JPH07314286A - モデル倣い制御によるncデータの修正方法 - Google Patents

モデル倣い制御によるncデータの修正方法

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JPH07314286A
JPH07314286A JP11068094A JP11068094A JPH07314286A JP H07314286 A JPH07314286 A JP H07314286A JP 11068094 A JP11068094 A JP 11068094A JP 11068094 A JP11068094 A JP 11068094A JP H07314286 A JPH07314286 A JP H07314286A
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JP11068094A
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Mitsuru Okamoto
満 岡本
Toru Iwata
徹 岩田
Naoyuki Kimura
直之 木村
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Osaka Kiko Co Ltd
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Osaka Kiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自由曲面形状の加工用に作成されたNCデー
タを、モデル倣い制御により自動的に修正可能な修正方
法を提供する。 【構成】 入力されたXYZ変位信号、XYZ機械位置
信号、および元のNCデータ情報に基づいて、倣い制御
部10において倣い制御処理を行ない、さらに、倣い指
令を機械側駆動部11へ送り、元のNCデータの移動方
向に基づいたモデル倣いを実行する。また、デジタイジ
ング処理部12において、元のNCデータに対応したモ
デル3の形状データを算出し、元のNCデータとモデル
3の形状データとの形状誤差を検出する。さらに、NC
データ修正部13にて、指定された許容誤差以上の形状
誤差部分に対してのみ、元のNCデータをモデル3の形
状データに合わせて修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自由曲面形状をもつ金
型等の加工用に作成されたNCデータを、修正済みモデ
ルの倣い計測により自動的に修正する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば自由曲面形状をもつ金型を加工す
る場合、従来、図10に示すような加工方法が採られて
いた。
【0003】まず、製品設計からCAD/CAMシステ
ムにより金型加工用NCデータ(以下、NCデータと呼
ぶ。)を作成し、モデル加工機により形状確認用モデル
(樹脂など)を加工する。形状確認用モデルの形状がデ
ザイナーにより承認されれば、そのNCデータを用いて
NC加工機により金型加工を行なう。
【0004】ところが、デザイナーにより形状の修正要
求があり形状確認用モデルを修正した場合、その修正が
CAD/CAMシステムで処理できない場合には、その
NCデータでは金型の加工が不可能となる。
【0005】そこで、このような場合、修正済みモデル
による倣いデジタイジングでNCデータを新たに作成し
て加工を行なうか、あるいは、修正済みモデルによる倣
い加工で金型を加工していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の修正済みモデル
による倣いデジタイジングあるいは倣い加工で金型を加
工する方法では、デジタイジングあるいは倣い加工によ
る誤差等が、未修正のモデル形状部分にも含まれること
になるため、NCデータによる加工よりも金型形状精度
が悪くなる。また、倣い制御上の理由から倣い方向が制
約されるため(一般に、倣い運転モードとして、一次元
倣い、表面往復倣い、輪郭倣い等が採用されてい
る。)、元のNCデータとは異なった加工方向となるこ
ともあり(CAD/CAMシステムで作成されたNCデ
ータは、金型の自由曲面形状に対応したデータになって
いる。)、加工効率が悪くなる場合もある。さらに、モ
デル倣いを実行するために、倣いパラメータおよびリミ
ットの設定が必要であり、そのために別途プログラムを
作成しなければならない。
【0007】本発明の目的は、自由曲面形状の加工用に
作成されたNCデータを、モデル倣い制御により自動的
に修正する修正方法を提供することにあり、これによ
り、金型加工などにおける精度ならびに加工効率の向
上、プログラム作成のための時間短縮を図らんとするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、自由曲面形状
の加工用に作成されたNCデータを用いて加工した形状
確認用モデルに修正が加えられた場合に、この修正され
た修正済みモデルの形状に合わせて上記NCデータを修
正する方法であって、NCデータに基づいて、トレーサ
による修正済みモデルの倣い制御を実行し、NCデータ
とトレーサにより計測された修正済みモデルの形状デー
タとの形状誤差を検出することにより、修正済みモデル
の形状に合わせてNCデータを修正するものである。
【0009】また、本発明は、上記構成において、NC
データの移動方向に合わせて、トレーサの倣い方向を決
定するものである。
【0010】さらに、本発明は、上記構成において、N
Cデータに対し、修正済みモデルとの形状誤差部分のみ
を修正するものである。
【0011】
【作用】元のNCデータに基づいて修正済みモデルの倣
い制御を実行するため、従来ような倣いパラメータおよ
びリミットの設定は不要である。
【0012】また、NCデータの移動方向に合わせて、
トレーサの倣い方向を決定するため、修正されたNCデ
ータと元のNCデータの加工方向は同じになる。
【0013】さらに、NCデータに対し、修正済みモデ
ルとの形状誤差部分のみを修正するため、形状未修正部
分については形状確認用モデルと同一の加工が可能であ
る。
【実施例】
【0014】以下、本発明の実施例を図面に従って説明
する。
【0015】図1は、この実施例に係わる金型加工方法
の概略を示す。まず、製品設計からCAD/CAMシス
テムにより自由曲面形状をもつ金型加工用のNCデータ
(以下、NCデータと呼ぶ。)を作成し、モデル加工機
により形状確認用モデル(樹脂など)を加工する。形状
確認用モデルの形状がデザイナーにより承認されれば、
元のNCデータを修正することなく、そのNCデータを
用いてNC加工機により金型加工を行なうが、デザイナ
ーにより形状の修正要求があり、形状確認用モデルを修
正した場合は、NCデータ修正システムにより修正済み
モデルの倣い制御を実行させる。そして、倣い制御によ
り計測された修正済みモデルの形状データと修正の対象
となる元のNCデータとの形状誤差に基づいて元のNC
データに修正を加え、この修正したNCデータを用いて
NC加工機により金型加工を行なう。
【0016】図2は、NCデータ修正システムの全体構
成を示す。トレーサ1は三次元測定機、デジタイザー、
工作機械の主軸等に装着されており、トレーサ1のスタ
イラス2とモデル3(修正済みモデル)との接触状態が
変位信号(XYZ)としてコントローラの変位入力部4
に入力される。同時に、送りサーボモータ5に直結した
エンコーダ6等から機械位置信号(XYZ)が機械位置
入力部7に入力される。また、トレーサ1による倣い方
向の基準および修正の対象となる元のNCデータが、大
容量補助記憶装置例えばハードディスク8からNCデー
タ入力部9に入力される。入力されたXYZ変位信号、
XYZ機械位置信号、および元のNCデータ情報に基づ
いて、倣い制御部10において倣い制御処理を行ない、
さらに、倣い指令を機械側駆動部11へ送り、元のNC
データの移動方向に基づいたモデル倣いを実行する。
【0017】また、デジタイジング処理部12におい
て、XYZ変位信号、XYZ機械位置信号から、元のN
Cデータに対応したモデル3の形状データを算出し、元
のNCデータとモデル3の形状データとの形状誤差を検
出する。さらに、NCデータ修正部13にて、指定され
た許容誤差以上の形状誤差部分に対してのみ、元のNC
データをモデル3の形状データに合わせて修正し、ハー
ドディスク8に再登録する。
【0018】上記NCデータ修正システムによるNCデ
ータの修正は、以下に説明するような態様で行なう。
【0019】図6は、CAD/CAMシステムで作成さ
れたNCデータA(修正の対象となる元のNCデー
タ)、NCデータAで加工されたモデル形状(3aとす
る。)、修正されたモデル形状(3bとする。)、およ
び修正後のNCデータBを示す。NCデータAでモデル
3を加工後、その一部分の形状が修正されたため、金型
を修正後のモデル形状3bに合わせて加工するために
は、NCデータAのデータ点a−b、c−d−e−f部
分をモデル形状3bに合わせて修正する必要がある。図
2に示すように、修正後のモデル3を測定機のテーブル
にセットし、トレーサ1には原則として加工工具と同一
径(必ずしも同一径でなくても良い。)のスタイラス2
をセットする。そして、修正の対象となるNCデータA
を読み出し、倣い制御を起動する。
【0020】(1)スタイラス2のアプローチおよび位
置決め まず、倣い制御部10において、任意の位置にあるスタ
イラス2をNCデータAのスタート点a(点PCとす
る。)に向かってアプローチさせる(図3参照)。スタ
イラス2の中心PSがスタート点PCに到達する前に、ス
タイラス2の変位量Eが指定された基準変位量E0に達
した場合には、その位置で移動を停止させ、スタイラス
2の中心PSが点PCに到達してもなお変位量Eが基準変
位量E0に達しない場合には、E≧E0となるまで移動さ
せる。ここで、アプローチ移動完了後のスタイラス2の
実際の中心をPSEとすると、 PSE=PS+E である。尚、中心PSの位置はXYZ機械位置信号とし
て図2におけるエンコー ダ6から機械位置入力部7を
介して、変位量EはXYZ変位信号としてトレーサ1か
ら変位量入力部4を介して、それぞれ倣い制御部10に
入力される。
【0021】ところで、仮に、スタイラス2の径が加工
工具の径と同一で、かつ、NCデータAのスタート点P
Cにおけるモデル形状に修正がなければ、中心PSEは点
PCに一致するはずであるが、スタイラス2のアプロー
チ方向によっては、必ずしも一致しない(図4参照:同
図は、スタート点PCにおけるモデル形状に修正ない場
合を示している。)。これは、スタイラス2の変位量E
が、アプローチ方向に沿ったモデル断面形状に対して法
線方向のベクトル量となるためである。つまり、スタイ
ラス2の変位量Eが、モデル形状のみならず、スタイラ
ス2のアプローチ方向によっても異なるために、このよ
うな不一致が生じるのである。
【0022】そこで、図5に示すように、NCデータA
の移動方向(ベクトルTCC)に対し、点PCを通り、TC
Cを法線ベクトルとする平面HC内で、かつ、ベクトルP
CS(=PC−PSE)と変位Eの方向とが一致する位置ま
で、言い換えると、スタイラス2の中心PSを通り、変
位量E(ベクトル量)の延長線上に点PCが位置するよ
うに、スタイラス2の中心PSを移動させる(位置決
め)。そして、この位置におけるベクトルPCSの大きさ
を、NCデータAのスタート点PCとスタイラス2の実
際の中心PSEとの面直方向誤差Gとする。尚、以上の様
にしてスタイラス2を位置決めした状態では、仮にNC
データAのスタート点PCにおけるモデル形状に修正が
なければ、中心PSEは点PCに一致し、面直方向誤差G
はゼロになる。
【0023】(2)モデル倣い スタイラス2のアプローチおよび位置決め完了後、NC
データAの指令方向に沿ってスタイラス2を移動させ、
修正後のモデル形状3bの表面を倣わせる。図7に、モ
デル倣い方法の概要を示す。
【0024】スタイラス2の実際の中心PSEから、修正
の対象となるNCデータA線分に垂線を下ろし、その交
点をPCNとする。また、点PCNを含むNCデータA線分
の進行方向単位ベクトルをTCCとする。中心PSEを通り
変位ベクトルEを法線ベクトルとする平面HE上におけ
る単位ベクトルTCCの正斜影ベクトルをPCCEとする
と、倣い速度ベクトルVCは、 VC=VCMD・PCCE/|PCCE| {VCMD:倣い指令速度(スカラー量)} となる。
【0025】アプローチと同様、スタイラス2の中心P
SEとNCデータA上の点PCNによるベクトルPCSE(=
PCN−PSE)の大きさを面直方向誤差Gとするために、
点PCNを通り、外積ベクトル(PCCE×E)を法線ベク
トルとする平面HCEにおいて、PSEより下ろした垂線と
平面HCEとの交点をPHCとし、ベクトルPHCS(=PHC
−PSE)がゼロになるように位置補正する。その補正速
度ベクトルVSは、 VS=GS・PHCS (GS:補正のゲイン) となる。
【0026】また、スタイラス2の変位量Eが、指定さ
れた基準変位量E0に一致するための補正速度ベクトル
VNは、 VN=GS・(|E|−E0)・TE (GS:補正ゲイン、TE:変位量Eの変位方向単位ベク
トル) となる。
【0027】以上より、倣い速度Vは、V=Vc+VS+
VNとなる。
【0028】倣い制御の実行中、図9に示すように、一
定時間間隔(t)でサンプリングした点列データPi
(i=1、2、3、・・・)の状態フラグ(NCデータ
Aの指令ブロックである場合FLG=1、そうでない場
合FLG=0)、スタイラス2の実際の中心すなわち計
測データ点PSE、NCデータA上のデータ点PCN、およ
び、点PSEと点PCN間の距離(PCSE=面直方向誤差
G)を、図2におけるデジタイジング制御部12のメモ
リバッファに登録する。尚、同図における点a、b、
c、d、e、f、gはNCデータAの指令ブロックであ
る。図8に、メモリバッファの例を示す。
【0029】図2におけるNCデータ修正部13での処
理を以下に示す。デジタイジング制御部12のメモリバ
ッファ内に登録された点列データPiにおいて、PCSE
=面直方向誤差Gが指定された許容形状誤差範囲S内で
あれば、NCデータAの修正は行なわず、状態フラグが
NCデータAの指令ブロックすなわちFLG=1のNC
データ点PCNを、図2におけるハードディスク8に出力
する。図9においては、点b、cがこれに該当する。一
方、面直方向誤差Gが許容形状誤差範囲S外の場合は、
NCデータAの修正を行なう。この場合、NCデータA
における修正すべき点列データ(PJ)の一つ手前の点
列データ(PJ-1)のNCデータ点PCNを図2における
ハードディスク8に出力した後、点列データ(PJ)の
計測データ点PSEをハードディスク8に修正NCデータ
として出力する。図9参照しながら具体的に説明する
と、例えばNCデータAの指令ブロック(c−d)間の
領域において、点列データ(PJ)における面直方向誤
差Gが許容形状誤差範囲S外であり、点列データ(PJ-
1)における面直方向誤差Gが許容形状誤差範囲S内で
ある場合には、点列データ(PJ-1)のNCデータ点PC
Nを出力した後、点列データ(PJ)の計測データ点PSE
を修正NCデータとして出力する。尚、点列データ(P
J+1)、(PJ+2)、・・・は、面直方向誤差Gが許容形
状誤差範囲S内になるまで、計測データ点PSEを出力す
る。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自由曲面形状の加工用に作成されたNCデータを用いて
加工した形状確認用モデルに修正が加えられた場合に、
この修正済みモデルをNCデータで倣いデジタイジング
するだけで、NCデータを修正済みモデルの形状に合わ
せて自動的に修正することが可能となる。しかも、元の
NCデータに基づいて修正済みモデルの倣い制御を実行
するため、従来のような倣いパラメータおよびリミット
の設定は不要である。
【0031】また、NCデータの移動方向に合わせて、
トレーサの倣い方向を決定するため、修正されたNCデ
ータと元のNCデータの加工方向は同じになり、加工効
率低下の心配もない。
【0032】さらに、NCデータに対し、修正済みモデ
ルとの形状誤差部分のみを修正するため、形状未修正部
分については形状確認用モデルと同一の加工が可能であ
り、加工精度低下の心配もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係わる金型加工方法の概略を示す図で
ある。
【図2】NCデータ修正システムの全体構成を示す図で
ある。
【図3】スタイラスのアプローチおよび位置決めの態様
を示す図である。
【図4】スタイラスのアプローチおよび位置決めの態様
を示す図である。
【図5】スタイラスのアプローチおよび位置決めの態様
を示す図である。
【図6】NCデータA(修正の対象となる元のNCデー
タ)、NCデータAで加工されたモデル形状(3a)、
修正されたモデル形状(3b)、および修正後のNCデ
ータBを示す図である。
【図7】モデル倣い方法の概要を示す図である。
【図8】デジタイジング制御部のメモリバッファの一例
を示す図である。
【図9】NCデータと修正済みモデルの形状データを示
す図である。
【図10】従来の金型加工方法を示す図である。
【符号の説明】
1 トレーサ 2 スタイラス 3 形状確認用モデル A NCデータ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/404

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自由曲面形状の加工用に作成されたNC
    データを用いて加工した形状確認用モデルに修正が加え
    られた場合に、この修正された修正済みモデルの形状に
    合わせて上記NCデータを修正する方法であって、 上記NCデータに基づいて、トレーサによる上記修正済
    みモデルの倣い制御を実行し、上記NCデータとトレー
    サにより計測された上記修正済みモデルの形状データと
    の形状誤差を検出することにより、上記修正済みモデル
    の形状に合わせて上記NCデータを修正することを特徴
    とするモデル倣い制御によるNCデータの修正方法。
  2. 【請求項2】 上記NCデータの移動方向に合わせて、
    トレーサの倣い方向を決定することを特徴とする請求項
    1のモデル倣い制御によるNCデータの修正方法。
  3. 【請求項3】 上記NCデータに対し、上記修正済みモ
    デルとの形状誤差部分のみを修正することを特徴とする
    請求項1または2のモデル倣い制御によるNCデータの
    修正方法。
JP11068094A 1994-05-25 1994-05-25 モデル倣い制御によるncデータの修正方法 Withdrawn JPH07314286A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009211255A (ja) * 2008-03-03 2009-09-17 Honda Motor Co Ltd 金型加工データ変更方法
JP2012020348A (ja) * 2010-07-12 2012-02-02 Ihi Corp ロボットによるバリ除去方法
CN110370076A (zh) * 2019-08-08 2019-10-25 合肥学院 基于加工机床的自由曲面原位测量方法

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