JP2007065795A - 加工経路作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工時間の無駄をなくし、被加工物を効率的に加工できる加工経路作成方法を提供する。
【解決手段】 加工経路作成方法は、プレス用金型の形状データから、任意の構成点を主構成点として選択する工程（ステップＳ１）と、他の構成点がなす角度を算出する工程（ステップＳ２、３）と、算出された角度が、所定角度以下か否かを判断し、前記主構成点を凸角点として記憶する工程（ステップＳ４、５）と、凸角点を連結して、連結線を作成する工程（ステップＳ６〜８）と、工具の半径分、前記連結線を形状データ１００の面直方向に拡大した領域を加工不要領域Ｓとして、加工不要領域を含めた第１加工経路と、加工不要領域を除いた第２加工経路とを作成する工程（ステップＳ１０）と、通過するのに要する時間とを比較し、要する時間が短くなる方を加工経路に設定する工程（ステップＳ１１〜１３）と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、被加工物の加工を効率的に行うための加工経路作成方法に関する。

たとえば、自動車部品用のプレス用金型の表面をＣＡＭシステムで加工する場合、プレス用金型の形状データに基づいて、工具の加工経路を作成している（たとえば、特許公報１参照）。

一方、プレス用金型には、製品の精度が求められない部位に対応して、凹部が設けられている。プレス加工時に凹部を被加工物の逃げ場とし、製品の歪みや割れを防止するためである。

プレス用金型に凹部を設けるために、プレス用金型の加工に用いられるプレス用金型の形状データにも凹部の形状が追加される。このとき、凹部は単なる被加工物の逃げ場なので、形状に精度が必要なく、できるだけ簡単に追加される。このため、凹部の外縁は、精度が要求される他の部位には形成されないような切り立った凸形状部となる場合がある。
特開２０００−９９１２１号公報

上記のような凹部が形成されたプレス用金型の形状データに基づいて、工具の加工経路を作成すると次の問題がある。

加工経路が、凹部の縁部の切り立った凸形状部に沿って形成されてしまう。この結果、工具は、切り立った凸形状部の先端を加工することなく、回り込む経路をとることになる。

この回り込む経路では、工具の速度が遅くなり、かつ、なんらプレス用金型の表面の加工も進まない。加工時間の無駄が発生してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、加工時間の無駄をなくし、被加工物を効率的に加工できる加工経路作成方法を提供することを目的とする。

本発明の加工経路作成方法は、複数の構成点により表現される被加工物の形状データから、任意の構成点を主構成点として選択する工程と、前記主構成点と隣り合う２つの構成点を選択し、前記主構成点を頂点として、他の構成点がなす角度を算出する工程と、算出された角度が、所定角度以下か否かを判断し、所定角度以下の場合、前記主構成点を凸角点として記憶する工程と、上記工程を繰り返して記憶された複数の隣接する凸角点を連結して、連結線を作成する工程と、前記被加工物を加工するための工具の半径分、前記連結線を前記形状データの面直方向に拡大した領域を加工不要領域として、前記形状データ上に設定する工程と、前記被加工物を加工するときに前記工具が進行する加工経路として、前記加工不要領域を含めた第１加工経路と、前記加工不要領域を除いた第２加工経路とを作成する工程と、前記第１加工経路を前記工具が通過するのに要する時間と、前記第２加工径路を前記工具が通過するのに要する時間とを比較し、要する時間が短くなる方を前記被加工物の加工経路に設定する工程と、を有する。

本発明の加工経路作成方法によれば、凸角点と認定した構成点に基づいて加工不要領域を設定し、該加工不要領域を工具経路として使用するか省略するかを選択できる。したがって、実際には工具により加工が行われない加工不要領域を考慮した上で、最も加工効率が良い加工経路を作成できる。結果として、効率の良いプレス用金型の加工を達成できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１はプレス用金型を示す斜視図、図２は凹部を加工する様子を示す図である。

本実施形態では、被加工物として、図１に示すようなプレス用金型１０を例示して説明する。

プレス用金型１０は、たとえば、板状のパネルを他の金型と共に挟み込むことによって、パネルを加工するものである。プレス用金型１０は、パネルを載置するパネル載置面１２と、該パネル載置面１２に設けられた凹部１４とを有する。凹部１４は、プレス成形時にパネルの余った材料が逃げ込む逃げ場として機能し、パネルの歪みや割れを防止する。したがって、凹部１４は、パネルの精度が求められない部位、例えば、後工程において切断される部位に対応して設けられている。

このようなプレス用金型１０を製造する場合、まず、プレス用金型１０の本体を形成する。このプレス用金型本体は、まだパネル載置面１２が精度良く加工されておらず、凹部１４も形成されていない。したがって、工具２０により、パネル載置面１２を精度良く加工し、加えて図２に示すように凹部１４も形成する。このようにしてプレス用金型１０が製造される。

ここで、プレス用金型１０のパネル載置面１２および凹部１４を加工する際には、工具２０の加工経路をどのように設定するかによって、加工時間が変わってくる。たとえば、図２に示すように凹部１４の外縁に切り立った凸形状部１６がある場合、工具２０は、凸形状部１６の頂点を回り込まなくてはならない。このとき、工具２０は、加工を行っていないので、回り込む分の移動が無駄である。この無駄となる移動領域を加工不要領域として工具２０を通過させないか、それとも通過させるのかなども、加工時間に大いに関係する。

本実施形態では、上記のような加工不要領域を考慮しつつ、効率的な加工経路を自動的に作成できるようにしている。効率的な加工経路を作成する加工経路作成装置の概略構成は、図３に示す通りである。

図３は加工経路作成装置の概略構成を示す図、図４はプレス用金型の形状データを示す図である。

加工経路作成装置は、形状データ記憶部３０、加工不要領域設定部４０、加工条件記憶部５０、経路作成部６０およびディスプレイ７０を有する。

形状データ記憶部３０は、プレス用金型１０を工具２０で加工する前後の形状データが記憶されている。すなわち、パネル載置面１２を仕上げ加工し凹部１４を形成する前後の形状データが記憶されている。形状データ１００は、図４に示すように、複数の構成点Ｐを含み、隣り合う構成点Ｐが連結されてメッシュ状に表現されている。なお、図４では構成点Ｐの一部を図示している。

加工不要領域設定部４０は、形状データ記憶部３０の凹部１４形成後の形状データ１００に基づいて、該データ上に加工不要領域を設定する。加工不要領域の設定方法については、後述する。

加工条件記憶部５０は、任意の工具２０を用いた場合の加工条件を記憶している。

経路作成部６０は、形状データ記憶部３０に記憶されている形状データ１００、加工不要領域設定部４０により設定された加工不要領域、および加工条件記憶部５０に記憶されている加工条件に基づいて、加工経路を自動的に設定する。

ディスプレイ７０は、経路作成部６０によって作成された複数の加工経路や、該複数の加工経路から実際に設定された加工経路を表示する。

次に、加工経路作成装置の作用を説明する。

図５は、加工経路作成装置による加工経路作成手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１〜９は加工不要領域設定部４０によって、ステップＳ１０〜１２は経路作成部６０によって実行される。

図６は図４の点線で囲った部分の拡大図、図７は図６の７−７線に沿った断面図、図８は加工不要領域を設定する様子を示す図、図９は図８の９−９線に沿った断面図、図１０は加工経路の例を示す図、図１１は加工経路の他の例を示す図である。

まず、加工後のプレス用金型の形状データ１００から、一つの構成点Ｐが選択され、主構成点に指定される（ステップＳ１）。続けて、主構成点と隣り合う２つの構成点Ｐが選択される（ステップＳ２）。たとえば、図６に示す構成点Ｐ１が主構成点に指定された場合、図７に示すように、構成点Ｐ１と隣り合う構成点Ｐ２、Ｐ３がさらに選択される。また、たとえば、図７に示す構成点Ｐ２が主構成点に指定された場合、構成点Ｐ１、Ｐ４がさらに選択される。

そして、主構成点を挟んで他の構成点Ｐがなす角度θが算出され（ステップＳ３）、算出された角度θが所定の角度以下か否かが判断される（ステップＳ４）。ここで、所定の角度とは、予め設定されている角度である。角度θが小さいほど主構成点を工具２０が回り込む距離が大きくなるので、無駄になる距離をどこまで許容するかによって、所定の角度は適宜設定される。

角度θが所定の角度より大きい場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ６の処理に進む。一方、角度θが所定の角度以下の場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、このときの主構成点（たとえば、図７の構成点Ｐ１）が凸角点として、加工不要領域設定部４０に記憶される（ステップＳ５）。該主構成点が凸部を構成する頂点であることを記憶するためである。

