(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の工具を複数の工具軌跡に沿って移動させることにより切削加工を行なう前提として、前記複数の工具軌跡の順序を決定するための工具軌跡作成装置であって、
全体の加工領域に対して予め作成された工具軌跡に基づいて、前記加工領域を複数の小領域に分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段によって得られた複数の小領域のそれぞれについて、加工開始点と加工終了点とを決定する加工開始終了点決定手段と、
第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡と、第２の小領域の前記加工開始点を含む工具軌跡とが隣接している場合には、前記第１の小領域を前記第２の小領域よりも先に切削加工するように２つの小領域間の加工順序を決定することにより、前記第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡上に薄肉部分が発生することを防止する小領域間加工順序決定手段と、
前記小領域間加工順序決定手段で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながら、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定する加工順序決定手段と、
を備えることを特徴とする工具軌跡作成装置。
【請求項２】
前記加工順序決定手段は、前記複数の小領域をそれぞれノードとして設定し、前記小領域間加工順序決定手段で導き出した２つの小領域間の加工順序を、ノード間を接続する矢線の方向で表わした有向グラフとして算出することを特徴とする請求項１に記載の工具軌跡作成装置。
【請求項３】
前記加工順序決定手段は、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定すべく、前記有向グラフに対してトポロジカルソートを施すことを特徴とする請求項２に記載の工具軌跡作成装置。
【請求項４】
前記加工順序決定手段は、前記小領域間加工順序決定手段で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながらも、加工順序が決まった小領域の加工終了点から最も近い位置に加工開始点を有する小領域を次に加工する小領域として選択することを特徴とする請求項１に記載の工具軌跡作成装置。
【請求項５】
所定の工具を複数の工具軌跡に沿って移動させることにより切削加工を行なう前提として、前記複数の工具軌跡の順序を決定するための工具軌跡作成方法であって、
全体の加工領域に対して予め作成された工具軌跡に基づいて、前記加工領域を複数の小領域に分割する領域分割工程と、
前記領域分割工程によって得られた複数の小領域のそれぞれについて、加工開始点と加工終了点とを決定する加工開始終了点決定工程と、
第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡と、第２の小領域の前記加工開始点を含む工具軌跡とが隣接している場合には、前記第１の小領域を前記第２の小領域よりも先に切削加工するように２つの小領域間の加工順序を決定することにより、前記第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡上に薄肉部分が発生することを防止する小領域間加工順序決定工程と、
前記小領域間加工順序決定工程で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながら、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定する加工順序決定工程と、
を備えることを特徴とする工具軌跡作成方法。
【請求項６】
前記加工順序決定工程は、前記複数の小領域をそれぞれノードとして設定し、前記小領域間加工順序決定工程で導き出した２つの小領域間の加工順序を、ノード間を接続する矢線の方向で表わした有向グラフとして算出することを特徴とする請求項５に記載の工具軌跡作成方法。
【請求項７】
前記加工順序決定工程は、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定すべく、前記有向グラフに対してトポロジカルソートを施すことを特徴とする請求項６に記載の工具軌跡作成方法。
【請求項８】
前記加工順序決定工程は、前記小領域間加工順序決定工程で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながらも、加工順序が決まった小領域の加工終了点から最も近い位置に加工開始点を有する小領域を次に加工する小領域として選択することを特徴とする請求項５に記載の工具軌跡作成方法。
【請求項９】
所定の工具を複数の工具軌跡に沿って移動させることにより切削加工を行なう前提として、前記複数の工具軌跡の順序を決定するためのプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
コンピュータを、
