(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
前記切削部位の形状データに基づく加工範囲を少なくとも前記工具の半径分内側へオフセットして工具移動限界線を設定する工具移動限界線設定部と、
前記工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を設定する輪郭線設定部と、
前記輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成すると共に前記切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成する加工パス生成部と、
前記加工パスに従って前記工具が移動することにより形成される工具移動領域を前記加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新する未加工部更新部と、
前記加工パスを直前に生成された加工パスに接続する接続パスを生成する接続パス生成部とを備え、
前記加工パスが前記工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、
前記未加工部更新部は前記加工パスに基づいて前記未加工部を更新し、前記輪郭線設定部は更新された未加工部における前記輪郭線を新たに設定し、前記加工パス生成部は新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、前記接続パス生成部は生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成する工具経路生成装置。
【請求項２】
前記オフセットされた輪郭線が前記工具移動限界線によって分離して複数生成された場合に、前記加工パス生成部は、生成された複数のオフセットされた輪郭線のいずれかを選択して前記次の加工パスを生成する請求項１記載の工具経路生成装置。
【請求項３】
前記接続パス生成部は、前記加工パスの切削パスと前記次の加工パスの切削パスの前記工具の進行方向が一定方向となるように前記加工パスの戻りパスと前記次の加工パスの戻りパスとを結ぶ線分を前記接続パスとして生成する請求項１又は２記載の工具経路生成装置。
【請求項４】
前記線分は、前記加工パスの戻りパスと前記次の加工パスの戻りパスにそれぞれ接する接線である請求項３記載の工具経路生成装置。
【請求項５】
前記接続パスに前記工具移動限界線の外部へ延長された延長部分が生じた場合に、前記接続パス生成部は、前記工具移動限界線に沿うように前記延長部分の接続パスを補正する請求項３又は４記載の工具経路生成装置。
【請求項６】
前記接続パスに前記未加工部と干渉する干渉部分が生じた場合に、前記接続パス生成部は、前記未加工部から前記工具の半径分をオフセットした迂回線に沿うように前記干渉部分の接続パスを補正する請求項３又は４記載の工具経路生成装置。
【請求項７】
前記工具移動限界線の内部で前記次の加工パスに前記戻りパスを付与できない場合に、前記加工パス生成部は、前記戻りパスが前記工具移動限界線の内部に収まるように前記戻りパスの半径を縮小させる請求項１〜６のいずれかに記載の工具経路生成装置。
【請求項８】
前記加工範囲を初期の未加工部として設定する初期未加工部設定部と、
前記初期の未加工部に対して切削を開始する加工開始パスを生成する加工開始パス生成部をさらに有し、
前記切削部位が前記平面における外周の少なくとも一部に開口部を有する形状である場合、
前記加工開始パス生成部は、前記開口部に相当する前記初期の未加工部の輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して前記加工開始パスを生成し、
前記未加工部更新部は、前記加工開始パスに従って前記工具移動領域を前記初期の未加工部から除去して未加工部を更新する請求項１〜７のいずれかに記載の工具経路生成装置。
【請求項９】
前記加工範囲を初期の未加工部として設定する初期未加工部設定部と、
前記初期の未加工部に対して切削を開始する加工開始パスを生成する加工開始パス生成部をさらに有し、
前記切削部位が前記工具を導入する導入部を有し前記平面における外周が閉じられた形状である場合、
前記加工開始パス生成部は、前記導入部に相当する部分から前記工具移動限界線に接するまでの前記ピッチの螺旋を前記加工開始パスとして設定し、
前記未加工部更新部は、前記加工開始パスに従って前記工具移動領域を前記初期の未加工部から除去して未加工部を更新する請求項１〜７のいずれかに記載の工具経路生成装置。
【請求項１０】
回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する工具経路生成方法であって、
前記切削部位の形状データに基づく加工範囲を少なくとも前記工具の半径分内側へオフセットして工具移動限界線を設定する工具移動限界線設定工程と、
前記工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を設定する輪郭線設定工程と、
前記輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成すると共に前記切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成する加工パス生成工程と、
前記加工パスに従って前記工具が移動することにより形成される工具移動領域を前記加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新する未加工部更新工程と、
前記加工パスを直前に生成された加工パスに接続する接続パスを生成する接続パス生成工程とを含み、
前記加工パスが前記工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、
