JP3310335B2

JP3310335B2 - ３次元グラフイック表示機能を有する数値制御装置

Info

Publication number: JP3310335B2
Application number: JP20070992A
Authority: JP
Inventors: 京一山本
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: US5377117A; JPH0619527A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、グラフィック表示機能
を有する数値制御装置に関し、特に、３次元空間で定義
された形状の加工を立体的にシミュレーションするため
の３次元グラフィック表示機能を有する数値制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】グラフィック表示機能を有する数値制御
装置（以下、ＮＣ装置と称する）においては、３次元空
間内で定義された被加工物形状／工具形状を用いて、３
次元空間内でも加工を立体的にシミュレーションする方
法が実用化されている。この３次元空間内での被加工物
形状／工具形状の定義の方法として、具体的には、以下
のようなものが存在する。

【０００３】まず、図１７に示すように３次元座標軸の
内、２軸を含む平面を同図（Ａ）のように格子部分割
（２次元格子状に分割）し、同図（Ｂ）に示すように各
格子部毎に被加工物／工具の高さ情報を持たせ、このデ
ータに基づいて同図（Ｃ）のような被加工物形状／工具
形状の表示を構築する方法がある（特開昭６０−１８９
０１１参照）。この方法においては、格子部分割した平
面と垂直の軸方向には、被加工物／工具とも形状の途切
れた部分がないという前提に基づいて、被加工物／工具
の形状データが扱われている。したがって、例えば、被
加工物を、格子部分割した平面と垂直の軸方向に２５６
段階に分割したとしても、この段数は最小８ビットで表
現できることになり、少ない記憶容量で被加工物／工具
の形状データを記憶できるという長所がある。

【０００４】次に、図１８に示すように、３次元空間を
同図（Ａ）のように全て格子部分割（３次元格子状に分
割）し、同図（Ｂ）に示すように各格子部毎の２値情報
により、被加工物／工具の形状データを表現し、このデ
ータに基づいて同図（Ｃ）に示すような被加工物形状／
工具形状の表示を構築する方法がある。この方法におい
ては、全ての格子部において、任意に２値情報を持つこ
とができるため、任意の加工に対応した表示ができると
いう長所がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の３次元
グラフィック方法では、それぞれ長所があるものの以下
のような問題があった。前者の方法では、被加工物や工
具に途切れた部分がないという前提のために、格子部を
定義した平面に工具中心軸が含まれるような加工（多面
加工）に対応した表示ができないという問題が存在して
いた。そして後者の方法では、例えば、被加工物を何れ
かの軸方向に２５６段階に分割したとすると、この段数
を表現するには、少なくとも２５６ビットを要すること
になってしまう。即ち、極めて多くの記憶容量を必要と
するという問題があった。

【０００６】また、何れの方法においても、全ての形状
情報が重み付け無しに扱われるため、既に加工が終了し
てしまった荒加工部分も、現在加工中の仕上加工部分
も、同様の精度で表現されることになってしまう。即
ち、特定部分の表示精度を上げようと思えば、その分だ
け全体の格子部の桝目を細かくとって、記憶容量を上げ
なければならないという問題があった。本発明は、上述
した事情より成されたものであり、本発明の目的は、任
意の加工に対応した表示が可能で、少ない記憶容量でワ
ークと工具の形状データを記憶でき、しかも、記憶容量
を増加させることなく必要部分の表示精度を上げること
のできる３次元グラフィック表示機能を有するＮＣ装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、グラフィック
表示機能を有するＮＣ装置に関するものであり、本発明
の上記目的は、被加工物素材の形状データを３次元座標
系で入力する第1の入力手段と、工具の形状データを３
次元座標系で入力する第2の入力手段と、前記第１，第
２の入力手段により入力された被加工物及び工具の形状
データを、３次元座標上で、オペレータにより予め設定
された大きさの格子部の２値情報に変換するとともに、
前記３次元座標の座標軸の中の１軸方向における格子部
座標値と、この格子部座標値に対応する、残る２軸を含
む平面上での前記格子部２値情報とを組合せて格子部平
面情報として生成し、前記格子部平面情報の記憶領域で
の記憶箇所を示す物理的順序番号と、同一の格子部平面
情報が前記軸方向へ連続していることを示す連続数情報
と、前記軸方向での格子部座標値上で前記格子部平面情
報の次の格子部座標値の格子部平面情報の記憶箇所を示
すリンク情報とを格子部平面連続情報として生成する格
子部平面情報生成手段と、前記軸方向での格子部座標値
に沿って、前記被加工物又は工具の格子部平面情報が変
位する毎に、前記被加工物の格子部平面情報と前記工具
の格子部平面情報との干渉部分を数値的演算により求
め、前記干渉部分を被加工物の格子部平面情報から減じ
て前記被加工物の格子部平面情報内容を変更する格子部
平面情報変更手段と、前記軸方向での格子部座標値に
て、工具の格子部平面情報の変位している位置で被加工
物の格子部平面情報が変位していない場合、既存の被加
工物における格子部平面情報の記憶領域内の使用可能な
記憶領域に新たに格子部平面情報を追加するとともに、
追加に対応して前記リンク情報を変更する格子部平面情
報追加手段と、被加工物の格子部平面情報の変更に対応
して、前記格子部平面連続情報を変更する格子部平面連
続情報変更手段と、前記被加工物及び工具の格子部平面
情報と格子部平面連続情報に基づいて画像データを生成
し、被加工物形状及び工具形状をグラフィック表示装置
上に表示する表示手段とを備えることにより達成され
る。

