JP2668895B2 - オフセットデータ作成方法 - Google Patents
オフセットデータ作成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
以下の順序で本発明を説明する。
Ａ産業上の利用分野
Ｂ発明の概要
Ｃ従来の技術（第11図及び第12図）
Ｄ発明が解決しようとする問題点（第11図〜第14図）
Ｅ問題点を解決するための手段（第１図）
Ｆ作用（第１図）
Ｇ実施例（第１図〜第10図）
（G1）第１の実施例（第１図〜第４図）
（G2）第２の実施例（第５図〜第10図）
（G3）他の実施例
Ｈ発明の効果
Ａ産業上の利用分野
本発明はオフセツトデータ作成方法に関し、例えばCA
D（computer aided design）、又はCAM（computer aide
d manufacturing）などにおいて生成された自由曲面を
表すデータを用いて当該自由曲面をもつた外形形状の製
品を製作するためのオフセツトデータを作成する場合に
適用して好適なものである。 Ｂ発明の概要 本発明は、オフセツトデータ作成方法において、パツ
チ上の検出点から、オフセツト多面体を形成する代表点
で決まる面又は直線までの距離に基づいてパツチを分割
してオフセツトデータを作成することにより、加工精度
の高い製品を製作することができる。 Ｃ従来の技術 従来、NC工作機械でなるフライス盤等においては、自
由曲面を表すデータを用いて当該自由曲面でなる外形形
状の製品を製作することができるようになされている。 すなわちCADの手法を用いて、物体の形状をデザイン
する場合（geometric modeling）、一般にデザイナは、
曲面が通るべき３次元空間における複数の点を指定し、
当該指定された複数の点（以下節点と呼ぶ）を結ぶ境界
曲線網を所望のベクトル関数を用いてコンピユータによ
つて演算することにより、いわゆるワイヤーフレームで
表現された曲面を作成する。 このようにして形成された境界曲線網は、それ自体デ
ザイナがデザインしようとする大まかな形状を表してお
り、境界曲線を用いて所定のベクトル関数によつて表現
できる曲面を補間演算することにより、全体としてデザ
イナがデザインした自由曲面（２次関数で規定できない
ものをいう）を生成することができる。 すなわち第11図に示すように、ｕ方向及びｖ方向の４
つの節点 によつて決まる共有境界COM1、COM2、COM3及びCOM4につ
いて、ｕ方向及びｖ方向のパラメータをｕ及びｖとおく
と共に各節点 のパラメータｕ及びｖをそれぞれ値（０、０）、（１、
０）、（１、１）及び（０、１）とおいて、次式 で表されるように３次のベジエ式でなるベクトル関数 を用いて、共有境界COM1、COM2、COM3及びCOM4によつて
囲まれる曲面（以下パツチと呼ぶ）を形成することがで
きる。 ここでＥ及びＦは、シフト演算子で、 EPi,j＝Ｐｉ＋1,j FPi,j＝Ｐi,j＋１ と表すことができ、また、ｕ及びｖは、次式 ０≦ｕ≦１ ……（２） ０≦ｖ≦１ ……（３） で表すことができる。 従つて入力された複数の節点を結ぶ境界曲線網につい
て、連続するパツチ を生成するようにすれば、パツチ で囲まれた所望の外形形状の自由曲面を表すデータを得
ることができる。 これに対して、このようなパツチ で表される外形形状の製品をフライス盤を用いて製作し
ようとする場合、第12図に示すように、まずｕ方向及び
ｖ方向にパツチを例えば５分割してサンプリング点 を得た後、フライス盤の工具の中心位置から刃先までの
距離Ｒでなる長さの法線 立て、当該法線ベクトルの先端位置で表される代表点 の位置データを得る。 このようにして得られた代表点 につき、隣接する代表点間を直線で結ぶようにすれば、
パツチ で囲まれる自由曲面に対してその法線方向に距離Ｒだけ
外形形状が大きく、かつ当該自由曲面の表面形状を直線
で近似してなる直線網（以下オフセツト多面体と呼ぶ）
を得ることができる。 従つて工具の中心位置の軌跡が当該オフセツト多面体
上を移動するようにすれば、工具の刃先を曲面形状のパ
ツチ に近似的に沿わせて移動させることができるので、当該
オフセツト多面体を表すデータ（以下オフセツトデータ
と呼ぶ）に基づいてNCフライス盤を駆動制御することに
より、パツチ で表される自由曲面でなる外形形状の製品を得ることが
できる。 Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところが、このようにして得られた製品の外形形状に
おいては、パツチ で囲まれた自由曲面をオフセツト多面体を用いて直線近
似して切削加工することから、削り過ぎの部分が生じる
ことを避け得ない問題がある。 このため従来オフセツトデータを生成する際に、削り
過ぎの量を検出して当該削り過ぎ量が所定値以下になる
ようにパツチ の分割数を設定することにより、実用上十分な範囲で、
かつ可能な限り高速度でオフセツトデータを作成するよ
うになされている。 すなわち、第13図に示すように、パツチ について、サンプリング点 で表されるオフセツト多面体 を生成する場合においては、サンプリング点 のほぼ中間位置において、サンプリング点 を結ぶ直線Liからパツチ までの距離εを用いて削り過ぎ量を表し、当該距離εが
所定値以上の場合においては、サンプリング点 間の距離が小さくなるように、パツチ の分割数を再設定するようになされている。 ところが、第14図に示すように、表面形状が凸面形状