前記未加工部更新工程により前記加工パスに基づいて前記未加工部を更新し、前記輪郭線設定工程により更新された未加工部における前記輪郭線を新たに設定し、前記加工パス生成工程により新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、前記接続パス生成工程により生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成することを繰り返す工具経路生成方法。
【請求項１１】
コンピュータを、回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する工具経路生成装置として機能させるためのプログラムであって、
コンピュータを、前記切削部位の形状データに基づく加工範囲を少なくとも前記工具の半径分内側へオフセットして工具移動限界線を設定する工具移動限界線設定手段と、
前記工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を設定する輪郭線設定手段と、
前記輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成すると共に前記切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成する加工パス生成手段と、
前記加工パスに従って前記工具が移動することにより形成される工具移動領域を前記加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新する未加工部更新手段と、
前記加工パスを直前に生成された加工パスに接続する接続パスを生成する接続パス生成手段として機能させ、
前記加工パスが前記工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、
前記未加工部更新手段は前記加工パスに基づいて前記未加工部を更新し、前記輪郭線設定手段は更新された未加工部における前記輪郭線を新たに設定し、前記加工パス生成手段は新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、前記接続パス生成手段は生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成するプログラム。
【請求項１２】
コンピュータを、回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する工具経路生成装置として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体であって、
コンピュータを、前記切削部位の形状データに基づく加工範囲を少なくとも前記工具の半径分内側へオフセットして工具移動限界線を設定する工具移動限界線設定手段と、
前記工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を設定する輪郭線設定手段と、
前記輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成すると共に前記切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成する加工パス生成手段と、
前記加工パスに従って前記工具が移動することにより形成される工具移動領域を前記加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新する未加工部更新手段と、
前記加工パスを直前に生成された加工パスに接続する接続パスを生成する接続パス生成手段として機能させ、
前記加工パスが前記工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、
前記未加工部更新手段は前記加工パスに基づいて前記未加工部を更新し、前記輪郭線設定手段は更新された未加工部における前記輪郭線を新たに設定し、前記加工パス生成手段は新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、前記接続パス生成手段は生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成するプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具経路生成装置、工具経路生成方法及び工具経路生成装置として機能させるためのプログラム並びにそのプログラムを記録した記録媒体に関する。さらに詳しくは、回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する工具経路生成装置、工具経路生成方法及び工具経路生成装置として機能させるためのプログラム並びにそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被加工物の領域を削り出す加工（ポケット加工）などにおいて、高速加工に対応するパスとして、図１１に示す如き、領域の外輪郭Ｂをオフセットして周回するパスＰが知られている。しかし、このパスＰでは折れ曲がりが多く発生し、工具の負荷も一定にはならない。特に、周回から周回に移る部分では工具負荷が大きくなっていた。【０００３】
そこで、工具負荷を安定させるために、例えば特許文献１に示す如きパスの生成方法が知られている。この方法は、加工部位と切削工具との接触角度を所定角度以下となるパスを算出する。しかし、適宜形状に応じて接触角度を所定角度以下となるパスを求める計算は煩雑であり、また、接触角度が優先されるため、生成されるパスが加工効率のよいパスとならない場合もあった。【０００４】
