JP3593850B2 - 工具点列発生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具を目標の経路に沿って移動させるためにその工具が通過すべき点列を発生させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークをＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）加工する際には一般に、例えば図２３に示すように、設計工程としてのＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ）工程と、製造工程のうちのデータ作成工程としてのＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）工程と、製造工程のうちの加工工程としてのＮＣ加工工程とがそれらの順に実行される。
ＣＡＤ工程においては、作業者からの指令等に基づき、ワークの目標加工形状がサーフェスモデル，ソリッドモデル等で記述され、ワーク形状データが作成される。
ＣＡＭ工程においては、入力されたワーク形状データに基づき、ＮＣ加工の際に工具の基準点（例えば、工具中心）を通過させるべき複数の工具通過点ＣＬ（Ｃｕｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ）が計算される。ここに、「工具通過点ＣＬ」は、連続的な工具経路ＣＰ（Ｃｕｔｔｅｒ Ｐａｓｓ ）上において離散的に位置する点であり、「工具経路ＣＰ」は、ワークの目標加工表面から工具のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に工具形状寸法（例えば、工具半径）に基づく量だけオフセットした工具の目標経路である。また、ＣＡＭ工程においては、計算された複数の工具通過点ＣＬに基づき、それら工具通過点ＣＬによって構成される点列を規定する点列データ（ＣＬデータ）が作成される。さらに、ＣＡＭ工程においては、後続するＮＣ加工工程への入力に備え、作成された点列データをＮＣ加工工程での処理に適した形式に変換するポスト処理が行われ、その変換されたデータがＮＣデータとされる。ＮＣデータは一般に、点列を規定する点列データと、その点列において互いに隣接した２つの工具通過点間の隙間を直線で補間するのか円弧で補間するのかを規定する補間条件規定データとを含むように構成される。
【０００３】
ＮＣ加工工程においては、入力されたＮＣデータに基づき、加工機により工具を移動させるために加工機に周期的に供給することが必要な工具移動指令（例えば、パルス信号）が作成される。このＮＣ加工工程においては、加工機が制御装置としてのＤＮＣ１０およびＣＮＣ１２により制御され、その制御装置は、ＮＣデータにより規定される工具点列から推定される近似的な工具経路の曲率半径とその工具点列の間隔とに基づき、かつ、工具経路の曲率半径と工具点列の間隔と工具の移動速度との間の予め定められた変数間関係に従って工具の移動速度を決定し、その速度で工具が移動させられるように工具移動指令を作成し、その工具移動指令を加工機に供給する。
この制御装置は、基本的には、工具の移動速度を作業者からの移動速度指令値に基づいて決定する。しかし、工具は移動中、各工具通過点ＣＬにおいて屈曲しなければならず、その屈曲の大きさによってはワークの加工誤差を抑えるために工具をその屈曲点を通過する際に加減速させなければならない。この加減速を適正に行えば工具の移動速度または加工速度の高速化と高精度化とを図ることができる。したがって、制御装置は工具について各種の速度制御を行う。
速度制御には例えば、ブロック間速度差制御と遠心加速度制御とがある。ブロック間速度差制御は、加工機に一工具移動指令と次の工具移動指令とが順に供給されるのに応じて開始される一工具移動ブロックと次の工具移動ブロックとの間で工具の各移動速度成分（工具の各制御軸毎の速度成分）が連続性を有し、工具の各移動速度成分差が過大とならないように工具の合成移動速度を決定し、必要に応じて工具を自動的に減速させる制御である。一方、遠心加速度制御は、近似的な工具経路の曲率半径が小さい場合にも、工具の遠心加速度が過大とならないように工具の移動速度を決定し、必要に応じて工具を自動的に減速させる制御である。
したがって、ワークの加工形状断面，工具経路および工具点列がそれぞれ図２４に示すように決定される場合には、ＮＣ加工中、工具が自動的に加減速され、移動速度が同図に示すように変化することになる。
そして、ＮＣ加工工程においては、そのようにして決定された移動速度を反映した工具移動指令が加工機に供給され、その加工機により工具が移動させられ、これにより、ワークが目標の形状に加工される。
【０００４】
以上の説明から明らかなように、ワークの目標加工形状を出発点とし、最終的に工具移動指令を作成するまでの一連の工程には普通、ワーク加工の際に工具を通過させるべき点列を発生させる点列発生工程が存在するのであり、上記の例では、ＣＡＭ工程におけるＣＬ計算が該当する。
そして、ＣＡＭ工程は従来、例えば図２５に示すように、連続的な目標経路ＣＰを離散的な点列で近似させる際の形状誤差、すなわち、点列を直線で結んだ折れ線の目標経路ＣＰからの形状誤差が設定トレランスを超えないように目標経路ＣＰ上に点列を発生させるものとされていた。最終製品の形状精度が確保されるとともに目標経路ＣＰを規定するＮＣデータの量が減少するように、連続的な目標経路ＣＰが離散的な点列で近似されるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用および効果】
したがって、この従来の点列化によれば、最終製品の形状精度を確保しつつＮＣデータの量を減少させたいという加工ニーズには応えることができる。しかし、工具の移動速度または加工速度の高速化という加工ニーズには十分に応えることができない。以下、具体的に説明する。
【０００６】
工具を目標経路からの形状誤差が実質的に０である理想経路に沿って移動させることができれば、例えば図２６に示すように、ワークの加工形状上、工具の加減速を回避し得ない部分でのみ工具が加減速させられるだけで、それ以外の部分で余分に加減速させられることはない。しかし、目標経路を点列で近似させる以上、現実には、工具をそのような理想経路に沿って移動させることはできず、折れ線である近似経路に沿って移動させられることになり、そのため、前記制御装置の各種速度制御により、同図に示すように、工具が余分に加減速させられることになる。
工具の移動速度または加工速度の高速化を図るにはその余分な加減速を減らすことが有効である。しかし、点列化が最終製品の形状誤差が設定トレランスを超えないという要件のみを満たすように行われるのでは、余分な加減速を効果的に減らすことができない。例えば同図に示すように、最終製品の形状誤差が設定トレランスを超えないという要件しか満たさない点列では、作業者が工具の移動速度指令値を増加させても、図２７に示すように、工具が余分に加減速させられる頻度や程度が増加してしまい、工具の移動速度または加工速度の高速化を効果的に図ることができないのである。
【０００７】
一方、本発明者らは、工具の移動速度または加工速度の高速化を図るためには、点列化工程において、工具の移動速度に関連する加工機の加工能力特性を考慮することが大切であるという事実に気が付いた。
【０００８】
本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、その課題は、加工機の加工能力特性を考慮することにより、工具の移動速度または加工速度の高速化という加工ニーズに対応し得る点列を発生可能とすることにある。
【０００９】
この課題は下記態様の工具点列発生方法によって解決される。なお、以下の説明において、本発明の各態様を、それぞれに項番号を付して請求項と同じ形式で記載する。各項に記載の特徴を組み合わせて採用することの可能性を明示するためである。
【００１０】
（１）加工機において工具を目標の経路に沿って移動させるためにその工具が通過すべき点列を発生させる工具点列発生方法であって、
前記点列の発生に先立ってその点列の間隔を、前記目標経路の曲率半径に基づき、かつ、前記工具の経路の曲率半径と点列の間隔と工具の移動速度との間の予め定められた変数間関係に従い、工具の移動速度が可及的に大きくなるように算出する第一点列間隔算出工程と、
算出された点列間隔で前記点列を発生させる点列発生工程と
を含み、かつ、前記変数間関係が、
(a) 前記加工機の制御装置のデータ処理能力と、
(b) 前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の複数の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限と
の少なくとも一方に基づいて決まる変数間関係であることを特徴とする工具点列発生方法（請求項１）。
加工機の加工能力特性は例えば、工具の経路の曲率半径と、点列の間隔と、工具の移動速度とをそれぞれ変数として表され、一方、加工機においては普通、工具の移動速度に関連していくつかの条件が設定される。したがって、加工機においては、それら変数間に一定の関係が設定されることになる。これに対して、この(1) 項に記載の方法においては、その変数間関係が、 (a) 前記加工機の制御装置のデータ処理能力と、 (b) 前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限との少なくとも一方に基づいて決まる変数間関係とされ、その変数間関係が考慮されて工具の移動速度が可及的に大きくなるように点列間隔が算出される。
したがって、この方法によれば、結果的に、加工機の加工能力特性のうち、少なくとも加工機の制御装置のデータ処理能力と、加工機の各制御軸における工具移動速度の変更能力（２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量）とが考慮されて工具の移動速度が可及的に大きくなるように点列間隔が算出されることとなり、よって、点列に基づくワークの加工工程において工具の移動速度または加工速度の高速化を容易に図り得るという効果が得られる。
なお、前述の、近似誤差を考慮した従来の点列発生方法には、ソフトウェア設計上の理由等から、設定トレランスより小さい近似誤差を有して点列が発生させられてしまう傾向があり、よって、設定トレランスとの関係において必要以上に多数の工具通過点が発生させられてしまうことがあった。これに対して、この(1) 項に記載の工具点列発生方法によれば、工具経路上で点列間隔が管理されつつ工具通過点が発生させられるため、必要以上に多数の工具通過点が発生させられてしまう傾向を容易に低減し得る。
この方法において「点列間隔」は、普通、実際の工具経路としての折れ線における各直線部の長さとして定義されるが、例えば、曲線である本来の工具経路における各曲線部の長さとして定義することもできる。
また、この方法において「工具の移動速度が可及的に大きくなる」なる用語は、変数間関係において曲率半径が特定された場合の点列間隔と工具の移動速度との関係（例えば、図１１に示すグラフで表される関係）において、「工具の移動速度が最大となることを意味する場合のみならず、その最大値に十分に近い値（例えば、その最大値の８０％以上の値）となることを意味する場合もある。
なお、本明細書において、「工具の移動速度」は、工具の合成移動速度を意味する場合と、工具の各制御軸毎の移動速度成分を意味する場合とがある。
（２）加工機において工具を目標の経路に沿って移動させるためにその工具が通過すべき点列を発生させる工具点列発生方法であって、
（イ）前記点列の発生に先立ってその点列の間隔の第１候補である第１候補点列間隔を、 前記目標経路の曲率半径に基づき、かつ、前記工具の経路の曲率半径と前記第１点列間隔と工具の移動速度との間の予め定められた変数間関係であって、
(a) 前記加工機の制御装置のデータ処理能力と、
(b) 前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の複数の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限と
の少なくとも一方に基づいて決まる変数間関係に従い、工具の移動速度が可及的に大きくなるように算出する第１候補点列間隔算出工程と、
（ロ）前記目標経路上に前記点列を、その点列を直線で結んだ折れ線の前記目標経路からの形状誤差が設定トレランスを超えないように発生させる間隔を第２候補点列間隔として算出する第２候補点列間隔算出工程と、
（ハ）前記算出された第１候補点列間隔および第２候補点列間隔のうち小さい方を適正点列間隔に決定する適正点列間隔決定工程と、
（ニ）決定された適正点列間隔で前記点列を発生させる点列発生工程と
を含むことを特徴とする工具点列発生方法（請求項２）。
この方法においては、第１候補点列間隔算出工程が、変数間関係を重視した点列間隔を第１候補点列間隔として算出する一方、第２候補点列間隔算出工程が、理想的には曲線である目標経路を直線で近似させる際の形状誤差を重視した点列間隔を第２候補点列間隔として算出し、その後、適正点列間隔決定工程が、それら第１および第２候補点列間隔のうち小さい方を適正点列間隔に決定する。
したがって、この方法によれば、最終製品の形状誤差が設定トレランスを超えてしまうような点列間隔が発生させられてしまうことはないから、最終製品の形状精度を確保しつつ工具の移動速度または加工速度の高速化を図り得るという効果が得られる。
（３）前記変数間関係が、少なくとも、前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限に基づいて決まる変数間関係である (1) または (2) 項に記載の工具点列発生方法（請求項３）。
（４）前記点列間隔算出工程が、前記点列間隔を、前記目標経路の曲率半径に基づき、かつ、前記変数間関係に従って暫定的に決定し、その暫定的な点列間隔が唯一値である場合には、その値を最終的な点列間隔に決定する一方、幅を有する場合には、その幅内において予め定められた条件を満たす値を最終的な点列間隔に決定する工程を含む (1)ないし (3) 項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
この方法において、暫定的な点列間隔が唯一値である場合の一例は、図１４に示す場合であり、また、幅を有する場合の一例は、図１１に示す場合である。
また、この方法において「その幅内において予め定められた条件を満たす値」は例えば、その幅内における最大値としたり、最小値としたり、中間値とすることができる。
（５）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列間隔算出工程が、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面の形状と、工具の基準点と加工点とを通過する一基準線がその工具を移動させる際に拘束される工具移動拘束面の形状と、工具の基準点と加工点との距離を規定する工具形状寸法とのうちの少なくとも前記目標加工面の形状に基づき、前記目標経路の曲率半径を算出する曲率半径算出工程を含む (1)ないし (4) 項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
この方法において「工具」の一例は、エンドミルであり、このエンドミルにおいては、「工具の基準点」の一例は、エンドミルの工具中心であり、「工具の基準点と加工点との距離を規定する工具形状寸法」の一例は、エンドミルの工具半径である。
（６）前記曲率半径算出工程が、(a) 前記目標加工面の形状と工具移動拘束面の形状と工具形状寸法とに基づいて前記目標経路を算出する工程と、(b) 算出された目標経路の形状に基づいて直接にその目標経路の前記曲率半径を算出する工程とを含む (5)項に記載の工具点列発生方法。
（７）前記曲率半径算出工程が、前記目標加工面の形状と工具移動拘束面の形状とに基づき、それら目標加工面と工具移動拘束面との交線の、その交線上の任意の点における曲率半径を前記目標経路の曲率半径として算出可能な工程を含む (5)項に記載の工具点列発生方法。
この方法においては、目標加工面と工具移動拘束面との交線の、その交線上の任意の点における曲率半径が目標経路の曲率半径に近似するとの仮定の下に、目標経路の使用なしで目標経路の曲率半径が近似的に算出される。
（８） 前記曲率半径算出工程が、(a) 前記目標加工面の形状と工具形状寸法の形状とに基づき、目標加工面を前記工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に前記距離だけオフセットしたオフセット面を算出する工程と、(b) 算出されたオフセット面の形状と前記工具移動拘束面の形状とに基づき、それらオフセット面と工具移動拘束面との交線の、その交線上の任意の点における曲率半径を前記目標経路の曲率半径として算出可能な工程を含む (5)項に記載の工具点列発生方法。
この方法においては、オフセット面と工具移動拘束面との交線の、その交線上の任意の点における曲率半径が目標経路の曲率半径に近似するとの仮定の下に、目標経路の使用なしで目標経路の曲率半径が近似的に算出される。
（９）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列発生工程が、前記点列を、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面を工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に、工具の基準点と加工点との距離だけオフセットさせたオフセット面上に発生させる工程を含む(1) ないし (8)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１０）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列発生工程が、前記点列を、まず、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面上に発生させ、次に、発生させられた点列を工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に、工具の基準点と加工点との距離だけオフセットさせる工程を含む(1) ないし (8)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１１）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列発生工程が、
(a) 前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面の形状と、工具の基準点と加工点とを通過する一基準線がその工具を移動させる際に拘束される工具移動拘束面の形状と、工具の基準点と加工点との距離を規定する工具形状寸法とのうちの少なくとも目標加工面の形状に基づき、前記目標経路またはそれに近似した近似経路を算出する工程と、
(b) 算出された目標経路または近似経路上に、算出された点列間隔で点列を発生させる工程と
を含む(1) ないし(10)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１２）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列発生工程が、前記点列の発生に先立って前記目標経路を算出することなく、前記点列を構成する複数個の工具通過点を、それら工具通過点のうちの先頭点から順に前記算出された点列間隔で発生させ、それによって点列を発生させる工程であって、
(a) 前記先頭点を決定する先頭点決定工程と、
(b) 決定された先頭点を、発生させるべき点列において各々互いに隣接した一対の工具通過点により構成される複数個の点対のうちの先頭の点対を構成する一対の工具通過点のうちの始点に決定する始点決定工程と、
(c) 決定された始点の位置と、算出された点列間隔と、その始点から、前記先頭の点対を構成する一対の工具通過点のうちの終点に向かう向きとに基づき、その終点を発生させる終点発生工程と、
(d) 発生させられた終点を、前記複数個の点対のうち次の点対を構成する一対の工具通過点のうちの始点に決定するとともに、決定された始点の位置と、算出された点列間隔と、前記向きとに基づき、次の点対における終点を発生させることを、複数個の点対のうち先頭の点対を除くもの全部について繰り返す繰り返し工程と
を含む(1) ないし(10)項のいずれかに記載の点列発生方法。
（１３）前記終点発生工程と繰り返し工程とがそれぞれ、前記向きを、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面の形状と、工具の基準点と加工点とを通過する一基準線がその工具を移動させる際に拘束される工具移動拘束面の形状と、工具の基準点と加工点との距離を規定する工具形状寸法とのうちの少なくとも目標加工面の形状と工具移動拘束面の形状と、前記決定された始点の位置とに基づいて決定する向き決定工程を含む(12)項に記載の工具点列発生方法。
（１４）前記点列が、その点列から推定される前記工具の経路の曲率半径とその点列の間隔とに基づき、かつ、前記変数間関係に従って工具の移動速度を決定し、その移動速度で工具が移動させられるように加工機を制御する制御装置に供給される(1) ないし(13)項のいずれかに記載の工具点列発生方法（請求項４）。
したがって、この方法によれば、加工工程の前工程において、加工工程での変数間関係すなわち加工機の加工能力特性を考慮して点列間隔が決定されるから、加工工程において制御装置が決定する工具の移動速度が増加し、加工の移動速度または加工速度の高速化を容易に図り得るという効果が得られる。
（１５）前記変数間関係が、前記工具の移動速度を規定する複数の条件に基づいて総合的に決定される(1) ないし(14)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１６）前記複数の条件が、前記工具の経路の曲率半径を変数とし、前記工具の遠心加速度が許容加速度を超えないように工具の合成移動速度を決定するための第１条件を含む(15)項に記載の工具点列発生方法。
（１７）前記複数の条件が、前記点列間隔を変数とし、前記工具を移動させる加工機を制御する制御装置のデータ処理能力との関係において工具の移動速度を決定するための第２条件を含む(15) または (16) 項に記載の工具点列発生方法。
この方法において「工具の移動速度」は、工具の合成移動速度を意味する場合と、工具の各制御軸毎の移動速度成分を意味する場合とがある。
（１８）前記工具が、複数の制御軸を有する加工機によって移動させられるものであり、前記複数の条件が、前記曲率半径と点列間隔とをそれぞれ変数とし、かつ、前記工具の前記各制御軸毎の移動速度成分の、前記加工機に一工具移動指令と次の工具移動指令とが順に供給されるのに応じて開始される一工具移動ブロックと次の工具移動ブロックとの間での差であるブロック間速度差が許容速度差を超えないように工具の合成移動速度を決定するための第３条件を含む(15) ないし (17)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１９）前記複数の条件が、作業者による移動速度指令値を超えないように前記工具の合成移動速度を決定するための第４条件を含む(15) ないし (18)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（２０）さらに、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによってワークを加工すべき目標加工面の形状に基づき、前記目標経路を曲線で表す関数式を取得する関数式取得工程を含み、かつ、前記点列発生工程が、その取得された関数式と前記算出された点列間隔とに基づいて前記点列を発生させる工程を含む(1) ないし(19)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
ワークの目標加工面の形状に基づいて目標経路を決定する方式には、図２８に示すプロジェクト方式や図２９に示す逆オフセット方式がある。プロジェクト方式は、工具をワークの目標加工面（図において二点鎖線で示す。図２９および図３０についても同じとする。）に沿って離散的に、かつ、工具間の間隔を一定にして移動させることを想定した場合にその工具の基準点が描く折れ線を目標経路として求める方式である。逆オフセット方式は、工具を逆向きにし、その状態で工具をそれの基準点がワークの目標加工面に沿って離散的に、かつ、工具間の間隔を一定にして移動させることを想定するとともに、各々その移動方向に直角な複数の平面（図では、各平面を上下に延びる１本の破線で表す。）を平面間の間隔を一定にして想定した場合に各平面と工具による各加工形状輪郭線（図では、各加工形状輪郭線を逆向きのＵ字状を成す実線で表す。）との交点が描く折れ線を目標経路として求める方式である。
しかし、それらの方式の場合には、工具間の間隔および平面間の間隔が必ずしも点列間隔に一致しない上に、工具間の間隔および平面間の間隔がワークの目標加工面の曲率半径を考慮して変化させられるようにはなっていない。また、特に、逆オフセット方式の場合には、図２９に示すように、工具間の間隔が平面間の間隔より長い部分が存在する場合には、その部分において、互いに隣接した２個の工具の中間位置に、目標加工面の形状が反映されない工具通過点が設定されてしまう。そのため、それらの方式では、目標経路の凹凸関係をワークの目標加工面の凹凸関係に十分には正確に一致させることができない。
これに対し、この(20)項に記載の工具点列発生方法においては、図３０に示すように、点列が、上記の二方式とは異なり、目標経路上において工具間の間隔や平面間の間隔を媒介とせずに直接に任意の間隔で発生可能であるため、適正な間隔で点列を発生させることが容易となり、また、目標経路が曲線で、しかもワークの目標加工面に平行となるように決定され、その目標経路上に点列が発生させられるため、目標経路の凹凸関係が必ずワークの目標加工面の凹凸関係に一致する。したがって、この方法によれば、工具によるワークの加工精度を向上させつつ、工具の移動速度または加工速度の高速化を図り得るという効果が得られる。
（２１）前記関数式取得工程が、
(a) 前記ワークの目標加工面の形状を規定するワーク形状データと、前記工具の加工半径等、工具形状寸法を規定する工具形状寸法データとに基づき、ワークの目標加工面から前記工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に、前記工具形状寸法に基づく量だけオフセットした第１工具移動拘束面であって前記工具の移動が拘束されるものを算出する第１工具移動拘束面算出工程と、
(b) 前記第１工具移動拘束面と交差することにより前記ワークについての複数の工具経路を複数の交線として生成する複数の第２工具移動拘束面であって前記工具の移動が拘束されるものを算出する第２工具移動拘束面算出工程と、
(c) それら２つの工具移動拘束面を交差させ、前記複数の工具経路を複数の交線として生成し、各工具経路を曲線で表す関数式を取得する工具曲線式取得工程と
を含む(20)項に記載の工具点列発生方法。
この方法において「第２工具移動拘束面」は、平面であっても曲面であってもよい。
（２２）前記関数式取得工程が、
(a) 前記ワークの目標加工形状を規定するワーク形状データに基づき、そのワークが複数の平面または曲面の切断面で切断されて複数の断面の各々の輪郭線を算出する断面輪郭線算出工程と、
(b) 前記工具の加工半径等、工具形状寸法を規定する工具形状寸法データに基づき、前記算出された各輪郭線から前記工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に、前記工具形状寸法に基づく量だけオフセットした複数の点を暫定的な複数の工具通過点として取得し、その取得された暫定的な複数の工具通過点に基づき、前記工具の経路を曲線で表す関数式を取得する工具曲線式算出工程と
を含む(20)項に記載の工具点列発生方法。
（２３）前記工具が、加工機により移動させられるものであり、当該工具点列発生方法が、さらに、前記加工機の加工能力特性を前記工具の経路の曲率半径と前記点列の間隔と工具の移動速度とをそれぞれ変数として表すとともに、それら変数間の関係を、工具の移動速度に関する複数の条件がすべて成立するように決定する変数間関係決定工程を含む(1) ないし(22)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（２４）(1) ないし(23)項のいずれかに記載の工具点列発生方法を実施するためにコンピュータにより実行されるべきプログラムがコンピュータ読み取り可能に記録されていることを特徴とする工具点列発生プログラム記録媒体（請求項５）。
したがって、この記録媒体によれば、加工の移動速度または加工速度の高速化を図るのに適した点列を発生させるコンピュータプログラムが提供され、そのプログラムをコンピュータにより実行すれば、加工の移動速度または加工速度の高速化を図り得るという効果が得られる。
ここに「記録媒体」には例えば、フレキシブルディスク，磁気テープ，磁気ディスク，磁気ドラム，磁気カード，光ディスク，光磁気ディスク，ＲＯＭ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＩＣカード，穿孔テープ等がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的ないくつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施形態は、回転工具としてのエンドミルでワークを加工するための一連の工程のうちの図２３におけるＣＡＭ工程に対して本発明を実施する場合の一形態である。
【００１２】
まず、本実施形態の概略を説明する。
ＣＡＭ工程において、複数の工程が図１に示すように実行される。まず、ＣＡＤ工程から、ワークの目標加工形状をサーフェスモデルまたはソリッドモデルで表現する形状データが入力される。次に、その形状データと、工具形状寸法としての工具半径を表すデータとに基づき、工具の基準点としての工具中心が通過すべき目標経路を曲線で表す関数式（以下、単に「工具曲線式」という。）が算出される。続いて、その工具曲線式に基づき、目標経路上に点列を発生させるのに適正な点列間隔が算出され、その適正点列間隔で目標経路上に点列が発生させられ、その点列を規定するＣＬデータが計算される。続いて、ポスト処理により、そのＣＬデータがＮＣデータに変換される。図２３におけるＤＮＣ１０（Ｄｉｒｅｃｔ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によって処理可能なデータ形式に変換されるのである。
なお、ＮＣ加工工程においては、同図に示すように、ＤＮＣ１０にＣＮＣ１２（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が接続され、このＣＮＣ１２により加工機１４が制御されて工具１６とワーク１８とが相対移動させられ、これにより、ワーク１８が目標の形状に加工される。
【００１３】
加工機１４は複数の制御軸を有し、ＤＮＣ１０およびＣＮＣ１２により、予め定められた変数間関係に従って工具１６を移動させる。
変数間関係は、工具１６の移動速度を規定する複数の条件に基づいて総合的に決定される。ここに「複数の条件」は、工具経路の曲率半径を変数とし、工具１６の遠心加速度が定数としての許容加速度を超えないように工具１６の合成移動速度を決定するという第１条件を含んでいる。この第１条件は、合成移動速度をＶ、曲率半径をＲ、許容加速度をＧＰ とし、
なる関係式で記述される。
なお、ＣＮＣ１２において、ＤＮＣ１０から供給されるＮＣデータに基づいて工具経路の曲率半径が算出されるが、そのＮＣデータは連続的な工具経路ではなく点列を規定するものであるため、その点列から近似的な連続経路が想定され、その連続経路から曲率半径が算出される。具体的には、点列において互いに連続する３つの工具通過点ＣＬを同時に通過する円弧が近似的な連続経路として想定され、その円弧の半径として曲率半径が算出されるのである。
【００１４】
「複数の条件」はまた、点列間隔を変数とし、制御装置としてのＤＮＣ１０およびＣＮＣ１２のデータ処理能力値（定数）を考慮して工具１６の合成移動速度を決定するという第２条件を含んでいる。この第２条件は、合成移動速度をＶ、点列間隔をＬ、ＤＮＣ１０がＣＮＣ１２に単位時間当たりにデータを転送することができるビット数をｂ、ＤＮＣ１０がＣＮＣ１２に転送するＮＣデータの１行当たりのビット数をＢ、ＣＮＣ１２が１つの工具移動ブロックに対応するデータを処理するのに必要な時間をｔとし、
なる関係式で記述される。
【００１５】
「複数の条件」はさらに、曲率半径と点列間隔とをそれぞれ変数とし、工具１６の各移動速度成分のブロック間速度差が定数としての許容速度差を超えないように工具１６の合成移動速度を決定するという第３条件を含んでいる。この第３条件は、合成移動速度をＶ、曲率半径をＲ、点列間隔をＬ、許容速度差をΔＶＰ とし、
なる関係式で記述される。
【００１６】
「複数の条件」はさらに、作業者により指令された速度指令値を超えないように工具１６の合成移動速度を決定するという第４条件を含んでいる。この第４条件は、合成移動速度をＶ、速度指令値をＶＤ とし、
Ｖ≦ＶＤ
なる関係式で記述される。
【００１７】
そして、ＣＮＣ１２は、それら各条件毎に個別に最大移動速度を決定し、それら４つの最大移動速度のうち最小のものを適正移動速度に決定し、その適正移動速度で工具１６が加工機１４により移動させられるように加工機１４に工具移動指令（パルス信号）を供給する。そのようにして決定される適正移動速度と曲率半径と点列間隔との共同により加工機１４の変数間関係が表され、この変数間関係は例えば図２に３次元グラフで表されるものとなる。
【００１８】
次に、本実施形態を具体的に説明する。
ＣＡＭ工程においては、他の工程におけると同様に、図２３に示すように、コンピュータによりデータ処理が行われる。コンピュータ２０は、図３に示すように、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）２２とメモリ（例えば、ＲＯＭとＲＡＭ）２４とを含む構成とされており、フロッピーディスクドライブ等、外部記憶装置２６においてフロッピーディスク等、記録媒体２８から読み込まれたプログラムが一時的にメモリ２４に取り込まれ、必要に応じてプロセッサ２２により実行され、これにより、ワーク形状データに基づく点列データ計算と点列データのＮＣデータへの変換とが順に行われる。
なお、作業者からの指令はキーボード，マウス等、入力装置３０を介してコンピュータ２０に入力可能となっており、また、コンピュータ２０の処理結果等はＣＲＴ，液晶ディスプレイ，プリンタ等、出力装置３２を介して作業者に出力可能となっている。
【００１９】
プロセッサ２２により実行されるプログラムが図４にフローチャートで示されている。
まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、作業者により、点列発生に必要な条件が入力される。次に、Ｓ２において、工具曲線式算出プログラムが外部記憶装置２６からメモリ２４に取り込まれ、プロセッサ２２により実行される。
【００２０】
工具曲線式算出プログラムが図５にフローチャートで表されている。
まず、Ｓ１１において、ワーク形状データおよび工具半径データを含む各種データがそれぞれ入力される。ワーク形状データは例えば、ＣＡＤ用コンピュータから入力される。次に、Ｓ１２において、ワーク形状データと工具半径データとに基づき、ワーク１８の目標加工表面から工具１６のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に工具半径に基づく量だけオフセットした第１工具移動拘束面が算出される。１本の工具経路ＣＰは、工具１６の移動が拘束される２つの工具移動拘束面の交線として定義することができ、それら工具移動拘束面の一方は、ワークの目標加工表面から工具１６のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に、工具半径に基づく量だけオフセットした面として定義することができ、これが第１工具移動拘束面である。続いて、Ｓ１３において、他方の工具移動拘束面である第２工具移動拘束面が複数算出される。それら第２工具移動拘束面は例えば、作業者からの指令に基づき、工具ピック送り量と等しい距離で並んだ複数の平面または曲面として算出される。その後、Ｓ１４において、その計算された第１工具移動拘束面と複数の第２工具移動拘束面との複数の交線が算出される。それら交線は複数本の工具経路ＣＰにそれぞれ対応するものであり、結局、本ステップにおいては、各工具経路ＣＰをそれぞれ表す各工具曲線式（例えば、ベジェ曲線等）が算出されるのである。図６には、複数本の工具経路ＣＰが示されているが、これは、第２工具移動拘束面が波状の曲面である場合の例である。本ステップにおいては、工具曲線式が、各工具経路ＣＰが分割された複数のセグメントの各々について個々に算出される。
【００２１】
以上のようにして工具曲線式が算出されたならば、点列発生プログラムが外部記憶装置２６からメモリ２４に取り込まれ、プロセッサ２２により実行される。その点列発生プログラムが図７にフローチャートで表されている。本プログラムは、複数本の工具経路ＣＰについて繰り返し実行される。
各工具経路ＣＰについては、まず、Ｓ２１において、作業者により、点列間隔Ｌの算出に必要な各種定数が入力される。各種定数には、前述の許容加速度ＧＰ ，ビット数ｂ，Ｂ，処理時間ｔ，許容速度差ΔＶＰ および速度指令値ＶＤ がある。次に、Ｓ２２において、今回処理すべきセグメントの番号ｉが１にリセットされ、続いて、Ｓ２３において、今回の工具経路ＣＰにおける第ｉセグメントが選択され、そのセグメントを規定する前記工具曲線式がメモリ２４から読み出される。その後、Ｓ２４において、図１０の上部に示すように、第ｉセグメントにつき、それの工具曲線式に基づき、曲率半径Ｒが算出される。曲率半径Ｒは例えば、第ｉセグメントにおける複数の曲線部のうち曲率半径Ｒが最小である曲線部のその曲率半径Ｒが代表曲率半径Ｒとして算出される。
次に、Ｓ２５において、その算出された曲率半径Ｒと前記入力された各種定数とをそれぞれ前記４つの関係式にそれぞれ代入し、その算出された曲率半径Ｒに対応する、移動速度Ｖと点列間隔Ｌとの関係（以下、単に「Ｖ−Ｌ関係」という。）が算出される。そのＶ−Ｌ関係は図９に示すように、図２におけると同じ変数間関係を表す３次元グラフ（図において上側のグラフ）を曲率半径がＲであることを表す一平面で切断することによって取得される２次元グラフ（図において下側のグラフ）で表されるものとなる。
その後、Ｓ２６において、その算出されたＶ−Ｌ関係に基づき、第１候補点列間隔Ｌ１ が決定される。この第１候補点列間隔Ｌ１ は、そのＶ−Ｌ関係の下に、移動速度Ｖが最大となるときの点列間隔Ｌとして決定される。すなわち、第１候補点列間隔Ｌ１ は、変数間関係により決まる点列間隔なのである。図９の例では、ｂ以上かつｃ以下の範囲が第１候補点列間隔Ｌ１ として決定される。
続いて、Ｓ２７において、図１０の下部に示すように、算出された曲率半径Ｒに基づき、その曲率半径Ｒを有する円弧に近似する一つの直線であって円弧をその直線で近似させた場合にその形状誤差が設定トレランスに一致する直線が算出され、その直線と円弧との２つの交点の距離が第２候補点列間隔Ｌ２ として決定される。第ｉセグメントを点列で近似させる場合にその形状誤差が設定トレランスに一致するための点列間隔が第２候補点列間隔Ｌ２ として決定されるのである。すなわち、第２候補点列間隔Ｌ２ は、形状誤差により決まる点列間隔なのである。
【００２２】
その後、Ｓ２８において、それら第１および第２候補点列間隔Ｌ１ およびＬ２ のうち小さい方が適正点列間隔ＬＯＰＴ に決定される。
例えば、図１１に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ がｂ以上ｃ以下という幅を有し、かつ、その幅全体が第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄより小さい場合（パターン１）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第１候補点列間隔Ｌ１ に決定される。この場合、適正点列間隔ＬＯＰＴ はｂ以上ｃ以下という幅を有するが、最終的な適正点列間隔ＬＯＰＴ は、その幅を規定するｂとｃのうち小さい方であるｂに決定したり、大きい方であるｃに決定したり、両者の平均値に決定することができる。
また、図１２に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ がｂ以上かつｃ以下という幅を有し、かつ、その幅の中間位置に第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄが位置する場合（パターン２）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第１候補点列間隔Ｌ１ のうちｂ以上かつｄ以下の部分に決定される。この場合、適正点列間隔ＬＯＰＴ もｂ以上ｄ以下という幅を有するが、最終的な適正点列間隔ＬＯＰＴ は、その幅を規定するｂとｄのうち小さい方であるｂに決定したり、大きい方であるｄに決定したり、両者の平均値に決定することができる。
また、図１３に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ がｂ以上ｃ以下という幅を有し、かつ、その幅全体が第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄより大きい場合（パターン３）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第２候補点列間隔Ｌ２ に決定される。
また、図１４に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ が幅を有さず、ｂとｃが一致し、かつ、その第１候補点列間隔Ｌ１ が第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄより小さい場合（パターン４）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第１候補点列間隔Ｌ１ に決定される。
また、図１５に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ が幅を有さず、ｂとｃが一致し、かつ、その第１候補点列間隔Ｌ１ が第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄより大きい場合（パターン５）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第２候補点列間隔Ｌ２ に決定される。
【００２３】
以上のようにして適正点列間隔ＬＯＰＴ が決定されたならば、Ｓ２９において、その適正点列間隔ＬＯＰＴ に従って点列が発生させられる。具体的には、図１６に示すように、点列間隔Ｌと長さが等しい半径を有する球面が想定され、その球面を工具経路ＣＰに、その球面の中心点が直前に発生させられた工具通過点ＣＬに一致するように重ね合わせることが想定され、その球面と工具経路ＣＰとの複数の交点（普通は２つの交点）のうち、直前に発生させられた工具通過点ＣＬと球面の中心点に関して反対側に位置するものが新たな工具通過点ＣＬとして発生させられ、この工程が、最後に発生させられた工具通過点ＣＬが次回のセグメント上に位置することとなるまで、繰り返される。以上で本プログラムの一回の実行が終了する。
【００２４】
なお、このＳ２９においては、今回のセグメントについて最後に発生させられた工具通過点ＣＬの位置がその今回のセグメントの終点、すなわち、次回のセグメントの始点に一致しない場合であっても、その最後に発生させられた工具通過点ＣＬはその今回のセグメントについての最後の工具通過点ＣＬとして利用はされずに、その今回のセグメントの終点が必ず今回のセグメントについての最後の工具通過点ＣＬとされるようになっている。すなわち、既存のセグメント分割点がＳ２９において新たに発生させられた工具通過点ＣＬより優先させられているのである。
しかし、例えば、今回のセグメントについて最後に発生させられた工具通過点ＣＬの位置がその今回のセグメントの終点に一致せず、それを超えた場合（すなわち、次回のセグメントの中間部上に位置する場合）には、今回のセグメントの終点を工具通過点ＣＬとして利用するのではなく、その最後に発生させられた工具通過点ＣＬをその今回のセグメントについての最後の工具通過点ＣＬとして利用してもよい。すなわち、既存のセグメント分割点に変えて新たに発生させられた工具通過点ＣＬを実際の工具通過点ＣＬとして利用してもよいのであり、Ｓ２９において新たに発生させられた工具通過点ＣＬを既存のセグメント分割点より優先させてもよいのである。
【００２５】
続いて、Ｓ３０において、セグメント番号ｉが最大値ｉＭＡＸ 、すなわち、今回の工具経路ＣＰを構成するセグメントの数以上となったか否かが判定される。セグメント番号ｉが最大値ｉＭＡＸ 以上ではない場合には、判定がＮＯとなり、Ｓ３１において、セグメント番号ｉが１増加させられ、Ｓ２３に戻るが、セグメント番号ｉが最大値ｉＭＡＸ 以上である場合には、判定がＹＥＳとなり、今回の工具経路ＣＰについての本プログラムの実行が終了する。
その後、本プログラムの実行が複数回繰り返されれば、例えば図６に示す複数本の工具経路ＣＰについては図８に示すように、複数の工具通過点ＣＬが一列に並んだ点列が複数列発生させられることになる。
【００２６】
その後、図４のＳ４において、加工に伴って工具１６に付与することが必要な補助動作のための各種データがもとの点列データに付与される。補助動作データには例えば、図１７に示すように、工具１６を退避位置から加工開始点に接近（アプローチ等）させるためのデータや、工具１６を加工終了点から退避位置に離間（リトラクト，イベード等）させるためのデータや、工具１６を一工具経路ＣＰの終点から次の工具経路ＣＰの始点までピック送りするためのデータがある。その後、Ｓ５において、最終的な点列データの形式がＣＮＣ１２に処理可能なＮＣデータに変換される。以上で本プログラムの一回の実行が終了する。
【００２７】
次に、本発明の別の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
上記実施形態においては、ワーク形状データに基づいて直接に工具曲線式が算出され、その工具曲線式に基づいて点列が発生させられるが、本実施形態においては、ワーク形状データに基づいて暫定的な点列が発生させられ、その暫定的な点列に基づいて工具曲線式が算出され、その工具曲線式に基づいて最終的な点列が発生させられる。
【００２８】
そのためにコンピュータ２０により実行される工具曲線式算出プログラムが図１８にフローチャートで示されている。なお、このプログラムも予め記録媒体２８に記録されて使用される。
まず、Ｓ７１において、ワーク形状データ，工具ピック送り量データ，工具半径データを含む各種データがそれぞれ入力される。次に、Ｓ７２において、それら入力データに基づき、ワーク１８の各断面の輪郭線が算出される。具体的には、ワーク１８を工具ピック送り量と等しい間隔で並んだ複数の平面で切断することを想定することによって複数の断面の輪郭線が算出される。続いて、Ｓ７３において、その算出されたワーク断面輪郭線と工具半径とに基づき、各断面輪郭線から工具１６のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に工具半径に基づく量でオフセットした複数の点が暫定的な工具通過点ＣＬとして発生させられる。このとき、それら暫定的な工具通過点ＣＬは実質的に一定である細かい間隔で発生させられる。その後、Ｓ７４において、その算出された複数の暫定的な工具通過点ＣＬを包絡する曲線を表す関数式（例えば、ベジェ曲線等）が工具曲線式として算出される。工具曲線式は、先の実施形態におけると同様に、工具経路ＣＰが分割された複数のセグメントの各々について個々に算出される。以上のようにして工具曲線式が算出されたならば、以後、先の実施形態におけると同様にして点列が発生させられる。
【００２９】
次に、本発明のさらに別の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は先の二実施形態と点列発生のためのプログラムのみが異なり、他の要素については共通するため、その点列発生プログラムのみを詳細に説明し、他の要素については同一の符号を使用することによって詳細な説明を省略する。
【００３０】
図１９には、その点列発生プログラムがフローチャートで表されている。まず、Ｓ１０１において、作業者により、ワークの目標加工面を表すワーク形状データが入力され、次に、Ｓ１０２において、工具形状寸法データとしての工具半径データが入力される。その後、Ｓ１０３において、図２０に示すように、ワーク形状データと工具半径データとに基づき、ワーク１８の目標加工面ＰＬ１から工具１６のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に工具半径分だけオフセットしたオフセット面ＰＬ２が算出される。続いて、Ｓ１０４において、作業者により、工具移動拘束面ＰＬ３を表すデータが入力される。この工具移動拘束面ＰＬ３は、工具１６が移動させられる際に、その工具１６の工具中心（基準点）とその工具１６のワーク１８に対する加工点とを通過する一直線である工具中心線（基準線）が拘束される面である。すなわち、オフセット面ＰＬ２と工具移動拘束面ＰＬ３とは、最先の実施形態における第１工具移動拘束面と第２工具移動拘束面とにそれぞれ対応しているのである。その後、Ｓ１０５において、ワーク１８について最終的に求めるべき複数本の点列のうち今回求めるべき点列の列番号ｊが１とされる。
【００３１】
続いて、Ｓ１０６において、今回求めるべき工具通過点ＣＬの点番号ｎが１とされ、その後、Ｓ１０７において、先頭の工具通過点ＣＬ（１） が決定される。具体的には、先頭の工具通過点ＣＬ（１） は、図２０に示すように、オフセット面ＰＬ２と工具移動拘束面ＰＬ３との交線の両端点のうちの一方として自動的に決定されるが、作業者によって手動で決定することが可能である。続いて、Ｓ１０８において、その先頭の工具通過点ＣＬ（１） が、今回求めるべき点列における複数個の点対のうちの先頭の点対を構成する一対の工具通過点ＣＬの始点ＣＬＳＴとされる。
【００３２】
その後、Ｓ１０９において、図２１に示すように、今回求めるべき点列に対応する目標経路のうち始点ＣＬＳＴ（今回はＣＬ（１） ）におけるオフセット面ＰＬ２上での曲率半径Ｒが算出される。具体的には、先の二実施形態におけるとは異なり、目標経路の算出なしで、ワーク形状データと工具移動拘束面データと始点ＣＬＳＴの位置を表すデータとに基づいて曲率半径Ｒが算出される。
【００３３】
続いて、Ｓ１１０において、算出された曲率半径Ｒに応じた点列間隔Ｌが、先の二実施形態におけると同様に算出される。ただし、本実施形態においては、加工機１４の加工能力特性、すなわち、前記Ｖ−Ｌ関係を考慮した点列間隔Ｌは算出されるが、本来曲線である工具経路を直線で近似する際の形状誤差を考慮した点列間隔Ｌは算出されない。そのため、このＳ１１０においては、図７におけるＳ２５とＳ２６とＳ２８と同じ各ステップが実行される。ただし、Ｓ２８と同じステップにおいては、Ｖ−Ｌ関係を考慮して暫定的に算出された点列間隔Ｌが唯一値である場合には、その値、幅を有する場合には、その幅内に存在する値のうち最大値，最小値またはそれらの平均値のいずれかが最終的な点列間隔Ｌとされる。
【００３４】
その後、Ｓ１１１において、今回の点列における終点ＣＬＥＤが決定される。具体的には、終点ＣＬＥＤ（今回はＣＬ（２） ）は、図２２に示すように、オフセット面ＰＬ２上にあり、かつ、工具移動拘束面ＰＬ３上にあり、かつ、始点ＣＬＳＴ（今回はＣＬ（１） ）から点列間隔Ｌだけ離れている点として決定される。
【００３５】
続いて、Ｓ１１２において、その決定された終点ＣＬＥＤが、点番号が（ｎ＋１）である工具通過点ＣＬ（ｎ＋１） とされる。その後、Ｓ１１３において、その工具通過点ＣＬ（ｎ＋１） が今回求めるべき点列において最終点であるか否かが判定される。今回は、最終点ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１１４において、上記終点ＣＬＥＤが、次の点対における始点ＣＬＳＴとされ、その後、Ｓ１１５において、点番号ｎが１増加させられる。そして、Ｓ１０９に戻る。
【００３６】
その後、Ｓ１０９〜Ｓ１１５の実行が何回も繰り返され、その結果、Ｓ１１３の判定がＹＥＳとなれば、Ｓ１１６において、列番号ｊが最大値ｊＭＡＸ 以上であるか否かが判定される。今回は最大値ｊＭＡＸ 以上ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１１７において、列番号ｊが１増加させられ、その後、Ｓ１０６に戻り、上記と同様にして、次の点列が発生させられる。
【００３７】
そして、すべての点列が発生させられたならば、Ｓ１１６の判定がＹＥＳとなり、本プログラムの一回の実行が終了する。
【００３８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これらの他にも、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である工具点列発生方法を概略的に示す工程図である。
【図２】上記工具点列発生方法により発生させられた点列が供給される制御装置により制御される加工機の変数間関係を示す３次元特性グラフである。
【図３】上記工具点列発生方法を実施するための工具点列発生装置を示すブロック図である。
【図４】図３における外部記憶装置においてデータの読込み／書込みがなされる記録媒体に記録されており、かつ、必要に応じてコンピュータにより実行されるプログラムを示すフローチャートである。
【図５】図４のＳ２において実行される工具曲線式算出プログラムを示すフローチャートである。
【図６】図４のＳ２の実行内容を概念的に示す図である。
【図７】図４のＳ３において実行される点列発生プログラムを示すフローチャートである。
【図８】図４のＳ３の実行内容を説明するための図である。
【図９】図７のＳ２５およびＳ２６の実行内容を説明するための図である。
【図１０】図７のＳ２７の実行内容を説明するための図である。
【図１１】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１２】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１３】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１４】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１５】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１６】図７のＳ２９の実行内容を説明するための図である。
【図１７】図４のＳ４の実行内容を説明するたの図である。
【図１８】本発明の別の実施形態である工具点列発生方法を実施するためにコンピュータにより実行される工具曲線式算出プログラムを示すフローチャートである。
【図１９】本発明のさらに別の実施形態である工具点列発生方法を実施するためにコンピュータにより実行される点列発生プログラムを示すフローチャートである。
【図２０】図１９におけるＳ１０３およびＳ１０７を説明するための斜視図である。
【図２１】図１９におけるＳ１０９を説明するための斜視図である。
【図２２】図１９におけるＳ１１１を説明するための斜視図である。
【図２３】ワークをＮＣ加工するための一連の工程を示す工程図である。
【図２４】図２３におけるＮＣ加工工程で行われる速度制御を説明するための図である。
【図２５】工具経路上に工具通過点を発生させる従来の方法を説明するための図である。
【図２６】その従来の方法で発生させられた点列の下で加工機を作動させた場合に工具が余分に加減速させられる様子の一例を示す図である。
【図２７】その従来の方法で発生させられた点列の下で加工機を作動させ、かつ、その加工機への移動速度指令値を変化させた場合に工具の減速領域が変化する様子の一例を示す図である。
【図２８】ワークの目標加工形状から工具の目標経路を決定する一方式を説明するための図である。
【図２９】ワークの目標加工形状から工具の目標経路を決定する別の方式を説明するための図である。
【図３０】本発明の一実施形態の効果を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ ＤＮＣ
１２ ＣＮＣ
１４ 加工機
１６ 工具
１８ ワーク
２０ コンピュータ
２２ プロセッサ
２４ メモリ
２６ 外部記憶装置
２８ 記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具を目標の経路に沿って移動させるためにその工具が通過すべき点列を発生させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークをＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）加工する際には一般に、例えば図２３に示すように、設計工程としてのＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ）工程と、製造工程のうちのデータ作成工程としてのＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）工程と、製造工程のうちの加工工程としてのＮＣ加工工程とがそれらの順に実行される。
ＣＡＤ工程においては、作業者からの指令等に基づき、ワークの目標加工形状がサーフェスモデル，ソリッドモデル等で記述され、ワーク形状データが作成される。
ＣＡＭ工程においては、入力されたワーク形状データに基づき、ＮＣ加工の際に工具の基準点（例えば、工具中心）を通過させるべき複数の工具通過点ＣＬ（Ｃｕｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ）が計算される。ここに、「工具通過点ＣＬ」は、連続的な工具経路ＣＰ（Ｃｕｔｔｅｒ Ｐａｓｓ ）上において離散的に位置する点であり、「工具経路ＣＰ」は、ワークの目標加工表面から工具のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に工具形状寸法（例えば、工具半径）に基づく量だけオフセットした工具の目標経路である。また、ＣＡＭ工程においては、計算された複数の工具通過点ＣＬに基づき、それら工具通過点ＣＬによって構成される点列を規定する点列データ（ＣＬデータ）が作成される。さらに、ＣＡＭ工程においては、後続するＮＣ加工工程への入力に備え、作成された点列データをＮＣ加工工程での処理に適した形式に変換するポスト処理が行われ、その変換されたデータがＮＣデータとされる。ＮＣデータは一般に、点列を規定する点列データと、その点列において互いに隣接した２つの工具通過点間の隙間を直線で補間するのか円弧で補間するのかを規定する補間条件規定データとを含むように構成される。
【０００３】
ＮＣ加工工程においては、入力されたＮＣデータに基づき、加工機により工具を移動させるために加工機に周期的に供給することが必要な工具移動指令（例えば、パルス信号）が作成される。このＮＣ加工工程においては、加工機が制御装置としてのＤＮＣ１０およびＣＮＣ１２により制御され、その制御装置は、ＮＣデータにより規定される工具点列から推定される近似的な工具経路の曲率半径とその工具点列の間隔とに基づき、かつ、工具経路の曲率半径と工具点列の間隔と工具の移動速度との間の予め定められた変数間関係に従って工具の移動速度を決定し、その速度で工具が移動させられるように工具移動指令を作成し、その工具移動指令を加工機に供給する。
この制御装置は、基本的には、工具の移動速度を作業者からの移動速度指令値に基づいて決定する。しかし、工具は移動中、各工具通過点ＣＬにおいて屈曲しなければならず、その屈曲の大きさによってはワークの加工誤差を抑えるために工具をその屈曲点を通過する際に加減速させなければならない。この加減速を適正に行えば工具の移動速度または加工速度の高速化と高精度化とを図ることができる。したがって、制御装置は工具について各種の速度制御を行う。
速度制御には例えば、ブロック間速度差制御と遠心加速度制御とがある。ブロック間速度差制御は、加工機に一工具移動指令と次の工具移動指令とが順に供給されるのに応じて開始される一工具移動ブロックと次の工具移動ブロックとの間で工具の各移動速度成分（工具の各制御軸毎の速度成分）が連続性を有し、工具の各移動速度成分差が過大とならないように工具の合成移動速度を決定し、必要に応じて工具を自動的に減速させる制御である。一方、遠心加速度制御は、近似的な工具経路の曲率半径が小さい場合にも、工具の遠心加速度が過大とならないように工具の移動速度を決定し、必要に応じて工具を自動的に減速させる制御である。
したがって、ワークの加工形状断面，工具経路および工具点列がそれぞれ図２４に示すように決定される場合には、ＮＣ加工中、工具が自動的に加減速され、移動速度が同図に示すように変化することになる。
そして、ＮＣ加工工程においては、そのようにして決定された移動速度を反映した工具移動指令が加工機に供給され、その加工機により工具が移動させられ、これにより、ワークが目標の形状に加工される。
【０００４】
以上の説明から明らかなように、ワークの目標加工形状を出発点とし、最終的に工具移動指令を作成するまでの一連の工程には普通、ワーク加工の際に工具を通過させるべき点列を発生させる点列発生工程が存在するのであり、上記の例では、ＣＡＭ工程におけるＣＬ計算が該当する。
そして、ＣＡＭ工程は従来、例えば図２５に示すように、連続的な目標経路ＣＰを離散的な点列で近似させる際の形状誤差、すなわち、点列を直線で結んだ折れ線の目標経路ＣＰからの形状誤差が設定トレランスを超えないように目標経路ＣＰ上に点列を発生させるものとされていた。最終製品の形状精度が確保されるとともに目標経路ＣＰを規定するＮＣデータの量が減少するように、連続的な目標経路ＣＰが離散的な点列で近似されるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用および効果】
したがって、この従来の点列化によれば、最終製品の形状精度を確保しつつＮＣデータの量を減少させたいという加工ニーズには応えることができる。しかし、工具の移動速度または加工速度の高速化という加工ニーズには十分に応えることができない。以下、具体的に説明する。
【０００６】
工具を目標経路からの形状誤差が実質的に０である理想経路に沿って移動させることができれば、例えば図２６に示すように、ワークの加工形状上、工具の加減速を回避し得ない部分でのみ工具が加減速させられるだけで、それ以外の部分で余分に加減速させられることはない。しかし、目標経路を点列で近似させる以上、現実には、工具をそのような理想経路に沿って移動させることはできず、折れ線である近似経路に沿って移動させられることになり、そのため、前記制御装置の各種速度制御により、同図に示すように、工具が余分に加減速させられることになる。
工具の移動速度または加工速度の高速化を図るにはその余分な加減速を減らすことが有効である。しかし、点列化が最終製品の形状誤差が設定トレランスを超えないという要件のみを満たすように行われるのでは、余分な加減速を効果的に減らすことができない。例えば同図に示すように、最終製品の形状誤差が設定トレランスを超えないという要件しか満たさない点列では、作業者が工具の移動速度指令値を増加させても、図２７に示すように、工具が余分に加減速させられる頻度や程度が増加してしまい、工具の移動速度または加工速度の高速化を効果的に図ることができないのである。
【０００７】
一方、本発明者らは、工具の移動速度または加工速度の高速化を図るためには、点列化工程において、工具の移動速度に関連する加工機の加工能力特性を考慮することが大切であるという事実に気が付いた。
【０００８】
本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、その課題は、加工機の加工能力特性を考慮することにより、工具の移動速度または加工速度の高速化という加工ニーズに対応し得る点列を発生可能とすることにある。
【０００９】
この課題は下記態様の工具点列発生方法によって解決される。なお、以下の説明において、本発明の各態様を、それぞれに項番号を付して請求項と同じ形式で記載する。各項に記載の特徴を組み合わせて採用することの可能性を明示するためである。
【００１０】
（１）加工機において工具を目標の経路に沿って移動させるためにその工具が通過すべき点列を発生させる工具点列発生方法であって、
前記点列の発生に先立ってその点列の間隔を、前記目標経路の曲率半径に基づき、かつ、前記工具の経路の曲率半径と点列の間隔と工具の移動速度との間の予め定められた変数間関係に従い、工具の移動速度が可及的に大きくなるように算出する第一点列間隔算出工程と、
算出された点列間隔で前記点列を発生させる点列発生工程と
を含み、かつ、前記変数間関係が、
(a) 前記加工機の制御装置のデータ処理能力と、
(b) 前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の複数の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限と
の少なくとも一方に基づいて決まる変数間関係であることを特徴とする工具点列発生方法（請求項１）。
加工機の加工能力特性は例えば、工具の経路の曲率半径と、点列の間隔と、工具の移動速度とをそれぞれ変数として表され、一方、加工機においては普通、工具の移動速度に関連していくつかの条件が設定される。したがって、加工機においては、それら変数間に一定の関係が設定されることになる。これに対して、この(1) 項に記載の方法においては、その変数間関係が、 (a) 前記加工機の制御装置のデータ処理能力と、 (b) 前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限との少なくとも一方に基づいて決まる変数間関係とされ、その変数間関係が考慮されて工具の移動速度が可及的に大きくなるように点列間隔が算出される。
したがって、この方法によれば、結果的に、加工機の加工能力特性のうち、少なくとも加工機の制御装置のデータ処理能力と、加工機の各制御軸における工具移動速度の変更能力（２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量）とが考慮されて工具の移動速度が可及的に大きくなるように点列間隔が算出されることとなり、よって、点列に基づくワークの加工工程において工具の移動速度または加工速度の高速化を容易に図り得るという効果が得られる。
なお、前述の、近似誤差を考慮した従来の点列発生方法には、ソフトウェア設計上の理由等から、設定トレランスより小さい近似誤差を有して点列が発生させられてしまう傾向があり、よって、設定トレランスとの関係において必要以上に多数の工具通過点が発生させられてしまうことがあった。これに対して、この(1) 項に記載の工具点列発生方法によれば、工具経路上で点列間隔が管理されつつ工具通過点が発生させられるため、必要以上に多数の工具通過点が発生させられてしまう傾向を容易に低減し得る。
この方法において「点列間隔」は、普通、実際の工具経路としての折れ線における各直線部の長さとして定義されるが、例えば、曲線である本来の工具経路における各曲線部の長さとして定義することもできる。
また、この方法において「工具の移動速度が可及的に大きくなる」なる用語は、変数間関係において曲率半径が特定された場合の点列間隔と工具の移動速度との関係（例えば、図１１に示すグラフで表される関係）において、「工具の移動速度が最大となることを意味する場合のみならず、その最大値に十分に近い値（例えば、その最大値の８０％以上の値）となることを意味する場合もある。
なお、本明細書において、「工具の移動速度」は、工具の合成移動速度を意味する場合と、工具の各制御軸毎の移動速度成分を意味する場合とがある。
（２）加工機において工具を目標の経路に沿って移動させるためにその工具が通過すべき点列を発生させる工具点列発生方法であって、
（イ）前記点列の発生に先立ってその点列の間隔の第１候補である第１候補点列間隔を、 前記目標経路の曲率半径に基づき、かつ、前記工具の経路の曲率半径と前記第１点列間隔と工具の移動速度との間の予め定められた変数間関係であって、
(a) 前記加工機の制御装置のデータ処理能力と、
(b) 前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の複数の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限と
の少なくとも一方に基づいて決まる変数間関係に従い、工具の移動速度が可及的に大きくなるように算出する第１候補点列間隔算出工程と、
（ロ）前記目標経路上に前記点列を、その点列を直線で結んだ折れ線の前記目標経路からの形状誤差が設定トレランスを超えないように発生させる間隔を第２候補点列間隔として算出する第２候補点列間隔算出工程と、
（ハ）前記算出された第１候補点列間隔および第２候補点列間隔のうち小さい方を適正点列間隔に決定する適正点列間隔決定工程と、
（ニ）決定された適正点列間隔で前記点列を発生させる点列発生工程と
を含むことを特徴とする工具点列発生方法（請求項２）。
この方法においては、第１候補点列間隔算出工程が、変数間関係を重視した点列間隔を第１候補点列間隔として算出する一方、第２候補点列間隔算出工程が、理想的には曲線である目標経路を直線で近似させる際の形状誤差を重視した点列間隔を第２候補点列間隔として算出し、その後、適正点列間隔決定工程が、それら第１および第２候補点列間隔のうち小さい方を適正点列間隔に決定する。
したがって、この方法によれば、最終製品の形状誤差が設定トレランスを超えてしまうような点列間隔が発生させられてしまうことはないから、最終製品の形状精度を確保しつつ工具の移動速度または加工速度の高速化を図り得るという効果が得られる。
（３）前記変数間関係が、少なくとも、前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限に基づいて決まる変数間関係である (1) または (2) 項に記載の工具点列発生方法（請求項３）。
（４）前記点列間隔算出工程が、前記点列間隔を、前記目標経路の曲率半径に基づき、かつ、前記変数間関係に従って暫定的に決定し、その暫定的な点列間隔が唯一値である場合には、その値を最終的な点列間隔に決定する一方、幅を有する場合には、その幅内において予め定められた条件を満たす値を最終的な点列間隔に決定する工程を含む (1)ないし (3) 項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
この方法において、暫定的な点列間隔が唯一値である場合の一例は、図１４に示す場合であり、また、幅を有する場合の一例は、図１１に示す場合である。
また、この方法において「その幅内において予め定められた条件を満たす値」は例えば、その幅内における最大値としたり、最小値としたり、中間値とすることができる。
（５）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列間隔算出工程が、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面の形状と、工具の基準点と加工点とを通過する一基準線がその工具を移動させる際に拘束される工具移動拘束面の形状と、工具の基準点と加工点との距離を規定する工具形状寸法とのうちの少なくとも前記目標加工面の形状に基づき、前記目標経路の曲率半径を算出する曲率半径算出工程を含む (1)ないし (4) 項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
この方法において「工具」の一例は、エンドミルであり、このエンドミルにおいては、「工具の基準点」の一例は、エンドミルの工具中心であり、「工具の基準点と加工点との距離を規定する工具形状寸法」の一例は、エンドミルの工具半径である。
（６）前記曲率半径算出工程が、(a) 前記目標加工面の形状と工具移動拘束面の形状と工具形状寸法とに基づいて前記目標経路を算出する工程と、(b) 算出された目標経路の形状に基づいて直接にその目標経路の前記曲率半径を算出する工程とを含む (5)項に記載の工具点列発生方法。
（７）前記曲率半径算出工程が、前記目標加工面の形状と工具移動拘束面の形状とに基づき、それら目標加工面と工具移動拘束面との交線の、その交線上の任意の点における曲率半径を前記目標経路の曲率半径として算出可能な工程を含む (5)項に記載の工具点列発生方法。
この方法においては、目標加工面と工具移動拘束面との交線の、その交線上の任意の点における曲率半径が目標経路の曲率半径に近似するとの仮定の下に、目標経路の使用なしで目標経路の曲率半径が近似的に算出される。
（８） 前記曲率半径算出工程が、(a) 前記目標加工面の形状と工具形状寸法の形状とに基づき、目標加工面を前記工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に前記距離だけオフセットしたオフセット面を算出する工程と、(b) 算出されたオフセット面の形状と前記工具移動拘束面の形状とに基づき、それらオフセット面と工具移動拘束面との交線の、その交線上の任意の点における曲率半径を前記目標経路の曲率半径として算出可能な工程を含む (5)項に記載の工具点列発生方法。
この方法においては、オフセット面と工具移動拘束面との交線の、その交線上の任意の点における曲率半径が目標経路の曲率半径に近似するとの仮定の下に、目標経路の使用なしで目標経路の曲率半径が近似的に算出される。
（９）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列発生工程が、前記点列を、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面を工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に、工具の基準点と加工点との距離だけオフセットさせたオフセット面上に発生させる工程を含む(1) ないし (8)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１０）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列発生工程が、前記点列を、まず、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面上に発生させ、次に、発生させられた点列を工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に、工具の基準点と加工点との距離だけオフセットさせる工程を含む(1) ないし (8)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１１）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列発生工程が、
(a) 前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面の形状と、工具の基準点と加工点とを通過する一基準線がその工具を移動させる際に拘束される工具移動拘束面の形状と、工具の基準点と加工点との距離を規定する工具形状寸法とのうちの少なくとも目標加工面の形状に基づき、前記目標経路またはそれに近似した近似経路を算出する工程と、
(b) 算出された目標経路または近似経路上に、算出された点列間隔で点列を発生させる工程と
を含む(1) ないし(10)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１２）前記経路が、前記工具を移動させる際にその工具の基準点であってその工具のワークに対する加工点とは異なるものが描く軌跡を表すものであり、前記点列発生工程が、前記点列の発生に先立って前記目標経路を算出することなく、前記点列を構成する複数個の工具通過点を、それら工具通過点のうちの先頭点から順に前記算出された点列間隔で発生させ、それによって点列を発生させる工程であって、
(a) 前記先頭点を決定する先頭点決定工程と、
(b) 決定された先頭点を、発生させるべき点列において各々互いに隣接した一対の工具通過点により構成される複数個の点対のうちの先頭の点対を構成する一対の工具通過点のうちの始点に決定する始点決定工程と、
(c) 決定された始点の位置と、算出された点列間隔と、その始点から、前記先頭の点対を構成する一対の工具通過点のうちの終点に向かう向きとに基づき、その終点を発生させる終点発生工程と、
(d) 発生させられた終点を、前記複数個の点対のうち次の点対を構成する一対の工具通過点のうちの始点に決定するとともに、決定された始点の位置と、算出された点列間隔と、前記向きとに基づき、次の点対における終点を発生させることを、複数個の点対のうち先頭の点対を除くもの全部について繰り返す繰り返し工程と
を含む(1) ないし(10)項のいずれかに記載の点列発生方法。
（１３）前記終点発生工程と繰り返し工程とがそれぞれ、前記向きを、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによって前記ワークを加工すべき目標加工面の形状と、工具の基準点と加工点とを通過する一基準線がその工具を移動させる際に拘束される工具移動拘束面の形状と、工具の基準点と加工点との距離を規定する工具形状寸法とのうちの少なくとも目標加工面の形状と工具移動拘束面の形状と、前記決定された始点の位置とに基づいて決定する向き決定工程を含む(12)項に記載の工具点列発生方法。
（１４）前記点列が、その点列から推定される前記工具の経路の曲率半径とその点列の間隔とに基づき、かつ、前記変数間関係に従って工具の移動速度を決定し、その移動速度で工具が移動させられるように加工機を制御する制御装置に供給される(1) ないし(13)項のいずれかに記載の工具点列発生方法（請求項４）。
したがって、この方法によれば、加工工程の前工程において、加工工程での変数間関係すなわち加工機の加工能力特性を考慮して点列間隔が決定されるから、加工工程において制御装置が決定する工具の移動速度が増加し、加工の移動速度または加工速度の高速化を容易に図り得るという効果が得られる。
（１５）前記変数間関係が、前記工具の移動速度を規定する複数の条件に基づいて総合的に決定される(1) ないし(14)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１６）前記複数の条件が、前記工具の経路の曲率半径を変数とし、前記工具の遠心加速度が許容加速度を超えないように工具の合成移動速度を決定するための第１条件を含む(15)項に記載の工具点列発生方法。
（１７）前記複数の条件が、前記点列間隔を変数とし、前記工具を移動させる加工機を制御する制御装置のデータ処理能力との関係において工具の移動速度を決定するための第２条件を含む(15) または (16) 項に記載の工具点列発生方法。
この方法において「工具の移動速度」は、工具の合成移動速度を意味する場合と、工具の各制御軸毎の移動速度成分を意味する場合とがある。
（１８）前記工具が、複数の制御軸を有する加工機によって移動させられるものであり、前記複数の条件が、前記曲率半径と点列間隔とをそれぞれ変数とし、かつ、前記工具の前記各制御軸毎の移動速度成分の、前記加工機に一工具移動指令と次の工具移動指令とが順に供給されるのに応じて開始される一工具移動ブロックと次の工具移動ブロックとの間での差であるブロック間速度差が許容速度差を超えないように工具の合成移動速度を決定するための第３条件を含む(15) ないし (17)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（１９）前記複数の条件が、作業者による移動速度指令値を超えないように前記工具の合成移動速度を決定するための第４条件を含む(15) ないし (18)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（２０）さらに、前記工具を前記目標経路に沿って移動させることによってワークを加工すべき目標加工面の形状に基づき、前記目標経路を曲線で表す関数式を取得する関数式取得工程を含み、かつ、前記点列発生工程が、その取得された関数式と前記算出された点列間隔とに基づいて前記点列を発生させる工程を含む(1) ないし(19)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
ワークの目標加工面の形状に基づいて目標経路を決定する方式には、図２８に示すプロジェクト方式や図２９に示す逆オフセット方式がある。プロジェクト方式は、工具をワークの目標加工面（図において二点鎖線で示す。図２９および図３０についても同じとする。）に沿って離散的に、かつ、工具間の間隔を一定にして移動させることを想定した場合にその工具の基準点が描く折れ線を目標経路として求める方式である。逆オフセット方式は、工具を逆向きにし、その状態で工具をそれの基準点がワークの目標加工面に沿って離散的に、かつ、工具間の間隔を一定にして移動させることを想定するとともに、各々その移動方向に直角な複数の平面（図では、各平面を上下に延びる１本の破線で表す。）を平面間の間隔を一定にして想定した場合に各平面と工具による各加工形状輪郭線（図では、各加工形状輪郭線を逆向きのＵ字状を成す実線で表す。）との交点が描く折れ線を目標経路として求める方式である。
しかし、それらの方式の場合には、工具間の間隔および平面間の間隔が必ずしも点列間隔に一致しない上に、工具間の間隔および平面間の間隔がワークの目標加工面の曲率半径を考慮して変化させられるようにはなっていない。また、特に、逆オフセット方式の場合には、図２９に示すように、工具間の間隔が平面間の間隔より長い部分が存在する場合には、その部分において、互いに隣接した２個の工具の中間位置に、目標加工面の形状が反映されない工具通過点が設定されてしまう。そのため、それらの方式では、目標経路の凹凸関係をワークの目標加工面の凹凸関係に十分には正確に一致させることができない。
これに対し、この(20)項に記載の工具点列発生方法においては、図３０に示すように、点列が、上記の二方式とは異なり、目標経路上において工具間の間隔や平面間の間隔を媒介とせずに直接に任意の間隔で発生可能であるため、適正な間隔で点列を発生させることが容易となり、また、目標経路が曲線で、しかもワークの目標加工面に平行となるように決定され、その目標経路上に点列が発生させられるため、目標経路の凹凸関係が必ずワークの目標加工面の凹凸関係に一致する。したがって、この方法によれば、工具によるワークの加工精度を向上させつつ、工具の移動速度または加工速度の高速化を図り得るという効果が得られる。
（２１）前記関数式取得工程が、
(a) 前記ワークの目標加工面の形状を規定するワーク形状データと、前記工具の加工半径等、工具形状寸法を規定する工具形状寸法データとに基づき、ワークの目標加工面から前記工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に、前記工具形状寸法に基づく量だけオフセットした第１工具移動拘束面であって前記工具の移動が拘束されるものを算出する第１工具移動拘束面算出工程と、
(b) 前記第１工具移動拘束面と交差することにより前記ワークについての複数の工具経路を複数の交線として生成する複数の第２工具移動拘束面であって前記工具の移動が拘束されるものを算出する第２工具移動拘束面算出工程と、
(c) それら２つの工具移動拘束面を交差させ、前記複数の工具経路を複数の交線として生成し、各工具経路を曲線で表す関数式を取得する工具曲線式取得工程と
を含む(20)項に記載の工具点列発生方法。
この方法において「第２工具移動拘束面」は、平面であっても曲面であってもよい。
（２２）前記関数式取得工程が、
(a) 前記ワークの目標加工形状を規定するワーク形状データに基づき、そのワークが複数の平面または曲面の切断面で切断されて複数の断面の各々の輪郭線を算出する断面輪郭線算出工程と、
(b) 前記工具の加工半径等、工具形状寸法を規定する工具形状寸法データに基づき、前記算出された各輪郭線から前記工具のアプローチ側に目標加工面の法線方向に、前記工具形状寸法に基づく量だけオフセットした複数の点を暫定的な複数の工具通過点として取得し、その取得された暫定的な複数の工具通過点に基づき、前記工具の経路を曲線で表す関数式を取得する工具曲線式算出工程と
を含む(20)項に記載の工具点列発生方法。
（２３）前記工具が、加工機により移動させられるものであり、当該工具点列発生方法が、さらに、前記加工機の加工能力特性を前記工具の経路の曲率半径と前記点列の間隔と工具の移動速度とをそれぞれ変数として表すとともに、それら変数間の関係を、工具の移動速度に関する複数の条件がすべて成立するように決定する変数間関係決定工程を含む(1) ないし(22)項のいずれかに記載の工具点列発生方法。
（２４）(1) ないし(23)項のいずれかに記載の工具点列発生方法を実施するためにコンピュータにより実行されるべきプログラムがコンピュータ読み取り可能に記録されていることを特徴とする工具点列発生プログラム記録媒体（請求項５）。
したがって、この記録媒体によれば、加工の移動速度または加工速度の高速化を図るのに適した点列を発生させるコンピュータプログラムが提供され、そのプログラムをコンピュータにより実行すれば、加工の移動速度または加工速度の高速化を図り得るという効果が得られる。
ここに「記録媒体」には例えば、フレキシブルディスク，磁気テープ，磁気ディスク，磁気ドラム，磁気カード，光ディスク，光磁気ディスク，ＲＯＭ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＩＣカード，穿孔テープ等がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的ないくつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施形態は、回転工具としてのエンドミルでワークを加工するための一連の工程のうちの図２３におけるＣＡＭ工程に対して本発明を実施する場合の一形態である。
【００１２】
まず、本実施形態の概略を説明する。
ＣＡＭ工程において、複数の工程が図１に示すように実行される。まず、ＣＡＤ工程から、ワークの目標加工形状をサーフェスモデルまたはソリッドモデルで表現する形状データが入力される。次に、その形状データと、工具形状寸法としての工具半径を表すデータとに基づき、工具の基準点としての工具中心が通過すべき目標経路を曲線で表す関数式（以下、単に「工具曲線式」という。）が算出される。続いて、その工具曲線式に基づき、目標経路上に点列を発生させるのに適正な点列間隔が算出され、その適正点列間隔で目標経路上に点列が発生させられ、その点列を規定するＣＬデータが計算される。続いて、ポスト処理により、そのＣＬデータがＮＣデータに変換される。図２３におけるＤＮＣ１０（Ｄｉｒｅｃｔ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によって処理可能なデータ形式に変換されるのである。
なお、ＮＣ加工工程においては、同図に示すように、ＤＮＣ１０にＣＮＣ１２（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が接続され、このＣＮＣ１２により加工機１４が制御されて工具１６とワーク１８とが相対移動させられ、これにより、ワーク１８が目標の形状に加工される。
【００１３】
加工機１４は複数の制御軸を有し、ＤＮＣ１０およびＣＮＣ１２により、予め定められた変数間関係に従って工具１６を移動させる。
変数間関係は、工具１６の移動速度を規定する複数の条件に基づいて総合的に決定される。ここに「複数の条件」は、工具経路の曲率半径を変数とし、工具１６の遠心加速度が定数としての許容加速度を超えないように工具１６の合成移動速度を決定するという第１条件を含んでいる。この第１条件は、合成移動速度をＶ、曲率半径をＲ、許容加速度をＧＰ とし、
なお、ＣＮＣ１２において、ＤＮＣ１０から供給されるＮＣデータに基づいて工具経路の曲率半径が算出されるが、そのＮＣデータは連続的な工具経路ではなく点列を規定するものであるため、その点列から近似的な連続経路が想定され、その連続経路から曲率半径が算出される。具体的には、点列において互いに連続する３つの工具通過点ＣＬを同時に通過する円弧が近似的な連続経路として想定され、その円弧の半径として曲率半径が算出されるのである。
【００１４】
「複数の条件」はまた、点列間隔を変数とし、制御装置としてのＤＮＣ１０およびＣＮＣ１２のデータ処理能力値（定数）を考慮して工具１６の合成移動速度を決定するという第２条件を含んでいる。この第２条件は、合成移動速度をＶ、点列間隔をＬ、ＤＮＣ１０がＣＮＣ１２に単位時間当たりにデータを転送することができるビット数をｂ、ＤＮＣ１０がＣＮＣ１２に転送するＮＣデータの１行当たりのビット数をＢ、ＣＮＣ１２が１つの工具移動ブロックに対応するデータを処理するのに必要な時間をｔとし、
【００１５】
「複数の条件」はさらに、曲率半径と点列間隔とをそれぞれ変数とし、工具１６の各移動速度成分のブロック間速度差が定数としての許容速度差を超えないように工具１６の合成移動速度を決定するという第３条件を含んでいる。この第３条件は、合成移動速度をＶ、曲率半径をＲ、点列間隔をＬ、許容速度差をΔＶＰ とし、
【００１６】
「複数の条件」はさらに、作業者により指令された速度指令値を超えないように工具１６の合成移動速度を決定するという第４条件を含んでいる。この第４条件は、合成移動速度をＶ、速度指令値をＶＤ とし、
Ｖ≦ＶＤ
なる関係式で記述される。
【００１７】
そして、ＣＮＣ１２は、それら各条件毎に個別に最大移動速度を決定し、それら４つの最大移動速度のうち最小のものを適正移動速度に決定し、その適正移動速度で工具１６が加工機１４により移動させられるように加工機１４に工具移動指令（パルス信号）を供給する。そのようにして決定される適正移動速度と曲率半径と点列間隔との共同により加工機１４の変数間関係が表され、この変数間関係は例えば図２に３次元グラフで表されるものとなる。
【００１８】
次に、本実施形態を具体的に説明する。
ＣＡＭ工程においては、他の工程におけると同様に、図２３に示すように、コンピュータによりデータ処理が行われる。コンピュータ２０は、図３に示すように、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）２２とメモリ（例えば、ＲＯＭとＲＡＭ）２４とを含む構成とされており、フロッピーディスクドライブ等、外部記憶装置２６においてフロッピーディスク等、記録媒体２８から読み込まれたプログラムが一時的にメモリ２４に取り込まれ、必要に応じてプロセッサ２２により実行され、これにより、ワーク形状データに基づく点列データ計算と点列データのＮＣデータへの変換とが順に行われる。
なお、作業者からの指令はキーボード，マウス等、入力装置３０を介してコンピュータ２０に入力可能となっており、また、コンピュータ２０の処理結果等はＣＲＴ，液晶ディスプレイ，プリンタ等、出力装置３２を介して作業者に出力可能となっている。
【００１９】
プロセッサ２２により実行されるプログラムが図４にフローチャートで示されている。
まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、作業者により、点列発生に必要な条件が入力される。次に、Ｓ２において、工具曲線式算出プログラムが外部記憶装置２６からメモリ２４に取り込まれ、プロセッサ２２により実行される。
【００２０】
工具曲線式算出プログラムが図５にフローチャートで表されている。
まず、Ｓ１１において、ワーク形状データおよび工具半径データを含む各種データがそれぞれ入力される。ワーク形状データは例えば、ＣＡＤ用コンピュータから入力される。次に、Ｓ１２において、ワーク形状データと工具半径データとに基づき、ワーク１８の目標加工表面から工具１６のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に工具半径に基づく量だけオフセットした第１工具移動拘束面が算出される。１本の工具経路ＣＰは、工具１６の移動が拘束される２つの工具移動拘束面の交線として定義することができ、それら工具移動拘束面の一方は、ワークの目標加工表面から工具１６のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に、工具半径に基づく量だけオフセットした面として定義することができ、これが第１工具移動拘束面である。続いて、Ｓ１３において、他方の工具移動拘束面である第２工具移動拘束面が複数算出される。それら第２工具移動拘束面は例えば、作業者からの指令に基づき、工具ピック送り量と等しい距離で並んだ複数の平面または曲面として算出される。その後、Ｓ１４において、その計算された第１工具移動拘束面と複数の第２工具移動拘束面との複数の交線が算出される。それら交線は複数本の工具経路ＣＰにそれぞれ対応するものであり、結局、本ステップにおいては、各工具経路ＣＰをそれぞれ表す各工具曲線式（例えば、ベジェ曲線等）が算出されるのである。図６には、複数本の工具経路ＣＰが示されているが、これは、第２工具移動拘束面が波状の曲面である場合の例である。本ステップにおいては、工具曲線式が、各工具経路ＣＰが分割された複数のセグメントの各々について個々に算出される。
【００２１】
以上のようにして工具曲線式が算出されたならば、点列発生プログラムが外部記憶装置２６からメモリ２４に取り込まれ、プロセッサ２２により実行される。その点列発生プログラムが図７にフローチャートで表されている。本プログラムは、複数本の工具経路ＣＰについて繰り返し実行される。
各工具経路ＣＰについては、まず、Ｓ２１において、作業者により、点列間隔Ｌの算出に必要な各種定数が入力される。各種定数には、前述の許容加速度ＧＰ ，ビット数ｂ，Ｂ，処理時間ｔ，許容速度差ΔＶＰ および速度指令値ＶＤ がある。次に、Ｓ２２において、今回処理すべきセグメントの番号ｉが１にリセットされ、続いて、Ｓ２３において、今回の工具経路ＣＰにおける第ｉセグメントが選択され、そのセグメントを規定する前記工具曲線式がメモリ２４から読み出される。その後、Ｓ２４において、図１０の上部に示すように、第ｉセグメントにつき、それの工具曲線式に基づき、曲率半径Ｒが算出される。曲率半径Ｒは例えば、第ｉセグメントにおける複数の曲線部のうち曲率半径Ｒが最小である曲線部のその曲率半径Ｒが代表曲率半径Ｒとして算出される。
次に、Ｓ２５において、その算出された曲率半径Ｒと前記入力された各種定数とをそれぞれ前記４つの関係式にそれぞれ代入し、その算出された曲率半径Ｒに対応する、移動速度Ｖと点列間隔Ｌとの関係（以下、単に「Ｖ−Ｌ関係」という。）が算出される。そのＶ−Ｌ関係は図９に示すように、図２におけると同じ変数間関係を表す３次元グラフ（図において上側のグラフ）を曲率半径がＲであることを表す一平面で切断することによって取得される２次元グラフ（図において下側のグラフ）で表されるものとなる。
その後、Ｓ２６において、その算出されたＶ−Ｌ関係に基づき、第１候補点列間隔Ｌ１ が決定される。この第１候補点列間隔Ｌ１ は、そのＶ−Ｌ関係の下に、移動速度Ｖが最大となるときの点列間隔Ｌとして決定される。すなわち、第１候補点列間隔Ｌ１ は、変数間関係により決まる点列間隔なのである。図９の例では、ｂ以上かつｃ以下の範囲が第１候補点列間隔Ｌ１ として決定される。
続いて、Ｓ２７において、図１０の下部に示すように、算出された曲率半径Ｒに基づき、その曲率半径Ｒを有する円弧に近似する一つの直線であって円弧をその直線で近似させた場合にその形状誤差が設定トレランスに一致する直線が算出され、その直線と円弧との２つの交点の距離が第２候補点列間隔Ｌ２ として決定される。第ｉセグメントを点列で近似させる場合にその形状誤差が設定トレランスに一致するための点列間隔が第２候補点列間隔Ｌ２ として決定されるのである。すなわち、第２候補点列間隔Ｌ２ は、形状誤差により決まる点列間隔なのである。
【００２２】
その後、Ｓ２８において、それら第１および第２候補点列間隔Ｌ１ およびＬ２ のうち小さい方が適正点列間隔ＬＯＰＴ に決定される。
例えば、図１１に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ がｂ以上ｃ以下という幅を有し、かつ、その幅全体が第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄより小さい場合（パターン１）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第１候補点列間隔Ｌ１ に決定される。この場合、適正点列間隔ＬＯＰＴ はｂ以上ｃ以下という幅を有するが、最終的な適正点列間隔ＬＯＰＴ は、その幅を規定するｂとｃのうち小さい方であるｂに決定したり、大きい方であるｃに決定したり、両者の平均値に決定することができる。
また、図１２に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ がｂ以上かつｃ以下という幅を有し、かつ、その幅の中間位置に第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄが位置する場合（パターン２）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第１候補点列間隔Ｌ１ のうちｂ以上かつｄ以下の部分に決定される。この場合、適正点列間隔ＬＯＰＴ もｂ以上ｄ以下という幅を有するが、最終的な適正点列間隔ＬＯＰＴ は、その幅を規定するｂとｄのうち小さい方であるｂに決定したり、大きい方であるｄに決定したり、両者の平均値に決定することができる。
また、図１３に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ がｂ以上ｃ以下という幅を有し、かつ、その幅全体が第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄより大きい場合（パターン３）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第２候補点列間隔Ｌ２ に決定される。
また、図１４に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ が幅を有さず、ｂとｃが一致し、かつ、その第１候補点列間隔Ｌ１ が第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄより小さい場合（パターン４）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第１候補点列間隔Ｌ１ に決定される。
また、図１５に示すように、第１候補点列間隔Ｌ１ が幅を有さず、ｂとｃが一致し、かつ、その第１候補点列間隔Ｌ１ が第２候補点列間隔Ｌ２ であるｄより大きい場合（パターン５）には、適正点列間隔ＬＯＰＴ が第２候補点列間隔Ｌ２ に決定される。
【００２３】
以上のようにして適正点列間隔ＬＯＰＴ が決定されたならば、Ｓ２９において、その適正点列間隔ＬＯＰＴ に従って点列が発生させられる。具体的には、図１６に示すように、点列間隔Ｌと長さが等しい半径を有する球面が想定され、その球面を工具経路ＣＰに、その球面の中心点が直前に発生させられた工具通過点ＣＬに一致するように重ね合わせることが想定され、その球面と工具経路ＣＰとの複数の交点（普通は２つの交点）のうち、直前に発生させられた工具通過点ＣＬと球面の中心点に関して反対側に位置するものが新たな工具通過点ＣＬとして発生させられ、この工程が、最後に発生させられた工具通過点ＣＬが次回のセグメント上に位置することとなるまで、繰り返される。以上で本プログラムの一回の実行が終了する。
【００２４】
なお、このＳ２９においては、今回のセグメントについて最後に発生させられた工具通過点ＣＬの位置がその今回のセグメントの終点、すなわち、次回のセグメントの始点に一致しない場合であっても、その最後に発生させられた工具通過点ＣＬはその今回のセグメントについての最後の工具通過点ＣＬとして利用はされずに、その今回のセグメントの終点が必ず今回のセグメントについての最後の工具通過点ＣＬとされるようになっている。すなわち、既存のセグメント分割点がＳ２９において新たに発生させられた工具通過点ＣＬより優先させられているのである。
しかし、例えば、今回のセグメントについて最後に発生させられた工具通過点ＣＬの位置がその今回のセグメントの終点に一致せず、それを超えた場合（すなわち、次回のセグメントの中間部上に位置する場合）には、今回のセグメントの終点を工具通過点ＣＬとして利用するのではなく、その最後に発生させられた工具通過点ＣＬをその今回のセグメントについての最後の工具通過点ＣＬとして利用してもよい。すなわち、既存のセグメント分割点に変えて新たに発生させられた工具通過点ＣＬを実際の工具通過点ＣＬとして利用してもよいのであり、Ｓ２９において新たに発生させられた工具通過点ＣＬを既存のセグメント分割点より優先させてもよいのである。
【００２５】
続いて、Ｓ３０において、セグメント番号ｉが最大値ｉＭＡＸ 、すなわち、今回の工具経路ＣＰを構成するセグメントの数以上となったか否かが判定される。セグメント番号ｉが最大値ｉＭＡＸ 以上ではない場合には、判定がＮＯとなり、Ｓ３１において、セグメント番号ｉが１増加させられ、Ｓ２３に戻るが、セグメント番号ｉが最大値ｉＭＡＸ 以上である場合には、判定がＹＥＳとなり、今回の工具経路ＣＰについての本プログラムの実行が終了する。
その後、本プログラムの実行が複数回繰り返されれば、例えば図６に示す複数本の工具経路ＣＰについては図８に示すように、複数の工具通過点ＣＬが一列に並んだ点列が複数列発生させられることになる。
【００２６】
その後、図４のＳ４において、加工に伴って工具１６に付与することが必要な補助動作のための各種データがもとの点列データに付与される。補助動作データには例えば、図１７に示すように、工具１６を退避位置から加工開始点に接近（アプローチ等）させるためのデータや、工具１６を加工終了点から退避位置に離間（リトラクト，イベード等）させるためのデータや、工具１６を一工具経路ＣＰの終点から次の工具経路ＣＰの始点までピック送りするためのデータがある。その後、Ｓ５において、最終的な点列データの形式がＣＮＣ１２に処理可能なＮＣデータに変換される。以上で本プログラムの一回の実行が終了する。
【００２７】
次に、本発明の別の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
上記実施形態においては、ワーク形状データに基づいて直接に工具曲線式が算出され、その工具曲線式に基づいて点列が発生させられるが、本実施形態においては、ワーク形状データに基づいて暫定的な点列が発生させられ、その暫定的な点列に基づいて工具曲線式が算出され、その工具曲線式に基づいて最終的な点列が発生させられる。
【００２８】
そのためにコンピュータ２０により実行される工具曲線式算出プログラムが図１８にフローチャートで示されている。なお、このプログラムも予め記録媒体２８に記録されて使用される。
まず、Ｓ７１において、ワーク形状データ，工具ピック送り量データ，工具半径データを含む各種データがそれぞれ入力される。次に、Ｓ７２において、それら入力データに基づき、ワーク１８の各断面の輪郭線が算出される。具体的には、ワーク１８を工具ピック送り量と等しい間隔で並んだ複数の平面で切断することを想定することによって複数の断面の輪郭線が算出される。続いて、Ｓ７３において、その算出されたワーク断面輪郭線と工具半径とに基づき、各断面輪郭線から工具１６のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に工具半径に基づく量でオフセットした複数の点が暫定的な工具通過点ＣＬとして発生させられる。このとき、それら暫定的な工具通過点ＣＬは実質的に一定である細かい間隔で発生させられる。その後、Ｓ７４において、その算出された複数の暫定的な工具通過点ＣＬを包絡する曲線を表す関数式（例えば、ベジェ曲線等）が工具曲線式として算出される。工具曲線式は、先の実施形態におけると同様に、工具経路ＣＰが分割された複数のセグメントの各々について個々に算出される。以上のようにして工具曲線式が算出されたならば、以後、先の実施形態におけると同様にして点列が発生させられる。
【００２９】
次に、本発明のさらに別の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は先の二実施形態と点列発生のためのプログラムのみが異なり、他の要素については共通するため、その点列発生プログラムのみを詳細に説明し、他の要素については同一の符号を使用することによって詳細な説明を省略する。
【００３０】
図１９には、その点列発生プログラムがフローチャートで表されている。まず、Ｓ１０１において、作業者により、ワークの目標加工面を表すワーク形状データが入力され、次に、Ｓ１０２において、工具形状寸法データとしての工具半径データが入力される。その後、Ｓ１０３において、図２０に示すように、ワーク形状データと工具半径データとに基づき、ワーク１８の目標加工面ＰＬ１から工具１６のアプローチ側（目標加工面の法線方向）に工具半径分だけオフセットしたオフセット面ＰＬ２が算出される。続いて、Ｓ１０４において、作業者により、工具移動拘束面ＰＬ３を表すデータが入力される。この工具移動拘束面ＰＬ３は、工具１６が移動させられる際に、その工具１６の工具中心（基準点）とその工具１６のワーク１８に対する加工点とを通過する一直線である工具中心線（基準線）が拘束される面である。すなわち、オフセット面ＰＬ２と工具移動拘束面ＰＬ３とは、最先の実施形態における第１工具移動拘束面と第２工具移動拘束面とにそれぞれ対応しているのである。その後、Ｓ１０５において、ワーク１８について最終的に求めるべき複数本の点列のうち今回求めるべき点列の列番号ｊが１とされる。
【００３１】
続いて、Ｓ１０６において、今回求めるべき工具通過点ＣＬの点番号ｎが１とされ、その後、Ｓ１０７において、先頭の工具通過点ＣＬ（１） が決定される。具体的には、先頭の工具通過点ＣＬ（１） は、図２０に示すように、オフセット面ＰＬ２と工具移動拘束面ＰＬ３との交線の両端点のうちの一方として自動的に決定されるが、作業者によって手動で決定することが可能である。続いて、Ｓ１０８において、その先頭の工具通過点ＣＬ（１） が、今回求めるべき点列における複数個の点対のうちの先頭の点対を構成する一対の工具通過点ＣＬの始点ＣＬＳＴとされる。
【００３２】
その後、Ｓ１０９において、図２１に示すように、今回求めるべき点列に対応する目標経路のうち始点ＣＬＳＴ（今回はＣＬ（１） ）におけるオフセット面ＰＬ２上での曲率半径Ｒが算出される。具体的には、先の二実施形態におけるとは異なり、目標経路の算出なしで、ワーク形状データと工具移動拘束面データと始点ＣＬＳＴの位置を表すデータとに基づいて曲率半径Ｒが算出される。
【００３３】
続いて、Ｓ１１０において、算出された曲率半径Ｒに応じた点列間隔Ｌが、先の二実施形態におけると同様に算出される。ただし、本実施形態においては、加工機１４の加工能力特性、すなわち、前記Ｖ−Ｌ関係を考慮した点列間隔Ｌは算出されるが、本来曲線である工具経路を直線で近似する際の形状誤差を考慮した点列間隔Ｌは算出されない。そのため、このＳ１１０においては、図７におけるＳ２５とＳ２６とＳ２８と同じ各ステップが実行される。ただし、Ｓ２８と同じステップにおいては、Ｖ−Ｌ関係を考慮して暫定的に算出された点列間隔Ｌが唯一値である場合には、その値、幅を有する場合には、その幅内に存在する値のうち最大値，最小値またはそれらの平均値のいずれかが最終的な点列間隔Ｌとされる。
【００３４】
その後、Ｓ１１１において、今回の点列における終点ＣＬＥＤが決定される。具体的には、終点ＣＬＥＤ（今回はＣＬ（２） ）は、図２２に示すように、オフセット面ＰＬ２上にあり、かつ、工具移動拘束面ＰＬ３上にあり、かつ、始点ＣＬＳＴ（今回はＣＬ（１） ）から点列間隔Ｌだけ離れている点として決定される。
【００３５】
続いて、Ｓ１１２において、その決定された終点ＣＬＥＤが、点番号が（ｎ＋１）である工具通過点ＣＬ（ｎ＋１） とされる。その後、Ｓ１１３において、その工具通過点ＣＬ（ｎ＋１） が今回求めるべき点列において最終点であるか否かが判定される。今回は、最終点ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１１４において、上記終点ＣＬＥＤが、次の点対における始点ＣＬＳＴとされ、その後、Ｓ１１５において、点番号ｎが１増加させられる。そして、Ｓ１０９に戻る。
【００３６】
その後、Ｓ１０９〜Ｓ１１５の実行が何回も繰り返され、その結果、Ｓ１１３の判定がＹＥＳとなれば、Ｓ１１６において、列番号ｊが最大値ｊＭＡＸ 以上であるか否かが判定される。今回は最大値ｊＭＡＸ 以上ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１１７において、列番号ｊが１増加させられ、その後、Ｓ１０６に戻り、上記と同様にして、次の点列が発生させられる。
【００３７】
そして、すべての点列が発生させられたならば、Ｓ１１６の判定がＹＥＳとなり、本プログラムの一回の実行が終了する。
【００３８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これらの他にも、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である工具点列発生方法を概略的に示す工程図である。
【図２】上記工具点列発生方法により発生させられた点列が供給される制御装置により制御される加工機の変数間関係を示す３次元特性グラフである。
【図３】上記工具点列発生方法を実施するための工具点列発生装置を示すブロック図である。
【図４】図３における外部記憶装置においてデータの読込み／書込みがなされる記録媒体に記録されており、かつ、必要に応じてコンピュータにより実行されるプログラムを示すフローチャートである。
【図５】図４のＳ２において実行される工具曲線式算出プログラムを示すフローチャートである。
【図６】図４のＳ２の実行内容を概念的に示す図である。
【図７】図４のＳ３において実行される点列発生プログラムを示すフローチャートである。
【図８】図４のＳ３の実行内容を説明するための図である。
【図９】図７のＳ２５およびＳ２６の実行内容を説明するための図である。
【図１０】図７のＳ２７の実行内容を説明するための図である。
【図１１】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１２】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１３】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１４】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１５】図７のＳ２８の実行内容を説明するための図である。
【図１６】図７のＳ２９の実行内容を説明するための図である。
【図１７】図４のＳ４の実行内容を説明するたの図である。
【図１８】本発明の別の実施形態である工具点列発生方法を実施するためにコンピュータにより実行される工具曲線式算出プログラムを示すフローチャートである。
【図１９】本発明のさらに別の実施形態である工具点列発生方法を実施するためにコンピュータにより実行される点列発生プログラムを示すフローチャートである。
【図２０】図１９におけるＳ１０３およびＳ１０７を説明するための斜視図である。
【図２１】図１９におけるＳ１０９を説明するための斜視図である。
【図２２】図１９におけるＳ１１１を説明するための斜視図である。
【図２３】ワークをＮＣ加工するための一連の工程を示す工程図である。
【図２４】図２３におけるＮＣ加工工程で行われる速度制御を説明するための図である。
【図２５】工具経路上に工具通過点を発生させる従来の方法を説明するための図である。
【図２６】その従来の方法で発生させられた点列の下で加工機を作動させた場合に工具が余分に加減速させられる様子の一例を示す図である。
【図２７】その従来の方法で発生させられた点列の下で加工機を作動させ、かつ、その加工機への移動速度指令値を変化させた場合に工具の減速領域が変化する様子の一例を示す図である。
【図２８】ワークの目標加工形状から工具の目標経路を決定する一方式を説明するための図である。
【図２９】ワークの目標加工形状から工具の目標経路を決定する別の方式を説明するための図である。
【図３０】本発明の一実施形態の効果を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ ＤＮＣ
１２ ＣＮＣ
１４ 加工機
１６ 工具
１８ ワーク
２０ コンピュータ
２２ プロセッサ
２４ メモリ
２６ 外部記憶装置
２８ 記録媒体
Claims (5)
- 加工機において工具を目標の経路に沿って移動させるためにその工具が通過すべき点列を発生させる工具点列発生方法であって、
前記点列の発生に先立ってその点列の間隔を、前記目標経路の曲率半径に基づき、かつ、前記工具の経路の曲率半径と点列の間隔と工具の移動速度との間の予め定められた変数間関係に従い、工具の移動速度が可及的に大きくなるように算出する第一点列間隔算出工程と、
算出された点列間隔で前記点列を発生させる点列発生工程と
を含み、かつ、前記変数間関係が、
(a) 前記加工機の制御装置のデータ処理能力と、
(b) 前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の複数の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限と
の少なくとも一方に基づいて決まる変数間関係であることを特徴とする工具点列発生方法。 - 加工機において工具を目標の経路に沿って移動させるためにその工具が通過すべき点列を発生させる工具点列発生方法であって、
（イ）前記点列の発生に先立ってその点列の間隔の第１候補である第１候補点列間隔を、前記目標経路の曲率半径に基づき、かつ、前記工具の経路の曲率半径と前記第１点列間隔と工具の移動速度との間の予め定められた変数間関係であって、
(a) 前記加工機の制御装置のデータ処理能力と、
(b) 前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の複数の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限と
の少なくとも一方に基づいて決まる変数間関係に従い、工具の移動速度が可及的に大きくなるように算出する第１候補点列間隔算出工程と、
（ロ）前記目標経路上に前記点列を、その点列を直線で結んだ折れ線の前記目標経路からの形状誤差が設定トレランスを超えないように発生させる間隔を第２候補点列間隔として算出する第２候補点列間隔算出工程と、
（ハ）前記算出された第１候補点列間隔および第２候補点列間隔のうち小さい方を適正点列間隔に決定する適正点列間隔決定工程と、
（ニ）決定された適正点列間隔で前記点列を発生させる点列発生工程と
を含むことを特徴とする工具点列発生方法。 - 前記変数間関係が、少なくとも、前記制御装置から発せられる２つの相前後した移動指令に対応する前記工具の、前記加工機の制御軸の各々に平行な方向における２つの送り速度の間の変化量の上限に基づいて決まる変数間関係である請求項１または２に記載の工具点列発生方法。
- 前記点列が、その点列から推定される前記工具の経路の曲率半径とその点列の間隔とに基づき、かつ、前記変数間関係に従って前記工具の移動速度を決定し、その移動速度で工具が移動させられるように加工機を制御する制御装置に供給される請求項１ないし３のいずれかに記載の工具点列発生方法。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の工具点列発生方法を実施するためにコンピュータにより実行されるべきプログラムがコンピュータ読み取り可能に記録されていることを特徴とする工具点列発生プログラム記録媒体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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