface, and the workpiece target of the workpiece A processing tool contact part determining means for determining a contact part of a processing part of the processing tool with respect to an arbitrary plurality of positions of the processing part; and the workpiece for which the processing part has been determined by the workpiece processing part determination means On the monitor, the contact portion of the processing tool determined by the processing tool contact portion determining means is contacted. Machining tool contact state display means for displaying in a state; machining path creation means for creating machining path data of the machining tool in a predetermined path including any plurality of positions of the workpiece part of the workpiece as teaching points; NC machining data is created based on machining path data of the machining tool for the workpiece obtained by the CAD / CAM system, and an actual workpiece is machined by an actual machining tool based on the NC machining data The gist is to do so.
また、第2の手段では第1の手段に加え、前記加工ツール当接部位決定手段において前記加工ツールの前記ワークの前記被加工部位に対する前記加工部の前記当接部位の決定は前記モニター上に表示される当該ワークの三次元モデルに対して行うようにしたことをその要旨とする。
また、第3の手段では第1又は第2の手段に加え、前記加工ツール当接部位決定手段において前記加工ツールにおける前記加工部の前記当接部位の決定は前記モニター上に表示される当該加工ツールの三次元モデルに対して行う
また、第4の手段では第1〜第3のいずれか手段に加え、加工経路作成手段で作成された加工経路で前記ワークに対する前記加工ツールの動作を前記モニター上にシミュレーションするようにしたことをその要旨とする。
また、第5の手段では第4の手段に加え、前記ロボットの前記アームの三次元形状データに基づいて当該アームの三次元モデルを前記モニター上に表示させるアームモデル表示手段を備え、同アームを前記加工ツールの動作に同期させて前記モニター上にシミュレーションするようにしたことをその要旨とする。
また、第6の手段では第5の手段に加え、前記モニター上で前記加工ツール及び前記アームの三次元モデルの動作をシミュレーションした際に前記アーム外形の空間座標が前記ワークの空間座標と干渉する位置関係となる場合にその旨を報知する報知手段を備えるようにしたことをその要旨とする。
また、第7の手段では第5の手段に加え、前記モニター上で前記加工ツール及び前記アームの三次元モデルの動作をシミュレーションした際に前記アームの稼働範囲が前記加工ツールの動きに追随できない場合にはその旨を報知する報知手段を備えていることをその要旨とする。
Further, in the second means, in addition to the first means, in the processing tool contact portion determination means, the determination of the contact portion of the processing portion with respect to the processing portion of the workpiece of the processing tool is performed on the monitor The gist is that it is performed on the displayed three-dimensional model of the workpiece.
Further, in addition to the first or second means in the third means, the determination of the contact portion of the processing portion in the processing tool in the processing tool contact portion determination means is performed on the processing displayed on the monitor. In addition to any one of the first to third means, the fourth means performs the operation of the machining tool on the workpiece along the machining path created by the machining path creation means. The gist is that the simulation is performed above.
The fifth means includes, in addition to the fourth means, arm model display means for displaying a three-dimensional model of the arm on the monitor based on the three-dimensional shape data of the arm of the robot. The gist is that simulation is performed on the monitor in synchronization with the operation of the machining tool.
Further, in the sixth means, in addition to the fifth means, when the operation of the three-dimensional model of the processing tool and the arm is simulated on the monitor, the spatial coordinates of the outer shape of the arm interfere with the spatial coordinates of the workpiece. The gist of the present invention is to provide a notifying means for notifying that when the positional relationship is established.
Further, in the seventh means, in addition to the fifth means, when the operation range of the processing tool and the three-dimensional model of the arm is simulated on the monitor, the operating range of the arm cannot follow the movement of the processing tool. The gist of the present invention is that it is provided with an informing means for informing that effect.
また、第8の手段では第1〜第7の手段に加え、前記加工ツール当接部位決定手段における前記ワークに対する前記加工ツールの当接角度は設定によって変更可能であることをその要旨とする。
また、第9の手段では第1〜第8の手段に加え、1又は複数の前記加工ツールは同各加工ツール毎あるいは単一の同加工ツールにおいて異なる属性の複数の前記加工部を備え、前記加工ツール当接状態表示手段では所定の前記ワークの前記被加工部位に対しては特定の属性の前記加工部とのみ前記モニター上で当接させた状態で表示させるようにしたことをその要旨とする。
The eighth means is characterized in that, in addition to the first to seventh means, the contact angle of the processing tool with respect to the workpiece in the processing tool contact portion determination means can be changed by setting.
Further, in the ninth means, in addition to the first to eighth means, one or a plurality of the processing tools include a plurality of the processing portions having different attributes for each processing tool or a single same processing tool, The processing tool abutting state display means displays only the processing portion having a specific attribute in a state of abutting on the monitor with respect to the processing portion of the predetermined workpiece. To do.
上記のような構成では、CAD/CAMシステムにおいて加工経路データを作成する際にモニター上にワークの三次元モデルと加工ツールの三次元モデルを表示させることとなり、ワーク表面の加工ツールで加工するための複数の被加工部位を決定するとともに被加工部位に当接される加工ツールの加工部の当接部位を決定すると、モニター上で加工ツールの加工部の当接部位がワークの被加工部位に当接している状態が表示されることとなる。そのため、ワークに対してツールがどのような位置・角度で接しているかをオフライン状態で仮想的に確認できることとなる。ワークに対する加工ツールの当接角度は設定によって適宜変更可能とすることが好ましい。そしてワークの被加工部位の任意の複数の位置にこのように加工ツールの加工部の当接部位を当接させていくことで加工経路データの作成に必要な教示点データを得ることができる。加工経路データはこのワークの前記被加工部位の任意の複数の位置を教示点として含む所定の経路に沿って適宜教示点データを設定して作成していく。そして、加工経路データに基づいて更にNC加工データを作成しNC加工装置を駆動させる。
ここに「加工ツールの加工部の当接部位をワークの被加工部位に当接させる」ことはCAD/CAMシステムに導入されているいわゆるスナップ処理機能を利用する。スナップ処理機能とはモニター上に表示されるカーソルや所定の図形等の移動対象物をモニター上の所定の位置に移動させる機能である。
加工ツールのワークの被加工部位に対する当接部位の決定はモニター上に表示される当該ワークの三次元モデルに対して行うことが好ましい。これによって、具体的にワークのどの位置に加工ツールが配置されるかがわかることとなる。
また、加工ツールにおける加工部の当接部位の決定はモニター上に表示される当該加工ツールの三次元モデルに対して行うことが好ましい。これによってワークの加工に好適な加工ツールの加工部の位置をオフライン状態で仮想的に確認できることとなる。
In the above configuration, when creating machining path data in the CAD / CAM system, the workpiece 3D model and the machining tool 3D model are displayed on the monitor, and the workpiece surface machining tool is used for machining. When a plurality of processed parts are determined and a contact part of the processing part of the processing tool that is in contact with the processing part is determined, the contact part of the processing part of the processing tool is changed to the processing part of the workpiece on the monitor. The contact state is displayed. For this reason, it is possible to virtually confirm in what state the tool is in contact with the workpiece at what position and angle. It is preferable that the contact angle of the processing tool with respect to the workpiece can be appropriately changed depending on the setting. And the teaching point data required for creation of processing path data can be obtained by making the contact part of the processing part of a processing tool contact in this way at arbitrary positions of the processed part of a work. Machining path data is created by appropriately setting teaching point data along a predetermined path including any plurality of positions of the workpiece part of the workpiece as teaching points. Then, further NC machining data is created based on the machining path data, and the NC machining apparatus is driven.
Here, “making the contact part of the processing part of the processing tool contact the part to be processed” utilizes a so-called snap processing function introduced in the CAD / CAM system. The snap processing function is a function for moving a moving object such as a cursor or a predetermined graphic displayed on the monitor to a predetermined position on the monitor.
It is preferable to determine the contact part of the processing tool with respect to the part to be processed on the three-dimensional model of the work displayed on the monitor. As a result, it is possible to know at which position of the workpiece the processing tool is specifically arranged.
Moreover, it is preferable to determine the contact part of the process part in a process tool with respect to the three-dimensional model of the process tool displayed on a monitor. As a result, the position of the machining portion of the machining tool suitable for machining the workpiece can be virtually confirmed offline.
また、CAD/CAMシステムではワークに対する加工ツールの加工経路データを得ることが目的の1つであるが、本発明では加工経路決定手段で決定された加工経路でワークに対する加工ツールの動作を前記モニター上にシミュレーションさせることがより好ましい。これによってツールの実際の動きを確認でき、好ましくない状態、例えば加工ツールの加工部の当接部位が妥当でなかったり当接角度が好ましくなかったり、実機に適用した際に大きな加速度が発生して装置にダメージを与える可能性がある場合等を検証することができる。その結果、加工ツールが好ましくない動きをする場合には再度加工ツールの加工部の当接部位置の設定条件を変更させることができる。 In the CAD / CAM system, one of the purposes is to obtain machining path data of the machining tool for the workpiece. In the present invention, the operation of the machining tool for the workpiece is monitored by the machining path determined by the machining path determining means. More preferably, the above simulation is performed. As a result, the actual movement of the tool can be confirmed, and an unfavorable state, for example, the contact part of the processing part of the processing tool is not appropriate, the contact angle is not preferable, or a large acceleration occurs when applied to an actual machine. The case where there is a possibility of damaging the apparatus can be verified. As a result, when the processing tool moves unfavorably, the setting condition of the contact portion position of the processing portion of the processing tool can be changed again.
