JP5020315B2 - プログラム作成装置、数値制御装置およびプログラム作成方法 - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、工作機械を数値制御するためのNC加工プログラムを作成するプログラム作成装置、数値制御装置およびプログラム作成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
NC加工プログラムで指示した通りの加工を忠実かつ高精度に進めていく数値制御工作機械では、被加工物を設計する設計者の意図通りの加工結果をもたらすNC加工プログラムをいかに容易かつ効率良く作成するかが品質管理や生産性の観点から重要となる。
【0003】
近年、プログラム作成装置のNCプログラム作成支援機能の充実化が進み、オペレータが製作図面を見ながら加工対象物の座標値を設定していくことで容易にNC加工プログラムを作成できるようになった。また、設計者がCADシステムを用いてモデリングしたCADデータを、プログラム作成装置に直接読み込んでNC加工プログラムの作成を行なえる装置も登場している。
【0004】
ところで、はめあい(嵌合)や寸法公差などの被加工物の製品としての機能や性能に関わる部位の加工については、はめあいや寸法公差を加味した加工目標寸法をNC加工プログラムに反映させておく必要がある。特に、上下(寸法上限と寸法下限)の寸法許容差が、一方(寸法上限または寸法下限)に片寄った非対称なはめあいや寸法公差では、加工目標寸法が基準寸法とは異なった値となる場合がある。
【0005】
製作図面を見ながらNC加工プログラムを直接プログラミング(修正)する場合には、オペレータが手計算や電卓で加工目標寸法を計算するとともに、計算結果に基づいて補正した座標値をNC加工プログラムに入力していく方法が採られていた。この方法では、NC加工プログラムの修正が煩雑であるために計算ミスや入力ミスを招き易く、作成されたNC加工プログラムの信頼性に欠けるという問題があった。
【0006】
このため、NC加工プログラム中に基準寸法と公差情報(寸法公差など)を直接記述できるようにし、記述された情報に基づいて数値制御装置が加工処理を行なう方法が提案されている。
【0007】
例えば、特許文献1に記載の数値制御装置は、はめあいの基準寸法と公差域クラスに基づく寸法許容差データを予め保存している。そして、加工プログラム上に指令された加工物のはめあいの基準寸法および公差域クラスを表す指令と、この指令に対応する保存しておいた寸法許容差データとから公差域の中央位置を算出し、算出した中央位置を制御軸の移動指令として軸制御を行なっている。これにより、プログラマは加工図面上に記されたはめあいの部位の基準寸法及び公差域クラスを直接プログラムすることが可能となる。
【0008】
また、特許文献2に記載の数値制御装置の自動はめあい補正器は、NC指令プログラム中から所定の区切記号で挟まれたはめあい記号を検出するとともに、はめあい記号に対応する寸法とNC指令プログラム中の寸法とから切削寸法を算出している。
【0009】
また、特許文献3に記載の加工制御方法では、加工プログラム中の寸法許容差指定領域において、寸法許容差が具体的な数値で示されている場合はその数値に基づいて加工目標寸法を決定し、はめあい符号で示されている場合は寸法許容差テーブルを検索して加工目標寸法を決定している。
【0010】
【特許文献1】
特開平4−245305号公報
【特許文献2】
特開昭61−15204号公報
【特許文献3】
特開昭60−20186号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、上記1つ目〜3つ目の従来技術では、算出する寸法の加工対象面が単一の場合であって、かつ公差情報と加工指令の単位とが1対1に対応し、基準寸法および公差情報を記述する箇所を局在化できる場合にしか中央位置を算出できない。このため、例えば軸や穴のはめあいのように円筒面の径に対して公差情報が指定された場合や、絶対基準位置(プログラム原点など)からの相対寸法に対して公差情報が指定された場合にしか、NC加工プログラム中に基準寸法と公差情報を直接記述できないという問題があった。換言すると、面と面の距離など複数の加工対象面が関わる場合には、基準寸法および公差情報をNC加工プログラム中に直接記述できないという問題があった。また、オペレータが図面を注意深く分析して公差を適切に配分して記述する場合には、オペレータの処理が煩雑になるという問題があった。
[0012]
プログラム作成装置が、CADデータを読み込んでNC加工プログラムを作成する機能を有している場合には、予め公差を見込んだ加工目標寸法で加工対象物の形状をモデリングしておく方法が採られる。この方法では、設計者やCADデータ作成者に、加工目標寸法を計算してNC加工プログラムに入力する作業を強いることになり本質的な解決にはならない。また、設計上意味のある基準寸法が失われるので、設計者が意図しない加工結果をもたらすNC加工プログラムを作成してしまう可能性があるという問題があった。
[0013]
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の加工対象面が関わる場合であっても寸法公差に表された設計意図を反映したNC加工プログラムを容易に作成することができるプログラム作成装置、数値制御装置およびプログラム作成方法を得ることを目的とする。
課題を解決するための手段
【0014】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加工対象物の形状データと前記形状データの寸法公差データとに基づいて、前記形状データに前記寸法公差データを反映したNC加工プログラムを作成するプログラム作成装置において、前記形状データと前記寸法公差データとに基づいて、前記加工対象物の加工目標寸法を算出する加工目標寸法算出部と、前記加工目標寸法算出部が算出した加工目標寸法と前記形状データとに基づいて、前記形状データに含まれる図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう、前記図形要素の移動位置を設定する形状データ変形処理部と、前記形状データおよび前記形状データ変形処理部が設定した各図形要素の移動位置を用いてNC加工プログラムを作成する加工プログラム作成部と、を備え、前記寸法公差データは、設計意図を反映させつつ前記図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう前記各図形要素を移動変形させる際に用いられる情報として、前記各図形要素の移動変形方法を示す調整モード情報を含み、前記形状データ変形処理部は、前記調整モード情報に基づいて、設計意図を反映させつつ前記図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう、前記図形要素の移動位置を設定することを特徴とする。
【0015】
本発明にかかるプログラム作成装置は、図形要素の移動のさせ方に関する位置移動情報に基づいて、形状データに含まれる図形要素間の寸法が加工目標寸法となるよう図形要素の移動位置を設定するので、複数の加工対象面が関わる場合であっても寸法公差を反映したNC加工プログラムを容易に作成することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図1は、実施の形態1に係るNCプログラミング支援装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図2は、寸法公差データテーブルの構成の一例を示す図である。
【図3】図3は、調整モードが「要素1固定」の場合の形状データの移動変形方法を説明するための図である。
【図4】図4は、調整モードが「中央固定」の場合の形状データの移動変形方法を説明するための図である。
【図5】図5は、調整モードが「自動」の場合の形状データの移動変形方法を説明するための図である。
【図6】図6は、加工対象形状と寸法公差データの一例を示す図である。
【図7】図7は、図6に示した寸法のうち非対称な寸法公差を持つ寸法公差データテーブルの構成を示す図である。
【図8】図8は、本発明の実施の形態1に係るNCプログラミング支援装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図9】図9は、グループ毎の図形要素の変形処理手順を示すフローチャートである。
【図10】図10は、本発明の実施の形態2に係るNCプログラミング支援装置の構成を示すブロック図である。
【図11】図11は、点図形データテーブルの構成の一例を示す図である。
【図12】図12は、点図形データの移動変形方法を説明するための図である。
【図13】図13は、点図形に関連付けられた図形要素群の移動変形方法を説明するための図である。
【図14】図14は、工作装置の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【0017】
1 CADデータ入力部
2 形状データ保存部
3 対話操作処理部
4 寸法公差データ保存部
5 加工目標寸法算出部
6 形状データ変形処理部
7 NC加工プログラム生成処理部
8 表示部
9 指示入力部
10 点図形データ保存部
20 CADデータ
30 NC加工プログラム
51,52 寸法公差データテーブル
53 点図形データテーブル
61〜63 形状データ
101,102 プログラミング支援装置
110 制御部
150 数値制御装置
201 工作装置
205 加工部
210 被加工物
301A,302A,302B,401A,401B,402A,402B,501A,501B,502A,502B,503A,601A〜605A,607A〜609A,701A〜704A 稜線
801A,801B 点図形
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下に、本発明に係るプログラム作成装置、数値制御装置およびプログラム作成方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0019】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るNCプログラミング支援装置の構成を示すブロック図である。NCプログラミング支援装置(プログラム作成装置)101は、CADデータ入力部1、形状データ保存部2、対話操作処理部3、寸法公差データ保存部4、加工目標寸法算出部5、形状データ変形処理部6、NC加工プログラム生成処理部(加工プログラム作成部)7、表示部8、指示入力部9を有している。
【0020】
CADデータ入力部1は、CADデータ作成装置やCADデータ記憶装置などの外部装置などからCADデータ20を入力し、形状データ保存部2へ送る。CADデータ20は、CADシステム等を用いて作成された加工対象物(被加工物)の形状データ(加工対象物の基準寸法)やCADシステム上で設定した寸法公差に関するデータなどを含んで構成されている。形状データ保存部2は、CADデータ入力部1からのCADデータ20を記憶するメモリなどの記憶手段である。
【0021】
表示部8は、液晶モニタなどの表示端末であり、CADデータ20、ユーザによって指定された形状データの図形要素、ユーザによって入力された寸法公差データなどを表示する。
【0022】
指示入力部9は、マウスやキーボードを備えて構成され、ユーザからの指示情報(後述する調整モードなど)や寸法公差データなどなどを入力する。入力された指示情報や寸法公差データなどは、対話操作処理部3へ送られる。
【0023】
対話操作処理部3は、形状データ保存部2に保存されているCADデータ20を表示部8に表示させるとともに、指示入力部9からの指示情報を入力する。対話操作処理部3は、例えばオペレータがマウス等によって指定した形状データの図形要素と、オペレータがキーボードから入力した図形要素に対応する寸法公差データと、を指示入力部9から受け付ける。対話操作処理部3は、指示入力部9からの指示情報に基づいて、CADデータ20の形状データの図形要素と寸法公差データを対応付けるとともに、対応付けしたデータ(後述の寸法公差データテーブル51)を寸法公差データ保存部4に記憶させる。寸法公差データ保存部4は、対話操作処理部3からの寸法公差データテーブル51を記憶するメモリなどの記憶手段である。
【0024】
加工目標寸法算出部5は、寸法公差データ保存部4に保存された寸法公差データテーブル51を読み出して、基準寸法と寸法公差とを用いて加工目標寸法を計算する。加工目標寸法算出部5は、算出した加工目標寸法を形状データ変形処理部6へ入力する。
【0025】
形状データ変形処理部6は、加工目標寸法算出部5の計算結果(加工目標寸法)と、形状データ保存部2に保存された形状データと、調整モードとを用いて、形状データのうち寸法公差データに関係している各図形要素の移動量を算出し、加工目標寸法を満たすよう形状データを変形(図形要素の位置を移動)させる。形状データ変形処理部6は、変形後の形状データをNC加工プログラム生成処理部7に入力する。NC加工プログラム生成処理部7は、変形後の形状データの各図形要素の位置に基づいて、NC加工プログラム30を生成し外部出力する。
