JP2000322117A - 切削加工データ作成装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】試作品製作の無駄を省くことができ、新製品の
開発を効率よく行うことができる切削加工データ作成装
置および方法を提供する。 【解決手段】切削工具および加工材のデータに基づいて
各々作成された切削工具および加工材の３次元ソリッド
モデルを３次元空間に配置し、切削工具で加工材を切削
するために作成された動作データに基づいて、３次元空
間に配置された切削工具と加工材とを相対的に移動し、
切削工具の３次元ソリッドモデルと加工材の３次元ソリ
ッドモデルとの交点を計算して、加工材の内部の交点の
位置に従って加工材の３次元ソリッドモデルの形状を変
更することを、動作データが終了するまで繰り返し行
い、加工材の切削加工データを作成することにより、上
記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木工製品を製造す
るための切削加工データを作成する装置およびその作成
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】木工製品に限らず、新製品の開発に際し
ては、まず、その試作品を製作し、評価することを何度
も繰り返し行うことによって最終的な新製品の仕様、例
えばその材質や形状、サイズ、色合い等が決定される。

【０００３】木工製品の試作品を製作する場合、図６に
示すように、例えばステップＳ１として試作品の製作設
計図を作成し、ステップＳ２として切削工具の設計図を
作成し、ステップＳ３として切削工具の製作を専門業者
に発注し、ステップＳ４として加工材を手配して確保す
る。切削工具および加工材の準備が完了すると、ステッ
プＳ５に示すように、試作工場で切削工具を用いて加工
材を切削加工して試作品を製作し、ステップＳ６で製作
した試作品の検討が行われる。

【０００４】そして、検討の結果、ステップＳ７におい
て仕様変更が発生しなければ（Ｎ）試作を完了し、試作
品の仕様に基づいて製品が製造される。仕様の変更が発
生した場合（Ｙ）にはステップＳ１へ戻り、最終的な仕
様が決定されるまで製作設計図の作成から何度でも繰り
返し行われる。このように、従来の木工製品の試作品の
製作では、実際に試作部品を切削工具で切削し、試作品
の形状等を検討して、その結果変更が生じた場合には再
度試作部品の切削を繰り返している。

【０００５】従って、従来の木工製品の試作品の製作手
法では、膨大な手間や時間、費用が必要になるという問
題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく問題点をかえりみて、試作品製作の無
駄を省くことができ、新製品の開発を効率よく行うこと
ができる切削加工データ作成装置および方法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、各種のデータを入力する入力手段と、こ
の入力手段によって入力される切削工具および加工材の
データに基づいて、各々前記切削工具および前記加工材
の３次元ソリッドモデルを作成する手段と、前記入力手
段によって入力されるデータに基づいて、前記切削工具
と前記加工材とを相対的に移動するための動作データを
作成する手段と、前記動作データに基づいて前記切削工
具と前記加工材とを相対的に移動する手段と、前記切削
工具の３次元ソリッドモデルの表面と前記加工材の３次
元ソリッドモデルの内部との交点を計算する手段と、前
記加工材の３次元ソリッドモデルの内部の交点の位置に
従って当該加工材の３次元ソリッドモデルの形状を変更
する手段と、前記切削工具および前記加工材の３次元ソ
リッドモデルの位置、ならびに、前記加工材の３次元ソ
リッドモデルの形状を更新して表示する手段と、前記動
作データが終了するまで、前記移動、前記計算、前記変
更および前記表示を繰り返し行うよう制御する手段と、
前記動作データの終了後の前記加工材の３次元ソリッド
モデルを当該加工材の切削加工データとして記録する手
段とを有することを特徴とする切削加工データ作成装置
を提供するものである。

【０００８】また、本発明は、切削工具および加工材の
データに基づいて各々作成された前記切削工具および前
記加工材の３次元ソリッドモデルを３次元空間に配置
し、前記切削工具で前記加工材を切削するために作成さ
れた動作データに基づいて、前記３次元空間に配置され
た前記切削工具と前記加工材とを相対的に移動し、前記
切削工具の３次元ソリッドモデルの表面と前記加工材の
３次元ソリッドモデルの内部との交点を計算して、前記
加工材の内部の交点の位置に従って前記加工材の３次元
ソリッドモデルの形状を変更することを、前記動作デー
タが終了するまで繰り返し行い、前記加工材の切削加工
データを作成することを特徴とする切削加工データ作成
方法を提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す好適実
施例に基づいて、本発明の切削加工データ作成装置およ
び方法を詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の切削加工データ作成装置
の一実施例のブロック概念図である。同図に一例を示す
ように、本発明の切削加工データ作成装置１０は、コン
ピュータシステム上で動作するソフトウェアプログラム
によって、加工材を切削工具で切削するシミュレーショ
ンを行い、切削後の加工材の切削加工データを発生する
もので、基本的に、入力装置１２と、制御装置１４と、
表示装置１６と、記憶装置１８と、記録装置２０とを有
する。