また、本発明ではロボットのアームの三次元形状データに基づいて当該アームの三次元モデルを前記モニター上に表示させ、そのアームを加工ツールの動作に同期させて前記モニター上にシミュレーションさせることが好ましい。これによってツール及びアームの実際の動きを確認でき、アームがワークに干渉してしまわないかを検証することができる。その結果、再度加工ツールの加工部の当接部位置の設定条件やアームの軌跡を変更させることができる。
この時、アーム外形の空間座標が前記ワークの空間座標と干渉する位置関係となる場合にその旨を報知する報知手段を備えていることが好ましい。報知手段として具体的には少なくともワークとアームの干渉部分をモニター画面上で色彩を変えて表示させるようにする等の視覚的な報知が最も妥当であるが、音声を伴っても構わない。
また、アームの稼働範囲が前記加工ツールの動きに追随できない場合、つまりアームの立体的な位置や回転位置において当該アームでは実際には加工ツールと同期して稼働することは無理であると判断した場合にはその旨を報知する報知手段を備えていることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that a three-dimensional model of the arm is displayed on the monitor based on the three-dimensional shape data of the robot arm, and the arm is simulated on the monitor in synchronization with the operation of the processing tool. . As a result, the actual movement of the tool and the arm can be confirmed, and it can be verified whether the arm will interfere with the workpiece. As a result, the setting condition of the contact portion position of the processing portion of the processing tool and the trajectory of the arm can be changed again.
At this time, it is preferable to provide notifying means for notifying that when the spatial coordinates of the outer shape of the arm have a positional relationship that interferes with the spatial coordinates of the workpiece. Specifically, visual notification such as displaying at least the interference part of the work and arm on the monitor screen by changing the color is most appropriate as the notification means, but it may be accompanied by sound.
In addition, when the operating range of the arm cannot follow the movement of the processing tool, that is, it is determined that it is impossible to actually operate the arm in synchronization with the processing tool at the three-dimensional position or rotation position of the arm. In some cases, it is preferable to provide a notifying means for notifying that effect.
また、1又は複数の前記加工ツールは同各加工ツール毎あるいは単一の同加工ツールにおいて異なる属性の複数の加工部を備えており、加工ツール当接状態表示手段では所定のワークの被加工部位に対しては特定の属性の前記加工部とのみモニター上で当接させた状態で表示させることができる好ましい。例えば、余り粗い目の砥石車では被加工部位が綺麗に仕上がらない場合にはこの綺麗に仕上げたい被加工部位については選択できないようにする等を念頭においたものである。ここに「異なる属性」とは形状のことなる刃体や粗さの異なる研削面等であって、複数の加工ツールでそれぞれ属性が異なる場合と1つの加工ツール内で異なる属性の加工部を備える場合が想定される。 The one or more machining tools include a plurality of machining portions having different attributes for each machining tool or in a single machining tool, and the machining tool contact state display means displays a predetermined workpiece to be machined. In contrast, it is preferable that only the processing portion having a specific attribute can be displayed in a state of being in contact with the monitor. For example, in the case of a grinding wheel that is too rough, if the processed part is not finished cleanly, the processed part that is desired to be finished cleanly cannot be selected. Here, “different attributes” are blades having different shapes, grinding surfaces having different roughness, and the like, and when a plurality of processing tools have different attributes, a processing section having different attributes in one processing tool is provided. A case is assumed.
上記各請求項の発明では、加工経路の設計において加工ツールの所定の加工部とワーク外周の所定の被加工部位に対する対応関係を容易に設定することができ、その結果として加工ツールの加工経路データの作成にそれほどの熟練が必要でなく、また熟練者も容易に加工経路データを作成することが可能である。そのため、加工経路データに基づくNC加工データの作成の迅速化も図られることとなりワークの加工効率が向上する。 In the invention of each of the above claims, in the design of the machining path, it is possible to easily set a correspondence relationship between a predetermined machining portion of the machining tool and a predetermined workpiece part on the outer periphery of the workpiece, and as a result, machining path data of the machining tool. It is not necessary to have so much skill to create the machining path, and the skilled person can easily create the machining path data. As a result, the NC machining data can be quickly created based on the machining path data, and the machining efficiency of the workpiece is improved.
以下、本発明のNC加工装置を具体化した実施例を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、NC加工装置1はCAD/CAMシステムを搭載したCADステーション2と、CADステーション2と接続されたコントローラ3と、コントローラ3に接続されたロボット4とから構成されている。ロボット4は軸構成のアーム5を備え、アーム5先端には加工ツール6が着脱可能に取り付けられている。
図2はCADステーション2の電気的構成を説明するブロック図である。CADステーション2は制御装置であるMPU(Micro Processing Unit)11を備えている。MPU11にはROM12及びRAM13が接続されている。ROM12は形状モデラ、グラフィックソフトウェア、会話処理ソフトウェア等から構成されるCAD/CAMシステムプログラムが格納されている。RAM13はCD−ROM21からロードされた各種のデータ(例えばワーク、加工ツール、ロボットの形状データ)やNCデータを作成するための加工形状データあるいはプログラムを一時的に記憶する。
また、MPU11にはデータインターフェース手段としてハードディスク・ドライブ14とCD−ROM・ドライブ15、データ入力手段としてのキーボード16、ペンタブレット17、データ出力手段としてプリンタ18、プロッタ19及びモニター20がそれぞれ接続されている。
ハードディスク・ドライブ14内のハードディスクにはCAD/CAM用のアプリケーションソフトウェアやNCデータ作成用のアプリケーションソフトウェアが格納されている。CD−ROM・ドライブ15は作成したCADデータ、CLデータ、NCデータ等を保存したり、保存した各種データをロードするCD−ROM21を駆動させる。オペレーターはモニタ20上におけるGUI系画面でデータ入力手段からデータを作成しあるいは作成したデータを入力する。また、モニタ20上に表示される画像や数値等のデータあるいはプログラムの内容は適宜データ出力手段から出力可能である。
このような構成において、MPU11はハードディスク及びROM12の各種プログラム及びデータと入力手段からの入力に基づいて加工経路データに相当するCL(カッターロケーション)データを作成し、更にCLデータをNCデータに変換する。
CLデータとは加工ツールのワークの所定部位に対する移動軌跡や移動速度等のデータであって、加工ツールデータ、ワークデータ、加工条件データ等のデータに基づいてCAD/CAMシステムプログラムによって作成される。
NCデータは工作機械としてのロボット4に適用させるためにCLデータを形式変換したデータである。NCデータはCADステーション2から直接コントローラ3に出力しても、CD−ROM等の外部記憶装置に一旦保存してからコントローラ3に出力してもどちらでもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the NC machining apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
FIG. 2 is a block diagram illustrating the electrical configuration of the
The
The hard disk in the
In such a configuration, the
The CL data is data such as a movement trajectory and a movement speed of a machining tool with respect to a predetermined part of the workpiece, and is created by a CAD / CAM system program based on data such as machining tool data, workpiece data, and machining condition data.