のパツチ でなる製品を例えばＺ方向に先端が上下するボールエン
ドミルMBを用いて切削加工する場合、代表点 を結ぶ直線を通つてボールエンドミルMBが移動すると、
当該ボールエンドミルMBの代表点 を結ぶ直線と直交する方向の刃先の点（以下最下点と呼
ぶ）Ｐの通る軌跡Linで製品の表面が削られ、サンプリ
ング点 を結ぶ直線Liよりもさらに一段と削り過ぎ部分が大きく
なる問題がある。 特にこの削り過ぎ部分は、ボールエンドミルMBの中心
位置から刃先までの距離Ｒが大きくなると、サンプリン
グ点 を結ぶ直線Liに対する最下点Ｐの軌跡Linのずれ量が大
きくなり、その分上述の距離εに対して実際の削り過ぎ
量が予想外に大きくかけ離れた値になる問題があった。 またサンプリング点 間におけるパツチ の断面形状が、曲率の大きな断面形状になれば、その分
距離εに対する実際の削り過ぎ量が予想外に大きくなる
問題がる。 従つて距離εに基づいてパツチ の分割数を設定して生成したオフセツトデータに基づい
て切削加工して得られる製品においては、工具の大き
さ、自由曲面の形状に応じて削り過ぎ量が予想外に変化
し、かくして加工精度が未だ不十分な問題があった。 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、加工精
度の高い製品を製作することができるオフセツトデータ
の作成方法を提案しようとするものである。 Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、物体
の表面形状を表す自由曲面を形成する 上に複数のサンプリング点 を得るサンプリング点導出ステツプと、サンプリング点 に囲まれる を得る検出点導出ステツプと、切削工具MBの長さに応じ
た長さの法線 をサンプリング点 上に立てる法線ベクトル算出ステツプと、サンプリング
点 に対応する法線 で表される代表点 によつて決定される面 との距離を算出する距離算出ステツプと、距離に基づい
てパツチ 分割数を決定する分割数算出ステツプとをもつようにす
る。 Ｆ作用 で決まる面又は直線LBまでの距離ｄを検出するようにす
れば、削り過ぎ量を高い精度で検出することができ、か
くして当該検出結果に基づいて分割数を設定することに
より、高い加工精度の製品を得ることができる。 Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。 （G1）第１の実施例 第14図との対応部分に同一符号を付して示す第１図
は、第１の実施例による削り過ぎ量の検出原理を示すも
のである。 この場合、第２図に示すように、オフセツトデータを
作成する演算処理装置においては、ステツプSP1からス
テツプSP2に移つて、 上におけるサンプリング点 の中間位置の点（以下検出点と呼ぶ） を得る。 すなわち、サンプリング点 のパラメータｖの値が等しく、パラメータｕの値が値ui
及びui+1で表されるとき、サンプリング点 と等しい値のパラメータｖ及び次式 の関係式で表される値uicのパラメータｕを（１）式に
代入して、パツチ を得る。 続いてステツプSP3に移つて、代表点 で決まる直線LBと当該検出点 間の距離（すなわち代表点 を結ぶ直線LBと直交して直線LB及び検出点 を結ぶ線分の長さ）ｄを検出する。 このようにすれば、ボールエンドミルMBの最下点Ｐの
位置が距離ｄを表してなる線分の延長線上の点Pdまで移
動してきたとき、当該ボールエンドミルMBの中心位置が
直線LBと距離ｄを表してなる線分の交点 上に位置するようになる。 従つてこの場合においては、当該距離ｄに基づいて、
パツチ から交点Pdまでの距離を算出するようにすれば、ボール
エンドミルMBの中心位置から刃先までの距離Ｒが変化し
たり、パツチ の表面形状が変化したりしても削り過ぎ量を確実に算出
することができる。 すなわち、演算処理装置においては、ステツプSP3か
らステツプSP4に移つて距離Ｒから距離ｄを減算して点P
xから検出点 までの距離を得た後、その絶対値を算出し、かくして、
正しい削り過ぎ量を得ることができる。 続いて演算処理装置は、ステツプSP5に移つて当該処
理手段を終了した後、当該削り過ぎ量に基づいてパツチ の分割数を決定する。 かくして、正確な削り過ぎ量に基づいてパツチ を分割してオフセツトデータを作成することにより、予
想外の削り過ぎの発生を未然に防止して、高い加工精度
の製品を得ることができる。 具体的には第３図及び第４図に示すように、３次元的
な広がりを有するパツチ について、 で決まる４つの平面 までの距離ｄ（i,j）１、ｄ（i,j）２、ｄ（i,j）３及
びｄ（ｉ＋ｊ）４に基づいてオフセツトデータを生成す
る。 すなわち演算処理回路は、ステツSP11からステツプSP
12に移つて、各サンプリング点 のパラメータｕ及びｖの値（ui,vj）、（ui+1,vj）、
（ui+1,vj+1）及び（ui,vj+1）に対して、次式、 の関係式で表される値uic及びvjcのパラメータｕ及びｖ
を（１）式に代入してパツチ 上に検出点 を得る。 続いてステツプSP13に移つて、４つの代表点 のうち代表点 で決まる平面 までの距離ｄ（i,j）１を得、続いてステツプSP14に移
つて代表点 で決まる平面 までの距離ｄ（i,j）２を得る。 続いてステツプSP15に移つて、代表点 で決まる平面 までの距離ｄ（i,j）３を得た後、ステツプSP16に移つ
