JPH08115114A - Ｃｎｃのストロークチェック方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 進入禁止領域に対する工具の移動をチェック
するＣＮＣのストロークチェック方式において、工具の
形状や大きさに応じてより正確にストロークチェックを
行うことができるようにする。 【構成】 軸移動制御手段３が加工プログラム１に従っ
て工具２の軸を移動制御すると、位置検出手段４が軸の
現在位置を検出する。立体領域位置演算手段６は、軸の
現在位置と、立体領域データ設定手段５によりデータ設
定された少なくとも工具を取り囲む立体領域のデータと
から工具２の現在の立体領域の位置を演算する。干渉判
断手段７は、この現在の立体領域が進入禁止領域データ
設定手段８によりデータ設定された進入禁止領域と干渉
するか否かを判断し、干渉すると判断した場合にはアラ
ームを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は予め設定されたストロー
クリミットに対する工具の移動をチェックするＣＮＣの
ストロークチェック方式に関し、特にソフトウェアで設
定されたストロークリミットに対する工具の移動をチェ
ックするＣＮＣのストロークチェック方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＮＣ（数値制御装置）では、機
械座標上の工具のストロークをソフトウェアやリミット
センサによってチェックすることにより、工具の他の機
械部分への衝突等を防止している。このストロークチェ
ックの方式としては、工具が設定された進入禁止領域に
進入する手前で停止させる方式や、指令ブロック毎に工
具の軌道を予測し、その軌道が進入禁止領域に進入する
場合には、手前の指令ブロックの実行終了時に工具を停
止させる方式等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のスト
ロークチェックの方式では、工具が禁止領域に進入する
か否かの判定は、工具座標値と進入禁止領域との比較に
よって行っていた。しかし、実際の工具は、工具座標位
置の周りに工具長や工具径を有しており、工具座標位置
だけで判断したのでは正確なストロークチェックができ
ない。

【０００４】そこで、特開平６−２２２８２１号のよう
に、工具長や工具径を考慮したストロークチェック方式
がある。しかし、この方式では、工具座標値を工具長や
工具径だけずらしただけなので、工具を一つの点として
いることには変わらなかった。このため、図７に示すよ
うに、工具４２が機械座標系に対して傾いた状態で移動
制御され、工具４２の中間部分のみが進入禁止領域４３
に進入する場合があっても、従来の方式ではそれを判断
することができなかった。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、工具の形状や大きさを考慮してより正確に工
具のストロークチェックを行うことのできるＣＮＣのス
トロークチェック方式を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、進入禁止領域に対する工具の移動をチェ
ックするＣＮＣのストロークチェック方式において、少
なくとも前記工具を取り囲む立体領域のデータを設定す
る立体領域データ設定手段と、前記進入禁止領域のデー
タを設定する進入禁止領域データ設定手段と、加工プロ
グラムに従って工具の軸を移動制御する軸移動制御手段
と、前記軸の現在位置を検出する位置検出手段と、前記
軸の現在位置および前記立体領域のデータから、工具の
現在の立体領域の位置を演算する立体領域位置演算手段
と、前記現在の立体領域が前記進入禁止領域と干渉する
か否かを判断し、干渉すると判断した場合にはアラーム
を出力する干渉判断手段と、を有することを特徴とする
ＣＮＣのストロークチェック方式が提供される。

【０００７】

【作用】軸移動制御手段が加工プログラムに従って工具
の軸を移動制御すると、位置検出手段が軸の現在位置を
検出する。立体領域位置演算手段は、軸の現在位置、お
よび立体領域データ設定手段によりデータ設定された少
なくとも工具を取り囲む立体領域のデータから工具の現
在の立体領域の位置を演算する。干渉判断手段は、この
現在の立体領域が進入禁止領域データ設定手段によりデ
ータ設定された進入禁止領域と干渉するか否かを判断
し、干渉すると判断した場合にはアラームを出力する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本実施例の機能の概念を示す図である。
軸移動制御手段３が加工プログラム１に従って工具２の
軸を移動制御すると、位置検出手段４が軸の現在位置を
検出する。立体領域位置演算手段６は、軸の現在位置
と、立体領域データ設定手段５によりデータ設定された
少なくとも工具を取り囲む立体領域のデータとから工具
２の現在の立体領域の位置を演算する。干渉判断手段７
は、この現在の立体領域が進入禁止領域データ設定手段
８によりデータ設定された進入禁止領域と干渉するか否
かを判断し、干渉すると判断した場合にはアラームを出
力する。

