JP2001154715A

JP2001154715A - ３次元ｃａｄ装置、３次元ｃａｍ装置及び記憶媒体

Info

Publication number: JP2001154715A
Application number: JP33459699A
Authority: JP
Inventors: Koichi Miyazaki; 耕一宮崎; Noboru Ouchi; 昇大内
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも被加工物と工具との動きを事前検討
して加工機全体との干渉チェックを行い、干渉箇所につ
いてその回避策を取れる環境を得ること。【解決手段】３次元ＣＡＤ装置２０から渡された３次元
ＣＡＤデータの基づいて３次元ＣＡＭ装置２１におい
て、加工パスの作成の前に、加工事前検討部３４によっ
て３次元ＣＡＤデータに基づいて被加工物とＮＣ加工機
２４を含む加工機械系全体との干渉チェック、すなわち
治具、工具ホルダ、主軸頭、テーブル回転時又は工具自
動交換時の機械の動きの干渉チェックを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製品設計を行うた
めに対話形式で３次元モデルをモデリングして３次元Ｃ
ＡＤデータを作成する３次元ＣＡＤ装置、この３次元Ｃ
ＡＤ装置から受け取った３次元ＣＡＤデータに基づいて
被加工物を加工するための加工パスを作成する３次元Ｃ
ＡＭ装置、及び干渉チェックを事前検討しその回避策を
検討する環境を作るためのプログラムを記憶した記憶媒
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】製品開発における製品設計例えば鋳物部
品等の製品設計から製造までの各工程に３次元ＣＡＤ／
ＣＡＭシステムが活用されている。この製品開発の工程
を簡単に説明すると、図１１に示すように、先ず、設計
部門において３次元ＣＡＤ装置１を用いて設計者２の対
話形式により製品の設計が行われ、その３次元ＣＡＤモ
デル（製品モデル）３が作成される。この３次元ＣＡＤ
モデル３の３次元ＣＡＤデータは、ＩＧＥＳ又はＳＴＥ
Ｐ等の規格化されたデータ交換フォーマット４により変
換されて３次元ＣＡＭ装置５に渡される。

【０００３】これと共に、設計者２により３次元ＣＡＤ
装置１を用いて製品の形状を２次元の図面（設計図面）
６に変換し、この２次元図面６上に寸法、加工タイプ、
表面粗さなどの付加情報６が記入され、その２次元図面
７が作成される。

【０００４】一方、３次元ＣＡＭ装置５は、３次元ＣＡ
Ｄ装置１から３次元ＣＡＤデータを受け取り、この３次
元ＣＡＤデータに対して製造技術者８との対話形式によ
り２次元図面７を参照することによる加工箇所、加工タ
イプ、表面粗さなどの付加情報９が付加入力される。こ
の３次元ＣＡＭ装置５は、加工箇所、加工タイプ、表面
粗さなどの付加情報９が付加された３次元ＣＡＤデータ
から製品の展開データなどを求め、この展開データに基
づいてＮＣ加工機における工具例えばカッターのパス
（加工パス：工具軌跡（ＣＬ）データ）１０を計算し、
この加工パス１０からＮＣ加工機を動作させてＮＣ加工
を行うためのＮＣデータ１１を作成する。

【０００５】このように３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム
を使用して加工パスを作成した場合でも、この加工パス
をそのまま実加工に使用すると、思わぬところで工具が
被加工物を削ってしまったり、工具ホルダやＮＣ加工
機、特に主軸頭やアタッチメントが被加工物や治具に衝
突してしまったりいとう問題（以下、干渉と称する）が
発生していた。

【０００６】この干渉が発生すると、被加工物は不良品
となったり、工具が折れたり、ＮＣ加工機を破損したり
という問題が発生していた。このため、作成した加工パ
スやＮＣデータの正否、特に干渉の有無をチェックする
必要があり、３次元ＣＡＭ装置５にて干渉チェックを行
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、３次元
ＣＡＭ装置には、加工パスの計算時に、工具と被加工物
との干渉チェックを行い、干渉を回避した加工パスを作
成する機能は有しているが、被加工物と治具、工具ホル
ダ、さらにＮＣ加工機の主軸頭や回転テーブル等の加工
機械系全体との干渉をチェックする機能は持っていな
い。このため、加工機械系全体との干渉チェックは、Ｎ
Ｃ加工機上での方法又はＮＣシュミレータによる方法を
使用して干渉の有無をチェックする必要がある。

【０００８】ＮＣ加工機上での方法では、干渉チェック
のためにＮＣ加工機を占有してしまい、又干渉チェック
時間も実際の加工と同程度の時間だけかかかってしま
い、作業能率の阻害要因となっている。もし干渉が見つ
かった場合には、再度干渉を回避する加工パスを作成し
なければならず、この再作成の時間も被加工物の加工時
間がかかる原因と一つとなっている。

