(57)【要約】【課題】ＣＡＭシステムにより自動作成された２次型のツールパスの不要部分を、１次型のツールパスを利用して自動的に削除する方法を提供する。【解決手段】被加工材Ａ１についてＣＡＭデータとして用いる原始1次型ツールパスＴｐ１を自動作成し、原始1次型ツールパスＴｐ１から不要部分Ｎ１を削除して１次型ツールパスＴ１を作成し、形状を変更した後の被加工材Ａ２について原始２次型ツールパスＴｐ２を自動作成し、1次型ツールパスＴ１を含む所定範囲に設定した近傍空間Ｐと原始2次型ツールパスＴｐ２とを比較し、原始2次型ツールパスＴｐ２のうち近傍空間Ｐに含まれない部分Ｎ２を削除して２次型ツールパスＴ２を作成するツールパス作成方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材についてＣＡＭデータとして用いる原始1次型ツールパスを自動作成し、
前記原始1次型ツールパスから不要部分を削除して１次型ツールパスを作成し、
前記被加工材について形状を変更した後の原始２次型ツールパスを自動作成し、
前記1次型ツールパスを含む所定範囲に設定した近傍空間と前記原始2次型ツールパスとを比較し、
前記原始2次型ツールパスのうち前記近傍空間に含まれない部分を削除して２次型ツールパスを作成するツールパス作成方法。
【請求項２】
前記近傍空間を、前記１次型ツールパスを構成する各点に対応させて設定する請求項１に記載のツールパス作成方法。
【請求項３】
前記近傍空間を設定する際に、前記１次型ツールパスを構成する点間を所定間隔以下の新たな点で補完する請求項２に記載のツールパス作成方法。
【請求項４】
前記近傍空間を、前記１次型ツールパスを構成する点を中心とした球形により規定する請求項２又は３に記載のツールパス作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＭデータとして用いるツールパスの作成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加工材の形状や加工位置、工具の移動等を数値制御して、自動的な加工を行うマシニングセンタを使用する際には、予めツールパスと呼ばれる工具軌跡を設定する必要がある。現在、このツールパスの設定は、市販されているＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）システムを用いて自動作成するのが一般的である。このツールパスに詳細な工具情報や切削条件等を追加し、マシニングセンタのフォーマットに加工したＮＣ用データが最終的に生成される。
【０００３】
被加工物の形状やサイズ、加工の種類や範囲にもよるが、一般的にＣＡＭシステムを用いてツールパスを自動作成するための演算量は膨大である。したがって、被加工物の形状変更や設計変更等が発生した場合に、ツールパスの再演算量を低減する種々の工夫が図られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、一度マスタプログラムを作成すれば、寸法のみが異なる近似形状の製品のツールパスを、一部の変数の値を変更することにより作成可能とする方法が記載されている。また、特許文献２には、被加工材の形状が変更された場合に、形状の変更に連動してツールパスを自動修正するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１１４４０７号
【特許文献２】特開平９−１６０６２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法では、複雑な三次元加工においてはツールパスの座標が膨大かつ複雑であるため、変数化による対応には限界がある。また、特許文献２に記載のシステムにおいては、加工面の形状が三次元的に変更された場合等に対応することは困難である。また、形状変更の情報は作業者が手動で入力するため、人為的ミスの発生の可能性を排除できない。
【０００７】
金型の作製現場において、一度作製した１次型の金型に対して、その金型から生産される製品の歪補正を考慮した２次型の金型を作製することがある。このときの補正は１ｍｍ程度以下の微少量であるにもかかわらず、形状が三次元的に変更された場合には、上記のように特許文献１，２に記載の発明を適用することはできない。
【０００８】
また、ＣＡＭシステムでツールパスを自動作成した場合、不要なツールパスが生成されることがある。これは、意図する範囲にツールパスが確実に生成されるように作成範囲を広めに設定するため、広範囲を一度に演算してから後に必要部位ごとのデータに分割することにより演算時間の節約を図るため、あるいはＣＡＭシステムの特性上、作業者が意図する以上に広い範囲にツールパスが作成されるため等の諸事情による。
【０００９】
この場合、ＣＡＭシステムにより自動的に作成されたツールパスから、不要な部分を削除する作業が発生する。この削除作業は、作業者の技術や経験によって左右されるところが大きく、多大な工数を要することもあるので、極力削減することが望まれる。また、上述のわずかな形状変更を加えた２次型の金型用のツールパスを作成する際には、１次型の金型のツールパスについて行った削除作業と同様の作業を繰り返すことになるため、作業効率が劣る。
【００１０】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたもので、ＣＡＭシステムにより自動作成された２次型のツールパスの不要部分を、１次型のツールパスを利用して自動的に削除する方法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】
