JP4286732B2 - 自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、素材、製品形状、素材形状等のＣＡＤデータを用いてＮＣプログラムを生成するためのＮＣ作成用プログラムを作成する自動プログラミング方法および装置に関し、特に素材モデルを把持する治具モデルの配置を容易に設定可能な自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定方法および装置に関するものである。

ＮＣ装置（数値制御装置）を搭載した工作機械においては、ＮＣプログラムを実行することによりワークを所望の製品形状に加工するが、このＮＣ加工プログラムを作成するためのＮＣ作成用プログラムを作成するために、最近は、自動プログラミング装置（以下自動プロと略す）と呼ばれるマイクロコンピュータを利用した自動プログラミング技術が採用されることが多い。

初期の自動プロは、ＣＡＤデータとはつながっておらず、加工形状を図面などで見ながら改めてプログラミングする必要があったが、昨今は、ＣＡＤデータを用いてＮＣ加工プログラムを作成する自動プロに関する技術がいくつか提案されている。

例えば、特許文献１においては、ＣＡＤデータから加工製品の特徴データを抽出して加工工程及び各加工工程毎に加工領域を設定し、素材データ及び各加工工程毎の加工モデルを生成し、生成された加工工程データ及び加工モデルデータを記憶し、加工工程データ，素材データ，加工モデルデータ，工具データ，切削条件データを基にツールパスデータを生成し、各工程終了後の仮想ワーク形状データを生成するとともに、生成された工程データ，素材データ，ツールパスデータ及び仮想ワーク形状データを基に加工作業情報を生成するようにしている。

また、特許文献２においては、部品の３次元ＣＡＤデータに基づいて被加工物を加工するための加工パスを作成する際に、３次元ＣＡＤデータが示す形状における全ての加工部位についての加工情報を抽出し、抽出された加工情報を編集して加工工程を決定し、決定された加工工程に基づいて加工パスを作成するようにしている。

ところで、自動プロでは、製品モデル、素材モデルの他に素材を掴む治具モデルが定義されないことには、加工パス、ＮＣ作成用プログラムを作成することはできない。このため、治具モデル（爪モデル）を容易に設定可能で、爪モデルの素材モデル上での把持位置を簡単に決定する事が可能な自動プロが要望されている。治具の把持位置（把持径）が決定しないことには、ＮＣ側で工具と治具との干渉をチェックすることもできない。

特許文献３には、実際に加工する時点における治具の取付情報や被加工物の形状に応じて加工具と治具との干渉をチェックし、干渉が発生する場合にＮＣデータを変更するようにして、治具と加工具とが互いに衝突干渉するのを回避するＮＣデータ編集装置が開示されている。

特許文献４においては、第１主軸台および第２主軸台を有する２スピンドル工作機械を制御する数値制御装置において、表示部に、加工形状の他に、素材形状、チャック形状を表示するとともに、第１主軸台で行う第１工程および第２主軸台で行う第２工程の際にワークを把持する位置を演算することが開示されている。

特開２００２−１８９５１０号公報 特開２００２−２６８７１８号公報 特開平１１−１６５２３９号公報 特開平２−６２６０３号公報

しかしながら、特許文献３，特許文献４の従来技術では、所望の治具モデルを容易に設定することはできず、また爪モデルの素材モデル上での把持位置を求めることに関する記載もない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、治具モデルの配置をオペレータが容易に設定できるとともに、ＮＣ装置側での工具と治具との干渉チェックを容易に行えるようにして、効率の良いプログラミング作業をなし得る自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定方法および装置を得ることを目的とする。

本発明では、ＮＣ内部に持つチャックの外径、内径、幅を含む複数のチャック形状データを取得し、取得したチャック形状データを表示画面に表示して、ユーザに１つのチャック形状データを選択させる第１の工程と、把握する素材モデルの素材端面形状の種類および形状データを取得する第２の工程と、把握可能な素材モデルの素材端面形状、把握部の個数、および角部を掴むか平面部を掴むかを示す把持箇所パターンによって登録された全爪モデルを分類した複数の爪モデルパターンから前記第２の工程で取得した素材モデルの素材端面形状の種類に対応し、把握部の個数と把持箇所パターンが異なる複数の爪モデルパターンのみを表示画面に表示し、ユーザに１つの爪モデルパターンを選択させる第３の工程と、第３の工程によって素材端面形状、把握部の個数、および把持箇所パターンが特定された１つの爪モデルパターンの分類に所属する複数の爪モデルの形状データを登録された爪モデルから抽出して表示画面に表示し、ユーザに１つの爪モデルを選択させる第４の工程と、第４の工程によって選択された爪モデルの形状データおよび把持箇所パターンと、第２の工程で取得した素材モデルの形状データとに基づき素材モデルに対する爪モデルの把握位置を演算する第５の工程とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、複数の治具モデルパターンから１つの治具モデルパターンを選択させ、選択させた治具モデルパターンを用いて治具モデルの形状データを取得するようにしているので、所望とする治具モデルを簡便に作成することができる。また、素材モデルに対する治具モデルの把握位置を求めるようにしているので、ＮＣ側では把握位置（把握径）を計算することなく素材に対する工具の干渉をチェックすることができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定方法および装置の実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である自動プログラミング装置の構成を示すブロック図である。この自動プログラミング装置（以下自動プロと略す）１００は、製品形状および素材形状に関するデータをＣＡＤデータから直接取込み、取込んだ製品形状データおよび素材形状データなどの各種データを用いてオペレータとの対話方式によって、素材（ワーク）から製品を機械加工するためのＮＣプログラムを作成するためのＮＣ作成用プログラムを作成するためのソフトウェアを基本構成要素としており、この自動プロはマイクロコンピュータなどのコンピュータに搭載される。ＮＣ作成用プログラムは、ＮＣプログラムより高級な所定の言語で記述されている。

この自動プロ１００は、メイン主軸およびサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械とメイン主軸しか有さない１主軸工作機械とのどちらの工作機械にも適用することができる。ただし、実施の形態１においては、メイン主軸およびサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械に適用される自動プロに関して説明する。２主軸工作機械および１主軸工作機械のどちらの工作機械にも適用可能な自動プロについては実施の形態２で説明する。

さらに、この自動プロ１００は、ワークを回転させ丸く削る旋削加工、ワークを回転させ孔を明けるボーリング加工、ワークを固定し刃物を回転させて削るミーリング加工や面加工等の加工作業を行う工作機械に適用可能であり、さらに旋削加工やミーリング加工が組み合わされた複合加工にも適用可能である。

図１に示す自動プロ１００はコンピュータに搭載された状態を示しており、この自動プロ１００は、通信インタフェース２３を介してＮＣプログラムによって動作するＮＣ装置２００に接続されている。

図１において、製品形状データベース１，素材形状データベース２および工具データベース３は、自動プロ１００が搭載されるマイクロコンピュータの内蔵メモリまたは外部メモリに登録されるものである。製品形状データベース１には、３次元ＣＡＤデータ（３次元ソリッドモデルデータ）で表された複数の製品形状データが登録格納されている。素材形状データベース２には、各素材毎に、材質、形状（円柱、四角、六角など）、寸法（外径、内径、長さなど）などの各種データが登録格納されている。工具データベース３には、工具データが登録格納されている。

また、自動プロが搭載されるマイクロコンピュータには、表示装置２０、キーボード，マウスなどの入力装置２１、プリンタなどの出力装置２２が備えられており、通信インタフェース２３を介してＮＣ装置２００などの外部機器と接続される。

自動プロ１００の基本構成要素であるプログラム部は、製品形状入力処理部１０、素材形状入力処理部１１、治具設定処理部１２、位置合わせ処理部１３、工程分割処理部１４、工程展開処理部１５、工具選定処理部１６、展開不可形状編集処理部１７、プログラム編集処理部１８、およびプログラム展開処理部１９で構成されている。

製品形状入力処理部１０は、製品形状データ（製品モデル）をオペレータに選択させるための製品形状入力画面を表示するとともに、オペレータが製品形状データベース１あるいはその他の任意のメモリに記憶される３次元ソリッドモデルデータで構成される複数の製品形状データから所要の製品形状データを選択すると、選択された製品形状データを３次元表示するなどの処理を実行する。

素材形状入力処理部１１は、素材形状データ（素材モデル）をオペレータに選択させるための素材形状入力画面を表示するとともに、製品形状データベース１あるいはその他の任意のメモリに記憶される３次元ソリッドモデルデータで構成される複数の素材形状データから所要の素材形状データを自動的にまたはオペレータによって選択させ、選択された素材形状データを３次元表示するなどの処理を実行する。また、素材形状入力処理部１１は、鋳物加工などに利用される肉厚化素材データを製品形状データに基づいて作成する部分素材設定機能を有している。

治具設定処理部１２は、チャックおよび爪から成る治具モデルおよび素材モデルを表示し、素材形状に対応して複数の治具配置パターンを用意しておき、オペレータに治具配置パターンを選択させることで治具配置を決定するとともに、爪の把持位置および把持径を計算してＮＣ側に送信する。

位置合わせ処理部１３は、第１工程（メイン主軸で行う工程）での第１チャックに把持された素材モデル内に製品モデルを自動配置する処理を行う。また、位置合わせ処理部１３は、第２工程（サブ主軸で行う工程）での第２チャックに把持された素材モデル内に製品モデルを自動配置する処理を行う。

工程分割処理部１４は、メイン主軸およびサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械での加工の際の工程分割処理およびメイン主軸のみの１つの主軸を有する１主軸工作機械での加工の際の工程分割処理を行うものである。２主軸工作機械の場合は、メイン主軸で行う第１工程とサブ主軸で行う第２工程との分割位置を外径、内径で夫々指定するものである。メイン主軸のみを有する１主軸工作機械の場合は、メイン主軸で素材モデルの一方の端部を把持して加工を行う第１工程とメイン主軸で素材モデルの他方の端部を把持して加工を行う第２工程との分割位置を外径、内径で夫々指定するものである。

工程展開処理部１５は、加工モードと呼ばれる旋削加工、点加工、面加工、面取り加工などで構成される一連の加工作業を、同一の主軸かつ同一の工具をもって連続的な加工が行われる加工単位（以下加工ユニットという）まで分解する処理を実行する。

工具選定処理部１６は、工具データベース３から各加工箇所（加工ユニット）についての最適な工具を選択する工具決定処理を行うと共に、工具に応じた切削条件を決定する。

プログラム展開処理部１９は工程展開された複数の加工ユニットの組み合わせと、決定された工具情報と、切削条件に基づいて、所定の言語から成るＮＣ作成用プログラムを作成する。

展開不可形状編集処理部１７は、工程展開処理で加工ユニットに自動展開できなかった展開不可形状を、何らかの加工ユニットに変換するための編集作業を行うものである。プログラム編集処理部１８は、作成されたＮＣ作成用プログラムの編集処理を行うものである。

なお、図１では、自動プロ１００を通信インタフェース２３を介してＮＣ装置２００に接続するようにしたが、図２に示すように、自動プロ１００をＮＣ装置２００内に組み込むようにしてもよい。この場合は、自動プロ１００は、ＮＣ装置２００内のＮＣ制御部２０１に接続されることになる。

