JP2018088068A - 情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な処理で工作機械の構造物、工具、ワーク、冶具などの間で発生する干渉をチェックすることが可能な情報処理装置を提供すること。【解決手段】本発明の情報処理装置は、工作機械の構成に係る情報に基づいて、該工作機械が備える軸の移動空間を示す移動空間データを作成する移動空間データ作成部１００と、同一の構成の工作機械で過去に加工に用いられた既存の干渉しない加工実績のある少なくとも１つのプログラムとに基づいて、移動空間データで示される移動空間の中から非干渉空間を特定する非干渉空間特定部１１０と、干渉チェックの対象となるプログラムに基づいて移動経路を算出する移動経路算出部１２０と、非干渉空間と移動経路とに基づいて干渉チェックを行う干渉チェック処理部１３０と、干渉チェックの結果を出力する干渉チェック結果出力部１４０と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、情報処理装置に関し、特に加工実績のあるプログラムによる干渉チェック機能を備えた情報処理装置に関する。

旋盤装置やボール盤などの工作機械では、ワークに対して工具を相対的に移動するように制御してワークの加工を行っている。工作機械でのワークの加工を行う為のプログラムを作成するときや、該プログラムに基づいて実際にワークの加工を行う際には、工作機械の構造物や工具、ワーク、冶具の間で干渉が起こらないかチェックをする必要がある。例えば、図８に示すように旋盤装置では、工作機械の制御装置はプログラムに従って刃物台の位置を制御することにより工具を移動させて治具により主軸に把持されて回転するワークを加工するが、その際に工具が心押台などの干渉物や冶具などに干渉しないようにプログラムを作成しなければならない。

干渉チェックの一例として、例えば特許文献１，２には、干渉する可能性のある工作機械の構造物や工具、ワーク、冶具などの３次元形状データを使用して、加工時における干渉発生の可能性をチェックする技術が開示されている。

特開２０００−２８４８１９号公報 特開２０１０−２３１７３７号公報

上記した従来技術を用いて干渉チェックを行う際には、干渉チェックの対象とする物体の３次元形状データを使用するために、該３次元形状データの設定作業をする必要がある。また、３次元形状データを用いた干渉チェックの仕組みは複雑となることが多く、例えばプログラムに基づく実際の加工と並列して干渉チェックを行うと、該干渉チェックを行う情報処理装置（例えば、数値制御装置）に大きな負荷をかけることになるという問題がある。

更に、干渉チェックの処理そのものは３次元形状データを３次元空間データ内で配置して工具の移動空間を仮想的に表現した状態で行われるという処理の性質上、同じ構成の工作機械であってもそれぞれの工作機械ごとに毎回に工作機械の構造物や工具、ワーク、冶具などの３次元形状データ形状設定を行う必要があるという問題がある。

そこで本発明の目的は、簡単な処理で工作機械の構造物、工具、ワーク、冶具などの間で発生する干渉をチェックすることが可能な情報処理装置を提供することである。

本発明では、同一の構成を備えた工作機械において過去に実行されたプログラムの中から、該工作機械の構造物、工具、ワーク、冶具などの間で干渉が発生しなかった実績のあるプログラムを収集し、該プログラムにより指令される工具経路に基づいて非干渉領域を特定する。そして、前記工作機械と同一の構成を備えた工作機械を用いた加工のための新しいプログラムを作成するときや加工を行うときには、上記のように作成した非干渉領域を利用して干渉チェックを行うようにすることで干渉チェックのための作業負担や情報処理装置の負荷を軽減し、上記課題を解決する。

そして、本発明の請求項１に係る発明は、プログラムに基づいて該プログラムにより制御される工作機械で発生する干渉をチェックする情報処理装置において、前記工作機械の構成に係る情報に基づいて、該工作機械が備える軸の移動空間を示す移動空間データを作成する移動空間データ作成部と、前記工作機械と同一の構成の工作機械で過去に加工に用いられた既存の干渉しない加工実績のある少なくとも１つのプログラムとに基づいて、前記移動空間データで示される移動空間の中から非干渉空間を特定する非干渉空間特定部と、干渉チェックの対象となるプログラムに基づいて移動経路を算出する移動経路算出部と、前記非干渉空間特定部が特定した非干渉空間と、前記移動経路算出部が算出した移動経路とに基づいて干渉チェックを行う干渉チェック処理部と、前記干渉チェックの結果を出力する干渉チェック結果出力部と、を備える情報処理装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記移動空間データ作成部は、該工作機械が備える軸の移動空間を複数の格子領域に分割した複数の格子領域データを含む移動空間データを作成し、前記非干渉空間特定部は、前記格子領域データの集合として非干渉空間を特定する、請求項１に記載の情報処理装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記非干渉空間特定部は、既存の干渉しない加工実績のある少なくとも１つの前記プログラムによる移動経路が含まれる前記格子領域データを非干渉空間として特定する、請求項２に記載の情報処理装置である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記干渉チェック処理部は、前記移動経路算出部が算出した移動経路が、前記非干渉空間特定部が特定した非干渉空間以外の空間を通過する場合に、干渉が発生する可能性があると判定する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の情報処理装置である。