また、図１２に示す如く、加工方向に沿った一定間隔の平行線Ｌを加工範囲の外輪郭Ｂの内側で切り取った線分を実際の形状を切削している部分のパスＰとして生成する方法も知られている。しかし、同図（ａ）に示す如き島形状で分岐した場合、パスＰが分かれた後の合流について考慮しなければならず、両方の分岐についてパス生成を行うと、同じ場所を２回以上加工してしまう。また、同図（ｂ）に示す如き形状では、平行線を外輪郭Ｂで切り取った線分であるパスＰは複数に分かれるが、分岐ではないため、一方から進んで後戻りが必要になる。このように、加工範囲の形状によって、加工効率のよいパスを生成することが困難となる場合があった。【０００５】
また、渦巻きのパスは、加工開始点からの螺旋を加工範囲の外輪郭まで広げることで生成することが可能であるが、外輪郭が円でない場合、加工範囲全てを埋める螺旋を生成することは困難である。特に、加工開始点が加工範囲の一方に寄っている場合、一定のピッチの螺旋では無理があり、ピッチを変更するか、一定ピッチの加工後に新たに別の方式で加工するしかなく、非効率であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１７８６２９明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、形状によらず工具負荷が過大とならずに加工効率の高いパスを簡便に生成する工具経路生成装置、工具経路生成方法及び工具経路生成装置として機能させるためのプログラム並びにそのプログラムを記録した記録媒体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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る工具経路生成装置の特徴は、回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する構成において、前記切削部位の形状データに基づく加工範囲を少なくとも前記工具の半径分内側へオフセットして工具移動限界線を設定する工具移動限界線設定部と、前記工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を設定する輪郭線設定部と、前記輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成すると共に前記切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成する加工パス生成部と、前記加工パスに従って前記工具が移動することにより形成される工具移動領域を前記加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新する未加工部更新部と、前記加工パスを直前に生成された加工パスに接続する接続パスを生成する接続パス生成部とを備え、前記加工パスが前記工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、前記未加工部更新部は前記加工パスに基づいて前記未加工部を更新し、前記輪郭線設定部は更新された未加工部における前記輪郭線を新たに設定し、前記加工パス生成部は新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、前記接続パス生成部は生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成することにある。【０００９】
上記構成によれば、加工パス生成部は、工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を工具の半径とピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成する。工具がこれから切削しようとする部分は、加工範囲において未だ切削されていない未加工部分であり、その輪郭線は次に切削すべき部分を示す。よって、切削パスは常に未加工部分に基づいて生成される。また、オフセットされた輪郭線における工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスとするので、切削パスを移動する工具が被加工物と干渉することもない。そして、加工パス生成部は、切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成するので、急激な経路変更のない滑らかな経路にでき、工具負荷が過度に（急激に）増加することもなく、安定する。しかも、未加工部更新部は、生成された加工パスに従って工具が移動することにより形成される工具移動領域を加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新するので、輪郭線は常に未加工部に基づくものとなる。従って、加工パスが工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、加工パスに基づいて未加工部を更新し、更新された未加工部における輪郭線を新たに設定し、新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成することで、加工範囲の大部分を埋める加工効率のよい工具経路を生成することが可能となる。【００１０】
前記オフセットされた輪郭線が前記工具移動限界線によって分離して複数生成された場合に、前記加工パス生成部は、生成された複数のオフセットされた輪郭線のいずれかを選択して前記次の加工パスを生成するとよい。これにより、例えば未加工部に分岐が生じる形状となっても工具経路の生成を続行でき、より加工効率の工具経路を生成することができる。【００１１】
前記接続パス生成部は、前記加工パスの切削パスと前記次の加工パスの切削パスの前記工具の進行方向が一定方向となるように前記加工パスの戻りパスと前記次の加工パスの戻りパスとを結ぶ線分を前記接続パスとして生成するとよい。これにより、急激な経路変更のない滑らかな経路にでき、工具負荷を安定させることができる。係る場合、前記線分は、前記加工パスの戻りパスと前記次の加工パスの戻りパスにそれぞれ接する接線であることが望ましい。これにより、最短距離で加工パスを接続でき、加工効率が向上する。【００１２】
前記接続パスに前記工具移動限界線の外部へ延長された延長部分が生じた場合に、前記接続パス生成部は、前記工具移動限界線に沿うように前記延長部分の接続パスを補正するとよい。また、前記接続パスに前記未加工部と干渉する干渉部分が生じた場合に、前記接続パス生成部は、前記未加工部から前記工具の半径分をオフセットした迂回線に沿うように前記干渉部分の接続パスを補正するとよい。これらにより、接続パスを移動する工具の被加工物との干渉を防止する。【００１３】
前記工具移動限界線の内部で前記次の加工パスに前記戻りパスを付与できない場合に、前記加工パス生成部は、前記戻りパスが前記工具移動限界線の内部に収まるように前記戻りパスの半径を縮小させるとよい。これにより、切削の残余部分を低減でき、より加工効率が向上する。【００１４】
前記加工範囲を初期の未加工部として設定する初期未加工部設定部と、前記初期の未加工部に対して切削を開始する加工開始パスを生成する加工開始パス生成部をさらに有し、前記切削部位が前記平面における外周の少なくとも一部に開口部を有する形状である場合、前記加工開始パス生成部は、前記開口部に相当する前記初期の未加工部の輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して前記加工開始パスを生成し、前記未加工部更新部は、前記加工開始パスに従って前記工具移動領域を前記初期の未加工部から除去して未加工部を更新するとよい。これにより、外周の少なくとも一部に開口部を有する形状（オープンポケット）において、その開口部から所定ピッチ（切り込み量）で切削を開始し、滑らかな工具経路を生成することができる。【００１５】
また、前記加工範囲を初期の未加工部として設定する初期未加工部設定部と、前記初期の未加工部に対して切削を開始する加工開始パスを生成する加工開始パス生成部をさらに有し、前記切削部位が前記工具を導入する導入部を有し前記平面における外周が閉じられた形状である場合、前記加工開始パス生成部は、前記導入部に相当する部分から前記工具移動限界線に接するまでの前記ピッチの螺旋を前記加工開始パスとして設定し、前記未加工部更新部は、前記加工開始パスに従って前記工具移動領域を前記初期の未加工部から除去して未加工部を更新するとよい。これにより、外周が閉じられた形状（クローズポケット）において、加工開始位置から所定ピッチで切削を開始し、工具が加工範囲に接した後に続けて、次の加工パスを生成でき、効率がよい。【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る工具経路生成方法の特徴は、回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する方法において、前記切削部位の形状データに基づく加工範囲を少なくとも前記工具の半径分内側へオフセットして工具移動限界線を設定する工具移動限界線設定工程と、前記工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を設定する輪郭線設定工程と、前記輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成すると共に前記切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成する加工パス生成工程と、前記加工パスに従って前記工具が移動することにより形成される工具移動領域を前記加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新する未加工部更新工程と、前記加工パスを直前に生成された加工パスに接続する接続パスを生成する接続パス生成工程とを含み、前記加工パスが前記工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、前記未加工部更新工程により前記加工パスに基づいて前記未加工部を更新し、前記輪郭線設定工程により更新された未加工部における前記輪郭線を新たに設定し、前記加工パス生成工程により新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、前記接続パス生成工程により生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成することを繰り返すことにある。【００１７】
また、上記いずれかに記載の工具経路生成装置は、コンピュータを、上記いずれかに記載の工具経路生成装置として機能させるためのコンピュータプログラムにより実現され、当該コンピュータプログラムは記録媒体に記録される。【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に係る工具経路生成装置として機能させるためのプログラムの特徴は、コンピュータを、回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する工具経路生成装置として機能させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータを、前記切削部位の形状データに基づく加工範囲を少なくとも前記工具の半径分内側へオフセットして工具移動限界線を設定する工具移動限界線設定手段と、前記工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を設定する輪郭線設定手段と、前記輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成すると共に前記切