(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得ステップと、
前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出ステップとを含み、
前記作業空間算出ステップでは、加工作業が行われる工作物を載置するためのテーブルであって、物理的に動くテーブルからの相対的な位置を表すテーブル座標系で、前記加工可能作業空間を算出する
加工作業支援方法。
【請求項２】
加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得ステップと、
前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出ステップとを含み、
前記干渉情報取得ステップでは、前記工具からの相対的な位置を表す工具座標系で、前記干渉が生じる干渉位置を前記干渉情報として取得し、
前記作業空間算出ステップでは、前記工具と加工作業が行われる工作物との間の相対運動を表す形状創成関数を用いて、前記干渉位置を前記工具座標系から、前記工作物を載置するためのテーブルからの相対的な位置を表すテーブル座標系に変換し、前記テーブル座標系における前記干渉位置を用いて、前記テーブル座標系で、前記加工可能作業空間を算出する
加工作業支援方法。
【請求項３】
前記干渉情報取得ステップでは、前記干渉が生じる干渉位置を前記干渉情報として取得し、
前記作業空間算出ステップでは、前記干渉位置を用いて、前記加工可能作業空間を算出する
請求項１に記載の加工作業支援方法。
【請求項４】
前記干渉情報取得ステップでは、前記工具に付属する部位であり、前記工具からの相対的な位置が一定の部位である付属部位の端の位置を前記干渉位置として取得する
請求項２または３に記載の加工作業支援方法。
【請求項５】
加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得ステップと、
前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出ステップとを含み、
前記干渉情報取得ステップでは、前記干渉が生じる干渉位置を前記干渉情報として取得し、
前記作業空間算出ステップでは、前記干渉位置、および、前記工具が工作物に対して加工作業を行う際に前記工具が前記工作物に接触する加工位置を用いて、前記加工可能作業空間を算出する
加工作業支援方法。
【請求項６】
前記作業空間算出ステップでは、（ｉ）前記干渉位置および前記加工位置を通る直線に垂直であることと、前記工作物を載置するためのテーブルの面に平行であることと、前記加工位置を通ることとを満たす直線上の位置であり前記加工位置とは異なる位置であるオフセット位置と、（ｉｉ）前記干渉位置と、（ｉｉｉ）前記加工位置とで求められる平面を用いて、前記加工可能作業空間を算出する
請求項５に記載の加工作業支援方法。
【請求項７】
前記作業空間算出ステップでは、前記多軸加工機の回転軸の複数の回転角のそれぞれにおいて、前記加工可能作業空間を算出する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の加工作業支援方法。
【請求項８】
加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得ステップと、
前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出ステップと、
前記作業空間算出ステップで算出された前記加工可能作業空間を示す画像データを生成する画像データ生成ステップとを含む
加工作業支援方法。
【請求項９】
前記作業空間算出ステップでは、前記多軸加工機の回転軸の複数の回転角のそれぞれにおいて、前記加工可能作業空間を算出することにより、複数の加工可能作業空間を算出し、
前記画像データ生成ステップでは、前記作業空間算出ステップで算出された前記複数の加工可能作業空間を色分けして示す前記画像データを生成する
請求項８に記載の加工作業支援方法。
【請求項１０】
加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得ステップと、
前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出ステップと、
前記作業空間算出ステップで算出された前記加工可能作業空間、および、工作物の形態に従って、前記多軸加工機で前記工作物の加工作業が可能であるか否かを判定する加工作業可否判定ステップとを含む
加工作業支援方法。
【請求項１１】
加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得ステップと、
前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出ステップと、
前記作業空間算出ステップで算出された前記加工可能作業空間、および、加工作業が行われる工作物の形態に従って、前記工作物の配置を決定する工作物配置決定ステップとを含む
加工作業支援方法。
【請求項１２】
加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得部と、
前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出部とを備え、
前記作業空間算出部は、加工作業が行われる工作物を載置するためのテーブルであって、物理的に動くテーブルからの相対的な位置を表すテーブル座標系で、前記加工可能作業空間を算出する
加工作業支援装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の加工作業支援装置を備える
多軸加工機。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の加工作業支援方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるための
プログラム。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の加工作業支援方法に含まれるステップを実行するプロセッサを備える
コンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸加工機を用いて工作物を加工する作業を支援する加工作業支援方法および加工作業支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工対象物である工作物を加工する機械として３軸加工機がある。３軸加工機は、並進用の３軸を有する。具体的には、この３軸は、縦方向、横方向および奥行き方向に対応する。
【０００３】
図３４は、従来技術に係る３軸加工機の一例を示す図である。図３４に示された３軸加工機９１０は、工具９１１およびテーブル９１２等を有する。テーブル９１２には、加工処理が施される工作物が載置される。工具９１１は、テーブル９１２に載置された工作物に対して加工処理を施す。
【０００４】
工具９１１は、テーブル９１２に載置された工作物に対して、相対的に、Ｘ軸の方向、Ｙ軸の方向、および、Ｚ軸の方向に移動する。これにより、３軸加工機９１０は、工作物の様々な位置に対して、加工処理を施すことができる。
【０００５】
さらに、近年、３軸加工機に代えて、５軸加工機が用いられる場合が増えている。典型的には、５軸加工機は、並進用の３軸と、回転用の２軸を有する。
【０００６】
