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WO2019082394A1 - 数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置

Info

Publication number
WO2019082394A1
WO2019082394A1 PCT/JP2017/038964 JP2017038964W WO2019082394A1 WO 2019082394 A1 WO2019082394 A1 WO 2019082394A1 JP 2017038964 W JP2017038964 W JP 2017038964W WO 2019082394 A1 WO2019082394 A1 WO 2019082394A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tool
path
movement
unit
movement path
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/038964
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
惇一 内田
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2018527260A priority Critical patent/JPWO2019082394A1/ja
Priority to PCT/JP2017/038964 priority patent/WO2019082394A1/ja
Publication of WO2019082394A1 publication Critical patent/WO2019082394A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine

Definitions

  • the present invention relates to a numerical controller for controlling a machine tool.
  • the numerical control device is, for example, a device that causes a machine tool to process a workpiece according to a program.
  • a tool attached to a machine tool may be moved to a specific position before starting processing or temporarily stopping processing during processing to confirm processing conditions.
  • Methods of moving the tool include a method in which the operator manually moves the operating panel attached to the numerical control device and a method of moving in accordance with a program indicating the moving path of the tool.
  • interference check simulation is performed before actually moving the tool.
  • the interference check simulation determines whether any of the parts, jigs, workpieces and tools interfere with any of the parts, jigs, workpieces and tools as the tool moves. It is for judging.
  • the numerical control device displays information indicating a warning by means of a display, and a program review indicating the movement path of the tool to the operator or the tool Encourage manual movement.
  • the above-described conventional system generates a plurality of tool movement paths from the start point to the end point according to a plurality of preset rules, and then performs interference check simulation on all the generated movement paths, thereby causing no interference. Select a route. Therefore, when interference occurs in all movement paths generated according to the rule, the above-described conventional system can not generate a movement path in which no interference occurs.
  • a rule for generating the movement path of the tool movement is performed such that the movement distance between the start point and the end point becomes the shortest distance, or priority is given to each movement axis to sequentially
  • the rules for moving are illustrated.
  • the tool can be moved only in one positive or negative direction in each movement axis. For example, when the workpiece has a projection, interference occurs in all movement paths generated according to the rule. It may happen.
  • the present invention is made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain a numerical control device capable of generating a moving path of a tool in which parts, jigs, workpieces and tools do not interfere with each other. .
  • the present invention is a numerical control device that controls a machine tool that processes a workpiece, and indicates the start point and end point of the movement of a tool used by the machine tool.
  • An input unit for receiving information; a path calculation unit generating a movement path of the tool connecting the start point and the end point; and the machine tool moving the movement path generated by the path calculation unit by the tool Simulation operation unit for performing interference check simulation to determine whether or not interference occurs between parts related to the operation of the tool, the workpiece and the tool, and a program for controlling the machine tool
  • a numerical control unit that generates the movement path based on the movement path.
  • the route calculation unit determines whether the movement route needs correction based on the result of the interference check simulation performed by the simulation calculation unit, and determines that the movement route needs correction.
  • the movement path is corrected to a movement path in which the part, the jig, the workpiece, and the tool do not interfere with each other when the tool moves.
  • the numerical control device has an effect that it is possible to generate a movement path of the tool in which the parts, the jig, the workpiece and the tool do not interfere with each other.
  • FIG. 1 A diagram showing a configuration of a numerical control device according to an embodiment Flow chart showing the procedure of the operation of the numerical control device according to the embodiment A diagram schematically showing an example of an initial route generated by the route calculation unit of the numerical control device according to the embodiment and a movement route after correction FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a route calculation unit of the numerical control device according to the embodiment
  • the figure for demonstrating an example of the method a path
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a numerical control device 1 according to the embodiment.
  • the numerical control device 1 is a device that controls a machine tool 2 that processes a workpiece.
  • the numerical control device 1 generates a moving path of the tool which is a path where parts, jigs, workpieces and tools related to the operation of the machine tool 2 do not interfere with each other, and the machine tool is generated based on the generated moving path.
  • a program for controlling 2 is generated, and the machine tool 2 is controlled using the generated program.
  • the machine tool 2 is also shown in FIG.
  • the parts constitute the machine tool 2.
  • the jig is attached to the machine tool 2.
  • the workpiece is processed by the machine tool 2.
  • the workpiece is one whose state is to be changed by the machine tool 2.
  • the tool is attached to the machine tool 2 and controlled by the machine tool 2 to change the state of the workpiece.
  • the tool is for being moved by the machine tool 2 to process a workpiece.
  • the numerical control device 1 has an input unit 11 that receives first information indicating the start point and the end point of the movement of the tool used by the machine tool 2.
  • the operator inputs the first information indicating the start point and the end point of the movement of the tool to the input unit 11, and the input unit 11 receives the input first information.
  • the numerical control device 1 further includes a path calculation unit 12 that generates a movement path of a tool that connects a start point and an end point indicated by the first information received by the input unit 11.
  • the input unit 11 outputs the first information input by the operator to the path calculation unit 12, and the path calculation unit 12 generates the movement path of the tool based on the first information from the input unit 11.
  • the route calculation unit 12 generates a moving route connecting the start point and the end point indicated by the first information by a straight line.
  • the numerical control device 1 further includes a display unit 13 that displays information indicating the movement path of the tool generated by the path calculation unit 12.
  • the input unit 11 and the display unit 13 may be separate units or an integral unit.
  • the input unit 11 and the display unit 13 may be integrally configured by a touch panel display.
  • the numerical control device 1 moves between parts, jigs, workpieces and tools related to the operation of the machine tool 2.
  • a simulation operation unit 14 for performing an interference check simulation to determine whether or not interference occurs. That is, when the tool attached to the machine tool 2 moves the movement path generated by the path calculation unit 12, one of the part, the jig, the workpiece, and the tool is a part;
  • the system further includes a simulation operation unit 14 that performs an interference check simulation to determine whether or not to interfere with any of the jig, the workpiece, and the tool.
  • the route calculation unit 12 outputs information indicating the generated movement route to the simulation calculation unit 14.
  • the simulation operation unit 14 performs interference check simulation based on the information from the path operation unit 12.
  • the route calculation unit 12 determines whether or not the movement route needs to be corrected based on the result of the interference check simulation performed by the simulation calculation unit 14.
  • the simulation operation unit 14 performs parts, jigs, workpieces, and tools. It is determined whether or not any of them interferes with any other of the part, the jig, the workpiece and the tool. Furthermore, when the tool travels the movement path generated by the path operation unit 12, any one of the part, the jig, the workpiece and the tool is the part, the jig, and the workpiece. It is determined whether it collides with any other of the object and the tool. That is, the simulation operation unit 14 determines whether interference occurs.
  • the simulation operation unit 14 performs the interference check simulation in consideration of three-dimensional shape information of each of the part, the jig, the workpiece, and the tool.
  • the input device 3 is connected to the numerical control device 1, and the operator uses the input device 3 to input the above three-dimensional shape information to the simulation operation unit 14, and the simulation operation unit 14 receives the input 3 Interference check simulation is performed in consideration of dimensional shape information.
  • the input device 3 is also displayed in FIG.
  • An example of the input device 3 is one or both of a keyboard and a mouse connected to a general-purpose personal computer.
  • the above three-dimensional shape information is not limited when input by the operator.
  • the numerical control device 1 has a data file including the above three-dimensional shape information in advance, and the simulation operation unit 14 performs the interference check simulation in consideration of the three-dimensional shape information included in the data file. May be
  • the simulation operation unit 14 may have the data file.
  • the route operation unit 12 determines whether or not the movement route needs to be corrected.
  • the display unit 13 displays information indicating the movement path of the tool corrected by the path calculation unit 12. That is, the display unit 13 displays information indicating moving paths in which components, jigs, workpieces, and tools do not interfere with each other.
  • the numerical control device 1 further includes a numerical control unit 15 that generates a program for controlling the machine tool 2 based on the movement path, and controls the machine tool 2 using the generated program.
  • the program is also for controlling the movement of the tool.