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成する加工パス生成手段と、前記加工パスに従って前記工具が移動することにより形成される工具移動領域を前記加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新する未加工部更新手段と、前記加工パスを直前に生成された加工パスに接続する接続パスを生成する接続パス生成手段として機能させ、前記加工パスが前記工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、前記未加工部更新手段は前記加工パスに基づいて前記未加工部を更新し、前記輪郭線設定手段は更新された未加工部における前記輪郭線を新たに設定し、前記加工パス生成手段は新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、前記接続パス生成手段は生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成することにある。【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に係る工具経路生成装置として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体の特徴は、コンピュータを、回転する工具をその回転軸に直交する平面で移動させ、被加工物の切削部位を前記平面に沿う所定のピッチで連続的に切削するための工具の工具経路を生成する工具経路生成装置として機能させるためのコンピュータプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体において、コンピュータを、前記切削部位の形状データに基づく加工範囲を少なくとも前記工具の半径分内側へオフセットして工具移動限界線を設定する工具移動限界線設定手段と、前記工具がこれから切削しようとする部分の輪郭線を設定する輪郭線設定手段と、前記輪郭線を前記工具の半径と前記ピッチとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線における前記工具移動限界線の内部に位置する部分を抽出して切削パスを生成すると共に前記切削パスの両端に円弧状の戻りパスを付与して加工パスを生成する加工パス生成手段と、前記加工パスに従って前記工具が移動することにより形成される工具移動領域を前記加工範囲の未加工部から除去して未加工部を更新する未加工部更新手段と、前記加工パスを直前に生成された加工パスに接続する接続パスを生成する接続パス生成手段として機能させ、前記加工パスが前記工具移動限界線の内部で生成不能となるまで、前記未加工部更新手段は前記加工パスに基づいて前記未加工部を更新し、前記輪郭線設定手段は更新された未加工部における前記輪郭線を新たに設定し、前記加工パス生成手段は新たに設定された輪郭線に基づいて次の加工パスを生成し、前記接続パス生成手段は生成した次の加工パスと前記加工パスを接続する接続パスを生成するプログラムを記憶したことにある。
【発明の効果】
【００２０】
上記本発明に係る工具経路生成装置、工具経路生成方法及び工具経路生成装置として機能させるためのプログラム並びにそのプログラムを記録した記録媒体の特徴によれば、形状によらず工具負荷が過大とならずに加工効率の高いパスを簡便に生成することが可能となった。【００２１】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る工具経路生成装置のハードウエア構成図である。
【図２】本発明に係る工具経路生成装置のソフトウエア構成図である。
【図３】（ａ）は被加工物の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）の切削部位に対応する加工範囲と工具移動限界線と未加工部の関係を示す図、（ｃ）は未加工部輪郭線と加工パスとの関係を示す図である。
【図４】（ａ）は図３（ａ）の切削部位に対応する加工範囲と初期の未加工部の関係を示す図、（ｂ）は加工開始パスの生成を説明する図である。
【図５】戻りパスの半径の調整を説明する図であり、（ａ）は調整前の状態、（ｂ）は調整後の状態、（ｃ）は調整後の加工パスに基づいて未加工部を更新した状態を示す。
【図６】接続パスの補正を説明する図である。
【図７】工具経路生成の工程を示すフローチャート図である。
【図８ａ】工具経路生成過程を示す図である。
【図８ｂ】工具経路生成過程を示す図である。
【図９ａ】複数の輪郭線が生じた場合の加工パスの生成を説明する図である。
【図９ｂ】複数の輪郭線が生じた場合の加工パスの生成を説明する図である。
【図１０ａ】本発明の他の実施形態における加工開始パスの生成を説明する図である。
【図１０ｂ】本発明の他の実施形態における加工開始パスの生成を説明する図である。
【図１１】従来の工具経路の生成の一例を示す図である。
【図１２】従来の他の工具経路の生成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１に示すように、本発明に係る工具経路生成装置１のハードウエア構成は、アドレスバス・データバスを含むバス２にモニタ３と、ＣＰＵ４ａ及びメモリ４ｂを含む処理装置４とが接続され、更に操作用のキーボードやマウス等を含む入力装置５が接続されている。メモリ４ｂに含まれるハードディスク、ＲＡＭ等には、図２に示すコンピュータプログラム１０が記憶され、入力装置５の指示により操作されてＣＰＵ４ａにより処理がなされ、モニタ３に処理結果が表示される。作成されたデータはＣＡＭデータとしてＮＣ装置６に入力され、切削加工が行われる。
【００２４】