本発明によれば、複雑な干渉チェックの仕組み、３次元形状データの設定が不要となり、既存のプログラムを用いて簡易的に干渉チェックをすることが可能となる。また、パソコンなどの比較的安価な情報処理装置を用いた干渉チェックが可能となるため、数値制御装置のメモリやＣＰＵの処理時間の消費を軽減することが可能となる。

本発明の一実施形態による移動空間データの作成例を示す図である。 本発明の一実施形態による非干渉領域特定の例を示す図（１）である。 本発明の一実施形態による非干渉領域特定の例を示す図（２）である。 本発明の一実施形態による工具先端点の移動経路算出の例を示す図である。 本発明の一実施形態による干渉チェック結果の表示例を示す図である。 本発明の一実施形態による情報処理装置の概略的な機能ブロック図である。 本発明の情報処理装置の応用例について説明する図である。 工作機械の構造物、工具、ワーク、冶具などの干渉について説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
初めに、図１〜５を用いて本発明の一実施形態による情報処理装置の干渉チェック処理の考え方を説明する。本発明の一実施形態による情報処理装置は、干渉チェックを行う際に、工具が移動する範囲である移動空間を格子状に分割した移動空間データをメモリ上に作成する。
図１は、工具が移動する移動空間をＸ軸及びＺ軸にそれぞれ平行な直線で格子状に分割した場合の移動空間データの例を示している。移動空間データは、移動空間を分割する軸毎の分割幅と、該分割幅で分割された格子領域に対応する座標位置とを示すデータ（格子領域データ）の配列集合で定義することができる。例えば、格子領域データ｛ｉ，ｊ｝は、図１の下に示すように、座標（ｉ×ｄｘ，ｊ×ｄｚ）と座標（（ｉ＋１）×ｄｘ，（ｊ＋１）×ｄｚ）を頂点とし、Ｘ軸方向の幅がｄｘ、Ｚ軸方向の幅がｄｚであって、各辺がＸ軸又はＺ軸に平行な矩形の領域と対応する。分割幅は軸毎に異なっていても良く、また、各軸の制御可能な移動単位に応じて適切な値として設定すると良い。なお、図１では、説明を簡単にするために移動空間を平面として捉え、移動空間データを２次元の格子領域データの集合として作成しているが、実際の加工において刃物台が３次元方向に移動可能である場合には、移動空間データは３次元の格子領域データの集合として作成するようにすればよい。

次に、本実施形態の情報処理装置は、既存の干渉しない加工実績のあるプログラムに基づいて、上記した移動空間の中の非干渉領域を特定する。より詳細には、本実施形態の情報処理装置は、既存の干渉しない加工実績のあるプログラムに基づいて、工具先端点（該プログラムにより指令される制御点に対して工具長を加算した位置）の移動経路を作成し、作成した移動経路を上記で作成した移動空間データ上に重畳した場合における該移動経路を含む格子領域データに対応する格子領域を非干渉領域として特定する。本実施形態の情報処理装置は、過去に行われた加工の内で、これから干渉チェックを行う対象となる工作機械と同一の構成を備えた工作機械における加工で用いられた既存の干渉しない加工実績のあるプログラムに基づいて非干渉領域を特定する。
図２は、３つのプログラムによるそれぞれの移動経路を移動空間データ上に重畳した例を示している。図２では、それぞれのプログラムによる移動経路を含む格子領域を異なる模様の網掛けで表現している。この網掛けされた格子に対応する領域は、過去に工具先端点が通過しても干渉が発生しなかった領域に対応しており、これから作成する又はこれから加工を行う際に当該格子領域を通過するように工具先端点を移動させたとしても、高い確率で干渉が発生しないことが推定されるので、本実施形態の情報処理装置は当該格子領域を非干渉領域として特定する。

