(57)【要約】【課題】機械加工装置における加工精度を飛躍的に向上させる。【解決手段】加工支援装置２００は、機械加工装置１によって回転中の工具１４０の工具先端の形状を回転形跡を含む状態で測定する工具先端計測装置３００と、加工工具の実測工具データの輪郭データを利用して、回転形跡が内在した三次元工具データを生成する三次元工具データ生成装置３５０と、この三次元工具データが保存される三次元工具データ蓄積装置４００と、三次元工具データ及び加工形状データを参照して、工具１４０の制御データを生成する加工制御データ生成装置２５０と、を備えるようにした。【選択図】図４
2019153037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工工具によって所定の加工形状に機械加工する機械加工装置の加工制御を支援する加工支援装置であって、
前記機械加工装置によって回転中の前記加工工具の工具先端の形状を、回転中の前記工具先端の回転形跡を含む状態で測定する工具先端計測装置と、
計算機によって実現され、前記工具先端計測装置によって生成される前記加工工具の実測工具データの輪郭データを利用して、前記回転形跡が内在した状態の前記加工工具の三次元先端形状となる三次元工具データを生成する三次元工具データ生成処理部と、
計算機によって実現され、前記三次元工具データ生成処理部によって生成される前記三次元工具データが保存される三次元工具データ蓄積処理部と、
計算機によって実現され、前記三次元工具データ蓄積装置の前記三次元工具データ及びワークの前記加工形状に関する加工形状データを参照して、前記加工工具の制御データを生成する加工制御データ生成処理部と、
を備えることを特徴とする加工支援装置。
【請求項２】
前記工具先端計測装置は、前記工具先端の回転形跡が回転残像として含むように前記工具先端を撮像する撮像装置であることを特徴とする、
請求項１に記載の加工支援装置。
【請求項３】
前記三次元工具データ生成処理部は、
前記実測工具データから前記輪郭データを生成する輪郭抽出処理部と、
前記輪郭データにおける工具中心軸から遠位側のデータを集約して修正輪郭データを生成する輪郭修正処理部と、
前記修正輪郭データを回転させる際の移動軌跡の座標を利用して、前記三次元工具データを生成する三次元変換処理部と、を有することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の加工支援装置。
【請求項４】
前記輪郭抽出処理部は、
基準点又は基準軸となる基準位置を算出する基準位置設定処理部と、
前記基準位置を起点とし、所定ピッチで基準方向に前記実測工具データを複数回走査して、各走査における情報の変化点を輪郭抽出点とする輪郭抽出点決定処理部と、を有し、
複数の前記輪郭抽出点の集合によって前記輪郭データが生成されることを特徴とする、
請求項３に記載の加工支援装置。
【請求項５】
前記輪郭修正処理部は、
前記加工工具の中心軸から左右対称位置に存在すると仮定される一対の前記輪郭抽出点を参照し、一対の前記輪郭抽出点の中で、前記中心軸から遠位に存在する方を選択して修正輪郭抽出点とし、前記修正輪郭抽出点の集合によって前記修正輪郭データを生成することを特徴とする、
請求項４に記載の加工支援装置。
【請求項６】
計算機によって実現され、前記三次元工具データと、前記回転形跡を含まない静止状態の前記加工工具の三次元形状データ又は過去に前記三次元工具データ生成処理部によって生成された前記三次元工具データとの差異を算出する工具検証処理部を備えることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の加工支援装置。
【請求項７】
計算機によって実現され、前記工具検証処理部における差異情報に基づいて、前記加工工具による加工条件を設定する加工条件設定処理部を備え、
前記加工制御データ生成処理部は、前記加工条件を参照して前記加工工具の制御データを生成することを特徴とする、
請求項６に記載の加工支援装置。
【請求項８】
計算機によって実現され、前記工具検証処理部における差異情報に基づいて、前記加工工具の回転速度を変更し、再度、前記工具先端計測装置による測定及び前記三次元工具データ生成処理部による前記三次元形状データの生成を指示する再測定処理部を備えることを特徴とする、
請求項６又は７に記載の加工支援装置。
【請求項９】
前記三次元工具データ蓄積処理部には、同じ前記加工工具に対して複数回に亘って生成される複数の前記三次元工具データが蓄積されており、
前記工具検証処理部は、複数の前記三次元工具データ間の差異を算出することを特徴とする、
請求項６乃至８のいずれかに記載の加工支援装置。
【請求項１０】
前記加工制御データ生成処理部は、
前記制御データに対して、新たに生成される前記三次元形状データに基づいてツールパスを修正する制御データ修正処理部を有することを特徴とする、
請求項９に記載の加工支援装置。
【請求項１１】
前記加工制御データ生成処理部は、
前記三次元工具データを参照して前記加工工具の制御データを生成する際、前記三次元工具データを参照しない場合と比較して、前記加工形状データの加工表面からの前記加工工具の逃げ代量を小さく設定する逃げ代設定処理部を有することを特徴とする、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の加工支援装置。
【請求項１２】
ワークを加工工具によって所定の加工形状に機械加工する機械加工装置の加工制御を支援する加工支援方法であって、
前記機械加工装置によって回転中の前記加工工具の工具先端の形状を、回転中の前記工具先端の回転形跡を含む状態で測定する工具先端計測ステップと、
前記工具先端計測装置によって生成される前記加工工具の実測工具データの輪郭データを利用して、前記回転形跡が内在した状態の前記加工工具の三次元先端形状となる三次元工具データを計算機によって生成する三次元工具データ生成ステップと、
前記三次元工具データ生成ステップによって生成される前記三次元工具データを計算機に保存する三次元工具データ蓄積ステップと、
前記三次元工具データ蓄積ステップの前記三次元工具データ、及び、ワークの前記加工形状に関する加工形状データを参照して、前記加工工具の制御データを生成する加工制御データ生成ステップと、
を備えることを特徴とする加工支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルやエンドミル、フライスカッタ、砥石等の刃物類、およびタッチプローブなどの最適な機械加工を行うために必要な機器類を総称した工具が搭載されたマシニングセンタによって、ワークを加工する際の加工支援技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークに対する加工効率を高めるために、ドリルやエンドミル等の複数の工具をマガジンにセット可能なマシニングセンタが存在する。マシニングセンタは、加工用の数値制御プログラム（ＮＣプログラム）に基づき、ツールチェンジャーによってマガジンから自動的に工具を選択して主軸に搭載し、ワークを機械加工する。
【０００３】
ツールチェンジャーのマガジンには、ＮＣプログラムが要求する種々の工具が予め収納される。例えば、マガジンの０１番にはフライスカッタ、０２番にはエンドミル、０３番にはドリルをセットする。各工具の長さや径あるいは形状は、互いに異なることから、マシニングセンタ側に、各工具の長さ、径、加工点のデータ、例えば、ドリルの場合であればチゼル位置の座標データと工具径、フラットエンドミルの場合は先端座標と工具径、ボールエンドミルの場合は。工具径と円の直径とセンター位置の座標等を入力しておく。このようにすることで、マシニングセンタは、ＮＣプログラムに沿って複数の工具を適宜選定しながら、自動的にワークを加工する事が可能になる。  
【０００４】
ＮＣプログラムは、計算機上で実行されるＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）ソフトウエアによって生成される。このＣＡＭソフトウエアは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトウエアで設計された、加工目標となる製品形状モデルの三次元形状データと、加工前のワークの三次元形状データと、各工具の三次元形状データを利用して、使用工具、工具の移動経路、工具の移動スピード等を設定し、ツールパスと呼ばれる工具の軌跡情報（加工制御データ）を自動生成する。ツールパスは計算機のディスプレイで視覚的に検証できるため、例えば、工具がワークに食い込んだ場合や、工具が機械に当たった場合など、マシニングセンタを動かす前に発見することも可能となる。なお、この制御データは、各マシニングセンタが理解できるように、その仕様に合ったＮＣプログラムに変換されて、マシニングセンタに転送される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２７２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ミクロン単位の精度が要求されるような高精度な製品を作る場合、多種類の工具を使用しながら加工する必要がある。加工工具の先端の状態は、メーカーや機種が同じであっても機械ごとに違った特性を持ち、主軸の回転数等を含む加工条件や環境温度によっても変化する。従って、実際には、その加工精度を高めることが難しく、作業者の熟練度合に依存するという問題があった。
【０００７】
また、ＣＡＭソフトウエアでは、主軸の誤差を配慮し、加工目標値に対して加工量が少なくなるように、ＮＣプログラムに加工逃げ代（加工取り残し代）を設定する必要がある。この際、例えば、図１１（Ｂ）に示すように、加工目標となる製品形状モデルの三次元形状データに、凹状の折れ曲がり部Ｍが存在する場合、加工工具が誤って加工目標値を超えて切削する危険がある。結果、折れ曲がり部Ｍでは、逃げ代Ｎの量を大きく設定しなければならず、加工完了後、作業者の手作業によって、折れ曲がり部Ｍを慎重に研磨して、目標精度を達せしなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、機械加工装置による機械加工において、加工精度を飛躍的に高めることが可能な加工支援技術を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明は、ワークを加工工具によって所定の加工形状に機械加工する機械加工装置の加工制御を支援する加工支援装置であって、前記機械加工装置によって回転中の前記加工工具の工具先端の形状を、回転中の前記工具先端の回転形跡を含む状態で測定する工具先端計測装置と、計算機によって実現され、前記工具先端計測装置によって生成される前記加工工具の実測工具データの輪郭データを利用して、前記回転形跡が内在した状態の前記加工工具の三次元先端形状となる三次元工具データを生成する三次元工具データ生成処理部と、計算機によって実現され、前記三次元工具データ生成処理部によって生成される前記三次元工具データが保存される三次元工具データ蓄積処理部と、計算機によって実現され、前記三次元工具データ蓄積装置の前記三次元工具データ及びワークの前記加工形状に関する加工形状データを参照して、前記加工工具の制御データを生成する加工制御データ生成処理部と、を備えることを特徴とする加工支援装置である。
【００１０】
上記加工支援装置に関連して、前記工具先端計測装置は、前記工具先端の回転形跡が回転残像として含むように前記工具先端を撮像する撮像装置であることを特徴とする。
【００１１】
上記加工支援装置に関連して、前記三次元工具データ生成処理部は、前記実測工具データから前記輪郭データを生成する輪郭抽出処理部と、前記輪郭データにおける工具中心軸から遠位側のデータを集約して修正輪郭データを生成する輪郭修正処理部と、前記修正輪郭データを回転させる際の移動軌跡の座標を利用して、前記三次元工具データを生成する三次元変換処理部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
上記加工支援装置に関連して、前記輪郭抽出処理部は、基準点又は基準軸となる基準位置を算出する基準位置設定処理部と、前記基準位置を起点とし、所定ピッチで基準方向に前記実測工具データを複数回走査して、各走査における情報の変化点を輪郭抽出点とする輪郭抽出点決定処理部と、を有し、複数の前記輪郭抽出点の集合によって前記輪郭データが生成されることを特徴とする。
【００１３】
上記加工支援装置に関連して、前記輪郭修正処理部は、前記加工工具の中心軸から左右対称位置に存在すると仮定される一対の前記輪郭抽出点を参照し、一対の前記輪郭抽出点の中で、前記中心軸から遠位に存在する方を選択して修正輪郭抽出点とし、前記修正輪郭抽出点の集合によって前記修正輪郭データを生成することを特徴とする。
【００１４】
上記加工支援装置に関連して、計算機によって実現され、前記三次元工具データと、前記回転形跡を含まない静止状態の前記加工工具の三次元形状データ又は過去に前記三次元工具データ生成処理部によって生成された前記三次元工具データとの差異を算出する工具検証処理部を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記加工支援装置に関連して、計算機によって実現され、前記工具検証処理部における差異情報に基づいて、前記加工工具による加工条件を設定する加工条件設定処理部を備え、前記加工制御データ生成処理部は、前記加工条件を参照して前記加工工具の制御データを生成することを特徴とする。
【００１６】
上記加工支援装置に関連して、計算機によって実現され、前記工具検証処理部における差異情報に基づいて、前記加工工具の回転速度を変更し、再度、前記工具先端計測装置による測定及び前記三次元工具データ生成処理部による前記三次元形状データの生成を指示する再測定処理部を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記加工支援装置に関連して、前記三次元工具データ蓄積処理部には、同じ前記加工工具に対して複数回に亘って生成される複数の前記三次元工具データが蓄積されており、前記工具検証処理部は、複数の前記三次元工具データ間の差異を算出することを特徴とする。