図２に示すように、本発明に係る工具経路生成装置１として実施されるプログラム１０は、大略、加工条件設定部１１と、輪郭線設定部１２と、加工パス生成部１３と、未加工部更新部１４と、接続パス生成部１５とから構成されている。加工条件設定部１１は、大略、寸法条件設定部１１ａと、工具移動限界線設定部１１ｂと、初期未加工部設定部１１ｃと、加工開始パス設定部１１ｄを含む。また、加工パス生成部１３は、切削パス生成部１３ａと戻りパス生成部１３ｂを有する。
【００２５】
寸法条件設定部１１ａは、切削加工条件として、ピッチｐ（切削部位１０１に対する工具径方向への切り込み量）、戻りパス６２の半径ｒ２、選択された切削工具Ｔの工具径ｄを設定する。これらは、入力装置５によって入力されることで設定され、以下の各部における処理に用いられる。
【００２６】
工具移動限界線設定部１１ｂは、切削部位１０１の形状データに基づく加工範囲２０を工具Ｔの半径ｒ１分内側へオフセットして工具移動限界線３０を設定する。加工範囲２０は、被加工物１００のＣＡＤデータから抽出した切削部位１０１の形状データであり、切削加工によって原材料より削られるべき部分（領域）である。図３（ａ）に示す被加工物１００の例では、切削部位１０１に対する工具Ｔの軸方向への切り込み量（深さ）に直交する平面における輪郭１０２（材料と空間との境界線）の内部領域が加工範囲２０となる。工具移動限界線３０は、後述の加工パス６０（工具経路ＴＰ）が生成可能な領域を示す線である。この領域内であれば、工具Ｔが移動しても製品形状に干渉することはない。よって、生成される加工パス６０上を移動する工具Ｔが被加工物１００と干渉することはない。加工範囲２０及び工具移動限界線３０は、切削部位１０１の形状に基づいて決定されるため、工具経路ＴＰの生成過程において不変である。なお、開口部１０３については、加工範囲２０を工具半径ｒ１分以上加工範囲２０の外側へオフセットしてもよい。
【００２７】
図３の例において、工具Ｔは図面の右から左へ移動して加工範囲２０を切削し、切削加工は図面の下から上へ向かって進行する。工具経路ＴＰは、工具Ｔの中心が移動する軌跡であり、加工開始パス５０、加工パス６０（切削パス６１及び戻りパス６２）及びこれらを接続する接続パス７０を含む。
【００２８】
初期未加工部設定部１１ｃは、上述の加工範囲２０を初期の未加工部４０’として設定する。未加工部４０は、加工範囲２０においてこれから切削すべき部分を示す。すなわち、初期の未加工部４０’は、加工範囲２０と同一である。未加工部４０は、後述の未加工部更新部１４によって更新され縮小されていく可変なものである。
【００２９】
加工開始パス設定部１１ｄは、初期の未加工部４０’に対して切削を開始する加工開始パス５０を生成する。ここで、切削部位１０１が工具Ｔの回転軸に直交する平面における外周の少なくとも一部に開口部１０３を有する形状（図３（ａ）、オープンポケット）の場合、図４に示すように、開口部１０３に相当する初期の未加工部４０’の輪郭線４１’を工具Ｔの半径ｒ１とピッチｐ（切り込み量）との差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線４２’における工具移動限界線３０の内部に位置する部分４３’を抽出して加工開始パス５０を生成する。そして、後述する戻りパス６２が加工開始パス５０の両端に付与される。これにより、開口部１０３に沿うように滑らかに工具Ｔを進入させることができ、工具負荷の増大を防止する。
【００３０】
輪郭線設定部１２は、工具Ｔがこれから切削しようとする部分の輪郭線４５を設定する。この輪郭線４５は、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、未加工部４０の輪郭（全周）ではなく、未加工部４０に対して工具Ｔが進入する部分である。すなわち、生成済の加工パス６０によって切削済とみなされる部分と未切削とみなされる部分との加工範囲２０における境界となる。輪郭線４５は、後述の未加工部更新部１４によって未加工部４０が更新される度に、更新された未加工部４０に基づいて新たに求められる。
【００３１】
加工パス生成部１３は、工具移動限界線３０の内部に切削パス６１を生成すると共に切削パス６１の両端に円弧状の戻りパス６２を付与して加工パス６０を生成する。切削パス６１は、主として切削部位１０１に対し切削を行う経路を示し、戻りパス６２は主として切削パス６１から次の切削パス６１へ工具が移動するための経路を示す。加工パス６０を工具移動限界線３０の内部に生成するので、被加工部１００の最終形状を損なうことがない。また、工具経路ＴＰを移動中の工具Ｔを持ち上げる必要もなく加工効率もよい。
【００３２】
切削パス生成部１３ａは、図３（ｃ）に示すように、輪郭線４５を工具Ｔの半径ｒ１とピッチｐとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線４６における工具移動限界線３０の内部に位置する部分４７を抽出して切削パス６１を生成する。オフセットの方向は、切削加工の進行方向Ｄの反対方向である。
【００３３】
戻りパス生成部１３ｂは、生成した切削パス６１の両端に円弧状の戻りパス６２を輪郭線４５をオフセットした方向に向けて付与する。この戻りパス６２は、図３（ｃ）に示すように、切削パス６１及び工具移動可能限界線３０の双方に接する円弧として求められる。これにより、工具経路中の急激な経路変更を防止して経路を滑らかとし、工具負荷の過度の増加を抑制する。
【００３４】
また、戻りパス生成部１３ｂは、工具移動限界線３０の内部で次の切削パス６１’に戻りパス６２’を付与できない場合に、戻りパス６２’が工具移動限界線３０の内部に収まるように戻りパス６２’の半径ｒ２を縮小させる。例えば、図５（ａ）の例では、未加工部４０に基づいて次の切削パス６１’は求まったが、設定した戻りパス６２の半径ｒ２が大きいため、戻りパス６２を次の切削パス６１’に付与できない。そこで、同図（ｂ）に示すように、戻りパス６２が工具移動限界線３０の内部に収まるように戻りパス半径ｒ２を縮小させる。これにより、半径ｒ２’の戻りパス６２’が次の切削パス６１’に付与される。よって、同図（ｃ）に示すように、生成された加工パス６０に基づいて未加工部４０を更新することができ、切削の残余部分が減少し、加工効率も向上する。
