機(jī)床的干涉判定方法和干涉判定裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種機(jī)床的干涉判定方法，對(duì)相互進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)的各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定，包括：設(shè)定步驟，設(shè)定將包括與工件(W)對(duì)應(yīng)的工件模型(M1)的各要素的形狀模型(M)組合而得到的機(jī)床模型(MA)；測(cè)定步驟，測(cè)定安裝于工件安裝部(4)的工件(W)的位置；修正步驟，在預(yù)定的定時(shí)取入在測(cè)定步驟中測(cè)定出的工件(W)的位置，對(duì)在設(shè)定步驟中設(shè)定的機(jī)床模型(MA)進(jìn)行修正；以及判定步驟，基于在修正步驟中修正后的機(jī)床模型(MA')來(lái)判定各要素間有無(wú)干涉。
【專(zhuān)利說(shuō)明】機(jī)床的干涉判定方法和干涉判定裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定的機(jī)床的干涉判定方法和干涉判定裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]以往以來(lái)，已知有使用機(jī)床的刀具側(cè)和工件側(cè)的彼此進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)的構(gòu)件的形狀規(guī)格(模型)和移動(dòng)數(shù)據(jù)(加工程序)來(lái)進(jìn)行機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的構(gòu)件間的干涉檢查的裝置(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在該專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的裝置中，在存儲(chǔ)工件模型時(shí)，假定預(yù)先設(shè)定的尺寸的工件安裝于機(jī)床的預(yù)定位置，而輸入工件的尺寸、位置、姿勢(shì)。
[0003]但是，安裝于機(jī)床的工件在尺寸、位置、姿勢(shì)上存在偏差，為了進(jìn)行準(zhǔn)確的干涉檢查，必須測(cè)定實(shí)際安裝的工件的尺寸、位置、姿勢(shì)并將它們作為模型數(shù)據(jù)輸入，花費(fèi)工夫和時(shí)間。另外，干涉判定的精度不聞。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特公平3-63761號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是一種機(jī)床的干涉判定方法，對(duì)使機(jī)床按照加工程序動(dòng)作時(shí)機(jī)床的各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定，包括:設(shè)定步驟，設(shè)定將包括與工件對(duì)應(yīng)的工件模型的各要素的形狀模型組合而得到的機(jī)床模型；測(cè)定步驟，測(cè)定安裝于工件安裝部的工件，求出與工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)；修正步驟，在預(yù)定的定時(shí)取入在測(cè)定步驟中求出的與工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)，對(duì)在設(shè)定步驟中設(shè)定的機(jī)床模型進(jìn)行修正；以及判定步驟，基于在修正步驟中修正后的機(jī)床模型來(lái)對(duì)各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定。
[0007]另外，本發(fā)明是一種機(jī)床的干涉判定裝置，對(duì)使機(jī)床按照加工程序動(dòng)作時(shí)機(jī)床的各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定，包括:設(shè)定部，其設(shè)定將包括與工件對(duì)應(yīng)的工件模型的各要素的形狀模型組合而得到的機(jī)床模型；修正部，其在預(yù)定的定時(shí)取入與機(jī)床的工件的坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)，對(duì)由設(shè)定部設(shè)定的機(jī)床模型進(jìn)行修正；以及判定部，其基于由修正部修正后的機(jī)床模型來(lái)對(duì)各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是表示本發(fā)明所適用的機(jī)床的概略結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0009]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的機(jī)床的干涉判定裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0010]圖3是表示在機(jī)床的工件安裝面安裝的工件的一例的俯視圖。
[0011]圖4A是說(shuō)明工件的測(cè)定步驟的一例的圖。
[0012]圖4B是表示與圖4A的工件對(duì)應(yīng)的工件模型的圖。