【００１８】
上記加工支援装置に関連して、前記加工制御データ生成処理部は、前記制御データに対して、新たに生成される前記三次元形状データに基づいてツールパスを修正する制御データ修正処理部を有することを特徴とする。
【００１９】
上記加工支援装置に関連して、前記加工制御データ生成処理部は、前記三次元工具データを参照して前記加工工具の制御データを生成する際、前記三次元工具データを参照しない場合と比較して、前記加工形状データの加工表面からの前記加工工具の逃げ代量を小さく設定する逃げ代設定処理部を有することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成する本発明は、ワークを加工工具によって所定の加工形状に機械加工する機械加工装置の加工制御を支援する加工支援方法であって、前記機械加工装置によって回転中の前記加工工具の工具先端の形状を、回転中の前記工具先端の回転形跡を含む状態で測定する工具先端計測ステップと、前記工具先端計測装置によって生成される前記加工工具の実測工具データの輪郭データを利用して、前記回転形跡が内在した状態の前記加工工具の三次元先端形状となる三次元工具データを計算機によって生成する三次元工具データ生成ステップと、前記三次元工具データ生成ステップによって生成される前記三次元工具データを計算機に保存する三次元工具データ蓄積ステップと、前記三次元工具データ蓄積ステップの前記三次元工具データ、及び、ワークの前記加工形状に関する加工形状データを参照して、前記加工工具の制御データを生成する加工制御データ生成ステップと、を備えることを特徴とする加工支援方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、機械加工装置による機械加工において、加工精度を飛躍的に高めることが可能になるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る加工支援装置が適用されるマシニングセンタの全体構成を示す図である。
【図２】同加工支援装置の詳細構成を示す側面図である。
【図３】同マシニングセンタの本体制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】同加工支援装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】同加工支援装置の三次元工具データ生成処理を示すフロー図である。
【図６】同三次元工具データ生成処理の実測工具データ及び輪郭データの加工態様を説明する工具先端の側面図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は同三次元データ生成処理の修正輪郭データの加工態様を説明する工具先端の側面図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）三次元工具データの加工態様を説明する工具先端の斜視図である。
【図８】同加工支援装置の三次元工具データ蓄積装置のデータ構成を示すブロック図である。
【図９】同加工支援装置の加工条件設定処理を示すフロー図である。
【図１０】同加工支援装置の加工制御データ生成処理を示すフロー図である。
【図１１】同加工制御データによるツールパスを説明する側面図である。
【図１２】同加工制御データによるツールパスを説明する側面図である。
【図１３】同加工支援装置の加工制御データ修正処理を示すフロー図である。
【図１４】他の工具の実測工具データ及び輪郭データの加工態様を説明する工具先端の側面図である。
【図１５】他の工具の実測工具データ及び輪郭データの加工態様を説明する工具先端の側面図である。
【図１６】他の工具の実測工具データ及び輪郭データの加工態様を説明する工具先端の側面図である。
【図１７】同加工支援装置の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係る加工支援装置２００が適用されたマシニングセンタ１の概略構成を示す図である。
【００２５】
＜マシニングセンタ＞
【００２６】
マシニングセンタ１は切削機械加工機であり、基台１１０上において、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向に移動自在であるワークテーブル１２０が設けられている。ワークテーブル１２０の上方には、加工工具（以下、工具）１４０や主軸１３１等が設けされている。工具１４０や主軸１３１は、アーム１１５によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能で、且つ、特に図示しない回転手段によって、Ｚ軸を軸心として回転可能となっている。なお、主軸１３１には、工具１４０をチャックするための工具チャック１３０が設けられている。工具１４０は、チャッキング部１４２と工具本体１４１を同軸状に備えており、このチャッキング部１４２が、工具チャック１３０によって把持される。工具本体１４１の軸方向は、ワークテーブル１２０に対して垂直（Ｚ軸方向に対して平行）となる。
【００２７】
ワークテーブル１２０上には、被加工物となるワーク１７０がセットされている。例えば、工具１４０としてエンドミルが選択されている場合、工具チャック１３０を回転させつつ、下降させることにより、工具本体１４１がワーク１７０に対して目的の形状に切削加工する。なお、マシニングセンタ１は、ＮＣプログラムに従って装置全体を制御する本体制御装置１６０を備えている。
【００２８】
ワークテーブル１２０の脇には、ツールチェンジャー（工具選択手段）１５０が設けられる。このツールチェンジャー１５０は、回転式のマガジン１５２を備えており、このマガジン１５２に複数の工具１４０が予めセットされる。アーム１１５は、主軸１３１をツールチェンジャー１５０上まで移動させて、現在把持している工具１４０（例えばドリル）を開放してマガジン１５２に収容すると共に、ＮＣプログラムで次に要求される工具１４０（例えばエンドミル）を把持する。従って、このマシニングセンタ１は、工具１４０を自動交換できるようになっている。
【００２９】
図３には、マシニングセンタ１の本体制御装置１６０の機能構成が示されている。本体制御装置１６０は、撮影用回転処理部１６１、工具選択処理部１６２、エラー処理部１６４、加工処理部１６６、ワーク採寸処理部１６８を備える。撮影用回転処理部１６１は、後述する工具先端計測装置３００において、工具１４０を撮影する際に、光源装置３０１とレンズユニット３０２との間に工具１４０の先端を位置決めして、所定の回転数で工具１４０を回転させるように制御する。工具選択処理部１６２は、三次元工具データ生成装置３５０からの指示や、ＮＣプログラム（制御データ）からの指示に基づいて、マガジン１５２にセットされている複数の工具１４０から、次に必要な工具１４０を選択して主軸１３１に搭載する。加工処理部１６６は、ＮＣプログラムに基づいてワーク１７０を加工するように制御する。ワーク採寸処理部１６８は、採寸プログラムに基づいてワーク１７０の採寸を行う。