【００３５】
未加工部更新部１４は、加工開始パス５０又は加工パス６０に従って工具Ｔが移動することにより形成される工具移動領域Ｗを加工範囲２０の未加工部４０から除去して未加工部４０を更新する。これにより、更新された未加工部４０は、次の加工パス６０以降に切削すべき領域を示すものとなる。すなわち、未加工部４０には、切削された（加工された）部分は含まれておらず、未加工部４０に基づいて次の加工パス６０を生成するので、二度加工することも防止できる。
【００３６】
接続パス生成部１５は、生成した加工パス６０を直前に生成した加工パス６０に接続する接続パス７０を生成する。この接続パス７０は、生成した加工パス６０の切削パス６１と直前に生成した加工パス６０の切削パス６１の工具Ｔの進行方向が同一方向となるように加工パス６０の戻りパス６２と次の加工パス６０の戻りパス６２とを結ぶ線分として生成される。図３（ｃ）に示すように、本実施形態において、さらに、この線分は、加工パス６０の戻りパス６２と次の加工パス６０の戻りパス６２と両円弧に接する接線として求められる。これにより、次の加工パス６０へ移動する際に、急激な工具経路の変更がなく、工具負荷が過大に増大することを防止できる。しかも、接線であるので、接続パスは加工パスを最短距離で接続でき、効率もよい。
【００３７】
しかし、接続パス７０が工具移動限界線３０の外部へ延長される場合がある。図６に示すように、図面上左側の戻りパス６２から工具移動限界線３０外へ延長されて図面上右側の戻りパス６２へ接続パス７０が生成される。係る場合、工具移動限界線３０に沿うように延長部分の接続パス７０ａを補正し迂回線７１を生成する。さらに、接続パス７０を移動する工具が未加工部４０と干渉する場合も存在する。同図の例では、未加工部４０から工具Ｔの半径ｒ１分をオフセットした迂回線７２に沿うように干渉部分の接続パス７０ｂを補正する。これらにより、被加工物１００の形状や未加工部４０への干渉を防止する。
【００３８】
ここで、図７，８ａ，８ｂを参照しながら、工具経路生成方法について説明する。図７に示すように、本発明に係る工具経路生成方法は、大略、加工条件設定工程Ｓ１と、加工開始パス生成工程Ｓ２と、未加工部更新工程Ｓ３と、未加工部輪郭線設定工程Ｓ４と、加工パス生成工程Ｓ６と、接続パス生成工程Ｓ７からなる。
【００３９】
まず、加工条件設定工程Ｓ１において、寸法条件設定部１１ａは、入力装置５によって入力されたピッチｐ、戻りパスの半径ｒ２、選択された切削工具Ｔの工具径ｄ（半径ｒ１）を設定する。工具移動限界線設定部１１ｂは、読み込まれた被加工物１００の切削部位１０１の形状データ（ＣＡＤデータ）に基づいて加工範囲２０を設定し（図８ａ（ａ））、その加工範囲２０に基づいて工具移動限界線３０を設定する（図８ａ（ｂ））。また、初期未加工部設定部１１ｃは、設定された加工範囲２０を初期の未加工部４０’として設定する（図８ａ（ｃ））。
【００４０】
次に、加工開始パス生成工程Ｓ２において、加工開始パス設定部１１ｄは、初期未加工部設定部１１ｃが設定した初期の未加工部４０’に対して切削を開始する加工開始パス５０を生成する。切削部位１０１がオープンポケットの場合、開口部１０３に相当する初期の未加工部４０’に基づいて加工開始パス５０を生成する（図８ａ（ｄ））。そして、この加工開始パス５０を現在の加工パスとする。
【００４１】
次に、未加工部更新工程Ｓ３において、未加工部更新部１４は、加工開始パス設定部１１ｄ又は加工パス生成部１３が生成した現在の加工パスに従って工具Ｔが移動することにより形成される工具移動領域Ｗを未加工部４０から除去して更新する（図８ａ（ｅ））。
【００４２】
次に、未加工部輪郭線設定工程Ｓ４において、輪郭線設定部１２は、未加工部更新部１４が更新した未加工部４０において工具Ｔがこれから切削しようとする部分の輪郭線４５を新たに設定する（図８ａ（ｅ））。そして、加工パス生成部１３は、輪郭線設定部１２が求めた輪郭線４５を工具半径ｒ１とピッチｐとの差分でオフセットし、オフセットされた輪郭線４６から工具移動限界線設定部１１ｂが設定した工具移動限界線３０の内部に位置する部分４７を抽出（算出）する。ここで、当該部分４７を抽出できない場合（図８ｂ（ｊ）、ステップＳ５）、これまでに生成し接続された加工パスを工具経路ＴＰとして出力し（図８ｂ（ｋ）、ステップＳ８）、処理を終了する。例えば、図８ｂ（ｊ）の例では、未加工部４０が存在しているが、この未加工部４０に基づいてオフセットされた輪郭線４６は工具移動限界線３０の外側に位置することとなり、工具移動限界線３０の内部に位置する部分４７が存在しないので、加工パス６０の生成は終了となる。一方、抽出できた場合、次の加工パス生成工程Ｓ６へ進む。
【００４３】
加工パス生成工程Ｓ６において、加工パス生成部１３は、先の未加工部輪郭線設定工程Ｓ４で抽出した部分４７を切削パス６１として生成する（図８ａ（ｆ））と共に切削パス６１の両端に円弧状の戻りパス６２を付与して加工パス６０を生成する（図８ｂ（ｇ））。ここで、戻りパス６２が工具移動限界線３０の内部に収まらない場合、戻りパス生成部１３ｂは戻りパス半径ｒ２を調整する。そして、生成した加工パス６０を現在の加工パスとする。
【００４４】
次に、接続パス生成工程Ｓ７において、接続パス生成部１５は、加工パス生成部１３が生成した現在の加工パス６０とその直前に生成した加工パス６０とを接続する接続パス７０を生成し、これら加工パス６０を接続する（図８ｂ（ｇ））。生成した接続パス７０の少なくとも一部が、工具移動限界線３０の外へ延長、又は未加工部４０と干渉する場合、当該部分の接続パス７０を補正する。
【００４５】
