JPH01246046A - 倣い装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、位置と寸法のデータを工作製品のデータと
して記憶媒体に収納した工作製品を作製する装置、特に
輪郭と寸法のデータは工具データとして収納する数値制
御部と加工工具を備えた倣い成形装置に関するもので、
前記のデータを空間的な物体の輪郭要素として記憶して
あり、数値制御部で加工製品と工具のデータを比較し、
その結果から工作製品と工具の間の位置決め運動用の制
御信号を獲得し、この信号が工作製品の所望の表面形態
を決めるものである。

従来の技術 例えば、空間的に湾曲した表面を有する加工製品を作製
することは、高度な切削加工の問題に属する。このため
、過去には倣い成形技術がますます改良されている。

しかしながら、数値制御された加工機械の広範な導入以
来、所謂倣いフライス機械のこれ以上の発展にはそれ程
注意を向けてられていない。

最近になってまた空間的なモデルの倣い成形が、つまり
数学的に記述するのが困難な自由成形面の倣い成形用の
機械の場合、ＮＣ技術の利用による倣い成形が重要にな
っている。

例えば、ＮＣ倣いフライス機械で加工製品を倣い成形す
るためには、加工製品のモデルを測定検出器によって走
査し、こうして獲得した寸法データをこの機械のＮＣ制
御部のデジタル記憶器に記憶する。このため、人々は［
空間的モデルのデジタル化」と呼んでいる。この種のデ
ジタル化の方法は、ヨーロッパ特許第２２７８４２号公
報に記載されている。

しかし、デジタル化による方法はこの発明の対象ではな
いので、ここではこれに関して深入りしない。例えば、
測定検出器により工作製品の寸法データとして検出した
データは、誤差を含んでいる。何故なら、測定検出器に
はその接触アーム、一般には走査ボールのところで空間
的な延びがあるからである。製品の表面を作製する工具
も空間的な延びを示す−しかし、一般にはこの延びは測
定検出器の走査ボールの半径に一致しない。データの受
は入れ時のこれ等の差と走査方向の決定、及びデータを
処理する時の加工方向は、獲得したモデルの寸法データ
を処理する場合考慮しておかなければならない。

それに応じて、ＮＣ制御倣い成形機械の場合、装置上の
経費が高くなる。何故なら、ＮＣ機械の外に、周辺機器
を含めた処理能力の大きいパーソナル・コンピュータが
必要になるからである。

雑誌「工具と成形体」じＷｅｒｋｚｅｕｌｇ　＆　Ｆｏ
ｒｍｂａｕ”。

Ｊｕｎｅ　１９８７）の報告の７９と８９頁に、この種
の装置が記載されている。

解決すべき課題 この発明の課題は、輪郭制御部を装備した工具装置の通
常の手段を用いて自由成形表面を再現できる加工製品を
作製する装置を提供することにある。

課題の解決手段 」二記の課題は、この発明により以下のようにして解決
されている。即ち、輪郭要素の高さのデータを比較して
、加工製品の表面に対して工具の投影面内になる時、前
記の位置決め運動に補正運動を重畳させ、しかも投影面
内に工具の瞬間的な移動路にある瞬間的に発生させるべ
き加工製品の表面の輪郭要素より高い輪郭要素があるこ
とによっている。

発明の効果 この発明による装置の利点は、従来の設備レヘルの工具
機械を用いて、解析的な表現が困難な表面でも倣い成形
が可能になる点にある。

実施例と作用 この発明を実施例を用い、図面に基づき更に詳しく説明
する。

第１図には、自由成形表面をフライス成形する装置が模
式的に示しである。接触子Ｔは、公知の方法で加工製品
ＷのモデルＭを走査する。こうして、走査したモデルＭ
の表面からデータを得る。

この様にして得たデータをデジタル化ユニン）Ｄ中で解
析し、デジタル記憶器Ｓ中に収納する。この記憶器りは
、ここに記載するＮＣフライス装置がディスケット駆動
（フロッピーディスク駆動）するものであれば、どんな
構造でもよい。このディスケットから前記データを再び
呼び出し、ＮＣ制御部に導入する。この制御部は、フラ
イス装置ＦＭのフライスの刃Ｆを解析したデータに応じ
て制御する。この場合、モデルＭが保有するものと同じ
幾何学寸法の工作製品Ｗを−デジタル化の精度内で一発
生させる。モデル・データの解析はＮＣに合わせた制御
指令でデジタル化ユニッｌ−Ｄ中で行われるので、これ
等のデータを数値処理できる。加工製品Ｗを縮尺１：ｌ
からずれた値で作製する場合、あるいは幾何学的に歪め
る場合の処理に利点がある。

