JP2003330515A

JP2003330515A - 任意工具形状に対応した３次元ｃａｄ／ｃａｍシステム

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Publication number: JP2003330515A
Application number: JP2002132951A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nonaka; 智博野中; Seiichi Shioda; 聖一塩田
Original assignee: COMPUTER ENGINEERING Inc; ENGINEERING Inc COMP; Fukuoka Prefecture
Current assignee: COMPUTER ENGINEERING Inc; ENGINEERING Inc COMP; Fukuoka Prefecture
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】任意の工具形状に対してＮＣ工作機械の動作
指令を作成することが可能な任意工具形状に対応した３
次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを提供する。【解決手段】工具形状を定義する工具形状データを作
成する工具形状データ作成装置１１と、加工しようとす
る工作物の３次元形状を定義する工作物形状データを作
成する工作物形状データ作成装置１２と、工具形状デー
タ及び工作物形状データに基づいて３次元加工を行う際
の工具経路を算出する工具経路算出装置１３を備えた任
意工具形状に対する３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０
において、工具形状データ作成装置１１には、工具形状
を実測の測定情報として入力させて３次元形状として認
識する工具３次元形状認識手段１７が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、任意の工具形状に
対してＮＣ工作機械の動作指令を作成する３次元ＣＡＤ
／ＣＡＭシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムで
は、工具形状を定義するために必要な工具形状データ
は、ボールエンドミルの場合では形状を球で、フラット
エンドミルの場合では形状を円柱で、ラディアスエンド
ミルの場合は形状をコーナーＲ付き円柱でそれぞれ近似
し、更に、半径や直径等の特定部分の寸法を数値で入力
していた。このため、特定の定型的な形状を有した工具
に対してしか、ＮＣ工作機械用の動作指令データ、すな
わち、加工の際に工具中心が移動する経路を指定する工
具経路のデータを作成することができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、３次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭシステムを使用する場合、ＮＣ工作機械で
使用できる工具が限定されるために、加工効率の向上に
限界が生じたり、ＮＣ工作機械で加工できる形状範囲が
限定されるという問題が生じていた。また、使用する工
具形状に対して、例えば、工具の特定部位の摩耗状態を
考慮する等の正確な工具形状データを作成することはで
きないため、ＮＣ工作機械を使用しても加工精度に限界
が生じていた。本発明はかかる事情に鑑みてなされたも
ので、任意の工具形状に対してＮＣ工作機械の動作指令
を作成することが可能な任意工具形状に対応した３次元
ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う第１の発
明に係る任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ
システムは、工具形状を定義する工具形状データを作成
する工具形状データ作成装置と、加工しようとする工作
物の３次元形状を定義する工作物形状データを作成する
工作物形状データ作成装置と、前記工具形状データ及び
前記工作物形状データに基づいて３次元加工を行う際の
工具経路を算出する工具経路算出装置を備えた３次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭシステムにおいて、前記工具形状データ作
成装置には、前記工具形状を実測の測定情報として入力
させて３次元形状として認識する工具３次元形状認識手
段が設けられている。実際に使用する工具をＮＣ工作機
械にセットして工具形状の測定を行ない、得られた測定
情報を工具３次元形状認識手段に入力することにより、
この工具形状を３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム内で３次
元形状として定義することができる。その結果、使用す
る工具に対してその工具が有する特有の工具形状データ
を作成することができ、その工具形状データを考慮し
て、この工具に対するＮＣ工作機械の動作指令を作成す
ることができる。なお、ここでいうＮＣ工作機械とは、
ＮＣフライス盤、マシニングセンタ（縦型マシニングセ
ンタ及び横型マシニングセンタを含む）を指す。

