JP2014078123A - Ｎｃデータ作成装置及びｎｃ研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】現在の砥石の先端形状を適切に特定することができ、特定された砥石の先端形状に応じたＮＣデータを作成することが可能なＮＣデータ作成装置を提供する。
【解決手段】ＮＣデータ作成装置１５２は、ユーザの指示に従って、砥石の先端形状を特定する砥石形状データを作成し、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納する砥石形状特定部３１０と、工作物形状要素管理テーブル３６０に格納された工作物形状データ及び前記砥石形状データに基づいて、ＮＣデータを作成するＮＣデータ作成部３２０と、撮像部１４０によって撮像された現在の砥石の先端形状を示す画像を表示装置に表示させると共に、前記砥石形状データに基づいて、砥石の先端形状を示す砥石形状図形を表示装置に表示させる表示処理部３３０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＮＣ（数値制御）研削盤に関し、特に、ＮＣ研削盤を制御するＮＣデータの作成に関する。

従来、ＮＣ（数値制御）工作機械の一種として、ＮＣ研削盤が知られている。ＮＣ研削盤は、工作物（ワーク）と研削砥石（砥石車）との相対運動を、位置、速度などの数値情報によって制御し、加工にかかわる一連の動作をプログラムした指令によって実行するものである。

このようなＮＣ研削盤による精密成形研削加工においては、通常、まず、荒加工を行ったうえで、仕上げ加工が行われる。この仕上げ加工において利用される研削砥石（以下、単に砥石という）は、概ね円板状の形状を有しており、工作物に当接して研削加工を行う部分である先端部（外周部）が薄くなるように形成されており、更に、工作物に実際に当接する研削加工部分を構成する砥石の先端は、（砥石の回転中心を通り、砥石の回転軸に平行な面による）断面外形が半円状の円弧をなすように形成されている。

このような仕上げ用砥石が取り付けられたＮＣ研削盤を制御するためのＮＣデータ（ＮＣプログラム）は、砥石先端の断面外形が半円状の円弧をなすような形状を有していることを前提に作成される。通常、仕上げ加工用の砥石の場合、砥石の先端を構成する円弧の中心が砥石の基準点とされ、ＮＣデータは、当該基準点の位置を制御することで、砥石の位置を制御することになる。このように、砥石の基準点と加工点（工作物と砥石との接触点）とが、ずれていることから、工作物の形状データに基づいて、砥石の基準点を工作物の所望の形状の輪郭上を移動させるようなＮＣデータを作成してしまうと、実際の研削加工時においては、砥石先端の円弧の半径（Ｒ）分だけ余分に工作物を研削してしまうことになる。

このような事態を避けるため、従来は、例えば、ＮＣデータを作成する際には、砥石の基準点が、工作物の所望の形状の輪郭よりＲだけ外側を通るように、砥石（基準点）の経路を算出するようにしていた。

しかしながら、砥石は、使用をしているうちに、摩耗し、更に、その摩耗も通常は、一様ではなく、摩耗度が大きい部分と小さい部分が存在するようになる。そのため、摩耗した砥石を使って、砥石が摩耗していない（砥石先端の断面外形が半円状の形状を有している）ことを前提に作成されたＮＣデータによる研削加工を行うと、砥石の摩耗度が大きな部分によって加工される工作物の加工部分については、削り残しがでるようになっていた。

このように砥石の摩耗による削り残しが生じた場合、従来は、例えば、砥石のツルーイング（ドレッシング）作業を行って、砥石の先端形状を半円状に整形する必要があり、手間がかかっていた。

なお、特開２００９−２１４２８９号公報には、予め図形データに基づいてＮＣ用図形データを作成すると共に、実際のワークと砥石の研削加工部分を撮像手段で撮像し、前記ＮＣ用図形データとワーク画像と砥石画像を制御装置により表示装置の画面上に加工ラインとワーク画像と砥石画像を重ねて表示し、図形データに変換した砥石図形で、表示された画面上の前記加工ラインに基づいてＮＣ加工プログラムを作成し、前記砥石図形とその動きの図形をワーク画像に重ねてシミュレーションしてから砥石の軌跡を確認し、前記ＮＣ加工プログラムに基づいて自動的に実際の砥石でワークを研削加工することを特徴とする倣い研削方法において、前記砥石図形は、実際の砥石または実際の砥石で試験材料を研削して得られた研削跡を撮像し、この撮像した画像をベクトルデータに変換処理するものが記載されている。

特開２００９−２１４２８９号公報（段落００１２，００１３）

本発明の目的は、現在の砥石の先端形状を適切に特定することができ、特定された砥石の先端形状に応じたＮＣデータを作成することが可能なＮＣデータ作成装置を提供することにある。

本発明に係るＮＣデータ作成装置は、ユーザの指示に従って、砥石の先端形状を特定する砥石形状データを作成する砥石形状特定部と、工作物形状データ及び前記砥石形状データに基づいて、ＮＣデータを作成するＮＣデータ作成部と、撮像部によって撮像された現在の砥石の先端形状を示す画像を表示装置に表示させると共に、前記砥石形状データに基づいて、砥石の先端形状を示す砥石形状図形を表示装置に表示させる表示処理部とを備えたことを特徴とする。

この場合において、前記砥石形状特定部は、前記砥石形状図形の形状を特定するための制御点データを管理し、ユーザの指示に従って、前記制御点データを更新し、前記制御点データに基づいて、前記砥石形状データを作成し、前記表示処理部は、当該砥石形状データに基づいて、前記砥石形状図形を表示装置に表示させると共に、前記制御点データに基づいて、制御点を表示装置に表示させるようにしてもよい。

更に、この場合において、前記砥石形状特定部は、前記制御点データに基づいて、当該制御点データに対応する曲線を特定し、当該曲線に基づいて、前記砥石形状データを作成するようにしてもよい。

更に、この場合において、前記砥石形状特定部は、前記曲線を、線分及び円弧で近似することによって、前記砥石形状データを作成するようにしてもよい。また、前記曲線は、スプライン曲線であってもよい。

また、以上の場合において、前記現在の砥石の先端形状を示す画像は、現在の砥石によって研削加工されたテスト材料の画像であってもよい。

また、以上の場合において、前記砥石形状データは、砥石の先端形状を構成する円弧要素に関するデータであり、前記工作物形状データは、工作物の形状を構成する線分要素及び円弧要素に関するデータであり、前記ＮＣデータ作成部は、前記工作物の形状を構成する各線分要素毎に、各線分要素と一点で接触可能な円弧要素を、各線分要素の加工に使用する加工用円弧として、前記砥石形状データから選択し、選択された加工用円弧による加工時の工具経路を求めると共に、前記工作物の形状を構成する各円弧要素毎に、各円弧要素と一点で接触可能な円弧要素を、各円弧要素の加工に使用する加工用円弧として、前記砥石形状データから選択し、選択された加工用円弧による加工時の工具経路を求め、求まった工具経路に基づいて、ＮＣデータを作成するようにしてもよい。

この場合において、前記ＮＣデータ作成部は、工作物の形状を構成する線分要素の法線の傾きと、前記砥石の先端形状を構成する各円弧要素の法線角度範囲とを比較することによって、前記線分要素の加工に使用する加工用円弧を選択し、工作物の形状を構成する円弧要素の法線角度範囲と、前記砥石の先端形状を構成する各円弧要素の法線角度範囲とを比較することによって、前記工作物の形状を構成する円弧要素の加工に使用する加工用円弧を選択するようにしてもよい。

本発明に係るＮＣ研削盤は、砥石と、当該砥石の先端部付近の撮像を行う撮像部と、前記砥石と工作物とを相対的に移動させる移動部と、上記ＮＣデータ作成装置と、当該ＮＣデータ作成装置によって制御される表示装置と、前記ＮＣデータ作成装置によって作成されたＮＣデータに従って、前記移動部を制御するＮＣ制御装置とを備えたことを特徴とする。

この場合において、前記表示処理部は、研削加工時において、前記撮像部によって撮像された工作物の画像を前記表示装置に表示させると共に、前記砥石形状データに基づいて、砥石の形状を示す砥石形状図形を前記表示装置に表示させるようにしてもよい。