極端な場合として、接触子Ｔとフライスの刃Ｆを形状と
直径に関して同一に選定することができる。接触子Ｔの
中点軌跡を記憶すると、直接Ｔ只の中点の軌跡になる。

それ故、特別な影響なしに直接加工製品Ｗを作製するた
めに、データ状態を使用できる。

第２図には、軸Ｘ、ＹとＺををする直交座標系で空間的
な面が示しである。

平坦な切れ目ＫＥを入れると、表面に外形線りが生じる
。この種の外形線りに対する面を完全に指定するには、
無限に多い平坦な切れ目ＫＰ、が必要になる。倣い成形
する場合、空間的な面を技術的に発生させるには、一般
にある軸に平行な平坦な切れ目ＫＥの外形を検出するこ
とによって実現する。

切削工程の間には、軸Ｘの速度は零に維持される。しか
し、面の作製は接触子Ｔ又は工具Ｆの実際の空間的な延
びのため、有限な数の切れ目ＫＥにわたって一枚一枚行
われる。両方の面の間の塞ぎ動作は、位置決め動作とし
ての切削過程の終了後初めて行われる。軸ＹとＺによっ
て張られる平面は切削運動が生じ、ここで倣い平面ＫＥ
内で決まる。

第３図には、説明のため、例えば三枚の倣い面ＫＥＩ、
ＫＥ２及びＫＨ２がどのように並べるのかが示しである
。

線状の切削が第４図から理解できる。当然、別な、例え
ば円形状、又は鋸刃状の軌道の走査も、また切削も行う
ことができる。それには、充分多くのデータが得られる
必要がある。

第２図及び第３図に示した外形線りによる外、空間的な
面を無限個の点でも表すとことができる。

これ等の点は、三次元座標系の二座標軸で指定される基
準面に関連付けられる。これ等の点のどれにでも、三番
目の座標軸の値が割り当てである。

この値は、その点での基準面に対する空間的な面の間隔
に対応する。実際には、Ｘ軸とＹ軸によって張られる面
の中の有限な数のスクリーン状の点から出発して、各ス
クリーンの点に対して高さ座標Ｚが配設される。

この状況を第５図に更に拡大して示しである。

分解能、即ちメンシュの細かさは必要に従い、当然メソ
シュの点の数さと共に増加する。

モデルＭを対応する分解能のメツシュの中で走査する場
合、デジタル記憶器Ｓの各記憶個所でデジタル化して、
走査点でのモデルＭの高さに対する座標値Ｚを記憶させ
ることができる。この値をＮＣ制御部に導入され、その
値の助けによって製品Ｗが製作される。

この場合−既に説明した様に一接触子Ｔの走査ポールに
有限な延びがあるため、モデルＭの寸法でな（、接触子
Ｔの走査ポールの中点を検出する必要がある。この中間
点軌跡は、モデルＭ又は製品Ｗに対して等間隔になって
いる。

走査過程には切削過程が対応している、両方の過程はこ
こでは線状に行われる。このことは、走査点のマトリッ
クスが多数の線と隙間から構成され、交点が空間的なマ
トリックスの輪郭要素Ｗｉのメツシュを形成しているこ
とを意味する。

数値制御部ＮＣでは、製品Ｗのデータを工具Ｆのデータ
と比較し、比較結果を製品Ｗと工具Ｆの間の相対運動に
する。工具Ｆは、その所定の運動軌跡に応じて製品Ｗの
上に案内され、結局製品Ｗの寸法データから決め、モデ
ルによって導出された製品Ｗの外形が徐々に形成される
。

それ故、切削過程は製品Ｗと工具Ｆのデータを比較した
結果として空間のマトリックスが生じるまで行われる。

このマトリックス中で輪郭要素Ｗｋは製作すべき物体の
表面形状を構成する。

製品のデータと工具のデータの比較結果を倣い成形装置
ＦＭのＮＣ制御部の所謂ＮＣ文にした制御データに変喚
する場合、使用する各工具Ｆ、又はモデルＭあるいは製
品Ｗの表面の接触子Ｔの個々の寸法を使用する必要があ
る。

