JP3187812B2 - オフセツト曲面データ作成方法 - Google Patents
オフセツト曲面データ作成方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
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４図及び第５図）
Ｄ発明が解決しようとする問題点（第４図〜第６図）
Ｅ問題点を解決するための手段（第１図〜第３図）
Ｆ作用（第１図〜第３図）
Ｇ実施例（第１図〜第４図）
Ｈ発明の効果
Ａ産業上の利用分野
本発明はオフセツト曲面データ作成方法に関し、例え
ばCAD（computer aide design）、又はCAM（computer a
ided manufactuirng）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曲面データを作成する
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、自由曲面作成方法によつて作成された２つ
の隣接するパツチについて、工具の軌跡を表すオフセツ
ト曲面データを作成する方法において、共有境界におい
て接平面連続の条件が成り立たない条件の下に互いに接
続された２つのパツチについて、オフセツト曲面データ
が互いに不連続になる空間において、オフセツト曲面デ
ータを確実に補間することにより、工具を不連続な２つ
のオフセツト曲面データに基づいて移動させる際に、共
有境界位置において工作機械の工具を異常な動作をさせ
ないように制御し得る。 Ｃ従来の技術 例えばCADの手法を用いて自由曲面をもつた物体の形
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（これを節点と呼ぶ）を指定し、当該指定された複数
の節点を結ぶ境界曲線網を所望のベクトル関数を用いて
コンピュータによつて演算させることにより、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。かくし
て境界曲線によつて囲まれた多数の枠組み空間を形成す
ることができる（このような処理を枠組み処理と呼
ぶ）。 かかる枠組み処理によつ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物体の大まか
な形状を表しており、各枠組み空間を囲む境界曲線を用
いて所定のベクトル関数によつて表現できる曲面を物体
の細部の表面形状として補間演算することができれば、
全体としてデザイナが物体について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。ここで各枠組み空間に張られた曲面は全体
の曲面を構成する基本要素を形成し、これをパツチと呼
ぶ。 ところで生成した自由曲面全体としてより自然な外形
形状をもたせるために、共有境界を挟んで隣接する２つ
の枠組み空間に、当該共有境界において接平面連続の条
件を満足するようなパツチを張るように、共有境界周り
の制御辺ベクトルを設定し直すようにした自由曲面作成
方法が提案されている（特願昭60−277448号）。 この自由曲面作成方法は、例えば第４図に示すように
２つのパツチ を滑らかに接続するために、枠組み処理によつて与えら
れた節点 に基づいて、隣接するパツチ の共有境界COM1において接平面連続の条件が成り立つよ
うな制御辺ベクトル を設定し、これらの制御辺ベクトルによつて内部制御点 を設定し直すことを原理としている。 このような手法を他の共有境界COM2、COM3、COM4につ
いても適用すれば、結局パツチ は隣接するパツチと接平面連続の条件の下に滑らかに接
続することができる。 この明細書において、接平面とは共有境界の各点にお
けるｕ方向及びｖ方向の接線ベクトルによつて形成され
る平面を意味し、例えば第４図の共有境界COM1上の各点
について、パツチ の接平面が同一のとき接平面連続の条件が成り立つ。 すなわち共有境界COM1上の点（０、ｖ）についての接
平面連続の条件は第５図に示すようにして決められる。
すなわちパツチ について、共有境界COM1を横断する方向（すなわちｕ方
向）の接線ベクトル 及び共有境界COM1に沿う方向（すなわちｖ方向）の接線
ベクトル の法線ベクトルは、 で表され、またパツチ について、共有境界COM1を横断する方向の接線ベクトル 及び共有境界COM1に沿う方向の接線ベクトル の法線ベクトル は、 で表される。 このような条件の下に、接平面連続というためには、
接線ベクトル が同一平面に存在しなければならず、その結果法線ベク
トル は同一方向に向くことになる。 これを実現するためには、次式 が成り立つように、内部制御点 を設定すれば良い。ここでλ（ｖ）、μ（ｖ）、ν
（ｖ）はスカラ量である。またパツチ は次式 のように、３次のベジエ式でなるベクトル関数 を用いて表現する。ｕ及びｖはｕ方向及びｖ方向のパラ
メータ、Ｅ及びＦはシフト演算子である。 なおこの明細書において、枠組み空間の境界曲線を表
す節点及び制御点と、パツチ内部の曲面を表す内部制御
点とを含んで制御点と呼ぶ。 Ｄ発明が解決しようとする問題点 このようにして生成されたパツチ で表される外形形状の製品を例えばNC工作機械でなるフ
ライス盤を用いて製作しようとする場合、フライス盤の
工具を次式 のように、加工目標となるパツチ の表面を表す位置データに対して、 で表される平行移動量だけ法線方向に平行移動した面で
なるオフセツト曲面データ を生成すれば良いと考えられる。ここでＲは工具の中心
位置から刃先までの距離を表す。 このように、（５）式及び（６）式で表されるオフセ
ツト曲面データ を工作機械の制御装置に入力することにより、工具をそ
の中心がオフセツト曲面データ によつて表される自由曲面上を移動するように制御すれ
ば、その刃先の中心が当該オフセツト曲面データ に対して平行な曲面上を移動することにより、結局パツ
チ で表現された曲面を切削することができる。 第４図について上述したように、互いに隣接する２つ
のパツチ 間が接平面連続の条件の下に接続されている場合には、
共有境界COM1の位置においてパツチ の法線ベクトルが互いに一致することにより、切削作業
時に入力される平行移動データ （（５）式及び（６）式）が互いに等しくなる。従つて
工具はパツチ の表面を切削作業するときと同じ条件の下に、境界位置
をスムーズに移動しながら切削加工を続けることができ
る。 ところが第６図に示すように、隣接する２つのパツチ が共有境界COMにおいて接平面連続の条件が成り立たな
い不連続な状態で接続されている場合には、当該共有境
界COMの位置においてオフセツト曲面データ が共有境界COMの位置近傍において欠落して不連続空間
が生ずる問題がある。 第６図において は、それぞれパツチ を表す制御点を示し、これらの制御点によつて（５）式
及び（６）式のパツチ の演算が実行され、かくして（５）式及び（６）式によ
つて制御点 に対応するするオフセツト曲面データ を表す位置データ が演算される。 かかる演算において、共有境界COMを表す制御点 に対応する共有境界COM上の点の法線ベクトルは、パツ
チにおいて異なる値をもつているときには、これに応じて
（５）式及び（６）式の演算によつて求められるオフセ
ツト曲面データ の位置データ は、互いに異なる位置を表すことになり、かくして工具
の移動空間において、位置データ の工具の移動軌跡を指定するデータは得られないことに
なる。 この不連続空間においては、パツチ の共有境界COM位置まで切削作業を続けてきた工具が、
共有境界COMの近傍において異常な移動軌跡を描くよう
な動作をするおそれがあり、これを放置すれば、被加工
対象の共有境界COMの近傍部分を不必要に削り落とすお
それがある。 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、オフセ
ツト曲面データ間に不連続空間が生じた場合にも、切削
している加工形状に対して工具が異常な加工動作をする
ことを未然に防止し得るようなオフセツト曲面データを
容易に作成し得るようにしたオフセツト曲面データ作成
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、CAD
装置を用いて物体の形状に近似させたベクトル関数で表
され、かつ原則として共有境界COMにおいて互いに隣接
する第１及び第２のパツチ を接平面連続の条件の下で接続してなる物体の形状を表
す曲面の曲面データに基づいて、工具の形状に基づくオ
フセツト量だけオフセツトした第１及び第２のオフセツ
ト曲面データを生成するオフセツト曲面データ作成方法
において、物体の形状を表す曲面のうち、共有境界COM
において接平面が不連続である曲面部分について、第１
及び第２のパツチ の共有境界COMを表す各点において、第１のパツチ に対する第１のオフセツト曲面データ によつて表される第１の不連続端面に直交して外交に向
く第１のベクトル群 を求めると共に、第２のパツチ に対応する第２のオフセツト曲面データ によつて表される法線ベクトルでなる第２のベクトル群 を求め、第２のベル群 を法線ベクトルとする面と第１のベクトル群 との各交点位置を求め、当該交点位置データ を、第１及び第２のオフセツト曲面データに生ずる不連
続空間における第３のオフセツト曲面データとして補間
することにより生成したオフセツト曲面データによつて
工具の移動経路を制御するようにする。 Ｆ作用 第１及び第２のパツチ が、共有境界COMを介して接平面連続の条件を満足しな
い条件で接続されている場合には、第１及び第２のパツ
チ に対応する第１及び第２のオフセツト曲面データ 間にオフセツト曲面データが存在しない不連続空間が生
ずる。 当該不連続空間について、第１のオフセツト曲面デー
タ に基づいてこの不連続端面に直交して外交に向く第１の
ベクトル群 と、第２オフセツト曲面データ の対応する点に生ずる法線ベクトルとでなる第２のベク
トル群 の面との交点 を求め、この交点データ をオフセツト曲面データとして補間するようにする。 このようにすれば、第１及び第２のオフセツト曲面デ
ータ によつて移動される工作機械の工具が、共有境界COMの
位置まで切削加工して来たとき、工具の補間データ の位置に移動させるようにすることにより、被加工対象
の共有境界COMの部分を削り落すような異常な動作を起
こさせるおそれを未然に防止し得る。 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。 この実施例の場合、オフセツト曲面データ作成装置の
中央処理ユニツト（CPU）は、予め自由曲面作成装置に
よつて作成されたパツチ （第４図）のデータを必要に応じて読み出しながら第１
図のステツプSP1からオフセツト曲面データの補間演算
プログラムに入る。 オフセツト曲面データ作成装置は、続くステツプSP2
において共有境界COM上の法線がパツチ について互いに共通か否かのチエツクをする。 ここで肯定結果が得られれば、第４図について上述し
たようにパツチ は接平面連続の条件を満足するように接続されているこ
とが分り、この場合にはオフセツト曲面データ 間に不連続空間が生ずることはないので、オフセツト曲
面データ作成装置は直ちにステツプSP3に移つて当該プ
ログラムを終了する。 これに対してステツプSP2において否定結果が得られ
たとき、オフセツト曲面データ作成装置は、ステツプSP
4に移つて共有境界COMを表す制御点のうち第０番目の点 （第６図）について補間演算の実行を開始する。 すなわちｕ＝０、ｖ＝０の点 について第２図に示すように、パツチ に対するオフセツト曲面データ のうち、共有境界COMを表す制御点 に対応する点 に関するデータから、次式 で表されるベクトル を求める。 ベクトル は点 についての平行曲面データ（（５）式の第２項）を表
し、点 から点までの差ベクトルでなる。 またベクトル は、ベクトル によつて表される位置ベクトル を基準にして共有境界COMを表すｕ＝０、ｖ＝１の点 に対応するオフセツト曲面データ を表すベクトルでなる。 このようにして得たベクトル は、パツチ に関連するオフセツト曲面データ のうち、共有境界COMにおいて生じた不連続空間のう
ち、点 を中心として点 で囲まれる端面部分の高さ及び点 における端面の傾きを表しており、従つてベクトル について次式 のように外積を求めれば、端面部分 における法線ベクトル を求めることができる。 かくしてオフセツト曲面データ作成装置は、第１のパ
ツチ に関するオフセツト曲面データ のうち、共有境界COMを表す第０番目の点 の近傍のデータに基づいて、不連続端面 の高さ及び傾きを表す法線ベクトル についてのデータを求めることができる。 オフセツト曲面データ作成装置は、続いてステツプSP
5に移つて第２のパツチ についてのオフセツト曲面データ から、共有境界COMを表す制御点 に対応するオフセツト曲面データ から次式 の演算を実行することによつて までのベクトル を求め、このベクトル と同じ方向の法線ベクトル をオフセツト曲面データのうち、共有境界COM位置の不連続端面のうちの端面部
分、すなわち点 を表すデータとして点 における法線ベクトル を求めることができる。 ところでこ法線ベクトル には、点 における面M02（法線ベクトル を法線とする面で、これを法線ベクトル の面と呼ぶ）を考えることができ、オフセツト曲面デー
タ作成装置は次のステツプSP6において、当該法線ベク
トル の面M02と、点 における法線ベクトル の交点を表す位置ベクトル を演算する。 かかる演算の結果求めることができた点 を表す位置ベクトルは、共有境界COMを表す点 を含むパツチ についてのオフセツト曲面データ において不連続端面に直交する方向に延長する線上にあ
り、かつ第２のパツチ のオフセツト曲面データ の法線ベクトル と直交する面内にある。 従つて工具の中心を第１のパツチ のオフセツト曲面データ に基づいて、共有境界COM上を通過しながら例えばｖ＝
０で表される線上の曲面 の曲面を切削加工して行く過程において、先ずパツチ を加工しながら工具の中心がパツチ に到達したとき、続いてパツチ の加工を点 から開始するまでの間に、工具の中心を まで移動させ、続いてこの まで中心が移動するように工具を移動させれば、工具の
刃先が一旦共有境界COMの点 を離れた状態を維持させながら、工具の中心を第１のオ
フセツト曲面データ から第２のオフセツト曲面データ まで移動させることができることになる。 かくして工具の中心が第１のパツチ のオフセツト曲面データから、第２のパツチ のオフセツト曲面データ にまで移動する間に、工具の刃先が余分に被加工対象を
削り落すような異常動作をするおそれを有効に回避し得
る。 やがて工具の中心が第２のパツチ の共有境界COM上の点 に対応する点 に到達すると、以後工具の中心がオフセツト曲面データ 上を移動して行くことにより、工具の刃先によつて第２
のパツチ の切削加工を共有境界COM上の点 から再開することができるようなデータを作成すること
ができる。 オフセツト曲面データ作成装置は、点 のデータを演算により求めた後、以下同様にして共有境
界COMを表す点 （第３図）について同様の演算を実行することによつ
て、法線ベクトル を求め、これに基づいて、不連続空間に対応する点 を同様の手法に基づいて演算した後、ステツプSP8に移
つて当該演算によつて求めた位置データ をオフセツト曲面データ 間における工具の移動位置を表すオフセツト曲面データ
として補間する。 かくしてオフセツト曲面データ作成装置は、上述のス
テツプSP3に移つてオフセツト曲面データの補間プログ
ラムを終了する。 以上のようにして作成されたオフセツト曲面データを
用いて工作機械の工具を移動させれば、第１のパツチ 及び第２のパツチ に対応するオフセツト曲面データ に沿つて工具の中心を移動させることによつて、第１及
び第２のパツチ を切削加工することができる。 これと共に第１のパツチ のオフセツト曲面データ に基づいて工具を移動させている状態から、第２のパツ
チ のオフセツト曲面データ の加工に移るまでの間に、第６図について上述したよう
に、第１及び第２のパツチ 間が接平面連続の条件の下に接続されていなかつたため
に不連続空間が生じた場合にも、点 の位置データをオフセツト曲面データとして補間するこ
とにより、結局工作機械に装着された被加工対象を、第
１のパツチ のデータによつて表される自由曲面及び第２のパツチによつて表される自由曲面を、補間されたオフセツト曲
面データ を用いてスムーズに切削加工することができる。 かくするにつきパツチ 間の共有境界COMの位置において、工具が異常動作して
過剰に被工作対象を切削するようなおそれを有効に防止
し得る。 Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、接平面連続の条件が成
り立たない条件の下に接続された２つのパツチ によつて表される自由曲面を有する物体の切削加工する
ために、工作機械の工具の移動軌跡を表すオフセツト曲
面データを作成する際に、当該接平面連続の条件が成り
立たない共有境界位置において、工具の移動点を表すオ
フセツト曲面データ を補間することにより、当該共有境界近傍において異常
に削り過ぎるような加工データを発生するおそれを有効
に防止し得る。
ばCAD（computer aide design）、又はCAM（computer a
ided manufactuirng）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曲面データを作成する
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、自由曲面作成方法によつて作成された２つ
の隣接するパツチについて、工具の軌跡を表すオフセツ
ト曲面データを作成する方法において、共有境界におい
て接平面連続の条件が成り立たない条件の下に互いに接
続された２つのパツチについて、オフセツト曲面データ
が互いに不連続になる空間において、オフセツト曲面デ
ータを確実に補間することにより、工具を不連続な２つ
のオフセツト曲面データに基づいて移動させる際に、共
有境界位置において工作機械の工具を異常な動作をさせ
ないように制御し得る。 Ｃ従来の技術 例えばCADの手法を用いて自由曲面をもつた物体の形
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（これを節点と呼ぶ）を指定し、当該指定された複数
の節点を結ぶ境界曲線網を所望のベクトル関数を用いて
コンピュータによつて演算させることにより、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。かくし
て境界曲線によつて囲まれた多数の枠組み空間を形成す
ることができる（このような処理を枠組み処理と呼
ぶ）。 かかる枠組み処理によつ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物体の大まか
な形状を表しており、各枠組み空間を囲む境界曲線を用
いて所定のベクトル関数によつて表現できる曲面を物体
の細部の表面形状として補間演算することができれば、
全体としてデザイナが物体について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。ここで各枠組み空間に張られた曲面は全体
の曲面を構成する基本要素を形成し、これをパツチと呼
ぶ。 ところで生成した自由曲面全体としてより自然な外形
形状をもたせるために、共有境界を挟んで隣接する２つ
の枠組み空間に、当該共有境界において接平面連続の条
件を満足するようなパツチを張るように、共有境界周り
の制御辺ベクトルを設定し直すようにした自由曲面作成
方法が提案されている（特願昭60−277448号）。 この自由曲面作成方法は、例えば第４図に示すように
２つのパツチ を滑らかに接続するために、枠組み処理によつて与えら
れた節点 に基づいて、隣接するパツチ の共有境界COM1において接平面連続の条件が成り立つよ
うな制御辺ベクトル を設定し、これらの制御辺ベクトルによつて内部制御点 を設定し直すことを原理としている。 このような手法を他の共有境界COM2、COM3、COM4につ
いても適用すれば、結局パツチ は隣接するパツチと接平面連続の条件の下に滑らかに接
続することができる。 この明細書において、接平面とは共有境界の各点にお
けるｕ方向及びｖ方向の接線ベクトルによつて形成され
る平面を意味し、例えば第４図の共有境界COM1上の各点
について、パツチ の接平面が同一のとき接平面連続の条件が成り立つ。 すなわち共有境界COM1上の点（０、ｖ）についての接
平面連続の条件は第５図に示すようにして決められる。
すなわちパツチ について、共有境界COM1を横断する方向（すなわちｕ方
向）の接線ベクトル 及び共有境界COM1に沿う方向（すなわちｖ方向）の接線
ベクトル の法線ベクトルは、 で表され、またパツチ について、共有境界COM1を横断する方向の接線ベクトル 及び共有境界COM1に沿う方向の接線ベクトル の法線ベクトル は、 で表される。 このような条件の下に、接平面連続というためには、
接線ベクトル が同一平面に存在しなければならず、その結果法線ベク
トル は同一方向に向くことになる。 これを実現するためには、次式 が成り立つように、内部制御点 を設定すれば良い。ここでλ（ｖ）、μ（ｖ）、ν
（ｖ）はスカラ量である。またパツチ は次式 のように、３次のベジエ式でなるベクトル関数 を用いて表現する。ｕ及びｖはｕ方向及びｖ方向のパラ
メータ、Ｅ及びＦはシフト演算子である。 なおこの明細書において、枠組み空間の境界曲線を表
す節点及び制御点と、パツチ内部の曲面を表す内部制御
点とを含んで制御点と呼ぶ。 Ｄ発明が解決しようとする問題点 このようにして生成されたパツチ で表される外形形状の製品を例えばNC工作機械でなるフ
ライス盤を用いて製作しようとする場合、フライス盤の
工具を次式 のように、加工目標となるパツチ の表面を表す位置データに対して、 で表される平行移動量だけ法線方向に平行移動した面で
なるオフセツト曲面データ を生成すれば良いと考えられる。ここでＲは工具の中心
位置から刃先までの距離を表す。 このように、（５）式及び（６）式で表されるオフセ
ツト曲面データ を工作機械の制御装置に入力することにより、工具をそ
の中心がオフセツト曲面データ によつて表される自由曲面上を移動するように制御すれ
ば、その刃先の中心が当該オフセツト曲面データ に対して平行な曲面上を移動することにより、結局パツ
チ で表現された曲面を切削することができる。 第４図について上述したように、互いに隣接する２つ
のパツチ 間が接平面連続の条件の下に接続されている場合には、
共有境界COM1の位置においてパツチ の法線ベクトルが互いに一致することにより、切削作業
時に入力される平行移動データ （（５）式及び（６）式）が互いに等しくなる。従つて
工具はパツチ の表面を切削作業するときと同じ条件の下に、境界位置
をスムーズに移動しながら切削加工を続けることができ
る。 ところが第６図に示すように、隣接する２つのパツチ が共有境界COMにおいて接平面連続の条件が成り立たな
い不連続な状態で接続されている場合には、当該共有境
界COMの位置においてオフセツト曲面データ が共有境界COMの位置近傍において欠落して不連続空間
が生ずる問題がある。 第６図において は、それぞれパツチ を表す制御点を示し、これらの制御点によつて（５）式
及び（６）式のパツチ の演算が実行され、かくして（５）式及び（６）式によ
つて制御点 に対応するするオフセツト曲面データ を表す位置データ が演算される。 かかる演算において、共有境界COMを表す制御点 に対応する共有境界COM上の点の法線ベクトルは、パツ
チにおいて異なる値をもつているときには、これに応じて
（５）式及び（６）式の演算によつて求められるオフセ
ツト曲面データ の位置データ は、互いに異なる位置を表すことになり、かくして工具
の移動空間において、位置データ の工具の移動軌跡を指定するデータは得られないことに
なる。 この不連続空間においては、パツチ の共有境界COM位置まで切削作業を続けてきた工具が、
共有境界COMの近傍において異常な移動軌跡を描くよう
な動作をするおそれがあり、これを放置すれば、被加工
対象の共有境界COMの近傍部分を不必要に削り落とすお
それがある。 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、オフセ
ツト曲面データ間に不連続空間が生じた場合にも、切削
している加工形状に対して工具が異常な加工動作をする
ことを未然に防止し得るようなオフセツト曲面データを
容易に作成し得るようにしたオフセツト曲面データ作成
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、CAD
装置を用いて物体の形状に近似させたベクトル関数で表
され、かつ原則として共有境界COMにおいて互いに隣接
する第１及び第２のパツチ を接平面連続の条件の下で接続してなる物体の形状を表
す曲面の曲面データに基づいて、工具の形状に基づくオ
フセツト量だけオフセツトした第１及び第２のオフセツ
ト曲面データを生成するオフセツト曲面データ作成方法
において、物体の形状を表す曲面のうち、共有境界COM
において接平面が不連続である曲面部分について、第１
及び第２のパツチ の共有境界COMを表す各点において、第１のパツチ に対する第１のオフセツト曲面データ によつて表される第１の不連続端面に直交して外交に向
く第１のベクトル群 を求めると共に、第２のパツチ に対応する第２のオフセツト曲面データ によつて表される法線ベクトルでなる第２のベクトル群 を求め、第２のベル群 を法線ベクトルとする面と第１のベクトル群 との各交点位置を求め、当該交点位置データ を、第１及び第２のオフセツト曲面データに生ずる不連
続空間における第３のオフセツト曲面データとして補間
することにより生成したオフセツト曲面データによつて
工具の移動経路を制御するようにする。 Ｆ作用 第１及び第２のパツチ が、共有境界COMを介して接平面連続の条件を満足しな
い条件で接続されている場合には、第１及び第２のパツ
チ に対応する第１及び第２のオフセツト曲面データ 間にオフセツト曲面データが存在しない不連続空間が生
ずる。 当該不連続空間について、第１のオフセツト曲面デー
タ に基づいてこの不連続端面に直交して外交に向く第１の
ベクトル群 と、第２オフセツト曲面データ の対応する点に生ずる法線ベクトルとでなる第２のベク
トル群 の面との交点 を求め、この交点データ をオフセツト曲面データとして補間するようにする。 このようにすれば、第１及び第２のオフセツト曲面デ
ータ によつて移動される工作機械の工具が、共有境界COMの
位置まで切削加工して来たとき、工具の補間データ の位置に移動させるようにすることにより、被加工対象
の共有境界COMの部分を削り落すような異常な動作を起
こさせるおそれを未然に防止し得る。 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。 この実施例の場合、オフセツト曲面データ作成装置の
中央処理ユニツト（CPU）は、予め自由曲面作成装置に
よつて作成されたパツチ （第４図）のデータを必要に応じて読み出しながら第１
図のステツプSP1からオフセツト曲面データの補間演算
プログラムに入る。 オフセツト曲面データ作成装置は、続くステツプSP2
において共有境界COM上の法線がパツチ について互いに共通か否かのチエツクをする。 ここで肯定結果が得られれば、第４図について上述し
たようにパツチ は接平面連続の条件を満足するように接続されているこ
とが分り、この場合にはオフセツト曲面データ 間に不連続空間が生ずることはないので、オフセツト曲
面データ作成装置は直ちにステツプSP3に移つて当該プ
ログラムを終了する。 これに対してステツプSP2において否定結果が得られ
たとき、オフセツト曲面データ作成装置は、ステツプSP
4に移つて共有境界COMを表す制御点のうち第０番目の点 （第６図）について補間演算の実行を開始する。 すなわちｕ＝０、ｖ＝０の点 について第２図に示すように、パツチ に対するオフセツト曲面データ のうち、共有境界COMを表す制御点 に対応する点 に関するデータから、次式 で表されるベクトル を求める。 ベクトル は点 についての平行曲面データ（（５）式の第２項）を表
し、点 から点までの差ベクトルでなる。 またベクトル は、ベクトル によつて表される位置ベクトル を基準にして共有境界COMを表すｕ＝０、ｖ＝１の点 に対応するオフセツト曲面データ を表すベクトルでなる。 このようにして得たベクトル は、パツチ に関連するオフセツト曲面データ のうち、共有境界COMにおいて生じた不連続空間のう
ち、点 を中心として点 で囲まれる端面部分の高さ及び点 における端面の傾きを表しており、従つてベクトル について次式 のように外積を求めれば、端面部分 における法線ベクトル を求めることができる。 かくしてオフセツト曲面データ作成装置は、第１のパ
ツチ に関するオフセツト曲面データ のうち、共有境界COMを表す第０番目の点 の近傍のデータに基づいて、不連続端面 の高さ及び傾きを表す法線ベクトル についてのデータを求めることができる。 オフセツト曲面データ作成装置は、続いてステツプSP
5に移つて第２のパツチ についてのオフセツト曲面データ から、共有境界COMを表す制御点 に対応するオフセツト曲面データ から次式 の演算を実行することによつて までのベクトル を求め、このベクトル と同じ方向の法線ベクトル をオフセツト曲面データのうち、共有境界COM位置の不連続端面のうちの端面部
分、すなわち点 を表すデータとして点 における法線ベクトル を求めることができる。 ところでこ法線ベクトル には、点 における面M02（法線ベクトル を法線とする面で、これを法線ベクトル の面と呼ぶ）を考えることができ、オフセツト曲面デー
タ作成装置は次のステツプSP6において、当該法線ベク
トル の面M02と、点 における法線ベクトル の交点を表す位置ベクトル を演算する。 かかる演算の結果求めることができた点 を表す位置ベクトルは、共有境界COMを表す点 を含むパツチ についてのオフセツト曲面データ において不連続端面に直交する方向に延長する線上にあ
り、かつ第２のパツチ のオフセツト曲面データ の法線ベクトル と直交する面内にある。 従つて工具の中心を第１のパツチ のオフセツト曲面データ に基づいて、共有境界COM上を通過しながら例えばｖ＝
０で表される線上の曲面 の曲面を切削加工して行く過程において、先ずパツチ を加工しながら工具の中心がパツチ に到達したとき、続いてパツチ の加工を点 から開始するまでの間に、工具の中心を まで移動させ、続いてこの まで中心が移動するように工具を移動させれば、工具の
刃先が一旦共有境界COMの点 を離れた状態を維持させながら、工具の中心を第１のオ
フセツト曲面データ から第２のオフセツト曲面データ まで移動させることができることになる。 かくして工具の中心が第１のパツチ のオフセツト曲面データから、第２のパツチ のオフセツト曲面データ にまで移動する間に、工具の刃先が余分に被加工対象を
削り落すような異常動作をするおそれを有効に回避し得
る。 やがて工具の中心が第２のパツチ の共有境界COM上の点 に対応する点 に到達すると、以後工具の中心がオフセツト曲面データ 上を移動して行くことにより、工具の刃先によつて第２
のパツチ の切削加工を共有境界COM上の点 から再開することができるようなデータを作成すること
ができる。 オフセツト曲面データ作成装置は、点 のデータを演算により求めた後、以下同様にして共有境
界COMを表す点 （第３図）について同様の演算を実行することによつ
て、法線ベクトル を求め、これに基づいて、不連続空間に対応する点 を同様の手法に基づいて演算した後、ステツプSP8に移
つて当該演算によつて求めた位置データ をオフセツト曲面データ 間における工具の移動位置を表すオフセツト曲面データ
として補間する。 かくしてオフセツト曲面データ作成装置は、上述のス
テツプSP3に移つてオフセツト曲面データの補間プログ
ラムを終了する。 以上のようにして作成されたオフセツト曲面データを
用いて工作機械の工具を移動させれば、第１のパツチ 及び第２のパツチ に対応するオフセツト曲面データ に沿つて工具の中心を移動させることによつて、第１及
び第２のパツチ を切削加工することができる。 これと共に第１のパツチ のオフセツト曲面データ に基づいて工具を移動させている状態から、第２のパツ
チ のオフセツト曲面データ の加工に移るまでの間に、第６図について上述したよう
に、第１及び第２のパツチ 間が接平面連続の条件の下に接続されていなかつたため
に不連続空間が生じた場合にも、点 の位置データをオフセツト曲面データとして補間するこ
とにより、結局工作機械に装着された被加工対象を、第
１のパツチ のデータによつて表される自由曲面及び第２のパツチによつて表される自由曲面を、補間されたオフセツト曲
面データ を用いてスムーズに切削加工することができる。 かくするにつきパツチ 間の共有境界COMの位置において、工具が異常動作して
過剰に被工作対象を切削するようなおそれを有効に防止
し得る。 Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、接平面連続の条件が成
り立たない条件の下に接続された２つのパツチ によつて表される自由曲面を有する物体の切削加工する
ために、工作機械の工具の移動軌跡を表すオフセツト曲
面データを作成する際に、当該接平面連続の条件が成り
立たない共有境界位置において、工具の移動点を表すオ
フセツト曲面データ を補間することにより、当該共有境界近傍において異常
に削り過ぎるような加工データを発生するおそれを有効
に防止し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるオフセツト曲面データ作成方法の
一実施例を示すフローチヤート、第２図はその補間デー
タの作成手順を示す略線図、第３図は当該補間の結果得
られるオフセツト曲面データを示す略線図、第４図は隣
接する２つのパツチを接平面連続の条件によつて接続す
るための条件の説明に供する略線図、第５図は接平面連
続の条件の説明に供するベクトル図、第６図は接平面連
続の条件が成り立たない条件の下に接続した２つのパツ
チについてオフセツト曲面データを作成した場合に生ず
る不連続空間の説明に供する略線図である。
一実施例を示すフローチヤート、第２図はその補間デー
タの作成手順を示す略線図、第３図は当該補間の結果得
られるオフセツト曲面データを示す略線図、第４図は隣
接する２つのパツチを接平面連続の条件によつて接続す
るための条件の説明に供する略線図、第５図は接平面連
続の条件の説明に供するベクトル図、第６図は接平面連
続の条件が成り立たない条件の下に接続した２つのパツ
チについてオフセツト曲面データを作成した場合に生ず
る不連続空間の説明に供する略線図である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．CAD装置を用いて、物体の形状に近似させたベクト
ル関数で表され、かつ原則として共有境界において互い
に隣接する第１及び第２のパツチを接平面連続の条件の
下で接続してなる上記物体の形状を表す曲面の曲面デー
タに基づいて、工具の形状に基づくオフセツト量だけオ
フセツトした第１及び第２のオフセツト曲面データを生
成するオフセツト曲面データ作成方法において、 上記物体の形状を表す上記曲面のうち、上記共有境界に
おいて接平面が不連続である曲面部分について、上記第
１及び第２のパツチの共有境界を表す各点において、上
記第１のパツチに対応する上記第１のオフセツト曲面デ
ータによつて表される第１の不連続端面に直交して外方
に向く第１のベクトル群を求めると共に、上記第２のパ
ツチに対応する上記第２のオフセツト曲面データによつ
て表される法線ベクトルでなる第２のベクトル群を求
め、 上記第２のベクトル群を法線ベクトルとする面と上記第
１のベクトル群との各交点位置を求め、当該交点位置デ
ータを、上記第１及び第２のオフセツト曲面データ間に
生ずる不連続空間における第３のオフセツト曲面データ
として補間することにより生成したオフセツト曲面デー
タによつて上記工具の移動経路を制御する ことを特徴とするオフセツト曲面データ作成方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25018686A JP3187812B2 (ja) | 1986-10-21 | 1986-10-21 | オフセツト曲面データ作成方法 |
| CA000549437A CA1282142C (en) | 1986-10-21 | 1987-10-16 | Method for generating offset surface data |
| KR870011552A KR880005535A (ko) | 1986-10-21 | 1987-10-19 | 옵셋곡면 데이터 작성방법 |
| US07/110,503 US4866631A (en) | 1986-10-21 | 1987-10-19 | Method for generating offset surface data |
| EP87115357A EP0264919A3 (en) | 1986-10-21 | 1987-10-20 | Method for generating offset surface data |
| AU79961/87A AU611101B2 (en) | 1986-10-21 | 1987-10-20 | Method for generating offset surface data |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25018686A JP3187812B2 (ja) | 1986-10-21 | 1986-10-21 | オフセツト曲面データ作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63104182A JPS63104182A (ja) | 1988-05-09 |
| JP3187812B2 true JP3187812B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=17204090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25018686A Expired - Fee Related JP3187812B2 (ja) | 1986-10-21 | 1986-10-21 | オフセツト曲面データ作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3187812B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194855A (en) * | 1981-05-27 | 1982-11-30 | Fanuc Ltd | Numerical control system |
-
1986
- 1986-10-21 JP JP25018686A patent/JP3187812B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194855A (en) * | 1981-05-27 | 1982-11-30 | Fanuc Ltd | Numerical control system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63104182A (ja) | 1988-05-09 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |