JP5724833B2 - 自動プログラミング装置および自動プログラミング方法 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1における自動プログラミング装置の構成図である。自動プログラミング装置は、素材形状に対して部分的な加工を行うための部分加工の加工単位データに基づいて制御指令データを生成するものであって、加工領域形状、加工方法、使用工具、加工条件などのデータを含んだ部分的な加工を行うための加工単位データが入力され、入力された加工単位データを解析して工作機械を動作させるための制御指令データを生成するものである。図1において、自動プログラミング装置は、素材形状データ入力部1、加工単位データ入力部2、加工プログラム記憶部3、加工領域形状生成部8、および制御指令生成部10によって構成される。
ステップS202では、素材形状データの入力を行うかどうかのオペレータ指示をチェックしており、素材形状データ入力を実施する指示の場合はステップS203へ進み、実施しない指示の場合はステップS204へ進む。
ステップS203では、素材形状データ入力部1において、素材形状データがオペレータからの指示等で外部入力され、入力されたデータが加工プログラム記憶部3へ格納される。ステップS203の処理後、ステップS201へ戻る。
ステップS205では、素材形状データ入力部1において、面取り加工以外の加工単位のデータがオペレータからの指示で外部入力され、入力されたデータが加工プログラム記憶部3へ格納される。面取り加工以外の加工単位のデータの入力、加工プログラム記憶部3へ格納が完了すると、ステップS201へ戻る。
ステップS206では、加工後素材形状生成部4において、加工プログラム記憶部3に格納された素材形状および格納済みの加工単位データに基づき加工後素材形状データが生成される。
ステップS209では、プログラムの実行をオペレータから指示されたかどうかのチェックしており、プログラム実行が指示された場合はステップS211へ進み、プログラム実行が指示されていない場合はステップS210へ進む。
ステップS212では、加工プログラム解析部6にて処理対象の加工単位データの内容を解析し、工具パスデータ生成の準備を行う。
ステップS213では、処理対象の加工単位データが面取り加工のデータであるかどうかをチェックしており、面取り加工のデータである場合はステップS215へ進み、面取り加工のデータでない場合はステップS214へ進む。
ステップS214では、工具パス生成部7にて面取り加工以外の加工単位データに対し工具パスを生成し、生成データを制御指令生成部10へ渡している。
ステップS215では、加工領域形状生成部8において、面取り加工の加工単位データに対して、加工プログラム記憶部3に記憶されている素材形状データと面取り加工の加工単位データが参照している加工単位の加工領域形状データとから、面取り加工対象部位の形状データを抽出して面取り加工工具パス生成部9にデータを渡している。図5に示す面取り対象部位形状参照データから、面取り加工対照部位のエッジ毎に加工単位番号と加工領域形状データ内の面番号を参照し、加工領域形状の面データが2つずつ抽出される。
ステップS217では、制御指令生成部10において、工具パスのデータおよび面取り加工工具パスを受け取り、工作機械を動作させるための制御指令データを生成し、数値制御装置の制御部へ出力する。ステップS216で面取り加工工具パスが生成された場合には、工具パスのデータと面取り加工工具パスとに基づき制御指令データが生成される。
ステップS218では、未処理の加工単位が存在しているかをチェックしており、存在している場合にS211との間で処理をループさせる。
ステップS210では、オペレータから操作終了の指示があったかどうかをチェックしており、操作終了の指示があった場合にプログラムを終了させ、操作終了の指示がなかった場合にステップS201へ戻る。
ステップS302では、読み出した加工情報のうち、面取り加工部位形状データと面取り形状パターンに基づいて定義される面取り加工後の面取り加工形状が不正であるかどうかを判断する。例えば、厚さ0.5mmの部位に0.5mmの面取り量の加工を施すことは不可能であり、本実施の形態では不正と判断する。対象となる形状部位に対して面取り加工形状生成が不正であると判断した場合には、読み出した加工単位に関する面取り加工工具パス生成処理を抜け、操作者に対して警告を表示する(ステップS351)。
ステップS322では、エッジEiの分割点Pij(i=0,1,・・・,N−1,j=0,1,・・・M−1)間の間隔をチェックする。
ステップS323では、得られた分割点Pijに対して点の間隔の粗密を判断する。間隔が疎であれば、ステップS324で修正処理を行う。分割点の粗密の判断については、例えば予め設定された許容値を基に判断することができる。
ステップS325では、得られた分割点Pij(i=0,1,・・・,N−1,j=0、1、・・・M−1)を基準点Pijとして、基準点Pijを1点ずつ読み出す。読み出した基準点Pijに対して順次処理を行うために、ステップS331では、jを0に設定する。そして、ステップS332では、jがM(分割点の総数)より小さいかどうかを判断する。j<Mを満たさない場合は処理が終了し、j<Mを満たす場合はステップS341へ進む。
tx(X−px)+ty(Y−py)+tz(Z−pz)=0 ・・・(1)
L3=k・L35(k≧1) ・・・(4)
ここで、kは式(5)のように表される。
Le3・sinβe3=Ls3・sinβs3 ・・・(8)
L3=Le3・cosβe3+Ls3・cosβs3 ・・・(9)
式(8)を変形すると式(10)になる。
Pe3=P+tL・Le ・・・(14)
Le=T3×N3 ・・・(15)
Pe3=P+tL・(T3×N3) ・・・(16)
Ps3=P+sL・(M3×T3) ・・・(17)
ここで、sLは、式(18)より求めることができる。
βs3=π/2−α+θM3 ・・・(19)
βe3=−π/2+α+θN3 ・・・(20)
Pm3=(Ps3+Pe3)/2
=P+(sL・(M3×T3)+tL・(T3×N3))/2 ・・・(21)
なお、この例では、射影される点を面取り加工面C3の中点Pm3として基準位置を求める処理を行っているが、面取り加工面C3上の任意の点を基準位置としてもよい。
<T5,Pm3−P>=0 ・・・(22)
ここで、式(22)を用いて係数dを式(23)のように表す。
d=−<T5,Pm3−P> ・・・(23)
Pm35=Pm3+d・T5 ・・・(24)
式(23)および式(24)より、式(25)のような関係を得ることができる。
Pm35=Pm3−<T5,Pm3−P>・T5 ・・・(25)
このようにして、点Pm35を求め、ステップS416でPm35を面取り加工の基準位置とする。
Pi5=(1−m)・Ps5+m・Pe5 ・・・(26)
Pi53=Pi5+d53・T5 ・・・(27)
ここで、係数d53は式(28)から求めることができる。
d53=|Pi5−P|・tanθ ・・・(28)
P(t)=Pi53+V・t ・・・(30)
PS3=Pi53+V・ts ・・・(31)
また、接平面FMのそれぞれ法線ベクトルM3に対して線分PPs3(線分PP(ts))が垂直であるので、式(32)が成り立つ。
<M3,(P(ts)−P)>=0 ・・・(32)
<M3,(Pi53−P)>+<M3,V>=0 ・・・(33)
そして、式(19)の関係を利用して、tsを式(34)のように表すことができる。
ts=−(1/cos(α−θM))・<M3,(Pi53−P)> ・・・(34)
これらの式(27)、式(29)、式(34)を式(31)に代入して始点Ps3を算出することができる。
Pe3=Pi53+V・te ・・・(35)
また、式(34)と同様に、終点Pe3についても式(36)が成り立つ。
te=−(1/cos(α+θN))・<N3,(Pi53−P)> ・・・(36)
これらの式(27)、式(29)、式(36)を式(35)に代入して終点Pe3を算出することができる。
Pm3=Pi53+((ts−te)/2)・V ・・・(37)
Claims (4)
- 素材形状に対して部分的な加工を行うための加工単位データに基づいて制御指令データを生成する自動プログラミング装置であって、
前記加工単位データの加工領域形状データを生成する加工領域形状生成部と、
前記加工領域形状データを面取り加工の対象部位についての形状データとし、前記加工領域形状データと予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データとに基づいて面取り加工のための面取り加工工具の工具パスデータを生成する面取り加工工具パス生成部とを備え、
前記面取り加工工具パス生成部は、前記加工領域形状データと予め記憶されている前記加工条件データとに基づいて前記面取り加工工具の工具パスデータを生成する際に基準とする基準点列の形状データを生成する基準点列生成部と、
前記基準点列の形状データと予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データとに基づいて前記面取り加工工具が面取り加工を施しながら通過する際の工具位置を決定するための工具基準位置データを生成する工具基準位置生成部と、
前記工具基準位置データと予め記憶されている前記使用工具データとに基づいて前記面取り加工工具の工具パスデータを生成する工具パス生成部とを有し、
前記工具基準位置生成部は、前記基準点列の形状データと予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データとに基づいて直交3軸に加えて回転軸を有する多軸制御による加工機で面取り加工を行う場合に得られる加工結果形状である理想形状を定義するとともに、
前記多軸制御による加工機および直交3軸制御による加工機のうちのいずれかを用いて面取り加工を行う場合に、
前記制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で前記理想形状を生成することが可能と判断されたときには、前記理想形状を用いて前記工具基準位置データを生成し、
前記制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で前記理想形状を生成することが不可能と判断されたときには、直交3軸制御による加工機を用いて予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データに基づく近似計算によって前記面取り加工を行う場合の加工結果形状を、前記理想形状を近似した近似形状として定義し、前記近似形状を用いて前記工具基準位置データを生成することを特徴とする自動プログラミング装置。 - 前記工具基準位置生成部は、近似計算における評価指標を面取り加工の対象部位についての形状データ中に保持することを特徴とする請求項1記載の自動プログラミング装置。
- 近似計算における評価指標は、面取り加工における面取り加工面の幅又は工具基準位置であることを特徴とする請求項2記載の自動プログラミング装置。
- 素材形状に対して部分的な加工を行うための加工単位データに基づいて制御指令データを生成する自動プログラミング方法であって、
前記加工単位データの加工領域形状データを生成する工程と、
前記加工領域形状データと予め記憶されている加工条件データとに基づいて面取り加工工具の工具パスデータを生成する際に基準とする基準点列の形状データを生成する工程と、
前記基準点列の形状データと予め記憶されている前記加工条件データおよび使用工具データとに基づいて前記面取り加工工具が面取り加工を施しながら通過する際の工具位置を決定するための工具基準位置データを生成する工程と、
前記工具基準位置データと予め記憶されている前記使用工具データとに基づいて前記面取り加工工具の工具パスデータを生成する工程とを有し、
前記工具基準位置データを生成する工程は、前記基準点列の形状データと予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データとに基づいて直交3軸に加えて回転軸を有する多軸制御による加工機で面取り加工を行う場合に得られる加工結果形状である理想形状を定義するとともに、
前記多軸制御による加工機および直交3軸制御による加工機のうちのいずれかを用いて面取り加工を行う場合に、
前記制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で前記理想形状を生成することが可能と判断されたときには、前記理想形状を用いて前記工具基準位置データを生成し、
前記制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で前記理想形状を生成することが不可能と判断されたときには、直交3軸制御による加工機を用いて予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データに基づく近似計算によって前記面取り加工を行う場合の加工結果形状を、前記理想形状を近似した近似形状として定義し、前記近似形状を用いて前記工具基準位置データを生成する工程であることを特徴とする自動プログラミング方法。
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