JP2021505990A - ツールパス仮想化および最適化システム、方法および装置 - Google Patents

Abstract

コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システム（１００）において最適化されたツールパス（１９０）を決定するための方法、システム、およびデバイスであって、前記最適化されたツールパス（１９０）は、ワークピース（３２０）の一部に関連するツールパスを含み、前記最適化されたツールパス（１９０）は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシン用に構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、そのいくつかの実施形態において、概して、ＣＡＭシステムによるマシンツールプログラム生成の最適化と、ツールおよびツールパスの運動学的特性を用いたＣＮＣコントローラによるマシンツール軸制御とに関する。

コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムは、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシンツール用の一連の命令を生成する。そのような命令は、素材ブロックを切削して所望のモデル形状を得るために、複雑な経路に沿って切削ツールを駆動する。このような切削動作は、最初に素材ブロックが、ＣＮＣマシンの切削操作によって目標形状にフライス加工（milling）される製造サイクルとして知られている。

通常、命令は切削操作ごと、または部品の特定の幾何学的特徴に適用できるシーケンスごとにグループ化され、特定の機械加工法と切削ツールが用いられる。概して、ほとんどのＣＡＭソリューションは、部品のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルを使用して、切削操作すなわちワークピースと切削ツール間の相対移動（一般に「ツールパス」と呼ばれる）の作成を達成する。仮想化モデルを利用すると、実際の切削作業の前に、製造品質と部品の仕上げに関する正確な表示が可能になる。より高い精度で、ワークピースのガウジングや他の損傷を回避するように、ツールパスを計算することができる。さらに、フライス加工プロセスの初期段階、例えば、切削操作の前にシミュレーションで上記のような問題を検出した場合に、ユーザが、切削操作の前にそのような問題に気付くことができる。

ツールパスは、原則として１の「ツールモーション」または一連の基本モーションであり、したがってマシンの幾何学形状やマシンの物理的限界とリンクしている。すべてのマシンにツールパスが困難な領域や方向があり、特定の状況では、マシンからツールパスを個別に生成できない場合がある。フライス工具の速さ（speed）、速度（velocity）、角度などの変更がすべて製造の品質に影響するため、多くのＣＮＣパラメータを設定する必要がある。シミュレーションプロセスは、物理的な切削段階でマシンがＣＮＣシステムとほぼ同じになる場合にのみ重要で役立つ。したがって、フライス加工シミュレーションにおいてオペレータを支援するために、３Ｄ環境でこのような要因を決定して表示する必要がある。

複数の実施形態は、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）コントローラおよびＣＮＣコントローラを有するコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムを含み得る。いくつかの実施形態では、ＣＡＭコントローラは、ＣＡＭプロセッサやメモリによって、ピボット、速度、加速度、およびジャークのうちの１以上を決定するように構成され得る。さらなる実施形態では、ＣＮＣコントローラは、ＣＡＭによって、決定されたピボット、速度、加速度、およびジャークに基づいて、ツール速度、ツール送り、およびツール加速度のうちの少なくとも１つを制御するように構成され得る。さらなる実施形態では、ＣＡＭコントローラの少なくとも１つのパラメータは、ＣＮＣコントローラの少なくとも１つのマシンパラメータに対応する。すなわち、ＣＮＣコントローラは、ピボット速度ベクトルを決定することにより、さらにはツールパス戦略に関連するジオメトリ関連の運動学的データのリアルタイム視覚化を表示することにより、５軸ツールパスで最適化されるようにさらに構成され得る。

コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムにおいて最適化されたツールパスを決定するための方法の実施形態が開示されており、この最適化されたツールパスは、ワークピースの一部に関連付けられたツールパスを含み、最適化されたツールパスは、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシン用に構成されており、前記方法は：ＣＮＣマシンの切削ツールに関するパラメータのセットを決定するステップであって、前記パラメータのセットは、ピボット、速度、加速度、およびジャークを有し、前記決定はＣＮＣマシンの切削ツールの運動学的特性とツールパスに基づいており、前記切削ツールの運動学的特性は、関連するツール端部、ツール長、およびツール軸に基づいている、ステップと；マシン操作を実行するための切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動を決定するステップであって、前記切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動の決定は、ＣＮＣマシンに関連する決定されたパラメータのセットに基づく、ステップと；ＣＮＣマシンと切削ツールの能力に基づいて、切削ツールの位置決めと切削ツールの移動の能力チェック（capability check）を実行するステップと；実行された機能チェックに基づいて、切削ツールの矛盾のない動き（consistent motion）を有する最適化されたツールパスを決定し、パラメータのセットの１つ以上を調整するステップであって、前記最適化されたツールパスは、切削ツールのジャークが閾値を下回ることに基づく、ステップと；ＣＮＣマシンでマシン操作を生成するために決定された最適化されたツールパスを伝送するステップとを含む。

この方法はさらに、製造および部品仕上げの品質に関する正確な表示を提供するステップを含み得る。さらに、ピボットは、ツール端部、切削ツールの長さ、および切削ツールの軸方向の傾斜に基づいて決定されてもよい。一実施形態では、ピボット変位は、現在のピボットと以前のピボットの差であり、ツール端部変位は、現在のツール端部と以前のツール端部の間の差である。速度は、ピボット変位とツール端部変位の長さの比率に基づいて決定される。

この方法はさらに、（１）ツール速度を最小化するルールのセット、（２）ツールのジャークを最小化するルールのセット、および（３）ツールの加速度を最小化するルールのセットのうちの少なくとも１つからなる最適化のルールのセットを有してもよい。この方法はさらに、ＣＮＣマシンによって生成されたマシン操作を実行するステップを含むことができ、最適化されたツールパスの成功した決定に基づくことができる。

装置の実施形態は、プロセッサおよびアドレス指定可能メモリを含み、プロセッサは、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシンに関連するパラメータのセットを決定するステップであって、パラメータのセットは、ピボット、速度、加速度、およびジャークを有し、前記決定は、ＣＮＣマシンの切削ツールとツールパスの運動学的特性に基づいており、切削ツールの運動学的特性は、関連するツール端部、ツール長、およびツール軸に基づいている、ステップと；マシン操作を実行するための切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動を決定するステップであって、前記切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動の決定は、ＣＮＣマシンに関連する前記決定されたパラメータのセットに基づく、ステップと；前記ＣＮＣマシンと切削ツールの能力に基づいて、前記切削ツールの位置決めと切削ツールの移動の能力チェックを実行するステップと；実行された機能チェックに基づいて、切削ツールの矛盾のない動きを有する最適化されたツールパスを決定し、前記パラメータのセットのうちの１以上を調整するステップであって、最適化されたツールパスは、切削ツールのジャークが閾値を下回ることに基づいている、ステップと；ＣＮＣマシンでマシン操作を生成するために、決定された最適化されたツールパスを伝送するステップとを行うように構成される。

システムの実施形態は、それぞれがプロセッサおよびアドレス指定可能メモリを有する仮想マシンツールパス最適化コンポーネントおよび位置決め動作コンポーネントを有するコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムを有し；位置決め動作コンポーネントプロセッサは：コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシンに関連するパラメータのセットを決定するステップであって、このパラメータのセットは、ピボット、速度、加速度、およびジャークを有し、前記決定は、ＣＮＣマシンの切削ツールの運動学的特性とツールパスに基づいており、切削ツールの運動学的特性は、関連するツール端部、ツール長、およびツール軸に基づいている、ステップと；マシン操作を実行するための切削ツールの位置および切削ツールの動きを決定するステップであって、切削ツールの位置および切削ツールの動きの決定は、ＣＮＣマシンに関連する決定されたパラメータのセットに基づく、ステップとを行うように構成することができ；また、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントプロセッサは：ＣＮＣマシンと切削ツールの機能に基づいて、切削ツールの位置決めと切削ツールの動きの機能チェックを実行するステップと、実行された機能チェックとパラメータセットの１つ以上の調整に基づいて、切削ツールの矛盾のない動きを有する最適化されたツールパスを決定するステップであって、この最適化されたツールパスは、最大の閾値を下回る切削ツールのジャークに基づいている、ステップと；ＣＮＣマシンでマシン操作を生成するために決定された最適化ツールパスを送信するステップとを行うように構成することができる。

ＣＡＭシステムはさらに、ツールパス仮想化および最適化システムを含むことができ、ツールパス仮想化および最適化システムは、ＣＡＭシステムに最適化されたツールパスを決定するように構成することができ、最適化されたツールパスは、ワークピースの一部に関連するツールパスを含み、最適化されたツールパスはＣＮＣマシン用に構成されている。

複数の実施形態が、添付の図面において、限定としてではなく、例として示されている。
図１は、ツールパス仮想化および最適化システムの機能ブロック図である。 図２は、位置決め移動計算デバイスを有するＣＡＭシステムのトップレベル機能ブロック図である。 図３は、製造サイクルを介してＣＮＣマシンによって加工されるターゲットを示す。 図４は、素材と、切削操作によって達成すべき目標形状とを示す。 図５Ａ〜５Ｂは、切削ツールおよびカットすべきピースを示す。 図６は、様々なサイクル中にパスに沿って素材を段階的に切除する切削ツールを示す。 図７Ａ〜７Ｂは、カッター位置および３次元空間における切削ツールを示す。 図８は、５軸ツールパスと空間を移動するいくつかのカッター位置を生じる切削ツールの動きを示す。 図９は、切削ツールのカッター位置、切削ツール長およびピボット点を示す。 図１０は、切削ツールのカッター位置および対応する速度ベクトルを示す。 図１１は、ターゲット表面領域に対する切削ツールのカッター位置、およびツール位置とターゲットとの間の相互作用を示す。 図１２Ａ〜１２Ｂは、５軸ツールパスに対するツール端部およびピボットの表示例を示す。 図１３Ａ〜１３Ｃは、さらに同じワークピースモデルを示すが、いくつかのピボット速度ベクトルを示す。 図１４は、関連する運動学的データの視覚化に基づいて決定されたピボット速度ベクトルを示す。 図１５は、関連する運動学的データの視覚化に基づいて決定されたピボット速度ベクトルをさらに示す。 図１６Ａ〜１６Ｂは、速度ベクトル、加速度ベクトル、およびジャークベクトルを示す。 図１７は、視覚的に表示されたピボット速度、加速度、およびジャークのいくつかの例を示す。 図１８は、視覚的に表示されたピボット速度、加速度、およびジャークのいくつかの例を示す。 図１９Ａ〜Ｄは、視覚的に表示されたピボット速度、加速度、およびジャークのいくつかの例を示す。 図２０は、ツールパス仮想化および最適化システムによって決定されたジャークの視覚化をさらに示す。 図２１は、ツールパス仮想化および最適化システムによって決定されたジャークの視覚化をさらに示す。 図２２は、ツールパス仮想化および最適化システムによって決定されたジャークの視覚化をさらに示す。 図２３は、ツールパス仮想化および最適化システムによって決定されたジャークの視覚化をさらに示す。 図２４は、ツールパス仮想化および最適化システムによって決定されたジャークの視覚化をさらに示す。 図２５は、ツールパス仮想化および最適化システムによって決定されたジャークの視覚化をさらに示す。

コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）計算システムは、高度な自動化により、部品、ワークピース、マシンツールおよびその構成要素のシミュレーションバージョンから入手可能な情報を用いて、正確で効率的な切削操作またはマシンタスクの指示を生成する。ツールパス仮想化および最適化システムおよび計算デバイスの実施形態は、ツールパスのシミュレーションおよび視覚化を容易にすることができ、ここでフライス盤のツールパスは、切削ツールで定義される各ツール運動を含む／示す。

本願において、速度、加速度、およびジャークは、時間、時間^２、または時間^３の次元を有する長さの比率の代わりに、長さ、長さ^２、または長さ^３の次元を有する長さの比率として参照される。サイクルは、ワークピースに沿って切削ツール（ＣＴ）の矛盾のない（consistent）動作を生成する、幾何学的、論理的、技術的な規則の連続した順序のセットとして定義することができる。モーションタイプは、サイクルを互いに区別するために使用される。例えば、３軸サイクルでは、ＣＴの傾きは一定であり、このサイクルを記述するのに単一点の動きで十分である。４軸サイクルでは、ＣＴの傾きは１自由度で変化し得る。５軸サイクル（現在は最も複雑）では、ＣＴの傾きは実質的に３Ｄ空間の任意の方向であり（フライス盤の物理的限界と矛盾しない）、２つのパラメータによって制御される：（１）３Ｄ基準点（通常ツール端部、ＴＥと呼ばれる）と；（２）３Ｄユニットの基準方向（通常、ツール軸、ＴＡと呼ばれる）である。

次に、ペア（ＴＥ、ＴＡ）がカッター位置（ＣＬ）を規定し、順序付けられたＣＬのシーケンスが５軸ツールパスを形成する。数学的形式では、ＣＬは以下のように表される。

ツールパス仮想化および最適化システムおよび計算デバイスの一実施形態では、速度、加速、およびジャークは、ＣＴの特定ポイントの相対位置の関数として定義される量とみなすことができる。ピボット、速度、加速度、ジャークが問題となる５軸サイクルのツールパス最適化のために視覚化方法を実装することができる。ジャークが最大値を超える可能性のある場面に対して閾値を決定してもよく、例えば、そのような大きなジャーク値が発生したピボット点の長い矢印で示されている。本願の実施形態は、ジャーク値の大きさのオーダーが最大閾値を超えたときに、ツールパスの危険点をユーザに通知できるようにするものであり、この閾値は、特定のフライス盤および動作を維持するためのフライス盤の能力に基づいて決定され得る。

一部の実施形態では、ＣＡＭ計算システムは、部品、ワークピース、および特にツールパス最適化におけるマシンツールのシミュレーション版を生成するための仮想マシンツールパス最適化コンポーネントを具える。特に、マシンの運動学やマシンのコントローラ仕様などの情報を有する仮想マシンツールモデルを介して、切削ツールの動きを最適化して信頼性を高め、ジャークが低減された滑らかな動きを生成し、ここで滑らかな動きはユーザの希望と装置の能力に依存する。仮想マシンツールパス最適化コンポーネントのいくつかの実施形態は、例えば、ツールパスの仮想化および最適化によって特徴付けられるマシンツールの切削および／または非切削マシンプロセス中の切削ツールの位置および動きを決定する。

ＣＡＭシステムの実施例は、最適であって、ワークピースまたはマシンツールの構成要素やその周辺での望ましくない接触や速度をもたらさない位置決め動作を生成するために、本書に開示される仮想マシンツールパス最適化コンポーネントを具え得る。いくつかの実施形態では、切削ツールによる位置決めおよび移動は、切削ツールのピボット、速度、加速度、およびジャークに依存し、これらのパラメータは、ツールパスをさらに最適化するためにツール端部、ツール長、およびツール軸に依存し得る。マシンのシステムとオペレータは、操作中の切削ツールの速度と加速度を考慮する必要がある。

したがって、仮想ツールパス最適化コンポーネントがこれらのパラメータを決定することができ、得られるツールパス用のパラメータが、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントによってユーザまたはマシンオペレータに伝達され得る。ＣＡＭシステム内で、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントは、これらの情報をツールパス最適化プロセスで使用される位置決め移動計算デバイスに送信することもできる。一部のＣＡＭシステムでは、位置決め移動計算デバイスを介して、マシンツールの動きと他の構成要素の仮想表現を利用することができる。いくつかの実施形態では、マシンツールの動きの仮想モデルをＣＡＭシステムが使用して、例えば、マシン軸の制限内で、所望のマシンのためにより適切で、同時に衝突やワークピースや機械部品との望ましくない接触がない操作を生成することができる。さらに、仮想モデルは、ターゲット表面の微分特性により準拠するように、ツールと動きの形状特性を提供し得る。さらに、仮想モデルを使用して、マシン加工操作をシミュレートし、マシンと切削ツールの機能内で動作する正確で衝突のない結果を保証することができる。

本実施形態の態様は、ツールパスの凹面の変化に基づいて、切削ツールの形状および微分特性を決定することができる。ターゲット表面の凹面の変化が切削に危険なポイントを引き起こす可能性があることが示され、本実施形態によれば、システムは、仕上げ品質を低下させる、大きな加速度や大きなジャークを特定および図示／表示することができる。ツールパスは、製造されるべき部品のターゲットモデルの形状のすべての特徴を考慮して計算されるため、通常、このような形状はＣＡＤファイル内の表面の数式によってＣＡＭソフトウェアに提供される。このような数式により、部品表面のいわゆる微分特性を評価することができる。すなわち、微分特性は、例えば微分係数の変化率など、微分係数や微分法の数学的概念に依存する。これらの微分特性の中で、部品表面の凹凸の変化は、経験的にツールパスに悪影響を及ぼし、ツールパスの特定ポイントで大きな加速度やジャークを生じることがある。

ツールパス仮想化および最適化システムのこの実施形態は、ＣＡＭシステムとエンドユーザに、そのような大きな加速度および／またはジャークの早期検出（例えば、シミュレーション段階であって、ツールパスをＣＮＣマシンに供給し製造する前）のためのツールを提供する。大きな加速度やジャークは通常、仕上がりの品質を低下させるため、ツールパスの仮想化および最適化システムは、ユーザがツールパスの計算に関係するパラメータ（技術的または幾何学的など）を変更して、より滑らかな特性、すなわちジャーク／速度／加速度の小さな新しいツールパスを再計算できるようなツールを提供する。ツールパス仮想化および最適化システムの実施形態は、操作のリアルタイム情報を提供するＣＡＭおよび／またはＣＮＣマシンコントローラで実施することができる。

ピボット、速度、加速度、およびジャークの決定は、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントによって、また一部は切削ツールの切削ツール長に基づいて行われ、すべての切削ツールには関連する切削長の値を有する。さらに、ピボット、速度、加速度、ジャークは、さらにツール端部（ＴＥ）とツール軸（ＴＡ）に基づいて決定され得る。すべての方向／位置／傾きは、固定または直行する参照フレームに関して評価される対象となり、これは共同で信頼性があるか、ターゲットと一致する場合がある。一実施形態では、切削ツールの切削長ＣＴは、ＴＥおよびＴＡに依存しない絶対値であり得る。ただし、ＣＴ、ＴＥ、およびＴＡの長さは、ＣＴのいくらかの傾斜が他よりもツールの係合につながる可能性があるという意味で相互に関連し得る。すなわち、切削長は、切削能力を有するツールの部分のカッターに沿った延長部として定義することができる。

