JP2016207156A - 工具軸の軌跡を表示する軌跡表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の平面における工具軸の軌跡を表示する軌跡表示装置を提供する。
【解決手段】軌跡表示装置３１は、工作機械１の駆動軸の位置情報を取得する位置情報取得部２５と、位置情報に基づいて工具先端点４３の座標値を算出する工具座標算出部２６と、工具先端点４３を始点として工具軸４５に沿った工具ベクトル４６を設定する工具ベクトル算出部２７とを備える。軌跡表示装置３１は、工具ベクトル４６と予め定められた平面との交点の座標値を算出する交点算出部２８と、交点を線で接続した工具軸の軌跡を表示する表示部２２とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、工具軸の軌跡を表示する軌跡表示装置に関する。

工作機械は、複数の駆動軸に沿って被加工物に対する工具の相対位置を変化させながら加工を行う。駆動軸に回転軸を含む工作機械では、被加工物に対する工具の姿勢を変えながら加工を行う。このような工作機械において、各駆動軸の位置情報と工作機械の構成に基づいて工具先端点の軌跡を算出して表示することが知られている。

特許第４６８９７４５号公報には、加工物に固定された座標系から見た工具の先端部の３次元座標値を計算し、３次元座標値を用いて工具の先端部の３次元軌跡を表示する工作機械が開示されている。この工作機械では、工具の中心軸上で、工具の先端部から工具の根元方向へ予め設定した距離だけ離れた点を工具ベクトルの始点とする。工作機械は、実位置情報と工作機械の機械構成の情報とを用いて、加工物に固定された座標系から見た工具ベクトルの始点の３次元座標値を計算する。そして、工具ベクトル始点と工具の先端部とを結ぶ線分を工具ベクトルとして表示することが開示されている。

特許第４６８９７４５号公報

工作機械にてワークを加工する時に使用する工具には、先端にて加工を行う工具の他に、エンドミルの様に側面にてワークを加工する工具がある。工具の側面にて加工を行った面が製品の表面になる場合がある。このために、工具の側面にて加工を行った加工面についても、設計値に対する誤差が小さいことが好ましい。たとえば、工具の移動指令に対する実際の工具の位置や傾きの誤差が小さいことが好ましい。

工具の側面にて加工を行った時の加工面の誤差は、工具の軸線の位置や姿勢の誤差に対応する。このために、工具の軸線の誤差を評価することにより、加工面の誤差も評価することができる。例えば、制御装置の指令値通りに工具の軸線が移動しているときには加工面の誤差は小さくなる。

ところで、上記の特許第４６８９７４５号公報では、工具ベクトルを表示できるものの、所定の平面でワークを切断した時の工具の軸線の軌跡を表示することはできない。工具の側面で加工した部分については工具の軸線の軌跡が所望の通りであるか否かを確認することが難しいために改善の余地がある。

本発明の軌跡表示装置は、工具軸の軌跡を表示する軌跡表示装置であって、工作機械の駆動軸の位置情報を時系列で取得する位置情報取得部と、位置情報と工作機械の構成の情報に基づいて工具先端点の座標値を算出する工具座標算出部とを備える。軌跡表示装置は、工具先端点と、工具先端点から工具軸に沿って予め定められた長さにて離れた点とを結ぶ工具ベクトルを設定する工具ベクトル算出部を備える。軌跡表示装置は、工具ベクトルと予め定められた平面との交点の座標値を算出する交点算出部と、交点を線で接続した平面における工具軸の軌跡を表示する表示部とを備える。

上記発明においては、交点算出部は、予め定められた複数の平面と工具ベクトルとの交点の座標値を算出し、表示部は、複数の工具軸の軌跡を表示することができる。

上記発明においては、表示部は、予め定められた方向から見た時の工具軸の軌跡を表示することができる。

上記発明においては、表示部は、予め定められた方向から見た時の複数の工具軸の軌跡を重ねた画像を表示することができる。

上記発明においては、位置情報は、工作機械の数値制御装置にて生成される駆動軸の位置指令値、および駆動軸の実際の位置を検出する位置検出器の検出値のうち少なくとも一方を含むことができる。

上記発明においては、表示部は、位置指令値に基づいて生成された工具軸の軌跡と、位置検出器の検出値に基づいて生成された工具軸の軌跡とを重ねた画像を表示することができる。