【０００９】ＮＣシュミレータによる方法では、加工機
械系全体の干渉チェックができるものもあるが、あくま
でも一旦３次元ＣＡＭを操作して作成した加工パスやＮ
Ｃデータに対する干渉チェックができるだけで、ＮＣデ
ータ作成前には干渉の事前検討はできない。このため、
ＮＣシミュレーションにより干渉が見つかった場合に
は、干渉を回避する方法を検討し、再度３次元ＣＡＭを
操作して、加工パスの作成、ＮＣデータへの変換作業を
行う必要がある。又、ＮＣデータの再作成は、試行錯誤
で何回か繰り返すことが多く、無駄な時間がかかってい
た。

【００１０】そこで本発明は、少なくとも被加工物と工
具との動きを設計の段階で検討して干渉チェックを行
い、干渉箇所についてその回避策を取れる環境を得るこ
とができる３次元ＣＡＤ装置、３次元ＣＡＭ装置を提供
することを目的とする。

【００１１】又、本発明は、少なくとも被加工物と工具
との動きを設計の段階で検討して干渉チェックを行い、
干渉箇所についてその回避策を取るためのプログラムを
記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
製品の３次元モデルをモデリングして３次元ＣＡＤデー
タを作成する３次元ＣＡＤ装置において、３次元ＣＡＤ
データに基づいて製品を製造する加工機における少なく
とも工具と被加工物との干渉チェックを行う加工検討手
段を具備した３次元ＣＡＤ装置である。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の３
次元ＣＡＤ装置において、被加工物と加工機械系全体と
の間に干渉があると、この干渉部分を報知する干渉報知
手段を備えたものである。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の３
次元ＣＡＤ装置において、少なくとも被加工物と工具と
の干渉を回避するための回避策を入力する回避策入力手
段を備えたものである。

【００１５】請求項４記載の発明は、３次元ＣＡＤから
受け取った３次元ＣＡＤデータに基づいて被加工物を加
工するための加工パスを作成する３次元ＣＡＭ装置にお
いて、加工パスの作成の前に、３次元ＣＡＤデータに基
づいて製品を製造する加工機における少なくとも工具と
被加工物との干渉チェックを行う加工検討手段を備えた
３次元ＣＡＭ装置である。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４記載の３
次元ＣＡＭ装置において、被加工物と加工機械系全体と
の間に干渉があると、この干渉部分を報知する干渉報知
手段を備えたものである。

【００１７】請求項６記載の発明は、請求項４記載の３
次元ＣＡＭ装置において、少なくとも被加工物と工具と
の干渉を回避するための回避策を入力する回避策入力手
段を備えたものである。

【００１８】請求項７記載の発明は、請求項４記載の３
次元ＣＡＭ装置において、少なくとも被加工物と工具と
の干渉を回避するための加工パスの作成方法をデータベ
ースに記述する干渉回避データ記述手段と、この干渉回
避データ記述手段に記述された加工パスの作成方法を加
工パラメータに入力して干渉を回避した加工パスを作成
する加工パス作成手段とを備えたものである。

【００１９】請求項８記載の発明は、請求項４記載の３
次元ＣＡＭ装置において、加工パスに基づいて加工機を
動作させてＮＣ加工を行うためのＮＣデータを作成する
ＮＣデータ作成手段を備えたものである。

【００２０】請求項９記載の発明は、被加工物と工具を
含む加工機械系全体の３次元モデルを作成し、この３次
元モデルを３次元ＣＡＤデータに基づいて動作させて加
工機における少なくとも工具と被加工物との干渉チェッ
クを行わさせるプログラムが記憶された記憶媒体であ
る。

【００２１】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
記憶媒体において、被加工物と加工機械系全体との間に
干渉があると、この干渉部分を報知させるプログラムが
記憶されている。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００２３】図１は３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを適
用したＮＣ加工システムの全体構成図である。このＮＣ
加工システムは、３次元ＣＡＤ装置２０、３次元ＣＡＭ
装置２１、ＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２、データ
転送システム（ＤＮＣ）２３及びＮＣ加工機２４を備
え、これらが通信回線２５を介して相互に接続されてい
る。このうちＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２には、
ＮＣデータを保管するための加工データベース２６が接
続されている。又、ＮＣ加工システムには、通信回線２
５に対して後述するデータベース２７が接続されてい
る。

【００２４】図２は３次元ＣＡＤ装置２０及び３次元Ｃ
ＡＭ装置２１の機能ブロック図である。３次元ＣＡＤ装
置２０は、製品の３次元ＣＡＤモデルをモデリングして
設計し、この３次元ＣＡＤモデルの３次元ＣＡＤデータ
をＩＧＥＳ又はＳＴＥＰ等のデータ交換フォーマットに
より変換して３次元ＣＡＭ装置２１に送るもので、３次
元ＣＡＤモデル作成部３０、ＣＡＤ表示部３１、プログ
ラムメモリ３２を有している。

【００２５】３次元ＣＡＤモデル作成部３０は、３次元
設計専用のプログラムを用いてオペレータとの対話形式
によって３次元ＣＡＤモデルをモデリングしながら製品
の設計を行う機能を有している。この製品設計では、３
次元ＣＡＤ装置２０に予め登録されている複数の３次元
ＣＡＤモデルの中から所望の３次元ＣＡＤモデルを読み
出すなどの操作を行うことによって行われる。

