JP4276127B2

JP4276127B2 - 加工工具選択装置、加工工具選択方法及びプログラム

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Publication number: JP4276127B2
Application number: JP2004147127A
Authority: JP
Inventors: 哲神林; 慎吾山口; 宏 ▲高▼橋; 鈴木　　貢; 善之春田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: JP2005332000A

Description

本発明は、加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、前記３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、前記加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う加工工具選択装置、加工工具選択方法及びプログラムに関する。

§１：従来例１
ＣＡＭにおける加工工程設計は、３次元加工形状を加工工具等を変えながら段階的に加工を行うことが通常の方法であるため、加工後の削り残し形状を正確に把握することは、加工の効率化においても、加工の安全性を確保の面においても、また、３次元加工形状を切削する上においても重要である。

しかしながら、従来は、人間が加工形状と、工具形状や工具軌跡等の加工条件によりどの部位に、どの程度削り残しが存在するかを判断するか、加工工具での加工軌跡に対し、加工軌跡と３次元加工形状の形状の差から削り残し部を抽出しているため、加工軌跡の生成無しに削り残し量を抽出することができなかった。

従って、削り残し形状を正確に把握するには、加工軌跡を変更する都度、削り残し量を抽出することが必要であると共に、その削り残し形状は加工軌跡に依存されることになるという欠点があった。

そこで、本出願人は前記欠点を解決したものとして、先に提案した発明（ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００６８６７参照）がある。前記発明では、３次元加工形状表面に加工工具を仮想配置して加工軌跡を生成することなく、加工工具に対する削り残し部を抽出する手法が提案されている。しかし、１方向（Ｚ方向）からの投影で配置点を決定すると面の形状により配置点の粗密が発生し、結果として削り残し形状の抽出精度が劣化する可能性があった。

§２：従来例２
図１０は従来例２の説明図である。以下、図１０を参照しながら、特許文献１（特開平９−１８５７２９号公報）を従来例２として説明する。

従来例２は、ＣＡＥシステムによる解析に必要な直行差分メッシュ３次元モデルデータをＣＡＤシステムで作成された３次元立体モデルデータから、容易に作成できる直行差分メッシュの作成方法を提供する。

その解決手段は次の通りである。すなわち、ＣＡＤシステムで生成した３次元立体モデル１２０と、任意のピッチで構成する３軸直行線データ１２１との交点を求め、３次元立体モデルの最表面ポイントデータ１２２を算出し、直行差分メッシュデータ作成装置１１５によりこの最表面ポイントデータ１２２、差分メッシュデータの代表点を有する仮想差分メッシュデータ１２３との内外位置関係を判定する。

その判定結果から、仮想差分メッシュデータ１２３に属性を付与し、単体のメッシュモデルデータを作成し、差分メッシュモデルデータに対して、所望の解析モデルの対象となる単体の結合状態を決定する条件式を付与して条件判定を行い、直行差分メッシュデータ１２４を作成する。

§３：従来例３
図１１は従来例３の説明図である。以下、図１１を参照しながら、特許文献２（特開平７−１４８６４４号公報）を従来例３として説明する。

従来例３は、金型加工工具軌跡作成用ＣＡＭシステムに関するものであり、作業者が各工具の加工対象部位を決定する工数を省くとともに、加工品質を作業者の熟練度によらず一定以上に高く維持することを目的としたものである。

その手段は次の通りである。すなわち、金型形状を複数種類の径の工具で順次加工するための工具軌跡を作成するＣＡＭシステムであって、金型形状モデルから凹部を全て抽出する凹部自動検索手段１と、抽出した各凹部につき、各工具に対応する工具モデルを径の大きい順にその凹部に接触させて現在の削り残し形状と工具モデルとの重複面積を切削量として求め、切削量が所定量以上の工具モデルに対応する工具を当該凹部の加工工具に決定して、その工具軌跡とその工具モデルによる次の削り残し形状とを求める。という手順を、最少径の工具モデルでも切削量が所定量未満となるまで繰り返し、その後、求めた各凹部の工具軌跡を工具毎に纏めて各工具の加工部位を決定する加工部位決定手段２とを備えている。

更に具体的には次の通りである。この例では、複数のボールエンドミルのうちの最大径のもので加工できる所の工具軌跡は、通常のＣＡＭシステムの工具軌跡作成プログラムで作成することを前提に、図中、破線で輪郭を示す鋳造等により形成するワーク形状Ｗから図中実線で輪郭を示す金型形状Ｄに近い形状を削り出す際、最大径のボールエンドミルＴ₁による加工では許容量以上の削り残し部Ｒができる部分をそれぞれ凹部Ｃとして抽出する。

そして、それらの凹部Ｃをより小径のボールエンドミルＴ₂等で加工するために、それらの工具の工具軌跡を作成する。更に、最大径のボールエンドミルの次に径が大きいボールエンドミルから使用を開始し、より小径のボールエンドミルへと順次に使用工具を交換して加工を進めることを前提としており、加工順テーブル（図示省略）には、そのような順序で指定工具を使用する旨定めてある。

かかる工具軌跡の作成のため、凹部自動検索手段１としての凹部自動検索部３と、加工部位決定手段２としての加工部位決定部４とを具えており、ここで、凹部自動検索部３は、金型形状モデルのデータを収容している金型形状モデルファイル５と、基準値のデータを収容している基準値ファイル６とから供給されたデータに基づき、最大径のボールエンドミルでは許容量を越える削り残しが生ずる凹部のデータを作成して、それを凹部データファイル７に収容し、加工部位決定部４は、その凹部データファイル７と、金型形状モデルファイル５と、基準値ファイル６との他、加工順テーブルのデータを収容している加工順テーブルファイル８からも供給されたデータに基づき、各凹部の削り残し形状のデータを収容する削り残し形状ファイル９とデータの遣り取りをしつつ切削量評価を行うことにより、加工部位指示データを作成して、それを加工部位指示データファイル１０に収容し、その後、加工部位指示データファイル１０に収容した加工部位指示データを編集して、加工順テーブルに従って使用する各使用工具の工具軌跡を示すデータを出力する。
特開平９−１８５７２９号公報特開平７−１４８６４４号公報

(1) ：従来例１では、削り残し形状を正確に把握するには、加工軌跡を変更する都度、削り残し量を抽出することが必要であると共に、その削り残し形状は加工軌跡に依存されることになるという欠点があった。

そこで、本出願人は前記欠点を解決したものとして、先に提案した発明（ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００６８６７参照）があるが、前記提案の発明では、１方向（Ｚ方向）からの投影で配置点を決定すると面の形状により配置点の粗密が発生し、結果として削り残し形状の抽出精度が劣化する可能性があった。

(2) ：従来例２は、ＣＡＥシステムによる解析に必要な直行差分メッシュ３次元モデルデータをＣＡＤシステムで作成された３次元立体モデルデータから、容易に作成できるが、本発明の参考程度の発明である。

(3) ：従来例３は、金型加工工具軌跡作成用ＣＡＭシステムに関するものであり、作業者が各工具の加工対象部位を決定する工数を省くとともに、加工品質を作業者の熟練度によらず一定以上に高く維持することを目的としたものである。しかし、この発明も、本発明の参考程度の発明である。

本発明は、前記従来の課題を解決し、加工工具の選択を自動的に行う場合、工具干渉と削り残し量を効率良く計算できるようにして、削り残し形状の抽出精度が劣化しないようにし、高精度でかつ高効率な工具の選択ができるようにすることを目的とする。

(1) ：加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、該３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う加工工具選択装置であって、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して、該加工工具による削り残し量及び工具干渉を計算する削り残し量及び工具干渉計算手段と、前記加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影する仮想配置点投影手段と、前記削り残し量及び工具干渉計算手段により加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して、加工工具の仮想配置点を決定する仮想配置点決定手段とを備え、前記仮想配置点決定手段は、前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が曲面であれば、全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合に、加工工具の仮想配置点として採用する機能と、前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が平面であれば、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合にのみ、その平面上の加工工具の仮想配置点を全て採用する機能とを備えていることを特徴とする。

(2) ：加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、前記３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う加工工具選択装置の加工工具選択方法であって、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合、加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影することにより、加工工具の仮想配置点を決定し、前記加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した後、３次元形状モデル表面が曲面である時は、全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合に工具の仮想配置点として採用する第１の手順と、前記加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した後、３次元形状モデル表面が平面である時は、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合にのみ、その平面上の加工工具の仮想配置点を全て採用する第２の手順を備えていることを特徴とする。

（作用）
図１は本発明の原理説明図である。以下、図１に基づいて本発明の作用を説明する。

(a) ：前記(1) では、加工工具選択装置（加工工具選択装置本体１Ａと周辺機器）は、加工対象の３次元形状モデルのデータ（例えば、外部のＣＡＤ装置から取得したデータ）を取得し、前記３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う。

この場合、削り残し量及び工具干渉計算手段（加工用プログラムの一部）は、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して、該加工工具による削り残し量及び工具干渉を計算し、仮想配置点投影手段（加工用プログラムの一部）は、加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影する。

そして、仮想配置点決定手段（加工用プログラムの一部）は、削り残し量及び工具干渉計算手段により加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、仮想配置点投影手段により加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して、加工工具の仮想配置点を決定する。このようにして、加工工具の仮想配置点が決定されると、その決定に基づいて加工工具の選択が自動的に行われる。

また、仮想配置点決定手段は、削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して格子（加工工具の仮想配置点）を作成した際、３次元形状モデル表面が曲面であれば、全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合に、加工工具の仮想配置点として採用する。

また、削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して格子（加工工具の仮想配置点）を作成した際、３次元形状モデル表面が平面であれば、平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合にのみ、その平面上の工具の仮想配置点を全て採用する。

(b) ：前記(2) の加工工具選択方法では、外部（ＣＡＤ等）から加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う。

この場合、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合、加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影することにより、加工工具の仮想配置点を決定する。

また、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、第１の手順では、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して格子を作成した後、３次元形状モデル表面が曲面である時は、工具の仮想配置点である全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合に、加工工具の仮想配置点として採用する。

また、第２の手順では、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して格子を作成した後、３次元形状モデル表面が平面である時は、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合にのみ、その平面上の加工工具の仮想配置点を全て採用する。

(1) ：複数方向から投影して加工工具を仮想配置する格子（加工工具の仮想配置点）を作成することにより、削り残し形状の抽出精度を安定させることが可能になる。

(2) ：同様の方式により加工工具を配置して、加工工具と形状を比較することにより、加工工具と形状の干渉の有無を調べることが可能になる。

(3) ：前記格子（加工工具の仮想配置点）は複数方向から投影しているため、格子同士が重複、或いは必要以上に密接する可能性があり、全ての格子に加工工具を仮想配置しても、抽出精度が向上しない場合が発生するので、投影後、不必要な格子は破棄することにより、計算時間を増大させることなく削り残し形状の抽出精度を安定させることが可能になる。

(4) ：加工工具の選択を自動的に行う場合、工具干渉と削り残し量を効率良く計算できるようにして、削り残し形状の抽出精度が劣化しないようにし、高精度でかつ高効率な加工工具の選択ができる。

§１：加工工具選択装置の説明
図２は装置構成図である。以下、図２に基づいて、加工工具選択装置の構成を説明する。

この加工工具選択装置は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等の任意のコンピュータにより実現する装置であり、コンピュータ本体１と、該コンピュータ本体１に接続されたディスプレイ装置（表示装置）２、キーボードやマウス等の入力装置３、リムーバブルディスクドライブ（ＲＤＤ）４、ハードディスク装置（ＨＤＤ）５等で構成されている。

また、前記コンピュータ本体１には、各種制御等を行うＣＰＵ６と、ＲＯＭ７と、ワーク用のメモリ８と、周辺装置に対するインタフェース制御を行うインタフェース制御部（Ｉ／Ｆ制御部）９と、ＬＡＮやその他の外部装置に対して通信制御を行う通信制御部１０等が設けてある。

また、前記ハードディスク装置（ＨＤＤ）５のハードディスク（記録媒体又は記憶媒体）には、加工用プログラム（ＮＣプログラム作成用プログラム）、工具ライブラリデータベース、その他のアプリケーションプログラム等が格納されている。

前記加工用プログラム（ＮＣプログラム作成用プログラム）は、本発明の加工工具選択装置の加工工具選択処理を実行するプログラムである。また、前記工具ライブラリデータベースには、予め、加工工具選択処理で必要となる工具のデータが格納されている。従って、前記加工用プログラム（ＮＣプログラム作成用プログラム）は、前記工具ライブラリデータベースのデータを参照しながら処理を行うことで加工工具の選択処理を行う。

加工工具選択処理を行う場合は、前記入力装置３から指示を出し、ＣＰＵ６がハードディスク装置５に格納されている加工用プログラム（ＮＣプログラム作成用プログラム）の中から実行するプログラムを順次取り出して実行すると共に、その実行中には前記工具ライブラリデータベースのデータを参照しながら処理を行うことで、加工工具選択処理を行う。

前記加工工具選択装置（コンピュータ）の処理概要は次の通りである。

(a) ：加工工具選択装置の加工用プログラムは、例えば、ＣＡＤ（外部のＣＡＤ装置、又は内部のＣＡＤ用プログラム）から加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う。

この場合、加工用プログラムは、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して、該加工工具による削り残し量及び工具干渉を計算し、加工工具の仮想配置点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影する。

また、加工用プログラムは、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、仮想配置点投影手段により加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して、加工工具の仮想配置点を決定する。このようにして、加工工具の仮想配置点が決定されると、その決定に基づいて加工工具の選択が自動的に行われる。

(b) ：また、加工用プログラムは、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して格子を作成した際、３次元形状モデル表面が曲面であれば、工具の仮想配置点である全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、角度（α）が閾値未満の場合に、工具の仮想配置点として採用する。

また、加工用プログラムは、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して格子を作成した際、３次元形状モデル表面が平面であれば、平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、角度（α）が閾値未満の場合にのみ、その平面上の工具の仮想配置点を全て採用する。

前記加工工具選択処理は、予めＨＤＤ５のハードディスク（記録媒体、或いは記憶媒体）に格納（記録、或いは記憶）しておいたプログラムを、ＣＰＵ６の制御により読み出し、該ＣＰＵ６が読み出したプログラムを実行することにより行うが、本願発明は、このような例に限らず、例えば、ＨＤＤ５のハードディスクに、次のようにしてプログラムを格納し、このプログラムをＣＰＵ６が実行することで前記処理を行うことも可能である。

ａ：他の装置で作成されたフレキシブルディスク（フロッピィディスク）に格納されているプログラム（他の装置で作成したプログラムデータ）を、ＲＤＤ４により読み取り、ＨＤＤ５のハードディスクに格納する。

ｂ：光磁気ディスク、或いはＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納されているデータを、ＲＤＤ４により読み取り、ＨＤＤ５のハードディスクに格納する。

ｃ：ＬＡＮ等の通信回線を介して他の装置から伝送されたプログラム等のデータを、通信制御部１０を介して受信し、そのデータをＨＤＤ５のハードディスクに格納する。

§２：切削対象物の３次元モデルと切削加工の説明
図３は３次元モデルの説明図（その１）、図４は３次元モデルの説明図（その２）、図５は３次元モデルの説明図（その３）、図６は３次元モデルの説明図（その４）である。以下、図３乃至図６に基づき、切削対象面Ａ、Ｂ、Ｃを有する切削対象物の３次元形状モデル（以下、単に「３次元モデル」とも記す）の場合について説明する。

図３のａ図は３次元モデルの斜視図であり、図３のｂ図〜ｄ図は３次元モデルを３角法で表した３面図である。すなわち、図３のｂ図は平面図（Ｚ方向から見た図）、図３のｃ図は側面図（Ｙ方向から見た図）、図３のｄ図は正面図（Ｘ方向から見た図）である。

図３のａ図において、切削対象であるＡ面、Ｂ面における削り残し量を抽出するために、工具を仮想配置する点（以下、単に「配置点」とも記す）を作成する時に１方向から投影した場合、面の角度によっては配置点が極端に少なく、最悪は０になる場合がある。

すなわち、図４のａ図はＺ方向から投影した図、図４のｂ図はＹ方向から投影した図、図４のｃ図はＸ方向から投影した図である。この図４においてＺ方向（図３のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を参照）から投影して配置点を作成した例を示すと、Ａ面（図４のａ図参照）は均等に配置点が作成されるが、Ｂ面（図４のｃ図参照）、Ｃ面（図４のｂ図参照）には配置点の間隔が非常に大きく、削り残し量が抽出されない可能性が高い。

そこで、Ｂ面に対してはＸ方向から、Ｃ面に対してはＹ方向から投影することにより面に対して均等に配置点が作成される（図５参照）。すなわち、図５のａ図はＺ方向から投影した図、図５のｂ図はＹ方向から投影した図、図５のｃ図はＸ方向から投影した図であり、これらの図から均等に配置点が作成されることが明らかである。

また、図６は３次元モデルの説明図（その４）であり、ａ図は曲面の説明図、ｂ図は平面の説明図である。図６のａ図に図示した通り、投影方向と面の法線の角度（以下「角度α」と記す）が小さいほど、作成された配置点は有効であり、角度が９０°に近づくほど、配置点を決定するための投影方向としては適切でないと言える。

本発明では、最初に複数方向から３次元モデル表面に投影を行い、作成された格子（加工工具の仮想配置点）個々において、格子上での投影方向と法線方向とのなす角度αが、予め決めた閾値未満の場合にのみ、加工工具の仮想配置点として採用する。

また、図６のｂ図のように、格子（加工工具の仮想配置点）が平面上にある場合は、同じ方向から投影した格子の法線方向は同一である為、格子個々に判定する必要はなく、任意の代表点に判定が可能である（図６のｂ図参照）。

すなわち、前記加工用プログラムは、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して格子（加工工具の仮想配置点）を作成した際、３次元形状モデル表面が曲面であれば、工具の仮想配置点である全格子の法線方向と投影方向とのなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が予め決めた閾値未満の場合に、工具の仮想配置点として採用する機能と、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して格子（加工工具の仮想配置点）を作成した際、３次元形状モデル表面が平面であれば、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が予め決めた閾値未満の場合にのみ、その平面上の工具の仮想配置点を全て採用する機能とを備えている。

なお、図中にはＸ、Ｙ、Ｚの３方向からの投影にて説明しているが、３方向に限定する必要は無く、形状に合わせて、４方向以上からの投影でも同一のアルゴリズムを採用することにより効率の良い配置点を決定することが可能であるため、コンピュータの性能、必要な精度を考慮して投影方向数を決定する。

§３：工具選択装置の処理の説明
図７は加工工具選択装置の処理フローチャート（その１）、図８は加工工具選択装置の処理フローチャート（その２）、図９は加工工具選択装置の処理フローチャート（その３）である。以下、図７乃至図９に基づいて加工工具選択装置の処理を説明する。なお、図７乃至図９中、Ｓ１〜Ｓ２７は各処理ステップを示す。

また、以下の処理は全て、加工工具選択装置内の加工用プログラム（ＮＣプログラム作成用プログラム）の実行により実現する。また、ＣＡＤ等で作成した３次元形状モデルのデータを、単に「３次元形状データ」とも記す。

(1) ：処理１（図７参照）
先ず、３次元形状モデルのデータの取得を行う（Ｓ１）。この処理では、ＣＡＤ等で作成した加工の対象となる３次元形状モデルのデータ（３次元形状データ）を加工工具選択装置に取り込み、ワーク用のメモリ８に格納する。次に、前記取り込んだ３次元形状データを基にピッチの決定を行う（Ｓ２）。この処理では加工工具の仮想配置点のピッチ、例えば、加工工具直径の１／１０（数値は一例）を決定する。

次に、加工工具の仮想配置点を作成する（Ｓ３）。この処理では、仮想平面上、例えばＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面の３平面に前記Ｓ２で決定したピッチで、それぞれ加工工具の仮想配置点を作成する。次に、前記作成した加工工具の仮想配置点を投影する（Ｓ４）。この処理では、仮想平面上に作成した加工工具の仮想配置点を前記Ｓ１の処理で取得した３次元形状（３次元形状モデル）上に、仮想平面の法線に沿って投影する。

(2) ：処理２（図８参照）
先ず、３次元形状モデルのデータの取得を行う（Ｓ１１）。この処理では、ＣＡＤ等で作成した加工の対象となる３次元形状モデルのデータ（３次元形状データ）を加工工具選択装置に取り込み、ワーク用のメモリ８に格納する。次に、前記取り込んだ３次元形状データを基にピッチの決定を行う（Ｓ１２）。この処理では加工工具の仮想配置点のピッチ、例えば、加工工具直径の１／１０（数値は一例）を決定する。

次に、加工工具の仮想配置点を作成する（Ｓ１３）。この処理では、仮想平面上、例えばＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面の３平面に前記Ｓ１２で決定したピッチで、それぞれ加工工具の仮想配置点を作成する。次に、前記作成した加工工具の仮想配置点を投影する（Ｓ１４）。この処理では、仮想平面上に作成した加工工具の仮想配置点を前記Ｓ１の処理で取得した３次元形状（３次元形状モデル）上に、仮想平面の法線に沿って投影する。

次に、加工工具の仮想配置点を淘汰する（Ｓ１５）。この処理では、３次元形状の上に投影した加工工具の仮想配置点を淘汰する。そして、この処理を終了する。

(3) ：処理３（図９参照）
先ず、前記の処理で投影した投影面の判定を行う（Ｓ２１）。この処理では、加工工具の仮想配置点が投影された面が、平面であるか曲面であるかを判定する。その結果、曲面であると判定した場合は、加工工具の仮想配置点の法線を取得する（Ｓ２２）。この処理では、工具の仮想配置点が曲面上に投影された場合は、加工工具の仮想配置点における曲面の法線を取得する。

また、前記Ｓ２１の処理で平面と判定した場合は、平面の法線を取得する（Ｓ２６）。この処理では、加工工具の仮想配置点が平面上に投影された場合は、投影された平面の法線を取得する。次に、前記Ｓ２２又はＳ２６の処理が終了したら、前記処理で取得した法線と投影方向とのなす角度αを予め定めた閾値と比較する（Ｓ２３）。この処理では、前記Ｓ２２若しくはＳ２６の処理で取得した法線と加工工具の仮想配置点を投影する際に使用した投影方向とのなす角度αを予め定めた閾値と比較して、その角度αが、予め決めた閾値未満であるかどうかを判定する。

その結果、前記角度αが前記閾値未満であれば、加工工具の仮想配置点として採用する（Ｓ２４）。そして、全ての仮想配置点について判定したか否かの判定を行う（Ｓ２５）。この処理では、全ての加工工具の仮想配置点について判定が行なわれたかどうかを判定する。

その結果、全ての仮想配置点について判定しない場合は、前記Ｓ２１の処理へ移行し、全ての仮想配置点について判定した場合は、この処理を終了する。なお、前記Ｓ２３の処理で、法線と投影方向のなす角度αが予め決めた閾値と比較して、前記閾値以上であると判定した場合は、前記仮想配置点情報を破棄し（Ｓ２７）、Ｓ２５の処理へ移行する。

（付記）
前記の説明に対し、次の構成を付記する。

（付記１）
加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、前記３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う加工工具選択装置であって、
加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して、該加工工具による削り残し量及び工具干渉を計算する削り残し量及び工具干渉計算手段と、
前記加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影する仮想配置点投影手段と、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して、加工工具の仮想配置点を決定する仮想配置点決定手段と、
を備えていることを特徴とする加工工具選択装置。

（付記２）
前記仮想配置点決定手段は、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が曲面であれば、工具の仮想配置点である全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を比較して、前記角度（α）が予め決めた閾値角度以下の場合に、工具の仮想配置点として採用する機能と、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が平面であれば、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を比較して、前記角度（α）が予め決めた閾値以下の場合にのみ、その平面上の工具の仮想配置点を全て採用する機能とを備えていることを特徴とする付記１記載の加工工具選択装置。

（付記３）
加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、前記３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う加工工具選択装置の加工工具選択方法であって、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合、加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影することにより、加工工具の仮想配置点を決定することを特徴とする加工工具選択装置の加工工具選択方法。

（付記４）
前記加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した後、３次元形状モデル表面が曲面である時は、工具の仮想配置点である全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を比較して、前記角度（α）が予め決めた閾値角度未満の場合に、工具の仮想配置点として採用する第１の手順と、
前記加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した後、３次元形状モデル表面が平面である時は、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を比較して、前記角度（α）が予め決めた閾値未満の場合にのみ、その平面上の工具の仮想配置点を全て採用する第２の手順を備えていることを特徴とする付記３記載の加工工具選択装置の加工工具選択方法。

（付記５）
加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、前記３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行うコンピュータに、
加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して、該加工工具による削り残し量及び工具干渉を計算する削り残し量及び工具干渉計算手段と、
前記加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影する仮想配置点投影手段と、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して、加工工具の仮想配置点を決定する仮想配置点決定手段の機能を実現させるためのプログラム、又は、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
。

（付記６）
前記付記５に記載のプログラム、又は、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
前記仮想配置点決定手段は、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が曲面であれば、工具の仮想配置点である全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を比較して、前記角度（α）が予め決めた閾値角度以下の場合に、工具の仮想配置点として採用する機能と、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が平面であれば、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を比較して、前記角度（α）が予め決めた閾値以下の場合にのみ、その平面上の工具の仮想配置点を全て採用する機能を実現させるためのプログラム、又は該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

本発明の原理説明図である。実施の形態における装置構成図である。実施の形態における３次元モデルの説明図（その１）であり、ａ図は３次元モデルの斜視図、ｂ図は平面図（Ｚ方向から見た図）、ｃ図は側面図（Ｙ方向から見た図）、ｄ図は正面図（Ｘ方向から見た図）である。実施の形態における３次元モデルの説明図（その２）であり、ａ図はＺ方向から投影した図、ｂ図はＹ方向から投影した図、ｃ図はＸ方向から投影した図である。実施の形態における３次元モデルの説明図（その３）であり、ａ図はＺ方向から投影した図、ｂ図はＹ方向から投影した図、ｃ図はＸ方向から投影した図である。実施の形態における３次元モデルの説明図（その４）であり、ａ図は曲面の説明図、ｂ図は平面の説明図である。実施の形態における加工工具選択装置の処理フローチャート（その１）である。実施の形態における加工工具選択装置の処理フローチャート（その２）である。実施の形態における加工工具選択装置の処理フローチャート（その３）である。従来例２の説明図である。従来例３の説明図である。

符号の説明

１コンピュータ本体
１Ａ加工工具選択装置本体
２ディスプレイ装置
３入力装置（キーボード／マウス等）
４リムーバブルディスクドライブ（ＲＤＤ）
５ハードディスク装置（ＨＤＤ）
６ＣＰＵ（中央演算処理装置）
７ＲＯＭ（リードオンリメモリ）
８メモリ（ワーク用のメモリ）
９インタフェース制御部（Ｉ／Ｆ制御部）
１０通信制御部

Claims

加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、該３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う加工工具選択装置であって、
加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して、該加工工具による削り残し量及び工具干渉を計算する削り残し量及び工具干渉計算手段と、
前記加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影する仮想配置点投影手段と、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して、加工工具の仮想配置点を決定する仮想配置点決定手段とを備え、
前記仮想配置点決定手段は、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が曲面であれば、全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合に、加工工具の仮想配置点として採用する機能と、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が平面であれば、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合にのみ、その平面上の加工工具の仮想配置点を全て採用する機能とを備えていることを特徴とする加工工具選択装置。
加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、前記３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行う加工工具選択装置の加工工具選択方法であって、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合、加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影することにより、加工工具の仮想配置点を決定し、
前記加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した後、３次元形状モデル表面が曲面である時は、全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合に工具の仮想配置点として採用する第１の手順と、
前記加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した後、３次元形状モデル表面が平面である時は、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合にのみ、その平面上の加工工具の仮想配置点を全て採用する第２の手順を備えていることを特徴とする加工工具選択方法。
加工の対象となる３次元形状モデルのデータを取得し、前記３次元形状モデルに対する加工工程を自動設計する場合に、加工工具の仮想配置点を決定することにより加工工程で使用する加工工具の選択を自動的に行うコンピュータに、
加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して、該加工工具による削り残し量及び工具干渉を計算する削り残し量及び工具干渉計算手段と、
前記加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影する仮想配置点投影手段と、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により加工工具の仮想配置点を、複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して、加工工具の仮想配置点を決定する仮想配置点決定手段の機能を実現させるためのプログラムであって、
前記仮想配置点決定手段は、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が曲面であれば、全格子の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合に、加工工具の仮想配置点として採用する機能と、
前記削り残し量及び工具干渉計算手段により、加工工具を３次元形状モデル表面上に仮想配置して削り残し量及び工具干渉を計算する場合に、前記仮想配置点投影手段により、複数の点を複数方向から３次元形状モデル表面上に投影して加工工具の仮想配置点である格子を作成した際、３次元形状モデル表面が平面であれば、前記平面の法線方向と投影方向でなす角度（α）を予め決めた閾値と比較して、前記角度（α）が前記閾値未満の場合にのみ、その平面上の加工工具の仮想配置点を全て採用する機能を実現させるためのプログラム。