JP4608068B2 - 非円形用ｎｃ加工形状データ創成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非円形形状をなす製品のＮＣ工作機械によるワーク加工に用いられる非円形形状のＮＣデータの作成方法に関する。
【０００２】
【用語の説明】
本発明において、軸方向とは工作機械のワークに対する送り方向を云い、径方向とは軸方向と直角の方向を云い、軸芯は通常ワーク加工軸芯と同一であるが、軸方向形状データの軸芯と径方向形状データの軸芯とは必ずしも一致せず、プロファイル形状とは軸芯を通る軸方向断面の側縁形状を云い、オーバル形状とは径方向断面の周縁形状を云い、オーバル形状の軸芯は該オーバル形状の外接円の中心であり、オーバル形状の基準線は該形状の軸芯を通る適宜に定められる直線であり、径方向形状データ算出における楕円とはオーバル形状の軸芯を中心とし、前記基準線と外接円との交点を通る楕円を指し、従って該楕円の長軸は前記基準線上にある。
【０００３】
【従来の技術】
従来の非円形形状のＮＣデータの作成方法及び同装置としては、色々の方式のものが考えられている。その一例として、特開平７−３１９５２８号公報に開示されたものがある。即ち非円形形状のＮＣデータ作成方法の一例は、多角形状に間隔を置いて与えられる製品形状の数値データを軸方向形状と径方向形状の２形状の数値データに分け、図１に示すごとく、与えられた軸方向の数値データのうち互に相隣る４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを採り、該４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち線分ＡＢの延長線上にＢＢ１＝1／2ＢＣとなる点Ｂ１を求め、△ＢＣＢ１の重心Ｇ１を求め、同様に線分ＤＣの延長線上にＣＣ１＝1／2ＢＣとなる点Ｃ１を求め、△ＢＣＣ１の重心Ｇ２を求め、次に点Ｇ１と点Ｇ２との中点を求め、該中点を第１次生成点とし、前述の作業を軸方向の数値データの与えられた各点について、ＮＣ工作機械の送りピッチ毎の形状データが求まるまで繰り返して、軸方向形状データの創成処理を完了し、次に図２に示すごとく、径方向の数値データとして外接円からの距離および軸芯を通る基準線からの角度が与えられている諸点のうち、互いに相隣る２点Ｅ、Ｆを採り、該２点Ｅ、Ｆ間の求める２点をＮとし、点Ｎと点Ｅとを通る楕円の径差を式により求め、同様にして、点Ｎと点Ｆとを通る楕円の径差を求め、それぞれの楕円の径差から、点Ｅ、Ｆの間の角度の点Ｎを通る楕円の径差を求め、該楕円上の点Ｎの外接円からの距離を求め、前述の作業を角度１゜毎に求まるまで繰り返し、径方向形状データの創成処理を完了し、前記軸方向形状データと径方向形状データとを重ね合わせ非円形形状データを創成し、該非円形形状データから非円形形状加工用のＮＣ加工形状データを作成していた。また非円形用ＮＣ加工形状データ創成装置の一例としては、前記公報の請求項４に開示する装置があった。即ち非円形形状を特定する数値データを軸方向形状数値データ、径方向形状数値データ別に入力する数値入力手段と、切削回転数、送り速度、送りピッチという加工条件データを入力する加工条件データ入力手段と、前記両入力手段よりの入力により軸方向、径方向別に非円形形状データを創成する非円形形状データ創成演算手段と、該演算手段よりの軸方向、径方向別形状データを合成する非円形形状データ合成手段と、軸方向補正形状データ、径方向補正形状別に補正形状データを入力する補正形状データ入力手段と、該補正形状データ入力手段よりの入力により軸方向、径方向別に補正形状データを創成演算する補正形状データ創成演算手段と、該補正形状データ創成演算手段より入力する軸方向、径方向別補正形状データを合成する補正形状データ合成手段と、前記非円形形状データ合成手段と補正形状データ合成手段とよりの入力により最終非円形用加工形状データを創成する最終非円形用ＮＣ加工形状データ創成演算手段と、該最終非円形用ＮＣ加工形状データを加工前に確認する非円形形状表示検証手段と、前記最終非円形用ＮＣ加工形状データ創成演算手段よりの最終非円形用ＮＣ加工形状データを圧縮演算する最終非円形用ＮＣ加工形状データ圧縮手段と、該圧縮手段よりの伝送入力により非円形用ＮＣ加工形状データを作成し、ＮＣ工作機械に出力する非円形用ＮＣ加工形状データ作成手段とよりなる装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の非円形用ＮＣデータ作成方法にあっては、例えば、軸方向形状の基準と径方向形状の基準とが異なる場合、あるいは該基準が位置とともに徐々に変化していく形状の場合、形状の創成ができず設計図面および実験データより、形状データを拾い出し、そのデータを基にＮＣデータを作成しなければならず複雑な非円形形状では困難であった。
【０００５】
また、形状データの拾い出しの細かさ如何により、加工精度に大きく影響し、形状データの拾い出しが粗いと、製品の形状精度が劣化し、制度を向上させるには、ＮＣの加工形状データの作成時間も長時間を要するという問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明では、非円形形状をなす製品のＮＣ工作機械によるワーク加工に当り、与えられた非円形形状を特定する数値データの軸方向形状の基準と径方向形状の基準とが軸方向のワーク部位により異なる場合のＮＣ加工形状データの創成方法において、多角形状に間隔を置いて与えられる製品形状の数値データを軸方向形状データと径方向形状データと軸方向形状の基準に対する径方向形状の基準点変化データとの数値データに分ける。
【０００７】
次に径方向の数値データとして軸と直交する断面の外接円からの距離および該外接円の中心である軸芯を通る基準線からの角度が与えられている前記断面周縁の諸点のうち、互いに相隣る２点Ｅ、Ｆを取り、該２点間の求める点をＮとし、前記軸芯を中心とし前記基準線と外接円との交点と軸芯とを結ぶ直線を長軸とする楕円のうち点Ｎと点Ｅとをそれぞれ通る楕円の径差を式により求め、同様にして、点Ｎと点Ｆとをそれぞれ通る楕円の径差を求め、Ｎを通る楕円上の点Ｎの外接円からの距離を求め、前述の作業を任意の単位角度毎に繰り返して求め、さらに数値データの与えられた各点について３６０゜の径方向形状データが該単位角度毎に求まるまで繰り返し、径方向形状データの第１次創成処理を完了し、前記軸方向第１次創成データと径方向第１次創成データとを重ね合わせて第１次非円形形状データを創成する。
【０００８】
次に前記軸方向形状の基準に対する径方向形状の基準点（芯）の数値データのうち互いに相隣る２点を採り、補間演算により該２点から送りピッチ単位の補間点を求め、該作業を、基準点（芯）の数値データの与えられた各点について行い、基準点（芯）変化データの創成処理を完了する。
【０００９】
次に、創成済みの前記第１次非円形形状データから径方向形状データを抽出し、該抽出データと該基準点（芯）変化データとから軸方向形状の基準であるワーク基準点（芯）を基準とした径方向形状データの座標変換を行い、変換前の座標のデータからワーク基準点（芯）を基準とした角度及び距離データに変換し、該角度および距離データから、単位角度毎に前記ワーク基準点を通る基準径からの変位量（距離）を算出し、前述の作業を第１次非円形形状データの全ての点について行い、第２次非円形形状データの創成処理を完了する。
