JP5163814B2 - 自動プログラミング装置および方法 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1における自動プログラミング装置の構成図である。自動プログラミング装置は、素材形状に対して部分的な加工を行うための部分加工の加工単位データに基づいて制御指令データを生成するものであって、加工領域形状、加工方法、使用工具、加工条件などのデータを含んだ部分的な加工を行うための加工単位データが入力され、入力された加工単位データを解析して工作機械を動作させるための制御指令データを生成するものである。図1において、自動プログラミング装置は、素材形状データ入力部1、加工単位データ入力部2、加工プログラム記憶部3、加工領域形状生成部8、および制御指令生成部10によって構成される。
ステップS202では、素材形状データの入力を行うかどうかのオペレータ指示をチェックしており、素材形状データ入力を実施する指示の場合はステップS203へ進み、実施しない指示の場合はステップS204へ進む。
ステップS203では、素材形状データ入力部1において、素材形状データがオペレータからの指示等で外部入力され、入力されたデータが加工プログラム記憶部3へ格納される。ステップS203の処理後、ステップS201へ戻る。
ステップS205では、素材形状データ入力部1において、面取り加工以外の加工単位のデータがオペレータからの指示で外部入力され、入力されたデータが加工プログラム記憶部3へ格納される。
ステップ206では、加工後素材形状生成部4において、加工プログラム記憶部3に格納された素材形状および格納済みの加工単位データに基づき加工後素材形状データが生成される。
ステップS209では、プログラムの実行をオペレータから指示されたかどうかのチェックしており、プログラム実行が指示された場合はステップS211へ進み、プログラム実行が指示されていない場合はステップS210へ進む。
ステップS212では、加工プログラム解析部6にて処理対象の加工単位データの内容を解析し、工具パスデータ生成の準備を行う。
ステップS213では、処理対象の加工単位データが面取り加工のデータであるかどうかをチェックしており、面取り加工のデータである場合はステップS215へ進み、面取り加工のデータでない場合はステップS214へ進む。
ステップS214では、工具パス生成部7にて面取り加工以外の加工単位データに対し工具パスを生成し、生成データを制御指令生成部10へ渡している。
ステップS215では、加工領域形状生成部8において、面取り加工の加工単位データに対して、加工プログラム記憶部3に記憶されている素材形状データと面取り加工の加工単位データが参照している加工単位の加工領域形状データとから、面取り加工対象部位の形状データを抽出して面取り加工工具パス生成部9にデータを渡している。図10に示す面取り対象部位形状参照データから、面取り加工対照部位のエッジ毎に加工単位番号と加工領域形状データ内の面番号を参照し、加工領域形状の面データが2つずつ抽出される。
ステップS217では、制御指令生成部10において、工具パスのデータおよび面取り加工工具パスを受け取り、工作機械を動作させるための制御指令データを生成し、数値制御装置の制御部へ出力する。ステップS216で面取り加工工具パスが生成された場合には、工具パスのデータと面取り加工工具パスとに基づき制御指令データが生成される。
ステップS218では、未処理の加工単位が存在しているかをチェックしており、存在している場合にS211との間で処理をループさせる。
ステップS210では、オペレータから操作終了の指示があったかどうかをチェックしており、操作終了の指示があった場合にプログラムを終了させ、操作終了の指示がなかった場合にステップS201へ戻る。
図11は、この発明の実施の形態2における面取り加工工具パス生成部の構成を示したブロック図である。面取り加工工具パス生成部9は、加工領域形状生成部8から面取り加工を施す部位の加工領域形状データを入力する。本実施の形態では、加工領域形状生成部8から入力された面取り加工部のエッジに関連するデータに基づいて面取り加工工具パスを生成することに関して詳細に説明する。面取り加工工具パス生成部9は、面取り加工に関するデータを記憶しているデータ記憶部から面取り加工データを取得し、面取り加工工具パスを生成する。本実施の形態では、加工領域形状生成部8がデータ記憶部に相当しているが、取得するデータの内容によっては加工プログラム記憶部3と分散してもよい。面取り加工工具パス生成部9はデータ記憶部からデータを取得し、工具パス生成のための工具基準位置データを生成し、その工具基準位置データを次の処理を行う制御指令生成部10へ渡す。
ステップS302では、読み出した加工情報のうち、面取り加工部位形状データと面取り形状パターンに基づいて定義される面取り加工後の面取り加工面形状が不正であるかどうかを判断する。例えば、厚さ0.5mmの部位に0.5mmの面取り量の加工を施すことは不可能であり、本実施の形態では不正と判断する。対象となる形状部位に対して面取り加工形状生成が不正であると判断した場合には、読み出した加工単位に関する面取り加工工具パス生成処理を抜け、操作者に対して警告を表示する(ステップS351)。
ステップS325では、得られた分割点Pijを基準点Pijとして、基準点Pijを1点ずつ読み出す。
読み出した基準点Pijに対して順次処理を行うために、ステップS331では、jを0に設定する。そして、ステップS332では、jがM(分割点の総数)より小さいかどうかを判断する。j<Mを満たさない場合は処理が終了し、j<Mを満たす場合はステップS341へ進む。
θ=tan−1(b・sinα/(a−b・cosα)) ・・(1)
(ただし、面取り加工の特徴より、0<θ<π/2、0<α<π、である。)
また、図14(c)で示したような面取り形状パターンのような場合には、図14(a)において面取り量aをa=c/√2、面取り角θを45°として、図14(a)と同様に考えることができる。
R2=(d1+d2)2+(a・cosθ)2
