JPS6270911A - 工具干渉チエツク方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は工具干渉チェック方法に係り、特に同時３軸に
よる移動が可能な場合において工具が障書物に干渉する
かどうかを自動的にチェックする工具干渉チェック方法
に関する。

〈従来技術〉 １つの加工終了後に次の加工を行うには、工具を加工終
了点から該次の加工開始点へ位置決めする必要がある。

そして、一般に、加工終了点である位置決め開始点（第
１のポイント）と次の加工開始点である位置決め終了点
（第２のポイント）が与丸られると、自動的に位置決め
通路が決定される。すなわち、 同時３軸による工具移動が可能とすれば、第１及び第２
のポイントにより定まる同時３軸通路が位置決め通路に
なり、 Ｚ方向の同時１軸制罪とＸ、Ｙの同時２軸制御の組み合
わせで位置決めを行うものとすれば（ａｌ第１のポイン
トが第２のポイントより高いときにはまずＸ、Ｙの同時
２軸制御で第２のポイントの真上上工具を移動させ、し
かる後工具を第２のポイント迄Ｚ方向の同時１軸制御で
下降させ、（ｂｌ第１のポイントが第２のポイントより
低いときには第２のポイン）・のＺ方向位置迄同時１軸
制御て工具を上昇させ、しかる後工具をＸ、Ｙの同時２
軸制御で第２のポイント迄移動させろ通路が位置決め通
路になり、 同時１軸制御により位置決めを行うものとすれば ｊｕｌ第１のポイントが第２のポイントより高いときに
はまずＸの同時１軸制御とＹの同時１軸制御で第２のポ
イントの真上上工具を移動させ、しかる後工具を第２の
ポイント迄Ｚ方向の同時１軸制御で下降させ、 ｊｂ）第１のポイントが第２のポイントより低いときに
は第２のポイントのＺ方向位置迄同時１軸制御で工具を
上昇させ、しかる後工具をＸ軸の同時１軸制御とＹ軸の
同時１軸制御で第２のポイント迄移動させる通路が位置
決め通路となる。

ところで、上記位置決め通路に治って工具を移動させる
と工具が障害物と衝突し、該工具の折損、その他の工具
合金を生じる場合がある。尚、障害物としては、たとえ
ば機械に固有な物、ワーク（対象物）を機械に固定する
治工具、対象物そのものがある。

第６図はかかる状況を説明する説明図であり、対象物Ｗ
Ｋに工具ＴＬで穴明は加工を行う場合である。

対象物の第２面ＳＦ２に穴ＨＬ　１　’Ｊ？開けた後、
対象物の第２面ＳＦ２に穴ＨＬ２を開けるものとすれば
、工具ＴＬを第１穴ＨＬＩから第２穴ＨＬ２に位置決め
しなくてはならないが、同時３軸移動の場合にはたとえ
ば位置決め通路は穴ＨＬ１と穴ＨＬ　２を結ぶ直線にな
り（第６図１点鎖線参照）途中に突起物ＰＲが存在する
ため工具ＴＬは該突起物に干渉してしまう。又、Ｘ、Ｙ
の同時２軸制御とＺ軸の同時１軸制御の組み合わせで位
置決めを行う場合には、位置決め通路は前記（ｂｌに従
って決定され（第６図点線参照）、該通路に沿って工具
を移動させると、途中に突起物ＰＲが存在するため、工
具ＴＬは該突起物ＰＲに衝突（干渉）してしまう。更に
、同時１軸制御で位置決めを行う場合でも第６図に示す
場合には工具が突起物と干渉してしまう。

このように工具が干渉物と干渉する場合には干渉しない
ように位置決め通路を決定する必要がある。尚、干渉し
ない通路は、たとえば工具ＴＬを＋Ｚ軸方向に所定のポ
イントＰ５迄逃がし、しかる後ポイントＰ５を含むＸ−
Ｙ平面に平行な平面上を該ポイントから第２の穴ＨＬ２
の真上ポイントＰ′迄移動させ、最後に一２軸方向に工
具を移動させろ通路となる。

〈発明が解決しようとしている問題点〉ところで、従来
は工具が干渉物と干渉するかどうかのチェックを簡単に
、かつ確実に行うことができずＮＣデータ作成操作が大
変であった。これは、干渉物が三次元物体であり、しか
も通路が三次元通路であるためである。