【００１０】
次いで該第２次非円形形状データから単位角度毎に、軸方向の数値データのうち互いに相隣る４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを採り、前述の軸方向数値データの処理と同様に該４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち線分ＡＢの延長線上にＢＢ１＝1／2ＢＣとなる点Ｂ１を求め、△ＢＣＢ１の重心Ｇ１を求め、同様に線分ＤＣの延長線上にＣＣ１＝1／2ＢＣとなる点Ｃ１を求め、△ＢＣＣ１の重心Ｇ２を求め、次に点Ｇ１と点Ｇ２との中点を求め、該中点を第３次生成点とし、前述の作業を、第２次軸方向数値データの各点について、ＮＣ工作機械の送りピッチ毎の軸方向形状データが求まるまで繰り返し、該作業を単位角度毎に３６０゜まで繰り返し、最終非円形形状データを創成する。
【００１５】
更に、該最終非円形形状データから非円形形状加工用のＮＣデータを変換作成する時にＮＣ側で許容されるＮＣデータである検証を行い、許容されないデータを除き、非円形形状の軸方向形状の基準（芯）と径方向形状の基準(芯）とが部位により異なる場合においても、非円形形状加工用のＮＣデータを作成することが可能という構成とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図１７は、請求項１の発明を実施する例を示している。
【００１７】
図３は、非円形形状の一例を示す非円形形状３の斜視図、図４は図３中軸心を通る破線で示すごとく、軸方向断面４を示し、該断面４の側縁上の点をＰ、Ｑ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・・・とする。前軸方向断面４の側縁の形状をプロファイル形状と称する。
【００１８】
図５は、図３中軸と直交する断面、すなわち径方向断面５を示し、該断面周縁上の点をＱ、Ｅ、Ｆ・・・・とする。図３ないし図５にあっては、点Ｑは軸方向断面４の側縁上の点であり、且つ、径方向断面５の周縁上の点であるとする。前記径方向断面５の周縁の形状をオーバル形状と称する。尚、図１は軸方向断面の部分１の拡大図、図２は径方向断面の部分２の拡大図である。
【００１９】
図３〜図５に示す例においては、軸方向の位置如何に拘らず、径方向断面のオーバル形状は互いに相似の楕円形であるとする。即ち、単一オーバル形状であり、楕円の中心をＯ（０、０）とする。
【００２０】
図６〜図９に示す例の非円形形状６も前述同様に単一オーバル形状とする。図６は図７に示す非円形形状６の上面７を、図８は下面を示し、上面７と下面８とは相似のオーバルと形状である。
【００２１】
図１０〜図１３に示す例の非円形形状１０は、単一オーバル形状ではないものである。即ち径方向断面が、軸方向を異にする切断位置により形状を異にする。本実施例においては、図１１に示すごとく上面１１は円形、図１２に示すごとく下面は楕円形で、側面１３は図１３に示すごとく連続して変化する形状で、上面１１から下面１２に至る径方向断面形状は可変オーバル形状であり、径方向断面形状が複数存在することになる。
【００２２】
図３に示す例では、非円形形状３を構成するオーバル形状およびプロファイル形状を特定するための数値データを、図１、図３および図４に示すごときプロファイル形状にあたっては、Ｐ（Ｏ、Ｏ）を基準点として、Ａ（ｘ１、ｙ１）、Ｂ（ｘ２、ｙ２）、Ｃ（ｘ３、ｙ３）、Ｄ（ｘ４、ｙ４）・・・・とし、図２、図３および図５に示すごときオーバル形状にあたっては、Ｑ（Ｒ２、Ｏ）を基準点として、Ｅ（Ｒ１、θ１）、Ｆ（Ｒ２、θ２）・・・・とし、間隔を置いて設けられているそれぞれのいわば多角形状の数値データの各点間を接続する形状を、連続する最終非円形形状に近づくように、径方向形状、軸方向形状それぞれについて演算、創成し、さらに前記２つの形状データを重ねることにより、第１次非円形形状データを創成する。
【００２３】
演算方法として本発明においては、図３〜図５に示す非円形形状３のワークを得ようとする場合、軸方向形状（プロファイル形状）を、先ず図１４、図１５に示すごとく、側面形状が軸方向形状曲線を軸心回りに回転せしめて得られる回転体の形状（従って上面１５、下面１６はいずれも円形である円形形状１４）として演算し、次に径方向形状（オーバル形状）を図１６、図１７に示すごとく、上下両端面１８を同大の楕円とする楕円柱１７状として演算し、これらの演算を軸方向の工作機械のピッチ毎に演算し、両形状データを重ねることにより、いわばオーバル形状を異にする楕円柱の積重ね体として、図３〜図５に示すごとき非円形形状データを創成する。
【００２４】
次に図１８〜図２３に示す実施例により請求項１の構成を説明する。
【００２５】
次に図１８は、軸方向形状の中心（プロファイル中心）と径方向中心（オーバル中心）が異なる場合の非円形形状の一例を示す非円形形状の斜視図であり、ＯＶＡＬ１はオーバル形状１（上面である断面２１）、ＯＶＡＬ２は中間の軸と直交する断面２２であるオーバル形状２を示し、Ｊはオーバル形状１の中心、Ｈはオーバル形上２の中心を示す。
【００２６】
オーバル形状２の中心Ｈは、軸方向形状の中心と一致しており、オーバル形状１からオーバル形状２間のオーバル中心は徐変であるとする。点Ｅは非円形形状の回転方向０゜上の点、点Ｇは回転方向１８０゜上の点で、点Ｅと点Ｇは同一の径方向断面上の点であるから軸方向座標は同一であり、点Ｅから点Ｇの距離を本実施例の非円形形状の基準径とする。
【００２７】
図１９は非円形形状２０の上面図（断面２１）を示し、図２０はＯＶＡＬ２の径方向断面図（断面２２）を示す。また、非円形形状２０の径方向断面は、切断位置によりオーバル形状を異にし、互に相似でない可変オーバル形状となっている。
【００２８】
本発明は、前述のプロファイル中心とオーバル中心が異なる場合の形状データの創成方法に関するもので、以下の処理を行う。先ずオーバル中心とプロファイル中心が同一であるものとして、非円形形状２０を構成するオーバル形状およびプロファイル形状を特定するためデータから、軸方向形状データ創成および径方向データ創成と同様の処理にて形状データを創成する。ここで創成された形状データは、オーバルの基準（芯）とプロファイルの基準（芯）が一致するものとして創成された非円形形状データであり、第１次非円形形状データと称することにする。
【００２９】
次に、創成した第１次非円形形状データから基準（芯）のズレを勘案した形状データに、以下の手順にて変換処理を行う。
【００３０】
初めに前記ＯＶＡＬ１の中心座標ＪとＯＶＡＬ２の中心座標Ｈから、ＯＶＡＬ１からＯＶＡＬ２間の徐変中心座標を送りピッチ毎に、補間演算により算出する。図１８の実施例では、オーバル形状２の中心Ｈは軸方向形状の中心と一致しており、補間演算は軸方向形状の中心に対して算出するのが好ましい。
【００３１】
次に、前述の第１次非円形形状データから径方向データを抽出し、前述の演算した中心座標値により、径方向形状データをオフセットさせ、プロファイル中心を基準とした座標変換を行う。