本発明によれば、所定の平面における工具軸の軌跡を表示する軌跡表示装置を提供することができる。

実施の形態における工作機械の概略斜視図である。 実施の形態の加工方法における工具およびワークの概略斜視図である。 実施の形態における工作機械のブロック図である。 実施の形態における軌跡表示装置の制御を説明するフローチャートである。 工具ベクトルと平面との交点を説明する模式図である。 平面と面状の工具軸の軌跡とが交わる交点を説明する概略斜視図である。 表示部に表示される工具軸の軌跡の第１の画像である。 表示部に表示される工具軸の軌跡の第２の画像である。 表示部に表示される工具軸の軌跡の第３の画像である。 実施の形態の他の加工方法におけるワークおよび工具の概略斜視図である。 表示部に表示される工具軸の軌跡の第４の画像である。 表示部に表示される工具軸の軌跡の第５の画像である。 実施の形態における工具と平面との概略斜視図である。

図１から図１３を参照して、実施の形態における軌跡表示装置について説明する。本実施の形態の軌跡表示装置は、作業者が指定する任意の平面における工具軸の軌跡を表示する。また、軌跡表示装置は、工具の側面にてワークを加工する部分の工具軸の軌跡を表示する。

図１は、本実施の形態の軌跡表示装置が配置される工作機械の斜視図である。本実施の形態では、５個の駆動軸を有する工作機械１を例示して説明する。工作機械１は、ワークＷ１が固定されるテーブル２と、基台７とを備える。工作機械１は、基台７に固定された支柱３を備える。工作機械１は、支柱３に対して矢印９３に示す方向に移動する支持部材６と、支持部材６に支持されたヘッド４とを備える。工具Ｔは、ヘッド４に支持されている。

工作機械１は、ワークＷ１に対する工具Ｔの相対位置および姿勢を変化させる駆動装置を含む。本実施の形態の駆動装置は、矢印９１に示すＸ軸の方向に基台７を移動する。駆動装置は、矢印９２に示すＹ軸の方向にテーブル２を移動する。駆動装置は、矢印９３に示すＺ軸の方向に支持部材６を移動する。更に、駆動装置は、矢印９４に示す様にヘッド４に対して工具ＴをＡ軸の方向に回動させる。駆動装置は、矢印９５に示す様に支持部材６に対してヘッド４をＢ軸の方向に回動させる。本実施の形態の工作機械１は、回転軸としてのＡ軸の軸線およびＢ軸の軸線が交わるように形成されている。

このように、本実施の形態における駆動装置は、３つの直動軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）および２つの回転軸（Ａ軸およびＢ軸）から構成される駆動軸によってワークＷ１に対する工具Ｔの相対位置および姿勢を制御する。そして、駆動装置にて相対位置および姿勢を変更しながらワークＷ１を加工する。駆動装置としては、この形態に限らず、ワークに対する工具の相対位置および姿勢を変更可能な任意の装置を採用することができる。

図２に、本実施の形態における工作機械を用いてワークを加工するときのワークおよび工具の概略斜視図を示す。本実施の形態の工具Ｔは、フラットエンドミルである。工具Ｔの側面４４を用いてワークＷ１を切削する。ワークＷ１は、円柱部４１および円錐部４２を有する。円錐部４２の表面４２ａを加工する場合には、工具Ｔの軸線である工具軸４５が所望の形状の表面４２ａと平行になるように工具Ｔを配置する。工具軸４５は、工具Ｔが回転する回転軸に相当する。そして、矢印９４に示すように、工具Ｔの姿勢を変化させながら表面４２ａを加工する。工具Ｔは、予め定められた工具先端点４３を有する。工具先端点４３は、例えば、工具軸４５における工具Ｔの先端の点が設定されている。本実施の形態では、工具先端点４３の座標値が工具Ｔの位置になる。

図３は、本実施の形態における工作機械のブロック図である。工作機械１は、駆動装置１０を制御する数値制御装置１６と、所定の平面における工具軸４５の軌跡を表示する軌跡表示装置３１とを備える。軌跡表示装置３１は、数値制御装置１６に接続されている。