図３５は、従来技術に係る５軸加工機の一例を示す図である。図３５に示された５軸加工機９２０は、工具９２１およびテーブル９２２等を有する。工具９２１は、テーブル９２２に載置された工作物に対して、相対的に、Ｘ軸の方向、Ｙ軸の方向、および、Ｚ軸の方向に移動する。
【０００７】
さらに、テーブル９２２は、Ａ軸を中心とする回転、および、Ｃ軸を中心とする回転を行う。すなわち、工具９２１は、テーブル９２２に載置された工作物に対して、相対的に、Ａ軸を中心として回転し、Ｃ軸を中心として回転する。これにより、工作物がテーブル９２２に置き直されることなく、工具９２１は工作物に対して様々な角度から加工処理を施すことができる。
【０００８】
図３６は、従来技術に係る複数の種類の５軸加工機の例を示す図である。図３６のように、様々な種類の５軸加工機がある。また、特許文献１に記載の５軸加工機も、５軸加工機の一例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−０８８７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、５軸加工機は、並進および回転によって複雑に動作する。そして、５軸加工機に含まれる複数の部位のうち、一方の部位が他方の部位の動きを妨げる場合がある。このような現象は、干渉とも呼ばれる。
【００１１】
そのため、５軸加工機を用いて、どのような手順で工作物を加工するかを決定することは容易ではない。一方で、工作物を加工する適切な手順を様々な５軸加工機のそれぞれに応じて決定する必要がある。そのため、５軸加工機に応じた適切な手順を決定するコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムが利用される。
【００１２】
図３７は、従来技術に係る５軸加工機に応じた適切な手順を決定するＣＡＭシステムの利用例を示す図である。まず、工作物を加工することにより得られる製品の形状がコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）によって作成される（Ｓ９０１）。
【００１３】
次に、加工の工程が設計される（Ｓ９０２）。具体的には、加工法、加工順序、ジグ、工具および加工条件等が決定される。また、この時、工作物についての仮の配置が決定される。次に、加工パスが生成される（Ｓ９０３）。加工パスは、工作物に対して施される加工処理の順路であり、５軸加工機の具体的な動きに対応する。
【００１４】
工程設計（Ｓ９０２）および加工パス生成（Ｓ９０３）には、ＣＡＭシステムが利用される。そして、これらの工程を介して、工作物の最終的な配置が決定される（Ｓ９０４）。
【００１５】
一方、これらの工程は、具体的な工作物に対応するシミュレーション等によって試行錯誤しながら進められる場合が多い。上述の通り、様々な種類の５軸加工機がある。試行錯誤の結果、ある５軸加工機では、加工処理を施すことができないことが判明する場合がある。この場合、他の５軸加工機で、再度、試行錯誤が必要になる。これにより、多大な時間および労力が費やされる。
【００１６】
そこで、本発明は、加工の準備に費やされる時間および労力を低減させることができる加工作業支援方法および加工作業支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明に係る加工作業支援方法は、加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得ステップと、前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出ステップとを含む。
【００１８】
これにより、多軸加工機に対応する加工可能作業空間が得られる。得られた加工可能作業空間により、様々な工作物に対して、加工作業の可否を判定することが可能になる。また、得られた加工可能作業空間により、工作物の適切な配置を決定することが可能になる。したがって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【００１９】
また、前記作業空間算出ステップでは、加工作業が行われる工作物を載置するためのテーブルからの相対的な位置を表すテーブル座標系で、前記加工可能作業空間を算出してもよい。
【００２０】
これにより、テーブルからの相対的な位置で、加工可能作業空間が得られる。したがって、テーブルからの相対的な位置で、工作物の配置を適切に決定することができる。よって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【００２１】
また、前記作業空間算出ステップでは、物理的に動く前記テーブルからの相対的な位置を表す前記テーブル座標系で、前記加工可能作業空間を算出してもよい。
【００２２】
これにより、テーブルが動く場合についても、テーブルからの相対的な位置で、加工可能作業空間が得られる。よって、工作物の配置を適切に決定することができる。
【００２３】
また、前記干渉情報取得ステップでは、前記工具からの相対的な位置を表す工具座標系で、前記干渉が生じる干渉位置を前記干渉情報として取得し、前記作業空間算出ステップでは、前記工具と前記工作物との間の相対運動を表す形状創成関数を用いて前記干渉位置を前記工具座標系から前記テーブル座標系に変換し、前記テーブル座標系における前記干渉位置を用いて、前記テーブル座標系で、前記加工可能作業空間を算出してもよい。
【００２４】
これにより、多軸加工機の種類（形態）にかかわらず、テーブルからの相対的な位置で、干渉位置が得られ、適切な加工可能作業空間が得られる。
【００２５】
また、前記干渉情報取得ステップでは、前記干渉が生じる干渉位置を前記干渉情報として取得し、前記作業空間算出ステップでは、前記干渉位置を用いて、前記加工可能作業空間を算出してもよい。
【００２６】
これにより、干渉位置に基づいて、適切な加工可能作業空間が得られる。よって、加工作業の可否判定、および、工作物の配置決定等を円滑に行うことが可能になる。
【００２７】
また、前記干渉情報取得ステップでは、前記工具に付属する部位であり、前記工具からの相対的な位置が一定の部位である付属部位の端の位置を前記干渉位置として取得してもよい。
【００２８】
これにより、工具からの相対的な位置が一定の部位である付属部位の端の位置に基づいて、加工可能作業空間が算出される。付属部位の端の位置は、干渉の境界に対応すると想定される。また、付属部位の端の位置は、多軸加工機の構造によって確定的に特定される。したがって、適切な加工可能作業空間が得られる。
【００２９】
また、前記作業空間算出ステップでは、前記干渉位置、および、前記工具が工作物に対して加工作業を行う際に前記工具が前記工作物に接触する加工位置を用いて、前記加工可能作業空間を算出してもよい。
【００３０】
これにより、工具が加工作業を行う加工位置が、加工可能作業空間の算出に用いられる。干渉位置を用いることに加えて、このような加工位置を用いることにより、干渉の境界がより適切に得られる。したがって、適切な加工可能作業空間が得られる。
【００３１】
また、前記作業空間算出ステップでは、（ｉ）前記干渉位置および前記加工位置を通る直線に垂直であることと、前記工作物を載置するためのテーブルの面に平行であることと、前記加工位置を通ることとを満たす直線上の位置であり前記加工位置とは異なる位置であるオフセット位置と、（ｉｉ）前記干渉位置と、（ｉｉｉ）前記加工位置とで求められる平面を用いて、前記加工可能作業空間を算出してもよい。
【００３２】
これにより、干渉の境界に対応すると想定される平面が得られる。したがって、適切な加工可能作業空間が得られる。
【００３３】
