(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材形状に対して部分的な加工を行うための加工単位データに基づいて制御指令データを生成する自動プログラミング装置であって、
前記加工単位データの加工領域形状データを生成する加工領域形状生成部と、
前記加工領域形状データを面取り加工の対象部位についての形状データとし、前記加工領域形状データと予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データとに基づいて面取り加工のための面取り加工工具の工具パスデータを生成する面取り加工工具パス生成部とを備え、
前記面取り加工工具パス生成部は、前記加工領域形状データと予め記憶されている前記加工条件データとに基づいて前記面取り加工工具の工具パスデータを生成する際に基準とする基準点列の形状データを生成する基準点列生成部と、
前記基準点列の形状データと予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データとに基づいて前記面取り加工工具が面取り加工を施しながら通過する際の工具位置を決定するための工具基準位置データを生成する工具基準位置生成部と、
前記工具基準位置データと予め記憶されている前記使用工具データとに基づいて前記面取り加工工具の工具パスデータを生成する工具パス生成部とを有し、
前記工具基準位置生成部は、前記基準点列の形状データと予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データとに基づいて直交３軸に加えて回転軸を有する多軸制御による加工機で面取り加工を行う場合に得られる加工結果形状である理想形状を定義するとともに、
前記多軸制御による加工機および直交３軸制御による加工機のうちのいずれかを用いて面取り加工を行う場合に、
前記制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で前記理想形状を生成することが可能と判断されたときには、前記理想形状を用いて前記工具基準位置データを生成し、
前記制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で前記理想形状を生成することが不可能と判断されたときには、直交３軸制御による加工機を用いて予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データに基づく近似計算によって前記面取り加工を行う場合の加工結果形状を、前記理想形状を近似した近似形状として定義し、前記近似形状を用いて前記工具基準位置データを生成することを特徴とする自動プログラミング装置。
【請求項２】
前記工具基準位置生成部は、近似計算における評価指標を面取り加工の対象部位についての形状データ中に保持することを特徴とする請求項１記載の自動プログラミング装置。
【請求項３】
近似計算における評価指標は、面取り加工における面取り加工面の幅又は工具基準位置であることを特徴とする請求項２記載の自動プログラミング装置。
【請求項４】
素材形状に対して部分的な加工を行うための加工単位データに基づいて制御指令データを生成する自動プログラミング方法であって、
前記加工単位データの加工領域形状データを生成する工程と、
前記加工領域形状データと予め記憶されている加工条件データとに基づいて面取り加工工具の工具パスデータを生成する際に基準とする基準点列の形状データを生成する工程と、
前記基準点列の形状データと予め記憶されている前記加工条件データおよび使用工具データとに基づいて前記面取り加工工具が面取り加工を施しながら通過する際の工具位置を決定するための工具基準位置データを生成する工程と、
前記工具基準位置データと予め記憶されている前記使用工具データとに基づいて前記面取り加工工具の工具パスデータを生成する工程とを有し、
前記工具基準位置データを生成する工程は、前記基準点列の形状データと予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データとに基づいて直交３軸に加えて回転軸を有する多軸制御による加工機で面取り加工を行う場合に得られる加工結果形状である理想形状を定義するとともに、
前記多軸制御による加工機および直交３軸制御による加工機のうちのいずれかを用いて面取り加工を行う場合に、
前記制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で前記理想形状を生成することが可能と判断されたときには、前記理想形状を用いて前記工具基準位置データを生成し、
前記制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で前記理想形状を生成することが不可能と判断されたときには、直交３軸制御による加工機を用いて予め記憶されている前記加工条件データおよび前記使用工具データに基づく近似計算によって前記面取り加工を行う場合の加工結果形状を、前記理想形状を近似した近似形状として定義し、前記近似形状を用いて前記工具基準位置データを生成する工程であることを特徴とする自動プログラミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、素材形状に面取り加工を施す際に、簡単な操作によって工具を移動させて加工するための工具パスデータ（工具経路データ）を生成でき、かつ、面取り加工方法の制限によっては目標とする加工結果形状を得るために必要な加工条件を満たさない場合でも、指定された加工条件の範囲内で目標とする加工結果形状に近づけるような加工結果を取得できる自動プログラミング装置および自動プログラミング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工領域形状、使用工具、加工条件などのデータを含んだ部分的な加工を行うための加工単位データが入力され、入力された加工単位データから工作機械を動作させるための制御指令情報を生成する自動プログラミング装置において、素材形状に施す面取り加工は、おもに隣接する面と面が交差する境界部分の角部を取り除く加工であり、曲面どうしの境界部分が対象となる場合にはその面取り部分の形状は複雑となり、このような複雑な形状に対して精確さを持って加工するためには加工制御方法も複雑なものとなる。このため、通常は人手あるいは自動プログラミング装置によって予め作成された面取り加工用のＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）プログラムに従って加工するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５０３３２６号公報（第７−１１頁、第８図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された自動プログラミング装置において、素材形状に施す面取り加工は、通常、人手あるいは自動プログラミング装置によって予め作成された面取り加工用のＮＣプログラムに従って加工されているが、曲面を含む境界部分の加工部位となる形状は複雑である。一般的に複雑形状にできるだけ精確に対応した面取り加工を行おうとすれば、直交３軸だけではなく回転軸も加えた制御による加工が必要となる場合が多い。例えば、直交３軸に回転２軸を加えた５軸制御による加工などである。３軸制御と比較して、５軸制御をはじめとする多軸制御加工機向けのＮＣプログラム生成においては、まず、ＮＣプログラム生成に必要となる情報量が多く、また、ＮＣプログラム生成のための処理も煩雑となり、さらに、作成されたＮＣプログラム自体も複雑となり、専用システムを用いて演算する場合が多い。
【０００５】