本発明によれば、現在の砥石の先端形状を適切に特定することができ、特定された砥石の先端形状に応じたＮＣデータを作成することが可能となる。

本発明が適用されるＮＣ研削盤の構成を説明するための図である。 ＮＣデータ作成装置１５２のハードウェア構成を説明するための図である。 ＮＣデータ作成装置１５２のソフトウェア構成を説明するための図である。 砥石形状要素管理テーブル３５０の構成を説明するための図である。 工作物形状要素管理テーブル３６０の構成を説明するための図である。 テスト材料の研削加工の様子を説明するための図である。 砥石形状特定処理の概略を説明するための図（その１）である。 砥石形状特定処理の概略を説明するための図（その２）である。 砥石形状特定部３１０における砥石形状特定処理の流れを説明するためのフローチャートである。 砥石形状特定処理の途中経過を説明するための図（その１）である。 砥石形状特定処理の途中経過を説明するための図（その２）である。 砥石形状特定処理の途中経過を説明するための図（その３）である。 ＮＣデータ作成部３２０におけるＮＣデータ作成処理の流れを説明するためのフローチャートである。 線分要素処理の詳細を説明するための図である。 処理対象となる円弧要素が、工具側から見て凹状の形状を有する場合の円弧要素処理を説明するための図である。 処理対象となる円弧要素が、工具側から見て凸状の形状を有する場合の円弧要素処理を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明が適用されるＮＣ研削盤の構成を説明するための図である。同図（ａ）は正面図を示し、同図（ｂ）は平面図を示す。なお、同図（ｂ）においては、簡単のため、一部の構成要素のみを示してある。

同図に示すように、本発明が適用されるＮＣ研削盤１００は、研削部１１０と、工作物保持部１２０と、工作物移動部１３０と、撮像部１４０と、制御部１５０とを備える。

研削部１１０は、工作物保持部１２０に保持された工作物１０の研削加工を行うものであって、砥石１１１を備える。研削部１１０は、研削加工時に、砥石１１１を回転させると共に、垂直方向（Ｚ方向）に昇降（上下動）させることができるように構成されている。

工作物保持部１２０は、研削部１１０（砥石１１１）によって研削加工が施される工作物１０を着脱可能に保持するものである。また、工作物保持部１２０は、工作物１０と共に、砥石１１１の先端形状を特定するためのテスト材料（後述）についても保持できるように構成されている。工作物保持部１２０は、保持した工作物１０を、砥石１１１に対して、相対運動させるため、工作物移動部１３０上に載置されている。

工作物移動部１３０は、工作物１０と砥石１１１とを相対的に移動させるものであって、ＸＹテーブル１３１と、Ｘ軸用モータ１３２と、Ｙ軸用モータ１３３とを備える。

ＸＹテーブル１３１は、Ｘ方向及びＹ方向それぞれに移動可能なテーブルであって、テーブル上に載置された工作部保持部１２０を砥石１１１に対してＸ方向及びＹ方向に移動させることで、工作部保持部１２０に保持された工作物１０を砥石１１１に対してＸ方向及びＹ方向に移動させるものである。ＸＹテーブル１３１には、Ｘ軸方向の移動を制御するＸ軸用モータ１３２と、Ｙ軸方向の移動を制御するＹ軸用モータ１３３とが連結されている。Ｘ軸用モータ１３２及びＹ軸用モータ１３３はそれぞれ、制御部１５０と電気的に接続されており、制御部１５０によって回転方向や回転量等が制御される。

撮像部１４０は、砥石１１１の上方に配置されて、砥石１１１の先端部（研削加工部分）付近の撮像を行うものである。撮像部１４０は、例えば、ＣＣＤカメラによって構成される。撮像部１４０は、砥石１１１の先端部付近の撮像を定期的に（例えば、１秒当たり２０回）行い、撮像部１４０によって撮像された静止画像は、定期的に、制御部１５０に送られる。撮像部１４０と制御部１５０とは、例えば、ＵＳＢインタフェースによって接続されており、撮像部１４０に撮像された画像データは、ＵＳＢインタフェースを介して、制御部１５０に送られる。また、撮像部１４０は、倍率を切換可能に構成されており、例えば、砥石先端の現在の形状が容易に確認可能な倍率（例えば、５００倍）と、より広い視野が確保可能な倍率（例えば、８０倍）とのいずれかの倍率で撮像可能に構成されている。

制御部１５０は、ＮＣ研削盤１００を制御するものであり、ＮＣ制御装置１５１と、ＮＣデータ作成装置１５２と、表示装置１５３と、操作パネル１５４とを備える。

ＮＣ制御装置１５１は、ＮＣデータ作成装置１５２によって作成されたＮＣデータ（ＮＣプログラム）に従って、Ｘ軸用モータ１３２、Ｙ軸用モータ１３３等を制御して、ＮＣ研削盤１００における研削加工を制御するものである。ＮＣ制御装置１５１は、ＮＣデータ作成装置１５２と、例えば、ＵＳＢインタフェースによって接続されており、ＮＣデータ作成装置１５２から、ＵＳＢインタフェースを介して送られてきたＮＣデータ（ＮＣプログラム）に従った制御を行う。

ＮＣデータ作成装置１５２は、ＮＣ制御装置１５１によって使用されるＮＣデータ（ＮＣプログラム）を作成するものである。ＮＣデータ作成装置１５２は、工作物の形状データ及び現在の砥石１１１の形状データに基づいて、現在の砥石１１１の形状によって、工作物１０を所望の形状に加工するために必要なＮＣデータを作成する。ＮＣデータ作成装置１５２は、例えば、通常のコンピュータによって構成される。

表示装置１５３は、ＮＣデータ作成装置１５２と接続され、ＮＣデータ作成用の各種画面や、工作物や砥石の形状を示す図形や、撮像部１４０によって撮像された画像等の表示を行うものである。表示装置１５３は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）によって構成される。

操作パネル１５４は、ＮＣ研削盤１００を制御するための各種スイッチやつまみ等を備えるものである。操作パネル１５４は、例えば、電源投入用のスイッチや、砥石１１１の回転数を制御するためのつまみや、砥石１１１に対して工作物１０を手動で移動させるためのつまみ等を備える。

次に、ＮＣデータ作成装置１５２の詳細について説明する。

図２は、ＮＣデータ作成装置１５２のハードウェア構成を説明するための図である。

同図に示すように、ＮＣデータ作成装置１５２は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、ハードディスクインタフェース部２０４と、ハードディスク装置２０５と、ＵＳＢインタフェース部２０６と、入力装置２０７と、表示制御部２０８とを備える。

ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ハードディスクインタフェース部２０４、ＵＳＢインタフェース部２０６及び表示制御部２０８は、それぞれ、バス２０９に接続されている。また、ハードディスクインタフェース部２０４には、ハードディスク装置２０５が接続されている。また、ＵＳＢインタフェース部２０６には、入力装置２０７が接続されると共に、撮像部１４０及びＮＣ制御装置１５１が接続される。また、表示制御部２０８には、表示装置１５３が接続される。

ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２やＲＡＭ２０３に格納されたプログラムを実行することで、ＮＣデータ作成装置１５２が提供する各種機能を実現する中央処理装置である。

ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１が利用するプログラムやデータを記憶する読み出し専用の記憶装置（メモリ）である。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ１０１が利用するプログラムやデータを一時的に記憶する読み書き可能な記憶装置（メモリ）である。

ハードディスクインタフェース部２０４は、ハードディスク装置２０５とバス２０９との間のデータのやり取りを制御するものである。ハードディスク装置２０５は、ＣＰＵ２０１が利用するＯＳその他の各種プログラムやデータを格納する補助記録装置である。

ＵＳＢインタフェース部２０６は、ＵＳＢインタフェース部２０６に接続された外部機器（本実施形態では、入力装置２０７並びに撮像部１４０及びＮＣ制御装置１５１）とバス２０９との間のデータのやり取りを制御するものである。