【０００８】

【作用】本発明にあっては、ワークと工具の形状データ
を記憶する際、３次元空間を格子部分割し、３次元座標
軸の中のＸ，Ｙ軸を含む平面の格子部情報について同一
のものがＺ軸方向へ連続している場合、すなわち同一形
状が連続している場合は、それらの格子部情報を１つの
格子部平面情報と連続数で記憶し、さらに、格子部平面
情報を連結リストの形で記憶するようにしているので、
少ない記憶容量でワークと工具の形状データが記憶で
き、記憶容量を増加させることなく必要部分の表示精度
を上げることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の３次元グラフィック機能を有するＮ
Ｃ装置の一例を、図１のブロック図と図２〜図６のフロ
ーチャートに従って説明する。なお、本実施例における
「格子部平面情報」とは、３次元空間を格子部分割し、
各子点毎の２値情報により素材及び工具の形状データを
表現する際の、３次元座標の座標軸の中の１軸方法にお
ける格子部座標値と、この格子部座標値に対応する残る
２軸を含む平面上での上記２値情報を組合わせた情報を
言う。また、「格子部平面連続情報」とは、格子部平面
情報の記憶領域での記憶箇所を示す物理的順序番号と、
同一の格子部平面情報が上記軸方向へ連続する場合の連
続数を示す連続情報と、上記軸方向での格子部座標値上
で格子部平面情報の次の格子部座標値の格子部平面情報
の記憶箇所を示すリンク情報とから成る情報を言う。さ
らに、「直前の格子部平面情報」，「直後の格子部平面
情報」とは、或る格子部平面情報に対して、リンク情報
において直前及び直後に存在する格子部平面情報を表す
ものである。

【００１０】まず、オペレータの直接入力等により、格
子部情報入力部１５から、格子部の大きさ及び、素材と
工具の各々における格子部平面情報の最大値を格子部情
報ＧＩＤとして入力する（ステップＳ１、ステップＳ
２）。次に、素材データ入力部１３から、素材の形状デ
ータＷＦＤと位置データＷＰＤを入力する（ステップＳ
３）。そして、これらの格子部情報ＧＩＤ，素材の形状
データＷＦＤ及び位置データＷＰＤを基に、格子部平面
情報生成部１６において、素材の形状データを格子部平
面情報及び格子部平面連続情報に変換する。これが、ス
テップＳ４からステップＳ１２の内容であり、以下に詳
細を説明する。

【００１１】格子部平面情報生成部１６は、格子部平面
情報への変換が終了しておらず、且つ、最小のＺ座標値
を持つＸ−Ｙ平面に平行な１平面の素材形状データを格
子部平面情報に変換する（ステップＳ４）。そして、変
換された格子部平面情報が、その直前に変換された格子
部平面情報と一致するか否かを判定し（ステップＳ
５）、一致するのでれば同一の格子部平面情報が連続し
て存在していると判断して、格子部平面情報に付随する
格子部平面連続情報内の連続数をカウントアップし（ス
テップＳ６）、ステップＳ１２に進む。ステップＳ５に
おいて、直前の格子部平面情報と一致しない場合は、新
たな格子部平面情報が現れたと判断して、格子部平面情
報数を１つカウントアップする（ステップＳ７）。な
お、素材の格子部平面情報数は、システム内部にてカウ
ントされるものであり、素材形状データ登録開始時点で
は、その数は０である。

【００１２】次に、この格子部平面情報数が、予め設定
された格子部平面情報数の最大値を越えたか否かを判定
し（ステップＳ８）、超えたのであれば後述するステッ
プＳ３１からステップＳ４６の処理のように、何れかの
部分で格子部平面情報を統合してもよいのであるが、こ
こでは、表示装置１１２上に、入力エラーであることの
表示と素材形状データの再入力を要求する表示をし（ス
テップＳ９）、ステップＳ３に戻る。ステップＳ８にお
いて、格子部平面情報が最大値を超えていない場合は、
今回変換した格子部平面情報ＷＬＤを、ワーク格子部情
報登録部１８に登録する。

【００１３】即ち、今回変換した格子部平面情報ＷＬＤ
を、今回の直前に変換して登録した格子部平面情報に対
応する格子部平面連続情報内のリンク情報が示す物理ア
ドレスに記憶する（ステップＳ１０）。そして、今回登
録する格子部平面情報に対応する格子部平面連続情報Ｗ
ＬＣＤを、ワーク格子部情報登録部１８に登録する。即
ち、素材の格子部平面情報格納領域の内、今回登録する
格子部平面情報が入る領域の次の空き領域の物理アドレ
スを、今回登録する格子部平面情報に対応するリンク情
報として記憶し、連続数を１とする（ステップＳ１
１）。