本実施形態による情報処理装置は、ユーザからワークの形状の入力を受け付けるようにしてもよい。そのようにした場合、本実施形態による情報処理装置は、ワークが存在する格子領域を干渉領域として扱う。

本実施形態の情報処理装置は、既存の干渉しない加工実績のあるプログラムを、例えば、ネットワークなどを介して接続されたホストコンピュータなどから取得するようにしても良いし、該情報処理装置に内蔵された記憶装置や、該情報処理装置に接続された外部記憶装置にあらかじめ記憶されている複数のプログラムの中から取得するようにしても良い。本実施形態の情報処理装置は、１つのプログラムに基づいて非干渉領域を特定することも可能であるが、より多くのプログラムに基づいて非干渉領域を特定した方が、非干渉領域として特定される領域は広くなる傾向にあることは明らかである。

本実施形態による情報処理装置が特定する非干渉領域は、格子領域データ｛ｉ，ｊ｝の部分集合として定義できるが、後に干渉チェックを行いやすいデータ構造で非干渉領域を定義するようにしても良い。一例として、図３に示すように、非干渉領域を構成する各格子領域データのＸ軸方向の添え字に対してＺ軸方向の添え字を対応付けた形式で、非干渉領域を表現している。なお、図３において［ｋ，ｌ］という表記は、Ｚ軸方向の添え字ｋから添え字ｌまでの間の格子領域データに対応する格子領域のすべてが非干渉領域に含まれることを示している。

移動空間の中の非干渉領域を特定すると、次に本実施形態による情報処理装置は、作成されたプログラムまたはこれから加工に用いられるプログラムについて干渉チェックを行う。本実施形態による情報処理装置は、加工に用いられるプログラムの干渉チェックを行う際に、該プログラムにより制御される工具先端点の移動経路を作成する。そして、作成した移動経路を上記で作成した移動空間データ上に重畳した場合における該移動経路（を含む格子領域）が非干渉領域に含まれるか否かを判定することにより干渉チェックを行う。そして、該移動経路の全部が非干渉領域に含まれている場合には、本実施形態による情報処理装置は、該プログラムは干渉することなく動作可能であると判定する。また、該移動経路の一部又は全部が非干渉領域に含まれていない場合には、本実施形態による情報処理装置は、該プログラムを動作させた場合に干渉が発生する可能性があると判定する。

本実施形態の情報処理装置は、干渉チェックを行った結果、チェック対象のプログラムに干渉が発生する可能性があると判定した場合には、ユーザに対して音やランプ、画面上の表示などで警告すると共に、該プログラムにおいて干渉が発生する可能性があると判定された移動経路に対応するブロックを表示したり、非干渉領域外の移動経路をグラフィカルに表示したりしても良い。また、本実施形態の情報処理装置は、プログラムによる加工をしている最中に干渉チェックを行った結果、該プログラムによる工具先端点の移動経路のいずれかで干渉が発生する可能性があると判定した場合には、ユーザに対して音やランプ、画面上の表示などで警告すると共に、工具の移動を停止して該加工を中断したり、干渉が発生すると判定された格子領域に工具先端点が近づいた場合や干渉が発生すると判定された格子領域に制御点が突入した場合に工具の移動速度が遅くなるように制御するようにしたりしても良い。

本実施形態による情報処理装置がプログラムにより制御される工具先端点の移動経路について干渉チェックする際には、該移動経路を含む各格子領域が、それぞれ非干渉領域に含まれるか否かを判定するようにしても良いが、例えば、図４に示すように、移動経路を含む格子領域データのＸ軸方向の添え字に対してＺ軸方向の添え字を対応付けた形式で、移動経路を含む格子領域を表現し、これを図３で例示した非干渉領域を示すデータと比較するようにしても良い。なお、図４において［ｋ，ｌ］という表記は、添え字ｋから添え字ｌまでの間の格子領域データに対応する格子領域のすべてが移動経路を含んでることを示している。