The NC data is data obtained by converting the format of CL data to be applied to the
次に、CADステーション2で実行されるデータ作成作業について説明する。データ作成作業は、
1)ワーク、加工ツール及びロボットの3D(三次元)モデル作成工程
2)ワークモデルへのバリ部位の決定工程
3)加工ツールの加工位置をバリ部位に適用するティーチング工程
4)加工ツールのロボットへの接続工程
5)ロボットの動作のシミュレーションによるアーム干渉確認工程
6)CLデータをNC加工データを作成するNC加工データ作成工程
から構成される。尚、モニター20に画像として表示される加工ツール及びロボットは上記の実機としての加工ツール6及びロボット4とは異なるわけであるが実機に対応するものとして実機と同じ符号を付して説明するものとする。以下、順に説明する。
Next, data creation work executed in the
1) 3D (three-dimensional) model creation process of workpiece, machining tool and robot 2) Determination process of burr part to work model 3) Teaching process to apply machining tool machining position to burr part 4) To robot of machining tool 5) Arm interference confirmation process by simulation of robot operation 6) The NC data is composed of NC machining data creation process for creating NC machining data. The processing tool and the robot displayed as an image on the
1)ワーク、加工ツール及びロボットの3Dモデル作成工程
3DモデルはCAD/CAM用のアプリケーションソフトウェアと上記入力手段による所定の三次元形状データの入力によってモニタ20の画面上で作成するか、あるいは既に作成されたと三次元形状のCADデータを例えばCD−ROM・ドライブ15を介してロードして画面上に展開させる。後述するスナップ制限機能はこの段階で設定する。尚、ロボット4とワークW及び加工ツール6との関連は全工程の後半で必要となるため、この段階ではロボット4のデータは必ずしも必須ではない。
2)ワークモデルへのバリ部位の決定工程
ワークWのバリが発生する稜線部分は面と面が交差する線分として認識できる。MPU11はオペレーター操作による指示(命令)によってワークW表面に現れるすべての稜線について稜線データをして算出する。オペレーターはGUI画面において3Dモデルの稜線に対してペンタブレット17を用いてアクセスし、MPU11はアクセス点の位置に基づいてバリ取り加工を施す必要のある稜線を決定する。この決定された稜線が被加工部位に相当する。
1) 3D model creation process of workpiece, machining tool and robot 3D model is created on the screen of
2) Determination process of burr part on workpiece model The ridge line part where the burr of workpiece W occurs can be recognized as a line segment where the surface intersects. The
3)加工ツールの加工位置をバリ部位に適用するティーチング工程
この工程は上記2)において決定されたバリ取りの対象となる稜線Exに加工ツールの所定の加工部を所定の面取り角度で連続的に接触させることで当該稜線に対して加工ツールの加工経路を設定する工程となる。この工程の流れについてオペレーターの操作に対応した図3のフローチャートに従って説明する。オペレーターの操作によって処理を実行するのはMPU11である。
まず、ステップS1においてオペレーターはGUI画面において3Dモデルの加工ツール6の加工部位にワークWへの当接部位を設定する。本実施例では例えば図4(a)(b)に示すような外形の研削加工ツール6を上記ワークのバリ取り加工を施す必要のある稜線E1に適用するものとして3Dモデル化して説明する。加工ツールの形状や数は適宜変更可能である。研削加工ツール6は4種類の粗さの研削面6a〜6dをその外周の異なる部位に有する加工ツールである。本実施例では研削加工ツール6は固有の直交座標系Δ1において軸中心先端を基準位置Oとし、直交座標系Δ1のz軸方向を研削加工ツール6の軸方向とした初期値O(x0、y0、z0)を有している。まずオペレーターはこのような研削加工ツール6の表面の研削面6a〜6dの所定の位置を当接部位として設定する。この設定操作は数値としてキーボード16によって入力することも可能であるが、本実施例ではモニタ20のGUI画面において3Dモデルの所定の位置に対してペンタブレット17を用いてアクセスして操作することが可能である。この時、オペレーターが指定した位置(当接部位)は上記基準位置Pから所定量オフセットした位置として数値的に認識される。この位置を第1のツール位置T1とする。
次に、ステップS2でオペレーターはワークWの稜線E1の所定位置をその稜線E1の加工開始位置E1sとして設定する。この設定操作は数値としてキーボード16によって入力することも可能であるが、本実施例ではモニタ20のGUI画面において3Dモデルの所定の位置に対してペンタブレット17を用いてアクセスして操作することが可能である。
