発明の名称 ＮＣ動作監視システム 発行国 日本国特許庁（ＪＰ） 公報種別 公開特許公報（Ａ） 公開番号 特開平８−１５５７８６ 公開日 平成８年（１９９６）６月１８日 出願番号 特願平６−３０２２７０ 出願日 平成６年（１９９４）１２月６日 代理人 【弁理士】 【氏名又は名称】三好 秀和 （外３名） 発明者 渡辺 力 / 萩原 弘 / 河野 真 要約 目的 加工物の図面データを必要とすることなく工具の侵入禁止領域を、的確に、しかもオペレータに大きい負担を掛けることなく設定し、複雑な演算を必要とすることなく工具が侵入禁止領域に侵入したか否かを的確に判別すること。 構成 ＮＣ加工プログラムの実行により送り動作が行われるＮＣ工作機械において予め設定された侵入禁止領域に工具が侵入したことの有無を監視するＮＣ動作監視システムのための侵入禁止領域設定方法において、ＮＣ加工プログラムより工具通過軌跡の座標データを取得し、当該座標データが示す工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を設定し、侵入禁止領域を画定する境界線のうち、工具の刃先中心位置に最も近い位置に存在する境界線を選択し、この境界線と直交する方向における当該境界線と刃先中心位置との間の距離と刃先中心半径との比較により前記侵入禁止領域に工具が侵入したか否かの判別する。 特許請求の範囲 【請求項１】 ＮＣ加工プログラムの実行により送り動作が行われるＮＣ工作機械において予め設定された侵入禁止領域に工具が侵入したことの有無を監視するＮＣ動作監視システムにおいて、ＮＣ加工プログラムより工具通過軌跡の座標データを取得し、当該座標データが示す工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を設定することを特徴とするＮＣ動作監視システム。 【請求項２】 前記座標データにより工具通過軌跡を画面表示し、画面表示された工具通過軌跡に対して領域指定し、指定された領域内に存在する工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を設定することを特徴とする請求項１に記載のＮＣ動作監視システム。 【請求項３】 ＮＣ加工プログラムの実行により送り動作が行われるＮＣ工作機械において予め設定された侵入禁止領域に工具が侵入したことの有無を監視するＮＣ動作監視システムにおいて、前記侵入禁止領域を画定する境界線のうち、工具の刃先中心位置あるいは工具全体を含む所定半径の仮想円の中心位置に最も近い位置に存在する境界線を選択し、この境界線と直交する方向における当該境界線と前記中心位置との間の距離と刃先中心半径あるいは前記仮想円の半径との比較により前記侵入禁止領域に工具が侵入したか否かの判別することを特徴とするＮＣ動作監視システム。 発明の詳細な説明 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ工作機械におけるＮＣ動作監視システムに関し、特にＮＣ工作機械の誤動作により加工ミスが発生することを回避するために実行されるＮＣ動作監視システムに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ＮＣ工作機械において、ＮＣ工作機械の誤動作により加工ミスが発生することを回避するために、コンピュータなどを使用し、ＮＣ加工プログラムの実行によるＮＣ工作機械の実加工運転下で、予め設定された侵入禁止領域に工具が侵入したことを監視するＮＣ動作監視システムは、特公平５−１６９７７号公報に示されている。 【０００３】このＮＣ動作監視システムにおいては、加工物の図面データにより定義される加工物の形状に対して工具の侵入禁止領域を設定し、工具の刃先に所定寸法を付加した位置を仮想の刃先点とし、この仮想刃先点が侵入禁止領域に侵入したか否かを監視している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加工物の図面データによって定義される加工物形状の座標データとＮＣ加工プログラムによる工具通過軌跡の座標データとは、工具形状、工具オフセットなどにより一致していないから、加工物の図面データにより定義される加工物形状に対して工具の侵入禁止領域を設定する場合、コンピュータは侵入禁止領域の設定に際して工具形状、工具オフセットなどのデータを取り込み、これらデータによって補正演算して侵入禁止領域を設定しなければならず、侵入禁止領域の設定に手間が掛かる。また工具形状、工具オフセットなどのデータの入力ミスにより侵入禁止領域が誤設定される可能性が生じる。このため侵入禁止領域が正しく設定されているか否かをチェックする必要も生じる。 