  • the numerical control unit 15 when the route calculation unit 12 determines that correction of the movement route is not necessary, the numerical control unit 15 generates a program based on the movement route generated by the route calculation unit 12 and performs route calculation When it is determined by the unit 12 that the movement route needs to be corrected, a program is generated based on the movement route corrected by the route calculation unit 12.
  • the numerical control unit 15 when the parts, the jig, the workpiece, and the tool do not interfere with each other as a result of the interference check simulation, the numerical control unit 15 generates a program based on the movement path generated by the path calculation unit 12. When any one of the part, the jig, the workpiece and the tool interferes with the other one of the part, the jig, the workpiece and the tool as a result of the interference check simulation, the numerical control unit 15 A program is generated based on the movement path corrected by the calculation unit 12.
  • FIG. 2 is a flow chart showing the procedure of the operation of the numerical control apparatus 1 according to the embodiment.
  • the operator inputs the first information indicating the start point and the end point of the movement of the tool to the input unit 11, and the input unit 11 receives the input first information (S1). That is, the input unit 11 receives first information indicating the start point and the end point of the movement of the tool (S1).
  • the input unit 11 outputs, to the path calculation unit 12, first information indicating the start point and the end point of the movement of the tool.
  • the first information indicating the start point and the end point of the movement of the tool is set in the path calculation unit 12.
  • the path calculation unit 12 generates a movement path of the tool connecting the start point and the end point indicated by the set first information (S2).
  • the movement path generated in step S2 is defined as an initial path.
  • the path operation unit 12 generates an initial path in accordance with a preset algorithm.
  • the route calculation unit 12 generates an initial route connecting the start point and the end point by a straight line (S2).
  • the simulation calculation unit 14 generates a tool attached to the machine tool 2 by the path calculation unit 12 based on three-dimensional shape information indicating the three-dimensional shape of each of the part, the jig, the workpiece, and the tool.
  • three-dimensional shape information indicating the three-dimensional shape of each of the part, the jig, the workpiece, and the tool.
  • An interference check simulation is performed (S3).
  • step S3 by using the three-dimensional shape information, the simulation operation unit 14 performs intersection calculation to calculate whether the initial path intersects with any of the part, the jig, and the workpiece. Perform interference check simulation.
  • the route calculation unit 12 determines whether the generated movement route needs to be corrected (S4). When it is determined that the generated movement path needs correction (Yes in S4), the path calculation unit 12 corrects the initial path that is the generated movement path and generates a corrected movement path (S5).
  • step S5 the operation of the numerical control device 1 proceeds to step S3.
  • step S3 after step S5 is performed, the simulation operation unit 14 moves the movement path corrected by the path operation unit 12 for the tool attached to the machine tool 2 based on the above three-dimensional shape information. If so, an interference check simulation to determine if any of the parts, jigs, workpieces and tools interfere with any of the parts, jigs, workpieces and tools. Do.
  • step S5 After the operation of step S5 is performed and the operation of step S3 is performed, the route calculation unit 12 corrects the corrected movement route based on the result of the interference check simulation performed by the simulation calculation unit 14. It is determined whether it is necessary (S4).
  • the route calculation unit 12 corrects the post-correction travel route (S5). After step S5 is performed, the operation of the numerical control device 1 shifts to step S3, and the above-described operations of step S3 and step S4 are performed.
  • the numerical control unit 15 executes a program based on the initial route generated by the route calculation unit 12 or the movement route after the correction. Are generated (S6). Specifically, when it is determined that the correction of the movement route generated by the route calculation unit 12 is not necessary, the numerical control unit 15 generates a program based on the initial route (S6). When it is determined by the route calculation unit 12 that the correction of the movement route after the correction is not necessary, the numerical control unit 15 generates a program based on the movement route after the correction (S6).
  • FIG. 3 is a view schematically showing an example of an initial path 51 generated by the path calculation unit 12 of the numerical control device 1 according to the embodiment and a movement path 52 after correction.
  • the initial path 51 is a movement path of the tool 41 connecting the start point 21 and the end point 22 of the movement of the tool 41 by a straight line.
  • the tool 41 when the tool 41 moves in the initial path 51, the tool 41 interferes with the workpiece 42.
  • the path calculation unit 12 corrects the generated initial path 51, and when the tool 41 moves, the part 43, the jig, the workpiece 42, and the tool 41 mutually To generate a corrected moving path 52 which does not interfere with Specifically, the path calculation unit 12 generates a corrected movement path 52 which is a path along which the tool 41 moves outside the workpiece 42.
  • the numerical control unit 15 controls the machine tool 2
  • the tool 41 can move while maintaining the part 43, the jig, the workpiece 42 and the tool 41 not interfering with each other.
  • the jig is not shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the path calculation unit 12 of the numerical control device 1 according to the embodiment. Also shown in FIG. 4 are the input unit 11, the display unit 13, the simulation calculation unit 14, the numerical control unit 15, and the input device 3.
  • the route calculation unit 12 generates an initial route generation unit 61 that generates an initial route based on a start point and an end point indicated by the first information received by the input unit 11, and a storage unit 62 that stores information indicating the initial route.
  • An example of one element constituting the storage unit 62 is EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory).
  • the route calculation unit 12 further includes a determination unit 63 that determines whether the movement route needs to be corrected based on the result of the interference check simulation performed by the simulation calculation unit 14.
  • the storage unit 62 also stores information indicating the result of the determination made by the determination unit 63.
  • the path calculation unit 12 further includes a correction unit 64 that corrects the movement path of the tool and generates a corrected movement path.
  • the storage unit 62 also stores information indicating the corrected movement route.
  • the correction unit 64 includes a movement direction correction unit 65 that corrects the movement direction of the tool, and a movement amount calculation unit 66 that calculates the movement amount of the tool in the direction corrected by the movement direction correction unit 65.
  • the initial path generation unit 61 generates an initial path connecting the start point and the end point according to a preset algorithm based on the start point and the end point indicated by the first information received by the input unit 11. For example, if the algorithm set in advance is a method of connecting the start point and the end point by the shortest distance, the initial path generation unit 61 connects the start point and the end point by a straight line and along the straight line from the start point to the end point Generate an initial path for moving the tool.
  • the initial path generation unit 61 outputs the information indicating the generated initial path to the storage unit 62, and the storage unit 62 stores the information indicating the initial path.
  • the storage unit 62 outputs information indicating the initial path to the simulation operation unit 14.
  • the simulation operation unit 14 interferes with any one of the part, the jig, the workpiece and the tool with the other one of the part, the jig, the workpiece and the tool Perform interference check simulation to determine whether or not.
  • the simulation calculation unit 14 indicates information indicating a location where interference occurs when any one of the part, the jig, the workpiece, and the tool interferes with any other part, the jig, the workpiece, and the tool. Are included in the result of the interference check simulation and output to the determination unit 63.
  • the simulation operation unit 14 also outputs information indicating the combination of the two interfering elements of the part, the jig, the workpiece, and the tool into the result of the interference check simulation and outputs the result to the determination unit 63.
  • the simulation calculation unit 14 includes information indicating that no interference occurs in the result of the interference check simulation and outputs the result to the determination unit 63.
  • the determination unit 63 determines whether it is necessary to correct the initial route. If the determination unit 63 determines that the initial path needs to be corrected because interference occurs, the determination unit 63 outputs a correction command for correcting the initial path to the correction unit 64. If the determination unit 63 determines that the initial path does not need to be corrected, the determination unit 63 does not output the correction command to the correction unit 64.
  • the determination unit 63 associates the information indicating the initial route with the information indicating whether the initial route needs to be corrected, and outputs the information to the storage unit 62.
  • the storage unit 62 associates and stores information indicating the initial path and information indicating whether the initial path needs to be corrected.
  • the storage unit 62 associates the information indicating the initial path with the information indicating whether or not the initial path needs to be corrected, and outputs the information to the display unit 13.
  • the display unit 13 associates and displays information indicating the initial route and information indicating whether the initial route needs to be corrected. Thereby, the display unit 13 visualizes the information indicating the initial route connecting the start point and the end point indicated by the first information input by the worker, and the information indicating whether the interference occurs in the initial route and displaying the worker Can be presented.
  • the correction unit 64 When the correction unit 64 receives the correction command, the correction unit 64 generates the corrected movement path by correcting the initial path.
  • the correction unit 64 outputs information indicating the corrected travel route to the storage unit 62, and the storage unit 62 stores information indicating the corrected travel route.
  • the storage unit 62 outputs information indicating the corrected movement route to the simulation operation unit 14.
  • the simulation operation unit 14 selects any one of a part, a jig, a workpiece and a tool as any other part, a jig, a workpiece, and a tool. Perform interference check simulation to determine whether to interfere with heel.
  • the simulation calculation unit 14 indicates information indicating a location where interference occurs when any one of the part, the jig, the workpiece, and the tool interferes with any other part, the jig, the workpiece, and the tool. Are included in the result of the interference check simulation and output to the determination unit 63.
  • the simulation operation unit 14 also outputs information indicating the combination of the two interfering elements of the part, the jig, the workpiece, and the tool into the result of the interference check simulation and outputs the result to the determination unit 63.
  • the simulation calculation unit 14 includes information indicating that no interference occurs in the result of the interference check simulation and outputs the result to the determination unit 63.
  • the determination unit 63 determines whether it is necessary to correct the corrected movement route. If the determination unit 63 determines that it is necessary to correct the movement route after correction because interference occurs, the determination unit 63 outputs a correction command for correcting the movement route after correction to the correction unit 64. The determination unit 63 does not output a correction command to the correction unit 64 if no interference occurs, that is, if it is determined that it is not necessary to correct the movement route after the correction.
  • the determination unit 63 associates the information indicating the post-correction travel route with the information indicating whether the post-correction travel route needs to be corrected, and outputs the information to the storage unit 62.
  • the storage unit 62 associates and stores information indicating the post-correction travel route and information indicating whether the post-correction travel route needs to be corrected.
  • the storage unit 62 associates the information indicating the corrected travel route with the information indicating whether the corrected travel route needs to be corrected, and outputs the information to the display unit 13.
  • the display unit 13 associates and displays information indicating the corrected travel route and information indicating whether the corrected travel route needs to be corrected. As a result, the display unit 13 can visualize and present the information indicating the movement route after the correction and the information indicating whether the interference occurs in the movement route after the correction to the worker.
  • the correction unit 64 When the correction unit 64 receives the correction command, the correction unit 64 corrects the corrected movement path to generate a new corrected movement path.
  • the correction unit 64 outputs information indicating the new corrected travel route to the storage unit 62, and the storage unit 62 stores information indicating the new corrected travel route.
  • the processing performed for the first corrected travel path is also performed for the new post-correction travel path.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a method of generating the corrected movement route 52 by the route calculation unit 12 of the numerical control device 1 according to the embodiment.
  • the interference check simulation performed by the simulation operation unit 14, it is determined whether any one of the part, the jig, the workpiece and the tool interferes with the other one of the part, the jig, the workpiece and the tool
  • an interference determination distance ⁇ is set.
  • the interference determination distance ⁇ is to avoid interference between two components of a part, a jig, a workpiece, and a tool when the tool moves in the movement path. Is the distance set to.
  • the distance between any of the part, jig, workpiece and tool and any other part, jig, workpiece, and tool is within the interference determination distance ⁇
  • the tool travels a straight line from the pre-interference tool position 23 to the end point 22.
  • the vector representing the movement direction and movement distance of the tool is the vector V n
  • the coordinates of the before-interference tool position 23 are (X1, Y1, Z1)
  • the coordinates of the end point 22 are (X2, Y2, Assuming that Z2)
  • the vector V n can be expressed by the following equation (1).
  • the movement direction correction unit 65 of the path calculation unit 12 calculates a vector V m represented by the following equation (2) so that the tool is not closer to the interference determination surface 24 than the pre-interference tool position 23.
  • the vector V m is a vector specifying the direction of movement of the tool for preventing the tool from approaching the interference determination surface 24.
  • the movement amount calculation unit 66 of the path calculation unit 12 calculates the avoidance movement amount D which is the movement amount of the tool necessary to avoid the interference between the tool and the interference determination surface 24 as follows.
  • the position of the tool is assumed to be point A when the tool is moved from the pre-interference tool position 23 in the direction of the vector V m by a preset unit movement amount ⁇ .
  • the movement amount calculation unit 66 determines whether the corrected route candidate 53 intersects the interference determination surface 24.
  • the movement amount calculation unit 66 determines that the correction path candidate 53 intersects with the interference determination surface 24
  • the tool is further moved from the pre-interference tool position 23 in the direction of the vector V m by the unit movement amount ⁇ Assume that the position is a new point A.
  • the movement amount calculation unit 66 assumes that the straight line connecting the new point A and the end point 22 is the new corrected path candidate 53, and determines whether the new corrected path candidate 53 intersects the interference determination surface 24 or not. Do.
  • the movement amount calculation unit 66 When it is determined that the correction path candidate 53 intersects the interference determination surface 24, the movement amount calculation unit 66 further moves the tool from the pre-interference tool position 23 in the direction of the vector V m by the unit movement amount ⁇ .
  • the movement amount calculation unit 66 assumes that the position of the tool when moving the tool three times the unit movement amount ⁇ from the pre-interference tool position 23 in the direction of the vector V m is a new point A.
  • the movement amount calculation unit 66 assumes that the straight line connecting the new point A and the end point 22 is the new corrected path candidate 53, and determines whether the new corrected path candidate 53 intersects the interference determination surface 24 or not. Do.
  • the movement amount calculation unit 66 further moves the tool from the pre-interference tool position 23 in the direction of the vector V m by the unit movement amount ⁇ by one unit movement amount ⁇ until the correction path candidate 53 does not intersect the interference determination surface 24.
  • the above-described operation of determining whether or not to intersect the interference determination surface 24 is repeated.
  • the movement amount calculation unit 66 is a position when the correction path candidate 53 does not intersect with the interference determination surface 24 and is a position separated from the pre-interference tool position 23 by a natural number multiple of the unit movement amount ⁇
  • the distance to 23 is calculated as the avoidance movement amount D.
  • the movement amount calculation unit 66 determines a position away from the pre-interference tool position 23 by the avoidance movement amount D in the direction of the vector V m as the avoidance point 25.
  • the movement amount calculation unit 66 sets a combination of a straight line from the tool position before interference 23 to the avoidance point 25 and a straight line from the avoidance point 25 to the end point 22 as a movement path 52 after correction.
  • the movement amount calculation unit 66 outputs information indicating the corrected movement path 52 to the storage unit 62.
  • the storage unit 62 outputs the information indicating the corrected movement route 52 from the movement amount calculation unit 66 to the simulation calculation unit 14.
  • the simulation operation unit 14 performs an interference check simulation on the movement path 52 after the correction.
  • the generation of the corrected movement path 52 and the execution of the interference check simulation are repeated to generate the movement path of the tool in which the parts, the jig, the workpiece, and the tool do not interfere with each other. That is, when the tool moves in the initial path, the distance between any two of the components, jigs, workpieces and tools is set to prevent the two components from interfering with each other. If the distance is within the determination distance ⁇ , the path operation unit 12 corrects the initial path by combining a plurality of straight paths. Furthermore, the path operation unit 12 corrects the initial path by combining a plurality of straight paths, and generates a moving path in the state of a broken line.
  • the movement path in the broken line state is a movement path in which parts, jigs, workpieces and tools do not interfere with each other when the tool moves in the movement path in the broken line state.
  • the path calculation unit 12 corrects the predetermined direction, and the direction of movement of the tool after correction. It can be determined that the correction path candidate 53 can be derived.
  • An example of the predetermined orientation is the positive orientation of the X axis or the positive orientation of the Z axis.
  • the path calculation unit 12 corrects the path candidate even if the tool is moved in the direction of the vector V m by the upper limit of the predetermined movement amount.