【００１４】次に、素材の形状データＷＦＤが全て格子
部平面情報へ変換されたか否かを判定し（ステップＳ１
２）、変換されていなければ、Ｘ−Ｙ平面に平行な次の
１平面の素材形状データを、格子部平面情報に変換する
必要があるため、ステップＳ４に戻る。即ち、素材デー
タ入力部１３から入力された図８に示すような素材の形
状データを、格子部平面情報による素材形状データに変
換する際には、ステップＳ４からステップＳ１２のよう
なアルゴリズムにより、例えば図９の表に示すようなメ
モリ記憶内容とする。

【００１５】次に、数値制御情報解釈部１１において、
一定タイミング毎に、工具の位置データや加工情報を読
込み（図３のステップＳ１３）、その内容の内、工具交
換に関する情報ＴＣＤを工具データ変換指令部１２に送
出し、工具の位置データに関する情報ＴＰＤを位置デー
タ演算部１７に送出する。なお、以降のステップにおい
て、素材は加工中の場合も有り得るため、素材とは呼ば
ず、“ワーク”と呼ぶことにする。そして、数値制御情
報解釈部１１は、加工終了であるか否かを判定し（ステ
ップＳ１４）、加工終了であれば、位置データ演算部１
７において、工具が現在存在している位置からの移動が
格子部１マス以上か否かを判定する（ステップＳ１
５）。格子部１マス以上でなければ、格子部平面情報に
変化が生じないのであるから、ステップＳ１３に戻る。
工具の移動が格子部１マス以上であれば、位置データ演
算部１７は、さらに、Ｚ方向のみに加工方向（工具の移
動方向）が継続しているか否かを判定する（ステップＳ
１６）。Ｚ方向のみに加工方向が継続しているのでれ
ば、特殊処理のため、ステップＳ６０以下に進む。

【００１６】以下ステップＳ６０〜ステップＳ６４は、
特定加工工具格子部平面情報生成部１１３にて実施す
る。特定加工工具格子部平面情報生成部１１３は、ステ
ップＳ６１からステップＳ６３で行なわれるような格子
部平面連続情報の特定作業が、既に行なわれているか否
かを判定する（ステップＳ６０）。格子部平面連続情報
の特定作業が既に行なわれているのであれば、再度特定
作業を行なう必要はないためステップＳ６４に進む。特
定作業が行なわれていなければ、後述のステップＳ１８
以下の処理により、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面上に展開さ
れた工具の格子部平面情報の論理和を求める（ステップ
Ｓ６１）。

【００１７】次に、加工を進めていく方向に最も近いＺ
座標値に対応する格子部平面情報から順次、ステップＳ
６１で求めた論理和と各格子部平面情報とを比較してい
き、最初に一致する格子部平面情報を検索する。即ち、
Ｚ方向に見て工具の一番太い部分の格子部平面情報を検
索する（ステップＳ６２）。次に、ステップＳ６２で検
索された格子部平面情報に対応する格子部平面連続情報
を特定する（ステップＳ６３）。そして、特定された格
子部平面連続情報内の連続数情報を、本タイミングにお
ける格子部移動数だけカウントアップする（ステップＳ
６４）。このようにして、格子部平面情報ＴＬＤ，格子
部平面連続情報ＴＬＣＤを変更する。

【００１８】以上、ステップＳ６０からステップＳ６４
の特殊処理は、Ｚ方向へのドリル加工等、毎回素材の格
子部平面情報を操作していると、同一内容を有する格子
部平面情報が増加し過ぎてしまう場合の回避手段として
用いられるものである。具体的には、図１０に示すよう
に、工具データをＺ方向に長く伸ばす形とする。なお、
本実施例においては、工具形状が回転体であり、ステッ
プＳ６１で求めた論理和と一致し得る格子部平面情報が
必ず存在することを前提としているが、回転体として形
状登録し得ない工具については、ステップＳ１６及びス
テップＳ６０からステップＳ６４の特殊処理を実施しな
ければ良い。このようにして、格子部平面情報ＴＬＤ，
格子部平面連続情報ＴＬＣＤを変更する。

【００１９】次に、図３のステップＳ１６において、加
工方向がＺ方向のみに継続しているのでなければ、工具
データ変換指令部１２は、工具交換に関する情報ＴＣＤ
に基づいて、工具交換が指令されているか否かを監視す
る（ステップＳ１７）。工具交換が指令されていなけれ
ばステップＳ２８に進む。工具交換が指令されていれば
新たに工具形状データを格子部平面情報に変換する必要
があるため、工具データ入力部１４を介して工具の形状
データＴＦＤを入力する（ステップＳ１８）。次に、格
子部平面情報生成部１６は、この工具形状データＴＦＤ
と位置データ演算部１７から入力した工具の位置データ
に関する情報ＴＰＤを基に、工具の形状データを格子部
平面情報に変換する。これが、ステップＳ１９からステ
ップＳ２７の内容であり、以下に詳細を説明する。

