JPH03184104A - ３次元工具径路表示方式 - 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〕 本発明は、３次元工具径路表示方式に関し、特に、３次
元ＣＡＭ　（計算機支援製造）システムにおいて、工作
物に対して工具が移動する工具径路を適切に表示し、工
作物に対する工具の干渉の状態を容易に確認できる３次
元工具径路表示方式に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、工作物に対して工具を移動させる工具径路を生成
する数値制御加工プログラムのデータと、工作物および
工具の形状データとを用いて、工作物および工具をグラ
フィックディスプレイの表示画面上に表示し、工作物の
状態および工具の関係を確認して、数値制御加工プログ
ラムの検査を行うシステムが開発されている。

例えば、特開昭５９−１４０５１３号公報に記載されて
いるＮＣカラーグラフィック表示装置の技術は、　ＮＣ
（数値制御）加工を行う工作物の仕上げ形状、仕上げ代
形状、工具形状、チャック形状を面表示し、それぞれを
異なる色で着色表示することにより、ＮＣ加工プログラ
ムの正当性の確認を容易に、確実に行ない得るようにす
る技術である。

また、コンピュータを利用した加ニジステムであるＣＡ
Ｍシステムとしては、数値制御加ニジステム（ＮＣ加ニ
ジステム）が幅広く用いられている。このようなＮＧ加
ニジステムは、多くの場合、２次元加工に限定されてい
る。これは加工装置側の制約で、自由度の大きな加工装
置が実現されていなかったためである。

しかし、近年の技術進歩によりロボット技術を用いる多
自由度を有する加工装置が実現され、例えば、特開昭６
２−１１５５０４号公報に記載されているように、最近
では、３次元自由曲面の加工対象に対する３次元加ニジ
ステムに係るＣＡＭシステムが実現されるに至っている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような３次元加工を行う３次元ＣＡＭシ
ステムにおいては、数値制御加工プログラムが生成する
工具径路での工作物と工具との間の干渉状態の確認を行
うため、工作物および工具の形状データから図形処理を
行い、グラフィックディスプレイの表示画面上で、工具
、工具ホルダおよび工作物を表示し、これらの関係を確
認検査する。この場合、視点位置は、オペレータ入力に
より任意位置に設定し、設定した視点位置から工具、工
具ホルダおよび工作物を表示して確認する。

視点位置は任意位置に設定できるが、適切な視点位置の
設定は困難であり、確実に工作物と工具との干渉状態を
確認するためには、多くの視点位置を設定し、繰り返し
画面表示を行っている。このように、その視点位置の設
定が適切に行なわれないと、工作物と工具との干渉状態
を適確に確認することができず、確認検査に時間がかか
る。

このため、熟練者でも、工作物と工具との干渉状態の確
認には長時間を要する。

例えば、第６図に示すように、３次元ＣＡＭシステムに
おいて、タブレット２およびスタイラスベン３により、
オペレータが適当な視点位置を設定し、工作物および工
具の形状データから図形処理を行い、グラフィックディ
スプレイ１の表示画面４上に、設定した視点位置からの
工具６．工具ホルダ７および工作物５の３次元画像を表
示するが、このような画面表示では、工具６．工具ホル
ダ７および工作物５の干渉の有無が確認できない。

このため、視点位置を再設定しなければならず、工具干
渉確認作業の負担が増す、特に、５軸加工の場合のよう
に、加工軸が多い場合には、グラフィックディスプレイ
１の表示画面４上に、各加工軸の工具６．工具ホルダ７
および工作物５の画像を画面表示し、表示画面の目視に
よる工具、工具ホルダと工作物の干渉確認を行うことは
困難である。

更にまた、工具６が加工径路８に沿って移動する毎に、
移動した加工径路８上の各々の位置において、工具６お
よび工具ホルダ７と工作物５の干渉確認を行なわなけれ
ばならず、視点の再設定のための作業負担が増加すると
いう問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は、３次元ＣＡＭシステムにおいて、工作
物に対して工具が移動する工具径路を適切に表示し、工
作物に対する工具の干渉の状態を容易に確認できる３次
元工具径路表示方式を提供することにある。