【００２６】この設計中の製品の３次元ＣＡＤモデル
は、オペレータとの対話形式の操作とともにディスプレ
イ等のＣＡＤ表示部３１に表示されるようになってい
る。

【００２７】プログラムメモリ３２には、３次元ＣＡＤ
装置２０において製品の３次元ＣＡＤモデルをモデリン
グさせる設計プログラム及びモデリングされた３次元Ｃ
ＡＤモデルの３次元ＣＡＤデータをＩＧＥＳ又はＳＴＥ
Ｐ等のデータ交換フォーマットにより変換させて３次元
ＣＡＭ装置２１に送らせるプログラムなどが記憶されて
いる。

【００２８】一方、３次元ＣＡＭ装置２１は、３次元Ｃ
ＡＤ装置２０からの３次元ＣＡＤデータを受け取り、こ
の３次元ＣＡＤデータからＮＣ加工機２４を動作させて
ＮＣ加工を行うためのＮＣデータを作成する機能を有す
るもので、展開処理部３３、加工事前検討部３４、干渉
報知部３５、回避策入力部３６、干渉回避データ記述部
３７、加工パス作成部３８、ＮＣデータ作成部３９、Ｃ
ＡＤ表示部４０、プログラムメモリ４１を有している。

【００２９】展開処理部３３は、３次元ＣＡＤ装置２０
からの３次元ＣＡＤデータをＩＧＥＳ又はＳＴＥＰ等の
データ交換フォーマットにより変換したデータから製品
の展開を行ってその展開データを求め、この展開データ
をＣＡＭ表示部４０のＣＡＭ画面上に表示する機能を有
している。

【００３０】加工事前検討部３４は、加工パスの作成の
前に事前に、３次元ＣＡＤ装置２０から受け取った３次
元ＣＡＤデータに基づいて製品を製造するＮＣ加工機２
４における工具と被加工物との干渉チェックを行う機能
を有している。この加工事前検討部３４は、工具と被加
工物との干渉チェックに限らず、被加工物とＮＣ加工機
２４を含む加工機械系全体との干渉チェック、すなわち
治具、工具ホルダ、主軸頭、テーブル回転時又は工具自
動交換時の機械の動きの干渉チェックを行う機能を有し
ている。

【００３１】この加工事前検討部３４は、干渉チェック
を、被加工物と工具を含む加工機械系全体の３次元モデ
ルを読み出し、この３次元モデルを３次元ＣＡＤデータ
に基づいて動作させて干渉チェックを行う機能を有して
いる。具体的には、製造技術者によってＣＡＭ表示部４
０の表示画面上の加工検討機能メニュー又はアイコンが
操作されることにより、被加工物とＮＣ加工機２４を含
む加工機械系全体の中の加工部分の３次元ＣＡＤデータ
を読み出し、加工工程に従ってＣＡＭ表示部４０の表示
画面上で３次元ＣＡＤモデルの姿勢を回転、移動させ、
加工箇所に工具を動かし、このときの治具、工具ホル
ダ、主軸頭、テーブル回転時又は工具自動交換時の機械
の動きを３次元モデル同士の演算から干渉を自動的にチ
ェックするものとなっている。又、工具を交換する動き
や加工姿勢を変えるための回転テーブルを回転させる動
きに関しても３次元モデル同士の演算から干渉の有無を
自動的にチェックするものとなっている。

【００３２】干渉報知部３５は、加工事前検討部３４に
よる事前検討の結果、被加工物と加工機械系全体との間
に干渉があると、この干渉部分をＣＡＭ表示部４０に報
知、例えばＣＡＭ表示部４０の表示画面上において干渉
発生のエラーメッセージ及び被加工物と工具を含む加工
機械系全体の３次元モデル中の干渉部分を所定の色例え
ば赤色で表示する機能を有している。

【００３３】回避策入力部３６は、加工事前検討部３４
による事前検討の結果を参照して製造技術者から対話形
式で入力される干渉回避のための回避策、例えば工具に
関する変更、加工機に関する変更、干渉の発生しない加
工方法、干渉回避のための補助線又は補助形状のデータ
を入力する機能を有している。

【００３４】このうち、補助線は、次の通りに入力され
る。図３(a)(b)は３次元モデルを動かしたときの被加工
物５０と主軸５１に取付けられた工具５２とが干渉した
ときの位置関係を示しており、同図(a)はＮＣ加工機２
４の主軸の方向から見た正面図、同図(b)は側面図であ
る。工具５２には、カッター５３が取付けられている。

【００３５】このように被加工物５０と工具５２との干
渉を回避するための図４(a)(b)に示すようにＣＡＭ表示
部４０の表示画面上において補助線Ｆが引かれる。この
補助線Ｆは、工具５２に付いているカッター５３が被加
工物５１に衝突しない位置となっている。この補助線Ｆ
のデータは、３次元ＣＡＤデータに付加され、ＮＣ加工
機２４の主軸の動きを被加工物５０と工具５２との干渉
を回避するために規制するものとなる。