しかしながら、面取り加工においては、大抵の場合は角部を取り除くことが主目的であるので厳密な精度を要求されることは少なく、せっかく高価な多軸制御加工機と高価な専用システムによって精度のよい演算結果を得ても、演算結果を充分に活かせず効率的ではないという問題点があった。また、５軸制御加工機は高価であり操作も複雑であるため操作者の力量次第ではその機能を十分に使いこなすことができない場合がある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、素材形状に面取り加工を施す際に、高価で操作が煩雑な回転制御軸を含む多軸制御加工機、および、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）装置や特別な機能を持つＮＣ装置を用いなくても、簡単な操作で、回転軸を含む多軸制御による加工機での面取り加工面に近似した直交３軸制御による加工機での面取り加工の工具パス（工具経路）を生成でき、操作時間が短縮でき加工能率が向上する自動プログラミング装置および自動プログラミング方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る自動プログラミング装置は、素材形状に対して部分的な加工を行うための加工単位データに基づいて制御指令データを生成する自動プログラミング装置であって、加工単位データの加工領域形状データを生成する加工領域形状生成部と、加工領域形状データを面取り加工の対象部位についての形状データとし、加工領域形状データと予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データとに基づいて面取り加工のための面取り加工工具の工具パスデータを生成する面取り加工工具パス生成部とを備え、面取り加工工具パス生成部は、加工領域形状データと予め記憶されている加工条件データとに基づいて面取り加工工具の工具パスデータを生成する際に基準とする基準点列の形状データを生成する基準点列生成部と、基準点列の形状データと予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データとに基づいて面取り加工工具が面取り加工を施しながら通過する際の工具位置を決定するための工具基準位置データを生成する工具基準位置生成部と、工具基準位置データと予め記憶されている使用工具データとに基づいて面取り加工工具の工具パスデータを生成する工具パス生成部とを有し、工具基準位置生成部は、基準点列の形状データと予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データとに基づいて直交３軸に加えて回転軸を有する多軸制御による加工機で面取り加工を行う場合に得られる加工結果形状である理想形状を定義するとともに、多軸制御による加工機および直交３軸制御による加工機のうちのいずれかを用いて面取り加工を行う場合に、制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で理想形状を生成することが可能と判断されたときには、理想形状を用いて工具基準位置データを生成し、制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で理想形状を生成することが不可能と判断されたときには、直交３軸制御による加工機を用いて予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データに基づく近似計算によって面取り加工を行う場合の加工結果形状を、理想形状を近似した近似形状として定義し、近似形状を用いて工具基準位置データを生成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る自動プログラミング装置は、加工領域形状データと予め記憶されている加工条件データとに基づいて面取り加工工具の工具パスデータを生成する際に基準とする基準点列の形状データを生成する基準点列生成部と、基準点列の形状データと予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データとに基づいて面取り加工工具が面取り加工を施しながら通過する際の工具位置を決定するための工具基準位置データを生成する工具基準位置生成部と、工具基準位置データと予め記憶されている使用工具データとに基づいて面取り加工工具の工具パスデータを生成する工具パス生成部とを有する面取り加工工具パス生成部を備え、工具基準位置生成部は、基準点列の形状データと予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データとに基づいて直交３軸に加えて回転軸を有する多軸制御による加工機で面取り加工を行う場合に得られる加工結果形状である理想形状を定義するとともに、多軸制御による加工機および直交３軸制御による加工機のうちのいずれかを用いて面取り加工を行う場合に、制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で理想形状を生成することが可能と判断されたときには、理想形状を用いて工具基準位置データを生成し、制御指令データの出力を受けて面取り加工を実行する加工機で理想形状を生成することが不可能と判断されたときには、直交３軸制御による加工機を用いて予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データに基づく近似計算によって面取り加工を行う場合の加工結果形状を、理想形状を近似した近似形状として定義し、近似形状を用いて工具基準位置データを生成するので、簡単な操作で、回転軸を含む多軸制御による加工機での面取り加工面に近似した直交３軸制御による加工機での面取り加工の工具パスを生成でき、操作時間が短縮でき加工能率が向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における自動プログラミング装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における自動プログラミング装置のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１における選択されたエッジを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１における面取り加工の加工単位データである。
【図５】本発明の実施の形態１における面取り加工対照部位形状参照データである
【図６】本発明の実施の形態１における面取り加工工具パス生成部の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態１における面取り加工工具パス生成の説明に用いる素材形状の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における面取り加工工具パス生成部で行う処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１における理想形状における基準断面の説明図である。
【図１０】図９に示した基準断面で切り取られた理想形状の断面図である。
【図１１】図１０に示した理想形状に対する近似形状の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における理想形状の面取り加工面の幅と近似形状の面取り加工面の幅との一致について説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における面取り幅を保持データとする場合の工具基準位置を求める処理のフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態１における面取り幅を保持データとする場合の処理計算に関する説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態１における近似形状の基準断面上での面取り面の模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態１における近似形状の基準断面上での面取り面の模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態１における基準平面の法線方向ベクトルに対して垂直方向から見た点の模式図である。
