JPH06202727A - 三次元レーザ加工機用シミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 予めＣＡＤシステムで作成されたＣＡＤデー
タをティーチングデータに変換し、作成されたティーチ
ングデータとレーザ加工ワークとの干渉を装置スクリー
ン上でチェックし、干渉している場合は干渉区間を予め
与えた値に基づいて修正を行ない、従来三次元レーザ加
工機で用いられていたティーチング作業の削減をする。 【構成】 干渉チェック処理部ＳＴ２で、三次元ＣＡＤ
データを変換したティーチングデータ中の加工ヘッドと
レーザ加工ワークとの干渉を自動でチェックし、ティー
チングデータ編集処理部ＳＴ４で、干渉チェック処理部
ＳＴ２において干渉する場合、干渉している区間のティ
ーチングデータの値を自動で修正する処理をし、その後
にＳＴ５で実加工をする。上記の各処理は全て本装置内
にあるマイクロコンピュータのプログラムで実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元レーザ加工機用
シミュレーション装置に関するものであり、特に、三次
元形状の板材にレーザ加工機でコンピュータ制御による
ＮＣ（数値制御）加工を行なう際に、加工ヘッドがレー
ザ加工ワークに対して干渉するのを回避できる三次元レ
ーザ加工機用シミュレーション装置に関するものであ
る。具体的には、予めグラフィックディスプレイ装置の
ブラウン管上にレーザ加工ワークと加工ヘッドの相対位
置関係を描画し、前記描画を経時的に変化させ、更に視
点位置を変えて目視することにより、実際にレーザ加工
を行なう前にチェック及び修正をして干渉トラブルによ
る加工ヘッド、レーザ加工ワークの破損防止に対応でき
るものである。

【０００２】

【従来の技術】

〈従来の技術の構成〉三次元レーザ加工機は、レーザ加
工ワークのレーザ加工が非接触で高速、高精度に加工で
きるので、三次元モデルの加工等に採用されている。三
次元レーザ加工機ではＸ、Ｙ、Ｚ軸とノズルの方向を決
める姿勢軸Ｃ軸及びＡ軸の５軸で制御される。即ち、
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸でノズル位置を決め、姿勢軸Ｃ軸とＡ軸で
ノズルがレーザ加工ワークの面に垂直になるように制御
している。

【０００３】ここで、一般的な三次元レーザ加工機の構
成を図１０及び図１１により説明する。図１０は三次元
レーザ加工機の構成を示すブロック図、図１１は三次元
レーザ加工機の各軸の構成を示す斜視図である。図にお
いて、１８はアーム２０の駆動端に位置するＡ軸、１９
はＡ軸１８に接続されたＣ軸、４はＣ軸に接続されたＺ
軸であり、これらはアーム２０を構成している。また、
加工ヘッド３は、Ａ軸１８の先端に取付けられており、
レーザ加工ワークＷ上の加工線Ｋに沿って進行するよう
に制御されている。さらに、ノズル２１は加工ヘッド３
の先端に取付けられている。２２はモータＭ５によりＡ
軸１８を矢印Ａ方向に回転させるＡ軸受、２３はモータ
Ｍ４によりＣ軸１９を矢印Ｃ方向に回転させるＣ軸受、
２４はモータＭ３により加工ヘッド３を矢印Ｚ方向に移
動させるＺ軸受、２５はモータＭ２により加工ヘッド３
を矢印Ｙ方向に移動させるＹ軸受、２６はモータＭ１に
より加工テーブル２を矢印Ｘ方向に移動させるＸ軸受で
ある。なお、上記モータＭ１〜Ｍ５は、ＮＣ制御部８か
らの駆動信号Ｍにより駆動され、ティーチングデータに
従って、レーザ加工ワークＷに対する加工ヘッドの距離
を一定に保持しながら、レーザ光Ｌのスポットが加工線
Ｋを倣うと共に、加工ヘッド３の姿勢がレーザ加工ワー
クＷの表面に対してほぼ垂直となるように制御される。

【０００４】ここで、一般的に行なわれている三次元コ
ンピュータ援用設計システム（以下、三次元ＣＡＤと称
する）を使用して作成された三次元形状データ（以下、
三次元ＣＡＤデータと称する）の変換装置の構成を図１
２により説明する。図１２はＣＡＤデータ変換装置の構
成を示す斜視図である。従来、三次元ＣＡＤで作成され
た三次元ＣＡＤデータが格納されているフロッピーディ
スク１０を三次元レーザ加工機で使用する方法として、
三次元レーザ加工機とは独立した計算機１１を設置し、
この計算機上で三次元ＣＡＤデータを三次元レーザ加工
機で使用できるティーチングデータが格納されているフ
ロッピーディスク１２に変換する三次元ＣＡＤデータ変
換装置が考えられている。

