JP5911565B2 - 工作機械の干渉判定方法および干渉判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、各要素間の干渉の有無を判定する工作機械の干渉判定方法および干渉判定装置に関する。

従来より、工作機械の工具側とワーク側の互いに相対移動する部材の形状緒元（モデル）と、移動データ（加工プログラム）とを用いて、工作機械が運転されるときの部材間の干渉チェックを行う装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、ワークモデルを記憶させるとき、予め定められている寸法のワークが工作機械の所定位置に取り付けられるはずであると仮定して、ワークの寸法、位置、姿勢が入力される。

ところで、工作機械に取り付けられるワークは、寸法、位置、姿勢にばらつきがあり、正確な干渉チェックを行うためには、実際に取り付けられたワークの寸法、位置、姿勢を測定して、モデリングデータとして入力しなければならず、手間と時間がかかっていた。また、干渉判定の精度が劣っていた。

特公平３−６３７６１号公報

本発明は、工作機械を加工プログラムに従い動作させるときの、工作機械の各要素間の干渉の有無を判定する工作機械の干渉判定方法であって、ワークＷの基準点となるワーク原点Ｐ１と、ワークＷに対応したワークモデルＭ１を含む各要素の形状モデルを組み合わせた工作機械モデルＭＡと、ワーク原点Ｐ１に対応したワークモデルＭ１の基準点であるワークモデル原点ＰＭ１の機械座標系における座標データＤＰＭ１とを設定する設定手順と、ワーク取付部に取り付けられたワークＷを測定し、ワーク取付部に取り付けられたワークＷの機械座標系におけるワーク原点Ｐ１の座標データＤＰ１を求める測定手順と、測定手順で求めた座標データＤＰ１をＮＣ装置のワーク原点オフセット量記憶部に所定のタイミングで取り込んで、設定手順で設定した工作機械モデルＭＡのワークモデルＭ１を座標データＤＰ１と座標データＤＰＭ１との差の分だけ平行移動させる修正をする修正手順と、修正手順で修正した工作機械モデルＭＡに基づいて各要素間の干渉の有無を判定する判定手順とを含む。
また、本発明は、工作機械を加工プログラムに従い動作させるときの、工作機械の各要素間の干渉の有無を判定する工作機械の干渉判定装置であって、ワークＷの基準点となるワーク原点Ｐ１と、ワークＷに対応したワークモデルＭ１を含む各要素の形状モデルを組み合わせた工作機械モデルＭＡと、ワーク原点Ｐ１に対応したワークモデルＭ１の基準点であるワークモデル原点ＰＭ１の機械座標系における座標データＤＰＭ１とを設定する設定部と、座標データＤＰ１をＮＣ装置のワーク原点オフセット量記憶部に所定のタイミングで取り込んで、設定部で設定された工作機械モデルＭＡのワークモデルＭ１を座標データＤＰ１と座標データＤＰＭ１との差の分だけ平行移動させる修正をする修正部と、修正部で修正され工作機械モデルＭＡに基づいて各要素間の干渉の有無を判定する判定部とを含む。

本発明が適用される工作機械の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る工作機械の干渉判定装置の概略構成を示すブロック図である。 工作機械のワーク取付面に取り付けられたワークの一例を示す平面図である。 ワークの測定手順の一例を説明する図である。 図４Ａのワークに対応したワークモデルを示す図である。 図４Ｂのワークモデルの修正手順を説明する図である。 ワークの測定手順の他の例を説明する図である。 図５Ａのワークに対応したワークモデルを示す図である。 図５Ｂのワークモデルの修正手順を説明する図である。 ワークの取付位置を変更した例を示す図である。 図６Ａのワークに対応したワークモデルと取付具モデルを示す図である。

以下、図１〜図６Ｂを参照して、本発明による工作機械の干渉判定装置の実施形態を説明する。図１は、本発明が適用される工作機械１００の一例である立形マシニングセンタの概略構成を示す正面図である。この工作機械１００は、直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と、回転２軸（Ｂ軸、Ｃ軸）とを駆動軸として有する５軸マシニングセンタである。なお、以下では、Ｘ軸方向（図１の紙面に垂直な方向）、Ｙ軸方向（図１の左右方向）、Ｚ軸方向（図１の上下方向）を、それぞれ左右方向、前後方向、上下方向と定義する。