【図１８】本発明の実施の形態１における工具基準位置を保持データとする場合の説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態１における工具基準位置を保持データとする場合の工具基準位置を求める処理のフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態１における基準平面の法線方向ベクトルに対して垂直方向から見た点の模式図である。
【図２１】本発明の実施の形態１における近似形状の基準断面上での面取り面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における自動プログラミング装置の構成図である。自動プログラミング装置は、素材形状に対して部分的な加工を行うための部分加工の加工単位データに基づいて制御指令データを生成するものであって、加工領域形状、加工方法、使用工具、加工条件などのデータを含んだ部分的な加工を行うための加工単位データが入力され、入力された加工単位データを解析して工作機械を動作させるための制御指令データを生成するものである。図１において、自動プログラミング装置は、素材形状データ入力部１、加工単位データ入力部２、加工プログラム記憶部３、加工領域形状生成部８、および制御指令生成部１０によって構成される。
【００１１】
加工単位データは、加工領域形状、加工方法、使用工具、加工条件などのデータから構成される。それぞれのデータは、例えば、加工領域形状データとして輪郭形状データ、加工方法データとして加工の種類や加工手順、使用工具として各加工手順における工具を特定するデータ、加工条件として各加工手順における主軸回転数、送り速度などのデータを有している。
【００１２】
素材形状データ入力部１は、素材形状を定義するデータを外部入力し、加工プログラム記憶部３にデータを格納する。素材形状を定義するデータとしては、中空円筒状の素材形状を例にすると、外周部円筒面の直径、中空部円筒面の直径、および、円筒面中心軸方向長さが該当する。加工単位データ入力部２は、加工プログラム記憶部３に記憶された加工単位データに含まれる加工領域形状データを参照する他加工単位参照型の加工単位データを入力し、他加工単位参照型の加工単位データを加工プログラム記憶部３へ出力するものであり、加工領域形状、加工方法、使用工具、加工条件などの加工単位を定義するデータを外部入力し、加工プログラム記憶部３にデータを格納する。他加工単位参照型の加工単位データとしては面取り加工の加工単位データなどがある。加工プログラム記憶部３は、素材形状データと他加工単位参照型の加工単位データを含めた加工単位データの加工順に並んだリストを記憶する。
【００１３】
また、加工後素材形状生成部４は、加工プログラム記憶部３に記憶されている素材形状データおよび加工単位データに基づいて加工後素材形状データを生成するものであり、生成された加工後素材形状データは、関連加工単位データ抽出部５で表示・処理される。加工後素材形状データは、素材形状データと既定義済みの加工単位の加工領域形状データとに基づき、素材形状から既定義済みの加工単位の加工領域形状を除去した加工領域除去素材形状データである。関連加工単位データ抽出部５は、加工単位データ入力部２において面取り加工の加工単位データを外部入力する際に、加工後素材形状生成部４で生成された加工後素材形状データをグラフィック表示させる。そして、オペレータからの面取り加工対象部位の指示を受けて、加工領域除去素材形状に転写された加工領域形状の面に、対応する加工単位の加工領域形状の面を特定するためのデータを属性として付加し、加工領域除去素材形状上で指示されたエッジから、それに隣接する面に付属している加工単位の加工領域形状の面を特定するためのデータを抽出し、抽出したデータから他加工単位参照型加工単位の加工領域形状データの参照データを抽出し、加工単位データ入力部２へ参照データを送る。
【００１４】
なお、加工プログラム解析部６は、加工プログラムから制御指令を生成する際に、加工プログラム記憶部３に記憶された加工単位データを解析し、工具パスデータ生成のための使用工具データ、加工条件データなどを予め記憶し、工具パス生成部７および面取り加工工具パス生成部９へデータを送る。工具パス生成部７は、面取り加工以外の加工単位について加工単位データから工具パスデータを生成し、制御指令生成部１０に工具パスデータを送る。加工領域形状生成部８は、加工単位データを解析して制御指令データを生成する際に、他加工単位参照型加工単位データについて、参照する加工単位の加工領域形状データと加工プログラム記憶部３に記憶されている素材形状データとから、部分加工の加工単位データの加工領域形状データ、つまり、面取り加工を施す部位の加工領域形状データを生成する。そして、加工領域形状生成部８は、面取り加工を施す部位の加工領域形状データを面取り加工工具パス生成部９へ送る。
【００１５】
面取り加工工具パス生成部９は、面取り加工の加工単位について加工領域形状生成部８で抽出された面取り加工の加工領域形状データを面取り加工の対象部位についての形状データとする。そして、面取り加工の対象部位についての形状データ、加工プログラム解析部６に予め記憶されている加工条件データや使用工具データなどから面取り加工のための面取り加工工具の工具パスデータを生成し、制御指令生成部１０に工具パスデータを送る。制御指令生成部１０は、加工領域形状データを含めた部分加工の加工単位データに基づいて制御指令データを生成するものであって、工具パス生成部７および面取り加工工具パス生成部９で生成された工具パスデータを受け取り、工作機械を制御するための制御指令データを生成して制御装置の制御部（図示せず）へ出力する。
【００１６】
このように構成された自動プログラミング装置の動作について説明する。図２に本実施の形態における自動プログラミング装置のフローチャートを示す。自動プログラミング装置は、図２に示すフローチャートに従って動作する。
【００１７】
ステップＳ２０１では、プログラム入力を行うかどうかのオペレータ指示をチェックしており、プログラム入力を実施する指示の場合はステップＳ２０２へ進み、実施しない指示の場合はステップＳ２０９へ進む。
ステップＳ２０２では、素材形状データの入力を行うかどうかのオペレータ指示をチェックしており、素材形状データ入力を実施する指示の場合はステップＳ２０３へ進み、実施しない指示の場合はステップＳ２０４へ進む。
ステップＳ２０３では、素材形状データ入力部１において、素材形状データがオペレータからの指示等で外部入力され、入力されたデータが加工プログラム記憶部３へ格納される。ステップＳ２０３の処理後、ステップＳ２０１へ戻る。
【００１８】
ステップＳ２０４では、面取り加工の加工単位データの入力を行うかどうかのオペレータ指示をチェックしており、面取り加工の加工単位データの入力を実施する指示の場合はステップＳ２０６へ進み、実施しない指示の場合はステップＳ２０５へ進む。
ステップＳ２０５では、素材形状データ入力部１において、面取り加工以外の加工単位のデータがオペレータからの指示で外部入力され、入力されたデータが加工プログラム記憶部３へ格納される。面取り加工以外の加工単位のデータの入力、加工プログラム記憶部３へ格納が完了すると、ステップＳ２０１へ戻る。
【００１９】
ステップＳ２０４において、面取り加工の加工単位データの入力を実施する指示の場合はステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６〜Ｓ２０８は面取り加工の加工単位を入力・設定する際に実施される工程である。
ステップＳ２０６では、加工後素材形状生成部４において、加工プログラム記憶部３に格納された素材形状および格納済みの加工単位データに基づき加工後素材形状データが生成される。
【００２０】