本発明の他の目的は、３次元ＣＡＭシステムにおいて、
工作物に対して工具が移動する工具径路を適切に表示し
、工具、工具ホルダと工作物の干渉領域を簡便に表示で
きる３次元工具径路表示方式を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を遠戚するため、本発明の３次元工具径路表示
方式は、工作物に対して工具を移動させる工具径路を生
成する数値制御加工プログラムデータと、工作物および
工具の形状データとを用いて、工作物および工具をグラ
フィックディスプレイの表示画面上に３次元表示し、工
具径路上での工具移動表示を行う３次元ＣＡＭシステム
において、工具径路での工具主軸方向と画面表示方向と
が所定の関係となる座標変換の演算を行い、工具径路上
における工作物および工具の位置関係を表示画面上に３
次元表示することを特徴とする。

〔作用〕

前記手段によれば、３次元ＣＡＭシステムにおいて、工
作物に対して工具を移動させる数値制御加工プログラム
により生成する工具径路を、工作物および工具を３次元
表示し、工具径路での工具主軸方向と画面表示方向とが
所定の関係となる座標変換の演算を行い、工具径路上に
おける工作物および工具の位置関係を表示画面上に３次
元表示する。これにより、工具（工具ホルダを含む）と
工作物との位置関係は、工具径路上での工具主軸方向に
対し予め設定した関係を有する方向で画面表示がなされ
、例えば、工具主軸方向と平行な方向で、または工具主
軸方向と工具進行方向に垂直な方向で設定した所定方向
で、工作物および工具を３次元表示して画面表示するこ
とにより表示する。そして、この画面表示から目視によ
る工具干渉確認を行う。

また、この３次元表示の画面表示に、工具ホルダを含む
工具と工作物の干渉領域の表示を加えて表示する。

このように、工具（工具ホルダを含む）と工作物との位
置関係を、工具径路上での工具主軸方向に対して設定し
た方向で画面表示するが、工具主軸方向と表示方向の関
係については、工作物の形状、工具および工具ホルダの
形状によっては、工具および工具ホルダと工作物の干渉
領域が表示できないことがある。このため、工具主軸方
向の基本の表示方向に対して、工具中心からの距離と工
具主軸方向からの工具進行方向への角度で視点位置を設
定し、あるいは工具中心からの距離と工具主軸方向から
の工具進行方向と垂直な方向への角度で視点位置を設定
し、工具中心と視点位置とを結ぶ方向で画面表示すれば
、干渉確認が容易になる。

これらの画面表示方向の変換は、数値制御加工プログラ
ムデータと工作物および工具の形状データとを用いた座
標変換の演算により行う。また、工具径路を移動する工
具および工具ホルダと工作物との関係の表示は、工具お
よび工具ホルダの表示位置を静止し、工作物の表示位置
を移動させて画面表示する。これにより、視点位置を再
設定する作業の負担を増すことなく、工具および工具ホ
ルダと工作物との干渉関係を確認することができる。更
に、同じ表示画面上に干渉領域を併せて表示するので、
工具および工具ホルダと工作物との干渉関係の確認が容
易にできる。このため、工作物に干渉しない最適な工具
主軸方向を容易に決めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例にかかる３次元工具径路表
示方式を一態様で実施している３次元ＣＡＭシステムの
一例の外観を示す斜視図である６第工図に示すように、
３次元ＣＡＭシステムにおいては、グラフィックディス
プレイ１の表示出力装置とタブレット２およびスタイラ
スペン３の図形入力装置とからなる図形入出力装置が備
えられ１図形入力処理部を含むデータ処理装置、制御装
置、記憶装置（図示せず）などから構成されている。グ
ラフィックディスプレイ１の表示画面４には、工作物５
．工具６および工具ホルダ７の各形状が３次元表示され
、数値制御加工プログラムデータから計算した工具径路
９が表示される。オペレータは、グラフィックディスプ
レイ１の表示画面４に表示した工作物５．工具６および
工具ホルダ７の画像を目視し、干渉領域が無いことを確
認し工作物に対する加工条件を設定する。

表示画面４には、例えば、第１図の画面表示の例に示す
ように、工具主軸方向に対して、その方向に平行な方向
に画面表示方向を設定し、工具径路９上での工作物５．
工具６および工具ホルダ７の形状データを座標変換する
演算を行い、工作物５、工具６および工具ホルダ７の画
像を表示画面４上に表示する。ここでの工作物５は羽根
車である。工具６が工具径路９上を工作物５を加工しな
がら移動する状態の表示は、表示画面４上で工具６およ
び工具ホルダ７の表示位置を静止し、工作物５の表示位
置を移動させて表示する。これにより、工具移動時の工
具６および工具ホルダ７と工作物５との干渉関係は、工
具主軸方向に対して設定した所定の関係の画面表示方向
から、その干渉関係がそのままで確認できる。