【００２０】格子部平面情報生成部１６は、格子部平面
情報への変換が終了しておらず、且つ、最小のＺ座標値
を持つＸ−Ｙ平面に平行な１平面の工具形状データを、
格子部平面情報に変換する（ステップＳ１９）。そし
て、変換された格子部平面情報が、その直前に変換され
た格子部平面情報と一致するか否かを判定する（ステッ
プＳ２０）。一致するのであれば、同一の格子部平面情
報が連続して存在していると判断して、格子部平面情報
に付随する格子部平面連続情報内の連続数をカウントア
ップし（ステップＳ２１）、ステップＳ２７に進む。ス
テップＳ２０において、直前の格子部平面連続情報と一
致しない場合は、新たな格子部平面情報が現れたと判断
して、格子部平面情報数を１つカウントアップする（ス
テップＳ２２）。

【００２１】なお、工具の格子部平面情報数は、システ
ム内部にてカウントされるものであり、工具形状データ
登録開始時点では、その数は０である。次に、この格子
部平面情報数が、予め設定された格子部平面情報数の最
大値を超えたか否かを判定し（ステップＳ２３）、超え
たのであれば、後述するステップＳ３１からステップＳ
４６の処理のように、何れかの部分で格子部平面情報を
統合してもよいのであるが、ここでは、表示装置１１２
上に、入力エラーであることの表示と工具形状データの
再入力を要求する表示をし（ステップＳ２４）、ステッ
プＳ１８に戻る。

【００２２】ステップＳ２３において格子部平面情報数
が最大値を超えていない場合は、今回変換した格子部平
面情報ＴＬＤを、工具格子部情報登録部１９に登録す
る。即ち、今回変換した格子部平面情報ＴＬＤを、今回
の直前に変換して登録した格子部平面情報に対応する格
子部平面連続情報内のリンク情報が示す物理アドレスに
記憶する（ステップＳ２５）。そして、今回登録する格
子部平面情報に対応する格子部平面連続情報ＴＬＣＤ
を、工具格子部情報登録部１９に登録する。即ち、工具
の格子部平面情報の格納領域の内、今回登録する格子部
平面情報が入る領域の次の空き領域の物理アドレスを、
今回登録する格子部平面情報に対応するリンク情報とし
て記憶し、連続数を１とする（ステップＳ２６）。

【００２３】次に、工具の形状データＴＦＤが全て格子
部平面情報へ変換されたか否かを判定し（ステップＳ２
７）、変換されたのであれば、ステップＳ２８以下に進
む。変換が終了していなければ、Ｘ−Ｙ平面に平行な次
の１平面の工具形状データを格子部平面情報に変換する
必要があるため、ステップＳ１９に戻る。以上のよう
な、工具の形状データの格子部平面情報への変換動作に
ついても、図９の素材の場合と全く同様である。

【００２４】次に、格子部情報変更部１１０において
は、登録されているワークや工具の格子部平面情報ＷＬ
Ｄ，ＴＬＤから、ワーク，工具各々のＸ，Ｙ，Ｚ各方向
における最大値と最小値を求め、この最大値と最小値に
よって囲まれた直方体領域をワークの存在領域，工具の
存在領域と定めて、ワークの存在領域と工具の存在領域
が干渉するか否かを判定する（ステップＳ２８）。ワー
クの存在領域と工具の存在領域が干渉するのであれば、
加工が行なわれている可能性があるため、ステップＳ２
９以下に進む。そうでなければ、加工が行なわれて、ワ
ークの格子部平面情報ＷＬＤ、格子部平面連続情報ＷＬ
ＣＤに変化が生じる可能性がないため、ステップＳ１３
に戻る。

【００２５】格子部情報変更部１１０は、図８のように
Ｚ方向で工具とワークが重複している部分の内、工具の
格子部平面情報が変位していて、ワークの格子部平面情
報が変位していない箇所の数をカウントする（ステップ
Ｓ２９）。ただし、工具やワークのＺ方向における先端
部分も変位箇所と数えるものとする。例えば、図１１の
ような場合には、工具のみの格子部平面情報が変位して
いる点は、一箇所のみである。

【００２６】次に、現在のワークの格子部平面情報数に
カウント値を加えた値が、予め設定した格子部平面情報
数の最大値を超えるか否かを判定し（ステップＳ３
０）、最大値を超えないのであれば、加工による格子部
平面情報の増加分を加味しても、格子部平面情報数の最
大値を超えることはなく、現存する格子部平面情報数の
数を削減する必要がないため、以下、格子部平面情報追
加部１１５で処理を行なうのが適当とみなしてステップ
Ｓ４７に進む。最大値を超える場合は、まず、格子部平
面情報削除部１１６で処理を行なうのが必要とみなして
ステップＳ３１に進み、ワークの格子部平面情報数を減
じるためのループカウンタＮに対して、現在のワークの
格子部平面情報数にカウント値を加えた値が格子部平面
情報数の最大値を超えた超過数をセットする。以下、図
４のステップＳ３１から図５のステップＳ４６までは、
全て格子部平面情報削除部１１６において実施するもの
である。

【００２７】次に、ワークの格子部平面連続情報の中で
最も連続数が少ない格子部平面連続情報に対応する格子
部平面情報をピックアップし（ステップＳ３２）、ピッ
クアップされた格子部平面情報が複数あるか単数かを判
定する（ステップＳ３３）。単数であれば、この格子部
平面情報が削除すべき格子部平面情報であると特定でき
るため、ステップＳ３９に進む。複数ならば、さらに削
除すべき格子部平面情報を絞込むため、ピックアップさ
れた格子部平面情報とその上段に存在する格子部平面情
報とのワークの存在する格子部数の差と、ピックアップ
された格子部平面情報とその下段に存在する格子部平面
情報とのワークの存在する格子部数の差とを、全てのピ
ックアップされた格子部平面情報について求め、それら
のうちで最も差の少ない格子部平面情報をピックアップ
する（ステップＳ３４）。

【００２８】そして、ピックアップされた格子部平面情
報が複数あるか単数かを判定し（ステップＳ３５）、単
数であれば、この格子部平面情報が削除すべき格子部平
面情報であると特定できるため、ステップＳ３９に進
む。複数ならば、さらに削除すべき格子部平面情報を絞
込むため、ピックアップされた格子部平面情報の中で、
最も格子部数が少ないものをピックアップする（ステッ
プＳ３６）。そして、ピックアップされた格子部平面情
報が複数あるか単数かを判定し（ステップＳ３７）、単
数であれば、この格子部平面情報が削除すべき格子部平
面情報であると特定できるため、ステップＳ３９に進
む。

【００２９】複数ならば、さらに削除すべき格子部平面
情報を絞込むため、ピックアップされた格子部平面情報
の内、Ｚ方向に最も大きい値を持つ格子部平面情報をピ
ックアップする（ステップＳ３８）。そして、ピックア
ップされた格子部平面情報の直前の格子部平面情報に対
応するリンク情報を、ピックアップされた格子部平面情
報の直後の格子部平面情報の物理アドレスに変更する。
即ち、ピックアップされた格子部平面情報を取除く（ス
テップＳ３９）。そして、ピックアップされた格子部平
面情報のリンク情報を、再使用可能であることを示す値
に変更する。即ち、加工による格子部平面情報の増加に
対応できるようにする（ステップＳ４０）。ステップＳ
３９及びステップＳ４０で変更した格子部平面情報ＷＬ
Ｄ′は、ワーク格子部情報登録部１８に再登録する。

【００３０】次に、削除された格子部平面情報の直前及
び直後に位置していた格子部平面情報の内、削除された
格子部平面情報との格子部数の差が少ない方をピックア
ップし（ステップＳ４１）、ピックアップされた格子部
平面情報が複数あるか単数かを判定する（ステップＳ４
２）。単数であれば、この格子部平面情報が削除すべき
格子部平面情報であると特定できるため、スプッテＳ４
４に進む。複数ならば、さらに削除すべき格子部平面情
報を絞込むため、ピックアップされた格子部平面情報の
内、Ｚ方向に最も大きい座標値を持つ格子部平面情報を
ピックアップする（ステップＳ４３）。そして、ピック
アップされた格子部平面情報に対応する格子部平面連続
情報内の連続数情報を１つカウントアップする（ステッ
プＳ４４）。

【００３１】ステップＳ４４で変更した格子部平面連続
情報ＷＬＣＤ′は、ワーク格子部情報登録部１８に再登
録する。そして、最大値を超える格子部平面情報が１つ
削除されたため、ループカウンタＮを１減じ（ステップ
Ｓ４５）、ループカウンタＮが０より大きいか否かを判
定する（ステップＳ４６）。ループカウンタＮが０より
大きい間は、削除すべき格子部平面情報が存在すること
になるため、ステップＳ３２に戻る。ループカウンタＮ
が０以下であれば、削除すべき格子部平面情報が無くな
ったことになるため、ステップＳ４７以下に進む。

【００３２】以上ステップＳ３０からステップＳ４６に
よって、ワーク形状に与える変化を最小限度に留めて、
削除が必要な格子部平面情報の削除処理が終了する。な
お、格子部平面情報削除部１１６は、格子部平面情報の
削除に伴なう格子部平面連続情報の変更も行なうもので
ある。例えば、図１２（Ａ）のようなワークが存在して
おり、格子部平面情報数を１つ減らさなければならない
ときには、ステップＳ３２（ワークの格子部平面連続情
報の中で最も連続数が少ない格子部平面連続情報に対応
する格子部平面情報のピックアップ）により、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄをピックアップする。

【００３３】次に、ステップＳ３４（ピックアップされ
た格子部平面情報とその上段と下段に存在する格子部平
面情報とのワークの存在する格子部数の差の少ない格子
部平面情報のピックアップ）により、Ｂ，Ｃ，Ｄをピッ
クアップする。さらに、ステップＳ３６（ピックアップ
された格子部平面情報の中で、最も格子部数が少ないも
ののピックアップ）により、Ｂをピックアップして、削
除すべき格子部平面情報のピックアップを終了する。そ
して、ステップＳ４１からステップＳ４４により、Ｃの
連続数を１増やして、図１２（Ｂ）のようにする。ま
た、このとき、連続数情報とリンク情報は、図１３のよ
うに変更される。

