JP2697303B2 - ３次元工作装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は３次元の形状を持つ素材を加工する３次元工
作装置に関するものである。

従来の技術 従来より、３次元工作装置は工業製品や建築部材など
の製造装置として利用されるようになってきた。

第８図は従来の３次元工作装置を示す図である。第８
図において、81は３次元入力手段、82は加工素材位置お
よび形状記憶手段、83は加工位置合成手段、84は加工手
段、85は表示手段である。

以上のような構成において、形状記憶手段82には加工
素材の初期の位置情報と初期の形状位置情報とが記憶さ
れている。３次元入力手段81により３次元空間の位置情
報が入力される。その情報と形状記憶手段82に記憶され
ている加工素材の位置情報を参照し、位置合成手段83に
おいて加工位置情報が合成される。位置合成手段83で合
成された情報により加工手段84で加工素材の加工を実行
し、形状記憶手段82に結果を記憶させるとともに表示手
段85に表示する。

第９図に加工素材の切断平面を決定し加工する場合の
表示画面例を示す。３次元空間内に置かれた加工素材92
と３次元空間内の一点を指し示すカーソル91とが表示さ
れる（表示画面例9a）。３次元入力装置でカーソルの位
置を制御し、加工素材表面上の点93を逐次複数指定する
ことにより、切断加工平面を決定する（表示画面例9b、
9c、9d）。そののち切断を意味する制御命令により加工
素材が実際に切断される（加工画面例9e）。

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような構成では加工シミュレーション
の条件入力時には、加工形状とカーソルのみ表示され、
入力作業中断時などには現在どの工具を使った加工シミ
ュレーション条件入力中なのかが形状表示画面からは分
かりにくいという課題を有している。

また、全ての条件値が入力されると切断面などの仮の
加工面が表示されるが、条件値を一部修正する時には一
時的に仮の加工面が消えてしまうため、直前の仮の加工
面を参考にして位置を決めることができないという課題
を有している。結果的に、設計図を持たず、あらかじめ
加工寸法や加工箇所も決まっていない場合で、画面の形
状を見ながら感覚的に変形加工するような場合には、加
工シミュレーション条件の入力操作がしづらいという課
題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、工具と加工素材およびそれ
らの位置に応じた加工試行線を同時に表示し、意図する
形状を表示させた後に加工指示できる３次元工作装置を
提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、工具の３次元空間上の位置情報を入力する
位置入力手段と、前記位置入力手段から入力された位置
情報を記憶する位置記憶手段と、加工素材の３次元空間
上の位置と形状を記憶する位置および形状記憶手段と、
工具ごとに工具固有の加工機能の作用する範囲を工具の
周辺に加工進行方向へ設定した範囲だけ広げた作用範囲
を工具の形状と共に格納する作用範囲記憶手段と、前記
位置記憶手段に記憶された工具の位置と前記位置および
形状記憶手段に記憶された加工素材の３次元空間上の位
置および形状と前記作用範囲記憶手段に記憶された作用
範囲から、指定された工具を用い指定した位置および向
きで加工を続けた場合の予想加工範囲を検出する範囲検
出手段と、前記範囲検出手段で検出された加工範囲の輪
郭を加工試行線として生成する加工線生成手段と、前記
範囲検出手段により検出された加工範囲に基づき前記位
置および形状記憶手段に記憶された加工素材の形状加工
を前記位置入力手段により入力された位置情報に基づき
行い結果を前記位置および形状記憶手段に記憶する加工
手段と、前記位置および形状記憶手段に記憶された加工
素材と、前記加工線生成手段により生成された加工試行
線と、前記作用範囲記憶手段に記憶された指定された工
具を前記位置入力手段により入力された位置に従い表示
する表示手段とを備え、 加工結果に加え、前記位置入力手段により入力された
工具の位置に応じて、加工を続けた場合の予想加工軌跡
を加工試行線として予め表示することを特徴とするもの
である。

作用 本発明は上記構成により、工具の作用範囲情報を作用
範囲記憶手段に記憶し、位置記憶手段に記憶された工具
の位置情報や位置および形状記憶手段に記憶された加工
素材の位置や形状情報と比較することにより加工範囲を
検出し加工試行線として加工素材や工具とともに表示
し、また、工具の移動の変化に従って加工試行線の表示
を変化させることにより、その工具の現在位置における
加工結果をその加工前に表示することが可能になる。

実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。第１図は
３次元工作装置の構成を示す図である。第１図におい
て、11は位置入力手段、12は位置記憶手段、13は位置お
よび形状記憶手段、14は作用範囲記憶手段、15は範囲検
出手段、16は加工線生成手段、17は表示手段、18は加工
手段である。

第１図の構成において、以下その動作について説明す
る。あらかじめ、工具の初期位置が位置記憶手段12に、
工具の作用範囲が作用範囲記憶手段14に、加工素材の位
置と形状が形状記憶手段13にそれぞれ記憶されていると
する。まず、位置入力手段11により工具の３次元空間上
の位置を入力し、位置記憶手段12に記憶されている工具
の位置情報を更新する。位置記憶手段12に記憶されてい
る工具の位置情報と作用範囲記憶手段14に記憶されてい
る工具の作用範囲情報と形状記憶手段13に記憶されてい
る加工素材の位置と形状情報を比較することにより加工
に必要な位置と形状の情報を検出する。範囲検出手段15
で検出された情報をもとに加工線生成手段16により加工
試行線を生成し表示手段17により表示する。また、加工
手段18においては範囲検出手段15で検出された加工範囲
情報と形状記憶手段13に記憶されている加工素材の形状
情報をもとに加工素材を加工し、加工結果を再び形状記
憶手段13に記憶し表示手段17により表示する。