【０００５】前記目的に沿う第２の発明に係る任意工具
形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、工具
形状を定義する工具形状データを作成する工具形状デー
タ作成装置と、加工しようとする工作物の３次元形状を
定義する工作物形状データを作成する工作物形状データ
作成装置と、前記工具形状データ及び前記工作物形状デ
ータに基づいて３次元加工を行う際の工具経路を算出す
る工具経路算出装置を備えた３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシス
テムにおいて、前記工具形状データ作成装置には、前記
工具形状を図形として入力させて３次元形状として認識
する工具３次元形状認識手段が設けられている。入力部
を介して、使用する工具の形状を図形に描いて工具３次
元形状認識手段に入力させることにより、描いた工具の
工具形状を３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム内で３次元形
状として定義することができる。その結果、図形として
描いた工具に対して工具形状データを作成することがで
き、その工具形状データを考慮して、この工具を使用し
た際のＮＣ工作機械の動作指令を作成することができ
る。

【０００６】第１、第２の発明に係る任意工具形状に対
応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおいて、前記工
具経路算出装置には、前記工具３次元形状認識手段を用
いて作成した前記工具形状データに基づいて前記工具経
路を算出する任意工具形状用経路算出手段が設けられて
いることが好ましい。工具外形を実測することにより得
られた測定情報から、あるいは工具外形を図形入力する
ことにより得られた図形情報から、それぞれ工具形状デ
ータを作成することができるので、実際に使用する工
具、あるいは使用したい工具に対して正確な工具形状デ
ータを作成することができる。そのため、加工しようと
する工作物の３次元形状を表す工作物形状データと組み
合わせることにより、高精度な工具経路の算出を行うこ
とができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の第１の実施
の形態に係る任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステムの構成図、図２は同任意工具形状に対応し
た３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムで加工に使用する工具
形状を示す斜視図、図３は工具形状を工具進行方向と平
行な面で所定の切断ピッチで切断する動作を示す説明
図、図４は工具形状の切断線を取り出す動作を示す説明
図、図５は加工しようとする工作物形状を示す斜視図、
図６は工作物形状を工具進行方向と平行な面で所定の切
断ピッチで切断する動作を示す説明図、図７は工作物形
状の切断線を取り出す動作を示す説明図、図８は工作物
形状の切断線と工具形状の切断線を切断ピッチ毎に対応
づける動作を示す説明図、図９は対応させた工作物形状
の切断線と工具形状の切断線の１組を取り出す動作を示
す説明図、図１０は取り出した断面形状の工具断面中心
軌跡線を求める動作を示す説明図、図１１（Ａ）、
（Ｂ）はそれぞれ断面形状の工具断面中心軌跡線を求め
る動作の繰り返しを示す説明図、及び工具断面中心軌跡
線群を取り出す動作を示す説明図、図１２は求めた工具
断面中心軌跡線群をＸＺ平面上に投影して得られる投影
線群を求める動作を示す説明図、図１３は投影線群から
高さが最も大きい部分を結んだ線を求める動作を示す説
明図、図１４は干渉線投影法による工具経路算出方法を
電子計算機で実行する場合の全体手順を示すフローチャ
ート、図１５はステップＳ１の条件定義の手順を示すフ
ローチャート、図１６はステップＳ２の工作物形状の断
面線作成処理の手順を示すフローチャート、図１７はス
テップＳ３の工作物形状断面線のオフセット処理の手順
を示すフローチャート、図１８はステップＳ４の投影線
群による干渉計算処理の手順を示すフローチャート、図
１９は本発明の第２の実施の形態に係る任意工具形状に
対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの構成図であ
る。

