(57)【要約】【課題】  加工による被削材の形状変化を考慮した無駄の無い最適化された工具経路を生成する数値制御装置を得る。【解決手段】  ポケット形状の内側へ工具半径の長さだけオフセットしたポケット形状内側包絡線を生成し工具経路とし、さらに内側へ前記工具半径の長さだけオフセットした包絡線を生成し、この結果生成された包絡線から外側へ所定量の長さだけオフセットした包絡線を生成し、これを前記工具経路の内側の次の工具経路とし、この工具経路とされた包絡線を、前記ポケット形状内側包絡線として包絡線生成を繰り返し、加工による被削材の形状変化を考慮した工具経路の生成を行う数値制御装置である。【選択図】        図１
2004246928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された数値データを解読し、その解読結果を基に各部の制御を行い、前記入力された数値データに応じて制御対象を操作し前記入力された数値データに応じた被削材の加工を行う数値制御装置において、入力されたポケット形状から切削除去する領域を設定する除去領域設定手段と、該除去領域設定手段により設定した除去領域と前記加工情報入力手段により入力した加工情報とを基に残留部が生じるか否かを判断する残留部判定手段と、該残留部判定手段により生じると判断された残留部が形成される前記ポケット形状の領域に、修正形状を重ね、前記ポケット形状を修正する形状修正手段とを備え、前記形状修正手段により修正したポケット形状に対し包絡線を生成し、工具経路を生成することを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
入力された数値データを解読し、その解読結果を基に各部の制御を行い、前記入力された数値データに応じて制御対象を操作し前記入力された数値データに応じた被削材の加工を行う数値制御方法において、入力されたポケット形状から切削除去する領域を設定する除去領域設定ステップと、該除去領域設定ステップにより設定した除去領域と前記形状および加工情報入力ステップにより入力した加工情報とを基に残留部が生じるか否かを判断する残留部判定ステップと、該残留部判定ステップにより生じると判断された残留部が形成される前記ポケット形状の領域に、修正形状を重ね、前記ポケット形状を修正する形状修正ステップとを備え、前記形状修正ステップにより修正したポケット形状に対し包絡線を生成し、工具経路を生成することを特徴とする数値制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械やロボットなどの制御を数値データを基に行う数値制御装置および数値制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４２は、特許文献１に示された従来の数値制御装置を示すフローチャートである。図において１２１はユーザが加工領域と加工条件とを決定するブロック、１２２は加工領域の加工を行うための工具経路を生成するブロック、１２３は工具経路を最適化するブロックである。１２４は工具経路における加工終了点での工具刃跡マークの発生を防止するための工具経路を最適化するブロックである。
【０００３】
次に動作について説明する。まず、加工を回避する「島形状部分」と部品を固定する部分を除いた「加工領域」と、「工具半径」と切込み幅である「ピックフィード」と、あら加工時の「残ししろ」とをユーザが定義する。定義された加工領域の外形形状から内側へピックフィード量ずつ非加工領域を回避してオフセットすることにより、工具経路を生成する。また、生成された工具経路における加工開始点と加工終了点では、工具経路に対して接線方向に加工を開始し、接線方向に加工を終了するように工具経路を最適化する。
【０００４】
図４３は、特許文献２に示された従来の数値制御装置を示すブロック図である。図において１３１は数値制御プログラム（以下、ＮＣプログラムという）と被削材と被削材取付具と部品形状とを入力してソリッドモデルを用いてＮＣシミュレーションを行うブロックである。１３２は加工条件に関するデータである。１３３は各加工における最適な加工条件を得るための工具と工作機械のデータである。１３４は、ＮＣシミュレーションを行うブロック１３１と、加工条件に関するデータ１３２と、工具と工作機械の各加工における最適な加工条件データ１３３より、加工力と工具送り速度を最適化するブロックである。
【０００５】
次に動作について説明する。まず、ＮＣプログラムと被削材と被削材取付具と部品形状とをＮＣシミュレーションを行うブロック１３１に入力する。ＮＣシミュレーションを行うブロック１３１は、ソリッドモデルを用いて被削材と被削材取付具のモデリングとＮＣプログラミングを支援し、加工中の部品形状をシミュレーションする。そして、データ１３２の材料の性質や経験上求められているデータから基本となる工具送り速度を決定する。さらにブロック１３４は、ブロック１３１と加工条件に関するデータ１３２と工具と工作機械の性能と材料の性質のデータ１３３とにより、ソリッドモデルを用いて所定量の長さの工具経路における工具の掃引形状と被削材の形状から被削材の除去体積を求め、基準となる体積と比較して、基準となる工具送り速度にオーバーライドを掛けることにより、工具送り速度をユーザが決定した制約の範囲内で最適化する。
【０００６】
【特許文献１】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４，９０７，１６４号公報
【特許文献２】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４，８３３，６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の数値制御装置は以上のように構成されているので、工具経路はポケットの外形形状を基にして、外側から内側へ順に所定量オフセットするだけであり、加工の進行と共に変化していく被削材の形状を考慮せずに工具経路を生成しており、何も削っていない状態であるエアーカットをしている部分やピックフィードが一定でない部分が含まれ、工具経路が被削材の形状に対し最適化されていない問題点があった。
【０００８】