駆動装置１０は、５個のそれぞれの駆動軸を駆動するモータＭ１〜Ｍ５を含む。モータＭ１〜Ｍ５には、それぞれの駆動軸の実際の位置を所定の制御周期毎に検出する位置検出器１１〜１５が備え付けられている。本実施の形態の位置検出器１１〜１５は、モータＭ１〜Ｍ５に取り付けられた回転角度を検出するエンコーダにより構成されている。

工作機械１を動作させる動作プログラム１８は、作業者により予め生成されている。数値制御装置１６は、各駆動軸に対する所定の制御周期毎の位置指令を生成する指令生成部１７を含む。指令生成部１７は、数値制御装置１６に入力される動作プログラム１８に基づいて各駆動軸の位置指令を生成する。指令生成部１７は、位置指令に基づいて各駆動軸の速度指令を算出し、更に速度指令に基づいて電流指令を算出する。そして、モータＭ１〜Ｍ５は、電流指令に基づいて電流が供給されて駆動する。

軌跡表示装置３１は、演算部２１および表示部２２を備える。演算部２１は、工具軸の軌跡を演算する。本実施の形態の工具軸の軌跡は、工具軸４５が通る跡である。工具軸の軌跡としては、実際にワークを加工する刃部に対応する工具軸４５の一部分の軌跡を採用することができる。すなわち、後述する工具ベクトルの軌跡を採用することができる。

工具Ｔにより加工が行われると工具軸の軌跡は面になる。この面状の工具軸の軌跡を所定の平面で切断した時の切断面における工具軸の軌跡は線になる。本実施の形態では、このような線状の工具軸の軌跡を算出する。

表示部２２は、演算部２１の計算結果の画像を表示する。数値制御装置１６および演算部２１は、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する演算処理装置により構成されている。なお、数値制御装置１６が、演算部２１の機能を備えていても構わない。すなわち、数値制御装置１６および演算部２１の機能を有する演算処理装置が配置されていても構わない。表示部２２は、表示パネル等により構成されている。

図４に、本実施の形態の軌跡表示装置による制御のフローチャートを示す。図３および図４を参照して、演算部２１は、位置情報取得部２５、工具座標算出部２６、および工具ベクトル算出部２７を含む。また、演算部２１は、交点算出部２８と、表示制御部２９とを含む。

ステップ８１において、位置情報取得部２５は、駆動軸の位置情報を予め定められた時間間隔ごとに時刻と共に取得する。すなわち、位置情報取得部２５は、駆動軸の位置情報を時系列で取得する。本実施の形態の位置情報取得部２５は、指令生成部１７により生成された制御周期毎の位置指令値を時系列のデータとして取得する。さらに、位置情報取得部２５は、位置検出器１１〜１５により検出された各駆動軸の検出値を時系列のデータとして取得する。演算部２１は、記憶部を有し、取得した時系列のデータは一時的に記憶部に記憶される。始めに、駆動軸の位置情報として、指令生成部１７により生成される位置指令値を例に取り上げて説明する。

ステップ８２において、工具座標算出部２６は、位置指令値および工作機械１の構成に基づいて、工具Ｔの工具先端点４３の座標値を算出する。工作機械１の構成には、駆動軸の構成の情報や工具Ｔの種類および寸法の情報が含まれる。工作機械１の構成は、予め演算部２１に入力されている。工具座標算出部２６は、時系列の位置指令値に対応させて時系列の工具先端点４３の座標値を算出する。

本実施の形態の工作機械１は、任意の不動の点を原点にした座標系が設定されている。すなわち、機械座標が設定されている。工作機械１の回転軸としてのＡ軸の軸線およびＢ軸の軸線は交点Ｍにて交わる。交点Ｍの座標値は、時刻ｔを関数として、(x(t),y(t),z(t))にて表すことができる。

工具Ｔが鉛直方向の下向き、すなわち工具Ｔの工具軸４５がＺ軸と平行になり、工具先端点４３がＺ軸の負の方向に向いた状態を、Ａ軸およびＢ軸の基準位置（原点）とする。基準位置にて、Ａ軸およびＢ軸に関する回転角度が零になる。

交点Ｍから工具先端点４３までの長さＬを用いると、工具先端点４３の座標値（PosX(t),PosY(t),PosZ(t)）は、次の式（１）から式（３）にて表すことができる。