【０００８】図１に示すように、本発明の第１の実施の
形態に係る任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡ
Ｍシステム１０は、工具形状を定義する工具形状データ
を作成する工具形状データ作成装置１１と、加工しよう
とする工作物の３次元形状を定義する工作物形状データ
作成装置１２と、工具形状データ及び工作物形状データ
に基づいて３次元加工を行なう際の工具経路を算出する
工具経路算出装置１３を有している。以下、これらにつ
いて詳細に説明する。工具形状データ作成装置１１は、
工具本体の形状を実測して得られた測定情報を入力させ
る工具形状入力部１４と、工具形状入力部１４に入力さ
せた測定情報から工具の３次元形状を認識する工具３次
元形状認識部１５と、認識された工具形状に基づいた工
具形状データを出力する工具形状出力部１６を備えた工
具３次元形状認識手段１７を有している。工具形状入力
部１４は、例えば、３次元形状測定機等の形状測定機器
を用いて採取された工具の形状に関する測定情報を入力
させる機能を有している。また、工具３次元形状認識部
１５は入力された測定情報に基づいて工具形状を３次元
的に定義して、工具形状として占有する占有空間の範囲
を特定する機能を有している。なお、ここでいう工具形
状は、加工に使用する工具本体とそれを保持する工具ホ
ルダーやＮＣ工作機械の主軸頭等を含めた加工時に工作
物との干渉確認が必要な範囲の形状を指している。更
に、工具形状出力部１６は、３次元的に構成された工具
形状に対する工具形状データを工具経路算出装置１３に
対して出力する機能を有している。また、工具形状デー
タ作成装置１１は、工具形状を予め設定された代表的形
状群の中から選択させて特定部位の数値を入力させるこ
とにより、近似的に工具の３次元形状を認識し、工具形
状データとして工具経路算出装置１３に対して出力する
図示しない工具形状近似手段を有している。そして、工
具形状データ作成装置１１は、工具の形状に関する測定
情報を入力させる機能と、測定情報に基づいて工具形状
を３次元的に定義し工具形状として占有する占有空間の
範囲を特定する機能と、工具形状を予め設定された代表
的形状群の中から選択させて特定部位の数値を入力させ
る機能と、代表的形状及び特定部位の数値から工具形状
を３次元的に定義し工具形状として占有する占有空間の
範囲を特定する機能と、工具形状データを工具経路算出
装置１３に対して出力する機能をそれぞれ発現する各プ
ログラムをパーソナルコンピュータ等の電子計算機に搭
載させることにより構成することができる。

【０００９】工作物形状データ作成装置１２は、加工し
ようとする工作物の形状に関するデータを入力させる工
作物形状入力部１８と、工作物形状入力部１８に入力さ
せた形状に関するデータから工作物の３次元形状を認識
する工作物３次元形状認識部１９と、認識された工作物
の工作物形状データを出力する工作物形状出力部２０を
備えた工作物３次元形状認識手段２１を有している。工
作物形状入力部１８は、例えば、各種図面を用いて形状
に関する図形情報を入力させる機能を有している。ま
た、工作物３次元形状認識部１９は、入力された工作物
形状に関する情報から、工作物の形状を３次元的に定義
して、工作物の占有する占有空間の範囲を特定する機能
を有している。更に、工作物形状出力部２０は、３次元
的に構成された工作物に対する工作物形状データを工具
経路算出装置１３に対して出力する機能を有している。
また、工作物形状データ作成装置１２は、加工しようと
する工作物の形状に関するデータを、試作品や模型を３
次元形状測定機等の形状測定機器を用いて実測して採取
した測定情報を入力させることにより、工作物の３次元
形状を認識し工作物形状データとして工具経路算出装置
１３に対して出力する図示しない工作物実測形状認識手
段を有している。そして、工作物形状データ作成装置１
２は、工作物の形状に関する図形情報を入力させる機能
と、図形情報から工作物の形状を３次元的に定義し工作
物の占有する占有空間の範囲を特定する機能と、工作物
の形状に関する測定情報を入力させる機能と、測定情報
から工作物の形状を３次元的に定義し工作物の占有する
占有空間の範囲を特定する機能と、工作物形状データを
工具経路算出装置１３に対して出力する機能をそれぞれ
発現する各プログラムをパーソナルコンピュータ等の電
子計算機に搭載させることにより構成することができ
る。