【０００５】図１３は前記ＣＡＤデータ変換装置による
処理構成を示すフローチャートである。前記変換装置
は、三次元ＣＡＤから出力された三次元ＣＡＤデータを
主メモリに読込む手続きを実行するデータ入力処理部Ｓ
Ｔ２８と、前記読込まれた三次元ＣＡＤデータより移動
情報を獲得する手続きを実行するデータ獲得手段ＳＴ２
９Ａ、及び前記読込まれた三次元ＣＡＤデータよりレー
ザ加工ワーク上の軸情報を獲得する手続きを実行するデ
ータ獲得手段ＳＴ２９Ｂで構成されるデータ獲得処理部
ＳＴ２９と、前記２つの獲得情報から主メモリ上でティ
ーチングデータに必要な値を作成し、三次元ＣＡＤデー
タをティーチングデータに変換する手続きを実行するデ
ータ変換処理部ＳＴ３０と、前記ティーチングデータを
外部記憶装置に出力する手続きを実行するデータ出力処
理部ＳＴ３１を設けたものである。

【０００６】前記変換装置のデータ変換処理部ＳＴ３０
は、データ獲得処理部ＳＴ２９で獲得された移動情報の
うち、補間に関する情報をティーチングデータのコード
に変換し、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に関する値をティーチングデー
タのＸ、Ｙ、Ｚ軸の値に変換する。また、データ獲得処
理部ＳＴ２９で獲得されたレーザ加工ワーク上の軸情報
のうち、各三次元ＣＡＤデータのポイント上での法線ベ
クトルを下記の論理式を用いてティーチングデータの
Ｃ、Ａ軸に変換する。今、三次元ＣＡＤデータのポイン
ト上での法線ベクトルを（Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ）とし、ノ
ズル方向ベクトルを（Ｎｘ、Ｎｙ、Ｎｚ）とすると、ノ
ズル方向ベクトルは、前記法線ベクトルと反対方向とな
るために、 Ｎｘ＝−Ｉｘ Ｎｙ＝−Ｉｙ Ｎｚ＝−Ｉｚ となる。

【０００７】さらに、ノズル方向ベクトルから加工ヘッ
ドの姿勢Ｃ、Ａ軸は下記の幾何学計算により計算可能で
ある。今、三次元ＣＡＤデータのポイント上でのノズル
方向ベクトルを（Ｎｘ、Ｎｙ、Ｎｚ）とし、レーザ加工
プログラムのポイントデータを（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｃ，Ａ）
とすると、姿勢Ｃ、Ａ軸は Ｃ＝１８０×ＴＡＮ^-1（Ｎｘ／Ｎｙ） Ａ＝１８０×ＴＡＮ^-1［｛√（Ｎｘ×Ｎｘ＋Ｎｙ×Ｎ
ｙ）｝／Ｎｚ］ で与えられる。この幾何学計算により計算されたＣ，Ａ
軸の値を基にし、更に三次元レーザ加工機のＣ，Ａ軸の
機械的な制限を考慮することにより、実際の姿勢軸Ｃ，
Ａ軸の値を決定している。

【０００８】〈従来技術の作用〉従来方法では、三次元
レーザ加工機上に配設されたレーザ加工ワークに対する
ティーチング作業により作成されたティーチングデータ
の干渉チェックは、三次元レーザ加工機を空送りし、目
視により干渉をチェックしている。

【０００９】また、従来方法では、三次元レーザ加工機
を空送りし、加工ヘッドとレーザ加工ワークとが干渉す
ることが確認された場合には、三次元レーザ加工機を使
用して、レーザ光Ｌのスポットを修正するティーチング
ポイント上へ動かし、再度、ティーチング作業により修
正を行なっている。

【００１０】〈従来技術の動作の詳細説明〉図１４は従
来のティーチングデータ中の干渉をチェックする動作手
順を示すフローチャートである。図において、ＳＴ３２
は三次元レーザ加工機を稼働して、ティーチング作業に
より作成されたティーチングデータで空送りを行なう空
送作業、ＳＴ３３は、ＳＴ３２で空送作業を行ない、テ
ィーチングポイントの繋がりとレーザ加工ワークとの干
渉をチェックする干渉チェック作業である。このフロー
チャートに従った動作によりティーチング作業により作
成されたティーチングデータの干渉チェックを行なう。

【００１１】図１５は従来のティーチングデータ中の干
渉区間を修正する動作手順を示すフローチャートであ
る。図において、ＳＴ３６は、ＳＴ３４及びＳＴ３５で
干渉することが判明した場合、三次元レーザ加工機を稼
働して、干渉しているティーチングポイントへジョグ送
りを行ない、前記ティーチングポイント上での加工ヘッ
ドの位置と姿勢を再教示する修正手段である。このフロ
ーチャートに従った動作によりティーチングデータの修
正を行なう。

【００１２】なお、従来のこの種の三次元レーザ加工機
用シミュレーション装置に関連するものとして、特開平
４−３３７２９号、特開昭６２−２０８８６１号公報に
掲載の技術がある。また、この他に、パソコンによるＮ
Ｃデータ制御に関するものとして、特開昭６３−１３６
１０７号、特開昭５９−２２９６１１号公報に掲載の技
術があり、さらに、ＮＣデータの画面による干渉チェッ
クに関して、特開平３−２５３９１２号、特開平３−１
８４１０４号、特開平２−３１１９０６号公報に掲載の
技術がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の三
次元レーザ加工機用シミュレーション装置では、三次元
レーザ加工機を稼働して、ティーチングデータで三次元
レーザ加工機を空送りしなければ、ティーチングデータ
中の加工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉は把握でき
ない問題点があった。また、空送作業時に加工ヘッドと
レーザ加工ワークとの干渉が発生した場合には、加工ヘ
ッドあるいはレーザ加工ワークの破損が生じてしまう問
題点があった。

【００１４】この他に、従来方法では、三次元レーザ加
工機を稼働し、ティーチングデータを空送りして加工ヘ
ッドとレーザ加工ワークとが干渉することが確認された
場合、三次元レーザ加工機を使用して、繁雑なティーチ
ング作業を繰返し行ない、干渉しているティーチングポ
イントを修正しなければならない問題点があった。

【００１５】そこで、本発明はかかる問題点を解消する
目的で成されたもので、レーザ加工機を稼働させること
なしに、ティーチングデータ中の加工ヘッドとレーザ加
工ワークの干渉を自動的に確認でき、更に確認のために
グラフィックディスプレイ装置のブラウン管上に視点を
変化させて経時的に描画を行なうことにより、目視によ
っても確認できる三次元レーザ加工機用シミュレーショ
ン装置の提供を課題とする。

【００１６】また、三次元レーザ加工機を使用したティ
ーチング作業をすることなしに、予め姿勢軸の修正すべ
き区間と変更する姿勢軸の値を与えることにより、自動
的にティーチプログラムの姿勢軸の値を計算し、干渉し
ている区間のティーチプログラムを修正することのでき
る三次元レーザ加工機用シミュレーション装置の提供を
課題とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
三次元レーザ加工機用シミュレーション装置は、三次元
ＣＡＤを使用して作成された三次元ＣＡＤデータを三次
元レーザ加工機で使用可能なティーチングデータに変換
するデータ変換手段と、前記ティーチングデータを主メ
モリに読込むティーチングデータ読込手段と、前記ティ
ーチングデータから経時的な加工ヘッドの各姿勢が識別
可能な模式図を三次元表示する加工ヘッド表示手段と、
前記三次元ＣＡＤデータを主メモリに読込む三次元ＣＡ
Ｄデータ読込手段と、前記三次元ＣＡＤデータからレー
ザ加工ワークの形状を三次元表示するレーザ加工ワーク
形状表示手段と、前記加工ヘッドの姿勢が識別可能な模
式図とレーザ加工ワークの形状とを重合わせて描画し、
前記描画の視点を変化させて加工ヘッドとレーザ加工ワ
ークとの干渉を目視で確認するとともに、前記主メモリ
に読込まれたティーチングデータから加工ヘッドの付根
の座標値を求め、前記加工ヘッドの付根の座標値と加工
ヘッド先端の座標値とから加工ヘッドの姿勢軸の状態を
算出し、前記三次元ＣＡＤデータと比較して加工ヘッド
とレーザ加工ワークとの干渉を確認する干渉確認手段と
を具備するものである。

【００１８】請求項２の発明にかかる三次元レーザ加工
機用シミュレーション装置は、上記請求項１と同様のデ
ータ変換手段、ティーチングデータ読込手段、加工ヘッ
ド表示手段、三次元ＣＡＤデータ読込手段、レーザ加工
ワーク形状表示手段、干渉確認手段に加え、前記干渉確
認手段で加工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉が確認
された場合、修正すべき区間を予め指定し、前記区間の
先頭の姿勢軸の値を予め与えることにより、前記区間の
姿勢軸の値を変更し修正する変更修正手段を具備するも
のである。

【００１９】

【作用】請求項１の発明の三次元レーザ加工機用シミュ
レーション装置においては、三次元ＣＡＤで作成された
三次元ＣＡＤデータを、三次元ＣＡＤデータ入力処理部
と形状データ表示処理部で処理し、前記三次元ＣＡＤデ
ータを変換したティーチングデータを、ティーチングデ
ータ入力処理部と加工ヘッド表示処理部で処理し、前記
２つの表示結果を干渉表示処理部で処理するものである
から、目視で加工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉が
チェックできるとともに、前記三次元ＣＡＤデータと前
記ティーチングデータを、干渉判別処理部で処理するこ
とにより、自動的に加工ヘッドとレーザ加工ワークとの
干渉チェックができる。しかも、本装置はレーザ加工機
とは独立しているため、レーザ加工機を使用することな
く加工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉をチェックす
ることができる。

【００２０】請求項２の発明の三次元レーザ加工機用シ
ミュレーション装置においては、加工ヘッドとレーザ加
工ワークが干渉しているティーチングデータに対して、
予め干渉している区間と、前記区間の先頭のティーチン
グデータの姿勢軸の値を与え、範囲指定処理部と姿勢軸
値設定処理部と姿勢軸計算処理部とティーチングデータ
修正処理部とデータ出力処理部で処理するものであるか
ら、干渉しているティーチングデータを簡便に修正する
ことができるとともに、本装置はレーザ加工機とは独立
しているため、レーザ加工機を使用することなく干渉を
干渉しているティーチングデータを簡便に修正すること
ができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の各実施例について説明をす
る。 〈第一実施例〉 〈第一実施例の構成〉図１は本発明の第一実施例である
三次元レーザ加工機用シミュレーション装置を使用して
三次元レーザ加工機での切断加工を示す斜視図である。
これは、三次元ＣＡＤで作成された三次元ＣＡＤデータ
をティーチングデータに変換し、前記ティーチングデー
タ中に加工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉をチェッ
クし、加工ヘッドとレーザ加工ワークの干渉が無いこと
を確認したティーチングデータによりレーザ加工ワーク
を切断している三次元レーザ加工機システムの構成を示
す斜視図である。

【００２２】図において、１は三次元レーザ加工機本
体、２は矢印Ｘ方向に動かすことのできる加工テーブ
ル、３は加工ヘッド、４は加工ヘッド３を矢印Ｚ方向に
動かすことのできるＺ軸ユニット、５はＺ軸ユニット４
を矢印Ｙ方向に動かすことのできるＹ軸ユニットであ
る。６は加工テーブル２上に設置されたレーザ加工ワー
クである。７はティーチングボックス、８はＮＣ制御
部、９はフロッピーディスクユニットである。１１は本
実施例の装置に基づいて三次元ＣＡＤデータをティーチ
ングデータに変換する計算機である。１０は三次元ＣＡ
Ｄデータが格納されているフロッピーディスク、１２は
前記三次元ＣＡＤデータを変換したティーチングデータ
が格納されているフロッピーディスク、１３は三次元Ｃ
ＡＤデータが変換されたティーチングデータの加工軌跡
である。

【００２３】〈第一実施例の構成の詳細説明〉図２は本
発明の第一実施例である三次元レーザ加工機用シミュレ
ーション装置を示す斜視図である。これは、三次元ＣＡ
Ｄデータと変換されたティーチングデータを計算機スク
リーン上に描画する三次元レーザ加工機用シミュレーシ
ョン装置を示す斜視図である。図において、１０は三次
元ＣＡＤデータが格納されているフロッピーディスク、
１４は前記三次元ＣＡＤデータのグラフィック表示であ
る。１２は前記三次元ＣＡＤデータを変換したティーチ
ングデータが格納されているフロッピーディスク、１５
は前記ティーチングデータのポイント上での加工ヘッド
の姿勢Ｃ、Ａ軸が識別できる模式図である。１１は加工
ヘッドとレーザ加工ワークとを装置スクリーン上に三次
元グラフィック表示する処理と干渉を自動でチェックす
る処理をマイクロプロセッサに内蔵した計算機である。

【００２４】〈第一実施例の作用〉図３は本発明の第一
実施例である三次元レーザ加工機用シミュレーション装
置を使用して三次元レーザ加工機でレーザ加工ワークを
実加工するまでの操作手順を示すフローチャートであ
る。図において、ＳＴ１は従来考えられているＣＡＤデ
ータをティーチングデータに変換するＣＡＤデータ変換
処理部、ＳＴ２は前記ティーチングデータ中の加工ヘッ
ドとレーザ加工ワークの干渉をチェックする干渉チェッ
ク処理部、ＳＴ３は前記処理で干渉をしたか否かを確認
する作業、ＳＴ４はティーチングデータから姿勢軸値を
自動で編集するティーチングデータ編集処理部、ＳＴ５
は前記処理により確認されたティーチングデータでレー
ザ加工ワークを切断する実加工作業である。

【００２５】〈第一実施例の作用の詳細説明〉図４は本
発明の第一実施例である三次元レーザ加工機用シミュレ
ーション装置を使用してＣＡＤデータとティーチングデ
ータから干渉をチェックするまでの手順を示すフローチ
ャートである。図において、ＳＴ６は干渉をチェックす
る三次元ＣＡＤデータ名とティーチングデータ名を指定
し、装置スクリーン上に描画する際の視点を指定するパ
ラメータ入力手続、ＳＴ７は前記入力値が適当であるか
否かを判断するパラメータ判定手続、ＳＴ８はＳＴ６で
指定された三次元ＣＡＤデータを読込む三次元ＣＡＤデ
ータ読込処理部、ＳＴ９はＳＴ６で指定されたティーチ
ングデータを読込むティーチングデータ読込処理部、Ｓ
Ｔ１０は前記２つの読込処理部ＳＴ８，ＳＴ９で読込ま
れたデータを装置スクリーン上に描画するグラフィック
表示処理部、ＳＴ１１は前記２つの読込処理部ＳＴ８，
ＳＴ９で読込まれたデータを基に干渉を自動的にチェッ
クする自動干渉チェック処理部である。