[0013]圖4C是說(shuō)明圖4B的工件模型的修正步驟的圖。
[0014]圖5A是說(shuō)明工件的測(cè)定步驟的其他例子的圖。
[0015]圖5B是表示與圖5A的工件對(duì)應(yīng)的工件模型的圖。
[0016]圖5C是說(shuō)明圖5B的工件模型的修正步驟的圖。
[0017]圖6A是表示變更了工件的安裝位置的例子的圖。
[0018]圖6B是表示與圖6A的工件對(duì)應(yīng)的工件模型和夾具模型的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，參照?qǐng)D1?圖6B，對(duì)本發(fā)明的機(jī)床的干涉判定裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示作為本發(fā)明所適用的機(jī)床100的一例的立式加工中心的概略結(jié)構(gòu)的主視圖。該機(jī)床100是具有正交3軸(X軸、Y軸、Z軸)和旋轉(zhuǎn)2軸(B軸、C軸)作為驅(qū)動(dòng)軸的5軸加工中心。此外，以下，將X軸方向(與圖1的紙面垂直的方向)、Y軸方向(圖1的左右方向)、Z軸方向(圖1的上下方向)分別定義為左右方向、前后方向、上下方向。
[0020]在圖1中，在成為基臺(tái)的床身101的上表面立起設(shè)置有立柱102。在床身101的上表面搭載有滑架103，在立柱102的前方且滑架103的上方配置有轉(zhuǎn)臺(tái)104。在轉(zhuǎn)臺(tái)104的上方配置有主軸箱106，該主軸箱106以鉛垂方向的軸線為中心將主軸105支撐為能夠旋轉(zhuǎn)。在主軸105的頂端經(jīng)由刀具保持架6安裝有立銑刀等刀具I。主軸箱106由立柱102的前表面的滑鞍107支撐。機(jī)床100的大致整體由罩108包圍。
[0021]立柱102具有在左右方向上分離的一對(duì)腳部，形成有空腔部102a。在立柱102的前表面，在左右方向上延伸設(shè)置有上下一對(duì)的導(dǎo)軌109?；?07以能夠沿著導(dǎo)軌109在左右方向上移動(dòng)的方式由立柱102支撐。在滑鞍107的前表面，在上下方向上延伸設(shè)置有左右一對(duì)的導(dǎo)軌110。主軸箱106以能夠沿著導(dǎo)軌110在上下方向上移動(dòng)的方式由滑鞍107支撐。在床身101的上表面，在前后方向上延伸設(shè)置有左右一對(duì)的導(dǎo)軌111?；?03以能夠沿著導(dǎo)軌111在前后方向上移動(dòng)的方式由床身101引導(dǎo)支撐，其一部分能夠進(jìn)入到立柱102的空腔部102a內(nèi)。
[0022]滑架103具有在前后方向上分離的一對(duì)支柱112，形成為大致U型。在各支柱112，在與Y軸平行的直線上突出設(shè)置有擺動(dòng)軸113，擺動(dòng)軸113以能夠旋轉(zhuǎn)的方式由支柱112支撐。在各擺動(dòng)軸113的頂端，以能夠在B軸方向上擺動(dòng)的方式支撐有形成為大致U型的擺動(dòng)支撐構(gòu)件114。在擺動(dòng)支撐構(gòu)件114的上表面經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸115以能夠在C軸方向上旋轉(zhuǎn)的方式固定有轉(zhuǎn)臺(tái)104。在轉(zhuǎn)臺(tái)104的上表面搭載有托盤(pán)(pallet) 2，在托盤(pán)2的上表面支撐有角板(angle plate) 3。角板3是呈長(zhǎng)方體形狀的4面角板,在角板3的各外側(cè)面形成有工件安裝面4。在工件安裝面4經(jīng)由工件夾具5安裝有工件W。
[0023]雖然省略圖示，但圖1的機(jī)床100分別具有使滑鞍110沿著導(dǎo)軌109在左右方向上移動(dòng)的X軸用驅(qū)動(dòng)部、使滑架103沿著導(dǎo)軌111在前后方向上移動(dòng)的Y軸用驅(qū)動(dòng)部、使主軸箱106沿著導(dǎo)軌110在上下方向上移動(dòng)的Z軸用驅(qū)動(dòng)部、經(jīng)由擺動(dòng)軸113使擺動(dòng)支撐構(gòu)件114擺動(dòng)的B軸用驅(qū)動(dòng)部、以及經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸115使轉(zhuǎn)臺(tái)104旋轉(zhuǎn)的C軸用驅(qū)動(dòng)部。X軸用驅(qū)動(dòng)部、Y軸用驅(qū)動(dòng)部以及Z軸用驅(qū)動(dòng)部例如由滾珠絲杠和驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)構(gòu)成，B軸用驅(qū)動(dòng)部和C軸用驅(qū)動(dòng)部例如由DD (直接驅(qū)動(dòng))伺服馬達(dá)構(gòu)成。
[0024]通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)，刀具I能夠相對(duì)于工件W在X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向上相對(duì)移動(dòng)，且能夠在B軸方向和C軸方向上相對(duì)移動(dòng)。因此，能夠?qū)⒐ぜ加工成期望的3維形狀。特別是，在本實(shí)施方式中，在角板3的4個(gè)面安裝有工件W，所以通過(guò)使轉(zhuǎn)臺(tái)104在C軸方向上旋轉(zhuǎn)90度，能夠依次加工多個(gè)工件W。