また、前記作業空間算出ステップでは、前記多軸加工機の回転軸の複数の回転角のそれぞれにおいて、前記加工可能作業空間を算出してもよい。
【００３４】
これにより、回転角に対応する加工可能作業空間が得られる。したがって、回転角に応じて、加工作業の可否判定、および、工作物の配置決定等を円滑に行うことが可能になる。また、工作物を加工するための適切な回転角を決定することができる。
【００３５】
また、前記加工作業支援方法は、さらに、前記作業空間算出ステップで算出された前記加工可能作業空間を示す画像データを生成する画像データ生成ステップを含んでもよい。
【００３６】
これにより、加工可能作業空間を視覚的に確認するための画像データが生成される。したがって、加工作業の可否判定、および、工作物の配置決定等を円滑に行うことが可能になる。
【００３７】
また、前記作業空間算出ステップでは、前記多軸加工機の回転軸の複数の回転角のそれぞれにおいて、前記加工可能作業空間を算出することにより、複数の加工可能作業空間を算出し、前記画像データ生成ステップでは、前記作業空間算出ステップで算出された前記複数の加工可能作業空間を色分けして示す前記画像データを生成してもよい。
【００３８】
これにより、加工作業の可否判定、工作物の配置決定、および、回転角の決定等をまとめて行うための画像データが生成される。したがって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【００３９】
また、前記加工作業支援方法は、さらに、前記作業空間算出ステップで算出された前記加工可能作業空間、および、工作物の形態に従って、前記多軸加工機で前記工作物の加工作業が可能であるか否かを判定する加工作業可否判定ステップを含んでもよい。
【００４０】
これにより、加工可能作業空間に基づいて、加工作業の可否が適切に判定される。したがって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【００４１】
また、前記加工作業支援方法は、さらに、前記作業空間算出ステップで算出された前記加工可能作業空間、および、加工作業が行われる工作物の形態に従って、前記工作物の配置を決定する工作物配置決定ステップを含んでもよい。
【００４２】
これにより、加工可能作業空間に基づいて、工作物の配置が適切に判定される。したがって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【００４３】
また、本発明に係る加工作業支援装置は、加工作業を行う工具を含む複数の部位のうち少なくとも１つが物理的に動く多軸加工機における前記複数の部位間の物理的な干渉を示す干渉情報を取得する干渉情報取得部と、前記干渉情報を用いて、前記干渉によって前記工具が加工作業を行うことができない空間を除いて、前記工具が加工作業を行うことができる加工可能作業空間を算出する作業空間算出部とを備える加工作業支援装置でもよい。
【００４４】
これにより、本発明に係る加工作業支援方法が、加工作業支援装置として実装される。
【００４５】
また、本発明に係る多軸加工機は、前記加工作業支援装置を備える多軸加工機でもよい。
【００４６】
これにより、加工作業支援装置の機能が多軸加工機に実装される。
【００４７】
また、本発明に係るプログラムは、前記加工作業支援方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムでもよい。
【００４８】
これにより、本発明に係る加工作業支援方法が、プログラムとして実装される。
【００４９】
また、本発明に係るコンピュータは、前記加工作業支援方法に含まれるステップを実行するプロセッサを備えるコンピュータでもよい。
【００５０】
これにより、本発明に係る加工作業支援方法が、コンピュータとして実装される。
【発明の効果】
【００５１】
本発明により、適切な加工可能作業空間が得られ、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、実施の形態に係る多軸加工機の一例を示す外観図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る加工作業支援装置の一例を示す外観図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る加工作業支援装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る加工作業支援装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態に係るＢ軸が１２０度回転した状態における加工可能作業空間の算出方法の一例を示す概念図である。
【図６】図６は、実施の形態に係るＢ軸が７０度回転した状態における加工可能作業空間の算出方法の一例を示す概念図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る加工作業支援装置が加工可能作業空間を算出する手順の例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施の形態に係るテーブル等を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態に係るＢ軸が１２０度回転した状態を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係るＢ軸が１２０度回転した状態の位置Ｍ、Ｑ、Ｒを示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態に係るＢ軸が１２０度回転した状態の位置Ｐ、Ｑ、Ｒを示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態に係るＢ軸が１２０度回転した状態における加工可能な第１の空間を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態に係るＢ軸が１２０度回転した状態における加工可能な第２の空間を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態に係るＢ軸が１２０度回転した状態における最終的な加工可能作業空間を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態に係るＢ軸が７０度回転した状態の位置Ｓ、Ｑ、Ｒを示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態に係るＢ軸が７０度回転した状態の位置Ｐ、Ｑ、Ｒを示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態に係るＢ軸が７０度回転した状態における加工可能な第１の空間を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態に係るＢ軸が７０度回転した状態における加工可能な第２の空間を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態に係るＢ軸が７０度回転した状態における最終的な加工可能作業空間を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態に係る加工作業支援装置が画像データを生成する手順の例を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、実施の形態に係る複数の加工可能作業空間の例を示す図である。