  • the path calculation unit 12 corrects the direction of the vector V m even if the tool is moved in the direction of the vector V m by the upper limit of the predetermined movement amount.
  • any of the part, jig, workpiece 42 and tool interferes with any of the part, jig, workpiece 42 and tool, correct the direction of the vector V m
  • a new correction path candidate 53 can be derived.
  • An example of the orientation of the vector V m after correction is the positive orientation of the X axis or the positive orientation of the Z axis.
  • the input unit 11 receives the second information.
  • the route calculation unit 12 generates a movement route by combining a first movement route connecting the start point and the via point and a second movement route connecting the via point and the end point.
  • the path operation unit 12 generates a movement path by combining the first movement path and the second movement path, One or both of the movement path and the second movement path are corrected to a movement path in which parts, jigs, workpieces and tools do not interfere with each other when the tool moves.
  • the path calculation unit 12 corrects the movement path generated by combining the movement paths after the correction for the first movement path and the second movement path. .
  • the path calculation unit 12 corrects the movement path generated by combining the movement path after being corrected for the first movement path and the second movement path.
  • the path calculation unit 12 corrects the movement path generated by combining the first movement path and the movement path after the correction for the second movement path.
  • the input unit 11 receives the third information.
  • the path calculation unit 12 specifies the change in the tool posture between the start point and the end point based on the posture indicated by the third information received by the input unit 11, and takes into account the change in the specified posture, and Generate and modify. Specifically, after the path calculation unit 12 rotates the tool at the start point to make the tool attitude at the start point coincide with the tool attitude at the end point, the generation or correction of the movement path of the tool is performed according to the flowchart of FIG. Do.
  • the numerical control device 1 is a part or jig when the tool moves along the movement path of the tool generated by connecting the start point and the end point of the movement of the tool used by the machine tool 2.
  • An interference check simulation is performed to determine whether any one of the workpiece and the tool interferes with the other of the part, the jig, the workpiece and the tool.
  • the numerical control device 1 generates, as a result of the interference check simulation, when any one of the part, the jig, the workpiece and the tool interferes with the other one of the part, the jig, the workpiece and the tool.
  • the movement path is corrected to a movement path in which parts, jigs, workpieces and tools do not interfere with each other when the tool moves. That is, the numerical control device 1 can generate a movement path of the tool in which the parts, the jig, the workpiece and the tool do not interfere with each other.
  • the numerical control device 1 causes the display unit 13 to display information indicating moving paths in which parts, jigs, workpieces, and tools do not interfere with each other. That is, the numerical control device 1 can visualize and present information indicating a movement path in which parts, jigs, a workpiece, and a tool do not interfere with each other.
  • the numerical control device 1 can generate the movement path through which the tool passes through the passing point, when the operator inputs the second information indicating the passing point of the moving path in addition to the start point and the end point.
  • the travel path can be modified to allow the tool to pass through.
  • the numerical control device 1 when the operator inputs third information indicating the posture of the tool at the start point and the end point in addition to the start point and the end point, the numerical control device 1 also takes into consideration a change in the posture of the tool between the start point and the end point. Thus, the movement path can be generated and corrected.
  • FIG. 6 shows a processor 71 when at least a part of the functions of the input unit 11, the route calculation unit 12, the simulation calculation unit 14 and the numerical control unit 15 included in the numerical control device 1 according to the embodiment is realized by the processor 71.
  • the processor 71 is a central processing unit (CPU), a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a digital signal processor (DSP).
  • a memory 72 is also shown in FIG.
  • the part of the functions is the processor 71, software, firmware, or software It is realized by the combination of the and the firmware.
  • the software or firmware is described as a program and stored in the memory 72.
  • the processor 71 reads out and executes the program stored in the memory 72 to implement at least a part of the functions of the input unit 11, the path calculation unit 12, the simulation calculation unit 14, and the numerical control unit 15.
  • the numerical control device 1 when at least a part of the functions of the input unit 11, the path calculation unit 12, the simulation calculation unit 14, and the numerical control unit 15 is realized by the processor 71, the numerical control device 1 includes the input unit 11, the path calculation unit 12, It has a memory 72 for storing a program that results in the steps executed by the simulation operation unit 14 and part of the numerical control unit 15 being executed. It can be said that the program stored in the memory 72 causes the computer to execute the procedure or method executed by part of the input unit 11, the route calculation unit 12, the simulation calculation unit 14, and the numerical control unit 15.
  • the memory 72 is, for example, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), nonvolatile or volatile semiconductor memory such as EEPROM, magnetic disk, flexible disk, etc. It is an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD (Digital Versatile Disk) or the like.
  • FIG. 7 at least a part of components constituting the input unit 11, the path calculation unit 12, the simulation calculation unit 14, and the numerical control unit 15 included in the numerical control device 1 according to the embodiment are realized by the processing circuit 73. It is a figure showing processing circuit 73 in a case. That is, at least a part of the functions of the input unit 11, the path calculation unit 12, the simulation calculation unit 14, and the numerical control unit 15 may be realized by the processing circuit 73.
  • the processing circuit 73 is dedicated hardware.
  • the processing circuit 73 may be, for example, a single circuit, a compound circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an application specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), or a combination thereof. It is.
  • the input unit 11, the path calculation unit 12, the simulation calculation unit 14, and a part of the numerical control unit 15 may be dedicated hardware that is separate from the rest.
  • a part of the plurality of functions is realized by software or firmware, and the remaining part of the plurality of functions is dedicated hardware. May be realized by As described above, the plurality of functions of the input unit 11, the path calculation unit 12, the simulation calculation unit 14, and the numerical control unit 15 can be realized by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and one of the configurations is possible within the scope of the present invention. It is also possible to omit or change parts.