【００１０】工具経路算出装置１３には、工具３次元形
状認識手段１７から出力された工具形状データと、工作
物３次元形状認識手段２１から出力された工作物形状デ
ータに基づいて、加工時に工具が移動する経路を規定す
る工具経路を算出する任意工具形状用経路算出手段１３
ａが設けられている。そして、任意工具形状用経路算出
手段１３ａは、工具３次元形状認識手段１７から入力さ
れた工具形状データに基づいて構成した工具形状を工具
進行方向と平行な面（平面又は曲面）で所定の切断ピッ
チ毎に切断したときの工具形状切断線群を求める工具形
状切断線群作成部２２と、工作物３次元形状認識手段２
１から入力された工作物形状データに基づいて構成した
工作物形状を工具進行方向と平行な面（平面又は曲面）
で所定の切断ピッチ毎に切断したときの工作物形状切断
線群を求める工作物形状切断線群作成部２３を有してい
る。工具形状切断線群作成部２２は、工具形状データよ
り構成される３次元形状として認識された工具形状、例
えば、図２に示される工具形状を、図３に示すような工
具進行方向と平行な面で、所定の切断ピッチ毎に切断
し、これらの切断線を取り出して図４に示すように工具
形状を構成する機能を有している。ここで、所定の切断
ピッチとは工作物に対して工具を切り込む際の切り込み
ピッチを指し、例えば、粗仕上げでは３〜５ｍｍピッ
チ、中仕上げでは１〜２ｍｍピッチ、最終仕上げでは
０．１〜０．２ｍｍピッチとすることができる。また、
工作物形状切断線群作成部２３は、工作物形状データよ
り構成される３次元形状として認識された工作物形状、
例えば、図５に示される工作物形状を、図６に示すよう
な工具進行方向と平行な面で、所定の切断ピッチ毎に切
断し、これらの切断線を取り出して図７に示すように工
作物形状を構成する機能を有している。

【００１１】また、任意工具形状用経路算出手段１３ａ
は、得られた工作物形状切断線群と工具形状切断線群と
を切断ピッチ毎に対応させて対切断線群を構成する対切
断線群作成部２４と、得られた対切断線群の中の各「１
対の切断線」から所定の切断ピッチ毎の工具断面中心軌
跡線を求める工具断面中心軌跡群作成部２５を有してい
る。ここで、対切断線群作成部２４は、図４に示すよう
に切断線で構成された工具形状と、図７に示すように切
断線で構成された工作物形状とを、切断ピッチ毎に対応
させて、図８に示すように、「１対の切断線」の１パス
（工具送りピッチ）範囲内の集合としての「１対の切断
線群」を求め、次いで、図９に示すように、この「１対
の切断線群」の中から、その中の１組の切断線（１対の
切断線）を取り出す機能を有している。また、工具断面
中心軌跡群作成部２５は、図１０に示すように、取り出
した１組の切断線について、工作物形状の切断線から工
具半径だけオフセットした工具断面中心軌跡線を求める
機能を有している。