また、従来では加工負荷が一定となるように工具送り速度を決定する際、所定量の長さあたりの工具経路に対しての被削材の除去体積を基に工具送り速度を決定していたが、加工の進行と共に被削材が変化していくと、被削材の形状によっては、被削材形状が薄くなる薄物加工の状態や、角を加工するコーナー加工の状態が生じる。その場合、所定量の長さあたりの工具経路に対しての被削材の除去体積だけを基にして工具送り速度を決定していたのでは、被削材に対して最適な加工条件ではなくなるために、加工面の精度に悪影響を与える問題点があった。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、工具の入り込まない残留部が生じることのない加工を実現できる数値制御装置および数値制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る数値制御装置は、入力されたポケット形状から切削除去する領域を設定する除去領域設定手段と、該除去領域設定手段により設定した除去領域と加工情報入力手段により入力した加工情報とを基に残留部が生じるか否かを判断する残留部判定手段と、該残留部判定手段により生じると判断された残留部が形成される前記ポケット形状の領域に、工具経路を基に生成された修正形状を重ね、前記ポケット形状を修正する形状修正手段と、該形状修正手段により修正したポケット形状を加工するための包絡線を生成する構成を備えたものである。
【００１１】
この発明に係る数値制御方法は、入力されたポケット形状から切削除去する領域を設定する除去領域設定ステップと、除去領域設定ステップにより設定した除去領域と形状および加工情報入力ステップにより入力した加工情報とを基に残留部が生じるか否かを判断する残留部判定ステップと、残留部判定ステップにより生じると判断された残留部が形成されるポケット形状の領域に、修正形状を重ね、ポケット形状を修正する形状修正ステップとを備え、形状修正ステップにより修正したポケット形状に対し包絡線を生成し、工具経路を生成するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、除去領域に残留部が生じると判断されたときに、その残留部が生じると判断された領域に修正形状を重ね合わせる修正を行う形状修正手段を備えるように構成したので、除去領域に対し残留部が生じない工具経路の生成を可能にできる効果がある。
【００１３】
この発明によれば、入力されたポケット形状から切削除去する領域を設定する除去領域設定ステップと、除去領域設定ステップにより設定した除去領域と形状および加工情報入力ステップにより入力した加工情報とを基に残留部が生じるか否かを判断する残留部判定ステップと、残留部判定ステップにより生じると判断された残留部が形成されるポケット形状の領域に、修正形状を重ね、ポケット形状を修正する形状修正ステップとを備え、形状修正ステップにより修正したポケット形状に対し包絡線を生成し、工具経路を生成するようにしたので、除去領域に対し残留部が生じない工具経路の生成を可能にできる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の一形態を図について説明する。
図１はこの実施の形態１の数値制御装置の要部の構成を示すブロック図である。図において１は加工しようとするポケットの形状を入力する形状入力手段である。２は工具形状やピックフィードなどの加工情報を入力する加工情報入力手段である。３は内側包絡線生成手段４と再内側包絡線生成手段５と外側包絡線生成手段６と入力手段７とからなる工具経路生成手段である。内側包絡線生成手段４は、前記形状入力手段１および前記加工情報入力手段２から入力したポケットの形状や加工についての情報などを基に、ポケット外形形状から工具半径の長さだけ内側にオフセットした包絡線を生成し、その包絡線を工具経路とする手段である。再内側包絡線生成手段５は、前記内側包絡線生成手段４により生成された包絡線からさらに内側に工具半径の長さだけオフセットした包絡線を生成する手段である。外側包絡線生成手段６は、再内側包絡線生成手段５により生成された包絡線と加工情報とから、その包絡線から外側に所定量の長さだけオフセットした外側包絡線を生成し、その外側包絡線を工具経路とする手段である。入力手段７は外側包絡線生成手段６により生成された外側包絡線を、前記再内側包絡線生成手段５に入力する手段である。
【００１５】
図２はこの数値制御装置の動作を示すフローチャートである。図３は図２のフローチャートに示す動作を具体的に示した説明図であり、８はポケット外形形状、９はポケット外形形状内に生成された工具経路である。
【００１６】
次に動作について説明する。図２のフローチャートによれば、まずポケット形状としてポケット外形形状についての情報、また加工情報として工具形状と外側包絡線生成手段６で使用するピックフィードについての情報を入力する（ステップＳＴ１）。続いて、前記入力されたポケット外形形状と工具形状についての情報から、ポケット外形形状の内側に工具半径ｒだけオフセットした包絡線ａを生成する（ステップＳＴ２）。この状態を図３の（Ａ）に示す。そして、この包絡線ａを工具経路とし（ステップＳＴ３）、次に、包絡線ａから内側に工具半径ｒだけオフセットした包絡線ｂを生成する（ステップＳＴ４）。この状態を図３の（Ｂ）に示す。そして、包絡線ｂから外側（ポケット外形形状８の方向）にピックフィードと工具形状から所定距離ｄだけオフセットした包絡線ｃを生成する（ステップＳＴ５）。この状態を図３の（Ｃ）に示す。さらにこの包絡線ｃを工具経路の一つとし（ステップＳＴ６）、次の工具経路を生成する必要があるか否かを判断し（ステップＳＴ７）、必要があるときにはステップＳＴ４に戻り、前記ステップＳＴ５で生成した包絡線ｃを基に次の包絡線ｃ’，ｃ”・・・を求める。
【００１７】
ステップＳＴ３とステップＳＴ６では、入力された包絡線を生成した工具経路情報として出力する。また、ステップＳＴ７において次の工具経路を生成しないと判断したときには処理を終了する。この結果、これら一連の処理が終了したときには図３の（Ｄ）に示すようにポケット外形形状８に対しａ，ｃ，ｃ’，ｃ”のような包絡線が工具経路９として生成される。
【００１８】
従ってこの実施の形態によれば、一つ前の工具経路にあたる包絡線から一度内側に工具の半径ｒの長さだけオフセットした包絡線を生成し、その包絡線を基に次の工具経路を今度は外側に所定距離オフセットすることで生成するので、加工による被削材の形状の変化に応じて工具経路が順次生成されることになり、加工の進行と共に変化していく被削材の形状に対し最適化された工具経路の生成ができ、また効率的な工具経路の生成が実現する。