第２図は、画面表示方向を設定する視点位置を入力する
入力方法を説明する図である。第２図において、６は工
具、７は工具ホルダ、９は工具径路である。工具ホルダ
７と一体となった工具６が、工具径路９上を右から左に
移動する。第２図に示すように、画面表示方向の設定入
力は、工具主軸方向２４に対する視点位１２２０．２１
を１図形入力装置により入力することで行う。画面表示
方向の設定入力を、特別に行なわない場合には、工具主
軸方向２４そのものが、そのまま画面表示方向となる。

すなわち、工具主軸方向２４と平行な方向が画面表示方
向となる。

画面表示方向は、暗示指定では、工具主軸方向２４と平
行な方向に設定されるが、この画面表示方向では、工作
物の形状、工具および工具ホルダの形状によっては、工
具および工具ホルダと工作物の干渉領域が表示できない
場合がある。したがって、この場合には、工具主軸方向
２４の基本の表示方向に対して、工具中心２２からの距
離２３と工具主軸方向２４からの工具進行方向２５への
角度２６で視点位置２０を設定し、工具中心２２と視点
位置２０とを結ぶ方向を画面表示方向として設定する。

あるいは工具中心２２からの距離２７と工具主軸方向２
４からの工具進行方向２５と垂直な方向への角度２８で
視点位ｌ！２１を設定し、工具中心２２と視点位置２１
とを結ぶ方向を画面表示方向として設定する。これによ
り、工具径路９を移動する工具中心２２が視野に入るよ
うに１画面表示方向が設定され、干渉確認が容易になる
。

これらの画面表示方向の変換は、数値制御加工プログラ
ムデータと工作物および工具の形状データとを用い、座
標変換の演算より行う。

第３図は、座標変換の演算を行う３次元ＣＡＭシステム
の図形入出力処理部の要部構成を示すブロック図である
。第３図に示すように、図形入力装置３２から入力され
る指示により、表示出力装置３１に表示する図形データ
処理を行う図形入出力処理部３０は、表示制御部３３お
よび図形演算部３４を含んで構成される。図形演算部３
４には座標変換演算部３５が備えられており、座標変換
演算部３５が工具径路データ３６．工作物、工具、工具
ホルダなどの形状データ３７を用いて、座標変換の演算
を行う。

工具径路データ３６は、この例では、工作物に対して工
具を移動させる工具径路を生成する数値制御加工プログ
ラムデータから予め計算され、ファイルに格納されてい
るデータが用いられる。また、工作物および工具の形状
データ３７も、また数値制御加工プログラムのデータか
ら用いる工具の種類により予め生成され、ファイルに格
納されているデータが用いられる。なお、図形入出力処
理部３０の図形演算部３４が、工具の種類による形状パ
ターンデータを備え、数値制御加工プログラムのデータ
から直接的に工具径路データ３６と工作物および工具の
形状データ３７とを生成するようにしても良い。

画面表示方向は、暗示指定では工具主軸方向と平行な方
向に設定されており、図形演算部３４が工具主軸方向を
工具径路データ３６から判定し、座標変換演算部３５に
設定する。座標変換演算部３５は設定された方向への座
標変換を行い、工作物および工具の形状データ３７を画
面表示する方向における表示データとして、表示制御部
３３に供給する０表示制御部３３は、供給された表示デ
ータからグラフィックディスプレイの表示出力装置１ｆ
３１に送出するラスタ信号に変換する表示制御を行う。

工具主軸方向と平行な方向の画面表示では、工作物の形
状、工具および工具ホルダの形状の表示位置により、工
具および工具ホルダと工作物の干渉領域が表示できない
場合、オペレータが図形入力装置３２を操作し、視点位
置を再設定する入力を行うと、この視点位置のデータか
ら座標変換する方向が座標変換演算部３５に与えられ、
座標変換演算部３５は設定された方向への座標変換を行
う。これにより、例えば、工具径路を移動する工具中心
が視野に入るように画面表示方向が設定され、その表示
方向での画面表示がなされる。