【００１２】更に、任意工具形状用経路算出手段１３ａ
は、求めた一つの工具送りピッチにおける工具断面中心
軌跡線群（工具断面中心軌跡群）を、工具進行方向と平
行でかつ工具ピッチ送り方向と垂直な面（平面又は曲
面）上に投影することにより、その１つの工具送りピッ
チにおける投影線群を求める投影線群作成部２６と、求
めたその１つの工具送りピッチにおける投影線群の中か
ら、工具進行方向及び工具ピッチ送り方向の双方と垂直
な方向に工作物形状から最も離れた部分を取り出しこれ
らの部分を結ぶことにより、その工具送りピッチにおけ
る工具中心軌跡線を求める工具中心軌跡線作成部２７と
を有している。ここで、投影線群作成部２６は、図８に
示す１パスの範囲内の全ての「１対の切断線」のそれぞ
れについて、図１１（Ａ）に示すような工具断面中心軌
跡線を求め、図１１（Ｂ）に示すような１パスに対応す
る工具断面中心軌跡線群を取り出す機能と、図１２に示
すように、得られた工具断面中心軌跡線群について、工
具進行方向と平行でかつ工具ピッチ送り方向と垂直な平
面（ＸＺ平面）上に、横方向から光を当てたように投影
した投影線の集合である投影線群を求める機能を有して
いる。また、工具中心軌跡線作成部２７は、この投影線
群の中から、図１２のＸＺ平面においてＺ値が最も高い
部分（つまり工具進行方向及び工具ピッチ送り方向の双
方と垂直な方向に工作物形状から最も離れた部分）を取
り出し、それらを結んだ線（図１３参照）を求める機能
を有している。なお、工具経路算出装置１３には、工具
形状近似手段から出力された工具形状データと、工作物
実測形状認識手段から出力された工作物形状データに基
づいて、加工時に工具が移動する経路を規定する工具経
路を算出する図示しない近似工具形状用経路算出手段が
設けられている。そして、工具経路算出装置１３は、工
具形状切断線群作成部２２、工作物形状切断線群作成部
２３、対切断線群作成部２４、工具断面中心軌跡群作成
部２５、投影線群作成部２６、及び工具中心軌跡線作成
部２７の有する各機能を発現するそれぞれのプログラ
ム、並びに近似工具形状用経路算出手段用の、例えば逆
オフセット法に基づいて工具経路を算出する演算機能を
備えたプログラムをパーソナルコンピュータ等の電子計
算機に搭載させることにより構成することができる。

【００１３】次に、本発明の第１の実施の形態に係る任
意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１
０を用した工具経路算出方法について説明する。図１４
に示すように、先ず、工具形状データ作成装置１１、工
作物形状データ作成装置１２を用いて、工作物形状、工
具形状、工具送りピッチ等の条件の定義を行う（ステッ
プＳ１）。そして、任意工具形状用経路算出手段１３ａ
の工具形状切断線群作成部２２及び工作物形状切断線群
作成部２３を用いて、一つの工具送りピッチの範囲内
で、工作物形状について、工具進行方向と平行な面で所
定ピッチで切断した場合の切断線を作成する（ステップ
Ｓ２）。次に、対切断線群作成部２４及び工具断面中心
軌跡群作成部２５を用いて、切断ピッチ毎にそれぞれ対
応する工作物形状の切断線と工具形状の切断線とから、
工作物形状切断線から工具中心点をオフセットした工具
断面中心軌跡線を求める、すなわち、工作物形状断面線
のオフセット処理を行なう（ステップＳ３）。続いて、
投影線群作成部２６を用いて、ステップＳ３で求めた工
具断面中心軌跡線群を、工具進行方向と平行でかつ工具
ピッチ送り方向と垂直な平面（ＸＺ平面）に投影し、最
も高い部分すなわちＺ値が最も大きい部分を取り出す干
渉計算処理を行なう（ステップＳ４）。このステップＳ
４で取り出した部分を結んで、その工具送りピッチにお
ける工具中心軌跡線を求める（ステップＳ５）。次に、
全ての工具送りピッチについて以上のステップＳ２から
Ｓ５までの処理を行ったかどうかを判定し（ステップＳ
６）、ＮｏであればステップＳ２に戻って同様の処理を
繰り返し、Ｙｅｓであれば処理を終了する。

【００１４】次に、前記した各ステップについて更に詳
しく説明する。（ステップＳ１の条件定義の処理）図１５に示すよう
に、先ず、１つの加工内容に対して、工作物形状を指示
し（ステップＳ１１）、エンドミルの径・残し代などの
工具の指定を行い（ステップＳ１２）、加工する範囲で
ある加工領域を指定し（ステップＳ１３）、切削の方向
・切削ピッチなどの切削方法の指定を行い（ステップＳ
１４）、演算精度として工具形状をどれくらい切断する
かという切断ピッチを指定し（ステップＳ１５）、これ
らの処理を、全ての加工内容について指定する（ステッ
プＳ１６）。