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Abstract

数値制御装置（１）は、被加工物を加工する工作機械（２）を制御する装置であって、始点と終点とを結ぶ工具の移動経路を生成する経路演算部（１２）と、工具が経路演算部（１２）によって生成された移動経路を移動する場合、工作機械（２）の動作に関連する部品、治具、被加工物及び工具の間で干渉が生じるか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行うシミュレーション演算部（１４）と、工作機械（２）を制御するためのプログラムを移動経路をもとに生成する数値制御部（１５）とを有する。経路演算部（１２）は、干渉チェックシミュレーションの結果をもとに移動経路の修正が必要か否かを判定し、移動経路の修正が必要と判定した場合、移動経路を、工具が移動するときに部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない移動経路に修正する。

Description

数値制御装置
　本発明は、工作機械を制御する数値制御装置に関する。
　数値制御装置は、プログラムにしたがって、例えば被加工物への加工を工作機械に行わせる装置である。加工を開始する前、又は加工の途中で加工を一時停止して加工状況を確認する際に、工作機械に取り付けられた工具を特定の位置に移動させることがある。工具を移動させる方法には、作業者が数値制御装置に付属している操作盤を操作して手動で移動させる方法と、工具の移動経路を示すプログラムにしたがって移動させる方法とがある。
　作業者は、工具を移動させる場合、部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉することなく工具が移動することができることを確認する必要がある。そのため、工具を実際に移動させる前に、干渉チェックシミュレーションが行われる。干渉チェックシミュレーションは、工具が移動する際に部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定するためのものである。干渉チェックシミュレーションの結果、干渉が生じることが判明した場合、数値制御装置は、表示器により警告を示す情報を表示し、作業者に対して、工具の移動経路を示すプログラムの見直し、又は工具の移動を手動で行うことを促す。
　干渉を生じさせることなく工具を移動させるためには、作業者は、干渉を生じさせない工具の移動経路を検討し、検討した移動経路の通りに工具を移動させるためのプログラムを作成しなければならない。工作機械が動作する際に用いられる治具もしくは被加工物の形状又は工作機械によって被加工物から製造される製品の形状が複雑になると、干渉を生じさせない工具の移動経路を案出することが難しくなり、移動経路の案出に比較的長時間の検討及び試行錯誤が必要になる場合がある。
　移動経路の案出にかかる作業者の負担を軽減するために、作業者が入力した始点及び終点をもとに、始点から終点に工具を移動させるための移動経路であって干渉を生じさせない移動経路を作成するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５－８２２８５号公報
　上記の従来のシステムは、あらかじめ設定された複数のルールにしたがって始点から終点までの工具の移動経路を複数個生成した後、生成したすべての移動経路について干渉チェックシミュレーションを行い、干渉が生じない移動経路を選択する。そのため、ルールにしたがって生成されたすべての移動経路において干渉が生じる場合、上記の従来のシステムは干渉が生じない移動経路を生成することができない。
　上記の従来のシステムでは、工具の移動経路を生成するためのルールとして、始点と終点との間の移動距離が最短距離となるように移動させる、又は、各移動軸について優先順位を設けて順次移動させる、といったルールが例示されている。こうしたルールでは、各移動軸においては正又は負の一方向にしか工具を移動させることができないため、例えば被加工物に凸部がある場合、ルールにしたがって生成されたすべての移動経路において干渉が生じてしまうことがある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない工具の移動経路を生成することができる数値制御装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物を加工する工作機械を制御する数値制御装置であって、前記工作機械が用いる工具の移動の始点及び終点を示す情報を受け付ける入力部と、前記始点と前記終点とを結ぶ前記工具の移動経路を生成する経路演算部と、前記工具が前記経路演算部によって生成された前記移動経路を移動する場合、前記工作機械の動作に関連する部品、治具、前記被加工物及び前記工具の間で干渉が生じるか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行うシミュレーション演算部と、前記工作機械を制御するためのプログラムを前記移動経路をもとに生成する数値制御部とを有する。前記経路演算部は、前記シミュレーション演算部によって行われた前記干渉チェックシミュレーションの結果をもとに前記移動経路の修正が必要か否かを判定し、前記移動経路の修正が必要と判定した場合、前記移動経路を、前記工具が移動するときに前記部品、前記治具、前記被加工物及び前記工具が相互に干渉しない移動経路に修正する。
　本発明にかかる数値制御装置は、部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない工具の移動経路を生成することができるという効果を奏する。
実施の形態にかかる数値制御装置の構成を示す図 実施の形態にかかる数値制御装置の動作の手順を示すフローチャート 実施の形態にかかる数値制御装置が有する経路演算部が生成する初期経路と修正後の移動経路との一例を模式化して示す図 実施の形態にかかる数値制御装置が有する経路演算部の構成を示す図 実施の形態にかかる数値制御装置が有する経路演算部が修正後の移動経路を生成する方法の一例を説明するための図 実施の形態にかかる数値制御装置が有する入力部、経路演算部、シミュレーション演算部及び数値制御部の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態にかかる数値制御装置が有する入力部、経路演算部、シミュレーション演算部及び数値制御部を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態．
　まず、実施の形態にかかる数値制御装置１の構成を説明する。図１は、実施の形態にかかる数値制御装置１の構成を示す図である。数値制御装置１は、被加工物を加工する工作機械２を制御する装置である。数値制御装置１は、工作機械２の動作に関連する部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない経路である工具の移動経路を生成し、生成した移動経路をもとに工作機械２を制御するためのプログラムを生成し、生成したプログラムを用いて工作機械２を制御する。図１には、工作機械２も示されている。
　部品は、工作機械２を構成するものである。治具は、工作機械２に取り付けられるものである。被加工物は、工作機械２によって加工されるものである。又は、被加工物は、工作機械２によって状態が変更させられるものである。工具は、工作機械２に取り付けられ、工作機械２によって制御されて被加工物の状態を変化させるためのものである。例えば、工具は、工作機械２によって運動させられて被加工物を加工するためのものである。
　数値制御装置１は、工作機械２が用いる工具の移動の始点及び終点を示す第１情報を受け付ける入力部１１を有する。作業者は工具の移動の始点及び終点を示す第１情報を入力部１１に入力し、入力部１１は入力された第１情報を受け付ける。
　数値制御装置１は、入力部１１が受け付けた第１情報が示す始点と終点とを結ぶ工具の移動経路を生成する経路演算部１２を更に有する。具体的には、入力部１１は作業者によって入力された第１情報を経路演算部１２に出力し、経路演算部１２は入力部１１からの第１情報をもとに工具の移動経路を生成する。例えば、経路演算部１２は、第１情報が示す始点と終点とを直線で結ぶ移動経路を生成する。
　数値制御装置１は、経路演算部１２によって生成された工具の移動経路を示す情報を表示する表示部１３を更に有する。なお、入力部１１と表示部１３とは、別個のものであってもよいし、一体のものであってもよい。例えば、入力部１１と表示部１３とは、タッチパネルディスプレイによって一体に構成されていてもよい。
　数値制御装置１は、工作機械２に取り付けられた工具が経路演算部１２によって生成された移動経路を移動する場合、工作機械２の動作に関連する部品、治具、被加工物及び工具の間で干渉が生じるか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行うシミュレーション演算部１４を更に有する。つまり、数値制御装置１は、工作機械２に取り付けられた工具が経路演算部１２によって生成された移動経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行うシミュレーション演算部１４を更に有する。
　具体的には、経路演算部１２は生成した移動経路を示す情報をシミュレーション演算部１４に出力する。シミュレーション演算部１４は、経路演算部１２からの情報をもとに干渉チェックシミュレーションを行う。経路演算部１２は、シミュレーション演算部１４によって行われた干渉チェックシミュレーションの結果をもとに移動経路の修正が必要か否かを判定する。
　具体的には、シミュレーション演算部１４は、干渉チェックシミュレーションによって、工作機械２に取り付けられた工具が経路演算部１２によって生成された移動経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定する。更に言うと、シミュレーション演算部１４は、工具が経路演算部１２によって生成された移動経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかに衝突するか否かを判定する。つまり、シミュレーション演算部１４は、干渉が生じるか否かを判定する。
