(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤー放電加工によりワークに加工孔を穿設するために、放電ワイヤを挿通させる下孔を形成する最適位置を決定する下孔穿孔位置決定方法において、
入力手段によりワークの平面形状データ、サイズデータを含む基本データを入力し、該基本データを記憶手段に記憶し、制御手段により該基本データに基づいて前記ワークに対応する仮想平面を論理構成すると共に、該仮想平面上において加工孔に内包される大きさの線分及び／又は円弧よりなる擬似加工孔に変換した変換データを前記記憶手段に記憶し、該変換データのうち擬似加工孔の輪郭線を、前記入力手段により別途入力した任意の下孔径の半径分だけ線分については垂直方向内側へオフセットし、円弧については径方向内側へオフセットし、線分及び／又は円弧により囲まれた部分以外は削除して形成される図形データに基づき、入力した下孔径の下孔を穿孔可能か否かを前記制御手段により判定し、前記加工孔の輪郭線内で穿孔可能な最大ドリル径の下孔の中心位置を決定することを特徴とする下孔穿孔位置決定方法。
【請求項２】
前記円弧の半径がオフセット量以下の場合には、当該円弧のオフセットを省略し、線分どうしの交点が輪郭線の内側に凸となる鈍角を形成する場合及び円弧どうしの交点が隣接する場合には、各交点を中心にオフセット量を半径とする円弧があるものとしてオフセットすることを特徴とする請求項１記載の下孔穿孔位置決定方法。
【請求項３】
前記オフセット後の図形データが隣接する線分と円弧により２つの交点を持つ場合には、オフセット前の交点に近い方を残して他の交点を形成する線分データを削除することを特徴とする請求項１又は２記載の下孔穿孔位置決定方法。
【請求項４】
前記オフセット後の図形データを構成する閉ループの向きが、オフセット前の図形データを構成する閉ループの向きと反転する場合には、当該閉ループを構成する図形データを削除することを特徴とする請求項１、２又は請求項３記載の下孔穿孔位置決定方法。
【請求項５】
前記オフセット後の図形データにおいて、オフセット前の図形の交点と対応するオフセット後の図形の交点を結んだ線分どうしが交わる場合には、オフセット後の交点間の図形データを削除することを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の下孔穿孔位置決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ワイヤー放電加工によりワークに加工孔を穿設するために、放電ワイヤを挿通させる下孔を形成する最適位置を決定する下孔穿孔位置決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばプレス金型のプレート等を加工する場合、マシニングセンタで加工することが多いが、複雑な形状の加工孔を穿孔する場合には、ワイヤ放電加工が施されている。ワイヤ放電加工を行う場合には、予めプレートに放電ワイヤを挿通するさせるための下孔を穿設する必要がある。
【０００３】
上記プレートに加工孔を穿設する場合、該加工孔の面積が大きい場合には、下孔をドリルで穿設することも可能であるが、上記加工孔の面積が小さい場合には、該加工孔の輪郭線内にドリルで下孔を穿孔することは難しいことから、輪郭線の外側に下孔を穿孔してワイヤを挿通させ、該下孔位置から加工孔の輪郭線に沿って加工孔が一筆書き状に放電加工され切除される。
上記ワイヤ放電加工によれば、下孔と加工孔との間にプレス加工中において応力が集中するため疲労が著しく、下孔の数が多い程プレート作成の作業効率が低下する等の課題があることから、本件出願人は、特開平６−５５３５２号において、加工孔の輪郭線の外側に穿設する下孔の位置が適当であるか否かを自動的に判定する下孔位置判定装置を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワイヤ放電加工による加工孔は、一定の径（数十ミクロン）より小さくなると、ワークの剛性が低いため、ドリルの進入する速度を遅くする必要があるため加工時間が長くなる。従って、加工孔の輪郭線内でできるだけ大きな下孔を穿孔してワイヤ放電加工することが作業効率を向上させるうえで望ましい。
【０００５】