次に、ステップ８３において、工具ベクトル算出部２７は、工具先端点４３の位置に基づいて工具ベクトルを算出する。図２には、工具ベクトル４６が示されている。本実施の形態の工具ベクトル４６は、工具先端点４３を始点Ｐｓとして、工具先端点４３から交点Ｍに向かった工具軸４５上の点を終点Ｐｅに設定する。始点Ｐｓと終点Ｐｅとの距離は、予め定められた長さｄに設定する。

このときの、工具ベクトル４６としては、工具Ｔの側面４４にて加工を行うことができる領域に対応して設定することができる。工具ベクトル４６の長さｄは、工具Ｔが保持されるシャンク部が含まれないように設定することができる。例えば、長さｄは、工具Ｔに刃部が形成されている部分の長さである刃長に設定することができる。

工具Ｔの工具軸４５の向き（姿勢）は、Ｃ軸の位置（回転角度）およびＢ軸の位置（回転角度）に基づいて算出することができる。工具ベクトル４６の終点Ｐｅの座標値（PosX'(t),PosY'(t),PosZ'(t)）は、次の式（４）から式（６）により表すことができる。

このように時系列の複数の工具ベクトルを算出することができる。なお、工具ベクトルは、工具軸４５上の所定の位置を始点とし、工具先端点を終点としても構わない。すなわち、工具ベクトルは、工具先端点と工具先端点から工具軸に沿って予め定められた長さにて離れた点とを結ぶベクトルにて構成することができる。

図５に、工具ベクトルと平面との交点の算出方法を説明する模式図を示す。図２から図５を参照して、ステップ８４において、交点算出部２８は、工具ベクトル４６と予め定められた平面５１との交点６１の座標値を算出する。平面５１としては、ワークＷ１の加工後の形状に交差する任意の平面を採用することができる。または、平面５１は、後述する面状の工具軸の軌跡Ｓ１に交差する任意の平面を採用することができる。平面５１は、作業者が予め定めておくことができる。平面５１は、平面５１上の任意の基準点Ｒと平面５１の法線ベクトルにより指定することができる。

本実施の形態では、工具先端点４３を工具ベクトル４６の始点Ｐｓにしている。工具軸４５上の点を工具ベクトル４６の終点Ｐｅとしている。工具ベクトル４６は、交点６１にて平面５１と交わっている。工具ベクトル４６と平面５１との交点６１の座標値は、それぞれの点の位置ベクトルを用いて、以下の式（７）に基づいて算出することができる。

このように、工具ベクトル４６と平面５１との交点６１の座標値を算出することができる。そして、時系列の複数の工具ベクトル４６と平面５１との交点６１を算出する。時系列の複数の交点６１の座標値が算出される。

図６に、工具ベクトルと平面との交点を示した模式図を示す。工具軸４５移動することにより面状の工具軸の軌跡Ｓ１が生成される。面状の工具軸の軌跡Ｓ１は、加工後のワークＷ１の形状に対応する。ここでは、面状の工具軸の軌跡Ｓ１は、ワークＷ１の円錐部４２の形状に対応する。たとえば、面状の工具軸の軌跡Ｓ１は、ワークＷ１の形状よりも工具の径に対応する長さにて大きな形状を有する。

所定の制御周期ごとに算出された複数の交点６１は、ワークＷ１を平面５１にて切断したときの工具軸の軌跡を示す点に相当する。複数の交点６１を接続する線は、面状の工具軸の軌跡Ｓ１の断面形状に相当する。または、複数の交点６１を接続する線は、平面５１における工具軸の軌跡に相当する。すなわち、所定の平面における線状の工具軸の軌跡は、面状の工具軸の軌跡の断面形状に相当する。また、本実施の形態の形態では、工具ベクトル４６を用いて交点６１を算出しているために、複数の交点６１を接続する線は、平面５１における工具ベクトル４６の軌跡にもなる。

図３および図４を参照して、次に、ステップ８５において、表示制御部２９は、交点算出部２８から交点６１の座標値を取得する。表示制御部２９は、交点６１を線で結んだ線状の工具軸の軌跡を表示する指令を表示部２２に送出する。表示部２２は、表示制御部２９の指令に基づいて平面における工具軸の軌跡を表示する。交点６１を接続する線としては、直線や交点６１を通るように近似した曲線線等の任意の線を採用することができる。表示される画像は、任意の平面でワークや面状の工具軸の軌跡を切断したときの切断面における線状の工具軸の軌跡である。