　より具体的には、シミュレーション演算部１４は、部品、治具、被加工物及び工具の各々の３次元形状情報も考慮して干渉チェックシミュレーションを行う。例えば、入力装置３が数値制御装置１に接続されており、作業者が入力装置３を用いて上記の３次元形状情報をシミュレーション演算部１４に入力し、シミュレーション演算部１４は、入力された３次元形状情報も考慮して干渉チェックシミュレーションを行う。図１には、入力装置３も表示されている。入力装置３の一例は、汎用のパーソナルコンピュータに接続されるキーボード及びマウスの一方又は双方である。
　上記の３次元形状情報は、作業者によって入力されると限定されない。例えば、数値制御装置１が上記の３次元形状情報を含むデータファイルをあらかじめ有していて、シミュレーション演算部１４は当該データファイルに含まれている３次元形状情報も考慮して干渉チェックシミュレーションを行ってもよい。シミュレーション演算部１４は、当該データファイルを有していてもよい。いずれにしても、経路演算部１２は、シミュレーション演算部１４によって行われた干渉チェックシミュレーションの結果をもとに移動経路の修正が必要か否かを判定する。
　経路演算部１２は、干渉チェックシミュレーションの結果をもとに移動経路の修正が必要であると判定した場合、生成した移動経路を、工具が移動するときに部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない移動経路に修正する。経路演算部１２が移動経路の修正が必要であると判定する場合は、干渉が生じる場合である。表示部１３は、経路演算部１２によって修正された工具の移動経路を示す情報を表示する。つまり、表示部１３は、部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない移動経路を示す情報を表示する。
　数値制御装置１は、工作機械２を制御するためのプログラムを移動経路をもとに生成し、生成したプログラムを用いて工作機械２を制御する数値制御部１５を更に有する。プログラムは、工具の移動を制御するためのものでもある。具体的には、数値制御部１５は、経路演算部１２によって移動経路の修正は必要でないと判定された場合、経路演算部１２によって生成された移動経路をもとにプログラムを生成し、経路演算部１２によって移動経路の修正が必要であると判定された場合、経路演算部１２によって修正された移動経路をもとにプログラムを生成する。つまり、数値制御部１５は、干渉チェックシミュレーションの結果、部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない場合、経路演算部１２によって生成された移動経路をもとにプログラムを生成する。数値制御部１５は、干渉チェックシミュレーションの結果、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉する場合、経路演算部１２によって修正された移動経路をもとにプログラムを生成する。
　次に、実施の形態にかかる数値制御装置１の動作を説明する。図２は、実施の形態にかかる数値制御装置１の動作の手順を示すフローチャートである。作業者は工具の移動の始点及び終点を示す第１情報を入力部１１に入力し、入力部１１は入力された第１情報を受け付ける（Ｓ１）。つまり、入力部１１は、工具の移動の始点及び終点を示す第１情報を受け付ける（Ｓ１）。入力部１１は、工具の移動の始点及び終点を示す第１情報を経路演算部１２に出力する。工具の移動の始点及び終点を示す第１情報は、経路演算部１２に設定される。
　経路演算部１２は、設定された第１情報が示す始点と終点とを結ぶ工具の移動経路を生成する（Ｓ２）。ステップＳ２において生成される移動経路は、初期経路と定義される。ステップＳ２において、例えば、経路演算部１２は、あらかじめ設定されたアルゴリズムにしたがって初期経路を生成する。具体的には、経路演算部１２は、始点と終点とを直線で結ぶ初期経路を生成する（Ｓ２）。
　シミュレーション演算部１４は、部品、治具、被加工物及び工具の各々の３次元形状を示す３次元形状情報をもとに、工作機械２に取り付けられた工具が経路演算部１２によって生成された初期経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行う（Ｓ３）。例えば、ステップＳ３において、シミュレーション演算部１４は、３次元形状情報を用いて、初期経路が部品、治具及び被加工物のいずれかと交差するか否かを計算するための交差計算を行うことにより、干渉チェックシミュレーションを行う。
　経路演算部１２は、シミュレーション演算部１４によって行われた干渉チェックシミュレーションの結果をもとに、生成した移動経路の修正が必要か否かを判定する（Ｓ４）。経路演算部１２は、生成した移動経路の修正が必要であると判定した場合（Ｓ４でＹｅｓ）、生成した移動経路である初期経路を修正して修正後の移動経路を生成する（Ｓ５）。
　ステップＳ５が行われた後、数値制御装置１の動作はステップＳ３に移行する。ステップＳ５が行われた後のステップＳ３において、シミュレーション演算部１４は、上記の３次元形状情報をもとに、工作機械２に取り付けられた工具が経路演算部１２によって修正された移動経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行う。
　ステップＳ５の動作が行われかつステップＳ３の動作が行われた後、経路演算部１２は、シミュレーション演算部１４によって行われた干渉チェックシミュレーションの結果をもとに、修正後の移動経路の修正が必要か否かを判定する（Ｓ４）。
　経路演算部１２は、修正後の移動経路の修正が必要であると判定した場合（Ｓ４でＹｅｓ）、修正後の移動経路を修正する（Ｓ５）。ステップＳ５が行われた後、数値制御装置１の動作はステップＳ３に移行し、上述のステップＳ３及びステップＳ４の各動作が行われる。
　経路演算部１２によって移動経路の修正は必要でないと判定された場合（Ｓ４でＮｏ）、数値制御部１５は、経路演算部１２によって生成された初期経路又は修正後の移動経路をもとにプログラムを生成する（Ｓ６）。具体的には、経路演算部１２によって生成された移動経路の修正は必要でないと判定された場合、数値制御部１５は初期経路をもとにプログラムを生成する（Ｓ６）。経路演算部１２によって修正後の移動経路の修正は必要でないと判定された場合、数値制御部１５は修正後の移動経路をもとにプログラムを生成する（Ｓ６）。
　図３は、実施の形態にかかる数値制御装置１が有する経路演算部１２が生成する初期経路５１と修正後の移動経路５２との一例を模式化して示す図である。初期経路５１は、工具４１の移動の始点２１と終点２２とを直線で結ぶ工具４１の移動経路である。図３の例では、工具４１が初期経路５１を移動する場合、工具４１は被加工物４２と干渉する。
　工具４１が被加工物４２と干渉するので、経路演算部１２は、生成した初期経路５１を修正して、工具４１が移動するときに部品４３、治具、被加工物４２及び工具４１が相互に干渉しない修正後の移動経路５２を生成する。具体的には、経路演算部１２は、工具４１が被加工物４２の外部を移動する経路である修正後の移動経路５２を生成する。その結果、数値制御部１５が工作機械２を制御する場合、工具４１は、部品４３、治具、被加工物４２及び工具４１が相互に干渉しない状態を保って移動することができる。図３には、治具は示されていない。
　図４は、実施の形態にかかる数値制御装置１が有する経路演算部１２の構成を示す図である。図４には、入力部１１、表示部１３、シミュレーション演算部１４、数値制御部１５及び入力装置３も示されている。経路演算部１２は、入力部１１が受け付けた第１情報が示す始点と終点とをもとに初期経路を生成する初期経路生成部６１と、初期経路を示す情報を記憶する記憶部６２とを有する。記憶部６２を構成するひとつの要素の例は、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read-Only　Memory）である。
　経路演算部１２は、シミュレーション演算部１４によって行われた干渉チェックシミュレーションの結果をもとに、移動経路の修正が必要か否かを判定する判定部６３を更に有する。記憶部６２は、判定部６３によって行われた判定の結果を示す情報も記憶する。
　経路演算部１２は、工具の移動経路を修正して修正後の移動経路を生成する修正部６４を更に有する。記憶部６２は、修正後の移動経路を示す情報も記憶する。修正部６４は、工具の移動方向を修正する移動方向修正部６５と、移動方向修正部６５によって修正された方向への工具の移動量を計算する移動量計算部６６とを有する。
　次に、経路演算部１２の動作を説明する。初期経路生成部６１は、入力部１１が受け付けた第１情報が示す始点と終点とをもとに、あらかじめ設定されたアルゴリズムにしたがって始点と終点とを結ぶ初期経路を生成する。例えば、あらかじめ設定されたアルゴリズムが始点と終点とを最短距離で結ぶ方法であれば、初期経路生成部６１は、始点と終点とを直線で結ぶと共に当該直線に沿って始点から終点への向きに工具を移動させる初期経路を生成する。初期経路生成部６１は、生成した初期経路を示す情報を記憶部６２に出力し、記憶部６２は初期経路を示す情報を記憶する。
　記憶部６２は、初期経路を示す情報をシミュレーション演算部１４に出力する。シミュレーション演算部１４は、工具が初期経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行う。
　シミュレーション演算部１４は、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉する場合、干渉が生じる箇所を示す情報を干渉チェックシミュレーションの結果に含めて判定部６３に出力する。シミュレーション演算部１４は、干渉が生じる場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちの干渉する二つの要素の組み合わせを示す情報も干渉チェックシミュレーションの結果に含めて判定部６３に出力する。
　シミュレーション演算部１４は、部品、治具、被加工物及び工具が互いに干渉しない場合、干渉が生じないことを示す情報を干渉チェックシミュレーションの結果に含めて判定部６３に出力する。
　判定部６３は、シミュレーション演算部１４によって行われた干渉チェックシミュレーションの結果をもとに、初期経路を修正する必要があるか否かを判定する。判定部６３は、干渉が生じることから初期経路を修正する必要があると判定した場合、初期経路を修正させるための修正コマンドを修正部６４に出力する。判定部６３は、初期経路を修正する必要はないと判定した場合、修正コマンドを修正部６４に出力しない。
　判定部６３は、初期経路を示す情報と初期経路を修正する必要があるか否かを示す情報とを関連付けて記憶部６２に出力する。記憶部６２は、初期経路を示す情報と初期経路を修正する必要があるか否かを示す情報とを関連付けて記憶する。加えて、記憶部６２は、初期経路を示す情報と初期経路を修正する必要があるか否かを示す情報とを関連付けて表示部１３に出力する。表示部１３は、初期経路を示す情報と初期経路を修正する必要があるか否かを示す情報とを関連付けて表示する。これにより、表示部１３は、作業者が入力した第１情報が示す始点と終点とを結ぶ初期経路を示す情報と、初期経路において干渉が生じるか否かを示す情報とを可視化して作業者に提示することができる。
　修正部６４は、修正コマンドを受け取ると、初期経路を修正することによって修正後の移動経路を生成する。修正部６４は、修正後の移動経路を示す情報を記憶部６２に出力し、記憶部６２は修正後の移動経路を示す情報を記憶する。記憶部６２は、修正後の移動経路を示す情報をシミュレーション演算部１４に出力する。シミュレーション演算部１４は、工具が修正後の移動経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行う。
　シミュレーション演算部１４は、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉する場合、干渉が生じる箇所を示す情報を干渉チェックシミュレーションの結果に含めて判定部６３に出力する。シミュレーション演算部１４は、干渉が生じる場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちの干渉する二つの要素の組み合わせを示す情報も干渉チェックシミュレーションの結果に含めて判定部６３に出力する。
　シミュレーション演算部１４は、部品、治具、被加工物及び工具が互いに干渉しない場合、干渉が生じないことを示す情報を干渉チェックシミュレーションの結果に含めて判定部６３に出力する。
　判定部６３は、シミュレーション演算部１４によって行われた干渉チェックシミュレーションの結果をもとに、修正後の移動経路を修正する必要があるか否かを判定する。判定部６３は、干渉が生じることから修正後の移動経路を修正する必要があると判定した場合、修正後の移動経路を修正させるための修正コマンドを修正部６４に出力する。判定部６３は、干渉が生じない場合、つまり修正後の移動経路を修正する必要はないと判定した場合、修正コマンドを修正部６４に出力しない。
　判定部６３は、修正後の移動経路を示す情報と修正後の移動経路を修正する必要があるか否かを示す情報とを関連付けて記憶部６２に出力する。記憶部６２は、修正後の移動経路を示す情報と修正後の移動経路を修正する必要があるか否かを示す情報とを関連付けて記憶する。記憶部６２は、修正後の移動経路を示す情報と修正後の移動経路を修正する必要があるか否かを示す情報とを関連付けて表示部１３に出力する。表示部１３は、修正後の移動経路を示す情報と修正後の移動経路を修正する必要があるか否かを示す情報とを関連付けて表示する。これにより、表示部１３は、修正後の移動経路を示す情報と修正後の移動経路において干渉が生じるか否かを示す情報とを可視化して作業者に提示することができる。
　修正部６４は、修正コマンドを受け取ると、修正後の移動経路を修正して新たな修正後の移動経路を生成する。修正部６４は、新たな修正後の移動経路を示す情報を記憶部６２に出力し、記憶部６２は新たな修正後の移動経路を示す情報を記憶する。新たな修正後の移動経路についても、最初の修正後の移動経路について行われた処理が実行される。
　図５は、実施の形態にかかる数値制御装置１が有する経路演算部１２が修正後の移動経路５２を生成する方法の一例を説明するための図である。シミュレーション演算部１４が行う干渉チェックシミュレーションでは、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定するために、干渉判定距離δが設定される。干渉判定距離δは、工具が移動経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれか二つの要素が接近するときに当該二つの要素が干渉することを回避するために設定された距離である。
　工具が移動経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかと部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかとの距離が干渉判定距離δ以内である場合、干渉が生じると判定される。干渉が生じると判定されたときの工具の位置が干渉前工具位置２３であって、工具と干渉すると判定される被加工物４２の表面が干渉判定面２４であると仮定する。この場合、干渉前工具位置２３と干渉判定面２４との距離は干渉判定距離δである。
　図５の初期経路５１では、工具は干渉前工具位置２３から終点２２に向かう直線を移動する。このとき、工具の移動方向と移動距離とを表すベクトルがベクトルＶｎであり、干渉前工具位置２３の座標が（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）であって、終点２２の座標が（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）であると仮定すると、ベクトルＶｎは下記の式（１）によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　工具が干渉前工具位置２３から終点２２に向かって移動すると、工具は干渉判定面２４において被加工物４２と干渉する。つまり、工具は干渉判定面２４において被加工物４２と衝突する。そのため、初期経路５１は、修正されなければならない。経路演算部１２の移動方向修正部６５は、工具を干渉前工具位置２３よりも干渉判定面２４に接近させないように、下記の式（２）で表されるベクトルＶｍを計算する。ベクトルＶｍは、工具を干渉判定面２４に接近させないようにするための工具の移動の向きを特定するベクトルである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　経路演算部１２の移動量計算部６６は、工具と干渉判定面２４との干渉を回避するために必要な工具の移動量である回避移動量Ｄを以下の通り算出する。工具を干渉前工具位置２３からベクトルＶｍの向きにあらかじめ設定された単位移動量Δだけ移動させた場合の工具の位置を、点Ａと仮定する。点Ａと終点２２とを結ぶ直線が修正経路候補５３であると仮定した場合、移動量計算部６６は修正経路候補５３が干渉判定面２４と交差するか否かを判定する。
　移動量計算部６６は、修正経路候補５３が干渉判定面２４と交差すると判定した場合、工具を干渉前工具位置２３からベクトルＶｍの向きに単位移動量Δだけ更に移動させたときの工具の位置を新たな点Ａと仮定する。移動量計算部６６は、新たな点Ａと終点２２とを結ぶ直線が新たな修正経路候補５３であると仮定し、新たな修正経路候補５３が干渉判定面２４と交差するか否かを判定する。
　移動量計算部６６は、修正経路候補５３が干渉判定面２４と交差すると判定した場合、工具を干渉前工具位置２３からベクトルＶｍの向きに単位移動量Δだけ更に移動させる。移動量計算部６６は、工具を干渉前工具位置２３からベクトルＶｍの向きに単位移動量Δの３倍移動させたときの工具の位置を新たな点Ａと仮定する。移動量計算部６６は、新たな点Ａと終点２２とを結ぶ直線が新たな修正経路候補５３であると仮定し、新たな修正経路候補５３が干渉判定面２４と交差するか否かを判定する。
　移動量計算部６６は、修正経路候補５３が干渉判定面２４と交差しなくなるまで、工具を干渉前工具位置２３からベクトルＶｍの向きに単位移動量Δづつ更に移動させて修正経路候補５３が干渉判定面２４と交差するか否かを判定する上述の動作を繰り返す。移動量計算部６６は、修正経路候補５３が干渉判定面２４と交差しなくなったときの位置であって干渉前工具位置２３から単位移動量Δの自然数倍だけ離れた位置と干渉前工具位置２３との距離を回避移動量Ｄと算出する。移動量計算部６６は、干渉前工具位置２３からベクトルＶｍの向きに回避移動量Ｄ離れた位置を回避点２５であると決定する。
　移動量計算部６６は、干渉前工具位置２３から回避点２５までの直線と回避点２５から終点２２までの直線との組合せを修正後の移動経路５２とする。移動量計算部６６は、修正後の移動経路５２を示す情報を記憶部６２に出力する。記憶部６２は、移動量計算部６６からの修正後の移動経路５２を示す情報をシミュレーション演算部１４に出力する。シミュレーション演算部１４は、修正後の移動経路５２について干渉チェックシミュレーションを行う。
　このように、修正後の移動経路５２の生成と干渉チェックシミュレーションの実行とが繰り返されることにより、部品、治具、被加工物及び工具が互いに干渉しない工具の移動経路が生成される。すなわち、工具が初期経路を移動するときに部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれか二つの要素の距離が、当該二つの要素が干渉することを回避するために設定された干渉判定距離δ以内になる場合、経路演算部１２は、複数の直線の経路を結合させることによって初期経路を修正する。更に言うと、経路演算部１２は、複数の直線の経路を結合させることによって初期経路を修正し、折れ線の状態の移動経路を生成する。折れ線の状態の移動経路は、工具が当該折れ線の状態の移動経路を移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具が互いに干渉しない移動経路である。
　経路演算部１２は、ベクトルＶｎと干渉判定面２４の法線ベクトルｅとが平行であるためにベクトルＶｍがゼロベクトルになる場合、あらかじめ決められた向きを修正後の工具の移動の向きであると決定して修正経路候補５３を導出することができる。あらかじめ決められた向きの一例は、Ｘ軸の正の向き又はＺ軸の正の向きである。
　経路演算部１２は、上記の修正経路候補５３の生成と干渉チェックシミュレーションの実行とを繰り返した結果、あらかじめ決められた移動量の上限だけベクトルＶｍの向きに工具を移動させても修正経路候補５３において、部品、治具、被加工物４２及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物４２及び工具のうちの他のいずれかと干渉する場合、ベクトルＶｍの向きを修正することによって新たな修正経路候補５３を導出することができる。修正後のベクトルＶｍの向きの一例は、Ｘ軸の正の向き又はＺ軸の正の向きである。