3) Teaching process for applying the machining position of the machining tool to the burr part This process is performed continuously on the ridgeline Ex to be deburred determined in 2) above with a predetermined chamfering angle at a predetermined machining part of the machining tool. It is a step of setting a processing path of the processing tool with respect to the ridge line by making contact. The flow of this process will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 corresponding to the operation of the operator. The
First, in step S1, the operator sets a contact portion on the workpiece W as a processing portion of the
Next, in step S2, the operator sets a predetermined position of the ridge line E1 of the workpiece W as a machining start position E1s of the ridge line E1. Although this setting operation can be input as a numerical value using the
オペレーターの操作によって第1のツール位置T1と加工開始位置E1sが決定されると、モニタ20のGUI画面においてワークWの3Dモデルの加工開始位置E1s位置に第1のツール位置T1が当接した状態で研削加工ツール6が表示される(図5)。本実施例ではこの研削加工ツール6のワークW上への画像合成をツールスナップ動作という。ここでツールスナップとは第1のツール位置T1と加工開始位置E1sをそれぞれ基点として研削加工ツール6をワークW側にスナップさせることである。これによって、オペレーターは研削加工ツール6のワークWに対する研削加工時の実際の当接状態を目視によってよく理解できる。但し、稜線E1の研削面として研削面6a〜6dのうちの選択された所定の部位が妥当ではない場合にはツールスナップはされない。これは当該稜線E1に対して妥当な加工面とはなりにくい研削面6a〜6dを排除するためである。本実施例では例えば研削面6aの所定の部位を第1のツール位置T1とした場合にはツールスナップはされないよう初期設定されているものとする。ここではこの機能をスナップ制限機能とする。本実施例ではここでは例えば研削面6cのある位置が加工開始位置E1s位置に選択されたものとする。
ツールスナップが実行される場合には本実施例においてはデフォルトで図6に示すようにワークWの法線N方向と研削加工ツール6の軸線方向(回転軸中心を通る線)が一致するものとする。また、本実施例では研削加工ツール6の面取り角度はデフォルトで図7に示すように研削加工ツール6の軸線方向が法線に対して45度の角度をデフォルトとする。これらデフォルト値はツールスナップ動作の段階のみならず研削加工ツール6の全加工経路の決定に至った後でも任意に変更可能である。
When the first tool position T1 and the machining start position E1s are determined by the operation of the operator, the first tool position T1 is in contact with the machining start position E1s position of the 3D model of the workpiece W on the GUI screen of the
When tool snap is executed, the normal direction N of the workpiece W and the axial direction of the grinding tool 6 (line passing through the rotation axis center) coincide with each other as shown in FIG. 6 by default in this embodiment. To do. In this embodiment, the chamfering angle of the grinding
以上のように第1のツール位置T1と加工開始位置E1sが決定されるとオペレーターは続いてステップS3及びステップS4で上記と同様の操作で稜線E1に沿って次の研削加工ツール6の第2のツール位置T2と稜線E1の加工終了位置E1eを設定する。すると、第1のツール位置T1にスナップされていた研削加工ツール6が移動して上記と同様に加工終了位置E1eにおいてツールスナップ動作が実行される。第2のツール位置T2は第1のツール位置T1と一致させてもよい。加工開始位置E1sと加工終了位置E1eの決定によって稜線E1上の両位置E1s,E1e間に研削加工ツール6の部分的な加工経路が設定されることとなる。
本実施例では加工経路は一筆書きのように連続的に継ぎ足されていくため、直前の第2のツール位置T2と加工終了位置E1eが自動的に次の経路における第1のツール位置T1と加工開始位置E1sとなる。つまり、オペレーターはワークW上での研削加工ツール6の加工経路を設定するために第2のツール位置T2と稜線E1の加工終了位置E1eを次々と設定いく作業を実行していくこととなる。以下、このようにワークW上の所定位置に設定された研削加工ツール6の位置と姿勢をツールポジションという。ツールポジションにおける位置データは加工経路の教示点となる。
以後はオペレーターの判断でバリ取り加工をする必要のある稜線Exすべてを加工経路とするようにツールポジションを次々と設定し研削加工ツール6の加工経路を設定していく。
ここに、設定したある2つのツールポジション間におけるワークW上の長さが直線である場合にはその間を研削加工ツール6は当接部位を連続的に変位させながら直線的に進行することとなる。一方、ある2つのツールポジション間におけるワークW上の長さが曲線の場合にはMPU11は両者間の中間位置に通過点Esを設定するようモニタ20画面上で促す。オペレーターが通過点Esをツールポジションの設定と同様の操作で設定することによってMPU11はその3点を通る近似的な曲線を選択し加工経路とし、研削加工ツール6はその曲線に沿って進行することとなる。