【００３２】
座標変換処理を図２１により説明する。図示例では径方向形状は点Ｏを中心とする楕円形（楕円Ｂ）であり、Ｘ軸を該楕円Ｂの長軸とする。点Ｑ（Ｏ、Ｏ）は基準となるプロファイル中心、点Ｏ（Ｘ１、Ｙ１）は点Ｑに対する径方向形状データの中心点（オフセット値）、点Ｐ（Ｘ、Ｙ）は点Ｑを基準とした径方向データＢ上の点、円Ａは楕円である径方向形状データＢの外接円とし（接点２３）、その半径値をＲ、点Ｐを通る直交２軸ＸＹ中Ｘ軸と線分ＯＰとなす角をθ、線分ＯＰの延長線と前記外接円Ａとの交点をＴ、線分ＴＰの距離をＣとする。尚、Ｃは前述の第１次形状データ創成で既知となっている。
【００３３】
図２１において、プロファイル中心点Ｑを基準座標とすると、径方向形状データ上の点Ｐの座標（Ｘ、Ｙ）は
Ｘ＝（Ｒ−Ｃ）×cosθ＋Ｘ１ ・・・(6)
Ｙ＝（Ｒ−Ｃ）×sinθ＋Ｙ１ ・・・(7)
となり、上記演算を径方向創成データ全周について行う。
【００３４】
次に、算出した点Ｐ（Ｘ、Ｙ）の座標から、図２２に示すプロファイル中心Ｑを通る直交座標系からなす角度θ１及び線分ＰＱの距離Ｌを次式により算出する。
【式１】
【００３５】
上記処理を図示径方向データＢの全周について行う。尚点Ｏは線分Ｐ２上にあるとは限らない。
【００３６】
前述の処理で算出した角度とプロファイル中心Ｑからの距離データを基に、Ｑを中心とする単位角度毎に前述基準点Ｑからの変位量（距離）を半径値として前記Ｂの全周について求める。
【００３７】
図２３は本処理を示す図であり、Ｄは点Ｑを中心とし、楕円Ｂに外接する円である（接点２４）。接点２３と接点２４とは異なる点である。円Ｄの半径値Ｒ０は楕円Ｂと中心点Ｑとの関係から算出される。楕円Ｂ上の各点々Ｐ０からＰｎは前記処理で角度とプロファイル中心からの距離を算出した点である。点Ｐ０は前記接点２４とするのが扱い易い。
【００３８】
以上の処理を径方向データ入力点毎にかつ単位角度毎に３６０゜まで繰り返すことにより、第２次非円形形状データの創成処理を完了する。
【００３９】
次に前述の第２次非円形形状データから単位角度毎に軸方向の数値データのうち互に相隣る４点を採り、００１０項に記述した通りの手順により軸方向形状データ創成処理を行う。
【００４０】
本処理をＮＣ工作機械の送りピッチ毎の形状データが求まるまで、かつ単位角度毎に３６０゜まで繰り返し最終非円形形状データの創成処理を完了する。
【００４１】
創成した最終非円形形状データは、補正形状データが付加され、ＮＣ加工データに変換される。
【００４２】
前述の実施例は、非円形形状のデータ創成を例に説明したが、本発明によれば、図２９〜図３１に示す例のごとく、加工ワークの加工時回転芯Ｃ１と被加工形状の芯Ｃ２が異なるワークを旋削加工する場合の加工データ創成にも適用可能である。
【００４３】
また、図３２〜図３４に示す例のごとく、加工ワークの加工時回転芯Ｃ３と被加工穴の中心Ｃ４が異なるワークを旋削加工する場合の加工データ創成にも適用することが可能となる。
【００４４】
次に図２４〜図２７に示す例により本発明に関連する発明について説明をする。図２４は、非円形形状の１例を示す非円形形状の斜視図、図２５は図２４中軸と直交する断面、すなわち径方向断面２７を示し、該断面２７の周縁はオーバル形状を示す。図２６は該断面における各角度毎の０゜から３６０゜迄１回転の径減少量を示す。
【００４５】
図２６は換言すれば、ＮＣ加工機おけるオーバル形状創成軸の回転角度毎の軸芯からの変位量を変位線２８により示していることになり、変位量が大きい程、また加工回転数が増大する程、ワーク加工時に軸芯であるオーバル形状創成軸における発生トルクが増大する。
【００４６】
本発明は、創成された非円形形状データから任意の径方向断面におけるＮＣ加工機のオーバル創成軸の発生トルク、従って駆動の際の駆動トルクの推移を表示し、１回転に発生するトルクの二乗平均値、発生最大トルクを算出し、加工の可不可の判断を行うシミュレーション機能を有するシミュレーション手段が設けられた非円形用ＮＣ加工形状データ創成装置に関する。
【００４７】
ＮＣ加工機のオーバル創成軸にボールネジを用いている場合を例にとり、以下に前記シミュレーション手段について説明する。
【００４８】
創成した非円形形状データにより、任意の径方向断面の周縁データ（オーバルデータ）から隣接する２点における変位データを抽出する。
【００４９】
該変位データをＡ、Ｂ、変位に要する時間をｔ、モータのロータイナーシャをＪｍ、付加イナーシャをＪＬとすると、必要な加速トルクＴＮは、 ＴＮ ＝（Ｂ−Ａ）／ｔ／Ｌ×２π／ｔ×（Ｊｍ＋ＪＬ ）・・・(10)となり、上記計算を単位角度毎に３６０゜まで繰り返して行なう。
【００５０】
次に算出した加速トルクをＴＮ（Ｎ＝１〜ｎ）、摩擦トルクをＴｆとし、次式により、トルクの二乗平均値Ｔｍｓを求める。
【式２】
ここでｔ０ ＝ｔ１＋ｔ２ ・・・・・ｔｎ である。
【００５１】
算出した加速トルクＴＮ（Ｎ＝１〜ｎ）とモータの最大トルクとを比較し、加速トルクＴＮ がモータの最大トルクを超えている場合、警告を表示する。また、トルクの二乗平均値Ｔｍｓとモータの定格とを比較し、二乗平均値Ｔｍｓがモータの定格トルクを超えている場合、警告を表示する。
【００５２】
即ち、前記シミュレーション手段は、変位データ抽出手段、所要加速トルク演算手段、１回転に発生するトルクの二乗平均値演算手段、発生最大のトルク算出手段、モータの最大トルクとの比較手段並びに警告手段およびトルクの二乗平均値とモータの定格トルクとの比較手段並びに警告手段の各手段よりなる。
【００５３】
図２７にトルクシミュレーション結果の表示例を示す。本図において、ａは位置データ、ｂは加速トルクＴＮ の計算結果を単位角度毎にプロットし、グラフ化したものであり、ｃはトルクの二乗平均値Ｔｍｓの計算結果、ｄは加速トルクＴＮの最大値である。
【００５４】
次に本発明に関連する別の発明について説明をする。この発明は、非円形用ＮＣ加工形状データ創成装置の表示画面を有する非円形形状表示検証手段に、表示上の歪みを補正する表示画面補正手段が設けられている前記データ創成装置に関するものであり、創成した非円形形状データの形状表示手段において、表示機器の垂直方向及び水平方向の表示上（視覚上）の歪みを補正するもので、補正値取得手段と取得した補正値に基づき、表示時に補正処理をする補正表示手段とで構成される。
【００５５】
ドット数Ｄを同一としても、水平方向の線の長さと垂直方向の線の長さとが視覚上異なる場合がある。図２８は該補正値取得手段の１例であり、ｈは既知のドット数Ｄで表示機器上に表示された水平方向の基準線、ｖは同じく既知のドット数Ｄで表示機器上に表示された垂直方向の基準線である。
【００５６】
表示された該水平方向の線及び垂直方向の線の視覚上の長さＬＸ 、Ｌｙ を、例えばスケールにより人手で計測、入力することにより次式にて水平方向の補正値Ｈｘ 、垂直方向の補正値Ｈｙ を演算する。
ＨＸ ＝ＬＸ ／Ｄ・・・(12)
Ｈｙ ＝Ｌｙ ／Ｄ・・・(13)
算出したＨｘ 及びＨｙ は１ドット当たりの視覚上の長さとなる。
【００５７】