【００３４】削除すべき格子部平面情報が無くなると、
次に、加工後のワーク形状を生成するためのループカウ
ンタＬに、工具におけるＺ最小値をセットする（ステッ
プＳ４７）。以下、図５のステップＳ４７からステップ
Ｓ５７までは、全て格子部平面情報追加部１１５におい
て実施するものである。そして、工具をワークとの干渉
部分を抽出するため、Ｚ＝Ｌの時のワークと工具の格子
部平面情報の論理積をとり（ステップＳ４８）、工具と
ワークとの干渉部分をワーク形状から減じて、加工後の
ワーク形状を生成する（ステップＳ４９）。次に、Ｚ＝
Ｌの時の工具の格子部平面情報に変位があるか否かを判
定し（ステップＳ５０）、変位があれば、この工具によ
って加工されるワークの格子部平面情報にも変化が現れ
る可能性があるため、新たな格子部平面情報を登録すべ
くステップＳ５２以下に進む。

【００３５】変位がなければ、ワークの格子部平面情報
は、加工後も同一のものが連続するため、格子部平面情
報の連続数をカウントアップする。既に登録されている
格子部平面情報についても、加工された部分について
は、格子部平面連続情報が変わってくるのであるから、
再度カウントアップし（ステップＳ５１）、ステップＳ
５６以下に進む。ステップＳ５０において、Ｚ＝Ｌの時
の工具の格子部平面情報に変位がある場合は、新たな格
子部平面情報を登録することになるため、格子部平面情
報数をカウントアップし（ステップＳ５２）、再使用可
能な格納領域に新たな格子部平面情報を入れる（ステッ
プＳ５３）。

【００３６】そして、直前の格子部平面情報に対応する
リンク情報を、新たな格子部平面情報を格納した物理ア
ドレスとし、直前の格子部平面情報に対応する格子部平
面連続情報内の連続数情報を、それまでカウントした値
とする（ステップＳ５４）。さらに、新たな格子部平面
情報に対応するリンク情報を、直後に位置する格子部平
面情報の物理アドレスとする（ステップＳ５５）。以上
ステップＳ５２からステップＳ５５により、加工に伴う
新たな格子部平面情報の挿入が実施される。

【００３７】そして、Ｚ＝Ｌの時の加工後のワーク形状
の生成が終了したため、ループカウンタＬに１を加え
（ステップＳ５６）、ループカウンタＬが、ワークのＺ
最大値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５
７）。ループカウンタＬが、ワークのＺ最大値よりも大
きいならば、加工後のワーク形状の生成が完了したこと
になるため、ステップＳ５８以下に進む。最大値以下で
あれば、次のＺ値におけるワーク形状を生成するため、
ステップＳ４８に戻る。以上のステップＳ４７からステ
ップＳ５７によって変更及び挿入される加工後のワーク
形状は、全てワーク格子部情報登録部１８に登録される
ものである。

【００３８】なお、格子部平面情報追加部１１５は、格
子部平面情報の追加に伴なう格子部平面連続情報の変更
も行なうものである。例えば、図９のような形状に対し
て、図１４に示すような加工を行なうとすると、加工途
中における格子部平面情報は、図１５のようになる。こ
のように、Ｚ座標において途中に存在する格子部平面情
報を加工しても、他の格子部平面情報には影響を与えな
いため、任意方向からの加工に対応可能なのである。次
に、画像データ生成部１１１においては、ワーク格子部
情報登録部１８から得られるワークの格子部平面情報Ｗ
ＬＤ，格子部平面連続情報ＷＬＣＤと、工具格子部情報
登録部１９から得られる工具の格子部平面情報ＴＬＤ，
格子部平面連続情報ＴＬＣＤとから、ワーク形状及び工
具形状の画像データＧＯＤを生成する（ステップＳ５
８）。そして、この画像データＧＯＤを表示装置１１２
上に出力し（ステップＳ５９）、図３のステップＳ１３
に戻り、ステップＳ１４において加工終了であれば全て
の処理を終了する。

【００３９】なお、本実施例では、加工情報で工具交換
が指令されるたびに工具形状データを読込むアルゴリズ
ムを示したが、工具形状データの読込みは、予め一括し
て行なっても差し支えない。さらに言えば、一定期間、
移動する工具の格子部平面情報の論理和を取っておき、
この論理和を工具の格子部平面情報にすり替えて、これ
をワークの格子部平面情報から除くことによって加工後
のワーク形状のデータを得ることもできる。また、削除
すべき格子部平面情報のピックアップのためステップＳ
３２，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３８のような判定条件を用い
ているが、これらの内、一部を用いても差し支えない。

【００４０】ところで、以上の処理を行なっていくと、
同一格子部平面情報が隣接してしまい、メモリの使用効
率が低下する可能性があるため、工程単位等一定タイミ
ング毎に、ワークの形状データを圧縮すると、上記問題
を回避できる。この圧縮方法の一例を図７のフローチャ
ートに従って説明する。格子部平面情報圧縮部１１４に
おいて、以下のステップＳ１０１からステップＳ１０７
を実行する。まず、ワークの格子部平面情報ＷＬＤの中
で、最もリンク情報の若い格子部平面情報をピックアッ
プする（ステップＳ１０１）。次に、ワークの格子部平
面情報の最終値までチェックを終えたか否かを判定し
（ステップＳ１０２）、終えたのであれば、処理を終了
する。

