(57)【要約】【課題】３次元形状データから、ダイレクトに、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成することができるワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置を提供する。【解決手段】データベース２に保存された３次元形状データから１回のワイヤ放電加工機で加工する全ての加工対象面を選定する加工対象面選定部１と、１で選定された加工対象面と計算用平面との交線を計算し、これら２つの交線上に仮の上下ワイヤ軌跡点を生成し、かつ通過制御点の対応づけを行なうワイヤ軌跡点生成部２と、２で得られたワイヤ軌跡点の妥当性を検証するワイヤ軌跡点検証部５と、５で得られたワイヤ軌跡点をプログラム平面に投影するプログラム平面変換部６と、６で得られたワイヤ軌跡点からワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成するポストプロセッサ７とを具備したもの。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元形状データを用いて、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを自動生成することを特徴としたワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項２】
３次元形状データを用いて、ワイヤ放電加工機により加工する加工対象面を指定し、該加工対象面を加工するワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを自動的に生成することを特徴とするワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項３】
１回のワイヤ放電加工機で加工する全ての加工対象面と交差し、互いに一致しない２つの平行な計算用平面と、加工対象面との交線を求め、これら２つの交線上に仮の上下ワイヤ軌跡点を生成し、対応する上下のワイヤ軌跡点を通過する直線と、ＮＣプログラムを作成する上下のプログラム平面との交点を求め、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを自動的に生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項４】
前記計算用平面は、一つの加工対象面と、該計算用平面の交線が１本存在し、かつ隣接している二つの加工対象面と、該計算用平面の交線のいずれかの端点が一致している条件を満たしていることを特徴とする請求項３記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項５】
前記上下ワイヤ軌跡点の対応づけを、隣合う加工対象面が共有するエッジ上にある上下軌跡点が対応する、というルールにより、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを自動的に生成することを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項６】
ある加工対象面と、互いに一致しない２つの平行な計算用平面との交線内における上下のワイヤ軌跡点を、交線を適当な許容値で分割するようにしたことを特徴とする請求項３記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項７】
それぞれの対応するワイヤ軌跡点を両端点とする線分が、加工対象面に含まれるか否かを判定することにより、生成されたワイヤ軌跡点作成されるＮＣ加工プログラムが、前記加工対象面を正しく創成できることを判定することを特徴とする請求項６記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項８】
前記上下の対応するワイヤ軌跡点を両端点とする線分が、加工対象面に含まれるか否かを判定し、適当に定める許容値で加工対象面に含まれるような線分を求め、これを繰り返していくことにより、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成することを特徴とする請求項５記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項９】
３次元形状データが保存されたデータベースと、
前記データベースに保存された３次元形状データから１回のワイヤ放電加工機で加工する全ての加工対象面を選定する加工対象面選定手段と、
前記加工対象面選定手段で選定された加工対象面と計算用平面との交線を計算し、これら２つの交線上に仮の上下ワイヤ軌跡点を生成し、かつ通過制御点の対応づけを行なうワイヤ軌跡点生成手段と、
を備えたワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置。
【請求項１０】
前記ワイヤ軌跡点生成手段で得られたワイヤ軌跡点の妥当性を検証するワイヤ軌跡点検証手段と、