【００１９】
実施の形態２．
図４はこの実施の形態２の数値制御装置の要部の構成を示すブロック図である。図４において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において２１は計算機により被削材の形状と工具形状とを表現する形状表現手段である。２２は形状入力手段１から入力したポケット外形形状から内側包絡線を生成する内側包絡線生成手段２３と掃引形状生成手段２４と掃引形状除去手段２５とオフセット包絡線生成手段２６と、包絡線分割手段２７および工具経路連結手段２８を有した工具経路生成手段である。
【００２０】
内側包絡線生成手段２３は、形状表現手段２１により表現された被削材の形状と、形状入力手段１により入力したポケット外形形状とを基に、該ポケット外形形状から内側へ工具半径の長さだけオフセットした包絡線を生成し工具経路とする手段である。掃引形状生成手段２４は、入力された工具経路から工具形状の掃引形状を生成する手段である。掃引形状除去手段２５は、掃引形状生成手段２４により生成された工具形状の掃引形状を被削材形状から除去する手段である。オフセット包絡線生成手段２６は、掃引形状除去手段２５により掃引形状を除去された被削材形状のポケット形状を定義する平面と平行な平面上の領域より所定量の長さだけオフセットした包絡線を生成する手段である。包絡線分割手段２７は、オフセット包絡線生成手段２６により生成した包絡線を所定の数のブロックに分割して工具経路とする手段である。工具経路連結手段２８は、包絡線分割手段２７により分割された包絡線の工具経路から適当な工具経路を選択し連結する手段である。
【００２１】
図５はこの数値制御装置の動作を示すフローチャートである。図６は図５のフローチャートに示す動作を具体的に示した説明図であり、１１は工具形状、１２は工具の移動経路、１３は工具形状１１を移動させたときの工具による掃引形状、１４はポケット外形形状を示している。
【００２２】
次に動作について説明する。図５において、まずポケット形状として形状入力手段１からポケットの外形形状を、また加工情報入力手段２から加工情報を入力する（ステップＳＴ２０）。次に、入力された加工情報から計算機により被削材の形状と工具の形状を表現する（ステップＳＴ２１）。さらに、ポケット外形形状から内側へ工具半径の長さだけオフセットした包絡線を生成し工具経路とする（ステップＳＴ２２）。次に、前記工具経路から工具形状の掃引形状を生成する（ステップＳＴ２３）。この掃引形状１３を図６の（Ｂ）に示す。続いて被削材形状から前記生成した工具形状の掃引形状１３を除去する（ステップＳＴ２４）。この状態を図６の（Ｃ）に示す。
【００２３】
そして、前記工具形状の掃引形状１３が除去されたポケット内の形状が被削材形状の残っていないポケット形状に到達しているか否かを判断する（ステップＳＴ２５）。到達していると判断したときには処理を終了する。また到達していなければステップＳＴ２６の処理を行う。
【００２４】
このステップＳＴ２６では、ポケット形状１４を定義する平面と平行な平面上に、被削材形状の除去された領域から所定量の長さｄだけオフセットした新たな包絡線ｅを生成する（ステップＳＴ２６）。この状態を図６の（Ｄ）に示す。次に、包絡線を所定の数のブロックに分割して工具経路とし（ステップＳＴ２７）、その分割された工具経路が効率的な工具経路となるように連結する（ステップＳＴ２８）。そして、再度ステップＳＴ２３に戻り、今度は前記ステップＳＴ２８における工具経路から工具形状の掃引形状を生成し、ステップＳＴ２４以降の処理を、被削材形状が目的とするポケット形状に到達するまで繰り返す。
【００２５】
図７は、このようにして生成された工具経路９を示しており、ポケット形状内の切削を効率的に行い、目的のポケット形状１４に到達するまでの工具の移動経路となる。
【００２６】
従ってこの実施の形態によれば、加工による被削材の形状の変化に応じて工具経路を生成することになり、加工の進行と共に変化していく被削材の形状に対し最適化された工具経路の生成ができ、また効率的な工具経路の生成が実現する。
【００２７】
実施の形態３．
図８はこの実施の形態３の数値制御装置の要部の構成を示すブロック図である。図において３１は包絡線を生成する対象となる線を基にして、オフセットする長さと同じ長さの半径の円柱の掃引形状を生成する掃引形状生成手段である。３２は掃引形状生成手段３１により生成された掃引形状をポケット形状を定義する平面と平行な平面でスライスして２本の断面線を生成する断面線生成手段である。３３は断面線生成手段３２により生成された断面線の２本のうち、外側の包絡線なら外側の断面線を包絡線として生成し、内側の包絡線なら内側の断面線を包絡線として生成する包絡線生成手段である。
【００２８】
図９はこの実施の形態３の動作を示すフローチャートである。図１０は図９のフローチャートに示す動作を具体的に示した説明図であり、３４は工具形状、３５は工具形状３４を移動させたときの掃引形状、３６はポケット形状を定義する平面と平行な平面、３９と４０は掃引形状３５をポケット形状を定義する平面と平行な平面３６でスライスしたときの２本の断面線を示している。
【００２９】
次に動作について説明する。図９において、まず包絡線を生成する対象となる線を入力する（ステップＳＴ３１）。さらにオフセットする長さを入力し（ステップＳＴ３２）、次に、図１０の（Ａ）に示す前記オフセットする長さと同じ長さの半径の円柱３４を生成する（ステップＳＴ３３）。
【００３０】
次に、ステップＳＴ３１で入力した線を基にして、ステップＳＴ３３で生成した円柱から掃引形状３５を生成する（ステップＳＴ３４）。この状態を図１０の（Ａ）に示す。そして、前記生成した掃引形状３５をポケット形状を定義する平面と平行な平面３６でスライスして、２本の断面線３９，４０を生成する（ステップＳＴ３５）。この状態を図１０の（Ｂ）に示す。
【００３１】
続いて、前記ステップＳＴ３５で生成された２本の断面線のうち、外側の包絡線なら外側の断面線３９を包絡線として生成して、内側の包絡線なら内側の断面線４０を包絡線として生成する。この状態を図１０の（Ｃ）に示す。