図１において、基台となるベッド１０１の上面にはコラム１０２が立設されている。ベッド１０１の上面にはキャリッジ１０３が搭載され、コラム１０２の前方かつキャリッジ１０３の上方に回転テーブル１０４が配置されている。回転テーブル１０４の上方には、鉛直方向の軸線を中心として主軸１０５を回転可能に支持する主軸頭１０６が配置されている。主軸１０５の先端には、工具ホルダ６を介してエンドミル等の工具１が取り付けられている。主軸頭１０６は、コラム１０２の前面のサドル１０７により支持されている。工作機械１００はカバー１０８によって概ね全体が包囲されている。

コラム１０２は、左右方向に離間した一対の脚部を有し、空洞部１０２ａを形成している。コラム１０２の前面には、上下一対のレール１０９が左右方向にかけて延設されている。サドル１０７は、レール１０９に沿って左右方向に移動可能にコラム１０２に支持されている。サドル１０７の前面には、左右一対のレール１１０が上下方向にかけて延設されている。主軸頭１０６は、レール１１０に沿って上下方向に移動可能にサドル１０７に支持されている。ベッド１０１の上面には、左右一対のレール１１１が前後方向にかけて延設されている。キャリッジ１０３は、レール１１１に沿って前後方向に移動可能にベッド１０１に案内支持され、その一部が、コラム１０２の空洞部１０２ａ内に進入可能となっている。

キャリッジ１０３は、前後方向に離間した一対の支柱１１２を有し、概ねＵ字形に形成されている。各支柱１１２には、揺動軸１１３がＹ軸に平行な直線上に互いに対向して突設され、揺動軸１１３は支柱１１２に回転可能に支持されている。各揺動軸１１３の先端には、概ねＵ字形に形成された揺動支持部材１１４がＢ軸方向に揺動可能に支持されている。揺動支持部材１１４の上面には、回転軸１１５を介してＣ軸方向に回転可能に回転テーブル１０４が固定されている。回転テーブル１０４の上面にはパレット２が搭載され、パレット２の上面にイケール３が支持されている。イケール３は、直方体形状を呈する４面イケールであり、イケール３の各外側面にワーク取付面４が形成されている。ワーク取付面４には、ワーク取付具５を介してワークＷが取り付けられている。

図示は省略するが、図１の工作機械１００は、レール１０９に沿ってサドル１１０を左右方向に移動させるＸ軸用駆動部、レール１１１に沿ってキャリッジ１０３を前後方向に移動させるＹ軸用駆動部、レール１１０に沿って主軸頭１０６を上下方向に移動させるＺ軸用駆動部、揺動軸１１３を介して揺動支持部材１１４を揺動させるＢ軸用駆動部、および回転軸１１５を介して回転テーブル１０４を回転させるＣ軸用駆動部をそれぞれ有する。Ｘ軸用駆動部、Ｙ軸用駆動部およびＺ軸用駆動部は、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータにより構成され、Ｂ軸用駆動部およびＣ軸用駆動部は、例えばＤＤ（ダイレクトドライブ）サーボモータにより構成されている。

以上の構成により、工具１がワークＷに対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に相対移動可能となり、かつＢ軸方向およびＣ軸方向に相対移動可能となる。したがって、ワークＷを所望の３次元形状に加工することができる。とくに本実施形態では、イケール３の４面にワークＷを取り付けているので、回転テーブル１０４をＣ軸方向に９０度回転させることで、複数のワークＷを順次加工することができる。

上述の工作機械１００は、互いに移動する複数の要素（ワークＷ、主軸頭１０６、揺動支持部材１１４等）を有している。これら各要素は、工作機械１００の動作中に互いに干渉しないように構成する必要がある。各要素がその移動の範囲内において干渉するか否かは、予めコンピュータを用いたシミュレーションにより確認できる。シミュレーションを行う場合、まず、ワークＷを含む複数の各要素の形状モデルを作成し、それら形状モデルが工作機械１００に対応した所定の相対位置関係となるように形状モデルを組み合わせて工作機械モデルを作成する。次いで、各形状モデルを加工プログラムに従いコンピュータ上で動作させ、形状モデル同士に交差部が存在するか否かを判定する。この場合、工作機械モデルとして、工作機械全体の形状モデルを作成するのではなく、工作機械１００の動作時に干渉するおそれのある部分の形状モデルだけを作成すれば、シミュレーションが容易となる。