【０００９】図２は本発明の数値制御装置（ＣＮＣ）の
ハードウェアの概略構成を示すブロック図である。数値
制御装置はプロセッサ１１を中心に構成されている。プ
ロセッサ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプロ
グラムに従って数値制御装置全体を制御する。このＲＯ
Ｍ１２にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用され
る。

【００１０】ＲＡＭ１３にはＳＲＡＭ等が使用され、一
時的な計算データ、表示データ、入出力信号等が格納さ
れる。不揮発性メモリ１４には、図示されていないバッ
テリによってバックアップされたＣＭＯＳが使用され、
電源切断後も保持すべきパラメータ、加工プログラム、
工具補正データ、ピッチ誤差補正データ等が記憶され
る。工具補正データは、オフセット番号毎に対応する工
具の工具長や工具径である。また、不揮発性メモリ１４
には、後述する進入禁止領域データが格納される。

【００１１】ＣＲＴ／ＭＤＩユニット２０は、数値制御
装置の前面あるいは機械操作盤と同じ位置に配置され、
データ及び図形の表示、データ入力、数値制御装置の運
転に使用される。グラフィック制御回路２１は数値デー
タ及び図形データ等のディジタル信号を表示用のラスタ
信号に変換し、表示装置２２に送り、表示装置２２はこ
れらの数値及び図形を表示する。表示装置２２にはＣＲ
Ｔあるいは液晶表示装置が使用される。

【００１２】キーボード２３は数値キー、シンボリック
キー、文字キー及び機能キーから構成され、加工プログ
ラムの作成、編集及び数値制御装置の運転に使用され
る。ソフトウェアキー２４は表示装置２２の下部に設け
られ、その機能は表示装置に表示される。表示装置の画
面が変化すれば、表示される機能に対応して、ソフトウ
ェアキーの機能も変化する。

【００１３】軸制御回路１５はプロセッサ１１からの軸
の移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ１６
に出力する。サーボアンプ１６はこの移動指令を増幅
し、工作機械３０に結合されたサーボモータを駆動し、
工作機械３０の工具とワークの相対運動を制御する。な
お、軸制御回路１５及びサーボアンプ１６はサーボモー
タの軸数に対応した数だけ設けられる。

【００１４】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１８は、プロセッサ１１からバス１９経由でＭ
（補助）機能信号、Ｓ（スピンドル速度制御）機能信
号、Ｔ（工具選択）機能信号等を受け取る。そして、こ
れらの信号をシーケンス・プログラムで処理して、出力
信号を出力し、工作機械３０内の空圧機器、油圧機器、
電磁アクチュエイタ等を制御する。また、工作機械３０
内の機械操作盤のボタン信号、スイッチ信号及びリミッ
トスイッチ等の信号を受けて、シーケンス処理を行い、
バス１９を経由してプロセッサ１１に必要な入力信号を
転送する。

【００１５】なお、図２ではスピンドルモータ制御回路
及びスピンドルモータ用アンプ等は省略してある。ま
た、上記の例ではプロセッサ１１は１個で説明したが、
複数のプロセッサを使用してマルチプロセッサ構成にす
ることもできる。

【００１６】次に本実施例のストロークチェック方式の
具体的な手順の例を説明する。図３はストロークチェッ
クを行うための工具移動制御の一例を示す図である。こ
こでは、進入禁止領域４３の設定された座標系で、チャ
ック４１に取り付けられた工具４２のストロークチェッ
クを行う例を示す。この工具４２の移動制御の加工プロ
グラムの一例を以下に示す。なお、ここでは特に重要な
命令以外については、その具体的な指令値は省略してあ
る。

【００１７】 この加工プログラムでは、指令ブロックＮ１０において
コードＧ２２および各軸の境界値の最大値および最小値
の入力により進入禁止領域４３が設定される。この進入
禁止領域４３は、不揮発性メモリ１４等に格納される。
指令ブロックＮ２０では、コードＧ４３．１によって工
具軸方向の工具長補正がオンされ、Ａ軸、Ｃ軸の指令に
よって工具４１が傾く。なお、工具長補正値は、オフセ
ット番号０１に対応するデータが使用される。

