WO1992008574A1

WO1992008574A1 - Numerically controlled device with working simulation function

Info

Publication number: WO1992008574A1
Application number: PCT/JP1991/001536
Authority: WO
Inventors: Naoki Fujita; Teruyuki Matsumura; Koichi Murata
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1992-05-29
Also published as: EP0513369A1; EP0513369A4; US5315523A; DE69120258D1; DE69120258T2; EP0513369B1; JPH04176539A; JP2641797B2

Description

明細睿

加工シミュレーション機能を備えた数値制御装置技術分野

本発明は、加工シミュレーション機能を備えた数値制御装置に関し、特に、加工シミユレーションでのワーク形状変化及び工具移動の双方を常に適正にチユック可能とする数値制御装置に関する。

背景技術

数値制御プログラムに従う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を行って、オペレータがプログラムの良否をチユックできるようにした対話型数値制御装置が知られている。この種の装置は、ワーク及び移動開始位置にある工具の双方が表示画面内に入るような第 1 の縮尺（表示倍率〉、或は、ワークを表示画面一杯に表示させるための、第 1 の縮尺よりも大きい第 2 の縮尺で、加工シミュレ— ションを行うようになっている o

従来装置においては加工シミユレーション実行中に縮尺を変更できないので、工具移動軌跡全体のチユックに主眼をおく場合は、第 1 の縮尺すなわち小さい表示倍率で加工シミュレーションが行われる。この場合には、ヮ - クの切削に伴うヮ一ク形状変化を微細にチェックできない。一方、ワーク形状変化すなわちワーク切削プロセスのチュックを主眼において、第 2 の縮尺すなわち大きい表示倍率で加工シミユレーションを行うと、工具移動位置によっては工具が表示画面内に入らず、従って、ェ具移動軌跡全体をチユックできない。

発明の開示

本発明の目的は、加工シミュレーション中、ワーク及びワークに対して移動する工具の双方を常に適正な可変表示倍率で表示画面上に表示してヮ一ク形状変化及びェ具移動の双方を常に適正にチェック可能とする、加工シミュレーション機能を備えた数値制御装置を提供することにの O 0

上述の目的を達成するため、本発明によれば、数値制御プログラムの実行に伴うワーク形状変化及び工具移動を表示画面上に表示する加工シミュレーション機能を備えた数値制御装置が提供される。数値制御装置は、ヮーク形状変化の表示に適した所定の縮尺を決定するためのスケーリング手段と、数値制御ブ口グラムの実行に伴う工具の現在移動位置に基づいて、ワーク及び現在移動位置にある工具の双方が表示画面内に入るような縮尺を算出するための演算手段と、所定の縮尺と算出縮尺とを比較し、比較結果に応じて表示倍率を決定するための倍率決定手段とを備え、斯く決定された表示倍率で加工シミユレーシヨンを行う。

上述のように、本発明によれば、ワーク形状変化の表示に適した所定の縮尺と数値制御プログラムの実行に伴う工具の現在移動位置に基づいて算出した縮尺との比較結果に応じて決定した表示倍率で加工シミュレ— ションを行うので、加工シミュレーション中、ワーク及びヮークに対して移動する工具の双方が常に適正な可変表示倍率で表示画面上に表示される。このため、加工シミュレーションにおけるワーク形状変化を微細にチユックできると共に工具移動軌跡全体をチユックでき、従って、加ェシミュレーションによるプログラムチヱックを迅速かつ正確に行える。

図面の簡単な説明

第 1 図は、本発明の一実施例による数値制御装置を示すブロック図、

第 2 図は、数値制御装置により行われるグラフィックアニメーションによる加工シミユレーションにおける縮尺決定手順を示すフローチヤ一ト、

第 3 図は、グラフィックアニメーション開始時における表示画面内容を示す図、

第 4図は、加工シミュレーション開始時における表示画面内容を示す図、

第 5 図は、加工シミレーション中における表示画面内容を示す図、および

第 6 図は、加工シミュレーション終了時における表示画面内容を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

第 1 図を参照すると、本発明の一実施例のコンビユー夕内蔵式対話型数値制御装置は、 N C工作機械 4 0を駆動制御する機能， N C プログラムをオペレータとの対話 - 一形式で自動作成する自動プログラミング機能及び N Cプログラムの良否チェックのための力 []ェシミュレーション機能を備えている。