全体の加工領域に対して予め作成された工具軌跡に基づいて、前記加工領域を複数の小領域に分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段によって得られた複数の小領域のそれぞれについて、加工開始点と加工終了点とを決定する加工開始終了点決定手段と、
第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡と、第２の小領域の前記加工開始点を含む工具軌跡とが隣接している場合には、前記第１の小領域を前記第２の小領域よりも先に切削加工するように２つの小領域間の加工順序を決定することにより、前記第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡上に薄肉部分が発生することを防止する小領域間加工順序決定手段と、
前記小領域間加工順序決定手段で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながら、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定する加工順序決定手段と、
として機能させるプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具軌跡作成装置及び工具軌跡作成方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、例えば、鋳造金型の製造時に使用する焼失部材等を加工する工具の軌跡を作成する工具軌跡作成装置及び工具軌跡作成方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、所謂ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）及びＣＡＥ（コンピュータ支援エンジニアリング）技術の発達、そして機械加工装置のインテリジェント化に伴い、製造現場においては、製造しようとする物品の２次元或いは３次元形状をコンピュータ上で生成し、その生成した形状データに基づいて刃具等の工具軌跡データを生成し、更には、例えば特開平９−９７１０８号において提案されているように、生成した工具軌跡データや所定の加工条件データ等に基づいて、数値制御（ＮＣ）加工装置にて使用する所謂ＮＣデータまで生成することが可能になりつつある。
【０００３】
また、上記のような技術を応用して、鋳造金型を製造するに際しては、焼失部材としての発泡スチロール等の発泡樹脂部材によって製作した鋳造模型を、鋳型の中間体として使用する、所謂フルモールド法が広く利用されている。
【０００４】
一般に、フルモールド法では、所謂、数値制御（ＮＣ）加工装置にボールエンドミルの一種である切削工具を装着し、その工具を回転させながら、プレーンな形状の発泡樹脂部材を切削加工し、これにより、鋳造によって製造したい金型の形状（鋳造模型）を削り出す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、例えば、図６に示すように、領域Ａ及びＢからなる切削加工領域１に対して工具軌跡２が設定されているときに、領域Ｂの加工開始点から加工終了点までを切削加工した後に、領域Ａの加工開始点から加工終了点までを切削加工すると、領域Ａにおける工具軌跡２のなかで▲５▼の軌跡に沿って切削加工する際には、領域Ａと領域Ｂとの間に発泡樹脂部材の薄肉部分が発生する。
【０００６】
この薄肉部分は、工具の移動や回転に対して逃げや振動を生じ易く、また、外部からの応力によって破損（折れ）を生じ易いという発泡樹脂部材の特性上、結果的には、その薄肉部分が、上記の一連の切削加工によって残すべき部分までも巻き込んで破損してしまうことが多い。これは、切削加工後の当該発泡樹脂部材を使用して砂型を作成し、その砂型に溶湯を流し込んで金型を鋳造した場合に、その鋳造された金型における前記の「残すべき部分」において、設計形状面よりも凹状に成形されることを意味するため、修正が可能な凸状に形成された場合と異なり、致命的な不具合となる。
【０００７】
一般に、上記の不具合は、複数の切削加工領域を効率的に（短時間）で切削加工すべく、工具の空送り（ピックフィード）を最小限に自動（半自動）設定したとき等に生じる。
【０００８】
そこで本発明は、応力によって破損を生じ易い特性を有する部材を、所定の形状に正確且つ迅速に加工する工具軌跡を作成する工具軌跡作成装置及び工具軌跡作成方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る工具軌跡作成装置は、以下の構成を特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明に係る工具軌跡作成装置は、
所定の工具を複数の工具軌跡に沿って移動させることにより切削加工を行なう前提として、前記複数の工具軌跡の順序を決定するための工具軌跡作成装置であって、
全体の加工領域に対して予め作成された工具軌跡に基づいて、前記加工領域を複数の小領域に分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段によって得られた複数の小領域のそれぞれについて、加工開始点と加工終了点とを決定する加工開始終了点決定手段と、
第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡と、第２の小領域の前記加工開始点を含む工具軌跡とが隣接している場合には、前記第１の小領域を前記第２の小領域よりも先に切削加工するように２つの小領域間の加工順序を決定することにより、前記第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡上に薄肉部分が発生することを防止する小領域間加工順序決定手段と、
前記小領域間加工順序決定手段で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながら、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定する加工順序決定手段と、
を備えることを特徴とする。
これにより、加工対象の部材において実際の加工時に薄肉部分が生じることを未然に防止し、応力によって破損を生じ易い特性を有する部材、例えば発泡樹脂部材を、所定の形状に正確且つ迅速に加工する。
【００１１】
ここで、前記加工順序決定手段は、前記複数の小領域をそれぞれノードとして設定し、前記小領域間加工順序決定手段で導き出した２つの小領域間の加工順序を、ノード間を接続する矢線の方向で表わした有向グラフとして算出することを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記加工順序決定手段は、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定すべく、前記有向グラフに対してトポロジカルソートを施すことを特徴とする。
【００１３】
また、前記加工順序決定手段は、前記小領域間加工順序決定手段で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながらも、加工順序が決まった小領域の加工終了点から最も近い位置に加工開始点を有する小領域を次に加工する小領域として選択することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る方法は、
所定の工具を複数の工具軌跡に沿って移動させることにより切削加工を行なう前提として、前記複数の工具軌跡の順序を決定するための工具軌跡作成方法であって、
全体の加工領域に対して予め作成された工具軌跡に基づいて、前記加工領域を複数の小領域に分割する領域分割工程と、
前記領域分割工程によって得られた複数の小領域のそれぞれについて、加工開始点と加工終了点とを決定する加工開始終了点決定工程と、
第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡と、第２の小領域の前記加工開始点を含む工具軌跡とが隣接している場合には、前記第１の小領域を前記第２の小領域よりも先に切削加工するように２つの小領域間の加工順序を決定することにより、前記第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡上に薄肉部分が発生することを防止する小領域間加工順序決定工程と、
前記小領域間加工順序決定工程で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながら、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定する加工順序決定工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記加工順序決定工程は、前記複数の小領域をそれぞれノードとして設定し、前記小領域間加工順序決定工程で導き出した２つの小領域間の加工順序を、ノード間を接続する矢線の方向で表わした有向グラフとして算出することを特徴とする。
【００１６】
また、前記加工順序決定工程は、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定すべく、前記有向グラフに対してトポロジカルソートを施すことを特徴とする。
【００１７】
更に、前記加工順序決定工程は、前記小領域間加工順序決定工程で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながらも、加工順序が決まった小領域の加工終了点から最も近い位置に加工開始点を有する小領域を次に加工する小領域として選択することを特徴とする。
【００１８】
所定の工具を複数の工具軌跡に沿って移動させることにより切削加工を行なう前提として、前記複数の工具軌跡の順序を決定するためプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
コンピュータを、
全体の加工領域に対して予め作成された工具軌跡に基づいて、前記加工領域を複数の小領域に分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段によって得られた複数の小領域のそれぞれについて、加工開始点と加工終了点とを決定する加工開始終了点決定手段と、
