(57)【要約】【課題】制御対象曲面に適応した、剛性を確保しやすい工具軸姿勢およびツーリングを決定できる工具軸姿勢決定装置を提供する。【解決手段】制御部３は、曲面４１をポリゴン４３に分割し、工具先端を含む球状包含体４９を曲面４１上の工具経路５１に沿って移動させて、工具・ホルダと接近するポリゴン４３を検出することで制御対象曲面を決定する。次に、制御部３は、ポリゴンの法線方向を向きとし、ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出する。そして、制御部３は、制御対象曲面に含まれるポリゴン４３の曲面ベクトル５３の総和を算出し、工具軸姿勢ベクトル５５と決定する。ここで、工具軸姿勢ベクトル５５の向きが、剛性を確保しやすい工具軸姿勢である。【選択図】図９
2008146297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被削材の切削表面を表す曲面を複数のポリゴンに分割する曲面分割手段と、
工具・ホルダ情報と工具経路情報を基に、工具・ホルダと接近する前記ポリゴンを検出して、工具軸姿勢の制御対象となる前記曲面を決定する制御対象曲面決定手段と、
前記制御対象曲面決定手段によって決定した前記曲面に属する前記ポリゴンについて、前記ポリゴンの法線方向を向きとし、前記ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出する曲面ベクトル算出手段と、
前記曲面ベクトル算出手段によって算出した前記曲面ベクトルの総和を工具軸姿勢ベクトルとし、前記工具軸姿勢ベクトルの向きを前記工具軸姿勢と決定する工具軸姿勢決定手段と、
を具備することを特徴とする工具軸姿勢決定装置。
【請求項２】
前記制御対象曲面決定手段は、入力部を介して任意の前記曲面を指定するものであることを特徴とする請求項１に記載の工具軸姿勢決定装置。
【請求項３】
前記工具軸姿勢決定手段によって決定した前記工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定するツーリング決定手段を更に具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工具軸姿勢決定装置。
【請求項４】
被削材の切削表面を表す曲面を複数のポリゴンに分割するステップと、
工具・ホルダ情報と工具経路情報を基に、工具・ホルダと接近する前記ポリゴンを検出して、工具軸姿勢の制御対象となる前記曲面を決定するステップと、
制御対象となる前記曲面を決定するステップによって決定した前記曲面に属する前記ポリゴンについて、前記ポリゴンの法線方向を向きとし、前記ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出するステップと、
前記曲面ベクトルを算出するステップによって算出した前記曲面ベクトルの総和を工具軸姿勢ベクトルとし、前記工具軸姿勢ベクトルの向きを前記工具軸姿勢と決定するステップと、
を含むことを特徴とする工具軸姿勢決定方法。
【請求項５】
制御対象となる前記曲面を決定するステップは、入力部を介して任意の前記曲面を指定するものであることを特徴とする請求項１に記載の工具軸姿勢決定方法。
【請求項６】
前記工具軸姿勢を決定するステップによって決定した前記工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定するステップを更に含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工具軸姿勢決定方法。
【請求項７】
コンピュータを請求項１から請求項３のいずれかに記載の工具軸姿勢決定装置として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工の加工解析に関し、特に、工具軸姿勢の決定を行う工具軸姿勢決定装置、工具軸姿勢決定方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金型等の加工作業では、一般に、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）工作機械が用いられている。そして、ＮＣ工作機械の加工動作は、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）システムによる形状設計や、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムによる加工設計等を行うことにより決定される。
さらに、近年では、加工作業の事前検証として、ＣＡＭシステムで作成されたＮＣデータ等を基に、干渉の検知等が行われている。これにより、加工トラブルを未然に防いでいる。
一方、加工能率の向上や切削面の品質向上のため、剛性の高いツーリングを決定できることが望まれている。
【０００３】
図１４は、ホルダ４７と曲面４１の干渉を表した模式図である。尚、この例では、工具軸姿勢はＺ軸方向となっているが、ＮＣ工作機械の中には、工具軸姿勢がＺ軸方向に固定されたものだけではなく、４軸制御や５軸制御のように工具軸姿勢を傾けることができるものもある。
