WO1992004664A1 - Method of working simulation - Google Patents

Description

明 細 害

加工シ ミ ュ レー シ ョ ン方法

技 術 分 野

本発明は、 グラ フ ィ ッ ク ア ニ メ ー シ ョ ンによる加工シ ミ ュ レ— シ ヨ ン方法に関し、 特に、 ワ ー ク回転軸に平行 な軸と これに直交する軸との双方に直交する軸に対する 工具移動を伴う タ ー ニ ングセ ン タ加工を シ ミ ュ レ ー シ ョ ンする方法に関する。

背 景 技 術

ター ニ ングセ ンタは、 典型的には、 ワ ーク回転軸に平 行な Z軸と、 こ れに直交する X軸と、 X軸及び Z軸に直 交する Y軸とを有し、 一つ以上の軸に沿って工具を移動 させて、 旋削加工， 溝切り加工， 穴明け加工等を行うよ う にしている。 例えば、 Z軸の回りに回転する ワ ークに 当接させた工具を X軸方向に移動させて旋削加工を行う。 又、 溝切り加工では、 回転する工具を、 回転不能に支持 したワーク に対して X軸及び Y軸に沿って移動させる。 そ して、 上述のよ う なター ニ ングセ ン タ加工をグラフ イ ツ ク ア ニ メ 一 シ ヨ ン によ り シ ミ ュ レー シ ョ ン し て、 加 エブログラ ム の良否チ ヱ ッ クを行う こ と も公知である。 しかしながら、 従来法によれば、 Y軸に対する工具移動 を伴うター ニ ングセ ン タ加工例えば溝切り加工， 穴明け 加工のシ ミ ュ レー シ ョ ンでは、 Y軸に対する工具移動を グラ フ ィ ッ ク表示する こ とはできない。 このため、 加工 シ ミ ュ レー シ ョ ンに基づいて、 Y軸に対する工具移動を 伴う タ ーニ ン グセ ンタ加工のために用いる加エブログラ ムの良否を適正にチ ユ ッ クでき なかった。

発 明 の 開 示

本発明の目的は、 ワ ーク回転軸に平行な軸と これに直 交する軸との双方に直交する軸に対する工具移動を伴う タ ーニ ングセ ンタ加工をグラ フ ィ ッ ク アニメ ー シ ョ ンに よ り シ ミ ユ レ一 シ ョ ン して、 タ ーニ ングセ ンタ加工プロ グラ ムの良否を容易にチヱ ッ ク可能とする加工シ ミ ュ レ ー ショ ン方法を提供するこ とにある。

上述の目的を達成するため、 本発明によれば、 ワーク 回転軸に平行な第 1軸と、 これに直交する第 2軸と、 第 1 及び第 2軸の双方に直交する第 3軸とを有する ター ニ ングセ ンタ に適用される、 グラ フ ィ ッ ク アニメ ー ショ ン による加工シ ミ ュ レー ショ ン方法が提供される。 この方 法は、 （ a ) ターニ ングセ ンタ の第 3軸に対する工具移 動を伴う タ ー ニ ングセ ンタ加工に用いる加工プロ グラム がシ ミ ュ レー シ ョ ン対象と して選択されると、 第 3軸に 関連する所定の描画領域を描画画面上に設定し、 （ b ) 加工プロ グラ ムを実行しつつ第 3軸に対する工具移動を 伴う ターユ ン グセ ンタ加工を描画画面上でシ ミ ュ レーシ ヨ ンする間、 所定の描画領域で第 3軸に対する工具移動 のシ ミ ュ レー シ ョ ンを行う。

上述のよ う に、 本発明によれば、 ター ニ ングセ ンタの、 ワーク回転軸に平行な第 1 軸と これに直交する第 2軸と の双方に直交する第 3軸に対する工具移動を伴う ター ニ ングセンタ加工に用いる加工プロ グラ ムを実行しつつ夕 一 二 ン グセ ン タ加工を描画画面上でシ ミ ュ レー シ ョ ンす る と きに、 描画画面上に設定された所定の描画領域にお いて第 3軸に対する工具移動がシ ミ ユ レー シ ョ ンされる。 こ のため、 第 3軸に対する工具移動を伴う ター ニ ングセ ンタ加工、 例えば、 タ ーユ ン グセ ンタ による溝切り加工 又は穴明け加工に用いる加工プロ グラ ム の良否チ ユ ック が容易になる。