【００１１】
本発明に係るツールパス作成方法の第一特徴構成は、被加工材についてＣＡＭデータとして用いる原始1次型ツールパスを自動作成し、前記原始1次型ツールパスから不要部分を削除して１次型ツールパスを作成し、前記被加工材について形状を変更した後の原始２次型ツールパスを自動作成し、前記1次型ツールパスを含む所定範囲に設定した近傍空間と前記原始2次型ツールパスとを比較し、前記原始2次型ツールパスのうち前記近傍空間に含まれない部分を削除して２次型ツールパスを作成する点にある。
【００１２】
第一特徴構成によれば、不要部分を削除した形状変更前の１次型ツールパスの近傍空間を設定し、変更後の形状についてＣＡＭシステムにより自動作成される原始２次型ツールパスから、近傍空間に含まれない部分を削除して２次型ツールパスを作成する。このため、２次型ツールパスの作成に際して、作業者によるツールパスの削除作業が不要となり、２次型ツールパスの作成効率が向上するとともに、２次型ツールパスの精度確保にも寄与する。
【００１３】
第二特徴構成は、前記近傍空間を、前記１次型ツールパスを構成する各点に対応させて設定する点にある。
【００１４】
第二特徴構成によれば、近傍空間を設定するのに線や面でなく点を用いることから、演算が容易となる。また、ＣＡＭデータとして既に存在する１次型ツールパスの構成点を利用するという点においても、演算時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
第三特徴構成は、前記近傍空間を設定する際に、前記１次型ツールパスを構成する点間を所定間隔以下の新たな点で補完する点にある。
【００１６】
第三特徴構成によれば、１次型ツールパスの構成点の配置や間隔等の影響を受けずに近傍空間を設定することができる。このため、例えば１次型ツールパスの曲線部分や構成点の間隔が広い部分についても、一定の間隔で近傍空間を設定することができ、近傍空間が設定されるべき領域に近傍空間が設定されないという不具合の発生を抑えることができる。
【００１７】
第四特徴構成は、前記近傍空間を、前記１次型ツールパスを構成する点を中心とした球形により規定する点にある。
【００１８】
第四特徴構成のごとく、球形で近傍空間を設定することにより演算が容易となる。また、単純な式で近傍空間を規定できるため、原始２次型ツールパスが近傍空間に含まれるか否かの判断も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ツールパス作成作業の手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明により原始２次型ツールパスから不要部分を削除する手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明による２次型ツールパスの作成方法を示す説明図である。
【図４】ツールパスの構成点間の補完方法を示す説明図である。
【図５】近傍空間の設定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るツールパス作成方法の実施形態を図面に基づいて説明する。図１はツールパス作成作業の手順を示すフローチャートである。ツールパスを作成するには、まずＣＡＭシステムで形状データを読み込み（＃０１）、加工工程の条件設定をした上で（＃０２）、ツールパスをＣＡＭシステムに演算させて自動作成する（＃０３）。ツールパスに不要部分がある場合には、その不要部分を削除して（＃０４）、ツールパスを完成させる。以上のようなツールパスの作成手順は一般的なものである。
【００２１】
図２は本発明により原始２次型ツールパスから不要部分を削除する手順を示すフローチャートである。以下、形状変更前の被加工物についてＣＡＭシステムにより自動作成したツールパスを原始１次型ツールパス、原始１次型ツールパスから不要部分を削除したものを１次型ツールパス、形状変更後の被加工物について自動作成したツールパスを原始２次型ツールパス、原始２次型ツールパスから不要部分を削除したものを２次型ツールパスという。
【００２２】
図２の手順で２次型ツールパスを作成するに際しては、図１の手順により１次型ツールパスが完成しており、ＣＡＭシステムにより自動作成された原始２次型ツールパスが作成されていることが前提となる。その上で、原始２次型ツールパスを読み込み（＃１１）、１次型ツールパスを読み込んで（＃１２）、１次型ツールパスの近傍空間を設定する（＃１３）。近傍空間の設定方法については後述する。また、本実施形態では原始２次型ツールパスを読み込んでから、１次型ツールパスを読み込む手順としているが、逆であっても構わない。
【００２３】
次に、原始２次型ツールパスと近傍空間の比較をし（＃１４）、原始２次型ツールパスに近傍空間に含まれない部分があれば（＃１５）、近傍空間に含まれない部分を削除して（＃１６）、２次型ツールパスが完成する（＃１８）。原始２次型ツールパスに近傍空間に含まれない部分がなければ（＃１５）、原始２次型ツールパスを変更せずに（＃１７）、そのまま２次型ツールパスとする（＃１８）。なお、この一連の作業を実行するプログラムはＣＡＭシステムに組み込んでも、別システムとして用意してもよい。
【００２４】
