JP3447472B2 - 旋削ｎｃデータの加工領域及び加工方法決定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は旋削用のＮＣデー
タを自動生成する旋削ＮＣデータの加工領域決定システ
ム及び計算機上で素材形状と部品形状を入力して素材形
状と部品形状に囲まれた領域を加工領域として分割し、
分割された各々の領域に加工属性を付加して旋削用のＮ
Ｃ加工プログラムを作成する加工方法決定システムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ工作機械で素材形状から、これから
加工しようとする部品形状を加工するためにはＮＣデー
タを作成するための加工プログラムが必要である。従来
この加工プログラムを作成するには部品形状、素材形
状、ある部分を加工するための工具とその領域、工具を
走査させる方向、加工条件等多くの入力情報が必要であ
った。従来の加工プログラムの作成方法は、加工領域の
分割、その分割された加工領域への工具の割り当てと工
具を走査させる方向等の加工条件を作業者が自分自身で
計算して決定し、それらを作業者自身が加工プログラム
に入力していた。近年これらの処理を自動化したシステ
ムが使われており、その方法も種々研究、発明され、一
部実用もされている。特開平４−１３７００６号公報に
おいては、形状要素毎に識別子を付加して、この識別子
に基づいて複数の形状要素グループに分割して加工工程
データを作成する方法が述べられている。また、特開平
２−２１６５０４号公報においては、形状に含まれるく
ぼみ形状を抽出する方法が述べられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の旋
削ＮＣデータの加工領域及び加工方法決定システムにお
いては、特開平４−１３７００６号公報に示された方法
では、加工プログラム作成、形状入力の際に付加する情
報が多く、簡単な形状であれば実用的であるが形状が複
雑になると作業者の労力はあまり軽減されず、人的ミス
を引き起こしやすいという課題があった。また、特開平
２−２１６５０４号公報に示された自動的に加工領域を
抽出し分割する方法では、適応できる形状が簡単なもの
に限られている。また、実用化されているシステムの大
半は、くぼみ形状を入力する際にはくぼみの指定をしな
ければならなかったり、くぼみの奥にさらにくぼみ形状
がある場合には、回転主軸に垂直に分割すべき部分と水
平に分割すべき部分の混在する場合などは、ＮＣ加工に
適した分割ができず、熟練者の知識と経験に頼らざるを
得ないという課題があった。

【０００４】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、加工プログラム作成に際し
て加工領域分割、加工方法、加工する方向、工具の選択
等の自動決定を行うことにより、形状データに付加情報
を設定する必要をなくし、作業者が指定する項目を削減
する。このことにより加工プログラムの作成時間を短縮
し、人的ミスを削減することができる旋削ＮＣデータの
加工領域と加工方法決定システムを得ることを目的とす
る。また、この発明は、複雑な部品形状を加工するため
にＮＣ工作機械で加工するのに適した加工領域の分割を
行い、非熟練者が加工プログラムを作成することが可能
な旋削ＮＣデータの加工領域と加工方法決定システムを
得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる旋削Ｎ
Ｃデータの加工領域決定システムは、複数の線分または
曲線分で囲まれている素材形状と複数の線分または曲線
分で囲まれている部品形状とに囲まれる回転軸を軸とし
て旋削加工される加工領域を抽出する加工領域抽出手段
と、前記加工領域から複数の線分または曲線分で囲まれ
ている端面領域を抽出し、前記加工領域を端面領域と第
１の領域とに分割する端面領域抽出手段と、前記第１の
領域を形成する複数の線分または曲線分のそれぞれの一
方の端点から前記第１の領域内のみを通り前記回転軸に
対して垂直方向に生成した垂直線分と前記第１の領域の
他の線分または曲線分との交点を求める交点探索手段
と、前記垂直線分と前記第１の領域の他の線分または曲
線分とで前記第１の領域を分割する第１の分割手段と、
前記第１の分割手段で分割された領域を、この領域を形
成する複数の線分または曲線分のそれぞれの他方の端点
から前記回転軸に対して水平方向に生成した水平線分
と、前記第１の領域の他の線分または曲線分とによって
分割する第２の分割手段とを備え、前記交点探索手段と
前記第１、第２の分割手段とによって前記第１の領域を
垂直方向及び水平方向に分割するべき領域が存在しなく
なるまで分割するものである。ここで、曲線分とは、円
弧等始点と終点とを有する曲線と定義する。

【０００６】また、上記垂直線分及び水平線分のいずれ
か一方または両方は、加工方法及び加工方向のいずれか
一方または両方の加工属性に応じた方向に生成された線
分である。

【０００７】また、第１の領域を囲む線分または曲線分
に加工方法及び加工方向のいずれか一方または両方の加
工属性を付加したものである。

【０００８】この発明にかかる旋削ＮＣデータの加工方
法決定システムは、第２の分割手段で分割された領域に
加工方法及び加工方向のいずれか一方または両方の加工
属性を設定する加工属性設定手段を設けたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本実施の形態の加工領域を示した
図である。図において、ｚ軸の正方向を旋削加工するた
めの回転主軸の方向、ｘ軸をｚ軸に対して垂直な方向と
する。図２は本実施の形態の旋削ＮＣデータの加工領域
と加工方法の決定システムのブロック図である。図にお
いて、１は外部からデータ等の情報を入力する入力部、
２は入力部１から入力された素材形状、部品形状等のデ
ータの情報を格納する形状データメモリ、３は入力部１
から入力された領域抽出、領域分割、加工属性判定等の
規則に関する情報を格納する規則データメモリ、４は入
力部１から入力された工具形状、材質、用途、使用方
向、識別インデックス等の情報を格納する工具データメ
モリである。