[0025]上述機(jī)床100具有相互移動(dòng)的多個(gè)要素(工件W、主軸箱106、擺動(dòng)支撐構(gòu)件114等)。這些各要素需要構(gòu)成為在機(jī)床100動(dòng)作期間相互不干涉。各要素在其移動(dòng)的范圍內(nèi)是否干涉可以預(yù)先通過(guò)使用計(jì)算機(jī)的模擬來(lái)確認(rèn)。在進(jìn)行模擬的情況下，首先，制作包括工件W在內(nèi)的多個(gè)各要素的形狀模型，以這些形狀模型成為與機(jī)床100對(duì)應(yīng)的預(yù)定的相對(duì)位置關(guān)系的方式組合形狀模型，來(lái)制作機(jī)床模型。接著，按照加工程序使各形狀模型在計(jì)算機(jī)上動(dòng)作，判定形狀模型彼此之間是否存在交叉部。在該情況下，作為機(jī)床模型，若不制作機(jī)床整體的形狀模型而僅制作在機(jī)床100動(dòng)作時(shí)可能會(huì)干涉的部分的形狀模型，則模擬會(huì)變得容易。
[0026]但是，機(jī)床模型上的工件的位置、即計(jì)算上的工件位置和實(shí)際的工件位置不一定始終一致，有時(shí)工件W會(huì)從計(jì)算上的工件位置偏離而安裝。因此，為了高精度地進(jìn)行干涉判定，優(yōu)選，測(cè)定實(shí)際的工件位置，使用該工件位置制作機(jī)床模型，并進(jìn)行模擬。然而，對(duì)準(zhǔn)實(shí)際的工件位置來(lái)重新制作機(jī)床模型并不容易。因此，在本實(shí)施方式中，為了高精度且高效率地進(jìn)行干涉判定，如以下那樣構(gòu)成干涉判定裝置。
[0027]圖2是表示本實(shí)施方式的機(jī)床的干涉判定裝置10的概略結(jié)構(gòu)的框圖。在圖2中，為了說(shuō)明干涉判定裝置10的功能,一并示出了 CAM (Computer Aided Manufacturing:計(jì)算機(jī)輔助制造)裝置20、NC (Numerical Control:數(shù)字控制)裝置30以及機(jī)床100。CAM裝置20從未圖示的CAD (Computer Aided Design:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))裝置取入與工件形狀對(duì)應(yīng)的CAD數(shù)據(jù)，使用該CAD數(shù)據(jù)來(lái)制作包括刀具路徑的加工程序PR。NC裝置30從CAM裝置30取入加工程序PR，基于加工程序PR而向機(jī)床100的驅(qū)動(dòng)部(伺服馬達(dá))輸出移動(dòng)指令SI，從而對(duì)機(jī)床100的動(dòng)作進(jìn)行控制。
[0028]干涉判定裝置10是構(gòu)成為包括運(yùn)算處理裝置的計(jì)算機(jī)，所述運(yùn)算處理裝置具有CPU (Central Processing Unit:中央處理單兀)、ROM (Read Only Memory:只讀存儲(chǔ)器)、RAM (Random Access Memory:隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)以及其他外圍電路等。作為功能性的結(jié)構(gòu)，該干涉判定裝置10具備模擬部11、模型設(shè)定部12、模型修正部13以及干涉檢查部14。干涉判定裝置10例如設(shè)置在NC裝置30的附近，或者組裝在NC裝置30內(nèi)。
[0029]模型設(shè)定部12設(shè)定與機(jī)床100對(duì)應(yīng)地組合各要素的形狀模型M而得到的機(jī)床模型MA。形狀模型M是與在工件加工期間可能會(huì)相互干涉的各要素的形狀對(duì)應(yīng)的模型，包括工件W的形狀模型(工件模型Ml)和夾具5的形狀模型(夾具模型M2)。形狀模型M還包括主軸箱106的下部、從主軸箱106的下端面突出的主軸105的部分、刀具保持架6、刀具1、角板4、滑架103的支柱112、擺動(dòng)支撐構(gòu)件114、托盤(pán)2、轉(zhuǎn)臺(tái)104等的形狀模型。
[0030]機(jī)床模型MA通過(guò)將各形狀模型M配置為成為與機(jī)床100對(duì)應(yīng)的預(yù)定的相對(duì)位置關(guān)系(設(shè)計(jì)上的位置關(guān)系)而得到。機(jī)床模型MA是根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)而得到的設(shè)計(jì)上的模型，例如在處于遠(yuǎn)離機(jī)床100的場(chǎng)所的計(jì)算機(jī)室等中進(jìn)行制作。模型設(shè)定部12通過(guò)讀取該機(jī)床模型MA并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器來(lái)設(shè)定機(jī)床模型MA。
[0031]模擬部11從模型設(shè)定部12取入機(jī)床模型MA的形狀數(shù)據(jù)，從CAM裝置20取入加工程序PR。然后，按照加工程序PR，使機(jī)床模型內(nèi)的各形狀模型M動(dòng)作，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的模擬來(lái)判定形狀模型M彼此是否干涉，并向操作者報(bào)知判定結(jié)果。若得到了形狀模型M彼此不會(huì)干涉這一期望的模擬結(jié)果，則操作者測(cè)定安裝于機(jī)床100的工件安裝面4(圖1)的工件W的位置。這樣的模擬可以在計(jì)算機(jī)室進(jìn)行，也可以將具有模擬部11的功能的模擬裝置例如與CAM裝置20 —起設(shè)置在計(jì)算機(jī)室。此外，模擬部11也基于工件模型Ml來(lái)驗(yàn)證刀具路徑的妥當(dāng)性。