て代表点 で決まる平面 までの距離ｄ（i,j）４を得る。 続いて演算処理装置は、ステツプSP17に移つて距離Ｒ
からそれぞれ距離ｄ（i,j）１〜ｄ（i,j）４を減算した
後、当該減算結果の最大値を当該サンプリング点 で囲まれるパツチ 上の微小領域の削り過ぎ量として得、ステツプSP18に後
つて当該処理手順を終了する。 実際上ボールエンドミルMBは、NCフライス盤で切削加
工する際に各代表点 を結ぶ直線に沿つて移動する場合のみならず、必要に応
じてボールエンドミルMBの中心位置の走査軌跡が代表点を結ぶ直線を横切つて移動するようになされている。 このような場合において、各代表点 で決まる４つの平面 について、それぞれ距離ｄ（i,j）１〜ｄ（i,j）４を算
出して削り過ぎ量を得、そのうち最も大きな値を当該微
小領域の削り過ぎ量として検出するようにしたことによ
り、常に実際の削り過ぎ量を検出結果以下の値に維持す
ることができ、かくして予想外の削り過ぎの発生を未然
に防止して高い精度で削り過ぎ量を算出することができ
る。 演算処理装置は、続いてサンプリング点 で囲まれる微小領域に隣接するパツチ 上の微小領域について、同様に削り過ぎ量を順次算出
し、その結果サンプリング点の数に対応して得られる削
り過ぎ量のデータから最大値のデータを当該パツチ の削り過ぎ量のデータとして得る。さらに当該パツチ が構成する自由曲面につき、当該パツチ 以外のパツチをサンプリングして当該パツチの削り過ぎ
量のデータを得、その最大値が所定値以上が否かを判断
する。 最大値が所定値以上の場合においては、再び分割数を
再設定して削り過ぎ量のデータを得、改めて所定値以上
か否かを判断し、当該削り過ぎ量が所定以下になつたと
き、当該分割数でパツチを分割してオフセツト多面体を
表すオフセツトデータを作成する。 かくして当該オフセツトデータに基づいて自由曲面の
外形形状でなる製品を切削加工することにより、削り過
ぎ量が確実に所定値以下の加工精度の高い製品を得るこ
とができる。 第１の実施例によれば、サンプリング点Ａi,j、 で囲まれる検出点 が各代表点 で決まる平面までの距離ｄ（i,j）１〜ｄ（i,j）４に基
づいて削り過ぎ量を検出してオフセツトデータを作成す
ることにより、自由曲面でなる外形形状の製品を高い加
工精度で得ることができる。 （G2）第２の実施例 第１図との対応部分に同一符号を付して示す第５図
は、第２の実施例による削り過ぎ量の検出原理を示すも
のである。 この場合第６図に示すように、演算処理装置において
は、ステツプSP21からステツプSP22に移つてパツチ 上におけるサンプリング点 を得た後、続いてステツプSP23に移つて代表点 を結ぶ直線LBの中間の点 を得る。 すなわち第７図に示すように、第１の実施例において
は凹面形状のパツチ について削り過ぎ量を算出する場合において、ボールエ
ンドミルMBの中心位置が代表点 間しか移動しないにも拘わず、検出点 を通つて直線LBと直交する交点 が直線LB上の代表点 より外側位置に得られ、当該交点 との間の距離ｄに基づいて削り過ぎ量が算出される。 従つて、この場合においては、削り過ぎ量が過大に検
出されるおそれがある。 かくしてこの実施例においては、代表点 を結ぶ直線上の中点 とパツチ との距離d1に基づいて、実際にボールエンドミルが移動
する領域で削り過ぎ量を算出する。 このようにすれば、第１の実施例の場合において凹面
形状のパツチにおいて生じるおそれのある削り過ぎ量の
過大な誤検出を未然に防止することができる。 実際上第８図に示すように、パツチ においては、サンプリング点 間の距離を十分小さな値に設定した場合においては、パ
ツチ を中心にしてサンプリング点 間の形状が対象形状の円弧形状になる。 従つて第２の実施例においては、自由曲面に対して粗
い加工精度で製品を切削加工する場合においては、第１
の実施例の場合に比して凸面形状のパツチ において誤差が生じることを避け得ないのに対し、加工
精度を高くするためにパツチの分割数を多くして削り過
ぎ量を小さな値に設定する場合においては、代表点 を結ぶ直線LBの中点 を通つて当該直線LBと直交する直線の交点 とはほぼ等しい位置に得られ、第１の実施例の場合と同
様に高い精度で削り過ぎ量を検出することができる。 かくして第２の実施例によれば、第１の実施例の場合
のように削り過ぎ量が過大に検出されるおそれを未然に
防止して高い加工精度で加工する場合になればなる程高
い精度で削り過ぎ量を検出することができる。 すなわち、演算処理装置においてはステツプSP23から
ステツプSP24に移つて検出点 から中点 までの距離d1を得、ステツプSP25に移つて距離Ｒから距
離ｄを減算した後、その絶対値でなる削り過ぎ量を算出
し、続いてステツプSP26に移つて当該処理手段を終了す
る。 具体的には第９図及び第10図に示すように、３次元的
な広がりを有するパツチ について、検出点 から各代表点 で囲まれた微小領域の対角線LB1及びLB2の中点 までの距離ｄ（i,j）１及びｄ（i,j）２に基づいてオフ
セツトデータを生成する。 すなわち演算処理回路は、ステツプSP31からステツプ
SP32に移つて、各サンプリング点 の中間位置に検出点を得る。 続いてステツプSP33に移つて４つの代表点 のうち代表点 で決まる直線LB（すなわち代表点 を結ぶ直線LB1）の中点 を得、続いてステツプSP34に移つて代表点 で決まる直線LB2（すなわち代表点 を結ぶ直線LB2）の中点 を得る。 続いて、ステツプSP35に移つて、中点 までの距離ｄ（i,j）１を得、続いてステツプSP36に移