【００４１】チェックが終っていない場合、ワークの格
子部平面情報の圧縮が行なえる可能性があるため、これ
までにピックアップされていた格子部平面情報の直後に
存在している格子部平面情報をピックアップする（ステ
ップＳ１０３）。そして、新たにピックアップされた格
子部平面情報が直前の格子部平面情報と一致するか否か
を判定し（ステップＳ１０４）、一致しなければ、新た
にピックアップされた格子部平面情報は圧縮できる可能
性がないため、次の格子部平面情報をピックアップする
ためにステップＳ１０２に戻る。一致する場合は、ワー
クの格子部平面情報の圧縮ができるので、新たにピック
アップされた格子部平面情報の直前の格子部平面情報に
対応する格子部平面連続情報内の連続数情報に、新たに
ピックアップされた格子部平面情報に対応する連続数情
報を加える（ステップＳ１０５）。

【００４２】そして、新たにピックアップされた格子部
平面情報の直前の格子部平面情報に対応するリンク情報
を、新たにピックアップされた格子部平面情報の直後に
存在する格子部平面情報の物理アドレスに変更する。即
ち、ピックアップされた格子部平面情報を取除く（ステ
ップＳ１０６）。さらに、ピックアップされた格子部平
面情報のリンク情報を、再使用可能であることを示す値
に変更する。即ち、加工による格子部平面情報の増加に
対応できるようにする（ステップＳ１０７）。

【００４３】以上、ステップＳ１０５からステップＳ１
０７により、ワークの格子部平面情報の圧縮が行なわ
れ、その圧縮結果ＷＬＤ′，ＷＬＣＤ′は、ワーク格子
部情報登録部１８に再登録される。このようにステップ
Ｓ１０１からステップＳ１０７の処理により、ワークの
格子部平面情報の圧縮が完了する。なお、格子部精度を
２倍に上げた場合、従来の方法では、当然格子部平面情
報数は、２倍に増加してしまうが、本発明装置における
方法では、図１６に示すように、Ｚ方向の格子部平面情
報は、２倍まで増加しないため、表示精度が高まる割合
ほど、記憶容量が大きくならないことがわかる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明の３次元グラフィッ
ク表示機能を有するＮＣ装置によれば、ワーク上面から
の加工のみならず、ワーク側面からのドリル加工等任意
の加工に対応した表示が可能で、少ない記憶容量でワー
クと工具の形状データを記憶でき、しかも、記憶容量を
増加させることなく必要部分の表示精度を上げることが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３次元グラフィック表示機能を有する
ＮＣ装置の一例を示すブロック図である。

