JP3920144B2

JP3920144B2 - Ｎｃデータの工具軌跡表示方法

Info

Publication number: JP3920144B2
Application number: JP2002142566A
Authority: JP
Inventors: 範佳伊藤; 孝男長谷部
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: JP2003330512A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣデータの工具軌跡表示方法、特に任意の形状面を加工する工具軌跡が微小間隔をもって整列された点群の連続として表示されるＮＣデータの工具軌跡表示方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械において、複雑な形状面を加工するためにはＮＣ加工が適しており、各種の金型加工などに広範囲に用いられている。通常、ＣＡＤ等によって作られた加工物の形状データは、ＣＡＭツールを用いて所望のＮＣデータへと変換される。ＮＣデータは、マシニングセンタ等の加工機に与えられるＸＹＺ軸にて規定される工具軌跡データ、そして各ブロック毎に使用する加工機、工具あるいは送り速度、主軸回転速度等の制御データ等からなる。
【０００３】
前述した各ＮＣデータは、過去における多くの加工実績あるいは確立された参照テーブルなどを用いてコンピュータ上で作成され、各段階においてモニタ上でその内容がチェックされる。これらのチェックは、形状面を加工する工具軌跡を微小間隔をもって整列された点群の連続として表示して、所望の加工形状が得られているかどうかのチェックが主であるが、もちろん、加工中における工具の他の部位との干渉もチェックされ、更に、加工素材あるいは工具との関係における主軸回転速度及び工具切り込み深さの関係も検証され、これらの検証結果が不具合であった場合には、例えばモニタ上で不具合箇所に警告表示例えば異なる色の表示等が行われる。
【０００４】
一般的に、このようなＮＣデータの完成は、前述したコンピュータ上での作業ばかりでなく、実際には作成されたＮＣデータによって実際の加工機を稼働させ、現場における知識によって修正を加えながら最終的な加工データを得ることが一般である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、加工軌跡は、モニタ上での表示によって頭初の要求通りに作成されているかのチェックが可能であるが、実際は、前述したような現場での最終的な修正あるいは、加工機のネジ送りにおけるバックラッシュ補正、その他の各種の補正が加えられる。従って、加工軌跡は前記補正により僅かに変更されることとなるが、この補正が不適当であると、近年の精密なデザイン金型などにおいては、これが製品における痕等の発生を招くことが明らかとなっている。
【０００６】
このような、極めて微妙なレベルを問題とする状況では、従来のモニタ上の比較的粗い表示では、正確にＮＣデータの問題箇所を抽出することが困難であった。
【０００７】
例えば、図１には製品Ｗの彎曲した加工面１００を加工するための複数の工具軌跡１０１が示されているが、これを更に拡大したＢ部を見ると、図２で示されるようにａ〜ｆまでの６点が整列されて工具軌跡が形成されており、各点間は必ずしも滑らかに連続していないことが読みとれる。
【０００８】
実際上は、図３のような三次元の表示であるが、このようなモニタ上の表示から不具合箇所である例えばＮＣデータ点ｄを発見することは極めて困難であった。もちろん、各データを拡大してモニタ表示すればその発見も可能ではあるが、膨大なＮＣデータに対して全てこのような拡大表示をすることは実際上不可能であり、特に従来においては工具軌跡の滑らかに連続している様子を迅速に知りたいという強い要望があった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、微小間隔をもって整列された点群の連続として表示されるＮＣデータの工具軌跡に対して、滑らかな連続性をもっているかの判定が容易にできるように表示可能な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】
上記目的を達成するために、本発明に係るＮＣデータの工具軌跡表示方法は、任意の形状面を加工する工具軌跡データが微小間隔をもって整列された連続する点群であるＮＣデータについて、ＮＣデータの良否に関する工具軌跡データの連続性を目視で判断できる表示を行う方法であって、ＮＣデータを入力し、入力されたＮＣデータから工具軌跡データを抽出し、抽出された工具軌跡データの点群中の任意の複数のデータ点に対して、各データ点を含む少なくとも３点のデータを用いて該データ点における曲率半径を求め、この曲率半径の大きさにより定められた表示属性によって、各データ点における曲率半径について目視で判断できる表示をすることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、工具軌跡と共に、任意のＮＣデータ点あるいは全てのＮＣデータ点に対して当該点における曲率半径を同時に読みとることができるので、この曲率半径が大きく変化する場合には、滑らかな連続性が破られ、この点位置において痕などが発生しやすいことを未然に発見することが可能となる。
【００１２】
また、実際の加工を行ったときに加工物に痕が発生したとき、本発明における工具軌跡と比較して痕発生位置と曲率の連続性が破れた位置とが一致しているかによってその原因特定に大きく寄与することが可能である。
【００１３】
前記表示属性は、任意の手法として実現できるが、一般的には色の変化として表示させることが好適であり、例えば上に凸の極性を有するときには任意の一色、例えば赤色表示を用い、また、反対極性の場合には他の表示色、例えば青色表示を用い、曲率半径の大きさに応じてこれらの赤色あるいは青色の輝度を変化させることが好適である。
【００１４】
もちろん、表示属性はその他の半径線表示、円表示、数値表示あるいはグラフ表示等とすることも好適である。
【００１５】
【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例を説明する。
【００１６】
図４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。
【００１７】
つまり、本発明において特徴的なことは、点群中の任意の複数のＮＣデータ点に対して、これらの点を中心とした周辺における工具軌跡の曲率半径を求め、曲率半径の大きさにより定められた表示属性によってＮＣデータ点又はその連続を表示することである。
【００１８】
従って、このような表示パターンによって各ＮＣデータ点の曲率半径を知ることができ、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、もちろん、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一致／不一致によるＮＣデータの良否判定あるいは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等を含む。
【００１９】
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、各データ点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は各データ点に対して曲率半径の大きさに応じた表示を指定し、これらのデータを軌跡情報解析部１２に対して供給する。
【００２０】
以上のようにして、特定軸に対しては所定の領域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。
【００２１】
図５には、本発明に係るＮＣデータの工具軌跡表示方法が実施される表示制御装置の一例が示されている。
【００２２】
ＮＣデータ入力部２０から取り込まれたＸＹＺ軸の入力データ及び制御データは、一次解析部２１によって各点群の座標値、工具送り量、主軸回転速度、そして使用する工具等の解析が行われる。
【００２３】
次に、一次解析されたデータから工具軌跡データが抽出され、本発明において特徴的な二次解析が二次解析部２２によって行われる。
【００２４】
この二次解析は、各ＮＣデータ点に対してこの点を中心とした周辺における工具軌跡の曲率を求めることであり、円弧の方向すなわち円弧が上に凸であるか下に凸であるかそして円弧の大きさすなわち曲率半径を求めることにより行われる。
【００２５】
図５に示した実施形態においては、各ＮＣデータ点を含む連続する３点のデータを用いて当該ＮＣデータ点における工具軌跡の曲率半径が求められる。もちろん、本発明において、曲率半径が求められるＮＣデータ点は全てのデータ点である必要はなく、点群から間引きされた複数のＮＣデータ点を用いることも可能である。更に、曲率半径を求めるためのＮＣデータ点は当該点を含む３点に限らず、３点以上の任意の点を選択可能である。
【００２６】
このようにして、二次解析部２２により、所望ＮＣデータ点の曲率半径が求められ、次に表示属性決定部２３によって表示属性が各曲率半径に応じて与えられる。
【００２７】
図示した実施形態において、表示属性は、表示色により与えられ、まず円弧の方向、すなわち上に凸か下に凸かの方向により、例えば一方を赤色、他方を青色表示とする。そして、各方向に対して曲率半径の大きさに応じて赤色あるいは青色の輝度を変化させることによって、各ＮＣデータ点の曲率半径を表す。このようにして表示属性が付与されたデータは表示装置２４へ送られ、ＸＹＺ３軸の表示が行われることとなる。