前記ワイヤ軌跡点生成手段で得られたワイヤ軌跡点をプログラム平面に投影するプログラム平面変換手段と、
前記プログラム平面変換手段で得られたワイヤ軌跡点からワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成するポストプロセッサと、
を更に具備したことを特徴とする請求項９記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤ放電加工機向けのＣＡＭおよびＮＣ加工技術に係わり、特に上下異形状のワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを、３次元形状データから作成するワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法及びワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤ加工用ＮＣプログラムは、ワイヤ放電加工機により加工対象を加工して所望の部品を得るために加工対象に対して工具をどのように動かすかを、数値情報で与えるものである。
【０００３】
従来のワイヤ加工用ＮＣプログラム作成は、以下のようなプログラム作成装置により作成していた。プログラム作成装置は、一つ乃至二つのワイヤ軌跡線から、ＮＣプログラムを作成する。一般的な加工の場合は、ワイヤは常に垂直、或いは別途指定される角度が保持されるため、与える軌跡線は一つである。３次元な面を創成する上下異形状加工においては、互いに一致しない二つの平面上に異なる軌跡線を準備しておく必要がある。
【０００４】
これらの軌跡線は、形状から人間が検討・判断して作図する必要があった。３次元ＣＡＤを使えるのであれば、加工面を延長して平面で切断するなどの方法により、作業を補助することはできるが、いずれにせよ、上下の軌跡線を別途用意しておく必要があった。
【０００５】
また、上下異形状加工では、後述するように上下の軌跡線において、通過点の対応付けが非常に重要であり、これを間違えると思わぬ形状を創成してしまう。従来の方法では、この対応付けも、人間が判断する必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来のワイヤ加工用ＮＣプログラムの作成方法にあっては、次のような問題点がある。二つの計算用平面１２に、加工対象面のワイヤ軌跡線を描くために、加工対象物の３次元形状データから、ワイヤ軌跡線を作成する必要があった。更に、加工対象物が上下異形状加工の場合には、加工対象面を必要に応じて延長し、これと上下のプログラム平面との交線を求める必要があった。また、上下のワイヤ軌跡線において、正しく軌跡点の対応づけをしてやる必要があり、これを間違えると、図６のようなワイヤ軌跡線が求めているにもかかわらず、図７に示すような正しくないワイヤ軌跡線１６を創成するワイヤ加工用ＮＣプログラムが作成されてしまい、目的とする加工対象物（対象部品）が得られなくなることがある。
【０００７】
このことは、作成されたワイヤ加工用ＮＣプログラムが創成する形状が、求める加工対象物の形状に一致するかどうかの検証ができないという現状があるからである。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、付随的な作図作業や対応付け作業を必要とせず、３次元形状データから、ダイレクトに、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成することができ、さらに、作成したＮＣプログラムが、加工したい形状を正しく創成できることを検証、あるいは、保証することができるワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法及びワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、３次元形状データを用いて、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを自動生成するワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法である。
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、３次元形状データを用いて、ワイヤ放電加工機により加工する加工対象面を指定し、該加工対象面を加工するワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを自動的に生成するワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法である。
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、１回のワイヤ放電加工機で加工する全ての加工対象面と交差し、互いに一致しない２つの平行な計算用平面と、加工対象面との交線を求め、これら２つの交線上に仮の上下ワイヤ軌跡点を生成し、対応する上下のワイヤ軌跡点を通過する直線と、ＮＣプログラムを作成する上下のプログラム平面との交点を求め、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを自動的に生成する請求項１又は請求項２記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法である。