ところで、工作機械モデル上のワークの位置、すなわち計算上のワーク位置と実際のワーク位置とは常に一致しているとは限らず、計算上のワーク位置からワークＷがずれて取り付けられることがある。したがって、干渉判定を精度よく行うためには、実際のワーク位置を測定し、そのワーク位置を用いて工作機械モデルを作成し、シミュレーションを行うことが好ましい。しかしながら、実際のワーク位置に合わせて工作機械モデルを作成し直すことは、容易でない。そこで、本実施形態では、干渉判定を精度よくかつ効率的に行うために、以下のように干渉判定装置を構成する。

図２は、本実施形態に係る工作機械の干渉判定装置１０の概略構成を示すブロック図である。図２には、干渉判定装置１０の機能を説明するために、ＣＡＭ装置２０と、ＮＣ装置３０と、工作機械１００とが併せて示されている。ＣＡＭ装置２０は、図示しないＣＡＤ装置からワーク形状に対応したＣＡＤデータを取り込み、このＣＡＤデータを用いて工具経路を含む加工プログラムＰＲを作成する。ＮＣ装置３０は、ＣＡＭ装置３０から加工プログラムＰＲを取り込み、加工プログラムＰＲに基づいて工作機械１００の駆動部（サーボモータ）に移動指令Ｓ１を出力し、工作機械１００の動作を制御する。

干渉判定装置１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されるコンピュータである。この干渉判定装置１０は、機能的構成として、シミュレーション部１１と、モデル設定部１２と、モデル修正部１３と、干渉チェック部１４とを有する。干渉判定装置１０は、例えばＮＣ装置３０の近傍に設置され、あるいはＮＣ装置３０内に組み込まれる。

モデル設定部１２は、各要素の形状モデルＭが工作機械１００に対応して組み合わされた工作機械モデルＭＡを設定する。形状モデルＭは、ワーク加工中に互いに干渉する可能性のある各要素の形状に対応したモデルであり、ワークＷの形状モデル（ワークモデルＭ１）と取付具５の形状モデル（取付具モデルＭ２）とが含まれる。さらに形状モデルＭには、主軸頭１０６の下部、主軸頭１０６の下端面から突出している主軸１０５の部分、工具ホルダ６、工具１、イケール４、キャリッジ１０３の支柱１１２、揺動支持部材１１４、パレット２、回転テーブル１０４等の形状モデルが含まれる。

工作機械モデルＭＡは、各形状モデルＭを工作機械１００に対応した所定の相対位置関係（設計上の位置関係）となるように配置することで得られる。工作機械モデルＭＡは、設計データによって得られる設計上のモデルであり、例えば工作機械１００から離れた場所にあるコンピュータ室等で作成される。モデル設定部１２は、この工作機械モデルＭＡを読み込み、メモリに記憶することで、工作機械モデルＭＡを設定する。

シミュレーション部１１は、モデル設定部１２から工作機械モデルＭＡの形状データを取り込み、ＣＡＭ装置２０から加工プログラムＰＲを取り込む。そして、加工プログラムＰＲに従い、工作機械モデル内の各形状モデルＭを動作させ、コンピュータ上でのシミュレーションにより、形状モデルＭ同士が互いに干渉するか否かを判定し、判定結果をオペレータに報知する。形状モデルＭ同士が干渉しないという所望のシミュレーション結果が得られたら、オペレータは、工作機械１００のワーク取付面４（図１）に取り付けられたワークＷの位置を測定する。このようなシミュレーションはコンピュータ室で行うようにしてもよく、シミュレーション部１１の機能を有するシミュレーション装置を、例えばＣＡＭ装置２０とともにコンピュータ室に設置してもよい。なお、シミュレーション部１１は、ワークモデルＭ１に基づき工具経路の妥当性についても検証する。

図３（実線）は、ワーク取付面４に取り付けられたワークＷの一例を示す平面図である。なお、図３の点線は、このワークＷに対応するワークモデルＭ１であり、モデル設定部１２で設定されている。ワークＷには、予め基準点としてワーク原点Ｐ１が設定されており、ワークＷの各部（例えば孔Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ）の設計値ａ〜ｄは、ワーク原点Ｐ１を基準にした直交３軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）のワーク座標系により与えられている。なお、ワークＷの一の端面（例えばＸ１軸に沿った端面Ｗｘ）を基準面と呼ぶ。一方、工作機械１００には、原点（機械原点Ｐ０）を基準にして機械固有の座標系である直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の機械座標系が設定されている。