又、同時３軸あるいは同時２軸の早送りによる位置決め
は、まず同時に各軸方向に早送り速度で移動して最短軸
の移動が終了し、ついで残りの２軸方向に早送りで移動
して次に短い軸の移動が終了し、最後に最長軸の同時１
軸制御で目標ポイントヘ位置決めされろため、早送り通
路（位置決め通路）はジグザグ状になる。このように位
Ｍ決め通路がジグザグ状になるとサーボ系の遅れや慣性
の相違、サーボ制御の相違等により位置決め通路はジグ
ザグのコーナ部で同一とならず、かなりの幅を持ったも
のとなる。このため、かかる幅を考慮して工具干渉チェ
ックをするとなると益々干渉チェックが大変となり、又
かかる干渉チェックを行わないとすれば正確な工具干渉
チェックができなくなる。

以上から本発明の目的は簡単に、しかも確実に、更には
自動的に工具が障害物に干渉するかどうかをチェックで
きる工具干渉チェック方法を提供することである。

く問題点を解決するための手段〉 第１図は本発明の概略説明図である。

ＰＳは位置決め開始点（第１のポイント）。

ＰＥは位置決め終了点（第２のポイント）。

ＰＰＴば同時３軸制御による位置決め通路、Ｔ　ＲＰ　
Ｉ！位置決め通路ＰＰＴと線分ＰＳＰ、　ヲＸ　−Ｙ平
面に投影して形成される形状ＴＲ，、を断面とする２　
−２間の三角柱、 ＴＲは三角柱の上面における三角形である。

ＰＰＴｘｖはＸＹ平面における位置決め通路ＰＰＴの投
影通路、 Ｐ　Ｐ　ＴｘよはｘＺ平面におけろ位置決め通路ＰＰＴ
の投影通路、 ＰＰＴ、□はＹＺ平面における位置決め通路ＰＰＴの投
影通路である。

く作用〉 第１＜７）ポイントＰｓ　（Ｘ　、　Ｙ　、　Ｚ　）　
から第２のポイン）ＰＥ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）へ工具を位置決
めする際に工具が障害物と干渉するかどうかをチェック
する場合、予め工具の移動に障害となる障害物を四角柱
および／または円柱で近似すると共に、該近似立体物の
ＸＹ平面における投影形状とその位置並びにＺ方向最大
高さを特定しておく。

そして、第１のポイントＰＳから第２のポイン）ＰＥへ
の同時３軸通路のＸ−Ｙ平面における投影通路と、第１
のポイントと第２のポイントを結ぶ直線のＸ−Ｙ平面に
おける投影線とで囲まれた形状ＴＲｘ、を断面形状とす
る座標値Ｚ、〜ｚｌ：間の三角柱ＴＲＰが前記障害物と
干渉するかどうかをチェックする。

干渉しない場合には同時３軸制御による位置決めが可能
であると判定し、干渉する場合において該三角柱の上面
におけろ三角形ＴＲが障害物と干渉しない場合にはＸ−
Ｙの同時２軸とＺの同時１軸制御の組み合わせによる位
置決めが可能であると判定する。

三角形ＴＲが障害物と干渉する場合において、頂点座標
値がそれぞれ（Ｘｓ、　Ｙｓ、　Ｚ、）　、　　（Ｘ、
。

Ｙ、、　ＺＳ）　、　　（Ｘ、、　Ｙ、、　Ｚ、）　、
　　（ＸＳ、　Ｙｌ：。

Ｚ　）である四角形の隣接する２つの辺を通る通路であ
って、第１ポイントＰＳを始点とする２組の通路ＰＳ、
ＰＸ−ＰＥ’　、ＰＳ−ＰＹ−ＰＥ’　の一方が干渉物
に干渉しない場合には同時１軸制御による位置決めが可
能であると判定する。

〈実施例〉 第１図は本発明の概略説明図である。

ＰＳは位置決め開始点（第１のポイント）。

ＰＥは位置決め終了点（第２のポイント）。

ＰＰＴは同時３軸制御による位置決め通路、ＰＰＴｘＹ
（第１図（Ｂ）参照）はＸＹ平面における位置決め通路
ＰＰＴの投影通路、 ＰＰＴＸ、、（第１図（Ｃ）参照１はＸＺ平面ニオける
位置決め通路ＰＰＴの投影通路、 ＰＰＴ、２（第１図（Ｄ）参照）はＹＺ平面における位
置決め通路ＰＰＴの投影通路、 ＴＲＰ　（第１図（Ａ）参照）は投影通路ＰＰＴア、０
３つの点を頂点とする三角形ＴＲＸｖを断面形状とする
２５〜７５間の三角柱、 ＴＲは三角柱ＴＲＰの上面における三角形である。

