(57)【要約】【課題】工具と被加工物の異常な干渉を検出することが可能な数値制御装置を提供すること。【解決手段】本発明の数値制御装置１は、工具が被加工物を加工可能に接することができる方向である接触可能方向を設定する接触可能方向設定手段１０と、径補正の補正方向を求める補正方向解析手段１１と、工具の姿勢に基づいて工具の接触可能方向を変更する接触可能方向変更手段１２と、径補正の補正方向と変更された接触可能方向とに基づいて、工具および被加工物の異常な干渉を検出する干渉チェック処理を実行する干渉チェック手段１３と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工プログラムに基づいて、工具および被加工物を含む工作機械の干渉チェック対象物の異常な干渉を検出する数値制御装置において、
前記工具が前記被加工物を加工可能に接することができる方向である接触可能方向を設定する接触可能方向設定手段と、
前記加工プログラムを解析して、径補正の補正方向を求める補正方向解析手段と、
該工具の姿勢に基づいて前記工具の接触可能方向を変更する接触可能方向変更手段と、
前記補正方向解析手段が求めた前記径補正の補正方向と、前記接触可能方向変更手段により変更された前記接触可能方向とに基づいて、前記工具および前記被加工物の異常な干渉を検出する干渉チェック処理を実行する干渉チェック手段と、
を備え、
前記干渉チェック手段は、前記変更された前記工具の接触可能方向に、前記径補正の補正方向が含まれない場合に、前記工具および前記被加工物が異常な干渉をしていると検出する、
ことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記接触可能方向は、前記工具の種類ごとに設定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値制御装置に関し、特に工具と被加工物の異常な干渉を検出することが可能な数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の構造物や工具、被加工物の干渉を検出する技術がある。干渉を検出する従来技術では、干渉のチェック対象物の三次元形状を直方体や円柱などの立体モデルを組み合わせて表現し、立体モデル同士が干渉するかどうかをチェックする方法が一般的である。
【０００３】
干渉を検出する従来技術として、例えば特許文献１に開示される技術では、工具を詳細に見た場合、図８に示すように、大きく、被加工物を加工するために被加工物と接触する刃部と刃部以外の２部分から成ることに着目し、刃部を干渉のチェック対象にすると加工できないため、刃部は干渉のチェック対象から除外し、刃部以外を干渉のチェック対象にしている。
【０００４】
また、被加工物と刃部との異常な干渉を検出する技術も考案されている。例えば、特許文献２〜４に開示される技術では、工具毎に加工可能な移動方向を定義しておき、工具が加工可能な移動方向に移動しながら刃部と被加工物が干渉する場合は正常、工具が加工可能な移動方向以外に移動しながら刃部と被加工物が干渉する場合は異常と判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８４８１９号公報
【特許文献２】特開２００８−０２７０４５号公報
【特許文献３】特開平０９−１５０３４７号公報
【特許文献４】国際公開第２０１０／０７３２９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、工具が加工可能な移動方向に移動しながら刃部と被加工物が干渉する場合であっても、工具と被加工物との位置関係によって異常な干渉になる場合があり、特許文献１〜４に開示される従来技術ではこのような異常な干渉を検出できないという課題があった。
【０００７】
例えば、図９（ａ）に示すように、旋盤加工において工具が加工可能な移動方向へ移動しながら刃部先端の加工可能な部分のみが被加工物に干渉する場合には、これは正常に干渉しているということができる。しかしながら、図９（ｂ）に示すように、工具が加工可能な移動方向へ移動してはいるものの、刃部の加工可能な部分以外の部分が被加工物に干渉する場合には、刃部と被加工物は異常に干渉しているといえる。しかしながら、特許文献１〜４に開示される従来技術ではこのような状況を検出することができない。
【０００８】
また、図１０に示すミリング工具のような回転工具を用いる場合、回転工具の刃部の内の回転周縁部は工具の回転に伴い所定の速度で移動するため、図１１（ａ）に示すように回転工具の回転周縁部を被加工物に干渉させることで被加工物を加工することができるが、回転中心部付近では周速が０となるため図１１（ｂ）に示すように回転工具の回転中心部を被加工物に干渉させると被加工物を加工することができない。そのため、刃部の回転中心部と被加工物が干渉する場合には、被加工物に対して加工が行えないのであるから、刃部と被加工物は異常に干渉しているといえる。しかしながら、特許文献１〜４に開示される従来技術ではこのような状況を検出することができない。
【０００９】
