JP2008146297A - 工具軸姿勢決定装置、工具軸姿勢決定方法、プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御部3は、曲面41をポリゴン43に分割し、工具先端を含む球状包含体49を曲面41上の工具経路51に沿って移動させて、工具・ホルダと接近するポリゴン43を検出することで制御対象曲面を決定する。次に、制御部3は、ポリゴンの法線方向を向きとし、ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出する。そして、制御部3は、制御対象曲面に含まれるポリゴン43の曲面ベクトル53の総和を算出し、工具軸姿勢ベクトル55と決定する。ここで、工具軸姿勢ベクトル55の向きが、剛性を確保しやすい工具軸姿勢である。
【選択図】図9
Description
さらに、近年では、加工作業の事前検証として、CAMシステムで作成されたNCデータ等を基に、干渉の検知等が行われている。これにより、加工トラブルを未然に防いでいる。
一方、加工能率の向上や切削面の品質向上のため、剛性の高いツーリングを決定できることが望まれている。
図14に示すような干渉を回避するためには、事前に工具経路に対して加工シミュレーションを行い、干渉の有無を確認し、工具経路、ツーリング、または工具軸姿勢等の修正を行う必要がある。こうした干渉回避の仕組みとしては、特許文献1、2がある。
図15は、干渉回避後の工具軸姿勢を表した模式図である。図15に示すように、工具軸を傾けることで、干渉を回避することができる。
非特許文献1は、工具軸と曲面法線のなす角度θ、工具軸の回転角度φにより工具軸の姿勢を表現し、θとφの0度から180度までの組み合わせごとに干渉判定の計算を行う。そして、干渉判定の結果を基に干渉の起こりにくい工具軸姿勢を決定する。
図16は、剛性を確保しやすい工具軸姿勢の模式図である。図16に示すように、左右両側に余裕がある工具軸姿勢を事前に決定できれば、剛性の高いツーリングを決定することが可能となる。
前述した目的を達成するために第1の発明は、被削材の切削表面を表す曲面を複数のポリゴンに分割する曲面分割手段と、工具・ホルダ情報と工具経路情報を基に、工具・ホルダと接近する前記ポリゴンを検出して、工具軸姿勢の制御対象となる前記曲面を決定する制御対象曲面決定手段と、前記制御対象曲面決定手段によって決定した前記曲面に属する前記ポリゴンについて、前記ポリゴンの法線方向を向きとし、前記ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出する曲面ベクトル算出手段と、前記曲面ベクトル算出手段によって算出した前記曲面ベクトルの総和を工具軸姿勢ベクトルとし、前記工具軸姿勢ベクトルの向きを前記工具軸姿勢と決定する工具軸姿勢決定手段と、を具備することを特徴とする工具軸姿勢決定装置である。
ポリゴンとは、3次元で立体の形状を表現するときに使用する多角形のことである。ほとんどは三角形であるが、ここでは三角形以外の多角形も含む。
更に、前記工具軸姿勢決定手段によって決定した前記工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定するツーリング決定手段を具備することが望ましい。
更に、前記工具軸姿勢を決定するステップによって決定した前記工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定するステップを含むことが望ましい。
工具軸姿勢決定装置1は、制御部3、記憶部5、メディア入出力部7、通信制御部9、入力部11、表示部13、周辺機器I/F部15等が、バス17と介して接続される。
ROMは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
RAMは、揮発性メモリであり、記憶部5、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部3が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
これらの各プログラムコードは、制御部3により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
入力部11を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
図2は、工具軸姿勢決定装置1の概略構成図である。
図4は、曲面分割処理を示す模式図である。
図5は、球状包含体49の模式図である。
図6は、制御対象曲面決定処理を示す模式図である。
図8は、曲面ベクトル53の模式図である。
図9は、工具軸姿勢ベクトル55の模式図である。
図11、図12、図13は、干渉シミュレーションの模式図である。
干渉する場合、制御部3は、干渉するポリゴン43にフラグを設定し(ステップ107)、ステップ108に進む。
干渉しない場合、ステップ108に進む。
終了位置に到達していない場合、ステップ106から繰り返す。
終了位置に到達している場合、図7に示すステップ110に進む。
全てのポリゴン43について処理が終了していない場合、ステップ112から繰り返す。
全てのポリゴン43について処理が終了している場合、ステップ116に進む。
尚、曲面ベクトル53の総和は、抽出した曲面41に属する全てのポリゴン43とするが、ステップ107でフラグ付けされたポリゴン43の曲面ベクトル53の総和でも良い。
尚、工具軸姿勢ベクトル55の大きさは、工具の干渉が起こりにくい安全性の指標となり得る。つまり、大きさが大きいほど安全であるという判断が可能である。
干渉する場合、仮想ホルダ59の干渉する部分を削除し(ステップ120)、ステップ121に進む。
干渉しない場合、ステップ121に進む。
終了位置に到達していない場合、ステップ119から繰り返す。
終了位置に到達している場合、ステップ122に進む。
更に、工具軸姿勢ベクトル55の向きを工具軸姿勢とし、干渉シミュレーションを行うことによって、干渉しない範囲で最小の工具突き出し量となるようにツーリングを決定する。
更に、干渉が起こりにくく、剛性を確保するために最適な工具軸姿勢を事前に決定することで、干渉が発生しない、かつ剛性の高いツーリングを決定できる。
更に、工具軸姿勢を決定した後にツーリングを決定すると、干渉シミュレーションは1回で済むため、ツーリング決定の処理が大幅に簡略化される。
そして、剛性の高いツーリングを決定することで、工具の送り速度を上げても工具破損等の心配がないため、切削効率が向上する。また、剛性の高いツーリングを決定することで、加工時に生じるびびりを抑制することができ、切削面の品質が向上する。
3………制御部
5………記憶部
7………メディア入出力部
9………通信制御部
11………入力部
13………表示部
15………周辺機器I/F部
17………バス
19………ネットワーク
41………曲面
42………球状包含体に干渉したポリゴン
43………ポリゴン
45………工具
47………ホルダ
49………球状包含体
51………工具経路
53………曲面ベクトル
55………工具軸姿勢ベクトル
57………切れ刃
59………仮想ホルダ
Claims (7)
- 被削材の切削表面を表す曲面を複数のポリゴンに分割する曲面分割手段と、
工具・ホルダ情報と工具経路情報を基に、工具・ホルダと接近する前記ポリゴンを検出して、工具軸姿勢の制御対象となる前記曲面を決定する制御対象曲面決定手段と、
前記制御対象曲面決定手段によって決定した前記曲面に属する前記ポリゴンについて、前記ポリゴンの法線方向を向きとし、前記ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出する曲面ベクトル算出手段と、
前記曲面ベクトル算出手段によって算出した前記曲面ベクトルの総和を工具軸姿勢ベクトルとし、前記工具軸姿勢ベクトルの向きを前記工具軸姿勢と決定する工具軸姿勢決定手段と、
を具備することを特徴とする工具軸姿勢決定装置。 - 前記制御対象曲面決定手段は、入力部を介して任意の前記曲面を指定するものであることを特徴とする請求項1に記載の工具軸姿勢決定装置。
- 前記工具軸姿勢決定手段によって決定した前記工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定するツーリング決定手段を更に具備することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の工具軸姿勢決定装置。
- 被削材の切削表面を表す曲面を複数のポリゴンに分割するステップと、
工具・ホルダ情報と工具経路情報を基に、工具・ホルダと接近する前記ポリゴンを検出して、工具軸姿勢の制御対象となる前記曲面を決定するステップと、
制御対象となる前記曲面を決定するステップによって決定した前記曲面に属する前記ポリゴンについて、前記ポリゴンの法線方向を向きとし、前記ポリゴンの面積に応じた大きさの曲面ベクトルを算出するステップと、
前記曲面ベクトルを算出するステップによって算出した前記曲面ベクトルの総和を工具軸姿勢ベクトルとし、前記工具軸姿勢ベクトルの向きを前記工具軸姿勢と決定するステップと、
を含むことを特徴とする工具軸姿勢決定方法。 - 制御対象となる前記曲面を決定するステップは、入力部を介して任意の前記曲面を指定するものであることを特徴とする請求項1に記載の工具軸姿勢決定方法。
- 前記工具軸姿勢を決定するステップによって決定した前記工具軸姿勢によって干渉シミュレーションを行い、干渉しない範囲で最小の工具突き出しとなるようにツーリングを決定するステップを更に含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の工具軸姿勢決定方法。
- コンピュータを請求項1から請求項3のいずれかに記載の工具軸姿勢決定装置として機能させるプログラム。
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