第１ポイントＰＳから第２ポイントＰＥ迄の位置決め通
路（早送り通路）ＰＰＴは一般にジグザク状になってお
り、最初に最短軸であるＹ軸の移動が終了し、ついで第
２番目に短いＺ軸の移動が終了し、最後に最長軸である
Ｘ軸の移動が終了する。そして、各平面における投影通
路ＰＰＴｘ、。

ＰＰＴ、２．ＰＰＴ、□より明らかなように投影面では
最初は４５°・ｎの方向に移動し、短軸の移動が尽きる
と、以後長軸方向のみの移動となる。

ところで、実際の工具通路の各平面における投影図は第
１図ＣＢ）〜（Ｄ）において点線で示すように各コーナ
部で曲線を描いている。そして、点線と実線の通路との
幅はサーボ制御の相違やサーボ系の遅れ、慣性の相違等
に依存して相当の幅を有している。又、位置決め制御に
よっては位置決め通路はジグザグ状とならず、第１ポイ
ントＰＳと第２ポイントＰＥを結ぶ直線となる場合もあ
る。

以上から、本発明においては同時３軸の工具移動領域を
三角柱ＴＲＰに囲まれた領域とし、又Ｘ−Ｙの同時２軸
の工具移動領域を三角形ＴＲとして以後の工具干渉チェ
ックを行う。すなわち、同時３軸の場合には三角柱ＴＲ
Ｐが干渉物と干渉するかどうかで工具干渉チェックを行
い、同時２軸の場合には三角形ＴＲが干渉物と干渉する
かどうかで工具干渉チェックを行う。

第２図は障害物の定義方法説明図である。障害物１００
は、たとえば対象物（ワーク）の所定の部分と治工具と
て構成され、それぞれはいくつかの四角柱と円柱とに分
割され、各四角柱と円柱の形状、位置並びにＺ方向最大
高さを入力することにより特定される。

すなわち、対象物については、障害となる部分を四角柱
１．０１　ａ　〜１０１　ｃと円柱１０１ｄとに分割し
、各四角柱並びに円柱の形状と、位置と、Ｚ方向最大高
さを特定して対象物の障害部分を特定する。又、治工具
については直方体１０２８〜１０２ｄに分割し、各直方
体の形状と、位置と、Ｚ方向高さを特定する。尚、四角
柱と円柱の形状及び位置は第３図を参照すると以下のよ
うに特定される。たｔ！シ、円柱及び直方体はｚ軸に対
して傾いていないものとする。さて、四角柱は第３図（
Ａ）に示すように、該四角柱を＋Ｚ方向からみた形状（
長方形）の隣接する２辺の長さＸ、とＹ。

と、該２辺をそれぞれＸ′、Ｙ′軸とするとき、Ｘ−Ｙ
座標系（機械座標系）とＸ′−Ｙ’座標系間の各軸距離
ＸＰ、　ＹＰ及び回転角度ＡＰと、四角柱上面のＺ軸方
向位置（高さ）とで特定される。又、円柱は第３図（Ｂ
ｌに示すように、該円柱の断面である円の中心位置（Ｘ
ｐ、Ｙｐ）と円弧半径ｒと円柱上面の２軸方向位置（高
さ）とで特定される。

第４図は本発明を実現する自動プログラミング装置のブ
ロック図、第５図は処理の流れ図である。

第４図において、１１はプロセッサ、１２はＲＯＭ１１
３はＲＡＭ、１４はキーボードなどのデータ入力装置、
１５はグラフィックディスプレイ装置、１６はワーキン
グメモリ、１７はＮＣプログラムデータ出力装置、１８
はＮＣテープである。

以下本発明にかかる工具干渉チェックを第１図の概略説
明図と第５図の流れ図を参照して説明する。ただし、既
に障害物（干渉物）は第２図及び第３図で説明した方法
で特定されているものとする。

又、干渉物は１以上の近似立体物（四角柱または円柱）
で近似されるから各近似立体物毎に干渉チェックをする
必要があるが、第５図の流れ図では説明を喧略化するた
めに干渉物は１つの近似立体物のみでで近似されている
ものとする。