第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡と、第２の小領域の前記加工開始点を含む工具軌跡とが隣接している場合には、前記第１の小領域を前記第２の小領域よりも先に切削加工するように２つの小領域間の加工順序を決定することにより、前記第１の小領域の前記加工終了点を含む工具軌跡上に薄肉部分が発生することを防止する小領域間加工順序決定手段と、
前記小領域間加工順序決定手段で導き出した２つの小領域間の加工順序を保ちながら、前記複数の小領域の全ての加工順序を決定する加工順序決定手段と、
として機能させるプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る工具軌跡作成装置を、所謂フルモールド法による鋳造金型の製造時に使用する焼失部材（中間体）としての発泡樹脂部材等を切削加工するための工具軌跡の作成処理に適用した実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
尚、以下の説明においては、予め作成した鋳造金型の完成時の２次元或いは３次元の形状面データに基づいて、プレーンな形状の中間体から該鋳造金型の形状面を削り出すための工具軌跡を算出する手法自体は一般的な手法を採用し、工具軌跡データは予め用意されているとし、本実施形態における説明は省略する。
【００２２】
はじめに、本実施形態に係る工具軌跡作成装置のハードウエアの構成について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態としての工具軌跡作成装置のブロック構成図であり、例えば、パーソナルコンピュータを使用してもよい。
【００２４】
図中、２２は、ＣＲＴ等のディスプレイである。２３は、入力手段であるキーボードである。２４は、ブートプログラム等を記憶しているＲＯＭである。２５は、各種処理結果を一時記憶するＲＡＭである。２６は、予め一般的な方法により生成された鋳造金型の工具軌跡データファイル、後述する工具軌跡作成処理を実現するプログラム、並びにその工具軌跡作成処理によって作成された工具軌跡に応じて所謂ＮＣデータを作成するプログラム等を記憶するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶装置である。２７は、外部の装置と通信回線３０を介して通信するための通信インタフェースである。そして２８は、処理結果等を印刷するプリンタである。これらの各構成は、内部バス２９を介して接続されており、ＣＰＵ２１は記憶装置２６に記憶したプログラムに従って工具軌跡作成装置の全体を制御する。
【００２５】
この工具軌跡作成装置において算出された工具軌跡を表わすＮＣデータは、通信回線３０を介して不図示のＮＣ（数値制御）加工装置等に転送され、その転送されたＮＣデータを使用して該ＮＣ加工装置は、切削加工等を行う。
【００２６】
次に、本実施形態における工具軌跡作成装置が行う工具軌跡作成処理の概略を説明する。
【００２７】
図１５は、本発明の一実施形態としての工具軌跡作成処理の概略を示すフローチャートであり、当該工具軌跡作成装置のＣＰＵ２１が、記憶装置２６に格納してあるプログラムに従って行う工具軌跡の作成処理を示している。尚、使用する工具の寸法に関するデータは、予め登録しておくものとする。同図において、
ステップＳ１：ＣＰＵ２１は、予め作成された工具軌跡データを、記憶装置２６または通信回線３０を介して外部装置からＲＡＭ２５等に入手する。このときの状態の一例を図２に示す。
【００２８】
図２は、予め作成された工具軌跡と、焼失部材としての発泡樹脂部材との位置関係の一例を示す上面図である。同図において、Ｓ．Ｐ．(SET POINT)は、切削加工を行う際の工具のセットポイント（ホームポジション）を表わす。３は、プレーンな形状を有し、且つ応力によって破損を生じ易い特性を有する部材の一例である発泡スチロール等の発泡樹脂部材である。１は、発泡樹脂部材３内に定義された切削加工の対象領域（以下、切削加工領域）である。そして、２は、鋳造金型の形状に相当する切削加工領域１や、使用する工具の寸法等のデータに基づいて一般的な手法によって予め作成された個々の工具軌跡である。ここで、ある１本の工具軌跡２は、当該工具軌跡作成装置内において、複数の３次元座標からなるデータではあるが、個々の工具軌跡２の間に関連付けはなされておらず、非連続である。
【００２９】
ステップＳ２：切削加工領域１に含まれる全ての工具軌跡２（工具軌跡データ）を、所定の条件に基づいて、実際に切削加工する際に１単位となる領域（以下、領域パス）に分割し（図３参照）、その分割によって得られたそれぞれの領域パスに、加工開始点と加工終了点とを設定する（図４参照）。尚、複数の領域パスへの分割方法については後述する。
【００３０】
図３は、一例として、図２に示す切削加工領域１が、複数の領域パス（ＡからＨ）に分割された状態を示す上面図であり、それぞれの領域パスは、複数の工具軌跡２の軌跡（パス）データからなる。また、図４は、それぞれ加工開始点と加工終了点とが設定された領域パス（ＡからＨ）を示す図である。