【０００５】また、この場合には、ＮＣ加工プログラム以外に加工物の図面データが必要であり、加工物の図面データをＣＡＤなどによって作成する必要がある。 【０００６】また工具の刃先に所定寸法を付加した位置を仮想の刃先点とし、この仮想刃先点が侵入禁止領域に侵入したか否かを監視する場合には、刃先方向によって所定寸法を付加する方向を選択しなければならず、仮想刃先点の設定のための演算が複雑なものになる。 【０００７】本発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、工具形状、工具オフセットなどのデータによって補正演算することなく、また加工物の図面データを必要とすることなく工具の侵入禁止領域を、的確に、しかもオペレータに大きい負担を掛けることなく設定し、またこの設定時にＮＣ加工プログラムのチッェクも行えるようにし、更には複雑な演算を必要とすることなく工具が侵入禁止領域に侵入したか否かを的確に判別することができるＮＣ動作監視システムを提供することを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、本発明によるＮＣ動作監視システムは、ＮＣ加工プログラムの実行により送り動作が行われるＮＣ工作機械において予め設定された侵入禁止領域に工具が侵入したことの有無を監視するＮＣ動作監視システムにおいて、ＮＣ加工プログラムより工具通過軌跡の座標データを取得し、当該座標データが示す工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を設定することを特徴としている。 【０００９】また本発明によるＮＣ動作監視システムは、前記座標データにより工具通過軌跡を画面表示し、画面表示された工具通過軌跡に対して領域指定し、指定された領域内に存在する工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を設定することを詳細な特徴としている。 【００１０】また本発明によるＮＣ動作監視システムは、ＮＣ加工プログラムの実行により送り動作が行われるＮＣ工作機械において予め設定された侵入禁止領域に工具が侵入したことの有無を監視するＮＣ動作監視システムにおいて、前記侵入禁止領域を画定する境界線のうち、工具の刃先中心位置あるいは工具全体を含む所定半径の仮想円の中心位置に最も近い位置に存在する境界線を選択し、この境界線と直交する方向における当該境界線と前記中心位置との間の距離と刃先中心半径あるいは前記仮想円の半径との比較により前記侵入禁止領域に工具が侵入したか否かの判別することをもう一つの特徴としている。 【００１１】 【作用】上述の如き構成によれば、ＮＣ加工プログラムより工具通過軌跡の座標データを取得し、この座標データが示す工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を直接的に設定することが行われる。 【００１２】またＮＣ加工プログラムより取得した工具通過軌跡の座標データによって工具通過軌跡を画面表示し、画面表示された工具通過軌跡に対して領域指定することにより、指定された領域内に存在する工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を設定することが行われる。これにより特定の箇所にのみ部分的に工具の侵入禁止領域を設定することができ、また工具通過軌跡が画面表示されることにより、この画面表示をもってＮＣ加工プログラムのチェックが行われ得るようになる。 【００１３】工具が侵入禁止領域に侵入したか否かの判別は、侵入禁止領域を画定する境界線のうち、工具の刃先中心位置あるいは工具全体を含む所定半径の仮想円の中心位置に最も近い位置に存在する境界線を選択し、この境界線と直交する方向における当該境界線と前記中心位置との間の距離と刃先中心半径あるいは前記仮想円の半径とを比較することにより行われる。 【００１４】 【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 【００１５】図１は本発明によるＮＣ動作監視システムが適用されるＮＣ工作機械の一実施例を示している。この実施例では、ＮＣ工作機械としてＮＣ旋盤１が使用される。ＮＣ旋盤１は、Ｚ軸ガイド３に案内されてＺ軸サーボモータ５によってＺ軸方向へ駆動されるＺ軸移動台７と、Ｚ軸移動台７に設けられたＸ軸ガイド９に案内されてＸ軸サーボモータ１１によってＸ軸方向へ駆動されるＸ軸移動台（刃物台）１３とを有している。Ｘ軸移動台１３にはバイト１５が取り付けられており、バイト１５は、Ｚ軸移動台７のＺ軸方向移動とＸ軸移動台１３のＸ軸方向移動のもとに、即ち送り動作のもとに、主軸中心軸線Ｓ周りに回転している被加工物Ｗの切削加工を行う。 