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    公开号:WO1992002869A1
    申请号:PCT/JP1991/000996
    申请日:1991-07-24
    公开日:1992-02-20
    发明作者:Masaki Seki；Osamu Hanaoka
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 工具軸方向計算方法 技 術 分 野
    [0002] 本発明は金型自由曲面切削の N Cデータ （加工プロ グラ ム） を作成する自動ブラグラ ミ ング装置での工具軸方向計算方法 に関し、 特に 5軸制御の数値制御工作機械でのサイ ドカ ツ ト における工具軸の方向べク トルを求める工具軸方向計算方法 に関する。 背 景 技 術
    [0003] 金型自由曲面切削の N Cデータを作成する自動ブラ ダラ ミ ング装置では、 種々の N Cデータを作成するソ フ ト ゥヱァ力 提供されている。 これらのソ フ ト ウヱァでは工具の才フセ ッ トデータ も同時に求めることができる。
    [0004] 一方、 通常の X Y Zの 3軸以外に工具軸を傾斜させる B軸 及び C軸を有する 5軸の数値制御工作機械がある。 この 5軸 の数値制御工作機械で、 平フ ラ イ スを使用して、 ワークの側 面を加工するサイ ドカ ツ トがある。
    [0005] このサイ ドカ ツ トでは、 工具軸の方向べク ト ルを求める計 算方法と しては概略以下のように行っている。
    [0006] ( a ) 切削する曲面の上面と下面の対応する分割点を求める。
    [0007] ( b ) これらの分割点でそれぞれの法線べク ト ルを求める
    [0008] ( c ) それぞれ、 法線べク トル方向に工具の半径分をオ フセ ッ ト した点を求める。
    [0009] ( d ) これらの点を結んだベク トルを作り、 このベク トルを 工具軸の方向ベク トルとする。
    [0010] しかし、 この方法では以下のような問題がある。
    [0011] 第 1 は、 切削する曲面の上面と下面の法線べグトルの方向 が必ずしも一致せず、 工具軸の方向べク トルが曲面の母線と 平行にならず、 ねじれてく る場合がある。
    [0012] 第 2は、 切削する曲面の上面と下面のそれぞれ対応する点 を結んだ線分 （曲面の母線） 上に工具軸が乗らない場合が生 じる。 すなわち、 工具軸が母線に乗る場合は上面及び下面の 法線べク トルが等しい時に限られる。
    [0013] この結果、 求める自由曲面と実際の加工面が異なったもの となる。 すなわち、 食い込みあるいは切り残しが生じること になる。 発 明 の 開 示
    [0014] 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 加工 面が母線により近.くなる工具軸の方向べク トルを求める工具 軸方向計算方法を提供することを目的とする。
    [0015] 本発明では上記課題を解決するために、
    [0016] 5軸制御の数値制御工作機械でのサイ ドカ ツ トにおけるェ 具軸の方向べク トルを求める工具軸方向計算方法において、 曲面の上面の第 1の分割点での第 1 の法線べク トルを求め、 前記曲面の下面の第 2の分割点での第 2の法線べク トルを求 め、 前記第 1の法線べク トルと前記第 2の法線べク トルの中 間の方向を有し、 大きさが工具の半径である中間べク ト ルを 求め、 前記第 1の分割点と前記中間べク トルから第 1 のオフ セッ ト点を求め、 前記第 2の分割点と前記中間べク トルから 第 2のオフセッ ト点を求め、 前記第 1 のオフセ ッ ト点と前記 第 2のオフセッ ト点を結ぶベク トルを工具軸の方向べク ト ル として求めることを特徴とする工具軸方向計算方法が、 提供 される。
    [0017] 工具軸の方向べク トルが母線と一致しないのは、 上面の法 線べク ト ルと、 下面の法線べク トルが異なる点に原因する。 従って、 上面の法線べク トルと下面の法線べク トルとの中間 的な中間べク トルを求め、 これから工具軸の方向べク トルを 求めることにより、 加工面がより母線に近い工具軸の方向べ ク ト ルを求める。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明の工具軸方向計算方法を説明するための自 由曲面を有するワークの例を示す図、
    [0018] 第 2図は本発明の工具軸方向計算方法の処理のフローチヤ
    [0019] ― ト、
    [0020] 第 3図は本発明を実施するの自動プログラ ミ ングのハー ド ウェアのブロ ック図である。 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： 第 1 図は本発明の工具軸方向計算方法を説明するための 由曲面を有するワークの例を示す図である。 ワーク 1 は自由 曲面 2を有し、 上面 3と自由曲面 2 とによってできる曲線 4 を有する。 また、 下面 5 と自由曲面 2とによってできる曲線 6を有する。