[0032]圖3(實(shí)線)是表示安裝于工件安裝面4的工件W的一例的俯視圖。此外，圖3的虛線是與該工件W對(duì)應(yīng)的工件模型M1，由模型設(shè)定部12設(shè)定。在工件W預(yù)先設(shè)定工件原點(diǎn)Pl作為基準(zhǔn)點(diǎn)，工件W的各部分(例如孔Wa、Wb、Wc)的設(shè)計(jì)值a?d通過(guò)以工件原點(diǎn)Pl為基準(zhǔn)的正交3軸(XI軸、Yl軸、Zl軸)的工件坐標(biāo)系給出。此外，將工件W的一個(gè)端面(例如沿著Xl軸的端面Wx)稱(chēng)為基準(zhǔn)面。另一方面，在機(jī)床100設(shè)定有以原點(diǎn)(機(jī)床原點(diǎn)PO)為基準(zhǔn)的機(jī)床固有的坐標(biāo)系、即正交3軸(X軸、Y軸、Z軸)的機(jī)床坐標(biāo)系。
[0033]工件模型Ml的基準(zhǔn)點(diǎn)(工件模型原點(diǎn)PMl)是與工件原點(diǎn)Pl對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，機(jī)床坐標(biāo)系中的工件模型原點(diǎn)PMl的坐標(biāo)數(shù)據(jù)DPMI通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)得到。與工件W的基準(zhǔn)面Wx對(duì)應(yīng)的工件模型Ml的基準(zhǔn)面Mlx與機(jī)床坐標(biāo)系的X軸平行。與此相對(duì)，實(shí)際的工件W的基準(zhǔn)面不限于與X軸平行，在圖3中從X軸偏離角度Θ。因此，若掌握了工件坐標(biāo)系從機(jī)床坐標(biāo)系的偏移量、即機(jī)床坐標(biāo)系中的工件原點(diǎn)Pl的坐標(biāo)數(shù)據(jù)DPl (原點(diǎn)位置偏移量)和基準(zhǔn)面Wx的角度Θ (角度偏移量)，則能夠特定機(jī)床坐標(biāo)系中的工件位置。此外，以下，將工件坐標(biāo)系從機(jī)床坐標(biāo)系的偏移量稱(chēng)為工件原點(diǎn)偏置量。工件原點(diǎn)偏置量包括原點(diǎn)位置偏移量DPl和角度偏移量Θ。這些工件原點(diǎn)偏置量、原點(diǎn)位置偏移量DP1、角度偏移量Θ是與工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)。
[0034]如圖2所示，機(jī)床100具有工件測(cè)定部100a，該工件測(cè)定部10a測(cè)定安裝于工件安裝面4的工件W的位置、即工件原點(diǎn)偏置量。工件測(cè)定部10a例如可以由能夠安裝于主軸105的接觸式探針構(gòu)成。工件原點(diǎn)偏置量的測(cè)定在將工件W安裝于工件安裝面4之后、對(duì)工件進(jìn)行加工之前進(jìn)行。
[0035]在測(cè)定工件原點(diǎn)偏置量的情況下，首先，調(diào)平行，即，使工件W連同轉(zhuǎn)臺(tái)104在C軸方向上旋轉(zhuǎn)，以使得工件W的基準(zhǔn)面Wx (圖3)與X軸平行。此時(shí)的旋轉(zhuǎn)量能夠通過(guò)來(lái)自檢測(cè)伺服馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量的旋轉(zhuǎn)量檢測(cè)器的信號(hào)來(lái)算出，由此求出角度偏移量Θ。接著，例如在主軸105安裝接觸式探針，使主軸105相對(duì)于工件W進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，使接觸式探針的頂端與包括工件原點(diǎn)Pl的2個(gè)面抵接。此時(shí)的主軸105的位置能夠通過(guò)來(lái)自檢測(cè)伺服馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量的旋轉(zhuǎn)量檢測(cè)器的信號(hào)來(lái)算出，由此求出原點(diǎn)位置偏移量DPI。
[0036]如以上那樣求出的原點(diǎn)位置偏移量DPI和角度偏移量Θ作為工件原點(diǎn)偏置量被存儲(chǔ)到圖2的NC裝置30的工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31。此外，也可以先求出工件原點(diǎn)Pl的坐標(biāo)數(shù)據(jù)DPl，然后使工件W旋轉(zhuǎn)以使得基準(zhǔn)面Wx與X軸平行，從而求出旋轉(zhuǎn)量Θ。
[0037]在預(yù)定的定時(shí)從NC裝置30向模型修正部13輸出對(duì)位信號(hào)S2。對(duì)位信號(hào)S2例如與機(jī)床100的動(dòng)作開(kāi)始指令同時(shí)輸出?；蛘?，在加工程序PR中以M代碼預(yù)先作為指令存儲(chǔ)，在讀取該M代碼時(shí)輸出對(duì)位信號(hào)S2。此外，也可以在測(cè)定工件位置之后，在工件原點(diǎn)偏置存儲(chǔ)部31存儲(chǔ)了工件原點(diǎn)偏置量DP1、Θ時(shí)自動(dòng)地輸出對(duì)位信號(hào)S2。也可以在測(cè)定了工件位置之后，由操作者操作未圖示的操作面板來(lái)輸出對(duì)位信號(hào)S2。另外，也可以在與外部的托盤(pán)存儲(chǔ)器(未圖示)之間自動(dòng)更換了托盤(pán)2時(shí)輸出對(duì)位信號(hào)S2。此時(shí)，需要通過(guò)外部準(zhǔn)備來(lái)預(yù)先測(cè)定出工件原點(diǎn)偏置量DP1、Θ。