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項４に対応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前記計算用平面は、一つの加工対象面と、該計算用平面の交線が１本存在し、かつ隣接している二つの加工対象面と、該計算用平面の交線のいずれかの端点が一致している条件を満たしている請求項３記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法である。
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、前記上下ワイヤ軌跡点の対応づけを、隣合う加工対象面が共有するエッジ上にある上下軌跡点が対応する、というルールにより、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを自動的に生成する請求項３に記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法である。
【００１４】
前記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、ある加工対象面と、互いに一致しない２つの平行な計算用平面との交線内における上下のワイヤ軌跡点を、交線を適当な許容値で分割するようにした請求項３記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法である。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、それぞれの対応するワイヤ軌跡点を両端点とする線分が、加工対象面に含まれるか否かを判定することにより、生成されたワイヤ軌跡点作成されるＮＣ加工プログラムが、前記加工対象面を正しく創成できることを判定する請求項６記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法である。
【００１６】
前記目的を達成するため、請求項８に対応する発明は、前記上下の対応するワイヤ軌跡点を両端点とする線分が、加工対象面に含まれるか否かを判定し、適当に定める許容値で加工対象面に含まれるような線分を求め、これを繰り返していくことにより、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成する請求項５記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法である。
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項９に対応する発明は、３次元形状データが保存されたデータベースと、前記データベースに保存された３次元形状データから１回のワイヤ放電加工機で加工する全ての加工対象面を選定する加工対象面選定手段と、前記加工対象面選定手段で選定された加工対象面と計算用平面との交線を計算し、これら２つの交線上に仮の上下ワイヤ軌跡点を生成し、かつ通過制御点の対応づけを行なうワイヤ軌跡点生成手段とを備えたワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置である。
【００１８】
前記目的を達成するため、請求項１０に対応する発明は、前記ワイヤ軌跡点生成手段で得られたワイヤ軌跡点の妥当性を検証するワイヤ軌跡点検証手段と、前記ワイヤ軌跡点生成手段で得られたワイヤ軌跡点をプログラム平面に投影するプログラム平面変換手段と、前記プログラム平面変換手段で得られたワイヤ軌跡点からワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成するポストプロセッサと、を更に具備したことを特徴とする請求項９記載のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明するが、始めに本発明の概要について説明する。図１は、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置の一実施形態を説明するための図であり、これは概略以下のような構成となっている。すなわち、加工面選定手段を構成する加工面選定部１では、ワイヤ放電加工の対象となる加工対象面１１を３次元ＣＡＤデータベース２に保存されている３次元形状データ例えば色などの加工属性を付与した面から、加工対象となる面群を、自動認識する、あるいは予め作業者が加工属性をつけるなどの、適当な方法で選択する。
【００２０】
計算用平面生成手段を構成する計算用平面生成部４では、後述する方法により、２つの計算用平面を作成する。ワイヤ軌跡点生成手段を構成するワイヤ軌跡点生成部３では、加工対象面と、計算用平面とから、上下のワイヤ軌跡点を計算する。