そこで、従来は下孔の径及び孔開け位置の決定は、ＣＡＤ図面上で目視により試行錯誤しながら行っていた。そのため、加工孔の形状によっては、その輪郭線内に必ずしも最適な下孔の径を設定し難い場合があり、下孔位置の決定に手間取ることにより、作業時間が長くなる場合があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、加工孔の輪郭線内に放電ワイヤを挿通させるための可能な限り大きな径の下孔を形成する最適位置を自動的に決定し、作業時間の短縮化を実現させた下孔穿孔位置決定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、ワイヤー放電加工によりワークに加工孔を穿設するために、放電ワイヤを挿通させる下孔を形成する最適位置を決定する下孔穿孔位置決定方法において、入力手段によりワークの平面形状データ、サイズデータを含む基本データを入力し、該基本データを記憶手段に記憶し、制御手段により該基本データに基づいて前記ワークに対応する仮想平面を論理構成すると共に、該仮想平面上において加工孔に内包される大きさの線分及び／又は円弧よりなる擬似加工孔に変換した変換データを前記記憶手段に記憶し、該変換データのうち擬似加工孔の輪郭線を、前記入力手段により別途入力した任意の下孔径の半径分だけ線分については垂直方向内側へオフセットし、円弧については径方向内側へオフセットし、線分及び／又は円弧により囲まれた部分以外は削除して形成される図形データに基づき、入力した下孔径の下孔を穿孔可能か否かを前記制御手段により判定し、前記加工孔の輪郭線内で穿孔可能な最大ドリル径の下孔の中心位置を決定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は下孔穿孔位置決定装置の構成を示すブロック図、図２は下孔穿孔位置決定プロセスを示すフローチャート、図３は線分及び円弧のオフセット方法を示す説明図、図４はオフセット後の図形処理方法を示す説明図である。
【０００９】
先ず、下孔穿孔位置決定装置の構成を図１に示すブロック図を参照して説明する。本実施の態様における下孔穿孔位置決定装置は、プレス金型用プレートを製造する際に、ワイヤ放電加工により加工孔を穿孔する際の下孔の中心位置を決めるためのものである。
【００１０】
図１において、１は入力手段としてのＣＡＤシステムであり、ワークとしてのプレス金型用プレートに関する設計上の基本データ（プレートサイズ，形状、及び加工孔のプレート上の位置，サイズ、形状等のデータ）を生成し、出力する。上記入力手段としては、ＣＡＤシステム１の他にキーボード２、或いは外部記憶装置やオンライン接続された外部コンピュータシステム等であっても良い。
【００１１】
３は記憶手段としてのＲＡＭであり、上記ＣＡＤシステム１から入力された前期基本データを記憶する。また、上記基本データに基づいて後述する制御手段としてのマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）がプレートに対応する仮想平面をＲＡＭ３の記憶エリアに論理構成すると共に、ＭＰＵはその仮想平面上において、加工孔を単純形状（例えば線分と円弧）による擬似加工孔に変換した図形データを生成し、その擬似加工孔の仮想平面上の位置，サイズ，平面形状等のデータを記憶する。
上記ＲＡＭ３は、ＣＡＤシステム１，キーボード２から入力されたコマンドやデータを記憶する記憶手段としての機能の他、後述するＭＰＵのワークエリアとしての機能を有し、該ＭＰＵがデータ処理して得られた情報や演算結果等が一時的に記憶される。
尚、記憶手段としては、ＲＡＭ３に代えて、フレキシブルディスク、ＩＣメモリカード等の外部メモリを用いることもできる。
【００１２】
４はＲＯＭであり、後述するＭＰＵのオペレーティングシステム、下孔穿孔位置決定装置の制御プログラム、制御データ等が予め記憶されている。なお、制御プログラム、制御データ等はＲＯＭ４に記憶することなく、フレキシブルディスク、ＩＣメモリカード等の外部メモリを用いることもできる。
５は出力部の一部であるグラフィックディスプレイである。この出力部としては、グラフィックディスプレイ５の他にプリンタ，外部記憶装置、プレートを加工するマシニングセンタの制御装置、プレートを加工するワイヤ放電加工装置の制御装置等も採用可能である。
【００１３】
６は制御手段としてのＭＰＵであり、前記ＣＡＤシステム１から送信されてくる基本データに基づきＲＡＭ３上に構成される前記仮想平面上において、加工孔に内包される大きさの単純形状よりなる擬似加工孔、例えば線分及び／又は円弧よりなる擬似加工孔に変換し、この擬似加工孔の仮想平面上の位置，サイズ，平面形状等の変換データを生成し、ＲＡＭ３に記憶する。また、上記擬似加工孔のサイズ，平面形状からＲＯＭ４に記憶された制御プログラムにしたがって、上記擬似加工孔の輪郭線内に放電ワイヤ挿通のための最大径を有する下孔を穿孔できるエリアを特定する。具体的には、後述するように、ＣＡＤシステム１より入力した任意の下孔径に基づき、前記ＲＡＭ３に記憶した擬似加工孔を形成する輪郭線を上記下孔径の半径分だけ内側にオフセットして形成される図形データをディスプレイ５に表示して、設定した任意の下孔径による下孔が開けられるか否かを判定する。そして、上記図形が所定の条件を満たす場合には、設定した下孔径で、擬似加工孔内に下孔を穿孔できる旨表示する。上記下孔径をできるだけ大きく設定することにより、加工孔の輪郭線内で最大径の下孔を穿孔できる中心位置のエリアを特定できる。
【００１４】
次に、上記下孔穿孔位置決定装置の下孔穿孔位置決定方法について図２に示すフローチャートを参照して説明する。
図２において、下孔穿孔位置決定装置を起動すると（ステップＳ１）、ＭＰＵ６はＲＯＭ４に記憶された制御プログラムを読み込み、ＲＡＭ３をクリアする等の準備を行う。先ず上記ＭＰＵ６はＣＡＤシステム１からワークについての基本データを読み込み、ＲＡＭ３に記憶する（ステップＳ２）。上記ＭＰＵ６は基本データから穿孔する加工孔の平面形状，サイズ等からワイヤ放電加工を行う加工孔を判定する（ステップＳ３）。そして、ワイヤ放電加工を行う加工孔のサイズとマシニングセンターの保有する工具の種類，サイズ等から特定加工孔を選定する（ステップＳ４）。
【００１５】
次に、ＭＰＵ６は、基本データに基づきＲＡＭ３に仮想平面を構成し、該仮想平面上において、加工孔を単純形状である線分及び／又は円弧よりなる擬似加工孔に変換し、この擬似加工孔の仮想平面上の位置，サイズ，平面形状等のデータである変換データを生成する（ステップＳ５）。この変換データに基づく擬似加工孔の一例を図３（ａ）の輪郭線７に示す。
なお、擬似加工孔の単純形状の選定は、ワークを加工する加工機の位置決め特性、コンピュータシステムのメモリ容量、演算処理能力等を勘案して決定すればよい。いずれにしても、複雑な加工孔そのものの形状を示すデータを扱うより多角形等の単純形状に変換した擬似加工孔の方が処理し易くなる。
【００１６】
上記変換データを仮想平面上に生成したら、ＣＡＤシステム１，キーボード２等の入力手段から、下孔の任意の径をセットする（ステップＳ６）。この下孔径は、作業効率を考慮するとできるだけ大きな値をセットすることが好ましい。また、輪郭線７のオフセット量は、下孔径の１／２となるので、下孔径として入力された値の１／２を自動的にセットする。
【００１７】
次に上記下孔径により下孔が変換データである擬似加工孔の輪郭線７内に開けられるか否かを判定する（ステップＳ７）。具体的には、上記擬似加工孔を形成する輪郭線７を、設定した下孔径の半径分だけ内側にオフセットして形成される図形をディスプレイ５に表示して、設定した下孔径による下孔が輪郭線７内に開けられるか否かを判定する。
【００１８】
上記擬似加工孔の輪郭線７のオフセット方法について図３及び図４を参照して説明する。尚、オフセット量をＲとし、オフセット前の形状を実線で、オフセット後の形状を破線で示す。
先ず、図３（ｂ）に示すように、輪郭線７が線分である場合、オフセット方向は線分に垂直方向であって、擬似加工孔の内側に向かってＲだけオフセットするものとする。
また、図３（ｃ）に示すように、輪郭線７が円弧である場合、オフセット方向は径方向に向かってＲだけオフセットし、上記線分及び／又は円弧により囲まれた図形以外部分は削除するものとする。
【００１９】
また、図３（ｄ）に示すように、輪郭線７が線分及び円弧よりなる場合であり、該円弧の半径がオフセット量Ｒ以下の場合には当該円弧のオフセットを省略する。また、図３（ｅ）に示すように、輪郭線７を構成する線分どうしの交点８が内側に凸となる鈍角を形成する場合、或いは円弧どうしが隣接する交点８は、該交点８を中心にオフセット量Ｒを半径とする円弧があるものとしてオフセットする。
また、図３（ｆ）に示すように、オフセット後の図形が隣接する線分と円弧により２つの交点８，８´を持つ場合には、オフセット後の近い方の交点８を残して他の交点８´を形成する図形部分を削除する。
【００２０】
次に図４（ａ）に示すように、前記オフセット後の図形を構成する線分又は円弧の始点及び終点の向きが逆転する図形を削除する。例えば図４（ａ）において、オフセット前の図形を左回りの図形と仮定すると、閉ループを形成する図形Ａ，Ｂ，Ｃのうち、図形Ａ，Ｃは左回りのループであるから残し、図形Ｂは右回りのループとなり図形が反転しているのでこれを削除する。
【００２１】