(ただし、R≧a) ・・(2)
ここで、距離d2は基準点Pijから面取り加工面までの距離であり、d2=a・sinθとみなすことができるので、距離d1は式(2)を変形して式(3)のように表すことができる。
d1=(R2−(a・cosθ)2)1/2−a・sinθ ・・(3)
R≧aの関係より、工具基準位置Qijは基準点Pijから見て単位ベクトルVuの方向に存在するので、工具基準位置Qijは近似的に式(4)のように表すことができる。
Qij=Pij+d1・Vu
=Pij+((R2−(a・cosθ)2)1/2
−a・sinθ)・Vu ・・(4)
d2=(a・tanθ・(1+tan2(α/2))1/2)
/(tanθ+tan(α/2)) ・・(5)
点Sijは面取り加工面上に存在するので基準点Pijから見て点Sijへは単位ベクトルVuと逆方向に向かうので、点Sijは式(6)のように表すことができる。
Sij=Pij−d2・Vu ・・(6)
Tij=Sij+(L/2)・V1 ・・(7)
点Sijにおいて、単位ベクトルV1は、断面平面Fijの法線ベクトルに相当する基準ベクトルVijを軸として、単位ベクトルVuを右ねじ方向に(θ+α/2)だけ回転させたベクトルに相当し、式(8)のように表すことができるので、式(7)に式(8)を代入すればよい。
V1=Vu・cos(θ+α/2)
+(1−cos(θ+α/2))・(Vu、N)・N
+(N×Vu)・sin(θ+α/2) ・・(8)
ただし、本実施の形態では、(Vu、N)は内積、(N×Vu)は外積を表す。
Qij=Tij+(D/2)・V2 ・・(9)
SijTij⊥TijQijより、V2については、式(10)のように表すことができる。
V2=(V1×Vij) ・・(10)
以上より、工具基準位置Qijは、式(11)のように表すことができるので、適宜、式(5)、式(8)、式(10)を代入して求めることができる。
Qij=Pij−d2・Vu
+(L/2)・V1+D/2・V2 ・・(11)
Qij=Pij−d2・Vu ・・(12)
工具基準位置Qijは面取り加工面上に存在するので基準点Pijから見て工具基準位置Qijへは単位ベクトルVuと逆方向に向かうことになる。また、距離d2は式(13)のように表すことができるので、式(12)に式(13)を代入すれば工具基準位置Qijの位置座標を得ることができる。
d2=(a・tanθ・(1+tan2(α/2))1/2)
/(tanθ+tan(α/2)) ・・(13)
ステップS218では、未処理の加工単位が存在しているかをチェックしており、存在している場合にステップS211との間で処理をループさせる。
ステップS210では、オペレータから操作終了の指示があったかをチェックしており、指示があった場合に終了させ、そうでなければS201へ戻る。
図23は、本実施の形態3で定義する断面平面の説明図である。実施の形態2では、面取り加工工具パス生成を5軸加工として想定したものであるが、3軸加工の場合にも応用して近似的に工具パスを求めることができる。ただし、3軸加工の場合、5軸加工の場合と異なり工具姿勢が一定であるので、断面平面Fijに関する処理において若干異なる点がある。以下の実施の形態2と異なる点について説明する。
Claims (3)
- 素材形状に対して部分的な加工を行うための部分加工の加工単位データに基づいて制御指令データを生成する自動プログラミング装置であって、
前記素材形状のデータを入力する素材形状データ入力部と、
前記素材形状のデータおよび加工単位データを記憶する加工プログラム記憶部と、
当該加工プログラム記憶部に記憶された加工単位データに含まれ、前記素材形状から除去される対象となる加工領域形状の境界面のデータである加工領域形状データを参照する他加工単位参照型の加工単位データを入力し、当該他加工単位参照型の加工単位データを前記加工プログラム記憶部へ出力する加工単位データ入力部と、
前記素材形状のデータおよび前記他加工単位参照型の加工単位データが参照する加工領域形状データに基づいて前記部分加工の加工単位データの加工領域形状データを生成する加工領域形状生成部と、
当該加工領域形状データを含めた前記部分加工の加工単位データに基づいて前記制御指令データを生成する制御指令生成部とを備えたことを特徴とする自動プログラミング装置。 - 前記加工プログラム記憶部に記憶された前記素材形状のデータおよび定義済みの加工単位データの加工領域形状データに基づいて、前記素材形状から前記定義済みの加工単位データの加工領域形状を除去した加工領域除去素材形状の形状データを生成する加工後素材形状生成部と、
前記加工領域除去素材形状に転写された加工領域形状の面に、対応する加工単位の加工領域形状の面を特定するためのデータを属性として付加し、前記加工領域除去素材形状上で指示されたエッジから、当該エッジに隣接する面に付属している加工単位の加工領域形状の面を特定するためのデータを抽出し、前記他加工単位参照型の加工単位データの参照データを構成する関連加工単位データ抽出部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の自動プログラミング装置。 - 素材形状に対して部分的な加工を行うための部分加工の加工単位データに基づいて制御指令データを生成する自動プログラミング方法であって、
前記素材形状のデータおよび加工単位データを入力して記憶し、
記憶された加工単位データに含まれ、前記素材形状から除去される対象となる加工領域形状の境界面のデータである加工領域形状データを参照する他加工単位参照型の加工単位データを入力して記憶し、
前記素材形状のデータおよび前記他加工単位参照型の加工単位データが参照する加工領域形状データに基づいて前記部分加工の加工単位データの加工領域形状データを生成し、
当該加工領域形状データを含めた前記部分加工の加工単位データに基づいて前記制御指令データを生成することを特徴とする自動プログラミング方法。
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