【００２６】図５は本発明の第一実施例である三次元レ
ーザ加工機用シミュレーション装置の動作を示すフロー
チャートである。図のように、本実施例の三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置は、ティーチングデータ
を前記装置の主メモリ上に読込む手続きを実行するティ
ーチングデータ入力処理部ＳＴ１８と、前記ティーチン
グデータを基に各ティーチングポイント上での加工ヘッ
ドの姿勢Ｃ、Ａ軸が識別できる模式図をグラフィックデ
ィスプレイ装置のブラウン管上に経時的に三次元表示す
る加工ヘッド表示処理部ＳＴ２０と、三次元ＣＡＤから
出力された三次元ＣＡＤデータを本装置上の主メモリに
読込む手続きを実行する三次元ＣＡＤデータ入力処理部
ＳＴ１７と、前記三次元ＣＡＤデータを基にレーザ加工
ワーク形状をグラフィックディスプレイ装置のブラウン
管上に描画する手続きを実行する形状データ表示処理部
ＳＴ１９と、ＳＴ２０で表示された加工ヘッドの姿勢
Ｃ、Ａ軸が識別できる模式図とＳＴ１９で表示されたレ
ーザ加工ワーク形状をグラフィックディスプレイ装置の
ブラウン管上に重ねて表示し、目視により干渉を確認す
る手続きを実行する干渉表示処理部ＳＴ２１と、更にテ
ィーチングポイント上のティーチングデータから加工ヘ
ッドの付根の座標値を計算し、前記付け根の座標値と加
工ヘッドの先端の座標値と前記の読込まれた三次元ＣＡ
Ｄデータの形状データの位置関係から姿勢Ｃ軸、及びＡ
軸が干渉するかを自動で判別する手続きを実行する干渉
判別処理部ＳＴ２２を設けたものである。

【００２７】即ち、本実施例の三次元レーザ加工機用シ
ミュレーション装置は、三次元レーザ加工機の加工状態
及び加工結果をシミュレートする装置において、三次元
ＣＡＤを使用して作成された三次元ＣＡＤデータを、三
次元レーザ加工機で使用可能なティーチングデータに変
換し、前記ティーチングデータを付属の外部記憶装置に
出力する装置で変換作成されたティーチングデータを主
メモリに読込み、前記ティーチングデータから全ステッ
プに渡って経時的に各ステップ上の加工ヘッドの姿勢が
識別できる模式図をグラフィックディスプレイ装置のブ
ラウン管上に三次元表示する。また、三次元ＣＡＤを使
用して作成された三次元ＣＡＤデータを主メモリに読込
み、前記三次元ＣＡＤデータからレーザ加工ワーク形状
をグラフィックディスプレイ装置のブラウン管上に三次
元表示する。そして、加工ヘッドの姿勢が識別できる模
式図とレーザ加工ワーク形状をグラフィックディスプレ
イ装置のブラウン管上で重合わせて描画し、前記描画の
視点を変化させることにより、グラフィックディスプレ
イ装置のブラウン管上で加工ヘッドとレーザ加工ワーク
が干渉していないかを目視で確認することができ、更に
読込まれたティーチングデータより加工ヘッドの付根の
座標値を求め、前記加工ヘッドの付根の座標値と加工ヘ
ッド先端の座標値から、加工ヘッドの姿勢軸の状態を算
出し、三次元ＣＡＤデータと比較することにより、加工
ヘッドとレーザ加工ワークとが干渉していないかを自動
で確認できるものである。

【００２８】したがって、本実施例では、三次元ＣＡＤ
で作成された三次元ＣＡＤデータを、三次元レーザ加工
機用シミュレーション装置内に設けられた三次元ＣＡＤ
データ入力処理部と形状データ表示処理部で処理し、前
記三次元ＣＡＤデータを変換したティーチングデータ
を、前記装置内に設けられたティーチングデータ入力処
理部と加工ヘッド表示処理部で処理し、前記２つの表示
結果を前記装置内に設けられた干渉表示処理部で処理す
ることにより、目視で加工ヘッドとレーザ加工ワークと
の干渉がチェックできる。

【００２９】さらに、前記三次元ＣＡＤデータと前記テ
ィーチングデータを、三次元レーザ加工機用シミュレー
ション装置内に設けられた干渉判別処理部で処理するこ
とにより、自動的に加工ヘッドとレーザ加工ワークとの
干渉チェックができる。

【００３０】また、前記の装置はレーザ加工機とは独立
しているため、レーザ加工機を使用することなく加工ヘ
ッドとレーザ加工ワークとの干渉をチェックすることが
できる。

【００３１】この結果、三次元レーザ加工機とは独立し
た計算機上で、ＣＡＤシステムで作成されたＣＡＤデー
タから三次元レーザ加工機でレーザ加工できるように作
成されたティーチングデータ中の加工ヘッドとレーザ加
工ワークとの干渉のチェックができるシステムが提供で
きるので、基本的に三次元レーザ加工機による加工現場
におけるレーザ加工ワーク切断等のプロセスで、加工ヘ
ッドとレーザ加工ワークとが干渉することが確実に阻止
でき、設計通りのスムーズな加工が行なえ、加工プロセ
スの干渉チェックのために使用されていた停止時間が削
減できる。さらに、加工ヘッドとレーザ加工ワークとの
干渉により発生する加工ヘッドの損傷、或は、これに対
処する保守点検管理等の非生産的なプロセスが避けられ
る。

【００３２】〈第二実施例〉 〈第二実施例の構成〉図６は本発明の第二実施例である
三次元レーザ加工機用シミュレーション装置を使用して
三次元レーザ加工機での切断加工を示す斜視図である。
これは、三次元ＣＡＤで作成された三次元ＣＡＤデータ
をティーチングデータに変換し、前記ティーチングデー
タ中に加工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉をチェッ
クし、加工ヘッドとレーザ加工ワークが干渉することを
確認された場合、干渉しているティーチングデータを修
正し、修正したティーチングデータによりレーザ加工ワ
ークを切断している三次元レーザ加工機システムの構成
を示す斜視図である。

【００３３】図において、１は三次元レーザ加工機本
体、２は矢印Ｘ方向に動かすことのできる加工テーブ
ル、３は加工ヘッド、４は加工ヘッド３を矢印Ｚ方向に
動かすことのできるＺ軸ユニット、５はＺ軸ユニット４
を矢印Ｙ方向に動かすことのできるＹ軸ユニットであ
る。６は加工テーブル２上に設置されたレーザ加工ワー
クである。７はティーチングボックス、８はＮＣ制御
部、９はフロッピーディスクユニットである。１１は本
実施例の装置に基づいて加工ヘッド３とレーザ加工ワー
ク６とが干渉しているティーチングデータを自動で修正
する計算機である。１６は加工ヘッド３とレーザ加工ワ
ーク６が干渉しているティーチングデータが格納されて
いるフロッピーディスク、１７は前記ティーチングデー
タを修正したティーチングデータが格納されているフロ
ッピーディスクである。１３はフロッピーディスク１７
に格納されているティーチングデータの加工軌跡であ
る。

【００３４】〈第二実施例の構成の詳細説明〉図７は本
発明の第二実施例である三次元レーザ加工機用シミュレ
ーション装置を示す斜視図である。これは、加工ヘッド
とレーザ加工ワークが干渉することが判明した場合に、
干渉する区間の姿勢軸の値を修正する三次元レーザ加工
機用シミュレーション装置を示す斜視図である。図にお
いて、１６Ａはフロッピーディスク上に格納されている
ティーチングデータ、前記ティーチングデータは一部分
が加工ヘッドとレーザ加工ワークが干渉しており、１７
は前記ティーチングデータの干渉している区間の姿勢軸
を修正したティーチングデータを格納したフロッピーデ
ィスク、１１は前記の修正を自動で行なう処理をマイク
ロプロセッサに内蔵した計算機である。

【００３５】〈第二実施例の作用〉図３は本発明の第二
実施例である三次元レーザ加工機用シミュレーション装
置を使用して三次元レーザ加工機でレーザ加工ワークを
実加工するまでの操作手順を示すフローチャートであ
り、上記第一実施例と共通である。図において、ＳＴ１
は上記第一実施例に基づきＣＡＤデータをティーチング
データに変換する手続きを実行するＣＡＤデータ変換処
理部、ＳＴ２は本実施例に基づき前記ティーチングデー
タ中の加工ヘッドとレーザ加工ワークの干渉をチェック
する手続きを実行する干渉チェック処理部、ＳＴ３は前
記処理で干渉をしたかどうかを確認する作業、ＳＴ４は
本実施例に基づき前記作業で干渉する場合に干渉してい
るティーチングデータを編集する手続きを実行するティ
ーチングデータ編集処理部、ＳＴ５は前記処理により編
集されたティーチングデータでレーザ加工ワークを切断
する実加工作業である。

【００３６】〈第二実施例の作用の詳細説明〉図８は本
発明の第二実施例である三次元レーザ加工機用シミュレ
ーション装置を使用して干渉しているティーチングデー
タの干渉区間を修正するまでの手順を示すフローチャー
トである。つまり、上記第一実施例で加工ヘッドとレー
ザ加工ワークが干渉することが判明した場合、干渉する
区間の姿勢軸の値を修正するまでの操作手順を示すフロ
ーチャートである。図において、ＳＴ１２は干渉してい
るティーチングデータ名を指定し、ティーチングデータ
の干渉している区間を指定し、前記区間の先頭の姿勢軸
値を指定するパラメータを入力するパラメータ入力手
続、ＳＴ１３は前記入力値が適当であるか否かを判断す
るパラメータ判定手続、ＳＴ１４はＳＴ１２で指定され
たティーチングデータを読込むティーチングデータ読込
処理部、ＳＴ１５はＳＴ１２で指定されたパラメータに
基づいて前記ティーチングデータを修正する修正処理
部、ＳＴ１６は前記修正されたティーチングデータをフ
ロッピーディスクに出力するティーチングデータ出力処
理部である。

【００３７】図９は本発明の第二実施例である三次元レ
ーザ加工機用シミュレーション装置の動作を示すフロー
チャートである。図のように、本実施例の三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置は、上記第一実施例によ
る装置で加工ヘッドとレーザ加工ワークとが干渉するこ
とが判明した場合、前記装置で使用したティーチングデ
ータの編集区間を指定する手続きを実行する範囲指定処
理部ＳＴ２３と、前記編集区間先頭の姿勢軸の値を指定
する手続きを実行する姿勢軸値設定処理部ＳＴ２４と、
前記編集区間の姿勢軸値を主メモリ上で自動的に計算
し、姿勢軸値の修正値を求める手続きを実行する姿勢軸
計算処理部ＳＴ２５と、前記修正値に基づきティーチン
グデータを修正する手続きを実行するティーチングデー
タ修正処理部ＳＴ２６と、修正したティーチングデータ
を外部記憶装置に出力する手続きを実行するデータ出力
処理部ＳＴ２７を設けたものである。

【００３８】即ち、本実施例の三次元レーザ加工機用シ
ミュレーション装置は、加工ヘッドとレーザ加工ワーク
が干渉することが確認された場合、三次元レーザ加工機
等の付随装置を使用することなく、修正しなければなら
ない区間を予め指定し、前記区間の先頭の姿勢軸の値を
予め与えることにより、前記区間の姿勢軸値を装置内で
自動的に変更修正するものである。

【００３９】したがって、本実施例では、加工ヘッドと
レーザ加工ワークとが干渉しているティーチングデータ
に対して、予め干渉している区間と、前記区間の先頭の
ティーチングデータの姿勢軸の値を三次元レーザ加工機
用シミュレーション装置に与え、前記装置に設けられた
範囲指定処理部と姿勢軸値設定処理部と姿勢軸計算処理
部とティーチングデータ修正処理部とデータ出力処理部
で処理することにより、干渉しているティーチングデー
タを簡便に修正することができる。

【００４０】また、前記装置はレーザ加工機とは独立し
ているため、レーザ加工機を使用することなく干渉して
いるティーチングデータを簡便に修正することができ
る。

【００４１】この結果、三次元レーザ加工機とは独立し
た計算機上で、加工ヘッドと加工ワークが干渉している
ティーチングデータを修正し、三次元レーザ加工時の加
工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉を防ぐシステムが
提供できるとともに、ティーチングデータの編集を、三
次元レーザ加工機を使用せずに行なえるので、従来三次
元レーザ加工機で用いられるティーチングデータ修正作
業時の教示操作の繁雑さも解消できる。また、ティーチ
ングデータ修正作業時における加工ヘッドとレーザ加工
ワークとの干渉により発生する加工ヘッドの損傷等の非
生産的なプロセスが避けられる。

【００４２】ところで、上記説明では、本発明を計算機
に搭載し、三次元レーザ加工機に利用する場合を例示し
たが、例えば本発明を三次元レーザ加工機制御装置に組
込むことも可能である。

【００４３】また、上記説明では、本発明をレーザ切断
加工法に利用する場合を例示したが、例えば本発明をレ
ーザ溶接に応用することもできる。

【００４４】さらに、上記説明では、三次元レーザ加工
ワークについてレーザ切断する場合を例示したが、例え
ば本発明を二次元レーザ加工ワークに応用できることは
いうまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
三次元レーザ加工機用シミュレーション装置は、データ
変換手段と、ティーチングデータ読込手段と、加工ヘッ
ド表示手段と、三次元ＣＡＤデータ読込手段と、レーザ
加工ワーク形状表示手段と、干渉確認手段とを備え、三
次元ＣＡＤで作成された三次元ＣＡＤデータを、三次元
ＣＡＤデータ入力処理部と形状データ表示処理部で処理
し、前記三次元ＣＡＤデータを変換したティーチングデ
ータを、ティーチングデータ入力処理部と加工ヘッド表
示処理部で処理し、前記２つの表示結果を干渉表示処理
部で処理するものであるから、目視で加工ヘッドとレー
ザ加工ワークとの干渉がチェックできるとともに、前記
三次元ＣＡＤデータと前記ティーチングデータを、干渉
判別処理部で処理することにより、自動的に加工ヘッド
とレーザ加工ワークとの干渉チェックができるので、三
次元レーザ加工機による加工現場におけるレーザ加工ワ
ーク切断等のプロセスで、加工ヘッドとレーザ加工ワー
クとが干渉することが確実に阻止でき、設計通りのスム
ーズな加工が行なえ、加工プロセスの干渉チェックのた
めに使用されていた停止時間が削減できる。しかも、本
装置はレーザ加工機とは独立しているため、レーザ加工
機を使用することなく加工ヘッドとレーザ加工ワークと
の干渉をチェックすることができるので、加工ヘッドと
レーザ加工ワークとの干渉により発生する加工ヘッドの
損傷、或は、これに対処する保守点検管理等の非生産的
なプロセスが避けられる。

【００４６】請求項２の発明の三次元レーザ加工機用シ
ミュレーション装置は、データ変換手段と、ティーチン
グデータ読込手段と、加工ヘッド表示手段と、三次元Ｃ
ＡＤデータ読込手段と、レーザ加工ワーク形状表示手段
と、干渉確認手段と、変更修正手段とを備え、加工ヘッ
ドとレーザ加工ワークが干渉しているティーチングデー
タに対して、予め干渉している区間と、前記区間の先頭
のティーチングデータの姿勢軸の値を与え、範囲指定処
理部と姿勢軸値設定処理部と姿勢軸計算処理部とティー
チングデータ修正処理部とデータ出力処理部で処理する
ことにより、干渉しているティーチングデータを簡便に
修正することができるので、ティーチングデータの編集
を三次元レーザ加工機を使用せずに行なえ、ティーチン
グデータ修正作業時の教示操作の繁雑さを解消できると
ともに、本装置はレーザ加工機とは独立しているため、
レーザ加工機を使用することなく干渉しているティーチ
ングデータを簡便に修正することができるので、三次元
レーザ加工機とは独立した計算機上で、ティーチングデ
ータ修正作業時における加工ヘッドとレーザ加工ワーク
との干渉により発生する加工ヘッドの損傷等の非生産的
なプロセスが避けられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第一実施例である三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置を使用して三次元レーザ
加工機での切断加工を示す斜視図である。

【図２】図２は本発明の第一実施例である三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置を示す斜視図である。

【図３】図３は本発明の第一実施例及び第二実施例であ
る三次元レーザ加工機用シミュレーション装置を使用し
て三次元レーザ加工機でレーザ加工ワークを実加工する
までの操作手順を示すフローチャートである。

【図４】図４は本発明の第一実施例である三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置を使用してＣＡＤデータ
とティーチングデータから干渉をチェックするまでの手
順を示すフローチャートである。

【図５】図５は本発明の第一実施例である三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図６】図６は本発明の第二実施例である三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置を使用して三次元レーザ
加工機での切断加工を示す斜視図である。

【図７】図７は本発明の第二実施例である三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置を示す斜視図である。

【図８】図８は本発明の第二実施例である三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置を使用して干渉している
ティーチングデータの干渉区間を修正するまでの手順を
示すフローチャートである。

【図９】図９は本発明の第二実施例である三次元レーザ
加工機用シミュレーション装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図１０】図１０は三次元レーザ加工機の構成を示すブ
ロック図である。

【図１１】図１１は三次元レーザ加工機の各軸の構成を
示す斜視図である。

【図１２】図１２はＣＡＤデータ変換装置の構成を示す
斜視図である。

【図１３】図１３はＣＡＤデータ変換装置による処理構
成を示すフローチャートである。

【図１４】図１４は従来のティーチングデータ中の干渉
をチェックする動作手順を示すフローチャートである。

【図１５】図１５は従来のティーチングデータ中の干渉
区間を修正する動作手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 三次元レーザ加工機本体 ６ レーザ加工ワーク １０ 三次元ＣＡＤデータの格納されたフロッピーデ
ィスク １１ 計算機 １２ ティーチングデータの格納されたフロッピーデ
ィスク １３ 三次元ＣＡＤデータを変換したティーチングデ
ータの加工軌跡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/403 Ｔ 9064−3Ｈ 19/42 Ｐ 9064−3Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元コンピュータ援用設計システムを
   使用して作成された三次元形状データを三次元レーザ加
   工機で使用可能なティーチングデータに変換するデータ
   変換手段と、 前記ティーチングデータを主メモリに読込むティーチン
   グデータ読込手段と、 前記ティーチングデータから経時的な加工ヘッドの各姿
   勢が識別可能な模式図を三次元表示する加工ヘッド表示
   手段と、 前記三次元形状データを主メモリに読込む三次元ＣＡＤ
   データ読込手段と、 前記三次元形状データからレーザ加工ワークの形状を三
   次元表示するレーザ加工ワーク形状表示手段と、 前記加工ヘッドの姿勢が識別可能な模式図とレーザ加工
   ワークの形状とを重合わせて描画し、前記描画の視点を
   変化させて加工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉を目
   視で確認するとともに、前記主メモリに読込まれたティ
   ーチングデータから加工ヘッドの付根の座標値を求め、
   前記加工ヘッドの付根の座標値と加工ヘッド先端の座標
   値とから加工ヘッドの姿勢軸の状態を算出し、前記三次
   元形状データと比較して加工ヘッドとレーザ加工ワーク
   との干渉を確認する干渉確認手段とを具備することを特
   徴とする三次元レーザ加工機用シミュレーション装置。
2. 【請求項２】 三次元コンピュータ援用設計システムを
   使用して作成された三次元形状データを三次元レーザ加
   工機で使用可能なティーチングデータに変換するデータ
   変換手段と、 前記ティーチングデータを主メモリに読込むティーチン
   グデータ読込手段と、 前記ティーチングデータから経時的に加工ヘッドの各姿
   勢が識別可能な模式図を三次元表示する加工ヘッド表示
   手段と、 前記三次元形状データを主メモリに読込む三次元ＣＡＤ
   データ読込手段と、 前記三次元形状データからレーザ加工ワークの形状を三
   次元表示するレーザ加工ワーク形状表示手段と、 前記加工ヘッドの姿勢が識別可能な模式図とレーザ加工
   ワークの形状とを重合わせて描画し、前記描画の視点を
   変化させて加工ヘッドとレーザ加工ワークとの干渉を目
   視で確認するとともに、前記主メモリに読込まれたティ
   ーチングデータから加工ヘッドの付根の座標値を求め、
   前記加工ヘッドの付根の座標値と加工ヘッド先端の座標
   値とから加工ヘッドの姿勢軸の状態を算出し、前記三次
   元形状データと比較して加工ヘッドとレーザ加工ワーク
   との干渉を確認する干渉確認手段と、 前記干渉確認手段で加工ヘッドとレーザ加工ワークとの
   干渉が確認された場合、修正すべき区間を予め指定し、
   前記区間の先頭の姿勢軸の値を予め与えることにより、
   前記区間の姿勢軸の値を変更し修正する変更修正手段と
   を具備することを特徴とする三次元レーザ加工機用シミ
   ュレーション装置。