【００３２】
従ってこの実施の形態によれば、工具の掃引形状をスライスすることで得られる２本の断面線から包絡線を生成するので正確な包絡線が生成できる。
【００３３】
実施の形態４．
図１１はこの実施の形態の数値制御装置の要部の構成を示すブロック図である。図１１において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において４１はポケット外形形状から内側包絡線生成手段４および外側包絡線生成手段６により生成された包絡線と、前記ポケット外形形状内にある島形状から工具半径の長さだけ外側にオフセットした島形状包絡線とが干渉を起こすか否かを判断し、干渉を起こす場合は、前記島形状を考慮して干渉を回避した包絡線を生成する干渉回避包絡線生成手段である。
【００３４】
図１２はこの実施の形態４の動作を示すフローチャートである。また、図１３は、図１２に示すフローチャートの特徴的な動作を具体的に示すための説明図であり、４５はポケット外形形状４６内にある島形状を示している。
【００３５】
次に動作について図１２のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１２において図２と同一の処理ステップについては同一の符号を付し説明を省略する。
【００３６】
この実施の形態の数値制御装置の動作は、入力された島形状４５と工具形状についての加工情報とを基に、前記島形状４５から外側に工具半径の長さだけオフセットした島形状包絡線ｉｓを生成する（ステップＳＴ４１）。次に、ステップＳＴ２で生成した包絡線ａとステップＳＴ４１で生成した島形状包絡線ｉｓが干渉するか否かを判断する（ステップＳＴ４２）。包絡線ａと島形状包絡線ｉｓが干渉する場合は、ステップＳＴ４３に進む。一方、包絡線ａと島形状包絡線ｉｓが干渉しない場合には、ステップＳＴ３に進む。
【００３７】
ステップＳＴ４３では、島形状４５との干渉を回避した包絡線ａ’を生成しステップＳＴ３に進む。またステップＳＴ３では、包絡線ａと島形状包絡線ｉｓが干渉しない場合は包絡線ａを工具経路とし、また包絡線ａと島形状包絡線ｉｓが干渉するときには包絡線ａ’を工具経路とする。続くステップＳＴ４では、包絡線ａ或いは包絡線ａ’から内側に工具半径ｒの距離だけオフセットした包絡線ｂを生成する。
【００３８】
次に、ステップＳＴ４で生成した包絡線ｂとステップＳＴ４１で生成した包絡線ｉｓが干渉する否かを判断する（ステップＳＴ４４）。包絡線ｂと島形状包絡線ｉｓが干渉する場合は、ステップＳＴ４５に進む。一方、包絡線ｂと島形状包絡線ｉｓが干渉しない場合には、ステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ４５では、島形状４５との干渉を回避した包絡線ｃ’が生成され、続くステップＳＴ６において前記包絡線ｃ’を工具経路とする。またステップＳＴ５では、前記包絡線ｂから所定量の距離だけ外側（ポケット形状の方向）にオフセットした包絡線ｃを生成し、続くステップＳＴ６において前記包絡線ｃを工具経路とする。
【００３９】
そして、次の工具経路を生成する必要があるか否かを判断し（ステップＳＴ７）、必要がないときには処理を終了する。また次の工具経路を生成する必要があるときには、ステップＳＴ４に戻り、今度はステップＳＴ５において生成した包絡線ｃから内側に工具半径ｒの距離だけオフセットした包絡線を生成し、ステップＳＴ４４以降の処理を繰り返す。
【００４０】
従ってこの実施の形態によれば、島形状との干渉を回避した工具経路を生成するので、島形状を加工してしまうことになる工具経路が排除でき、島形状を有したポケット形状の加工のための工具経路を正確に生成できる。
【００４１】
実施の形態５．
図１４はこの実施の形態５の数値制御装置の要部の構成を示すブロック図である。図１４において図１および図１１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において５１は再内側包絡線生成手段５により生成された包絡線が独立した２個以上のループであるとき、その内の一つの包絡線だけを外側包絡線生成手段６に送り、残りのループを記憶し、前記再内側包絡線生成手段５により生成される包絡線の内側に工具半径の長さｒだけオフセットした包絡線が無くなったとき、前記記憶した他のループの包絡線の一つを外側包絡線生成手段６に送る包絡線記憶手段である。
【００４２】
図１５はこの実施の形態５の数値制御装置の動作を示すフローチャート、図１６は図１５のフローチャートによる動作を具体的に示す説明図であり（Ａ）〜（Ｄ）は工具経路生成の過程を示している。
【００４３】
次に動作について説明する。なお、図１５において図２と図１２に示す同一の処理ステップについては同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態の数値制御装置では、ステップＳＴ１からステップＳＴ４３までの処理をそのフローチャートに従って実行した後、ステップＳＴ４において生成した包絡線ａ或いは包絡線ａ’から内側に工具半径ｒの長さだけオフセットした包絡線ｂが生成されるか否かを判断する（ステップＳＴ５１）。この結果、包絡線が生成されないと判断したときはステップＳＴ５４に進み、また包絡線が生成されると判断したときは、ステップＳＴ５２に進む。
【００４４】
ステップＳＴ５２では、包絡線ｂが図１６の（Ｃ）に示すように独立した複数のループ（ｂ１，ｂ２・・・ｂ４）を持つか否かを判断する。この結果、複数のループを持たないと判断したときはステップＳＴ４４の処理を実行し、また複数のループを持つと判断したときにはステップＳＴ５３に進む。
【００４５】
ステップＳＴ５３では、ステップＳＴ５２により判断した複数のループを記憶する。続くステップＳＴ５４では、前記ステップＳＴ５３において記憶したループ（ｂ１，ｂ２・・・ｂ４）から一つを選択し包絡線ｂ１とする。
【００４６】
次のステップＳＴ５５では、包絡線ｂ１に対し内側への前記包絡線ｂが生成可能か否か判断し、包絡線ｂが生成可能であればステップＳＴ４４以降の処理を行い、また前記包絡線ｂ１に対する包絡線ｂがこれ以上生成できないときには処理を終了する。ステップＳＴ４４以降の処理では、包絡線ｂと包絡線ｉｓとの干渉の有無の判断と、その判断結果に応じた包絡線ｃまたは包絡線ｃ’の生成（ステップＳＴ５，ステップＳＴ４５）および生成した包絡線ｃを工具経路とする処理（ステップＳＴ７）を行った後、ステップＳＴ５４に戻る。