【0026】
ここで、寸法公差データ保存部4に保存される寸法公差データテーブル51の構成について説明する。図2は、寸法公差データテーブルの構成の一例を示す図である。寸法公差データテーブル51は、寸法公差データを識別する情報(「No.」)と、「図形要素1」と、「図形要素2」と、「寸法種別」と、「基準寸法」と、「上寸法許容差」と、「下寸法許容差」と、「調整モード」と、がそれぞれ対応付けられた情報テーブルである。寸法公差データテーブル51では、各行が1つの寸法公差データを表している。
【0027】
「図形要素1」のフィールドおよび「図形要素2」のフィールドは、寸法公差データの設定対象となる図形要素または図形要素の組み合わせを表しており、形状データ保存部2に保存された形状データの図形要素(面、稜線、頂点など)のID(「No.」)と対応付けられている。「図形要素1」のフィールドは、形状データを構成する一方の図形要素を示し、「図形要素2」のフィールドは、形状データを構成する他方の図形要素を示している。
【0028】
はめあいのような軸や穴の径に対する寸法公差の場合、この寸法公差は「図形要素1」で定義され、「図形要素2」のフィールドは無視される。「寸法種別」のフィールドは、寸法公差データの寸法の種別が距離、角度、径などの何れの種類であるかを示す情報である。
【0029】
「基準寸法」のフィールドは、図形要素の基準の寸法(CADデータ20から抽出した寸法など)を示している。「上寸法許容差」のフィールドおよび「下寸法許容差」のフィールドは、寸法公差データの「基準寸法」からの上下の許容寸法の差(上限の許容寸法差と下限の許容寸法差)を示している。
【0030】
「調整モード」のフィールドは、本発明の主たる特徴であり、寸法公差データに基づいて図形要素を移動変形させる際の移動変形方法(形状データの変形のさせ方)(図形要素の移動のさせ方に関する位置移動情報)を示している。「調整モード」は、例えば「要素1固定」、「要素2固定」、「中央固定」、「自動」の何れかを示す。
【0031】
「要素1固定」は、「図形要素1」を固定して「図形要素2」を移動させる方法であり、「要素2固定」は、「図形要素2」を固定して「図形要素1」を移動させる方法である。「中央固定」は、「図形要素1」と「図形要素2」の間の中心を固定して、「図形要素1」と「図形要素2」を均等に移動させる方法であり、「自動」は、「図形要素1」と「図形要素2」の何れか一方が、「要素1固定」、「要素2固定」、「中央固定」の何れかによって移動した場合に、移動した図形要素を固定するとともに、移動していない図形要素を移動させる方法である。
【0032】
はめあいのように単一の図形要素を対象とする場合、「調整モード」のフィールドは無視される。「調整モード」のフィールドは、オペレータなどによって指示入力部9から入力されるものである。「調整モード」以外の、「図形要素1」、「図形要素2」、「寸法種別」、「基準寸法」、「上寸法許容差」、「下寸法許容差」は、CADデータ20から抽出してもよいし、オペレータなどによって指示入力部9から入力させてもよい。
【0033】
加工目標寸法算出部5によって計算される加工目標寸法は、寸法公差データテーブル51に格納された「基準寸法」、「上寸法許容差」、「下寸法許容差」を満たす範囲に収まる寸法値であり、「基準寸法」、「上寸法許容差」、「下寸法許容差」に基づいて決定される。加工目標寸法算出部5は、例えば式(1)に基づいて加工目標寸法を算出する。
加工目標寸法=基準寸法+(上寸法許容差+下寸法許容差)/2・・・(1)
【0034】
つぎに、「調整モード」の種類によって寸法公差データの図形要素がどのように移動変形されるかと、寸法公差データの作成処理とを図3〜図5を用いて説明する。まず、寸法公差データの「調整モード」が「要素1固定」の場合の移動変形の方法について説明する。図3は、調整モードが「要素1固定」の場合の形状データの移動変形方法を説明するための図である。
【0035】
オペレータが形状データ61の稜線301A(図形要素1)および302A(図形要素2)に対して寸法公差データを設定する際に、「調整モード」として「要素1固定」が指定されると、対話操作処理部3は、形状データ61に対応する寸法公差データD11を作成する。
【0036】
具体的には、対話操作処理部3は、寸法公差データD11として、形状データ61の稜線301AをCADデータ20から抽出して「図形要素1」に設定するとともに、稜線302AをCADデータ20から抽出して「図形要素2」に設定する。さらに、寸法公差データD11に、オペレータによって指定された「要素1固定」の「調整モード」を含めておく。対話操作処理部3は、CADデータ20の形状データ61に対応する寸法公差データD11を、寸法公差データ保存部4に保存させる。
【0037】
形状データ変形処理部6は、加工目標寸法を満たすよう稜線301A,302Aを移動変形する際に、「図形要素1」の稜線301Aを移動させず固定し、「図形要素2」の稜線302Aを移動させる。このときの移動量Δは、加工目標寸法Y1と変形前の形状寸法(移動変形前の稜線301Aと稜線302Aの間の距離)X1との差となる。形状データ61の稜線302Aは、移動量Δの移動処理によって移動後の稜線302Bとなる。
【0038】
「調整モード」が「要素2固定」の場合は、図形要素の固定と移動の立場が逆になる点を除いては「要素1固定」の処理と同様である。すなわち、「要素2固定」の場合、「図形要素2」の稜線302Aを移動させず固定し、「図形要素1」の稜線301Aを移動させる。
【0039】
つぎに、寸法公差データの「調整モード」が「中央固定」の場合の移動変形の方法について説明する。図4は、調整モードが「中央固定」の場合の形状データの移動変形方法を説明するための図である。
【0040】
オペレータが形状データ62の稜線401A(図形要素1)および402A(図形要素2)に対して寸法公差データを設定する際に、「調整モード」として「中央固定」が指定されると、対話操作処理部3は、形状データ62に対応する寸法公差データD12を作成する。
【0041】
具体的には、対話操作処理部3は、寸法公差データD12として、形状データ62の稜線401AをCADデータ20から抽出して「図形要素1」に設定するとともに、稜線402AをCADデータ20から抽出して「図形要素2」に設定する。さらに、寸法公差データD12に、オペレータによって指定された「中央固定」の「調整モード」を含めておく。対話操作処理部3は、CADデータ20の形状データ62に対応する寸法公差データD12を、寸法公差データ保存部4に保存させる。