【図２２】図２２は、実施の形態に係る複数の加工可能作業空間を示す画像の例を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態に係る回転角に対応する加工可能作業空間を示す図である。
【図２４】図２４は、実施の形態に係る複数の多軸加工機に対応する複数の加工可能作業空間を示す図である。
【図２５】図２５は、実施の形態に係る第１の工作物の外観図である。
【図２６】図２６は、実施の形態に係る第１の工作物の形態を示す図である。
【図２７】図２７は、実施の形態に係る第１の工作物の加工可能な配置の例である。
【図２８】図２８は、実施の形態に係る第１の工作物の加工不可能な配置の例である。
【図２９】図２９は、実施の形態に係る第２の工作物の外観図である。
【図３０】図３０は、実施の形態に係る第２の工作物の形態を示す図である。
【図３１】図３１は、実施の形態に係る第２の工作物の加工作業が不可能である場合の第１の例を示す図である。
【図３２】図３２は、実施の形態に係る第２の工作物の加工作業が不可能である場合の第２の例を示す図である。
【図３３】図３３は、実施の形態に係る第２の工作物の加工作業が可能である場合の例を示す図である。
【図３４】図３４は、従来技術に係る３軸加工機の一例を示す図である。
【図３５】図３５は、従来技術に係る５軸加工機の一例を示す図である。
【図３６】図３６は、従来技術に係る複数の種類の５軸加工機を示す図である。
【図３７】図３７は、従来技術に係る５軸加工機に応じた適切な手順を決定するＣＡＭシステムの利用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【００５４】
図１は、本実施の形態に係る多軸加工機の一例を示す外観図である。図１に示された多軸加工機１００は、工具１１１およびテーブル１１２等を有する。テーブル１１２には、加工処理が施される工作物が載置される。工具１１１は、テーブル１１２に載置された工作物に対して加工処理を施す。
【００５５】
また、多軸加工機１００は、並進用の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）と、回転用の２軸（Ｂ軸およびＣ軸）を有する５軸加工機である。工具１１１は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向へ並進運動を行う。テーブル１１２は、Ｂ軸およびＣ軸を中心とする回転運動を行う。そのため、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、それぞれ、工具主軸と呼ばれる場合がある。また、Ｂ軸およびＣ軸は、それぞれ、テーブル主軸と呼ばれる場合がある。
【００５６】
並進運動によって、工具１１１は、テーブル１１２に載置された工作物に対して、相対的に、Ｘ軸の方向、Ｙ軸の方向、および、Ｚ軸の方向に移動する。また、回転運動によって、工具１１１は、テーブル１１２に載置された工作物に対して、相対的に、Ｂ軸を中心として回転し、かつ、Ｃ軸を中心として回転する。多軸加工機１００の各軸に対応する可動範囲は、予め定められていてもよい。
【００５７】
なお、以下では、工具１１１およびテーブル１１２等がＢ軸を中心として回転することをＢ軸が回転すると表現する場合がある。同様に、工具１１１およびテーブル１１２等がＣ軸を中心として回転することをＣ軸が回転すると表現する場合がある。
【００５８】
また、図１のテーブル１１２が最も下に位置し、テーブル１１２の面がＺ軸に対して垂直である場合、Ｂ軸の回転角が０度として表現される。そして、図１の多軸加工機１００の手前から奥に向かって、Ｂ軸を中心として反時計回り側が正として表現され、Ｂ軸を中心として時計回り側が負として表現される。
【００５９】
また、多軸加工機１００は、複合加工機、または、多軸複合加工機と呼ばれる場合もある。多軸加工機１００は、切削と研削、または、切削とレーザ加工等の複数の加工機能を有する複合加工機でもよい。
【００６０】
図２は、本実施の形態に係る加工作業支援装置の一例を示す外観図である。図２に示された加工作業支援装置２００は、図１に示された多軸加工機１００を用いて工作物を加工する作業を支援する。加工作業支援装置２００は、入出力インタフェース、メモリおよびプロセッサ等を備えるコンピュータであってもよい。
【００６１】
図３は、図２に示された加工作業支援装置２００の構成を示すブロック図である。図３に示された加工作業支援装置２００は、干渉情報取得部２０１および作業空間算出部２０２を備える。加工作業支援装置２００は、画像データ生成部２０３、加工作業可否判定部２０４および工作物配置決定部２０５を備えてもよい。
【００６２】
加工作業支援装置２００に含まれるこれらのブロックは、例えば、集積回路などの電子回路によって実現される。あるいは、プログラムによって、これらのブロックが実現されてもよい。この場合、コンピュータ（より具体的にはコンピュータのプロセッサ）が、プログラムを実行することにより、これらのブロックの機能が実現される。
【００６３】
また、図１に示された多軸加工機１００が加工作業支援装置２００を備えていてもよい。これにより、多軸加工機１００に、加工作業支援装置２００の機能が実装される。
【００６４】
図４は、図３に示された加工作業支援装置２００の動作手順を示すフローチャートである。まず、干渉情報取得部２０１は、干渉情報を取得する（Ｓ１０１）。干渉情報は、多軸加工機１００における複数の部位間の物理的な干渉を示す。複数の部位は、加工作業を行う工具１１１を含む。また、複数の部位のうち少なくとも１つは、物理的に動く部位である。
【００６５】
次に、作業空間算出部２０２は、干渉情報を用いて、加工可能作業空間を算出する（Ｓ１０２）。その際、作業空間算出部２０２は、加工不可能作業空間を除いて、加工可能作業空間を算出する。加工不可能作業空間は、干渉によって工具１１１が加工作業を行うことができない空間である。加工可能作業空間は、工具１１１が加工作業を行うことができる空間である。
【００６６】
これにより、多軸加工機１００に対応する加工可能作業空間が得られる。得られた加工可能作業空間により、様々な工作物に対して、加工作業の可否を判定することが可能になる。また、得られた加工可能作業空間により、工作物の適切な配置を決定することが可能になる。したがって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【００６７】
さらに、画像データ生成部２０３は、算出された加工可能作業空間を示す画像データを生成してもよい（Ｓ１０３）。これにより、加工可能作業空間を視覚的に確認するための画像データが生成される。したがって、加工作業の可否判定、および、工作物の配置決定等を円滑に行うことが可能になる。なお、画像データ生成部２０３は、生成された画像データを画像として出力してもよいし、外部の画像出力装置に画像データを送信してもよい。
【００６８】
また、さらに、加工作業可否判定部２０４は、算出された加工可能作業空間、および、工作物の形態に従って、多軸加工機１００で工作物の加工作業が可能であるか否かを判定してもよい（Ｓ１０４）。これにより、加工可能作業空間に基づいて、加工作業の可否が適切に判定される。したがって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【００６９】
また、さらに、工作物配置決定部２０５は、さらに、算出された加工可能作業空間、および、加工作業が行われる工作物の形態に従って、工作物の配置を決定してもよい（Ｓ１０５）。これにより、加工可能作業空間に基づいて、工作物の配置が適切に判定される。したがって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【００７０】