つて、中点 までの距離ｄ（i,j）２を得る。 続いて演算処理装置は、ステツプSP37に移つて距離Ｒ
からそれぞれ距離ｄ（i,j）１及び距離ｄ（i,j）２を減
算し、当該減算結果の最大値を当該サンプリング点 で囲まれるパツチ 上の微小領域の削り過ぎ量として得た後、ステツプSP38
に後つて当該処理手順を終了する。 かくして、当該削り過ぎ量に基づいてパツチ の分割数を決定してオフセツトデータを作成することに
より、自由曲面の外形形状でなる製品を、高い加工精度
で切削加工することができる。 このとき、第１の実施例においては、３次元的な広が
りを有するパツチ について削り過ぎ量を算出する場合、４つの各代表点 で決まる４つの平面について検出点 からの距離を算出して削り過ぎ量を算出するのに対し、
この実施例においては、対角線の中点から削り過ぎ量を
算出するようにしたことにより２本の対角線について距
離を算出するだけで良く、その分全体の演算処理を簡略
化することができる。 第２の実施例によれば、ボールエンドミルが実際に移
動する範囲で、検出点Ｇi,jから代表点で決まる直線ま
での距離に基づいて削り過ぎ量を算出したことにより、
削り過ぎ量を過大に検出するおそれを未然に防止して第
１の実施例と同様の効果を得ることができる。 （G3）他の実施例 （１） 上述の実施例においては、刃先がＺ方向から下
方に向くように工具が取り付けられた３軸制御型工具を
使用したスライス盤を用いて加工するようにした実施例
について述べたが、工具としてはこれに限らず、例えば
刃先方向を任意に変更し得るような構成の工具を使用す
るフライス盤に用いても上述の場合と同様の効果を得る
ことができる。 （２） さらに上述の実施例においては、ベジエ式で表
されるパツチを四辺形の微小領域に分割して、その頂点
位置のデータに基づいてオフセツト多面体を形成するよ
うにした場合について述べたが、これに代えオフセツト
多面体をベジエ式、Ｂ−スプライン式などの関数を演算
することによつて形成する場合、さらにはＢ−スプライ
ン式等において表される自由曲面からオフセツト多面体
を形成する場合等に適用しても上述の場合と同様の効果
を得ることができる。 Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、パツチ上の検出点から
代表点で決まる面又は直線までの距離に基づいて、削り
過ぎ量を検出してオフセツトデータを作成することによ
り、加工精度の高い製品を得ることができる。
D（computer aided design）、又はCAM（computer aide
d manufacturing）などにおいて生成された自由曲面を
表すデータを用いて当該自由曲面をもつた外形形状の製
品を製作するためのオフセツトデータを作成する場合に
適用して好適なものである。 Ｂ発明の概要 本発明は、オフセツトデータ作成方法において、パツ
チ上の検出点から、オフセツト多面体を形成する代表点
で決まる面又は直線までの距離に基づいてパツチを分割
してオフセツトデータを作成することにより、加工精度
の高い製品を製作することができる。 Ｃ従来の技術 従来、NC工作機械でなるフライス盤等においては、自
由曲面を表すデータを用いて当該自由曲面でなる外形形
状の製品を製作することができるようになされている。 すなわちCADの手法を用いて、物体の形状をデザイン
する場合（geometric modeling）、一般にデザイナは、
曲面が通るべき３次元空間における複数の点を指定し、
当該指定された複数の点（以下節点と呼ぶ）を結ぶ境界
曲線網を所望のベクトル関数を用いてコンピユータによ
つて演算することにより、いわゆるワイヤーフレームで
表現された曲面を作成する。 このようにして形成された境界曲線網は、それ自体デ
ザイナがデザインしようとする大まかな形状を表してお
り、境界曲線を用いて所定のベクトル関数によつて表現
できる曲面を補間演算することにより、全体としてデザ
イナがデザインした自由曲面（２次関数で規定できない
ものをいう）を生成することができる。 すなわち第11図に示すように、ｕ方向及びｖ方向の４
つの節点 によつて決まる共有境界COM1、COM2、COM3及びCOM4につ
いて、ｕ方向及びｖ方向のパラメータをｕ及びｖとおく
と共に各節点 のパラメータｕ及びｖをそれぞれ値（０、０）、（１、
０）、（１、１）及び（０、１）とおいて、次式 で表されるように３次のベジエ式でなるベクトル関数 を用いて、共有境界COM1、COM2、COM3及びCOM4によつて
囲まれる曲面（以下パツチと呼ぶ）を形成することがで
きる。 ここでＥ及びＦは、シフト演算子で、 EPi,j＝Ｐｉ＋1,j FPi,j＝Ｐi,j＋１ と表すことができ、また、ｕ及びｖは、次式 ０≦ｕ≦１ ……（２） ０≦ｖ≦１ ……（３） で表すことができる。 従つて入力された複数の節点を結ぶ境界曲線網につい
て、連続するパツチ を生成するようにすれば、パツチ で囲まれた所望の外形形状の自由曲面を表すデータを得
ることができる。 これに対して、このようなパツチ で表される外形形状の製品をフライス盤を用いて製作し
ようとする場合、第12図に示すように、まずｕ方向及び
ｖ方向にパツチを例えば５分割してサンプリング点 を得た後、フライス盤の工具の中心位置から刃先までの