図５は、本実施形態による情報処理装置が移動経路の干渉チェックをした結果を情報処理装置の画面上に表示する例を示している。図５に示すように、本実施形態の情報処理装置は、移動空間データ、移動空間データ内の非干渉領域、干渉チェック対象の移動経路を重畳させて画面上に表示し、非干渉領域を逸脱する移動経路をユーザが把握できるように表示しても良い。非干渉領域を逸脱する移動経路をユーザが把握できるようにする表示としては、該当する移動経路の部分の色を変えて表示させたり、点滅・反転などの表示効果を伴って表示させたりしても良い。また、本実施形態による情報処理装置が移動経路の干渉チェックをした結果としてのプログラムを表示する際には、非干渉領域以外の格子領域を通る移動経路に対応する指令ブロックを色を変えて表示したり、点滅、反転などの表示効果を伴って表示させたりしても良い。更に、これらの移動経路のグラフィカルな表示とプログラムの表示とを同時に画面に表示し、プログラムの該当箇所にカーソル等をフォーカスした際に、該ブロックに対応する移動経路の部分を更に色を変えたり点滅・反転などの表示効果を伴った表示に切り替えて表示したりするようにしても良い。

以下では、上記した干渉チェック処理を実行する情報処理装置の構成について説明する。なお、以下で説明する情報処理装置が備える各機能手段は、情報処理装置が備えるＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、各種入出力装置などを制御するＣＰＵの動作により実現される。

図６は、本発明の一実施形態による情報処理装置の概略的な機能ブロック図を示している。本実施形態の情報処理装置１は、移動空間データ作成部１００、非干渉空間特定部１１０、移動経路算出部１２０、干渉チェック処理部１３０、干渉チェック結果出力部１４０を備える。

移動空間データ作成部１００は、機械構成情報記憶部２１０に記憶されている工作機械に係る情報に基づいて、上記した移動空間データを作成して移動空間データ記憶部２２０に記憶する。機械構成情報記憶部２１０には、干渉チェックを行う対象となる工作機械の種類や該工作機械で用いられる工具の種類や冶具の種類、加工を補助する機器の情報を含む構成情報や、各軸の移動可能範囲などが記憶されている。移動空間データ作成部１００は、機械構成情報記憶部２１０に記憶されている情報の内で、各軸の移動可能範囲に係る情報に基づいて移動空間データを作成する。移動空間データ作成部１００は、あらかじめ定められた所定の移動空間を分割する軸毎の分割幅を移動空間データの作成に用いても良いし、ユーザに対して移動空間を分割する軸毎の分割幅を入力装置などを介して入力させるようにしても良い。また、移動空間データを作成するに付随して、移動空間におけるワークが占める範囲をワークに係る情報としてユーザに設定させ、設定されたワークに係る情報を移動空間データと共に移動空間データ記憶部２２０に記憶するようにしても良い。

非干渉空間特定部１１０は、機械構成情報記憶部２１０に記憶されている工作機械の構成情報と同一の構成情報を備えた工作機械における既存の干渉しない加工実績のあるプログラムをプログラム記憶部２から読み出し、読み出したプログラムに基づいて移動空間データ記憶部２２０に記憶された移動空間データ上の非干渉領域の特定を行い、特定した非干渉領域に係る情報を非干渉空間記憶部２３０へと記憶する。ここで、プログラム記憶部２は上記したように情報処理装置１とネットワークを介して接続されたホストコンピュータ（サーバ）の上に構成されていても良いし、情報処理装置１の内部／外部の記憶装置として構成されていても良い。また、ネットワークを介して接続された複数の他の工作機械の記憶装置をプログラム記憶部２とみなすようにしても良い。

移動経路算出部１２０は、ユーザにより指定されたプログラム２００に基づいて、移動空間データ記憶部２２０に記憶されている移動空間データ上での該プログラム２００により制御される移動経路を算出する。

干渉チェック処理部１３０は、非干渉空間記憶部２３０に記憶された非干渉空間と、移動経路算出部１２０が算出した移動経路とを比較し、該移動経路が工作機械のいずれかの構成と干渉する可能性についてチェックする。干渉チェック処理部１３０は、干渉チェックを行う際に、移動空間データ記憶部２２０に記憶されたワークに係る情報に基づいて、該ワークが占める移動空間の範囲について干渉チェックを行わないように動作させても良い。このように動作させることにより、干渉チェック処理部１３０は、ワークの形状や大きさなどの違いに対応した干渉チェックを行うことができるようになる。
そして、干渉チェック結果出力部１４０は、音、ランプ、画面表示、信号出力などにより干渉チェック処理部１３０による干渉チェックの結果を出力する。

このような構成を備えた本実施形態の情報処理装置は、従来技術の干渉チェック方法と比較して、３次元形状データに基づく干渉チェックを行っていないため精密な干渉チェックを行うことはできないが、一方で、３次元形状データの設定が不要となりユーザの負担を減らすことができる上に、３次元形状データを扱う複雑な処理を行う必要がない分だけ比較的安価な情報処理装置を用いた干渉チェックが可能となる。