図７に、表示部に表示される工具軸の軌跡の第１の画像を示す。本実施の形態における画像では、ワークＷ１の円錐部４２に相当する面状の工具軸の軌跡Ｓ１の画像を表示している。第１の画像としては、３次元の画像として斜視図を表示している。平面５２における線状の工具軸の軌跡７２が表示されている。なお、平面５２は、Ｚ軸に垂直な平面である。

面状の工具軸の軌跡Ｓ１を切断する平面は、作業者により任意に設定することができる。図７には、Ｘ軸およびＺ軸に対して傾斜する平面５３および平面５３における線状の工具軸の軌跡７３も表示されている。このように、作業者により指定された複数の平面５２，５３と工具ベクトル４６との交点６１の位置を算出することにより、表示部２２に複数の工具軸の軌跡を表示することができる。

本実施の形態の軌跡表示装置３１は、任意の平面における工具軸の軌跡を表示部２２に表示することができる。特に、軌跡表示装置３１は、所望の角度で傾いた平面における工具軸の軌跡を表示することができる。このために、ワークに対する工具の移動状態を評価することができる。例えば、工具軸に振動や揺れ等の異常がないかを確認することができる。また、ワークの加工後の形状は工具軸の軌跡に対応する。このために工具軸の軌跡の評価を行うことにより、加工後のワークの形状の評価も行うことができる。実際に加工したワークを測定しなくても、加工後のワークの形状を評価することができる。この結果、加工精度が悪い場合には、工作機械の調整を行なったり動作プログラムを修正したりすることができる。

特に、工具の側面にて加工を行う場合には、工具の姿勢に依存して加工面の加工精度が変化する。このために、工具先端点の軌跡だけでは加工面への影響を正しく評価することができない。これに対して、本実施の形態においては、工具軸の軌跡の評価を行うことにより、工具の側面にて加工を行った部分の加工精度の評価を行うことができる。

図８に、表示部に表示される第２の画像を示す。第２の画像においては、複数の平面５２，５４，５５にて面状の工具軸の軌跡Ｓ１を切断している。平面５２，５４，５５は、互いに平行である。それぞれの平面５２、５４，５５において、面状の工具軸の軌跡Ｓ１の断面形状、すなわち線状の工具軸の軌跡７２，７４，７５が表示されている。

図９に、表示部に表示される第３の画像を示す。第３の画像においては、図８に示される線状の工具軸の軌跡７２，７４，７５を予め定められた方向から見たときの画像である。すなわち複数の工具軸の軌跡７２，７４，７５を一つの平面に投影した画像である。この例では、Ｚ軸の負側に向かって見たときの複数の工具軸の軌跡を表示している。また、複数の工具軸の軌跡を重ねた画像を表示している。このときに表示する方向は、作業者により設定することができる。表示制御部２９は、予め定められた方向から見た時の複数の工具軸の軌跡を重ねた画像を表示する指令を表示部２２に送出する。表示部２２は、表示する指令に従って画像を表示する。

このように、軌跡表示装置３１は、互いに平行な複数の平面における線状の工具軸の軌跡を一つの２次元のグラフ上に表示することができる。この構成を採用することにより、複数の工具軸の軌跡の評価を一度に行うことができる。また、複数の工具軸の軌跡同士の比較を行うことができる。たとえば、図９に示す第３の画像の例では、ワークＷ１の高さ方向において、工具軸の軌跡７２，７４，７５の円の形状がずれていたり歪んでいたりしないかを評価することができる。

なお、作業者が指定する平面がＸＹ平面、ＹＺ平面およびＺＸ平面のいずれの平面にも平行でない場合がある。この場合には、切断面がＸＹ平面、ＹＺ平面またはＺＸ平面のいずれかの平面と平行になるように、３次元グラフ上において交点６１または線状の工具軸の軌跡を回転させることができる。この構成により、傾斜する切断面であっても、２次元のグラフ上に重ねて工具軸の軌跡を表示することができる。

