JP5547601B2

JP5547601B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP5547601B2
Application number: JP2010227238A
Authority: JP
Inventors: 淑子佐藤; 克則國光
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: JP2012083821A

Description

本発明は、３Ｄモデルを有し、３Ｄモデルの重なりを検出することにより、干渉を検知するシミュレーション機能を持つ、数値制御装置に関するものである。

特許文献１には、３Ｄモデルを用いて干渉を検知する数値制御装置が開示されている。この数値制御装置において、ＮＣ装置部は、工作機械およびシミュレーション部に軸移動指令を送出する。工作機械は、この軸移動指令に従い工作機械の移動体を軸移動制御する。シミュレーション部は、機械、治具、素材、工具など機械加工に関与する物品の３Ｄモデルを保持しており、軸移動指令に従い、移動体の３Ｄモデルを軸移動制御する。そして、移動体の３Ｄモデルとその他の３Ｄモデルとの３Ｄモデル空間上の重なりの有無をチェックする。チェックの結果、重なりがある場合は「干渉有り」と判断し、重なりが無い場合は「干渉無し」と判断する。「干渉有り」の場合には、３Ｄモデルの重なりの直前でシミュレーションおよび工作機械の駆動が止まるようになっている。

また、従来から、工作機械等に設けられた計測装置により測定対象物の位置を計測する位置計測の技術が知られている。かかる技術においては、計測装置の接触体（例えばタッチセンサなど）が、素材、治具などの測定対象物に接触したとき、当該計測装置からセンサＯＮ信号が出力され、その時点での接触体の位置が、測定対象物の位置として計測される。

このような従来技術の数値制御装置の構成ブロック図を図１に、数値制御装置における制御の流れのフローチャートを図３に示す。

ＮＣ装置部２は、工作機械３およびシミュレーション部４に、センサ送り開始指令７，８を送る（Ｓ１）。工作機械３およびシミュレーション部４は、この指令７，８に従い動作する。具体的には、工作機械は、計測装置の接触体が測定対象物に徐々に近づくように、接触体および測定対象物を相対移動させる。また、シミュレーション部４も、機械、治具、素材、工具、接触体などの３Ｄモデルを用いて、実際の工作機械と同様に、３Ｄモデル空間上で軸移動制御を行う。

この過程で、計測装置の接触体が測定対象物に接触すると、ＮＣ装置部２は、センサ信号受け部５からセンサＯＮ信号１１を受け取る（Ｓ２においてＹｅｓ）。センサＯＮ信号有りの場合、ＮＣ装置部２は、工作機械３およびシミュレーション部４それぞれに、センサ送り終了指令１２，１３を送り、処理を終了する（Ｓ６）。

一方、ＮＣ装置部２が、センサＯＮ信号１１を受信する前に、シミュレーション部４から干渉検知９の信号を受け取った場合（Ｓ３においてＹｅｓ）、ＮＣ装置部２は干渉を検知したと判定する。

この場合は、ＮＣ装置部２は、工作機械３、シミュレーション部４それぞれに一時停止指令１４，１５を送る（Ｓ４）。工作機械３、シミュレーション部４は、この指令に従い、動作を止める。

一時停止指令の後は、グラフィックユーザインターフェース部（以下「ＧＵＩ部」という）１を介して、ユーザからの指示がＮＣ装置部２に送られる（Ｓ５）。ユーザからの指示１０が、「センサ送り続行」の場合はステップＳ２に戻る。一方、ユーザからの指示１０が「センサ送り中止」の場合は、工作機械３およびシミュレーション部４にセンサ送り終了指令１２，１３を送り、処理を終了する（Ｓ６）。

特開２００６−１９５８６２号公報

ところで、こうした、３Ｄモデルの重なりを検出することにより干渉を検知することができる数値制御装置では、３Ｄモデルの３Ｄモデル空間上での位置と、実際の機械に取り付けられている物品の位置と、が一致していることを前提に制御されている。しかし、３Ｄモデルの位置を正しく設定するためには、タッチセンサなどの計測装置を用いて予め物品の位置を計測しておく必要がある。