【００３１】
各領域パスにおける加工開始点の設定は、Ｓ．Ｐ．から最短距離に位置する端点を選択すればよい。
【００３２】
また、各領域パスにおける加工終了点の設定は、次のようにして行う。即ち、各領域パスにおける実際の加工においては、使用する工具が、隣接する工具軌跡を交互に行ったり来たりする軌跡を描く動作をするため、ある領域パスに含まれる個々の工具軌跡が奇数本のときには、加工終了点を含む工具軌跡は、加工開始点を含む工具軌跡と同方向となり、その同方向の工具軌跡の終点を加工終了点として設定すればよい。一方、工具軌跡が偶数本のときには、加工終了点を含む工具軌跡は、加工開始点を含む工具軌跡と逆方向となり、その逆方向の工具軌跡の終点を加工終了点として設定すればよい。
【００３３】
ステップＳ３：ＣＰＵ２１は、ステップＳ２で分割した全領域パスの実際の加工順序をステップＳ４にて算出する際に満足すべき条件であって、隣接する領域パス間を切削加工する際に薄肉部分が生じないように加工するための基本的な条件を表わす有向グラフを作成する（詳細は後述する）。このときの状態の一例を図８に示す。
【００３４】
ステップＳ４：ＣＰＵ２１は、所定の条件に基づいて、ステップＳ３で作成した有向グラフに、所謂、トポロジカルソートを施すことにより、各領域パス間の加工順序を算出する（詳細は後述する）。算出された加工順序の一例を図１４に示す。
【００３５】
ステップＳ５，ステップＳ６：ＣＰＵ２１は、ステップＳ４で算出した各領域パス間の加工順序と、所定の加工条件等とに基づいて、その各領域パスに含まれる工具軌跡２と、その各領域パス間の加工順序を満足するＮＣデータを作成し（ステップＳ５）、そのＮＣデータを、不図示のＮＣ加工装置に出力する（ステップＳ６）。
【００３６】
次に、図１５に概説した処理の詳細について説明する。
【００３７】
［複数の領域パスへの分割処理］
はじめに、ステップＳ２の複数の領域パスへの分割処理について、図１８から図２３に示す例を参照して説明する。尚、図１８から図２０において、１１は切削加工領域、１２は工具軌跡、１３は発泡樹脂部材、１４（１４ａ及び１４ｂを含む）はＮＣデータ化された工具軌跡、そして１６は、工具軌跡１２の端点である。
【００３８】
上述したように、予め作成した個々の工具軌跡１２のデータには、関連付けがなされていない。そのため、当該軌跡作成装置にとっては、図１８に示すような２次元平面上の切削加工領域１１と個々の工具軌跡１２との位置関係は認識されておらず、単なるデータの束でしかない。そのため、図１８に示す工具軌跡１２を、所定の方法によってＮＣデータに変換すると、○印の加工開始点から△印の加工終了点までを、図１９に示すＮＣデータ化された工具軌跡１４の如く作成する場合がある。この場合、ＮＣデータ化された工具軌跡１４は、切削加工領域１１を一部において超えて作成されており、このデータを使用して実際に切削加工すると、切削加工後の発泡樹脂部材１３において残すべき部分まで削られてしまうため好ましくない。
【００３９】
そこで、切削加工領域１１を領域パスＡ’と領域パスＢ’とに所定の条件によって分割する。そして、それぞれの領域パスにおいて加工開始点と加工終了点とを定義し、図１８に示す工具軌跡１２に基づいて、領域パスＡ’と領域パスＢ’とで個別に、ＮＣデータ化された工具軌跡（１４ａ及び１４ｂ）を求める。また、領域パスＡ’の加工終了点から領域パスＢ’の加工開始点に工具をピックフィードする工具軌跡により、工具軌跡１４ａと工具軌跡１４ｂとを接続する。
【００４０】
ここで、関連付けがなされていない個々の工具軌跡１２のデータから、複数の領域パスに分割（グループ分け）する具体的な方法を説明する。
【００４１】
図２１は、図１８に示す工具軌跡１２（▲１▼から▲５▼）を抽出して示した図であり、まず、Ｓ．Ｐ．からの距離が一番近い端点１６を有する工具軌跡▲１▼に注目し、その工具軌跡▲１▼に隣接する工具軌跡▲２▼を選択する。ここで、例えば、工具軌跡▲１▼と工具軌跡▲２▼との隣接状態の判断の方法を述べれば、領域パス内の個々の工具軌跡は予め順番が付されており、「ｎ本目の工具軌跡は、（ｎ＋１）本目の工具軌跡と隣接している」と判断できるものとする。
【００４２】
次に、工具軌跡▲１▼と▲２▼と両方の端点１６の座標値から距離ｄ１及びｄ２を算出する（図２２参照）。そして、算出した距離ｄ１及びｄ２が何れも所定値より短ければ、工具軌跡▲１▼と▲２▼とを同一の領域パスＡ’として定義する。
【００４３】
次に、工具軌跡▲２▼及び▲３▼について同様な処理を行うことにより、工具軌跡▲１▼と▲２▼とが定義されている領域パスＡ’に、工具軌跡▲３▼を追加設定する。
【００４４】
次に、工具軌跡▲３▼と▲４▼とについての場合は、算出した距離ｄ１及びｄ２は図２３に示すような位置関係となって何れも所定値より大きい。このような場合、工具軌跡▲３▼と▲４▼とは別な領域パスのグループとし、工具軌跡▲４▼は、工具軌跡▲１▼から▲３▼までが定義されている領域パスＡ’に隣接する他の領域パスＢ’の１本目の工具軌跡として定義する。
【００４５】