    [0021] こ こで、 曲線 4上の i 番目の分割点 P i と、 曲線 6上の i 審目の分割点 Q i を結んでできる自由曲面上の母線 L i にェ 具軸の方向べク トルが平行であればよい。 なお、 法線べク ト ル R i は接線べク ト ル T P i と母 L i との外積として求め る。 法線べク ト ル S i も同様に接線べク トル T Q i と母線 L i の外積と して求める。
    [0022] しかし、 一般に分割点 P i での法線ベク トル R i と、 分割 点 Q i での法線べク ト ル S i の方向は一致しない。 従って、 法線べク ト ル R i と法線べク ト ル S i から工具軸べク トルを 生成しても母線 L i に平行な工具軸の方向べク ト ルは得られ ない。
    [0023] このために、 本発明では法線べク ト ル R i と、 法線べク ト ル S i との中間的なべク ト ルである中間べク ト ル i を求め る。 分割点 P i から中間ベク ト ル N i を延長した点をォフセ ッ ト点 X i とし、 点 Q i から中間べク トルを延長した点をォ フセ ッ ト点 Y i とする。 このオフセ ッ ト点 X i とオ フセ ッ ト 点 Y i を結ぶベク トルを Z i とし、 このべク トル Z i を工具 軸の方向べク トルとする。 これによつて、 より母線 L i に平 行な工具軸の方向べク ト ルを得ることができる。
    [0024] 中間べク ト ル N i を求める第 1 の方法と しては、 法線べク ト ル R i と法線べク ト ル S i との相加平均を取る。 また、 第 2の方法と しては、 中間べク ト ルを N i 、 予めパ ラメ ータと して与えられた分配比を と し、 以下の式で求め る
    [0025] N i = ( 1 - k ) R i + k S i
    [0026] ただし、 0≤ k≤ 1 とする。 ここで、 分配比 kが小さい程 中間べク トルは法線べク トル R i に近く、 kが大き く なるに 従って、 法線べク ト ル S i に近づく。 分配比 kは、 加工上ど ちらの法線べク ト ルに近い方が望'ま しいかを判断して、 ユー ザがパラメ ータと して設定する。 分配比 kの設定がないとき は相加平均が取られる。
    [0027] これらの自由曲面 2を構成するデータは、 自動ブ π グラ ム 作成言語あるいは対話形式で入力されたデータを曲面生成モ ジュール等で処理して得られる。 従って、 本発明の工具軸の 方向べク トルを求める計算はプリ ボス 卜プロセッザで処理さ れる。 その結果はポス トプロセッサに渡され、 最終的な N C データ、 すなわち N C言語の加工プログラムが生成される。 第 2図は本発明の工具軸方向計算方法の処理のフ 口 —チ ヤ ー トである。 図において、 Sに続く数値はステ ッ プ番号を示 す。 これらの処理は後述する自動プラグラ ミ ング装置のプ π セ ッ サによつて処理される。
    [0028] 〔 S 1 〕 上面 3の i 番目の分割点 P i を入力する。
    [0029] 〔 S 2〕 下面 5の i 番目の分割点 Q i を入力する。
    [0030] なお、 S l、 S 2での入力は曲面生成モ ジュ ールで処理さ れたデータが入力される。
    [0031] 〔 S 3〕 分割点 P i での法線べク ト ル R i を求める。 これは、 接線べク トル T P i と母線 L i の外積として求める。
    [0032] 〔 S 4〕 分割点 Q i での法線べク ト ル S i を求める。 これは 接線べク トノレ T Q i と母線 L I の外積と して求める。
    [0033] 〔 S 5〕 分配比 kが入力されているか判別し、 入力されてい れば S 7へ、 そうでなければ S 6へ進む。
    [0034] C S 6 3 分配比 kが入力されていないので、 法線べク トル R i と法線べク トル S i の相加平均を中間べク トル i として 求める。
    [0035] 〔 S 7〕 分配比 kが入力されているので、 先に述べた式、 N i = ( 1 - k ) R i + k S i
    [0036] で中間べク ト ル N i を求める。
    [0037] 〔 S 8〕 中間べク トル N i を絶対値で割って、 正規化する。 〔 S 9〕 分割点 P i 、 中間ベク ト ル N i からオ フセ ッ ド点 X ί を求める。
    [0038] 〔 S 1 0〕 分割点 Q i 、 中間べク ト ル： i からオ フセ ッ ト点 Y i を求める。 .