ワークモデルＭ１の基準点（ワークモデル原点ＰＭ１）は、ワーク原点Ｐ１に対応した点であり、機械座標系におけるワークモデル原点ＰＭ１の座標データＤＰＭ１は、設計データにより得られる。ワークＷの基準面Ｗｘに対応したワークモデルＭ１の基準面Ｍ１ｘは、機械座標系のＸ軸と平行である。これに対し、実際のワークＷの基準面はＸ軸と平行であるとは限らず、図３ではＸ軸から角度θだけずれている。したがって、ワーク座標系の機械座標系からのずれ量、すなわち機械座標系におけるワーク原点Ｐ１の座標データＤＰ１（原点位置ずれ量）と、基準面Ｗｘの角度θ（角度ずれ量）とを把握すれば、機械座標系におけるワーク位置を特定することができる。なお、以下では、ワーク座標系の機械座標系からのずれ量をワーク原点オフセット量と呼ぶ。ワーク原点オフセット量は、原点位置ずれ量ＤＰ１と角度ずれ量θを含む。これらワーク原点オフセット量、原点位置ずれ量ＤＰ１、角度ずれ量θがワーク座標系に関するパラメータである。

図２に示すように工作機械１００は、ワーク取付面４に取り付けられたワークＷの位置、すなわちワーク原点オフセット量を測定するワーク測定部１００ａを有する。ワーク測定部１００ａは、例えば主軸１０５に装着可能な接触式プローブによって構成できる。ワーク原点オフセット量の測定は、ワーク取付面４にワークＷを取り付けた後、ワーク加工前に行われる。

ワーク原点オフセット量を測定する場合、まず、通り出し、すなわちワークＷの基準面Ｗｘ（図３）がＸ軸と平行となるようにワークＷを回転テーブル１０４ごとＣ軸方向に回転させる。このときの回転量は、サーボモータの回転量を検出する回転量検出器からの信号により算出することができ、これにより角度ずれ量θが求められる。次いで、例えば主軸１０５に接触式プローブを取り付け、主軸１０５をワークＷに対し相対移動させて、接触式プローブの先端をワーク原点Ｐ１を含む２面に当接させる。このときの主軸１０５の位置は、サーボモータの回転量を検出する回転量検出器からの信号により算出することができ、これにより原点位置ずれ量ＤＰ１が求められる。

以上のようにして求められた原点位置ずれ量ＤＰ１と角度ずれ量θは、ワーク原点オフセット量として図２のＮＣ装置３０のワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶される。なお、ワーク原点Ｐ１の座標データＤＰ１を先に求め、その後、基準面ＷｘがＸ軸と平行となるようにワークＷを回転させて回転量θを求めるようにしてもよい。

モデル修正部１３にはＮＣ装置３０から所定のタイミングで位置合わせ信号Ｓ２が出力される。位置合わせ信号Ｓ２は、例えば工作機械１００の動作開始指令と同時に出力される。または、加工プログラムＰＲ中にＭコードで予め指令しておき、そのＭコードを読み込んだときに出力される。なお、ワーク位置の測定後、ワーク原点オフセット記憶部３１にワーク原点オフセット量ＤＰ１，θが記憶されたときに、位置合わせ信号Ｓ２を自動的に出力するようにしてもよい。ワーク位置の測定後、図示しない操作パネルをオペレータが操作して、位置合わせ信号Ｓ２を出力するようにしてもよい。また、パレット２を機外のパレットストッカ（図示せず）との間で自動パレット交換したときに、位置合わせ信号Ｓ２を出力するようにしてもよい。そのときは、外段取りによって予めワーク原点オフセット量ＤＰ１、θが測定されている必要がある。

モデル修正部１３に位置合わせ指令Ｓ２が出力されると、モデル修正部１３は、ワーク原点オフセット量ＤＰ１，θに基づいて工作機械モデルＭＡを修正する。この場合、まず、モデル設定部１２に設定された工作機械モデルＭＡと、ワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶されたワーク原点オフセット量ＤＰ１，θを読み込む。そして、ワーク原点Ｐ１とワークモデル原点ＰＭ１の位置ずれ量（座標データＤＰ１、ＤＰＭ１の差）分だけ、ワークモデルＭ１を平行移動させ、さらに角度（−θ）だけワークモデルＭ１をＣ軸方向に回転させる。このとき、ワークモデルＭ１と取付具モデルＭ２を一体とし、取付具モデルＭ２も平行移動および回転させる。これにより工作機械モデルＭＡのデータが更新される。