第４図は、図形入出力処理部における工具径路表示処理
の処理フローを示すフローチャートである。第４図の処
理フローを参照して、３次元工具径路表示処理を説明す
る０図形入出力処理部に対して工具径路表示要求がある
と、まず、ステップ４１において、図形演算部３４が、
既に計算され、ファイルに格納された工具径路データ３
６を読み込む６次に、ステップ４２で、視点位置データ
を読み込み、画面表示方向を設定する処理を行う、すな
わち１例えば、工具中心２２からの距離２３と工具主軸
方向２４から工具進行方向２５への角度２６とで設定さ
れる視点位置２０（第２図）のデータが、オペレータに
より図形入力装置３２を用いて入力されるので、この視
点位置データを読み込み、視点位置データと工具中心の
位置データから画面表示方向を設定する処理を行う、ま
た、特に、視点位置が入力されず、視点位置データが読
み込めない場合には、暗示指定により画面表示方向は、
工具主軸方向に設定する処理を行う。

次に、ステップ４３において、工具径路上での工具およ
び工作物を画面表示方向に座標変換する処理を行う、す
なわち、座標変換演算部３５を制御して、工具径路９で
の工具主軸方向２４の座標変換を行い、工具径路上での
工具および工作物の画面表示方向に工具主軸方向２４に
対して設定した画面表示方向となるように座標変換する
０次に、ステップ４４において、設定した視点位置で工
具、工作物を表示する。これにより、表示制御部３３は
図形演算部３５から座標変換した工具主軸方向により、
工具（工具ホルダ）と工作物との形状の画像を表示出力
装置３１に表示する。

次に、ステップ４５により同一の工具径路表示を繰り返
すか否かを判定し、同一の工具径路表示を繰り返すので
あれば、ステップ４６に進んで。

更に、視点位置を再設定するか否かの判定を行う。

視点位置を再設定するのであれば、ステップ４２に戻り
、ステップ４２の処理で再設定する視点位置データを読
み込み、画面表示方向を設定する処理を行い、ここから
の処理を続行する。また、視点位置を再設定しないので
あれば、視点位置をそのままとし、ステップ４４に戻り
、設定した視点位置で工具（工具ホルダ）、工作物を表
示する。

一方、ステップ４５の判定の処理で、同一の工具径路表
示を繰り返さないのであれば、ステップ４７に進んで、
次の工具径路を表示するか否かを判定し１次の工具径路
を表示するのであれば、ステップ４１に戻り、ステップ
４１からの最初からの処理を行い、また、次の工具径路
を表示しないのであれば、処理を終了する。

このようにして、設定した視点位置に対して画面表示方
向への変換を座標変換演算により行い。

数値制御加工プログラムデータと工作物および工具の形
状データから、工具径路を移動する工具および工具ホル
ダと工作物との関係を表示する。工具および工具ホルダ
の表示位置を静止し、工作物の表示位置を移動させて画
面表示する。これにより、視点位置を再設定する作業の
負担を増すことなく、工具および工具ホルダと工作物と
の干渉関係を確認することができる。

第５図は、３次元工具径路表示を行う他の画面表示例を
示す図である。この画面表示例では、画面表示方向を工
具６の工具主軸方向と一致させて表示を行い、グラフィ
ックディスプレイ１の表示画面４に、工作物５．工具６
および工具ホルダ７の各形状を３次元表示すると共に、
数値制御加工プログラムデータから計算した工具径路９
が表示されている。この画面表示に更に加えて、表示画
面４には、工作物５．工具６および工具ホルダ７の関係
を表示する画像から干渉領域５０を判定し。

この干渉領域５０を周囲とは異なる色で表示し、オペレ
ータに確認しやすくする。これにより１作業者が容易に
干渉の有無及び干渉領域を知ることができる。オペレー
タは干渉領域５０を確認し、工作物に対する加工条件を
設定する。

このように、更に、同じ表示画面４上において、干渉領
域５０を併せて表示するので、工具および工具ホルダと
工作物との干渉関係の確認が容易にでき、工作物に干渉
しない最適な工具主軸方向を容易に決めることができる
。