入力装置２０７は、ユーザの指示等を入力するためのもので、例えば、キーボードと、マウスその他のポインティングデバイスとによって構成される。

表示制御部２０８は、ＣＰＵ２０１の指示に従って、ＮＣデータ作成用の各種画面や、撮像部１４０によって撮像された画像等を、表示装置１５３に表示させるものである。表示制御部２０８は、例えば、表示装置１５３に表示される表示データが格納されるビデオ・メモリと、ビデオ・メモリに対して図形の描画等を行う描画用ＬＳＩ等によって構成される。

図３は、ＮＣデータ作成装置１５２のソフトウェア構成を説明するための図である。

同図に示すように、ＮＣデータ作成装置１５２は、砥石形状特定部３１０と、ＮＣデータ作成部３２０と、表示処理部３３０とを備える。各部３１０〜３３０は、基本的に、ＣＰＵ２０１が、ＲＡＭ２０３上にロードされたプログラムを実行することによって実現される。また、ＮＣデータ作成装置１５２は、必要な情報を管理するため、制御点管理テーブル３４０と、砥石形状要素管理テーブル３５０と、工作物形状要素管理テーブル３６０とを備える。

砥石形状特定部３１０は、ユーザの指示に従って、現在の砥石１１１の先端形状を特定するためのものである。砥石形状特定部３１０における現在の砥石１１１の先端形状の特定処理（以下、砥石形状特定処理）の詳細については後述する。

ＮＣデータ作成部３２０は、工作物形状要素管理テーブル３６０に格納された工作物形状データ及び砥石形状要素管理テーブル３５０に格納された砥石形状データに基づいて、ＮＣデータ（ＮＣプログラム）を作成するものである。工作物形状要素管理テーブル３６０に格納される工作物形状データは、例えば、ＣＡＤソフトウェア等を利用して別途作成されるＤＸＦ形式のファイル（ＤＸＦファイル）に基づいて予め適宜作成されるものであり、ＤＸＦファイルは、例えば、ＵＳＢインタフェース部２０６に接続されたＵＳＢメモリを介して、ハードディスク装置２０５に格納される。一方、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納される砥石形状データは、ユーザの指示に従って砥石形状特定部３１０によって作成される。ＮＣデータ作成部３２０におけるＮＣデータ作成処理の詳細については後述する。

表示処理部３３０は、表示装置１５３に表示される表示データの制御を行うものである。表示処理部３３０は、撮像部１４０から画像データが送られてくる度に、送られた画像データを表示装置１５３に表示させると共に、工作物形状データ３６０及び砥石形状データ３５０に基づいて、工作物の形状を示す図形及び砥石の形状を示す図形を表示装置１５３に表示させる。また、表示処理部３３０は、制御点管理テーブル３４０に格納された制御点データに基づいて、制御点を表示装置１５３に表示させる。

制御点管理テーブル３４０は、砥石１１１の先端形状を示す図形の形状を特定・修正するための制御点に関する情報（制御点データ）を管理するためのものであり、より具体的には、各制御点の座標値を格納するものである。制御点管理テーブル３４０の詳細については後述する。

砥石形状要素管理テーブル３５０は、砥石１１１の先端形状を特定する砥石形状データを格納するものである。また、工作物形状要素管理テーブル３６０は、工作物の加工形状を特定する工作物形状データを格納するものである。

図４は、砥石形状要素管理テーブル３５０の構成を説明するための図である。同図（ａ）は、砥石の先端形状の例を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示された砥石の先端形状に対応する砥石形状要素管理テーブル３５０の例を示す。また、同図（ｃ）は、砥石形状要素の種別が円弧の場合の開始角度、終了角度の測り方を示す。

ＮＣデータ作成装置１５２においては、砥石１１１の先端形状を示す図形（砥石先端形状図形）は、円弧及び線分で構成されることになる（但し、後述するように、ＮＣデータの作成に使用される砥石先端形状図形は、最終的には、円弧のみによって構成されている必要がある）。砥石形状要素管理テーブル３５０には、砥石形状データとして、砥石先端形状図形を構成する要素（円弧又は線分）それぞれについての情報が格納されることになる。また、砥石形状要素管理テーブル３５０には、砥石先端形状図形を構成する各要素の情報が、砥石先端形状の一方の端部（本実施形態においては、同図における左端４１１）から、他方の端部（本実施形態においては、同図における右端４１２）に向かって、砥石先端形状を構成する順番で格納されることになる。

同図（ａ）に示した例においては、砥石の先端形状は、その左端４１１から右端４１２にかけて並ぶ３つの要素、すなわち、円弧４０１、線分４０２及び円弧４０３によって構成されているので、砥石形状要素管理テーブル３５０には、各要素について情報が、円弧４０１、線分４０２、円弧４０３の順に格納されることになる。

同図（ｂ）に示すように、砥石形状要素管理テーブル３５０は、「要素番号」フィールド３５１と、「種別」フィールド３５２と、「始点」フィールド３５３と、「終点」フィールド３５４と、「中心」フィールド３５５と、「半径」フィールド３５６とを備える。

「要素番号」フィールド３５１には、砥石の先端形状を構成する各要素を識別するための情報（番号）が格納される。同図に示した例においては、要素４０１の要素番号が「１」、要素４０２の要素番号が「２」、要素４０３の要素番号が「３」となっている。

「種別」フィールド３５２には、砥石の先端形状を構成する各要素の種別を示す情報が格納される。本実施形態においては、砥石の先端形状は、線分と円弧の組合せで表されるので、「種別」フィールド３５２には、各要素が「線分」であるか、「円弧」であるかを示す情報が格納される。

「始点」フィールド３５３には、砥石の先端形状を構成する各要素の始点の位置を示す情報が格納される。要素の種別が「線分」の場合は、線分の開始点の座標値が格納される。一方、要素の種別が「円弧」の場合は、円弧の開始角度が格納される。円弧の開始角度は、同図（ｃ）に示すように、円弧の中心から円弧の開始点に向けて伸ばした直線と、Ｘ軸（正）方向とがなす角度をＸ軸から反時計回りに測ったものになる。

「終点」フィールド３５４には、砥石の先端形状を構成する各要素の終点の位置を示す情報が格納される。要素の種別が「線分」の場合は、線分の終了点の座標値が格納される。一方、要素の種別が「円弧」の場合は、円弧の終了角度が格納される。円弧の終了角度は、同図（ｃ）に示すように、円弧の中心から円弧の終了点に向けて伸ばした直線と、Ｘ軸（正）方向とがなす角度をＸ軸から反時計回りに測ったものになる。

「中心」フィールド３５５及び「半径」フィールド３５６は共に、要素の種別が「円弧」の場合にのみ意味を持つフィールドであって、「中心」フィールド３５５には、該当する円弧の中心の座標値が格納され、「半径」フィールド３５６には、該当する円弧の半径が格納される。

図５は、工作物形状要素管理テーブル３６０の構成を説明するための図である。同図（ａ）は、工作物の形状の例を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示された工作物に対応する工作物形状要素管理テーブル３６０の例を示す。また、同図（ｃ）は、工作物形状要素の種別が円弧の場合の開始角度、終了角度の測り方を示す。

ＮＣデータ作成装置１５２においては、工作物の加工形状（輪郭）は、一般に、円弧及び線分によって構成されることになる。砥石形状要素管理テーブル３６０には、工作物形状データとして、工作物の形状（輪郭）を構成する要素（円弧又は線分）それぞれについての情報が格納されることになる。また、砥石形状要素管理テーブル３６０には、工作物の形状を構成する各要素の情報が、工作物の形状を構成する順番で格納されることになる。

同図（ａ）に示した例においては、工作物の形状は、連続する７つの要素、すなわち、線分５０１，５０２、円弧５０３，５０４、線分５０５〜５０７によって構成されているので、砥石形状要素管理テーブル３５０には、各要素について情報が、例えば、線分５０１、線分５０２、円弧５０３、円弧５０４、線分５０５、線分５０６、線分５０７の順に格納されることになる。

同図（ｂ）に示すように、工作物形状要素管理テーブル３６０は、「要素番号」フィールド３６１と、「種別」フィールド３６２と、「始点」フィールド３６３と、「終点」フィールド３６４と、「中心」フィールド３６５と、「半径」フィールド３６６とを備える。