図 面 の 簡 単 な 説 明

第 1 図は、 本発明の一実施例による加工シ ミ ュ レー シ ョ ン方法を実施するための対話型数値制御装置をターニ ングセ ン夕及びプログラマブル · マ シ ン · コ ン ト ロー ラ と共に示す概略プロ ッ ク図、

第 2 図は、 第 1 図の表示画面上に表示される溝切り加 ェプロ グラ ムを示す図、

第 3 図は穴明け加工プロ グラ ムを示す図、

第 4図は、 溝切り加工プロ グ ラ ムに基づく加工シ ミ ュ レー シ ョ ン中での グラ フ ィ ッ ク表示を示す図、

第 5 図は、 溝切り加工プロ グ ラ ム に基づく 溝切り工具 の移動軌跡のグラ フ ィ ッ ク表示を示す図、

第 6 図は、 穴明け加工プロ グラ ムに基づく加工シミ ュ レー シ ヨ ン中でのグラ フ ィ ッ ク表示を示す図、 および 第 7 図は、 穴明け加工プロ グラ ム に基づく穴明け工具 の移動軌跡のグラ フ ィ ッ ク表示を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明の一実施例による加工シ ミ ュ レー シ ョ ン方法は、 例えば、 第 1 図に示す対話型数値制御装置 1 0 により実 施される。 数値制御装置 1 0 は、 N C工作機械からなる ター ニ ングセ ンタ 2 0 を直接若 し く はプログラマブル . マ シ ン ' コ ン ト ロー ラ （ P M C ) 3 0 を介して駆動制御 する機能に加えて、 タ ーニ ングセンタ加工プロ グラムを 含む各種 N C加工プロ グラ ムをオペレータ との対話形式 で自動作成する自動プログラ ミ ング機能と自動作成した 加工プロ グラ ムの良否チ ヱ ッ ク のための加工シ ミ ユ レ一 シ ヨ ン機能とを備えている。

ター ニ ングセ ン タ 2 0 は、 ワ ーク回転軸に平行な第 1 軸 （ 軸） ， これに直交する第 2軸 （ X軸〉 及び両者に 直交する第 3 軸 （ Y軸） に夫々関連する各軸サー ボモー 夕 （図示略） を有し、 数値制御装置の制御下でサ—ポモ 一夕の一つ以上が駆動されたと きに工具が一つ以上の軸 に沿って移動 して、 旋削加工， 溝切り加工， 穴明け加工 等を行う よう になっている。

第 1 図を参照する と、 数値制御装置 1 0 は、 プロセッ サ 1 1 と、 数値制御装置全体の制御に用いる シス テムプ ロ グラ ム， 自動プロ グラ ミ ング用プロ グラ ム等を格納し た例えば E P R O M或は E E P R O Mからなる リ 一ドォ ン リ メ モ リ 1 2 と、 例えば S R A Mからなり各種データ の一時記憶等に用いる ラ ンダム アク セス メ モ リ 1 3 と、 例えばバッ テ リ バッ ク ア ッ プされた C M 0 Sからなる不 揮発性メ モ リ 1 4 とを備え、 メ モ リ 1 2〜： I 4 はバス 1 5 を介してプロセ ッサ 1 1 に接続されている。 不揮発性 メ モ リ 1 4 には、 N C加工プロ グラ ム， 各種パラ メータ， 自動プロ グラ ミ ングに必要な工具データが記述されたェ 具フ ァ ィ ル等が格納されている。

又、 数値制御装置 1 0 は手動データ入力装置 1 6を備 えている。 データ入力装置 1 6 は、 シンボ リ ッ ク 牛一， テ ンキー等を有し種々の指令， データ等を手動入力する ためのキーボー ド 1 6 a と、 加工プロ グラム作成中又は 加工シ ミ ュ レ ー シ ョ ン中にプロ セ ッサ 1 1 から送出され る画像出力に応じて画像信号を発生するためのグラフィ ッ ク制御回路 1 6 bを内蔵した C R T或は液晶表示装置 とを有している。 表示装置は、 グラ フ ィ ッ ク制御回路 1 6 bからの画像信号に対応する画像を表示画面 1 6 c上 に表示するよ う になっている。 表示装置の表示画面 1 6 c の下方には複数のソ フ トキ一 1 6 dが設けられ、 各ソ フ トキ一には数値制御装置の作動モ ー ド間で異なる機能 が付与され、 ソ フ トキー総数よ り も多数の機能を奏し得 るよ う になっている。 要素 1 6 a , 1 6 b , 1 6 dはノ、' ス 1 5 を介してプロセ ッ サ 1 1 に接続されている。