【００３０】
＜加工支援装置の全体構成＞
【００３１】
加工支援装置２００は、加工目標データ生成装置２２０と、工具検証装置２３０と、加工条件設定装置２４０と、加工制御データ生成装置２５０と、工具先端計測装置３００と、三次元工具データ蓄積装置４００を備える。なお、加工目標データ生成装置２２０、工具検証装置２３０、加工条件設定装置２４０、加工制御データ生成装置２５０、三次元工具データ蓄積装置４００は、いわゆるコンピュータとなる汎用計算機で構成される。この汎用計算機は、例えば、中央演算装置やメモリ、記憶装置（ハードディスクやフラッシュメモリ）、通信インタフェース、入力装置、出力装置（ディスプレイ）、内部バス、通信インタフェース等を備えている。なお、汎用計算機の台数は特に限定されず、１台の計算機で全てを実現することもでき、複数台の計算機に分散させて実現することもできる。
【００３２】
加工目標データ生成装置２２０は、ＣＡＤソフトウエアが実行される計算機となる。この加工目標データ生成装置２２０は、加工前のワーク１７０の三次元形状となるワーク形状データ２２２と、最終的な加工目標の三次元形状となる加工形状データ２２４を生成する。
【００３３】
＜工具先端計測装置の全体構成＞
【００３４】
図２には、工具先端計測装置３００の具体的な構成が示されている。工具先端計測装置３００は、高輝度ＬＥＤにて平行光線を出力する光源装置３０１と、撮影手段となるカメラユニット３１０を備える。光源装置３０１とカメラユニット３１０は、基台１１０上の所定位置に設置されている。
【００３５】
カメラユニット３１０は、レンズユニット３０２、ＣＣＤカメラ３０３、コネクタ３０４及びカメラケーブル３０５を備える。レンズユニット３０２は、高倍率のレンズ系で構成され、ＣＣＤカメラ３０３の受光面に対して、例えば、幅（Ｘ方向又はＹ方向）3,500μｍ×高さ（Ｚ方向）2,700μｍの視野範囲の画像を結像させる。このように、幅方向に3000μｍ以上の画角にすると、例えば、直径3ｍｍ以下の工具の先端を、１回の撮像で完了させることができ、複数回に分割撮影する際の誤差を無くすことが可能となる。なお、好ましくは幅方向が5,000μｍ以上、高さ方向が4,000μｍ以上の画角とする。光源装置３０１は、出力される平行光線がワークテーブル１２０の上面（Ｘ−Ｙ平面）と平行となるように、基台１１０上にセットされる。ＣＣＤカメラ３０３は、高解像度のＣＣＤを備えており、例えば、幅方向2,448×高さ方向2,048／ピクセル（画素）の解像度を有する。ＣＣＤカメラ３０３は、受光面に結像される視野範囲の画像に対応した画像信号を出力する。この画像信号は、ピクセル（画素）毎の多階調（例えば、２５６階調）の輝度（明度）信号となる。
【００３６】
光源装置３０１とレンズユニット３０２との間には、工具本体１４１の先端が挿入される。光源装置３０１は、回転する工具本体１４１の先端部分に対して平行光線を出力する。この平行光線をバックライトとすることで、工具本体１４１の先端部分が黒又はグレーの影となった状態の画像がＣＣＤカメラ３０２の受光面に結像される。このＣＣＤカメラ３０２の視野範囲内（画角内）には、工具本体１４１の先端の外形全体が含まれるようになっている。ＣＣＤカメラ３０２から出力される画像信号は、コネクタ３０４及びカメラケーブル３０５を介して三次元工具データ生成装置３５０に供給される。三次元工具データ生成装置３５０は、計算機によって実現されており、その画像信号に対して所定の閾値処理等を施すことによって、画素毎に二値化処理を行い、明側（高輝度側）となる第１値、暗側（低輝度側）となる第２値のいずれかの集合となる画像データに変換する。また、三次元工具データ生成装置３５０は、その処理結果に応じてマシニングセンタ１の本体側の本体制御装置１６０や、加工目標データ生成装置２２０及び加工制御データ生成装置２５０に対して、所定の信号及びデータを送る。
【００３７】
なお、本実施形態では、複数の工具１４０の中に、タッチプローブが含まれるようになっている。タッチプローブは、例えば先端に球状のタッチセンサが設けられており、ワーク１７０と接触すると同時に電子信号を発するものである。従って、このタッチプローブを主軸１３１にセットして、非回転状態で上下動させてワーク１７０と接触させることで、ワーク１７０の平面度や形状を採寸可能となっている。
【００３８】
＜加工支援処理＞
【００３９】
図４には、加工支援装置２００における加工支援プログラムの全体構成が示される。詳細には、計算機で実現される加工目標データ生成装置２２０の加工目標データ生成処理プログラム、工具検証装置２３０における工具検証処理プログラム、加工条件設定装置２４０における加工条件設定処理プログラム、加工制御データ生成装置２５０の加工制御データ生成プログラム、三次元工具データ生成装置３５０の三次元工具データ生成プログラム、三次元工具データ蓄積装置４００の三次元工具データ蓄積プログラムの構成が示される。
【００４０】
＜三次元工具データ生成処理＞
【００４１】
図４乃至図７を参照して、三次元工具データ生成処理について説明する。なお、ここでは、工具１４０として、ボールエンドミルの三次元工具データを生成する場合を例示する。図４に示すように、三次元工具データ生成装置３５０は、工具先端計測装置３００によって生成される実測工具データ５００の輪郭データ５１０を利用して、工具１４０の先端の回転形跡（振動形跡）が内在した状態の加工工具の三次元先端形状となる三次元工具データ５１４を生成する。
【００４２】
具体的に、三次元工具データ生成装置３５０は、撮影処理部３６０、輪郭抽出処理部３６４、輪郭修正処理部３６６、三次元変換処理部３６８、再測定処理部３７０を備える。
【００４３】
撮影処理部３６０は、ツールチェンジャー１５０から目的の工具１４０を取り出して、カメラユニット３１０の光軸上で工具１４０の先端を回転させて、その回転残像を含んだ状態で側面から撮影することで、実測工具データ（工具画像）５００を生成する（図５：ステップ８００〜８０４）。結果、図６（Ａ）に示されるように、実測工具データ５００は、主として、工具１４０が常に存在していない高明度領域５０２と、工具１４０が１回転中に一時的に存在することで残像として映し出される中明度領域５０４と、工具１４０が常に存在する低明度領域５０６を含んだ画像データとなる。なお、中明度領域５０４には、工具１４０が回転中に微細に振動する移動（振動）軌跡も内在する。
【００４４】
輪郭抽出処理部３６４は、図６（Ａ）の実測工具データ５００から、図６（Ｃ）の輪郭データ５１０を生成する。具体的に輪郭抽出処理部３６４は、二値化処理部３６４Ａと、基準位置設定処理部３６４Ｂと、輪郭抽出点設定処理部３６４Ｃを有する。