そこで本発明の目的は、工具と被加工物の異常な干渉を検出することが可能な数値制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の請求項１に係る発明は、加工プログラムに基づいて、工具および被加工物を含む工作機械の干渉チェック対象物の異常な干渉を検出する数値制御装置において、前記工具が前記被加工物を加工可能に接することができる方向である接触可能方向を設定する接触可能方向設定手段と、前記加工プログラムを解析して、径補正の補正方向を求める補正方向解析手段と、該工具の姿勢に基づいて前記工具の接触可能方向を変更する接触可能方向変更手段と、前記補正方向解析手段が求めた前記径補正の補正方向と、前記接触可能方向変更手段により変更された前記接触可能方向とに基づいて、前記工具および前記被加工物の異常な干渉を検出する干渉チェック処理を実行する干渉チェック手段と、を備え、前記干渉チェック手段は、前記変更された前記工具の接触可能方向に、前記径補正の補正方向が含まれない場合に、前記工具および前記被加工物が異常な干渉をしていると検出する、ことを特徴とする数値制御装置である。
【００１１】
本願の請求項２に係る発明は、前記接触可能方向は、前記工具の種類ごとに設定される、ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置である。
【発明の効果】
【００１２】
従来技術の数値制御装置に対して本発明の干渉チェック方法を追加することにより、刃部と被加工物の異常な干渉をより正確に判断し、異常な干渉を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における旋削工具の接触可能方向を説明する図である。
【図２】本発明におけるミリング工具の接触可能方向を説明する図である。
【図３】本発明における径補正の補正方向を説明する図である。
【図４】本発明における旋削工具の刃部と被加工物の異常な干渉を検出する方法を説明する図である。
【図５】本発明におけるミリング工具の刃部と被加工物の異常な干渉を検出する方法を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態における数値制御装置の機能ブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態における数値制御装置上で実行される処理のフローチャートである。
【図８】工具の構造について説明する図である。
【図９】旋削加工における工具と被加工物との異常な干渉について説明する図である。
【図１０】ミリング工具の刃部の周速が０になる部分を示す図である。
【図１１】ミリング工具と被加工物との異常な干渉について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明では、加工に使用する工具の接触可能方向、および、加工プログラムを解析して求めた径補正の補正方向に基づいて、径補正の補正方向が接触可能方向に含まれる場合は正常な干渉、含まれない場合は異常な干渉と判断する干渉チェック機能を備えた数値制御装置を提供する。
【００１５】
接触可能方向とは、刃部の加工可能な部分が被加工物と加工可能に接することができる方向の集合であり、工具（刃部）から見た方向で工具毎にあらかじめ定義しておく。工作機械の軸が制御され、工具（刃部）の姿勢が変わった場合には、工具（刃部）の姿勢に追従して接触可能方向も変化させる。
【００１６】
例えば、工作機械の座標軸に対して図１（ａ）に示すように取付けられた旋削工具における接触可能方向は、工具（刃部）を基準としたＸ≦０，Ｙ＝０，Ｚ≦０の範囲として設定される。また、工作機械の軸が制御されて旋削工具が図１（ｂ）に示す向きに変わった場合には、接触可能方向は工具の姿勢に追従して、Ｘ≦０，Ｙ＝０，Ｚ≧０の範囲となる。
【００１７】
また、工作機械の座標軸に対して図２（ａ）に示すように取付けられたミリング工具における接触可能方向は、工具（刃部）を基準としたＸ＝任意，Ｙ＝任意，Ｚ≦０の範囲であって、工具（刃部）の回転軸における工具先端方向のベクトルである（０，０，−１）との為す角度が例えば５度以下の領域を除外する範囲として設定される。また、工作機械の軸が制御され、図２（ｂ）に示すようにミリング工具がＸ−Ｚ平面において角度θだけ傾いた場合には、接触可能方向は工具の姿勢に追従して、Ｚ≦Ｘ×ｔａｎθ，Ｙ＝任意の範囲であって、工具（刃部）の回転軸における工具先端方向のベクトルである（ｓｉｎθ，０，−ｃｏｓθ）との為す角度が５度以下である方向を除外する範囲となる。
【００１８】
接触可能方向は、上に例示したように工具の形状や加工方法などによって異なり、上記以外にも、穴あけ工具（一般に、接触可能方向は−Ｚ軸方向）や平フライス工具（一般に、接触可能方向はＸ−Ｙ平面に対して所定の角度以内）などのように、さまざまな工具に対して工具の形状や加工方法などに合わせて定義することができる。
【００１９】
次に径補正の補正方向について説明する。通常、加工プログラムで指令する経路（加工プログラム経路）は被加工物の最終形状である。また、通常、数値制御装置は工具の工具径中心位置を制御する。このため、加工プログラム経路に沿って工具中心を移動させると、工具径の分被加工物が小さくなってしまうので、工具径を考慮して工具の位置を補正している。これが径補正であり数値制御装置では一般的に行われている。
図３は、径補正の補正方向を示す模式図である。本発明においては、径補正の補正方向は、図３に示すように、補正後の位置（工具中心経路）から補正前の位置（加工プログラム経路）を結ぶ方向と定義する。そして、径補正の補正方向が上記した接触可能方向に含まれる場合は正常な干渉、含まれない場合は異常な干渉と判断する。
【００２０】
図４は、旋削工具の刃部と被加工物の異常な干渉を示す模式図である。図４（ａ）の工具に対して図１（ａ）で示した接触可能方向が設定されている場合、図４（ｂ）に示すように、径補正の補正方向が接触可能方向に含まれないので、異常な干渉と判断できる。