As described above, when the first tool position T1 and the machining start position E1s are determined, the operator subsequently performs the second operation of the
In this embodiment, since the machining path is continuously added as in one stroke, the immediately preceding second tool position T2 and machining end position E1e are automatically set to the first tool position T1 in the next path and machining. The starting position is E1s. That is, the operator performs the operation of setting the second tool position T2 and the processing end position E1e of the ridgeline E1 one after another in order to set the processing path of the grinding
Thereafter, the tool position is set one after another and the machining path of the grinding
Here, when the length on the workpiece W between two set tool positions is a straight line, the grinding
このように、研削加工ツール6についてツールポジションをそれぞれバリ取り加工を施す必要のあるすべての稜線Exについて、それが直線であればその直線の間に、曲線が含まれていれば変曲点のない範囲内で設定し研削加工ツール6の加工経路を順次設定していく。最新のツールポジションには研削加工ツール6がスナップされて表示されることとなる。ツールポジションとして設定された位置には加工経路の足跡として所定のマーク表示がされる。また、ある稜線E1と稜線E2との間が一旦途切れている場合にはワークWの外側の領域の直交座標系内(画面上では空中)に研削加工ツール6の経路を設定する必要があるが、この場合にはある次のツールポジションまで適当な経路を上記にならって設定することとなる。
ステップS5の判断ですべての稜線Exについて加工経路を設定した場合にはオペレーターの操作によってステップS6で研削加工ツール6の位置・姿勢を確定したものとして、研削加工ツール6の直交座標系Δ1をワークWの基準座標系Δ0に連結させて、研削加工ツール6の位置や姿勢をワークWの所定の基準座標P0(x0、y0、z0)に対する相対位置(距離)と姿勢に変換しこれをCLデータとして保存する。同時に、オペレーターの操作によってステップS7においてワークWに対する研削加工ツール6の動作がシミュレーションされる。
尚、シミュレーションの結果、研削加工ツール6の動作に不備がある場合にはCLデータを修正する、つまり不備の原因となるツールポジションを適宜変更することが可能である。
In this way, with respect to all the ridge lines Ex that need to be deburred, the tool position of the grinding
If the machining path is set for all the ridge lines Ex in the determination in step S5, the position / orientation of the grinding
As a result of the simulation, if the operation of the grinding
4)加工ツールのロボットへの接続工程
この工程は上記3)において決定されたツールの動きにロボットを同期させてGUI画面上に表示させるためのツールとロボットとの接続を実行する工程となる。
オペレーターはモニタ20のGUI画面においてロボット4の3Dモデルを表示させる。この表示は上記ワークW及び研削加工ツール6の直交座標系Δ0,Δ1とは異なる独自の直交座標系Δ2である。オペレーターは所定の操作(ダイアログで表示される指示画面への入力等)によって研削加工ツール6のロボット4に対する相対位置はすでにロボットデータとして入力済みであるため、スナップ処理によって研削加工ツール6の配置位置をロボット4側の基準点と一致させることで接続は実行される。この時、研削加工ツール6の直交座標系Δ1はロボット4の直交座標系Δ2に連結されることとなり、研削加工ツール6のツールポジションにおける位置データはロボット4の原点位置からの距離に変換されることとなる。図9に研削加工ツール6とロボット4が接続されている状態を示す。
本実施例ではMPU11はロボット4の原点位置を基準とした変換されたツールポジションにおける位置データが座標上で実際のワークWの所定の基準座標P0(x0、y0、z0)に対してずれが生じていないか、各ツールポジションのワークW上の位置について変換前の位置と返還後の位置を照合し、両者にずれがある場合にはモニタ20の画面上にその旨を報知することとなっている。
4) Process of connecting the processing tool to the robot This process is a process of executing the connection between the robot and the tool for causing the robot to synchronize with the movement of the tool determined in the above 3) and displaying it on the GUI screen.