なお、画像データ生成部２０３、加工作業可否判定部２０４、および、工作物配置決定部２０５は、任意の構成要素であって、これらの全部または一部は無くてもよい。また、画像データ生成部２０３、加工作業可否判定部２０４、および、工作物配置決定部２０５に対応する動作（Ｓ１０３、Ｓ１０４およびＳ１０５）は、省略されてもよい。
【００７１】
上述の通り、作業空間算出部２０２は、干渉情報を用いて、加工不可能作業空間を除いて、加工可能作業空間を算出する。図１の多軸加工機１００の場合、Ｂ軸の回転角が−９０度から９０度までであるか否かによって、加工可能作業空間の算出方法が異なる。図５および図６は、Ｂ軸の回転角が−９０度から９０度まででないケースの算出方法の概念、および、Ｂ軸の回転角が−９０度から９０度までであるケースの算出方法の概念を示す。
【００７２】
図５は、図１に示されたＢ軸が１２０度回転した状態における加工可能作業空間の算出方法の一例を示す概念図である。図５の上段には、工具１１１、付属部位１１３、テーブル１１２、空間３００が示されている。テーブル１１２は、Ｂ軸を中心に１２０度回転している。
【００７３】
付属部位１１３は、工具１１１に付属する部位であって、工具１１１に付随して移動する。したがって、付属部位１１３は、工具１１１からの相対的な位置が一定の部位である。なお、付属部位１１３は、工具１１１を含んでもよいし、工具１１１自体でもよい。
【００７４】
空間３００は、工作物を配置するための空間であって、加工用の空間として予め定められた空間である。典型的には、空間３００は、多軸加工機１００の仕様によって定められる。空間３００は、各軸に対応する可動範囲から算出されてもよい。干渉情報取得部２０１または作業空間算出部２０２は、各軸に対応する可動範囲から幾何学的に空間３００を算出できる。
【００７５】
この状態において、干渉情報取得部２０１は、図５の中段に示されている位置Ｐを求める。位置Ｐは、付属部位１１３とテーブル１１２とが干渉する干渉位置である。付属部位１１３とテーブル１１２とは、付属部位１１３の端の位置で干渉すると想定される。干渉情報取得部２０１は、付属部位１１３の端の位置を位置Ｐとして求めてもよい。また、干渉情報取得部２０１は、工具１１１の先端の位置Ｑを求める。工具１１１の先端は、工具１１１が加工作業を行う際に工作物に接触する位置（加工位置）である。
【００７６】
作業空間算出部２０２は、位置Ｐと位置Ｑとを通る直線、および、位置Ｑを通り工具１１１の主軸に沿う直線（位置Ｑを通りＺ軸に平行な直線）を用いて、図５の下段に示される加工可能作業空間３０１を算出する。これらの２つの直線は、加工可能作業空間３０１および加工不可能作業空間３０２の境界である。加工不可能作業空間３０２は、テーブル１１２と付属部位１１３との干渉によって、工具１１１が加工作業を行うことができない空間である。
【００７７】
作業空間算出部２０２は、位置Ｐおよび位置Ｑを干渉情報として用いて、加工不可能作業空間３０２を除いて、工具１１１が加工作業を行うことができる加工可能作業空間３０１を算出する。
【００７８】
図６は、図１に示されたＢ軸が７０度回転した状態における加工可能作業空間の算出方法の一例を示す概念図である。図６には、図５と同様に、工具１１１、付属部位１１３、テーブル１１２、空間３００が示されている。図６では、テーブル１１２は、Ｂ軸を中心に７０度回転している。そして、干渉情報取得部２０１は、図５の例と同様に、位置Ｐを求める。
【００７９】
作業空間算出部２０２は、位置Ｐと位置Ｑとを通る直線、および、位置Ｑを通りテーブル１１２の面に平行な直線を用いて、図６に示される加工可能作業空間３０３を算出する。これらの２つの直線は、加工可能作業空間３０３および加工不可能作業空間３０４の境界である。
【００８０】
図５の加工可能作業空間３０１、および、図６の加工可能作業空間３０３は、共に、工具１１１の位置を基準とする工具座標系で表現されている。工作物の配置を決定するためには、これらの加工可能作業空間は、テーブル１１２の位置を基準とするテーブル座標系で表現されることが望ましい。そこで、作業空間算出部２０２は、形状創成関数を用いる。形状創成関数は、工具と工作物との間の相対運動を表す関数である。具体的には、形状創成関数は、式１で示される。
【００８１】
【数１】
0005924646.tif 000002
【００８２】
ここで、ｒTは、工具座標系の位置ベクトルであって、工具座標系における位置を示す。工具座標系は、工具から見た座標に対応する座標系である。すなわち、工具座標系は、工具からの相対的な位置を表す座標系である。具体的には、ｒTは、式２で示される。式２のｘT、ｙTおよびｚTは、それぞれ、工具座標系におけるｘ座標値、ｙ座標値およびｚ座標値である。
【００８３】
【数２】
0005924646.tif 000003
【００８４】
また、ｒWは、工作物座標系の位置ベクトルであって、工作物座標系における位置を示す。工作物座標系は、工作物から見た座標に対応する座標系である。すなわち、工作物座標系は、工作物からの相対的な位置を表す座標系である。具体的には、ｒWは、式３で示される。式３のｘW、ｙWおよびｚWは、それぞれ、工作物座標系におけるｘ座標値、ｙ座標値およびｚ座標値である。
【００８５】
【数３】
0005924646.tif 000004
【００８６】
また、Ａi（ｉ＝１、・・・、ｎ）は、各相対運動に対応する同時変換行列である。形状創成関数によって、工具座標系の位置ベクトルを工作物座標系の位置ベクトルに変換することが可能である。すなわち、形状創成関数によって、工具から見た座標を工作物から見た座標に変換することが可能である。例えば、図１に示された多軸加工機１００に係る形状創成関数は、式４で表現される。
【００８７】
【数４】
0005924646.tif 000005
【００８８】
ＲCは、Ｃ軸を中心とする回転に対応する変換行列である。ＲBは、Ｂ軸を中心とする回転に対応する変換行列である。ＴYは、Ｙ軸の方向への並進に対応する変換行列である。ＴXは、Ｘ軸の方向への並進に対応する変換行列である。ＴZは、Ｚ軸の方向への並進に対応する変換行列である。これらの相対運動に対応する変換行列によって、工具から見た座標が工作物から見た座標に変換される。なお、ＲC、ＴYなどの変換行列は、座標コードとも呼ばれる。例えば、式４に対応する座標コードは、ＣＢＹＸＺと表現される場合がある。
【００８９】
工作物から工作物を載置するためのテーブル１１２への相対的な位置は一定である。したがって、工作物座標系は、テーブル１１２からの相対的な位置を表すテーブル座標系と同等とみなすことができる。よって、形状創成関数によって、工作物座標系の位置ベクトルをテーブル座標系の位置ベクトルに変換することができる。
【００９０】
図１に示された多軸加工機１００では、Ｂ軸を中心とする回転によって、工具１１１の付属部位１１３と、テーブル１１２とが物理的に干渉する。そこで、テーブル座標系における干渉の位置を求めるため、Ｂ軸を中心とする回転に対応する変換行列（ＲB）が用いられる。この変換行列（ＲB）は、式５で表現される。
【００９１】
【数５】
0005924646.tif 000006
【００９２】
ここで、ｔBxは、回転の中心であるＢ軸のｘ座標値に対応するオフセット値である。また、ｔBzは、回転の中心であるＢ軸のｚ座標値に対応するオフセット値である。そして、θは、Ｂ軸を中心とする回転の角度（回転角）である。この変換行列（ＲB）を用いて、形状創成関数は、式６によって表現される。そして、式６によって、工具座標系における位置が、テーブル座標系の位置に変換される。加工作業支援装置２００は、式６を用いて、テーブル座標系で加工可能作業空間を算出できる。