図１４に示すような干渉を回避するためには、事前に工具経路に対して加工シミュレーションを行い、干渉の有無を確認し、工具経路、ツーリング、または工具軸姿勢等の修正を行う必要がある。こうした干渉回避の仕組みとしては、特許文献１、２がある。
【０００４】
特許文献１は、工具とホルダを包含する円錐形状干渉モデルを用いて、曲面との干渉判定を行う。そして、干渉が検出された場合、干渉量を基に工具軸の干渉回避角度を求めて、工具軸を傾けることで、干渉を回避する。
図１５は、干渉回避後の工具軸姿勢を表した模式図である。図１５に示すように、工具軸を傾けることで、干渉を回避することができる。
【０００５】
特許文献２は、工具軸姿勢をＺ軸方向に固定し、工具とホルダを仮想した被干渉体を用いて、工具経路上を移動するシミュレーションを行う。そして、曲面との干渉が検出されるごとに被干渉体を更新していき、最終的な被干渉体を基に干渉が発生しないツーリングを決定する。
【０００６】
また、他の干渉回避の仕組みとして、非特許文献１がある。
非特許文献１は、工具軸と曲面法線のなす角度θ、工具軸の回転角度φにより工具軸の姿勢を表現し、θとφの０度から１８０度までの組み合わせごとに干渉判定の計算を行う。そして、干渉判定の結果を基に干渉の起こりにくい工具軸姿勢を決定する。
【特許文献１】特開平６−２５４７４１号公報
【特許文献２】特開平９−１７９６２０号公報
【非特許文献１】森重功一・加瀬究・竹内芳美、「Ｃ−Ｓｐａｃｅを用いた５軸制御加工のための工具経路生成法−加工戦略の設定とそれに基づいた工具経路の生成−」、1998年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集、精密工学会、1998、p37
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された手法では、ツーリングを決定した後に干渉判定を行って工具軸姿勢を決定するので、ツーリングに依存した工具軸姿勢を決定することになる。そのため、工具突き出し量を小さくする等、剛性の高いツーリングを自動的に決定することはできない。さらに、本手法では、干渉回避後の工具軸姿勢が、局所的な干渉量のみによって決定されるため、図１５に示すように、工具４５とホルダ４７の右側に余裕が大きい工具軸姿勢となってしまう。つまり、加工対象全体の曲面形状を考慮した最適な工具軸姿勢を決定することはできない。
図１６は、剛性を確保しやすい工具軸姿勢の模式図である。図１６に示すように、左右両側に余裕がある工具軸姿勢を事前に決定できれば、剛性の高いツーリングを決定することが可能となる。
【０００８】
また、特許文献２に記載された手法では、工具軸姿勢をＺ軸に固定していることから、４軸制御や５軸制御のＮＣ工作機械に対して、最適な工具軸姿勢を決定することはできない。さらに、干渉を回避する結果、工具突き出し量が大きくなり、剛性の高いツーリングを決定することはできない。
【０００９】
また、非特許文献１に記載された手法では、干渉回避の工具軸姿勢を求めるために、θとφの全ての組み合わせについて干渉判定の計算を行うことから、計算負荷が大きい。特に、ホルダなどの形状要素が多くなる場合、計算負荷は大幅に増大することになる。更に、ツーリングを決定した後に干渉判定の計算を行っているため、特許文献１と同様の課題が残る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は制御対象曲面に適応した、剛性を確保しやすい工具軸姿勢およびツーリングを決定できる工具軸姿勢決定装置を提供することである。
前述した目的を達成するために第１の発明は、被削材の切削表面を表す曲面を複数のポリゴンに分割する曲面分割手段と、工具・ホルダ情報と工具経路情報を基に、工具・ホルダと接近する前記ポリゴンを検出して、工具軸姿勢の制御対象となる前記曲面を決定する制御対象曲面決定手段と、前記制御対象曲面決定手段によって決定した前記曲面に属する前記ポリゴンについて、前記ポリゴンの法線方向を向きとし、前記ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出する曲面ベクトル算出手段と、前記曲面ベクトル算出手段によって算出した前記曲面ベクトルの総和を工具軸姿勢ベクトルとし、前記工具軸姿勢ベクトルの向きを前記工具軸姿勢と決定する工具軸姿勢決定手段と、を具備することを特徴とする工具軸姿勢決定装置である。
ポリゴンとは、３次元で立体の形状を表現するときに使用する多角形のことである。ほとんどは三角形であるが、ここでは三角形以外の多角形も含む。
【００１１】
また、前記制御対象曲面決定手段は、入力部を介して任意の前記曲面を指定するものであっても良い。
更に、前記工具軸姿勢決定手段によって決定した前記工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定するツーリング決定手段を具備することが望ましい。
【００１２】
第２の発明は、被削材の切削表面を表す曲面を複数のポリゴンに分割するステップと、工具・ホルダ情報と工具経路情報を基に、工具・ホルダと接近する前記ポリゴンを検出して、工具軸姿勢の制御対象となる前記曲面を決定するステップと、制御対象となる前記曲面を決定するステップによって決定した前記曲面に属する前記ポリゴンについて、前記ポリゴンの法線方向を向きとし、前記ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出するステップと、前記曲面ベクトルを算出するステップによって算出した前記曲面ベクトルの総和を工具軸姿勢ベクトルとし、前記工具軸姿勢ベクトルの向きを前記工具軸姿勢と決定するステップと、を含むことを特徴とする工具軸姿勢決定方法である。
【００１３】
また、制御対象となる前記曲面を決定するステップは、入力部を介して任意の前記曲面を指定するものであっても良い。
更に、前記工具軸姿勢を決定するステップによって決定した前記工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定するステップを含むことが望ましい。
【００１４】
第３の発明は、コンピュータを請求項１から請求項３のいずれかに記載の工具軸姿勢決定装置として機能させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、制御対象曲面に適応した、剛性を確保しやすい工具軸姿勢およびツーリングを決定できる工具軸姿勢決定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る工具軸姿勢決定装置１を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。
工具軸姿勢決定装置１は、制御部３、記憶部５、メディア入出力部７、通信制御部９、入力部１１、表示部１３、周辺機器Ｉ／Ｆ部１５等が、バス１７と介して接続される。
【００１８】
制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。
【００１９】
ＣＰＵは、記憶部５、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１７を介して接続された各装置を駆動制御し、工具軸姿勢決定装置１が行う後述する処理（図３、図７、図１０参照）を実現する。
ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部５、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部３が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
【００２０】
記憶部５は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、制御部３が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラムや、後述の処理に相当するアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部３により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。
【００２１】
メディア入出力部７（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＰＤドライブ、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置を有する。
【００２２】
通信制御部９は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク１９間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。
【００２３】
入力部１１は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部１１を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
【００２４】
表示部１３は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。
【００２５】
周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１５は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１５を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１５は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
【００２６】
バス１７は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００２７】
次に、図２を参照しながら、工具軸姿勢決定装置１の構成について説明する。
図２は、工具軸姿勢決定装置１の概略構成図である。
【００２８】
工具軸姿勢決定装置１は、曲面形状情報の入力手段２１、曲面分割手段２３、工具経路情報の入力手段２５、制御対象曲面決定手段２７、曲面ベクトル算出手段２９、工具軸姿勢決定手段３１、ツーリング決定手段３３、工具軸姿勢情報、ツーリング情報の出力手段３５、工具・ホルダ情報データベース３７を備える。
【００２９】
曲面形状情報の入力手段２１は、切削対象である被削材の切削表面を表す曲面４１の形状情報を入力する。曲面形状情報は、例えば、ＣＡＤシステムで行われる形状設計で決定された情報を入力する。データの入力は、入力部１１を介して行っても良い。また、メディア入出力部７を用いても良い。また、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータからデータを送信しても良い。
【００３０】
曲面分割手段２３は、曲面形状情報を基に、誤差が指定した閾値以内となるように、曲面４１を複数のポリゴン４３に分割する。詳細は、図４の説明にて後述する。
【００３１】
工具経路情報の入力手段２５は、ＣＬ（Ｃｕｔｔｅｒ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ）データとも呼ばれる工具経路の情報を入力する。工具経路情報は、例えば、ＣＡＭシステムで算出した情報である。データの入力は、曲面形状情報の入力手段２１と同様である。
【００３２】
制御対象曲面決定手段２７は、工具・ホルダ情報データベース３７を参照し、工具・ホルダ情報と入力された工具経路情報を基に、工具・ホルダと接近するポリゴン４３を検出して、工具軸姿勢の制御対象となる曲面４１を決定する。詳細は、図５、図６の説明にて後述する。
【００３３】
曲面ベクトル算出手段２９は、制御対象となった曲面４１に属するポリゴン４３について、ポリゴン４３の法線方向を向きとし、ポリゴン４３の面積を大きさとする曲面ベクトル５３を算出する。詳細は、図８の説明にて後述する。
【００３４】
工具軸姿勢決定手段３１は、曲面ベクトル５３の総和を工具軸姿勢ベクトル５５とし、工具軸姿勢ベクトル５５の向きを工具軸姿勢と決定する。詳細は、図９の説明にて後述する。
【００３５】
ツーリング決定手段３３は、決定された工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、工具・ホルダ情報データベース３７を参照し、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定する。詳細は、図１１、図１２、図１３の説明にて後述する。
【００３６】
工具軸姿勢情報、ツーリング情報の出力手段３５は、工具軸姿勢情報、ツーリング情報３９を出力する。データの出力は、表示部１３を介してディスプレイ装置に表示しても良い。また、適当なファイル形式によるファイルに出力しても良い。また、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータにデータの送信を行っても良い。
【００３７】
工具・ホルダ情報データベース３７は、例えば、工具径、工具先端半径、ホルダ径等を保持する。
【００３８】
次に、図３から図１３を参照しながら、工具軸姿勢決定装置１の動作の詳細について説明する。
【００３９】
図３、図７、図１０は、工具軸姿勢決定装置１の処理手順を示すフローチャートである。
図４は、曲面分割処理を示す模式図である。
図５は、球状包含体４９の模式図である。
図６は、制御対象曲面決定処理を示す模式図である。
図８は、曲面ベクトル５３の模式図である。
図９は、工具軸姿勢ベクトル５５の模式図である。
図１１、図１２、図１３は、干渉シミュレーションの模式図である。
【００４０】
図３に示すように、制御部３は、曲面形状情報を入力する（ステップ１０１）。ここで、曲面形状情報は、複数の曲面が含まれているとする。これは、一般的な金型は形状表現の自由度を高めるために複数の曲面で構成されているからである。
【００４１】
次に、制御部３は、入力された全ての曲面４１をポリゴン４３に分割する（ステップ１０２）。
【００４２】
図４は、４つの曲面４１ａ〜４１ｄをポリゴン４３に分割する例となっている。制御部３は、例えば、誤差が指定した閾値以内となるまで、曲面４１を分割するポリゴン４３を増やしていく。誤差とは、元の曲面とポリゴン４３との距離であり、ポリゴン４３を増やしていくことで、誤差は小さくなっていく。一般に、形状が複雑になれば、同じ閾値であっても、ポリゴン４３の数が増える。
【００４３】
次に、制御部３は、工具経路情報を入力する（ステップ１０３）。
【００４４】
次に、制御部３は、工具先端を含む球状包含体４９を生成する（ステップ１０４）。
【００４５】
図５に示すように、工具４５の先端を含むように球状包含体４９を生成する。球状包含体４９の半径Ｒは、工具最大半径Ｒｔ（＝Ｄｔ／２）より大きく、ホルダ最大半径Ｒｈ（＝Ｄｈ／２）より小さい範囲で設定する。尚、工具先端が球状となっているボールエンドミルの場合、工具最大半径Ｒｔは、工具先端半径ｒと等しい。
【００４６】
次に、制御部３は、球状包含体４９を工具経路５１の開始位置に設定する（ステップ１０５）。
【００４７】
図６の最初の図に示すように、曲面４１上に工具経路５１が決められる。そして、制御部３は、球状包含体４９を工具経路５１の開始位置に設定する。
【００４８】
次に、制御部３は、球状包含体４９とポリゴン４３が干渉するか確認する（ステップ１０６）。
干渉する場合、制御部３は、干渉するポリゴン４３にフラグを設定し（ステップ１０７）、ステップ１０８に進む。
干渉しない場合、ステップ１０８に進む。
【００４９】
次に、制御部３は、球状包含体４９を工具経路５１に沿って微小区間だけ進める（ステップ１０８）。
【００５０】
図６の二番目の図は、球状包含体４９が工具経路５１に沿って移動する様子を示している。全てのポリゴン４３と球状包含体４９が干渉するか確認するため、制御部３は、微小区間だけ球状包含体４９を進めて、干渉チェックをする。
【００５１】
次に、制御部３は、工具経路５１の終了位置に到達したか確認する（ステップ１０９）。
終了位置に到達していない場合、ステップ１０６から繰り返す。
終了位置に到達している場合、図７に示すステップ１１０に進む。
【００５２】
図６の三番目の図は、曲面上の塗り潰された部分が球状包含体に干渉したポリゴン４２であり、曲面４１ｃ、４１ｄにはフラグが設定されたポリゴン４３が含まれており、曲面４１ａ、４１ｂにはフラグが設定されたポリゴン４３が含まれていないことを示している。すなわち、制御対象曲面は、曲面４１ｃ、４１ｄの二つとなる。
【００５３】
尚、ステップ１０４から１０９の処理を行わず、入力部１１を介して任意の曲面４１を指定することにより、制御対象曲面を決定しても良い。干渉する可能性のある場所が予測できる場合、ステップ１０４から１０９の処理を行わないことで、処理を簡略化することができる。
【００５４】
次に、図７に示すように、制御部３は、フラグが設定されたポリゴン４３を少なくとも１つ含む曲面４１を全て抽出する（ステップ１１０）。
【００５５】
次に、制御部３は、曲面ベクトル５３の総和を格納する領域を初期化する（ステップ１１１）。曲面ベクトル５３の総和を格納する領域は、３次元ベクトルのＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分を保持する。
【００５６】
次に、制御部３は、抽出した曲面４１に属するポリゴン４３を決定する（ステップ１１２）。例えば、ポリゴン４３に曲面４１と紐付ける情報とともに識別ＩＤを付しておき、識別ＩＤの順番で決定していく。
【００５７】
次に、制御部３は、決定したポリゴン４３の曲面ベクトル５３を算出する（ステップ１１３）。
【００５８】
図８は、一部のポリゴン４３を抽出し、曲面ベクトル５３を図示したものである。曲面ベクトル５３は、対象とするポリゴン４３の単位法線ベクトルと、対象とするポリゴン４３の面積との積である。すなわち、曲面ベクトル５３は、向きがポリゴン４３の法線方向、大きさがポリゴン４３の面積の３次元ベクトルである。
【００５９】
次に、制御部３は、曲面ベクトル５３の総和を格納する領域に加算する（ステップ１１４）。すなわち、曲面ベクトル５３の総和を格納する領域の値と曲面ベクトル５３の値を加算した値が、新たに曲面ベクトル５３の総和を格納する領域に保持される。
【００６０】
次に、制御部３は、抽出した曲面４１に属する全てのポリゴン４３について処理が終了したか確認する（ステップ１１５）。
全てのポリゴン４３について処理が終了していない場合、ステップ１１２から繰り返す。
全てのポリゴン４３について処理が終了している場合、ステップ１１６に進む。
尚、曲面ベクトル５３の総和は、抽出した曲面４１に属する全てのポリゴン４３とするが、ステップ１０７でフラグ付けされたポリゴン４３の曲面ベクトル５３の総和でも良い。
【００６１】
次に、制御部３は、曲面ベクトル５３の総和を工具軸姿勢ベクトル５５に決定する（ステップ１１６）。
【００６２】
図９は、曲面ベクトル５３と、曲面ベクトル５３の総和となる工具軸姿勢ベクトル５５を２次元で図示したものである。工具軸姿勢ベクトル５５の向きは、工具経路５１の全体を通して干渉が起こりにくい安全な方向であることが分かる。更に、工具軸姿勢ベクトル５５の向きは、干渉余裕が偏っておらず剛性を確保しやすい方向であることが分かる。
尚、工具軸姿勢ベクトル５５の大きさは、工具の干渉が起こりにくい安全性の指標となり得る。つまり、大きさが大きいほど安全であるという判断が可能である。
【００６３】
次に、図１０に示すように、制御部３は、仮想ホルダ５９を生成する（ステップ１１７）。
【００６４】
仮想ホルダ５９の初期形状は、例えば、工具４５の切れ刃５７以外の部分とホルダ４７の最大直径を包含する大きさである。この形状であれば、工具４５の突き出し量は最小となり、剛性の高いツーリングとなる。
【００６５】
次に、制御部３は、仮想ホルダ５９を工具経路５１の開始位置に設定する（ステップ１１８）。
【００６６】
図１１では、仮想ホルダ５９が工具経路５１の開始位置に設定されている。工具軸姿勢は、ステップ１１６で決定した工具軸姿勢ベクトル５５の向きに従い、工具経路５１の終了位置まで同じ向きを保つ。
【００６７】
次に、制御部３は、仮想ホルダ５９と曲面４１が干渉するか確認する（ステップ１１９）。
干渉する場合、仮想ホルダ５９の干渉する部分を削除し（ステップ１２０）、ステップ１２１に進む。
干渉しない場合、ステップ１２１に進む。
【００６８】
図１２は、仮想ホルダ５９と曲面４１の干渉を図示している。干渉部分は、集合演算によって算出され、干渉部分を除いた形状が、新たな仮想ホルダ５９の形状として保持される。
【００６９】
次に、制御部３は、工具経路５１の終了位置に到達したか確認する（ステップ１２１）。
終了位置に到達していない場合、ステップ１１９から繰り返す。
終了位置に到達している場合、ステップ１２２に進む。
【００７０】
次に、制御部３は、削除されずに残った仮想ホルダ５９の形状を基に、最小の工具突き出し量となるツーリングを決定する（ステップ１２２）。
【００７１】
図１３では、仮想ホルダ５９が工具経路５１の終了位置に到達している。仮想ホルダ５９の形状は、干渉があるごとに干渉部分が削除されていることから、残った形状に含まれるようなツーリングは、曲面４１と干渉することはない。従って、容易に干渉しないツーリングを決定できる。更に、最小の工具突き出し量となるようにツーリングを決定することで、剛性の高いツーリングを決定できる。
【００７２】
以上、詳細に説明したように、本発明の実施の形態によれば、曲面４１をポリゴン４３に分割し、工具先端を含む球状包含体４９を工具経路５１に沿って移動させて干渉を検知することで制御対象曲面を決定し、制御対象曲面に含まれるポリゴン４３の曲面ベクトル５３の総和を算出し、工具軸姿勢ベクトル５５と決定する。
更に、工具軸姿勢ベクトル５５の向きを工具軸姿勢とし、干渉シミュレーションを行うことによって、干渉しない範囲で最小の工具突き出し量となるようにツーリングを決定する。
【００７３】
本発明の実施の形態によって、ツーリングを決定する前に、工具経路５１の全体を通して干渉が起こりにくい安全な工具軸姿勢、かつ干渉余裕が偏っておらず剛性を確保しやすい工具軸姿勢を決定できる。
更に、干渉が起こりにくく、剛性を確保するために最適な工具軸姿勢を事前に決定することで、干渉が発生しない、かつ剛性の高いツーリングを決定できる。
更に、工具軸姿勢を決定した後にツーリングを決定すると、干渉シミュレーションは１回で済むため、ツーリング決定の処理が大幅に簡略化される。
そして、剛性の高いツーリングを決定することで、工具の送り速度を上げても工具破損等の心配がないため、切削効率が向上する。また、剛性の高いツーリングを決定することで、加工時に生じるびびりを抑制することができ、切削面の品質が向上する。
【００７４】
尚、ツーリング決定の処理は、本発明の実施の形態に限定されない。工具軸姿勢を固定して干渉が発生しないツーリングを決定する仕組みは、既にいくつか知られている。ツーリング決定の処理は、工具軸姿勢を固定した上で、干渉が発生しない範囲で最小の工具突き出し量となるツーリングを決定できれば良い。
【００７５】
また、図３、図７、図１０に示す処理を行うプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に保持させて流通させても良いし、通信回線を介して送受信することもできる。
【００７６】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る工具軸姿勢決定装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】工具軸姿勢決定装置１を実現するコンピュータのハードウェア構成図
【図２】工具軸姿勢決定装置１の概略構成図
【図３】工具軸姿勢決定装置１の処理手順を示すフローチャート
【図４】曲面分割処理を示す模式図
【図５】球状包含体４９の模式図
【図６】制御対象曲面決定処理を示す模式図
【図７】工具軸姿勢決定装置１の処理手順を示すフローチャート
【図８】曲面ベクトル５３の模式図
【図９】工具軸姿勢ベクトル５５の模式図
【図１０】工具軸姿勢決定装置１の処理手順を示すフローチャート
【図１１】干渉シミュレーションの模式図
【図１２】干渉シミュレーションの模式図
【図１３】干渉シミュレーションの模式図
【図１４】ホルダ４７と曲面４１の干渉を表した模式図
【図１５】干渉回避後の工具軸姿勢を表した模式図
【図１６】剛性を確保しやすい工具軸姿勢の模式図
【符号の説明】
【００７８】
１………工具軸姿勢決定装置
３………制御部
５………記憶部
７………メディア入出力部
９………通信制御部
１１………入力部
１３………表示部
１５………周辺機器Ｉ／Ｆ部
１７………バス
１９………ネットワーク
４１………曲面
４２………球状包含体に干渉したポリゴン
４３………ポリゴン
４５………工具
４７………ホルダ
４９………球状包含体
５１………工具経路
５３………曲面ベクトル
５５………工具軸姿勢ベクトル
５７………切れ刃
５９………仮想ホルダ
【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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