ＣＡＭシステムの一実施形態において、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントは、切削ツールが部品の特定の幾何学的特徴に材料を除去する操作として定義される機械加工操作や、加工操作の一部、および任意選択的に非切削操作を含むツールパス要素の特定のグループといった操作の合間または操作中に、ピボット、速度、加速度、およびジャークを決定することができる。いくつかの実施形態では、切削ツールの動きの仮想化は、ツール端部、ツール軸、およびピボット点のそれぞれにおける切削ツールの各運動軸の定義を含み得る。この仮想化は、各軸の位置、速度、および加速度の制限も提供する場合があるため、位置決め移動計算デバイスは、その軸での切削ツールに利用可能な最も適した軸と速度を選択することができる。同様に、本実施形態の別の態様では、仮想マシンコントローラは、マシンツールモデルが、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントから受信したデータに基づいて、実世界の対応物を正確にエミュレートできるようにする。次に、仮想マシンコントローラは、ＣＡＭシステムで用いられるマシンツールモデルを提供する。一実施形態では、仮想化および最適化は、自動的かつ動的に決定され、ユーザに表示され、および／またはＣＡＭプログラム用に作成される。

一実施形態では、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントは、ピボット変位とツール端部変位の長さの比である速度を特定することができ、ここでピボットは、ツール端部と、切削ツール長さと、切削ツールの軸の傾きとに基づいて決定することができる。この実施形態では、ツールベクトルは、単位ノルムベクトル、すなわちツール軸を用いて正規化することができ、ツール軸の傾きを表すベクトルは正規化される。したがって、ピボットとツール端部の相対速度は数値の形式となり、この速度は正の値となる。速度が特定されると、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントは、各速度値を３Ｄ空間の方向に関連付ける。この方向は、図示するように、ツール端部とツール軸のベクトルのセットに基づく。したがって、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントは、ツールの運動学的特性とフライス加工で用いられるツールパスに依存するパラメータのセットを決定する。いくつかの実施形態では、これらのパラメータは、同じ３Ｄ環境でフライス加工シミュレーションの結果が報告され、シミュレーションで示される図に視覚的に表示されてもよい。すなわち、このような決定された情報を表示する重要性は、ツール軌道に直交するベクトルで具体化され、可変長を有するこれらのパラメータが、製造および部品仕上げの品質に関する正確な指標を提供できるという事実にある。さらに、決定された情報は、ＣＮＣマシン軸の動きの滑らかさに関する指標を提供し、それによってシステムはこれらの指標を用いて、特にツールの動きにジャークがある場合、ジャークが閾値よりも大きく切削に問題が生じる可能性がある場合にサイクルを再計算し、ジャークを設定された制限内の小さい値にすることができる。

図１は、ＣＡＭシステム１００の実施形態を示す機能ブロック図であり、このシステムは、仮想マシンツールパス最適化コンポーネント１１０と、位置決め移動計算デバイス１２０またはコンポーネント、例えば、リンク移動計算機と、仮想マシンツールシミュレータ１３０とを具え、これらはそれぞれがコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシンツールに関連する。位置決め移動計算デバイス１２０は、ＣＡＭシステムから、ＣＮＣマシンの仮想モデル１６０を受け取り、この仮想モデル１６０は、マシンツールの表現およびマシンツールコンポーネントのセットを含んでおり、ここでマシンツールの仮想表現は、ＣＮＣマシンツールに関連する運動学的制約のセットをさらに含み得る。一実施形態では、仮想マシンツールシミュレータ１３０は、仮想モデル１６０から入力信号を受け取る。一実施形態では、各位置決め命令またはツール移動は、マシンツールの特定の運動学、ならびにそのマシンツールのコントローラに、そして任意選択でワークピースに基づいて構成することができる。仮想マシンツールシミュレータ１３０から受信され、位置決め移動計算デバイス１２０にフィードバックされる追加情報に基づいて、仮想モデル１６０を変更し、反復ループで更新することができ、システムの状態がその履歴に依存するヒステリシスの生成に影響を与える。

図１のＣＡＭシステム１００は、マシンの運動学的定義およびマシンツールのコントローラの論理記述を含む仮想マシンモデル１６０を利用することができ、それにより、仮想マシンツールシミュレータ１３０は、仮想マシンツールパス最適化コンポーネント１１０に入力を送信または提供することができる。仮想モデル１６０の実施例は、例えば、マシンツール、固定具、部品、素材、ツール、およびホルダを含む、部品の製造プロセスで使用され得る物品の固体表現を含み得る。位置決め移動計算デバイス１２０は、仮想マシンツールシミュレーションを仮想マシンツールシミュレータ１３０に送信し、この仮想マシンツールシミュレーションは、仮想マシンツールパス最適化コンポーネント１１０によって決定されたパラメータに基づいており、このパラメータは、切削ツールに関連するあらゆるジャーク動作を含む。したがって、ピボット速度およびピボット加速度ベクトルを用いて、切削ツールのジャーク動作を特定および表示して、最適化された切削ツールの動き１９０を決定することができる。すなわち、各切削ツールの動作やマシンの位置決め動作は、マシンツールの仮想モデルに基づいて計算され、ＣＡＭシステムによって自動的または動的に最適化され得る。さらに、ユーザディスプレイ１７０を介して、ツールパス最適化の視覚化をマシンオペレータまたはユーザに提示することができ、それによりマシンオペレータはユーザパラメータ１８０を提供して、切削ツール１９０の動きをさらに最適化することができる。ユーザは、ユーザパラメータ１８０を位置決め移動計算デバイス１２０に、またはいくつかの実施形態では仮想マシンツールパス最適化コンポーネント１１０に提供することができる。

図２は、仮想マシンツールパス最適化コンポーネント２００を有する位置決め移動計算デバイスの実施形態を有するＣＡＭシステムの例示的なトップレベル機能ブロック図を示す。この動作環境は、中央処理装置（ＣＰＵ）などのプロセッサ２２４；ルックアップテーブル、例えばアレイなどのアドレス指定可能メモリ２２７；外部デバイスインターフェース２２６、例えば、任意のユニバーサルシリアルバスポートおよび関連する処理、および／またはイーサネットポートおよび関連処理；出力装置インターフェース２２３；および、オプションのユーザインターフェース２２９、例えば、ステータス光のアレイ、および１以上のトグルスイッチ、および／またはディスプレイ、および／またはキーボードおよび／またはポインタマウスシステムおよび／またはタッチスクリーンを具える計算デバイス２２０として示されている。任意で、アドレス指定可能メモリは、例えば、フラッシュメモリ、ＳＳＤ、ＥＰＲＯＭ、および／またはディスクドライブおよび／または別の記憶媒体であってもよい。これらの構成要素は、データバス２２８を介して互いに通信することができる。アプリケーションの実行をサポートするなどのオペレーティングシステム２２５は、ツールパスの仮想化と最適化のステップを実行して、受信した仮想モデルに基づいて切削ツールの最適化された動きを決定するように構成可能なプロセッサ２２４を含み、この仮想モデルは、仮想マシンツールパス最適化コンポーネントによって決定され、機械加工設定のオブジェクトのセットに基づいて決定される、ピボット、速度、加速度、およびジャークのパラメータを含む。

図３〜２５は、そのようなパラメータが決定され、ＣＡＭシステムでツールパスの仮想化と最適化の方法を提供するために用いられるプロセスを図示し説明するものである。一部の実施形態では、決定されたピボット、速度、加速度、およびジャークは、仮想マシンのツールパス最適化コンポーネントによってチェックおよび検証され得る。この検証により、生成された命令がＣＮＣマシンで確実に機能することとなり、これにより、非切削の時間が大幅に増加したり無駄な時間が発生したりする望ましくないオンマシンでの検証を回避することができる。

図３は、所望のモデル形状を得るために必要な製造サイクルを介してＣＮＣマシンによって加工されるターゲット３２０を示す。ＣＮＣマシンは、素材のブロックを切削することによって所望のモデル形状を得るべく、複雑な経路に沿って切削ツールを駆動するＣＡＭソフトウェアからの命令を受け取る。そのような切削操作は製造サイクルとして知られており、以下で詳述する。図４は、素材と、切削操作によって達成されるべき目標形状とを一緒に示す。さらに、初期素材４１０の材料と、ＣＮＣマシンでの前述の切削操作によって得られるターゲット４２０の形状が図示されている。

図５Ａ〜５Ｂは、切削ツール（ＣＴ）５２０と切削されるべきピースを示しており、ここでＣＴ５２０は素材５１０を切削するがターゲットモデル５１５までではなく、それは粗い材料を除去した後に素材から最終形状を削り出す過程として残される。いくつかの実施形態では、ＣＡＤモデルを使用して、および／またはＣＡＤモデルに基づいてサイクルが決定および設計され、このサイクルは、加工対象のピースに沿ったＣＴの矛盾のない動きを生み出す、幾何学的、論理的および技術的ルールの順序付けされたセットを表す。このモデルは、サイクルと共に、コンピュータのデジタルファイル（ＣＡＤファイルなど）に保存される。一実施形態では、動きのタイプが、１のサイクルを別のサイクルと区別する。例えば、上述したように、３軸サイクルではＣＴの傾きは一定であり、単一点の動きでサイクルを記述するのに足りる。一方、４軸の実施例ではＣＴの傾きは１自由度で変化し、さらに５軸サイクルではＣＴの傾きは実質的に３Ｄ空間の任意の方向が想定される。他の実施形態では、ＣＴが固定に保持される場合は、ワークピースに動きと自由度が割り当てられてもよい。すなわち、配向可能なスピンドルマシンの例ではＣＴが方向付けられるが、配向可能なテーブルマシンではワークピースが傾けられてツールは空間の固定方向に整列したままとなる。したがって、切削ツールとワークピースとの間の相対的な傾き（どの方法でも切削ツールの配向と呼ばれる）が考慮される。

図６は、様々なサイクル、すなわちツールパスの間に経路に沿って素材を徐々に削り出す切削ツール５２０を示し、これらのツールパスはＣＡＭソフトウェアによって生成され得る。以前に定義したように、さまざまなサイクル中にＣＴ５２０が辿る幾何学的経路は、ツールパスとして知られる。別の言い方をすれば、ツールパスは、ワークピースの所望の幾何形状を生成するために、ＣＴ５２０の先端５３０が辿る空間を通る幾何学的経路である。先端の位置は、その点に付された方向矢印に関連付けられる（各先端位置に、矢印が関連付けられる）。

図７Ａ〜７Ｂは、カッター位置（ＣＬ）およびＸ、Ｙ、Ｚ軸を有する３次元空間（正規直交基準フレーム）における切削ツールを示す。図７Ｂは、例示的なツール端部（ＴＥ）７２０（黒丸で示す）および矢印の方向に丸から出ているツール軸（ＴＡ）７３０（二重の黒い実線で示す）を示す。ＣＬは、ＴＥとＴＡに基づいて決定することができ、５軸において、幾何学的属性のセットは、基準点と単位ノルム方向を含み得る。すなわち、このペア（ＴＥ、ＴＡ）が、５軸ツールパスを構成するカッター位置および複数のカッター位置の順序付けられたシーケンス（例えば、１０^０から１０^６の範囲）を定義するために使用される。ツールの動きは、速度、送り速度、スピンドルパラメータなどの運動学的データによっても表される。ただし、本実施形態の異なる態様では、速度、加速度、ジャークなどの用語が、ＣＴの特定の点の相対位置の関数として定義される量として、例えば、相対位置間の距離の比として用いられる。

図８は、ＣＴの動きが複数のカッター位置（ＣＬ）８１０、８２０、８３０、８４０を提供し、ＴＥおよびＴＡが時間的および空間的に漸進的に移動する５軸ツールパスを示す。図示のように、切削ツールが位置８２０から位置８３０に移動する際の、他の中間カッター位置８４０が示されている。切削ツールは、第１のＣＬ（または位置）８１０から第２のＣＬ８２０に、そして最終的に第ｎのＣＬ８３０に進むが、（有限の任意の）数の中間ＣＬ８４０を通過するように示されている。上記のように、ＣＡＭソフトウェアによって生成されたツールパスは、後の段階でＣＮＣマシンで使用され得る。すなわち、ＣＬの順序付けられたシーケンスとして定義されるツールパスの複雑さに基づいて、図中のｎの値は、数単位から１０^６の範囲となり得る。

図９は、空間を移動する同じＣＬを示すが、各ＣＬに関連して、ＣＬ１、２、…ｎを示すことに加えて、さらに切削ツール長（ＣＴＬ）９５０を示す。切削ツール長は正の値（切削機能を実行できるツールの軸部分を表す）であり、ＴＥとＴＡ（単位ノルムベクトル）が前述のように図８に示されているが、ここでは切削長さの測定値（またはＣＴＬ）と示されている。ピボットが、ＣＴＬに基づいてＣＴの各ＣＬについて決定される。したがって、各ＣＴＬ値はＴＡを調整するために使用され、次にＴＥに加えられて各ＣＬのピボット、例えばＰｉｖｏｔ_１、Ｐｉｖｏｔ_２、．．．、Ｐｉｖｏｔ_ｎが決定される。ＣＴは関連する（正の）切削ツール長ＣＴＬ値を有し、ＣＴＬはＴＥからＴＡに沿って測定された長さであり、ピボットと称されるＣＬの別の特徴点をもたらす。ピボットの数学的表記は、ＴＥ＋ＣＴＬ＊ＴＡで表され、ｊ番目のＣＬの場合、Ｐｉｖｏｔ_ｊ＝ＴＥ_ｊ＋ＣＴＬ＊ＴＡ_ｊであり、Ｊ＝１、２、．．．ｎである。

図１０は、ＣＴおよびＣＴＬのカッター位置を、各ピボットの速度の決定に使用できる固定値として示す。したがって、速度スカラー値は、２つの隣接するピボット間の差分ベクトルのモジュール（例えば、｜Ｐ_２−Ｐ_１｜）と、同じ２つの隣接するツール端部の差分ベクトルのモジュール（例えば、｜ＴＥ_２−ＴＥ_１）に基づく。すなわち、切削ツールの特定のカッター位置の速度（常に正の値）は、本図に示される数式例にあるように、次の位置のＴＥと現在位置のＴＥに沿って、次の位置の決定されたピボットと現在位置のピボットとに基づく。

ＣＴＬは固定の定数の正の値であるため、ｊ番目のＣＬ（ＴＥ_ｊ、ＴＡ_ｊ）は（ＴＥ_ｊ、Ｐｉｖｏｔ_ｊ）または単に（ＴＥ_ｊ、Ｐ_ｊ）と記述することもできる。ＴＥ_ｊ、Ｐ_ｊは３Ｄポイントであり、ＴＥ_ｊからＴＥ_ｊ＋１の３Ｄセグメントを｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜（Ｐ_ｊおよびＰ_ｊ＋１の場合も同様）で示す。さらに、スカラー量は最初のペア（ＴＥ_１、Ｐ_１）に関連付けられる。
Ｖ_１＝｜Ｐ_２−Ｐ_１｜／｜ＴＥ_２−ＴＥ_１｜ここで、スカラー値Ｖ_１は、対応するＴＥ_１に関するＰｉｖｏｔ_１の速度である。
より一般的には、以下が定義される。
対応するＴＥ_ｊ（ｊ＝ｌ、２、．．ｎ−ｌ）に対するＰｉｖｏｔ_ｊの速度 Ｖ_ｊ＝｜Ｐ_ｊ＋１−Ｐ_ｊ｜／｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜

図１０はさらに、ＣＴおよびＣＴＬのカッター位置を示し、ここで各ＣＬにおける速度１０１０、１０２０は、３Ｄ空間における方向に関連付けられている。この方向は、ωおよび単位ノルムベクトルとして表すことができる。方向は、現在のＣＬでのＴＡとともに、後続の各ＣＬおよび現在のＣＬでのＴＥに基づいて決定することができる。次に、ツール端部に対するピボットの相対変位の特性を表すか提供するピボット速度ベクトルのセットを決定することができる。

一部の実施形態では、システムのユーザディスプレイが、前に定義された数値Ｖ１、Ｖ２、．．．Ｖｎを、それぞれ３Ｄ空間内の方向に関連付けるためにグラフィック表示してもよい。方向ωｊは値Ｖｊとωｊ＝Ωｊ／｜Ωｊ｜のように関連付けられ、ここでΩｊ＝（ＴＥｊ＋ｌ−ＴＥｊ）∧ＴＡｊ、ｊ＝ｌ、２、．．．ｎ−１（記号∧は３Ｄベクトル間の外積を表す）、ωｊは単位ノルムベクトルとして定義することができ、外積に含まれる２つのベクトルが平行である場合、ωｊはゼロベクトルとして定義される。

「Ｐｊ」に付されたベクトルＷｊ＝Ｖｊ＊ωｊの長さは、スカラー値Ｖｊと等しくなる。これは、ツール端部ＴＥｊに対するピボット点「Ｐｊ」の相対運動の視覚的な測定値として表示される。ベクトルＷ１およびＷ２が、それぞれ「Ｐ１」、「Ｐ２」に付されている。Ｗｊは「ピボット速度ベクトル」と呼ぶことができるが、厳密な物理的な意味での速度ではなく、ツール端部に対するピボットの相対変位の特性を表している。Ωｊ＝（ＴＥｊ＋１−ＴＥｊ）∧ＴＡｊの選択は、Ｗｊが「ＴＡｊ」に直交することを保証することに留意されたい。

図１１は、ターゲット表面領域に対する切削ツールのカッター位置、およびツール位置とターゲット間の相互作用を示しており、切削ツールの切削動作によって、素材が切削ツールで連続的に削られた後にターゲット表面１１３０が作成されることが示されている。

図１２Ａ〜１２Ｂは、５軸ツールパスに対するＴＥ１２１０およびピボット１２２０の例示的な表示を示す。図１２Ａは、５軸ツールパスに対するツール端部および関連するピボットの集合を示す。図１２Ｂは、同じツールパスを、ツール軸ベクトル１２３０を示すベクトルとともに示す。これらの図では、切削ツールは表示されていないことに注意されたい。

図１３Ａ〜１３Ｃは、同じワークピースモデルをさらに示すが、多数のピボット速度ベクトル１３１０がより詳細に示されている。図１３Ｂは、図１３Ａの円で囲まれた部分の拡大版を示す。また、図１３Ｃは、ピボット速度ベクトルを示す矢印間の長さの差に関するｘｙ軸の断面図を示す。ツールパスの仮想化および最適化システムの一態様では、ピボット速度ベクトルは、ＣＴによって生成された動作をハイライトし、ツールパスシミュレーション段階中にそのような動作を検出するツールを提供する（ユーザはそのような相対運動を避けるために計算されたツールパスのパラメータをまだ変更できる）。一実施形態では、隣接する矢印間の長さの差は、ツール端部に対するピボット点の矛盾のない相対的な動きを示し得る。つまり、本システムは、一般にフライス盤の回転軸の運動学に悪影響を及ぼし、完成した切削モデルの最終品質を損なう可能性がある相対運動が発生するツールパスのゾーンを検出する方法を提供する。したがって、図１３Ａ〜Ｃのピボット速度ベクトル１３１０は、そのような動きを強調し、そのような動きを検出する方法を提供することができる。

図１４、１５は、関連する運動学的データの視覚化に基づいて決定されたピボット速度ベクトル１４１０を示し、ツール軸ベクトル１４２０も図１４に示されている。さらに図１４を参照すると、ワークピースが不等角投影図で示され、図１５では同じワークピースが正射投影図またはｘ−ｙ断面図で示されている。不等角投影図では、隣接するピボット速度ベクトル間の長さの差とともに、ツール軸の矢印が示されている。

本実施形態の態様は、ツールパス仮想化および最適化システムに必要なさらなる属性を開示する。ピボットの加速度は、後続および現在の切削位置の速度とＴＥに基づいて決定され得る。すなわち、ＣＴの特定のＣＬの加速度は、次の位置の決定された速度と現在位置の速度（例えば、Ｖ_ｊ＋ｉ−Ｖ_ｊ）とともに、現在のＴＥの次の位置の直後のＴＥ、および現在位置におけるＴＥ（例えば、ＴＥ_ｊ＋２−ＴＥ_ｊ）に基づき得る。これが以下に示す例示的な数式で表される：
Ａ_ｊ＝（Ｖ_ｊ＋ｉ−Ｖ_ｊ）／（｜ＴＥ_ｊ＋２−ＴＥ_ｊ｜）ここで、Ａ_ｊ＝対応するＴＥ_ｊに対するＰｉｖｏｔ_ｊの加速度
Ｊ_ｊ＝（Ａ_ｊ＋ｉ−Ａ_ｊ）／（｜ＴＥ_ｊ＋３−ＴＥ_ｊ｜）ここで、Ｊ_ｊ＝対応するＴＥ_ｊに対するＰｉｖｏｔ_ｊのジャーク

ＴＥの差は、差分ベクトルの係数として表すことができる。さらに、ピボットのジャークは、後続の位置の決定された加速度と現在位置の加速度（例えば、Ａ_ｊ＋１−Ａ_ｊ）に基づいて、さらに現在位置のＴＥと現在位置の次の位置の直後のＴＥ（例えば、ＴＥ_ｊ＋３−ＴＥ_ｊ）に基づいて決定される。前述のように、分母は時間、時間^２、または時間^３の代わりに長さ、長さ^２、または長さ^３の次元を有するので、これらは物理的な意味での加速度やジャークではない。ＴＥの運動の長さは、時間変数の役割を果たすことを目的としている。また、Ａ_ｊおよびＪ_ｊは、その分子が符号を変更できるため、負である場合があることに留意されたい（常に負ではない分母ではない）。

さらに、ωｊ（以前に定義）を用いることにより、３Ｄ空間の方向を、ベクトル定義によってＡ_ｊとＪ_ｊに関連付けることができる：
Ｑｊ＝Ａｊωｊ、ここでＱｊの長さはスカラー値Ａｊと等しい。これは、ツール端部ＴＥｊに対するピボット点Ｐｊの相対加速度の視覚的測定値として表示される（Ｐｊが付される）。

Ｒｊ＝Ｊｊωｊ、Ｒｊの長さはスカラー値Ｊｊに等しい。これは、ツール端部ＴＥｊに対するピボット点Ｐｊの相対的なジャークの視覚的測定値として表示される（Ｐｊが付される）。

図１６Ａ〜１６Ｂは、各ＣＬ、１，２，３，．．．ｎにおける速度ベクトル、加速度ベクトル、およびジャークベクトルを示す。一部の実施形態では、速度および加速ベクトルがツールパス仮想化および最適化システムによって用いられるため、ジャークは表示から省略されてもよい。すなわち、ツールパス仮想化および最適化システムは、マシンがデータを受信し、ワークピースの物理的な切削／機械加工を開始するＣＮＣ段階の前または最中に（例えば、リアルタイムで）そのようなデータを利用することができる。

本実施形態は、ツールパス仮想化および最適化システムの機能に対処する。提供されている実施例のいくつかの態様は、速度、加速度、およびジャークベクトルのそれぞれの数値に基づいて仮想化モデルがどのように影響を受けるかに関する。例えば：
｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜がゼロであれば、｜Ｐ_ｊ＋１−Ｐ_ｊ｜はゼロでない（そうしないと、ＣＬがダブルで生成され、サイクルツールパスには役に立たなくなる）。そのような場合、Ｖｊには規定の最大フルスケール値Ｖ_ｊＭＡＸが割り当てられる。

｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜がゼロの場合、｜ＴＥ_ｊ＋２−ＴＥ_ｊ｜もなり得る。このような場合、Ｖ_ｊと同じ規則を想定すると、Ａ_ｊには規定の最大フルスケール値Ａ_ｊＭＡＸが割り当てられる。｜ＴＥ_ｊ＋２−ＴＥ_ｊ｜がゼロで、｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜がゼロでない場合、ＣＡＭシステムによって通常回避されるサイクルツールパスの１８０°ターンに対応する。そのような場合、｜ＴＥ_ｊ＋２−ＴＥ_ｊ｜のゼロ値は、ゼロでない｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜に便利に置き換えることができる。

｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜と｜ＴＥ_ｊ＋２−ＴＥ_ｊ｜の両方ともゼロの場合、｜ＴＥ_ｊ＋３−ＴＥ_ｊ｜もなり得る。このような場合、ＶｊおよびＡｊと同じ規則を想定すると、Ｊｊには、規定の最大フルスケール値Ｊ_ｊＭＡが割り当てられる。｜ＴＥ_ｊ＋３−ＴＥ_ｊ｜がゼロで、｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜と｜ＴＥ_ｊ＋２−ＴＥ_ｊ｜の両方がゼロでない場合も発生し得る。このような場合、｜ＴＥ_ｊ＋３−ＴＥ_ｊ｜のゼロ値は、｜ＴＥ_ｊ＋１−ＴＥ_ｊ｜と｜ＴＥ_ｊ＋２−ＴＥ_ｊ｜の中の最大値に便利に置き換えることができる。

図１７、１８、および１９Ａ〜Ｄは、実際のＣＡＤＣＡＭモデルの様々な組み合わせで視覚表示されたピボット速度、加速度、およびジャークのいくつかの例を示す。図２０〜２５はさらに、ツールパス仮想化および最適化システムによって決定されたジャークの視覚化を示している。

上記の実施形態の特定の特徴および態様の様々な組み合わせおよび／または部分的な組み合わせがなされてもよく、それらも発明の範囲内にあると考えられる。したがって、開示された実施形態の様々な特徴および態様は、開示された発明のさまざまなモードを形成するために、互いに組み合わせるか置き換えることができることを理解されたい。さらに、実施例として本明細書に開示されている本発明の範囲は、上述の特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図されている。

Claims (14)

1. コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムにおいて最適化されたツールパスを決定するための方法において、前記最適化されたツールパスは、ワークピースの一部に関連付けられたツールパスを含み、前記最適化されたツールパスは、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシン用に構成され、前記方法が：
   ＣＮＣマシンの切削ツールに関するパラメータのセットを決定するステップであって、前記パラメータのセットは、ピボット、速度、加速度、およびジャークを含み、前記決定はＣＮＣマシンの切削ツールの運動学的特性とツールパスに基づいており、前記切削ツールの運動学的特性は、関連するツール端部、ツール長、およびツール軸に基づいている、ステップと；
   マシン操作を実行するための切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動を決定するステップであって、前記切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動の決定は、前記ＣＮＣマシンに関連する決定されたパラメータのセットに基づく、ステップと；
   前記ＣＮＣマシンと前記切削ツールの能力に基づいて、前記切削ツールの位置決めと切削ツールの移動の能力チェックを実行するステップと；
   実行された能力チェックに基づいて、前記切削ツールの矛盾のない動きを有する最適化されたツールパスを決定し、前記パラメータのセットの１つ以上を調整するステップであって、前記最適化されたツールパスは、前記切削ツールのジャークが閾値より下であることに基づく、ステップと；
   前記ＣＮＣマシンでマシン操作を生成するために前記決定された最適化されたツールパスを伝送するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１の方法がさらに、
   製造および部品仕上げの品質に関する正確な表示を提供するステップを含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１の方法において、前記ピボットは、ツール端部、切削ツールの長さ、および切削ツールの軸方向の傾きに基づいて決定されることを特徴とする方法。
4. 請求項１の方法において、ピボットの変位は、現在のピボットと以前のピボットの差であることを特徴とする方法。
5. 請求項４の方法において、ツール端部の変位は、現在のツール端部と以前のツール端部の間の差であることを特徴とする方法。
6. 請求項５の方法において、前記速度は、ピボットの変位とツール端部の変位の長さの比率に基づいて決定されることを特徴とする方法。
7. 請求項１の方法において、最適化のルールのセットは、ツール速度を最小化するルールのセット；ツールのジャークを最小化するルールのセット；およびツールの加速度を最小化するルールのセットのうちの１以上であることを特徴とする方法。
8. 請求項１の方法がさらに、ＣＮＣマシンによって、前記生成されたマシン操作を実行するステップを含むことを特徴とする方法。
9. 請求項８の方法において、前記ＣＮＣマシンによって、前記生成されたマシン操作を実行するステップは、最適化されたツールパスの成功した決定に基づくことを特徴とする方法。
10. プロセッサおよびアドレス指定可能メモリを具え、前記プロセッサが、
    コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシンに関連するパラメータのセットを決定するステップであって、前記パラメータのセットは、ピボット、速度、加速度、およびジャークを含み、前記決定は、ＣＮＣマシンの切削ツールとツールパスの運動学的特性に基づいており、前記切削ツールの運動学的特性は、関連するツール端部、ツール長、およびツール軸に基づいている、ステップと；
    マシン操作を実行するための切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動を決定するステップであって、前記切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動の決定は、ＣＮＣマシンに関連する前記決定されたパラメータのセットに基づく、ステップと；
    前記ＣＮＣマシンと前記切削ツールの能力に基づいて、前記切削ツールの位置決めと切削ツールの移動の能力チェックを実行するステップと；
    実行された能力チェックに基づいて、前記切削ツールの矛盾のない動きを有する最適化されたツールパスを決定し、前記パラメータのセットのうちの１以上を調整するステップであって、前記最適化されたツールパスは、前記切削ツールのジャークが閾値より下であることに基づく、ステップと；
    前記ＣＮＣマシンでマシン操作を生成するために、前記決定された最適化されたツールパスを伝送するステップと、を行うように構成された装置。
11. 請求項１０の装置において、前記プロセッサはさらに、
    製造および部品仕上げの品質に関する正確な表示を提供するステップを行うことを特徴とする装置。
12. 請求項１０の装置において、前記プロセッサはさらに、
    ＣＮＣマシンによって、前記生成されたマシン操作を実行させるステップを行うことを特徴とする方法。
13. それぞれがプロセッサおよびアドレス指定可能メモリを有する仮想マシンツールパス最適化コンポーネントおよび位置決め動作コンポーネントを有するコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムにおいて；
    前記位置決め動作コンポーネントプロセッサが：
    コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシンに関連するパラメータのセットを決定するステップであって、このパラメータのセットは、ピボット、速度、加速度、およびジャークを含み、前記決定は、ＣＮＣマシンの切削ツールの運動学的特性とツールパスに基づいており、前記切削ツールの運動学的特性は、関連するツール端部、ツール長、およびツール軸に基づいている、ステップと；
    マシン操作を実行するための切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動を決定するステップであって、前記切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動の決定は、ＣＮＣマシンに関連する決定されたパラメータのセットに基づく、ステップと
    を行うように構成され；
    仮想マシンツールパス最適化コンポーネントプロセッサは：
    前記ＣＮＣマシンと切削ツールの能力に基づいて、前記切削ツールの位置決めおよび切削ツールの移動の能力チェックを実行するステップと、実行された機能チェックに基づいて、切削ツールの矛盾のない動きを有する最適化されたツールパスを決定し、前記パラメータのセットのうちの１以上を調整するステップであって、前記最適化されたツールパスは、前記切削ツールのジャークが最大閾値より下であることに基づく、ステップと；
    前記ＣＮＣマシンでマシン操作を生成するために決定された最適化ツールパスを伝送するステップとを行うように構成されていることを特徴とするＣＡＭシステム。
14. 請求項１６のＣＡＭシステムにおいて、
    ツールパス仮想化および最適化システムを具え、当該ツールパス仮想化および最適化システムは、
    ＣＡＭシステムに最適化されたツールパスを決定するように構成され、この最適化されたツールパスは、ワークピースの一部に関連するツールパスを含み、前記最適化されたツールパスはＣＮＣマシン用に構成されていることを特徴とするＣＡＭシステム。
    

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