しかし、この計測作業が完了するまでの間は、３Ｄモデルの位置と、実際の機械に取り付けられている物品の位置は一致していないため、上述の計測技術が利用できないケースがある。

例えば、タッチセンサの進行方向に対して、測定対象物の３Ｄモデルが実物よりも手前にあったとする。この場合、工作機械においてタッチセンサを測定対象物に近づけたとき、実際には、タッチセンサが測定対象物に接触していないにも関わらず、３Ｄモデル空間上では、タッチセンサの３Ｄモデルと測定対象物の３Ｄモデルとの重なりが発生することがある。この場合、「センサＯＮ」信号よりも先に３Ｄモデルの「干渉検知」信号が発生し、結果として、一時停止になることがある。

この場合、操作を続行するためには、測定対象物の属性情報を干渉検知の対象としないようにするなど、干渉検知の対象からはずす処理をユーザが行なう必要があり、操作が面倒であるという課題がある。また、定義した３Ｄモデルを役立てることができていないという課題がある。

具体的に、この課題を図１、図３を参照して説明する。タッチセンサが近づく方向に対して、測定対象物の３Ｄモデルが実物よりも手前に有ると設定されているとき、タッチセンサが測定対象物に接触していないにも関わらず、ＮＣ装置部２がシミュレーション部４からの干渉検知９の信号を受け取る。これは、ステップＳ２におけるセンサＯＮの判定において、センサＯＮ信号無しであり、かつ、ステップＳ３における干渉を検知する判定において、干渉を検知したと判定した場合である。このとき、ＮＣ装置部２は、工作機械３およびシミュレーション部４に、一時停止指令１４，１５を送る（Ｓ４）。この指令を受けて、工作機械３とシミュレーション部４は動作を止める処理を行なう。このような場合に計測作業を続ける為には、ＧＵＩ部１からＮＣ装置部２へ干渉検知を無効にするなどの、ユーザからの指示１０を行なう必要がある（Ｓ５）。

そこで、本発明では、こうした手間を低減でき得る数値制御装置を提供することを目的とする。

本発明の数値制御装置は、数値制御指令に基づき、工作機械の構造物、工具、治具、加工物それぞれの３Ｄモデルを用いて演算し、前記３Ｄモデル同士の重なりを検出することにより干渉を検知する機能を有する数値制御装置において、前記３Ｄモデルに基づいて、前記３Ｄモデルの位置を演算するシミュレーション部と、数値制御指令に基づいて、前記工作機械およびシミュレーション部を駆動する制御部と、を備え、前記３Ｄモデルには、位置情報が正確か否かを示す属性値が付加されており、前記制御部は、前記シミュレーション部により前記３Ｄモデルの重なりが検知された場合に、当該重なりが生じた３Ｄモデルの属性値に基づき当該３Ｄモデルの位置情報が正確か否かを判断し、位置情報が正確と判断した場合は前記数値制御指令の実行中止を前記工作機械およびシミュレーション部に指示し、前記位置情報が正確でないと判断した場合は警告を出力しつつ前記数値制御指令の実行続行を前記工作機械およびシミュレーション部に指示する、ことを特徴とする。

好適な態様では、前記工作機械が、測定対象物と接触することにより当該測定対象物の位置を測定し、当該測定結果を数値制御装置に出力するタッチセンサを有する場合に、前記制御部は、前記シミュレーション部により前記測定対象物の３Ｄモデルおよび前記タッチセンサの３Ｄモデルの重なりが検知された位置と、前記工作機械において実際に前記タッチセンサおよび前記測定対象物が接触した位置と、を比較し両位置が一致している場合、前記測定対象物の３Ｄモデルの属性値を前記位置情報が正確であることを示す内容に更新する。

従来技術では、計測作業が完了するまでは、３Ｄモデルの位置が不確かであるため、実際にタッチセンサが接触していなくても３Ｄモデルの干渉を検知してしまうことがあった。この場合、ユーザが、測定対象物を干渉検知から外す指示や、干渉を無視して続行する指示の操作をしなければ、継続してタッチセンサを測定対象物に近づけることはできなかった。一方、本発明によれば、３Ｄモデルの位置が正確か否かの属性情報が付与されているため、干渉を検知しても、当該３Ｄモデルの位置が不確かであればタッチセンサを移動させることができる。これにより、ユーザの操作を減らすことができ、操作性が改善できる。

なお、従来技術では、干渉を検知した際、ユーザが測定対象物を干渉検知から外す指示や、干渉を無視して続行する指示の操作をしていたため、３Ｄモデルが不確かであることが明確であった。一方、本発明では、３Ｄモデルに付与された属性が「位置情報が不確か」である場合には、そのまま操作を継続できる為、３Ｄモデルの位置情報が不確かであることがわかりにくいと思われる。これを回避する為、干渉を検知し、３Ｄモデルに付与された属性が「不確か」である場合には、アラームを表示する。これにより、３Ｄモデルの位置情報が不確かであることをユーザは認識することができる。

従来技術における数値制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態における数値制御装置の構成を示すブロック図である。従来技術における位置計測処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態における位置計測処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態である数値制御装置の構成ブロック図であり、図４は、当該数値制御装置の制御の流れを示すフローチャートである。なお、以下では、従来技術（図１、図３）と同様の要素については、同じ符号を付し、その説明は適宜、省略する。

機械データ格納部６’には、機械、治具、素材、工具、タッチセンサなど、機械加工に関与する物品の３Ｄモデルが保存されている。この各３Ｄモデルには、予め、当該３Ｄモデルの位置情報が「正確」または「不確か」という位置情報に関する属性値が付与されている。また、ＮＣ装置部２’は、機械３およびシミュレーション部４’の駆動を制御する制御部に相当するもので、当該ＮＣ装置部２’には、「許容値」が与えられている。

測定対象物の位置計測を行う場合、ＮＣ装置部２’は、工作機械３およびシミュレーション部４’それぞれにセンサ送り開始指令７，８を送る（Ｓ１）。この指令に従い工作機械３、シミュレーション部４’は動作する。具体的には、工作機械３は、タッチセンサが測定対象物に徐々に近づくように両者を相対移動させる。また、シミュレーション部４’は、実際の工作機械と同様に動くように、３Ｄモデル空間上で軸移動制御を開始する。ただし、この３Ｄモデル空間上で軸移動制御は、実際の機械での軸移動制御よりも、先行して行う。これは、３Ｄモデル空間上で干渉を検知した場合に、実際の機械において干渉が検知される前に、当該機械の駆動を停止し、現実での干渉を確実に防止するためである。

ＮＣ装置部２’は、計測装置のタッチセンサが測定対象物に接触した際に、センサ信号受け部５からセンサＯＮ信号１１を受け取ると、「センサＯＮ信号有り」と判定をする（Ｓ２）。「センサＯＮ信号有り」の場合は、ＮＣ装置部２’は、工作機械３およびシミュレーション部４’に、センサ送り終了指令１２，１３を送り、従来どおり処理を終了する（Ｓ６）。

また、ＮＣ装置部２’がシミュレーション部４から干渉検知９の信号を受け取った場合、干渉を検知したと判定する（Ｓ３）。一方、ステップＳ３において干渉を検知したと判定しない場合は、ステップＳ２へ戻る。

ここで、ステップＳ２において「センサＯＮ信号無し」の状態で、干渉を検知した場合（ステップＳ２でＮｏ、ステップＳ３でＹｅｓの場合）、シミュレーション部４’は、機械データ格納部６’から測定対象物の３Ｄモデルに付与された、属性値１８を取得し、ＮＣ装置部２’に送信する（Ｓ１０）。

属性値１８を取得したＮＣ装置部２’は、当該属性値が、位置が「正確」または「不確か」のいずれであるかを判定する（Ｓ１１）。属性値が「正確」である場合、ＮＣ装置部２’は、工作機械３およびシミュレーション部４’に、センサ送り終了指令１２，１３を送り、処理を終了する（Ｓ６）。

一方、属性値が「不確か」である場合、ＮＣ装置部２’は、ＧＵＩ部１に第１のアラーム表示１７を指示し（Ｓ１２）、計測装置で計測されたタッチセンサの現在位置を取得する（Ｓ１３）。ステップＳ１３の処理の後、センサＯＮ信号の判定を行い（Ｓ１４）、「センサＯＮ信号有り」の場合は、干渉検知した位置からの移動量が０かどうかを判定する（Ｓ１５）。

ステップＳ１５の判定において移動量が０の場合は、ＮＣ装置部２’はシミュレーション部４’へ属性値を「正確」に変更する指令１９を送る。この指令を受けたシミュレーション部４’は、機械データ格納部６’に属性値を「正確」に変更する指令２０を送る（Ｓ１６）。その後、ＮＣ装置部２’は、工作機械３およびシミュレーション部４’に、センサ送り終了指令１２，１３を送り（Ｓ６）、処理を終了する。

ステップＳ１５において、干渉検知した位置からの移動量が０でない場合、ＮＣ装置部２’は、工作機械３およびシミュレーション部４’に、センサ送り終了指令１２，１３を送り（Ｓ６）、処理を終了する。

ステップＳ１４において「センサＯＮ信号無し」の場合は、現在位置を取得する（Ｓ１７）。続いて、ＮＣ装置部２’は、ステップＳ１７にて取得した位置と、ステップＳ１３にて取得した位置と、の差により算出される距離、つまり、干渉検知した位置からの移動量が許容値より大きいかどうかを判定する（Ｓ１８）。

干渉検知した位置からの移動量が許容値より大きい場合、ＮＣ装置部２’は、ＧＵＩ部１へ第２のアラーム表示２１を指示する（Ｓ１９）。そして、その後、工作機械３およびシミュレーション部４’に、センサ送り終了指令１２，１３を送り（Ｓ６）、処理を終了する。一方、干渉検知した位置からの移動量が許容値より大きくない場合にはステップＳ１４に戻り、再度、ステップＳ１４〜Ｓ１８の処理を繰り返す。

１ＧＵＩ部、２，２’ ＮＣ装置部、３工作機械、４，４’ シミュレーション部、５センサ信号受け部、６，６’ 機械データ格納部。

Claims

数値制御指令に基づき、工作機械の構造物、工具、治具、加工物それぞれの３Ｄモデルを用いて演算し、前記３Ｄモデル同士の重なりを検出することにより干渉を検知する機能を有する数値制御装置において、
前記３Ｄモデルに基づいて、前記３Ｄモデルの位置を演算するシミュレーション部と、
数値制御指令に基づいて、前記工作機械およびシミュレーション部を駆動する制御部と、
を備え、
前記３Ｄモデルには、位置情報が正確か否かを示す属性値が付加されており、
前記制御部は、前記シミュレーション部により前記３Ｄモデルの重なりが検知された場合に、当該重なりが生じた３Ｄモデルの属性値に基づき当該３Ｄモデルの位置情報が正確か否かを判断し、位置情報が正確と判断した場合は前記数値制御指令の実行中止を前記工作機械およびシミュレーション部に指示し、前記位置情報が正確でないと判断した場合は警告を出力しつつ前記数値制御指令の実行続行を前記工作機械およびシミュレーション部に指示する、
ことを特徴とする数値制御装置。
請求項１に記載の数値制御装置であって、
前記工作機械が、測定対象物と接触することにより当該測定対象物の位置を測定し、当該測定結果を数値制御装置に出力するタッチセンサを有する場合に、
前記制御部は、前記シミュレーション部により前記測定対象物の３Ｄモデルおよび前記タッチセンサの３Ｄモデルの重なりが検知された位置と、前記工作機械において実際に前記タッチセンサおよび前記測定対象物が接触した位置と、を比較し両位置が一致している場合、前記測定対象物の３Ｄモデルの属性値を前記位置情報が正確であることを示す内容に更新する、
ことを特徴とする数値制御装置。