干渉チェック部１４は、モデル修正部１３から修正後の工作機械モデルＭＡ’を読み込むとともに、ＮＣ装置３０から加工プログラムＰＲに基づいた移動指令Ｓ１を読み込む。移動指令Ｓ１の読み込みは、工作機械１００に移動指令Ｓ１が出力される前に行われる。すなわち、干渉チェック部１４は、所定時間ｔ（例えば数ｍｓ）だけ速くその移動指令Ｓ１を先読みする。そして、移動指令Ｓ１に従い工作機械モデルＭＡ’の各形状モデルＭを動作させ、実際の動作よりも所定時間ｔ先行した動作をシミュレーションする。これにより、個々の形状モデルＭ同士に交差部が存在するか否か、すなわち各要素間の干渉の有無を判定する。

干渉チェック部１４は、各要素が干渉すると判定すると、ＮＣ装置３０に停止指令Ｓ３を出力する。ＮＣ装置３０は、停止指令Ｓ３が入力されると、工作機械１００のサーボモータの動作を停止させる。これにより工作機械１００の動作が停止し、各要素間の干渉を未然に防ぐことができる。なお、各要素間の干渉を回避するような指令であれば、停止指令Ｓ３の代わりに他の指令を出力してもよい。例えば、干渉を避けるように移動経路を変更する指令、あるいは移動指令Ｓ１に対して逆方向に移動させる指令を出力してもよい。

本実施形態に係る干渉判定装置１０の特徴的な動作をより具体的に説明する。図４Ａは、イケール３のワーク取付面４に取り付けられたワークＷの平面図であり、図４Ｂ，図４Ｃは、図４Ａに対応したワークモデルＭ１を示す平面図である。まず、図４Ａによりワーク原点オフセット量の測定手順を説明する。

初期状態では、ワークＷは図４Ａの実線位置に取り付けられている。ワーク原点オフセット量を測定する場合、まず、ワーク基準面ＷｘがＸ軸と平行になるようにパレット２をＣ軸方向（矢印Ｒ１方向）に回転させ、ワークＷを点線位置に移動させる。このときのパレットの回転量θ（例えば９０°）は、ワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶される。次いで、接触式プローブを用いてワーク原点Ｐ１（点線）の位置を測定する。このときのワーク原点Ｐ１の座標データＤＰ１は、ワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶される。これによりワーク原点オフセット量が得られる。

図４Ｂは、モデル設定部１２に設定された初期のワークモデルＭ１を示す。なお、図４Ｂには、パレット２のモデル（パレットモデルＭ３）とイケール３のモデル（イケールモデルＭ４）を含む工作機械モデルＭＡの一部を示している。モデル設定部１２で設定されたワークモデルＭ１の基準面Ｍ１ｘは、Ｘ軸と平行であり、ワークモデル原点ＰＭ１の座標データＤＰＭ１は、設計データとしてモデル設定部１２が有している。モデル修正部１３は、ワーク原点オフセット量記憶部３１からワーク原点Ｐ１の座標データＤＰ１を読み込み、図４Ｂのワークモデル原点ＰＭ１と図４ＡのワークＷ（点線）のワーク原点Ｐ１との位置ずれ量分だけ、ワークモデルＭ１を平行移動させる。これにより、ワークモデルＭ１が図４Ｃの点線位置に移動する。

さらに、モデル修正部１３は、ワーク原点オフセット量記憶部３１から角度ずれ量θを読み込み、図４Ｃの点線のワークモデルＭ１をＣ軸方向に角度ずれ量θ分だけ、θとは反対方向（Ｒ２方向）に回転させる。これにより、ワークモデルＭ１が図４Ｃの実線位置に移動する。以上の修正手順により、工作機械モデルＭＡが修正される。修正後の工作機械モデルＭＡ’は、実際の工作機械１００に一致している。干渉チェック部１４では、この修正後の工作機械モデルＭＡ’を用いて各要素間の干渉の有無を判定するため、精度よく干渉判定を行うことができる。