【００４７】
ステップＳＴ５４では、今度はステップＳＴ５３において記憶したループから別のループを選択し包絡線ｂ２とし、ステップＳＴ５５以降の処理を繰り返す。
【００４８】
従ってこの実施の形態によれば、複数の島形状があるときにそれら島形状との干渉を回避した工具経路を効率良く生成できる。
【００４９】
実施の形態６．
図１７はこの実施の形態６の数値制御装置の要部を示すブロック図である。図において６１は被削材の形状と工具形状を表現する形状表現手段である。６２は工具移動指令データを入力する工具移動指令データ入力手段、６３は形状表現手段６１および工具移動指令データ入力手段６２より得られるデータから被削材の形状を変化させる被削材形状変化手段である。６４は被削材形状変化手段６３から得られるデータを基に工具の位置と周辺の被削材の形状を認識する認識手段である。６５は認識手段６４により認識した結果を基に加工条件を変化させる加工条件変更手段である。
【００５０】
次に動作について説明する。図１８はこの実施の形態６の動作を示すフローチャートである。この実施の形態の数値制御装置では、まず工具形状データと被削材形状データを形状表現手段６１から入力する（ステップＳＴ６１）。次に、工具移動指令データ入力手段６２から工具移動指令データを入力する（ステップＳＴ６２）。
【００５１】
そして、さらに工具形状データと工具移動指令データとから工具掃引形状を生成する（ステップＳＴ６３）。次に、工具掃引形状を被削材形状から除去する（ステップＳＴ６４）。
【００５２】
続いて工具形状を工具移動指令データを基に移動させ、工具の位置を移動させる（ステップＳＴ６５）。そして、このときの工具の位置周辺の被削材の形状を認識する（ステップＳＴ６６）。次に、前記ステップＳＴ６６における工具の位置周辺の被削材の形状の認識結果を基に加工条件を変化させる（ステップＳＴ６７）。
【００５３】
さらに次の工具移動指令データがあるか否かを判断する（ステップＳＴ６８）。この結果、次の工具移動指令データがあるときには、ステップＳＴ６２の処理に戻り、また次の工具移動指令データがないときには処理を終了する。
【００５４】
従ってこの実施の形態によれば、加工により変化する被削材の形状に応じて加工条件を変化させる結果、たとえば現在加工中の被削材の厚みや形状などに応じ被削材に生ずる歪みなどを考慮した精度の高い加工を行うための加工条件の最適化が可能となる。
【００５５】
実施の形態７．
図１９はこの実施の形態７の数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。図１９において図１７と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において７１は工具の位置を認識する工具位置認識手段（認識手段）、７２は工具の位置を基にして周辺の被削材形状を切り取る被削材形状切取り手段、７３は被削材形状切取り手段７２により切り取られた形状を認識する切取り形状認識手段（認識手段）、７４は切取り形状認識手段７３により認識した結果を基に加工条件を変化させる加工条件変更手段である。
【００５６】
図２０はこの実施の形態の数値制御装置の動作を示すフローチャートである。図２１は図２０のフローチャートによる動作を具体的に示す説明図であり、７６は工具、７７は被削材、７８は工具７６の移動経路を示している。
【００５７】
次に動作について説明する。なお、図２０において図１８に示す処理ステップと同一の処理ステップについては同一の符号を付し説明を省略する。この数値制御装置では、ステップＳＴ６１からステップＳＴ６５の処理実行後、図２１の（Ｂ）に示す工具位置周辺の被削材形状７９を切り取り（ステップＳＴ７１）、次に、前記切り取った被削材形状７９の認識を行う（ステップＳＴ７２）。この状態を図２１の（Ｂ）に示す。そして、さらに前記ステップＳＴ７２における被削材形状７９の認識結果を基に加工条件を変化させる（ステップＳＴ７３）。
【００５８】
従ってこの実施の形態によれば、工具周辺の被削材の形状を切り取り、その切り取った形状から加工により変化する被削材の形状を認識するので、処理するのに要する被削材のデータ量が少なくなり、加工により変化する被削材の形状に応じた加工条件の変更が容易になる。
【００５９】
実施の形態８．
図２２はこの実施の形態８の数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。図２２において図１７および図１９と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において８１は工具の位置を基にしてスライスする平面を生成するスライス平面生成手段である。８２は前記スライスする平面を用いて被削材の形状をスライスし、断面形状を生成するスライス実行手段である。８３はスライス実行手段８２により生成された断面形状を認識する断面形状認識手段（認識手段）、８４は断面形状認識手段８３による前記断面形状の認識結果から加工条件を変化させる加工条件変更手段である。
【００６０】
図２３は、この実施の形態８の数値制御装置の動作を示すフローチャートである。図２４と図２５は、図２３におけるフローチャートによる動作を具体的に示した説明図であり、８０ａ，８０ｂはスライス平面生成手段８１により工具の位置を基にして生成したスライスする平面を示している。
【００６１】
次に動作について説明する。なお、図２３において図１８の処理ステップと同一の処理ステップについて同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態の数値制御装置では、ステップＳＴ６１からステップＳＴ６５までの処理実行後、工具の位置を基にして被削材７７をスライスする平面をスライス平面生成手段８１により生成する（ステップＳＴ８１）。次に、前記生成した平面を用いて被削材の形状をスライス実行手段８２によりスライスする（ステップＳＴ８２）。この状態を図２４に示す。
【００６２】
続いて、スライスした結果得られる被削材の断面形状を認識する（ステップＳＴ８３）。この状態を図２５の（Ａ）と（Ｂ）に示す。そして、前記ステップＳＴ８３による被削材７７の断面形状の認識結果を基に加工条件を変化させる。
【００６３】