　作業者が始点及び終点に加えて始点と終点との間の経由点を示す第２情報を入力した場合、入力部１１は第２情報を受け付ける。経路演算部１２は、始点と経由点とを結ぶ第１移動経路と、経由点と終点とを結ぶ第２移動経路とを結合することによって移動経路を生成する。第１移動経路と第２移動経路との一方又は双方について干渉が生じる場合、経路演算部１２は、第１移動経路と第２移動経路とを結合することによって移動経路を生成した後に、第１移動経路と第２移動経路との一方又は双方を、工具が移動するときに部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない移動経路に修正する。
　経路演算部１２は、第１移動経路及び第２移動経路が修正された場合、第１移動経路及び第２移動経路について修正された後の移動経路を結合することによって生成した移動経路を修正する。経路演算部１２は、第１移動経路のみが修正された場合、第１移動経路について修正された後の移動経路と第２移動経路とを結合することによって生成した移動経路を修正する。経路演算部１２は、第２移動経路のみが修正された場合、第１移動経路と第２移動経路について修正された後の移動経路とを結合することによって生成した移動経路を修正する。
　作業者が始点及び終点に加えて始点及び終点における工具の姿勢を示す第３情報を入力した場合、入力部１１は第３情報を受け付ける。経路演算部１２は、入力部１１が受け付けた第３情報が示す姿勢をもとに始点と終点との間における工具の姿勢の変化を特定し、特定した姿勢の変化も考慮して移動経路の生成及び修正を行う。具体的には、経路演算部１２は、始点における工具を回転させて始点における工具の姿勢を終点における工具の姿勢に一致させた後に、図２のフローチャートにしたがって工具の移動経路の生成又は修正を行う。
　上述の通り、実施の形態にかかる数値制御装置１は、工作機械２が用いる工具の移動の始点と終点とを結ぶことによって生成された工具の移動経路を工具が移動する場合、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉するか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行う。数値制御装置１は、干渉チェックシミュレーションの結果、部品、治具、被加工物及び工具のうちのいずれかが部品、治具、被加工物及び工具のうちの他のいずれかと干渉する場合、生成した移動経路を、工具が移動するときに部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない移動経路に修正する。すなわち、数値制御装置１は、部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない工具の移動経路を生成することができる。
　加えて、数値制御装置１は、表示部１３により、部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない移動経路を示す情報を表示する。すなわち、数値制御装置１は、部品、治具、被加工物及び工具が相互に干渉しない移動経路を示す情報を可視化して作業者に提示することができる。
　さらに、数値制御装置１は、作業者が始点及び終点に加えて移動経路の経由点を示す第２情報を入力した場合、工具が経由点を通る移動経路を生成することができると共に、生成した移動経路を修正して工具に経由点を通らせることができる。
　さらにまた、数値制御装置１は、作業者が始点及び終点に加えて始点及び終点における工具の姿勢を示す第３情報を入力した場合、始点と終点との間における工具の姿勢の変化も考慮して移動経路の生成及び修正を行うことができる。
　図６は、実施の形態にかかる数値制御装置１が有する入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の少なくとも一部の機能がプロセッサ７１によって実現される場合のプロセッサ７１を示す図である。つまり、入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の少なくとも一部の機能は、メモリ７２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ７１によって実現されてもよい。プロセッサ７１は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）である。図６には、メモリ７２も示されている。
　入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の少なくとも一部の機能がプロセッサ７１によって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサ７１と、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ７２に格納される。プロセッサ７１は、メモリ７２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の少なくとも一部の機能を実現する。
　すなわち、入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の少なくとも一部の機能がプロセッサ７１によって実現される場合、数値制御装置１は、入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の一部によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ７２を有する。メモリ７２に格納されるプログラムは、入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の一部が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
　メモリ７２は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）等である。
　図７は、実施の形態にかかる数値制御装置１が有する入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路７３によって実現される場合の処理回路７３を示す図である。つまり、入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の機能の少なくとも一部は、処理回路７３によって実現されてもよい。
　処理回路７３は、専用のハードウェアである。処理回路７３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）、又はこれらを組み合わせたものである。入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。
　入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、入力部１１、経路演算部１２、シミュレーション演算部１４及び数値制御部１５の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
　１　数値制御装置、２　工作機械、３　入力装置、１１　入力部、１２　経路演算部、１３　表示部、１４　シミュレーション演算部、１５　数値制御部、６１　初期経路生成部、６２　記憶部、６３　判定部、６４　修正部、６５　移動方向修正部、６６　移動量計算部、７１　プロセッサ、７２　メモリ、７３　処理回路。

Claims (4)

  1. 　被加工物を加工する工作機械を制御する数値制御装置であって、
    　前記工作機械が用いる工具の移動の始点及び終点を示す情報を受け付ける入力部と、
    　前記始点と前記終点とを結ぶ前記工具の移動経路を生成する経路演算部と、
    　前記工具が前記経路演算部によって生成された前記移動経路を移動する場合、前記工作機械の動作に関連する部品、治具、前記被加工物及び前記工具の間で干渉が生じるか否かを判定するための干渉チェックシミュレーションを行うシミュレーション演算部と、
    　前記工作機械を制御するためのプログラムを前記移動経路をもとに生成する数値制御部とを備え、
    　前記経路演算部は、前記シミュレーション演算部によって行われた前記干渉チェックシミュレーションの結果をもとに前記移動経路の修正が必要か否かを判定し、前記移動経路の修正が必要と判定した場合、前記移動経路を、前記工具が移動するときに前記部品、前記治具、前記被加工物及び前記工具が相互に干渉しない移動経路に修正する
    　ことを特徴とする数値制御装置。
  2. 　前記部品、前記治具、前記被加工物及び前記工具が相互に干渉しない移動経路を示す情報を表示する表示部を更に備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
  3. 　前記入力部は、前記始点と前記終点との間の経由点を示す第２情報を受け付け、
    　前記経路演算部は、
    　　前記始点と前記入力部が受け付けた前記第２情報が示す前記経由点とを結ぶ第１移動経路と、前記経由点と前記終点とを結ぶ第２移動経路とを結合することによって移動経路を生成し、又は、
    　　前記第１移動経路と前記第２移動経路とを結合することによって前記移動経路を生成した後に、前記第１移動経路と前記第２移動経路との一方又は双方を、前記工具が移動するときに前記部品、前記治具、前記被加工物及び前記工具が相互に干渉しない移動経路に修正し、前記第１移動経路及び前記第２移動経路が修正された場合、前記第１移動経路及び前記第２移動経路について修正された後の移動経路を結合することによって生成した前記移動経路を修正し、前記第１移動経路のみが修正された場合、前記第１移動経路について修正された後の移動経路と前記第２移動経路とを結合することによって生成した前記移動経路を修正し、前記第２移動経路のみが修正された場合、前記第１移動経路と前記第２移動経路について修正された後の移動経路とを結合することによって生成した前記移動経路を修正する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
  4. 　前記入力部は、前記始点及び前記終点における前記工具の姿勢を示す第３情報を受け付け、
    　前記経路演算部は、前記入力部が受け付けた前記第３情報が示す前記姿勢をもとに前記始点と前記終点との間における前記工具の姿勢の変化を特定し、特定した前記姿勢の変化も考慮して前記移動経路の生成及び修正を行う
    　ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
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