図示を省略するが、工作機械 4 0 は、例えば、ワークを回転させるためのスピンドルモータと、パルスコーダを内蔵した工具送りのための各軸サーボモータ等のァクチユエ一夕と、機械作動状態を検出するためのセンサと、操作スィツチを設けた機械操作盤とを備えている。

数値制御装置（以下、 C N C装置と云う）は、数値制御用プロセッサ（ N C C P U) 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，後述の縮尺決定処理用のスケーリングプログラム等を格納した例えば E P R 0 M或は E E P R 0 Mからなるリードオンリメモリ 1 2 と、例えば S R A Mからなり各種データの一時記憧等に用いるランダムアクセスメモリ 1 3 と、例えばバッテリノ、'ックァッブされた C M 0 Sからなる不揮発性メモリ 1 4 とを備えている。メモリ 1 2〜 1 4 はバス 2 0を介して N C C P U 1 1 に接続されている。不揮発性メモリ 1 4 には、電源遮断後も保持すべき各種パラメータ，工具補正量，ピッチ誤差補正量，縮尺決定処理で用いられる所定の縮尺等が格納されている。

又、 C N C装置は手動データ入力装置 1 5 を備えている。データ入力装置 1 5 は、シンボリックキー，テンキ一等を有し種々の指令，図形データ， N Cデータ等を手動入力するためのキーボード 1 6 と、 N C C P U 1 1から送出されるデジタル信号又は N C プログラ厶作成中又は加工シミュレーション中に後述の自動プログラミング用プロセッサ 3 1 から送出される図形データ， N Cデー夕等のデジタル信号を入力して画像信号を発生するためのグラフィック制御回路 1 7 と、表示画面 1 8 a (第 3 図〜第 6 図）を有し画像信号に従って画像を表示するための C R T或は液晶表示装置 1 8 とを有している。表示画面 1 8 a の下方には複数のソフトキー 1 9 が設けられ、各ソフトキ一には C N C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つている。要素 1 6 , 1 7及び 1 9 はバス 2 0 に接続されている。

更に、数値制御装置は、工作機械 4 0 の軸数以上の数の軸制御回路（その一つを参照符号 2 1 で示す）と、これと同数のサーボアンプ（回路 2 1 に対応する一つを参照符号 2 2 で示す）とを備えている。軸制御回路の各々は、バス 2 0 に接続され、 N C C P U 1 1 からの移動指令に従ってサーボアンプを介して工作機械 4 0 の各軸サーボモータの対応する一つを駆動制御するようになっている。

又、 C N C装置は、ノ、'ス 2 0 を介して N C C P U 1 1 に接続されると共に入出力ュニット（図示略）を介して工作機械 4 0 の操作スィッチ，ァクチユエータ及びセンサに接続されたプログラマブル ' マシン ' コントローラ ( P M C ) 2 3 を有し、 P M C 2 3 は、ラダ—形式で作 - - 成されたシーケンスプログラムを内蔵している。そして、 P M C 2 3 は、 N Cプログラムで指令される補助機能，主軸機能及び工具機能（M機能， S機能および T機能）に関連する N C C P U 1 1 からの制御出力をシーケンスプログラムに従って処理し、シーケンス処理によって得た信号を工作機械 4 ひに送出してァクチュヱータを作動させ、又、工作機械 4 0 のセンサ及び操作スィツチからの信号をシーケンス処理して得た信号を N C C P U 1 1 に送出するようになっている。

又、 C N C装置は、インターフユイス 2 4を介して、紙テープリーダ，紙テープパンチヤ，プリンタ，フロッピディスクドライブュニット等の外部機器（図示略）に接続され、紙テープリ一ダから C N C装置へ加工プログラムを読み込み自在かつ C N C装置で編集した加工プログラムを紙テープパンチヤに出力自在になっている。

更に、 C N C装置は、バス 2 0 に接続した自動プログラミング用プロセッサ（ A P C P U ) 3 1 と、自動ブ口グラミング用プログラム，対話形式データ入力画面生成甩データ等を格納した R O M 3 2 と、各種データを一時記憧するための S R A M 3 3 と、自動プログラミングに必要な工具データ，ワーク形状データ等を格納した不揮発性メモリ 3 4 とを備え、メモリ 3 2〜 3 4 はバス 3 5 を介して A P C P U 3 1 に接铳されている。