【００１１】図示例の切削加工データ作成装置１０にお
いて、まず、入力装置１２は、各種のデータや制御コマ
ンド等を入力するためのもので、例えばキーボード、マ
ウス、タブレット等の従来公知のものが利用可能であ
る。入力装置１２は、本実施例では、例えば切削工具お
よび加工材の形状データや、その動作データを入力した
り、各種の選択指示や動作指示等を入力するために用い
られる。入力装置１２から入力されるデータは制御装置
１４に供給され処理される。

【００１２】続いて、制御装置１４は、例えばパーソナ
ルコンピュータやワークステーション本体等のように、
ソフトウェアプログラムに基づいて動作するもので、図
１に示す入力装置１２、表示装置１６、記憶装置１８、
記録装置２０等の周辺機器の動作を制御しつつ、入力装
置１２から入力されるデータや、後述する記憶装置１８
に記憶されている各種のデータに基づいて、本発明に係
る各種の演算処理や情報処理、制御処理等を行う。

【００１３】表示装置１６は、ＣＲＴ（ブラウン管）デ
ィスプレイやＬＣＤ（液晶）ディスプレイ等であって、
制御装置１４から供給される各種の情報画面を表示する
ために用いられる。本実施例の場合、表示装置１６に
は、例えば仮想的な３次元空間に相対的に配置された切
削工具および加工材の３次元ソリッドモデルの表示画面
や、切削後の複数の加工材の３次元ソリッドモデル同士
を組み立てた配置画面、各種制御コマンドの入力画面等
が表示される。

【００１４】続いて、記憶装置１８は、制御装置１４か
ら読み書き可能な各種のデータを記憶保持するもので、
例えばフロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）、光磁
気ディスク（ＭＯ）、ハードディスク（ＨＤ）等の他、
従来公知のものが全て利用可能である。本実施例の場
合、記憶装置１８には、例えば切削工具の２次元および
３次元ソリッドモデルや、切削前後の加工材の３次元ソ
リッドモデル、切削工具や加工材の配置情報等が記憶さ
れる。

【００１５】最後に、記録装置２０は、制御装置１４か
ら供給される各種の情報を紙等の記録媒体に記録するも
ので、例えばレーザープリンタやインクジェットプリン
タ等を用いることができる。本実施例では、記録装置２
０から、例えば表示装置１６の表示画面のハードコピー
や、切削工具および加工材の２次元および３次元ソリッ
ドモデル、切削後の加工材の形状データ（切削加工デー
タ）等をプリントアウトすることができる。

【００１６】続いて、図２に、上記制御装置１４の内部
構造を表す一実施例のブロック概念図を示す。制御装置
１４は、本実施例の場合、工具２次元ソリッドモデル作
成部２２と、工具形状選択部２４と、工具３次元ソリッ
ドモデル作成部２６と、加工材３次元ソリッドデータ作
成部２８と、動作データ作成部３０と、ソリッドモデル
移動部３２と、交点計算部３４と、形状変更部３６と、
表示更新部３８と、動作制御部４０と、データ出力部４
２とを有する。

【００１７】図示例の制御装置１４において、まず、工
具２次元ソリッドモデル作成部２２は、入力装置１２か
ら入力される切削工具の２次元形状データに基づいて、
例えば図３の左部に示すような切削工具の２次元ソリッ
ドモデルを作成する。作成された切削工具の２次元ソリ
ッドモデルは、入力装置１２から入力される動作指示に
よって記憶装置１８に保持したり、後からこのデータを
読み出して変更することなども可能である。

【００１８】続いて、工具形状選択部２４は、工具２次
元ソリッドモデル作成部２２によって作成され、既に記
憶装置１８に保持されている複数の切削工具の２次元ソ
リッドモデルの中から、入力装置１２から入力される選
択指示によって指定される切削工具の２次元ソリッドモ
デルを選択する。この工具形状選択部２４によって選択
された切削工具の２次元ソリッドモデルは、次に述べる
工具３次元ソリッドモデル作成部２６に供給される。