本発明の情報処理装置は、加工プログラム編集装置や、加工シミュレーション装置、数値制御装置、数値制御装置に接続されて加工の補助を行うパソコン、その他のコンピュータ上に実装することが可能である。
例えば、図７左上に示すように、加工プログラム編集装置として本発明の情報処理装置を構成しても良く、この場合には特に高性能なコンピュータを用意しなくとも本発明が提供する機能を活用することができる。
また、図７右上に示すように、数値制御装置／数値制御工作機械として本発明の情報処理装置を構成しても良く、この場合には、数値制御装置上で複雑なプログラムによる制御を行っている最中であっても、各制御周期の余り時間を利用した干渉チェックを行うことが可能となる。

更に、図７下に示すように、パソコンなどとホストコンピュータとが協働して動作するように本発明の情報処理装置を構成しても良い。図７下の例では、加工プログラム編集装などの干渉チェック機能を備えた装置とホストコンピュータとが１つの情報処理装置として機能する。図７下の例では、ホストコンピュータは同じ機械構成を備えた各工作機械Ａ〜Ｃから干渉の発生しないプログラムを収集してプログラム記憶部２へと記憶しておき、該工作機械の移動空間内における非干渉空間をあらかじめ作成しておく。加工プログラム編集装置は移動経路算出部１２０（図示せず）でプログラムにより制御される移動経路を算出し、算出した移動経路をホストコンピュータに対して送信する。そして、ホストコンピュータでは、送信されてきた移動経路について、移動空間データ記憶部２２０に記憶されている移動空間データや非干渉空間記憶部２３０に記憶してある非干渉空間の情報に基づいて干渉チェックを行う。このような構成を採用すれば、同じ機械構成の工作機械に関する移動空間データや非干渉空間に関する情報を全体で共有することが可能となり、システム構成の効率化を図ることができる。

以上、ここまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態の例にのみ限定されるものでなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
上記した実施形態では、単純に過去に実行されたプログラムによる工具先端点の移動経路を含む格子領域を非干渉領域として定めているが、例えば、複数のプログラムによる移動経路の間の距離があらかじめ定めた所定の閾値よりも短い場合には、その間にある格子領域をすべて非干渉領域として定めるようにしても良い。

また、上記では工作機械に設定された、又はプログラムにより指定された補正値について特に言及していないが、非干渉領域の特定や移動経路の算出においては各種補正値を考慮するようにしても良い。

１ 情報処理装置
２ プログラム記憶部
１００ 移動空間データ作成部
１１０ 非干渉空間特定部
１２０ 移動経路算出部
１３０ 干渉チェック処理部
１４０ 干渉チェック結果出力部
２００ プログラム
２１０ 機械構成情報記憶部
２２０ 移動空間データ記憶部
２３０ 非干渉空間記憶部

Claims (4)

1. プログラムに基づいて該プログラムにより制御される工作機械で発生する干渉をチェックする情報処理装置において、
   前記工作機械の構成に係る情報に基づいて、該工作機械が備える軸の移動空間を示す移動空間データを作成する移動空間データ作成部と、
   前記工作機械と同一の構成の工作機械で過去に加工に用いられた既存の干渉しない加工実績のある少なくとも１つのプログラムとに基づいて、前記移動空間データで示される移動空間の中から非干渉空間を特定する非干渉空間特定部と、
   干渉チェックの対象となるプログラムに基づいて移動経路を算出する移動経路算出部と、
   前記非干渉空間特定部が特定した非干渉空間と、前記移動経路算出部が算出した移動経路とに基づいて干渉チェックを行う干渉チェック処理部と、
   前記干渉チェックの結果を出力する干渉チェック結果出力部と、
   を備える情報処理装置。
2. 前記移動空間データ作成部は、該工作機械が備える軸の移動空間を複数の格子領域に分割した複数の格子領域データを含む移動空間データを作成し、
   前記非干渉空間特定部は、前記格子領域データの集合として非干渉空間を特定する、
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記非干渉空間特定部は、既存の干渉しない加工実績のある少なくとも１つの前記プログラムによる移動経路が含まれる前記格子領域データを非干渉空間として特定する、
   請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記干渉チェック処理部は、前記移動経路算出部が算出した移動経路が、前記非干渉空間特定部が特定した非干渉空間以外の空間を通過する場合に、干渉が発生する可能性があると判定する、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の情報処理装置。