以上１本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが１
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように１本発明によれば、工具径路上で
の工具および工具ホルダと工作物との関係を１例えば１
画面表示方向を工具主軸方向に設定して表示するので、
工具および工具ホルダと工作物との干渉確認が容易に行
える。また、任意の視点位置からの表示のように、適切
な視点位置を設定する手間を生ずることなく、工具およ
び工具ホルダと工作物との干渉確認が行える↓また、視
点を設定する場合にも、工具径路上で移動する工具主軸
方向に対して設定するので、工具の移動ごとに視点を再
設定する必要がなく、工具および工具ホルダと工作物と
の干渉確認が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例にかかる３次元工具径路表
示方式を一態様で実施している３次元ＣＡＭシステムの
一例の外観を示す斜視図、第２図は、画面表示方向を設
定する視点位置を入力する入力方法を説明する図、 第３図は、座標変換の演算を行う３次元ＣＡＭシステム
の図形入出力処理部の要部構成を示すブロック図。 第４図は、図形入出力処理部における工具径路表示処理
の処理フローを示すフローチャート、第５図は、３次元
工具径路表示を行う他の画面表示例を示す図。 第６図は、従来の３次元ＣＡＭシステムの一例の外観を
示す斜視図である。 図中、１・・・グラフィックディスプレイ、２・・・タ
ブレット、３・・・スタイラスペン、４・・・表示画面
。 ５・・・工作物、６・・・工具、７・・・工具ホルダ、
８・・・加工径路、９・・・工具経路、２０．２１・・
・視点位置、２２・・・工具中心、２３．２７・・・工
具中心からの距離、２４・・・工具主軸方向、２５・・
・工具進行進行、２Ｇ・・・工具主軸方向からの工具進
行方向への角度、２８・・・工具主軸方向から工具進行
方向に垂直な方向への角度、３０・・・図形入出力処理
部、３１・・・表示出力装置、３２・・・図形入力装置
、３３・・・表示制御部、３４・・・図形演算部、３５
・・座標変換演算部、３６・・・工具径路データ、３７
・・・形状データ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工作物に対して工具を移動させる工具径路を生成す
   る数値制御加工プログラムデータと、工作物および工具
   の形状データとを用いて、工作物および工具をグラフィ
   ックディスプレイの表示画面上に３次元表示し、工具径
   路上での工具移動表示を行う３次元ＣＡＭシステムにお
   いて、工具径路での工具主軸方向と画面表示方向とが所
   定の関係となる座標変換の演算を行い、工具径路上にお
   ける工作物および工具の位置関係を表示画面上に３次元
   表示することを特徴とする３次元工具径路表示方式。 ２、表示画面上に３次元表示する工具径路上における工
   作物および工具の位置関係の表示は、画面表示方向と工
   具主軸方向を予め設定した関係とし、工具の表示位置を
   静止し、工作物の表示位置を移動させて画面表示を行い
   、工具径路上を工具が工作物を加工しながら移動する際
   の工作物および工具の位置関係の画面表示を行うことを
   特徴とする請求項１に記載の３次元工具径路表示方式。 ３、工作物および工具の３次元表示に加えて、工具ホル
   ダの画面表示を行い、工作物と工具および工具ホルダと
   の位置関係から、工具主軸方向に対して予め設定した関
   係の方向で表示する表示画面に、工具および工具ホルダ
   と工作物の干渉領域を表示することを特徴とする請求項
   １に記載の３次元工具径路表示方式。 ４、工具主軸方向と画面表示方向とが所定の関係となる
   座標変換の演算は、工具中心点からの距離と工具主軸方
   向に対する工具進行方向への角度とにより視点位置を設
   定し、視点位置と工具中心点とを結ぶ方向を画面表示方
   向と一致させる座標変換の演算を行うことを特徴とする
   請求項１に記載の３次元工具径路表示方式。 ５、工具主軸方向と画面表示方向とが所定の関係となる
   座標変換の演算は、工具中心点からの距離と工具主軸方
   向に対する工具進行方向と垂直な方向への角度とにより
   視点位置を設定し、視点位置と工具中心点とを結ぶ方向
   を画面表示方向と一致させる座標変換の演算を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載の３次元工具径路表示方式
   。 ６、工作物に対して工具を移動させる工具径路を生成す
   る数値制御加工プログラムデータと、工作物、工具およ
   び工具ホルダの形状データとを用いて、工作物、工具お
   よび工具ホルダをグラフィックディスプレイの表示画面
   上に３次元表示し、工具径路上での工具の移動表示を行
   う３次元ＣＡＭシステムにおいて、工具主軸方向と画面
   表示方向とが所定の関係となる座標変換の演算を行い、
   工具径路上における工作物、工具および工具ホルダの位
   置関係を表示画面上に３次元表示すると共に、工具およ
   び工具ホルダと工作物との干渉関係を画面表示して、数
   値制御加工プログラムが生成する工具径路の確認検査を
   行うことを特徴とする数値制御加工プログラム検査方法
   。