次に補正表示手段においては、形状表示時には、視覚上と一致させるために上記補正値を基に次式の補正演算を行なった上表示する。例えば、水平方向の表示長さをＣＸ 、垂直方向の表示長さをＣｙ、垂直方向の表示長さをＣｙとする各々の表示ドット数ＥＸ、Ｅｙ は、
ＥＸ ＝ＣＸ ／ＨＸ ・・・(14)
Ｅｙ ＝Ｃｙ ／Ｈｙ ・・・(15)
となる。すなわち、視覚上ＣＸの長さを表示するためには、ＥＸのドット数を表示すればよいことになる。Ｃｙも同様である。
【００５８】
一例として、データは円であるが表示機器上において楕円と誤認される場合について、前期補正値ＨＸ 、Ｈｙを用い、表示器の座標ＤＸ 、Ｄｙを中心とする視覚上、半径Ｒの円を表示する場合について説明する。
【００５９】
図３５に示す通り、表示器の上の点Ｄ（ＤＸ 、Ｄｙ）を中心とし、視覚上、半径をＲとする円周上の任意の点の座標Ｔ（ＴＸ 、Ｔｙ）は、回転角θとすると、
ＴＸ ＝ＤＸ＋Ｒcosθ／ＨＸ ・・・(16)
Ｔｙ ＝Ｄｙ＋Ｒsinθ／Ｈｙ ・・・(17)
で表すことができ、上式(16)、(17)においてθ＝０゜〜３６０゜迄求めた点を表示することのより、視覚上、半径Ｒの円が表示されることになる。本例では、該基準線の視覚上の長さＬＸ 、Ｌｙの計測に、人手によりスケールで計測する方法を説明したが、カメラと画像処理装置等、センサによりＬＸ、Ｌｙを側長しても良い。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、非円形形状をなす製品のワーク加工に当り、与えられた非円形形状を特定する数値データの軸方向形状の基準と、径方向の基準とが、ワーク部位により異なる場合において、軸方向形状データの第１次処理と、径方向形状データの第１次処理と、基準点変化データの処理とを行い、次いでワーク基準点を基準とした座標変換を行い、第２次処理を行い、最終非円形形状データを創成し、更にＮＣ側で許容されるデータ検証を行い、非円形形状の軸方向形状の基準と径方向形状の基準とがワーク部位により異なる場合においても、非円形形状加工用のＮＣデータを具体的に詳細に創成することができる効果を奏する。
【００６１】
すなわち、与えられた製品形状の数値データのうち軸方向形状の基準(芯）と径方向形状の基準（芯）とが異なる場合においても容易にＮＣ加工形状データの創成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 軸方向形状データ創成方法の概略説明図である。
【図２】 径方向形状データ創成方法の概略説明図である。
【図３】 非円形形状の第１の例を示す斜視図である。
【図４】 図３中軸心断面図である。
【図５】 図３中径方向断面図である。
【図６】 図７中上面図である。
【図７】 単一オーバル非円形形状の第２の例を示す斜視図である。
【図８】 図７中下面図である。
【図９】 図７の側面図である。
【図１０】 図１１に示す可変オーバル非円形形状の上面図である。
【図１１】 非円形形状の第３の例を示す斜視図である。
【図１２】 図１１中下面図である。
【図１３】 図１１の側面図である。
【図１４】 軸方向形状データで創成した非円形回転体形状の説明斜視図である。
【図１５】 同上平面図である。
【図１６】 径方向形状で創成した楕円柱体の非円形形状の説明斜視図である。
【図１７】 同上平面図である。
【図１８】 芯ズレオーバル非円形形状の実施例を示す斜視図である。。
【図１９】 図１８中上面図である。
【図２０】 図１８中ＯＶＡＬ２の径方向断面図である。
【図２１】 オーバルの座標変換方法の概略説明図である。
【図２２】 オーバルの座標変換方法の概略説明図である。
【図２３】 オーバルの座標変換方法の概略説明図である。
【図２４】 非円形形状の第５の例を示す斜視図である。
【図２５】 図２４に示す非円形形状の点線２７における径方向断面図である。
【図２６】 図２５に示す径方向断面の径減少量プロット図である。
【図２７】 トルクシミュレーション線図である。
【図２８】 補正値取得手段の１例を示す表示補正説明図である。
【図２９】 加工時回転芯と被加工形状の芯とが異なる非円形形状の第６の例を示す斜視図である。
【図３０】 同上平面図である。
【図３１】 同上側面図である。
【図３２】 加工時回転芯と被加工穴の芯とが異なる非円形形状の第７の例を示す斜視図である。
【図３３】 同上平面図である。
【図３４】 同上側面図である。
【図３５】 形状表示の１例を示す視覚上の補正概略説明図である。
【符号の説明】
１ 軸方向断面（部分）
２ 径方向断面（部分）
３ 非円形形状
４ 軸方向断面
５ 径方向断面
６ 非円形形状
７ 上面
８ 下面
９ 側面
１０ 非円形形状
１１ 上面
１２ 下面
１３ 側面
１４ 非円形形状
１５ 上面
１６ 下面
１７ 楕円柱
１８ 端面
２０ 非円形形状
２１ ＯＶＡＬ１断面
２２ ＯＶＡＬ２断面
２３ 接点
２４ 接点
２６ 非円形形状
２７ 径方向断面
２８ 変位線
【発明の属する技術分野】
本発明は、非円形形状をなす製品のＮＣ工作機械によるワーク加工に用いられる非円形形状のＮＣデータの作成方法に関する。
【０００２】
【用語の説明】
本発明において、軸方向とは工作機械のワークに対する送り方向を云い、径方向とは軸方向と直角の方向を云い、軸芯は通常ワーク加工軸芯と同一であるが、軸方向形状データの軸芯と径方向形状データの軸芯とは必ずしも一致せず、プロファイル形状とは軸芯を通る軸方向断面の側縁形状を云い、オーバル形状とは径方向断面の周縁形状を云い、オーバル形状の軸芯は該オーバル形状の外接円の中心であり、オーバル形状の基準線は該形状の軸芯を通る適宜に定められる直線であり、径方向形状データ算出における楕円とはオーバル形状の軸芯を中心とし、前記基準線と外接円との交点を通る楕円を指し、従って該楕円の長軸は前記基準線上にある。
【０００３】
【従来の技術】
従来の非円形形状のＮＣデータの作成方法及び同装置としては、色々の方式のものが考えられている。その一例として、特開平７−３１９５２８号公報に開示されたものがある。即ち非円形形状のＮＣデータ作成方法の一例は、多角形状に間隔を置いて与えられる製品形状の数値データを軸方向形状と径方向形状の２形状の数値データに分け、図１に示すごとく、与えられた軸方向の数値データのうち互に相隣る４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを採り、該４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち線分ＡＢの延長線上にＢＢ１＝1／2ＢＣとなる点Ｂ１を求め、△ＢＣＢ１の重心Ｇ１を求め、同様に線分ＤＣの延長線上にＣＣ１＝1／2ＢＣとなる点Ｃ１を求め、△ＢＣＣ１の重心Ｇ２を求め、次に点Ｇ１と点Ｇ２との中点を求め、該中点を第１次生成点とし、前述の作業を軸方向の数値データの与えられた各点について、ＮＣ工作機械の送りピッチ毎の形状データが求まるまで繰り返して、軸方向形状データの創成処理を完了し、次に図２に示すごとく、径方向の数値データとして外接円からの距離および軸芯を通る基準線からの角度が与えられている諸点のうち、互いに相隣る２点Ｅ、Ｆを採り、該２点Ｅ、Ｆ間の求める２点をＮとし、点Ｎと点Ｅとを通る楕円の径差を式により求め、同様にして、点Ｎと点Ｆとを通る楕円の径差を求め、それぞれの楕円の径差から、点Ｅ、Ｆの間の角度の点Ｎを通る楕円の径差を求め、該楕円上の点Ｎの外接円からの距離を求め、前述の作業を角度１゜毎に求まるまで繰り返し、径方向形状データの創成処理を完了し、前記軸方向形状データと径方向形状データとを重ね合わせ非円形形状データを創成し、該非円形形状データから非円形形状加工用のＮＣ加工形状データを作成していた。