更に、 数値制御装置は、 ターユ ングセ ンタ 2 0 の軸数 以上の数の軸制御回路 1 7 と、 これと同数のサー ボアン ブ 1 8 とを備えている。 軸制御回路 1 7 の各々は、 バス 1 5 を介してプロセ ッ サ 1 1 に接続され、 プロセ ッサ 1 1 からの移動指令に従ってサー ボアンブ 1 8 を介して夕 一二 ングセ ンタ 2 0 のサーボモ ータ の対応する一つを駆 動制御する よ う になつている。

P M C 3 0 は、 シーケ ンスプロ グラ ムを格納したメモ リ を有し、 タ ーユ ングセ ンタ 2 0 の運転中にプロ セッサ 1 1 及びター ニ ングセ ンタ 2 0 から夫々送出されるシー ケ ンス制御出力及び機械出力に基づいてシーケ ンスプロ グラ ムに従っ てタ ーユ ングセ ンタ 2 0 を シーケ ンス制御 するよ う にな っている。

以下、 数値制御装置の作動を説明する。

オペレータがキーポー ド 1 6 a を操作して数値制御装 置 1 0 を自動プログラ ミ ングモー ドに設定すると、 プロ セ ッサ 1 1 は、 R 0 M 1 2 に格納された自動プロ グラ ミ ング用プロ グラ ムを実行する。 即ち、 プロセッサ 1 1 は、 データ入力装置 1 6 の表示画面 1 6 c上に種々の質問メ ッ セー ジを必要に応じて表示させ、 質問メ ッ セー ジに応 じてオペ レー タ によ り手動入力される素材寸法形状， 加 ェ形状等の各種データ に基づいて加工プロ グラ ムを自動 作成する。 第 2図及び第 3 図に示すよう に、 作成中の加 エブロ グラム は、 オペレータによる内容確認に供すベぐ、 表示画面 1 6 c上に表示される。 作成したプロ グラムは 不揮発性メ モ リ 1 4 に格納される。

第 2図に示す溝切り加工プロ グラムは、 旋削加工の後 工程と しての溝切り加工を行う ためのもので、 第 1〜第 6 データブロ ッ ク 4 1 a〜 4 1 f を含んでいる。 第 1〜 第 3 ブロ ッ ク 4 1 a〜 4 1 c は、 座標位置 X I 0 0， Z 3 0 への位置決め指令， 座標位置 Y 3 5 への移動指令及 び座標位置 X 7 0への移動指令を夫々表す。 又、 第 4ブ ロ ッ ク 4 1 d は、 送り速度 1 0 0 での座標位置 Y 3 5 と 座標位置 Y— 3 5 間における溝切り加工指令を表 し、 第 5 ブロ ッ ク 4 1 e は座標位置 X 1 0 0 への位置決め指令 を表し、 第 6 ブロ ッ ク 4 1 ί は座標位置 Y 0 への移動指 令を表す。

第 3 図に示す穴明け加工プロ グラ ムは、 旋削加工の後 工程と しての穴明け加工を行う ためのもので、 第 1〜第 5 データブロ ッ ク 4 2 a〜 4 2 e を含む。 第 1 及び第 2 ブロ ッ ク 4 2 a , 4 2 b は、 座標位置 X 0 0 , Z 2 5へ の位置決め指令及び座標位置 Y 1 0 への移動指令を夫々 表す。 第 3 ブロ ッ ク 4 2 c は、 加工開始位置 R 1 0 0か ら送り速度 3 5 0で座標位置 X 1 0 0 と座標位置 6 0間 において穴明け加工を行わせるための、 固定サイ クルに よる穴明け加工指令を表す。 第 4及び第 5 ブロ ッ ク 4 2 d , 4 2 e は座標位置 Y— 1 0 への移動指令及び座標位 置 Υ 0 への移動指令を表す。 第 3 ブロ ッ ク 4 2 c の穴明 け加工指令は、 キヤ ンセル指令又は同一グループの別の 指令がなされるまで保持されるモーダル指令であ って、 第 4 ブロ ッ ク 4 2 d の実行後に再度実行される。

自動プロ グラ ミ ングモー ドでのプロ グラ 厶作成が終了 する と、 デー タ入力装置 1 6 の表示画面 1 6 c上に作業 メ ニュ ーが表示される。 オペ レータ による所定のソフ ト キーの操作によ り作業メ ニューから通常表示モー ドでの 加工シ ミ ュ レ ー シ ョ ン機能が選択され、 次いで、 シ ミ ュ レー シ ヨ ン対象と して、 Y軸に対する工具移動を伴う溝 切り加工プロ グラ ム （第 2 図） が選択される と、 ブロセ ッサ 1 1 は、 表示画面 1 6 c の左右半部の夫々に、 ヮー ク側面に関連する グラ フ ィ ッ ク アニメ ー シ ョ ンのための X Z描画領域及びワ ー ク端面に関連する グラ フ ィ ックァ 二メ ー シ ヨ ンのための X Y描画領域を設定する。 そして、 表示画面 1 6 c の上部に 「 *加工シ ミ ュ レー シ ョ ン *」 なるメ ッ セー ジ 5 1 が表示され、 又、 X Z描画領域及び X Y描画領域には X Z座標軸 5 2及び X Y座標軸 5 3が 夫々表示される。

次に、 プロ セ ッ サ 1 1 は、 不揮発性メ モ リ 1 4 から溝 切り加工プロ グラムを 1 データ ブロ ッ ク毎に読み出して、 当該データブロ ッ クに含まれる指令を、 ターユ ン グセン 夕 2 0 の実際運転を伴わないマ シンロ ッ クモー ドで実行 し、 次いで、 実行結果に従ってグラ フ ィ ッ クアニメーシ ョ ンによる溝切り加工シ ミ ュ レー シ ョ ンを表示画面 1 6 c上で行う。 この結果、 第 4図に示すよ うに、 X Z描画 領域には、 チ ャ ッ ク 5 5 により把持されたワーク 5 4の 側面がグラ フ ィ ッ ク表示され、 又、 ワ ー ク 5 4 に対する 溝切り工具 5 6 の X Z面上での溝切り加工動作が動的に グラフ ィ ッ ク表示される。 これと同時に、 X Y描画領域 には、 ワーク 5 4の端面がグラ フ ィ ッ ク表示され、 又、 ワーク 5 4 に対する溝切り工具 5 6 の、 矢印 5 6 a方向 への移動を伴う X Y面上での溝切り加工動作が動的にグ ラ フ ィ ッ ク表示される。 オペ レー タ は、 加工シ ミ ュ レー シ ョ ンに基づいて加工 状況を観察して加工プロ グラ ムの良否をチヱ ッ クする。 そ して、 切削の過不足， 工具とチ ャ ッ ク間での干渉など の不具合を発見したと きにソ フ ト キ一を操作して加エブ ロ グラ ム編集指令を入力し、 数値制御装置を編集モー ド にセ ッ ト して所要のプロ グラ ム編集を行う。 プロ グラム 編集については詳細な説明を省略する。

作業メ ニュ ーから工具軌跡表示モー ドでの加工シ ミ ュ レ ー シ ヨ ン機能が選択され、 次いで、 シ ミ ュ レー シ ョ ン 対象と して溝切り加工プログラ ムが選択される と、 通常 表示モー ドの場合と同様に、 X Z描画領域及び X Y描画 領域の設定， メ ッ セー ジ 5 1 及び座標軸 5 2 , 5 3の表 示ならびに溝切り加工シ ミ ュ レー シ ョ ンが行われる。 但 し、 第 5 図に示すよ う に、 通常表示モー ドでの溝切りェ 具 5 6 に代えて溝切り工具軌跡 5 7がグラ フ ィ ッ ク表示 される。 この と き、 工具移動方向が矢印 5 7 a で、 工具 早送り経路が破線 5 7 bで、 工具切削送り経路が実線 5 7 cで夫々示される。 即ち、 工具軌跡表示モー ドでは、 ワ ー ク 5 4 に早送りで接近する と共に溝切り加工後にヮ ーク 5 4 から早送りで離れる と云う溝切り工具の移動状 況がグラ フ ィ ッ ク表示される。

又、 作業メ ニューから通常表示モー ドでの加工シ ミ ュ レ ー シ ョ ン機能が選択され、 次いで、 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 対象と して、 Y軸に対する工具移動を伴う穴明け加エブ ログラ ム （第 3 図） が選択される と、 溝切り加工プログ ラ ムが選択された場合と同様に、 X Z描画領域及び X Y 描画領域の設定ならびにメ ッ セー ジ 5 1 及び座標軸 5 2 , 5 3 の表示に铳いて、 穴明け加工プロ グラ ムをマ シン口 ッ クモー ドで 1 ブロ ッ ク毎に実行し、 実行結果に従って グラ フ ィ ッ ク ア ニ メ ー シ ョ ンに よ る穴明け加工シ ミ ュ レ ー シ ヨ ンを行う。 この結果、 第 6 図に示すよ う に、 X Z 描画領域には、 チ ャ ッ ク 5 5 によ り把持されたワ ーク 5 4 の側面がグ ラ フ ィ ッ ク表示さ れ、 又、 ワ ー ク 5 4 に対 する穴明け工具 5 8 の X Z面上での矢印 5 8 a方向の穴 明け加工動作が動的にグラ フ ィ ッ ク表示される。 これと 同時に、 X Y描画領域には、 ワ ー ク 5 4 の端面がグラ フ イ ツ ク表示され、 又、 ワ ー ク 5 4 に対する穴明け工具 5 8 の X Y面上での穴明け加工動作が動的にグラ フ ィ ッ ク 表示される。 第 6 図に示すシ ミ ュ レー シ ヨ ンは、 ワーク 5 4への穴 5 9 a の穿設後において別の穴 5 9 b を穿設 している加工段階を示す。

作業メ ニ ュ 一から工具軌跡表示モー ドでの加工シ ミ ュ レー シ ョ ン機能が選択されると共にシ ミ ュ レー シ ョ ン対 象と して穴明け加エブログラムが選択されると、 X Z描 画領域及び X Y描画領域の設定ならびにメ ッセー ジ 5 1 及び座標軸 5 2 , 5 3 の表示に続いて、 穴明け加工シ ミ ユ レー シ ヨ ンが行われる。 但し、 第 7図に示すよ うに、 通常表示モ ー ドでの穴明け工具 5 8 に代えて穴明け工具 軌跡 6 0 がグ ラ フ ィ ッ ク表示される。 こ の と き、 工具移 動方向が矢印 6 0 a で、 工具早送り経路が破線 6 0 bで、 工具切削送り経路が実線 6 0 c で夫々示される。 即ち、 工具軌跡表示モ ー ドでは、 ワ ー ク 5 4 の一方の穴明け位 置に早送りで接近しかつ穴明け加工後にワーク 5 4の他 方の穴明け位置まで早送り されかつ穴明け加工後にヮー ク 5 4から早送りで離れる と云う穴明け工具の移動状況 がグラ フ ィ ッ ク表示される。

上記実施例では、 本発明の加工シ ミ ュ レー シ ョ ン方法 を対話型数値制御装置を用いて実施する場合について説 明したが、 これに代えて、 対話型自動プログラ ミ ング装 置等のその他の装置を用いても良い。

Claims

請 求 の 範 囲

. ワ ー ク回転軸に平行な第 1 軸と、 これに直交する第 2軸と、 前記第 1 及び第 2軸の双方に直交する第 3軸 とを有する ター ニ ングセ ンタ に適用される、 グラフィ ッ ク アニ メ ー シ ョ ンによ る加工シ ミ ュ レー シ ョ ン方法 であって、 （ a ) 前記タ ー ニ ン グセ ン タ の前記第 3軸 に対する工具移動を伴う ター ニ ングセ ンタ加工に用い る加エブロ グラ ムがシ ミ ュ レー シ ョ ン対象と して選択 される と、 前記第 3軸に関連する所定の描画領域を描 画画面上に設定し、 （ b ) 前記加工プロ グラ ムを実行 しつつ前記第 3軸に対する工具移動を伴う ター ニング セ ンタ加工を前記描画画面上でシ ミ ュ レー シ ョ ンする 間、 前記所定の描画領域で前記第 3軸に対する工具移 動のシ ミ ュ レー シ ョ ンを行う加工シ ミ ユ レ一 シ ヨ ン方 法。

. 前記工程 （ a ) は、 前記描画画面上に、 ワー ク側面 に関連する第 1描画領域とワ ーク端面に関連しかつ前 記所定の描画領域に対応する第 2描画領域を設定する 工程を含む請求の範囲第 1 項記載の加工シ ミ ュ レー シ ョ ン方法。

. 前記工程 （ b ) は、 前記第 3軸に対する工具移動軌 跡をグラ フ ィ ッ ク表示する工程を含む請求の範囲第 1 項記載の加工シ ミ ュ レー シ ョ ン方法。

. 前記加工プロ グラ ムは、 溝切り加工プロ グラ ム及び 穴明け加工プロ グラ ムの一方であり、 前記工程 （ b ) は、 溝切り工具及び穴明け工具の対応する一方の前記 第 3軸に対する移動を シ ミ ュ レー シ ョ ンする工程を含 む請求の範囲第 1 項記載の加工シ ミ ュ レー シ ョ ン方法。