[0038]當(dāng)向模型修正部13輸出了對(duì)位指令S2時(shí)，模型修正部13基于工件原點(diǎn)偏置量DP1、Θ來(lái)修正機(jī)床模型MA。在該情況下，首先，讀取在模型設(shè)定部12設(shè)定的機(jī)床模型MA和在工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31存儲(chǔ)的工件原點(diǎn)偏置量DP1、Θ。然后，使工件模型Ml按工件原點(diǎn)Pl與工件模型原點(diǎn)PMl的位置偏移量(坐標(biāo)數(shù)據(jù)DP1、DPMI之差)平行移動(dòng)，進(jìn)而使工件模型Ml在C軸方向上旋轉(zhuǎn)角度(_ Θ )。此時(shí)，將工件模型Ml和夾具模型M2設(shè)為一體，使夾具模型M2也進(jìn)行平行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。由此，機(jī)床模型MA的數(shù)據(jù)被更新。
[0039]干涉檢查部14從模型修正部13讀取修正后的機(jī)床模型MA’，并且從NC裝置30讀取基于加工程序PR的移動(dòng)指令SI。移動(dòng)指令SI的讀取在向機(jī)床100輸出移動(dòng)指令SI之前進(jìn)行。即，干涉檢查部14提前預(yù)定時(shí)間t(例如數(shù)ms)先讀取該移動(dòng)指令SI。然后，按照移動(dòng)指令SI使機(jī)床模型MA’的各形狀模型M動(dòng)作，模擬比實(shí)際的動(dòng)作提前預(yù)定時(shí)間t的動(dòng)作。由此，對(duì)各個(gè)形狀模型M彼此是否存在交叉部、即各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定。
[0040]當(dāng)判定為各要素會(huì)干涉時(shí)，干涉檢查部14向NC裝置30輸出停止指令S3。當(dāng)被輸入了停止指令S3時(shí)，NC裝置30使機(jī)床100的伺服馬達(dá)的動(dòng)作停止。由此，機(jī)床100的動(dòng)作停止，能夠未然地防止各要素間的干涉。此外，若是避免各要素間的干涉那樣的指令，則也可以取代停止指令S3而輸出其他指令。例如，也可以輸出變更移動(dòng)路徑以避免干涉的指令或者相對(duì)于移動(dòng)指令SI使其向相反方向移動(dòng)的指令。
[0041]對(duì)本實(shí)施方式的干涉判定裝置10的特征性動(dòng)作進(jìn)行更具體的說(shuō)明。圖4A是安裝于角板3的工件安裝面4的工件W的俯視圖，圖4B、圖4C是表示與圖4A對(duì)應(yīng)的工件模型Ml的俯視圖。首先，利用圖4A對(duì)工件原點(diǎn)偏置量的測(cè)定步驟進(jìn)行說(shuō)明。
[0042]在初始狀態(tài)下，工件W安裝于圖4A的實(shí)線位置。在測(cè)定工件原點(diǎn)偏置量的情況下，首先，使托盤(pán)2在C軸方向(箭頭Rl方向)上旋轉(zhuǎn)以使得工件基準(zhǔn)面Wx與X軸平行，使工件W移動(dòng)至虛線位置。此時(shí)的托盤(pán)的旋轉(zhuǎn)量Θ (例如90° )被存儲(chǔ)到工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31。接著，使用接觸式探針來(lái)測(cè)定工件原點(diǎn)Pl (虛線)的位置。此時(shí)的工件原點(diǎn)Pl的坐標(biāo)數(shù)據(jù)DPl被存儲(chǔ)到工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31。由此，得到工件原點(diǎn)偏置量。
[0043]圖4B表示在模型設(shè)定部12設(shè)定的初始的工件模型Ml。此外，在圖4B中示出了包括托盤(pán)2的模型(托盤(pán)模型M3)和角板3的模型(角板模型M4)的機(jī)床模型MA的一部分。在模型設(shè)定部12設(shè)定的工件模型Ml的基準(zhǔn)面Mlx與X軸平行，模型設(shè)定部12具有工件模型原點(diǎn)PMl的坐標(biāo)數(shù)據(jù)DPMI作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。模型修正部13從工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31讀取工件原點(diǎn)Pl的坐標(biāo)數(shù)據(jù)DP1，使工件模型Ml按圖4B的工件模型原點(diǎn)PMl與圖4A的工件W(虛線)的工件原點(diǎn)Pl的位置偏移量進(jìn)行平行移動(dòng)。由此，工件模型Ml移動(dòng)至圖4C的虛線位置。
[0044]進(jìn)而，模型修正部13從工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31讀取角度偏移量Θ，使圖4C的虛線的工件模型Ml在C軸方向上沿著與Θ相反的方向(R2方向)旋轉(zhuǎn)角度偏移量Θ。由此，工件模型Ml移動(dòng)至圖4C的實(shí)線位置。通過(guò)以上修正步驟，機(jī)床模型MA被修正。修正后的機(jī)床模型MA’與實(shí)際的機(jī)床100 —致。在干涉檢查部14中，由于使用該修正后的機(jī)床模型MA’來(lái)判定各要素間有無(wú)干涉，所以能夠高精度地進(jìn)行干涉判定。