図３はより具体的に２次型ツールパスの作成方法を示す説明図である。ここでは、形状変更前の金型Ａ１についての１次型ツールパスＴ１を利用して、形状変更後の金型Ａ２について、ＣＡＭシステムにより自動作成された原始２次型ツールパスＴｐ２から不要部分Ｎ２を削除して２次型ツールパスＴ２を自動的に作成する方法を示している。金型Ａ１と金型Ａ２とでは、曲面Ｂ１と曲面Ｂ２の形状がわずかに異なるものとする。
【００２５】
まず、形状変更前の金型Ａ１について、ＣＡＭシステムにより原始１次型ツールパスＴｐ１を自動作成する（ａ図）。原始１次型ツールパスＴｐ１はツールパスＭ１及びＮ１からなる。ツールパスＭ１は最終的に必要な１次型ツールパスＴ１であり、ツールパスＮ１は不要部分である。なお、形状変更後の金型Ａ２についての、原始２次型ツールパスＴｐ２、２次型ツールパスＴ２、ツールパスＭ２及びＮ２についても同様である。
【００２６】
原始１次型ツールパスＴｐ１から従来どおりの方法で不要部分Ｎ１を作業者が削除し（ｂ図）、ツールパスＭ１のみからなる１次型ツールパスＴ１が完成する（ｃ図）。この１次型ツールパスＴ１を利用して、原始２次型ツールパスＴｐ２から不要部分Ｎ２を削除する作業を自動化するため、１次型ツールパスＴ１を含む所定範囲に近傍空間Ｐを設定し（ｄ図）、データとして保存しておく（ｅ図）。
【００２７】
次に、形状変更後の金型Ａ２について、ＣＡＭシステムにより原始２次型ツールパスＴｐ２を自動作成する（ｆ図）。この原始２次型ツールパスＴｐ２を構成するツールパスＭ２及びＮ２は、曲面Ｂ２の形状が曲面Ｂ１とは異なるため、ツールパスＭ１及びＮ１とは異なるが、近似するものである。
【００２８】
原始２次型ツールパスＴｐ２から不要部分Ｎ２を自動的に削除するために、まず近傍空間Ｐと原始２次型ツールパスＴｐ２とを比較し、原始２次型ツールパスＴｐ２が近傍空間Ｐに含まれるか否かを判断する（ｇ図）。その結果、近傍空間Ｐに含まれないと認識された不要部分Ｎ２を削除し（ｈ図）、ツールパスＭ２のみからなる２次型ツールパスＴ２が完成する（ｉ図）。
【００２９】
以上のように、原始２次型ツールパスＴｐ２から不要部分Ｎ２を削除して、２次型ツールパスＴ２を作成する際に、既に完成している１次型ツールパスＴ１の近傍空間Ｐを用いることにより、削除作業の自動化が可能となる。その結果、２次型ツールパスＴ２を作成する際の工数削減や作業精度の向上を図ることができる。なお、説明を容易にするため図３においては各ツールパスや近傍空間Ｐを図示したが、必ずしもこれらを可視化する必要はない。
【００３０】
図４はツールパスの構成点間の補完方法を示す説明図であり、図５は近傍空間の設定方法を示す説明図である。ツールパスは一般的に点の集合で構成されるものであり、その構成点の間隔は使用したＣＡＭシステムや設定条件により異なる。例えば、図４（ａ）に示すように、不等間隔で構成点が生成されることもある。
【００３１】
ここで、図５（ａ）に示すごとく、本実施形態ではツールパスＭ１上の各点を中心とする一定の半径の球の集合により近傍空間Ｐを規定する。このとき、ツールパスＭ１を構成する点の間隔が図４（ａ）のように不等間隔で広い部分が存在する場合、ツールパスＭ１を包含する近傍空間Ｐを設定するには、球の半径を大きく設定する必要がある。しかし、球の半径を大きくすると近傍空間Ｐが必要以上に広い範囲となり、削除すべき不要部分Ｎ１をも含む範囲に及ぶおそれがある。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、図４（ｂ）のようにツールパスＭ１の構成点間を所定の間隔の新たな点で補完する。すると、近傍空間Ｐを規定するための球の半径を必要以上に大きくする必要がなくなり、上記の問題を解消できる。なお、構成点間を補完する新たな点の間隔はユーザーが自由に設定できるものとする。
【００３３】
ツールパスＭ１の構成点間を新たな点で補完し、補完後の各点を中心とする球の集合により規定される空間が、図５（ｂ）に示すように近傍空間Ｐとなる。球で近傍空間Ｐを規定することにより、演算が容易となるため、演算時間の短縮とともにエラー発生率の低減が期待できる。図５（ｂ）においては、図を見やすくするために近傍空間Ｐの表面の凹凸を表現していないが、実際には図５（ａ）に示すように、近傍空間Ｐは凹凸のある表面で規定される空間となる。なお、球の半径はユーザーがその値を自由に設定できるものとする。
【００３４】
別の実施形態として、ツールパスを線としてとらえて、その線から所定範囲にある領域を近傍空間として設定してもよいし、ツールパス全体を面としてとらえて、その面から所定範囲にある領域を近傍空間として設定してもよい。また、球以外の形状、例えば、円柱や直方体等で近傍空間を規定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ＣＡＭシステムにより自動作成された２次型のツールパスの不要部分を、１次型のツールパスを利用して自動的に削除する方法を提供する。
【符号の説明】
【００３６】
Ｔｐ１  原始１次型ツールパス（ツールパスＭ１，Ｎ１）
Ｔ１    １次型ツールパス（ツールパスＭ１）
Ｎ１    不要部分（ツールパスＮ１）
Ｔｐ２  原始２次型ツールパス（ツールパスＭ２，Ｎ２）
Ｔ２    ２次型ツールパス（ツールパスＭ２）
Ｎ２    不要部分（ツールパスＮ２）
Ｐ      近傍空間
【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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