    [0039] 〔 S 1 1 〕 オフセ ッ ト点 X i 、 Y i を結ぶベク ト ル Z i を求 め、 さ らにべク ト ル Z i を正規化し、 工具軸の方向べク ト ル Z i を求- toる。
    [0040] この結果、 上面の法線べク トルと下面の法線べク トルが一 致しない場合でも、 このようにして工具軸の方向べク ト ルを 求めることにより、 より自由曲面に近い曲面加工が可能とな 第 3図は本発明を実施するための自動ブラグラ ミ ング装置 のハ ー ドウヱ了のブロ ッ ク図である。 プ π セ ッ サ 2 1 は自動 ブラグラ ミ ング装置全体を制御する。 R〇M 2 2 にはシステ ムプログラムが格納され、 プロセ ッサ 2 1 はこのシステムプ 口グラムに従って先に述べた工具軸の方向べク トル Z i を求 める。 R A M 2 3には工具軸の方向べク トル Z i を求めるた めに必要な中間データが格納される。 不揮発性メ モ リ 2 4 に は分配比 k等のパラメ 一タ類が格納される。 不揮発性メ モ リ 2 4はバッテ リバッ クアツプされているので、 電源を切断し てもパラメ ータ等はそのまま保持される。
    [0041] 表示制御回路 2 5は R A M 2 3に格納されたデータを表示 信号に変換し、 表示装置 2 6に送る。 表示装置 2 6はこれら のデータを表示する。 表示装置には C R T、 液晶表示装置等 が使用される。
    [0042] キーボー ド 2 7はソフ トキー、 予め決められた機能を有す るフ ァ ンク ショ ンキー、 アルフ ァべッ ト及び数値キーからな る操作キーから構成されている。
    [0043] フロ ッ ピィディスク ドライ ブ 2 8は作成された N Cデータ (加工プログラム） を順次フロ ッ ピィディ スク 2 8 a に書き 込んでいく。 また、 作成された N Cデータはィ ンタ フ ヱース 2 9を経由して、 外部に接続されるプリ ンタ等にプリ ン ト ァ ゥ トすることもできる。 これらの要素はそれぞれバス 3 0 に 接続されている。
    [0044] 以上説明したように本発明では、 上面の法線べク トルと下 面の法線べク トルから中間べク トルを求め、 この中間べク ト ルから工具軸の方向べク トルを求めるようにしたので、 上面 の法線べク トルと下面の法線べク トルの方向が異なる場合で も、 母線に近い工具軸の方向べク ト ルが得られる。 この結果. 所望の自由曲面に近いサイ ドカ ツ 卜が可能となる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 5軸制御の数値制御工作機械でのサイ ドカ ツ 卜におけ る工具軸の方向べク トルを求める工具軸方向計算方法におい て、
    曲面の上面の第 1の分割点での第 1 の法線べク ト ルを求め 前記曲面の下面の第 2の分割点での第 2の法線べク ト ルを 求め、
    前記第 1 の法線べク ト ルと前記第 2の法線べク トルの中閽 の方向を有し、 大きさが工具の半径である中間べク トルを求 め、
    前記第 1の分割点と前記中間べク トルから第 1 のオ フセ ッ ト点を求め、
    前記第 2の分割点と前記中間べク トルから第 2 のオ フセ ッ ト点を求め、
    前記第 1 のオ フセ ッ ト点と前記第 2 のオ フセ ッ ト点を結ぶ べク トルを工具軸の方向べク トルと して求めることを特徴と する工具軸方向計算方法。
    2 . 前記中間べク トルは前記第 1 の法線べク トルと前記第 2の法線べク トルの相加平均と して求めることを特徴とする 請求項 1記載の工具軸方向計算方法。
    3 . 前記中間べク ト ルは、 中間べク ト ルを N i 、 予めバラ メ ータと して与えられた分配比を kと し、 第 1の法線べク ト ルを R i 、 第 2の法線べク トルを S i と し、 式
    N i = ( 1 — k ) R i + k S i
    で求めることを特徴とする請求項 1記載の工具軸方向計算
    0 1 -
    698Z0/Z6 OAV
    96600/ I6df /13d
    类似技术:
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    EP0507949A4|1992-07-23|
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    DE69110659T2|1995-11-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-02-20| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1992-02-20| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE |
    1992-03-11| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991913109 Country of ref document: EP |
    1992-10-14| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991913109 Country of ref document: EP |
    1995-06-21| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1991913109 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2/210989||1990-08-09||
    JP2210989A|JP2667563B2|1990-08-09|1990-08-09|工具軸方向計算方法|EP19910913109| EP0507949B1|1990-08-09|1991-07-24|Method of calculating axial direction of tool|
    DE1991610659| DE69110659T2|1990-08-09|1991-07-24|Verfahren zur Berechnung der axialen Richtung eines Werkzeuges.|
    US07/838,732| US5305228A|1990-08-09|1991-07-24|Tool axis direction calculation method|
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