上記構成の C N C装置において、オペレータとの対話形式による自動プログラミング中、表示画面 1 8 a上に対話形式データ入力画面が表示されると共に当該入力画面において実行可能な作業又は設定可能なデータがメニユー形式で表示される。そして、オペレータがキーボード 1 6又はソフトキ一 1 9 を介してデータ又はメニュー項目を手動入力すると、 A P C P U 3 1 によりデータ処理が行われ。 N Cプログラムの作成中、作成済みの N C プログラムデータに従って、ノ、' ックグラウンドアニメ一シヨンによる加工シミュレーションが行われる。又、 N Cプログラムの作成が完了すると、作成済みの N Cプログラムが不揮発性メモリ 3 4 に格納され、又、不揮発性メモリ 1 4 に転送される。

そして、オペレータが、メニューから加工シミュレ一ション機能を選択すると、 N C C P U 1 1 と A？ C P U 3 1 とが協働して、作成済みの N Cプログラムに従ってフォアグラウンドアニメーションによる加工シミユレ一シヨンを行う。即ち、 N C C P U 1 1 は、不揮発性メモリ 1 4 に登録された N Cプログラムを 1 ブロック毎に読み出して R A M 3 3 に書込み、 A P C P U 3 1 は、 R A M 3 3 に睿き込まれた N C プログラムに従って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を表示画面 1 8 a上で実行する。

オペレータは、加工シミュレーションを参照して、作成中の又は作成済みの N C プログラムの良否チュックを行う。このとき、加工シミュレーションに伴うワーク形状変化をォペレ— タが微細にチユック可能かつ工具移動軌跡全体をチユック可能とすべく、加工シミュレ - ションは、後で詳述するように、ワーク形状変化の表示に適した所定の縮尺と N Cプログラムの実行に伴う工具の現在移動位置に基づいて算出した縮尺との比較結果に応じて決定した表示倍率で行われる。

以下、第 2 図〜第 6 図を参照して、 N C C P U 1 1及び A P C P U 3 1 により実行される縮尺決定処理及び T 機能コードに応じて A P C P U 3 1 により実行される切削工程のシミユレーションを説明する。

オペレータによるソフトキー操作により加工シミュレーション機能が選択されると、 A P C P U 3 1 は、ヮークが表示画面 1 8 a に一杯に表示される縮尺 a を算出し、 A P C P Uに内蔵のレジスタにセットしかつ R A M 3 3 に転送すると共に内蔵の第 1 , 第 2 フラグメモリ内のフラグデータ（以下、フラグと云う） F l , F 2 の夫々を値「 0 」に初期設定する（ステップ S 1 ) 。加工シミュレーシヨン機能の選択に応じて、 A P C P U 3 1 は、グラフィックアニメーション開始時における第 3 図に示す開始画面を表示画面 1 8 a上に表示する。

開始画面には、所定の縮尺 a に対応する描画倍率例えば 0. 9 2 2 の描画倍率で、チャック 4 1 に把持されたワーク 4 2 の外形が表示され、その右側に N Cデータが表示される。第 3 図の N Cデータにおいて、記号 0はプログラム番号， Nはブロック番号， X— A X I S 及び Z 一 A X I S は工具位置を表す座標データ， S はスピンドル速度データ， Tは工具選択コード及び Mは補助機能コ一ドを夫々示す。又、表示画面 1 8 a には、ソフトキ一 1 9 の夫々に付与された機能「チユック開始」，「素材の復元」，「経路オン」，「描画範囲」及び「終わり」が表示される。なお、描画範囲決定機能を有するソフトキーの操作により任意のタイミングで任意の縮尺を決定可能である o