ステップＳ２０７では、関連加工単位データ抽出部５において、加工後素材形状生成部４で生成された加工後素材形状データを基に面取り加工対象部位に関連する加工単位の加工領域形状データを特定する特定データが次のようにして抽出される。まず、加工後素材形状データが画面上にグラフィック表示され、オペレータからのポインディングデバイスなどによる指示で加工後素材形状データの面取り加工対象部位の一連のエッジが選択される。ここで、選択候補となり得るエッジは、加工後素材形状に転写された別々の加工単位に属する加工目的面間のエッジ、または、素材形状の面と加工目的面間のエッジのいずれかである。次に、選択されたエッジ毎に隣接する加工目的面に付属している属性データを面取り加工対象部位に関連する加工領域形状データの特定データとして抽出する。
【００２１】
図３〜図５に、選択されたエッジに対する面取り加工の加工単位の一例を示す。図３は、面取り加工対象部位として選択されたエッジを示す斜視図である。図３において、太線がエッジであり、Ｅ（ｋ）（ｋ＝０、１、２、３）は面取り加工対象部位として選択されたエッジを示すエッジ番号である。また、（ｉ、ｊ）は加工単位と加工面を表すものであり、ｉは加工単位番号、ｊは加工目的面の面番号である。図４は、面取り加工の加工単位データの例を示したものである。加工領域形状データとして面取り対象部位形状参照データ、面取り形状のパターン、面取り形状の大きさや角度などを指定するパラメータを有している。ここで、図５に示す面取り加工対照部位形状参照データは、加工対象部位に関連する加工領域形状データを参照するためのデータであり、抽出された加工領域形状データの特定データを集めてテーブルを構成したものである。
【００２２】
この面取り加工対照部位形状参照データのテーブルでは、面取り加工対象部位のエッジが隣接する加工目的面の組合せで表され、さらに加工目的面は加工単位の番号とその加工単位における加工目的面の番号で表されているが、面取り加工対象部位のエッジの位置情報を直接データとして保有していない。面取り加工対象部位のエッジの位置情報については、制御指令データを生成する段階で算出するようにしている。このため、参照する加工単位の加工領域形状データの位置が調整された場合でも、面取り加工の制御指令データへの調整結果の反映を自動化することができるので、面取り加工単位データの調整の手間がかからずに済む。
【００２３】
ステップＳ２０８では、関連加工単位データ抽出部５で抽出された加工領域形状データの特定データとその他の面取り加工の加工単位データとを入力し、加工プログラム記憶部３に面取り加工の加工単位データを記憶する。ステップＳ２０８の処理後は、ステップＳ２０１へ戻る。
ステップＳ２０９では、プログラムの実行をオペレータから指示されたかどうかのチェックしており、プログラム実行が指示された場合はステップＳ２１１へ進み、プログラム実行が指示されていない場合はステップＳ２１０へ進む。
【００２４】
ステップＳ２１１〜Ｓ２１８では、加工プログラム記憶部３に記憶されている加工単位データを一つずつ取り出して制御指令データを生成するループ処理を構成している。
ステップＳ２１２では、加工プログラム解析部６にて処理対象の加工単位データの内容を解析し、工具パスデータ生成の準備を行う。
ステップＳ２１３では、処理対象の加工単位データが面取り加工のデータであるかどうかをチェックしており、面取り加工のデータである場合はステップＳ２１５へ進み、面取り加工のデータでない場合はステップＳ２１４へ進む。
ステップＳ２１４では、工具パス生成部７にて面取り加工以外の加工単位データに対し工具パスを生成し、生成データを制御指令生成部１０へ渡している。
ステップＳ２１５では、加工領域形状生成部８において、面取り加工の加工単位データに対して、加工プログラム記憶部３に記憶されている素材形状データと面取り加工の加工単位データが参照している加工単位の加工領域形状データとから、面取り加工対象部位の形状データを抽出して面取り加工工具パス生成部９にデータを渡している。図５に示す面取り対象部位形状参照データから、面取り加工対照部位のエッジ毎に加工単位番号と加工領域形状データ内の面番号を参照し、加工領域形状の面データが２つずつ抽出される。
【００２５】
ステップＳ２１６では、ステップＳ２１５から渡された面取り加工部のエッジに関連するデータに基づいて面取り加工工具パスを生成する。
ステップＳ２１７では、制御指令生成部１０において、工具パスのデータおよび面取り加工工具パスを受け取り、工作機械を動作させるための制御指令データを生成し、数値制御装置の制御部へ出力する。ステップＳ２１６で面取り加工工具パスが生成された場合には、工具パスのデータと面取り加工工具パスとに基づき制御指令データが生成される。
ステップＳ２１８では、未処理の加工単位が存在しているかをチェックしており、存在している場合にＳ２１１との間で処理をループさせる。
ステップＳ２１０では、オペレータから操作終了の指示があったかどうかをチェックしており、操作終了の指示があった場合にプログラムを終了させ、操作終了の指示がなかった場合にステップＳ２０１へ戻る。
【００２６】
このように、素材形状データ入力部１において、加工単位毎の素材形状を定義するデータを外部入力し、そのデータを加工プログラム記憶部３へ格納し、加工単位データ入力部２において、加工単位毎の加工領域形状を定義する基となる１つ以上の他の加工単位の加工領域形状データへの参照データが含まれた他加工単位参照型加工単位データを入力し、そのデータを加工プログラム記憶部３へ格納する。そして、加工領域形状生成部８において、加工単位情報を解析して制御指令データを生成する際に、他加工単位参照型加工単位データについて、記憶されている素材形状データと他加工単位参照型加工単位データが参照する加工単位の加工領域形状データとから当該加工単位の加工領域形状データを生成する。
【００２７】
面取り加工対象部位の形状データには、面取り加工対象部位の形状データも含まれる。このため、円筒面上に形成された穴や溝の縁など加工の対象部位の形状が複雑な曲線形状に対して曲面の縁の面取りなどの加工においても、加工領域形状の基となる加工単位の加工領域形状データを参照させるだけで面取り加工などの加工単位が定義できるので、複雑な形状情報を入力する必要がなく加工単位の定義が容易になる。面取りなどの加工単位を加工対象部位毎に定義できるので、曲線部等の複雑な加工対象部位の形状に合わせた適切な加工を行うための数値制御情報を得ることができる。
【００２８】
図６は、この発明の実施の形態１における面取り加工工具パス生成部の構成図である。実施の形態１における面取り加工工具パス生成部は、面取り加工方法の制限にとらわれずに加工工具パスを生成するものである。面取り加工工具パス生成部９は、加工領域形状生成部８から面取り加工を施す部位の加工領域形状データを入力する。本実施の形態では、加工領域形状生成部８から入力された面取り加工部のエッジに関連するデータに基づいて面取り加工工具パスを生成することに関して詳細に説明する。
【００２９】
面取り加工工具パス生成部９は、面取り加工に関するデータを記憶しているデータ記憶部から面取り加工データを取得し、面取り加工工具パスを生成する。本実施の形態では、加工領域形状生成部８がデータ記憶部に相当しているが、取得するデータの内容によっては加工プログラム記憶部３と分散してもよい。面取り加工工具パス生成部９は、データ記憶部からデータを取得し、面取り加工の対象部位形状の基準となる点を生成し、次に面取り加工の工具パス生成のために面取り加工が施される際の工具位置の基準となる工具基準位置データを生成し、その工具基準位置データに基づいて生成された工具パスデータを次の処理を行う制御指令生成部１０へ渡す。
【００３０】
図６において、面取り加工工具パス生成部９は、基準点列生成部１２１、工具基準位置生成部１２２、および工具パス生成部１２３によって構成されており、例えばマシニングセンタによる加工動作を制御するものである。基準点列生成部１２１は、面取り加工に関するデータに基づいて面取り加工の対象部位形状における基準となる点を生成するものであり、加工領域形状データを面取り加工の対象部位についての形状データとし、加工領域形状データとプログラム記憶部３などに予め記憶されている加工条件データ（面取り加工に関するデータ）とに基づいて工具パスデータを生成する際に基準とする基準点列の形状データを生成する。工具基準位置生成部１２２は、予め記憶されている加工条件データや使用工具データなどの面取り加工に関するデータと基準点列生成部１２１で生成された基準点とに基づいて、面取り加工工具が面取り加工を施しながら通過する際の面取り加工工具の基準位置となる加工によって創生される加工面上に位置し、工具位置を決定するための工具基準位置データを生成する。工具パス生成部１２３は、工具基準位置データと予め記憶されている使用工具データに基づいて面取り加工工具の工具パスデータを生成する。