図３を参照して、前述の実施例では、軌跡表示装置３１は、工作機械１の駆動軸の位置情報として指令生成部１７が生成する位置指令値を用いて工具軸の軌跡を算出している。軌跡表示装置３１は、駆動軸の位置情報として駆動軸の実際の位置を用いて工具軸の軌跡を表示することができる。駆動軸の位置情報としては、位置検出器１１〜１５により検出された各駆動軸の検出値を用いることができる。軌跡表示装置３１は、位置検出器１１〜１５の検出値に基づいて、前述と同様の方法により任意の平面における工具軸の軌跡を表示することができる。または、軌跡表示装置３１は、面状の工具軸の軌跡を任意の平面で切断した時の工具軸の軌跡を表示することができる。この時に表示される工具軸の軌跡は、加工後のワークの断面形状に対応する。

図１０は、本実施の形態の他の加工方法におけるワークおよび工具の概略斜視図である。ワークＷ２は、円柱状に形成される。ワークＷ２の周方向の表面を形成するために、工具Ｔの側面４４にて切削加工を行う。工具Ｔを、矢印９６に示すように移動する。円柱状のワークＷ２を形成する場合には、ワークＷ２の軸線方向の全体に亘ってワークＷ２の径が一定であることが好ましい。本実施の形態の軌跡表示装置３１は、径方向の加工ムラを評価することができる。

図１１に、ワークを加工したときに表示部に表示される第４の画像を示す。この例においては、Ｚ軸に垂直な２つの平面５６，５７における線状の工具軸の軌跡７６，７７が表示されている。平面５６，５７は、ワークＷ２の軸線に垂直な平面である。位置検出器１１〜１５により検出された各駆動軸の検出値を用いて工具軸の軌跡７６，７７を算出している。

図１２に、表示部に表示される第５の画像を示す。第５の画像は、ワークＷ２の２つの工具軸の軌跡７６，７７をＺ軸の方向から見た時の画像である。すなわち、第５の画像は、２つの工具軸の軌跡７６，７７をＸＹ平面に投影した画像に相当する。図１２には、実際の工具軸の軌跡７６，７７の他に、位置指令値に基づいて生成された工具軸の軌跡７８が実線にて表示されている。工具軸の軌跡７８は、ワークＷ２の高さ方向において一定である。更に、第５の画像には、実際の寸法に対応した長さが表示されているスケール７９が表示されている。

第５の画像により、ワークＷ２の下部の工具軸の軌跡７６は、位置指令値に基づく工具軸の軌跡７８に対して僅かに小さい。また、ワークＷ２の上部の工具軸の軌跡７７は、ワークＷ２の下部の工具軸の軌跡７６よりも小さい。工具軸の軌跡の誤差の大きさは、スケール７９により推定することができる。ワークＷ２において、高さ方向における任意の位置において、工具軸の軌跡に関する径方向の誤差を評価することができる。

また、表示部２２は、位置指令値に基づいて生成された工具軸の軌跡と、位置検出器の検出値に基づいて生成された工具軸の軌跡とを重ねた画像を表示している。同一平面で切断した時の２つの工具軸の軌跡を重ねて表示することにより、位置指令値に対する実際の駆動軸の位置の誤差の評価を行うことができる。そして、算出した工具軸の軌跡の誤差に基づいて、工作機械の微調整を行ったり、動作プログラムを修正したりすることができる。このように、駆動軸の位置情報は、工作機械の数値制御装置にて生成される駆動軸の位置指令値、および駆動軸の実際の位置を検出する位置検出器の検出値のうち少なくとも一方を用いることができる。

位置検出器の検出値としては、位置検出器１１〜１５から出力される信号を採用することができる。例えば、数値制御装置１６の指令生成部１７は、位置検出器１１〜１５にて検出される位置を用いる位置フィードバック回路を備える場合がある。この場合には、位置検出器の検出値として位置フィードバックの信号を取得しても構わない。また、位置検出器としては、駆動軸のモータに取り付けられたエンコーダに限られず、実際の駆動軸の位置を検出する任意の検出器を採用することができる。例えば、位置検出器は、直動軸に備え付けられたリニアースケール等であっても構わない。

図１３に、工具とワークを切断する平面との概略斜視図を示す。本実施の形態における軌跡表示装置３１は、所定の制御周期ごとに設定される工具ベクトルと平面との交点とを算出している。工具ベクトルは、ワークを加工している期間中の工具先端点に基づいて算出することができる。ところが、ワークを加工している期間中にも工具ベクトルと作業者が指定した平面とが交わらない場合がある。前述の式（７）に基づいて計算を実施して、解が得られない場合には工具ベクトルが平面に交わらないと判別することができる。ところが、全ての工具ベクトルの位置について演算を行うと計算時間が長くなる。