[0045]使用圖5A?圖5C對(duì)其他動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖5A是傾斜地安裝于角板3的工件安裝面4的工件W的俯視圖，圖5B、圖5C是表示與圖5A對(duì)應(yīng)的工件模型Ml的俯視圖。在初始狀態(tài)下，工件W安裝于圖的實(shí)線位置。在測(cè)定工件原點(diǎn)偏置量的情況下，首先，使托盤(pán)2在C軸方向(箭頭Rl方向)上旋轉(zhuǎn)以使得工件基準(zhǔn)面Wx與X軸平行，使工件W移動(dòng)至虛線位置。接著，使用接觸式探針來(lái)測(cè)定工件原點(diǎn)Pl (虛線)的位置。最后，使托盤(pán)2向C軸的相反方向(R2方向)旋轉(zhuǎn)，將工件W返回到原來(lái)的實(shí)線位置。在以上的測(cè)定步驟中，托盤(pán)的旋轉(zhuǎn)量Θ和工件原點(diǎn)Pl的坐標(biāo)數(shù)據(jù)DPl作為工件原點(diǎn)偏置量被存儲(chǔ)到工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31。
[0046]圖5B表示在模型設(shè)定部12設(shè)定的初始的工件模型Ml。該工件模型與圖4B相同。模型修正部13從工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31讀取工件原點(diǎn)Pl的坐標(biāo)數(shù)據(jù)DP1，使工件模型Ml按圖5B的工件模型原點(diǎn)PMl與圖5A的工件W(虛線)的工件原點(diǎn)Pl的位置偏移量進(jìn)行平行移動(dòng)。由此，工件模型Ml移動(dòng)至圖5C的虛線位置。
[0047]進(jìn)而，模型修正部13從工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31讀取角度偏移量Θ，使圖5C的虛線的工件模型Ml在C軸方向上沿著與Θ相反的方向(R2方向)旋轉(zhuǎn)角度偏移量Θ。由此，工件模型Ml移動(dòng)至圖5C的實(shí)線位置。通過(guò)以上的修正步驟，機(jī)床模型MA被修正。修正后的機(jī)床模型MA’與實(shí)際的機(jī)床100 —致，能夠高精度地判定各要素間有無(wú)干涉。
[0048]圖6A是表示變更了轉(zhuǎn)臺(tái)上的工件W的安裝位置的例子的圖，圖6B是表示與圖6A對(duì)應(yīng)的工件模型Ml的圖。在初始狀態(tài)下，如圖6A的虛線所示，工件W通過(guò)夾具5安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)104的一端部側(cè)，對(duì)應(yīng)于此，假設(shè)已經(jīng)如圖6B的虛線所示那樣設(shè)定了工件模型Ml和夾具模型M2。在從該狀態(tài)起、如圖6B的實(shí)線所示那樣將工件W的安裝位置變更為了轉(zhuǎn)臺(tái)104的另一端部側(cè)的情況下，例如，如以下那樣修正機(jī)床模型MA。
[0049]S卩，首先，測(cè)定從圖6A的工件原點(diǎn)Pl(虛線)到工件原點(diǎn)Pl(實(shí)線)的位置偏移量和角度偏移量Θ，將此作為工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)到工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31。接著，使圖6B的工件模型Ml (虛線)按工件原點(diǎn)偏置量進(jìn)行平行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。由此，得到圖6B的實(shí)線的工件模型Ml，機(jī)床模型MA被修正。
[0050]在該情況下，假設(shè)夾具5與工件W —體地進(jìn)行了移動(dòng)，夾具模型M2也與工件模型Ml同樣地按工件原點(diǎn)偏置量進(jìn)行平行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。即，將工件模型Ml和夾具模型M2的相對(duì)位置關(guān)系設(shè)為恒定，使兩個(gè)模型M1、M2 —體地移動(dòng)。因此，能夠判定與伴隨工件移動(dòng)而移動(dòng)的夾具5有無(wú)干涉。
[0051]根據(jù)本實(shí)施方式，能夠發(fā)揮如以下那樣的作用效果。
[0052](I)作為設(shè)定步驟，設(shè)定組合相互進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)的各要素(工件W、主軸箱106、擺動(dòng)支撐構(gòu)件114等)的形狀模型M而得到的機(jī)床模型MA，作為測(cè)定步驟，測(cè)定安裝于工件安裝面4的工件W的位置(工件原點(diǎn)偏置量)，并將其存儲(chǔ)到工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31。進(jìn)而，作為修正步驟，基于該工件原點(diǎn)偏置量，對(duì)包括工件模型Ml的機(jī)床模型MA進(jìn)行修正，作為判定步驟，基于修正后的機(jī)床模型MA’對(duì)各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定。由此，使用對(duì)準(zhǔn)實(shí)際的工件位置地修正機(jī)床模型MA而得到的機(jī)床模型MA’來(lái)判定有無(wú)干涉，因此能夠高精度地判定各要素間有無(wú)干涉。另外，無(wú)需為了干涉判定而特意向干涉判定裝置10輸入實(shí)際的工件W的位置，NC裝置30為了加工該工件W而具有工件原點(diǎn)偏置量，利用該工件原點(diǎn)偏置量來(lái)對(duì)包括工件模型Ml的機(jī)床模型MA自動(dòng)修正，因此不需要工夫，能夠迅速地判定有無(wú)干涉。