【００３６】干渉回避データ記述部３７は、被加工物と
ＮＣ加工機２４を含む加工機械系全体との干渉チェッ
ク、すなわち治具、工具ホルダ、主軸頭、テーブル回転
時又は工具自動交換時の機械の動きの干渉を回避するた
めの加工パス作成の方略が後で参照できるようにデータ
ベース２７に記述する機能を有している。

【００３７】加工パス作成部３８は、展開処理部３３に
より得られた展開データ、又は回避策入力部により入力
された干渉回避のための回避策、例えば工具に関する変
更、加工機に関する変更、干渉の発生しない加工方法、
干渉回避のための補助線又は補助形状のデータの付加さ
れた展開データ、さらに加工する箇所や測定を行う箇所
における加工タイプ、表面粗さ、公差の各データに基づ
いてＮＣ加工機２４における工具、例えばカッターのパ
ス（加工パス）を計算する機能を有している。

【００３８】又、加工パス作成部３８は、干渉回避デー
タ記述部３７によってデータベース２７に記述された加
工パスの作成方法を加工パラメータに入力して干渉を回
避した加工パスを作成する機能を有している。

【００３９】ＮＣデータ作成部３９は、加工パス作成部
３８により作成された加工パスを受、この加工パスから
ＮＣ加工機２４を動作させてＮＣ加工を行うためのＮＣ
データを作成する機能を有している。

【００４０】プログラムメモリ４１には、３次元ＣＡＤ
データからＮＣ加工機２４を動作させてＮＣ加工を行う
ためのＮＣデータを作成するためのプログラム、３次元
ＣＡＤデータから製品の展開を行ってその展開データを
求め、この展開データをＣＡＭ表示部３１の表示画面上
に表示するためのプログラム、被加工物と工具を含む加
工機械系全体の３次元モデルを作成し、この３次元モデ
ルを３次元ＣＡＤデータに基づいて動作させてＮＣ加工
機２４における被加工物とＮＣ加工機２４を含む加工機
械系全体との干渉チェック、すなわち治具、工具ホル
ダ、主軸頭、テーブル回転時又は工具自動交換時の機械
の動きの干渉チェックを行わさせるプログラム、被加工
物と加工機械系全体との間に干渉があると、この干渉部
分を報知させるプログラム、工具に関する変更、ＮＣ加
工機２４に関する変更、干渉回避のための補助線又は補
助形状を入力させるプログラムが記憶されている。

【００４１】上記ＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２
は、３次元ＣＡＤ装置２０からの３次元ＣＡＤデータを
受け取って保管し、かつ３次元ＣＡＭ装置２１からの読
取り指示を受けて保管している３次元ＣＡＤデータを読
み出して３次元ＣＡＭ装置２１に渡す機能を有してい
る。

【００４２】又、ＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２
は、３次元ＣＡＭ装置２１により生成されるＮＣデータ
を加工データベース２６に保管しており、データ転送シ
ステム２３からの読取り指示を受けることにより加工デ
ータベース２６に保管されているＮＣデータを読み出し
てデータ転送システム２３に渡す機能を有している。

【００４３】このデータ転送システム２３は、加工デー
タベース２６に保管されているＮＣデータを各種ＮＣ加
工機２４に応じたフォーマットに変換して、ＮＣ加工機
２４に転送する機能を有している。

【００４４】次に、上記の如く構成されたシステムの作
用について図５に示す製品開発の工程を示す流れ図に従
って説明する。

【００４５】３次元ＣＡＤ装置２０は、３次元ＣＡＤモ
デル作成部３０が提供するユーザインタフェースにより
設計者との対話的に行って３次元ＣＡＤモデル（製品モ
デル）３、例えば鋳物部品の３次元ＣＡＤモデルのモデ
リングを行う。この製品設計は、設計者との対話形式に
よって３次元ＣＡＤ装置２０に予め登録されている複数
の３次元ＣＡＤモデルの中から所望の３次元ＣＡＤモデ
ルを読み出すことによって行われる。この設計者との対
話形式による３次元ＣＡＤモデルのモデリング中、この
３次元ＣＡＤモデルは、その鋳物部品の形状データに基
づいて設計者との対話形式の操作とともにＣＡＤ表示部
３１に表示される。

【００４６】次に、３次元ＣＡＤ装置２０は、モデリン
グした３次元ＣＡＤモデル３を標準化、すなわちＩＧＥ
Ｓ又はＳＴＥＰ等のデータ交換フォーマット４により変
換してＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２に送る。

【００４７】このＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２
は、３次元ＣＡＤ装置２０からの３次元ＣＡＤデータを
受け取って加工データベース２６に保管する。

【００４８】一方、３次元ＣＡＭ装置２１からＣＡＤ／
ＣＡＭファイルサーバ２２に対して３次元ＣＡＤデータ
の読取り指令が入力されると、このＣＡＤ／ＣＡＭファ
イルサーバ２２は、保管されているＩＧＥＳ又はＳＴＥ
Ｐ等のデータ交換フォーマット２により変換された３次
元ＣＡＤデータを読み出して３次元ＣＡＭ装置２１に渡
す。

【００４９】この３次元ＣＡＭ装置２１は、ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭファイルサーバ２２から受け取った３次元ＣＡＤデ
ータをこの３次元ＣＡＭ装置２１独自のフォーマットに
変換する。

【００５０】次に、３次元ＣＡＭ装置２１の展開処理部
３６は、独自のフォーマットに変換した３次元ＣＡＤデ
ータから製品の展開を行ってその展開データを求め、こ
の展開データをＣＡＭ表示部４０の表示画面上に表示す
る。

【００５１】又、３次元ＣＡＭ装置２１は、３次元ＣＡ
Ｄ装置２０から３次元ＣＡＤデータを受け取ると製造技
術者との対話インタフェースを提供し、ここにおいて加
工箇所、加工タイプ、表面粗さなどの３次元ＣＡＤデー
タに関する付加情報が付加入力される。製造技術者は、
この付加情報に基づいて製品の部品形状と加工箇所を把
握し、使用するＮＣ加工機２４を選定し、工程や段取り
を決定する。又、製造技術者は、個々の加工箇所に対
し、選定されたＮＣ加工機２４を用いての加工方法やＮ
Ｃ加工機２４に使用する工具や加工条件等を含む加工法
案を検討し、作成する。

【００５２】次に、加工パスを作成する前に加工に対す
る事前検討が行われる。この事前検討では、先ず、製造
技術者によってＣＡＭ表示部４０の表示画面上の加工検
討機能メニュー又はアイコンが操作される。

【００５３】加工事前検討部３４は、加工検討機能メニ
ュー又はアイコンの操作を受けて、被加工物とＮＣ加工
機２４を含む加工機械系全体の中の加工部分の３次元Ｃ
ＡＤデータを読み出し、加工法案に従って座標を合せ
て、同一の座標系内で各データを展開し、これを表示さ
せ、加工法案に基づく加工工程に従ってＣＡＭ表示部４
０の表示画面上で３次元ＣＡＤモデルの姿勢を回転、移
動させ、加工箇所に工具を動かす。

【００５４】図６はＣＡＭ表示部４０に表示された被加
工物とＮＣ加工機２４を含む加工機械系全体の３次元Ｃ
ＡＤモデルを示す。この３次元ＣＡＤモデルは、加工機
ヘッド６０のＺ方向摺動面６１上に主軸コラム６２を移
動自在に載せ、この主軸コラム６２のＹ方向摺動面６３
に主軸頭６４を移動自在に保持させている。この主軸頭
６４には、回転駆動源に連結される上記主軸５１が設け
られ、この主軸５１に工具５２ａが工具ホルダー６５を
介して取付けられている。この主軸５１には、工具５２
ａ又は図３及び図４に示す工具５２などの各種工具が取
付け可能となっている。主軸５１の対向する側には、加
工機ヘッド６０上に回転テーブル６６が設けられ、この
回転テーブル６６上に治具６７が載置されている。この
治具６７には、図３及び図４に示すような被加工物５０
が保持される。この３次元ＣＡＤモデルでは、加工機ヘ
ッド６０、主軸コラム６２、主軸頭６４、回転テーブル
６６、治具６７、被加工物５０の各座標が加工法案に基
づいて合せられている。

【００５５】このような３次元ＣＡＤモデルが、加工事
前検討部３４において加工法案に基づいて作成される加
工パスを仮設定し、これに基づきＣＡＭ表示部４０の表
示画面上で動かされる。例えば、治具６６を載置した回
転テーブル６５が回転し、治具６６に保持された被加工
物５０の加工部分を工具５２ａと対向するように位置決
めし、これと共に主軸コラム６２が前進して工具５２ａ
を被加工物５０に近付けられるという動作が加工法案に
基づき仮設定され、これに基づいて動画が表示される。

【００５６】このＣＡＭ表示部４０の表示画面には、３
次元ＣＡＤモデルにおける表示部分を切換可能となって
いる。例えば、図６に示すように３次元ＣＡＤモデルの
全体の表示、被加工物５０及び工具５２ａの拡大表示、
３次元ＣＡＤモデルを回転させたり移動させたりして見
る方向を変更しての表示などである。

【００５７】このとき加工事前検討部３４は、治具６
７、主軸５１、主軸頭６４、回転テーブル６６の回転時
又は工具自動交換時の機械の動きに基づいて３次元モデ
ル同士を演算して干渉の有無をチェックしている。又、
加工事前検討部３４は、工具を交換する動きや加工姿勢
を変えるための回転テーブル６５を回転させる動きに関
しても３次元モデル同士を演算して干渉の有無をチェッ
クしている。

【００５８】この干渉チェックは、例えば被加工物５０
と工具５２とであれば、工具５２を加工開始位置まで回
転移動させたときのカッター５３の先端の軌跡が被加工
物５０に干渉するか否かを判断するものとなる。

【００５９】この干渉チェックの結果、例えば上記図３
(a)(b)に示すように３次元ＣＡＤモデルを動かしたとき
に被加工物５０と主軸５１に取付けられた工具５２とが
干渉したことが検出されると、干渉報知部３５は、干渉
部分をＣＡＭ表示部４０に報知、例えばＣＡＭ表示部４
０の表示画面上において干渉発生のエラーメッセージ又
はこれにあわせて加工中であることを示すメッセージ及
び被加工物５０と工具５２を含む加工機械系全体の３次
元モデル中の干渉部分を元のモデルの表示色とは異なる
所定の色例えば赤色で表示する。これにより、干渉する
位置が把握し易くなり後の修正が容易になる。

【００６０】さて、干渉が確認された場合、製造技術者
から対話形式で干渉回避のための回避策、例えば工具に
関する変更、加工機に関する変更、干渉の発生しない加
工方法、干渉回避のための補助線又は補助形状が３次元
ＣＡＤデータとして入力される。回避策入力部３６は、
これら回避策のデータ５４ｂを入力して保持する。例え
ば、上記図３(a)(b)に示す被加工物５０と工具５２との
干渉であれば、上記図４(a)(b)に示すようにＣＡＭ表示
部４０の表示画面上において、ＮＣ加工機２４の主軸の
動きを規制するための補助線Ｆが引かれる。なお、この
補助線Ｆも所定の色、例えば青色で引かれる。

【００６１】又、干渉チェックの結果、例えば図７(a)
(b)に示すように３次元ＣＡＤモデルを動かしたときに
被加工物５０と主軸５１とが干渉したことが検出される
と、干渉報知部３５は、ＣＡＭ表示部４０の表示画面上
において干渉発生のエラーメッセージ及び被加工物５０
と主軸５１との干渉部分を所定の色例えば赤色で表示す
る。

【００６２】この場合でも上記同様に、製造技術者から
対話形式で干渉回避のための回避策、例えば工具に関す
る変更、加工機に関する変更、干渉の発生しない加工方
法、干渉回避のための補助線又は補助形状が入力され
る。例えば、図８(a)(b)に示すようにＣＡＭ表示部４０
の表示画面上において、ＮＣ加工機２４の主軸の動きを
規制するための補助線Ｆが例えば青色で引かれる。

【００６３】又、干渉チェックの結果、例えば図９に示
すように３次元ＣＡＤモデルの回転テーブル６５を動か
したときに治具６７ａと工具５２ａとが干渉したことが
検出されると、干渉報知部３５は、ＣＡＭ表示部４０の
表示画面上において干渉発生のエラーメッセージ及び治
具６７ａと工具５２ａとの干渉部分を所定の色例えば赤
色で表示する。

【００６４】この場合も製造技術者から対話形式で干渉
回避のための回避策、例えば工具に関する変更、加工機
に関する変更、干渉の発生しない加工方法など、干渉を
回避する加工法案検討のための補助線又は補助形状が入
力される。例えば、図１０に示すように回転テーブル６
６の回転を規制するように干渉の発生しない加工方法が
入力される。

【００６５】以上のように加工パス作成の前に、３次元
的に被加工物と工具を含む加工機械系全体との干渉の事
前検討が終了すると、加工パス作成部３８は、展開処理
部３３により得られた展開データ、又は回避策入力部に
より入力された干渉回避のための回避策、例えば工具に
関する変更、加工機に関する変更、干渉の発生しない加
工方法など、干渉を回避する加工法案検討のための補助
線又は補助形状のデータの付加された展開データ、さら
に加工する箇所や測定を行う箇所における加工タイプ、
表面粗さ、公差の各データに基づいてＮＣ加工機２４に
おける工具、例えばカッターのパス（加工パス）を計算
する。

【００６６】なお、干渉回避データ記述部３７は、被加
工物とＮＣ加工機２４を含む加工機械系全体との干渉チ
ェック、すなわち治具、工具ホルダ、主軸頭、テーブル
回転時又は工具自動交換時の機械の動きの干渉を回避す
るための加工パス５５の作成方法を予め表現形式が定め
られた文字表記によって読み取り容易なように表現し、
これをデータベース２７に記述する。

【００６７】次に、ＮＣデータ作成部３９は、加工パス
作成部３８により作成された加工パス５５を受け、この
加工パス５５からＮＣ加工機２４を動作させてＮＣ加工
を行うためのＮＣデータを作成する。

【００６８】このように３次元ＣＡＭ装置２１で作成さ
れたＮＣデータは、ＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２
に送られ、このＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２の加
工データベース２６に保管される。

【００６９】そして、データ転送システム２３からＣＡ
Ｄ／ＣＡＭファイルサーバ２２に対して読取り指示が送
られると、このＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバ２２は、
加工データベース２６に保管されているＮＣデータ５６
を読み出してデータ転送システム２３に渡す。

【００７０】このデータ転送システム２３は、加工デー
タベース２６に保管されているＮＣデータを各種ＮＣ加
工機２４に応じたフォーマットに変換して、該当するＮ
Ｃ加工機２４に転送する。このＮＣ加工機２４は、ＮＣ
データに従って被加工物すなわち鋳物に対するＮＣ加工
を行うものとなる。

【００７１】一方、上記ＮＣデータが作成されると、決
定した加工法案からＮＣ加工機２４、被加工物の取付け
方法、加工工程、使用工具等を必要に応じて２次元図面
と併記させてドキュメントとして出力可能なようにデー
タが処理され保持される。このドキュメントを出力する
ことによって製造技術者が機械作業者に指示可能にす
る。