【００１９】工具３次元ソリッドモデル作成部２６は、
工具形状選択部２４によって選択され、記憶装置１８か
ら読み出された切削工具の２次元ソリッドモデルを中心
軸で回転して、例えば図３の右部に示すような切削工具
の３次元ソリッドモデルを作成する。なお、本実施例の
場合、切削工具の２次元ソリッドモデルから３次元ソリ
ッドモデルを作成するようにしているが、これに限定さ
れず、直接３次元ソリッドモデルを作成するようにして
もよい。

【００２０】同じく、加工材３次元ソリッドデータ作成
部２８は、入力装置１２から入力される加工材の２次元
または３次元形状データに基づいて、加工材の３次元ソ
リッドモデルを作成する。

【００２１】続いて、動作データ作成部３０は、入力装
置１２から入力されるデータに基づいて、切削工具また
は加工材の移動経路を定義した動作データを作成する。
なお、本実施例の以下の説明では、加工材の３次元ソリ
ッドモデルを固定しておき、切削工具の３次元ソリッド
モデルを移動させることによって加工材を切削するもの
とするが、本発明はこれに限定されず、切削工具の３次
元ソリッドモデルを固定して加工材の３次元ソリッドモ
デルを移動させてもよい。

【００２２】工具２次元ソリッドモデル作成部２２によ
って作成される切削工具の２次元ソリッドモデルの場合
と同じように、工具３次元ソリッドモデル作成部２６に
よって作成される切削工具の３次元ソリッドモデル、加
工材３次元ソリッドデータ作成部２８によって作成され
る加工材の３次元ソリッドモデル、動作データ作成部３
０によって作成される切削工具または加工材の動作デー
タ等は、記憶装置１８に保持しておいて後から再利用す
ることができる。

【００２３】続いて、ソリッドモデル移動部３２は、図
４に示すように、仮想的な３次元空間に相対的に配置さ
れている、工具３次元ソリッドデータ作成部２６によっ
て作成された切削工具の３次元ソリッドモデルと、加工
材ソリッドデータ作成部２８によって作成された加工材
の３次元ソリッドモデルとを、動作データ作成部３０に
よって作成された切削工具または加工材の動作データに
従って所定の一定単位ずつ相対的に移動させる。

【００２４】また、交点計算部３４は、ソリッドモデル
移動部３２によって一定単位ずつ相対的に移動される切
削工具の３次元ソリッドモデルの表面と加工材の３次元
ソリッドモデルの内部との交点（加工材の３次元ソリッ
ドモデルの内面）を計算する。交点計算部３４によって
算出された切削工具の３次元ソリッドモデルの表面と加
工材の３次元ソリッドモデルの内部との交点の情報は、
次に述べる形状変更部３６に供給される。

【００２５】形状変更部３６は、切削工具の３次元ソリ
ッドモデルの表面と加工材の３次元ソリッドモデルの内
部との交点の位置に従って、加工材の３次元ソリッドモ
デルの形状を変更する。言い換えると、加工材の３次元
ソリッドモデルの内部に、切削工具の３次元ソリッドモ
デルの表面が移動するということは、加工材の３次元ソ
リッドモデルの内面の位置で切削工具によって加工材が
切削され、加工材の形状が変化するということを意味す
る。

【００２６】続いて、表示更新部３８は、ソリッドモデ
ル移動部３２による移動後の切削工具および加工材の３
次元ソリッドモデルの位置、および、形状変更部３６に
よる変更後の加工材の３次元ソリッドモデルの形状を更
新する。表示更新部３８によって更新された、移動後の
切削工具および加工材の３次元ソリッドモデルの位置
や、変更（切削）後の加工材の３次元ソリッドモデルは
表示装置１６に供給されて表示される。

【００２７】動作制御部４０は、切削工具および加工材
の３次元ソリッドモデルに対して、ソリッドモデル移動
部３２による相対的な移動、および、交点計算部３４に
よる交点の計算を行い、形状変更部３６による加工材の
３次元ソリッドモデルの形状の変更を行い、表示更新部
３８による表示の更新を行うことを、動作データが終了
するまで繰り返し行うよう制御する。動作データが終了
すると、動作制御部４０は、切削後の加工材の３次元ソ
リッドモデルを次に述べるデータ出力部４２へ供給す
る。

【００２８】データ出力部４２は、動作データの終了後
の加工材の３次元ソリッドモデルを必要に応じてフォー
マット変換等し、切削加工データとして記録装置１８へ
記録する。なお、切削加工データは、最低３箇所の基準
位置を設定して、その基準位置情報も記録するのが好ま
しい。これにより、３次元空間での加工材の３次元ソリ
ッドモデルの位置を決定することができ、切削後の複数
の加工材の３次元ソリッドモデルを３次元空間に配置し
て組み立てる際の接合位置として利用することなども可
能となる。

【００２９】本発明の切削加工データ作成装置は、基本
的に以上のようなものである。なお、本発明の切削加工
データ作成装置は図示例のものに限定されず、必要に応
じて各種の周辺機器を追加したり、制御装置の内部構造
を適宜変更してもよいのはもちろんである。次に、図５
に示すフローチャートを参照しながら、本発明の切削加
工データ作成装置の動作とともに、本発明の切削加工デ
ータ作成方法について説明する。

【００３０】まず、ステップＳ１として、表示装置１６
に表示される画面を参照しながら、入力装置１２から、
切削工具および加工材の３次元ソリッドモデル、ならび
に、その動作データを入力する。なお、切削工具および
加工材の３次元ソリッドモデルや、その動作データの入
力方法は何ら限定されず、例えば以下の実施例に示す手
順で新規に入力してもよいし、あるいは、既存のものを
使用したり、変更を加えて使用してもよい。

【００３１】本実施例の場合、表示装置１６に表示され
る画面を参照しながら、マウスやタブレット等の入力装
置１２を用いて切削工具の２次元形状データが順次入力
される。工具２次元ソリッドモデル作成部２２は、入力
される切削工具の２次元形状データに基づいて、例えば
図３左部に示す切削工具の２次元ソリッドモデルを作成
する。作成された切削工具の２次元ソリッドモデルは、
入力装置１２から与えられる指示に従って記憶装置１８
に保存される。

【００３２】続いて、工具形状選択部２４を利用して、
入力装置１２から選択指示が入力され、記憶装置１８に
既に保存されている複数の切削工具の２次元ソリッドモ
デルの中から、所望の切削工具の２次元ソリッドモデル
が選択される。工具形状選択部２４によって選択された
切削工具の２次元ソリッドモデルは、記憶装置１８から
工具３次元ソリッドモデル作成部２６に供給され、例え
ば図３右部に示す切削工具の３次元ソリッドモデルが作
成される。

【００３３】同じようにして、表示装置１６に表示され
る画面を参照しながら、加工材３次元ソリッドモデル作
成部２８を利用して、入力装置１２から加工材の２次元
または３次元形状データが順次入力され、入力された加
工材の２次元または３次元形状データに基づいて加工材
の３次元ソリッドモデルが作成される。また、動作デー
タ作成部３０を利用して、本実施例では、入力装置１２
から入力されたデータに基づいて工具動作データが作成
される。

【００３４】切削工具および加工材の３次元ソリッドモ
デルや、その動作データ等も必要に応じて入力装置１２
から指示が与えられ、記憶装置１８に保存される。切削
工具および加工材の３次元ソリッドモデルは、表示装置
１６の画面上に仮想的に表示された３次元空間に配置さ
れる。既に述べたように、本実施例では、図４に示すよ
うに、加工材の３次元ソリッドモデルを固定し、切削工
具の３次元ソリッドモデルを移動させるものとする。

【００３５】続いて、ステップＳ２として、動作制御部
４０により、工具動作データが終了しているかどうかを
確認する。その結果、工具動作データが終了していれば
（Ｙ）、後述するステップＳ８へ進む。一方、終了して
いない場合（Ｎ）には次のステップＳ３へ進み、ソリッ
ドモデル移動部３２により、図４に示すように、工具動
作データに基づいて、固定された加工材の３次元ソリッ
ドモデルに対して切削工具の３次元ソリッドモデルを一
定単位ずつ移動させる。

【００３６】ステップＳ４へ進み、交点計算部３４によ
り、切削工具の３次元ソリッドモデルの表面と加工材の
３次元ソリッドモデルの内部との交点を計算する。その
結果、ステップＳ５に示すように、交点が加工材の３次
元ソリッドモデルの内部でなければ（Ｎ）後述するステ
ップＳ７へ進み、内部であれば（Ｙ）、ステップＳ６と
して、形状変更部３６により、加工材の３次元ソリッド
モデルの内部の交点の位置に従って加工材の３次元ソリ
ッドモデルの形状を変更する。

【００３７】そして、ステップＳ７として、表示更新部
３８により、切削工具および加工材の３次元ソリッドモ
デルの位置、ならびに、加工材の３次元ソリッドモデル
の形状を更新し、表示装置１６に表示する。その後、ス
テップＳ２へ戻り、工具動作データが終了するまで前述
の動作を繰り返し行い、工具動作データが終了した後、
ステップＳ８として、最低３箇所の基準位置を設定し、
この３箇所の基準位置情報とともに、切削後の加工材の
３次元ソリッドモデルを切削加工データとして記憶装置
１８に保持する。