図３は、図１または図２に示した自動プロ１００により実行されるＮＣ作成用プログラム（加工プログラム）の作成手順を示すフローチャートである。図３にしたがって、本自動プロにより実行されるＮＣ作成用プログラムの作成手順の詳細を各工程別に説明する。

まず、本自動プロ１００を起動したときに、最初に表示されるメニュー選択主画面８について図４を用いて説明する。図４はメニュー選択主画面８の一例を示すものである。

図４に示すように、メニュー選択主画面８は、ツリー表示部４、３Ｄ表示部５，およびメニュー表示操作部６などを備えている。ツリー表示部４には、製品ファイル名、素材ファイル名、治具（取付け具）ファイル、加工ユニットに展開された各加工ユニットのファイル名などがツリー表示されている。３Ｄ表示部５には、ツリー表示部４で選択された製品ファイル、素材ファイル、治具ファイル、あるいは加工ユニットファイルの形状データが三次元（３Ｄ）表示される。

メニュー表示操作部６は、製品形状設定ボタン６ａ、素材形状設定ボタン６ｂ、取付け具設定ボタン６ｃ、位置合わせボタン６ｄ、工程分割ボタン６ｅ、ユニット展開ボタン６ｆ、ユニット編集ボタン６ｇ、プログラム生成ボタン６ｈなどを備えている。製品形状設定ボタン６ａは、製品形状設定モードに移行させるためのボタンであり、製品形状設定モードでは、製品形状の３Ｄ−ＣＡＤモデルを読み込むなどの処理を実行する。素材形状設定ボタン６ｂは、素材形状設定モードに移行させるためのボタンであり、素材形状設定モードでは、加工する素材形状を選択設定する。取付け具設定ボタン６ｃは、取付け具設定モードに移行させるためのボタンであり、取付け具設定モードでは、素材を把握する取付け具（チャック、爪）の設定を行う。位置合わせボタン６ｄは、位置合わせモードに移行させるためのボタンであり、位置合わせモードでは、製品と素材の位置調整を実行する。工程分割ボタン６ｅは、工程分割モードに移行させるためのボタンであり、工程分割モードでは、第１工程と第２工程との分割位置の設定を実行する。ユニット展開ボタン（工程展開ボタン）６ｆは、ユニット展開モードに移行させるためのボタンであり、ユニット展開モードでは、設定した情報から加工ユニットの自動展開を実行する。ユニット編集ボタン６ｇは、ユニット編集モードに移行させるためのボタンであり、ユニット編集モードでは、展開された加工ユニットの編集を実行する。プログラム生成ボタン６ｈは、プログラム生成モードに移行させるためのボタンであり、プログラム生成モードでは、展開、編集されたユニットからＮＣ作成用プログラムを作成する。

メニュー表示操作部６は、メニュー切替ボタン６ｋを備えており、このメニュー切替ボタン６ｋを操作することにより、メニュー表示操作部６には、図５に示すような、他の表示操作メニューが切り替え表示される。断面表示ボタン７ａは、３Ｄ表示部５の表示データを断面表示させるためのボタンであり、断面表示角度設定ボタン７ｂは、指定した角度で断面表示を実行させるためのボタンであり、拡大縮小ボタン７ｃ，回転ボタン７ｄ，移動ボタン７ｅは、３Ｄ表示部５の表示データを拡大縮小，回転，移動させるためのボタンである。フィッティングボタン７ｆは、表示されている３Ｄ形状を、姿勢はそのままで画面中央に全体が収まるように表示するためのボタンである。寸法線表示切替ボタン７ｇは、表示されている３Ｄ形状に対し寸法線を表示／非表示するためのボタンである。正面ボタン７ｈ、背面ボタン７ｉ、左側面ボタン７ｊ、右側面ボタン７ｋ、平面ボタン７ｌ、底面ボタン７ｍは、表示されている３Ｄ形状を、正面表示、背面表示、左側面表示、右側面表示、平面表示、底面表示させるためのボタンである。第１主軸３Ｄ表示ボタン７ｎは、表示されている３Ｄ形状を第１主軸に向かって見た方向に表示させるためのボタンであり、第２主軸３Ｄ表示ボタン７ｐは、表示されている３Ｄ形状を第２主軸に向かって見た方向に表示させるためのボタンである。

本自動プロにおいては、上記メニュー選択主画面８を表示した後、通常は、図３に示すような手順で各工程が実行される。すなわち、製品形状入力処理（ステップＳ１００）→素材形状設定処理（ステップＳ１０１）→第１工程治具設定処理（ステップＳ１０２）→位置合わせ処理（ステップＳ１０３）→工程分割処理（ステップＳ１０４）→第２工程治具設定処理（ステップＳ１０５）→位置合わせ処理（ステップＳ１０６）→工程展開処理（ステップＳ１０７）→工具自動設定処理（ステップＳ１０８）→プログラム展開処理（ステップＳ１０９）→展開不可形状編集処理（ステップＳ１１０）→プログラム編集処理（ステップＳ１１１）の順番に各工程が実行される。以下、各工程別に詳述する。

（１）製品形状入力（ステップＳ１００）
この製品形状入力処理は、図４に示したメニュー選択主画面８の製品形状設定ボタン６ａをオンにすることによって起動されるもので、図４に示したメニュー選択主画面８の製品形状設定ボタン６ａをオンにすると、図６に示すような、製品形状入力処理のための製品形状読み込み画面３０に、画面が切り替わる。この製品形状入力処理は、主に図１の製品形状入力処理部１０によって実行される。

オペレータは、製品形状データを選択するための製品形状読み込み画面３０を表示した状態で入力装置２１を操作して、つぎのようにして製品に対応する３次元ＣＡＤデータ（製品モデル）を選択する。

まず、製品形状読み込み画面３０の下方に並んでいる複数のボタンのうちの最左側の製品形状読み込みボタン３１を押す。これにより、左側に製品形状読み込み用ダイアログ３２が表示され、右側には、選択された３次元ＣＡＤデータに対応する製品形状（製品モデル）をワイヤフレーム形式で表示するための３次元ビュー３３が表示される。

製品形状読み込み用ダイアログ３２は、製品形状データベース１に登録されたＣＡＤファイルの一覧を表示するリストボックス３４を持っている。リストボックス３４中の任意のファイルを選択すると、３次元ビュー３３上に、この選択したファイルに対応する製品形状のプレビューが表示される。このプレビューの際に、製品のＸＹＺ方向の各寸法が３次元ビュー３３上に表示される。各３次元ＣＡＤデータは、形状情報と色情報（表示色）を有しており、さらに各形状情報には、加工に関する属性データが付加されている。属性データとしては、ねじ、粗さ記号、研磨盗み、面取り、穴の面取り、穴情報（ドリル、リーマ、エンドミル、ボーリング、タップ）、部品番号、材質、品名などがある。これらの属性データを用いて後述の工程展開結果の調整（加工順序の変更）を実行する。なお、ＣＡＤデータには、色情報（表示色）を含ませているが、表示色によって仕上げ面粗さなどを識別させることができる。

ファイル一覧のリストボックス３４の上部に位置するディレクトリ表示部３５に現在のディレクトリが表示されている。リストボックス３４には、ディレクトリ表示部３５に表示されているディレクトリ内のファイルの一覧が表示される。フォルダ変更ボタン３６を押せば、フォルダ変更用のダイアログ（図示せず）が表示され、このダイアログを操作して現在のディレクトリを変更することができる。

選択ボタン３７を押せば、リストボックス３４で選択されているＣＡＤファイルが自動プロの記憶領域に読み込まれ、読み込まれたＣＡＤファイルに対応する製品が画像生成され、生成された製品形状（製品モデル）が３次元ビュー３３上に表示される。この表示の際に、製品モデルのＸＹＺ方向の各寸法が３次元ビュー３３上に表示される。なお、製品形状を画像生成する際の自動調整モードという機能を有しており、この自動調整モードの項目２９でYESの項目を選択していれば、製品形状の生成処理の段階で、３次元ビュー３３上での製品の向きと、製品の表示位置が自動調整される。

また、製品形状データベース１のための領域として、コンピュータの内部または外部に１〜複数のディレクトリを設け、これらのディレクトリに任意の３次元ＣＡＤデータを新たに登録したり、既に登録されている製品形状データを変更して再登録したりすることができる。

（２）素材形状設定（ステップＳ１０１）
この素材形状設定処理は、図４に示したメニュー選択主画面８の素材形状設定ボタン６ｂをオンにすることによって起動されるもので、素材形状設定ボタン６ｂをオンにすると、画面は例えば図７に示すような素材形状設定画面に切り替わる。この素材形状設定処理は、主に図１の素材形状入力処理部１１によって実行される。

図８は、素材形状データベース２に登録される素材形状データの一例を示すものである。素材形状データには、図８に示すように、材質、形状の種類（円柱、四角、六角など）、寸法（外径，内径、長さなど）などが含まれている。

図７に示す素材形状設定画面９においては、素材設定メニュー９ａが表示される。素材設定メニュー９ａは、素材データベースボタン９ｂ、部分素材設定ボタン９ｃ、素材モデル読込みボタン９ｄ、素材材質設定ボタン９ｅ、編集ボタン９ｆ、取代変更ボタン９ｇを備えている。

素材データベースボタン９ｂは、後述する素材の自動選択処理を行うためのボタンである。部分素材設定ボタン９ｃは、鋳物加工などに利用される製品モデルを部分的に肉厚化した素材モデルを作成するためのボタンである。素材モデル読込みボタン９ｄは、素材形状データベース２に登録された素材データあるいは外部記憶装置に記憶された任意の素材データを読み込んで素材形状として設定するためのボタンである。素材材質設定ボタン９ｅは、素材材質を手動設定するためのボタンである。編集ボタン９ｆは、素材形状データベース２に所要の素材データを登録したり、登録した素材データを編集するためのボタンである。取代変更ボタン９ｇは、後述する端面取り代の設定値を変更するためのボタンである。

素材データベースボタン９ｂを押すと、素材データベースダイアログ３００が表示される。素材データベースダイアログ３００の製品形状寸法表示部３０１には、先のステップＳ１００で実行された製品形状入力処理によって決定された製品形状の最大外径のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の寸法が表示される。

また、素材データベースダイアログ３００の素材リスト表示部３０２には、素材形状データベース２に登録された素材形状データがリスト表示されている。リスト表示された素材形状データの中から製品外径を包含する最小径の素材が選択されて、選択されたものが符号３０３で示すように、強調（ハイライト）表示される。この場合は、素材形状として、丸棒がオペレータによって選択され、丸棒素材の素材形状データがリスト表示され、丸棒素材データの中から製品外径を包含する最小径の素材が選択されてハイライト表示されている。素材形状（work type）が指定されない場合は、丸棒素材、角棒素材、六角形素材などの素材形状データベース２に登録された全ての素材形状データから製品外径を包含する最小径の素材が選択される。

ハイライト表示されている自動選択された素材データが気に入らないときには、オペレータは、番号、素材材質、素材種類（Type）、外径、内径、長さの項目でソートを適宜行って所望の素材データを選択する。所望の素材データを選択した状態で（選択した素材データはハイライト表示される）、ＯＫキー３０４を押すと、このハイライトされている素材データが選択され、端面取り代ダイアログ３０５が開く。

端面取り代ダイアログ３０５には、選択した素材についての、素材番号、素材材質、素材形状（work type）、外径、内径、長さ、端面取り代が表示され、初期状態では、端面取り代は０mmとなっている。

端面取り代の設定値は、旋削加工での加工の最初に素材端を切り落とす端面加工のための設定値である。すなわち、未加工の素材は素材端がきれいに切り落とされていないため、旋削加工の最初に端面加工を実行する。オペレータが所望の値を端面取り代の設定値として入力して、ＯＫボタンを押せば、その後の加工プログラム生成時に、設定した端面取り代分を旋削加工で除去するための端面加工プログラムが生成される。

図９は、端面処理の概念を説明するための図である。図９においては、製品モデルＳＭに素材モデルＷＭが重ねられて配置されている。図９において、端面取り代分ＴＭ１は、端面取り代ダイアログ３０５で設定された値であり、他方側の端面取り代分ＴＭ２は、素材長さから製品長さおよびＴＭ１を減算することで求められた値である。

図１０は、素材データベースボタン９ｂが押されたときの素材自動選択処理手順を示すもので、この場合は素材形状として丸棒が指定されたときの手順を示すものである。

まず、先のステップＳ１００で実行された製品形状入力処理によって決定された製品モデルのプログラム原点Ｐｃ（製品形状入力処理の際に予め設定されている）から製品モデルの外縁部までの製品モデルの旋削軸（Ｚ軸）に垂直な方向についての各距離を求め、これら求めた複数の距離のなかで最長距離Ｌmaxを選択する（ステップＳ１２０）。すなわち、図１１に示すように、製品モデルＳＭの外縁部上の複数の点ＰＷ1〜ＰＷiについてのプログラム原点Ｐｃからの旋削軸に垂直な方向の距離を夫々求め、これら複数の距離のなかで最長距離Ｌmaxを選択する。なお、図１１において、旋回軸（Ｚ軸）は、紙面に垂直な方向に延びている。

つぎに、素材形状データベース２に登録された複数の丸棒データを素材データベースダイアログ３００の素材リスト表示部３０２にリスト表示するとともに、これらリスト表示した丸棒データの中で、半径がＬmax以上あってかつ最小径の丸棒素材を選択する（ステップＳ１２１）。

つぎに、選択された丸棒素材が１つである場合は（ステップＳ１２２）、この選択された丸棒素材に対応する素材データを素材リスト表示部３０２でハイライト表示する（ステップＳ１２４）。しかし、選択された丸棒データが複数存在する場合は、これら複数の丸棒素材のうちで、製品モデルの長さ以上であってかつ最も短い長さを有する丸棒素材を選択する（ステップＳ１２３）。そして、選択された１〜複数の丸棒素材に対応する素材データを素材リスト表示部３０２でハイライト表示する（ステップＳ１２４）。

つぎに、図１２および図１３を用いて素材形状として六角形棒が選択されたときの素材自動選択処理手順について説明する。この場合は、図１３に示すように、製品モデルＳＭのプログラム原点Ｐｃを１つの六角棒素材モデルＷＭの中心Ｐｏに一致させる（ステップＳ１３０）ように、製品モデルＳＭの六角棒素材モデルＷＭに対する姿勢を決める。この場合も、紙面に垂直な方向が旋回軸方向である。

つぎに、六角棒素材モデルＷＭの各辺を製品モデルＳＭに接するまで平行移動させ、この平行移動させた各線分Ｌａ１〜Ｌａ６と製品モデルＳＭのプログラム原点Ｐｃとの旋削軸に垂直な方向の距離Ｌ１〜Ｌ６を求める。そして、これら距離のうちの最長距離Ｌmaxを求める（ステップＳ１３１）。

つぎに、素材形状データベース２に登録された複数の六角棒データを素材データベースダイアログ３００の素材リスト表示部３０２にリスト表示するとともに、これらリスト表示した六角棒データの中で、対辺長さ（対向辺間の距離）が２Ｌmax以上であって、最小の対辺長さを有する六角棒素材を選択する（ステップＳ１３２）。

つぎに、選択された六角棒素材が１つである場合は（ステップＳ１３３）、この選択された六角棒素材に対応する素材データを素材リスト表示部３０２でハイライト表示する（ステップＳ１３５）。しかし、選択された六角棒素材データが複数存在する場合は、これら複数の六角棒素材のうちで、製品モデルの長さ以上であってかつ最も短い長さを有する六角棒素材を選択する（ステップＳ１３４）。そして、選択された１〜複数の六角棒素材に対応する素材データを素材リスト表示部３０２でハイライト表示する（ステップＳ１３５）。

なお、図７の場合は、素材形状データベース２に登録された全ての登録データを素材リスト表示部３０２にリスト表示し、これらリスト表示されたものの中から製品モデルを包含する１〜複数の最小の素材データをハイライト表示するようにしたが、図１４に示すように、素材形状データベース２に登録された全ての登録データの中から製品モデルを包含する素材のみを素材リスト表示部３０２にリスト表示するようにしてもよい。そして、製品モデルを包含する素材が複数存在する場合は、その中で最小径で最小長さの素材、すなわち加工の際の削り取り量が少ないものを素材リスト表示部３０２の最上位にハイライト表示するとともに、その下側では削り取り量が少ないものが上位に位置するように表示順序をソートする。このような表示を行うことで、オペレータは加工の際の削り取り量が少ないコスト低減に寄与する素材を容易に選択することができる。

つぎに、図１５〜図１８に従って、素材モデルの入力設定処理の他の実施形態を説明する。この図１６〜図１８に示す素材形状設定画面は、図７に示した素材形状設定画面９と連動して動作するものではなく、図１６〜図１８に示す素材形状設定画面と図７に示した素材形状設定画面９とは、いわゆる別バージョンの画面である。

素材形状データベース２に素材データを登録する際には、図示しない適宜のボタン（図７に示した素材形状設定画面９の編集ボタン９ｆに対応）を投入すると、素材データ登録画面（図示せず）が表示されるので、オペレータはこの素材データ登録画面を適宜操作して、素材形状データベース２に、先の図８に示したような所要の素材データを登録する。また、素材形状データベース２には、素材データとして、３次元ＣＡＤデータの入力も可能である。

一方、素材形状データベース２から素材データを手動で選択する際には、オペレータは適宜のボタン（図７に示した素材モデル読込みボタンに対応）を押す。このボタンが押されれば、図１６に示す素材形状生成用ダイアログ４０が表示される。

素材形状生成用ダイアログ４０は、素材材質、形状の種類（Work type）、素材外径、素材内径、長さ、端面取り代を入力するデータ入力欄４１と、素材形状データベース２に登録されたデータが一覧表示されるリストボックス４２と、製品形状のＸＹＺ寸法が表示される製品寸法表示欄４３とを有している。

データ入力欄４１のなかで、素材材質入力欄４４および形状種類入力欄４５は、コンボボックスで構成されており、素材材質および形状種類（丸棒、四角棒など）についてはコンボボックスのリストの一覧から所要のものをオペレータが選択する。外径入力欄４６、内径入力欄４７、長さ入力欄４８、端面取り代入力欄４９は、エディットボックスで構成されており、所要の数値を各欄に直接数値入力する。

オペレータが素材材質入力欄４４および形状種類入力欄４５で、所要の材質、形状種類を選択すると、素材形状入力処理部１１は選択された材質、形状種類をキーワードとして素材形状データベース２を検索し、素材形状データベース２中の多数の素材データのうちの選択された材質、形状種類に合致する素材データを抽出し、抽出した素材データをリストボックス４２に一覧表示する。

オペレータは、リストボックス４２から所要の素材データを選択し、例えば入力装置２１であるキーボードのinput(enter)キーを押せば、この選択した素材データが持つ外径、内径、長さで、外径入力欄４６、内径入力欄４７、長さ入力欄４８の各データが自動更新される。なお、長さが０の素材を選択してinputキーを押したときは、素材の長さは変更されない。

上記の各操作はマウスなどのポインタによって操作可能であるが、つぎのようなショートカットキー機能も備えられている。すなわち、素材材質入力欄４４および形状種類入力欄４５にフォーカスがあるときに、例えば、カーソル移動キー「↑」または「↓」を押せば、図１７に示すように、素材材質入力欄４４および形状種類入力欄４５のコンボボックスが開かれ、一覧が表示される。また、素材材質入力欄４４および形状種類入力欄４５のコンボボックスの一覧が開かれているときに、例えばinputキーを押せば、図１７に示すように、一覧が閉じられる。コンボボックスがフォーカスを失ったときも、同様に一覧が閉じられる。また、例えばTABキーを入力したときは、素材材質入力欄４４、形状種類入力欄４５、外径入力欄４６、内径入力欄４７、長さ入力欄４８、端面取り代入力欄４９の間でフォーカスが移動する。また、素材材質入力欄４４、形状種類入力欄４５、外径入力欄４６、内径入力欄４７、長さ入力欄４８、端面取り代入力欄４９の何れかにフォーカスがあるときに、カーソル移動キー「→」キーを入力すれば、図８に示すように、素材データベースのリストボックス４２にフォーカスが移動する。素材データベースのリストボックス４２からフォーカスを元の位置に戻すときは、カーソル移動キー「←」キーを入力する。

このように、素材形状生成用ダイアログ４０のデータ入力欄４１にオペレータが適宜所望のデータを入力することで、所望の素材データをオペレータが手動で設定することができる。

データ入力欄４１へのデータ入力設定が終了した後、オペレータが生成ボタン５８を押せば、入力設定された素材データが素材形状データベース２からが自動プロの記憶領域に読み込まれ、読み込まれた素材データに対応する素材の画像が生成され、生成された素材形状が３次元ビュー（図示せず）上に表示される。

上記のようなオペレータによる手動設定では、製品形状を加工可能な最小の最適な素材が選択されるかどうかの保証がない。そこで、素材形状生成用ダイアログ４０の製品寸法表示欄４３には、オペレータによって選択された製品形状を加工可能な最小の最適な素材を自動選択するための製品形状反映ボタン５０が備えられている。また、製品寸法表示欄４３には、先のステップＳ１００の製品形状入力処理で設定済みの製品形状のＸＹＺ寸法が表示されている。

図１５を用いて製品形状反映ボタン５０の投入に基づく素材モデルの自動選択処理について説明する。まず、素材材質入力欄４４および形状種類入力欄４５へのデータ入力を行って素材材質および素材形状の種類を選択する。また、製品形状の寸法データを入力する（ステップＳ１４０）。なお、この自動プロの場合は、この時点で既に製品形状の選択処理が終了しているので、前述したように、入力済みの製品形状の寸法が製品寸法表示欄４３に表示されている。

この状態で、製品形状反映ボタン５０が投入されると（ステップＳ１４１）、素材形状入力処理部１１は、素材材質入力欄４４および形状種類入力欄４５で選択された材質、形状種類をキーワードとして素材形状データベース２を検索し、素材形状データベース２中の多数の素材データのうちの選択された材質、形状種類に合致する素材データを抽出する（ステップＳ１４２）。そして、素材形状入力処理部１１は、抽出した１〜複数の素材の寸法データ及び製品の寸法データを比較することにより抽出した１〜複数の素材のなかから製品形状を包含する、すなわち製品の寸法より大きな寸法を持つ素材を選択し、さらにこれら製品形状を包含することが可能な１〜複数の素材のなかから最小の寸法を有する素材を選択する（ステップＳ１４３）。この最小の寸法を有する素材を選択する手法としては、先の図１０，図１２で説明した手法を用いる。

このような素材の選択処理が終了すると、素材形状入力処理部１１は、外径入力欄４６、内径入力欄４７、長さ入力欄４８、端面取り代入力欄４９の各データを最終的に選択された素材データのもつ値で更新する。このようにして、製品形状を加工可能な最小の最適な素材が自動選択されることになる。そして、選択された素材データに基づいて素材モデルが生成される。

このように、素材データベースから製品形状を包含する最小の素材データを自動選択するようにしているので、オペレータが適当な素材データを手動で選ぶ手間を省くことができ、効率の良いプログラミング作業を行うことができる。

つぎに、図７の素材形状設定画面９の部分素材設定ボタン９ｃを押すことで実行される部分素材設定処理モードについて図１９〜図２５を用いて説明する。この部分素材設定処理モードでは、素材の選択の際に製品モデルを表示し、表示した製品モデルから肉厚化の必要な部分および肉厚化の厚みをオペレータに選択指定させ、この選択指定された部分のみを指定厚みだけ肉厚化したモデルを生成し、この生成したモデルを素材モデルとして登録する。

すなわち、鋳物加工や成形材加工などにおいては、所望の製品に近い形状の素材を作成し、該作成した素材に旋削などの加工を加えることで製品を作成することが多く、製品作成者側ではこのような製品に近い形状の素材を素材作成者に納入して貰うことになる。一方、自動プロにおいては、製品モデルおよび素材モデルが定義されないことには、加工パス、ＮＣ作成用プログラムを作成することはできない。したがって、このような鋳物加工や成形材加工を行う際にも素材モデルを定義する必要がある。以下に説明する部分素材設定モード（肉厚化モード）では、鋳物加工や成形材加工などのための素材モデルを簡単に作成することが可能である。

以下、部分素材設定モードの動作手順を図１９に示すフローチャートを参照して説明する。図７の素材形状設定画面９の部分素材設定ボタン９ｃを押すと、図２０に示すような部分素材設定ダイアログ５１と、図２１に示すような、製品モデルの３Ｄ表示画面とが開く。３Ｄ表示される製品モデルは、先のステップＳ１００の製品形状入力処理で選択された製品モデルである。通常、製品モデルのＣＡＤデータにおいては、各面毎に異なる色の属性を付しており、図２１のように３Ｄ表示される製品モデルの各面は、設定された色属性に対応する色表示がなされている。この場合、図２１に示す製品モデルにおいては、面Ｄ１，Ｄ３には緑の色属性が設定され、面Ｄ２，Ｄ４には赤の色属性が設定されている。

図２０において、部分素材設定ダイアログ５１は、色選択部５１ａと、取り代設定部５１ｂと、ＯＫボタン５１ｃとを有しており、色選択部５１ａには、当該製品モデルに属性として設定されている全ての色が抽出して表示される。例えば、属性として設定可能な色数が２５６×２５６×２５６であり、この中の２０色を用いて製品モデルを表現した場合は、その２０色が色選択部５１ａに表示される。図２１に示す製品モデルにおいて、緑（Ｄ１，Ｄ３）および赤（Ｄ２，Ｄ４）の色属性のみが設定されているとすると、緑及び赤の２色のみが色選択部５１ａに表示される。

オペレータは、色選択部５１ａに表示された複数の色から肉厚化を所望する箇所に対応する色を選択することにより製品モデルの所要の面を指定し（ステップＳ１５０）、取り代設定部５１ｂに肉厚化の厚み値を設定し（ステップＳ１５１）、ＯＫボタン５１ｃを押すと、３Ｄ表示画面に表示されている製品モデルの前記選択された色に対応する面のみが取り代設定部５１ｂに設定された取り代分だけ肉厚化される（ステップＳ１５２）。

色選択部５１ａにおいて、他の面選択がある場合は、ステップＳ１５０〜Ｓ１５２の処理が同様に実行される。

図２２は、図２１に示した製品モデルを断面（側面）状態で示している。色選択部５１ａで緑が選択され、取り代設定部５１ｂに１０mmが設定され、ＯＫボタン５１ｃが押されると、緑の属性を有する面Ｄ１，Ｄ３が１０mmだけ、図２２に示すように、肉厚化される。さらに、色選択部５１ａで緑が選択され、取り代設定部５１ｂに５mmが設定され、ＯＫボタン５１ｃが押されると、赤の属性を有する面Ｄ２，Ｄ４が５mmだけ、肉厚化される。

全ての面選択が終了すると、肉厚化された面同士で隣接した面があるか否かが判定される（ステップＳ１５４）。隣接した肉厚化面が存在しない場合は、ステップＳ１５０〜Ｓ１５２の処理（の繰り返し）で作成した肉厚化モデルを当該素材モデルとして登録設定する（ステップＳ１５７）。

一方、隣接した肉厚化面が存在する場合は、隣接面の接続面を楕円や円などの曲面（図２２の実線Ｅ１）あるいは四角形状の角面（図２２の破線Ｅ２）のいずれにするかを選択させるダイアログ（図示せず）を表示し、接続面を曲面および角面のどちらにするかをオペレータに選択させる。接続面は、隣接部の場所毎に選択させるようにしてもよいし、全ての隣接部を曲面および角面のどちらか一方に共通選択させるようにしてもよい。そして、選択された接続面を用いて隣接した肉厚化部を図２２に示すように接続する（ステップＳ１５６）。そして、このようにして肉厚化したモデルを当該素材モデルとして登録設定する（ステップＳ１５７）。

図２３は、部分素材設定モードの際に、３Ｄ表示される製品モデルの一部の一例を示している。図２３のＦ部の拡大図を図２４に示している。さらに、図２５には、肉厚部Ｇ１〜Ｇ４が追加された肉厚化モデルを示している。なお、上記の場合は、製品モデルの各面を指定するための表示属性として色属性を採用し、製品モデルに設定した色属性によって肉厚化する面を選択するようにしたが、ハッチングなどの各種塗りつぶしパターンを表示属性として製品モデルの各面に設定し、これら複数の塗りつぶしパターンを選択することによって肉厚化を所望する面を選択するようにしてもよい。さらに、マウスなど入力装置の操作によって肉厚化する面を選択し、該選択した面に対し取り代を設定するようにしてもよい。

このように部分素材設定処理においては、製品モデルの各面のうち肉厚化が必要な面および指定された面の肉厚化する厚みを指定させることにより所望の肉厚化モデルを作成し、該作成した肉厚化モデルを素材モデルとして登録可能なようにしているので、鋳物加工などで使用する素材モデルを簡便に生成することが可能となる。

（３）第１工程治具設定（第１チャック、爪の設定、ステップＳ１０２）
この治具設定処理（取付け具設定処理）は、図４に示したメニュー選択主画面８の取付け具設定ボタン６ｃをオンにすることによって起動されるもので、取付け具設定ボタン６ｃをオンにすると、取付け具設定になり、例えば、図２６に示すような、取付け具設定メニュー５２に、メニューが切り替わり、図２８に示す爪パターン選択テーブル５３および図２９に示すような取付け具設定ウィンドウ５４が表示される。この取付け具設定処理は、主に図１の治具設定処理部１２によって実行される。この第１工程治具設定処理は、２主軸工作機械のメイン主軸で行う第１工程での治具を設定するものである。

治具モデルは、チャックモデルおよび素材を把持するための爪モデルによって構成されている。チャック形状データは、図１の構成の場合は通信インタフェース２３を介してあるいはオフラインでＮＣ装置２００からＮＣパラメータ（チャックの外径、内径、幅）を取得し、また図２の構成の場合はＮＣ制御部２０１からＮＣパラメータ（チャックの外径、内径、幅）を取得し、取得したＮＣパラメータを用いてチャックの外径、内径、幅などを表示して、オペレータに所望のチャック形状を選択させる。爪に関しては図２７に示す手順に従って爪の個数、形状、寸法、把握径などが決定される。この図２７に示す手順は、治具設定処理部１２によって実行される。

図２６に示す取付け具設定メニュー５２において、外爪選択ボタン５２ａは外爪を選択するためのボタンであり、内爪選択ボタン５２ｂは内爪を選択するためのボタンであり、これらは排他的関係になっており、一方が選択状態になると他方は非選択状態となる。把握径・爪個数変更ボタン５２ｃは把握径と爪個数を変更するためのボタンである。第１主軸爪設定ボタン５２ｄは第１主軸（メイン主軸）の爪を設定するためのボタンであり、第２主軸爪設定ボタン５２ｅは第２主軸（サブ主軸）の爪を設定するためのボタンである。取付け具設定メニュー５２が最初に表示されたときには、外爪選択ボタン５２ａおよび第１主軸爪設定ボタン５２ｄが自動選択されてオンになっている。爪編集ボタン５２ｆは、登録された爪データを編集する際に用いるボタンである。取付け具設定完了ボタン５２ｇは、取付け具設定処理を終了するためのボタンである。

まず、この場合は、第１工程の治具設定であるので、第１主軸爪設定ボタン５２ｄをオンにし、外爪選択ボタン５２ａおよび内爪選択ボタン５２ｂのうちの何れかをオンにする。

これらのボタンがオンになると、治具設定処理部１２は、まず先のＳ１０１の素材形状設定処理で決定した素材モデルから素材端面形状の種類（丸、四角、六角など）と、素材モデルの寸法データを取得する（ステップＳ１６０）。

また、図２８に示す爪パターン選択テーブル５３に表示される爪パターン（爪モデルパターン）としては、まず外爪用パターンと内爪用パターンに大別され、素材端面形状の種類（丸、四角、六角など）、爪の配置パターン（爪の個数、爪の把持箇所（角部を把持したもの、平面部を把持したもの））などによってさらに分類されている。なお、図２８には外爪パターンのみを示している。

ここでは、爪パターン選択テーブル５３には、全ての爪パターンが表示されるのではなく、外爪選択ボタン５２ａおよび内爪選択ボタン５２ｂのうちの選択された方に対応する爪パターンであって、かつ素材モデルの素材端面形状の種類に対応する爪パターンのみが表示される。例えば、四角柱の素材モデルが設定された場合は、図２８に示す爪パターンの内の真ん中の横列の３つの爪パターンのみが表示される（ステップＳ１６１）。オペレータは、この表示されている爪パターンのうちから所望の爪パターンを選択指定する（ステップＳ１６２）。これにより、爪個数、爪の把持箇所（角部で掴むか平面部で掴むかなど）が特定される。

爪パターンが選択されると、該選択された爪パターンに対応する１〜複数の爪モデルの登録データが全登録データから抽出され、抽出された登録データが図２９に示す取付け具設定ウィンドウ５４のリスト表示部５４ａに表示される（ステップＳ１６３）。例えば、四角−４つ爪−平面部把持の爪パターンが選択されると、この選択パターンに対応する爪モデルの登録データのみがリスト表示部５４ａに表示される。

リスト表示部５４ａには、登録されている爪モデルの爪番号が表示される爪番号表示部（爪Ｎｏ）、登録されている爪形状（爪モデル）の名称が表示される爪名称表示部、登録されている爪形状の高さが表示される爪高さ表示部、登録されている爪形状の長さが表示される爪長さ表示部、登録されている爪形状の幅が表示される爪幅表示部、登録されている爪形状のＺ方向の掴み代が表示されるＺ方向掴み代表示部、登録されている爪形状のＸ方向の掴み代が表示されるＸ方向掴み代表示部が備えられている。すなわち、リスト表示部５４ａには、選択された爪モデルの形状データが爪番号毎に表示される。

また、取付け具設定ウィンドウ５４は、外爪か内爪かを識別表示する爪形状表示部５４ｂと、把握径が表示される把握径表示部５４ｃと、選択された爪番号が表示される選択爪番号表示部５４ｄと、選択された爪パターンの爪個数が表示される爪個数表示部５４ｅと、選択されたチャックモデル、選択された爪モデル、および選択された素材モデルが断面または３次元表示される取付け具表示部５４ｆとを備えている。

オペレータがリスト表示部５４ａに表示された爪の登録データ（爪モデル）から所望のものを選択すると（ステップＳ１６４）、治具設定処理部１２は、選択された爪モデルの爪番号を選択爪番号表示部５４ｄに表示するとともに、爪個数を爪個数表示部５４ｅに表示し、さらに図３０に示す手順に従って爪の把握位置座標および把握径を計算する。

すなわち、図３１に示すように、選択された爪モデルＴＭが先の素材形状設定処理で決定した素材モデルＷＭの端面に当接するように爪モデルＴＭを移動させ（ステップＳ１７０）、爪モデルの形状データおよび爪モデルの把持箇所パターン（角部で掴むか平面部で掴むかなど）と、素材モデルの形状データ（外径、内径、長さ、端面長さ）とに基づいて、爪モデルＴＭが素材モデルＷＭを把持する把持位置座標すなわち把握径を計算する（ステップＳ１７１）。前記移動の際に、外爪の場合は、爪モデルＴＭが素材モデルＷＭの端面の外径に当接するように爪モデルＴＭを移動させ、内爪の場合は、爪モデルＴＭが素材モデルＷＭの端面の内径に当接するように爪モデルＴＭを移動させる。

このようにして、爪モデルを素材モデルの端部のどの位置で把持させるか、すなわち爪の把持位置（把握径）の計算が終了すると、治具設定処理部１２は、計算した把握径値を把握径表示部５４ｃに表示するとともに、爪モデルが素材モデルを把持した状態で、チャックモデル、爪モデルおよび素材モデルを、取付け具表示部５４ｆに表示する（ステップＳ１６５）。

このようにして、素材モデルが第１治具モデル（この場合は第１チャックおよび爪）に配置される。なお、選択した爪モデルの形状データ、爪個数、把握径などを変更する場合は、爪編集ボタン５２ｆ，あるいは把握径・爪個数変更ボタン５２ｃを押して、編集ダイアログを開き、該編集ダイアログを用いて編集処理を実行する。

このように、素材形状に対応していくつかの治具配置パターンを用意しておき、オペレータに治具配置パターンを選択させることで治具配置を決定するようにしたので、治具配置を容易に行えるようになる。また、素材モデル上での爪の把持位置および把持径を計算しているので、この計算結果をＮＣ側に送信するようにすれば、ＮＣ側での工具と治具（爪）との干渉チェックを能率良く行うことができる。

（４）位置合わせ（ステップＳ１０３）
この位置合わせ処理は、図４に示したメニュー選択主画面８の位置合わせボタン６ｄをオンにすることによって起動されるものである。この位置合わせ処理は、主に図１の位置合わせ処理部１３によって実行される。この位置合わせ処理においては、第１チャックモデルに把持された素材モデル内に製品モデルを自動配置（重ね合わせ配置）するものであり、重ね合わせ配置された素材モデルと製品モデルとの差分部分が加工領域として設定され、この加工領域がその後の工程展開処理で各種の加工単位に展開されることになる。

まず、図３３の上側の図に示すように、先の処理で作成した製品モデルＳＭおよび素材モデルＷＭの双方を位置合わせ画面５５に表示する。素材モデルＷＭは、第１治具（この場合は第１チャックおよび爪）モデルＺＧに対して先のステップＳ１０２で設定された位置に配置された状態で表示される。

このとき、第１治具モデルＺＧに把持された素材モデルＷＭは、位置合わせ画面５５上における所定の位置に配置されるが、製品モデルＳＭはＣＡＤデータの原点に対するＣＡＤデータの座標に応じた位置に配置される。したがって、通常は、最初に製品モデルＳＭおよび素材モデルＷＭを表示したときには、製品モデルＳＭおよび素材モデルＷＭの位置は一致していない。

この状態で、オペレータが、位置合わせ画面５５の下方に配置されている自動調整ボタン（図示せず）を投入すると、位置合わせ処理部１３は、図３２に示すような位置合わせ処理を実行する。

まず、位置合わせ処理部１３は製品モデルＳＭに存在する１〜複数の旋削面のうち、最大径を有する旋削面を検出し、検出した最大径の旋削面の回転中心軸をＺ´軸（旋削軸）として決定する（ステップＳ１８０）。

なお、旋削面とは、図３４（ａ）〜（ｄ）に示すように、軸を中心に作られた円柱の周面３１０、円錐の周面３１１、円管（トーラス）の周面３１２、球の周面３１３のいずれかの形状を有する面である。図３４（ｅ）に示すように、旋削面の一部が欠けている場合は、回転中心軸から最も遠い点までの距離を旋削面の径とする。

つぎに、製品モデルＳＭから決定したＺ´軸が、第１治具モデルＺＧに把持された素材モデルＷＭのＺ軸（旋削軸）に一致するように、製品モデルＳＭを回転および平行移動する（ステップＳ１８１）。さらに、製品モデルＳＭのＺ´方向の端面が本自動プロのプログラム原点Ｏ（Ｚ＝０）に一致させるように、製品モデルＳＭを平行移動する（ステップＳ１８２）。

プログラム原点Ｏは、製品モデルＳＭのＺ´方向の端面がプログラム原点Ｏ（Ｚ＝０）に一致するように配置されたときに、製品モデルＳＭが素材モデルＷＭに内包されるように、素材モデルＷＭ内のＸ軸方向の中心であってかつ素材モデルＷＭのＺ軸方向における第１治具モデルから遠い方の端面から所定の距離にある位置に、予め設定されている。これにより、図３３の下側の図に示すように、製品モデルＳＭが素材モデルＷＭ内の加工可能な位置に配置されたことになる。なお、プログラム原点Ｏの位置は変更可能である。

ただし、ステップＳ１８１での製品モデルＳＭの回転および平行移動の際に、製品モデルＳＭがもつ２つのＺ方向の端面のうちのどちらの端面がプログラム原点Ｏに近い側（図３３の下側の図では右側）に配置されるかが判らない。そこで、オペレータが、自動配置によって得られた製品モデルのＺ方向の向きをチェックし、製品モデルＳＭをＺ方向に１８０度の回転させたほうが削り代が少なくなる等の理由でよいと判断した場合は、オペレータが位置合わせ画面５５に配置されているＺ反転ボタン（図示せず）を押すようにする。この１８０度回転の中心軸は、製品モデルＳＭのＺ軸方向の中心位置からＸ軸と平行に延びる軸５７（図３５参照）である。したがって、図３５に示すように、製品モデルＳＭが軸５７周りに１８０度回転し、Ｚ方向の向きが逆になる（ステップＳ１８３）。製品モデルＳＭを回転しても、製品モデルの中心位置は変化しない。

この位置合わせ処理機能は、製品モデルＳＭの配置を作業者が調整する手動調整機能を有している。この手動調整機能においては、製品モデルＳＭの向きを選択可能であり、また製品モデルＳＭをＸＹＺ軸方向に回転または移動させることができる。この手動調整機能は、手動調整により削り代が減らせると、オペレータが判断したときなどに使用される。

位置合わせ画面５５が表示されている状態のときに、位置合わせ画面５５の下方にある形状移動キー５６（図示せず）を投入すると、図３６に示すような形状移動メニューが表示される。

形状移動メニューには、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の平行移動のボタンと、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の回転移動のボタンと、形状移動終了ボタンとがある。いずれのボタンを押した場合でも、図３７に示すような形状の移動、回転を行うための形状移動ダイアログが表示され、押したボタンが反転表示される。

図３７に示すように、形状移動ダイアログには、形状移動の対象を製品形状（製品モデル）、素材形状（素材モデル）、第１チャック形状（第１チャックモデル）および第２チャック形状（第２チャックモデル）のなかから選択するための形状選択チェックボックス６０と、ステップ量入力部６１と、移動量入力部６２と、移動ボタン６３とを備えている。

形状選択チェックボックス６０では、チェックがオンになっている形状（モデル）が、平行移動、回転移動する。移動量入力部６２でモデルの移動量を入力し、移動ボタン６３を押すか、inputキーを入力すれば、モデルの平行移動もしくは回転移動の処理が実行される。移動量入力部６２に移動量を指定してモデルを移動させる場合は、モデルは指定された移動量だけ１回移動される。

ステップ量入力部６１でモデルのステップ量（単位移動量）を入力し、移動ボタン６３を押すか、inputキーを入力すれば、モデルの平行移動もしくは回転移動の処理が実行される。ステップ量入力部６１で、ステップ量を入力し、フォーカスが、ステップ量入力部６１のままカーソル移動キー「↑」または「↓」を入力すれば、形状移動の処理が実行される。ステップ量入力による形状移動では、移動する形状のプレビューが表示されて、表示されたプレビューが移動する。カーソル移動キー「↑」を入力すれば、形状は＋方向に平行移動または回転移動し、「↓」キーを押せば、形状は−方向に平行移動または回転移動する。移動ボタン６３を押すか、inputキーを入力すれば、ステップ量入力によるプレビューの移動が形状にも反映され、形状移動の処理が完了する。このように、ステップ量入力部６１にステップ量を指定してモデルをステップ移動させる場合は、モデルはカーソル移動キー「↑」または「↓」を入力する度に、指定されたステップ量ずつ移動される。

なお、上記では、１つの形状移動ボタンにより製品モデルと素材モデルとのＺ軸合わせおよび製品モデルのＺ端面位置のプログラム原点への位置決めを行うようにしたが、１つのボタンで製品モデルと素材モデルとのＺ軸合わせを行い、他のボタンで製品モデルのＺ端面位置をプログラム原点へ位置決めさせるようにしてもよい。このように、製品モデルを治具モデルに把持された素材モデル内に重なるように自動配置するようにしたので、素材モデルに対する製品モデルの位置をオペレータが手動で計算する手間を省くことができ、効率の良いプログラミング作業を行うことができる。

（５）工程分割（ステップＳ１０４）
この工程分割処理は、図４に示したメニュー選択主画面８の工程分割ボタン６ｅをオンにすることによって起動されるものである。この工程分割処理は、主に図１の工程分割処理部１４によって実行される。この場合の工程分割処理は、メイン主軸およびサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械での加工に対処させるためのものであり、素材モデルと製品モデルとの差分としての加工領域をメイン主軸で加工する第１工程と、加工領域をサブ主軸で加工する第２工程との分割位置を外径、内径で夫々指定するものである。なお、２主軸工作機械では、第１工程において素材をメイン主軸で把持して加工し、その後素材をサブ主軸に持ち替えた後、第２工程において素材をサブ主軸で把持して加工する。

図３８に従って工程分割処理について説明する。工程分割処理画面（図示せず）においては、最初に工程分割をオペレータが手動で行うかあるいは自動で行うかを選択する（ステップＳ１５０）。オペレータが手動で行うモードを選択すると、工程分割処理部１４は、製品モデルＳＭの頂点部、穴部、稜線などの形状が変化する特徴点を外径側および内径側にそれぞれ抽出する（ステップＳ１９１）。そして、工程分割処理部１４は、抽出した外径側および内径側それぞれの特徴点を工程分割の候補として画面上に表示する（ステップＳ１９２）。

図３９は、複数の特徴点が表示された工程分割画面の一例を示すものである。複数の特徴点３２０および該特徴点に対応する工程分割の候補線３２１が外径側および内径側毎に表示されている。工程分割の候補線３２１は、特徴点からＺ軸に垂直な方向に延びる線である。なお、特徴点が存在しない場合は、より安定な加工をなし得る第１工程で多くの加工を実行させるべく、第１工程での爪の掴み代に所定のマージンを加えた位置を工程分割の候補として画面上に表示する。

オペレータは、これらの表示された複数の工程分割の候補を参照して、所望の工程分割箇所を内径、外径毎に選択指定する（ステップＳ１９３）。工程分割処理部１４は、選択指定された工程分割箇所の製品モデルＳＭ上の座標位置を算出する（ステップＳ１９４）。このようにして、工程分割位置が決定される（ステップＳ１９６）。

図４０は工程分割箇所が指定されたモデルの１／２断面を示す図である。図１７には、素材モデルＷＭに対して位置決めされた製品モデルＳＭが示されており、この場合は製品モデルＳＭの形状はＺ軸に対して対称であるとする。この製品モデルＳＭでは、ドリル加工（中央部の孔）、旋削加工（外径部、内径部）の他に、６箇所（片側３箇所）でミーリング加工箇所を行う必要がある。この場合、外径側は工程分割位置６５で第１工程、第２工程に分割され、内径側は工程分割位置６６で第１工程、第２工程に分割されると決定されている。

第１工程側に位置するミーリング加工箇所６７は第１工程に属し、第２工程側に位置するミーリング加工箇所６９は第２工程に属する。ここで、工程分割位置６５がその内部に存在するミーリング加工箇所６８においては、第１工程側に属する箇所も全て第２工程で加工を行うように、工程分割処理部１４が加工処理内容を決定する。これは、半分まで外径を削った状態でミーリングを行うより、全て外径を削ってからミーリングを行った方が効率がよいからである。

一方、ステップＳ１９０の判断で自動決定モードが選択された場合は、工程分割処理部１４は次のような処理を実行する。すなわち、第１工程での爪の掴み代長さＬａを計算し、さらにこの爪の掴み代長さＬａに所定のマージン値αを加えた長さ（Ｌａ＋α）を計算し（ステップＳ１９５）、この計算値（Ｌａ＋α）だけ、素材モデルＷＭのチャック側のＺ端面から離れた位置を工程分割位置として決定する（ステップＳ１９６）。そして、この決定された分割位置より先端側の領域を第１工程で加工する第１工程領域とし、分割位置より基端側（チャック側）の領域を第２工程で加工する第２工程領域とする。なお、上記マージン値αは製品モデルあるいは素材モデルのＺ方向長さに応じて変化されるように、マージン値αとして製品モデルあるいは素材モデルのＺ方向長さに応じて複数の異なる値が予め設定されている。

つぎに、図４１および図４２を用いて工程分割の自動決定処理の他の実施例を説明する。図４２の（ａ）は、素材モデルＷＭ上に位置決めされた製品モデルＳＭを示すものである。オペレータによって工程分割の自動決定モードが選択されると、工程分割処理部１４は、素材モデルＷＭから端面処理で除去される正面側および背面側の加工領域分を削除した素材モデルを求める（ステップＳ２００）。図４２の（ｂ）は、その概念を示しており、素材モデルＷＭから正面側の加工領域Ｑ１および背面側の加工領域Ｑ２を除去している。すなわち、正面側の加工領域Ｑ１および背面側の加工領域Ｑ２とは、図９を用いて説明した端面取り代分に対応し、図７の端面取り代ダイアログ３０５によって設定された端面取り代値に基づきこれらの加工領域Ｑ１，Ｑ２が除去される。

つぎに、工程分割処理部１４は、図４２の（ｃ）に示すように、端面取り代分が除去された素材モデルの形状データと、製品モデルの形状データとに基づいて、素材モデルにおける旋削加工領域を、外径側の旋削加工領域と内径側に旋削加工領域とに分割し、分割した外径側の旋削加工領域の体積Ｖａおよび内径側の旋削加工領域の体積Ｖｂを求める（ステップＳ２０１）。

つぎに、工程分割処理部１４は、図４２の（ｄ）に示すように、外径側の旋削加工領域の体積Ｖａを１／２分割するＺ方向の位置、すなわち第１工程での外径側の旋削加工領域の体積Ｖａ１と第２工程での外径側の旋削加工領域の体積Ｖａ２とが等しくなるＺ方向の位置を外径側の工程分割位置６５とする。同様に、工程分割処理部１４は、内径側の旋削加工領域の体積Ｖｂを１／２分割するＺ方向の位置、すなわち第１工程での内径側の旋削加工領域の体積Ｖｂ１と第２工程での内径側の旋削加工領域の体積Ｖｂ２とが等しくなるＺ方向の位置を内径側の工程分割位置６６とする（ステップＳ２０２）。

このように第１工程および第２の工程への工程分割を自動的に行うようにしたので、オペレータが手動で工程分割を行う手間を省くことができ、効率の良いプログラミング作業を行うことができる。

なお、図４２の場合は、外径側の旋削加工領域を２等分するＺ位置を外径側の工程分割位置とし、内径側の旋削加工領域を２等分するＺ位置を内径側の工程分割位置としたが、旋削加工、ミーリング加工などを含めた外径側の全加工領域を２等分するＺ位置を外径側の工程分割位置とし、内径側の全加工領域を２等分するＺ位置を内径側の工程分割位置としてもよい。

また、端面加工領域を含めた全加工領域の体積を２等分する位置を工程分割位置としてもよい。この場合は、内径側および外径側の工程分割位置は同一位置となる。

（３）´第２工程治具設定（第２チャック、爪の設定、ステップＳ１０５）
この第２工程治具設定処理は、主に図１の治具設定処理部１２によって実行される。この第２工程治具設定処理は、２主軸工作機械のサブ主軸で行う第２工程での治具を設定するものである。

この第２工程治具設定処理では、図４に示したメニュー選択主画面８の取付け具設定ボタン６ｃをオンにして、図２６に示す取付け具設定メニュー５２を開き、さらに第２主軸爪設定ボタン５２ｅを押して、図２８に示す爪パターン選択テーブル５３および図２９に示すような取付け具設定ウィンドウ５４を表示させて、前述と同様の処理を行うことでサブ主軸側の第２チャックの爪配置を設定する。

ただし、サブ主軸に素材を取り付けるときには、第１工程は既に終了しており、第２工程の爪の把握径は、第１工程の加工を終了した後の素材形状を想定して決定する。すなわち、図４３に示すように、製品モデルＳＭの形状データを用いて、第１工程の加工を終了した後の素材モデルＷＭ´を作成し、該作成した素材モデルＷＭ´を用いて、先のステップＳ１０２で説明した第１工程治具設定処理と同様の処理を行って、爪の把握径を計算する。

（４）´位置合わせ（ステップＳ１０６）
この位置合わせ処理は、主に図１の位置合わせ処理部１３によって実行される。この位置合わせ処理は、第２工程で使用される第２チャックに把持された素材モデル内に製品モデルを自動配置する処理であり、その動作は先のステップＳ１０３で説明した位置合わせ処理と同様であるので、重複する説明は省略する。

（６）工程展開（ステップＳ１０７）
この工程展開処理は、図４に示したメニュー選択主画面８のユニット展開ボタン６ｆをオンにすることによって起動されるものである。この工程展開処理は、主に図１の工程展開処理部１５によって実行される。

この工程展開処理は、加工モードと呼ばれる旋削加工、点加工、面加工、面取り加工などで構成される一連の加工作業を、同一の主軸かつ同一の工具をもって連続的な加工が行われる加工単位（以下加工ユニットという）まで分解するものであり、加工作業は、複数の加工ユニットの組み合わせとして構成される。また、この工程展開処理では、第１工程および第２工程の双方の加工作業を加工ユニット単位に展開する。

複合加工の場合の自動工程展開の順序のデフォルトは、旋削加工→面加工→点加工→面取り加工とし、この順序はオペレータが任意に設定可能とする。穴加工しか行わない加工に対処するべく、旋削加工、面加工、面取り加工を省略し、点加工のみを工程展開するルールを設定可能とする。

また、旋削加工内の各加工の順序のデフォルトは、端面加工→旋削ドリル（中心孔）→棒材外径→棒材内径とし、この順序もオペレータが任意に設定可能とする。したがって、端面加工→棒材外径加工→旋削ドリル→棒材内径加工という順序でも可能であり、また端面加工→旋削ドリル→棒材内径加工→棒材外径加工という順序でも可能である。

面加工は、加工深さの浅いものから順に工程展開する。点加工は、円柱形状または円柱形状＋円錐形状の場合はドリルに展開し、異なる径の２つの円柱形状＋円錐形状は座付きに展開する。ＣＡＤデータに加工属性データが付随している場合は、タップ、リーマ、ボーリング、シンエンに展開可能である。また、点加工においては、同径の穴の配列に応じて点、列、四角、格子の４つの形状シーケンスに分類し、これら分類した夫々の形状シーケンスで決められた順序で穴加工を行うことで、点加工の効率を向上させる。また、穴の直径値を閾値と比較し、この比較結果に基づき点加工を行うべきかポケットミル加工を行うべきかを判定し、この判定結果に応じて点加工およびポケットミル加工の何れかを実行する。この場合、直径値の閾値は任意設定可能とする。

また、点加工において、各穴が、図４４の（ａ）に示すような１つの点加工で加工可能な通し穴であるか、図４４の（ｂ）に示すような２つの点加工でしか加工が不可能な２つ穴であるかを自動判定し、この判定結果に点加工の展開を行う。

図４５は旋削加工の工程展開の一例を内径部についてのみ示したものである。７０が製品形状の１／２断面である。この場合は、第１工程では、最初に領域７１を旋削ドリル加工し、つぎに領域７２を旋削内径加工する。第２工程では、領域７３を旋削内径加工する。これらの各領域７１，７２，７３が夫々１つの加工ユニットである。

また、第１チャックの爪の間の領域に、図４６の（ａ）に示すように、旋削加工部７４の下部に点加工部７５が存在する場合は、図４６の（ｂ）に示すように、点加工部７５の穴形状を素材モデルの表面まで延ばし、この穴形状を延ばした点加工部７５の点加工を通常第２工程より安定的な加工をなし得る第１工程で行うようにする。そして、旋削加工部７４に対する旋削加工は第２工程で行う。

なお、本工程展開処理の詳細は、本出願人が既に出願している特開２００３−２４１８０９号公報に記載されている。

（７）工具選定処理（ステップＳ１０８）
以下に説明する工程展開処理は、主に図１の工具選定処理部１６によって実行される。図４７は工具シーケンスの自動展開手順を示す図である。

まず、ＣＡＤデータの仕上げ記号などに応じて仕上げ代を決める仕上げ代展開が行われる（ステップＳ２１０）。つぎに、工程展開した各加工箇所を何本の工具で加工するかを決める工具種類展開が行われる（ステップＳ２１１）。つぎに、工具データベースから各加工箇所についての最適な工具を選択する工具決定処理が行われる（ステップＳ２１２）。最後に、工具が決定されたので、工具に応じた切削条件を決定する（ステップＳ２１３）。

（８）プログラム展開（ステップＳ１０９）
このプログラム展開処理は、図４に示したメニュー選択主画面８のプログラム生成ボタン６ｈをオンにすることによって起動されるものである。このプログラム展開処理は、主に図１のプログラム展開処理部１９によって実行される。

このプログラム展開処理では、工程展開された複数の加工ユニットの組み合わせと、決定された工具情報と、切削条件に基づいて、所定の言語から成る第１及び第２工程用のＮＣ作成用プログラムを作成する。このＮＣ作成用プログラムは、図１のＮＣ装置２００あるいは第２のＮＣ制御部２０１側で数値プログラムとしてのＮＣプログラムに変換される。

（９）展開不可形状編集（ステップＳ１１０）
この展開不可形状編集処理は、主に図１の展開不可形状編集処理部１７によって実行される。この展開不可形状編集処理は、先の工程展開処理で加工ユニットに自動展開できなかった展開不可形状を、何らかの加工ユニットに変換するための編集作業を行うものである。

展開不可形状としては、曲面加工、特殊工具での加工が必要な形状、本自動プロによって作成されるＮＣ作成用プログラムの加工ユニットにない形状、テーパポケットのテーパ部およびその上部、底面Ｒや底面フィレット付きポケットのＲ部やフィレット部およびその上部などがある。

加工ユニットに自動展開できなかった展開不可形状は、図４８の左側に示すように、加工ユニットをツリーで階層表示する加工形状ツリー部８０において、展開不可形状８１，８２として表示される。

この加工形状ツリー部８０においては、加工ユニット名の変更、加工ユニットの順序変更および加工ユニットの有効／無効の切替えの編集操作を行うことができる。図４８においては、加工ユニット名として、「棒材外径」、「ポケットミル」、「展開不可」などが付けられており、加工ユニット名の左に付された数字が加工ユニットの加工順番である。また、加工ユニットの順序を変更した際には、この順序変更による干渉がチェックされる。

展開不可形状は、図４８の右側に示すように、加工ユニット名を、例えば「展開不可」から「ポケットミル」などへ変更し、さらに、形状シーケンス（輪郭を表す形状の指定の仕方）および工具を指定することで、本自動プロによって作成可能なＮＣ作成用プログラムに展開することができる。

（１０）プログラム編集（ステップＳ１１１）
このプログラム編集処理は、図４に示したメニュー選択主画面８のユニット編集ボタン６ｇをオンにすることによって起動されるものである。このプログラム編集処理は、主に図１のプログラム編集処理部１８によって実行される。このプログラム編集処理では、作成されたＮＣ作成用プログラムの編集処理を行う。作成されたＮＣ作成用プログラムは、複数の加工ユニットおよび各加工ユニットに対応する加工プログラムを含んでいる。図４９に示すように、プログラム編集画面８４は、加工形状ツリー部８０／プログラムツリー部８５、３次元表示部８６、エディタ部８７およびメニュー表示部９１を有している。

加工形状ツリー部８０は、図４８にも示すように、加工ユニット名をツリー形式で階層表示する。プログラムツリー部８５は加工ユニット単位の加工プログラムをツリー形式で階層表示する。３次元表示部８６には、製品モデルおよび／または素材モデル（素材モデルを製品モデルに重ね合わせた合成モデル）がワイヤフレームなどで３次元表示される。
エディタ部８７には、加工形状ツリー部８０を選択表示したときには、加工形状ツリー部８０で選択された加工ユニット名に対応する加工ユニットデータ（加工形状を示す形状シーケンスおよび加工内容等を含むデータ）が表示され、プログラムツリー部８５を選択表示したときには、プログラムツリー部８５で選択されたプログラム名（図５４の場合は加工ユニット名と同一のプログラム名が付けられている）に対応する加工プログラムが表示される。また、エディタ部８７では、加工形状ツリー部８０またはプログラムツリー部８５で選択された加工ユニットに対応する加工ユニットデータまたは加工プログラムの先頭にカーソルが位置される。

まず、図５０を用いて加工ユニットの３次元表示部８６での強調表示処理について説明する。図５０の処理は、プログラム編集処理部１８による強調表示処理を示すものである。

加工形状ツリー部８０で１つの加工ユニット名を選択して、エディタ部８７に形状シーケンスなどの加工ユニットデータを表示させるか、あるいはプログラムツリー部で１つの加工プログラム名を選択して、エディタ部８７に加工プログラムの本体を表示させたとする。プログラム編集処理部１８は、これを検出し（ステップＳ２２０）、エディタ部８７のカーソル８８の位置に対応する加工ユニット８９を、３次元表示部８６において、強調表示（ハイライト表示）する（ステップＳ２２１）。

このように、カーソル位置に対応する加工ユニットが、３次元表示部８６において、強調表示されるので、カーソル位置がどの加工ユニットに対応するか一目瞭然に判断することができ、編集作業が効率化され、また編集ミスなども少なくなる。

つぎに、図５２などを用いて加工ユニットデータを構成する形状シーケンスの挿入処理について説明する。この形状シーケンス挿入処理では、３次元表示部８６で選択した形状を形状シーケンスとしてエディタ部８７のカーソル位置に挿入することができる。この機能は、展開不可形状の編集の際などに便利な機能である。この機能は次のようにして実行される。

まず、形状シーケンスを挿入したい加工ユニット名（この場合は展開不可ユニットであるとする）をプログラムツリー部８５で選択する。つぎに、プログラムツリー部８５または３次元表示部８６上で、展開不可ユニットの形状全体を選択する。図５１の左側に展開不可ユニットの全体が表示されている状態が示されている。

つぎに、座標値を取得したい形状要素（例えば１つの平面）を３次元表示部８６上でマウスなどで選択する。選択された面９０は、３次元表示部８６上で、図５１の右側に示すように強調表示される。

この状態で、エディタ部８７のカーソル位置を所望の位置に移動させた後、プログラム編集画面８４のメニュー表示部９１の図示しない「形状シーケンス挿入ボタン」を押すと（ステップＳ２３０）、図５３に示すように、上記選択した面９０に対応する形状シーケンスが、エディタ部８７のカーソル位置に挿入される（ステップＳ２３１）。このように、３次元表示部８６で選択した形状を形状シーケンスとしてエディタ部８７のカーソル位置に挿入することができるようにしたので、効率よく展開不可形状などの編集作業をなし得る。なお、上記では、加工ユニットデータにおける形状シーケンスをカーソル位置に挿入するようにしたが、３次元表示部８６で選択された加工ユニットに対応する加工ユニットデータをカーソル位置に挿入するようにしてもよい。

つぎに、図５５などを用いて、加工形状ツリー部８０で選択した加工ユニット名に対応する加工プログラム名および加工プログラムの挿入処理について説明する。この挿入機能は、誤操作などで、加工ユニットのプログラムを壊した場合などに使用することができ、加工ユニット単位のプログラム変換を行うことができる。この機能は次のようにして実行される。

挿入する加工ユニット名を加工形状ツリー部８０で選択する（図５４参照）。つぎに、挿入する位置の次の加工プログラム名（図５４の場合は加工ユニット名と加工プログラム名が一致している）をプログラムツリー部８５で選択する。このとき、エディタ部８７のカーソルは、プログラムツリー部８５で選択されたプログラム名に対応する加工プログラムの先頭に位置している。

この状態で、プログラム編集画面８４のメニュー表示部９１の図示しない「ユニット挿入ボタン」を押すと（ステップＳ２４０）、加工形状ツリー部８０で選択された加工ユニット名に対応する加工プログラム名がプログラムツリー部８５で選択した加工プログラム名の前に加工ユニット単位で挿入されるとともに、加工形状ツリー部８０で選択された加工ユニット名に対応する加工プログラムが、エディタ部８７のカーソル位置の前に、加工ユニット単位で挿入される。

このように、加工ユニット名に対応する加工プログラム名および加工プログラムを、プログラムツリー部８５およびエディタ部８７の所望の位置に加工ユニット単位で簡便に挿入することができるので、加工ユニットの加工プログラムを壊した等のときに、編集作業を効率よく行うことができる。なお、挿入する位置の次のプログラム名をプログラムツリー部８５で最初に選択し、その後で挿入する加工ユニット名を加工形状ツリー部８０で選択するようにしてもよい。

実施の形態２．
つぎに、図５６および図５７を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。先の実施の形態１の自動プロは、メイン主軸および該メイン主軸に対向するように設置されたサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械に適用される自動プロであったが、実施の形態２の自動プロは、メイン主軸およびサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械と、メイン主軸しか有さない１主軸工作機械とのどちらの工作機械にも適用可能な自動プロである。

サブ主軸がなくメイン主軸のみの機械の場合、１工程目（第１工程に対応）が終了すると、素材モデルを反転させ、反転させた素材モデルをメイン主軸のチャックモデルに再び把持させ、残りの領域の加工を行う２工程目（第２工程に対応）を実行させることになる。すなわち、１主軸工作機械においては、第１工程は第１主軸機械で素材モデルの一方の端部を把持して加工を行い、第２工程は第１主軸機械で素材モデルの他方の端部を把持して加工を行うことになる。

実施の形態２の自動プロは、図５６に示すように、１主軸機械用の加工プログラムを作成させるための自動プログラム装置である１主軸プログラム作成部３３０と、２主軸機械用の加工プログラムを作成させるための自動プログラム装置である２主軸プログラム作成部３３１と、制御対象が２主軸機械および１主軸機械のいずれであるかを判定し、該判定結果に応じて１主軸プログラム作成部３３０および２主軸プログラム作成部３３１のうちの何れかを起動させる判定部３４０とを備えている。

以下、図５７のフローチャートに従って、実施の形態２の自動プロの動作について説明する。まず、この自動プロにおいては、制御対象の工作機械にサブ主軸があるか否かを判断する判定部３４０を有しており、この判定部３４０がプログラム起動時に制御対象がサブ主軸（第２主軸）付きの機械であるか否かを判定する（ステップＳ４００）。すなわち、自動プロが第１回目に起動されたときに、適宜のダイアログを用いた対話形式で、制御対象の工作機械にサブ主軸があるか否かをオペレータに登録させ、この登録されたサブ主軸の有無を示す識別情報を記憶しておくことで、判定部３４０がその後のプログラム起動時に記憶された識別情報を参照することで、制御対象がサブ主軸付きであるか否かを判別する。そして、この自動プロでは、上記登録された識別情報を変更することが可能な機能も備えている。

このように本自動プロにおいては、メイン主軸およびサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械を制御対象として素材から製品を機械加工するためのＮＣプログラムを作成するためのＮＣ作成用プログラムを作成する第１のソフトウェア（２主軸プログラム作成部３３１）と、メイン主軸を有する１主軸工作機械を制御対象として素材から製品を機械加工するためのＮＣプログラムを作成するためのＮＣ作成用プログラムを作成する第２のソフトウェア（１主軸プログラム作成部３３０）とを有しており、プログラム開始時に判定部３４０が制御対象の工作機械が１主軸工作機械および２主軸工作機械のどちらであるかを判断することにより、第１および第２のソフトウェアのうちのどちらかを起動するようにしている。勿論、これら第１および第２のソフトウェアは共有部分が多く存在している。

サブ主軸付きの機械が制御対象であると判断した場合は、先の実施の形態１と同様、第１のソフトウェアによってステップＳ１００〜Ｓ１０９の処理を実行する（図２参照）。このような処理によれば、ステップＳ１０７，Ｓ１０８で第１工程および第２工程を同時にプログラム展開するので、作成されたＮＣ作成用プログラムは、第１工程プログラム、素材受け渡しプログラム、および第２工程プログラムなどを有し、全工程を自動運転することができる連続した１本のプログラムとなる。また、この場合、第１工程の情報を引き継いで第２工程のプログラムを作成するので、第２工程では、ステップＳ１００の製品形状入力処理、ステップＳ１０１の素材形状設定処理を省略することができ、効率の良いプログラム作成が可能となる。

一方、サブ主軸がない１主軸工作機械が制御対象であると判断した場合は、第２のソフトウェアを用いて次のような処理を行う。まず、ステップＳ１００と同様の製品形状入力処理を行い（ステップＳ４０１）、つぎにステップＳ１０１と同様の素材形状設定処理を行い（ステップＳ４０２）、つぎにステップＳ１０２と同様の第１工程（１工程目）治具設定処理を行い（ステップＳ４０３）、つぎにステップＳ１０３と同様の位置合わせ処理を行い（ステップＳ４０４）、つぎに、ステップＳ１０４と同様の工程分割処理を行う（ステップＳ４０５）。

ここで、１主軸工作機械が制御対象である場合は、１工程目のみの工程展開および工具選定を実行する（ステップＳ４０６）。そして、１工程目のみのプログラム展開を実行する（ステップＳ４０７）。つぎに、素材モデルを１８０度反転させてからメイン主軸のチャックモデルに再び把持させる（ステップＳ４０８）。つぎに、ステップＳ１０５と同様の第２工程（２工程目）治具設定処理を行い（ステップＳ４０９）、つぎにステップＳ１０６と同様の位置合わせ処理を行う（ステップＳ４１０）。

つぎに、２工程目のみの工程展開および工具選定を実行する（ステップＳ４１１）。そして、２工程目のみのプログラム展開を実行する（ステップＳ４１２）。このようにして、１工程目プログラムおよび２工程目プログラムの２つのプログラムから成るＮＣ作成用プログラムを作成する。

このように実施の形態２によれば、制御対象の工作機械にサブ主軸があるか否かを判定し、この判定に応じて１主軸機械用の自動プロおよび２主軸機械用の自動プロのどちらかを動作させるようにしているので、メイン主軸およびサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械とメイン主軸しか有さない１主軸工作機械とのどちらの工作機械にも適用可能な自動プロを提供することができる。

以上のように、本発明にかかる自動プログラミング方法および装置は、メイン主軸およびサブ主軸の２つの主軸を有する２主軸工作機械、あるいはメイン主軸のみを有する１主軸工作機械を制御対象としたＮＣ装置のＮＣプログラムを作成するためのＮＣ作成用プログラムを作成するソフトウェアに有用である。

自動プログラミング装置の構成を示すブロック図である。 自動プログラミング装置が内蔵されるＮＣ装置を示すブロック図である。 実施の形態１の自動プログラミング装置の動作手順を示すフローチャートである。 メニュー選択主画面を一例を示す図である。 メニュー選択主画面の拡張メニューの一例を示す図である。 製品形状読み込み画面の一例を示す図である。 素材形状設定画面の一例を示す図である。 素材形状データベースの記憶データの一例を示す図である。 端面旋削加工と端面取り代設定値との関係を示す図である。 丸棒素材モデルの自動選択処理手順を示すフローチャートである。 図１０の自動選択処理手順の説明図である。 六角棒素材モデルの自動選択処理手順を示すフローチャートである。 図１２の自動選択処理手順の説明図である。 素材モデルの他の選択処理手順を説明するための素材形状設定画面の一例を示す図である。 素材モデルの他の自動選択処理手順を示すフローチャートである。 素材形状生成用ダイアログの他の例を示す図である。 素材材質入力欄の表示態様を示す図である。 データ入力欄と素材データベースのリストボックス間のフォーカス移動を示す図である。 部分素材設定処理モードの動作手順を示すフローチャートである。 部分素材設定画面の一例を示す図である。 部分素材設定処理の説明図である。 部分素材設定処理の説明図である。 部分素材設定処理前の製品モデルの一例を示す図である。 図２３の一部拡大図である。 図２４の製品モデルの部分素材設定処理後のモデルを示す図である。 取付け具設定メニューの一例を示す図である。 取付け具（治具）設定処理の動作手順を示すフローチャートである。 素材端面形状の種類と爪パターン選択テーブルの一例を示す図である。 取付け具設定ウィンドウの一例を示す図である。 把握径計算の手順を示すフローチャートである。 把握径計算の概念の説明図である。 製品モデルと素材モデルの自動位置合わせ処理を示すフローチャートである。 製品モデルと素材モデルの自動位置合わせ処理を行う位置合わせ画面の表示内容を示す図である。 旋削面および旋削面の径の説明図である。 Ｚ反転処理を示す図である。 形状移動メニューを示す図である。 形状移動ダイアログを示す図である。 工程分割処理を示すフローチャートである。 特徴点が表示された画面例を示す図である。 工程分割箇所が指定されたモデルの１／２断面を示す図である。 工程分割の自動処理の他の例を示すフローチャートである。 図４１に示す工程分割の自動処理の概念を説明するための図である。 第２工程の取付け具設定処理を説明するための図である。 通し穴と２つ穴との自動判別処理を説明するための図である。 旋削加工の工程展開の一例を内径部について示した図である。 チャックの爪の間の領域の点加工を説明するための図である。 工具選定処理を示すフローチャートである。 展開不可形状に対する編集処理を説明するための図である。 プログラム編集画面を示す図である。 加工ユニットの３次元表示部での強調処理を示すフローチャートである。 ３次元表示部で選択した形状を形状シーケンスとしてエディタ部のカーソル位置に挿入する処理を説明する図である。 形状シーケンス挿入処理を示すフローチャートである。 エディタ部に形状シーケンスが挿入された状態を示す図である。 プログラム編集画面を示す図である。 ユニット挿入処理を示すフローチャートである。 実施の形態２の自動プログラミング装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２の自動プログラミング装置の動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 製品形状データベース
２ 素材形状データベース
３ 工具データベース
８ メニュー選択主画面
１０ 製品形状入力処理部
１１ 素材形状入力処理部
１２ 治具設定処理部
１３ 位置合わせ処理部
１４ 工程分割処理部
１５ 工程展開処理部
１６ 工具選定処理部
１８ プログラム編集処理部
１９ プログラム展開処理部
１００ 自動プログラミング装置（自動プロ）
２００ ＮＣ装置
２０１ ＮＣ制御部

Claims (7)

1. ＮＣ内部に持つチャックの外径、内径、幅を含む複数のチャック形状データを取得し、取得したチャック形状データを表示画面に表示して、ユーザに１つのチャック形状データを選択させる第１の工程と、
   把握する素材モデルの素材端面形状の種類および形状データを取得する第２の工程と、
   把握可能な素材モデルの素材端面形状、把握部の個数、および角部を掴むか平面部を掴むかを示す把持箇所パターンによって登録された全爪モデルを分類した複数の爪モデルパターンから前記第２の工程で取得した素材モデルの素材端面形状の種類に対応し、把握部の個数と把持箇所パターンが異なる複数の爪モデルパターンのみを表示画面に表示し、ユーザに１つの爪モデルパターンを選択させる第３の工程と、
   第３の工程によって素材端面形状、把握部の個数、および把持箇所パターンが特定された１つの爪モデルパターンの分類に所属する複数の爪モデルの形状データを登録された爪モデルから抽出して表示画面に表示し、ユーザに１つの爪モデルを選択させる第４の工程と、
   第４の工程によって選択された爪モデルの形状データおよび把持箇所パターンと、第２の工程で取得した素材モデルの形状データとに基づき素材モデルに対する爪モデルの把握位置を演算する第５の工程と、
   を備えることを特徴とする自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定方法。
2. 前記第４の工程において、表示画面に表示される複数の爪モデルの形状データには、爪モデルの高さ、長さ、幅、掴み代がそれぞれ含まれていることを特徴とする請求項１に記載の自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定方法。
3. 前記第５の工程では、表示画面上に、素材モデルと、第１の工程で選択されたチャック形状データに基づき作成されたチャックモデルと、第４の工程で選択された爪モデルとを表示し、素材モデルに当接するように爪モデルの爪を移動させ、移動後の爪の位置に基づいて、素材モデルに対する爪モデルの把握位置を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定方法。
4. 請求項１〜３の何れか一つに記載された方法をコンピュータに実行させるプログラム。
5. ＮＣ内部に持つチャックの外径、内径、幅を含む複数のチャック形状データを取得し、取得したチャック形状データを表示画面に表示して、ユーザに１つのチャック形状データを選択させる第１の手段と、
   把握する素材モデルの素材端面形状の種類および形状データを取得する第２の手段と、
   把握可能な素材モデルの素材端面形状、把握部の個数、および角部を掴むか平面部を掴むかを示す把持箇所パターンによって登録された全爪モデルを分類した複数の爪モデルパターンから前記第２の手段が取得した素材モデルの素材端面形状の種類に対応し、把握部の個数と把持箇所パターンが異なる複数の爪モデルパターンのみを表示画面に表示し、ユーザに１つの爪モデルパターンを選択させる第３の手段と、
   第３の手段によって素材端面形状、把握部の個数、および把持箇所パターンが特定された１つの爪モデルパターンの分類に所属する複数の爪モデルの形状データを登録された爪モデルから抽出して表示画面に表示し、ユーザに１つの爪モデルを選択させる第４の手段と、
   第４の手段によって選択された爪モデルの形状データおよび把持箇所パターンと、第２の手段が取得した素材モデルの形状データとに基づき素材モデルに対する爪モデルの把握位置を演算する第５の手段と、
   を備えることを特徴とする自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定装置。
6. 前記第４の手段によって表示画面に表示される複数の爪モデルの形状データには、爪モデルの高さ、長さ、幅、掴み代がそれぞれ含まれていることを特徴とする請求項４に記載の自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定装置。
7. 前記第５の手段は、表示画面上に、素材モデルと、第１の手段を用いて選択されたチャック形状データに基づき作成されたチャックモデルと、第４の工程を用いて選択された爪モデルとを表示し、素材モデルに当接するように爪モデルの爪を移動させ、移動後の爪の位置に基づいて、素材モデルに対する爪モデルの把握位置を演算することを特徴とする請求項５に記載の自動プログラミングにおける素材モデルの把持位置決定装置。

Images