[0053](2)通過(guò)測(cè)定機(jī)床坐標(biāo)系中的工件原點(diǎn)Pl的坐標(biāo)，從而測(cè)定了安裝于工件安裝面4的工件W的位置(工件原點(diǎn)Pl)與預(yù)先在模型設(shè)定部12設(shè)定的機(jī)床模型MA上的工件位置(工件模型原點(diǎn)PMl)的位置偏移量。然后，使在設(shè)定部12設(shè)定的工件模型Ml平行移動(dòng)了該位置偏移量。在這樣地使以前的工件模型Ml的位置偏移來(lái)修正機(jī)床模型MA的情況下，機(jī)床模型MA的修正的工夫成為最小限度。因此，無(wú)需從頭開(kāi)始重新制作機(jī)床模型MA，容易進(jìn)行機(jī)床模型MA的修正。
[0054](3)測(cè)定了安裝于工件安裝面4的工件W的安裝角度與在模型設(shè)定部12設(shè)定的工件模型Ml的角度的偏移量、即工件基準(zhǔn)面Wx從X軸的角度偏移量Θ，使工件模型Ml旋轉(zhuǎn)移動(dòng)了該角度偏移量Θ。由此，即使在工件W傾斜安裝的情況下，也能夠使工件模型Ml與實(shí)際的位置對(duì)準(zhǔn)，能夠高精度且高效率地判定有無(wú)干涉。
[0055](4)在對(duì)工件模型Ml的位置進(jìn)行修正的情況下，與工件模型Ml —起也對(duì)工件夾具M(jìn)2的位置進(jìn)行修正，因此，能夠考慮工件夾具5的實(shí)際的位置來(lái)判定有無(wú)干涉，能夠防止工件夾具5與其他要素的干涉。
[0056](5)在機(jī)床按照加工程序PR進(jìn)行動(dòng)作的期間，干涉檢查部14比機(jī)床100先讀取加工程序PR的移動(dòng)指令SI來(lái)判定各要素是否會(huì)干涉，因此，能夠未然地防止各要素間的干涉。另外，能夠一邊使機(jī)床100進(jìn)行動(dòng)作一邊進(jìn)行干涉判定，因而能夠防止作業(yè)效率的降低。即，若在干涉檢查部14的有無(wú)干涉的模擬全部結(jié)束之后開(kāi)始機(jī)床100的動(dòng)作，則盡管在機(jī)床100安裝了工件也會(huì)產(chǎn)生無(wú)法使機(jī)床100動(dòng)作的時(shí)間(損失時(shí)間)，會(huì)招致作業(yè)效率的降低。關(guān)于這一點(diǎn)，在本實(shí)施方式中，由于一邊使機(jī)床100動(dòng)作一邊判定有無(wú)干涉,所以不會(huì)產(chǎn)生損失時(shí)間，能夠高效率地進(jìn)行作業(yè)。此外，若不使作業(yè)效率優(yōu)先，則也可以在干涉檢查部14的有無(wú)干涉的模擬全部結(jié)束之后開(kāi)始機(jī)床100的動(dòng)作。
[0057]此外，在上述實(shí)施方式中，工件W的位置偏移量和角度偏移量作為工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)到工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31，但在預(yù)先以工件基準(zhǔn)面Wx與機(jī)床坐標(biāo)系(例如X軸)平行的方式安裝了工件W的情況下，不存在角度的偏移，也可以?xún)H測(cè)定位置偏移量并將其存儲(chǔ)到工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31?；蛘?，在使工件原點(diǎn)Pl與工件模型原點(diǎn)PMl —致地安裝了工件W的情況下，不存在位置偏移，也可以?xún)H測(cè)定角度偏移量并將其存儲(chǔ)到工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31。即，在本發(fā)明中，所謂測(cè)定工件W，不僅是指測(cè)定位置偏移量和角度偏移量的雙方的情況，也包括僅測(cè)定其中任一方的情況。不僅是工件W的位置，也可以測(cè)定夾具5的位置，并基于該測(cè)定結(jié)果來(lái)修正夾具模型M2的位置。雖然在機(jī)床100設(shè)置了工件測(cè)定部100a，但也可以與機(jī)床100相獨(dú)立地設(shè)置工件測(cè)定部。
[0058]在上述實(shí)施方式中，使用了 5軸加工中心作為機(jī)床100，但本發(fā)明同樣適用于其他機(jī)床。雖然設(shè)為了在角板3的工件安裝面4安裝工件W，但工件安裝部的結(jié)構(gòu)不限于此。只要設(shè)定組合包括工件模型Ml的各要素的形狀模型M而得到的機(jī)床模型MA即可，作為設(shè)定部的模型設(shè)定部12的構(gòu)成可以是任意的。雖然設(shè)為了通過(guò)NC裝置30內(nèi)的工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31來(lái)存儲(chǔ)預(yù)先測(cè)定出的工件W的位置，但也可以將存儲(chǔ)部設(shè)置在NC裝置30之外(例如干涉判定裝置10)。雖然設(shè)為了基于存儲(chǔ)于工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部31的工件位置(工件原點(diǎn)偏置量)使工件模型Ml平行移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)從而對(duì)機(jī)床模型MA進(jìn)行修正，但作為修正部的模型修正部13的結(jié)構(gòu)不限于此。只要基于修正后的機(jī)床模型MA’來(lái)判定各要素間有無(wú)干涉即可，作為判定部的判定檢查部14的結(jié)構(gòu)可以是任意的。