【００３８】本発明の切削加工データ作成方法は、基本
的に以上のようなものである。以上、本発明の切削加工
データ作成装置および方法について詳細に説明したが、
本発明は上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱
しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいの
はもちろんである。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明の切削
加工データ作成装置および方法は、切削工具および加工
材のデータに基づいて各々作成された切削工具および加
工材の３次元ソリッドモデルを３次元空間に配置し、切
削工具で加工材を切削するために作成された動作データ
に基づいて、３次元空間に配置された切削工具と加工材
とを相対的に移動し、切削工具の３次元ソリッドモデル
と加工材の３次元ソリッドモデルとの交点を計算して、
加工材の内部の交点の位置に従って加工材の３次元ソリ
ッドモデルの形状を変更することを、動作データが終了
するまで繰り返し行い、加工材の切削加工データを作成
するものである。本発明の切削加工データ作成装置およ
び方法であれば、実際に試作品を製作することなく、仮
想的な３次元空間でシミュレーションによって、切削工
具や加工材を作成し、切削後の加工材を組み立てて仮想
試作品を製作して検討することができる。従来は実際に
試作品を製作して、検討、変更等を繰り返していたが、
本発明の切削加工データ作成装置および方法によれば、
無駄な試作品の製作をなくすことができ、時間や費用の
点で効率のよい新製品の開発が行えるようになるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の切削加工データ作成装置の一実施例
のブロック概念図である。

【図２】 制御装置の内部構造を表す一実施例のブロッ
ク概念図である。

【図３】 工具２次元ソリッドモデルから作成される工
具３次元ソリッドモデルの一実施例の概念図である。

【図４】 加工材に沿って移動する切削工具の一実施例
の概念図である。

【図５】 本発明の切削加工データ作成方法を説明する
一実施例のフローチャートである。

【図６】 従来の試作品製作の工程を表す一例のフロー
チャートである。

【符号の説明】

１０ 切削加工データ作成装置 １２ 入力装置 １４ 制御装置 １６ 表示装置 １８ 記憶装置 ２０ 記録装置 ２２ 工具２次元ソリッドモデル作成部 ２４ 工具形状選択部 ２６ 工具３次元ソリッドモデル作成部 ２８ 加工材ソリッドデータ作成部 ３０ 動作データ作成部 ３２ ソリッドデータ移動部 ３４ 交点計算部 ３６ 形状変更部 ３８ 表示更新部 ４０ 動作制御部 ４２ データ出力部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各種のデータを入力する入力手段と、この
   入力手段によって入力される切削工具および加工材のデ
   ータに基づいて、各々前記切削工具および前記加工材の
   ３次元ソリッドモデルを作成する手段と、前記入力手段
   によって入力されるデータに基づいて、前記切削工具と
   前記加工材とを相対的に移動するための動作データを作
   成する手段と、前記動作データに基づいて前記切削工具
   と前記加工材とを相対的に移動する手段と、前記切削工
   具の３次元ソリッドモデルの表面と前記加工材の３次元
   ソリッドモデルの内部との交点を計算する手段と、前記
   加工材の３次元ソリッドモデルの内部の交点の位置に従
   って当該加工材の３次元ソリッドモデルの形状を変更す
   る手段と、前記切削工具および前記加工材の３次元ソリ
   ッドモデルの位置、ならびに、前記加工材の３次元ソリ
   ッドモデルの形状を更新して表示する手段と、前記動作
   データが終了するまで、前記移動、前記計算、前記変更
   および前記表示を繰り返し行うよう制御する手段と、前
   記動作データの終了後の前記加工材の３次元ソリッドモ
   デルを当該加工材の切削加工データとして記録する手段
   とを有することを特徴とする切削加工データ作成装置。
2. 【請求項２】切削工具および加工材のデータに基づいて
   各々作成された前記切削工具および前記加工材の３次元
   ソリッドモデルを３次元空間に配置し、 前記切削工具で前記加工材を切削するために作成された
   動作データに基づいて、前記３次元空間に配置された前
   記切削工具と前記加工材とを相対的に移動し、前記切削
   工具の３次元ソリッドモデルの表面と前記加工材の３次
   元ソリッドモデルの内部との交点を計算して、前記加工
   材の内部の交点の位置に従って前記加工材の３次元ソリ
   ッドモデルの形状を変更することを、前記動作データが
   終了するまで繰り返し行い、前記加工材の切削加工デー
   タを作成することを特徴とする切削加工データ作成方
   法。