The operator displays the 3D model of the
In this embodiment, the
5)ロボットの動作のシミュレーションによるアーム干渉確認工程
この工程はツールの加工経路の通過に伴って追随するロボットの動作をシミュレーションさせてロボット4の研削加工ツール6との連動性とアーム5の稼働範囲を検証する工程となる。オペレーターの操作によって上記4)において研削加工ツール6と接続されたロボット4は研削加工ツール6の動作に追随してアーム5を稼働させるシミュレーションを実行する。この際にオペレータはシミュレーションの結果としてアーム5が研削加工ツール6の動きに追随できるかどうかを判断し、またアーム5がワークWに干渉しないかを判断する。本実施例のアーム5は5軸構成で1軸と2軸は平行リンクを構成し、3,4,5軸はそれぞれ独立した軸を構成し、5軸目の先端側に研削加工ツール6が装着されているものとする。4軸と5軸は回転成分を含み、その他の軸は含まないものとする。
以下、シミュレーションを実行するMPU11の処理について以下、図8のフローチャートに従って説明する。
まずステップS11において上記のようにロボット4の原点からの相対位置・姿勢へ変換した研削加工ツール6のツールポジションについて、研削加工ツール6の基準となる初期位置及び初期姿勢との変位量が計算される。以下、ステップS12からステップS20においてツール軸ベクトルと位置成分から姿勢と各軸の変位量を求める。まず、ステップS12で5軸ジョイント変位量を計算する。つまり、ツールポジションの基準位置との変位量のうち、5軸由来の成分についてのみ計算を行う。そして、ステップS13で姿勢計算エラーあるいは定義範囲外であるかどうかを判断し、そうである場合には処理は一旦ステップS19に移行する。姿勢計算エラーとは回転成分において5軸が有さない(回転できない)ベクトル成分が算出された場合であり、定義範囲外とは回転成分以外の空間移動距離条件(届かない場合)をいう。
一方、ステップS13で姿勢計算エラーあるいは定義範囲外ではない場合には処理をステップS14に移行する。ステップS14では4軸ジョイント変位量を計算し、ステップS15で姿勢計算エラーあるいは定義範囲外かどうかを判断し、そうである場合には処理はステップS19に移行する。一方、ステップS15で姿勢計算エラーあるいは定義範囲外ではないと判断した場合には処理をステップS16に移行する。ステップS16では3軸ジョイント変位量と1,2軸回転ジョイント変位量を計算する。ステップS17でこれらが定義上の範囲内にあるかないかを判断し、範囲外の場合には処理はステップS19に移行する。
一方、ステップS17で定義上の範囲内にあると判断した場合にはステップS18で1,2軸スライドジョイント変位量を計算する。また、同時に5軸、4軸ジョイント変位量は計算上2つの解が得られるので、ツールポジションの姿勢に合う側の解を選択する。ここまでは当該ツールポジションに対する各軸のとりうる変位量が軸の最大可動範囲内にあるかないかを判断するものである。
5) Arm interference confirmation process by simulation of robot operation This process simulates the robot operation that follows as the tool passes through the machining path, and the linkage of the
Hereinafter, the process of the
First, in step S11, with respect to the tool position of the grinding
On the other hand, if it is determined in step S13 that there is no posture calculation error or out of the definition range, the process proceeds to step S14. In step S14, a 4-axis joint displacement amount is calculated, and in step S15, it is determined whether or not an attitude calculation error or out of the definition range. If so, the process proceeds to step S19. On the other hand, if it is determined in step S15 that there is no attitude calculation error or out of the definition range, the process proceeds to step S16. In step S16, the three-axis joint displacement amount and the 1,2-axis rotation joint displacement amount are calculated. In step S17, it is determined whether or not these are within the defined range. If they are out of the range, the process proceeds to step S19.
On the other hand, if it is determined in step S17 that it is within the defined range, the displacement amount of the 1, 2 axis slide joint is calculated in step S18. At the same time, five solutions for the 5-axis and 4-axis joint displacement amounts are obtained in the calculation, so the solution on the side that matches the posture of the tool position is selected. Up to this point, it is determined whether or not the displacement amount of each axis with respect to the tool position is within the maximum movable range of the axis.
次いで、ステップS19において、得られた計算値から当該ツールポジションにおいてアーム5は姿勢計算エラーとなっていると判断すると、実機に適用すると条件通りに加工できないとしてその旨を姿勢エラーとして画面に表示させる。
一方、ステップS19において姿勢計算エラーがない場合には続くステップS20において定義範囲内かどうかを判断し、定義範囲外である場合には距離エラーとして画面に表示させる。一方、ステップS20においてアーム5の取りうる変位量(距離)が定義範囲にある場合には、エラーメッセージが出ないのでオペレーターは実機に適用しても研削加工ツール6を加工経路通りに通過させることが可能と判断できる。MPU11はすべてのツールポジションについて順にこのようなルーチンで演算し、シミュレーションに伴って各ツールポジションにおけるアーム5の追随可能性をチェックしていく。
このような、シミュレーション処理をしながら、同時にMPU11はアーム5の連続軌跡を監視し、ワークWの座標との干渉の有無をチェックする。そして、アーム5とワークWの干渉(座標の交錯)がある場合にはその干渉位置をハイライト表示させる。シミュレーションの結果、アーム5の不備がある場合にはCLデータを修正する、つまりツールポジションを適宜変更することが可能である。
6)CLデータからNC加工データを作成するNC加工データ作成工程
上記5)における検証の後、問題のないCLデータはNC加工データに変換されてコントローラ3に出力される。実機としてのロボット4はNC加工データに基づいて駆動させられる。
Next, when it is determined in step S19 that the
On the other hand, if there is no posture calculation error in step S19, it is determined whether or not it is within the defined range in the following step S20, and if it is outside the defined range, it is displayed on the screen as a distance error. On the other hand, if the displacement amount (distance) that can be taken by the
While performing such a simulation process, the
6) NC machining data creation step for creating NC machining data from CL data After the verification in 5) above, CL data having no problem is converted into NC machining data and output to the
このように構成することで、上記実施例では次のような効果が奏される。
(1)加工ツール6の加工経路を3D化したワークWにツールポジションとして同じく3D化した加工ツール6をスナップさせながら設定することができるため、ワークWに加工経路を設定する際の加工ツール6の位置の把握と姿勢の認識度が向上することから従来に比べてCLデータを得る工程が容易となり、作業性も向上する。
(2)加工ツール6をワークWのバリ取りする部分に沿って実際の動きと同様にシミュレーションすることができるため、加工経路の善し悪しが分かりやすい。また、加工経路を設定するとツールポジションが足跡として加工経路に沿って表示されるため、本来経路とすべき部分を通過することを忘れてしまう等の不具合が生じにくい。
(3)CLデータをNC加工データに変換する前にロボット4を加工ツール6に接続させた状態で、シミュレーションし不具合を見ることが可能であるため、実機に適用した場合に実際に生じる可能性のある不具合を前もって修正することが容易である。
With this configuration, the following effects are achieved in the above embodiment.