「要素番号」フィールド３６１には、工作物の形状を構成する各要素を識別するための情報（番号）が格納される。同図に示した例においては、要素５０１の要素番号が「１」、要素５０２の要素番号が「２」、要素５０３の要素番号が「３」、要素５０４の要素番号が「４」、要素５０５の要素番号が「５」、要素５０６の要素番号が「６」、要素５０７の要素番号が「７」となっている。

「種別」フィールド３６２には、工作物の形状を構成する各要素の種別、すなわち、「線分」であるか、「円弧」であるかを示す情報が格納される。

「始点」フィールド３６３には、工作物の形状を構成する各要素の始点の位置を示す情報が格納される。要素の種別が「線分」の場合は、線分の開始点の座標値が格納される。一方、要素の種別が「円弧」の場合は、円弧の開始角度が格納される。円弧の開始角度は、同図（ｃ）に示すように、円弧の中心から円弧の開始点に向けて伸ばした直線と、Ｘ軸（正）方向とがなす角度をＸ軸から反時計回りに測ったものになる。

「終点」フィールド３６４には、工作物の形状を構成する各要素の終点の位置を示す情報が格納される。要素の種別が「線分」の場合は、線分の終了点の座標値が格納される。一方、要素の種別が「円弧」の場合は、円弧の終了角度が格納される。円弧の終了角度は、同図（ｃ）に示すように、円弧の中心から円弧の終了点に向けて伸ばした直線と、Ｘ軸（正）方向とがなす角度をＸ軸から反時計回りに測ったものになる。

「中心」フィールド３６５及び「半径」フィールド３６６は共に、要素の種別が「円弧」の場合にのみ、意味を持つフィールドであって、「中心」フィールド３６５には、該当する円弧の中心の座標値が格納され、「半径」フィールド３６６には、該当する円弧の半径が格納される。

次に、砥石形状特定部３１０における砥石形状特定処理について説明する。

砥石形状特定部３１０における砥石形状特定処理を実行するにあたっては、まず、テスト材料の研削加工が行われる。これは、現在の砥石１１１の先端形状を特定するために、現在の砥石１１１の先端形状をテスト材料に転写するために行うものである。砥石１１１の先端形状を特定するにあたって、砥石１１１を直接撮像しても、焦点が合った画像を得るのが困難なため、テスト材料に対して研削加工を行い、研削加工により形成されたテスト材料の研削加工跡から、砥石１１１の先端形状の特定を行うというものである。

図６は、テスト材料の研削加工の様子を説明するための図である。

同図（ａ）は、砥石１１１による研削加工時のテスト材料を示し、同図（ｂ）は、研削加工後のテスト材料を示している。工作部保持部１２０に適宜保持されたテスト材料６００に対して、同図（ａ）に示すように、砥石１１１をＹ軸方向に相対的に移動させ、一定の深さまで研削加工を行うと、同図（ｂ）に示すように、テスト材料６００には、その時点での砥石１１１の先端形状が転写されることになる。

以上のようなテスト材料６００の研削加工が終了した後に、ユーザによって、ＮＣデータ作成装置１５２が備える砥石形状特定機能が起動されると、砥石形状特定部３１０における砥石形状特定処理が開始される。

図７及び図８は、砥石形状特定処理の概略を説明するための図である。

図７（ａ）は、砥石形状特定機能が起動された直後に、表示装置１５３に表示される表示画面の例を示し、同図（ｂ）は、ユーザによって、テスト材料に形成された研削跡と、砥石を示す図形との位置あわせが行われた状態を示している。また、図８（ａ）は、ユーザによって、砥石形状修正機能（後述）が起動された直後に、表示装置１５３に表示される表示画面の例を示し、同図（ｂ）は、ユーザによって、テスト材料に形成された研削跡に合わせて砥石の形状が特定された状態を示している。

砥石形状特定機能が起動されると、まず、表示処理部３３０によって、砥石の初期形状図形（摩耗していない状態の砥石の形状を示す図形）の表示が行われる。すなわち、図７（ａ）に示すように、ユーザによって適宜指定された砥石パラメータ（先端円弧の半径等）に従って、砥石の初期形状を示す図形（砥石初期形状図形）７１１が表示装置１５３の表示画面の所定の位置に表示される。砥石初期形状図形７１１においては、砥石の先端は、砥石の基準点を中心とした半円状の一つの円弧として描画されることになる。

砥石初期形状図形７１１が表示装置１５３の表示画面の所定の位置に表示されると、ユーザは、キーボード等の入力装置２０７を操作して、砥石初期形状図形７１１を適宜移動させて、目視により、撮像部１４０によって撮像され、表示装置１５３によって表示されているテスト材料の画像７００との位置あわせを行う。すなわち、同図（ｂ）に示すように、テスト材料の研削加工跡に合うように、砥石初期形状図形７１１を移動させる。

砥石初期形状図形７１１とテスト材料の画像７００との位置あわせが完了すると、同図（ｂ）に示すように、表示装置１５３には、テスト材料の研削加工跡の画像７０１の上に、摩耗していない状態の砥石図形７１１が重ねて表示されるので、現在の砥石がどの程度摩耗しているかを容易に確認することができる。

確認の結果、現在の砥石形状（摩耗度）に応じたＮＣデータの作成が必要であると判断した場合、ユーザは、ＮＣデータ作成装置１５２の砥石形状修正機能を起動する。

砥石形状修正機能が起動されると、表示処理部３３０によって、表示装置１５３の表示画面に、砥石初期形状図形と共に、砥石初期形状図形の先端の形状を制御するための点（制御点）が表示される。すなわち、図８（ａ）に示すように、砥石の先端を示す円弧上に、複数（本実施形態においては１１個）の制御点８０１〜８１１が表示される。複数の制御点８０１〜８１１はそれぞれ、ユーザがマウス等の入力装置２０７を使用して、その位置を変更できるようになっている。ユーザによって制御点８０１〜８１１の位置が変更されると、ＮＣデータ作成装置１５２によって変更後の制御点８０１〜８１１を滑らかにつなぐような曲線が生成され、砥石の先端を示す図形として表示されることになる。

ユーザは、表示装置１５３に表示されたテスト材料の画像７００と、砥石形状を示す図形７１１とを見比べながら、制御点８０１〜８１１の位置を適宜変更し、最終的に、同図（ｂ）に示すように、砥石形状を示す図形７１１の先端形状を、テスト材料の研削跡と一致させる。ユーザは、砥石形状を示す図形７１１の先端形状が、テスト材料の研削跡と一致したと判断したら、ＮＣデータ作成装置１５２に、砥石形状特定処理の終了を適宜指示する。

次に、砥石形状特定処理の詳細について説明する。

図９は、砥石形状特定部３１０における砥石形状特定処理の流れを説明するためのフローチャートである。また、図１０〜図１２は、砥石形状特定処理の途中経過を説明するための図である。

砥石形状特定機能が起動されると、まず、砥石の初期形状図形、すなわち、摩耗していない状態の砥石の形状を示す図形の表示が行われる（Ｓ１）。次に、砥石形状修正機能が起動されると、初期制御点の設定が行われる（Ｓ２）。すなわち、初期制御点として、予め決められた数（本実施形態では、１１）の制御点が、砥石の先端形状を示す半円状の円弧上に等間隔に並ぶように、各制御点の座標値が計算され、計算された座標値が、制御点データを管理する制御点管理テーブル３４０に格納される。

図１０に示すように、制御点管理テーブル３４０は、「点番号」フィールド３４１と、「Ｘ座標」フィールド３４２と、「Ｙ座標」フィールド３４３とを備え、各制御点のＸ座標値及びＹ座標値を管理している。

「点番号」フィールド３４１には、各制御点を特定するための情報（番号）が格納される。本実施形態においては、半円状の円弧の左端及び右端の端点を、それぞれ点番号０の制御点８００及び点番号１２の制御点８１２としており、この２つの制御点については、表示装置１５３の表示画面には表示されず、移動はできないようになっている。すなわち、ユーザが、その位置を変更できる制御点は、点番号０の制御点８００と点番号１２の制御点８１２との間に等間隔に配置された点番号１〜１１の制御点８０１〜８１１ということになる。