【００２８】
図６には、このようにして表示色が与えられた工具軌跡の表示例が示されている。図において、表示色はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの５色が選択されているが、実際上、Ａ，Ｂ，Ｃの３色は下に凸の青色で、曲率半径Ｒが小さくなるに従って輝度が大きく表示されている。そして、ＤとＥが上に凸の曲率半径方向を示し、これを赤色で示し、曲率半径Ｒが小さいほど赤色の輝度が大きく表示されている。
【００２９】
従って、このような異なる表示色による工具軌跡をモニタ上で観察すれば、工具軌跡が滑らかに連続しているかあるいは急激に変化しているか等を予め確実に知ることが可能となり、コンピュータ上でのＮＣデータの修正あるいは詳細のチェックを行うことが可能となる。
【００３０】
図６のような表示属性を与えるための本発明に好適な表示方法の一例が図７に示されている。
【００３１】
図７において、ステップＳ１では、ＮＣデータが装置に入力され、このＮＣデータから工具軌跡を作成するための微小間隔をもって表示された点群を示す工具座標値が抽出される（Ｓ２）。そして、このＮＣデータ点が１点目であるか否かがステップＳ３によって検査され、第１点目であればこれを記憶し（Ｓ４）、再びステップＳ１へ戻る。抽出された座標値が１点目でない場合には、ステップＳ５において２点目か否かの検査が行われ、２点目であればこれを前記第１点の工具座標とは異なる記憶領域に記憶する（Ｓ６）。そして、再びステップＳ１へ戻り、次の座標値が検査される。３番目の座標値は、ステップＳ３，Ｓ５においていずれも［Ｎｏ］であるため、ステップＳ７によって前記両座標値とは異なる記憶領域に第３点の工具座標位置として記憶される。
【００３２】
以上のようにして、対象となるＮＣデータ点の両隣接座標値が取り込まれたことから、この３点を通過する円弧を計算し、その円弧の方向及び曲率半径が求められる（Ｓ８）。そして、ステップＳ９において曲率半径に応じた色が指定され、ステップＳ１０において該当するＮＣデータ点及びこれに連続する線分の色表示が決定される。
【００３３】
以上のようにして、単一のＮＣデータ点の色表示が決定されると、次のＮＣデータがステップＳ１１、ステップＳ１２によって処理され、順次各ＮＣデータ点に対して同様の表示色の決定が行われる。
【００３４】
図６，７の実施形態においては、表示色Ａ〜Ｅは当該ＮＣデータ点とこの点の片側の連続線分とに対して所定の表示色として与えられているが、この表示方法は一例であり、図８に示すように他の種々の表示方法が考えられる。
【００３５】
図８イは点群を滑らかな円弧で連続させるものであり、表示属性は当該点とこの両側の半分の円弧がそれぞれ所望の表示色によって描かれる。図８ロは、前記図８イと同様であるが、点間の連続は円弧でなく直線で結ばれている。
【００３６】
図８ハは、点間は円弧で連続するが、表示属性である色が与えられるのは当該点とこの点に連続する一方側の線分である。同様に、図８ニは図８ハと異なり点間を直線にて連続したものであり、前述した図６の表示を示す。図８ホは点のみの表示であり、点に与えられる表示色のみを変えている。
【００３７】
図９には本発明の他の実施形態が示され、曲率半径の方向及び大きさが求められた後、表示は曲率半径の半径線、すなわち曲率半径の中心と各点を結ぶ線分で示されていることを特徴とする。
【００３８】
図１０は第２実施形態の表示方法を示すフローチャートであるが、前述した図７と類似するので、図７のステップに符号１００を加えて示し、詳細な説明は省略する。図１０において特徴的なことは、ステップ１０９において求められた曲率半径の方向及び大きさから、円弧の中心から当該ＮＣデータ点に対する半径線表示データが演算されていることであり、これによって、図９に示した表示が得られる。
【００３９】
この表示によっても、点群が滑らかに連続しているか否かを容易に表示することができる。さらに曲率半径の大きさに応じた半径線の色分け表示、あるいは曲率半径に任意の倍率を掛けた線分として半径線を表示することもできる。
【００４０】
図１１は本発明に係る第３実施形態であり、この表示は、曲率半径の大きさに応じた円で表現したことを特徴とする。
【００４１】
図１２は第３実施形態を実現するためのフローチャートであり、図７のフローチャートと類似するので、対応するステップには図７のステップに符号２００を加えて示す。
【００４２】
本実施形態では、曲率半径の大きさのみを問題とし、方向を無視しているので、ステップＳ２０８においては曲率半径の大きさのみが求められている。そして、ステップＳ２０９において、曲率半径の大きさに応じた円が図１１に示されるように表示されている。さらに曲率半径の大きさに応じて円を色分け表示することもできる。
【００４３】
図１３には、本発明の更に他の異なる表示属性が示され、図示した如く工具軌跡そのものは従来と同様に単に同一表示属性をもった点群の連続として示されているが、この工具軌跡に隣接して曲率半径の方向及び大きさに対応するグラフ表示が併設されていることを特徴とする。このグラフ表示は、図示の如く、各点に与えられた符号１１〜２１，３１〜３６を隣接したグラフ表示の横軸に対応させ、縦軸に曲率半径の大きさと方向を示している。
【００４４】
このような表示によっても、モニタ画面上で工具軌跡と曲率半径の変化とを対応して比較観察することができ、複雑な工具軌跡であっても容易にその変化状態を知ることが可能となる。
【００４５】
なお、図示していないが、図１３に示した各点群の順列符号の代わりに、曲率半径の方向及び大きさに応じた数値、例えば＋２０〜０〜−２０までの数値を各点に対して付与することも本発明において好適である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＮＣデータの工具軌跡に点群の各ＮＣデータ点が有する曲率半径の表示を付加することによって、工具軌跡が滑らかに連続しているか否かを直観的に判断することが可能となり、データ作成あるいは加工製品に痕等が生じたときの原因究明に極めて有効な手段を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来における加工形状と工具軌跡の関係を示す説明図である。
【図２】図１の工具軌跡の一部拡大図である。
【図３】従来における工具軌跡の表示例を示す図である。
【図４】本発明に係る工具軌跡表示方法を実施するための表示装置の全体ブロック図である。
【図５】表示制御装置の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における表示例を示す説明図である。
【図７】第１実施形態を実現するためのフローチャート図である。
【図８】図６の表示の他の表示例を示す説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の表示例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態のフローチャート図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の表示例を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態のフローチャート図である。
【図１３】本発明の更に他の実施形態の表示例を示す図である。
【符号の説明】
２０ＮＣデータ入力部、２１一次解析部、２２二次解析部、２３表示属性決定部、２４表示装置。

Claims

任意の形状面を加工するための工具軌跡データが微小間隔をもって整列された連続する点群であるＮＣデータについて、ＮＣデータの良否に関する工具軌跡データの連続性を目視で判断できる表示を行う方法であって、
ＮＣデータを入力し、入力されたＮＣデータから工具軌跡データを抽出し、
抽出された工具軌跡データの点群中の任意の複数のデータ点に対して、各データ点を含む少なくとも３点のデータを用いて該データ点における曲率半径を求め、
曲率半径の大きさにより定められた表示属性によって各データ点における曲率半径について目視で判断できる表示をすることを特徴とするＮＣデータの工具軌跡表示方法。
請求項１記載の方法において、
表示属性は、曲率半径の大きさにより予め定められた表示色であり、各データ点の曲率半径に応じ、各データ点間の工具軌跡を該表示色により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。
請求項１記載の方法において、
表示属性は曲率半径によって定まる半径線であり、該半径線を各データ点と曲率半径の中心とを結ぶように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。
請求項１記載の方法において、
表示属性は曲率半径に応じた円表示であり、該円表示を各データ点を中心として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。
請求項１記載の方法において、
表示属性は曲率半径の大きさと方向に応じたグラフ表示であり、該グラフ表示の一方軸上に各データ点に対応する符号を並べ、該符号の位置で該データ点の曲率半径の大きさと方向を該グラフ表示の他方軸方向にとって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。