また、図４（ｂ）に示すように、オフセット前の図形の交点ａ，ｂ，ｃ，ｄとオフセット後の図形の交点ａ´，ｂ´，ｃ´，ｄ´を結んだ線分どうしが交点９を持つ場合には、当該交点９を形成する移動先の線分又は円弧をオフセット後の図形部分より削除する。例えば図４（ｂ）においては、オフセット前の図形の交点とオフセット後の図形の交点を結ぶと、各線分どうしが交点９を持つため、該交点９を形成する移動先の線分はすべて削除されることなり、設定されたオフセット量Ｒではオフセットできない、即ち半径Ｒでは下孔が開けられないことを示す。
【００２２】
上記判定方法にしたがって、変換データである擬似加工孔の輪郭線内に設定した下孔径で下孔が開けられるか判定し、下孔が開けられない場合には、次の下孔径Ｒをセットして、ステップＳ６に示す判定方法で判定する。上記下孔径Ｒは、加工時間を短縮化する上で、できるだけ大きな値より設定するのが望ましく、擬似加工孔の輪郭線内に最大径の下孔が開けられるよう下孔径Ｒの値を設定する。そして、下孔が開けられると判定した場合には、上記設定した下孔径Ｒにより下孔を開けられる中心位置は、擬似加工孔の輪郭線内に形成された図形内として決定する（ステップＳ８）。上記下孔を穿孔する中心位置は、上記図形内であれば何処でもよいことになる。
【００２３】
上記フローチャートに示す制御手順で実際に決定した最大径の下孔径の穿孔可能な中心位置を図３（ａ）の輪郭線１０に破線で示す。なお、上記下孔径の値はできる限り大きな径を確保するために、大きいものから段階的に小さくなるようにセットすることが好ましい。
【００２４】
上記下孔穿孔位置決定方法によれば、擬似加工孔の輪郭線内に最大径の下孔を穿孔できる中心位置を図形として決定表示できるため、下孔径及びその穿孔位置を決めるための作業時間が大幅に短縮され、下孔穿孔作業時間が短縮される。
また、前記擬似加工孔の輪郭線内に最大径の下孔を選択して開けることができるので、加工孔の穿孔時間も短縮され、全体としてワークに対する放電加工に要する作業時間を短縮することができる。
また、ワークの加工孔のサイズ等のデータは仮想平面上において、線分及び／又は円弧等の単純形状よりなる擬似加工孔に変換されたデータを使用するため、扱うデータ量を格段に少なくして、コンピュータの負荷を少なくすると共に処理の高速化を図ることができる。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施の態様について種々述べてきたが、本発明は上記各実施の態様に限定されるものではなく、例えば、仮想平面上において、加工孔を線分及び／又は円弧等の単純形状よりなる擬似加工孔にデータ変換して下孔穿孔位置を決定したが、変換後の図形データは線分，円弧に限らず、楕円等の一般的な曲線を含む図形データに変換しても良い等、発明の精神を逸脱しない範囲内でさらに多くの改変を施し得るのはもちろんのことである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は前述したように、ワークの基本データに基づいて形成される仮想平面上で、加工孔に内包される大きさの単純形状よりなる擬似加工孔の図形データを生成し、入力した任意の下孔径の半径分だけ擬似加工孔の輪郭線をオフセットさせることにより形成される図形データに基づき、設定した下孔径の下孔を穿孔できる中心位置を図形として自動的に決定表示できるため、下孔径及びその穿孔位置を決めるための作業時間が大幅に短縮され、下孔穿孔作業時間が短縮できる。また、前記擬似加工孔の輪郭線内に最大径の下孔を選択して開けることができるので、加工孔の穿孔時間も短縮され、全体としてワークに対する放電加工に要する作業時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】下孔穿孔位置決定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】下孔穿孔位置決定プロセスを示すフローチャートである。
【図３】線分及び円弧のオフセット方法を示す説明図である。
【図４】オフセット後の図形処理方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ＣＡＤシステム
２  キーボード
３  ＲＡＭ
４  ＲＯＭ
５  グラフィックディスプレイ
６  ＭＰＵ
７，１０  輪郭線
８，８´，９  ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ａ´，ｂ，´ｃ´，ｄ´  交点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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