【００１５】（ステップＳ２の工作物形状の断面線作成
処理）図１６に示すように、先ず、工具切断面の形状の
定義を行い（ステップＳ２１）、所定の切断ピッチ毎
に、工作物形状の曲面と工具進行方向の断面との交線を
求め（ステップＳ２２）、これを一つの工具送りピッチ
の範囲内の全ての切断ピッチについて行う（ステップＳ
２３）。

【００１６】（ステップＳ３の工作物形状断面線のオフ
セット処理）図１７に示すように、先ず、ステップＳ２
２及びＳ２３で求めた交線群の中の各交線を１本ずつオ
フセット処理する（ステップＳ３１）。このステップＳ
３１のオフセット処理で得られたオフセット線の間が離
れている場合は補間して接続する（ステップＳ３２。曲
線間の接続処理）。またステップＳ３１のオフセット処
理で得られたオフセット線の間が他のオフセット線と干
渉する場合は、干渉を取り除く、すなわち、自己干渉除
去処理を行なう（ステップＳ３３）。以上の動作を全て
の交線について処理するまで繰り返す（ステップＳ３
４）。以上により工作物形状断面線のオフセット処理が
終了する。

【００１７】（ステップＳ４の干渉計算処理）図１８に
示すように、先ず、ステップＳ３４で得られたオフセッ
ト線群の中の最初の切断ピッチに対応するものを取り出
して、これを元断面とする（ステップＳ４１）。続い
て、次の切断ピッチに対応するオフセット線を取り出し
これを次断面とする（ステップＳ４２）。元断面と次断
面の干渉を除去して外形を作成する、つまり、元断面と
次断面の中のＸＺ平面においてＺ値が高くない方の部分
のデータを除去していき、高い方の部分だけを取り出す
断面同士の自己干渉除去処理を行なう（ステップＳ４
３）。このようにして干渉除去した断面を元断面とする
（ステップＳ４４）。以上の動作をその１パス内の全て
の切断ピッチの断面について繰り返す（ステップＳ４
５）。（ステップＳ５の工具中心軌跡線の決定）全断面の干渉
計算処理を行った結果、その１パスにおける所定の切断
ピッチ毎のオフセット線群から最もＺ値の大きい線、す
なわち工具中心軌跡線が求められる。なお、干渉除去し
た断面を元断面として、この元断面に対して工具中心軌
跡線を求めるため、この方法を「干渉線投影法」と呼
ぶ。以上、ステップＳ１〜ステップＳ５までの一連の処
理動作は、１パスについての工具中心軌跡線を求める動
作であり、この一連の動作を、全てのパスについて繰り
返す（ステップＳ６）。これにより、全てのパス（全て
の工具送りピッチ）について工具中心軌跡線が求められ
ることになる。

【００１８】図１９に示すように、本発明の第２の実施
の形態に係る任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステム２８は、第１の実施の形態に係る任意工具
形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０の工
具形状データ作成装置１１に設けられている工具３次元
形状認識手段１７の工具形状入力部１４及び工具３次元
形状認識部１５の機能が異なっていることが特徴となっ
ている。そのため、任意工具形状に対応した３次元ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステム２８の工具形状データ作成装置２９
に設けられている工具３次元形状認識手段３０が有して
いる工具形状入力部３１、工具３次元形状認識部３２に
関してのみ説明し、他の構成要素については、第１の実
施の形態に係る任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／
ＣＡＭシステム１０の構成要素と同一の符号を付して詳
しい説明を省略する。工具形状入力部３１は、加工に使
用する工具本体の形状を図形として入力させる機能を有
している。ここで、図形としては、各種製図法により作
成された正面図、背面図、平面図、底面図、左右側面図
等から構成される１組の図面、あるいは工具本体の形状
を種々の方向から見た場合の１組の斜視図を使用するこ
とができる。また、工具３次元形状認識部３２は、図形
として入力された工具の形状情報に基づいて工具形状を
３次元的に定義して、工具形状として占有する占有空間
の範囲を特定する機能を有している。そして、工作物形
状データ作成装置２９は、上記の各機能を発現するプロ
グラムをパーソナルコンピュータ等の電子計算機に搭載
させることにより構成することができる。また、本発明
の第２の実施の形態に係る任意工具形状に対応した３次
元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２８を適用した工具経路算出
方法は、本発明の第１の実施の形態に係る任意工具形状
に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０を適用し
た工具経路算出方法と実質的に同一なので、詳細な説明
は省略する。

【００１９】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、
発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前
記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を
組み合わせて本発明の任意工具形状に対応した３次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭシステムを構成する場合にも本発明は適用
される。例えば、工具経路の算出を「干渉線投影法」の
場合について説明したが、「逆オフセット法」の場合に
ついても同様に適用できる。また、工具３次元形状認識
手段から出力された工具形状データと、工作物３次元形
状認識手段から出力された工作物形状データに基づいて
任意工具形状用経路算出手段は工具経路を算出したが、
工具３次元形状認識手段から出力された工具形状データ
と、工作物実測形状認識手段から出力された工作物形状
データに基づいて任意工具形状用経路算出手段は工具経
路を算出するように構成してもよい。更に、工具形状デ
ータ作成装置、工作物形状データ作成装置、及び工具経
路算出装置をそれぞれ個別の電子計算機に各プログラム
を搭載させて構成したが、１つの電子計算機に各プログ
ラムを一括に搭載させて構成することも可能である。

【００２０】

【発明の効果】請求項１及びこれに従属する請求項３記
載の任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシス
テムにおいては、工具形状データ作成装置には、工具形
状を実測の測定情報として入力させて３次元形状として
認識する工具３次元形状認識手段が設けられているの
で、測定データを基に工具形状データを作成してＮＣ工
作機械の動作指令を作成することができ、ＮＣ工作機械
を用いて高精度な加工を行なうことが可能となる。その
結果、製品の高付加価値化、加工技術の高度化に寄与す
ることが可能となる。

【００２１】請求項２及びこれに従属する請求項３記載
の任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステ
ムにおいては、工具形状データ作成装置には、工具形状
を図形として入力させて３次元形状として認識する工具
３次元形状認識手段が設けられているので、種々の形状
の工具に対してＮＣ工作機械の動作指令を作成すること
ができ、加工に最適な工具形状を選定して加工に使用す
ることが可能となる。その結果、ＮＣ工作機械で加工で
きる範囲が広がると共に、加工効率を向上させることが
可能となる。

【００２２】特に、請求項３記載の任意工具形状に対応
した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおいては、工具経
路算出装置には、工具３次元形状認識手段を用いて作成
した工具形状データに基づいて工具経路を算出する任意
工具形状用経路算出手段が設けられているので、種々の
形状の工具を使用してＮＣ工作機械で加工を行なうこと
ができ、ＮＣ工作機械で加工できる範囲が広がると共
に、製造の高効率化を達成することが可能となる。更
に、本発明の任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステムと、自動工具径及び工具長測定システムと
を併用することにより、従来よりも高精度の３次元形状
製品の製作が可能となって、高付加価値製品を容易に製
作することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る任意工具形状
に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの構成図であ
る。

【図２】同任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡ
Ｍシステムで加工に使用する工具形状を示す斜視図であ
る。

【図３】工具形状を工具進行方向と平行な面で所定の切
断ピッチで切断する動作を示す説明図である。

【図４】工具形状の切断線を取り出す動作を示す説明図
である。

【図５】加工しようとする工作物形状を示す斜視図であ
る。

【図６】工作物形状を工具進行方向と平行な面で所定の
切断ピッチで切断する動作を示す説明図である。

【図７】工作物形状の切断線を取り出す動作を示す説明
図である。

【図８】工作物形状の切断線と工具形状の切断線を切断
ピッチ毎に対応づける動作を示す説明図である。

【図９】対応させた工作物形状の切断線と工具形状の切
断線の１組を取り出す動作を示す説明図である。

【図１０】取り出した断面形状の工具断面中心軌跡線を
求める動作を示す説明図である。

【図１１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ断面形状の工具断
面中心軌跡線を求める動作の繰り返しを示す説明図、及
び工具断面中心軌跡線群を取り出す動作を示す説明図で
ある。