（ａｌ干渉物（近似立体物）の２方向最大高さく干渉物
上面のＺ方向位置）Ｈが、第１ポイントＰＳ（第１図参
照）、第２ポイン１−ＰＥの２軸座標値Ｚｓ、ｚＥより
共に小さいかどうかをチェックする。

Ｈ＜　Ｚ、　、　Ｈ＜　Ｚ、であれば、換言すればＨ＜
ｍ　ｉ　ｎ　（Ｚ、、　Ｚ、、）であれば、三角柱ＴＲ
Ｐ（第１図参照）は干渉物と共通部分を有さないから干
渉せず、従って同時３軸制御による位置決めが可能であ
ると判定する。

（ｂｌ一方、Ｈ）ｍｉ　ｎ　（Ｚ　　、　Ｚ　）であれ
ば、換言すればＨ＞Ｚ、あるいはＨ＞Ｚ　であれば、同
一平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影した四角形ｐｓ−ｐｘ−Ｐ
Ｅ’　−ＰＹの投影図と干渉物の投影図とが共通部分を
有しているかどうか（干渉するかどうか）をチェックす
る。

共通部分を有さなければ同時３軸制御による位置決めが
可能であると判定する。

（Ｃ）シかし、ステップ（ｂｌにおいで共通部分を有し
ていれば、次に三角形ＴＲ（ＰＳ−ＰＰ−ＰＥ’　）の
Ｘ−Ｙ平面に投影した投影図が干渉物の投影図と干渉す
るかどうかをチェックする。

共通部分を有さなければ同時３軸制御による位置決めが
可能であると判定する。

一方、共通部分を有していれば、三角柱ＴＲＰ（第１参
照）と干渉物とが干渉し、同時３軸制御による位置決め
は不可能であると判定する。

尚、ステップ（ｂｌのチェックは干渉チェックを段階的
に行うためのもので必ずしも必要ではない。

（ｄｌ同時３軸制御による位置決めが不可能であれば干
渉物上面のＺ方向位置Ｈが第１ポイン）、ＰＳ。

第２ポイントＰＥのＺ軸座標値２ｓ、　２．より共に大
きいかどうかをチェックする。

Ｈａｍ　ａ　ｘ　（Ｚ、、　Ｚ、）であれば三角柱ＴＲ
Ｐの上面三角形ＴＲは干渉物と干渉しないから同時２軸
制御と２軸向時１軸制御の組み合わせによる位置決めが
可能であると判定する。

しかし、Ｈ＞ｍ　ａ　ｘ　（Ｚ、ｙ　Ｚｌ：）であれば
、三角形ＴＲは干渉物と共通部分を有するため干渉し、
同時２軸制御による位置決めは不可能であると判定する
。

ｔｅｌ同時２軸制御による位置決めも不可能であれば、
Ｘ−Ｙ平面に投影したＰＳ、ＰＸ−ＰＥ’　の投影通路
が干渉物のＸ−Ｙ平面におけろ投影図と交差するかどう
かをチェックする。

交差しなければＸ軸の同時１軸制御ついでＹ軸の同時１
軸制御の順序で位置決めすれば干渉せず、同時１軸制御
による位置決めが可能であると判定する。しかし、交差
すればＸ軸の同時１軸制御、ついでＹ軸の同時１軸制御
による位置決め通路では干渉すると判定する。