そこで、演算部２１は、工具ベクトル４６が予め定められた平面５１と交差しているか否かを判別する。そして、演算部２１は、平面５１と交差している期間中に交点を算出する制御を実施することができる。演算部２１は、工具ベクトル４６が平面５１と交差していない期間中には、交点６１の演算を禁止する制御を行うことができる。

図１３に示す例では、工具Ｔは、ワークを加工している期間中に矢印９７に示すように除々に平面５１に近づいた後に平面５１と交差している。ここで、第１の位置６５に配置された工具Ｔは、平面５１に接触していないために、工具ベクトルは平面５１に交差していない。第２の位置６６および第３の位置６７においては、工具ベクトルは、平面５１に交差している。

この例では、平面５１はＺ軸に垂直な平面である。工具ベクトルと平面５１との交点を算出する前に、工具先端点４３のＺ軸の座標値が平面５１のＺ軸の座標値よりも大きいか否かを判別する。そして、工具先端点４３のＺ軸の座標値が平面５１のＺ軸の座標値よりも大きい場合には、交点６１の計算を禁止する制御を実施することができる。

このように、工具ベクトルと平面とが交差しない条件を予め設定することができる。そして、工具ベクトルと平面とが交差しない場合には、工具ベクトルと平面との交点の計算を禁止することができる。この構成により、計算時間を短縮することができる。

ところで、本実施の形態にて算出した線状の工具軸の軌跡を、工具径に対応する長さにてワークの内側に向かって移動した線は、ワークの断面形状に相当する。従って、軌跡表示装置は、生成した工具軸の軌跡に基づいてワークの断面形状を算出し、ワークの断面形状を表示できるように構成しても構わない。

本実施の形態における工具は、フラットエンドミルであるが、この形態に限られず、側面で加工が可能な任意の工具を用いることができる。

上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ 工作機械
１１〜１５ 位置検出器
１６ 数値制御装置
１７ 指令生成部
２２ 表示部
２５ 位置情報取得部
２６ 工具座標算出部
２７ 工具ベクトル算出部
２８ 交点算出部
２９ 表示制御部
３１ 軌跡表示装置
４３ 工具先端点
４５ 工具軸
４６ 工具ベクトル
５１〜５５ 平面
６１ 交点
７２〜７８ 工具軸の軌跡
Ｔ 工具
Ｗ１，Ｗ２ ワーク

Claims (6)

1. 工具軸の軌跡を表示する軌跡表示装置であって、
   工作機械の駆動軸の位置情報を時系列で取得する位置情報取得部と、
   前記位置情報と前記工作機械の構成の情報に基づいて工具先端点の座標値を算出する工具座標算出部と、
   前記工具先端点と、前記工具先端点から工具軸に沿って予め定められた長さにて離れた点とを結ぶ工具ベクトルを設定する工具ベクトル算出部と、
   前記工具ベクトルと予め定められた平面との交点の座標値を算出する交点算出部と、
   前記交点を線で接続した前記平面における前記工具軸の軌跡を表示する表示部とを備えることを特徴とする、軌跡表示装置。
2. 前記交点算出部は、予め定められた複数の前記平面と前記工具ベクトルとの交点の座標値を算出し、
   前記表示部は、複数の前記工具軸の軌跡を表示する、請求項１に記載の軌跡表示装置。
3. 前記表示部は、予め定められた方向から見た時の前記工具軸の軌跡を表示する、請求項１に記載の軌跡表示装置。
4. 前記表示部は、予め定められた方向から見た時の複数の前記工具軸の軌跡を重ねた画像を表示する、請求項２に記載の軌跡表示装置。
5. 前記位置情報は、前記工作機械の数値制御装置にて生成される駆動軸の位置指令値、および駆動軸の実際の位置を検出する位置検出器の検出値のうち少なくとも一方を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の軌跡表示装置。
6. 前記表示部は、前記位置指令値に基づいて生成された前記工具軸の軌跡と、前記位置検出器の検出値に基づいて生成された前記工具軸の軌跡とを重ねた画像を表示する、請求項５に記載の軌跡表示装置。

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