【００３１】
本実施の形態における工具基準位置生成部１２２での処理の一例について説明する。まず、工具基準位置生成部１２２は、与えられた面取り加工方法の制限に対して、基準点列生成部１２１で生成された基準点列の形状データと予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データとに基づいて、加工条件や使用工具などの与えられた条件の制限にとらわれない理想的な加工を行った場合に得られるであろう加工結果形状（以後、理想形状）、つまり与えられた面取り加工方法の制限内で面取り加工を行うことができる面取り加工の結果形状を定義し、工具基準位置データを生成する。
【００３２】
与えられた面取り加工方法の制限内での加工では理想形状の生成が不可能な場合には、工具基準位置生成部１２２は、予め記憶されている加工条件データおよび使用工具データに基づく近似計算によって与えられた面取り加工方法の制限内で面取り加工を行うことができる面取り加工の結果形状を定義して近似形状とし、近似計算における評価指標を加工領域形状データまたは加工条件データによって指定される形状データの構成要素とする場合、近似形状が評価指標となる形状データを陽にあるいは陰に自身の形状データ内に保持するように生成される。与えられた面取り加工方法の制限内での加工でも理想形状の生成が可能な場合には、以後の処理における近似形状は理想形状に置き換えて処理を進める。
【００３３】
なお、本実施の形態では、与えられた面取り加工方法の制限にとらわれずに加工工具パスを生成する例として、実加工の制御方法は３軸制御であるが理想形状は５軸制御による加工を想定した形状であるような場合に、３軸制御ではあるがその加工結果が理想形状に近づくように、加工領域形状生成部８で生成した面取り加工を施す部位の加工領域形状データあるいは予め与えられた加工条件データで指示される評価指標を保持するように定義された近似形状を想定するものである。
【００３４】
次に、工具基準位置生成部１２２は、理想形状のデータおよび近似形状のデータと面取り加工に関するデータと基準点列生成部１２１で生成された基準点とに基づいて工具が面取り加工を施しながら通過する際の面取り加工工具の基準位置を演算する。
【００３５】
図７は、面取り加工工具パス生成の説明に用いる素材形状の一例である。図７（ａ）は上面図、正面図、側面図で構成される三面図であり、図７（ｂ）は斜視図である。図７に示した加工後素材形状５０の場合、面取り加工部位５１、５２はデータ記憶部３において記憶された面取り加工部位の特定情報によって特定された面取り加工部位である。例えば、面取り加工部位５１は、キー溝加工を行ったものであり、円筒面とＸ軸方向の深さをもつ溝形状の側面とが交差するエッジから構成されている。面取り加工部位５２は、ポケット加工を行ったものであり、円筒面と円筒面に対して４５°の斜面との交差エッジから構成されている。以下、本実施の形態では、面取り加工工具パス生成に関しては、面取り加工部位５１に対する工具パス生成について説明する。具体的には、面取り加工工具パス生成部９は、例えば図８に示すフローチャートに従って処理を実行する。
【００３６】
まず、ステップＳ３０１で読み出した加工単位から得られる工具と加工条件のデータに基づき、加工における制御軸に関するデータを取得する。通常、面取り加工の場合に加工対象部位に対してある一定の範囲内の角度で工具を接触させようとすると、ボールエンドミルであれば３軸加工でも可能であるが加工品位に問題が生じる場合がある。また、フラットエンドミルや面取りカッターを用いて加工する場合は高品位な加工面が得られるが、回転軸の制御が必要となる場合が生じる。本実施の形態の場合は、前述のように実加工の制御方法は３軸制御であるが理想形状は５軸制御による加工を想定した形状であるような場合に、３軸制御ではあるがその加工結果が少しでも理想形状に近づくように加工を行う場合を想定するものである。
【００３７】
ステップＳ３０１では、加工領域形状生成部８に記憶されている面取り加工の加工単位から加工情報を読み出す。具体的には、加工単位ごとに記憶されている面取り加工に用いる工具の情報、面取り加工を施す部位の形状情報、加工条件、面取り形状のパターンおよびパラメータである。
ステップＳ３０２では、読み出した加工情報のうち、面取り加工部位形状データと面取り形状パターンに基づいて定義される面取り加工後の面取り加工形状が不正であるかどうかを判断する。例えば、厚さ０．５ｍｍの部位に０．５ｍｍの面取り量の加工を施すことは不可能であり、本実施の形態では不正と判断する。対象となる形状部位に対して面取り加工形状生成が不正であると判断した場合には、読み出した加工単位に関する面取り加工工具パス生成処理を抜け、操作者に対して警告を表示する（ステップＳ３５１）。
【００３８】
面取り形状パターンとは、面取り加工の定義方法をパターン化したものである。一般的な加工図面で用いられる面取り加工面の形状パターンの例としては次のようなものがある。まず、面取り加工によって除去される面取り形状の一辺の長さ（以後、面取り量）と、加工目的面間または素材形状の面と加工目的面間の交差エッジの隣接面と、面取り加工面との角度（以後、面取り角）で定義する形状パターンがある。また、交差エッジに隣接する一方の隣接面側の面取り量と、もう一方の隣接面側の面取り量とで定義する形状パターンがある。また、交差エッジの隣接面どうしがなすコーナー部の角度（以後、コーナー角）が９０°で、交差エッジのそれぞれの隣接面の面取り量が等しくなるパターンなどがある。
【００３９】
面取り加工形状生成が不正でない場合には、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、図２に示したフローチャートのステップＳ２１５に相当する面取り加工部位形状データ抽出処理によって抽出されたエッジＥｉ（ｉ＝０，１，・・・，Ｎ−１）を読み出す。読み出したエッジＥｉに対して順次処理を行うために、ステップＳ３１１では、ｉを０に設定する。そして、ステップＳ３１２では、ｉがＮ（エッジの総数）より小さいかどうかを判断する。ｉ＜Ｎを満たす場合はステップＳ３２１へ進む。ｉ＜Ｎを満たさない場合は面取り加工工具パスの生成の処理が終了し、図２に示したフローチャートのステップＳ２１７に進む。
【００４０】
次に、ステップＳ３２１では、隣接面の形状に応じて、読みだしたエッジＥｉに対して工具パスの基準となる基準点列を求める。エッジから基準点を求める方法にはいくつかあるが、本実施の形態では、エッジが直線ならばその端点を基準点とし、エッジが曲線ならば直線近似するようにエッジを分割した点を基準点とする。ただし、３次元の曲線エッジの場合に精度を追求すると演算が必要以上に煩雑になる場合があるため、ある程度の精度範囲内に収まり、かつ基準点間の間隔が粗となりすぎないような近似値をとる。
ステップＳ３２２では、エッジＥｉの分割点Ｐｉｊ（ｉ＝０，１，・・・，Ｎ−１，ｊ＝０，１，・・・Ｍ−１）間の間隔をチェックする。
ステップＳ３２３では、得られた分割点Ｐｉｊに対して点の間隔の粗密を判断する。間隔が疎であれば、ステップＳ３２４で修正処理を行う。分割点の粗密の判断については、例えば予め設定された許容値を基に判断することができる。
【００４１】
次に、工具が面取り加工を施しながら通過する際の面取り加工工具の基準位置を求めるための処理について説明する。
ステップＳ３２５では、得られた分割点Ｐｉｊ（ｉ＝０，１，・・・，Ｎ−１，ｊ＝０、１、・・・Ｍ−１）を基準点Ｐｉｊとして、基準点Ｐｉｊを１点ずつ読み出す。読み出した基準点Ｐｉｊに対して順次処理を行うために、ステップＳ３３１では、ｊを０に設定する。そして、ステップＳ３３２では、ｊがＭ（分割点の総数）より小さいかどうかを判断する。ｊ＜Ｍを満たさない場合は処理が終了し、ｊ＜Ｍを満たす場合はステップＳ３４１へ進む。