図５Ａ〜図５Ｃを用いて他の動作を説明する。図５Ａは、イケール３のワーク取付面４に傾いて取り付けられたワークＷの平面図であり、図５Ｂ，図５Ｃは、図５Ａに対応したワークモデルＭ１を示す平面図である。初期状態では、ワークＷは図の実線位置に取り付けられている。ワーク原点オフセット量を測定する場合、まず、ワーク基準面ＷｘがＸ軸と平行になるようにパレット２をＣ軸方向（矢印Ｒ１方向）に回転させ、ワークＷを点線位置に移動させる。次いで、接触式プローブを用いてワーク原点Ｐ１（点線）の位置を測定する。最後に、パレット２をＣ軸の反対方向（Ｒ２方向）に回転させ、ワークＷを元の実線位置に戻す。以上の測定手順において、パレットの回転量θとワーク原点Ｐ１の座標データＤＰ１は、ワーク原点オフセット量としてワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶される。

図５Ｂは、モデル設定部１２に設定された初期のワークモデルＭ１を示す。このワークモデルは図４Ｂのものと同一である。モデル修正部１３は、ワーク原点オフセット量記憶部３１からワーク原点Ｐ１の座標データＤＰ１を読み込み、図５Ｂのワークモデル原点ＰＭ１と図５ＡのワークＷ（点線）のワーク原点Ｐ１との位置ずれ量分だけ、ワークモデルＭ１を平行移動させる。これにより、ワークモデルＭ１が図５Ｃの点線位置に移動する。

さらに、モデル修正部１３は、ワーク原点オフセット量記憶部３１から角度ずれ量θを読み込み、図５Ｃの点線のワークモデルＭ１をＣ軸方向に角度ずれ量θ分だけ、θとは反対方向（Ｒ２方向）に回転させる。これにより、ワークモデルＭ１が図５Ｃの実線位置に移動する。以上の修正手順により、工作機械モデルＭＡが修正される。修正後の工作機械モデルＭＡ’は、実際の工作機械１００に一致しており、精度よく各要素間の干渉の有無を判定することができる。

図６Ａは、回転テーブル上におけるワークＷの取付位置を変更した例を示す図であり、図６Ｂは、図６Ａに対応したワークモデルＭ１を示す図である。初期状態では、図６Ａの点線に示すように回転テーブル１０４の一端部側に取付具５によりワークＷが取り付けられ、これに対応して、図６Ｂの点線に示すようにワークモデルＭ１および取付具モデルＭ２が既に設定されていたとする。この状態から、図６Ｂの実線に示すように、ワークＷの取付位置を回転テーブル１０４の他端部側に変更した場合、例えば以下のように工作機械モデルＭＡが修正される。

すなわち、まず、図６Ａのワーク原点Ｐ１（点線）からワーク原点Ｐ１（実線）までの位置ずれ量と角度ずれ量θを測定し、これをワーク原点オフセット量としてワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶する。次いで、図６ＢのワークモデルＭ１（点線）を、ワーク原点オフセット量分だけ平行移動および回転させる。これにより図６Ｂの実線のワークモデルＭ１が得られ、工作機械モデルＭＡが修正される。

この場合、ワークＷと一体に取付具５が移動したとして、取付具モデルＭ２もワークモデルＭ１と同様に、ワーク原点オフセット量分だけ平行移動および回転させる。すなわち、ワークモデルＭ１と取付具モデルＭ２との相対位置関係を一定として、両モデルＭ１，Ｍ２を一体に移動させる。このため、ワーク移動に伴って移動した取付具５との干渉の有無を判定することができる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）設定手順として、互いに相対移動する各要素（ワークＷ、主軸頭１０６、揺動支持部材１１４等）の形状モデルＭを組み合わせた工作機械モデルＭＡを設定し、測定手順として、ワーク取付面４に取り付けられたワークＷの位置（ワーク原点オフセット量）を測定し、ワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶するようにした。さらに、修正手順として、このワーク原点オフセット量に基づいて、ワークモデルＭ１を含む工作機械モデルＭＡを修正し、判定手順として、修正後の工作機械モデルＭＡ’に基づいて各要素間の干渉の有無を判定するようにした。これにより工作機械モデルＭＡを実際のワーク位置に合わせて修正した工作機械モデルＭＡ’を用いて干渉の有無を判定するため、各要素間の干渉の有無を精度よく判定することができる。また、干渉判定のために実際のワークＷの位置を干渉判定装置１０にわざわざ入力することなく、そのワークＷの加工のためにＮＣ装置３０が有するワーク原点オフセット量を利用してワークモデルＭ１を含む工作機械モデルＭＡを自動修正するので、手間を要さず、迅速に干渉の有無を判定することができる。