【００４５】
二値化処理部３６４Ａは、図６（Ａ）で示される高明度領域５０２を第１値（例えば白を意味する０）とし、中明度領域５０４及び低明度領域５０６の双方を第２値（例えば黒を意味する２５６）として、図６（Ｂ）に示されるように、実測工具データ５００を白（０）と黒（２５６）の二値化実測工具データ５０８に変換する（図５：ステップ８０６）。なお、具体的な演算手法としては、図６（Ａ）の実測工具データ５００における高明度領域５０２が最高輝度値（白（０））、低明度領域５０６が最低輝度値（黒（２５６））となる条件の下、グレースケールで実測工具データ５００を再マッピングしてグレースケール画像を生成し、このグレースケール画像の各画素に対して所定の乗数を掛けることで、白（０）以外の場所、即ち少しでも残像が現れる画素の濃度を上げていく。その後、各画素の濃度が所定閾値を超える場合は黒（２５６）、下回る場合は白（０）となるように二値化処理を行う。この結果、比較的明るい残像領域も、全て黒（２５６）側に含まれるようにする。
【００４６】
基準位置設定処理部３６４Ｂは、図５（Ｂ）に示すように、 二値化実測工具データ５０８を利用して基準位置Ｉを算出する（図５：ステップ８０８）。この基準位置Ｉは、例えば、基準点Ｉａや基準軸Ｉｂの座標となる。例えば基準軸Ｉｂは、二値化実測工具データ５０８から算出される工具幅方向の中心軸（回転中心軸）であることが好ましい。また、基準点Ｉａは、基準軸Ｉｂ上であって、かつ、工具１４０の最下点から所定距離だけ上方の位置する場所とすることが好ましい。この所定距離は、あらかじめ設定しておいても良いが、一方、工具１４０の直線部分１４０Ａと湾曲部分１４０Ｂの水平方向の境界線Ｉｃを算出し、基準軸Ｉｂと境界線Ｉｃの交点から基準点Ｉａを算出しても良い。なお、この基準位置Ｉは、本事例に限定されず、他の基準位置であっても良い。
【００４７】
輪郭抽出点設定処理部３６４Ｃは、基準位置Ｉを起点とし、所定ピッチで、予め設定される基準方向Ｄに沿って、二値化実測工具データ５０８を走査して、各走査における情報の変化点を輪郭抽出点とする（図５：ステップ８１０）。例えば図６（Ｃ）に示すように、基準点Ｉａを円弧中心とし、鉛直方向（基準軸Ｉｂ）を０度とした角度１度のピッチで、半径方向となる基準方向Ｄに沿って走査し、二値化実測工具データ５０８の白黒の境界の場所を輪郭抽出点Ｒとする。走査を行う角度範囲を、プラス方向に９０度、マイナス方向に９０度とすれば、最下点を含めて合計１８１個の輪郭抽出点Ｒが得られる。この合計１８１個の輪郭抽出点Ｒの集合によって、回転残像を内側に含んだ状態の工具最大外形となる輪郭データ５１０が得られる。なお、ここでは周方向の角度変化をピッチ方向とし、半径方向Ｄに走査する場合を例示したが、例えば、基準軸Ｉｂに沿った所定距離（所定画素）をピッチ方向とし、各ピッチ点から幅方向となる基準方向ｄに沿って走査して輪郭抽出点ｒを得るようにしても良い。
【００４８】
輪郭修正処理部３６６は、輪郭データ５１０における工具中心軸から遠位側のデータを集約して修正輪郭データ５１２を生成する。具体的に輪郭修正処理部３６６は、図７（Ａ）に示すように、加工工具１４０の中心軸Ｉｂ（基準点Ｉａ）から左右対称位置（又は左右対称角度の延長線上）に存在すると仮定される一対の輪郭抽出点（＋Ｒ１、−Ｒ１）を参照し、一対の輪郭抽出点（＋Ｒ１、−Ｒ１）の中から、基準点Ｉａから遠位に存在する方（ここでは白丸で図示）を選択して、これを修正輪郭抽出点Ｒｆとする（図５：ステップ８１２）。本実施形態では、９０対の輪郭抽出点（＋Ｒ１、−Ｒ１  〜  ＋Ｒ９０、−Ｒ９０）が存在するので、最下点を含めて遠位側を選択した合計９１個の修正輪郭抽出点Ｒｆが得られる。視覚的に説明すると、図７（Ｂ）に示すように、左右それぞれ９０対の輪郭抽出点の中で遠位側（白丸）となる合計９０個の修正輪郭抽出点Ｒｆを、プラス角度側に集約すれば、基準点Ｉａを中心として９０度の角度範囲となる修正輪郭データ５１２が得られる。
【００４９】
三次元変換処理部３６８は、修正輪郭データ５１２を回転させることで得られる移動軌跡の座標を利用して、三次元工具データ５１４を生成する。具体的に三次元変換処理部３６８は、データ回転処理部３５８Ａ及び中実化処理部３５８Ｂを有する。データ回転処理部３５８Ａは、図７（Ｃ）に示すように、９０個となる修正輪郭データ５１２を、工具１４０の回転軸（基準軸Ｉｂ）に沿って、周方向に１度のピッチで３６０度に渡って回転させることにより、修正輪郭抽出点Ｒｆの移動軌跡となる合計３２４００個所（９０個のＲｆ×３６０ピッチ）の座標データ群を得る（図５：ステップ８１４）。この座標データ群は、いわゆる工具１４０の先端の三次元形状となる表面データ（サーフェスデータ）５１４Ｓとなる。中実化処理部３５８Ｂは、図７（Ｄ）に示すように、この表面データ５１４Ｓに対して中間補正によって内部座標データを埋めることで中実データ（ソリッドデータ）に変換し、最終的に三次元工具データ５１４を生成する（図５：ステップ８１６）。
【００５０】
再測定処理部３７０は、後述する工具検証装置２３０における差異情報に基づいて、工具１４０の回転速度を変更し、再度、工具先端計測装置３００による測定及び三次元工具データ生成装置３５０による三次元形状データ５１４の生成を指示する。例えば、工具検証装置２３０において三次元工具データ５１４に内在する工具１４０の振動量（軸ブレ量）が大きいと判定される場合、加工条件の一部となる回転速度を低下させてから三次元形状データ５１４を生成して、軸ブレ量が低下するか否か判定することが好ましい。
【００５１】
なお、三次元工具データ生成装置３５０は、生成される三次元形状データ５１４を、三次元工具データ蓄積装置４００に転送する（図５：ステップ８１８）。図５に示すように、特定の工具１４０の処理が完了したら、他の工具１４０の三次元形状データ５１４に進むか否かを判定し、未測定の工具１４０が存在する場合は（図５：ステップ８２０／ＹＥＳ）、ステップ８００に戻って、他の工具１４０をツールチェンジャー１５０から選択して、三次元形状データ５１４を生成する。他の工具１４０が無ければ（図５：ステップ８２０／ＮＯ）、プログラムを終了する。
【００５２】
＜三次元工具データ蓄積処理＞
【００５３】
三次元工具データ蓄積装置４００のデータ蓄積態様を図８に示す。例えば、Ａ〜Ｄの四種類の工具１４０が存在する場合、三次元工具データ蓄積処理部４００は、各工具１４０について、三次元工具データ５１４の履歴を蓄積する。具体的には、データの生成日時と、好ましい加工条件データも一緒に蓄積されている。また、三次元工具データ蓄積処理部４００は、各工具１４０の静止状態における三次元静止工具データ５１８とその加工条件データも蓄積する。この静止状態における三次元静止工具データ５１８は、工具メーカーから提供される三次元工具データであっても良い。
【００５４】
＜工具検証処理＞
【００５５】