【００４２】
ステップＳ３４１では、それぞれの基準点Ｐｉｊ（ｉ＝０，１，・・・，Ｎ−１，ｊ＝０，１，・・・Ｍ−１）に対して、工具基準位置Ｑｉｊ（ｉ＝０，１，・・・，Ｎ−１，ｊ＝０，１，・・・Ｍ−１）を生成するための演算を行う。
【００４３】
以下、基準点Ｐｉｊに対する工具基準位置Ｑｉｊの求め方について説明する。面取りカッターが面取り加工を施しながら通過する際の面取り加工工具位置の基準となる工具基準位置は、工具の位置を特定できる点であればよいが、関連する演算処理の効率性を考えて、本実施の形態では、ある断面平面において切り取られる面取り加工面の中点とする。なお、本実施の形態で用いる演算方法は、エッジ番号（ｉ）やエッジ分割番号（ｊ）によらない演算方法であるため、以降の説明では面取り部位のエッジをＥ、エッジＥに対する基準点をＰ、理想形状の保持データを保持した近似形状から求められる工具基準位置をＱとする。
【００４４】
まず、本実施の形態の計算に用いる、理想形状あるいは近似形状における基準断面について説明する。図９は、本実施の形態で定義する理想形状における基準断面Ｆ５の説明図である。基準断面は面取りカッターの工具軸方向を含んだ平面となる。図９（ａ）は加工後素材形状５０の斜視図、図９（ｂ）は溝形状の面取り加工部位５１周辺のＹＺ平面で見た図、図９（ｃ）は溝形状の面取り加工部位５１周辺のＸＺ平面で見た図である。面取り加工の対象部位として選択された加工目的面間または素材形状の面と加工目的面間の交差エッジ（以後、面取り部位エッジ）Ｅの基準点Ｐにおける方向ベクトルの単位ベクトルを基準ベクトルＴ５とするとき、基準ベクトルＴ５に垂直、かつ基準点Ｐを通る平面を基準断面Ｆ５とする。また、近似形状の場合も同様にして求めることができる。図９に示す例の場合では、近似形状の基準断面Ｆ３はＸ軸を含む平面となる。
【００４５】
図１０は、基準断面Ｆ５で切り取られた理想形状の断面図であり、本実施の形態の場合では、面取りカッターが素材形状に対して５軸加工による加工を行いながら基準点Ｐを通過するときの模式図である。ここで、Ｔ５は基準ベクトル、Ｆ５は理想形状の基準断面、Ｃ５は基準断面Ｆ５上に表現される理想形状における面取り加工面、Ｌ５は面取り加工面Ｃ５の面取り幅、Ｐｓ５は基準断面Ｆ５上の面取り加工面Ｃ５の始点、Ｐｅ５は基準断面Ｆ５上の面取り加工面Ｃ５の終点、点Ｐｉ５は基準断面Ｆ５上の面取り加工面Ｃ５上の任意の点、ＦＭ、ＦＮはそれぞれ面取り部位エッジＥで隣接する二つの面のエッジＥに対する接平面、Ｍ５は接平面ＦＭの法線ベクトルを基準断面Ｆ５に投影した単位ベクトル、Ｎ５は接平面ＦＮの法線ベクトルを基準断面Ｆ５に投影した単位ベクトル、Ｑは面取り加工面Ｃ５上の中点である本実施の形態における理想形状に対する工具基準位置、をそれぞれ表している。
【００４６】
なお、加工プログラム記憶部３に記憶されたデータ、または加工プログラム解析部６で解析されたデータから、面取り部位エッジＥ、基準点Ｐ、基準ベクトルＴ５、接平面ＦＭ、ＦＮを求めることができるので、基準点Ｐを（ｐｘ、ｐｙ、ｐｚ）、基準ベクトルＴ５を（ｔｘ、ｔｙ、ｔｚ）とすると、基準断面Ｆ５は式（１）より求めることができる。
ｔｘ（Ｘ−ｐｘ）＋ｔｙ（Ｙ−ｐｙ）＋ｔｚ（Ｚ−ｐｚ）＝０  ・・・（１）
【００４７】
この基準断面Ｆ５と理想形状との交点計算によって面取り加工面Ｃ５の始点Ｐｓ５と終点Ｐｅ５とを求めることができ、面取り加工面Ｃ５の始点Ｐｓ５と終点Ｐｅ５との間の距離である面取り幅Ｌ５も求めることができる。さらに、基準断面Ｆ５と接平面ＦＭ、ＦＮの法線ベクトルから単位ベクトルＭ５、Ｎ５を求めることができる。
【００４８】
図１１は、図１０に示した理想形状に対する近似形状の断面図であり、本実施の形態の場合では、面取りカッターが直交３軸加工による加工を行いながら基準点Ｐを通過するときの模式図である。図９を使って説明すると、直交３軸加工の工具軸方向（Ｘ軸）に対して垂直な平面上に基準ベクトルＴ５を投影して得られるベクトルの単位ベクトルが近似形状の基準ベクトルＴ３である。図１１において、Ｆ３は基準ベクトルＴ３を法線ベクトルにもち、かつ基準点Ｐを通る平面である近似形状の基準断面、Ｃ３は基準断面Ｆ３上に表現される近似形状における面取り加工面であり、面取りカッターがＹＺ平面に対して垂直な姿勢であるときの加工によって切り取られる加工面である。面取り加工面Ｃ３の傾斜角は面取りカッターのテーパ半角αと同じとする。また、Ｌ３は面取り加工面Ｃ３の面取り幅、Ｐｓ３は基準断面Ｆ３上の面取り加工面Ｃ３の始点、Ｐｅ３は基準断面Ｆ３上の面取り加工面Ｃ３の終点、Ｍ３は接平面ＦＭの法線ベクトルを基準断面Ｆ３に投影した単位ベクトル、Ｎ３は接平面ＦＮの法線ベクトルを基準断面Ｆ３に投影した単位ベクトル、をそれぞれ表している。
【００４９】
本実施の形態では、理想形状に基づいて定義された面取り部位エッジＥの接平面ＦＭ、ＦＮを近似形状の接平面として演算に用いる。実際には、近似形状における接平面と理想形状の接平面ＦＭ、ＦＮは必ずしも一致しない場合があるが、本実施の形態は近似計算による処理であるので近似形状の接平面をＦＭ、ＦＮとしても計算結果に不都合はない。
【００５０】
次に、面取り幅を保持データとする場合の工具基準位置を求める処理について説明する。直交３軸加工で生成された近似形状の面取り加工面の傾斜は、使用した面取りカッターのテーパ半角に依存するため、理想形状の面取り加工面の傾斜と近似形状の面取り加工面の傾斜とは一致しない場合が生じる。そこで、本実施の形態で用いた面取り幅データの保持方法の考え方は、理想形状の面取り加工面の幅と近似形状の面取り加工面の幅とが一致すれば、理想形状の面取り加工面の傾斜と近似形状の面取り加工面の傾斜とが異なってもよいという考え方であり、このようにして生成した近似形状を基に工具基準位置を計算する。本実施の形態の場合、面取り加工面の幅が、近似計算における評価指標として形状データの構成要素となる。
【００５１】
図１２に、理想形状の面取り加工面の幅と近似形状の面取り加工面の幅との一致について説明するための図を示す。具体的には、図１２に示すように、理想形状の面取り幅の値と同じ面取り幅の値をとる近似形状の面取り加工面Ｃ３を、基準断面Ｆ５上に基準ベクトルＴ５の方向で射影したときの面取り加工面Ｃ３５の幅が理想形状の面取り加工面Ｃ５の面取り幅Ｌ５と一致することである。なお、直交３軸加工で生成された近似形状の面取り加工面の傾きは、使用した面取りカッターのテーパ角αと一致する。
【００５２】
図１３に、面取り幅を保持データとする場合の工具基準位置を求める処理のフローチャートを示す。まず、ステップＳ４０１で与えられた加工条件が理想形状を得るために十分であるかどうかを判断し、与えられた面取り加工方法の制限内では理想形状の生成が不可能な場合にはステップＳ４１１に進み、面取り加工方法の制限内では理想形状の生成が可能な場合にはステップＳ４２１に進む。ステップＳ４１１では、面取り加工方法の制限内で実現可能、つまり本実施の形態の場合では直交３軸加工によって生成される形状を近似形状とする。
【００５３】
次に、ステップＳ４１２では、近似形状の基準断面Ｆ３上の面取り加工面Ｃ３の面取り幅Ｌ３を求める。なお、保持データである理想形状の基準断面Ｆ５上の面取り加工面Ｃ５の面取り幅Ｌ５は、図１０に示すように基準断面Ｆ５上の面取り加工面Ｃ５の始点Ｐｓ５と終点Ｐｅ５から算出できる。図１４に面取り幅を保持データとする場合の処理計算に関する説明図を示す。図１４（ａ）に示すように、面取りカッターのテーパ半角をα、近似形状の基準断面Ｆ３上での面取り幅がＬ３となるときの面取り加工面の高さをｈ３、面取り加工面の幅をｗ３とすると、面取り幅Ｌ３は式（２）のように表される。
【００５４】
【数１】
0005724833.tif 000002
【００５５】
また、図１４（ｂ）に示すように、近似形状の基準断面Ｆ３と理想形状の基準断面Ｆ５とのなす角をθとし、近似形状の面取り加工面Ｃ３の高さをｈ３とする。なお、理想形状の面取り加工面Ｃ５の高さをｈ５とする。そして、近似形状の面取り加工面Ｃ３を理想形状の基準断面Ｆ５上に基準ベクトルＴ５の方向で射影したときの面取り加工面Ｃ３５の面取り幅をＬ３５、面取り加工面Ｃ３５の高さをｈ３５、面取り加工面Ｃ３５の幅をｗ３５とすると、面取り幅Ｌ３５は式（３）のように表される。なお、ｗ３５＝ｗ３、ｈ３５＝ｈ３・cosθとする。