以上のような処理を、ステップＳ１で用意した工具軌跡（図２）について行うことにより、図３に示す領域パスＡから領域パスＨを得る。尚、本ステップが算出した距離ｄ１及びｄ２は、後述するステップＳ３の有向グラフの作成時に使用するため、ＲＡＭ２５等に一時的に格納しておく。
【００４６】
［有向グラフの作成］
次に、ステップＳ３の有向グラフの作成処理について、図５から図８を参照して説明する。
【００４７】
まず、ステップＳ２で得られた複数の領域パスＡからＨを、図５に示すように、それらの領域を表わすＡからＨまでのノード（節）として定義する。
【００４８】
次に、ステップＳ４にてトポロジカルソートによって領域パスＡから領域パスＨの加工順序を算出する際に、薄肉部分が生じることを防止するために守るべき前提条件を表わす有向グラフとして、以下に説明する条件に基づいて、ＡからＨまでのノードを、加工順序を表わすアロー（矢線）で接続する。即ち、少なくとも本ステップで作成（接続）した、隣接する領域パスについての有向グラフのアローの向きを守れば、実際の切削加工時において発泡樹脂部材３に薄肉部分は生じない。
【００４９】
＜薄肉部分を生じないための条件＞
ここで、領域パスＡ及びＢを例に、薄肉部分を生じないために各領域パスが満足しなければならない条件について説明する。
【００５０】
図６に示すように、領域パスＡには工具軌跡２として▲１▼から▲５▼が含まれ、領域パスＢには工具軌跡２として▲１▼から▲４▼が含まれているものとする。また、これらの領域パスには、ステップＳ２において、同図に示す如く加工開始点及び加工終了点が設定されている。
【００５１】
この場合、領域パスＡの切削加工を行った後に領域パスＢの切削加工を行えば薄肉部分は生じない。逆に、領域パスＢの切削加工を行った後に領域パスＡの切削加工を行ったときには、領域パスＡの工具軌跡▲５▼に沿って工具を移動させたときには、既に領域パスＢの加工は完了しているため、薄肉部分が生じてしまう。
【００５２】
そこで、以下の３つの条件の判断を行い、その判断結果に応じて有向グラフのアローを設定する。
【００５３】
即ち、条件１：領域パスＡの加工終了点を含む工具軌跡２（この場合は▲５▼）と、領域パスＢの加工開始点を含む工具軌跡２（この場合は▲１▼）とが隣接しているか否かを判断し、両者が隣接しているときには（図６に示す場合に相当する）、領域パスＡ→領域パスＢの順序で加工する。即ち、ノードＡからノードＢに向けたアローを、有向グラフに設定する。
【００５４】
ここで、異なる領域パスに含まれる工具軌跡同士が隣接していることは、それら２本の工具軌跡間の２次元上の最短距離Ｌが、ステップＳ２で切削加工領域１を複数の領域パスに分割したときに算出したピッチ（ｄ１及びｄ２）に等しいか否かを判断し、それらが等しいときに「隣接している」と判断する。従って、図７に示すような位置関係の場合には、「隣接している」とは判断しない。
【００５５】
条件２：領域パスＢの加工終了点を含む工具軌跡２（この場合は▲４▼）と、領域パスＡの加工開始点を含む工具軌跡２（この場合は▲１▼）とが隣接しているか否かを判断し、両者が隣接しているときには、領域パスＢ→領域パスＡの順序で加工する。即ち、ノードＢからノードＡに向けたアローａを、有向グラフに設定する。
【００５６】
条件３：上記の条件１及び条件２の何れにも該当しない場合には、現在注目している領域パスＡ及び領域パスＢについては有向グラフに設定しない。即ち、ステップＳ４にて実際の加工順序を算出する際の制約条件とはならない。
【００５７】
以上説明した判断を全ての領域パスＡからＨに対して行うことにより、図８に示す有向グラフを得る。
【００５８】
尚、各領域パスに対して、図４に示すように加工開始点を設定した関係から、ある領域パスにおける加工終了点から次に加工すべき領域パスにおける加工開始点に工具をピックフィードさせたときに、その加工開始点において工具のアプローチ（突入）が必要な場合と必要でない場合とがある。そこで、図８においては、アプローチの要否を表わすべく、完成した有向グラフのノードのうち、そのノードが表わす領域パスの加工開始点に工具をピックフィードするときにアプローチが必要なノードには「要アプローチフラグ」が付与する。
【００５９】
ここで、あるノードについてアプローチが必要か否かの判断は、次のようにして行う。即ち、ある領域パスにおける加工終了点と、次に加工すべき領域パスにおける加工開始点との工具のアプローチ方向の距離を算出し、この算出した距離が、例えば、工具の直径、送り速度、或いは送り時間等に基づいて予め設定した所定値より大きいか否かを判断し、大きいときにはアプローチが必要と判断すればよい。
【００６０】
＜有向グラフの作成処理＞
図１６は、本発明の一実施形態としての工具軌跡作成装置における有向グラフの作成処理を示すフローチャートであり、大きくループＬ１及びＬ２により構成される。
【００６１】
ループＬ１：ループＬ１では、Ｎ個の領域パスに対して変数ｉを使用して、ＰＢ（処理ブロック）１の処理を行う。
【００６２】
即ち、ＰＢ１では、まず、領域パスｉに相当するノードを有向グラフに追加し、そのノードをｉとする。そして、所定の構成要素の初期化処理として、「加工済みフラグ」を「偽」に、「要アプローチフラグ」を「真」に設定する。また、加工開始点及び加工終了点として、ステップＳ２で設定した領域パスｉの加工開始点及び加工終了点を設定する。