「Ｘ座標」フィールド３４２には、各制御点８００〜８１２のＸ座標が格納され、「Ｙ座標」フィールド３４３には、各制御点８００〜８１２のＹ座標が格納される。「Ｘ座標」フィールド３４２及び「Ｙ座標」フィールド３４３の値は、点番号０及び１２のものを除き、ユーザがマウス等の入力装置２０７を使って、各制御点８０１〜８１１の位置を移動させる度に、移動後の値に更新されることになる。

制御点の初期設定が完了すると、次に、現在の制御点を滑らかに繋げる曲線を求める処理が行われる（Ｓ３）。本実施形態においては、スプライン曲線（より具体的には、２次のＢ−スプライン曲線）を使って、各制御点間を滑らかに繋げる曲線を求める。すなわち、現在の制御点の座標値に基づいて、これらの制御点によって特定されるスプライン曲線を求める。

現在の制御点の位置に対応するスプライン曲線が求まったら、次に、求まったスプライン曲線に基づいて、当該スプライン曲線上の点（補間点）の座標値を、予め決められた個数分だけ求める（Ｓ４）。すなわち、該当するスプライン曲線を示す予め決められた個数の点列（補間点データ）を求める。

補間点データの算出が完了すると、次に、算出された補間点データに基づいて、スプライン曲線の近似化処理を行う（Ｓ５）。具体的には、スプライン曲線を、円弧及び線分によって近似する。

そのために、まず、該当するスプライン曲線を示す予め決められた個数の点列（補間点データ）から、最初の３つの点の座標値を取り出す。そして、１番目の点を始点、２番目の点を中間点、３番目の点を終点とし、当該３つの点が、一つの直線上に載っているか否かを判別する。

判別の結果、３つの点が一つの直線上に載っていた場合は、補間点データから次の点の座標値を取り出し、当該次の点についても同じ直線上に載っているか否かを判別する。判別の結果、同じ直線上に載っていた場合は、当該４番目の点を終点とし、更に、補間点データから次の点の座標値を取り出し、同じ直線上に載っていない点が出てくるまで同じ処理を繰り返す。そして、同じ直線上に載っていない点が出てきた場合は、当該点を次の要素の中間点とすると共に、その時点での始点及び終点をそれぞれ、始点及び終点とする線分を、砥石形状要素して、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納する。

次に、その時点での終点を、次の要素の始点とすると共に、補間点データから次の点の座標値を取り出し、当該取り出した点を次の要素の終点とする。そして、始点、中間点、終点の３つの点について、上記と同様に、一つの直線上に載っているか否かを判別する処理以下の処理を行う。

一方、現在の始点、中間点、終点の３つの点が一つの直線上に載っていなかった場合は、当該３つの点を通る円が決まるので、当該円の中心及び半径が算出される。次に、補間点データから次の点の座標値を取り出し、当該次の点についても同じ円上に載っているか否かを判別する。例えば、円の中心から当該次の点までの距離を算出し、算出された距離と、円の半径との差の絶対値が予め決められた値以下であれば、当該次の点についても同じ円上に載っていると判断する。判別の結果、同じ円上に載っていた場合は、当該次の点を終点とし、更に、補間点データから次の点の座標値を取り出し、同じ円上に載っていない点が出てくるまで同じ処理を繰り返す。そして、同じ円上に載っていない点が出てきた場合は、当該点を次の要素の中間点とすると共に、その時点での始点及び終点をそれぞれ、始点及び終点とする円弧を、砥石形状要素して、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納する。なお、円弧の場合は、始点及び終点については、前述したように、対応する開始角度及び終了角度に変換されたものが格納される。また、円弧の半径及び中心についても、砥石形状要素テーブル３５０に格納されるが、その際、円弧が外側に凸の円弧であるか、内側に凹んだ円弧であるかの判別がされ、内側に凹んだ円弧の場合は、半径として、マイナスの値を格納するようにする。このように、内側に凹んだ円弧の場合に、半径としてマイナスの値を格納するのは、後述するように、砥石形状の特定が完了した際に、砥石形状データ（砥石形状要素管理テーブル３５０）に、内側に凹んだ円弧が含まれているか否かの判別がされるが、その判別を容易にするためである。また、円弧の半径が予め決められた値より大きい場合は、円弧ではなく、線分として近似するものとして、この場合は、始点及び終点の座標値のみを、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納するようにする。

次に、その時点での終点を、次の要素の始点とすると共に、補間点データから次の点の座標値を取り出し、当該取り出した点を次の要素の終点とする。そして、始点、中間点、終点の３つの点について、上記と同様に、一つの直線上に載っているか否かを判別する処理以下の処理を繰り返す。

以上のような処理を、すべての補間点データについて行い、すべての補間点データについて処理を終了したら、近似化処理を終了する。

以上のような近似化処理により、現在の制御点の位置によって規定されるスプライン曲線の形状が、円弧及び線分の組合せによって近似され、スプライン曲線を近似的に示す円弧及び線分についての情報が、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納されることとなる。

スプライン曲線の近似化処理が終了すると、次に、近似化された砥石図形が表示装置１５３に表示される（Ｓ６）。すなわち、近似化処理で求められた円弧及び線分の描画を行うことによって、スプライン曲線を近似する砥石図形が表示装置１５３に表示される。また、現在の制御点についても、砥石図形と共に表示装置１５３に表示される。

図１０は、最初の制御点が表示された時の状態を示す図である。同図に示すように、最初の制御点８００〜８１２は、半円状の円弧上に等間隔に配置されるように設定されるので、当該最初の制御点８００〜８１２によって規定されるスプライン曲線は半円状の円弧となり、当該スプライン曲線を近似する最初の砥石図形も、半円状の一つの円弧１００１で構成されることになる。そのため、砥石形状要素管理テーブル３５０には、砥石形状データとしては、一つの円弧要素の情報が格納されることになる。

以上のようにして、初期状態の砥石図形が制御点と共に表示されると、ユーザは、同時に表示されているテスト材料の研削加工跡の画像と見比べながら、砥石図形の先端形状を、当該研削加工跡に合わせるべく、マウス等の入力装置２０７を操作することによって、制御点の位置を一つ一つ移動させていく。

一つの制御点の位置が変更されたことを検知すると（Ｓ７：Ｙｅｓ）、砥石形状特定部３１０は、制御点管理テーブル３４０を適宜更新すると共に、変更後の制御点の位置座標に基づいて、上記スプライン曲線特定処理Ｓ３、補間点算出処理Ｓ４、近似化処理Ｓ５及び砥石図形描画処理Ｓ６を行って、変更後の制御点の位置に対応する砥石図形を表示装置１５３に表示させる。

図１１は、一つの制御点８０３を移動させた時の状態を示す図である。この場合、同図に示すように、制御点８０３が移動された結果、移動後の制御点８００〜８１２によって規定されるスプライン曲線は、例えば、１１の円弧要素によって近似されるようになる。そのため、砥石形状要素管理テーブル３５０には、砥石形状データとしては、１１の円弧要素の情報が格納されることになる。

変更後の制御点の位置に対応する砥石図形が表示装置１５３に表示されると、ユーザは、その砥石図形と、テスト材料の研削加工跡の画像とを見比べて、更に、必要な制御点の移動を行う。

以上のようにして、ユーザによって制御点の移動が指示される度に（Ｓ７：Ｙｅｓ）、移動後の制御点に基づいて、スプライン曲線特定処理Ｓ２、補間点算出処理Ｓ３、近似化処理Ｓ４及び砥石図形描画処理Ｓ５が行われる。

ユーザは、制御点を適宜移動させることによって、砥石図形の先端形状を、テスト材料の研削加工跡に一致させるようにする。その結果、砥石図形の先端形状が、テスト材料の研削加工跡に一致するようになったら、ユーザは、砥石形状の特定が完了したことを適宜指示する。

図１２は、制御点８０１〜８１１を適宜移動させて、砥石図形の先端形状をテスト材料の研削加工跡に一致させた時の状態を示す図である。この場合、同図に示すように、制御点８０１〜８１１が移動された結果、移動後の制御点８００〜８１２によって規定されるプライン曲線は、例えば、９つの円弧要素によって近似されるようになる。そのため、砥石形状要素管理テーブル３５０には、砥石形状データとしては、９つの円弧要素の情報が格納されることになる。