【００５６】
【数２】
0005724833.tif 000003
【００５７】
ここで、面取り幅Ｌ３と面取り幅Ｌ３５との関係は、ｋを用いて式（４）にように表される。
Ｌ３＝ｋ・Ｌ３５（ｋ≧１）  ・・・（４）
ここで、ｋは式（５）のように表される。
【００５８】
【数３】
0005724833.tif 000004
【００５９】
さらに、ｈ３／ｗ３＝ｒ３とすると、式（５）は式（６）のように表される。
【００６０】
【数４】
0005724833.tif 000005
【００６１】
なお、面取りカッターのテーパ半角αを用いて、ｒ３は式（７）のように表される。
【００６２】
【数５】
0005724833.tif 000006
【００６３】
以上のことから、ｋは近似形状の面取り加工面の高さｈ３に対する面取り加工面の幅ｗ３の長さの割合、つまり面取りカッターのテーパ半角と理想形状の基準断面Ｆ５の傾きとに依存する値であることがわかる。よって、面取り加工面Ｃ３５の面取り幅Ｌ３５が面取り幅Ｌと等しくなるような近似形状の面取り加工面の面取り幅Ｌ３を求めればよいことがわかる。ここでは、面取り幅Ｌ、面取りカッターのテーパ半角α、さらに、基準ベクトルＴ５、Ｔ３から基準断面Ｆ５とＦ３のなす角θがわかっているので、式（４）、（６）、（７）より、面取り幅Ｌ３を求めることができる。
【００６４】
ステップＳ４１３では、近似形状の面取り加工面Ｃ３の面取り幅がＬ３となるときの始点Ｐｓ３および終点Ｐｅ３を求める。図１５、図１６は、近似形状の基準断面Ｆ３上での面取り面の模式図である。Ｍ３、Ｎ３は接平面ＦＭ、ＦNのそれぞれ法線ベクトルである。基準点Ｐから終点Ｐｅ３までの線分上を動く点をＰｅ３（ｔ）、同様に基準点Ｐから始点Ｐｓ３上を動く点をＰｓ３（ｔ）、点Ｐｓ３（ｔ）から点Ｐｅ３（ｔ）までの距離をＬ３（ｔ）とする。この場合、基準点Ｐから終点Ｐｅ３方向への単位ベクトルＬｅ３＝ＰＰｅ３（ｔ０）となる点Ｐｅ３（ｔ０)に対し、三角形ＰＰｅ３（ｔ０）Ｐｅ３（ｔ０)が三角形ＰＰｅ３Ｐｅ３と相似となるような点Ｐｓ３（ｔ０）を定め、ベクトルＰＰｓ３（ｔ０）をベクトルＬｓ３とする。
【００６５】
面取り加工面Ｃ３と接平面ＦＭとのなす角をβｓ３、面取り加工面Ｃ３と接平面ＦＮとのなす角をβｅ３とすると、図１５より、単位ベクトルＬｅ３とベクトルＬｓ３と面取り幅Ｌ３との関係は式（８）、（９）のように表される。
Ｌｅ３・sinβｅ３＝Ｌｓ３・sinβｓ３  ・・・（８）
Ｌ３＝Ｌｅ３・cosβｅ３＋Ｌｓ３・cosβｓ３  ・・・（９）
式（８）を変形すると式（１０）になる。
【００６６】
【数６】
0005724833.tif 000007
【００６７】
ここで、Ｌｓ３（ｔ）＝Ｌｓ３・ｔと置き換えることができるので、式（１０）は式（１１）となる。
【００６８】
【数７】
0005724833.tif 000008
【００６９】
式（９）、（１１）より、距離Ｌ３（ｔ）は式（１２）のように表される。
【００７０】
【数８】
0005724833.tif 000009
【００７１】
ここで、ベクトルＬｓ３を１とし、Ｌ３（ｔ）＝Ｌ３となるｔをｔＬとすると、式（１２）は式（１３）になる。
【００７２】
【数９】
0005724833.tif 000010
【００７３】
ここで、基準断面Ｆ３上の面取り加工面Ｃ３の終点Ｐｅ３は、基準点Ｐ、前述のｔＬ、ベクトルＬｅを用いて式（１４）のように表すことができる。
Ｐｅ３＝Ｐ＋ｔＬ・Ｌｅ  ・・・（１４）
【００７４】
ベクトルＬｅは、式（１５）のように、近似形状の基準ベクトルＴ３と接平面ＦＮの法線ベクトルＮ３とを外積することによって求めることができる。ここで「×」は外積を表わす。
Ｌｅ＝Ｔ３×Ｎ３  ・・・（１５）
【００７５】
式（１４）、（１５）より、基準断面Ｆ３上の面取り加工面Ｃ３の終点Ｐｅ３を式（１６）より求めることができる。
Ｐｅ３＝Ｐ＋ｔＬ・（Ｔ３×Ｎ３）  ・・・（１６）
【００７６】
同様に、基準断面Ｆ３上の面取り加工面Ｃ３の始点Ｐｓ３は、接平面ＦＭの法線ベクトルを基準断面Ｆ３に投影した単位ベクトルＭ３を使って式（１７）より求めることができる。
Ｐｓ３＝Ｐ＋ｓＬ・（Ｍ３×Ｔ３）  ・・・（１７）
ここで、ｓＬは、式（１８）より求めることができる。
【００７７】
【数１０】
0005724833.tif 000011
【００７８】
このようにして、近似形状の面取り加工面Ｃ３の面取り幅がＬ３となるときの始点Ｐｓ３および終点Ｐｅ３を求めることができる。なお、加工面Ｃ３と接平面ＦＭ、ＦＮとのなす角をβｓ３、βｅ３については、図１６より次のように計算して求める。工具軸方向に対して接平面ＦＭの法線ベクトルＭ３がなす角をθＭ３、工具軸方向に対して接平面ＦＮの法線ベクトルＮ３がなす角をθＮ３とすると、法線ベクトルＭ３と法線ベクトルＮ３とがなす角は（θＭ３＋θＮ３）となる。したがって、接平面ＦＭと接平面ＦＮとがなす角である∠Ｐｓ３ＰＰｅ３は（π−（θＭ３＋θＮ３））となる。また、工具軸方向と面取り加工面Ｃ３とのなす角は面取りカッターのテーパ半角と等しくαである。面取り加工面Ｃ３と接平面ＦＭとのなす角∠ＰＰｓ３Ｐｅ３であるβｓ３および面取り加工面Ｃ３と接平面ＦＮとのなす角∠ＰＰｅ３Ｐｓ３であるΒｅ３は、それぞれ式（１９）、（２０）のように表される。
βｓ３＝π／２−α＋θＭ３  ・・・（１９）
βｅ３＝−π／２＋α＋θＮ３  ・・・（２０）
【００７９】
次に、ステップＳ４１４で示すように、本実施の形態では、基準平面Ｆ３上の面取り加工面Ｃ３上のある点に対して基準平面Ｆ５上に射影して得られる点を面取り加工の基準位置とする。例えば、射影される点を面取り加工面Ｃ３の中点Ｐｍ３を基準位置として求めてもよい。中点Ｐｍ３は線分Ｐｓ３Ｐｅ３の中点であり、式（１６）、（１７）を用いて式（２１）のように表される。
Ｐｍ３＝（Ｐｓ３＋Ｐｅ３）／２
＝Ｐ＋（ｓＬ・（Ｍ３×Ｔ３）＋ｔＬ・（Ｔ３×Ｎ３））／２  ・・・（２１）
なお、この例では、射影される点を面取り加工面Ｃ３の中点Ｐｍ３として基準位置を求める処理を行っているが、面取り加工面Ｃ３上の任意の点を基準位置としてもよい。
【００８０】
ステップＳ４１５では、加工面取り面Ｃ３の中点Ｐｍ３を基準断面Ｆ５上に基準ベクトルＴ５の方向に射影して得られる点Ｐｍ３５を求める。図１７は、基準平面Ｆ３、Ｆ５の法線ベクトルＴ３、Ｔ５に対して垂直な方向から見た点Ｐ、Ｐｍ３、Ｐｍ３５に関する模式図である。基準ベクトルＴ５は線分ＰＰｍ３５と垂直の関係にあるので、＜ｘ，ｙ＞をｘとｙとの内積を表す記号とすると、式（２２）が成り立つ。
＜Ｔ５，Ｐｍ３−Ｐ＞＝０  ・・・（２２）
ここで、式（２２）を用いて係数ｄを式（２３）のように表す。
ｄ＝−＜Ｔ５，Ｐｍ３−Ｐ＞  ・・・（２３）
【００８１】
基準断面Ｆ３とＦ５となす角∠Ｐｍ３ＰＰｍ３５はθである。ここで、Ｐｍ３５は式（２４）のように表すことができる。
Ｐｍ３５＝Ｐｍ３＋ｄ・Ｔ５  ・・・（２４）
式（２３）および式（２４）より、式（２５）のような関係を得ることができる。
Ｐｍ３５＝Ｐｍ３−＜Ｔ５，Ｐｍ３−Ｐ＞・Ｔ５  ・・・（２５）
このようにして、点Ｐｍ３５を求め、ステップＳ４１６でＰｍ３５を面取り加工の基準位置とする。
【００８２】
ところで、ステップＳ４０１で、与えられた加工条件が理想形状を得るために十分であるかどうかを判断し、与えられた面取り加工方法の制限内では理想形状の生成が可能な場合にはステップＳ４２１に進む。ステップ４２１では、与えられた面取り加工方法の制限内で理想形状を近似形状として考え、理想形状を生成すればよい。ステップＳ４２２で、その理想形状の幾何データから面取り加工面Ｃ５の始点Ｐｓ５と終点Ｐｅ５とを算出し、ステップＳ４２３で、始点Ｐｓ５と終点Ｐｅ５とを用いてその中点Ｐｍを算出し、ステップＳ４２４で、中点Ｐｍを面取り加工の基準位置とする。
【００８３】