また、第２、３、４図は工具の作用範囲の実施例を示
すものである。まず、第２図は円盤鋸21とその作用範囲
22を表す図である。円盤鋸21は回転しながら進行方向の
物体を切断する機能を持った工具である。作用範囲22と
はその工具固有の加工機能の作用する範囲の空間領域で
ある。同様に第３図はやっとこ31とその作用範囲32であ
り、第４図はドリル41とその作用範囲42である。

第５図は、加工範囲を検出する仕組みを示す概念図で
ある。円盤鋸51の作用範囲54と加工素材52が重なった部
分が加工範囲53として検出される。53から加工線情報を
生成することによって加工試行線を表示する。

第６図は円盤鋸で加工素材を切断加工するときの３次
元工作装置の表示画面例である。この場合、前述したよ
うに円盤鋸61の作用範囲と加工素材62の重なった領域が
加工試行線63として表示される。円盤鋸の向きの変化に
したがって円盤鋸の作用範囲も変化し、表示される加工
試行線も変化する。その様子が画面表示例6a、6b、6cで
ある。また、第７図は円盤鋸を加工素材内を切断加工し
た時の表示画面例である。円盤鋸71が加工素材72に接近
し、加工試行線73が表示される（画面表示例7a）。そし
て円盤鋸の位置の変化にしたがって加工試行線の表示位
置も変化する（画面表示例7b、7c）。さらに円盤鋸が加
工素材内部を通過し加工素材が切断される（画面表示例
7d）。

以上本実施例によれば、位置入力手段11と位置記憶手
段12と位置および形状記憶手段13と作用範囲記憶手段14
と範囲検出手段15と加工線生成手段16と表示手段17と加
工手段18を設けることにより、工具と加工素材の位置関
係に応じて加工結果を加工試行線として加工以前に表示
することができる。

なお、本実施例では工具の作用範囲が加工素材と異な
る場合のみ加工試行線として表示したが、工具の作用範
囲の外形を加工試行線とともに常に表示しても同様な効
果を得ることができる。また、本実施例では工具を切断
工具としたが、切削工具、接着工具、塗装工具などに置
き換えても同様な効果を得ることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、工具と加工素材およびそれら
の位置に応じた加工範囲を検出し、また同時に加工試行
線を表示することにより、加工素材のみならず工具の位
置や形状の表示を見ながら操作できる。また、入力する
工具位置情報の変化に応じて加工試行線の表示を変化さ
せることにより、加工の開始位置や、角度、寸法などの
加工シミュレーシヨン条件の入力操作を、直前の条件と
比較しながら容易に設定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における３次元工作装置のブ
ロック結線図、第２図、第３図、第４図は同３次元工作
装置で使用する工具の作用範囲の実施例を示す概念図、
第５図は同加工範囲を検出する仕組みを示す概念図、第
６図、第７図は同３次元工作装置の表示画面を示す概念
図、第８図は従来の３次元工作装置のブロック結線図、
第９図は従来の３次元工作装置の表示画面例を示す概念
図である。 11……位置入力手段、12……位置記憶手段、13……位置
および形状記憶手段、14……作用範囲記憶手段、15……
範囲検出手段、16……加工線生成手段、17、85……表示
手段、18、84……加工手段、21、51、61、71、……工具
（円盤鋸）、22、54……工具（円盤鋸）の作用範囲、31
……工具（やっとこ）、32……工具（やっとこ）の作用
範囲、41……工具（ドリル）、42……工具（ドリル）の
作用範囲、52、62、72、92……加工素材、53、63、73…
…加工試行線、81……３次元入力手段、82……加工素材
位置および形状記憶手段、83……加工位置合成手段、91
……カーソル、93……加工素材上の点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吹野 美和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−165112（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工具の３次元空間上の位置情報を入力する
   位置入力手段と、前記位置入力手段から入力された位置
   情報を記憶する位置記憶手段と、加工素材の３次元空間
   上の位置と形状を記憶する位置および形状記憶手段と、
   工具ごとに工具固有の加工機能の作用する範囲を工具の
   周辺に加工進行方向へ設定した範囲だけ広げた作用範囲
   を工具の形状と共に格納する作用範囲記憶手段と、前記
   位置記憶手段に記憶された工具の位置と前記位置および
   形状記憶手段に記憶された加工素材の３次元空間上の位
   置および形状と前記作用範囲記憶手段に記憶された作用
   範囲から、指定された工具を用い指定した位置および向
   きで加工を続けた場合の予想加工範囲を検出する範囲検
   出手段と、前記範囲検出手段で検出された加工範囲の輪
   郭を加工試行線として生成する加工線生成手段と、前記
   範囲検出手段により検出された加工範囲に基づき前記位
   置および形状記憶手段に記憶された加工素材の形状加工
   を前記位置入力手段により入力された位置情報に基づき
   行い結果を前記位置および形状記憶手段に記憶する加工
   手段と、前記位置および形状記憶手段に記憶された加工
   素材と、前記加工線生成手段により生成された加工試行
   線と、前記作用範囲記憶手段に記憶された指定された工
   具を前記位置入力手段により入力された位置に従い表示
   する表示手段とを備え、 加工結果に加え、前記位置入力手段により入力された工
   具の位置に応じて、加工を続けた場合の予想加工軌跡を
   加工試行線として予め表示することを特徴とする３次元
   工作装置。