【００１６】ＮＣ装置１７は、ＮＣ加工プログラムを実行し、ＮＣ加工プログラムの実行によりＺ軸サーボモータ５とＸ軸サーボモータ１１の各々に軸指令を出力する。この軸指令によってＺ軸サーボモータ５が駆動されることによりＺ軸移動台７がＺ軸方向へ移動し、またＸ軸サーボモータ１１が駆動されることによりＸ軸移動台１３がＸ軸方向へ移動し、この両軸移動によってバイト１５の通過軌跡、即ち工具通過軌跡が決まり、この工具通過軌跡によって被加工物Ｗの実加工形状が決まる。 【００１７】ＮＣ動作監視装置１９は、汎用パーソナルコンピュータなどにより構成され、キーボード２１、マウス２３などの入力手段と、ＣＲＴなどによるディスプレイ装置２５とを接続されている。 【００１８】ＮＣ動作監視装置１９は、ＮＣ装置１７によるＮＣ旋盤１の実加工運転時に、Ｚ軸サーボモータ５とＸ軸サーボモータ１１の各々に接続されたロータリエンコーダ２７、２９よりＺ軸移動台７のＺ軸位置情報とＸ軸移動台１３のＸ軸位置情報とを逐次入力し、この位置情報とＮＣ装置１７あるいはキーボード２１より予め入力したバイト１５の工具情報、オフセット情報によりバイト１５の刃先中心座標（現在位置座標）を取得し、予め設定された侵入禁止領域を画定する境界線のうち、刃先中心座標位置に最も近い位置に存在する境界線を選択し、この境界線と直交する方向における当該境界線と刃先中心座標位置との間の距離と刃先中心半径とを比較することにより、バイト１５が侵入禁止領域に侵入したか否かを監視する。 【００１９】この侵入監視において、バイト１５が侵入禁止領域に侵入した場合、ＮＣ動作監視装置１９は、強制緊急停止指令をＮＣ装置１７へ出力する。 【００２０】ＮＣ動作監視装置１９は、工具の侵入禁止領域の設定に際し、シーケンサ（ＰＬＣ）３１を介してＮＣ装置１７へマシンロック、Ｍ，Ｓ，Ｔ機能ロック信号とサイクリックスタート信号とを送信する。これによりＮＣ装置１７は、マシンロツク状態でＮＣ加工プログラムを実行し、工具通過軌跡の座標データ、この場合、加工開始点START・P 、各ブロックの終点Ｐ1 、Ｐ2 …、加工終了点END・P の座標値をＮＣ動作監視装置１９へ送信する。 【００２１】ＮＣ動作監視装置１９は、加工開始点START・P 、各ブロックの終点Ｐ1 、Ｐ2…、加工終了点END・P 座標値を図２に示されているようなデータ表形式でメモリに格納し、加工開始点START・P 、各ブロックの終点Ｐ1 、Ｐ2 …、加工終了点END・P 座標値を順次結ぶ線分によってSTART・P →Ｐ1 →Ｐ2 …Ｐ10→Ｐ11→END・Pによる工具通過軌跡をディスプレイ表示するための描画処理を行う。 【００２２】この描画処理により、ディスプレイ装置２５に、図３に示されているように、START・P →Ｐ1 →Ｐ2 …Ｐ10→Ｐ11→END・P による工具通過軌跡が画面表示される。 【００２３】この工具通過軌跡はＮＣ加工プログラムの実行により得られるから、工具が実際に通過する経路を忠実にシュミレーションしたものになる。 【００２４】この工具通過軌跡の画面表示により、オペレータは加工図面などとの対照によりＮＣ加工プログラムにデータ設定ミスがあるか否かのチェックを行うことができる。 【００２５】次にオペレータはマウスあるいはキーボードのカーソルキーを使用し、画面表示された工具通過軌跡に対して領域指定し、指定された領域内に存在する工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を設定する。 【００２６】ここでは、マウス２３によってＡ点をクリックし、クリック状態でマウス２３を動かしてＣ点でクリックを解放することにより、Ａ点とＣ点とを対角点とする矩形領域Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄが画定される。Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点の各座標値も図４に示されているようなデータ表形式でＮＣ動作監視装置１９のメモリに格納される。 【００２７】この場合の侵入禁止領域の設定は、Ａ点の座標値を開始点として番号１に登録し、次に線分Ａ→Ｂに交わる線分の有無を判別する。線分Ａ→Ｂに交わる線分はないので、Ｂ点の座標値を番号２に登録する。 【００２８】次に線分Ｂ→Ｃに交わる線分の有無を判別する。線分Ｂ→Ｃに交わる線分として線分START・P →Ｐ1 と線分Ｐ11→END・P と線分Ｐ4 →Ｐ5 とが存在するので、線分Ｂ→Ｃと線分START・P →Ｐ1 との交点と、線分Ｂ→Ｃと線分Ｐ11→END・P と、線分Ｂ→Ｃと線分Ｐ4 →Ｐ5 との交点を各々算出し、Ｂ点に近いほうの交点、この場合、線分Ｂ→Ｃと線分START・P →Ｐ1 との交点をＸ1 とし、その交点Ｘ1の座標値を番号３に登録する。 