【００６３】
このループＬ１の処理をＮ個のノードについて終了した状態が、図５の例に相当する。
【００６４】
ループＬ２：ループＬ２では、Ｎ個のノード（領域パス）に対して変数ｉ及びｊ（但し、ｉ≠ｊ）を使用して、ＤＰＢ（判断処理ブロック）２１Ａ及び２１Ｂの処理を行う。
【００６５】
即ち、ＤＰＢ２１Ａでは、図６を参照して上述した如く、ノードｉの加工後にノードｊを加工すれば薄肉部分が発生しないか否かを判断する。この判断処理を、ノードｉに対してノードｊを順次選択して行う（Ｌ２１）。そして、ＤＰＢ２１Ａの判断処理においてＹＥＳ（薄肉部分が発生しない）のときには、ノードｉとノードｊとを接続するアロー（ｉ→ｊ）を有向グラフに登録する（ＰＢ２１Ａ）。
【００６６】
次に、ＰＢ２１Ａにてノードｉについてアロー（ｉ→ｊ）が登録できた後、またはノードｉについてアロー（ｉ→ｊ）が抽出できなかったときには、ＤＰＢ２１Ｂにおいて、ノードｉの加工後にノードｊを加工すれば未加工部分へのアプローチが不要か否かを判断する。この判断処理を、ノードｉに対してノードｊを順次選択して行う（Ｌ２１）。この判断においてＹＥＳ（アプローチが不要）のときには、ノードｊの「要アプローチフラグ」を「偽」に設定する（ＰＢ２１Ｂ）。
【００６７】
このループＬ２の処理をＮ個のノードについて終了した状態が、図８の例に相当する。ループＬ２の処理後は、トポロジカルソートによる加工順序の算出処理（図１７）に進む。
【００６８】
［トポロジカルソートによる加工順序の算出］
次に、ステップＳ４のトポロジカルソートによる加工順序の算出処理について、図９から図１４を参照して説明する。
【００６９】
まず、最初に加工すべき領域パスを表わすノードの候補を選択する。候補となるノードの条件は、そのノードがアローの終点となっていない領域パスであり、先述したステップＳ３で作成した有向グラフ（図８）においては、ノードＡ，Ｃ，Ｇである。
【００７０】
次に、工具のピックフィードを最小限にするという観点から、候補として選択した３つのノードの中から、そのノードが表わす領域パスの加工開始点とＳ．Ｐ．との距離が最も短い領域パスを表わすノードとして、ノードＡを選択し（図１０参照）、図１１に示す加工順序テーブルの如く、「工程番号」、選択したノードが表わす「領域パス」、そしてその領域パスについての「要アプローチフラグ」の状態を登録する。
【００７１】
同様にして、次に加工すべき領域パスを表わすノードの候補を選択する。候補となるノードの条件は、有向グラフ（図８）に各アローで示す加工順序の前提条件、即ち薄肉部分を生じさせないための条件を満足し、且つ、現在選択されているノード（領域パス）の加工終了点から、最も距離が短い他のノードを選択する。前記の図１０及び図１１の場合は、工程１にて選択されたノードがＡであり、その加工終了点から最も距離が近いノードとしてノードＣを選択し（図１２参照）、図１３に示す加工順序テーブルの如く、工程番号、選択したノードが表わす領域パス、そしてその領域パスについての「要アプローチフラグ」の状態を登録する。
【００７２】
このようなトポロジカルソートを繰り返すことにより、図１４に示す加工順序テーブルを完成させ、ノードＡからノードＨまでの加工順序を算出する。
【００７３】
次に、有向グラフの作成と、トポロジカルソートによる加工順序の算出についての具体的なソフトウエア処理の構成について図１６及び図１７を参照して説明する。尚、図１６及び図１７に示す処理において、領域パスの数はＮ（Ｎは自然数）である。また、「加工済みフラグ」が「真」は加工済みを、「偽」は未加工を表わす。そして、「要アプローチフラグ」が「真」はアプローチが必要を、「偽」はアプローチが不要を表わす。
【００７４】
＜トポロジカルソートによる加工順序の算出処理＞
図１７は、本発明の一実施形態としての工具軌跡作成装置におけるトポロジカルソートによる加工順序の算出処理を示すフローチャートである。
【００７５】
まず、初期設定としてＰＢ１００では、現在工具が位置する仮想点（以下、現在加工点）としてＳ．Ｐ．を設定し、ループＬ３に進む。
【００７６】
ループＬ３では、まず、最小ピックフィード距離を所定の最大値に設定し（ＰＢ１０１）、次に、Ｎ個の領域パスに対して変数ｉ及びｊを使用して、ＤＰＢ３１の処理を行う。
【００７７】
即ち、ＤＰＢ３１では、ノードｊの「加工済みフラグ」が「偽」であって、且つノードｊに入力されるアロー（ｉ→ｊ）が無いかを判断する。この判断処理を、ノードｉに対してノードｊを順次選択して行う（Ｌ３１）。このときの状態が、図９の例に相当する。
【００７８】
そして、ＤＰＢ３１の判断処理においてＹＥＳ（ノードｊが未加工であって、ノードｊはアロー（ｉ→ｊ）の終点ではない）のときには、現在選択しているノードｉの加工現在点とノードｊの加工開始点との距離を算出する（ＰＢ３１）。そして、その算出した距離が、現在設定されている最小ピックフィード距離より小さいか否かを判断する（ＤＰＢ３１１）。この判断においてＹＥＳ（算出したピックフィード距離の方が短い）のときには、次に加工すべき領域パスとしてノードｊを「次加工ノード」とする（ＰＢ３１１）。このときの状態が、図１０及び図１２の有向グラフの例に相当する。