（２）機械座標系におけるワーク原点Ｐ１の座標を測定することで、ワーク取付面４に取り付けられたワークＷの位置（ワーク原点Ｐ１）と、予めモデル設定部１２に設定した工作機械モデルＭＡ上のワーク位置（ワークモデル原点ＰＭ１）との位置ずれ量を測定した。そして、この位置ずれ量分、設定部１２で設定したワークモデルＭ１を平行移動させるようにした。このように従前のワークモデルＭ１の位置をずらして工作機械モデルＭＡを修正する場合、工作機械モデルＭＡの修正の手間が最小限となる。したがって、工作機械モデルＭＡを一から作成し直す必要がなく、工作機械モデルＭＡの修正が容易である。

（３）ワーク取付面４に取り付けられたワークＷの取付角度とモデル設定部１２で設定したワークモデルＭ１の角度とのずれ量、すなわちワーク基準面ＷｘのＸ軸からの角度ずれ量θを測定し、その角度ずれ量θ分、ワークモデルＭ１を回転移動させるようにした。これによりワークＷが傾けて取り付けられている場合であっても、ワークモデルＭ１を実際の位置に合わせることができ、精度よくかつ効率的に干渉の有無を判定することができる。

（４）ワークモデルＭ１の位置を修正する場合、ワークモデルＭ１とともにワーク取付具Ｍ２の位置も修正するので、ワーク取付具５の実際の位置を考慮して干渉の有無を判定することができ、ワーク取付具５と他の要素との干渉を防ぐことができる。

（５）加工プログラムＰＲに従った工作機械の動作中に、干渉チェック部１４で加工プログラムＰＲの移動指令Ｓ１を工作機械１００よりも先読みして各要素が干渉するか否かを判定するので、各要素間の干渉を未然に防ぐことができる。また、工作機械１００の動作を進行させながら干渉判定を行うので、作業効率の低下を防ぐことができる。すなわち干渉チェック部１４での干渉の有無のシミュレーションを全て終了した後に、工作機械１００の動作を開始すると、工作機械１００にワークを取り付けたにも拘わらず工作機械１００を動作できない時間（ロス時間）が発生し、作業効率の低下を招く。この点、本実施形態では、工作機械１００を動作させながら干渉の有無を判定するので、ロス時間が発生することなく、効率よく作業を行うことができる。なお、作業効率を優先しないのであれば、干渉チェック部１４での干渉の有無のシミュレーションを全て終了した後に、工作機械１００の動作を開始するようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、ワークＷの位置ずれ量と角度ずれ量のワーク原点オフセット量としてワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶するようにしたが、予めワーク基準面Ｗｘが機械座標系（例えばＸ軸）と平行となるようにワークＷを取り付けている場合、角度のずれがないものとして、位置ずれ量のみを測定し、ワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶するようにしてもよい。あるいは、ワーク原点Ｐ１をワークモデル原点ＰＭ１に一致させてワークＷを取り付けている場合、位置ずれがないものとして、角度ずれ量のみを測定し、ワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶するようにしてもよい。すなわち、本発明でワークＷを測定するとは、位置ずれ量と角度ずれ量の双方を測定する場合だけでなく、いずれか一方のみを測定する場合も含む。ワークＷの位置だけでなく、取付具５の位置も測定し、その測定結果に応じて取付具モデルＭ２の位置を修正するようにしてもよい。工作機械１００にワーク測定部１００ａを設けるようにしたが、工作機械１００とは別にワーク測定部を設けてもよい。

上記実施形態では、工作機械１００として５軸マシニングセンタを用いたが、本発明は他の工作機械にも同様に適用することができる。イケール３のワーク取付面４にワークＷを取り付けるようにしたが、ワーク取付部の構成はこれに限らない。ワークモデルＭ１を含む各要素の形状モデルＭを組み合わせた工作機械モデルＭＡを設定するのであれば、設定部としてのモデル設定部１２の構成はいかなるものでもよい。ＮＣ装置３０内のワーク原点オフセット量記憶部３１により、予め測定されたワークＷの位置を記憶するようにしたが、記憶部をＮＣ装置３０以外（例えば干渉判定装置１０）に設けてもよい。ワーク原点オフセット量記憶部３１に記憶されたワーク位置（ワーク原点オフセット量）に基づいて、ワークモデルＭ１を平行移動または回転させることにより工作機械モデルＭＡを修正するようにしたが、修正部としてのモデル修正部１３の構成はこれに限らない。修正された工作機械モデルＭＡ’に基づいて各要素間の干渉の有無を判定するのであれば、判定部としての判定チェック部１４の構成はいかなるものでもよい。