工具検証装置２３０は、三次元工具データ蓄積処理部４００に蓄積される新規の三次元工具データ５１４と、静止状態の三次元静止工具データ５１８又は過去に蓄積された三次元工具データ５１４との差異を算出する。差異データは、様々な目的で利用できる。例えば、この差異が大きい場合は、工具１４０に何らかの異常が生じていると判断して、エラーを発するようにしても良い。
【００５６】
＜加工条件設定処理＞
【００５７】
加工条件設定装置２４０は、工具検証装置２３０における差異情報に基づいて、各工具１４０による加工条件を設定する。この加工条件データは、三次元工具データ蓄積処理部４００に蓄積される。例えば、加工条件設定装置２４０は、新たな（今回の）三次元工具データ５１４と、三次元静止工具データ５１８との差異情報に基づいて、工具１４０の軸ブレが大きいと判断する場合は、加工条件となる加工時の移動速度や回転速度を低下させる（図９：ステップ９００〜ステップ９０６参照）。同様に、新たな（今回の）三次元工具データ５１４と、前回の三次元工具データ５１４との差異情報に基づいて、工具１４０の軸ブレが大きいと判断する場合は、前回の加工条件と比較して、今回の加工条件となる加工時の移動速度や回転速度を低下させる（図９：ステップ９０８〜９１２参照）。なお、前回よりも軸ブレ量が小さくなった場合は、移動速度や回転速度を高めても良い。
【００５８】
＜加工制御データ生成処理＞
【００５９】
加工制御データ生成装置２５０は、ＣＡＭソフトウエアが実行される計算機となる。図４に戻って、加工制御データ生成装置２５０は、ワーク形状データ２２２と、加工目標値となる加工形状データ２２４と、三次元工具データ蓄積装置４００に蓄積されている最新の三次元工具データ５１４を参照して、加工工具を移動させる加工制御データ（ＮＣプログラム）５８０を生成する。
【００６０】
具体的に加工制御データ生成装置２５０は、工具選択処理部２５２、制御データ生成処理部２５４、オフセット量設定処理部２５６、逃げ代設定処理部２５８、加工後ワークデータ生成処理部２６０、制御データ修正処理部２６２を有する。
【００６１】
加工制御データ生成装置２５０は、加工制御データを生成する前処理として、三次元工具データ生成装置３５０に対して、使用予定となる全ての工具１４０について、最新の三次元工具データ５１４を生成するように指示する（図１０：ステップ１００２）。結果、三次元工具データ生成処理が起動して、三次元工具データ蓄積処理部４００の三次元工具データ５１４が更新される。次に、加工制御データ生成装置２５０は、ワーク形状データ２２２と加工形状データ２２４を取得して（図１０：ステップ１００４〜１０００６）、最適な加工手順等を算出する。次いで、加工制御データ生成装置２５０の工具選択処理部２５２は、複数の工具１４０の中から最適な工具１４０を選択して、三次元工具データ蓄積装置４００から、その工具１４０に対応する三次元工具データ５１４を取得する（図１０：ステップ１００８）。更に、その工具１４０の最適な加工条件データを三次元工具データ蓄積装置４００から取得する（図１０：ステップ１０１０）。
【００６２】
逃げ代設定処理部２５８は、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、工具１４０の三次元形状データとして、三次元工具データ５１４を用いる場合と、三次元静止工具データ５１８を用いる場合によって、加工形状データ２２４の目標とする加工表面からの工具１４０の逃げ代量Ｎが異なるように設定する。具体的に三次元工具データ５１４を用いる場合は、三次元静止工具データ５１８の時と比較して、逃げ代量Ｎを小さく設定する。三次元工具データ５１４は、現時点の工具１４０の先端の軸ブレや熱膨張を含む最外縁の形状データとなることから、図１１（Ａ）に示すように、目標とする加工表面Ｈに近づけてもワークを削りすぎることがない。一方、三次元静止工具データ５１８の場合、実際の切削加工時の工具１４０の先端の振動や熱膨張の形状変化が反映されていないので、加工表面Ｈに近づけすぎると、誤って加工表面を超えて削ってしまう可能性がある。結果、図１１（Ｂ）に示すように、逃げ代量Ｎを大きく設定する必要がある。特に本実施形態のように、逃げ代設定処理部２５８は、加工形状データ２２４から凹状の折れ曲がり部Ｍを抽出し、この折れ曲がり部Ｍについては、逃げ代量Ｎを小さく切り替えることが望ましい。
【００６３】
オフセット量設定処理部２５６は、図１２に示すように、工具１４０の中心軸（中心点）と加工表面Ｈの距離（オフセット量Ｆ）を設定する。例えば、図１１（Ａ）に示すように、三次元工具データ５１４Ａの外形が小さい（軸ブレが少ない）場合は、オフセット量ＦＡが小さくなるような移動軌跡ＰＡを設定する。一方、図１１（Ｂ）に示すように、三次元工具データ５１４Ａの外形が大きい（軸ブレが大きい）場合は、オフセット量ＦＢが大きくなるような移動軌跡ＰＢを設定する。このよにすると、逃げ代量Ｎを一定に維持できる。
【００６４】
以上の工程を経て、制御データ生成処理部２５４は、ツールパスとなる加工制御データ５８０を生成し、それに基づいた加工シミュレーションを行う（図１０：ステップ１０１２〜１０１６）。加工後ワークデータ生成処理部２６０は、機械加工後のワーク１７０の三次元形状予測となる加工後ワーク形状データ２２２Ａを生成する（図１０：ステップ１０１８）。この加工後ワーク形状データ２２Ａと、目標値となる加工形状データ２２４の差分となるワークの削り残し部が、許容値以下に収まっていない場合は（図１０：ステップ１０２０／ＮＯ）、追加工が必要となるので、加工後ワーク形状データ２２Ａを初期値としてステップ１００４に戻り、追加工用の加工制御データの生成を繰り返す。ワークの削り残し部が許容値以下に収まる場合は（図１０：ステップ１０２０／ＹＥＳ）、加工制御データ５８０の生成を終了する。この加工制御データ５８０は、特に図示しない記憶装置に蓄積すると共に、マシニングセンタ１の本体制御装置１６０に転送される。
【００６５】
＜加工制御データ修正処理＞
【００６６】
加工制御データ生成装置２５０における制御データ修正処理部２６２は、一旦完成した加工制御データ５８０に対して、工具検証装置２３０等によって算出された差異に基づき、加工制御データ５８０（例えば工具１４０のオフセット値）を修正する。例えば、図１２（Ａ）に示すように、前回測定した三次元工具データ５１４Ａに基づいて生成した加工制御データ５８０が、オフセット値ＦＡとなるツールパスＰＡとなる場合を想定する。図１２（Ｂ）に示すように、新たに再測定した三次元工具データ５１４Ｂの形状が異なる場合、その差異を反映するべく、加工制御データ５８０について、オフセット値ＦＢとなるツールパスＰＢに修正して、逃げ代量Ｎを同じに保つ。
【００６７】