【００９３】
【数６】
0005924646.tif 000007
【００９４】
図７は、図３に示された加工作業支援装置２００が加工可能作業空間３０１を算出する手順の例を示すフローチャートである。まず、干渉情報取得部２０１は、Ｂ軸を１２０度回転した状態をシミュレーションする（Ｓ２０１）。
【００９５】
図８は、図１に示されたテーブル１１２等を示す図である。図８では、工具座標系で、工具１１１、テーブル１１２、付属部位１１３および空間３００が示されている。図８のテーブル１１２は、回転していない。干渉情報取得部２０１は、この状態からＢ軸を１２０度回転した状態をシミュレーションする（図７の２０１）。
【００９６】
図９は、図１に示されたＢ軸が１２０度回転した状態を示す図である。干渉情報取得部２０１は、この状態における４つの位置Ｍ、Ｐ、Ｑ、Ｒの座標値を取得する（図７のＳ２０２）。
【００９７】
位置Ｐは、干渉が生じる干渉位置である。位置Ｑは、工具１１１の先端の位置である。位置Ｍは、工具１１１の主軸に沿う直線（位置Ｑを通りＺ軸に平行な直線）上の位置であって、位置Ｑとは異なる位置である。位置Ｒは、オフセット位置である。
【００９８】
具体的には、位置Ｒは、位置Ｐおよび位置Ｑを通る直線に垂直であること、テーブル１１２の面に平行であること、および、位置Ｑを通ることの３つの条件を満たす直線上の位置であって、位置Ｑとは異なる位置である。位置Ｑと位置Ｒとの間には、付属部位１１３の半径に相当する距離があってもよい。位置Ｒは、後述の平面を求めるために用いられる位置である。同等の平面を求めることが可能であるなら、別の条件で位置Ｒが定められてもよい。
【００９９】
また、干渉情報取得部２０１は、式６のｔBxおよびｔBzを得るため、回転の中心であるＢ軸の座標値を取得する。そして、作業空間算出部２０２は、式６によって示される形状創成関数を用いて、位置Ｍ、Ｐ、Ｑ、Ｒを工具座標系からテーブル座標系へ変換することにより、テーブル座標系における位置Ｍ、Ｐ、Ｑ、Ｒを算出する（図７のＳ２０３）。
【０１００】
そして、作業空間算出部２０２は、位置Ｍ、Ｑ、Ｒを通る平面、および、位置Ｐ、Ｑ、Ｒを通る平面を算出する（図７のＳ２０４）。そして、作業空間算出部２０２は、算出された平面を用いて、空間３００から加工可能な空間をカットする（図７のＳ２０５）。図１０および図１１は、これらの動作を示す。
【０１０１】
図１０は、図１に示されたＢ軸が１２０度回転した状態の位置Ｍ、Ｑ、Ｒをテーブル座標系で示す図である。作業空間算出部２０２は、テーブル座標系で位置Ｍ、Ｑ、Ｒを通る平面を算出する。そして、作業空間算出部２０２は、位置Ｍ、Ｑ、Ｒを通る平面で空間３００を分割する。
【０１０２】
図１１は、図１に示されたＢ軸が１２０度回転した状態の位置Ｐ、Ｑ、Ｒをテーブル座標系で示す図である。作業空間算出部２０２は、テーブル座標系で位置Ｐ、Ｑ、Ｒを通る平面を算出する。そして、作業空間算出部２０２は、位置Ｐ、Ｑ、Ｒを通る平面で空間３００を分割する。
【０１０３】
図１２は、図１に示されたＢ軸が１２０度回転した状態における加工可能な第１の空間を示す図である。すなわち、図１２に示された空間３１１は、Ｂ軸が１２０度回転した状態で工具１１１が加工作業を行うことができる第１の空間である。作業空間算出部２０２は、図１０に示された位置Ｍ、Ｑ、Ｒを通る平面で空間３００を分割することにより得られる２つの空間のうち、テーブル１１２から遠い空間を加工可能な空間３１１として取得する。
【０１０４】
図１３は、図１に示されたＢ軸が１２０度回転した状態における加工可能な第２の空間を示す図である。すなわち、図１３に示された空間３１２は、Ｂ軸が１２０度回転した状態で工具１１１が加工作業を行うことができる第２の空間である。作業空間算出部２０２は、図１１に示された位置Ｐ、Ｑ、Ｒを通る平面で空間３００を分割することにより得られる２つの空間のうち、テーブル１１２から遠い空間を加工可能な空間３１２として取得する。
【０１０５】
図１４は、図１に示されたＢ軸が１２０度回転した状態における最終的な加工可能作業空間３０１を示す図である。作業空間算出部２０２は、図１２に示された加工可能な空間３１１と、図１３に示された加工可能な空間３１２とをアセンブリする（組み合わせる）ことにより、Ｂ軸が１２０度回転した状態における最終的な加工可能作業空間３０１を算出する（図７のＳ２０６）。
【０１０６】
上述の手順によって、加工作業支援装置２００は、多軸加工機１００のテーブル１１２がＢ軸を中心として１２０度回転した状態の加工可能作業空間３０１を算出する。なお、多軸加工機１００は、Ｃ軸を中心として、テーブル１１２を回転させることができる。したがって、加工作業支援装置２００の作業空間算出部２０２は、図１４に示された加工可能作業空間３０１を回転させることにより得られる回転対称な空間を加工可能作業空間として算出してもよい。
【０１０７】
上述の手順（図７〜図１４）では、Ｂ軸の回転角が−９０度から９０度まででないケースの例として、Ｂ軸の回転角が１２０度であるケースが示されている。次の手順（図１５〜図１９）は、Ｂ軸の回転角が−９０度から９０度までであるケースの例としてＢ軸の回転角が７０度であるケースを示す。
【０１０８】
図１５は、図１に示されたＢ軸が７０度回転した状態の位置Ｓ、Ｑ、Ｒを示す図である。位置Ｑ、Ｒは、図９および図１０に示された位置Ｑ、Ｒと同等の位置である。位置Ｓは、位置Ｑ、Ｒとは異なる位置であって、位置Ｑを通り、テーブル１１２の面に平行で、かつ、回転軸（Ｂ軸）の方向に垂直な直線上の位置である。作業空間算出部２０２は、図１５に示された位置Ｓ、Ｑ、Ｒを通る平面を算出する。そして、作業空間算出部２０２は、位置Ｓ、Ｑ、Ｒを通る平面で空間３００を分割する。
【０１０９】
図１６は、図１に示されたＢ軸が７０度回転した状態の位置Ｐ、Ｑ、Ｒを示す図である。位置Ｐ、Ｑ、Ｒは、図９および図１１に示された位置Ｐ、Ｑ、Ｒと同等の位置である。作業空間算出部２０２は、図１６に示された位置Ｐ、Ｑ、Ｒを通る平面を算出する。そして、作業空間算出部２０２は、位置Ｐ、Ｑ、Ｒを通る平面で空間３００を分割する。
【０１１０】
図１７は、図１に示されたＢ軸が７０度回転した状態における加工可能な第１の空間を示す図である。すなわち、図１７に示された空間３２１は、Ｂ軸が７０度回転した状態で工具１１１が加工作業を行うことができる第１の空間である。作業空間算出部２０２は、図１５に示された位置Ｓ、Ｑ、Ｒを通る平面で空間３００を分割することにより得られる２つの空間のうち、テーブル１１２から遠い空間を加工可能な空間３２１として取得する。
【０１１１】
図１８は、図１に示されたＢ軸が７０度回転した状態における加工可能な第２の空間を示す図である。すなわち、図１８に示された空間３２２は、Ｂ軸が７０度回転した状態で工具１１１が加工作業を行うことができる第２の空間である。作業空間算出部２０２は、図１６に示された位置Ｐ、Ｑ、Ｒを通る平面で空間３００を分割することにより得られる２つの空間のうち、テーブル１１２から遠い空間を加工可能な空間３２２として取得する。
【０１１２】
図１９は、図１に示されたＢ軸が７０度回転した状態における最終的な加工可能作業空間３０３を示す図である。作業空間算出部２０２は、図１７に示された加工可能な空間３２１と、図１８に示された加工可能な空間３２２とをアセンブリする（組み合わせる）ことにより、Ｂ軸が７０度回転した状態における最終的な加工可能作業空間３０３を算出する。
【０１１３】