また非円形用ＮＣ加工形状データ創成装置の一例としては、前記公報の請求項４に開示する装置があった。即ち非円形形状を特定する数値データを軸方向形状数値データ、径方向形状数値データ別に入力する数値入力手段と、切削回転数、送り速度、送りピッチという加工条件データを入力する加工条件データ入力手段と、前記両入力手段よりの入力により軸方向、径方向別に非円形形状データを創成する非円形形状データ創成演算手段と、該演算手段よりの軸方向、径方向別形状データを合成する非円形形状データ合成手段と、軸方向補正形状データ、径方向補正形状別に補正形状データを入力する補正形状データ入力手段と、該補正形状データ入力手段よりの入力により軸方向、径方向別に補正形状データを創成演算する補正形状データ創成演算手段と、該補正形状データ創成演算手段より入力する軸方向、径方向別補正形状データを合成する補正形状データ合成手段と、前記非円形形状データ合成手段と補正形状データ合成手段とよりの入力により最終非円形用加工形状データを創成する最終非円形用ＮＣ加工形状データ創成演算手段と、該最終非円形用ＮＣ加工形状データを加工前に確認する非円形形状表示検証手段と、前記最終非円形用ＮＣ加工形状データ創成演算手段よりの最終非円形用ＮＣ加工形状データを圧縮演算する最終非円形用ＮＣ加工形状データ圧縮手段と、該圧縮手段よりの伝送入力により非円形用ＮＣ加工形状データを作成し、ＮＣ工作機械に出力する非円形用ＮＣ加工形状データ作成手段とよりなる装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の非円形用ＮＣデータ作成方法にあっては、例えば、軸方向形状の基準と径方向形状の基準とが異なる場合、あるいは該基準が位置とともに徐々に変化していく形状の場合、形状の創成ができず設計図面および実験データより、形状データを拾い出し、そのデータを基にＮＣデータを作成しなければならず複雑な非円形形状では困難であった。
【０００５】
また、形状データの拾い出しの細かさ如何により、加工精度に大きく影響し、形状データの拾い出しが粗いと、製品の形状精度が劣化し、制度を向上させるには、ＮＣの加工形状データの作成時間も長時間を要するという問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明では、非円形形状をなす製品のＮＣ工作機械によるワーク加工に当り、与えられた非円形形状を特定する数値データの軸方向形状の基準と径方向形状の基準とが軸方向のワーク部位により異なる場合のＮＣ加工形状データの創成方法において、多角形状に間隔を置いて与えられる製品形状の数値データを軸方向形状データと径方向形状データと軸方向形状の基準に対する径方向形状の基準点変化データとの数値データに分ける。
【０００７】
次に径方向の数値データとして軸と直交する断面の外接円からの距離および該外接円の中心である軸芯を通る基準線からの角度が与えられている前記断面周縁の諸点のうち、互いに相隣る２点Ｅ、Ｆを取り、該２点間の求める点をＮとし、前記軸芯を中心とし前記基準線と外接円との交点と軸芯とを結ぶ直線を長軸とする楕円のうち点Ｎと点Ｅとをそれぞれ通る楕円の径差を式により求め、同様にして、点Ｎと点Ｆとをそれぞれ通る楕円の径差を求め、Ｎを通る楕円上の点Ｎの外接円からの距離を求め、前述の作業を任意の単位角度毎に繰り返して求め、さらに数値データの与えられた各点について３６０゜の径方向形状データが該単位角度毎に求まるまで繰り返し、径方向形状データの第１次創成処理を完了し、前記軸方向第１次創成データと径方向第１次創成データとを重ね合わせて第１次非円形形状データを創成する。
【０００８】
次に前記軸方向形状の基準に対する径方向形状の基準点（芯）の数値データのうち互いに相隣る２点を採り、補間演算により該２点から送りピッチ単位の補間点を求め、該作業を、基準点（芯）の数値データの与えられた各点について行い、基準点（芯）変化データの創成処理を完了する。
【０００９】
次に、創成済みの前記第１次非円形形状データから径方向形状データを抽出し、該抽出データと該基準点（芯）変化データとから軸方向形状の基準であるワーク基準点（芯）を基準とした径方向形状データの座標変換を行い、変換前の座標のデータからワーク基準点（芯）を基準とした角度及び距離データに変換し、該角度および距離データから、単位角度毎に前記ワーク基準点を通る基準径からの変位量（距離）を算出し、前述の作業を第１次非円形形状データの全ての点について行い、第２次非円形形状データの創成処理を完了する。
【００１０】
次いで該第２次非円形形状データから単位角度毎に、軸方向の数値データのうち互いに相隣る４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを採り、前述の軸方向数値データの処理と同様に該４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち線分ＡＢの延長線上にＢＢ１＝1／2ＢＣとなる点Ｂ１を求め、△ＢＣＢ１の重心Ｇ１を求め、同様に線分ＤＣの延長線上にＣＣ１＝1／2ＢＣとなる点Ｃ１を求め、△ＢＣＣ１の重心Ｇ２を求め、次に点Ｇ１と点Ｇ２との中点を求め、該中点を第３次生成点とし、前述の作業を、第２次軸方向数値データの各点について、ＮＣ工作機械の送りピッチ毎の軸方向形状データが求まるまで繰り返し、該作業を単位角度毎に３６０゜まで繰り返し、最終非円形形状データを創成する。
【００１５】
更に、該最終非円形形状データから非円形形状加工用のＮＣデータを変換作成する時にＮＣ側で許容されるＮＣデータである検証を行い、許容されないデータを除き、非円形形状の軸方向形状の基準（芯）と径方向形状の基準(芯）とが部位により異なる場合においても、非円形形状加工用のＮＣデータを作成することが可能という構成とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図１７は、請求項１の発明を実施する例を示している。
【００１７】
図３は、非円形形状の一例を示す非円形形状３の斜視図、図４は図３中軸心を通る破線で示すごとく、軸方向断面４を示し、該断面４の側縁上の点をＰ、Ｑ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・・・とする。前軸方向断面４の側縁の形状をプロファイル形状と称する。
【００１８】
図５は、図３中軸と直交する断面、すなわち径方向断面５を示し、該断面周縁上の点をＱ、Ｅ、Ｆ・・・・とする。図３ないし図５にあっては、点Ｑは軸方向断面４の側縁上の点であり、且つ、径方向断面５の周縁上の点であるとする。前記径方向断面５の周縁の形状をオーバル形状と称する。尚、図１は軸方向断面の部分１の拡大図、図２は径方向断面の部分２の拡大図である。