そして、上述の未加工部更新工程Ｓ３に戻り、加工パス６０が工具移動限界線３０の内部で生成不能となるまで（図８ｂ（ｊ））、未加工部更新工程Ｓ３乃至接続パス生成工程Ｓ７を順次繰り返し行う（図８ｂ（ｈ）（ｉ））。このように、加工範囲２０の工具移動限界線３０の内部を網羅した加工効率のよい工具経路ＴＰが生成される。なお、工具移動限界線３０の外部に残存した未加工部分は、他の方法により切削することとなる。
【００４６】
最後に、本発明の他の実施形態の可能性について言及する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
【００４７】
上記実施形態では、未加工部４０が分離して生成されない例を説明したが、例えば、図９に示す如き形状では、工具経路ＴＰの生成過程において未加工部４０が分離して生成される。係る場合、オフセットされた輪郭線４６が工具移動限界線３０に当接するように生成されると、未加工部４０は分離して生成される（図９ａ（ｂ）（ｃ））。そこで、オフセットされた輪郭線４６のいずれかを選択し、一方の未加工部４０ａに対し処理を続行する（図９ｂ（ｄ））。そして、一方の未加工部４０ａでのパス生成が完了すれば（図９ｂ（ｅ））、他方の未加工部４０ｂに移行する（図９ｂ（ｆ））。本例では、工具移動限界線３０との交差及び未加工部４０との工具干渉を回避するように接続パス７０を補正する（図９ｂ（ｇ））。このように、複数のオフセットされた輪郭線４６が求まった場合（分岐）においても連続する工具経路ＴＰの生成を簡便に行うことができる。
【００４８】
上記実施形態において、切削部位１０１がオープンポケットである場合の工具経路ＴＰの生成について説明した。しかし、図１０に示すように、工具Ｔの回転軸に直交する平面における外周が閉じられた形状（クローズポケット）であっても構わない。係る場合、工具Ｔを導入する導入部１０４を有する（図１０ａ（ａ））。
【００４９】
クローズポケットの場合、加工開始パス生成部１１ｃは、導入部１０４に相当する初期の未加工部４０’の部分４１’から工具移動限界線３０に接するまでのピッチｐで外方へ広がる螺旋５１を加工開始パス５０として生成する（図１０ａ（ｂ）〜（ｄ））。また、この螺旋５１にも同様に戻りパス６２が付与される（図１０ａ（ｅ））。ここで、符号４５’は、螺旋５１の中心から先端までの直線に工具半径ｒ１を加えた長さを半径とする円を示す。そして、加工開始パス５０に基づいて後述の未加工部更新部１４が初期の未加工部４０’を更新し、後述の加工パス生成部１３が次の加工パスを生成する（図１０ａ（ｆ））。複数のオフセットされた輪郭線４６が生成された場合は、上記と同様にいずれかの輪郭線４６を選択する。同図の例では、図面の上側のオフセットされた輪郭線４６が選択され、上記実施形態と同様に処理が続行される（図１０ｂ（ｇ）〜（ｊ））。なお、本例では、図５に示す如き戻りパス６２の半径ｒ２の調整が行われる。
【００５０】
上記各実施形態において、略矩形の加工範囲２０における工具経路ＴＰの生成について説明したが、当該形状はあくまで一例に過ぎない。加工範囲２０の形状（切削部位１０１の形状）は限定されるものではなく、不定形状の加工範囲２０であっても同様に工具経路ＴＰの生成が可能である。また、図１０の例では、ピッチｐで外方へ広がる螺旋５１を加工開始パス５０として生成した。しかし、これに限られるものではなく、形状に応じて、内方へ広がる螺旋５１を加工開始パス５０として生成することも可能である。このように、本発明は加工範囲２０（切削部位１０１）の形状に関わらず実施することができる。
【００５１】
上記実施形態において、工具移動限界線３０を加工範囲２０を工具Ｔの半径ｒ１分内側へオフセットして設定した。しかし、これに限られず、例えば工具Ｔの半径ｒ１に加え、後工程のための仕上げしろ分オフセットしても構わない。
【００５２】
上記実施形態において、コンピュータを工具経路生成装置として機能させるコンピュータプログラムをメモリ４ｂに格納し、ＣＰＵ４ａが当該プログラムを実行した。しかし、このプログラム及びデータを、例えば磁気ディスク装置、光ディスク装置等の外部記憶装置に記憶させておき、これらをメモリ４ｂにロードして実行させることもできる。また、このプログラム及びデータをコンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録し、読取装置を介して当該プログラムを実行することも可能である。記録媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）等の光ディスクや光磁気ディスク、ＵＳＢメモリーやＳＤカード等のフラッシュメモリ等がある。
【符号の説明】
【００５３】
１：工具経路生成装置、２：バス、３：モニタ、４：処理装置、４ａ：ＣＰＵ、４ｂ：メモリ、５：入力装置、６：ＮＣ装置、１０：プログラム、１１：加工条件設定部、１１ａ：寸法条件設定部、１１ｂ：工具移動限界線設定部、１１ｃ：初期未加工部設定部、１１ｄ：加工開始パス設定部、１２：輪郭線設定部、１３：加工パス生成部、１３ａ：切削パス生成部、１３ｂ：戻りパス生成部、１４：未加工部更新部、１５：接続パス生成部、２０：加工範囲、３０：工具移動限界線、４０：未加工部、４０’：初期未加工部、４１’：オフセットされた輪郭線、４３’：抽出部分、４５：輪郭線、４６：オフセットされた輪郭線、４７：抽出部分（切削パス）、５０：加工開始パス、５１：螺旋、６０：加工パス、６１：切削パス、６２：戻りパス、７０：接続パス、７１，７２：迂回線、１００：被加工物、１０１：切削部位、１０２：輪郭、１０３：開口部、１０４：導入部、Ａ：中心軸、Ｂ：外輪郭、ｄ：工具径、ｐ：ピッチ、Ｌ：平行線、Ｐ：パス、ｒ１：工具半径、ｒ２：戻りパス半径、Ｔ：工具、ＴＰ：工具経路
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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