【００２１】
さらに、ワイヤ軌跡点検証手段を構成するワイヤ軌跡点検証部５は、ワイヤ軌跡点生成部３で得られたワイヤ軌跡点１３の妥当性を検証する。プログラム平面変換手段を構成するプログラム平面変換部６は、ワイヤ軌跡点生成部３で得られたワイヤ軌跡点をプログラム平面に投影する。ポストプロセッサ７は、プログラム平面変換部６で得られたワイヤ軌跡点１４と、ポストデータベース８に保存されているポストデータからワイヤ放電加工用ＮＣプログラム１５を生成する。
【００２２】
次に、このように構成されたワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置の作用効果について、図２及び図３を参照して説明する。加工面選定部１において、ＣＡＤデータベース２に保存されている３次元形状データから、加工対象となる面群を、自動認識する、あるいは予め作業者が加工属性をつけるなどの、適当な方法で加工面を選択（指定）する（Ｓ１）。
【００２３】
この場合、計算用平面生成部４において、選択した加工対象面群の全てと交差する計算用平面１２を、通常の加工対象物（上下同形状の物）の場合は一つ作成し（Ｓ２）、又上下異形形状の加工対象物の場合は二つ作成する（Ｓ６）。
【００２４】
次に、ワイヤ軌跡点生成部３において、計算用平面１２と、加工対象面１１群との交線を求める（Ｓ３），（Ｓ７）と共に、ワイヤ軌跡線を求める。そして、通常の加工であれば、求められたひとつのワイヤ軌跡線からワイヤ通過点を作成（Ｓ４）し、適切な許容値に収まるように分割する。最後に、適当なポスト処理によりＮＣプログラムに変換する（Ｓ５）。
【００２５】
図２のＳ４と同様に、上下異形状加工の場合は、求められた二つのワイヤ軌跡線に対して、隣接する加工対象面が共有するエッジに注目し、これと、上下の計算用平面との２交点を対応させることにより、上下の対応付けを行う（Ｓ８）。この対応づけを行った点、換言すれば、必ず同じブロックのＮＣプログラムに記述されるように拘束された点のペアを、通過制御点と呼ぶことにする。
【００２６】
また、ワイヤ軌跡点生成部３において、通過制御点間のワイヤ軌跡線を、上下ともに同じ分割数になるように分割し、ワイヤ軌跡点を生成する。ここで、必要に応じて、上下の対応するワイヤ軌跡点を通過する直線を作成し（Ｓ９）、この直線と、加工対象面との交差判定を行う（Ｓ１０）。
【００２７】
ここで、直線が、加工対象面上にあれば、そのブロックにおけるワイヤ軌跡は、加工対象面を正しく創成する。
【００２８】
以上の判定を、加工対象物の全ブロックに対して行うことにより、作成したＮＣプログラムが、加工対象面を正しく創成することを判定できる。
【００２９】
計算用平面の高さと、計算用平面上でのワイヤ軌跡点から生成されるＮＣプログラムを、ワイヤ加工装置のコントローラに与えれば、上下異形状加工を実施することが可能である（Ｓ６）。
【００３０】
しかし、異なる高さの平面を予め指定して、この高さにおけるＮＣプログラムを求められることも多い。これは、原理的に必要であるからというよりは、確認しやすさ、高さ設定のやりやすさなどの運用面の要求からくる。このような平面をプログラム平面と呼ぶことにする。
【００３１】
計算用平面上のワイヤ軌跡点から、プログラム平面上のワイヤ軌跡点への変換は、プログラム変面変換部６において、ブロック単位に行う。すなわち、あるブロックにおける計算用平面上のワイヤ軌跡点を通過する直線を作成し、これと、上下のプログラム平面との交点を求めることにより、プログラム平面上のワイヤ軌跡点が計算できる（Ｓ１１）。
【００３２】
付随的な作図作業や対応付け作業を必要とせず、３次元形状データから、ダイレクトに、かつ、自動的にワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成する（Ｓ１２）ことができ、さらに、作成したＮＣプログラムが、加工したい形状を正しく創成できることを検証、あるいは、保証することができる。
【００３３】
ここで、軌跡点生成部３における、ワイヤ軌跡点の計算方法について、図４、図５及び図８を参照して詳細にで説明する。まず、図４に示すように、加工対象面と、計算用平面との交線２１、ワイヤ軌跡線２２を求める。この際、後述するように求められた計算用平面１２であれば、隣接する加工対象面に着目した場合、それぞれから求められるワイヤ軌跡線２２は、必ず、一方の端点が互いに一致する。この一致する端点は、ワイヤカット時には、必ず同時にワイヤが通過しなければいけない点であるので、これを通過制御点２３として、対応づける。
【００３４】
次に、上下のワイヤ軌跡線２２を、必要に応じて分割し、通過制御点２２間の補間点として、ワイヤ軌跡点２４を求める。ワイヤ軌跡点２４が満たすべき条件は、ワイヤ軌跡点２４で直線補間した場合の形状と、元のワイヤ軌跡線２２との誤差が、システムで許容、あるいはユーザが設定する、許容値内であること、および、上下の補間点の数が等しいこと、および、図５で後述するような方法により、ワイヤ軌跡が妥当であると判定されることである。このような条件を満たす、補間点の計算方法として、本実施形態では以下のような方法を使用した。