上述の手順によって、加工作業支援装置２００は、多軸加工機１００のテーブル１１２がＢ軸を中心として７０度回転した状態の加工可能作業空間３０３を算出する。なお、上述のように、多軸加工機１００は、Ｃ軸を中心として、テーブル１１２を回転させることができる。したがって、加工作業支援装置２００の作業空間算出部２０２は、図１９に示された加工可能作業空間３０３を回転させることにより得られる回転対称な空間を加工可能作業空間として算出してもよい。
【０１１４】
加工作業支援装置２００の画像データ生成部２０３は、上述の手順によって算出された複数の加工可能作業空間を示す画像データを生成してもよい。図２０〜図２３は、画像データを生成する手順を示す。
【０１１５】
図２０は、図３に示された加工作業支援装置２００が画像データを生成する手順の例を示すフローチャートである。まず、画像データ生成部２０３は、算出された複数の加工可能作業空間のそれぞれについて、色をつける（Ｓ３０１）。
【０１１６】
図２１は、図３に示された加工作業支援装置２００によって算出される複数の加工可能作業空間の例を示す図である。図２１には、Ｂ軸を中心とする複数の回転角に対応する複数の加工可能作業空間が示されている。画像データ生成部２０３は、これらの複数の加工可能作業空間のそれぞれについて色をつける。
【０１１７】
正負が逆で、絶対値が等しい２つの回転角に対応する２つの加工可能作業空間は、Ｃ軸を中心とする回転によって、同等とみなされる。例えば、これらの２つの加工可能作業空間には、同じ色がつけられる。そして、絶対値が互いに異なる複数の回転角に対応する複数の加工可能作業空間には、異なる色がつけられる。より具体的には、回転角の絶対値が大きい程、濃い色がつけられ、回転角の絶対値が小さい程、薄い色がつけられる。
【０１１８】
なお、図２１には、５０度、６０度、・・・、１３０度、１４０度、−５０度、−６０度、・・・、−１３０度、−１４０度に対応する複数の加工可能作業空間が例として示されている。しかし、図２１の例とは異なる複数の回転角に対応する複数の加工可能作業空間に色がつけられてもよい。
【０１１９】
画像データ生成部２０３は、色がつけられた複数の加工可能作業空間を重ね合わせる（図２０のＳ３０２）。そして、画像データ生成部２０３は、複数の加工可能作業空間を示す画像データを生成する（図２０のＳ３０４）。
【０１２０】
図２２は、図３に示された加工作業支援装置２００によって算出される複数の加工可能作業空間を示す画像の例を示す図である。図２２の画像によって、複数の回転角に対応する複数の加工可能作業空間が、視覚的に認識可能になる。
【０１２１】
例えば、図２２に示された複数の加工可能作業空間は、回転角に応じて色分けされる。回転角の絶対値が大きい程、濃い色がつけられ、回転角の絶対値が小さい程、薄い色がつけられた場合、図２２の画像のうち上部は濃い色で表され、下部は薄い色で表される。これにより、回転角に対応する加工可能作業空間を適切に認識することが可能になる。
【０１２２】
図２３は、図３に示された加工作業支援装置２００によって算出される加工可能作業空間を示す図であって、回転角に対応する加工可能作業空間を示す図である。図２３には、Ｂ軸が１１０度回転した場合の加工可能作業空間、および、Ｂ軸が７０度回転した場合の加工可能作業空間が示されている。回転角に対応する加工可能作業空間は、図２２の画像に基づいて、判断可能である。
【０１２３】
さらに、加工作業支援装置２００は、図１の多軸加工機１００だけではなく、複数の多軸加工機について、同じ手順で、複数の加工可能作業空間を算出できる。つまり、加工作業支援装置２００は、同じ手順で、複数の多軸加工機のそれぞれの物理的な形態に応じて、干渉情報を幾何学的に求め、多軸加工機に対応する加工可能作業空間を幾何学的に算出できる。例えば、加工作業支援装置２００は、工具を含む付属部位の形態（長さおよび半径）、および、テーブルの半径等に基づいて、加工可能作業空間を算出できる。
【０１２４】
図２４は、図３に示された加工作業支援装置２００によって算出される複数の加工可能作業空間を示す図であって、複数の多軸加工機に対応する複数の加工可能作業空間を示す図である。図２４には、第１の多軸加工機に対応する加工可能作業空間、第２の多軸加工機に対応する加工可能作業空間、第３の多軸加工機に対応する加工可能作業空間、および、第４の多軸加工機に対応する加工可能作業空間が、示されている。
【０１２５】
例えば、第１の多軸加工機、第２の多軸加工機、第３の多軸加工機、および、第４の多軸加工機では、工具を含む付属部位の形態（長さおよび半径）、および、テーブルの半径等が互いに異なる。加工作業支援装置２００は、これらの違いに従って、図２４のような互いに異なる複数の加工可能作業空間を算出する。
【０１２６】
図２５〜図２６は、加工作業の可否判定、および、工作物の配置決定の例を示す。図２５〜図２６に示される例では、図２４に示された複数の加工可能作業空間が用いられる。なお、ここでは、第１、第２、第３および第４の多軸加工機における複数の軸の構造は、図１に示された多軸加工機１００における複数の軸の構造と同様である。
【０１２７】
図２５は、加工作業の可否判定が行われる第１の工作物の外観図である。図２５に示された工作物４１０について、加工作業の可否が判定され、テーブル上の配置が決定される。
【０１２８】
図２６は、図２５に示された工作物４１０の形態を示す図である。工作物４１０の直径は２００ｍｍであり、工作物４１０の高さは１８０ｍｍである。この例では、Ｂ軸が１１０度または−１１０度回転した状態で、工作物４１０の加工対象部分４１１、４１２の加工作業を行うことができるか否かが判定される。また、Ｂ軸が１１０度または−１１０度回転した状態で、加工対象部分４１１、４１２の加工作業を行うことを前提として、工作物４１０の適切な配置が決定される。
【０１２９】
図２７は、図２５に示された工作物４１０の加工可能な配置の例である。図２７に示された加工可能作業空間は、図２４の第４の多軸加工機に対応する加工可能作業空間である。図２７に示された工作物４１０の配置では、工作物４１０の加工対象部分４１１は、Ｂ軸が−１１０度回転した状態に対応する加工可能作業空間に含まれる。また、工作物４１０の加工対象部分４１２は、Ｂ軸が１１０度回転した状態に対応する加工可能作業空間に含まれる。したがって、図２７の配置では、加工作業が可能である。
【０１３０】
図２８は、図２５に示された工作物４１０の加工不可能な配置の例である。図２８に示された加工可能作業空間は、図２７の加工可能作業空間と同様、図２４の第４の多軸加工機に対応する加工可能作業空間である。
【０１３１】
図２８に示された工作物４１０の配置では、工作物４１０の加工対象部分４１１は、Ｂ軸が１１０度または−１１０度回転した状態に対応する加工可能作業空間に含まれない。この場合、第４の多軸加工機は、加工対象部分４１１を加工できない。
【０１３２】
工作物４１０の加工対象部分４１２は、Ｂ軸が１１０度回転した状態に対応する加工可能作業空間に含まれる。しかし、工作物４１０の一部が、工作物４１０を配置するための空間として予め定められている空間からはみ出している。工作物４１０をこのように配置することは危険である。したがって、図２８に示された配置は、不適切である。
【０１３３】
図２９は、加工作業の可否判定が行われる第２の工作物の外観図である。図２９に示された工作物４２０について、加工作業の可否が判定され、テーブル上の配置が決定される。
【０１３４】
図３０は、図２９に示された工作物４２０の形態を示す図である。工作物４２０の直径は２００ｍｍであり、工作物４２０の高さは２５０ｍｍである。この例では、Ｂ軸が１１０度または−１１０度回転した状態で、工作物４２０の加工対象部分４２１、４２２の加工作業を行うことができるか否かが判定される。
【０１３５】
図３１は、図２９に示された工作物４２０の加工作業が不可能である場合の第１の例を示す図である。図３１に示された加工可能作業空間は、図２４の第４の多軸加工機に対応する加工可能作業空間である。実際には、図３１の加工可能作業空間は、図２７の加工可能作業空間と同じである。
【０１３６】
しかし、工作物４２０は、工作物４１０よりも７０ｍｍ大きい。したがって、工作物４２０の一部が、工作物４２０を配置するための空間として予め定められている空間からはみ出している。工作物４２０をこのように配置することは危険である。したがって、図３１に示された配置は、不適切である。
【０１３７】
また、工作物４２０を配置するための空間からはみ出さないように工作物４２０を配置し、かつ、加工対象部分４２１、４２２を加工可能作業空間に配置することは、不可能である。すなわち、第４の多軸加工機は、工作物４２０の加工対象部分４２１、４２２の加工作業を行うことができない。
【０１３８】
図３２は、図２９に示された工作物４２０の加工作業が不可能である場合の第２の例を示す図である。図３２に示された加工可能作業空間は、図２４の第３の多軸加工機に対応する加工可能作業空間である。第３の多軸加工機に対応する加工可能作業空間は、第４の多軸加工機に対応する加工可能作業空間よりも大きい。
【０１３９】
この例では、工作物４２０の加工対象部分４２２は、Ｂ軸が１１０度回転した状態に対応する加工可能作業空間に含まれる。したがって、工作物４２０の加工対象部分４２２の加工は可能である。
【０１４０】
しかし、工作物４２０の加工対象部分４２１は、Ｂ軸が１１０度または−１１０度回転した状態に対応する加工可能作業空間に含まれていない。したがって、この状態では、工作物４２０の加工対象部分４２１の加工は不可能である。第３の多軸加工機では、加工対象部分４２１を加工する場合と、加工対象部分４２２を加工する場合とで、工作物４２０の配置の変更が必要になる。したがって、工作物４２０の加工対象部分４２１、４２２の加工作業に、第３の多軸加工機を用いることは不適切である。
【０１４１】
図３３は、図２９に示された工作物４２０の加工作業が可能である場合の例を示す図である。図３３に示された加工可能作業空間は、図２４に示された第２の多軸加工機に対応する加工可能作業空間である。
【０１４２】
図３３に示された工作物４２０の配置では、工作物４２０の加工対象部分４２１は、Ｂ軸が−１１０度回転した状態に対応する加工可能作業空間に含まれる。また、工作物４２０の加工対象部分４２２は、Ｂ軸が１１０度回転した状態に対応する加工可能作業空間に含まれる。したがって、図３３の配置では、加工作業が可能である。すなわち、第２の多軸加工機は、工作物４２０の加工対象部分４２１、４２２を適切に加工することができる。
【０１４３】
図２５〜図３３に示された例のように、算出された加工可能作業空間を示す画像に基づいて、加工作業の可否判定、および、工作物の配置判定を適切に行うことが可能である。なお、加工作業支援装置２００の加工作業可否判定部２０４が、算出された加工可能作業空間に基づいて、加工作業の可否判定を行ってもよい。また、加工作業支援装置２００の工作物配置決定部２０５が、算出された加工可能作業空間に基づいて、工作物の配置決定を行ってもよい。
【０１４４】
以上のように、本実施の形態に係る加工作業支援装置２００は、様々な多軸加工機のそれぞれに対応する加工可能作業空間を算出する。特に、加工作業支援装置２００は、複数の部位の物理的な干渉によって加工不可能な空間を除いて、加工可能作業空間を算出する。
【０１４５】
これにより、様々な工作物に対して、加工作業の可否を判定することが可能になる。また、様々な工作物に対して、適切な配置を決定することが可能になる。すなわち、様々な工作物に対して、加工パスの生成前に加工作業の可能な配置が決定される。したがって、加工の準備に費やされる時間および労力が低減する。
【０１４６】
なお、本実施の形態に係る加工作業支援装置２００は、Ｂ軸を中心とする回転に対応する行列を用いている。しかし、加工作業支援装置２００は、Ａ軸またはＣ軸を中心とする回転に対応する行列、Ｘ軸、Ｙ軸またはＺ軸の方向への移動に対応する行列、または、これらの組み合わせにより得られる行列を用いてもよい。これらの行列により、テーブルが様々に動く場合でも、加工可能作業空間をテーブル座標系で取得することが可能になる。
【０１４７】
また、本実施の形態に係る加工作業支援装置２００は、同様の手順で、図３６に示された５軸加工機、および、多軸の機構を有する複合加工機を含むその他の様々な多軸加工機の加工可能作業空間を算出することができる。
【０１４８】
以上、本発明に係る加工作業支援装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。
【０１４９】
例えば、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
【０１５０】
また、本発明は、加工作業支援装置として実現できるだけでなく、加工作業支援装置を構成する処理手段をステップとする加工作業支援方法として実現できる。例えば、それらのステップは、コンピュータによって実行される。
【０１５１】
そして、本発明は、加工作業支援方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。そのプログラムは、ＣＡＤまたはＣＡＭ等のソフトウェアに組み込まれてもよい。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
【０１５２】
また、加工作業支援装置は、コンピュータで実現されてもよい。例えば、コンピュータは、上述の加工作業支援方法に含まれるステップを実行するプロセッサを有する。
【０１５３】
また、加工作業支援装置に含まれる複数の構成要素は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。これらの構成要素は、個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩまたはウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１５４】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１５５】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、加工作業支援装置に含まれる構成要素の集積回路化を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明に係る加工作業支援方法は、多軸加工機を用いて工作物の加工作業を行う製造業全般に応用でき、特に、様々な多軸加工機を用いる工場において有用である。
【符号の説明】
【０１５７】
１００  多軸加工機
１１１、９１１、９２１  工具
１１２、９１２、９２２  テーブル
１１３  付属部位
２００  加工作業支援装置
２０１  干渉情報取得部
２０２  作業空間算出部
２０３  画像データ生成部
２０４  加工作業可否判定部
２０５  工作物配置決定部
３００、３１１、３１２、３２１、３２２  空間
３０１、３０３  加工可能作業空間
３０２、３０４  加工不可能作業空間
４１０、４２０  工作物
４１１、４１２、４２１、４２２  加工対象部分
９１０  ３軸加工機
９２０  ５軸加工機
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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