次に、加工の工具基準位置を保持データとする場合の処理について説明する。本実施の形態で用いた工具基準位置の保持方法の考え方は、理想形状上の任意の点に相当する点を近似形状上に求め、直交３軸加工を施しながら加工工具が理想形状上の任意の点に相当する点を通過することで生成される近似形状上の面取り加工面に対して工具基準位置を求めるものである。この近似形状上の工具基準位置に相当する点を理想形状上に求め、これを工具基準位置とする方法である。本実施の形態の場合、加工の工具基準位置が、近似計算における評価指標として形状データの構成要素となる。
【００８４】
図１８に、工具基準位置を保持データとする場合の説明図を示す。具体的には、図１８に示すように、理想形状の面取り加工面Ｃ５上に設定した任意の点Ｐｉ５を基準断面Ｆ３上に基準ベクトルＴ５の方向で射影し、工具が直交３軸加工を施しながらその射影点Ｐｉ５３を通過する場合に生成される面取り加工面Ｃ３に対して工具基準位置Ｐｍ３を求める。そして、点Ｐｍ３を面取り加工面Ｃ５上に基準ベクトルＴ５の方向で射影した点Ｐｍ３５を求め、工具基準位置とする方法である。
【００８５】
図１９は、理想的な加工における工具基準位置を保持データとする場合の近似的な加工における工具基準位置を求める処理のフローチャートである。まず、ステップＳ５０１で与えられた加工条件が理想形状を得るために十分であるかどうかを判断し、与えられた面取り加工方法の制限内では理想形状の生成が不可能な場合にはステップＳ５１１に進み、与えられた面取り加工方法の制限内では理想形状の生成が可能な場合にはステップＳ５２１に進む。面取り加工方法の制限内では理想形状の生成が可能な場合、例えば本実施の形態の場合では直交３軸加工によって生成される形状を近似形状とする。
【００８６】
ステップＳ５１２では、理想形状の面取り加工面Ｃ５上に任意の点Ｐｉ５を設定する。なお、任意の点Ｐｉ５は面取り加工面Ｃ５の線分Ｐｓ５Ｐｅ５をｍ:（１−ｍ）に分割する。ただし、０≦ｍ≦１である。このとき、点Ｐｉ５は式（２６）のように表される。
Ｐｉ５＝（１−ｍ）・Ｐｓ５＋ｍ・Ｐｅ５  ・・・（２６）
【００８７】
ステップＳ５１３では、点Ｐｉ５を近似形状の基準断面Ｆ３上に理想形状の基準方向Ｔ５で射影した点Ｐｉ５３を求める。図２０は、基準平面Ｆ３、Ｆ５の法線ベクトルＴ３、Ｔ５に対して垂直な方向から見た点Ｐ、Ｐｉ５、Ｐｉ５３に関する模式図である。図２０より、点Ｐｉ５３は式（２７）のように表される。
Ｐｉ５３＝Ｐｉ５＋ｄ５３・Ｔ５  ・・・（２７）
ここで、係数ｄ５３は式（２８）から求めることができる。
ｄ５３＝｜Ｐｉ５−Ｐ｜・ｔａｎθ  ・・・（２８）
【００８８】
次に、ステップＳ５１４では、直交３軸加工を施しながら加工工具が点Ｐｉ５３を通過することで生成される近似形状上の面取り加工面Ｃ３に対して工具基準位置を求める。近似形状の面取り加工面Ｃ３における工具基準位置として中点Ｐｍ３を算出するために、面取り加工面Ｃ３の始点Ｐｓ３、終点Ｐｅ３を算出する必要がある。図２１は、近似形状の基準断面Ｆ３上での面取り面の模式図である。Ｍ３、Ｎ３は接平面ＦＭ、ＦNのそれぞれ法線ベクトルである。点Ｐｉ５３を通る面取り加工面Ｃ３の始点Ｐｓ３と終点Ｐｅ３に対して、始点Ｐｓ３から終点Ｐｅ３へ向かう単位ベクトルをＶ、始点Ｐｓ３と終点Ｐe3との間に位置する点をＰ（ｔ）とすると（ｔはパラメータ）、単位ベクトルＶは式（２９）のように表される。
【００８９】
【数１１】
0005724833.tif 000012
【００９０】
単位ベクトルＶを使って、点Ｐ（ｔ）は式（３０）のように表される。
Ｐ（ｔ）＝Ｐｉ５３＋Ｖ・ｔ  ・・・（３０）
【００９１】
次に、点Ｐ（ｔ）がＰｓ３となるｔをｔｓとすると、式（３１）が成り立つ。
ＰＳ３＝Ｐｉ５３＋Ｖ・ｔｓ  ・・・（３１）
また、接平面ＦＭのそれぞれ法線ベクトルＭ３に対して線分ＰＰｓ３（線分ＰＰ（ｔｓ））が垂直であるので、式（３２）が成り立つ。
＜Ｍ３，（Ｐ（ｔｓ）−Ｐ）＞＝０  ・・・（３２）
【００９２】
式（３０）、式（３２）より、式（３３）を得ることができる。
＜Ｍ３，（Ｐｉ５３−Ｐ）＞＋＜Ｍ３，Ｖ＞＝０  ・・・（３３）
そして、式（１９）の関係を利用して、ｔｓを式（３４）のように表すことができる。
ｔｓ＝−（１／ｃｏｓ（α−θＭ））・＜Ｍ３，（Ｐｉ５３−Ｐ）＞  ・・・（３４）
これらの式（２７）、式（２９）、式（３４）を式（３１）に代入して始点Ｐｓ３を算出することができる。
【００９３】
終点Ｐｅ３についても同様に算出することができる。式（３１）と同様に、終点Ｐｅ３にてついても式（３５）が成り立つ。
Ｐｅ３＝Ｐｉ５３＋Ｖ・ｔｅ  ・・・（３５）
また、式（３４）と同様に、終点Ｐｅ３についても式（３６）が成り立つ。
ｔｅ＝−（１／ｃｏｓ（α＋θＮ））・＜Ｎ３，（Ｐｉ５３−Ｐ）＞  ・・・（３６）
これらの式（２７）、式（２９）、式（３６）を式（３５）に代入して終点Ｐｅ３を算出することができる。
【００９４】
このようにして、面取り加工面Ｃ３の始点Ｐｓ３および終点Ｐｅ３が算出できる。面取り加工面Ｃ３の中点Ｐｍ３は式（３７）のように表される。
Ｐｍ３＝Ｐｉ５３＋（（ｔｓ−ｔｅ）／２）・Ｖ  ・・・（３７）
【００９５】
さらに、ステップＳ５１５では、点Ｐｍ３を基準平面Ｆ５上に基準ベクトルＴ５の方向へ射影した点Ｐｍ３５を算出する。算出方法は、図１７を用いて説明した方法と同様であり、点Ｐｍ３５は式（２５）と同様に表すことができる。そして、ステップＳ５１６で、点Ｐｍ３５を求める工具基準位置とする。
【００９６】
ところで、ステップＳ５０１で、与えられた加工条件が理想形状を得るために十分であるかどうかを判断し、与えられた面取り加工方法の制限内では理想形状の生成が可能な場合にはステップＳ５２１に進む。ステップＳ５２１では、与えられた面取り加工方法の制限内で理想形状を近似形状として考え、理想形状を生成すればよい。ステップＳ５２２で、その理想形状の幾何データによって面取り加工面Ｃ５の始点Ｐｓ５と終点Ｐｅ５とを算出し、ステップＳ５２３で、始点Ｐｓ５と終点Ｐｅ５とを用いてその中点Ｐｍ５を算出し、ステップＳ５２４で、中点Ｐｍ５を面取り加工の基準位置とする。
【００９７】
以上のように、面取り加工の対象部位の形状データとしての加工領域形状データ、使用工具データ、制御方法を含む加工条件データに基づいて、面取り加工方法の制限にとらわれずに、かつ、操作者の意図を反映させた面取り加工のための工具パスデータを生成する面取り加工工具パス生成部を備えたことによって、簡単な操作で操作者が意図する面取り加工の工具パスを生成できるので、回転軸を含む多軸制御による加工機での面取り加工面に近似した直交３軸制御による加工機での面取り加工の工具パスを生成でき、操作時間が短縮でき加工能率が向上させることができる。
【００９８】
また、使用する工具種類と加工条件を満たす実現可能な面取り加工の工具パスを生成することから、与えられた条件下において実現可能な面取り加工を行うことができる。例えば、使用工具データおよび加工条件データに基づく面取り加工方法の制限内で可能な面取り加工を実施する工具パスを生成するための工具基準位置データを生成することから、与えられた条件下において実現可能な面取り加工が行える。面取り加工方法の制限によって操作者が想定する理想どおりの形状が加工できない場合に、理想形状に対する近似形状を加工対象形状とする。そして、近似形状を生成する際には、理想とする形状の構成要素のうち近似形状にも保持させたい形状データに関しては近似形状にも保持させることができ、面取り加工方法の制限内であっても操作者の意図を反映させた近似形状が生成できる。
【符号の説明】
【００９９】
１  素材形状データ入力部、２  加工単位データ入力部、３  加工プログラム記憶部、４  加工後素材形状生成部、５  関連加工単位データ抽出部、６  加工プログラム解析部、７  工具パス生成部、８  加工領域形状生成部、９  面取り加工工具パス生成部、１０  制御指令生成部、１２１  基準点列生成部、１２２  工具基準位置生成部、１２３  工具パス生成部。
【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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