続けて、同じ主構成点について、隣り合う異なる構成点Ｐの組合せがないか否かが判断される（ステップＳ６）。他に隣り合う構成点Ｐの組合せがある場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ２からの処理が繰り返される。

他に隣り合う構成点Ｐの組合せがない場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、全ての構成点Ｐが主構成点として１度ずつ選択されたか否かが判断される（ステップＳ７）。全構成点Ｐが主構成点として選択されていない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、残りの構成点Ｐが主構成点として選択される。

全構成点Ｐが主構成点として選択済みの場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ステップＳ５において記憶された複数の凸角点が図６に示すように連結される（ステップＳ８）。

連結されてできた連結線が拡大されて、図８に示すような加工不要領域が作成される（ステップＳ９）。詳細には、図９に示すように、まず、連結線（凸角点）から、金型の形状データ１００の面直方向に、加工条件記憶部５０に記憶されている工具２０の半径分延長した位置が特定される。そして、特定された位置を外縁として含む加工不要領域Ｓが作成される。角度θが小さいほど、加工不要領域Ｓは大きくなる。

そして、加工前の金型形状のデータ、加工条件（使用工具、加工ピッチ、加減速移動条件など）、および設定された加工不要領域Ｓを考慮して、工具２０の第１加工経路および第２加工経路が作成される（ステップＳ１０）。たとえば、図１０に示すように、加工不要領域Ｓが設定されている場合、加工不要領域Ｓを通過する第１加工経路（図１０（Ａ））と、加工不要領域Ｓを通過しない第２加工経路（図１０（Ｂ））が作成される。

工具２０が第１加工経路を通過する時間と、第２加工経路を通過する時間とが算出され、第１加工経路を通過する時間が、第２加工経路を通過する時間以下かが判断される（ステップＳ１１）。

第１加工経路を通過する時間の方が短い場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、第１加工経路が金型加工時の工具２０の実際の経路として選択される（ステップＳ１２）。一方、第２加工経路を通過する時間の方が短い場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、第２加工経路が金型加工時の工具２０の実際の経路として選択される（ステップＳ１３）。

上記ステップＳ１０、１１において、具体的にどのように加工経路を作成し、加工経路を工具２０が通過する時間を算出しているかについて説明する。

まず、パネル載置面１２および凹部１４を加工するために使用する工具２０が確認される。同時に、該工具２０の径などから加工ピッチが確認される。そして、図１０に示すように、加工不要領域Ｓを幅方向に横切る第１加工経路Ａと、加工不要領域Ｓを通過しない第２加工経路Ｂが作成される。

次に、第１加工経路通過時間と第２加工経路通過時間が算出され比較される。ここでは、加工不要領域Ｓ以外の領域には必ず工具２０が通過するので、第１加工経路Ａまたは第２加工経路Ｂを選択しても、共通の加工時間が必要である。したがって、加工不要領域Ｓを工具２０が通過する時間と、加工不要領域Ｓを迂回するために工具２０が加減速してロスする時間とを比較すれば、第１加工経路通過時間と第２加工経路通過時間を比較できる。

そこで、まず、第１加工経路Ａにおいて工具２０が加工不要領域Ｓを通過するのに要する時間が算出される。次に、加工条件記憶部５０から工具２０の進路を折り返すときなどの加減速条件が取り出される。第２加工経路Ｂにおいて、加工不要領域Ｓを通過しないように工具２０の進路を折り返す際の加減速移動に要する時間が算出される。

そして、算出された加工不要領域Ｓを通過する時間と、加減速移動に要する時間とが比較される。加工不要領域Ｓを通過する時間の方が短い場合には、第１加工経路通過時間の方が短いと判定される。

以上のように、本実施形態の加工経路作成方法によれば、凸角点と認定した構成点Ｐに基づいて加工不要領域Ｓを設定し、該加工不要領域Ｓを工具経路として使用するか省略するかを選択できる。したがって、実際には工具２０により加工が行われない加工不要領域Ｓを考慮した上で、最も加工効率が良い加工経路を作成できる。結果として、効率の良いプレス用金型１０の加工を達成できる。

なお、以上の処理では、加工不要領域Ｓの幅方向を工具２０の移動方向とする第１加工経路Ａおよび第２加工経路Ｂだけが作成されている。しかし、これに限定されない。たとえば、図１１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、加工不要領域Ｓの長手方向を工具２０の移動方向として、第１加工経路Ｃおよび第２加工経路Ｄが作成され、さらに、図１１（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、加工不要領域Ｓの斜め方向を工具２０の移動方向として、第１加工経路Ｅおよび第２加工経路Ｆを作成することもできる。この場合、６つの経路から加工時間が最短となる加工経路を選択してもよい。

このように加工不要領域Ｓに対して長手方向、幅方向、斜め方向などの様々な方向に加工経路を作成し検討すれば、より適した加工経路を設定できる。ここで、加工経路は、加工不要領域Ｓに対してではなく、プレス用金型１０のパネル載置面１２の長手方向、幅方向または斜め方向に検討されてもよい。

また、上記処理では、加工不要領域Ｓ以外を工具２０が通過する時間は共通するものとして算出していない。しかし、加工不要領域Ｓ以外を工具２０が通過する時間を算出して考慮してもよい。たとえば、第１加工経路Ａおよび第２加工経路Ｂに加えて、図１１に示すような第１加工経路Ｃおよび第２加工経路Ｄも作成する場合、幅方向で作成した第１加工経路Ａおよび第２加工経路Ｂと、第１加工経路Ｃおよび第２加工経路Ｄとでは、折り返しの回数などによって、加工不要領域Ｓ以外を工具２０が通過する時間も変わってくるからである。

また、上記の加工経路作成方法では、加工不要領域Ｓが一箇所である場合について説明したが、これに限定されない。複数の加工不要領域Ｓが設定されてもよい。この場合、たとえば、上記ステップＳ８において、凸角点を連結する際に、隣り合わない凸角点は連結せずに、隣り合う凸角点だけ連結する。この結果、複数の連結線が形成され、ステップＳ９において、複数の加工不要領域Ｓが設定される。複数の加工不要領域Ｓのそれぞれについて、工具２０が通過する場合の第１加工経路と、工具２０が通過しない第２加工経路が作成され組み合わされる。したがって、加工不要領域Ｓの二乗通りの加工経路が作成され、この中から最も加工時間が短い加工経路が選択される。

プレス用金型を示す斜視図である。 凹部を加工する様子を示す図である。 加工経路作成装置の概略構成を示す図である。 プレス用金型の形状データを示す図である。 加工経路作成装置による加工経路作成手順を示すフローチャートである。 図４の点線で囲った部分の拡大図である。 図６の７−７線に沿った断面図である。 加工不要領域を設定する様子を示す図である。 図８の９−９線に沿った断面図である。 加工経路の例を示す図である。 加工経路の他の例を示す図である。

符号の説明

１０…プレス用金型、
１２…パネル載置面、
１４…凹部、
１６…凸形状部、
２０…工具、
３０…形状データ記憶部、
４０…加工不要領域設定部、
５０…加工条件記憶部、
６０…経路作成部、
７０…ディスプレイ、
１００…形状データ、
２０００…特開Ａ…加工経路、
Ａ、Ｃ、Ｅ…第１加工経路、
Ｂ、Ｄ、Ｆ…第２加工経路、
Ｐ…構成点、
Ｓ…加工不要領域。

Claims (1)

1. 複数の構成点により表現される被加工物の形状データから、任意の構成点を主構成点として選択する工程と、
   前記主構成点と隣り合う２つの構成点を選択し、前記主構成点を頂点として、他の構成点がなす角度を算出する工程と、
   算出された角度が、所定角度以下か否かを判断し、所定角度以下の場合、前記主構成点を凸角点として記憶する工程と、
   上記工程を繰り返して記憶された複数の隣接する凸角点を連結して、連結線を作成する工程と、
   前記被加工物を加工するための工具の半径分、前記連結線を前記形状データの面直方向に拡大した領域を加工不要領域として、前記形状データ上に設定する工程と、
   前記被加工物を加工するときに前記工具が進行する加工経路として、前記加工不要領域を含めた第１加工経路と、前記加工不要領域を除いた第２加工経路とを作成する工程と、
   前記第１加工経路を前記工具が通過するのに要する時間と、前記第２加工径路を前記工具が通過するのに要する時間とを比較し、要する時間が短くなる方を前記被加工物の加工経路に設定する工程と、
   を有する加工経路作成方法。

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