JPS618256A

JPS618256A - Ｎｃデ−タ干渉防止装置

Info

Publication number: JPS618256A
Application number: JP12877784A
Authority: JP
Inventors: Takeomi Kikuchi; 菊地　武臣
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1986-01-14
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH0722869B2

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、ＮＣ工作機械等における工具の移動経路が、
加工ワークもしくはワーク取付治具に干渉されることを
作業実施前に予防する干渉防止装置に関し、特に、ＮＣ
データにより移動経路をチェックして干渉を予防するＮ
Ｃデータ干渉防止装置に関する。

〔従来の技術〕

ＮＣ工作機械等において、ワークへの加工作業中、工具
が１つの加工点から次の加工点へ移動する経路は、直線
最短距離を辿ることもあれば、機械の構造に拘束される
こともあるが、いずれにせよ、加工ワークの形状もしく
はワーク取付治具の存在に経路を干渉される確率、言い
換えれば、ワークの壁面や冶具等に工具が衝突する危険
性が常に存在する。従来は、この干渉を予め防ぐために
、工具が何かに接近しそうな場合には、干渉の有無を判
定するよりも、安全を見込んだ迂回経路でプログラミン
グする方を便利として、結果的に無駄な非加工時間が長
くなってしまう傾向があった。

また、干渉の有無を判定するとしても、ワークとの干渉
が検討されるだけで、取付治具との干渉はなおざりにさ
れていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、事前にＮＣデ
ータをチェックして工具の移動経路に対する干渉の有無
を判別し、しかも、その判別は加工ワークだけでなく、
ワーク取付治具にも有効なもので、更に、干渉が発見さ
れた場合にはこれを避ける工具移動経路を自動的に決定
することのできるＮＣデータＴ？′Ｉ；防＋ｈ装置を提
供して、無駄な非加工時間を短縮し、かつ、工具のｆＱ
　（ｇ等を予防し、工具のｔＭ　（ｇ等を予防し、作業
効率と安全性の向上を企ることである。

〔発明の概要〕本発明は、上記の目的を達成するために、ＮＣデータに
よる工已の移動杆Ｎｈ上に任意のチェックポイントを選
定し、その座標値をワーク形状データもしくは治具デー
タと数値的に比較することで干渉の有無を判別する手段
を設け、更に、当該ＮＣデータと工具データに基づく別
な移動経路を検索する手段を備えて、干渉が有ると判別
された場合に、干渉の無い最適の移動経路を提示するこ
とを特徴とする。

〔実施例とその効果〕

以下、本発明を図面と実施例によって詳細に説明する。

第１図各４Ｆ、本発明を実施したＮＣデータ干渉防１１
−装置の一例を示す概略構成図である。図において、Ｎ
Ｃデータ干渉防止装置は、第１の記憶手段１と、第２の
記１０手段２と、レジスタ３と、干渉判別手段４と、経
路判別手段５と、中央処理装置６と、入力回路７ａおよ
び出力回路７ｂとで概略構成される。第１の記憶手段１
は通常ＲＡＭであって、ＮＣデータメモリ１１．ワーク
形状データメモリ１２．工具データメモリ１３および治
具データメモ１１１４からなり、第２の記憶手段２は干
渉判別用の基中データを格納すｚｌデー−９ゾモリで、
通常ＲＡＭもしく　４；ｌ：　ｒ）ＲＯＭ　（プ１−１
グラマプル［？ＯＭ）が適当である。レジスタ３は、「
具の移ΦＩＩ経路上に設定した中間点を、その座標イ直
によって、登録するためのもので、ワーク用のものと治
μ用のものとをそれぞれ設ける。干渉判別手段４は、前
記レジスタ３からの座標値と前記干渉判別データメモリ
２からの基準値とを比較して干渉の有無を判別するもの
で、ワーク干渉判別回路４１と治具干渉判別回路４２と
を備え、それぞれのレジスタ３から座標値を入力される
。干渉が有ると判別された場合に、経路判別手段回路５
は、複数の別な移動経路を検索し、干渉の無い最適の移
動経路を判別回路で判別する。かくして、上記３つの判
別回路のいずれかから、干渉の無い移動経路のデータが
出力されるわけだが、該データは加工データ出力メモリ
５１に一時格納される。上記各メモリの書き込みや読み
出し、データの演算および各回路の制御は、中央処理装
置６で制御される。中央処理袋Ｗ６のデータバス６ａに
は、入力回路７ａお、１−び出力回路７ｂが接続され、
入力回路７ａには、加工データ人力装置７１を介して、
ＮＣテープ７２やフロッピーディスク７３からの入力が
あり、また、キーボード７４からも操作され、同様に、
出力回路７ｂは、ＮＣテープ７２やフロンピーディスク
７３へ出力する他に、プリンタ７５およびＣＲＴディス
プレイ７６へも接続されて、入出力手段を構成している
。

さて、上記のＮＣデータ干渉防止装置によるワーク形状
に対する干渉防１トの実施例を説明する。

該２図（イ）および（ｎ）は、本発明を実施するのに好
適なワーク孔加工の一例を示す正面図および断面図であ
る。第２図において、ワークＷは、中空円筒状の内壁底
面の張り出し部に孔加工されることになっていて、孔数
は６箇所で、孔の加工位置ＰＩ、Ｐ２・・・Ｐ、は、円
筒の中心軸位置Ｏから半径Ｒ０の同心円上に等間隔で配
置され、工具は内径Ｒ２，深さＨの円筒内に挿入されて
前記張り出し部へ孔径ｄ、深さＬの孔を穿設することに
なる。

ここで、工具が前記加工位置ＰＩ、Ｐ２・・・Ｐ６へ移
動するための移動方向をＹ軸およびＹ軸の２軸方向で操
作されるものとし、円筒の深さ方向に沿った工具の加工
方向をＹ軸とする。一般に、工具の平面位置移動はＹ軸
およびＹ軸それぞれのサーボモータで行われ、それぞれ
に早送り位置決め移動が指示されたのち、起動信号で同
時に、かつ等速で移動が開始される。従って、移動はま
ず、ＸおよびＹの両軸に４５度の角度をなす方向へ前記
移動量の少ない軸が停止するまで移動し、次に移動量が
残っている方の軸が残量を消化するだけ移動する。もし
、いずれかの軸が移動量ゼロの場合は、移動量が与えら
れた方の軸だけが最初から運動するので、Ｙ軸に沿った
移動か、Ｙ軸に沿った移動かになる。これが、ＭＣデー
タにおける工具の移動を拘束する条件で、例えば、第２
図（イ）において、加工位置Ｐ１からＲ２への移動経路
は、ＰＩとＲ２とを結ぶ直線ではなく、Ｘ軸モータを（
＋）側へ、Ｙ軸モータを（−）側へ同時回転させて得ら
れる４５度方向へまずスタートし、Ｒ２とＹ座標値を等
しくする中間点Ｐ１２でＹ軸分の移動は終るので、以后
はＸ軸モータのみの方向へ転して、Ｘ軸移動量の残量を
消化し、次の加工位置Ｐ２へ達する。このような前提条
件で、本実施例のＮＣデータを検討すると、移動Ｐ、−
Ｐｇは上記中間点Ｐ１□を経由するが、中間点ＰＩ２が
円筒中心寄りの空間部なので問題はなく、移動Ｐ２→Ｐ
３もＹ軸のみの移動でやはり問題ない。検討を要するの
け、加工部１ｐ３−ｐ４の移動である。前記条件どおり
に操作されると、Ｙ軸（−）側とＹ軸（＝）側との同時
駆動で中間点Ｐ３４を経由することになるが、この中間
点Ｐ’Ｊ４は、Ｒ３とＲ４とを結ぶ直線（および円弧）
よりも円筒内壁に近く、工具と内壁との接触すなわち干
渉が問題になる。

これを自動的かつ論理的に判定しようとするのが、第１
図に示した本発明によるＮＣデータ干渉防止装置で、第
３図は、該装置を第２図の実施例に適用したフローチャ
ートである。以下、発明によるワーク形状干渉チェック
を上記３図により説明する。

第３図のフローは、各入出力手段より、ＮＣデータメモ
リ１１に加工位置Ｐ、、Ｐ、・・・Ｒ６の位置データお
よび孔径ｄなどが入力され、ワーク形状データメモリ１
２にはＸおよびＹの中心値、Ｒ１゜Ｒ，、Ｈ，Ｔ、など
の入力され、工具データメモリ１３には工具ホルダの種
類、径、長さ、補正値などが入力された状態から開始さ
れる。干渉チェックは各加工点間の移動ＰＨ＋１のすべ
てについて実施されるが、まず、その移動が前記１軸で
あるか、２軸移動であるかの判別が行われる。既に説明
したとおり、１軸のみの移動ではワーク形状の干渉は問
題ない。２軸で起動される場合は、中間点の演算が行わ
れることになる。演算の詳細は後記するが、演算の結果
として、円筒中心から中間点への距離が、円筒中心から
各加工位置への距離Ｒ１よりも小さければ、経路は内側
空間ということで干渉は無いことになり、更に、円筒中
心から中間点への距離に工具ホルダの半径を加えた数値
が、円筒壁面の内径Ｒ２よりも小さければ、経路が加工
位置より外周側であったとしても内壁には接触しないの
で干渉は無いと判定される。なお、前記工具ホルダの半
径は、第２図（ハ）および（ニ）に示すように、ワーク
の加工部位の深さＨと関連して、工具データ中のいずれ
の数値を使用するかが決定される。さて、上記フローの
２段にわたる干渉チェックで干渉が有ると判定された場
合は、別な移動経路を検索することになる。まず、前記
深さＨが所定の制限値よりも小さく許容される場合、簡
単に言い換えると浅い場合は、工具を引き抜いて、ワー
ク外で通常の中間点Ｐ３４を通過する移動経路口を選択
すればよい。深さＨが所定の制限値を越えている場合は
、ロスタイムが大きくなるので、別経路を選択すること
にして、その方法は、２軸を同時起動せず、Ｙ軸の移動
を行ったのちにＹ軸の移動を行うことによって、別な中
間点Ｐ３４′を経由する別な移動経路イを選択する。

第４図は、上記の判別に使用された演算を詳細に説明す
るだめの座標図である。干渉を判定する　　　−ための
同心円の中心であって円筒中心でもある点Ｐ０の座標を
（Ｘｏ、ｙｏ）とし、レジスタ（ワーク用）３に登録さ
れた中間点ＰＡの座標を（ｘＡ。

ｙＡ）とすると、Ｐ、からＰ８までの距ｔ％Ｉ　ＲＡは
、Ｒａ　＝Ｊ　ＣＸｓ　　Ｘｏ）　　＋（ｙＡ　　’１
ｏ）２として算出される。そして、この位置Ｐ。からワ
ーク内壁までの距離γは、内壁の半径Ｒ２をワーク形状
データメモリ１２から読み出して、ｒ＝Ｒｚ　−ＲＡと算出される。これらの数値は、干渉判別データメモリ
２に一時格納されたのち、ワーク干渉判別回路４１で、
工具データメモリ１３からの前記工具ホルダの半径１／
２Ｄと比較されて、ｒ＞１／２Ｄ・・・・・・干渉無し γ≦１／２Ｄ・・・・・・干渉有りのフラッグがたてられる。

また、経路判別回路５では、移動経路の起点Ｐ。

の座標（”Ｎ　＋　　ｘＮ）と終点ＰＨ＋１の座標（Ｘ
Ｎ＋Ｉ＋ｙＨ９１）から移動方向ＸおよびＹの判定を行
い、Ｘ＝ｘ、、−ｘ。

Ｙ：ｙＮ◆＋　　３’Ｎの正負値を判定する。同時に、起点の位置そのものも、
ｘＮ＜Ｘｏ側であるか、ＸＮ　＞Ｘｏ側であ１するかを演算して、干渉判別データメモリ２に格納されて
いる下表のテーブルを索引する。

第１表木表のいずれの欄が索引されるかによって、Ｘ軸とＹ軸
を別々に駆動させる際の順番が選択され、干渉を防止す
るための別な移動経路が自動的に選択されるわけである
。

次に、取付治具に対する干渉防止の実施例を説明する。

第５図は、取付治具を使用するワーク加工の一例を示す
斜視図である。第５図において、ワークＷは、ボルトな
どで緊締された取付治具Ｆ１りで加工台に固定されて、王ＭＴにより加工位置Ｐ＋。

Ｐ２などに孔加工されるが、工具移動Ｐ、−Ｐ２に際し
て、取付治具Ｆの存在が干渉の対象になり、この干渉を
予防するために、工具ＴをＺ方向に充分引き上げるよう
なプログラミングをすると、無駄な非加工時間が増すこ
とになる。第６図（イ）および（ロ）は、本発明を実施
するのに好適なワーク孔加工の別な一例を示す正面図お
よび側面図である。両図において、ワークＷは取付治具
Ｆに固定されていて、ワーク表面にＮＣデータの指定す
る加工付ＮＰ１．Ｐｚ・・・Ｐ４に孔加工を実施する。

加工位置間の工具移動はＸ軸およびＹ軸の２軸で行われ
、前実施例と同じく、一般的には２軸回時移動でスター
トし、例えば、加工位置Ｐ１とＰ２との位置関係によっ
て、中間点ｐｅｇを経由することもあれば、中間点を経
由しないｌ軸移動の目標点Ｐ、′への移動になることも
ある。

第７図は、本発明を上記のワーク加工に実施した一例を
示すフローチャートである。本図例においても、フロー
の開始はデータメモリへデータが入力された状態からで
あるが、前実施例の各データの他に、第１図の治具デー
タメモリ１４に取付治具の形状９寸法１位置などが入力
される。フローの第１段は、やはり、１軸移動か２軸移
動かの判別であるが、取付治具干渉の場合は１軸移動も
干渉の対象になるので、このフロー分岐は中間点るでの
干渉判別を行うか、省略するかの分岐である。すなわち
、１軸移動の場合は移動経路全体を１回で、２軸移動の
場合は移動経路を中間点の前後で２回に分けて、干渉判
別を行う。第７図（ロ）は、その干渉判別のサブ・ルー
チンを示すフローチャートである。サブ・フローにおい
て、干渉判別は経路の両側に対して行われ、工具の半径
内に治具が存在するか否かで干渉の有無を判別し、１”
もしくは　０″のフラッグをたてる。

第８図（イ）、（ロ）および（ハ）は、上記干渉判定の
各データ相関関係を示す座標図である。

図（イ）において、始点ＰＭ、中間点Ｐ８および終点Ｐ
Ｈ＋１の座標値はＮＤデータメモリ１１から読み出され
、治具の各コーナＦ、〜Ｆ、の座標値は治具データメモ
リ１４から読み出される。図（ロ）に示す如く、一般に
、ｙ＝ａｘ＋ｂで与えられた直線に垂直で１点（ｘｏ、
ｙｏ）を通る第２の直線はｙ−ｙｏ　＝　−１／ａ　　
（ｘ−Ｘｏ　）であるが、直線ｙ＝ａｘ十すを移動経路
とし、点（ｘＯ＋ｙｏ　）を治具コーナとして、前記図
（イ）で示した各座標値を算入すれば、図（ハ）に示す
如く、移動経路ＰＨ−ＰＲと治具の各コーナとの距離γ
１゜γ２．γ８．Ｔ４は演算される。これらの数値は第
１図の干渉判別データメモリ２に一時格納されたのち、
治具干渉判別回路４２で、工具データメモリ１３からの
工具半径１／２Ｄと比較されて、１１〜γ、＞１／２Ｄ
・・・・・・干渉無しγ、〜Ｔイ≦１／２Ｄ・・・・・
・干渉有りのフラッグがたてられる。

第７図（イ）のメイン・フローへ戻って、上記の判別結
果が「干渉無し」であれば、工具は始点ＰＭもしくは中
間点ＰＭから移動を開始すればよいが、判別結果が「干
渉有り」の場合は、経路判別回路５へ進み、取付治具の
厚さはｚ３１１の制限値に比して僅少なので、Ｚ軸移動
の手順に従って、イニシャル点から工具移動が実施され
る。・上記２つの実施例では、ワーク形状干渉判別で中
間点と壁面の干渉を例示し、取付冶具干渉判別で経路直
線と点との干渉を例示したが、もちろん、本発明は上記
のそれぞれに限定されるものではなく、要するに、所定
の移動経路と所要の座標位置との距離を算出する手段を
備え、該距離と工具データとを比較することによって、
干渉の有無を判別することを示すものである。そして、
干渉が有ると判別された場合には、経路判別回路で、干
渉の無い工具移動経路が示されるので、その移動経路を
選択することによりＮＣ加工を自動的に進行させること
が可能になる。

〔発明の効果〕

以上、説明したとおり、本発明によれば、ＮＣデータに
基づいて工具を移動させる場合に、工具の移動経路に対
する干渉の有無を演算によって自動的に判別し、しかも
、その判別はワーク形状に対してだけではなく、取付治
具などにも適用できる汎用性の高いものであって、更に
、干渉が有ると判別された場合には、これを避ける別な
移動経路を自動的に提示できる全自動的なＮＣデータ干
渉防止装置を提供するもので、工具や治具の損傷を防止
し、かつ無駄な非加工時間を短縮し、作業の安全性と生
産性の向上に貴重な寄与をするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＮＣデータ干渉防止装置の概略構成図
、第２図はワークの孔加工を説明する図、第３図はワー
ク形状干渉防止のフローチャート、第４図はその演算部
分を説明する座標図、第５図は取付治具の斜視図、第６
図は取付治具を使用するワーク孔加工を説明する図、第
７図は取付治具干渉防止のフローチャート、第８図はそ
の演算部分を説明する座標図である。１・・・第１の記憶手段、２・・・第２の記憶手段、３
・・・レジスタ、４・・・干渉判別手段、５・・・険路
判別手段、６・・・中央処理装置、７ａ・・・入力回路
、７ｂ・・・出力回路、４Ｉ・・・ワーク形状干渉判別
回路、４２・・・取付治具干渉判別回路、Ｗ・・・ワーク、Ｔ
・・・工　具、Ｆ・・・取付治具、Ｐ、およびＰＮ＋Ｉ・・・加工点、Ｐｌｌおよびｒ８・・・中間点。特許出願人　　　日立精機株式会社第５図牙６図

Claims

【特許請求の範囲】

取付治具に保持されるワークの壁面の２個所もしくは２
個所以上の加工点へ加工作業を実施するＮＣ工作機械の
ＮＣデータによる工具の移動経路が、前記ワークの形状
もしくは前記取付治具の存在に干渉されることを予防す
るＮＣデータ干渉防止装置において、ＮＣデータ、ワー
ク形状データ、工具データおよび治具データを一時格納
する第１の記憶手段と、干渉判別データを格納する第２
の記憶手段と、前記ＮＣデータおよび工具データに基づ
く１つの加工点から次の加工点への工具の移動経路上に
所望の中間点を設定するレジスタと、その中間点の座標
値をワーク形状データもしくは治具データと比較して干
渉の有無を判別する干渉判別手段と、干渉が有ると判別
された場合に１路もしくは１路以上の別な移動経路を検
索する経路判別手段と、システム全般を制御する中央処
理装置と、中央処理装置への入力手段とで構成されるこ
とを特徴とするＮＣデータ干渉防止装置。