【００７２】機械作業者は、上記ドキュメントに従って
指定のＮＣ加工機２４に指定の治具を使用して、指定の
姿勢と位置に被加工物を取付ける。さらに、機械作業者
は、ＮＣ加工機２４に指定の工具をセットして、上記の
如くＮＣデータをＮＣ加工機２４に転送してＮＣ加工を
行うものとなる。

【００７３】このように上記一実施の形態においては、
加工パスの作成の前に、３次元ＣＡＤデータに基づいて
被加工物とＮＣ加工機２４を含む加工機械系全体との干
渉チェック、すなわち治具、工具ホルダ、主軸頭、テー
ブル回転時又は工具自動交換時の機械の動きの干渉チェ
ックを行うようにしたので、被加工物とＮＣ加工機２４
を含む加工機械系全体との動きを事前検討して干渉チェ
ックを行い、干渉箇所についてその回避策を取れる環境
を提供できる。

【００７４】このような環境から例えば、干渉の回避策
として工具に関する変更、ＮＣ加工機に関する変更、干
渉の発生しない加工方法、干渉回避のための補助線Ｆ又
は補助形状のデータの付加などができる。具体的には、
干渉しないような治具形状やその取付け位置、工具が近
付ける限界位置の把握、干渉しないような長い工具との
交換、機械ストロークが不足する場合にはより大きな機
械との交換などの加工法案が加工パスを作成する前に事
前に検討できる。

【００７５】干渉チェックでは、干渉部分が３次元ＣＡ
Ｍ装置２１の表示画面上で例えば赤色で表示されるの
で、干渉部分が視覚的に容易に分かる。

【００７６】又、干渉の回避策として３次元ＣＡＤモデ
ル上に補助線Ｆを引くことによって容易に工具等の送り
限界を規制して干渉を回避させることができる。しか
も、この干渉の回避策は、表示される３次元ＣＡＭモデ
ル上で視覚的に補助線Ｆを引くだけでよく、容易にかつ
確実に干渉を回避できるところに補助線Ｆが引ける。

【００７７】従って、干渉の事前検討によって干渉の回
避策が取られた加工パスに基づいてＮＣデータを作成す
るので、干渉の無いＮＣデータをそのままＮＣ加工機２
４に渡して実際のＮＣ加工ができる。例えば、５軸の加
工機や５面加工機のアタッチメントを使用した複雑な加
工においても、干渉のない加工が実現できる。又、工具
交換時の干渉や加工姿勢を変更するたびに回転テーブル
を回転させたときの干渉も事前にチェックすることがで
き、機械作業者は安心して加工を行うことができる。

【００７８】又、最新のＮＣシミュレーションのソフト
ウエアを使用した場合では、一旦３次元ＣＡＭを操作し
て加工パスを作成し、ＮＣデータに変換した後でしか干
渉チェックを行えないため、ＮＣシミュレーションによ
り干渉が発見された場合には、干渉を回避する方法を検
討して、再度３次元ＣＡＭを操作して加工パスを作成
し、ＮＣデータに変換する作業を行う必要があった。そ
のうえ、ＮＣデータの再作成は、試行錯誤で何回か繰り
返すことが多い。

【００７９】これに対して上記装置では、従来のような
加工前にＮＣ加工機２４上での干渉チェックの時間を削
減でき、もし干渉があった場合に再度干渉を回避するた
めの加工パスを作成する時間を削減でき、部品加工時間
を大幅に短縮できる。

【００８０】又、干渉回避データ記述部３７によって被
加工物とＮＣ加工機２４を含む加工機械系全体との干渉
チェック、すなわち治具、工具ホルダ、主軸頭、テーブ
ル回転時又は工具自動交換時の機械の動きの干渉を回避
するための加工パスの作成方法をデータベース２７に記
述するので、このデータベース２７に記述された干渉回
避方法を加工パラメータに自動的に入力することによ
り、干渉を回避した加工パスやＮＣデータを自動的に作
成できる。

【００８１】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通りに変形してもよい。

【００８２】例えば、３次元ＣＡＤ装置２０から製品の
設計段階で、設計者が設計する製品、部品の加工の可否
を事前検討するようにしてもよい。

【００８３】この３次元ＣＡＤ装置２０であれば、３次
元ＣＡＤモデル作成部３０により３次元での製品の設計
専用のプログラムを用いて設計者２との対話形式によっ
て３次元ＣＡＤモデル（製品モデル）、例えば鋳物部品
の３次元ＣＡＤモデルをモデリングしながら製品の設計
を行うとき、設計者がイメージする加工法案に対応する
加工装置や工具などの３次元モデルを予め登録されてい
る複数の３次元ＣＡＤモデルの中から読み出し、これら
３次元ＣＡＤモデルを読み出すごとの必要時に、その３
次元ＣＡＤモデルの姿勢を回転、移動させるなどして座
標を合せ表示する。設計者は、加工法案に応じて各３次
元モデルを動かすことにより干渉チェックを行うことが
可能である。

【００８４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、少
なくとも被加工物と工具との動きを設計の段階で検討し
て干渉チェックを行い、干渉箇所についてその回避策を
取れる環境を得ることができる３次元ＣＡＤ装置、３次
元ＣＡＭ装置を提供できる。

【００８５】又、本発明は、少なくとも被加工物と工具
との動きを設計の段階で検討して干渉チェックを行い、
干渉箇所についてその回避策を取るためのプログラムを
記憶した記憶媒体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム
を適用したＮＣ加工システムの一実施の形態を示す構成
図。

【図２】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の形
態における３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの機能ブロッ
ク図。

【図３】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の形
態における被加工物と工具とが干渉したときの位置関係
を示す図。

【図４】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の形
態における被加工物と工具との干渉を回避するための補
助線を示す図。

【図５】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の形
態における製品開発の工程を示す流れ図。

【図６】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の形
態におけるＣＡＭ表示部に表示された被加工物と加工機
械系全体の３次元ＣＡＤモデルを示す図。

【図７】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の形
態における被加工物と主軸頭とが干渉したときの位置関
係を示す図。

【図８】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の形
態における被加工物と主軸頭との干渉を回避するための
補助線を示す図。

【図９】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の形
態における治具と工具とが干渉したときの位置関係を示
す図。

【図１０】本発明に係わるＮＣ加工システムの一実施の
形態における治具と工具との干渉を回避するための加工
方法の入力を示す図。

【図１１】従来における３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム
を用いての製品開発の工程を示す流れ図。

【符号の説明】

２０：３次元ＣＡＤ２１：３次元ＣＡＭ２２：ＣＡＤ／ＣＡＭファイルサーバコンピュータ２３：データ転送システム（ＤＮＣ）２４：ＮＣ加工機２５：通信回線２６：加工データベース２７：データベース３０：３次元ＣＡＤモデル作成部３１：ＣＡＤ表示部３２：プログラムメモリ３３：展開処理部３４：加工事前検討部３５：干渉報知部３６：回避策入力部３７：干渉回避データ記述部３８：加工パス作成部３９：ＮＣデータ作成部４０：ＣＡＤ表示部４１：プログラムメモリ５０：被加工物５１：主軸頭５２：工具５３：カッター６０：加工機ヘッド６１：Ｚ方向摺動面６２：主軸コラム６３：Ｙ方向摺動面６４：主軸頭６５：回転テーブル６６：治具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製品の３次元モデルをモデリングして３
次元ＣＡＤデータを作成する３次元ＣＡＤ装置におい
て、前記３次元ＣＡＤデータに基づいて前記製品を製造する
加工機における少なくとも工具と被加工物との干渉チェ
ックを行う加工検討手段、を具備したことを特徴とする
３次元ＣＡＤ装置。
【請求項２】前記被加工物と前記加工機械系全体との
間に干渉があると、この干渉部分を報知する干渉報知手
段を備えたことを特徴とする請求項１記載の３次元ＣＡ
Ｄ装置。
【請求項３】少なくとも前記被加工物と前記工具との
干渉を回避するための回避策を入力する回避策入力手段
を備えたことを特徴とする請求項１記載の３次元ＣＡＤ
装置。
【請求項４】３次元ＣＡＤから受け取った３次元ＣＡ
Ｄデータに基づいて被加工物を加工するための加工パス
を作成する３次元ＣＡＭ装置において、前記加工パスの作成の前に、前記３次元ＣＡＤデータに
基づいて前記製品を製造する加工機における少なくとも
工具と被加工物との干渉チェックを行う加工検討手段、
を具備したことを特徴とする３次元ＣＡＭ装置。
【請求項５】前記被加工物と前記加工機械系全体との
間に干渉があると、この干渉部分を報知する干渉報知手
段を備えたことを特徴とする請求項４記載の３次元ＣＡ
Ｍ装置。
【請求項６】少なくとも前記被加工物と前記工具との
干渉を回避するための回避策を入力する回避策入力手段
を備えたことを特徴とする請求項４記載の３次元ＣＡＭ
装置。
【請求項７】少なくとも前記被加工物と前記工具との
干渉を回避するための前記加工パスの作成方法をデータ
ベースに記述する干渉回避データ記述手段と、この干渉回避データ記述手段に記述された前記加工パス
の作成方法を加工パラメータに入力して干渉を回避した
前記加工パスを作成する加工パス作成手段と、を備えた
ことを特徴とする請求項４記載の３次元ＣＡＭ装置。
【請求項８】前記加工パスに基づいて前記加工機を動
作させてＮＣ加工を行うためのＮＣデータを作成するＮ
Ｃデータ作成手段をを備えたことを特徴とする請求項４
記載の３次元ＣＡＭ装置。
【請求項９】被加工物と工具を含む加工機械系全体の
３次元モデルを作成し、この３次元モデルを３次元ＣＡ
Ｄデータに基づいて動作させて前記加工機における少な
くとも工具と前記被加工物との干渉チェックを行わさせ
るプログラムが記憶されたことを特徴とする記憶媒体。
【請求項１０】前記被加工物と前記加工機械系全体と
の間に干渉があると、この干渉部分を報知させるプログ
ラムが記憶されたことを特徴とする請求項９記載の記憶
媒体。