【００１８】指令ブロックＮ３０では、コードＧ２２．
１によって本実施例のストロークチェックの開始が指令
される。以後指令ブロックＮ４０、指令ブロックＮ５０
・・・というように、工具４２の移動が実行されると同
時に、一定周期毎、例えば補間演算周期毎に工具４２の
ストロークチェックが行われる。

【００１９】本実施例のストロークチェックでは、工具
４２の位置は点座標でなく、その立体領域が進入禁止領
域４３に進入するか否かを監視する。より具体的には、
不揮発性メモリ１４のオフセット番号０１に対応する格
納領域には、工具長補正値Ｌと工具径補正値Ｒとが格納
されており、ＣＮＣ側では、これらを使用することによ
り、工具の位置データとして直径２Ｒ、高さＬの円柱形
の立体領域を設定する。

【００２０】ブロックＮ４０、５０の実行により工具４
２がそれぞれ軌道Ｂ１、Ｂ２に沿って移動していくとす
ると、その軌道Ｂ１、Ｂ２上を工具４２が移動中、ＣＮ
Ｃは、図４に示すように、一定周期毎にサンプリングを
行い、工具４２の円筒形の立体領域４２ａの表面部分の
座標値と、進入禁止領域４３の表面部分の座標値とを比
較する。そして、例えば軌道Ｂ２の移動中に、点Ｐ１に
おいて工具４２の立体領域が進入禁止領域４３に干渉し
たとすると、ＣＮＣ側は、直ちにアラームを出力し、工
具４２の移動を停止する。

【００２１】図５は工具４２の立体領域４２ａと進入禁
止領域４３との干渉の判断の一例を示す図である。ＣＮ
Ｃ側は、立体領域４２ａと進入禁止領域４３とをそれぞ
れ３平面に投影し、各平面上で干渉をチェックする。図
５ではＸ−Ｚ平面に投影した例を示している。このＸ−
Ｚ平面に投影した立体領域４２ａｘｚと進入禁止領域４
３ｘｚに対して、ＣＮＣ側は、まず立体領域４２ａｘｚ
の輪郭部分を方程式で表せる線分Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ
４に分割して、それぞれの線分Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４
が進入禁止領域４３ｘｚの輪郭の線分Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４と交点を持つか否かを計算により判断する。

【００２２】ここでは、立体領域４２ａｘｚの曲線部分
Ｍ３が、進入禁止領域４３ｘｚの線分Ｑ４と点Ｐ１ｘｚ
において交点があるものとする。ＣＮＣ側は、この交点
があることを検知することにより、直ちにアラームを出
力する。また、交点が検知されない場合には他の平面に
ついても計算を行い、３平面のうち一つでも交点がある
ことを検知すると、アラームを出力する。

【００２３】図６は上述したストロークチェックのため
のプロセッサ１１側の主な処理手順を示すフローチャー
トである。 〔Ｓ１〕加工プログラムを読み込んで実行を開始する。 〔Ｓ２〕加工プログラムで指令されているデータに基づ
いて工具４２の立体領域４２ａおよび進入禁止領域４３
を設定する。 〔Ｓ３〕加工プログラムの各指令ブロックに従って、工
具４２の移動制御を行う。 〔Ｓ４〕立体領域４２ａと進入禁止領域４３との干渉を
チェックする。 〔Ｓ５〕立体領域４２ａと進入禁止領域４３との干渉が
検出されたか否かを判断し、されればステップＳ７に進
み、されなければステップＳ６に進む。 〔Ｓ６〕加工終了か否かを判断し、終了であれば本フロ
ーチャートを終了し、そうでなければステップＳ３に戻
る。 〔Ｓ７〕アラームを出力し、工具４２の移動を停止させ
る。

【００２４】このように、本実施例では、工具４２の工
具長補正値Ｌおよび工具径補正値Ｒに基づいて設定され
る立体領域４２ａと、機械座標上の進入禁止領域４３と
の干渉を検出するようにしたので、工具の形状や大きさ
に応じてより正確なストロークチェックが可能となる。
特に、図７に示すように、座標系に対して工具４２が斜
めに移動し、その先端部以外の部分が進入禁止領域４３
と干渉しても、確実にそれを検知することができる。

【００２５】なお、本実施例では、工具４２の工具長補
正値Ｌおよび工具径補正値Ｒから、直径２Ｒ、高さＬの
円柱体を立体領域４２ａに設定する例を示したが、縦２
Ｒ、横２Ｒ、高さＬの直方体を立体領域４２ａとしても
よい。また、立体領域４２ａとしては、工具だけでな
く、チャック４１をも含む領域としてもよい。

【００２６】また、本実施例では、進入禁止領域４３の
データを加工プログラムで指令するようにしたが、予め
パラメータ設定するようにしてもよい。さらに、本実施
例では、工具４２の立体領域４２ａおよび進入禁止領域
４３を機械座標系の３平面に投影させて、各平面上で干
渉のチェックを行うようにしたが、ＣＮＣ内部で工具４
２と進入禁止領域４３のグラフィック画面データを有
し、そのグラフィック画面上で両者が干渉した場合にア
ラームを出力するようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、少なく
とも工具を取り囲む立体領域のデータを設定しておき、
軸の現在位置および工具の立体領域のデータから工具の
現在の立体領域の位置を演算し、この現在の立体領域が
進入禁止領域と干渉するか否かを判断し、干渉すると判
断した場合にはアラームを出力するようにしたので、工
具の形状や大きさに応じてより正確なストロークチェッ
クを行うことができる。このため、座標系に対して工具
が斜めに移動している場合でも、確実に進入禁止領域と
の干渉を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の機能の概念を示す図である。

【図２】本発明の数値制御装置（ＣＮＣ）のハードウェ
アの概略構成を示すブロック図である。

【図３】ストロークチェックを行うための工具移動制御
の一例を示す図である。

【図４】ストロークチェックの概念を示す図である。

【図５】工具の立体領域と進入禁止領域との干渉の判断
の一例を示す図である。

【図６】ストロークチェックのためのプロセッサ側の主
な処理手順を示すフローチャートである。

【図７】座標系に対して工具が傾斜して移動している場
合の進入禁止領域との位置関係の例を示す図である。

【符号の説明】

１ 加工プログラム ２ 工具 ３ 軸移動制御手段 ４ 位置検出手段 ５ 立体領域データ設定手段 ６ 立体領域位置演算手段 ７ 干渉判断手段 ８ 進入禁止領域データ設定手段 １１ プロセッサ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ 不揮発性メモリ １５ 軸制御回路 ３０ 工作機械 ４１ チャック ４２ 工具 ４３ 進入禁止領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 進入禁止領域に対する工具の移動をチェ
   ックするＣＮＣのストロークチェック方式において、 少なくとも前記工具を取り囲む立体領域のデータを設定
   する立体領域データ設定手段と、 前記進入禁止領域のデータを設定する進入禁止領域デー
   タ設定手段と、 加工プログラムに従って工具の軸を移動制御する軸移動
   制御手段と、 前記軸の現在位置を検出する位置検出手段と、 前記軸の現在位置および前記立体領域のデータから、工
   具の現在の立体領域の位置を演算する立体領域位置演算
   手段と、 前記現在の立体領域が前記進入禁止領域と干渉するか否
   かを判断し、干渉すると判断した場合にはアラームを出
   力する干渉判断手段と、 を有することを特徴とするＣＮＣのストロークチェック
   方式。
2. 【請求項２】 前記立体領域データは、円柱形であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のＣＮＣのストロークチェ
   ック方式。
3. 【請求項３】 前記立体領域データは、直方体形である
   ことを特徴とする請求項１記載のＣＮＣのストロークチ
   ェック方式。
4. 【請求項４】 前記立体領域データは、チャック部分の
   立体領域を含めることを特徴とする請求項１記載のＣＮ
   Ｃのストロークチェック方式。
5. 【請求項５】 前記干渉判断手段は、前記立体領域と前
   記進入禁止領域とを機械座標系の平面に投影して前記干
   渉を判断するように構成されていることを特徴とする請
   求項１記載のＣＮＣのストロークチェック方式。
6. 【請求項６】 前記干渉判断手段は、前記立体領域と前
   記進入禁止領域のグラフィック画面を仮想的に生成し、
   前記グラフィック画面上で前記干渉を判断するように構
   成されていることを特徴とする請求項１記載のＣＮＣの
   ストロークチェック方式。