距離Ｒでなる長さの法線 立て、当該法線ベクトルの先端位置で表される代表点 の位置データを得る。 このようにして得られた代表点 につき、隣接する代表点間を直線で結ぶようにすれば、
パツチ で囲まれる自由曲面に対してその法線方向に距離Ｒだけ
外形形状が大きく、かつ当該自由曲面の表面形状を直線
で近似してなる直線網（以下オフセツト多面体と呼ぶ）
を得ることができる。 従つて工具の中心位置の軌跡が当該オフセツト多面体
上を移動するようにすれば、工具の刃先を曲面形状のパ
ツチ に近似的に沿わせて移動させることができるので、当該
オフセツト多面体を表すデータ（以下オフセツトデータ
と呼ぶ）に基づいてNCフライス盤を駆動制御することに
より、パツチ で表される自由曲面でなる外形形状の製品を得ることが
できる。 Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところが、このようにして得られた製品の外形形状に
おいては、パツチ で囲まれた自由曲面をオフセツト多面体を用いて直線近
似して切削加工することから、削り過ぎの部分が生じる
ことを避け得ない問題がある。 このため従来オフセツトデータを生成する際に、削り
過ぎの量を検出して当該削り過ぎ量が所定値以下になる
ようにパツチ の分割数を設定することにより、実用上十分な範囲で、
かつ可能な限り高速度でオフセツトデータを作成するよ
うになされている。 すなわち、第13図に示すように、パツチ について、サンプリング点 で表されるオフセツト多面体 を生成する場合においては、サンプリング点 のほぼ中間位置において、サンプリング点 を結ぶ直線Liからパツチ までの距離εを用いて削り過ぎ量を表し、当該距離εが
所定値以上の場合においては、サンプリング点 間の距離が小さくなるように、パツチ の分割数を再設定するようになされている。 ところが、第14図に示すように、表面形状が凸面形状
のパツチ でなる製品を例えばＺ方向に先端が上下するボールエン
ドミルMBを用いて切削加工する場合、代表点 を結ぶ直線を通つてボールエンドミルMBが移動すると、
当該ボールエンドミルMBの代表点 を結ぶ直線と直交する方向の刃先の点（以下最下点と呼
ぶ）Ｐの通る軌跡Linで製品の表面が削られ、サンプリ
ング点 を結ぶ直線Liよりもさらに一段と削り過ぎ部分が大きく
なる問題がある。 特にこの削り過ぎ部分は、ボールエンドミルMBの中心
位置から刃先までの距離Ｒが大きくなると、サンプリン
グ点 を結ぶ直線Liに対する最下点Ｐの軌跡Linのずれ量が大
きくなり、その分上述の距離εに対して実際の削り過ぎ
量が予想外に大きくかけ離れた値になる問題があった。 またサンプリング点 間におけるパツチ の断面形状が、曲率の大きな断面形状になれば、その分
距離εに対する実際の削り過ぎ量が予想外に大きくなる
問題がる。 従つて距離εに基づいてパツチ の分割数を設定して生成したオフセツトデータに基づい
て切削加工して得られる製品においては、工具の大き
さ、自由曲面の形状に応じて削り過ぎ量が予想外に変化
し、かくして加工精度が未だ不十分な問題があった。 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、加工精
度の高い製品を製作することができるオフセツトデータ
の作成方法を提案しようとするものである。 Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、物体
の表面形状を表す自由曲面を形成する 上に複数のサンプリング点 を得るサンプリング点導出ステツプと、サンプリング点 に囲まれる を得る検出点導出ステツプと、切削工具MBの長さに応じ
た長さの法線 をサンプリング点 上に立てる法線ベクトル算出ステツプと、サンプリング
点 に対応する法線 で表される代表点 によつて決定される面 との距離を算出する距離算出ステツプと、距離に基づい
てパツチ 分割数を決定する分割数算出ステツプとをもつようにす
る。 Ｆ作用 で決まる面又は直線LBまでの距離ｄを検出するようにす
れば、削り過ぎ量を高い精度で検出することができ、か
くして当該検出結果に基づいて分割数を設定することに
より、高い加工精度の製品を得ることができる。 Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。 （G1）第１の実施例 第14図との対応部分に同一符号を付して示す第１図
は、第１の実施例による削り過ぎ量の検出原理を示すも
のである。 この場合、第２図に示すように、オフセツトデータを
作成する演算処理装置においては、ステツプSP1からス
テツプSP2に移つて、 上におけるサンプリング点 の中間位置の点（以下検出点と呼ぶ） を得る。 すなわち、サンプリング点 のパラメータｖの値が等しく、パラメータｕの値が値ui
及びui+1で表されるとき、サンプリング点 と等しい値のパラメータｖ及び次式 の関係式で表される値uicのパラメータｕを（１）式に
代入して、パツチ を得る。 続いてステツプSP3に移つて、代表点 で決まる直線LBと当該検出点 間の距離（すなわち代表点 を結ぶ直線LBと直交して直線LB及び検出点 を結ぶ線分の長さ）ｄを検出する。 このようにすれば、ボールエンドミルMBの最下点Ｐの
位置が距離ｄを表してなる線分の延長線上の点Pdまで移
動してきたとき、当該ボールエンドミルMBの中心位置が
直線LBと距離ｄを表してなる線分の交点 上に位置するようになる。 従つてこの場合においては、当該距離ｄに基づいて、
パツチ から交点Pdまでの距離を算出するようにすれば、ボール
エンドミルMBの中心位置から刃先までの距離Ｒが変化し
たり、パツチ の表面形状が変化したりしても削り過ぎ量を確実に算出
することができる。 すなわち、演算処理装置においては、ステツプSP3か
らステツプSP4に移つて距離Ｒから距離ｄを減算して点P
xから検出点 までの距離を得た後、その絶対値を算出し、かくして、
正しい削り過ぎ量を得ることができる。 続いて演算処理装置は、ステツプSP5に移つて当該処
理手段を終了した後、当該削り過ぎ量に基づいてパツチ の分割数を決定する。 かくして、正確な削り過ぎ量に基づいてパツチ を分割してオフセツトデータを作成することにより、予
想外の削り過ぎの発生を未然に防止して、高い加工精度
の製品を得ることができる。 具体的には第３図及び第４図に示すように、３次元的
な広がりを有するパツチ について、 で決まる４つの平面 までの距離ｄ（i,j）１、ｄ（i,j）２、ｄ（i,j）３及
びｄ（ｉ＋ｊ）４に基づいてオフセツトデータを生成す
る。 すなわち演算処理回路は、ステツSP11からステツプSP
12に移つて、各サンプリング点 のパラメータｕ及びｖの値（ui,vj）、（ui+1,vj）、
（ui+1,vj+1）及び（ui,vj+1）に対して、次式、 の関係式で表される値uic及びvjcのパラメータｕ及びｖ
を（１）式に代入してパツチ 上に検出点 を得る。 続いてステツプSP13に移つて、４つの代表点 のうち代表点 で決まる平面 までの距離ｄ（i,j）１を得、続いてステツプSP14に移
つて代表点 で決まる平面 までの距離ｄ（i,j）２を得る。 続いてステツプSP15に移つて、代表点 で決まる平面 までの距離ｄ（i,j）３を得た後、ステツプSP16に移つ
て代表点 で決まる平面 までの距離ｄ（i,j）４を得る。 続いて演算処理装置は、ステツプSP17に移つて距離Ｒ
からそれぞれ距離ｄ（i,j）１〜ｄ（i,j）４を減算した
後、当該減算結果の最大値を当該サンプリング点 で囲まれるパツチ 上の微小領域の削り過ぎ量として得、ステツプSP18に後
つて当該処理手順を終了する。 実際上ボールエンドミルMBは、NCフライス盤で切削加
工する際に各代表点 を結ぶ直線に沿つて移動する場合のみならず、必要に応
じてボールエンドミルMBの中心位置の走査軌跡が代表点を結ぶ直線を横切つて移動するようになされている。 このような場合において、各代表点 で決まる４つの平面 について、それぞれ距離ｄ（i,j）１〜ｄ（i,j）４を算
出して削り過ぎ量を得、そのうち最も大きな値を当該微
小領域の削り過ぎ量として検出するようにしたことによ
り、常に実際の削り過ぎ量を検出結果以下の値に維持す
ることができ、かくして予想外の削り過ぎの発生を未然
に防止して高い精度で削り過ぎ量を算出することができ
る。 演算処理装置は、続いてサンプリング点 で囲まれる微小領域に隣接するパツチ 上の微小領域について、同様に削り過ぎ量を順次算出
し、その結果サンプリング点の数に対応して得られる削
り過ぎ量のデータから最大値のデータを当該パツチ の削り過ぎ量のデータとして得る。さらに当該パツチ が構成する自由曲面につき、当該パツチ 以外のパツチをサンプリングして当該パツチの削り過ぎ
量のデータを得、その最大値が所定値以上が否かを判断
する。 最大値が所定値以上の場合においては、再び分割数を
再設定して削り過ぎ量のデータを得、改めて所定値以上
か否かを判断し、当該削り過ぎ量が所定以下になつたと
き、当該分割数でパツチを分割してオフセツト多面体を
表すオフセツトデータを作成する。 かくして当該オフセツトデータに基づいて自由曲面の
外形形状でなる製品を切削加工することにより、削り過
ぎ量が確実に所定値以下の加工精度の高い製品を得るこ
とができる。 第１の実施例によれば、サンプリング点Ａi,j、 で囲まれる検出点 が各代表点 で決まる平面までの距離ｄ（i,j）１〜ｄ（i,j）４に基
づいて削り過ぎ量を検出してオフセツトデータを作成す
ることにより、自由曲面でなる外形形状の製品を高い加
工精度で得ることができる。 （G2）第２の実施例 第１図との対応部分に同一符号を付して示す第５図
は、第２の実施例による削り過ぎ量の検出原理を示すも
のである。 この場合第６図に示すように、演算処理装置において
は、ステツプSP21からステツプSP22に移つてパツチ 上におけるサンプリング点 を得た後、続いてステツプSP23に移つて代表点 を結ぶ直線LBの中間の点 を得る。 すなわち第７図に示すように、第１の実施例において
は凹面形状のパツチ について削り過ぎ量を算出する場合において、ボールエ
ンドミルMBの中心位置が代表点 間しか移動しないにも拘わず、検出点 を通つて直線LBと直交する交点 が直線LB上の代表点 より外側位置に得られ、当該交点 との間の距離ｄに基づいて削り過ぎ量が算出される。 従つて、この場合においては、削り過ぎ量が過大に検
出されるおそれがある。 かくしてこの実施例においては、代表点 を結ぶ直線上の中点 とパツチ との距離d1に基づいて、実際にボールエンドミルが移動
する領域で削り過ぎ量を算出する。 このようにすれば、第１の実施例の場合において凹面
形状のパツチにおいて生じるおそれのある削り過ぎ量の
過大な誤検出を未然に防止することができる。 実際上第８図に示すように、パツチ においては、サンプリング点 間の距離を十分小さな値に設定した場合においては、パ
ツチ を中心にしてサンプリング点 間の形状が対象形状の円弧形状になる。 従つて第２の実施例においては、自由曲面に対して粗
い加工精度で製品を切削加工する場合においては、第１
の実施例の場合に比して凸面形状のパツチ において誤差が生じることを避け得ないのに対し、加工
精度を高くするためにパツチの分割数を多くして削り過
ぎ量を小さな値に設定する場合においては、代表点 を結ぶ直線LBの中点 を通つて当該直線LBと直交する直線の交点 とはほぼ等しい位置に得られ、第１の実施例の場合と同
様に高い精度で削り過ぎ量を検出することができる。 かくして第２の実施例によれば、第１の実施例の場合
のように削り過ぎ量が過大に検出されるおそれを未然に
防止して高い加工精度で加工する場合になればなる程高
い精度で削り過ぎ量を検出することができる。 すなわち、演算処理装置においてはステツプSP23から
ステツプSP24に移つて検出点 から中点 までの距離d1を得、ステツプSP25に移つて距離Ｒから距
離ｄを減算した後、その絶対値でなる削り過ぎ量を算出
し、続いてステツプSP26に移つて当該処理手段を終了す
る。 具体的には第９図及び第10図に示すように、３次元的
な広がりを有するパツチ について、検出点 から各代表点 で囲まれた微小領域の対角線LB1及びLB2の中点 までの距離ｄ（i,j）１及びｄ（i,j）２に基づいてオフ
セツトデータを生成する。 すなわち演算処理回路は、ステツプSP31からステツプ
SP32に移つて、各サンプリング点 の中間位置に検出点を得る。 続いてステツプSP33に移つて４つの代表点 のうち代表点 で決まる直線LB（すなわち代表点 を結ぶ直線LB1）の中点 を得、続いてステツプSP34に移つて代表点 で決まる直線LB2（すなわち代表点 を結ぶ直線LB2）の中点 を得る。 続いて、ステツプSP35に移つて、中点 までの距離ｄ（i,j）１を得、続いてステツプSP36に移
つて、中点 までの距離ｄ（i,j）２を得る。 続いて演算処理装置は、ステツプSP37に移つて距離Ｒ
からそれぞれ距離ｄ（i,j）１及び距離ｄ（i,j）２を減
算し、当該減算結果の最大値を当該サンプリング点 で囲まれるパツチ 上の微小領域の削り過ぎ量として得た後、ステツプSP38
に後つて当該処理手順を終了する。 かくして、当該削り過ぎ量に基づいてパツチ の分割数を決定してオフセツトデータを作成することに
より、自由曲面の外形形状でなる製品を、高い加工精度
で切削加工することができる。 このとき、第１の実施例においては、３次元的な広が
りを有するパツチ について削り過ぎ量を算出する場合、４つの各代表点 で決まる４つの平面について検出点 からの距離を算出して削り過ぎ量を算出するのに対し、
この実施例においては、対角線の中点から削り過ぎ量を
算出するようにしたことにより２本の対角線について距
離を算出するだけで良く、その分全体の演算処理を簡略
化することができる。 第２の実施例によれば、ボールエンドミルが実際に移
動する範囲で、検出点Ｇi,jから代表点で決まる直線ま
での距離に基づいて削り過ぎ量を算出したことにより、
削り過ぎ量を過大に検出するおそれを未然に防止して第
１の実施例と同様の効果を得ることができる。 （G3）他の実施例 （１） 上述の実施例においては、刃先がＺ方向から下
方に向くように工具が取り付けられた３軸制御型工具を
使用したスライス盤を用いて加工するようにした実施例
について述べたが、工具としてはこれに限らず、例えば
刃先方向を任意に変更し得るような構成の工具を使用す
るフライス盤に用いても上述の場合と同様の効果を得る
ことができる。 （２） さらに上述の実施例においては、ベジエ式で表
されるパツチを四辺形の微小領域に分割して、その頂点
位置のデータに基づいてオフセツト多面体を形成するよ
うにした場合について述べたが、これに代えオフセツト
多面体をベジエ式、Ｂ−スプライン式などの関数を演算
することによつて形成する場合、さらにはＢ−スプライ
ン式等において表される自由曲面からオフセツト多面体
を形成する場合等に適用しても上述の場合と同様の効果
を得ることができる。 Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、パツチ上の検出点から
代表点で決まる面又は直線までの距離に基づいて、削り
過ぎ量を検出してオフセツトデータを作成することによ
り、加工精度の高い製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による第１の実施例の削り過ぎ量の検出
原理を示す略線図、第２図はその処理手順を示すフロー
チヤート、第３図はその具体的な検出方法を示す略線
図、第４図はその処理手順を示すフローチヤート、第５
図は本発明による第２の実施例の削り過ぎ量の検出原理
を示す略線図、第６図はその処理手順を示すフローチヤ
ート、第７図及び第８図はその説明に供する略線図、第
９図はその具体的な検出方法を示す略線図、第10図はそ
の処理手順を示すフローチヤート、第11図は自由曲線を
表すパツチを示す略線図、第12図はオフセツトデータの
作成方法を示す略線図、第13図及び第14図は従来の削り
過ぎ量の検出方法を示す略線図である。
原理を示す略線図、第２図はその処理手順を示すフロー
チヤート、第３図はその具体的な検出方法を示す略線
図、第４図はその処理手順を示すフローチヤート、第５
図は本発明による第２の実施例の削り過ぎ量の検出原理
を示す略線図、第６図はその処理手順を示すフローチヤ
ート、第７図及び第８図はその説明に供する略線図、第
９図はその具体的な検出方法を示す略線図、第10図はそ
の処理手順を示すフローチヤート、第11図は自由曲線を
表すパツチを示す略線図、第12図はオフセツトデータの
作成方法を示す略線図、第13図及び第14図は従来の削り
過ぎ量の検出方法を示す略線図である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．物体の表面形状を表す自由曲面を形成するパツチを
分割して該パツチ上に複数のサンプリング点を得るサン
プリング点導出ステツプと、 上記サンプリング点に囲まれる上記パツチ上の微小領域
に検出点を得る検出点導出ステツプと、 切削工具の長さに応じた長さの法線ベクトルを上記サン
プリング点に立てる法線ベクトル算出ステツプと、 上記サンプリング点に対応する上記法線ベクトルで表さ
れる代表点によつて決定される面と上記検出点との距離
を算出する距離算出ステツプと、 上記距離に基づいて上記パツチの分割数を決定する分割
数を算出する分割数算出ステツプと を有することを特徴とするオフセツトデータ作成方法。 ２．上記距離算出ステツプにおいて、上記サンプリング
点に対応する上記法線ベクトルで表される代表点によつ
て決定される面は、少なくとも３つの上記代表点によつ
て決定される平面であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載のオフセツトデータ作成方法。 ３．物体の表面形状を表す自由曲面を形成するパツチを
分割して該パツチ上に複数のサンプリング点を得るサン
プリング点導出ステツプと、 上記サンプリング点に囲まれる上記パツチ上の微小領域
に検出点を得る検出点導出ステツプと、 切削工具の長さに応じた長さの法線ベクトルを上記サン
プリング点上に立てる法線ベクトル算出ステツプと、 上記サンプリング点に対応する上記法線ベクトルで表さ
れる代表点によつて決定される直線と上記検出点との距
離を算出する距離算出ステツプと、 上記距離に基づいて上記パツチの分割数を決定する分割
数を算出する分割数算出ステツプと を有することを特徴とするオフセツトデータ作成方法。 ４．上記距離算出ステツプにおいて、上記サンプリング
点に対応する上記法線ベクトルで表される代表点によつ
て決定される直線は、上記代表点によつて囲まれた領域
の対角線であることを特徴とする特許請求の範囲第３項
に記載のオフセツトデータ作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62269996A JP2668895B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | オフセットデータ作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62269996A JP2668895B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | オフセットデータ作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01112308A JPH01112308A (ja) | 1989-05-01 |
| JP2668895B2 true JP2668895B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=17480106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62269996A Expired - Fee Related JP2668895B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | オフセットデータ作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2668895B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3705923B2 (ja) | 1998-04-09 | 2005-10-12 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | 画像処理装置および画像処理方法、プログラム提供媒体、並びにデータ提供媒体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6177904A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-21 | Fanuc Ltd | ならい動作による数値情報作成方法 |
-
1987
- 1987-10-26 JP JP62269996A patent/JP2668895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01112308A (ja) | 1989-05-01 |
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|---|---|---|---|
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