ユーザから砥石形状の特定が完了した旨の指示を受けると（Ｓ８：Ｙｅｓ）、砥石形状特定部３１０は、砥石形状テータが正常であるか否かの判別を行う（Ｓ９）。具体的には、最終的な砥石形状要素管理テーブル３５０に格納されている要素がすべて外側に凸の円弧になっているか否かの判別を行う。砥石形状要素管理テーブル３５０に格納されている要素の中に、内側に凹んだ円弧や線分が含まれていた場合は、適切なＮＣデータを作成することができないので、その場合は、例えば、特定された砥石形状が適切でない旨をユーザに通知して、砥石形状の変更（制御点の位置の変更）や、ツルーイング作業の実施を促す。一方、判別の結果、最終的な砥石形状テータの構成要素がすべて外側に凸の円弧になっていた場合は、適切な砥石形状が特定されたとして、砥石形状特定処理を終了する。

次に、以上のようにして特定された現在の砥石先端形状（砥石形状データ）に基づいたＮＣデータ作成部３２０におけるＮＣデータ作成処理について説明する。

ＮＣデータ作成部３２０は、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納された砥石形状データと、工作物形状要素管理テーブル３６０に格納された工作物形状データとに基づいて、ＮＣデータを作成する。

図１３は、ＮＣデータ作成部３２０におけるＮＣデータ作成処理の流れを説明するためのフローチャートである。

同図に示すように、まず、ユーザによって、加工箇所の指定が行われる（Ｓ２１）。例えば、ユーザは、表示処理部１３３によって表示装置１５３に表示された工作物の形状を示す図形を参照しながら、マウス等の入力装置２０７を使って、まず、研削加工を開始する加工開始要素を選択し、続いて、研削加工を終了する加工終了要素を選択することで、加工箇所を指定する。例えば、図５における要素番号２の要素５０２が加工開始要素として選択され、要素番号５の要素５０５が加工終了要素として選択された場合は、要素番号２〜５の要素５０２〜５０５が、加工箇所（加工対象要素）として指定されることになる。

加工箇所（加工対象要素）の指定が完了すると、次に、指定された加工対象要素の中から、処理対象要素が加工処理の順番に従って選択される（Ｓ２２）。例えば、図５に示した要素番号２の要素５０２が、最初の処理対象要素として選択される。

次に、選択された処理対象要素の種別が判別される（Ｓ２３）。すなわち、処理対象要素の種別が線分であるか否かが判別され、処理対象要素の種別が線分であった場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、線分要素を加工する際の工具（砥石）経路を求める線分要素処理が実行される（Ｓ２４）。線分要素処理Ｓ２４の詳細については後述する。

一方、処理対象要素の種別が線分でなかった場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、すなわち、処理対象要素の種別が円弧であった場合は、円弧要素を加工する際の工具（砥石）経路を求める円弧要素処理が実行される（Ｓ２５）。円弧要素処理Ｓ２５の詳細については後述する。

処理対象要素の種別に応じた処理が終了すると、現在の処理対象要素が加工終了要素であるか否かが判別される（Ｓ２６）。判別の結果、現在の処理対象要素が加工終了要素でなかった場合は（Ｓ２６：Ｎｏ）、次の処理対象要素を選択して（Ｓ２２）、再度、上記処理Ｓ２３〜Ｓ２５を繰り返す。

一方、現在の処理対象要素が加工終了要素であった場合は（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、指定された加工箇所を構成する各形状要素毎に作成された工具経路を、適宜連結して、指定された加工箇所を加工するために必要な工具経路が作成され（Ｓ２７）、更に、作成された工具経路上を、砥石（工具基準点）を移動させるためのＮＣデータ（ＮＣプログラム）が生成されて（Ｓ２８）、処理を終了する。

次に、上記線分要素処理Ｓ２４の詳細について説明する。

図１４は、線分要素処理Ｓ２４の詳細を説明するための図である。同図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、線分要素１４１０の傾きが異なる場合の例を示している。また、同図（ｃ）は、同図（ａ）及び（ｂ）に示した線分要素１４１０の加工に使用される砥石形状要素の例を示している。

線分要素処理Ｓ２４においては、まず、処理対象要素となる線分要素１４１０の加工に使用する砥石形状要素（以下、加工用円弧という）の選択を行う。加工用円弧としては、処理対象要素となる線分要素１４１０と一点で接触可能な円弧が選択される。

そのために、まず、処理対象要素となる線分要素１４１０の法線（線分要素と直交する直線）１４１１の傾きを算出する。法線１４１１の傾きとしては、同図（ａ）及び（ｂ）にしめすように、法線１４１１とＸ軸（正）方向とのなす角度をＸ軸から反時計回りに測ったものを算出する。

法線１４１１の傾きの算出が完了すると、次に、算出された傾きと、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納された各砥石形状要素の法線角度範囲とを比較する。各砥石形状要素の法線角度範囲とは、具体的には、各砥石形状要素（円弧要素）の開始角度から終了角度までの角度範囲をいう。例えば、同図（ｃ）に示した砥石形状要素の法線角度範囲は、１４０°〜９５°となる。比較の結果、処理対象要素となる線分要素１４１０の法線１４１１の傾きを、その法線角度範囲に含む砥石形状要素が存在すれば、当該砥石形状要素が、加工用円弧として選択される。一方、処理対象要素となる線分要素１４１０の法線１４１１の傾きを、その法線角度範囲に含む砥石形状要素が存在しない場合は、線分要素１４１０の法線１４１１の傾きに一番近い角度を、その法線角度範囲に含む砥石形状要素が、加工用円弧として選択される。

同図（ａ）に示した例では、線分要素１４１０の法線１４１１の傾きが１２０°であるので、例えば、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納された要素の中に、同図（ｃ）に示す砥石形状要素１４２０が存在すれば、当該砥石形状要素１４２０が加工用円弧として選択されることになる。

一方、同図（ｂ）に示した例では、線分要素１４１０の法線１４１１の傾きが９０°であり、例えば、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納された要素の中に、法線角度範囲に９０°を含むものが存在せず、９０°に一番近い角度を、その法線角度範囲に含む円弧として、砥石形状要素１４２０が存在すれば、当該砥石形状要素１４２０が加工用円弧として選択されることになる。

加工用円弧が選択されると、当該加工用円弧１４２０と、線分要素１４１０の開始点１４１２とが接する時の工具基準点１４３０の位置座標が算出され、線分要素１４１０の加工開始時の工具位置（工具経路始点）とされる。同様に、当該加工用円弧１４２０と、線分要素１４１０の終了点１４１３とが接する時の工具基準点１４３０の位置座標が算出され、線分要素１４１０の加工終了時の工具位置（工具経路終点）とされる。

なお、加工用円弧１４２０の法線角度範囲が、線分要素１４１０の法線１４１１の傾きを含まない場合は、同図（ｂ）に示すように、線分要素１４１０の法線１４１１の傾きに近い方の法線角度を有する端点１４２１が、線分要素１４１０と接することになる。

以上のようにして、工具経路始点及び工具経路終点の座標が算出されると、加工対象となる線分要素を加工する際の工具経路が求まったことになる。すなわち、工具経路始点から工具経路終点まで砥石（工具基準点）を直線移動させる経路が、加工対象となる線分要素を加工する際の工具経路となる。

次に、上記円弧要素処理Ｓ２５の詳細について説明する。

図１５及び図１６は、円弧要素処理Ｓ２５の詳細を説明するための図である。図１５（ａ）は、処理対象となる円弧要素１５１０が、工具（砥石）側から見て凹状の形状を有する場合の例を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示した円弧要素１５１０の加工に使用される砥石形状要素の例を示している。図１６（ａ）は、処理対象となる円弧要素１６１０が、工具（砥石）側から見て凸状の形状を有する場合の例を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示した円弧要素１６１０の加工に使用される砥石形状要素の例を示している。

円弧要素処理Ｓ２５においても、線分要素処理Ｓ２４の場合と同様に、まず、処理対象要素となる円弧要素の加工に使用する砥石形状要素（以下、加工用円弧という）の選択を行う。加工用円弧としては、処理対象要素となる円弧要素と一点で接触可能な円弧が選択される。