具体的に、加工制御データ生成装置２５０は、三次元工具データ生成装置３５０に対して、使用予定となる工具１４０について、加工タイミング毎に、最新の三次元工具データ５１４に更新するように指示する（図１３：ステップ１３０２〜１３０４）。その後、制御データ修正処理部２６２は、記憶装置に蓄積される生成済みの加工制御データ５８０を取得し（図１３：ステップ１３０６）、この加工制御データ５８０に内在する過去の（当時の）三次元工具データを抽出する（図１３：ステップ１３０８）。次いで、制御データ修正処理部２６２は、最新の三次元工具データ５１４と（当時の）三次元工具データを比較して、その差異を抽出し（図１３：ステップ１３１０）、この差異に基づいて、加工制御データ５８０のオフセット値（又はツールパス）を修正して、新たな加工制御データし、これを本体制御装置１６０に転送する。
【００６８】
なお、一旦生成された加工制御データ５８０は、同じ動作環境でワーク加工を繰り返す限り、原則として修正は不要だが、マシニングセンタ１自身の温度や周囲の気温が変化した場合や、工具１４０を再セットした場合、加工を繰り返すことで工具１４０の摩耗が進展していると予測される場合等の場合、制御データ修正処理部２６２を起動して修正を行えばよい。より高精度な加工を実現するには、マシニングセンタ１でワークを交換する際に、毎回、加工制御データ修正処理を起動して加工制御データ５８０を修正しても良く、更に詳細には、ツールチェンジャー１５０で工具１４０を交換する際に、毎回、加工制御データ修正処理を起動して、交換した工具１４０に対応する加工制御データを修正しても良い。
【００６９】
以上、本実施形態の加工支援装置２００によれば、実際に回転している最中の工具１４０を計測し、その輪郭データを利用して、工具先端の三次元工具データ５１４を生成できる。さらに、この三次元工具データ５１４を利用して、ＮＣプログラムとなる加工制御データ５８０を生成する。従って、工具１４０を、加工目標値に高精度に近づけて、ワーク１７０を最後まで加工することが可能となり、極めて高精度な機械加工を実現できる。
【００７０】
三次元工具データ５１４を生成する際は、実測工具データ５００の輪郭を抽出し、工具中心軸から線対称となる一対の輪郭点から遠位側を選択し、これを中心軸周りに回転させる。結果、三次元工具データ５１４は、最も外側（遠位）側の輪郭の回転軌跡の集合体となるので、これ以上に、実際の工具１４０が外側に振動することが無い。
【００７１】
更に加工支援装置２００では、工具検証処理として、新旧の三次元工具データ５１４を比較したり、三次元工具データ５１４と静止状態の三次元静止工具データ５１８を比較したりする。従って、この比較データを参照して、加工制御データ５８０を生成したり、修正したりできる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、工具１４０としてボールエンドミルの場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。図１４には、コーナーが丸みを有するラジアスエンドミルの三次元工具データの生成工程を示す。図１４（Ａ）に示す実測工具データ５００に対して、図１４（Ｂ）に示すように二値化実測工具データ５０８に変換する。次いで、丸みを有する左右の角部を抽出し、その角部の曲率円Ｃにおいて、それぞれ、９０度分の輪郭抽出点Ｒを抽出する。その座標は、基準点Ｉａからの座標とする。更に図１４（Ｃ）に示すように、角部以外の直線部分について、所定のピッチで輪郭抽出点Ｒを抽出する。図１４（Ｂ）及び（Ｃ）の輪郭抽出点Ｒの集合が、輪郭データ５１０となる。その後は、輪郭修正処理部によって修正輪郭データを生成し、これを回転させることで三次元工具データを生成できる。
【００７３】
図１５には、スクエアエンドミルの三次元工具データの生成工程を示す。スクエアエンドミルの場合、実測工具データ５００を二値化処理すると、長方形の画像となる。従って、周囲の直線部分について、所定のピッチで輪郭抽出点Ｒを抽出する。この輪郭抽出点Ｒの集合が輪郭データ５１０となる。その後は、輪郭修正処理部によって修正輪郭データを生成し、これを回転させることで三次元工具データを生成できる。
【００７４】
図１６には、一枚刃エンドミルの三次元工具データの生成工程を示す。図１６（Ａ）の静止状態に示すように、一枚刃エンドミルでは、刃先が、軸部から径方向外側に突出する。従って、図１６（Ｂ）に示すように、一枚刃エンドミルの回転中に測定される実測工具データ５００は、高明度領域５０２、中明度領域５０４及び低明度領域５０６に分かれる。これを二値化実測工具データ５０８に変換すると図１６（Ｃ）のようになり、図１５のスクエアエンドミルと同様な長方形の画像となる。従って、周囲の直線部分について、所定のピッチで輪郭抽出点Ｒを抽出する。この輪郭抽出点Ｒの集合が輪郭データ５１０となる。その後は、輪郭修正処理部によって修正輪郭データを生成し、これを回転させることで三次元工具データを生成できる。
【００７５】
なお、上記実施形態では、一つのカメラユニット３１０によって、回転中の工具１４０の側面を撮像する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば図１７に示すように、平面視した場合において、Ｘ軸方向から撮像するカメラユニット３１０Ｘと、Ｙ軸方向から撮像するカメラユニット３１０Ｙによって、二枚の画像（実測工具データ）を得るようにしても良い。この場合、Ｘ軸とＹ軸の双方の実測工具データにおいて、それぞれＸ軸視の輪郭データとＹ軸視の輪郭データを抽出し、輪郭修正処理部３６６は、これらのＸ軸視の輪郭データとＹ軸視の輪郭データの全てにおいて、最も遠位となる輪郭を抽出することができる。このようにすると、工具１４０が偏心状態で軸ブレする場合等において、より高精度な三次元工具データを生成できる。
【００７６】
更に上記実施形態では、ＣＣＤカメラによる工具の撮像画像を実測工具データとする場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、レーザースキャン等によって回転中の工具をスキャンして、直接、座標データを取得することも可能である。
【００７７】
また、上記実施形態では、三次元工具データ蓄積装置や加工制御データ生成装置が、マシニングセンタと別体となる場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、これらの全体又は一部の機能が、マシニングセンタ側に内蔵される場合も、本発明の概念に含まれる。
【００７８】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７９】
１    マシニングセンタ
１４０    工具
１５０    ツールチェンジャー
１６０    本体制御装置
１７０    ワーク
２００    加工支援装置
２２０    加工目標データ生成装置
２２２    ワーク形状データ
２２４    加工形状データ
２３０    工具検証装置
２４０    加工条件設定装置
２５０    加工制御データ生成装置
２６２    制御データ修正処理部
３００    工具先端計測装置
３０１    光源装置
３１０    カメラユニット
３５０    三次元工具データ生成装置
４００    三次元工具データ蓄積装置
５００    実測工具データ
５０８    二値化実測工具データ