[0059]根據(jù)本發(fā)明，由于基于預(yù)先測(cè)定的工件位置來(lái)修正機(jī)床模型并判定各要素間有無(wú)干涉，所以能夠高精度地判定各要素間有無(wú)干涉。
[0060]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0061]4工件安裝面；
[0062]5夾具；
[0063]10干涉判定裝置；
[0064]12模型設(shè)定部；
[0065]13模型修正部；
[0066]14干涉檢查部；
[0067]31工件原點(diǎn)偏置量存儲(chǔ)部；
[0068]100機(jī)床；
[0069]10a工件測(cè)定部；
[0070]M形狀模型；
[0071]Ml工件模型；
[0072]M2夾具模型；
[0073]MA、MA’機(jī)床模型；
[0074]W工件。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)床的干涉判定方法，對(duì)在使機(jī)床按照加工程序動(dòng)作時(shí)所述機(jī)床的各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定，其特征在于，包括: 設(shè)定步驟，設(shè)定機(jī)床模型，所述機(jī)床模型是將包括與工件對(duì)應(yīng)的工件模型的所述各要素的形狀模型組合而得到的模型； 測(cè)定步驟，測(cè)定安裝于工件安裝部的所述工件，求出與工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)； 修正步驟，在預(yù)定的定時(shí)取入在所述測(cè)定步驟中求出的與所述工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)，對(duì)在所述設(shè)定步驟中設(shè)定的所述機(jī)床模型進(jìn)行修正；以及 判定步驟，基于在所述修正步驟中修正后的所述機(jī)床模型，對(duì)所述各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床的干涉判定方法，其中， 在所述修正步驟中，在與加工程序的起動(dòng)的同時(shí)、或者在讀取了加工程序內(nèi)的預(yù)定的M代碼時(shí)、或者在與所述工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)的測(cè)定步驟結(jié)束時(shí)、或者在更換托盤(pán)時(shí)、或者在操作盤(pán)的開(kāi)關(guān)接通時(shí)，取入與所述工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)床的干涉判定方法，其中， 在所述測(cè)定步驟中，求出與安裝于所述工件安裝部的所述工件的工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)和與預(yù)先在所述設(shè)定步驟中設(shè)定的所述機(jī)床模型上的工件的工件坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)的偏移量， 在所述修正步驟中，使由所述設(shè)定部設(shè)定的工件模型按由所述測(cè)定部求出的偏移量進(jìn)行平行移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的機(jī)床的干涉判定方法，其中， 所述機(jī)床模型包括與用于固定所述工件的夾具對(duì)應(yīng)的夾具模型， 在所述修正步驟中，在將所述工件模型與所述夾具模型的位置關(guān)系設(shè)為恒定的情況下，對(duì)所述工件模型和所述夾具模型的位置進(jìn)行修正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的機(jī)床的干涉判定方法，其中， 在所述判定步驟中，在機(jī)床按照所述加工程序進(jìn)行動(dòng)作期間，先讀取所述加工程序來(lái)判定所述各要素是否會(huì)干涉，當(dāng)判定為所述各要素會(huì)干涉時(shí)，以避免該干涉的方式使所述機(jī)床動(dòng)作。
6.一種機(jī)床的干涉判定裝置，對(duì)在使機(jī)床按照加工程序動(dòng)作時(shí)所述機(jī)床的各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定，包括: 設(shè)定部，其設(shè)定機(jī)床模型，所述機(jī)床模型是將包括與工件對(duì)應(yīng)的工件模型的所述各要素的形狀模型組合而得到的模型； 修正部，其在預(yù)定的定時(shí)取入與所述機(jī)床的所述工件的坐標(biāo)系相關(guān)的參數(shù)，對(duì)由所述設(shè)定部設(shè)定的所述機(jī)床模型進(jìn)行修正；以及 判定部，其基于由所述修正部修正后的所述機(jī)床模型，對(duì)所述各要素間有無(wú)干涉進(jìn)行判定。
【文檔編號(hào)】B23Q17/00GK104245228SQ201280072468
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月17日
【發(fā)明者】忠 笠原 申請(qǐng)人:株式會(huì)社牧野銑床制作所