そのために、まず、処理対象要素となる円弧要素の法線角度範囲と、各砥石形状要素の法線角度範囲とが比較される。処理対象要素となる円弧要素の法線角度範囲とは、具体的には、処理対象要素となる円弧要素が、図１５（ａ）に示すように、工具側から見て凹状の形状を有する場合は、円弧要素の開始角度から終了角度までの角度範囲をいう。例えば、同図（ａ）に示した円弧要素１５１０の法線角度範囲は、１８０°〜９０°となる。一方、処理対象となる円弧要素が、図１６（ａ）に示すように、工具側から見て凸状の形状を有する場合は、開始角度及び終了角度それぞれから１８０°を引いた角度範囲、すなわち、（開始角度−１８０°）から（終了角度−１８０°）までの角度範囲をいう。例えば、同図（ａ）に示した円弧要素１６１０の法線角度範囲は、９０（＝２７０−１８０）°〜１８０（＝３６０−１８０）となる。同図（ａ）に示すように、処理対象となる円弧要素１６１０が、工具側から見て凸状の形状を有する場合は、処理対象となる円弧要素１６１０の中心と、加工用円弧１６２１，１６２２の中心とが、加工点（両円弧の接触点）を挟んで反対側に位置することになることから、法線の傾きを直接比較可能にするため、ここでは、１８０°を引くようにしている。

そして、処理対象要素となる円弧要素の法線角度範囲と（少なくとも一部において）重なる法線角度範囲を有する砥石形状要素が、加工用円弧として選択される。該当する円弧が複数存在する場合は、複数の砥石形状要素が加工用円弧として選択される。この場合、処理対象要素となる円弧要素は、複数の加工範囲に分割されることになる。一方、処理対象要素となる円弧要素の法線角度範囲と重なる法線角度範囲を有する砥石形状要素が存在しない場合は、円弧要素の法線角度範囲に含まれる角度に近い角度を、その法線角度範囲に含む砥石形状要素が、加工用円弧として選択される。

図１５（ａ）に示した例では、処理対象要素となる円弧要素１５１０の法線角度範囲は１８０°〜９０°であり、例えば、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納された要素の中に、１８０°〜９０°の法線角度範囲と重なる法線角度範囲を有する要素として、同図（ｂ）に示す１７５°〜１５０°の法線角度範囲を有する砥石形状要素１５２１と１２０°〜９０°の法線角度範囲を有する砥石形状要素１５２２とが存在したとすれば、当該２つの砥石形状要素１５２１，１５２２が加工用円弧として選択されることになる。そして、この場合、処理対象要素となる円弧要素１５１０は、同図（ａ）に示すように、４つの加工範囲１５３１〜１５３４に分割されることになる。すなわち、第一の加工用円弧１５２１と法線角度範囲が重なる加工範囲１５３２と、第二の加工用円弧１５２２と法線角度範囲が重なる加工範囲１５３４と、いずれの加工用円弧１５２１，１５２２とも法線角度範囲が重ならない加工範囲１５３１，１５３３とに分割される。

一方、図１６（ａ）に示した例では、処理対象要素となる円弧要素１６１０の法線角度範囲は９０（＝２７０−１８０）°〜１８０（＝３６０−１８０）°であり、例えば、砥石形状要素管理テーブル３５０に格納された要素の中に、９０°〜１８０°の法線角度範囲と重なる法線角度範囲を有する要素として、同図（ｂ）に示す１２０°〜９０°の法線角度範囲を有する砥石形状要素１６２１と、１７５°〜１５０°の法線角度範囲を有する砥石形状要素１６２２とが存在したとすれば、当該２つの砥石形状要素１６２１，１６２２が加工用円弧として選択されることになる。そして、この場合も、処理対象要素となる円弧要素１６１０は、同図（ａ）に示すように、４つの加工範囲１６３１〜１６３４に分割されることになる。すなわち、第一の加工用円弧１６２１と法線角度範囲が重なる加工範囲１６３１と、第二の加工用円弧１６２２と法線角度範囲が重なる加工範囲１６３３と、いずれの加工用円弧１６２１，１６２２とも法線角度範囲が重ならない加工範囲１６３２，１６３４とに分割される。

加工用円弧が選択されると、各加工用円弧（加工範囲）毎に、各加工用円弧によって円弧要素が加工される際の工具経路が求められる。まず、各加工用円弧は、その法線角度範囲と、加工対象となる円弧要素の法線角度範囲とが重なる加工範囲について、加工対象となる円弧要素の加工を行うことになる。例えば、図１５に示した例では、加工用円弧１５２１は、加工範囲１５３２の加工を行い、加工用円弧１５２２は、加工範囲１５３４の加工を行うことになる。また、加工用円弧の法線角度範囲と、加工対象となる円弧要素の法線角度範囲とが重ならない加工範囲については、各加工範囲の法線角度範囲に近い方の法線角度を有する加工用円弧の端点で加工が行われることになる。例えば、図１５に示した例では、加工範囲１５３１は、加工用円弧１５２１の左側の端点１５２３で加工され、加工範囲１５３３は、加工用円弧１５２１の右側の端点１５２４（加工用円弧１５２２の左側の端点１５２５）で加工されることになる。

各加工用円弧の経路は、各加工範囲毎に、以下のようにして求められる。

まず、処理対象となる円弧要素が、図１５（ａ）に示すように、工具側から見て凹状の形状を有する場合について説明する。

この場合、処理対象となる円弧要素１５１０と、各加工用円弧１５２１，１５２２とで法線角度範囲が重なる加工範囲１５３２，１５３３については、各加工用円弧１５２１，１５２２と、該当する加工範囲の開始点１５３６，１５３８とが接する時の工具基準点１５４０の位置座標が算出され、各加工用円弧１５２１，１５２２による加工開始時の工具位置（工具経路始点）とされる。同様に、当該加工用円弧１５２１，１５２２と、該当する加工範囲の終了点１５３７，１５３９とが接する時の工具基準点１５４０の位置座標が算出され、各加工用円弧１５２１，１５２２による加工終了時の工具位置（工具経路終点）とされる。

そして、各加工用円弧１５２１，１５２２の経路は、各加工範囲１５３２，１５３４においては、一つの円弧となるので、各加工範囲１５３２，１５３４毎に、工具経路となる円弧の半径及び中心が、次の式で求められる。

半径＝処理対象となる円弧要素の半径−加工用円弧の半径

中心＝処理対象となる円弧要素の中心＋（工具基準点−加工用円弧の中心）

一方、処理対象となる円弧要素と、各加工用円弧とで法線角度範囲が重ならない加工範囲１５３１，１５３３については、加工用円弧の端点（加工用端点）１５２３，１５２４（１５２５）と、該当する加工範囲の開始点１５３５，１５３７とが接する時の工具基準点１５４０の位置座標が算出され、各加工用端点１５２３，１５２４（１５２５）による加工開始時の工具位置（工具経路始点）とされる。同様に、当該加工用端点１５２３，１５２４（１５２５）と、該当する加工範囲の終了点１５３６，１５３８とが接する時の工具基準点１５４０の位置座標が算出され、各加工用端点１５２３，１５２４（１５２５）による加工終了時の工具位置（工具経路終点）とされる。

更に、この場合、加工用端点を、処理対象となる円弧要素に沿って移動させることになるので、工具経路となる円弧の半径及び中心は、次の式で求められる。

半径＝処理対象となる円弧要素の半径

中心＝処理対象となる円弧要素の中心＋（加工用端点−工具基準点）

次に、処理対象となる円弧要素が、図１６（ａ）に示すように、工具側から見て凸状の形状を有する場合について説明する。

この場合も、処理対象となる円弧要素１６１０と、各加工用円弧１６２１，１６２２とで法線角度範囲が重なる加工範囲１６３１，１６３３については、各加工用円弧１６２１，１６２２と、該当する加工範囲の開始点１６３５，１６３７とが接する時の工具基準点１６４０の位置座標が算出され、各加工用円弧１６２１，１６２２による加工開始時の工具位置（工具経路始点）とされる。同様に、当該加工用円弧１６２１，１６２２と、該当する加工範囲の終了点１６３６，１６３８とが接する時の工具基準点１６４０の位置座標が算出され、各加工用円弧１６２１，１６２２による加工終了時の工具位置（工具経路終点）とされる。

そして、各加工用円弧１６２１，１６２２の経路は、各加工範囲１６３１，１６３３においては、一つの円弧となるので、各加工範囲１６３１，１６３３毎に、工具経路となる円弧の半径及び中心が、次の式で求められる。

半径＝処理対象となる円弧要素の半径＋加工用円弧の半径

中心＝処理対象となる円弧要素の中心＋（工具基準点−加工用円弧の中心）
となる。

一方、処理対象となる円弧要素１６１０と、各加工用円弧１６２１，１６２２とで法線角度範囲が重ならない加工範囲１６３２，１６３４については、加工用円弧の端点（加工用端点）１６２３（１６２４），１６２５と、該当する加工範囲の開始点１６３６，１６３８とが接する時の工具基準点１６４０の位置座標が算出され、各加工用端点１６２３（１６２４），１６２５による加工開始時の工具位置（工具経路始点）とされる。同様に、当該加工用端点１６２３（１６２４），１６２５と、該当する加工範囲の終了点１６３７，１６３９とが接する時の工具基準点１６４０の位置座標が算出され、各加工用端点１６２３（１６２４），１６２５による加工終了時の工具位置（工具経路終点）とされる。

更に、この場合、加工用端点を、処理対象となる円弧要素に沿って移動させることになるので、工具経路となる円弧の半径及び中心は、次の式で求められる。

半径＝処理対象となる円弧要素の半径

中心＝処理対象となる円弧要素の中心＋（加工用端点−工具基準点）
となる。

以上のようにして、各加工範囲毎に、工具経路が求まると、求められた工具経路は、加工の順番に従って適宜連結されて、処理対象となる円弧要素に対する工具経路が求まることになる。

以上、詳細に説明したように、上述したＮＣデータ作成装置１５２によれば、現在の砥石１１１の先端形状を適切に特定することができ、特定された砥石１１１の先端形状に応じたＮＣデータを作成することができるので、砥石１１１の先端形状が摩耗した状態であっても、削り残しのない研削加工が可能となる。

なお、上述したＮＣ研削盤１００においては、撮像部１４０と砥石１１１とのＸＹ方向の位置関係は変化しないので、撮像部１４０によって撮像された画像における砥石１１１の位置についても変化しない。従って、図７（ｂ）に示したように、ユーザによって、テスト材料７００に形成された研削跡（すなわち、砥石１１１）と、砥石図形７１１との位置あわせが一旦行われてしまえば、その後は、表示装置１５３の表示画面において、砥石１１１が存在する位置と（ＸＹ平面における）同じ位置に砥石図形を表示させることが常に可能となる。その結果、砥石形状特定処理時のみならず、特定された砥石先端形状に基づいて作成されたＮＣデータ（ＮＣプログラム）に従った実際の研削加工時においても、表示装置１５３に、撮像部１４０によって撮像された工作物の画像と共に、砥石１１１の存在する位置に砥石図形を表示させることが可能となる。砥石１１１は、実際の研削加工時にはＺ方向に上下動するため、撮像部１４０によって撮像された画像で先端形状を判別することは困難であるが、砥石図形を併せて表示するようにすれば、砥石１１１の先端形状の判別が容易となり、実際の研削加工時における加工状態（工作物と砥石との位置関係等）が表示装置１５３に表示された表示画面で容易に確認することができるようになる。

１０ 工作物
１００ ＮＣ研削盤
１１０ 研削部
１１１ 砥石
１２０ 工作部保持部
１３０ 工作部移動部
１３１ ＸＹテーブル
１３２ Ｘ軸用モータ
１３３ Ｙ軸用モータ
１４０ 撮像部
１５０ 制御部
１５１ ＮＣ制御装置
１５２ ＮＣデータ作成装置
１５３ 表示装置
１５４ 操作パネル
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ ハードディスクインタフェース部
２０５ ハードディスク装置
２０６ ＵＳＢインタフェース部
２０７ 入力装置
２０８ 表示制御部
２０９ バス
３１０ 砥石形状特定部
３２０ ＮＣデータ作成部
３３０ 表示処理部
３４０ 制御点管理テーブル
３５０ 砥石形状要素管理テーブル
３６０ 工作物形状要素管理テーブル
６００ テスト材料
７００ テスト材料の画像
７１１ 砥石図形

Claims (10)

1. ユーザの指示に従って、砥石の先端形状を特定する砥石形状データを作成する砥石形状特定部と、
   工作物形状データ及び前記砥石形状データに基づいて、ＮＣデータを作成するＮＣデータ作成部と、
   撮像部によって撮像された現在の砥石の先端形状を示す画像を表示装置に表示させると共に、前記砥石形状データに基づいて、砥石の先端形状を示す砥石形状図形を表示装置に表示させる表示処理部と
   を備えたことを特徴とするＮＣデータ作成装置。
2. 前記砥石形状特定部は、
   前記砥石形状図形の形状を特定するための制御点データを管理し、
   ユーザの指示に従って、前記制御点データを更新し、
   前記制御点データに基づいて、前記砥石形状データを作成し、
   前記表示処理部は、
   当該砥石形状データに基づいて、前記砥石形状図形を表示装置に表示させると共に、
   前記制御点データに基づいて、制御点を表示装置に表示させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のＮＣデータ作成装置。
3. 前記砥石形状特定部は、
   前記制御点データに基づいて、当該制御点データに対応する曲線を特定し、
   当該曲線に基づいて、前記砥石形状データを作成する
   ことを特徴とする請求項２に記載のＮＣデータ作成装置。
4. 前記砥石形状特定部は、
   前記曲線を、線分及び円弧で近似することによって、前記砥石形状データを作成する
   ことを特徴とする請求項３に記載のＮＣデータ作成装置。
5. 前記曲線は、スプライン曲線である
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のＮＣデータ作成装置。
6. 前記現在の砥石の先端形状を示す画像は、現在の砥石によって研削加工されたテスト材料の画像である
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のＮＣデータ作成装置。
7. 前記砥石形状データは、砥石の先端形状を構成する円弧要素に関するデータであり、
   前記工作物形状データは、工作物の形状を構成する線分要素及び円弧要素に関するデータであり、
   前記ＮＣデータ作成部は、
   前記工作物の形状を構成する各線分要素毎に、各線分要素と一点で接触可能な円弧要素を、各線分要素の加工に使用する加工用円弧として、前記砥石形状データから選択し、選択された加工用円弧による加工時の工具経路を求めると共に、
   前記工作物の形状を構成する各円弧要素毎に、各円弧要素と一点で接触可能な円弧要素を、各円弧要素の加工に使用する加工用円弧として、前記砥石形状データから選択し、選択された加工用円弧による加工時の工具経路を求め、
   求まった工具経路に基づいて、ＮＣデータを作成する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のＮＣデータ作成装置。
8. 前記ＮＣデータ作成部は、
   工作物の形状を構成する線分要素の法線の傾きと、前記砥石の先端形状を構成する各円弧要素の法線角度範囲とを比較することによって、前記線分要素の加工に使用する加工用円弧を選択し、
   工作物の形状を構成する円弧要素の法線角度範囲と、前記砥石の先端形状を構成する各円弧要素の法線角度範囲とを比較することによって、前記工作物の形状を構成する円弧要素の加工に使用する加工用円弧を選択する
   ことを特徴とする請求項７に記載のＮＣデータ作成装置。
9. 砥石と、
   当該砥石の先端部付近の撮像を行う撮像部と、
   前記砥石と工作物とを相対的に移動させる移動部と、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のＮＣデータ作成装置と、
   当該ＮＣデータ作成装置によって制御される表示装置と、
   前記ＮＣデータ作成装置によって作成されたＮＣデータに従って、前記移動部を制御するＮＣ制御装置と
   を備えたことを特徴とするＮＣ研削盤。
10. 前記表示処理部は、研削加工時において、前記撮像部によって撮像された工作物の画像を前記表示装置に表示させると共に、前記砥石形状データに基づいて、砥石の形状を示す砥石形状図形を前記表示装置に表示させる
    ことを特徴とする請求項９に記載のＮＣ研削盤。

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