５１０    輪郭データ
５１２    修正輪郭データ
５１８    三次元静止工具データ
５８０    加工制御データ
【図１】
2019153037.tif 000003
【図２】
2019153037.tif 000004
【図３】
2019153037.tif 000005
【図４】
2019153037.tif 000006
【図５】
2019153037.tif 000007
【図６】
2019153037.tif 000008
【図７】
2019153037.tif 000009
【図８】
2019153037.tif 000010
【図９】
2019153037.tif 000011
【図１０】
2019153037.tif 000012
【図１１】
2019153037.tif 000013
【図１２】
2019153037.tif 000014
【図１３】
2019153037.tif 000015
【図１４】
2019153037.tif 000016
【図１５】
2019153037.tif 000017
【図１６】
2019153037.tif 000018
【図１７】
2019153037.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月5日(2018.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工工具によって所定の加工形状に機械加工する機械加工装置の加工制御を支援する加工支援装置であって、
前記機械加工装置によって回転中の前記加工工具の工具先端の形状を、回転中の前記工具先端の回転形跡を含む状態で測定する工具先端計測装置と、
計算機によって実現され、前記工具先端計測装置によって生成される前記加工工具の実測工具データの輪郭データを利用して、前記回転形跡が内在した状態の前記加工工具の三次元先端形状となる三次元工具データを生成する三次元工具データ生成処理部と、
計算機によって実現され、前記三次元工具データ生成処理部によって生成される前記三次元工具データが保存される三次元工具データ蓄積処理部と、
計算機によって実現され、前記三次元工具データ蓄積処理部の前記三次元工具データ及びワークの前記加工形状に関する加工形状データを参照して、前記加工工具の制御データを生成する加工制御データ生成処理部と、
を備えることを特徴とする加工支援装置。
【請求項２】
前記工具先端計測装置は、前記工具先端の回転形跡が回転残像として含むように前記工具先端を撮像する撮像装置であることを特徴とする、
請求項１に記載の加工支援装置。
【請求項３】
前記三次元工具データ生成処理部は、
前記実測工具データから前記輪郭データを生成する輪郭抽出処理部と、
前記輪郭データにおける工具中心軸から遠位側のデータを集約して修正輪郭データを生成する輪郭修正処理部と、
前記修正輪郭データを回転させる際の移動軌跡の座標を利用して、前記三次元工具データを生成する三次元変換処理部と、を有することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の加工支援装置。
【請求項４】
前記輪郭抽出処理部は、
基準点又は基準軸となる基準位置を算出する基準位置設定処理部と、
前記基準位置を起点とし、所定ピッチで基準方向に前記実測工具データを複数回走査して、各走査における情報の変化点を輪郭抽出点とする輪郭抽出点決定処理部と、を有し、
複数の前記輪郭抽出点の集合によって前記輪郭データが生成されることを特徴とする、
請求項３に記載の加工支援装置。
【請求項５】
前記輪郭修正処理部は、
前記加工工具の中心軸から左右対称位置に存在すると仮定される一対の前記輪郭抽出点を参照し、一対の前記輪郭抽出点の中で、前記中心軸から遠位に存在する方を選択して修正輪郭抽出点とし、前記修正輪郭抽出点の集合によって前記修正輪郭データを生成することを特徴とする、
請求項４に記載の加工支援装置。
【請求項６】
計算機によって実現され、前記三次元工具データと、前記回転形跡を含まない静止状態の前記加工工具の三次元形状データ又は過去に前記三次元工具データ生成処理部によって生成された前記三次元工具データとの差異を算出する工具検証処理部を備えることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の加工支援装置。
【請求項７】
計算機によって実現され、前記工具検証処理部における差異情報に基づいて、前記加工工具による加工条件を設定する加工条件設定処理部を備え、
前記加工制御データ生成処理部は、前記加工条件を参照して前記加工工具の制御データを生成することを特徴とする、
請求項６に記載の加工支援装置。
【請求項８】
計算機によって実現され、前記工具検証処理部における差異情報に基づいて、前記加工工具の回転速度を変更し、再度、前記工具先端計測装置による測定及び前記三次元工具データ生成処理部による前記三次元形状データの生成を指示する再測定処理部を備えることを特徴とする、
請求項６又は７に記載の加工支援装置。
【請求項９】
前記三次元工具データ蓄積処理部には、同じ前記加工工具に対して複数回に亘って生成される複数の前記三次元工具データが蓄積されており、
前記工具検証処理部は、複数の前記三次元工具データ間の差異を算出することを特徴とする、
請求項６乃至８のいずれかに記載の加工支援装置。
【請求項１０】
前記加工制御データ生成処理部は、
前記制御データに対して、新たに生成される前記三次元形状データに基づいてツールパスを修正する制御データ修正処理部を有することを特徴とする、
請求項９に記載の加工支援装置。
【請求項１１】
前記加工制御データ生成処理部は、
前記三次元工具データを参照して前記加工工具の制御データを生成する際、前記三次元工具データを参照しない場合と比較して、前記加工形状データの加工表面からの前記加工工具の逃げ代量を小さく設定する逃げ代設定処理部を有することを特徴とする、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の加工支援装置。
【請求項１２】
ワークを加工工具によって所定の加工形状に機械加工する機械加工装置の加工制御を支援する加工支援方法であって、
前記機械加工装置によって回転中の前記加工工具の工具先端の形状を、回転中の前記工具先端の回転形跡を含む状態で測定する工具先端計測ステップと、
前記工具先端計測ステップによって生成される前記加工工具の実測工具データの輪郭データを利用して、前記回転形跡が内在した状態の前記加工工具の三次元先端形状となる三次元工具データを計算機によって生成する三次元工具データ生成ステップと、
前記三次元工具データ生成ステップによって生成される前記三次元工具データを計算機に保存する三次元工具データ蓄積ステップと、
前記三次元工具データ蓄積ステップの前記三次元工具データ、及び、ワークの前記加工形状に関する加工形状データを参照して、前記加工工具の制御データを生成する加工制御データ生成ステップと、
を備えることを特徴とする加工支援方法。