本発明によれば、予め測定したワーク位置に基づいて工作機械モデルを修正し、各要素間の干渉の有無を判定するようにしたので、各要素間の干渉の有無を精度よく判定することができる。

４ ワーク取付面
５ 取付具
１０ 干渉判定装置
１２ モデル設定部
１３ モデル修正部
１４ 干渉チェック部
３１ ワーク原点オフセット量記憶部
１００ 工作機械
１００ａ ワーク測定部
Ｍ 形状モデル
Ｍ１ ワークモデル
Ｍ２ 取付具モデル
ＭＡ，ＭＡ’ 工作機械モデル
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 工作機械を加工プログラムに従い動作させるときの、前記工作機械の各要素間の干渉の有無を判定する工作機械の干渉判定方法であって、
   ワークＷの基準点となるワーク原点Ｐ１と、前記ワークＷに対応したワークモデルＭ１を含む前記各要素の形状モデルを組み合わせた工作機械モデルＭＡと、前記ワーク原点Ｐ１に対応したワークモデルＭ１の基準点であるワークモデル原点ＰＭ１の機械座標系における座標データＤＰＭ１とを設定する設定手順と、
   ワーク取付部に取り付けられた前記ワークＷを測定し、前記ワーク取付部に取り付けられた前記ワークＷの機械座標系における前記ワーク原点Ｐ１の座標データＤＰ１を求める測定手順と、
   前記測定手順で求めた前記座標データＤＰ１をＮＣ装置のワーク原点オフセット量記憶部に所定のタイミングで取り込んで、前記設定手順で設定した前記工作機械モデルＭＡのワークモデルＭ１を前記座標データＤＰ１と前記座標データＤＰＭ１との差の分だけ平行移動させる修正をする修正手順と、
   前記修正手順で修正した前記工作機械モデルＭＡに基づいて前記各要素間の干渉の有無を判定する判定手順とを含む、工作機械の干渉判定方法。
2. 請求項１に記載の工作機械の干渉判定方法において、
   前記修正手順では、前記ワーク座標系に関するパラメータを、加工プログラムの起動と同時、加工プログラム内の所定のＭコードを読み取ったとき、前記ワーク座標系に関するパラメータの測定手順が終了したとき、パレット交換時、または操作盤のスイッチがオンしたときに取り込むようにした、工作機械の干渉判定方法。
3. 請求項１または２に記載の工作機械の干渉判定方法において、
   前記工作機械モデルは、前記ワークを固定するための取付具に対応した取付具モデルを含み、
   前記修正手順では、前記ワークモデルと前記取付具モデルとの位置関係を一定としながら前記ワークモデルと前記取付具モデルの位置を修正する、工作機械の干渉判定方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械の干渉判定方法において、
   前記判定手順では、前記加工プログラムに従った工作機械の動作中に、前記加工プログラムを先読みして前記各要素が干渉するか否かを判定し、前記各要素が干渉すると判定すると、その干渉を回避するように前記工作機械を動作させる、工作機械の干渉判定方法。
5. 工作機械を加工プログラムに従い動作させるときの、前記工作機械の各要素間の干渉の有無を判定する工作機械の干渉判定装置であって、
   ワークＷの基準点となるワーク原点Ｐ１と、前記ワークＷに対応したワークモデルＭ１を含む前記各要素の形状モデルを組み合わせた工作機械モデルＭＡと、前記ワーク原点Ｐ１に対応したワークモデルＭ１の基準点であるワークモデル原点ＰＭ１の機械座標系における座標データＤＰＭ１とを設定する設定部と、
   前記座標データＤＰ１をＮＣ装置のワーク原点オフセット量記憶部に所定のタイミングで取り込んで、前記設定部で設定した前記工作機械モデルＭＡのワークモデルＭ１を前記座標データＤＰ１と前記座標データＤＰＭ１との差の分だけ平行移動させる修正をする修正部と、
   前記修正部で修正された前記工作機械モデルＭＡに基づいて前記各要素間の干渉の有無を判定する判定部とを含む、工作機械の干渉判定装置。

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