従ってこの実施の形態によれば、加工工具を中心にした被削材７７の断面形状の構造的な特性から、その被削材の撓みや歪みの発生の可能性を把握することができ、この結果、加工中の被削材７７の断面形状の状態に応じた最適な加工条件を得ることができ、精度の高い加工を実現できる。
【００６４】
実施の形態９．
図２６はこの実施の形態９の数値制御装置の要部を示すブロック図である。図２６において図１７および図１９と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において９１は工具の位置からベクトルを指定し、その指定したベクトルと交差した部分の被削材の幾何データや位置データを得るための方向別情報取得手段、９２は前記ベクトルを指定したときに得られる幾何データと位置データとを認識する認識手段、９３は認識手段９２により認識した幾何データと位置データとの認識結果から加工条件を変化させる加工条件変更手段である。
【００６５】
図２７は、この実施の形態の数値制御装置の動作を示すフローチャートである。図２８は図２７のフローチャートによる動作を具体的に示すための説明図である。
【００６６】
次に動作について説明する。図２７において図１８と同一の処理ステップについては同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態の数値制御装置ではステップＳＴ６１からステップＳＴ６５までの処理実行後、工具７６の中心位置から被削材周辺へ向うベクトルを指定する（ステップＳＴ９１）。図２８はこの状態を示しており、９５ａ，９５ｂ，９５ｃが前記指定されたベクトルである。そして、前記指定したベクトルと被削材とが交差した被削材周辺部の幾何データと位置データとを得ることで、工具７６の位置から指定したベクトルの示す方向の幾何データや位置データなどの被削材情報を認識する（ステップＳＴ９２）。続いてステップＳＴ９２により認識した幾何データや位置データなどの被削材情報を基に加工条件を変化させる（ステップＳＴ９３）。
【００６７】
従ってこの実施の形態によれば、工具の位置から任意方向に指定したベクトルを基に得られた被削材周辺部の幾何データと位置データとを基に加工条件を変化させることができるので、工具を中心にした被削材周辺部の幾何データと位置データとから被削材の構造的な特性を把握することができて、さらにそれらのデータから被削材の撓みや歪みの発生の可能性を知ることができ、この結果、加工中の被削材７７の形状などの構造に応じた最適な加工条件を得ることができ、精度の高い加工を実現できる。
【００６８】
実施の形態１０．
図２９はこの実施の形態１０の数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。図２９において図１７および図１９と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において１０１は被削材に対する工具の接触面積を認識するための接触面積認識手段（認識手段）、１０２は被削材に対する工具の接触位置を認識するための接触位置認識手段（認識手段）、１０３は接触面積認識手段１０１において認識した接触面積情報と接触位置認識手段１０２において認識した接触位置情報とを基に加工条件を変化させる加工条件変更手段である。
【００６９】
図３０はこの実施の形態の数値制御装置の動作を示すフローチャートである。図３１は図３０のフローチャートによる動作を具体的に示すための説明図である。
【００７０】
次に動作について説明する。なお、図３０において図１８の処理ステップと同一の処理ステップについては同一の符号を付し説明を省略する。この数値制御装置では、ステップＳＴ６１からステップＳＴ６５の処理実行後、被削材に対する工具の接触面積を認識する（ステップＳＴ１０１）。この接触面積は図３１に示すように工具７６の移動方向において被削材７７が切削される際の工具７６と被削材７７とが接触する面積１０７である。次に、被削材７７に対する工具７６の接触位置を認識する（ステップＳＴ１０２）。そして、ステップＳＴ１０１において認識した接触面積とステップＳＴ１０２において認識した接触位置を基に工具送り速度などを変化させ、加工条件を変える（ステップＳＴ１０３）。
【００７１】
従ってこの実施の形態によれば、工具経路を含む平面による被削材の断面形状が前記工具経路を工具が移動するに従って変化するような場合には、工具と被削材との接触面積も工具経路を工具が移動するのに従って変化するので、この変化する前記接触面積に応じて工具送り速度などの加工条件を変化させることができ、工具自体の撓みや破損などを防止すると共に、加工される被削材の形状に応じた最適な加工が実現し、加工精度も向上する。
【００７２】
実施の形態１１．
図３２はこの実施の形態１１の数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。図３２において図１７および図１９と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において１１１は工具位置における被削材の厚みを認識する厚み認識手段、１１２は切削量を算出する切削量算出手段、１１３は工具経路に対して単位長さあたりの切削量を算出する単位切削量算出手段、１１４は厚み認識手段１１１により認識した被削材の厚みと単位切削量算出手段１１３により算出した切削量とを基に工具送り速度を変化させる工具送り速度変化手段である。
【００７３】
図３３は、この実施の形態の数値制御装置の動作を示すフローチャートである。図３４は図３３のフローチャートによる動作を具体的に示す説明図である。
【００７４】
次に動作について説明する。図３３において図１８の処理ステップと同一の処理ステップについては同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態の数値制御装置では、ステップＳＴ６１からステップＳＴ６５までの処理実行後、図３４の１２１に示す工具の位置からの切削されないで残る被削材の厚みを認識する（ステップＳＴ１１１）。そして、ステップＳＴ１１１で認識した工具の位置からの被削材の厚み１２１に応じて、被削材の厚みが厚いときは送り速度に対するオーバーライド値を上げ、被削材の厚みが薄いときは送り速度に対するオーバーライド値を下げる（ステップＳＴ１１２）。
【００７５】
次に、工具移動経路７８に沿った図３４の１２０に示す被削材の切削量を算出し（ステップＳＴ１１３）、さらにステップＳＴ１１３により算出した切削量と工具経路の長さとから、工具経路の単位長さあたりの切削量を算出する（ステップＳＴ１１４）。そして、ステップＳＴ１１４において算出した工具経路の単位長さあたりの切削量が多いときは送り速度に対するオーバーライド値を下げ、また工具経路に対して単位長さあたりの切削量が少ないときは送り速度に対するオーバーライド値を上げる（ステップＳＴ１１５）。さらにステップＳＴ１１２において設定した送り速度に対するオーバーライド値とステップＳＴ１１５において設定した送り速度に対するオーバーライド値とから、最終的な送り速度に対するオーバライド値を決定する（ステップＳＴ１１６）。
【００７６】
従ってこの実施の形態によれば、加工により変化する被削材の形状と工具の位置とから得られる切削量と非切削部分の厚みについての情報より工具送り速度を変化させるので、切削量により加工負荷を一定にするだけでなく、加工途中で被削材の形状変化により生じる被削材の逃げなどの現象による加工精度の劣化を防止できる。
【００７７】
実施の形態１２．
図３５はこの実施の形態１２の数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。図３５において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において１４１は形状入力手段１により入力されたポケット形状の内部の削り取るべき除去領域を設定する除去領域設定手段である。１４２は除去領域設定手段１４１により設定した除去領域に削り残しの残留部が生じるか否かを判定する残留部判定手段である。１４３は残留部判定手段１４２において生じると判定された残留部をなくすための修正形状を付加する形状修正手段である。１４４は形状修正手段１４３により修正されたポケット形状に対し包絡線を生成する包絡線生成手段である。
【００７８】
図３６は、この実施の形態の数値制御装置の動作を示すフローチャートである。また、図３７はポケット形状Ｍ１に削り残しの領域が生ずる状態を示す説明図、図３８はポケット形状内に島形状があるときに発生する削り残しの領域を示す説明図、図３９は修正形状をポケット形状に付加したときの説明図である。
【００７９】
通常、ポケット形状を加工するときにピックフィードと工具半径が一致した場合、鋭角部分については図３７に示すように必ず削り残しができる。また、図３８に示すようにポケット形状内に島形状Ｉ１，Ｉ２が存在するときにも削り残し部分Ｒ２〜Ｒ７などが生じる。これは包絡線を工具経路とするために工具が入り込めない領域が生じ、これが削り残し部分となるからである。従って、工具が入り込めない領域が生じないように、工具が入り込めない領域が生じる所に工具が入り込める修正形状を付加し、この修正形状を付加したポケット形状に対し包絡線を生成し、工具軌跡の生成を行う。
【００８０】
次に、図３６のフローチャートに基づいてこの実施の形態の数値制御装置の動作を説明する。この実施の形態では、ポケット形状の加工について説明するが、ポケット形状以外の場合でもよいことは言うまでもない。この数値制御装置では、まず形状入力手段１により入力したポケット形状と、加工情報入力手段２により入力した工具形状やピックフィードなどの加工情報の読み込みを行う（ステップＳＴ１）。次に、ポケット形状に対し切削すべき範囲を除去領域として設定する（ステップＳＴ２０２）。続いて設定した除去領域内に削り残しの部分が生じるか否かを判断する（ステップＳＴ２０３）。図３７のように鋭角のコーナ部においては、工具の外径とコーナ部の角度に応じてＲ１のような削り残し部分が生じるか否かを判断する。削り残し部分が生じると判断したときには、所定の修正形状を削り残し部分が生じる場所に付加する（ステップＳＴ２０４）。この場合、付加する所定の修正形状が与えられた加工形状と重なるときは、後処理により生成される工具経路が形状を破壊する可能性が生じるため、このようなときには修正形状の付加は行わない。また、前記修正形状は使用する工具の掃引形状を基にした形状である。
【００８１】
次に、図３９，図４０，図４１に示すように修正形状Ｓ１が付加された除去領域に対し包絡線を生成し（ステップＳＴ２０５）、さらにこの生成した包絡線を基に工具軌跡を生成する（ステップＳＴ２０６）。そして、工具軌跡に従って工具を移動させ、その掃引形状を除去領域から差し引くことで除去領域を更新する（ステップＳＴ２０７）。さらに除去領域がなくなったか否かを判断し（ステップＳＴ２０８）、除去領域がまだ残っているときにはステップＳＴ２０３以降の処理を繰り返し行い、また除去領域が残っていないときには処理を終了する。これらの形状処理はソリッドモデルを使用することで容易に実現する。
【００８２】
このように、除去領域を修正することで包絡線の生成の仕方を変えることが可能であり、除去領域に削り残しのない工具軌跡を生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施の形態１による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による数値制御装置の動作を具体的に示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２による数値制御装置の動作を具体的に示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２による数値制御装置により生成された工具経路を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３による数値制御装置の動作を具体的に示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態４による数値制御装置により生成された工具経路を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態５による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態５による数値制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