【００１９】
図３〜図５に示す例においては、軸方向の位置如何に拘らず、径方向断面のオーバル形状は互いに相似の楕円形であるとする。即ち、単一オーバル形状であり、楕円の中心をＯ（０、０）とする。
【００２０】
図６〜図９に示す例の非円形形状６も前述同様に単一オーバル形状とする。図６は図７に示す非円形形状６の上面７を、図８は下面を示し、上面７と下面８とは相似のオーバルと形状である。
【００２１】
図１０〜図１３に示す例の非円形形状１０は、単一オーバル形状ではないものである。即ち径方向断面が、軸方向を異にする切断位置により形状を異にする。本実施例においては、図１１に示すごとく上面１１は円形、図１２に示すごとく下面は楕円形で、側面１３は図１３に示すごとく連続して変化する形状で、上面１１から下面１２に至る径方向断面形状は可変オーバル形状であり、径方向断面形状が複数存在することになる。
【００２２】
図３に示す例では、非円形形状３を構成するオーバル形状およびプロファイル形状を特定するための数値データを、図１、図３および図４に示すごときプロファイル形状にあたっては、Ｐ（Ｏ、Ｏ）を基準点として、Ａ（ｘ１、ｙ１）、Ｂ（ｘ２、ｙ２）、Ｃ（ｘ３、ｙ３）、Ｄ（ｘ４、ｙ４）・・・・とし、図２、図３および図５に示すごときオーバル形状にあたっては、Ｑ（Ｒ２、Ｏ）を基準点として、Ｅ（Ｒ１、θ１）、Ｆ（Ｒ２、θ２）・・・・とし、間隔を置いて設けられているそれぞれのいわば多角形状の数値データの各点間を接続する形状を、連続する最終非円形形状に近づくように、径方向形状、軸方向形状それぞれについて演算、創成し、さらに前記２つの形状データを重ねることにより、第１次非円形形状データを創成する。
【００２３】
演算方法として本発明においては、図３〜図５に示す非円形形状３のワークを得ようとする場合、軸方向形状（プロファイル形状）を、先ず図１４、図１５に示すごとく、側面形状が軸方向形状曲線を軸心回りに回転せしめて得られる回転体の形状（従って上面１５、下面１６はいずれも円形である円形形状１４）として演算し、次に径方向形状（オーバル形状）を図１６、図１７に示すごとく、上下両端面１８を同大の楕円とする楕円柱１７状として演算し、これらの演算を軸方向の工作機械のピッチ毎に演算し、両形状データを重ねることにより、いわばオーバル形状を異にする楕円柱の積重ね体として、図３〜図５に示すごとき非円形形状データを創成する。
【００２４】
次に図１８〜図２３に示す実施例により請求項１の構成を説明する。
【００２５】
次に図１８は、軸方向形状の中心（プロファイル中心）と径方向中心（オーバル中心）が異なる場合の非円形形状の一例を示す非円形形状の斜視図であり、ＯＶＡＬ１はオーバル形状１（上面である断面２１）、ＯＶＡＬ２は中間の軸と直交する断面２２であるオーバル形状２を示し、Ｊはオーバル形状１の中心、Ｈはオーバル形上２の中心を示す。
【００２６】
オーバル形状２の中心Ｈは、軸方向形状の中心と一致しており、オーバル形状１からオーバル形状２間のオーバル中心は徐変であるとする。点Ｅは非円形形状の回転方向０゜上の点、点Ｇは回転方向１８０゜上の点で、点Ｅと点Ｇは同一の径方向断面上の点であるから軸方向座標は同一であり、点Ｅから点Ｇの距離を本実施例の非円形形状の基準径とする。
【００２７】
図１９は非円形形状２０の上面図（断面２１）を示し、図２０はＯＶＡＬ２の径方向断面図（断面２２）を示す。また、非円形形状２０の径方向断面は、切断位置によりオーバル形状を異にし、互に相似でない可変オーバル形状となっている。
【００２８】
本発明は、前述のプロファイル中心とオーバル中心が異なる場合の形状データの創成方法に関するもので、以下の処理を行う。先ずオーバル中心とプロファイル中心が同一であるものとして、非円形形状２０を構成するオーバル形状およびプロファイル形状を特定するためデータから、軸方向形状データ創成および径方向データ創成と同様の処理にて形状データを創成する。ここで創成された形状データは、オーバルの基準（芯）とプロファイルの基準（芯）が一致するものとして創成された非円形形状データであり、第１次非円形形状データと称することにする。
【００２９】
次に、創成した第１次非円形形状データから基準（芯）のズレを勘案した形状データに、以下の手順にて変換処理を行う。
【００３０】
初めに前記ＯＶＡＬ１の中心座標ＪとＯＶＡＬ２の中心座標Ｈから、ＯＶＡＬ１からＯＶＡＬ２間の徐変中心座標を送りピッチ毎に、補間演算により算出する。図１８の実施例では、オーバル形状２の中心Ｈは軸方向形状の中心と一致しており、補間演算は軸方向形状の中心に対して算出するのが好ましい。
【００３１】
次に、前述の第１次非円形形状データから径方向データを抽出し、前述の演算した中心座標値により、径方向形状データをオフセットさせ、プロファイル中心を基準とした座標変換を行う。
【００３２】
座標変換処理を図２１により説明する。図示例では径方向形状は点Ｏを中心とする楕円形（楕円Ｂ）であり、Ｘ軸を該楕円Ｂの長軸とする。点Ｑ（Ｏ、Ｏ）は基準となるプロファイル中心、点Ｏ（Ｘ１、Ｙ１）は点Ｑに対する径方向形状データの中心点（オフセット値）、点Ｐ（Ｘ、Ｙ）は点Ｑを基準とした径方向データＢ上の点、円Ａは楕円である径方向形状データＢの外接円とし（接点２３）、その半径値をＲ、点Ｐを通る直交２軸ＸＹ中Ｘ軸と線分ＯＰとなす角をθ、線分ＯＰの延長線と前記外接円Ａとの交点をＴ、線分ＴＰの距離をＣとする。尚、Ｃは前述の第１次形状データ創成で既知となっている。
【００３３】
図２１において、プロファイル中心点Ｑを基準座標とすると、径方向形状データ上の点Ｐの座標（Ｘ、Ｙ）は
Ｘ＝（Ｒ−Ｃ）×cosθ＋Ｘ１ ・・・(6)
Ｙ＝（Ｒ−Ｃ）×sinθ＋Ｙ１ ・・・(7)
となり、上記演算を径方向創成データ全周について行う。
【００３４】
次に、算出した点Ｐ（Ｘ、Ｙ）の座標から、図２２に示すプロファイル中心Ｑを通る直交座標系からなす角度θ１及び線分ＰＱの距離Ｌを次式により算出する。
【式１】
上記処理を図示径方向データＢの全周について行う。尚点Ｏは線分Ｐ２上にあるとは限らない。
【００３６】
前述の処理で算出した角度とプロファイル中心Ｑからの距離データを基に、Ｑを中心とする単位角度毎に前述基準点Ｑからの変位量（距離）を半径値として前記Ｂの全周について求める。
【００３７】
図２３は本処理を示す図であり、Ｄは点Ｑを中心とし、楕円Ｂに外接する円である（接点２４）。接点２３と接点２４とは異なる点である。円Ｄの半径値Ｒ０は楕円Ｂと中心点Ｑとの関係から算出される。楕円Ｂ上の各点々Ｐ０からＰｎは前記処理で角度とプロファイル中心からの距離を算出した点である。点Ｐ０は前記接点２４とするのが扱い易い。
【００３８】
以上の処理を径方向データ入力点毎にかつ単位角度毎に３６０゜まで繰り返すことにより、第２次非円形形状データの創成処理を完了する。
【００３９】
次に前述の第２次非円形形状データから単位角度毎に軸方向の数値データのうち互に相隣る４点を採り、００１０項に記述した通りの手順により軸方向形状データ創成処理を行う。
【００４０】
本処理をＮＣ工作機械の送りピッチ毎の形状データが求まるまで、かつ単位角度毎に３６０゜まで繰り返し最終非円形形状データの創成処理を完了する。
【００４１】
創成した最終非円形形状データは、補正形状データが付加され、ＮＣ加工データに変換される。
【００４２】
前述の実施例は、非円形形状のデータ創成を例に説明したが、本発明によれば、図２９〜図３１に示す例のごとく、加工ワークの加工時回転芯Ｃ１と被加工形状の芯Ｃ２が異なるワークを旋削加工する場合の加工データ創成にも適用可能である。
【００４３】
また、図３２〜図３４に示す例のごとく、加工ワークの加工時回転芯Ｃ３と被加工穴の中心Ｃ４が異なるワークを旋削加工する場合の加工データ創成にも適用することが可能となる。
【００４４】
次に図２４〜図２７に示す例により本発明に関連する発明について説明をする。図２４は、非円形形状の１例を示す非円形形状の斜視図、図２５は図２４中軸と直交する断面、すなわち径方向断面２７を示し、該断面２７の周縁はオーバル形状を示す。図２６は該断面における各角度毎の０゜から３６０゜迄１回転の径減少量を示す。
【００４５】
図２６は換言すれば、ＮＣ加工機おけるオーバル形状創成軸の回転角度毎の軸芯からの変位量を変位線２８により示していることになり、変位量が大きい程、また加工回転数が増大する程、ワーク加工時に軸芯であるオーバル形状創成軸における発生トルクが増大する。
【００４６】
本発明は、創成された非円形形状データから任意の径方向断面におけるＮＣ加工機のオーバル創成軸の発生トルク、従って駆動の際の駆動トルクの推移を表示し、１回転に発生するトルクの二乗平均値、発生最大トルクを算出し、加工の可不可の判断を行うシミュレーション機能を有するシミュレーション手段が設けられた非円形用ＮＣ加工形状データ創成装置に関する。
【００４７】
ＮＣ加工機のオーバル創成軸にボールネジを用いている場合を例にとり、以下に前記シミュレーション手段について説明する。
【００４８】
創成した非円形形状データにより、任意の径方向断面の周縁データ（オーバルデータ）から隣接する２点における変位データを抽出する。
【００４９】
該変位データをＡ、Ｂ、変位に要する時間をｔ、モータのロータイナーシャをＪｍ、付加イナーシャをＪＬとすると、必要な加速トルクＴＮは、 ＴＮ ＝（Ｂ−Ａ）／ｔ／Ｌ×２π／ｔ×（Ｊｍ＋ＪＬ ）・・・(10)となり、上記計算を単位角度毎に３６０゜まで繰り返して行なう。
【００５０】
次に算出した加速トルクをＴＮ（Ｎ＝１〜ｎ）、摩擦トルクをＴｆとし、次式により、トルクの二乗平均値Ｔｍｓを求める。
【式２】
【００５１】
算出した加速トルクＴＮ（Ｎ＝１〜ｎ）とモータの最大トルクとを比較し、加速トルクＴＮ がモータの最大トルクを超えている場合、警告を表示する。また、トルクの二乗平均値Ｔｍｓとモータの定格とを比較し、二乗平均値Ｔｍｓがモータの定格トルクを超えている場合、警告を表示する。
【００５２】
即ち、前記シミュレーション手段は、変位データ抽出手段、所要加速トルク演算手段、１回転に発生するトルクの二乗平均値演算手段、発生最大のトルク算出手段、モータの最大トルクとの比較手段並びに警告手段およびトルクの二乗平均値とモータの定格トルクとの比較手段並びに警告手段の各手段よりなる。
【００５３】
図２７にトルクシミュレーション結果の表示例を示す。本図において、ａは位置データ、ｂは加速トルクＴＮ の計算結果を単位角度毎にプロットし、グラフ化したものであり、ｃはトルクの二乗平均値Ｔｍｓの計算結果、ｄは加速トルクＴＮの最大値である。
【００５４】
次に本発明に関連する別の発明について説明をする。この発明は、非円形用ＮＣ加工形状データ創成装置の表示画面を有する非円形形状表示検証手段に、表示上の歪みを補正する表示画面補正手段が設けられている前記データ創成装置に関するものであり、創成した非円形形状データの形状表示手段において、表示機器の垂直方向及び水平方向の表示上（視覚上）の歪みを補正するもので、補正値取得手段と取得した補正値に基づき、表示時に補正処理をする補正表示手段とで構成される。
【００５５】
ドット数Ｄを同一としても、水平方向の線の長さと垂直方向の線の長さとが視覚上異なる場合がある。図２８は該補正値取得手段の１例であり、ｈは既知のドット数Ｄで表示機器上に表示された水平方向の基準線、ｖは同じく既知のドット数Ｄで表示機器上に表示された垂直方向の基準線である。
【００５６】
表示された該水平方向の線及び垂直方向の線の視覚上の長さＬＸ 、Ｌｙ を、例えばスケールにより人手で計測、入力することにより次式にて水平方向の補正値Ｈｘ 、垂直方向の補正値Ｈｙ を演算する。
ＨＸ ＝ＬＸ ／Ｄ・・・(12)
Ｈｙ ＝Ｌｙ ／Ｄ・・・(13)
算出したＨｘ 及びＨｙ は１ドット当たりの視覚上の長さとなる。
【００５７】
次に補正表示手段においては、形状表示時には、視覚上と一致させるために上記補正値を基に次式の補正演算を行なった上表示する。例えば、水平方向の表示長さをＣＸ 、垂直方向の表示長さをＣｙ、垂直方向の表示長さをＣｙとする各々の表示ドット数ＥＸ、Ｅｙ は、
ＥＸ ＝ＣＸ ／ＨＸ ・・・(14)
Ｅｙ ＝Ｃｙ ／Ｈｙ ・・・(15)
となる。すなわち、視覚上ＣＸの長さを表示するためには、ＥＸのドット数を表示すればよいことになる。Ｃｙも同様である。
【００５８】
一例として、データは円であるが表示機器上において楕円と誤認される場合について、前期補正値ＨＸ 、Ｈｙを用い、表示器の座標ＤＸ 、Ｄｙを中心とする視覚上、半径Ｒの円を表示する場合について説明する。
【００５９】
図３５に示す通り、表示器の上の点Ｄ（ＤＸ 、Ｄｙ）を中心とし、視覚上、半径をＲとする円周上の任意の点の座標Ｔ（ＴＸ 、Ｔｙ）は、回転角θとすると、
ＴＸ ＝ＤＸ＋Ｒcosθ／ＨＸ ・・・(16)
Ｔｙ ＝Ｄｙ＋Ｒsinθ／Ｈｙ ・・・(17)
で表すことができ、上式(16)、(17)においてθ＝０゜〜３６０゜迄求めた点を表示することのより、視覚上、半径Ｒの円が表示されることになる。本例では、該基準線の視覚上の長さＬＸ 、Ｌｙの計測に、人手によりスケールで計測する方法を説明したが、カメラと画像処理装置等、センサによりＬＸ、Ｌｙを側長しても良い。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、非円形形状をなす製品のワーク加工に当り、与えられた非円形形状を特定する数値データの軸方向形状の基準と、径方向の基準とが、ワーク部位により異なる場合において、軸方向形状データの第１次処理と、径方向形状データの第１次処理と、基準点変化データの処理とを行い、次いでワーク基準点を基準とした座標変換を行い、第２次処理を行い、最終非円形形状データを創成し、更にＮＣ側で許容されるデータ検証を行い、非円形形状の軸方向形状の基準と径方向形状の基準とがワーク部位により異なる場合においても、非円形形状加工用のＮＣデータを具体的に詳細に創成することができる効果を奏する。
【００６１】
すなわち、与えられた製品形状の数値データのうち軸方向形状の基準(芯）と径方向形状の基準（芯）とが異なる場合においても容易にＮＣ加工形状データの創成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 軸方向形状データ創成方法の概略説明図である。
【図２】 径方向形状データ創成方法の概略説明図である。