【0042】
形状データ変形処理部6は、寸法公差データD12の加工目標寸法を満たすよう稜線401A,402Aを移動変形する際に、稜線401A,402Aの中間(中心線)位置を移動させず固定し、「図形要素1」の稜線401Aと「図形要素2」の稜線402Aを均等量だけ移動させる。このときの各移動量Δは、加工目標寸法Y2と変形前の形状寸法(移動変形前の稜線401Aと稜線402Aの間の距離)X2との差の半分となる。形状データ62の稜線401Aは、移動量Δの移動処理によって移動後の稜線401Bとなり、形状データ62の稜線402Aは、移動量Δの移動処理によって移動後の稜線402Bとなる。
【0043】
つぎに、寸法公差データの「調整モード」が「自動」の場合の移動変形の方法について説明する。図5は、調整モードが「自動」の場合の形状データの移動変形方法を説明するための図である。
【0044】
既に寸法公差データ保存部4には、稜線502A,503Aに対する寸法公差データD13が保存されているとする。オペレータが形状データ63の稜線501A(図形要素1)および502A(図形要素2)に対して寸法公差データを設定する際に、「調整モード」として「自動」が指定されると、対話操作処理部3は、形状データ63に対応する寸法公差データD14を作成する。
【0045】
この時、寸法公差データD14の「図形要素1」フィールドまたは「図形要素2」フィールドの何れか一方は、寸法公差データD13内の何れかの図形要素と同じものとなる。形状データ63の場合、寸法公差データD13の図形要素に稜線502Aと稜線503Aが含まれるので、寸法公差データD14の「図形要素1」または「図形要素2」の何れか一方のフィールドは、稜線502Aか稜線503Aとなる。図5では、寸法公差データD14の「図形要素2」のフィールドが寸法公差データD13の「図形要素1」のフィールドと同じ値である場合を示している。
[0046]
NCプログラミング支援装置101では、まず対話操作処理部3が、CADデータ20の形状データ63に対応する寸法公差データD14を、寸法公差データ保存部4に保存させる。このとき、対話操作処理部3は、寸法公差データD14として、形状データ63の稜線501AをCADデータ20から抽出して「図形要素1」に設定するとともに、稜線502AをCADデータ20から抽出して「図形要素2」に設定する。さらに、寸法公差データD14に、オペレータによって指定された「自動」の「調整モード」を含めておく。対話操作処理部3は、CADデータ20の形状データ63に対応する寸法公差データD14を、寸法公差データ保存部4に保存させる。
[0047]
形状データ変形処理部6は、寸法公差データD14の加工目標寸法を満たすよう稜線501A,502Aを移動変形する際に、一旦、図形要素を共有する他の寸法公差データ(ここでは寸法公差データD13)の移動変形が終了するまで、寸法公差データD14の移動変形を保留する。
[0048]
寸法公差データD13の移動変形が終了すると、形状データ変形処理部6は、移動変形が終了した寸法公差データD13の図形要素を固定しつつ、寸法公差データD14の移動変形を行なう。
[0049]
図5に示す形状データ63の場合、寸法公差データD13が「要素2固定」であるので、「図形要素2」の稜線503Aを固定し、「図形要素1」の稜線502Aを移動させて稜線502Bとする(s1)。これにより、寸法公差データD13の「図形要素1」と「図形要素2」の加工目標寸法が、寸法公差データD13に対応する加工目標寸法Y3となる。
[0050]
この後、寸法公差データD14が「自動」であるので、寸法公差データD13の「図形要素1」と同じ寸法公差データD14の「図形要素2」(稜線502A)を固定する。そして、寸法公差データD14の「図形要素1」(稜線501A)を移動させて稜線501Bとする(s2)。これにより、寸法公差データD14の「図形要素1」と「図形要素2」の加工目標寸法が、寸法公差データD14に対応する加工目標寸法Y4となる。
[0051]
換言すると、本実施の形態では、形状データ変形処理部6は、移動変形が終わった側の図形要素(ここでは稜線502A)を基準に加工目標寸法を満たすよう反対側の図形要素(稜線501A)を移動変形する。
【0052】
なお、他の寸法公差データと図形要素を共有しない寸法公差データの調整モードが「自動」の場合は、例えば両側の図形要素を均等に移動変形する「調整モード」=「中央固定」と同等に扱う。
【0053】
次に、図6〜図8を参照して実施の形態1に係るNCプログラミング支援装置の動作手順を説明する。図6は、加工対象形状と寸法公差データの一例を示す図である。図6では、加工対象形状の設計者によって指定される5箇所の寸法と寸法公差を一例として示しており、その他の寸法については説明の便宜上省略している。
【0054】
図6の加工対象形状には、稜線601A〜605A,607A〜609Aが含まれている。そして、稜線601Aと稜線603Aの間の「基準寸法」(距離)は80.0(mm)であり、「上寸法許容差」は+0.05であり、「下寸法許容差」は+0.01である。また、稜線602Aと稜線603Aの間の「基準寸法」は40.0であり、「上寸法許容差」は+0.03であり、「下寸法許容差」は−0.01である。
【0055】
また、稜線604Aと稜線605Aの間の「基準寸法」は35.0であり、「上寸法許容差」は+0.03であり、「下寸法許容差」は+0.01である。また、稜線607Aと稜線608Aの間の「基準寸法」は25.0であり、「上寸法許容差」は+0.03であり、「下寸法許容差」は+0.01である。また、稜線608Aと稜線609Aの間の「基準寸法」は70.0であり、「上寸法許容差」は+0.03であり、「下寸法許容差」は−0.03である。
【0056】
図7は、図6に示した寸法のうち非対称な寸法公差を持つ寸法公差データテーブルの構成を示す図である。図7では、図6に示した5箇所の非対称な寸法公差を持つ寸法に対して、オペレータが寸法公差データを設定したときの寸法公差データ保存部4の内容を示している。図7の寸法公差データテーブル52は、寸法公差データテーブル51の要素に加えて寸法公差データが属するグループ名の情報を含んでいる。
【0057】
寸法公差データD21は、「図形要素1」が稜線601Aであり、「図形要素2」が稜線603Aである。80mmの基準寸法が指定された寸法公差データD21の「調整モード」が「要素1固定」であるので、形状データ変形処理部6は、稜線601Aを移動させないようにする。