【００２９】次に線分Ｘ1 →Ｐ1 に交わる線分の有無を判別する。線分Ｘ1 →Ｐ1 に交わる線分として線分Ｐ11→END・P が存在するので、線分Ｘ1 →Ｐ1 と線分Ｐ11→END・P との交点をＸ2 とし、その交点Ｘ2 の座標値を番号４に登録する。 【００３０】以下、同様の処理により、図５に示されているように、各点の座標値を番号５〜１５として登録とし、最後にＡ点に戻り、番号１６にＡ点の座標値を登録する。 【００３１】図５に示されているように、番号１〜１６に登録された座標値により定義される連続線分（境界線）によって図６に示されているような侵入禁止領域ＮＡが画定され、ここに侵入禁止領域ＮＡが設定される。 【００３２】この侵入禁止領域ＮＡは上述の連続線分を描画することにより図６に示されているようにディスプレイ装置２５に画面表示される。この侵入禁止領域ＮＡの画面表示によって、オペレータはその侵入禁止領域ＮＡの設定の適否を確認できる。 【００３３】バイト１５が侵入禁止領域ＮＡに侵入したか否かの判別は、ロータリエンコーダ２７、２９よりＺ軸移動台７のＺ軸位置情報とＸ軸移動台１３のＸ軸位置情報とによる機械座標に対してＺ軸方向とＸ軸方向のオフセット量を加えることにより、バイト刃先の中心点Ｑ（図６参照）の現在位置座標値（Ｚｑ，Ｘｑ）を求め、侵入禁止領域ＮＡを画定する境界線のうち、この現在位置、即ちバイト刃先中心の現在座標位置に最も近い位置に存在する境界線、図６では線分Ｐ2 →Ｘ4 による境界線より中心点Ｑへ垂線をおろし、中心点Ｑを中心とした刃先アール部の半径をＲ、侵入誤差補正値ｒとして、下式により行う。Ｓ≦Ｒ−ｒ【００３４】ここで、Ｓは線分Ｐ2 →Ｘ4 より中心点Ｑへおろした垂線の長さであり、換言すれば、線分Ｐ2 →Ｘ4 と直交する方向における線分Ｐ2 →Ｘと刃先中心座標位置との間の距離である。なお、侵入誤差補正値ｒはＮＣ旋盤１の位置制御の誤差を補償するために設定されるものであり、必須項ではない。 【００３５】Ｓ≦Ｒ−ｒであれば、バイト１５が侵入禁止領域ＮＡに侵入したと判別し、ＮＣ動作監視装置１９は直ちに強制緊急停止指令をＮＣ装置１７へ出力する。 【００３６】これにより刃先方向に応じて異なる演算式により工具位置を定義する必要がなくなり、複雑な演算を必要とすることなくバイト１５が侵入禁止領域ＮＡに侵入したか否かの判別が的確に行われるようになる。 【００３７】なお、この実施例では、工具の形状を半径Ｒの刃先アール部の形状をもって定義したが、これは、図６に仮想線により示されているように、工具全体を内包する円の中心点Ｑ’の座標値を使用し、工具全体を内包する円をもって工具の形状を定義することもできる。 【００３８】以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。 【００３９】 【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明によるＮＣ動作監視システムによれば、ＮＣ加工プログラムより工具通過軌跡の座標データを取得し、この座標データが示す工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を直接的に設定することが行われるから、工具形状、工具オフセットなどのデータによって補正演算することなく、また加工物の図面データを必要とすることなく工具の侵入禁止領域を、的確に、しかもオペレータに大きい負担を掛けることなく設定することができる。 【００４０】またＮＣ加工プログラムより取得した工具通過軌跡の座標データによって工具通過軌跡を画面表示し、画面表示された工具通過軌跡に対して領域指定することにより、指定された領域内に存在する工具通過軌跡によって画定される実加工形状に対して工具の侵入禁止領域を設定することが行われるから、特定の箇所にのみ部分的に工具の侵入禁止領域を設定することができ、また工具通過軌跡が画面表示されることにより、この画面表示をもってＮＣ加工プログラムのチェックが行われ得るようになる。 【００４１】工具が侵入禁止領域に侵入したか否かの判別は、侵入禁止領域を画定する境界線のうち、工具の刃先中心位置あるいは工具全体を含む所定半径の仮想円の中心位置に最も近い位置に存在する境界線を選択し、この境界線と直交する方向における当該境界線と前記中心位置との間の距離と刃先中心半径あるいは前記仮想円の半径とを比較することにより行われるから、刃先方向に応じて異なる演算式により工具位置を定義する必要がなくなり、複雑な演算を必要とすることなく工具が侵入禁止領域に侵入したか否かの判別が的確に行われるようになる。