【図３】 非円形形状の第１の例を示す斜視図である。
【図４】 図３中軸心断面図である。
【図５】 図３中径方向断面図である。
【図６】 図７中上面図である。
【図７】 単一オーバル非円形形状の第２の例を示す斜視図である。
【図８】 図７中下面図である。
【図９】 図７の側面図である。
【図１０】 図１１に示す可変オーバル非円形形状の上面図である。
【図１１】 非円形形状の第３の例を示す斜視図である。
【図１２】 図１１中下面図である。
【図１３】 図１１の側面図である。
【図１４】 軸方向形状データで創成した非円形回転体形状の説明斜視図である。
【図１５】 同上平面図である。
【図１６】 径方向形状で創成した楕円柱体の非円形形状の説明斜視図である。
【図１７】 同上平面図である。
【図１８】 芯ズレオーバル非円形形状の実施例を示す斜視図である。。
【図１９】 図１８中上面図である。
【図２０】 図１８中ＯＶＡＬ２の径方向断面図である。
【図２１】 オーバルの座標変換方法の概略説明図である。
【図２２】 オーバルの座標変換方法の概略説明図である。
【図２３】 オーバルの座標変換方法の概略説明図である。
【図２４】 非円形形状の第５の例を示す斜視図である。
【図２５】 図２４に示す非円形形状の点線２７における径方向断面図である。
【図２６】 図２５に示す径方向断面の径減少量プロット図である。
【図２７】 トルクシミュレーション線図である。
【図２８】 補正値取得手段の１例を示す表示補正説明図である。
【図２９】 加工時回転芯と被加工形状の芯とが異なる非円形形状の第６の例を示す斜視図である。
【図３０】 同上平面図である。
【図３１】 同上側面図である。
【図３２】 加工時回転芯と被加工穴の芯とが異なる非円形形状の第７の例を示す斜視図である。
【図３３】 同上平面図である。
【図３４】 同上側面図である。
【図３５】 形状表示の１例を示す視覚上の補正概略説明図である。
【符号の説明】
１ 軸方向断面（部分）
２ 径方向断面（部分）
３ 非円形形状
４ 軸方向断面
５ 径方向断面
６ 非円形形状
７ 上面
８ 下面
９ 側面
１０ 非円形形状
１１ 上面
１２ 下面
１３ 側面
１４ 非円形形状
１５ 上面
１６ 下面
１７ 楕円柱
１８ 端面
２０ 非円形形状
２１ ＯＶＡＬ１断面
２２ ＯＶＡＬ２断面
２３ 接点
２４ 接点
２６ 非円形形状
２７ 径方向断面
２８ 変位線
Claims (1)
- 非円形形状をなす製品のＮＣ工作機械によるワーク加工に当り、与えられた非円形形状を特定する数値データの軸方向形状の基準と径方向形状とが軸方向のワーク部位により異なる場合のＮＣ加工形状データの創成方法において、
多角形状に間隔を置いて与えられる製品形状の数値データを軸方向形状データと径方向形状データと軸方向形状の基準に対する径方向形状の基準点変化データとの数値データに分け、
与えられた軸方向形状データのうち軸方向断面側縁上の互に相隣る４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを採り、該４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち線分ＡＢの延長線上にＢＢ１＝1／2ＢＣとなる点Ｂ１を求め、△ＢＣＢ１の重心Ｇ１を求め、同様に線分ＤＣの延長線上にＣＣ１＝1／2ＢＣとなる点Ｃ１を求め、△ＢＣＣ１の重心Ｇ２を求め、次に点Ｇ１と点Ｇ２との中点を求め、該中点を第１次生成点とし、前述の作業を、軸方向形状データの与えられた各点についてＮＣ工作機械の送りピッチ毎の軸方向形状データが求まるまで繰り返して行い、軸方向形状データの第１次創成処理を完了し、
次に径方向の数値データとして軸と直交する断面の外接円からの距離および該外接円の中心である軸芯を通る基準線からの角度が与えられている前記断面周縁の諸点のうち、互に相隣る２点Ｅ、Ｆを取り、該２点間の求める点をＮとし、前記軸芯を中心とし前記基準線と外接点との交点と軸芯とを結ぶ直線を長軸とする楕円のうち点Ｎと点Ｅとをそれぞれ通る楕円の径差を式により求め、同様にして、点Ｎと点Ｆをそれぞれ通る楕円の径差を求め、Ｎを通る楕円上の点Ｎの外接円からの距離を求め、前述の作業を任意の単位角度毎に繰り返して求め、さらに数値データの与えられた各点について３６０゜の径方向形状データが該単位角度毎に求まるまで繰り返し、径方向形状データの第１次創成処理を完了し、
前記軸方向第１次創成データと径方向第１次創成データとを重ね合わせて第１次非円形形状データを創成し、
次に前記軸方向形状の基準に対する径方向形状の基準点（芯）の数値データのうち互に相隣る２点を採り、補間演算により該２点から送りピッチ単位の補間点を求め、該作業を、基準点（芯）の数値データの与えられた各点について行い、基準点（芯）変化データの創成処理を完了し、次に、創成済み前記第１次非円形形状データから径方向形状データを抽出し、該抽出データと該基準点（芯）変化データとから軸方向形状の基準であるワーク基準点(芯）を基準とした径方向形状データの座標変換を行い、変換前の座標のデータからワーク基準点（芯）を基準とした角度及び距離データに変換し、該角度及び距離データから、単位角度毎に前記ワーク基準点を通る基準径からの変位量（距離）を算出し、前述の作業を第１次非円形形状データの全ての点について行い、第２次非円形形状データの創成処理を完了し、
該第２次非円形形状データから単位角度毎に、軸方向の数値データのうち互に相隣る４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを採り、前述の軸方向数値データの処理と同様に該４点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち線分ＡＢの延長線上にＢＢ１＝1／2ＢＣとなる点Ｂ１を求め、△ＢＣＢ１の重心Ｇ１を求め、同様に線分ＤＣの延長線上にＣＣ１＝1／2ＢＣとなる点Ｃ１を求め、△ＢＣＣ１の重心Ｇ２を求め、次に点Ｇ１と点Ｇ２との中点を求め、該中点を第３次生成点とし、
前述の作業を、第２次軸方向数値データの各点について、ＮＣ工作機械の送りピッチ毎の形状データが求まるまで繰り返し、該作業を単位角度毎に３６０゜まで繰り返し、最終非円形形状データを創成し、該最終非円形形状データから非円形形状加工用のＮＣデータを変換作成する時にＮＣ側で許容されるＮＣデータである検証を行い、許容されないデータを除き、非円形形状の軸方向形状の基準（芯）と径方向形状の基準（芯）とが部位により異なる場合においても、非円形形状加工用のＮＣデータを作成することが可能な非円形用ＮＣ加工形状データ創成方法。
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| JP2000292130A JP4608068B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 非円形用ｎｃ加工形状データ創成方法 |
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-
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