(1) Since the
(2) Since the
(3) Before the CL data is converted into NC machining data, the
なお、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施例のNC加工装置1は一例であって構成要素を適宜変更することは自由である。例えば、アーム5を構成する軸の数は適宜変更可能である。また、加工ツールの数や形状も適宜変更可能である。また、上記では研削加工ツール6であったが切削加工ツールであってもよい。
・上記実施例ではバリ取りのケースとして稜線Exに沿って加工ツール6を移動させるようにしていたが、稜線以外の面のバリ取りや研磨に応用することも可能である。
・上記加工経路は一筆書き状態であったが、経路の設定手法はこのような手法に限定されるものではない。
・加工経路の設定においては加工ツール6のワークWに対するツールポジションは必ずしもすべて加工ツール6がワークWに当接してなければならないわけではない。例えば、透孔の面取り動作をさせる工程を含む場合には加工ツール6の軸線が透孔の中心に配置されるようにツールポジションが想定されるため、このようなツールポジションが加工経路に含まれることを排除するものではない。
その他、本発明は他の実施態様で変更して実施することは自由である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It is also possible to change and actualize as follows.
-The
In the above embodiment, the
-Although the said process route was in the state of writing with one stroke, the route setting method is not limited to such a method.
In setting the machining path, the tool position of the
In addition, the present invention can be freely modified and implemented in other embodiments.
1…NC加工装置、11…ワークモデル表示手段、加工ツールモデル表示手段、ワーク被加工部位決定手段、加工ツール当接部位決定手段、加工ツール当接状態表示手段、加工経路決定手段の一部をなすMPU。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記CAD/CAMシステムは、
前記ワークの三次元形状データに基づいて当該ワークの三次元モデルをモニター上に表示させるワークモデル表示手段と、
前記加工ツールの三次元形状データに基づいて当該加工ツールの三次元モデルを前記モニター上に表示させる加工ツールモデル表示手段と、
前記ワーク表面において前記加工ツールで加工するための複数の被加工部位を決定するワーク被加工部位決定手段と、
前記ワークの前記被加工部位の任意の複数の位置に対する前記加工ツールの加工部の当接部位を決定する加工ツール当接部位決定手段と、
前記ワーク被加工部位決定手段で前記被加工部位が決定された前記ワークに対して前記加工ツール当接部位決定手段で決定された前記加工ツールの前記当接部位を前記モニター上で当接させた状態で表示させる加工ツール当接状態表示手段と、
前記加工ツールの加工経路データを前記ワークの前記被加工部位の任意の複数の位置を教示点として含む所定の経路で作成する加工経路作成手段とを備え、
前記CAD/CAMシステムで得られた前記ワークに対する前記加工ツールの加工経路データに基づいてNC加工データを作成し、同NC加工データに基づいて実際のワークを実際の加工ツールで加工するようにしたことを特徴とするNC加工装置。 In an NC processing apparatus in which a predetermined surface processing is performed on a workpiece by accessing a workpiece surface of a predetermined shape by a robot having a processing tool attached to an arm based on NC processing data created in a CAD / CAM system.
The CAD / CAM system is
A work model display means for displaying a three-dimensional model of the workpiece on a monitor based on the three-dimensional shape data of the workpiece;
Machining tool model display means for displaying a three-dimensional model of the machining tool on the monitor based on the three-dimensional shape data of the machining tool;
Workpiece workpiece part determining means for determining a plurality of workpiece parts for processing with the processing tool on the workpiece surface;
A processing tool contact part determination means for determining a contact part of a processing part of the processing tool with respect to any plurality of positions of the processed part of the workpiece;
The contact portion of the processing tool determined by the processing tool contact portion determination means is brought into contact with the work on which the processing portion has been determined by the workpiece processing portion determination means on the monitor. A processing tool contact state display means for displaying in a state;
Machining path creation means for creating machining path data of the machining tool with a predetermined path including any plurality of positions of the workpiece part of the workpiece as teaching points;
NC machining data is created based on machining path data of the machining tool for the workpiece obtained by the CAD / CAM system, and an actual workpiece is machined by an actual machining tool based on the NC machining data. NC processing device characterized by that.
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