【００２１】
また、図５は、ミリング工具の刃部と被加工物の異常な干渉（周速が０になる刃部と被加工物の干渉）を示す模式図である。図５（ａ）の工具に対して図２（ａ）で示した接触可能方向が設定されている場合、図５（ｂ）に示すように、径補正の補正方向が接触可能方向に含まれないので、異常な干渉と判断できる。
【００２２】
図６は上記で説明した本発明の干渉チェック機能を備えた一実施形態における数値制御装置の機能ブロック図である。本実施形態の数値制御装置１は、接触可能方向設定手段１０、補正方向解析手段１１、接触可能方向変更手段１２、および干渉チェック手段１３を備える。
【００２３】
接触可能方向設定手段１０は、解析対象となる加工プログラムで用いられる工具の刃部が被加工物と接することができる方向である接触可能方向を定義する機能手段である。接触可能方向設定手段１０は、加工プログラムで用いられるそれぞれの工具に対して接触可能方向をユーザから入力される定義を受け付けて記憶する機能手段であってもよいし、それぞれの工具について予め定義されている接触可能方向をメモリや外部装置、ネットワーク上の他の装置から読み出す機能手段であってもよい。また、これらの両方の機能を備えた機能手段であってもよい。接触可能方向設定手段１０は、接触可能方向変更手段１２からの指令により工具に対応する接触可能方向に係る情報を出力する。
【００２４】
補正方向解析手段１１は、加工プログラムを順次読み出して、まず、加工プログラム経路を求め、次に、加工プログラム経路を補正して工具径を考慮した工具中心経路を求める。そして、補正後の位置（工具中心経路）から補正前の位置（加工プログラム経路）を結ぶ方向である径補正の補正方向を求めて、干渉チェック手段１３へと引き渡す。なお、工具径を考慮した工具中心経路を求める方法については従来技術により公知となっており、一般的な数値制御装置に備え付けられている機能であるから本明細書では説明を省略する。
【００２５】
接触可能方向変更手段１２は、接触可能方向設定手段１０から取得した接触可能方向を、加工プログラムに基づいて制御される工作機械に取付けられた工具の姿勢に追従するように変更して干渉チェック手段１３へと引き渡す。工具の姿勢は、工作機械の各軸の座標値（直線軸の位置や、回転軸の回転角）に基づいて求められ、このようにして求められた工具の姿勢に基づいて、接触可能方向設定手段１０から取得した工具の接触可能方向を、三次元空間上で向きの変更や回転などをすることにより、工具の姿勢に追従するように変更された接触可能方向を求める。
【００２６】
干渉チェック手段１３は、補正方向解析手段１１から取得した径補正の補正方向が、接触可能方向変更手段１２から取得した接触可能方向に含まれない場合、工具と被加工物の異常な干渉が発生していると判断する。異常な干渉が発生すると判断した場合は、軸の移動を停止して加工を終了したり、干渉の判断結果を数値制御装置１が備えた図示しない表示部などに表示したりする。また、本発明が提案する接触可能方向と径補正の補正方向に基づく異常な干渉の検出は、工作機械の各軸の座標値と、図示しないメモリに記憶された被加工物や工具、治具などの形状データとに基づいて行われる従来の干渉チェックと同時に行ってもよい。
【００２７】
図７は、本実施形態の数値制御装置１上で実行される接触可能方向と径補正の補正方向に基づく異常な干渉の検出処理のフローチャートである。
【００２８】
●［ステップＳＡ０１］補正方向解析手段１１が加工プログラムに基づいて径補正の補正方向を求める。
●［ステップＳＡ０２］接触可能方向変更手段１２が、工作機械の各軸の座標値に基づいて工具の現在の姿勢を求め、該工具の現在の姿勢と、接触可能方向設定手段１０から取得した工具の接触可能方向に基づいて、工具の姿勢に追従するように変更された接触可能方向を求める。
【００２９】
●［ステップＳＡ０３］干渉チェック手段１３が、ステップＳＡ０１で求めた径補正の補正方向が、ステップＳＡ０２で求めた工具の姿勢に追従するように変更された接触可能方向に含まれるか否かを判定する。含まれる場合にはステップＳＡ０４へ進み、含まれない場合にはステップＳＡ０５へ進む。
●［ステップＳＡ０４］干渉チェック手段１３が、工具と被加工物との干渉を正常な干渉として検出する。
●［ステップＳＡ０５］干渉チェック手段１３が、工具と被加工物との干渉を異常な干渉として検出する。
【００３０】
このように、本実施形態の数値制御装置１では、従来技術における干渉チェック機能に加えて、接触可能方向と補正方向に基づく異常な干渉の検出する処理が実行されることにより、従来技術において検出することができなかった工具と被加工物の異常な干渉を検出することが可能となる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  数値制御装置
１０  接触可能方向設定手段
１１  補正方向解析手段
１２  接触可能方向変更手段
１３  干渉チェック手段
【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016201031.tif 000009
【図８】
2016201031.tif 000010
【図９】
2016201031.tif 000011
【図１０】
2016201031.tif 000012
【図１１】
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