【００７９】
ＰＢ１０２からＰＢ１０５は、次の加工工程の算出のためにＤＰＢ３１に戻るための準備処理である。
【００８０】
即ち、「次加工ノード」の「加工済みフラグ」（ＰＢ３１１でノードｊを選択したときにはノードｊ）を「真」に設定し（ＰＢ１０２）、そのノードの加工終了点を、新たな加工現在点として設定する（ＰＢ１０３）。更に、その「次加工ノード」から出力されている全てのアローを有向グラフから削除し（ＰＢ１０４）、該「次加工ノード」の領域パスをｉ番目の領域パスに設定すると共に、そのノードの「要アプローチフラグ」の状態を、ｉ番目の工程に加工する領域パスの加工開始点におけるアプローチ方法として設定する。このときの状態が、図１１及び図１３に示す加工順序テーブルの例とに相当する。
【００８１】
以上のループＬ３の処理をＮ個のノードについて終了した状態が、図１４の例に相当する。
【００８２】
以上説明した本実施形態によれば、発泡樹脂部材の切削加工時に薄肉部分の発生を未然に防止し、且つ工具のピックフィードを最小限に抑えることができる工具軌跡を作成することができる。即ち、発泡樹脂部材を、鋳造金型の設計形状通りに、正確且つ迅速に切削可能な工具軌跡を作成することができる。
【００８３】
また、上述した実施形態は、図１５から図１７のフローチャートに示した動作を実現するソフトウエアを、例えば、フロッピーディスク等の記憶媒体に格納し、その記憶媒体の情報を、例えばパーソナルコンピュータに読み込むことにより、そのコンピュータを本実施形態に係る工具軌跡作成装置として動作させる場合にも適用できることは言うまでもない。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、応力によって破損を生じ易い特性を有する部材を、所定の形状に正確且つ迅速に加工する工具軌跡を作成する工具軌跡作成装置及び工具軌跡作成方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の提供が実現する。
【００８５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての工具軌跡作成装置のブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における予め作成された工具軌跡と、焼失部材としての発泡樹脂部材との位置関係の一例を示す上面図である。
【図３】本発明の一実施形態における領域分割後の切削加工領域を示す上面図である。
【図４】領域分割後の各領域パスの加工開始点及び加工終了点を示す上面図である。
【図５】ノードとして定義された領域パスＡから領域パスＨを示す図である。
【図６】薄肉部分を生じないための加工順序及び条件を説明する図である。
【図７】領域パスが隣接しているか否かを説明する図である。
【図８】ノードとして定義された領域パスＡから領域パスＨが、有向グラフとして設定された状態を示す図である。
【図９】加工工程の算出方法を説明する有向グラフである。
【図１０】加工工程の算出方法を説明する有向グラフである（加工工程１の決定されたときを示す）。
【図１１】加工順序テーブルを示す図である（加工工程１の決定されたときを示す）。
【図１２】加工工程の算出方法を説明する有向グラフである（加工工程２の決定されたときを示す）。
【図１３】加工順序テーブルを示す図である（加工工程２の決定されたときを示す）。
【図１４】加工順序の算出が完了した加工順序テーブルを示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態としての工具軌跡作成処理の概略を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の一実施形態としての工具軌跡作成装置における有向グラフの作成処理を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の一実施形態としての工具軌跡作成装置におけるトポロジカルソートによる加工順序の算出処理を示すフローチャートである。
【図１８】切削加工領域を複数の領域パスに分割する方法を説明する図である。
【図１９】切削加工領域を複数の領域パスに分割する方法を説明する図である。
【図２０】切削加工領域を複数の領域パスに分割する方法を説明する図である。
【図２１】工具軌跡が隣接しているか否かを説明する図である。
【図２２】工具軌跡が隣接しているか否かを説明する図である。
【図２３】工具軌跡が隣接しているか否かを説明する図である。
【符号の説明】
１，１１：切削加工領域，
２，１２：工具軌跡，
３，１３：発泡樹脂部材，
１６：端点，
２１：ＣＰＵ，
２２：ディスプレイ，
２３：キーボード，
２４：ＲＯＭ，
２５：ＲＡＭ，
２６：記憶装置，
２７：通信インタフェース，
２８：プリンタ，
２９：内部バス，
３０：通信回線，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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