態６による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態６による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態７による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態７による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態７による数値制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２２】この発明の実施の形態８による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２３】この発明の実施の形態８による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図２４】この発明の実施の形態８による数値制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２５】この発明の実施の形態８による数値制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２６】この発明の実施の形態９による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２７】この発明の実施の形態９による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図２８】この発明の実施の形態９による数値制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２９】この発明の実施の形態１０による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３０】この発明の実施の形態１０による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３１】この発明の実施の形態１０による数値制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図３２】この発明の実施の形態１１による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３３】この発明の実施の形態１１による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３４】この発明の実施の形態１１による数値制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図３５】この発明の実施の形態１２による数値制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３６】この発明の実施の形態１２による数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３７】この発明の実施の形態１２による数値制御装置における削り残しの領域を説明するための説明図である。
【図３８】この発明の実施の形態１２による数値制御装置における削り残しの領域を説明するための説明図である。
【図３９】この発明の実施の形態１２による数値制御装置における修正形状を説明するための説明図である。
【図４０】この発明の実施の形態１２による数値制御装置における修正形状を説明するための説明図である。
【図４１】この発明の実施の形態１２による数値制御装置における修正形状を説明するための説明図である。
【図４２】従来の数値制御装置を示すフローチャートである。
【図４３】従来の数値制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  形状入力手段、２  加工情報入力手段、４，２３  内側包絡線生成手段、５  再内側包絡線生成手段、６  外側包絡線生成手段、７  入力手段、８，１４，４６  ポケット外形形状、９  工具経路、１１，３４，７６  工具形状、１３，３５  工具掃引形状、２１  形状表現手段、２４，３１  掃引形状生成手段、２５  掃引形状除去手段、２６  オフセット包絡線生成手段、２７  包絡線分割手段、２８  工具経路連結手段、３２  断面線生成手段、３３，１４４  包絡線生成手段、３６  ポケット形状を定義する平面と平行な平面、３９，４０  断面線、４１  干渉回避包絡線生成手段、４５，Ｉ１，Ｉ２  島形状、５１  包絡線記憶手段、６１  形状表現手段、６２  工具移動指令データ入力手段、６３  被削材形状変化手段、６４，９２  認識手段、６５，７４，８４，９３，１０３  加工条件変更手段、７１  工具位置認識手段（認識手段）、７３  切取り形状認識手段（認識手段）、７７  被削材形状、８３  断面形状認識手段（認識手段）、９５ａ，９５ｂ，９５ｃ  ベクトル、１０１  接触面積認識手段（認識手段）、１０２  接触位置認識手段（認識手段）、１０７  接触面積、１１１  厚み認識手段、１１３  単位切削量算出手段、１１４  工具送り速度変化手段、１２１  被削材の厚み、１４１  除去領域設定手段、１４２  残留部判定手段、１４３  形状修正手段、Ｍ１  ポケット形状、Ｓ１  修正形状。
【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】
2004246928.tif 000007
【図６】
2004246928.tif 000008
【図７】
2004246928.tif 000009
【図８】
2004246928.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2004246928.tif 000012
【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】
2004246928.tif 000018
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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