更に、衝突が考慮されている。その理由は、マトリラス
の交点で与えられる比較計算のデータを処理する場合、
工具の寸法が製品Ｗの表面形状に望ましくないずれに成
らないなら、有限な製品寸法を考慮する必要があるから
である。

前記の衝突を考慮することは、次のようにして行われる
。即ち、工具Ｆの周囲のマトリックスの輪郭要素Ｗｋの
データは相対工具データとの交点に関して調べ、工具Ｆ
の輪郭要素Ｆｉと工具Ｆに最も近い製品Ｗの表面形状を
決定する空間マトリックスの輪郭要素Ｗｉが丁度接触す
るように工具Ｆの位置を制御することによって行われる
。

所望の製品表面上のフライスの刃に最も近い点を検出す
るには、デジタルデータとして存在する製品Ｗの寸法を
工具Ｆのデジタル寸法データと直接比較して行われる。

関連するデータを検出する他の可能性は、製品Ｗの空間
的なマトリックスのデータと製品Ｗに投影した工具Ｆの
データの間で［高さの比較］を行う点にある。

工具Ｆの位置は、製品Ｗの所望の表面に従うだけでなく
、工具Ｆの直ぐ近くに輪郭の隆起があるかどうかも従う
。この輪郭の隆起を認識し、工具Ｆがこの輪郭の隆起に
直接接線で繋がるように工具Ｆの位置決めを制御する。

１１■記の空間的なマトリックスが、比較的間隔をおい
た線と隙間で構成されいるので、固定したメツシュの各
輪郭要素Ｗｋに対しＸとＹ座標を指定し、製品Ｗの表面
の外形が各アドレスＸ／Ｙにある所定の計数値を用いて
高さ座標Ｚの値によって表せる場合、フライスの刃の中
点の軌跡に対する補正データを突き止めることができる
と、特に有利である。

マトリックスのメツシュを予め与えた場合、このマトリ
ックスの線がそれぞれ線状の加工の移動ラインに一致す
るように切削過程を制御できる。

この場合、衝突の配慮に対して、各輪郭要素（Ｗｋ、Ｆ
ｋ）を工具の投影内で検査する必要があるのでなく、工
具の軸に垂直に延びるマトリックスの隙間の中にある輪
郭要素を検査することになる。

これに対して、外形線の瞬間的な加工線に予め等間隔を
決める必要がある。この処置は、データ比較の経費を相
当低減させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による装置のブロック回路図。 第２図は、−枚の倣い面を有する空間面の模式第３図は
、多数の倣い面を有する空間面の模式図。 第４図は、成形フライスの刃の噛み合わせを示す模式図
。 第５図は、成形フライスの切り抜き拡大図。 図中引用記号： Ｆ・・・工具、 ＦＰ・・・投影面、 ΔＺ・・・補正移動量、 Ｗ・・・加工製品、 Ｗｋ、Ｗｋ、Ｗｉ、Ｗｊ・・・輪郭要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、位置と寸法のデータを空間的なマトリックスの輪郭
   要素として記憶し、数値制御部で製品のデータと工具の
   データの比較を行い、その結果から製品の表面形状を決
   める製品と工具の間の位置決め運動用の制御信号を獲得
   する、製品の位置と寸法のデータを製品のデータとして
   記憶媒体に記憶する製品製造装置、特に一個の制御部と
   一個の加工工具を備え、この工具の移動軌跡と寸法のデ
   ータも前記記憶媒体に記憶する倣い成形装置において、
   製品（Ｗ）の表面上の工具（Ｆ）の投影面（ＦＰ）内の
   輪郭要素（Ｗｋ、Ｆｋ）の高さのデータを比較する時、
   前記位置決め運動には補正運動（ΔＺ）を重畳させ、工
   具（Ｆ）の瞬間的な運動軌跡内にある作製させるべき瞬
   間的な製品（Ｗ）の表面の輪郭成分（Ｗｊ）より高い輪
   郭要素（Ｗｉ）が投影面（ＦＰ）内にあることを特徴と
   する装置。 ２、空間的なマトリックスには、線と隙間から成る等間
   隔のメッシュがあり、線の間隔は製品を加工する場合マ
   トリックスの線の間隔に対応させてあり、工具の軸に対
   して垂直なマトリックスの間隔内にある輪郭要素（Ｗｋ
   、Ｆｋ）のみが、工具（Ｆ）の投影面（ＦＰ）内で衝突
   に関する検査を受けることを特徴とする請求項１記載の
   装置。