（ｆｌ又、同様ニＸ　−Ｙ平面に投影したＰＳ−ＰＹ→
ＰＥ’の投影通路が干渉物のＸ−Ｙ平面における投影図
と交差するかどうかをチェックする。

交差しなければＹ軸の同時１軸制御、ついでＸ軸の同時
１軸制御の順序で位置決めすれば干渉せず、同時１軸制
御による位置決めが可能であると判定する。

（ｇ）シかし、ステップｔｅｌ、（ｆｌにおいて共に交
差すれば同時１軸制御による位置決め通路であっても干
渉すると判定する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、予め工具の移動に
障害となる障害物を四角柱および／または円柱で近似す
ると共に、該近似立体物のＸＹ平面における投影形状と
その位置並びにＺ方向最大高さを特定しておき、前記第
１のポイントから第２のポイントへの同時３軸通路のＸ
−Ｙ平面に対する投影通路と、第１ポイントと第２ポイ
ントを結ぶ直線のｘ−Ｙ平面における投影線とで囲まれ
た図形を断面形状とする座標値Ｚ、〜ＺＩ：間の三角柱
が前記干渉物と干渉するかどうかをチェックし、干渉し
ない場合には同時３軸制御による位置決めが可能である
と判定し、三角柱が干渉物と干渉する場合において該三
角柱の上面における三角形が干渉物と干渉しない場合に
はＸ−Ｙの同時２軸と２の同時１軸制御の組み合わせに
よる位置決めが可能であると判定し、三角形が干渉物と
干渉する場合において、頂点座標値がそれぞれ（Ｘ、、
　ＹＳ。

Ｚ６）、（ｘ６．Ｙ９．Ｚ９）、（Ｘ！、Ｙ６．Ｚｓ）
。

（ｘ、、　ｙＥ、　　ｚ、）てあろ四角形の隣接する２
つの辺を通る通路であって、第１のポイントを始点とす
る２組の通路の一方が干渉物に干渉しない場合には同時
１軸制御による位置決めが可能であると判定するように
構成したから、簡単に、しかも正確に、更には自動的に
工具が障害物に干渉するかどうかをチェックできると共
に、位置決め通路がサーボ制御の相違、サーボ遅れ、慣
性等の相違によって相当の幅を有していても安全値をみ
こんで画一的に干渉物と干渉するかどうかをチｘｙりす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略説明図、 第２図及び第３図は干渉物の特定方法説明図、第４図は
本発明方法を実現する装置のブロック図、 第５図は本発明方法による処理の流れ図、第６図は本発
明方法の背景技術説明図である。 ＰＳ・・位置決め開始点（第１のポイント）、ＰＥ・・
位置決め終了点（第２のポイン）暑、ＰＰＴ・・位置決
め通路、 ＴＲＰ・・三角柱、 ＴＲ・・三角柱の上面における三角形、Ｐ　Ｐ　Ｔ、、
・・ＸＹ平面における位置決め通路の投影通路、 特許出願人　　　　　　　　ファナック株式会社代理人
　　　　　　　　　　弁理士　　齋藤千幹第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のポイント（Ｘ＿Ｓ、Ｙ＿Ｓ、Ｚ＿Ｓ）から
   第２のポイント（Ｘ＿Ｅ、Ｙ＿Ｅ、Ｚ＿Ｅ）へ工具を位
   置決めする際に工具が障害物と干渉するかどうかをチェ
   ックする工具干渉チェック方法において、 予め工具の移動に障害となる障害物を四角柱および／ま
   たは円柱で近似すると共に、該近似立体物のＸＹ平面に
   おける投影形状とその位置並びにＺ方向最大高さを特定
   しておき、 前記第１のポイントから第２のポイントへの同時３軸通
   路のＸ−Ｙ平面における投影通路と、第１のポイントと
   第２のポイントを結ぶ直線のＸ−Ｙ平面における投影線
   とで囲まれた形状を断面形状とする座標値Ｚ＿Ｓ〜Ｚ＿
   Ｅ間の三角柱が前記障害物と干渉するかどうかをチェッ
   クし、 干渉しない場合には同時３軸制御による位置決めが可能
   であると判定することを特徴とする工具干渉チェック方
   法。
2. （２）前記三角柱が干渉物と干渉する場合において、該
   三角柱の上面における三角形が干渉物と干渉しない場合
   にはＸ−Ｙの同時２軸とＺの同時１軸制御の組み合わせ
   による位置決めが可能であると判定することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の工具干渉チェック方
   法。
3. （３）前記三角形が干渉物と干渉する場合において、頂
   点座標値がそれぞれ（Ｘ＿Ｓ、Ｙ＿Ｓ、Ｚ＿Ｓ）、（Ｘ
   ＿Ｅ、Ｙ＿Ｓ、Ｚ＿Ｓ）、（Ｘ＿Ｅ、Ｙ＿Ｅ、Ｚ＿Ｓ）
   、（Ｘ＿Ｓ、Ｙ＿Ｅ、Ｚ＿Ｓ）である四角形の隣接する
   ２つの辺を通る通路であって、第１のポイントを始点と
   する２組の通路の一方が干渉物に干渉しない場合には同
   時１軸制御による位置決めが可能であると判定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の工具干渉
   チェック方法。