再び第 2 図を参照すれば、 N C C P U 1 1 は、ソフトキー 1 9 を介してプログラムチェック指令が入力されると、 N Cプログラムのブロック単位での実行を開始する。即ち、最初のブロックを実行して R A M 3 3 に書込む（ステップ S 2 ) 。次に、 A P 0 P U 3 1 は、工具現在位置を読み込み（ステップ S 3〉、表示画面 1 8 a 内にヮーク 4 2 と共に工具（第 4図〜第 6 図に参照符号 4 3で示す）を表示可能とする縮尺 b を工具現在位置に基づいて算出して R A M 3 3 に格納し（ステップ S 4 ) 、ステップ S 2 で実行したプロックが最終プロックであるか否かを判別する（ステップ S 5〉。最終プロックでないと判別すると、 A P C P U 3 1 は、所定の縮尺 a がステツプ S 4で算出した縮尺 b よりも大きいか否かを判別する

( ステップ S 6 ) 0

プログラムチユック指令の入力直後は、工具はワークから大きく離隔した加工開始位置（工作機械 4 0 の機種によって定まる工作機械に固有の機械原点）にあって算出縮尺 bが所定の縮尺 a よりも小さくなり、ステップ S 6 での判別結果は肯定になる。この場合、 A P C P U 3 1 は、第 2 フラグ F 2 が、値「 0」であるか或は前のブ π ックに関するアニメ一ション表示を所定の縮尺 aで行つたことを表す値「 1 」であるかを判別し（ステップ S 9 ) 、 F 2 = 0 であれば、第 1 フラグ F 1 が値「 0」であるか或は前のプロックに関するアニメーション表示を算出縮尺 bで行ったことを表す値「 1 」かを判別する（ステップ S 1 0 ) _o

ここでは、ステップ S 1 で F 1 = F 2 - 0 に初期設定されたままであるので、ステップ S 2で実行したブロックに T コードが含まれているか否かを判別する（ステツプ S 1 1 ) o 第 4図に例示する Tコー卞が含まれているとステップ S 1 1 で判別すると、 A P C P U 3 1 は、ステツブ S 4で算出され所定の縮尺 a よりも小さい縮尺 b を R A M 3 3 に格納し、又、第 1 フラグ F 1 を値「 1」にセットすると共に第 2 フラグ F 2 を値「 0」にリセットする（ステップ S 1 2 ) 。 A P C P U 3 1 は、ステツプ S 2 において N C C P U 1 1 により R A M 3 3 に害き込まれた N Cデータブロックに基づいて、算出した縮尺 b に対応する小さい描画倍率例えば 0. 3 8 7 の描画倍率で、加工開始位置にある工具 4 3 をチャック 4 1 により把持されたワーク 4 2 と共に表示画面 1 8 a内に表示する（第 4図）。

その後、加工シミュレーションが進んで、 N C ブログラムの最新のブロックの実行，工具現在位置の読み込み，縮尺 bの算出及び最終ブロックでないとの判別（ステツブ S 2〜 S 5 〉に続いて、今回のステップ S 4で算出した縮尺 bが所定の縮尺 a よりも大きいとステップ S 6で判別すると、 A P C P U 3 1 は、第 1 フラグ F 1 が、前のブロックに関するアニメーション表示を以前に算出され所定の縮尺 a よりも小さい縮尺 bで行ったことを表す値「 1 」であるか否かを判別する（ステップ S 7 ) 。

ステップ S 7 での判別結果が肯定、すなわち、以前に算出した小さい縮尺 bでアニメ —ション表示を行うとヮーク形状変化を微細に監視し得ない一方で、今回算出した縮尺 bよりも小さい所定の縮尺 a でアニメーション表示しても工具及びワークの双方が表示画面 1 8 a 内に入ると判別すると、以前に算出した縮尺 b に代えて所定の縮尺 a を R A M 3 3 に害込み、次いで、第 1 フラグ F 1 を値「 0」にリセッ卜すると共に第 2 フラグ F 2 を所定の縮尺 a によるアニメーション表示を示す値「 1 」にセットする（ステップ S 8 ) 。 A P C P U 3 1 は、所定の縮尺 a に対応する大きい描画倍率 0. 9 2 2 で、ワーク 4 2 を工具 4 3 によって切削している状態を表示画面 1 8 a に表示する（第 5 図）。この様に、加工シミュレ一ションの進行に伴って工具 4 3 が加工開始位置からヮーク 4 2側に移動したときは、ワーク 4 2 を再び大きい倍率で表示画面 1 8 a—杯に表示しても工具 4 3 がワーク 4 2 と共に表示画面 1 8 a 内に収まり、従って、加工シミュレーションにおけるワーク移動のチユックに支障を - - 来すことなくワーク形状変化をオペレータが微細にチュック可能となる。