【図１２】求めた工具断面中心軌跡線群をＸＺ平面上に
投影して得られる投影線群を求める動作を示す説明図で
ある。

【図１３】投影線群から高さが最も大きい部分を結んだ
線を求める動作を示す説明図である。

【図１４】干渉線投影法による工具経路算出方法を電子
計算機で実行する場合の全体手順を示すフローチャート
である。

【図１５】ステップＳ１の条件定義の手順を示すフロー
チャートである。

【図１６】ステップＳ２の工作物形状の断面線作成処理
の手順を示すフローチャートである。

【図１７】ステップＳ３の工作物形状断面線のオフセッ
ト処理の手順を示すフローチャートである。

【図１８】ステップＳ４の投影線群による干渉計算処理
の手順を示すフローチャートである。

【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る任意工具形
状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの構成図で
ある。

【符号の説明】

１０：任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシ
ステム、１１：工具形状データ作成装置、１２：工作物
形状データ作成装置、１３：工具経路算出装置、１３
ａ：任意工具形状用経路算出手段、１４：工具形状入力
部、１５：工具３次元形状認識部、１６：工具形状出力
部、１７：工具３次元形状認識手段、１８：工作物形状
入力部、１９：工作物３次元形状認識部、２０：工作物
形状出力部、２１：工作物３次元形状認識手段、２２：
工具形状切断線群作成部、２３：工作物形状切断線群作
成部、２４：対切断線群作成部、２５：工具断面中心軌
跡群作成部、２６：投影線群作成部、２７：工具中心軌
跡線作成部、２８：任意工具形状に対応した３次元ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステム、２９：工具形状データ作成装置、
３０：工具３次元形状認識手段、３１：工具形状入力
部、３２：工具３次元形状認識部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野中智博福岡県北九州市八幡西区則松３丁目６−１福岡県工業技術センター機械電子研究所内 (72)発明者塩田聖一福岡県北九州市八幡西区引野１丁目５番15 号コンピュータエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 5H269 AB05 AB31 BB03 QA01 QD03 QE10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具形状を定義する工具形状データを作
成する工具形状データ作成装置と、加工しようとする工
作物の３次元形状を定義する工作物形状データを作成す
る工作物形状データ作成装置と、前記工具形状データ及
び前記工作物形状データに基づいて３次元加工を行う際
の工具経路を算出する工具経路算出装置を備えた３次元
ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおいて、前記工具形状データ
作成装置には、前記工具形状を実測の測定情報として入
力させて３次元形状として認識する工具３次元形状認識
手段が設けられていることを特徴とする任意工具形状に
対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム。
【請求項２】工具形状を定義する工具形状データを作
成する工具形状データ作成装置と、加工しようとする工
作物の３次元形状を定義する工作物形状データを作成す
る工作物形状データ作成装置と、前記工具形状データ及
び前記工作物形状データに基づいて３次元加工を行う際
の工具経路を算出する工具経路算出装置を備えた３次元
ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおいて、前記工具形状データ
作成装置には、前記工具形状を図形として入力させて３
次元形状として認識する工具３次元形状認識手段が設け
られていることを特徴とする任意工具形状に対応した３
次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム。
【請求項３】請求項１及び２のいずれか１項に記載の
任意工具形状に対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム
において、前記工具経路算出装置には、前記工具３次元
形状認識手段を用いて作成した前記工具形状データに基
づいて前記工具経路を算出する任意工具形状用経路算出
手段が設けられていることを特徴とする任意工具形状に
対応した３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステム。