WO1994001811A1

WO1994001811A1 - Conversational numeric control apparatus

Info

Publication number: WO1994001811A1
Application number: PCT/JP1993/000919
Authority: WO
Inventors: Teruyuki Matsumura; Yuuji Deguchi; Masaki Seki
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1994-01-20
Also published as: EP0604661A4; JPH0628021A; EP0604661A1; KR940702618A

Description

明細書対話形数値制御装置技術分野

本発明は対話形数値制御装置に関し、特に 2 + 1 Z 2次元形状に基づいて N Cデータを作成する対話形数値制御装置に関す

Ώ o 背景技術

マシニングセンタ等の工作機械では、一般に工具の軸方向を

Z軸とし、加工材料を載置するテーブルの移動方向を X軸又は Y軸となるように制御軸が決められている。上記工作機械において、 3次元的な形状を加工する方法としては、 X軸、 Y軸及び Z軸を同時に移動制御させて加工する 3次元加工と、 X軸及び Y軸のみを同時に移動制御させ、所定の加工後に Z軸を移動制御させて加工する 2 + 1 Z 2次元加工とが知られている。これらの 3次元加工及び 2 + 1 Ζ 2次元加工は、いずれも数値制御装置等で対応する N Cデーダを作成する必要がある。

一方、数値制御装置等で 3次元加工のための 3次元形状は、一般に空間座標系における任意の曲線である基準曲線（B C ;Β asic Curve) 及び動作曲線（D C ;Drive Curve) から構成される自由曲面により作成する。また、 2 + 1 Z 2次元加工のための 3次元形状は、半球等の基本的な形状である所定の 2 + 1 Z 2次元基本形状（以下、単に「基本形状」と呼ぶ。）に、半径又は高さ等の数値を与えて形状を確定させることにより作成する o

しかし、自由曲面を定義するのが複雑なために、所望の 3次元形状を作成するのは非常に困難であり、熟練したオペレータであっても形状作成に多大な時間を要するという問題点があつ

7 o

また、 2 + 1 Z 2次元加工では基本形状しかないため、複雑な 3次元形状に対応できないという題点があつた。発明の開示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 2 + 1 / 2次元形状を合成して複雑な 3次元形状の N Cデータを作成する対話形数値制御装置を、提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、

2 + 1 Z 2次元形状を入力して、 N Cデータを作成する対話形数値制御装置において、対話的に 2 + 1 Z 2次元形状を入力する基本形状入力手段と、複数の前記 2 + 1 / 2次元形状を合成し、合成加工形状を作成する形状合成手段と、前記合成加工形状に基づき N Cデータを作成する N Cデータ作成手段と、を有することを特徴とする対話形数値制御装置が提供される。

まず、オペレータは、基本形状入力手段によって対話的に 2 + 1 Z 2次元形状を入力する。その後、形状合成手段が入力された複数の 2 + 1 Z 2次元形状を合成して合成加工形状を作成し、 N Cデータ作成手段が作成された合成加工形状に基づいて N Cデータを作成する。図面の簡単な説明図 1 は本発明の原理説明図、

図 2 は対話形数値制御装置の構成を示すブック図、図 3は基本形状選択画面の一例を示す図、

図 4は基本形状を確定するための数値入力画面の一例を示す図、

図 5は基本形状を確定するための数値入力画面の一例を示す図、

図 6は形状合成を行うための入力画面の一例を示す図、図 Ί は作成された N Cデータによる加工形状を示す斜視図、図 8は本発明を実施する処理手順を示すフ口一チャートである ο 発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図 1 は、本発明の原理説明図である。本発明の対話形数値制御装置は、基本形状入力手段 1、形状合成手段 2及び N Cデータ作成手段 3から構成される。

基本形状入力手段 1 は、対話的にオペレータに 2 + 1 Z 2次元形状を入力させる。形状合成手段 2は、入力された複数の 2

+ 1 X 2次元形状を合成して合成加工形状を作成する。 N Cデ

―タ作成手段 3は、形状合成手段 2 によつて作成された合成加ェ形状に基づいて N Cデータを作成する。

図 2は、本発明の一実施例である対話形数値制御装置の構成を示すブ σ ック図である。

プロセッサ 1 1 は R 〇 Μ 1 2 に格納されたシステムプログラムに従って数値制御装置全体を制御する。 R 〇 M 1 2 には E P P

R 〇 Mあるいは E E P R O Mが使用される。なお、図 1の基本形状入力手段 1、形状合成手段 2及び N Cデータ作成手段 3は、いずれも R 0 M 1 2に格納されたシステムプログラムをプロセッサ 1 1が実行することによって実現される機能である。

R A M I 3には S R A M等が使用され、各種のデータあるいは入出力信号が格納される。不揮発性メモリ 1 4には図示されていないバッテリによってバックアップされた C M〇 Sが使用され、電源切断後も保持すべきパラメータ、ピッチ誤差補正量及び工具補正量等が格納されている。

グラフィック制御回路 1 5はディジタル信号を表示用の信号に変換し、表示装置 1 6に与える。表示装置 1 6には C R Tあるいは液晶表示装置が使用される。表示装置 1 6は対話形式で加工プログラムを作成していくときに、形状、加工条件等を表示する。

キーボード 1 7はシンボリックキー、数値キー等からなり、必要な図形データ、 N Cデータをこれらのキーを使用して入力する。

軸制御回路 1 8はプロセッサ 1 1力、ら、軸の移動指令を受けて、軸の指令をサーボ了ンプ 1 9 に出力する。サーボアンプ 1 9はこの移動指令を受けて、工作機械 2 0のサーボモータを駆動する。これらの構成要素はバス 2 1 によって互いに結合されている。

P M C (プログラマブル · マシン · コントローラ） 2 2 は N Cプログラムの実行時に、バス 2 1経由で T機能信号（工具選択指令）等を受け取る。そして、この信号をシーケンス · プログラムで処理して、動作指令として信号を出力し、工作機械 2 0を制御する。また、工作機械 2 0から状態信号を受けて、シ一ケンス処理を行い、バス 2 1を経由して、プロセッサ 1 1 に必要な入力信号を転送する。

さらに、ノス 2 1 には、システムプログラ厶等によつて機能が変化するソフトゥヱアキ一 2 3 、 N Cデータをフロッピ一デイスク、プリンタあるいは紙テ一プリーダ（ P T R ) などの外部機器に送るシリアルインタフヱ一ス 2 4が接続されている。このソフトウヱアキ一 2 3は、上記表示装置 1 6、キーボード 1 7 とともに、 C R T Z M D I ノ、。ネル 2 5に設けられる。

上記バス 2 1 には、 N C用の C P Uであるプロセッサ 1 1 とは別に、バス 3 0を有する対話用のプロャッサ 3 1が接続される。バス 3 0には R O M 3 2 、 R A M 3 3、及び不揮発性メモリ 3 4が接続されている。

上記表示装置 1 6に表示される対話形データの入力画面は、 R O M 3 2に格納されている。この対話形データの入力画面において、 N C文の作成時にバックグラウンドアニメーションとして、工具の全体の動作軌跡などが表示される。また、表示装置 1 6にはその入力画面により設定可能な作業又はデータが、メニュー形式で表示される。メニューのうちどの項目を選択するかは、メニューに対応して、画面下部に配置されたソフトゥヱアキ一 2 3により行う。ソフトゥヱアキ一 2 3の意味は各画面毎に変化する。 R A M 3 3には S R A M等が使用され、ここに対話用の各種データが格納される。

入力されたデータは対話用のプロセッサ 3 1 により処理され、ワーク加工プログラムが作成される。作成されたプログラムデータは、対話形式で使用される表示装置 1 6に、逐次にバックグラウンドアニメ一ション表示される。また、不揮発性メモリ

3 4に N C文として格納されたワーク加工プログラムは、工作機械 2 0の加工シミュレーションの際にも実行され、フォアグラウンドアニメ一ション表示される。

次に、 2 + 1 Z 2次元形状を入力する段階から N Cデータを作成する段階までの手順の一例として、凸四角柱形状と凸半球形状とを合成して N Cデータを作成する場合について説明する。

図 3は、基本形状選択画面の一例を示す図である。図において、表示画面 1 6 aは図 2の表示装置 1 6に表示される画面の一例であつて、オペレータが所定の操作を行なつて表示される画面である。

なお、表示画面 1 6 aの画面下部には、オペレータが各種の指令を行うための指令キーであるソフトキー 2 3 0が表示されている。このソフトキ一 2 3 0は対応する図 2 のソフトウヱァキー 2 3によつて指令することができる指令キーであって、処理する画面によつて変化する 1 0個の指令キー 2 3 1〜 2 4 0 によって構成されている。図 3には、この指令キ _ 2 3 1〜 2

4 0 として、番号 0 1指令キー 2 3 1、番号 0 2指令キー 2 3 2、 · · · 、番号 0 9指令キー 2 3 9及び終了指令キー 2 4 0 が表示されている。

図に示す表示画面 1 6 aは 2 + 1 Z 2次元加工メニュー画面であって、凹凸形状の各加工準備及び 2 + 1 Z 2次元形状のうち基本的な形状をなす数種類の基本形状がメニューとして表示されている。表示画面 1 6 aの画面下部に「ソフトキ一から選択して下さい」というメッセージが表示された後に、オペレータは所望の加工すべき基本形状等をソフトキー 2 3 0によって指令する。

もし、オペレータが凸四角柱形状について審号 0 3指令キー 2 3 3を指令すると図 4に示す表示画面に、凸半球形状について審号 0 5指令キー 2 3 5を指令すると図 5 に示す表示画面にそれぞれ変化する。

図 4及び図 5 は、図 3で選択された基本形状を確定のための数値入力画面の一例を示す図である。図 4には凸四角柱形状を、図 5には凸半球形状を確定するための入力画面である。なお、図 4及び図 5の表示画面 1 6 の画面下部に表示されるソフトキー 2 3 0には、数値入力を促す力一ソル 1 6 bを移動させるための上方向移動指令キ一 2 3 1、下方向移動指令キー 2 3 2 及び終了指令キー 2 4 0が表示されている。

まず、図 4において、画面左部には凸四角柱形状を確定するための所定の項目、例えば切削方法（C ) 、中心 X座標（X ) 、中心 Y座標（Y ) 及び長さ（U ) 等が表示される。また、画面右部には凸四角柱形状の図形がグラフイツクで表示されるとともに、画面左部に表示された所定の项目の意味が対応する符号、上記の例では C， X , Y及び U等が表示される。

オペレータは、上方向移動指令キー 2 3 1及び下方向移動指令キー 2 3 2によってカーソル 1 6 bを各項目への移動を指令して、図 2のキーボード 1 7から数値を入力する。図には、了プロ一チ量（Y C ) として「 5」（m m ) が入力されたことを示す。なお、例えば高さ 2 ( Y H ) のように、他の符号「ト I」を指定すると、高さ 1 ( H ) で指定した数値と同一の数値、この場合では「 2 5」（m m ) を指定したことになる。

このようにして、必要な項目に対して数値を入力した後、終了指令キ一 2 4 0を指令し、図 3の 2 + 1 / 2次元加工メ二ュ一に戻る。なお、この指令により、システムは確定された凸四角柱形状をソリッドモデルで、 R A M I 3又は不揮発性メモリ 1 4等に作成する。

次に、図 5においても図 4 と同様に、画面左部には凸半球形状を確定するための所定の項目、例えば切削方法（C ) 、中心 X座標（X ) 、中心 Y座標（Y ) 及び半径 ( R ) 等が表示される。また、画面右部には凸半球形状の図形がグラフィックで表示されるとともに、画面左部に表示された所定の項目の意味が対応する符号、上記の例では C , X , Y及び R等が表示される。

オペレータは、図 4で行なったと同様の操作をして、各項目の数値等を入力し、凸半球形状を確定する。その後、終了指令キ一 2 4 0を指令すると、図 6のような画面に変わる。なお、この指令により、システムは確定された凸半球形状をソリッドモデルで、 R A M I 3又は不揮発性メモリ 1 4等に作成する。図 6は、図 4及び図 5で確定された基本形状の形状合成を行うための入力画面の一例を示す図である。なお、図 6の表示画面 1 6 aの画面下部に表示されるソフトキー 2 3 0には、合成演算方法を指令するための和指令キ一 2 3 1、差指令キー 2 3 2、積指令キー 2 3 3及び終了指令キー 4 0が表示されてい o

図において、画面左部には図 4で砣定した凸四角柱形状の図形がグラフィックで表示され、画面右部には図 5で確定した凸半球形状の図形がグラフィックで表示される。「合成演^方法をソフトキーから選択して下さい」というメッセージが表示された後に、オペレータは所望の合成演算を和指令キー 2 3 1、差指令キ— 2 3 2、積指令キー 2 3 3 のうちいずれかを指令する。なお、この指令により、システムは凸四角柱形状と凸半球形状とを指令された合成演算方法でソリッドモデルにより合成し、合成加工形状として R A M 1 3又は不揮発性メモリ 1 4等に作成する。

また、終了指令キー 2 4 0の指令により、システムは R A M 1 3又は不揮発性メモリ 1 4等に作成された合成加工形状に基づいて、 2 + 1 Z 2次元加工の N Cデータを作成する。

こうして、対話的に 2 + 1 Z 2次元形状を入力して、すなわち基本形状をメニュ一から選択した後に数値等の入力により確定して、合成することにより合成加工形状を作成し、 2 + 1 Z 2次元加工の N Cデータを作成する。したがって、初心者でも簡単に操作でき、 N Cデータ作成時間を短縮できる。また、作成された合成加工形状はソリッドモデルであるので、複数の基本形状を合成しても簡単に N Cデータを作成することができる。

図 7 は、作成された N Cデータによる加工形状を示す斜視図である。図において、加工形状 1 0 0 は図 4で確定された凸四角柱隅 R付の形状であり、加工形状 1 1 0 は図 5で確定された凸半球付の形状である。

図に示すように、全体の加工形状は、加工形状 1 0 0 と加工形状 1 1 0 とが合わさった形状である。なお、加工の際の工具の動作（移動方向）の一例は、カッターパス 2 0 0 , 2 0 1 のようになる。

図 8は、本発明を実施する処理手順を示すフ u—チャートである。囟において、 Sの後に続く数字はステップ ¾号を示す。なお、ステップ S l ， S 2 , S 4 , S 5は基本形状入力手段 1 が、ステップ S 3， S 6 は形状合成手段 2が、ステップ S 7は N Cデータ作成手段 3がそれぞれ実行する。

〔 S 1〕基本形状の選択を行う。具体的には、図 3に示す基本形状選択画面において、ォペレ一タが加工すべき基本形状を選択する。

〔 S 2〕基本形状の確定を行う。すなわち、図 4又は図 5に示す数値入力画面において、オペレータがステップ S 1 で入力された基本形状に対して未確定要素の数値を入力することによつて、加工するための形状を砣定する。砣定後、システムは基本形状をソリッドモデルで、 R A M I 3又は不據発性メモリ 1 4等に作成する。

〔 S 3〕形状合成を行うか否かをオペレータに問い合わせる。もし、形状合成を行う（Y E S ) ならばステップ S 4に進み、形状合成を行わない（N〇）ならばステップ S 7に進む。

〔 S 4 〕ステップ S 1 と同様に、基本形状の選択を行う。

〔 S 5〕ステップ S 2 と同様に、ステップ S 4で入力された基本形状に対して基本形状の確定を行う。確定後、システムは基本形状をソリッドモデルで、 R A M 1 3又は不揮発性メモリ 1 4等に作成する。

〔 S 6〕合成方法を間い合わせた後、合成加工形状を作成する。具体的には、図 6 に示すように「和」、「差」及び「積」のうちいずれか一つの合成方法をォペレ一タに間い合わせ、指定された合成方法に従って形状合成を行い、合成加工形状をソリッドモデルで、 R A M I 3又は不揮発性メモリ 1 4等に作成する。

〔 S ？〕 N Cデータの作成を行う。具体的には、ステップ S

1 ϋ 2で確定された基本形状又はステップ S 6で行われた合成加工形状に基づいて、 N Cデータを作成する。

したがって、形状定義が簡単な基本形状を合成して合成加工形状を作成した後に N Cデータを作成するので、その基本形状の組合せにより複雑な 3次元形状を作成し、加工を行うことができる。また、対話的に入力して合成するのが 2 + 1 Z 2次元加工の基本形状であるので、初心者でも簡単に入力でき、 N C データ作成時間を短縮できる。

以上の説明では、本発叨を対話形数値制御装置に適用した力自動プログラミング装置にも適用することができる。

また、 2 + 1 2次元形状は 2 + 1 Z 2次元加工の基本形状を選択して合成するようにしたが、基本形状に限らず 2 + 1 / 2次元加工が行える他の 2 + 1 Z 2次元形状を選択して合成するように構成してもよい。こうすることによって、より複雑な 3次元形状作成することができる。

さらに、基本形状の選択指令等の指令では、図 2 のソフトウエアキー 2 3によつて指令するようにしたが、 C R T Z M D I ノ、。ネル 2 5のキーボード 1 Ίから指令するようにすることもできる。同様に、表示画面 1 6 a上に表示される「アイコン」と呼ばれる指令キ一によってマウス等のポインティングデバイスから指令することもできる。

以上説明したように本発明では、ォペレ一夕が基本形状入力手段によって対話的に 2 + 1 Z 2次元形状を入力した後、形状合成手段が入力された複数の 2 + 1 Z 2次元形状を合成して合成加工形状を作成し、 N Cデータ作成手段が作成された合成加ェ形状に基づいて N Cデータを作成するように構成したので、複雑な 3次元形状の N Cデータを簡単に作成できる。

また、対話的に入力して合成するのが 2 + 1 Z 2次元加工の基本形状であるので、初心者でも簡単に入力でき、 N Cデータ作成時間を短縮できる。

Claims

m 求の範囲

1 . 2 + 1 Z 2次元形状を入力して、 N Cデータを作成する対話形数値制御装置において、

対話的に 2 + 1 Z 2次元形状を入力する基本形状入力手段と複数の前記 2 + 1 Z 2次元形状を合成し、合成加工形状を作成する形状合成手段と、

前記合成加工形状に基づき N Cデータを作成する N Cデータ作成手段と、

を有することを特徴とする対話形数値制御装置。

2 . 前記形状合成手段は、前記複数の 2 + 1 Z 2次元形状の和、差又は積を演算して、前記合成加工形状を作成することを特徴とする請求項 1記載の対話形数値制御装置。

3 . 前記形状合成手段は、前記合成加工形状をソリッドモデルで作成するように構成したことを特徴とする請求項 1記載の対話形数値制御装置。