その後、加工シミュレーションにおける切削プロセスの終了段階では、 N Cプログラムの最新のブロックの実行，工具現在位置の読み込み，縮尺 bの算出及び最終ブ π ックでないとの判別（ステップ S 2〜 S 5 ) に铳いて、今回のステツプ S 4で算出した縮尺 bが所定の縮尺 aよりも小さいとステップ S 6で判別され、ステップ S 9で F 2 = 1 であると判別される（ステップ S 1 1 ) 0 この場合、所定の縮尺 aでアニメーション表示を行うと工具が表示画面 1 8 aから逸脱するので、所定の縮尺 aに代えてステップ S 4で算出した小さい縮尺 bを R A M 3 3 に睿込み、次いで、第 1 フラグ F 1 を算出縮尺 b によるアニメーション表示を示す値「 1 」にセットすると共に第 2 フラグ F 2 を値「 0』にリセットする（ステップ S 1 2 ) 。 A P C P U 3 1 は、縮尺 b に対応する小さい描画倍率 0. 3 8 7 で、加工開始位置に復帰した工具 4 3 をチャック 4 1 及びワーク 4 2 と共に表示画面 1 8 a内に表示する（第 6 図）。この様に、加工シミュレーションの進行に伴つて工具 4 3 が加工開始位置に復帰したときは、描画倍率を小さい倍率に自動的に減少させて加工シミュレーションにおけるワーク移動のチユックに支障を来さないようにする。

上述のように、第 2 図に示す縮尺決定処理のステップ S 2 において新たなプログラムブロックを読み取る毎にステップ S 3 以下の手順を実行し、工具移動位置に応じて、描画倍率を定める縮尺を、工具移動の表示に支障を来さない小さい縮尺 b とワーク加工状態を詳細に表示できる大きい所定の縮尺 a との間で自動的に変更制御する。この結果、全体的な工具移動及びワ -ク切削状態が適正に表示される。

なお、第 2 図の縮尺決定処理において、新たに算出した縮尺 bが所定の縮尺 a以下であるとのステップ S 6での判別に铳いて、第 1 フラグ F 1 が前のプロックに関するアニメーション表示が小さい縮尺 bで実行されたことを示す値「 0 」であるとステップ S 7 で判別された場合は、縮尺変更は不要であるので、縮尺変更は行われない。ステップ S 1 0 で第 1 フラグ F 1 の値が「 1 」であると判別され或はステップ S 1 1 でプログラムブロックに T コードが含まれていないと判別された場合も同様である。

Claims

請求の範囲

. 数値制御プログラムの実行に伴うワーク形状変化及び工具移動を表示画面上に表示する加工シミュレーション機能を備えた数値制御装置において、

ワーク形状変化の表示に適した所定の縮尺を決定するためのスケーリング手段と、

前記数値制御プログラムの実行に伴う工具の現在移動位置に基づいて、ワーク及び現在移動位置にあるェ具の双方が表示画面内に入るような縮尺を算出するための演算手段と、

前記所定の縮尺と前記算出縮尺とを比較し、比較結果に応じて表示倍率を決定するための倍率決定手段とを備え、斯く決定された表示倍率で加工シミュレ- シヨンを行うことを特徴とする数値制御装置。

2 . 前記倍率決定手段は、前記所定の縮尺と前記算出縮尺とを比較するための比較手段と、前記比較手段による比較結果に応じて表示倍率を変更する倍率変更手段とを含む請求の範囲第 1項記載の数値制御装置。

3 . 前記スケーリング手段は、前記所定の縮尺をワークが前記表示画面一杯に表示されるような値に決定する請求の範囲第 1 項記載の数値制御装置。

4 . 前記演算手段は、加工開始位置にある工具が前記表示画面内に入るような縮尺を算出する請求の範囲第 1 項記載の数値制御装置。

5 . 前記数値制御装置は前記数値制御プログラムをプロック単位で実行しつつ前記加工シミュレーションを行うようにされ、前記倍率変更手段は、前のプログラムブロックに関する加工シミュレーションに用いた縮尺を表すフラグデータを参照して表示倍率を変更する請求の範囲第 2項記載の数値制御装置。