【００３５】
まず、上下のワイヤ軌跡線について、最小曲率を求めて、より曲率の大きな方を求める。ここでは、仮に上側のワイヤ軌跡線が曲率が大きかったと仮定する。上側のワイヤ軌跡線２２を、許容値内で直線近似できるような補間点を求める。次に、下側のワイヤ軌跡線２２について、上側の各補間点間の曲線長さの比が、下側でも等しくなるように、下側の補間点を求め、ワイヤ軌跡点２４とする。
【００３６】
このようにして求めた、ワイヤ軌跡点２４について、図５で示すような方法で、妥当性を検証し、許容値内であれば、そのときのワイヤ軌跡点を解とする。もし、許容値を超えている場合は、該当するワイヤ軌跡点について、片側、例えば上側を固定し、下側を適当な刻み値で動かし、図５の妥当性を満たす点を探す。
【００３７】
なお、加工面自体に形状によっては、どのようにしても妥当なワイヤ軌跡が求められない場合もある。そのような場合には、加工不能である旨を、警告メッセージとして表示し、加工可能な形状を画面表示するなどの方法で、対処する。
【００３８】
以上のようにして妥当なワイヤ軌跡点を求めることができたら、プログラム平面変換部６において次に、ユーザにより指定されたプログラム平面に、個々のワイヤ軌跡点を投影する（Ｓ１１）。図８に示すように、対応する上下のワイヤ軌跡点２４、これには通過制御点２３も含める、を通過する直線を生成し、この直線と、上下のプログラム平面２０の交点を求めればよい。
【００３９】
以上のような方法で求めた、プログラム平面２０における、ワイヤ軌跡点２４の情報から、ポストプロセッサ７により、ＮＣプログラム１５を生成する（Ｓ１２）。
【００４０】
ここで、ワイヤ軌跡点検証部５におけるワイヤ軌跡の妥当性の判定について、図５を参照して説明する。対応する、上下のワイヤ軌跡点２４を結ぶ線分上の各点と、加工対象面１１との投影距離を計算し、これが全て許容値内であれば、そのワイヤ軌跡点において、妥当なワイヤ軌跡であると言える。もし、少なくともひとつ以上の、点において、加工対象面との投影距離が許容値以上であれば、そのワイヤ軌跡は妥当ではない。
【００４１】
次に、計算用平面の求め方について、図９を参照して説明する。計算用平面１２の満たすべき条件は、
（１）  ひとつの加工対象面と、計算用平面の交線が必ず１本だけ存在すること。
【００４２】
（２）  隣接している、二つの加工対象面と、計算用平面の交線の、いずれかの端点が一致していること。実際に、計算用平面を求める場合には、加工対象面の最小高さと最大高さを求め、その範囲内に平面を仮に作成し、前述のような判定を実施、適切と判定するものが見つかるまで、それを繰り返すような処理を行う。上下異形状加工の場合は、なるべく互いの距離が離れた、２つの計算用平面を求める必要がある。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、付随的な作図作業や対応付け作業を必要とせず、３次元形状データから、ダイレクトに、ワイヤ放電加工用ＮＣプログラムを生成することができ、さらに、作成したＮＣプログラムが、加工したい形状を正しく創成できることを検証、あるいは、保証することができるワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成方法及びワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成装置の実施形態を明するためのブロック図。
【図２】図１の作用効果を説明するための通常加工用のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成フローを示す図。
【図３】図１の作用効果を説明するための上下異形状加工用のワイヤ放電加工用ＮＣプログラム作成フローを示す図。
【図４】図１のワイヤ軌跡点生成部における上下異形状加工を行う際のワイヤ軌跡点の計算方法を説明するための図。
【図５】図１のワイヤ軌跡点検証部におけるワイヤ軌跡点の検証方法を説明するための図。
【図６】図１の作用効果を説明するための図。
【図７】図１の作用効果を説明するための図。
【図８】図１のプログラム平面変換部におけるプログラム平面へのワイヤ軌跡点の変換方法を説明するための図。
【図９】従来の技術の問題点を説明するための図。
【符号の説明】
１…加工対象面選定部、２…ＣＡＤデータベース、３…ワイヤ軌跡点生成部、４…計算用平面生成部、５…ワイヤ軌跡点検証部、６…プログラム平面変換部、７…ポストプロセッサ、８…ポストデータベース、１１…加工対象面、１２…計算用平面、１２…線計算用平面、１３、１４…ワイヤ軌跡点、１５…ワイヤ放電加工用ＮＣプログラム、１６…ワイヤ軌跡線、１７…計算用平面、１８…ワイヤ軌跡線、１９…ワイヤ境界線、２０…プログラム平面、２１…交線、２２…ワイヤ軌跡線、２２、２３…通過制御点、２４…ワイヤ軌跡点。
【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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