【図２】本発明装置を説明するフローチャートである。

【図３】図２の分図１である。

【図４】図２の分図２である。

【図５】図２の分図３である。

【図６】図２の分図４である。

【図７】本発明装置による形状データの圧縮方法の一例
を示すフローチャートである。

【図８】本発明装置による形状データの格子部情報への
展開例を示す斜視図である。

【図９】本発明装置による形状データ記憶方法の一例を
示す図である。

【図１０】本発明装置による工具形状データの論理和の
取り方の一例を示す図である。

【図１１】本発明装置による格子部平面情報の変位点の
取り方の一例を示す図である。

【図１２】本発明装置による格子部平面情報削除の一例
を示す図である。

【図１３】本発明装置による格子部平面情報削除の際の
格子部平面連続情報の状態の一例を示す図である。

【図１４】本発明装置による格子部平面情報追加の一例
を示す図である。

【図１５】本発明装置による格子部平面情報追加の際の
形状データ記憶方法の一例を示す図である。

【図１６】本発明装置により表示精度を高める場合の一
例を示す図である。

【図１７】従来の３次元グラフィック表示機能を有する
ＮＣ装置の第１の例を説明する図である。

【図１８】従来の３次元グラフィック表示機能を有する
ＮＣ装置の第２の例を説明する図である。

【符号の説明】

１３素材データ入力部１４工具データ入力部１５格子部情報入力部１６格子部平面情報生成部１７位置データ演算部１８ワーク格子部情報登録部１９工具格子部情報登録部１１０格子部情報変更部１１１画像データ生成部１１３特定加工工具格子部平面情報生成部１１４格子部平面情報圧縮部１１５格子部平面情報追加部１１６格子部平面情報削除部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 G06F 17/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物素材の形状データを３次元座標
系で入力する第１の入力手段と、工具の形状データを３
次元座標系で入力する第２の入力手段と、前記第１，第
２の入力手段により入力された被加工物及び工具の形状
データを、３次元座標上で、オペレータにより予め設定
された大きさの格子部の２値情報に変換するとともに、
前記３次元座標の座標軸の中の１軸方向における格子部
座標値と、この格子部座標値に対応する、残る２軸を含
む平面上での前記格子部２値情報とを組合せて格子部平
面情報として生成し、前記格子部平面情報の記憶領域で
の記憶箇所を示す物理的順序番号と、同一の格子部平面
情報が前記軸方向へ連続していることを示す連続数情報
と、前記軸方向での格子部座標値上で前記格子部平面情
報の次の格子部座標値の格子部平面情報の記憶箇所を示
すリンク情報とを格子部平面連続情報として生成する格
子部平面情報生成手段と、前記軸方向での格子部座標値
に沿って、前記被加工物又は工具の格子部平面情報が変
位する毎に、前記被加工物の格子部平面情報と前記工具
の格子部平面情報との干渉部分を数値的演算により求
め、前記干渉部分を被加工物の格子部平面情報から減じ
て前記被加工物の格子部平面情報内容を変更する格子部
平面情報変更手段と、前記軸方向での格子部座標値に
て、工具の格子部平面情報の変位している位置で被加工
物の格子部平面情報が変位していない場合、既存の被加
工物における格子部平面情報の記憶領域内の使用可能な
記憶領域に新たに格子部平面情報を追加するとともに、
追加に対応して前記リンク情報を変更する格子部平面情
報追加手段と、被加工物の格子部平面情報の変更に対応
して、前記格子部平面連続情報を変更する格子部平面連
続情報変更手段と、前記被加工物及び工具の格子部平面
情報と格子部平面連続情報に基づいて画像データを生成
し、被加工物形状及び工具形状をグラフィック表示装置
上に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする３次
元グラフィック表示機能を有する数値制御装置。
【請求項２】前記格子部平面情報を構成する平面に垂
直な方向のみに工具が移動する場合に、前記工具の格子
部平面情報全ての論理和を求め、前記工具の格子部平面
情報が前記論理和と一致するか否かを加工方向から順次
判定し、加工方向から見て、最初に前記論理和と一致す
る格子部平面情報に対応する前記格子部平面連続情報内
の連続数情報を、工具移動量に相応する格子部数分増加
させる特定加工工具格子部平面情報生成手段を備えるよ
うにした請求項１に記載の３次元グラフィック表示機能
を有する数値制御装置。
【請求項３】隣接する前記被加工物の格子部平面情報
が同一か否かを判定し、同一の場合、隣接する格子部平
面情報の内の一方の記憶領域を再使用可能な記憶領域と
して登録し、前記一方の格子部平面情報の直前に位置す
る格子部平面情報に対応する前記格子部平面連続情報内
のリンク情報を、前記一方の格子部平面情報の直後に位
置する格子部平面情報の物理的順序番号とし、前記一方
の格子部平面情報と同一である、もう一方の格子部平面
情報に対応する格子部平面連続情報内の連続情報に対し
て、前記一方の格子部平面情報内の連続情報を加える格
子部平面情報圧縮手段を備えるようにした請求項１に記
載の３次元グラフィック表示機能を有する数値制御装
置。
【請求項４】前記被加工物の格子部平面情報の最大数
を予め設定し、加工に伴なう被加工物の格子部平面情報
の増加数を計数し、加工に伴なって、前記被加工物の格
子部平面情報の総数が前記最大数を超える場合、超過数
分の格子部平面情報の記憶領域を再使用可能な記憶領域
として登録し、前記超過数分の格子部平面情報の直前に
位置する格子部平面情報に対応する格子部平面連続情報
内のリンク情報を、前記超過数分の格子部平面情報の直
後に位置する格子部平面情報の物理的順序番号とし、前
記超過数分の格子部平面情報に隣接する格子部平面情報
に対応する格子部平面連続情報内の連続数情報に対し
て、前記超過数分の格子部平面情報内の連続数情報を加
える格子部平面情報削除手段を備えるようにした請求項
１に記載の３次元グラフィック表示機能を有する数値制
御装置。
【請求項５】前記格子部平面情報削除手段において、
前記超過数分の格子部平面情報の記憶領域を再使用可能
な記憶領域に変更するに当たり、同一格子部平面情報内
の連続数情報が最も少ない格子部平面情報を、前記再使
用可能な記憶領域の候補として抽出するようにした請求
項４に記載の３次元グラフィック表示機能を有する数値
制御装置。
【請求項６】前記格子部平面情報での被加工物が存在
する格子部数を計数し、複数の格子部平面情報間の前記
格子部数の差を求め、同一格子部平面情報内の連続数情
報の最も少ない格子部平面情報の中で、前記軸方向にお
ける格子部平面情報上で、前記同一格子部平面情報の連
続数の最も少ない格子部平面情報に隣接する格子部平面
情報との格子部数の差が最も小さいものを、前記再使用
可能な記憶領域の候補として抽出するようにした請求項
４又は５に記載の３次元グラフィック機能を有する数値
制御装置。
【請求項７】前記抽出された再使用可能な記憶領域の
候補の内、素材又は工具形状が存在する格子部数の最も
少ないものを、再使用可能な記憶領域の候補として抽出
するようにした請求項５又は６に記載の３次元グラフィ
ック表示機能を有する数値制御装置。
【請求項８】前記抽出された再使用可能な記憶領域の
候補の内、前記軸方向における最大の座標値を持つもの
を前記再使用可能な記憶領域と判定するようにした請求
項５、６又は７に記載の３次元グラフィック表示機能を
有する数値制御装置。