【0058】
寸法公差データD22は、「図形要素1」が稜線602Aであり、「図形要素2」が稜線603Aである。40mmの基準寸法が指定された寸法公差データD22は、寸法公差データD21と稜線603Aを共有しており、調整モードが「自動」となっている。このため、形状データ変形処理部6は、稜線603Aを移動させないようにする。
[0059]
寸法公差データD23は、「図形要素1」が稜線604Aであり、「図形要素2」が稜線605Aである。35mmの基準寸法が指定された寸法公差データD23は、「調整モード」が「中央固定」であるので、形状データ変形処理部6は、図形要素の中心線に対して各図形要素が対称となるよう稜線604A,605Aを移動させる。
[0060]
寸法公差データD24は、「図形要素1」が稜線607Aであり、「図形要素2」が稜線608Aである。25mmの基準寸法が指定された寸法公差データD24は、「調整モード」が「要素2固定」であるので、形状データ変形処理部6は、稜線608Aを移動させないようにする。
[0061]
図6に示した基準寸法値が70mmの寸法公差データ(稜線608A,609A)は、「上寸法許容差」は+0.03で、「下寸法許容差」は−0.03であるので、形状データ変形処理部6は、稜線608A,609Aを移動させないようにする。
[0062]
寸法公差データD21〜D24のうち、寸法公差データD21,D22は、稜線603Aを共有している。したがって、寸法公差データD21,D22は、それぞれグループG1の寸法公差データとなる。一方、寸法公差データD23,D24は、それぞれ他の寸法公差データと図形要素を共有していない。このため、寸法公差データD23,D24は、それぞれグループG1とは異なるグループG2,G3の寸法公差データとなる。
[0063]
図8は、本発明の実施の形態1に係るNCプログラミング支援装置の動作手順を示すフローチャートである。図8では、形状データ変形処理部6の動作手順の一例を示している。
[0064]
形状データ変形処理部6は、まず寸法公差データ保存部4に保存されている寸法公差データテーブル51内の寸法公差データを、図形要素を共用するグループ毎に分類する(ステップS1)。
[0065]
次に、形状データ変形処理部6は、加工目標寸法算出部5の計算結果(加工目標寸法)と形状データ保存部2に保存された形状データとを用いて、分類したグループ毎に各図形要素の移動量を算出していく。形状データ変形処理部6は、まず図形要素の移動量を算出していない未処理のグループがあるか否かを確認する(ステップS2)。図形要素の移動量を算出していない未処理のグループがある場合(ステップS2、Yes)、形状データ変形処理部6は、未処理のグループに対して図形要素の移動量を算出し形状データを変形(変形計算)させる(ステップS3)。
【0066】
形状データ変形処理部6は、未処理のグループがなくなるまでグループ毎の変形処理を繰り返す(ステップS2〜S3)。図形要素の移動量を算出していない未処理のグループがなくなると(ステップS2、No)、形状データ変形処理部6は、図形要素の変形処理を終了する。
【0067】
ここで、ステップS3の処理(グループ毎の図形要素の変形処理)を詳細に説明する。図9は、グループ毎の図形要素の変形処理手順を示すフローチャートである。図9では、1つのグループに対して形状データ変形処理部6が図形要素の変形処理を行なう場合の処理手順を示している。
【0068】
形状データ変形処理部6は、処理対象のグループに属する寸法公差データがただ1つであって、かつ寸法公差データの「調整モード」が「自動」であるか否かを判断する(ステップS10)。
【0069】
グループに属する寸法公差データがただ1つであって、かつ寸法公差データの「調整モード」=「自動」である場合(ステップS10、Yes)、形状データ変形処理部6は「調整モード」が「中央固定」である場合と同じように図形要素の変形処理(デフォルト)を行なって、図形要素の変形処理を終了する(ステップS20)。この後、形状データ変形処理部6は、次のグループの図形要素の変形処理があれば、図8のフローチャートで示したステップS2,S3の処理を繰り返す(リターン)。
【0070】
グループに属する寸法公差データが複数の場合や、「調整モード」=「自動」でない寸法公差データがグループに含まれている場合(ステップS10、No)、形状データ変形処理部6は、処理対象のグループに「調整モード」=「自動」ではない寸法公差データが複数個含まれているか否かを判断する(ステップS30)。
【0071】
処理対象のグループに「調整モード」=「自動」以外の寸法公差データが複数個含まれている場合(ステップS30、Yes)、形状データ変形処理部6は図形要素の変形処理不能としてエラー終了する。また、形状データ変形処理部6は、処理対象のグループに「調整モード」=「自動」である寸法公差データが複数個含まれている場合にも、図形要素の変形処理不能としてエラー終了する。
[0072]
処理対象のグループに「調整モード」=「自動」以外の寸法公差データが1つだけ含まれている場合(ステップS30、No)、形状データ変形処理部6は、未処理の寸法公差データがなくなるまで個々の寸法公差データの処理を繰り返す(ステップS40〜S140)。
[0073]
具体的には、形状データ変形処理部6は、まず未処理の寸法公差データがあるか否かを確認する(ステップS40)。未処理の寸法公差データがある場合(ステップS40、Yes)、形状データ変形処理部6は、未処理の寸法公差データの何れかを選択する(ステップS50)。
[0074]
そして、形状データ変形処理部6は、選択した寸法公差データの「調整モード」が「要素1固定」であるか否かを判断する(ステップS60)。寸法公差データの「調整モード」が「要素1固定」である場合(ステップS60、Yes)、形状データ変形処理部6は、「図形要素1」を固定するとともに「図形要素2」を移動させて、「図形要素1」と「図形要素2」の位置を確定させる(ステップS70)。
[0075]
寸法公差データの「調整モード」が「要素1固定」でない場合(ステップS60、No)、形状データ変形処理部6は、選択した寸法公差データの「調整モード」が「要素2固定」であるか否かを判断する(ステップS80)。寸法公差データの「調整モード」が「要素2固定」である場合(ステップS80、Yes)、形状データ変形処理部6は、「図形要素2」を固定するとともに「図形要素1」を移動させて、「図形要素1」と「図形要素2」の位置を確定させる(ステップS90)。
[0076]
寸法公差データの「調整モード」が「要素2固定」でない場合(ステップS80、No)、形状データ変形処理部6は、選択した寸法公差データの「調整モード」が「中央固定」であるか否かを判断する(ステップS100)。寸法公差データの「調整モード」が「中央固定」である場合(ステップS100、Yes)、形状データ変形処理部6は、「図形要素1」と「図形要素2」の中央部を固定するとともに「図形要素1」と「図形要素2」を均等に移動(移動変形)させて、「図形要素1」と「図形要素2」の位置を確定させる(ステップS110)。
【0077】
寸法公差データの「調整モード」が「中央固定」でない場合(ステップS100、No)、形状データ変形処理部6は、選択した寸法公差データの「図形要素1」と「図形要素2」の何れか一方の位置が既に確定済みであるか否かを判断する(ステップS120)。
「図形要素1」と「図形要素2」の何れか一方の位置が既に確定済みである場合(ステップS120、Yes)、形状データ変形処理部6は、「調整モード」が「自動」であるので、「図形要素1」と「図形要素2」のうち位置確定していない方の図形要素(他方の図形要素)を移動させて、「図形要素1」と「図形要素2」の位置を確定させる(ステップS130)。このとき、位置が既に確定済みの図形要素は、位置を固定しておき移動させない。
【0078】
「図形要素1」と「図形要素2」の両方とも位置が確定していない場合(ステップS120、No)、形状データ変形処理部6は次の未処理の寸法公差データを選択する(ステップS140)。換言すると、「図形要素1」と「図形要素2」の何れの図形要素の位置も未確定の場合は移動処理を一旦保留して他の未処理の寸法公差データを先に処理する。そして、形状データ変形処理部6は、選択した寸法公差データに対してステップS60〜S140のうち、移動処理の保留に伴って選択した寸法公差データ(次の未処理の寸法公差データ)に応じた処理を行なう。
【0079】
「図形要素1」と「図形要素2」の位置を確定させた後(ステップS70,S90,S110,S130の処理の後)、形状データ変形処理部6は、未処理の寸法公差データがあるか否かを確認する(ステップS40)。
【0080】
形状データ変形処理部6は、未処理の寸法公差データがなくなるまで、ステップS40〜S140の処理を繰り返す。未処理の寸法公差データがなくなると(ステップS40、No)、形状データ変形処理部6は、処理対象のグループに含まれている図形要素の変形処理を終了する。
【0081】
形状データ変形処理部6による形状データの変形処理が終了すると、NC加工プログラム生成処理部7は、変形後の形状データの各図形要素の形状と位置に基づいてNC加工プログラムを生成し外部出力する。
【0082】
これにより、オペレータが寸法公差を反映した加工対象形状の変形結果を容易に予測できるので、設計者の意図(寸法公差)を反映した適切なNC加工プログラムを容易に効率良く作成することが可能となる。また、形状の変形に関わる箇所についてのみ寸法公差データを設定すればよいので、少ない手間で所望のNC加工プログラムを容易に作成することが可能となる。
【0083】
なお、ステップS20では、グループ内の寸法公差データがただ1つ(「調整モード」が「自動」)である場合に、「調整モード」が「中央固定」である場合と同じように図形要素の変形処理を行なったが、他の方法によって図形要素の変形処理を行なってもよい。例えば、「調整モード」が「要素1固定」や「要素2固定」である場合と同じように図形要素の変形処理を行なってもよい。
【0084】
また、加工目標寸法算出部5による加工目標寸法の算出方法は、式(1)を用いた算出方法に限らない。例えば、上寸法許容差と下寸法許容差を所定の比率(例えば3:1など)でかけた値を用いて加工目標寸法を算出してもよい。例えば、上寸法許容差と下寸法許容差をn:mでかけた値を用いる場合、加工目標寸法算出部5は、式(2)に基づいて加工目標寸法を算出する。
加工目標寸法=基準寸法+((m×上寸法許容差)+(n×下寸法許容差))/(n+m)・・・(2)
【0085】
なお、本実施の形態では、形状データが2次元の場合を一例として図形要素の変形処理を説明したが、NCプログラミング支援装置101は3次元の形状データに対して図形要素の変形処理を行ってもよい。この場合も形状データが2次元の場合と同様の構成、同様の処理手順によって図形要素の変形処理を行なうことができる。
【0086】
また、「調整モード」の値(種別)は「要素1固定」、「要素2固定」、「中央固定」、「自動」の4種類に限定されるものではない。例えば、加工目標寸法と形状寸法との差を両側の図形要素に配分する比率を指定するようなデータ形式であってもよい。この場合には、両側の図形要素を例えば50%:50%に配分することは「中央固定」と等価な意味を持つこととなる。
【0087】
なお、形状データ保存部2に記憶させておく加工対象物の形状データは、CADデータ20の形状データに限らず、他のデータであってもよい。また、寸法公差データのうち、「調整モード」以外の項目は、CADデータ20から抽出する場合に限らず、必要に応じてオペレータが補ってもよい。
【0088】
また、実施の形態1に係るNCプログラミング支援装置101を工作機械の数値制御装置の内部に組み込むことによって、NCプログラミング支援装置101が生成したNC加工プログラムを工作機械で直接実行させることが可能となる。
【0089】
このように実施の形態1によれば、加工目標寸法が形状データの寸法とは異なるような部位(上下の寸法許容差が一方に片寄った非対称なはめあいや寸法公差が指定される形状データ)を有する加工対象物のNC加工プログラムを作成する際に、はめあいや寸法公差に関わる図形要素に対してのみ寸法公差データ(調整モードなど)を設定するだけで所望の出力結果(NC加工プログラム)を得ることができる。これにより、図形要素の移動変形に関わらない箇所については寸法公差データの設定を省略することができ、NC加工プログラムを作成する際の手間を抑えることが可能となる。したがって、寸法公差に表された設計意図を反映したNC加工プログラムを容易に作成することが可能となる。
【0090】
また、図形要素が複数の寸法公差データによって共有されている場合には、この共有されている図形要素が、図形要素を共有している寸法公差データのそれぞれの加工目標寸法に対応する寸法となるよう図形要素の移動位置を設定するので、図形要素が複数の寸法公差データによって共有されている場合であっても、容易にNC加工プログラムを作成することが可能となる。
【0091】
実施の形態2.
つぎに、図10〜図13を参照してこの発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2では、複数の図形要素を図形要素群として一体化し、図形要素群の代表基準点を移動させることによって加工対象物のNC加工プログラムを作成する。
【0092】
図10は、本発明の実施の形態2に係るNCプログラミング支援装置の構成を示すブロック図である。図10の各構成要素のうち図1に示す実施の形態1のNCプログラミング支援装置101と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【0093】
NCプログラミング支援装置102は、NCプログラミング支援装置101の機能(CADデータ入力部1、形状データ保存部2、対話操作処理部3、寸法公差データ保存部4、加工目標寸法算出部5、形状データ変形処理部6、NC加工プログラム生成処理部7、表示部8、指示入力部9)に加えて、点図形データ保存部10を有している。点図形データ保存部10は、形状データの図形要素群に関する情報(後述の点図形データテーブル53)を記憶するメモリなどの記憶手段である。
【0094】
NCプログラミング支援装置102の対話操作処理部3は、寸法公差の設定処理に加えて、オペレータが指定した形状データの複数の図形要素を図形要素群として一体化する。そして、一体化した図形要素群の代表基準点の位置に点図形を作成し、点図形と図形要素群とを関連づけた点図形データを点図形データテーブルとして点図形データ保存部10に保存する。また、対話操作処理部3は、寸法公差を設定操作させる際に、加工対象形状を表す図形要素に加えて、点図形も設定対象として寸法公差を設定する。
【0095】
また、NCプログラミング支援装置102の形状データ変形処理部6は、加工目標寸法を満たすよう寸法公差データに関係する図形要素を移動変形させる際、移動変形の対象が点図形である場合は点図形データ保存部10に保存されている点図形データを読み出して当該点図形データに関連付けられた図形要素群を点図形の移動に連動して移動変形させる。換言すると、本実施の形態では、複数からなる形状データを1つの図形要素群を示す点データとして扱う。そして、点データとして扱う図形要素群内では各図形要素の寸法公差を寸法公差データ0とし、点データの移動と同じだけ各図形要素を相対移動させる。
【0096】
ここで、点図形データ保存部10に保存される点図形データテーブルの構成について説明する。図11は、点図形データテーブルの構成の一例を示す図である。図11では、各行が1つの点図形データを表している。
【0097】
点図形データテーブル53は、点図形データを識別する情報(「ID」)と、「X座標」と、「Y座標」と、点図形データに関連している図形要素のリスト(「図形要素リスト」)と、がそれぞれ対応付けられた情報テーブルである。
【0098】
「ID」のフィールドは、各点図形を一意に識別可能な番号であり、加工対象形状を表す図形要素のIDとは重ならないよう採番する。「X座標」のフィールドおよび「Y座標」のフィールドは、点図形に関連づけられた図形要素群の代表基準点の位置(点図形の座標)を示している。「図形要素リスト」のフィールドは、点図形に関連付けられた図形要素群内の各図形データ(図形要素)のIDのリストを示している。
【0099】
次に、図12,13を参照して実施の形態2に係るNCプログラミング支援装置の動作手順を説明する。図12は、加工対象形状、点図形データ、寸法公差データの一例を示す図である。図12では、設計者が稜線701A,702A,703Aからなる幅15mmの溝形状の中心と稜線704Aとの間に寸法公差を指定した状態を示している(s11)。
【0100】
対話操作処理部3は、オペレータからの指示に基づいて、溝形状を構成する図形要素群(稜線701A,702A,703A)を一体化し、その中央位置を代表基準点とした点図形801Aを作成する(s12)。
【0101】
対話操作処理部3は、点図形801Aを指定した点図形データを、点図形データ保存部10の点図形データテーブル53に記憶させる。点図形データテーブル53に登録する点図形データは、図形要素群の代表基準点である点図形801A、点図形801AのX座標とY座標、「図形要素リスト」(稜線701A,702A,703AのID)などを含んでいる(s13)。
【0102】
対話操作処理部3は、溝形状の中心(点図形801A)と稜線704Aとの間の寸法公差データ(調整モードなど)を設定し、寸法公差データ保存部4の寸法公差データテーブル52に記憶させる(s14)。点図形801Aと稜線704Aとの間の寸法公差データは、点図形801AのX座標とY座標、CADデータ20内の形状データ、オペレータからの指示などに基づいて設定される。
【0103】
本実施の形態では、寸法公差データの設定対象図形(図形要素の変形処理)に点図形を含めているので、形状データ変形処理部6は、図形要素を変形処理する際に必要に応じて点図形801Aの位置を移動させる。
【0104】
図13は、点図形が移動させられる際の点図形に関連付けられた図形要素群の移動変形方法を説明するための図である。図13では、図12に示した点図形801Aを移動させた場合の、稜線701A,702A,703Aの移動処理を示している。
【0105】
図13に示すように、点図形801Aが点図形801Bの位置に移動させられると、この移動に連動して、点図形801Aに関連づけられた稜線701A,702A,703Aが点図形801Aの移動量と等しい移動量だけ移動変形させられる。このとき、稜線701A,702A,703Aは、点図形801Aから点図形801Bへの移動方向と同じ方向に移動させられる。
【0106】
これにより、形や大きさは不変であるがその位置が寸法公差の影響で変わるような加工対象物(図形要素群)の部位に対しても、オペレータが寸法公差を反映した加工対象形状の変形結果を容易に予測できる。これにより、設計者の意図を反映した適切なNC加工プログラムを容易に効率良く作成することが可能となる。また、実施の形態1(NCプログラミング支援装置101)の場合と同様に、変形に関わる箇所についてのみ寸法公差データを設定すればよいので、少ない手間で所望のNC加工プログラムを作成することが可能となる。
【0107】
なお、本実施の形態では、形状データが2次元の場合を一例として図形要素の変形処理を説明したが、NCプログラミング支援装置102は3次元の形状データに対して図形要素の変形処理を行ってもよい。この場合も形状データが2次元の場合と同様の構成、同様の処理手順によって図形要素の変形処理を行なうことができる。
【0108】
また、NCプログラミング支援装置102を工作機械の数値制御装置の内部に組み込むことによって、NCプログラミング支援装置102が生成したNC加工プログラムを工作機械で直接実行させることが可能となる。
【0109】
ここで工作機械の構成について説明する。図14は、工作装置の構成の一例を示す図である。工作装置(工作機械)201は、数値制御装置150と加工部205を有しており、加工部205は数値制御装置150からの制御指示に基づいて被加工物210を加工する。
【0110】
数値制御装置150は、NCプログラミング支援装置102と制御部110を備えており、制御部110はNCプログラミング支援装置102が作成したNCプログラムを用いて加工部205を制御する。これにより、工作装置201は、NCプログラミング支援装置102が生成したNC加工プログラムを実行して被加工物210を加工することが可能となる。なお、数値制御装置150に組み込むNCプログラミング支援装置は、NCプログラミング支援装置102に限られず、NCプログラミング支援装置101であってもよい。
【0111】
また、本実施の形態では、点図形801Aと稜線704Aとの間の寸法公差データに基づいて、点図形801Aを移動させる場合について説明したが、点図形と点図形の間に設定された寸法公差データに基づいて、点図形を移動させてもよい。また、点図形801Aの位置を移動させる場合に限らず、稜線などの図形データの位置を移動させてもよい。また、図形要素群の代表基準点の位置は、図形要素群の中央位置に限らず何れの位置であってもよい。また、図形要素群の基準位置は、点図形以外の線分や面であってもよい。
【0112】
このように実施の形態2によれば、局所的に見た形や大きさは元の形状データの対応する部位(図形要素群)と同じであるが、非対称な寸法公差が指定されたことによって、加工対象物全体に対する部位の位置が異なる位置に現れるような加工対象物のNC加工プログラムを作成する際に、部位を構成する個々の図形要素に対して寸法公差データを設定することなく、部位を代表する点図形に対して寸法公差データ(調整モード)を設定するだけで所望の出力結果(NC加工プログラム)を得ることができる。
【0113】
これにより、少ない数の寸法公差データを設定するだけでNC加工プログラムを得ることができ、NC加工プログラムを作成する際の手間を抑えることが可能となる。したがって、寸法公差に表された設計意図を反映したNC加工プログラムを容易に作成することが可能となる。
【0114】
なお、上記の実施の形態1,2で説明したNC加工プログラムの作成処理は、予め用意しておいたプログラムをパーソナルコンピュータなどのコンピュータで実行することによって行なってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0115】
以上のように、本発明に係るプログラム作成装置、数値制御装置およびプログラム作成方法は、工作機械を数値制御するためのNC加工プログラムの作成に適している。
Claims (5)
- 加工対象物の形状データと前記形状データの寸法公差データとに基づいて、前記形状データに前記寸法公差データを反映したNC加工プログラムを作成するプログラム作成装置において、
前記形状データと前記寸法公差データとに基づいて、前記加工対象物の加工目標寸法を算出する加工目標寸法算出部と、
前記加工目標寸法算出部が算出した加工目標寸法と前記形状データとに基づいて、前記形状データに含まれる図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう、前記図形要素の移動位置を設定する形状データ変形処理部と、
前記形状データおよび前記形状データ変形処理部が設定した各図形要素の移動位置を用いてNC加工プログラムを作成する加工プログラム作成部と、
を備え、
前記寸法公差データは、設計意図を反映させつつ前記図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう前記各図形要素を移動変形させる際に用いられる情報として、前記各図形要素の移動変形方法を示す調整モード情報を含み、
前記形状データ変形処理部は、
前記調整モード情報に基づいて、設計意図を反映させつつ前記図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう、前記図形要素の移動位置を設定することを特徴とするプログラム作成装置。 - 前記形状データ変形処理部は、
前記図形要素が複数の寸法公差データによって共有されている場合には、この共有されている図形要素が、前記図形要素を共有している寸法公差データの各加工目標寸法に対応する寸法となるよう前記図形要素の移動位置を設定することを特徴とする請求項1に記載のプログラム作成装置。 - 前記図形要素は、複数の図形要素を含んだ図形要素群であり、
前記形状データ変形処理部は、前記図形要素群に対応する所定座標の移動位置を設定することを特徴とする請求項1に記載のプログラム作成装置。 - 前記NC加工プログラムに基づいて前記加工対象物の加工制御を行なう数値制御装置において、請求項1〜3のいずれか1つに記載のプログラム作成装置を備えたことを特徴とする数値制御装置。
- 加工対象物の形状データと前記形状データの寸法公差データとに基づいて、前記形状データに前記寸法公差データを反映したNC加工プログラムを作成するプログラム作成方法において、
前記形状データと前記寸法公差データとに基づいて、前記加工対象物の加工目標寸法を算出する加工目標寸法算出ステップと、
算出した加工目標寸法と前記形状データとに基づいて、前記形状データに含まれる図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう、前記図形要素の移動位置を設定する移動位置設定ステップと、
前記形状データおよび設定した各図形要素の移動位置を用いてNC加工プログラムを作成する加工プログラム作成ステップと、
を含み、
前記寸法公差データは、設計意図を反映させつつ前記図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう前記各図形要素を移動変形させる際に用いられる情報として、前記各図形要素の移動変形方法を示す調整モード情報を含み、
前記移動位置設定ステップは、
前記調整モード情報に基づいて、設計意図を反映させつつ前記図形要素間の寸法が前記加工目標寸法に対応する寸法となるよう、前記図形要素の移動位置を設定することを特徴とするプログラム作成方法。
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