【００１０】５は形状データメモリ２に格納された素材
形状、部品形状のデータを基に図１に示したような素材
形状と部品形状に囲まれた領域を加工領域として抽出す
る加工領域抽出部、６は加工領域抽出部５によって抽出
された加工領域を、規則データメモリ３に格納されてい
る規則情報及び部品形状に付加されている加工属性に基
づいて加工領域を分割し、分割された領域を加工属性に
応じて統合する加工領域分割・統合部、７は加工領域分
割・統合部６によって分割された各々の加工領域に対し
て、加工領域の形状データ、規則データメモリ３に格納
されている規則データ、そして、工具データメモリ４に
格納されている工具データから加工方法・加工方向等を
決定し、加工属性を付加する加工属性設定部、８はこれ
らの各種データの情報を外部に出力する出力部である。

【００１１】次に動作について説明する。図３は本実施
の形態の動作を示すフローチャートである。図４〜図１
７は本実施の形態の旋削ＮＣデータの加工領域を示した
図である。図において、ｌｘは素材形状の各要素（以下
で説明する）、ｅｘは部品形状の各要素を示すものとす
る。本実施の形態では、図１に示したような素材形状と
部品形状を入力とした場合を例として動作を説明する。
また、各ステップにおいて変更された形状データ等は逐
次形状データメモリ２に格納されるものとする。はじめ
に、入力部１から素材形状、部品形状を入力し、図４に
示すように、これらの形状を囲む線分のベクトル（以下
要素と呼ぶ）を形状データとして形状データメモリ２に
格納する。（ステップＳ１）なお、形状データの各要素
は図４に示すように矢印の始点を各要素の始点、矢印の
終点を各要素の終点とし、全て時計周りに始点から終点
に向かうように並べられるものとする。この際、入力部
１から入力された形状ではなく、あらかじめ形状データ
メモリ２に蓄積されている形状を用いてもよい。また、
各要素は線分だけに限定するものではなく、曲線分でも
よい。ここで、曲線分とは、円弧等始点と終点とを有す
る曲線と定義する。

【００１２】次に、入力部１から入力された素材形状及
び部品形状から加工するための加工領域を抽出する。ま
ず、図５に示すように加工される部材が工作機械の保持
装置に取り付けられるための領域ＩＣを求め、この領域
ＩＣと素材形状とが重複する領域を加工不可能領域とす
る。そして、この加工不可能領域を素材形状から除去
し、部品形状に統合して図６に示すように部品形状を更
新する。（ステップＳ２） 次に、形状データメモリ２に格納されている部品形状を
構成する各々の形状要素に各加工属性を設定する。この
加工属性は各要素をどのような加工具でどのように加工
するか等を示したもので、例えば外径加工する部位（以
下、外径加工部位と呼ぶ）、内径加工する部位（以下、
内径加工部位と呼ぶ）、端面加工する部位（以下、端面
加工部位と呼ぶ）、逆端面加工する部位（以下、逆端面
加工部位と呼ぶ）の４つの属性に分類する。図１に示し
た形状の場合には、図７に示すように、ｅ２〜ｅ１８に
は外径加工部位、ｅ１には逆端面加工部位、ｅ１９〜ｅ
２３には端面加工部位、ｅ２４〜ｅ２６には内径加工部
位の情報を付加する。（ステップＳ３）本実施の形態で
は、加工属性を４つに分類したが、これは特に４つに限
定するものではない。そして、図８に示すように、各加
工属性が付加された素材形状と部品形状に囲まれた領域
を加工領域Ｓとして抽出する。（ステップＳ４）なお、
加工領域Ｓの各要素は図８に示すように、全て時計と反
対周りに始点から終点に向かうように並べられるものと
する。

【００１３】加工領域Ｓが抽出された後に、抽出された
加工領域Ｓを回転主軸に対して垂直方向に加工する領域
と水平方向に加工する領域とに分割する。はじめに、図
９に示したように加工領域Ｓから端面加工、逆端面加工
をする領域Ｓ０（図９に示した場合には、端面加工領域
Ｓ０のみが分割される）を分割し、領域Ｓ０と他の領域
Ｓ１〜Ｓ３とに分割する。そして、端面領域Ｓ０以外の
領域Ｓ１〜Ｓ３に対して、図１０に示したように加工領
域を加工面から垂直（外径加工部位の場合には、回転主
軸に垂直）におろされた線分（以下、分割線分と呼ぶ）
で分割していき、その後、図１１に示すように、垂直線
分に垂直な方向の線分で分割していく。（後で詳しく説
明する。）（ステップＳ５）

【００１４】次に、規則データメモリ３に格納されてい
る規則に関する情報に基づいて各要素に加工方法、加工
する方向、どのような工具を使用するか等の情報を付加
する。例えば、工具データメモリ４に格納されている工
具データの一部、もしくはすべてを使用工具の候補とし
て与え、その工具情報、各加工領域要素の形状データ、
そして、ＮＣ加工プログラマの経験、知識をもとに作成
した加工方法決定規則等に基づいて細分化した加工領域
の統合、加工方向の変更、あるいは加工方法を溝加工領
域、穴開け加工領域、倣い加工領域等に変更したり、そ
の加工方法に対応した工具を決定する。（ステップＳ
６）

【００１５】次に、規則データメモリ３に格納されてい
る規則に関する情報に基づいてｚ軸に垂直方向・水平方
向に分割された加工領域要素を統合する。例えば、「加
工方法が同じ、かつ加工領域要素が隣接、かつ同じ工具
である加工領域要素は加工領域を統合する」という規則
を採用する場合には、この規則に当てはまる加工領域要
素を抽出し統合する。（ステップＳ７） 最後に、以上の領域形状、加工方法、加工方向、使用工
具等を付加された加工領域データを基に旋削ＮＣデータ
の作成を行う。（ステップ８）

【００１６】次に、ステップＳ５での加工領域の分割方
法の詳細を説明する。はじめに、図８に示した加工領域
Ｓを構成する形状要素に関して各形状要素に付加された
加工属性の中から端面加工部位及び逆端面加工部位の加
工属性が付加された形状要素を全て抽出する。この場
合、ｅ１９〜ｅ２３が端面加工部位の加工属性であるの
でｅ１９〜ｅ２３を抽出する。次に、端面加工部位の属
性が付加されている形状要素の中から最もｚ座標値の大
きい始終点Ｐｚｍａｘを持つ要素を抽出し、図１２に示
すように、そのｚ座標値を通りｚ軸に垂直な直線ｌｔを
生成する。そして、この直線ｌｔと端面加工部位の加工
属性が付加された形状要素ｅ１９〜ｅ２３とから構成さ
れる領域を端面領域Ｓ０として抽出し、他の形状要素と
直線ｌｔとで構成される閉領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を抽出
することにより、図１３に示すように加工領域Ｓを領域
Ｓ０〜Ｓ３に分割する。同様にして、逆端面加工領域を
抽出して、分割する。（図８に示した領域には逆端面加
工領域は存在しない。）

【００１７】この後、加工属性設定部７において、領域
Ｓ１の中から加工属性を付加されている形状要素（以
下、部品形状要素という）を抽出し、この部品形状要素
に付加されている加工属性の種類を抽出して領域Ｓ１の
他の全要素にその属性を付加する。同様にして、領域Ｓ
２、Ｓ３に対しても加工属性の付加を行う。領域Ｓ１の
場合、形状要素ｅ３〜ｅ１８に外径加工部位の属性が付
加されているので、他の形状要素加工部位に外径加工部
位の属性を付加する。同様にして、領域Ｓ２には内径加
工部位の属性、領域Ｓ３には端面加工部位の属性、領域
Ｓ０には端面加工部位の属性を付加する。

【００１８】ここで、領域Ｓ１に注目して、抽出された
加工領域Ｓ１を回転主軸に対して水平方向に加工する領
域と垂直方向に加工する領域とに分割する方法を説明す
る。はじめに、垂直方向に加工する領域に分割する方法
を説明する。まず、図１４に示すように領域Ｓ１を構成
する各形状要素の終点からｘ軸の負の方向に垂直に直線
（以下、分割線分と呼ぶ）を生成し、垂直方向の領域を
切り出す。ただし、領域の切り出しの際には、分割線分
が領域Ｓ１のみを通り初めて領域Ｓ１の形状要素と交わ
る点まで分割線分を生成する。そして、その分割線分と
領域Ｓ１の形状要素で囲まれる領域を１つの領域として
抽出する。もし、分割線分が領域Ｓ１以外の領域を通る
場合には、その分割線分の生成を中止する。１つ垂直方
向の領域を切り出す毎にＳ１を更新し、更新されたＳ１
に対して上記の垂直な領域を分割する処理を行ってい
く。そして、図１５に示すように、最終的に垂直方向に
分割する領域が存在しなくなるまで垂直方向領域を切り
出していく。

【００１９】次に、図１６に示すように、領域Ｓ１から
垂直方向に分割する領域を全て切り出した後、領域Ｓ１
の各形状要素の始点からｚ軸に水平に分割線分を生成
し、水平方向に分割する。以上の処理を行うことで、図
１７に示すように、領域Ｓ１は領域Ｓ１１〜Ｓ１８に分
割される。これらの分割された加工領域は、これ以上ｚ
軸に対して垂直方向にも水平方向にも分割されることが
ない加工領域である。本実施の形態では、はじめに、分
割線分をｘ軸の負の方向に生成させて領域を分割し、そ
の後、ｚ軸に水平な分割線分を生成させてさらに領域を
分割する方法を説明したが、これは、領域Ｓ１の加工属
性が外径加工部位であるので、このような方向の分割線
分を生成させたが、加工属性が内径加工属性の場合に
は、最初に生成させる分割線分の方向をｘ軸の正の方
向、端面加工属性の場合にはｚ軸の正の方向、逆端面加
工属性の場合にはｚ軸の負の方向にし、これらで領域が
分割された後に生成させる分割線分は最初に生成させた
分割線分の方向に対して垂直方向にとるようにする。ま
た、分割線分方向は特にこれらの方向に限定するもので
はなく、ｚ軸に対して垂直あるいは水平な方向でなくて
もよい。

【００２０】本実施の形態では、素材形状と部品形状を
システムに入力すれば、素材形状と部品形状に囲まれる
加工領域を自動的に抽出し、回転主軸に対して垂直方向
に加工する領域と水平方向に加工される領域が混在する
加工領域を適切な加工方法、加工方向を割り当てられる
領域に適切にかつ自動的に分割し、分割された加工領域
に対して加工方法、加工方向等の加工属性を自動的に設
定することができるため、人手により加工属性を入力す
る必要や加工領域を分割する必要が無く加工プログラム
を作成することができるため、加工プログラムの作成時
間を短縮し、人的ミスを削減する効果がある。

【００２１】実施の形態２．図１８は本実施の形態の動
作の一部を示したフローチャートである。実施の形態１
では、加工領域の要素の全ての終点に対して分割線分を
生成し、加工領域をｚ軸に対して垂直・水平方向に分割
していたが、本実施の形態は、加工領域のある特定の方
向を持った要素の終点に対してのみ分割線分を生成し、
加工領域をｚ軸に対して垂直・水平方向に分割してい
く。本実施の形態の加工領域の分割方法を図１９に示し
た加工領域形状の場合を例に説明する。なお、この加工
領域の加工属性は外径加工部位とし、この加工領域を構
成する形状要素（線分、円弧等）の集合をＬ（ｌ１、ｌ
２、．．．、ｌ１７）とし、ｌ１６、ｌ１７を素材形状
要素、他を部品形状要素とする。また、各要素の方向を
時計と反対周りの方向とする。

【００２２】ここで、加工領域をｚ軸に対して垂直方向
・水平方向の加工領域に分割する際の前提条件を説明す
る。前提１）領域Ｌは素材形状の要素を少なくとも１つ
有する。（ここでは、ｌ１６、ｌ１７） 前提２）領域Ｌは部品形状の要素を少なくとも１つ有す
る。また、これらの要素は順番にならんでいるものとす
る。（ここでは、ｌ１、ｌ２、．．．、ｌ１５） 前提３）領域Ｌの素材形状の要素が複数存在するときは
ｌ１６、ｌ１７のように、これらの要素は連続してお
り、素材形状の要素の列の途中で部品形状の要素が現れ
ることはないものとする。これらの前提条件は実施の形
態１に示したような加工領域の抽出方法を行えば、明ら
かに全てを満足する。

【００２３】次に、本実施の形態で使用する用語の説明
をする。図２０に示すように、方向ベクトルの始点から
終点に向かう方向に対して右側の領域をＲ領域、左側の
領域をＬ領域と呼ぶことにする。また、図２１に示すよ
うに、ｚ軸を回転主軸の方向に、ｘ軸をｚ軸に対して垂
直な方向とし、以下のように第１〜第４の方向を定義す
る。原点に対してｚ≧０、ｘ≧０の方向を第１の方向、
原点に対してｚ≦０、ｘ≧０の方向を第２の方向、原点
に対してｚ≦０、ｘ≦０の方向を第３の方向、原点に対
してｚ≧０、ｘ≦０の方向を第４の方向。ここで、各方
向はｘ軸及びｚ軸において重複する方向を生じる。例え
ば、図２１（ｂ）に示すように、ｘ＝０、ｚ≧０の方向
は、第１、第４の両方の方向を示すことになる。さら
に、図２２に示すように、逆端面加工部位を加工するた
めのｚ軸の正の方向を逆端面加工方向、内径加工部位を
加工するためのｘ軸の正の方向を内径加工方向、端面加
工部位を加工するためのｚ軸の負の方向を端面加工方
向、外径加工部位を加工するためのｘ軸の負の方向を外
径加工方向と定義する。

【００２４】本実施の形態は、実施の形態１のステップ
Ｓ５の加工領域分割以外は実施の形態１と同様であるの
で説明は省略する。以下、加工領域の分割方法を説明す
る。はじめに、実施の形態１でのステップＳ５に示した
のと同様にして端面領域、逆端面領域を抽出し、他の領
域と分割する。加工領域を垂直に分割する場合には、分
割される領域の加工属性が外径加工部位、内径加工部位
の場合には、分割される領域は元の加工領域に対してｚ
軸の正の側あるいは負の側のいずれかの領域が分割され
る。（分割される領域の加工属性が端面加工部位、逆端
面加工部位の場合には、分割される領域は元の加工領域
に対してｘ軸の正の側あるいは負の側のいずれかの領域
が分割される。）以下、外径加工部位の属性が付加され
ている領域の場合を説明する。はじめに、分割される領
域が元の加工領域に対してｚ軸の負の側の領域である場
合の分割方法を説明する。

【００２５】まず、領域Ｌを構成する要素の中から素材
形状に隣接する部品形状の形状要素を抽出する。必ず１
つもしくは２つの部品形状要素が抽出される。（ステッ
プＳＴ１）この例の場合には、ｌ１６とｌ１７が素材形
状であるので、これらに隣接するｌ１とｌ１５の２つの
部品形状要素を抽出する。次に、抽出された部品形状要
素の始終点の中から分割線分を生成するための検査開始
要素を抽出する。抽出する検査開始要素は、外径加工部
位の属性が付加されている場合には、ステップＳＴ１で
抽出された部品要素の中から最小のｚ座標値を持つ要素
を抽出する。（内径加工部位の属性が付加されている場
合には、最大のｚ座標値を持つ要素を、端面加工部位の
場合は最大のｘ座標を持つ要素を、逆端面加工部位の場
合は最小のｘ座標値を持つ要素を抽出する）そして、そ
の要素を垂直に分割する加工領域を切り出す際の分割線
分生成の検査開始要素とする（ステップＳＴ２）。この
例の場合には、ｌ１である。

【００２６】次に、検査開始要素から順に形状要素の列
を順方向に進みながら各々の形状要素に対して以下の処
理を行う。形状要素線分の方向ベクトル（円弧等の場
合、複数個の直線線分の集合で近似して、その方向ベク
トルとする）の方向が図２１で定義された第４の方向で
あるかを調べる。（ステップＳＴ３） 形状要素線分の方向ベクトルの方向が第４の方向である
場合には、実施の形態１で説明した分割線分の生成と同
様にして、その形状要素の終点からｘ軸の負の方向に分
割線分をおろし、その分割線分が領域Ｌのみを通り形状
要素と初めて交わる点（この交点を分割線分の終点とす
る）まで分割線分を生成して、その分割線分を境として
領域Ｌを分割し、領域Ｌから分割された領域を除き領域
Ｌを更新する。（ステップＳＴ４）

【００２７】分割線分の開始点を提供した形状要素の次
の要素から順方向に領域Ｌの形状要素の列をたぐり、分
割線分のＲ領域に存在する形状要素と分割線分で形成さ
れる線分の閉ループを元の加工領域Ｌに対してｚ軸の負
側の垂直に分割される加工領域として抽出する。そし
て、抽出された加工領域の形状要素を始終点で連続とな
り、かつ順方向の方向になるように並べかえる。このと
き、分割線分によって形成される要素には素材形状の加
工属性を付加する。また、元の加工領域Ｌに対しても形
状要素を始終点で連続となり、かつ順方向の方向になる
ように並べかえる。このとき、分割線分によって形成さ
れる要素には部品形状の加工属性を付加する。（ステッ
プＳＴ５）

【００２８】以上で元の加工領域Ｌに対してｚ軸の負側
の垂直に分割される領域Ｌｌ１が１つ抽出される。この
加工領域を構成する形状要素の集合をＬｌ１として形状
データメモリ２に格納する。またＬをＬからＬｌ１を除
いた形状要素の集合に更新して形状データメモリ２に格
納する。（ステップＳＴ６） 形状要素線分の方向ベクトルが図２１で定義された第４
の方向でない場合には、その形状要素からは分割線分を
生成せず、順方向に形状要素の列をたぐり次の形状要素
に検証の対象を移す。（ステップＳＴ７） この処理を領域Ｌの全構成要素に対して順方向に形状要
素の列をたぐりながら、領域Ｌを構成する要素の中の他
の素材形状要素に到達するまで続ける。（ステップＳＴ
８） この時点で、元の加工領域Ｌに対してｚ軸の負側に垂直
に分割される領域の抽出を終了する。

【００２９】この例の場合には、検査開始要素ｌ１から
第４の方向の形状要素を領域Ｌの要素の列を順方向に調
べていくと、ｌ１が第４の方向の形状要素に該当する。
しかし、ｌ１からは分割線分を生成できないので、次の
要素に検証の対象を移す。次に、該当する要素はｌ２で
あるので、ｌ２から図２３に示すように分割線分をおろ
していき、領域Ｌｌ１を分割する。ｌ８以降の要素に関
しては、第４の方向の要素がないので処理を終了する。
よって、領域Ｌは図２４に示すように更新され、領域Ｌ
と垂直に分割された加工領域Ｌｌ１に分割される。

【００３０】次に分割される領域が元の加工領域に対し
てｚ軸の正の側の領域である分割方法を説明する。この
分割方法のフローチャートは基本的には図１８と同じで
あり、図１８のステップＳＴ３の「第４の方向」を「第
３の方向」にし、ステップＳＴ５の「Ｒ領域」を「Ｌ領
域」に変更したものである。ただし、本実施の形態で
は、先に説明したｚ軸の負の側の領域を分割した場合と
は反対に、図２５に示すように、時計回りの方向を順方
向とし、各要素の方向ベクトルは順方向の向きにとるこ
ととする。まず、領域Ｌを構成する要素の中から素材形
状に隣接する部品形状の形状要素を抽出する。必ず１つ
もしくは２つの部品形状要素が抽出される。（ステップ
ＳＴ１）この例の場合には、ｌ１６とｌ１７が素材形状
であるので、これらに隣接するｌ１とｌ１５の２つの部
品形状要素を抽出する。次に、抽出された部品形状要素
の始終点の中から外径加工部位の属性が付加されている
場合、最大のｚ座標値を持つ要素を抽出する。そして、
その要素を垂直に分割する加工領域を切り出す際の分割
線分生成の検査開始要素とする。この例の場合ｌ１５で
ある。（ステップＳＴ２）

【００３１】次に、検査開始要素から順に形状要素の列
を順方向に進みながら各々の形状要素に対して以下の処
理を行う。形状要素線分の方向ベクトルの方向が図２１
で定義された第３の方向であるかを調べる。（ステップ
ＳＴ３） 形状要素線分の方向ベクトルの方向が第３の方向である
場合には、実施の形態１で説明した分割線分の生成と同
様にして、その形状要素の終点からｘ軸の負の方向に分
割線分をおろし、その分割線分が領域Ｌのみを通り形状
要素と初めて交わる点（この交点を分割線分の終点とす
る）まで分割線分を生成して、その分割線分を境として
領域Ｌを分割し、領域Ｌから分割された領域を除き領域
Ｌを更新する。（ステップＳＴ４）

【００３２】分割線分の開始点を提供した形状要素の次
の要素から順方向に領域Ｌの形状要素の列をたぐり、分
割線分のＬ領域に存在する形状要素と分割線分で形成さ
れる線分の閉ループを、元の加工領域に対してｚ方向の
正の方向の加工領域として抽出する。そして、抽出され
た加工領域の形状要素は始終点で連続となり、かつ順方
向の方向になるように並べかえる。このとき、分割線分
によって形成される要素には素材形状の加工属性を付加
する。また、元の加工領域Ｌに対しても形状要素を始終
点で連続となり、かつ順方向の方向になるように並べか
える。このとき、分割線分によって形成される要素には
部品形状の加工属性を付加する。（ステップＳＴ５）

【００３３】以上で元の加工領域Ｌに対してｚ軸の正側
の垂直に分割される領域Ｌｒ１が１つ抽出される。この
加工領域を構成する形状要素の集合をＬｒ１として形状
データメモリ２に格納する。またＬをＬからＬｒ１を除
いた形状要素の集合に更新して形状データメモリ２に格
納する。（ステップＳＴ６） 形状要素線分の方向ベクトルが図２１で定義された第３
の方向でない場合には、その形状要素からは分割線分を
生成せず、順方向に形状要素の列をたぐり次の形状要素
に検証の対象を移す。（ステップＳＴ７） この処理を領域Ｌの全構成要素に対して順方向に形状要
素の列をたぐりながら、領域Ｌを構成する要素のうち素
材形状要素に到達するまで続ける。（ステップＳＴ８） この時点で、元の加工領域Ｌに対してｚ軸の正側に垂直
に分割される領域の抽出を終了する。この例の場合に
は、領域Ｌは図２６に示すように更新され、領域Ｌと垂
直に分割された加工領域Ｌｒ１に分割される。

【００３４】次に、垂直に分割する領域がすべて抽出さ
れた後に、領域Ｌを水平方向に分割する方法について説
明する。図２７は基本的なフローチャートを示した図で
ある。まず、領域Ｌを構成する要素の始点のｘ座標値
が、領域Ｌを構成する要素の始点の中で２番目に大きい
値である点を抽出する。（ステップＳＴ１） ステップＳＴ１で抽出した点から領域Ｌのみを通り、他
の形状要素の交点までｚ軸に水平に分割線分を生成す
る。そして、この分割線分で領域Ｌを分割する。（ステ
ップＳＴ２）

【００３５】次に、分割線分よりｘ座標値が大きい側の
領域に存在する形状要素と分割線分で形成される線分の
閉ループを加工領域として抽出する。（ステップＳＴ
３）分割線分よりｘ座標値が大きい側に抽出された加工
領域の形状要素を始終点で連続となるように並べ替え、
抽出された加工領域に含まれる分割線分には部品形状の
加工属性を付加し、分割線分よりｘ座標値が小さい側の
加工領域の分割線分には素材形状の加工属性を付加す
る。以上で水平に分割される領域が１つ抽出され、この
加工領域を構成する形状要素の集合をＬｈ１として形状
データメモリ２に格納する。また、ＬをＬからＬｈ１を
除いた形状要素の集合に更新して形状データメモリ２に
格納する。（ステップＳＴ４）これらの処理を領域Ｌの
全構成要素に対して集合Ｌが空集合になるまで続ける。
（ステップＳＴ５）この時点で、元の加工領域を水平方
向に分割する領域の抽出を終了する。この例の場合に
は、図２８に示すように分割される。以上で更新されて
きた領域Ｌの加工領域要素への分割を終了する。

【００３６】本実施の形態では、図１９に示したような
外径加工部位の加工属性が付加された領域を例にして、
加工領域を、加工部位に基づき定義された線分の向きに
対して垂直方向に分割し、その後、加工領域を水平方向
に分割する方式を説明したが、内径加工部位、端面加工
部位、逆端面加工部位の付加された加工領域に関して
も、分割線分を生成させるための基準となる方向ベクト
ルの方向及び図２２で定義される方向に分割線分の生成
方向を変え、上記の外径加工部位の領域分割と同様の処
理を行うことにより加工領域要素に分割することができ
る。

【００３７】本実施の形態は、素材形状と部品形状をシ
ステムに入力すれば、素材形状と部品形状に囲まれる加
工領域を自動的に抽出し、回転主軸に対して垂直方向に
加工する領域と水平方向に加工される領域が混在する加
工領域を、その加工領域に割り当てられた加工属性を基
に領域の分割方向を決定し、適切な加工方法、加工方向
を割り当てられる領域に適切にかつ自動的に分割し、分
割された加工領域に対して加工方法、加工方向等の加工
属性を自動的に設定することができるため、人手により
加工属性を入力する必要や加工領域を分割する必要が無
く加工プログラムを作成することができるため、加工プ
ログラムの作成時間を短縮し、人的ミスを削減する効果
がある。

【００３８】実施の形態３．図２９は本実施の形態の加
工領域を示した図である。本実施の形態では、実施の形
態２において分割された領域をさらに加工方法、加工属
性等から決められる方向に分割していく。そして、分割
された領域の各々がこれ以上分割されることのない領域
まで分割されるまで、回転主軸に対して水平方向に加工
する領域と垂直方向に加工する領域に分割することを繰
り返していく。

【００３９】実施の形態２において垂直に分割された加
工領域に対して、上記と同様な処理を行い加工領域を分
割する方法を説明する。まず、図２８に示したように、
実施の形態２の垂直に分割された加工領域Ｌｌ１、Ｌｒ
１を構成する形状要素の加工属性を決定し、その後、実
施の形態２のステップＳＴ５で説明したのと同様にして
領域を分割していく。さらに、分割された領域に対して
も加工属性を適切に変更して加工領域ごとの垂直分割線
分の生成方向を決定し、領域を分割していく。

【００４０】実施の形態２の垂直に分割された加工領域
Ｌｌ１、Ｌｒ１は、実施の形態２で述べた前提１）、前
提２）、前提３）をすべて満たすので、加工領域をｚ軸
に対して垂直方向・水平方向の加工領域に分割する前述
の方法を用いることができる。この場合、分割線分はｚ
軸に垂直もしくは水平に生成されていることと、分割さ
れて元の加工領域から切り出された加工領域を構成する
形状要素は分割線分のＬ領域、Ｒ領域のいずれか一方に
しか存在せず、分割線分を含む直線をまたいで存在する
ことはないことに注目すれば、分割された加工領域Ｌｌ
１、Ｌｒ１は図２２に示したいずれかの加工属性に分類
することができる。

【００４１】この加工属性を分類し加工部位を決定する
方法を説明する。まず、生成された分割線分がｚ軸に対
して垂直か水平かを検証する。その後、その分割線分に
よって分割された領域が元の加工領域に対してｚ方向の
正、負いずれの方向にあるか、また、ｘ方向の正、負い
ずれの方向に存在しているのかを検証すれば唯一のパタ
ーンを得ることができる。分割線分がｚ軸に対して垂直
に生成され、分割された領域が分割線分に対してｚ方向
の負の側の領域に分割されている場合には端面加工部
位、分割線分がｚ軸に対して垂直に生成され、分割され
た領域が分割線分に対してｚ方向の正の側の領域に分割
されている場合には逆端面加工部位、また、分割線分が
ｚ軸に対して水平に生成され、分割された領域が分割線
分に対してｘ方向の正の側の領域に分割されている場合
には内径加工部位、分割線分がｚ軸に対して水平に生成
され、分割された領域が分割線分に対してｘ方向の負の
側の領域に分割されている場合には外径加工部位と定め
る事ができる。

【００４２】図２８に示したように分割された領域Ｌｌ
１、Ｌｒ１の場合には、領域Ｌｌ１に関して上記の加工
部位決定方法を適用すると、図２８に示すように領域Ｌ
ｌ１を分割した分割線分ｌｂは、ｚ軸に対して垂直に生
成され、分割された領域がこの分割線分ｌｂに対してｚ
方向の負の側の領域であるので、この領域Ｌｌ１の加工
属性は端面加工部位の属性と決定される。よって、領域
Ｌｌ１の垂直分割線分の生成方向をｚ方向の負の方向と
する。また、領域Ｌｒ１に関して上記の加工部位決定方
法を適用すると、図２８に示すように領域Ｌｒ１を分割
した分割線分ｌｃは、ｚ軸に対して垂直に生成され、分
割された領域がこの分割線分ｌｃに対してｚ方向の正の
側の領域であるので、この領域Ｌｒ１の加工属性は逆端
面加工部位の属性と決定される。よって、領域Ｌｒ１の
垂直分割線分の生成方向をｚ方向の正の方向とする。こ
のようにして、分割された領域に対して加工属性を決定
し、分割線分の生成させる方向を得ることができる。図
２９は元の加工領域Ｌの加工領域要素への全ての分割が
終了した加工領域を示した図である。図２９に示すよう
に、領域Ｌｌｕ２は元の加工領域Ｌから垂直方向に分割
された領域Ｌｌ１から、さらに内径加工部位としての分
割領域として分割された加工領域要素である。

【００４３】本実施の形態では、分割された各々の領域
に対して分割の方向を適宜変更して分割を繰り返すこと
により、幾重にもくぼんだ形状に対して再帰的に分割処
理を行え、複雑な部品形状を加工するためにＮＣ工作機
械で加工するのに適した加工領域の分割を行え、非熟練
者が加工プログラムを作成することができる効果があ
る。

【００４４】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。本発明の
旋削ＮＣデータの加工領域及び加工方法決定システム
は、素材形状と部品形状をシステムに入力すれば、素材
形状と部品形状に囲まれる加工領域を自動的に抽出し、
回転主軸に対して垂直方向に加工する領域と水平方向に
加工される領域が混在する加工領域を適切な加工方法、
加工方向を割り当てられる領域に適切にかつ自動的に分
割し、分割された加工領域に対して加工方法、加工方向
等の加工属性を自動的に設定することができるので、人
手により加工属性を入力する必要や加工領域を分割する
必要も無く加工プログラムを作成することができるた
め、加工プログラムの作成時間を短縮し、人的ミスを削
減することができる。

【００４５】また、分割された各々の領域に対しても分
割の方向を適宜変更して分割を繰り返すことにより、垂
直方向に加工される領域と水平方向に加工される領域が
混在するような加工領域に対して領域分割するので、複
雑な部品形状を加工するためにＮＣ工作機械で加工する
のに適した加工領域の分割を行え、非熟練者が加工プロ
グラムを作成することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図２】 本発明の実施の形態１の旋削ＮＣデータの加
工領域と加工方法の決定システムを示したブロック図。

【図３】 本発明の実施の形態１の旋削ＮＣデータの加
工領域と加工方法の決定システムの基本動作を示すフロ
ーチャート。

【図４】 本発明の実施の形態１の形状データを示した
図。

【図５】 本発明の実施の形態１の加工不可能領域を示
した図。

【図６】 本発明の実施の形態１の形状データを示した
図。

【図７】 本発明の実施の形態１の形状データを示した
図。

【図８】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図９】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１０】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１１】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１２】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１３】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１４】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１５】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１６】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１７】 本発明の実施の形態１の加工領域を示した
図。

【図１８】 本発明の実施の形態２の旋削ＮＣデータの
加工領域と加工方法の決定システムの基本動作を示すフ
ローチャート。

【図１９】 本発明の実施の形態２の加工領域を示した
図。

【図２０】 本発明の実施の形態２の領域を定義した
図。

【図２１】 本発明の実施の形態２の方向を定義した
図。

【図２２】 本発明の実施の形態２の加工方向を定義し
た図。

【図２３】 本発明の実施の形態２の加工領域を示した
図。

【図２４】 本発明の実施の形態２の加工領域を示した
図。

【図２５】 本発明の実施の形態２の加工領域を示した
図。

【図２６】 本発明の実施の形態２の加工領域を示した
図。

【図２７】 本発明の実施の形態２の旋削ＮＣデータの
加工領域と加工方法の決定システムの基本動作を示すフ
ローチャート。

【図２８】 本発明の実施の形態２の加工領域を示した
図。

【図２９】 本発明の実施の形態３の加工領域を示した
図。

【符号の説明】

１ 入力部 ２ 形状データメモリ ３ 規則データメモリ ４ 工具データメモリ ５ 加工領域抽出部 ６ 加工領域分割・統
合部 ７ 加工属性設定部 ８ 出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−294146（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−25346（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−156507（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−67607（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の線分または曲線分で囲まれている
   素材形状と複数の線分または曲線分で囲まれている部品
   形状とに囲まれる回転軸を軸として旋削加工される加工
   領域を抽出する加工領域抽出手段と、前記加工領域から
   複数の線分または曲線分で囲まれている端面領域を抽出
   し、前記加工領域を端面領域と第１の領域とに分割する
   端面領域抽出手段と、前記第１の領域を形成する複数の
   線分または曲線分のそれぞれの一方の端点から前記第１
   の領域内のみを通り前記回転軸に対して垂直方向に生成
   した垂直線分と前記第１の領域の他の線分または曲線分
   との交点を求める交点探索手段と、前記垂直線分と前記
   第１の領域の他の線分または曲線分とで前記第１の領域
   を分割する第１の分割手段と、前記第１の分割手段で分
   割された領域を、この領域を形成する複数の線分または
   曲線分のそれぞれの他方の端点から前記回転軸に対して
   水平方向に生成した水平線分と、前記第１の領域の他の
   線分または曲線分とによって分割する第２の分割手段と
   を備え、前記交点探索手段と前記第１、第２の分割手段
   とによって前記第１の領域を垂直方向及び水平方向に分
   割するべき領域が存在しなくなるまで分割することを特
   徴とする旋削ＮＣデータの加工領域決定システム。
2. 【請求項２】 上記垂直線分及び水平線分のいずれか一
   方または両方は、加工方法及び加工方向のいずれか一方
   または両方の加工属性に応じた方向に生成された線分で
   あることを特徴とする請求項１記載の旋削ＮＣデータの
   加工領域決定システム。
3. 【請求項３】 第１の領域を囲む線分または曲線分に加
   工方法及び加工方向のいずれか一方または両方の加工属
   性を付加したことを特徴とする請求項１記載の旋削ＮＣ
   データの加工領域決定システム。
4. 【請求項４】 第２の分割手段で分割された領域に加工
   方法及び加工方向のいずれか一方または両方の加工属性
   を設定する加工属性設定手段を設けたことを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか１項記載の旋削ＮＣデータの加
   工方法決定システム。