JP2018190101A - 計算装置、加工システム、及び、加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＣデータの作成が簡易化され、ワークの加工精度の向上及び機械動作の最適化が容易となる計算装置を提供する。【解決手段】実施形態の計算装置は、ＮＣ工作機械で加工されるワークの加工面が点群で表される第１の加工面データが入力される加工面データ入力部と、第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成する補正処理部と、第２の加工面データを出力する加工面データ出力部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、計算装置、加工システム、及び、加工方法に関し、特にＮＣ工作機械を用いた加工に用いられる計算装置、加工システム、及び、加工方法に関する。

工業製品の部品や部品の金型などのワークの加工に、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）工作機械が用いられる。ＮＣ工作機械は、ＮＣデータと称されるプログラムにより制御され、ワークを加工する。ＮＣデータには、工具が移動する経路（以下、工具パスとも称する）や、工具の送り速度などが指定される。

ＮＣデータの作成には、たとえば、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）／ＣＡＭ（Ｃｏｍｕｐｕｔｏｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムが用いられる。ＣＡＤにより、部品や金型の形状を設計する。ＣＡＤで設計された形状はＣＡＭによりＮＣデータに変換される。

ワークの加工面が自由曲面の組み合わせなどの複雑な形状になり、かつ、高い加工精度が要求されるようになると、ＣＡＭによるＮＣデータの作成に膨大な時間が必要となるおそれがある。このため、ＮＣデータの作成を簡易化することが望まれる。

また、ワークの加工精度の向上や機械動作の最適化を実現するために、ＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂａｓｉｓ Ｓｐｌｉｎｅ）補間などの補間処理や、高精度輪郭制御やフィードバックフォワード制御などの制御処理を行ったりする場合がある。ＮＵＲＢＳ補間はＣＡＭによるＮＣデータの作成時に適用される。また、高精度輪郭制御やフィードバックフォワード制御は、ＮＣデータを基にＮＣ工作機械を制御する制御部で適用される。しかしながら、これらの処理は、ユーザによる処理内容が把握しづらいという問題がある。したがって、ユーザによるワークの加工精度の向上や機械動作の最適化が困難であるという問題がある。

特開２００８−２９９４８９号公報

本発明が解決しようとする課題は、ＮＣデータの作成が簡易化され、ワークの加工精度の向上及び機械動作の最適化が容易となる計算装置、加工システム、及び、加工方法を提供することである。

本発明の一態様の計算装置は、ＮＣ工作機械で加工されるワークの加工面が点群で表される第１の加工面データが入力される加工面データ入力部と、前記第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成する補正処理部と、前記第２の加工面データを出力する加工面データ出力部と、を備える。

上記態様の計算装置において、前記補正処理は空間フィルタを用いた空間フィルタリングであることが好ましい。

上記態様の計算装置において、前記空間フィルタは重み付けされたフィルタであることが好ましい。

上記態様の計算装置において、複数種類の空間フィルタから所望の空間フィルタを選択する空間フィルタ選択部を有することが好ましい。

上記態様の計算装置において、空間フィルタを編集する空間フィルタ編集部を有することが好ましい。

上記態様の計算装置において、前記補正処理は前記第１の加工面データを用いて加工されたワークの加工誤差が点群で表された誤差データを用いて前記第１の加工面データを補正する処理であることが好ましい。

上記態様の計算装置において、前記補正処理は前記第１の加工面データの高さ方向の増減であることが好ましい。

上記態様の計算装置において、前記第１の加工面データはＣＡＤデータで設計されたベクトルデータが点群データに変換されたデータであることが好ましい。

上記態様の計算装置において、前記第１の加工面データに基づく前記ワークの加工面形状、及び、前記第２の加工面データに基づく前記ワークの加工面形状を表示する表示部を、更に備えることが好ましい。

本発明の一態様の加工システムは、上記計算装置と、前記第２の加工面データに基づきＮＣデータを作成するＮＣデータ作成部と、前記ワークを保持するワーク保持部と、前記ワークを加工する工具と、前記工具を用いた前記ワークの加工を、前記ＮＣデータに基づき制御するＮＣ制御部と、を有するＮＣ工作機械と、を備える。

本発明の一態様の加工方法は、ＮＣ工作機械で加工されるワークの加工面形状を、ＣＡＤを用いて設計し、前記加工面形状を加工面が点群で表される第１の加工面データに変換し、前記第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成し、前記第２の加工面データに基づきＮＣデータを作成し、前記第ＮＣデータに基づきワークを加工する。

上記態様の加工方法において、前記補正処理は空間フィルタを用いた空間フィルタリングであることが好ましい。

上記態様の加工方法において、前記空間フィルタは重み付けされたフィルタであることが好ましい。

上記態様の加工方法において、前記補正処理は、前記第１の加工面データを用いて加工されたワークの加工誤差を点群で表された誤差データを用いて前記第１の加工面データを補正する処理であることが好ましい。

上記態様の加工方法において、前記空間フィルタは、前記第１の加工面データを用いて加工されたワークの形状に基づきフィルタサイズ及び重み付けが設定されることが好ましい。

上記態様の加工方法において、前記空間フィルタは、前記第１の加工面データを用いてワークを加工した際の工具送り速度に基づきフィルタサイズ及び重み付けが設定されることが好ましい。

上記態様の加工方法において、前記空間フィルタは、前記第１の加工面データを用いてワークを加工した際のモータトルクに基づきフィルタサイズ及び重み付けが設定されることが好ましい。

本発明によれば、ＮＣデータの作成が簡易化され、ワークの加工精度の向上及び機械動作の最適化が容易となる計算装置、加工システム、及び、加工方法を提供することができる。

第１の実施形態の加工システムの一例を示すブロック図である。 第１の実施形態の補正処理の説明図である。 第１の実施形態の空間フィルタの具体例を示す図である。 第１の実施形態のＮＣ工作機械の一例を示す模式図である。 第１の実施形態の加工システムを用いた加工方法の一例を示すフロー図である。 第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。 第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。 第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。 第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態の計算装置は、ＮＣ工作機械で加工されるワークの加工面が点群で表される第１の加工面データが入力される加工面データ入力部と、上記第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成する補正処理部と、上記第２の加工面データを出力する加工面データ出力部と、を備える。

また、本実施形態の加工システムは、上記計算装置と、上記第２の加工面データに基づきＮＣデータを作成するＮＣデータ作成部と、上記ワークを保持するワーク保持部と、上記ワークを加工する工具と、上記工具を用いた上記ワークの加工を、上記ＮＣデータに基づき制御するＮＣ制御部と、を有するＮＣ工作機械と、を備える。

図１は、本実施形態の加工システムの一例を示すブロック図である。本実施形態の加工システムは、ＣＡＤで設計されたワークの加工面形状を、ＮＣ工作機械で工作する加工システムである。

図１に示すように、本実施形態の加工システム１００は、ＣＡＤ１０、計算装置１２、ＮＣデータ作成部１４、ＮＣ工作機械１６を備える。

計算装置１２は、加工面データ入力部１２ａ、補正処理部１２ｂ、表示部１２ｃ、加工面データ出力部１２ｄ、空間フィルタ選択部１２ｅ、空間フィルタ編集部１２ｆを備える。また、ＮＣ工作機械１６は、ＮＣ制御部１６ａを備える。

ＣＡＤ１０は、ＮＣ工作機械１６で加工されるワークの加工面形状を設計する機能を備える。ＣＡＤ１０は、たとえば、３次元ＣＡＤである。ワークの加工面形状は、たとえば、自由曲面が組み合わさった曲面である。ワークの加工面形状は、たとえば、ワイヤーフレームモデル、サーフェイスモデル、ソリッドモデルなどのモデルを用いた３次元の形状データである。ＣＡＤで作成されるワークの加工面形状のデータは、ベクトルデータである。

ＣＡＤ１０は、ベクトルデータで表された加工面形状のデータを、点群で表される第１の加工面データに変換する機能を備える。

第１の加工面データは、ワークの加工面を点群で表す点群データである。第１の加工面データは、たとえば、３次元のＣＡＤで設計されたワークの加工面を、直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）で表される点の集合で表したデータである。

計算装置１２は、点群で表される第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成する機能を備える。計算装置１２は、たとえば、一つのコンピュータで構成される。

加工面データ入力部１２ａには、点群で表される第１の加工面データが入力される。加工面データ入力部１２ａは、電子データが入力可能であれば、キーボード、記憶媒体とのインターフェース、あるいは、電気配線など、その形態は限定されるものではない。

補正処理部１２ｂは、点群で表される第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成する機能を有する。補正処理部１２ｂは、たとえば、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、半導体メモリ及び半導体メモリに記憶された変換プログラムで構成される。

本実施形態では、補正処理部１２ｂで行われる補正処理が、空間フィルタを用いた空間フィルタリングである場合を例に説明する。

図２は、本実施形態の補正処理の説明図である。第１の加工面データは、ワークの加工面を、直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）で表される点の集合で表したデータである。

図２では、ｘ座標とｙ座標で位置が特定される各マス目が、それぞれｚ座標を有している。空間フィルタリングは、着目点とその周辺の点のｚ座標値を使用して、着目点のｚ座標値を変換する。

具体的には、たとえば、図２の場合、第１の加工面データの着目点を中心とした５×５の点のｚ座標値に、５×５のフィルタサイズの空間フィルタを掛けることで、第２の加工面データの着目点のｚ軸座標値を算出する。空間フィルタは、着目点を中心にしたＭ行×Ｎ列の近傍マトリックスに対する処理を行うフィルタのことであり、カーネルとも称される。また、空間フィルタを用いて各点のデータを変換することを空間フィルタリングと称することとする。

第１の加工面データのすべてのマス目に対し、順に空間フィルタを掛けていくことで、点群で表される第２の加工面データに変換される。第２の加工面データも、ワークの加工面を、直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）で表される点の集合で表したデータである。

図３は、本実施形態の空間フィルタの具体例を示す図である。図３（ａ）は、係数に重み付のない重みなし空間フィルタ（空間フィルタＡ）、図３（ｂ）は係数に重みが付けられた重み付き空間フィルタ（空間フィルタＢ）である。

空間フィルタＡや空間フィルタＢは、加工面形状を平滑化する空間フィルタである。空間フィルタを用いた空間フィルタリングは、平滑化に限らず、たとえば、加工面形状のエッジ抽出や加工面形状の鮮鋭化など、その他の空間フィルタリングとすることも可能である。適当なフィルタサイズや重み付けを有する空間フィルタを用いることにより、所望の効果を有する空間フィルタリングが可能となる。

表示部１２ｃは、第１の加工面データの加工面形状、又は、補正処理後の第２の加工面データの加工面形状を画面に表示する機能を備える。たとえば、表示部１２ｃは、たとえば、工具パス（ｘ軸座標）に沿ったｚ軸座標を表示する。また、たとえば、加工面形状を、等高線を用いた３次元イメージとして表示する。

加工面データ出力部１２ｄは、点群で表される第２の加工面データを出力する機能を備える。加工面データ出力部１２ｄは、電子データが出力可能であれば、ディスプレイ、記憶媒体とのインターフェース、或いは、電気配線等、その形態は限定されるものではない。

空間フィルタ選択部１２ｅは、複数種類の空間フィルタから所望の空間フィルタを選択することを可能とする機能を有する。空間フィルタ選択部１２ｅは、たとえば、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。たとえば、ＣＰＵ、半導体メモリ及び半導体メモリに記憶された変換プログラムで構成される。

空間フィルタ選択部１２ｅは、たとえば、フィルタリング効果の異なる空間フィルタを複数種類あらかじめ準備しておき、適切な空間フィルタをユーザが選択できる機能を実現する。たとえば、表示部１２ｃに複数種類の空間フィルタをメニュー形式で表示することにより、ユーザが所望の空間フィルタを選択可能とする。

空間フィルタ編集部１２ｆは、ユーザによる空間フィルタの編集を可能とする機能を有する。空間フィルタ編集部１２ｆは、たとえば、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。たとえば、ＣＰＵ、半導体メモリ及び半導体メモリに記憶された変換プログラムで構成される。空間フィルタ編集部１２ｆは、たとえば、表示部１２ｃを用いてユーザが空間フィルタのサイズや重み付けを編集可能とする。

ＮＣデータ作成部１４は、点群で表される第２の加工面データから、第２の加工面データに基づきＮＣデータを作成する。ＮＣデータは、ＮＣ工作機械１６を制御するプログラムである。ＮＣデータには、工具が移動する経路（以下、工具パスとも称する）や、工具の送り速度などＮＣ工作機械１６の動きに対する指令値が指定される。

ＮＣデータ作成部１４では、たとえば、ワークの加工面が点群で表される第２の加工面データから、関数で表される工具パスを作成する。工具パスは、たとえば、ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）と記述される。

工具パスは、たとえば、ワークの加工面が複数の領域i（i＝１〜ｎ、ｎは自然数）に分割されたデータであり、それぞれの領域ｉがｚ＝ｆ_i（ｘ，ｙ）と記述される。工具パスは、点群で表される第２の加工面データから、スプライン補間、ＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ）補間、多項式補間等の処理を行うことで生成される。

ＮＣデータ作成部１４は、たとえば、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、半導体メモリ及び半導体メモリに記憶された変換プログラムで構成される。

ＮＣデータ作成部１４は、たとえば、計算装置１２の中に組み込まれていても構わない。

図４は、本実施形態のＮＣ工作機械１６の一例を示す模式図である。本実施形態のＮＣ工作機械１６は研削加工装置であり、直交３軸加工機である。

図４に示すように、ＮＣ工作機械１６は、その主要な構成として、ＮＣ制御部１６ａ、機台１１０、Ｘ軸テーブル１１２、Ｙ軸テーブル１１４、Ｚ軸テーブル１１６、ワークスピンドルユニット１１８、ワークスピンドル１１８ａ、ワークスピンドルモータ１１８ｂ、ジグ１１８ｃ（ワーク保持部）、工具スピンドルユニット１２０、工具スピンドル１２０ａ、工具スピンドルモータ１２０ｂ、砥石１２２（工具）、Ｙ軸カラム１２６を備える。

ＮＣ制御部１６ａは、ＮＣ工作機械１６をＮＣデータに基づき制御する。ＮＣ制御部１６ａは、Ｘ軸テーブル１１２、Ｙ軸テーブル１１４、及び、Ｚ軸テーブル１１６をＮＣデータに従って制御する。ＮＣ制御部１６ａは、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸の同時３軸制御を行う。

ＮＣ制御部１６ａは、たとえば、マイクロコンピュータである。ＮＣ制御部１６ａを構成するマイクロコンピュータは、たとえば、ＣＰＵ、メモリを備える。メモリには、ＮＣデータが記憶される。

Ｘ軸テーブル１１２は、機台１１０上に設けられる。Ｘ軸テーブル１１２は、Ｘ軸方向に直線移動が可能である。Ｘ軸テーブル１１２は、たとえば、図示しないサーボモータにより駆動される。

Ｚ軸テーブル１１６は、機台１１０上に設けられる。Ｚ軸テーブル１１６は、Ｚ軸方向に直線移動が可能である。Ｚ軸テーブル１１６は、たとえば、図示しないサーボモータにより駆動される。

Ｚ軸テーブル１１６上には、ワークスピンドルユニット１１８が搭載されている。ワークスピンドルユニット１１８は、ワークスピンドル１１８ａ、ワークスピンドルモータ１１８ｂ、及び、ジグ１１８ｃを備える。

ワークスピンドル１１８ａは、空気軸受けにより回転軸Ａの周りに回転可能である。ワークスピンドル１１８ａは、ワークスピンドルモータ１１８ｂにより回転駆動される。

ジグ１１８ｃは、ワークスピンドル１１８ａの先端部に固定される。ジグ１１８ｃは、ワークＷを保持する。ワークスピンドル１１８ａは、ワークＷを回転軸Ａの周りに所望の回転数で回転させる。

Ｙ軸カラム１２６は、Ｘ軸テーブル１１２上に固定される。Ｙ軸カラム１２６は、Ｙ軸テーブル１１４を支持している。Ｙ軸テーブル１１４は、Ｙ軸方向に直線移動が可能である。Ｙ軸テーブル１１４は、たとえば、図示しないサーボモータにより駆動される。

Ｙ軸テーブル１１４には、工具スピンドルユニット１２０が固定されている。工具スピンドルユニット１２０は、工具スピンドル１２０ａ、及び、工具スピンドルモータ１２０ｂを備える。

工具スピンドル１２０ａは、空気軸受けにより回転軸Ｂの周りに回転可能である。工具スピンドル１２０ａは、工具スピンドルモータ１２０ｂにより回転駆動される。

工具スピンドル１２０ａの先端に、工具としての砥石１２２が取り付けられる。工具スピンドル１２０ａにより砥石１２２が回転される。回転する砥石１２２により、ワークＷが研削される。

工具スピンドル１２０ａは、Ｘ軸テーブル１１２に間接的に固定される。Ｘ軸テーブル１１２は、砥石１２２を回転軸Ａに対し直交する方向に所望の送り速度で移動させる。

砥石１２２は、たとえば、円盤状のＶ型砥石である。砥石１２２は、たとえば、ダイヤモンド砥粒が樹脂で固められたレジンボンド系砥石である。

ワークＷは、たとえば、自由曲面が組み合わされた加工面を備える。

Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸の各制御軸に関しては、図示しないリニアスケール等が設けられ、フルクローズド方式による位置フィードバック制御が行われる。

また、ＮＣ制御部１６ａは、ＮＣデータに従って、ワークスピンドルユニット１１８、及び、工具スピンドルユニット１２０を制御する。ＮＣ制御部１６ａは、ワークスピンドルモータ１１８ｂの回転を制御することで、ワークＷの回転数を制御する。また、ＮＣ制御部１６ａは、工具スピンドルモータ１２０ｂの回転を制御することで、砥石１２２の回転数を制御する。

ワークＷの回転数は、たとえば、１０ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下である。ワークＷの回転数は、回転軸Ａから砥石１２２とワークＷの接触点（加工点）までの距離を関数として制御することが可能である。

砥石１２２の回転数は、たとえば、２００ｒｐｍ以上７０００ｒｐｍ以下である。

次に、本実施形態の加工システムを用いた加工方法について説明する。図５は、本実施形態の加工システム１００を用いた加工方法の一例を示すフロー図である。

本実施形態の加工方法は、ＮＣ工作機械で加工されるワークの加工面形状を、ＣＡＤを用いて設計し、上記加工面形状を加工面が点群で表される第１の加工面データに変換し、上記第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成し、上記第２の加工面データに基づきＮＣデータを作成し、上記第ＮＣデータに基づきワークを加工する。

最初に、ワークの加工面形状の設計が、たとえば、３次元のＣＡＤを用いて行われる（Ｓ１０）。設計されたＣＡＤデータは、ベクトルデータである。

次に、たとえば、ＣＡＤデータを加工面が点群で表される第１の加工面データに変換する（Ｓ１２）。データの変換は、たとえば、ＣＡＤの機能を用いて実行される。

次に、点群で表される第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成する（Ｓ１４）。補正処理は、補正処理部１２ｂで行われる。たとえば、補正処理は、空間フィルタを用いた空間フィルタリングである。

空間フィルタは、たとえば、第１の加工面データを用いて加工されたワークの形状に基づきフィルタサイズ及び重み付けが決定される。また、たとえば、第１の加工面データを用いてワークを加工した際の工具送り速度に基づきフィルタサイズ及び重み付けが決定される。また、たとえば、第１の加工面データを用いてワークを加工した際のモータトルクに基づきフィルタサイズ及び重み付けが決定される。

次に、第２の加工面データに基づきＮＣデータを作成する（Ｓ１６）。ＮＣデータの作成は、ＮＣデータ作成部１４で行われる。

次に、ＮＣデータに基づきワークを加工する（Ｓ１８）。ワークは、ＮＣ工作機械１６をＮＣ制御部１６ａにより制御することで加工される。ＮＣ工作機械１６は、ＮＣデータに含まれる指令値に基づき制御される。

以下、本実施形態の作用・効果について説明する。

ＣＡＤで設計されるワークの加工面形状のベクトルデータは、ＣＡＤに固有のトレランス（モデリング精度）が含まれる。トレランスを小さくすることで高精度なデータが作成できるが、ＮＣデータの作成に膨大な計算時間が必要となるおそれがある。また、ＣＡＤの種類によりトレランスの大きさが異なるため、ＮＣデータの作成にＣＡＤの種類に応じた対応が必要となる。このため、ＮＣデータの作成の汎用性が低下する。

本実施形態の加工システム１００は、ＣＡＤ１０で設計されたワークの加工面形状のベクトルデータを、点群データに変換する。そして、ＮＣデータ作成部１４で、点群データからＮＣデータを作成する。

たとえば、点群データで表される加工面データに対して演算処理を行い、加工面形状の最適化を行う。加工面データは、たとえば、関数で表される加工面に再構築される。関数を用いた加工面データを用いてＮＣデータが作成される。

点群データはベクトルデータに比べ演算処理が容易である。したがって、演算処理による加工面形状の最適化が容易となる。また、点群データを用いることでＣＡＤの種類に依存しない汎用性の高いＮＣデータの作成が可能となる。

図６、図７、図８、図９は、本実施形態の作用及び効果の説明図である。図６、図７、図８、図９は、本実施形態の加工システム１００を用いた加工方法の一具体例の説明図である。

図６は、ＮＣ工作機械に対する指令値のを示す。ｘ軸方向（水平方向）に工具を一定速度で移動しながら、ｚ軸方向（高さ方向）に０．０１ｍｍ揺動させる動作の指令をＮＣ工作機械１６に対して行い、ワークを加工する場合を考える。点群で表される第１の加工面データに、空間フィルタによるフィルタリング処理を行って第２の加工面データを作成する場合と、フィルタリング処理を行わない場合を考える。空間フィルタは、図３（ａ）に示す重みなし空間フィルタ（空間フィルタＡ）と、図３（ｂ）に示す重み付き空間フィルタ（空間フィルタＢ）を用いた。

図６（ａ）は、加工面のｘ軸座標の値に対するｚ軸座標の値を示す。フィルタリング処理なし（実線）、重みなし空間フィルタ（空間フィルタＡ）を用いたフィルタリング処理あり（一点鎖線）、重み付き空間フィルタ（空間フィルタＢ）を用いたフィルタリング処理あり（点線）の場合をそれぞれ示す。

図６（ｂ）は、加工面のｘ軸座標の値に対するｚ軸速度の値を示す。フィルタリング処理なし（実線）、重みなし空間フィルタ（空間フィルタＡ）を用いたフィルタリング処理あり（一点鎖線）、重み付き空間フィルタ（空間フィルタＢ）を用いたフィルタリング処理あり（点線）の場合をそれぞれ示す。

図６（ｂ）に示すように、フィルタリング処理を行わない場合は、ｚ軸速度が瞬間的に増大する。一方、フィルタリング処理を行うとｚ軸速度の増減が緩和される。特に、重み付き空間フィルタ（空間フィルタＢ）を用いた場合、ｚ軸速度の増減の緩和効果が顕著である。

図７は、フィルタリング処理なしの指令値を用いてワークを加工した場合の、ｘ軸位置、ｘ軸速度、ｘ軸トルク、ｚ軸位置、ｚ軸速度、及び、ｚ軸トルクを示す。図８は、重みなし空間フィルタ（空間フィルタＡ）を用いたフィルタリング処理をした指令値を用いてワークを加工した場合の、ｘ軸位置、ｘ軸速度、ｘ軸トルク、ｚ軸位置、ｚ軸速度、及び、ｚ軸トルクを示す。図９は、重み付き空間フィルタ（空間フィルタＢ）を用いたフィルタリング処理をした指令値を用いてワークを加工した場合の、ｘ軸位置、ｘ軸速度、ｘ軸トルク、ｚ軸位置、ｚ軸速度、及び、ｚ軸トルクを示す。

図７に示すように、フィルタリング処理なしの指令値を用いた場合、ｚ軸速度が瞬間的に過大となり、一定速度で同期動作するよう指令されているｘ軸速度が減速する。したがって、ｘ軸速度が指令値に対して未達となる。また、ｚ軸位置においてもオーバーシュートが確認される。よって、指令値に対応した加工形状が得られず、加工動作として不適切であることが分かる。

図８に示すように、重みなし空間フィルタ（空間フィルタＡ）を用いたフィルタリング処理をした指令値を用いた場合、ｘ軸速度の減速は緩和される。また、ｚ軸位置のオーバーシュートはなくなり、指令値に対する追従性が向上している。

図９に示すように、重み付き空間フィルタ（空間フィルタＢ）を用いたフィルタリング処理をした指令値を用いた場合、ｘ軸速度の低下は認められず、指令値に追従した加工が実現されていることが分かる。

このように、本実施形態によれば、第１の加工面データが点群データであることにより、空間フィルタを用いた空間フィルタリングを行うことが可能となる。適切な空間フィルタを用いて空間フィルタリングを行うことで、ワークの加工精度の向上及び機械動作の最適化が容易となる。

空間フィルタのフィルタサイズ及び重み付けは、たとえば、第１の加工面データを用いて加工されたワークの形状に基づき設定される。たとえば、フィルタリング処理なしのデータが第１の加工面データである場合、第１の加工面データを用いてワークを加工し、加工形状を確認する。所望の加工形状が実現できていない場合、空間フィルタに適切なフィルタサイズ及び重み付けを与えてフィルタリング処理を行い第２の加工面データを作成する。作成された第２の加工面データを用いてワークを加工することで、所望の加工形状が実現できる。

空間フィルタのフィルタサイズ及び重み付けは、たとえば、第１の加工面データを用いてワークを加工した際の工具送り速度に基づき設定される。たとえば、フィルタリング処理なしのデータが第１の加工面データである場合、第１の加工面データを用いてワークを加工し、加工形状を確認する。たとえば、工具送り速度（ｘ軸速度）を同一の値に保ったまま、空間フィルタに適切なフィルタサイズ及び重み付けを与えてフィルタリング処理を行い第２の加工面データを作成する。作成された第２の加工面データを用いてワークを加工することで、加工時間を増加させずに、ワークを加工することが可能となる。

空間フィルタのフィルタサイズ及び重み付けは、たとえば、第１の加工面データを用いてワークを加工した際のモータトルクに基づき設定される。たとえば、フィルタリング処理なしのデータが第１の加工面データである場合、第１の加工面データを用いてワークを加工し、加工形状及びモータトルクを確認する。たとえば、モータトルクの増減が大きい場合、モータトルクの増減が緩和する方向で空間フィルタに適切なフィルタサイズ及び重み付けを与えてフィルタリング処理を行い第２の加工面データを作成する。作成された第２の加工面データを用いてワークを加工することで、たとえば、ｚ軸位置のオーバーシュートを抑制することが可能となる。

本実施形態では、点群データを用いて補正処理を行うため、たとえば、表示部１２ｃを用いた補正処理内容の可視化が容易である。また、空間フィルタによるフィルタリング処理は、概念的に理解が容易である。したがって、補正処理の処理内容のユーザによる把握が容易となる。よって、ユーザによるワークの加工精度の向上や機械動作の最適化が容易となる。

本実施形態の計算装置１２が、複数種類の空間フィルタから所望の空間フィルタを選択する空間フィルタ選択部１２ｅを備えることが好ましい。空間フィルタ選択部１２ｅを備えることで、ユーザによるワークの加工精度の向上や機械動作の最適化が更に容易となる。

本実施形態の計算装置１２が、空間フィルタを編集する空間フィルタ編集部１２ｆを備えることが好ましい。空間フィルタ編集部１２ｆを備えることで、ユーザの意図に応じた空間フィルタの設定が容易になり、ユーザによるワークの加工精度の向上や機械動作の最適化が更に容易となる。

以上、本実施形態によれば、点群データを用いることでＮＣデータの作成が簡易化される。また、点群データを用いた補正処理により、ワークの加工精度の向上及び機械動作の最適化が容易となる。したがって、ＮＣデータの作成が簡易化され、ワークの加工精度の向上及び機械動作の最適化が容易となる計算装置、加工システム、及び、加工方法を提供することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態の計算装置、加工システム、及び、加工方法は、補正処理が第１の加工面データを用いて加工されたワークの加工誤差が点群で表された誤差データを用いて第１の加工面データを補正する処理であること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。

本実施形態の補正処理では、最初に第１の加工面データから作成されたＮＣデータを用いて第１のワークを加工し第１の加工品を製造する。次に、第１の加工品の表面形状を、レーザ干渉計などを用いて測長し、点群で表される誤差データを作成する。誤差データは、測長値と設計値の差分を算出することによって作成する。

点群で表される第１の加工面データに点群で表される誤差データを反転した反転誤差データを足し合わせ、点群で表される第２の加工面データを作成する。第２の加工面データから、ＮＣデータを作成し、第２のワークを加工し第２の加工品を製造する。

本実施形態によれば、第１の加工品の誤差を補正した第２の加工面データを用いることにより、設計値に近い第２の加工品を製造することが可能となる。

以上、本実施形態によれば、第１の実施形態同様、ＮＣデータの作成が簡易化され、ワークの加工精度の向上及び機械動作の最適化が容易となる計算装置、加工システム、及び、加工方法を提供することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態の計算装置、加工システム、及び、加工方法は、補正処理が第１の加工面データの高さ方向の増減であること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。

本実施形態の補正処理では、点群で表される第１の加工面データのｚ軸座標値に一定の係数を掛ける処理を行う。たとえば、係数として「２」をかけることにより、ｚ軸方向の高さを倍に強調することが可能となる。係数を掛ける処理は、第１の加工面データの全体に対して行っても、一部に対して行っても構わない。

本実施形態の補正処理によれば、ワークの加工形状を容易に所望の形状に変更することが可能である。

以上、本実施形態によれば、第１の実施形態同様、ＮＣデータの作成が簡易化され、ワークの加工精度の向上及び機械動作の最適化が容易となる計算装置、加工システム、及び、加工方法を提供することができる。さらに、ワークの加工形状を容易に所望の形状に変更することが可能となる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態及び実施例について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。実施形態においては、計算装置、加工システム、加工方法などで、本発明の説明に直接必要としない部分については記載を省略したが、必要とされる計算装置、加工システム、加工方法などに関わる要素を適宜選択して用いることができる。

たとえば、実施形態では、補正処理として空間フィルタリング、誤差データの足し合わせ、高さ方向の増減を例に説明したが、補正処理は上記処理に限定されるものではない。点群データを用いた補正処理であれば、たとえば、表面テクスチャーの足し合わせ、凹凸の反転など、その他の補正処理であっても構わない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての計算装置、加工システム、加工方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。

１０ ＣＡＤ
１２ 計算装置
１２ａ 加工面データ入力部
１２ｂ 補正処理部
１２ｃ 表示部
１２ｄ 加工面データ出力部
１２ｅ 空間フィルタ選択部
１２ｆ 空間フィルタ編集部
１４ ＮＣデータ作成部
１６ ＮＣ工作機械
１６ａ ＮＣ制御部
１００ 加工システム
１１８ｃ ジグ（ワーク保持部）
１２２ 砥石（工具）

Claims (17)

1. ＮＣ工作機械で加工されるワークの加工面が点群で表される第１の加工面データが入力される加工面データ入力部と、
   前記第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成する補正処理部と、
   前記第２の加工面データを出力する加工面データ出力部と、
   を備えることを特徴とする計算装置。
2. 前記補正処理は空間フィルタを用いた空間フィルタリングであることを特徴とする請求項１記載の計算装置。
3. 前記空間フィルタは重み付けされたフィルタであることを特徴とする請求項２記載の計算装置。
4. 複数種類の空間フィルタから所望の空間フィルタを選択する空間フィルタ選択部を有することを特徴とする請求項２記載の計算装置。
5. 空間フィルタを編集する空間フィルタ編集部を有することを特徴とする請求項２記載の計算装置。
6. 前記補正処理は前記第１の加工面データを用いて加工されたワークの加工誤差が点群で表された誤差データを用いて前記第１の加工面データを補正する処理であることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の計算装置。
7. 前記補正処理は前記第１の加工面データの高さ方向の増減であることを特徴とする請求項１記載の計算装置。
8. 前記第１の加工面データはＣＡＤデータで設計されたベクトルデータが点群データに変換されたデータであることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の計算装置。
9. 前記第１の加工面データに基づくワークの加工面形状、及び、前記第２の加工面データに基づくワークの加工面形状を表示する表示部を、更に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８いずれか一項記載の計算装置。
10. 請求項１乃至請求項９いずれか一項記載の計算装置と、
    前記第２の加工面データに基づきＮＣデータを作成するＮＣデータ作成部と、
    前記ワークを保持するワーク保持部と、前記ワークを加工する工具と、前記工具を用いた前記ワークの加工を、前記ＮＣデータに基づき制御するＮＣ制御部と、を有するＮＣ工作機械と、
    を備えることを特徴とする加工システム。
11. ＮＣ工作機械で加工されるワークの加工面形状を、ＣＡＤを用いて設計し、
    前記加工面形状を加工面が点群で表される第１の加工面データに変換し、
    前記第１の加工面データに補正処理を行い、点群で表される第２の加工面データを作成し、
    前記第２の加工面データに基づきＮＣデータを作成し、
    前記ＮＣデータに基づきワークを加工することを特徴とする加工方法。
12. 前記補正処理は空間フィルタを用いた空間フィルタリングであることを特徴とする請求項１１記載の加工方法。
13. 前記空間フィルタは重み付けされたフィルタであることを特徴とする請求項１２記載の加工方法。
14. 前記補正処理は、前記第１の加工面データを用いて加工されたワークの加工誤差が点群で表された誤差データを用いて前記第１の加工面データを補正する処理であることを特徴とする請求項１１記載の加工方法。
15. 前記空間フィルタは、前記第１の加工面データを用いて加工されたワークの形状に基づきフィルタサイズ及び重み付けが設定されることを特徴とする請求項１２記載の加工方法。
16. 前記空間フィルタは、前記第１の加工面データを用いてワークを加工した際の工具送り速度に基づきフィルタサイズ及び重み付けが設定されることを特徴とする請求項１２記載の加工方法。
17. 前記空間フィルタは、前記第１の加工面データを用いてワークを加工した際のモータトルクに基づきフィルタサイズ及び重み付けが設定されることを特徴とする請求項１２記載の加工方法。