JP4585533B2 - Propeller NC data creation device and creation method - Google Patents
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本発明は、プロペラを加工するためのNC加工データを作成するための装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for creating NC machining data for machining a propeller.
船舶のプロペラを開発する際、実船のプロペラが製造される前に、まず模型のプロペラが作成され、性能試験が行われる。プロペラは複雑な自由曲面を持つ。そのため、模型プロペラの加工には高度な工作の自由度を有する5軸制御マシニングセンタが用いられる。 When developing a propeller for a ship, a model propeller is first created and a performance test is performed before the actual propeller is manufactured. The propeller has a complex free-form surface. Therefore, a 5-axis control machining center having a high degree of machining freedom is used for machining the model propeller.
特許文献1には、船体形状のコンセプトデザインから実船の建造を行うために必要な精度の作図、すなわち船体形状のフェアリングを実施してこのフェアリング結果を用いて高精度なサーフェスモデルを作成するための船体形状データ作成装置が開示されている。
5軸制御マシニングセンタの制御に用いられるプロペラ工作用のNCデータを作成する技術が求められている。
更に、こうした高度な工作のためのNCデータを作成する作業は高度な熟練が求められる。模型プロペラの製作技術は、市場が狭いという事情もあり、技術を伝承する技術者が育ちにくい状況にある。そのため、高度な熟練を持たない技術者でも優れた模型プロペラの設計をしやすい環境を提供する技術が求められている。
そこで本発明の目的は、プロペラの工作、特に模型プロペラのNC加工に適したNCデータの作成を支援する装置及び方法を提供することである。
There is a need for a technique for creating NC data for propeller machining used for control of a 5-axis control machining center.
Furthermore, a high level of skill is required to create NC data for such advanced work. Model propeller production technology has a small market, making it difficult for engineers to pass on the technology. Therefore, there is a demand for a technology that provides an environment in which an engineer who is not highly skilled can easily design an excellent model propeller.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and method for supporting creation of NC data suitable for propeller machining, particularly NC machining of a model propeller.
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problem will be described using the numbers used in [Best Mode for Carrying Out the Invention] in parentheses. These numbers are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in [Claims].
本発明によるプロペラNC加工データ作成装置(6)は、プロペラ(65)の翼(64)のプロファイルを示すプロペラデータ(4)を入力し、プロペラデータ(4)に基づいてプロファイルを表現する数式を作成する翼数式データ作成部(30)と、数式に基づいて翼の表面の各点の座標を示す点群データである翼面点群データ(36)を作成する翼面点群データ作成部(34)と、数式に基づいて翼の表面の各点における角度を示す翼面角度データ(40)を作成する翼面角度データ作成部(38)と、翼面点群データ(36)と翼面角度データ(40)とに基づいて翼をNC加工するためにNC加工機に入力されるNC加工データ(60)を作成するNC加工データ作成部(58)とを備える。 The propeller NC machining data creation device (6) according to the present invention inputs propeller data (4) indicating the profile of the wing (64) of the propeller (65), and expresses a mathematical expression expressing the profile based on the propeller data (4). A blade surface point data creation unit (30) for creating a blade surface point group data (36) that is a point cloud data indicating the coordinates of each point on the surface of the blade based on the mathematical formula (30) 34), a blade surface angle data creation unit (38) for creating blade surface angle data (40) indicating angles at each point on the surface of the blade based on the mathematical formula, blade surface point group data (36), and blade surface An NC machining data creation unit (58) that creates NC machining data (60) input to the NC machine to NC machine the blade based on the angle data (40).
上記発明によれば、プロペラ翼面の加工精度を高めるために、曲率の度合いを考慮に入れながら最適な翼面点群データと翼面角度データの算出が可能となり、プロペラ翼面のNC加工に適したNCデータを作成することができる。 According to the above invention, in order to improve the machining accuracy of the propeller blade surface, it is possible to calculate the optimum blade surface point group data and blade surface angle data while taking into account the degree of curvature, which is suitable for NC processing of the propeller blade surface. Suitable NC data can be created.
本発明によるプロペラNC加工データ作成装置(6)は更に、翼(64)が取り付けられるボス(66)のサーフェスモデル(48)を作成するサーフェスモデラ(44)と、ボスのサーフェスモデルに基づいてボスの各点の座標を示す点群データであるボス点群データ(52)を作成するボス点群データ作成部(50)と、ボスのサーフェスモデルに基づいてボスの表面の各点における角度を示すボス角度データ(56)を作成するボス角度データ作成部(54)とを備える。NC加工データ作成部(58)は、ボス点群データ(52)とボス角度データ(56)とに基づいて、ボス(66)をNC加工するためにNC加工機に入力されるデータ(62)を作成してNC加工データ(62)に加える。 The propeller NC machining data creation device (6) according to the present invention further includes a surface modeler (44) for creating a surface model (48) of the boss (66) to which the wing (64) is attached, and a boss based on the surface model of the boss. A boss point cloud data creation unit (50) for creating boss point cloud data (52) which is point cloud data indicating the coordinates of each point of the boss, and an angle at each point on the boss surface based on the boss surface model. A boss angle data creation unit (54) for creating boss angle data (56). Based on the boss point group data (52) and the boss angle data (56), the NC machining data creation unit (58) receives data (62) input to the NC machine to perform NC machining on the boss (66). Is added to the NC machining data (62).
上記発明によれば、形状的に自由度が高く数式表現に適さないボス部に関し、汎用性の高いサーフェスモデラを採用することでボス設計の効率化が図れるとともに、翼面との取り合いを考慮に入れながら最適な翼面点群データと翼面角度データの算出が可能となり、ボスのNC加工に適したNCデータを作成することができる。 According to the above invention, regarding the boss portion having a high degree of freedom in shape and not suitable for mathematical expression, it is possible to improve the efficiency of the boss design by adopting a highly versatile surface modeler and consider the relationship with the blade surface. It is possible to calculate the optimal blade surface point cloud data and blade surface angle data while inserting, and it is possible to create NC data suitable for NC machining of bosses.
本発明によるプロペラNC加工データ作成装置(6)において、サーフェスモデラ(44)は、翼面点群データ(36)に基づいて翼のサーフェスモデル(46)を作成してボスのサーフェスモデル(48)と共に表示する。 In the propeller NC machining data creation device (6) according to the present invention, the surface modeler (44) creates a wing surface model (46) based on the wing surface point group data (36) to create a boss surface model (48). Display with
上記発明によれば、プロペラ翼とボスをサーフェスモデルとして表現することが可能となり、コンピュータグラフィックによる形状確認ができる。 According to the above invention, the propeller blade and the boss can be expressed as a surface model, and the shape can be confirmed by computer graphics.
本発明によるプロペラNC加工データ作成装置(6)において、サーフェスモデラ(44)は、翼(64)の付け根に設けられるフィレット(68)のサーフェスモデル(48)を作成する。プロペラNC加工データ作成装置(6)は更に、フィレットのサーフェスモデル(48)に基づいてフィレットの各点の座標を示す点群データであるフィレット点群データ(52)を作成するフィレット点群データ作成部(50)と、フィレットのサーフェスモデル(48)に基づいてフィレットの表面の各点における角度を示すフィレット角度データ(56)を作成するフィレット角度データ作成部(54)とを備える。NC加工データ作成部(58)は、フィレット点群データ(52)とフィレット角度データ(56)とに基づいて、フィレット(68)をNC加工するためにNC加工機に入力されるデータ(62)を作成してNC加工データに加える。 In the propeller NC machining data creation device (6) according to the present invention, the surface modeler (44) creates a surface model (48) of the fillet (68) provided at the base of the wing (64). The propeller NC machining data creation device (6) further creates fillet point cloud data for creating fillet point cloud data (52) which is point cloud data indicating the coordinates of each point of the fillet based on the fillet surface model (48). And a fillet angle data creation unit (54) for creating fillet angle data (56) indicating an angle at each point on the surface of the fillet based on the surface model (48) of the fillet. The NC machining data creation unit (58) is a data (62) input to the NC machine for NC machining the fillet (68) based on the fillet point group data (52) and the fillet angle data (56). Is added to the NC machining data.
上記発明によれば、プロペラ翼面とボスの形状に依存するフィレット形状は、フィレット生成に優れた汎用性の高いサーフェスモデラを採用することで、フィレット設計の効率化が図れるとともに、翼面とボス面の取り合いを考慮に入れながら最適な翼面点群データと翼面角度データの算出が可能となり、フィレットのNC加工に適したNCデータを作成することができる。 According to the above invention, the fillet shape that depends on the shape of the propeller blade surface and the boss adopts a versatile surface modeler that is excellent in fillet generation, so that the efficiency of the fillet design can be improved, and the blade surface and the boss. It is possible to calculate the optimal blade surface point cloud data and blade surface angle data while taking into account the surface contact, and it is possible to create NC data suitable for fillet NC processing.
本発明によるプロペラNC加工データ作成装置(6)において、プロペラデータ(4)は、翼の形状を示す三面図である。 In the propeller NC machining data creation device (6) according to the present invention, the propeller data (4) is a three-sided view showing the shape of the wing.
上記発明によれば、数値情報あるいは紙面情報としてのプロペラデータを、パーソナルパソコンのグラフィック画面に再現するとともに、それらをデジタル情報として記録媒体へ保存することが可能となる。 According to the above invention, propeller data as numerical information or paper information can be reproduced on a graphic screen of a personal computer and can be stored as digital information in a recording medium.
本発明によるプロペラNC加工データ作成方法は、プロペラ(65)の翼(64)のプロファイルを示すプロペラデータ(4)を作成するステップと、プロペラデータに基づいてプロファイルを表現する数式(32)を作成するステップと、数式に基づいて翼の表面の各点の座標を示す点群データである翼面点群データ(36)を作成するステップと、数式に基づいて翼の表面の各点における角度を示す翼面角度データ(40)を作成するステップと、翼面点群データと翼面角度データとに基づいて、翼(64)をNC加工するためにNC加工機に入力されるNC加工データ(60)を作成するステップとを備える。 The propeller NC machining data creation method according to the present invention includes a step of creating propeller data (4) indicating a profile of a wing (64) of a propeller (65), and formula (32) expressing the profile based on the propeller data. A step of creating blade surface point group data (36), which is point cloud data indicating the coordinates of each point on the surface of the wing based on the mathematical formula, and an angle at each point on the surface of the wing based on the mathematical formula NC machining data input to the NC machine for NC machining of the blade (64) based on the blade surface angle data (40) shown, the blade surface point cloud data, and the blade surface angle data. 60).
上記発明によれば、プロペラ翼面のNC加工データ作成に必要な各種データが、準備されたステップを踏むことにより容易に入手できるようになる。 According to the said invention, various data required for NC processing data preparation of a propeller blade surface can be easily acquired now by taking the prepared step.
本発明によるプロペラNC加工データ作成方法は更に、翼(64)が取り付けられるボス(66)のサーフェスモデル(48)を作成するステップと、ボスのサーフェスモデル(48)に基づいてボスの各点の座標を示す点群データであるボス点群データ(52)を作成するステップと、ボスのサーフェスモデル(48)に基づいてボスの表面の各点における角度を示すボス角度データ(56)を作成するステップと、ボス点群データとボス角度データに基づいて、ボスをNC加工するためにNC加工機に入力されるデータ(62)を作成してNC加工データに加えるステップとを備える。 The propeller NC machining data creation method according to the present invention further includes the step of creating a surface model (48) of the boss (66) to which the wing (64) is attached, and the boss surface model (48), A step of creating boss point cloud data (52), which is point cloud data indicating coordinates, and boss angle data (56) indicating angles at respective points on the boss surface based on the boss surface model (48). And a step of creating data (62) input to the NC processing machine for NC processing of the boss based on the boss point group data and boss angle data and adding the data to the NC processing data.
本発明によるプロペラNC加工データ作成方法は更に、翼(64)とボス(66)の取り合い部に設けられるサーフェスモデル(48)を作成するステップと、フィレットのサーフェスモデル(48)に基づいてフィレットの各点の座標を示す点群データであるフィレット点群データ(52)を作成するステップと、フィレットのサーフェスモデル(48)に基づいてフィレットの表面の各点における角度を示すフィレット角度データ(56)を作成するステップと、フィレット点群データとフィレット角度データとに基づいて、フィレットをNC加工するためにNC加工機に入力されるデータ(62)を作成してNC加工データに加えるステップとを備える。 The propeller NC machining data creation method according to the present invention further includes a step of creating a surface model (48) provided at the joint between the wing (64) and the boss (66), and a fillet surface model (48) based on the fillet surface model (48). A step of creating fillet point cloud data (52), which is point cloud data indicating the coordinates of each point, and fillet angle data (56) indicating the angle at each point on the surface of the fillet based on the fillet surface model (48) And generating data (62) input to the NC processing machine for NC processing of the fillet based on the fillet point cloud data and the fillet angle data, and adding the data to the NC processing data. .
上記発明によれば、ボス及びフィレットのNC加工データ作成に必要な各種データが、準備されたステップを踏むことにより容易に入手できるようになる。 According to the above invention, various data necessary for creating NC machining data for bosses and fillets can be easily obtained by taking the prepared steps.
本発明によるプロペラNC加工データ作成方法は更に、NC加工データ(60、62)における工具の干渉のチェックを行うステップと、チェックの結果に応じて、プロファイルを表現する数式を修正するステップとを備える。 The propeller NC machining data creation method according to the present invention further includes a step of checking tool interference in the NC machining data (60, 62), and a step of correcting a mathematical expression expressing the profile according to the check result. .
上記発明によれば、工具の干渉チェック結果を活用して、例えば干渉部分にアラームを表示させることができる。これらアラームを見ながら、干渉が発生しない工具ベクトルの設定が可能となるため、容易且つ高精度なプロペラのNC加工データを作成することができる。 According to the said invention, an alarm can be displayed on an interference part, for example using the interference check result of a tool. While watching these alarms, it is possible to set a tool vector that does not cause interference, so it is possible to create NC machining data for a propeller easily and with high accuracy.
本発明により、プロペラの工作、特に模型プロペラのNC加工に適したNCデータの作成を支援する装置及び方法が提供される。
また、従来、5軸制御マシニングセンタを活用したNC加工のためのNCデータを作成する作業は高度な熟練が求められていたが、本発明の手法として提供された各種データ作成のステップを踏むことで、経験が浅く熟練技術を有しない者でも高精度の5軸制御NCデータを作成するシステム提供することができる。
本発明により、従来熟練技術者の手作業依存率が高かった模型プロペラのNC加工率が向上し、模型プロペラの素人化や作業性向上、製作時間の大幅短縮などの効果が発生する。
According to the present invention, an apparatus and a method for supporting creation of NC data suitable for propeller machining, particularly NC machining of a model propeller are provided.
Further, in the past, a high level of skill has been required for creating NC data for NC machining utilizing a 5-axis control machining center, but by taking various data creation steps provided as the method of the present invention. Even a person who has little experience and no skill can provide a system for creating highly accurate 5-axis control NC data.
According to the present invention, the NC processing rate of a model propeller, which has been highly dependent on manual work by skilled technicians, is improved, and effects such as making the model propeller amateur, improving workability, and greatly reducing production time occur.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は、プロペラNC加工データ作成装置の概略構成を示す。プロペラ形状データシステム2は、プロペラのコンセプトデザインを示すプロペラデータを作成するための装置であり、コンピュータとプロペラ形状データ作成用ソフトウェアによって実現される。プロペラ形状データシステム2は、オペレータの入力操作に応答してディスプレイ上にプロペラのコンセプトデザインを描画し、コンピュータにより読み取り可能なプロペラデータ4を作成する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a propeller NC machining data creation device. The propeller
プロペラNC加工データ作成装置6は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって実現可能である。プロペラNC加工データ作成装置6は、プロペラデータ4を入力するために用いられる入力装置8を備える。プロペラNC加工データ作成装置6は、プロペラ数式表示装置10、汎用サーフェスモデラ装置12及びNCデータ作成装置14を備える。これらの装置は、データ作成装置16、表示装置18、演算装置20及びデータ作成装置2とデータの授受をしながら、NC加工データを含む出力データを生成する。生成された出力データ28は出力装置24により出力される。出力データ28に含まれるNC加工データは、NC加工機に入力され、NC加工機はそのデータによりNC加工を行う。
The propeller NC machining
図2は、プロペラデータ4の例を示す。図2(a)は側面図であり、プロペラのFACE面、BACK面及びレーキ線の形状、翼厚、ピッチ角が示されている。図2(b)は正面図であり、プロペラの翼輪郭、翼前縁、翼後縁、BACK面、FACE面及びスキューの形状が示されている。図2(c)は断面図であり、FACE面及びBACK面の形状、Yu、YLが示されている。プロペラデータ4は、このようなプロペラのコンセプト乃至プロファイルを示すデータである。
FIG. 2 shows an example of the
図3は、プロペラ数式表示装置10の構成を示す。プロペラ数式表示装置10は、翼数式データ作成部30、翼面点群データ作成部34及び翼面法線データ作成部38を備える。翼数式データ作成部30は、プロペラデータ4と、データ作成装置16から入力する数式データ31とに基づいて翼数式データ32を生成する。
FIG. 3 shows the configuration of the propeller mathematical
プロペラデータ4に示されるコンセプトデザインを数式によって表現したものが翼数式データ32である。プロペラデータ4は輪郭、スキュー、レーキ等の要目のみを指定するデータであり、プロペラデータ4だけでは翼面の三次元的な形状は特定されない。そのため、プロペラデータ4を表現する数式表現には自由度がある。オペレータは、入力したプロペラデータ4を参照して、如何なる数式やパラメータをそれに適用するかを判断し、その数式やパラメータ等を特定するために必要な情報である翼数式データ32をデータ作成装置16から入力する。翼数式データ作成部30は、翼数式データ32に基づいて、プロペラデータ4のコンセプトデザインに適合した翼形状の数式表現である翼数式データ32を生成する。表示装置18は、翼数式データ32及びその数式に基づいて描画された画像を表示する。
Wing formula data 32 represents the concept design shown in the
翼面点群データ作成部34は、翼数式データ32に基づいて、翼面上の各点のオフセット座標値(x,y,zの三次元で示される)を演算し、翼面の形状を表現する点群データである翼面点群データ36として出力する。翼面法線データ作成部38は、翼数式データ32に基づいて、翼面上の各点(x,y,z)における法線ベクトル(i,j,k)を演算し、翼面法線データ40として出力する。
The blade surface point group
図4は、汎用サーフェスモデラ装置12の構成を示す。汎用サーフェスモデラ装置12は、サーフェスモデラ44、ボス・フィレット点群データ作成部50、ボス・フィレット法線データ作成部54及びCLデータ作成部58を備える。
FIG. 4 shows the configuration of the general-purpose
サーフェスモデラ44は翼面点群データ36を入力し、そのデータに基づいて翼面の形状を示す翼面サーフェスモデル46を作成する。表示装置18は翼面サーフェスモデル46を表示する。
The
オペレータは、プロペラのボスとフィレットの形状を指定するためのデータであるボス・フィレット形状データ42をデータ作成装置16から汎用サーフェスモデラ装置12に入力する。サーフェスモデラ44はボス・フィレット形状データに基づいて、ボスとフィレットのサーフェスモデルであるボス・フィレットサーフェスモデル48を生成する。表示装置18は、ボス・フィレットサーフェスモデル48と翼面サーフェスモデル46を重ねて表示する。
The operator inputs boss / fillet shape data 42, which is data for designating the boss and fillet shapes of the propeller, from the
図6は、表示装置18に表示されるサーフェスモデルの例を示す。翼64、翼64の回転の中心部に配置されたボス66、翼64の根元に配置されたフィレット68を含む。
FIG. 6 shows an example of a surface model displayed on the
ボス・フィレット点群データ作成部50は、ボス・フィレットサーフェスモデル48に基づいて、ボスとフィレットの表面を形成する各点の座標値を示す点群データであるボス・フィレット点群データ52を生成する。ボス・フィレット法線データ作成部54は、ボス・フィレットサーフェスモデル48に基づいて、ボスとフィレットの表面を形成する各点における表面の法線ベクトルを示すボス・フィレット法線データ56を生成する。
Based on the boss / fillet surface model 48, the boss / fillet point group
CLデータ作成部58は、翼面点群データ36と翼面法線データ40とを入力し、それらに基づいて、出力データ28に含まれるNC加工データである翼CLデータ60を生成する。翼CLデータ60は、NC加工機のカッティングロケーション(工具の位置や姿勢)を示す。
CLデータ作成部58は、ボス・フィレット点群データ52とボス・フィレット法線データ56とを入力し、それらに基づいて、出力データ28に含まれるNC加工データであるボス・フィレットCLデータ62を出力する。ボス・フィレットCLデータ62も、NC加工機のカッティングロケーション(工具の位置や姿勢)を示す。
The CL
The CL
図3、4に示されるように、翼面のNC加工データを作成する手順と、ボス及びフィレットのNC加工データを作成する手順とは異なっている。この理由について説明する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the procedure for creating NC machining data for blade surfaces is different from the procedure for creating NC machining data for bosses and fillets. The reason for this will be described.
プロペラの翼面をNC加工するためには、非常に細かいメッシュで翼面上の点の座標値と、その法線ベクトルの向きとに基づいて、切削工具のパス(位置と姿勢)が決められる必要がある。コンセプトのみを示すプロペラデータ4によってはNC加工機に動作を指示することはできない。
In order to perform NC machining on the blade surface of the propeller, the path (position and posture) of the cutting tool is determined based on the coordinate value of the point on the blade surface and the direction of the normal vector with a very fine mesh. There is a need. The
翼面に対してプロペラデータに基づいて点群データを生成し、そこからサーフェスモデルを作成すれば、翼面上の座標値と法線ベクトルのデータを生成することはできる。しかし、こうしたデータは翼面のNC加工データとしては好ましくない特性を持つ。即ち、翼面は複雑な自由面であり、こうした面をサーフェスモデルで記述すると、微細に見た場合に翼面のなめらかな曲面が反映されない。例えば点群データの点を互いに結んだ三角形の微小な面を貼り合わせてサーフェスモデルを作る場合、全体の形状は概ね再現できるが、法線方向は翼面に沿って不連続に変化するため、NC加工の切削工具の角度を翼面の法線に基づいて定義することができなくなってしまう。こうした場合以外にも、点群データやサーフェスモデルに基づいたデータは、微小に見て波打った翼面となる場合がある。こうした場合にも、カッターパスを定義してNC加工に適したデータを生成することができない。 If point cloud data is generated for a blade surface based on propeller data, and a surface model is created therefrom, the coordinate value and normal vector data on the blade surface can be generated. However, such data has characteristics that are undesirable as NC machining data for blade surfaces. That is, the wing surface is a complex free surface, and when such a surface is described by a surface model, the smooth curved surface of the wing surface is not reflected when viewed in detail. For example, when a surface model is created by pasting together small triangular surfaces connecting points of point cloud data, the overall shape can be roughly reproduced, but the normal direction changes discontinuously along the wing surface. It becomes impossible to define the angle of the cutting tool for NC processing based on the normal of the blade surface. In addition to these cases, the data based on the point cloud data and the surface model may be a wavy wing surface as seen minutely. Even in such a case, it is impossible to define a cutter path and generate data suitable for NC machining.
本実施の形態によれば、翼数式データ作成部30において翼面の形状が数式として表現される。そのため、翼面を形成する点の位置と法線とを、細かいメッシュで、かつ翼面に沿って連続的に滑らかに指定することが可能である。翼面点群データ36と翼面法線データ40とは、この翼数式データに基づいて作成されるため、上記の不連続性や波打ち等の問題を回避することができる。その結果、NC加工機のカッターパスを指定するのに適した翼面データが得られる。
According to the present embodiment, the blade surface
一方、ボスとフィレットについては、自由曲面ではなく幾何曲面によって定義することができるため、サーフェスモデラで作成した表面形状のデータを使ってNC加工に適したボス・フィレットCLデータ62を作成することが可能である。 On the other hand, since bosses and fillets can be defined not by free-form surfaces but by geometric surfaces, it is possible to create boss / fillet CL data 62 suitable for NC machining using surface shape data created by a surface modeler. Is possible.
こうした処理により、複雑な自由曲面である翼面と、幾何曲面によって表現できるボスやフィレットとを備えているプロペラ特有の形状を加工するのに適したNC加工データ作成装置が実現される。 By such processing, an NC machining data creation apparatus suitable for machining a propeller-specific shape including a wing surface that is a complex free-form surface and bosses and fillets that can be expressed by a geometric curved surface is realized.
図5は、プロペラNC加工データ作成装置6を利用したプロペラNC加工データ作成方法を示すフローチャートである。プロペラデータ4がデータ入力作業によりプロペラ数式表示装置10に入力される(ステップS1)。
FIG. 5 is a flowchart showing a propeller NC machining data creation method using the propeller NC machining
オペレータは、プロペラ数式表示装置10を用いて、数式によって表現された翼面を表示画面上に描画して形状を確認し、必要があれば与えられたプロペラデータ4に当てはめる数式を違う数式に直して翼面ファイル(翼面点群データ36、翼面法線データ40を含む)を作成する(ステップS2)。
The operator uses the propeller
オペレータは、汎用サーフェスモデラ装置12を用いて、翼面ファイルにより翼面サーフェスモデル46を作成し、表示装置18に表示する。オペレータはその翼面が取り付けられるボスと、翼の根元のフィレットの形状とをサーフェスモデラ44によって作成する(ステップS3)。
The operator uses the general-purpose
翼面点群データ36、翼面法線データ40、ボス・フィレット点群データ50及びボス・フィレット法線データ56がCLデータ作成部58に入力される。オペレータは、NCデータ作成装置14からCLデータ作成部58を操作して、工具ベクトル(NC加工機の工具のパス及び各位置での角度)などNCデータの作成を行う(ステップS4)。
Blade surface point group data 36, blade surface normal data 40, boss / fillet
NC加工機によるカッターパスがステップS4で一応決まると、そのデータが汎用サーフェスモデラ12に入力される。オペレータはサーフェスモデラを用いて、工具が切削対象の翼または隣接する翼に干渉しないかをチェックする(ステップS5)。もし干渉が発生した場合は、オペレータはステップS4に戻り工具ベクトルや工具サイズを調整し、干渉回避の操作を行う。
When the cutter path by the NC machine is determined in step S4, the data is input to the general-
干渉回避の操作を繰り返しても、干渉回避ができない場合は、オペレータはステップS2に戻り、プロペラデータ4に当てはめる翼数式データ32を修正する。その結果、プロペラデータ4のコンセプトデザインを満たしながら、若干違った形状のプロペラ(翼数式データ)が得られる。この新たな翼数式データ32を用いて、再び干渉チェックを実行する。
If interference avoidance is not possible even after repeated interference avoiding operations, the operator returns to step S2 to correct the blade formula data 32 to be applied to the
干渉チェックでOKであったデータがNCデータ作成装置14に入力される。NCデータ作成装置14は、入力したデータを、NC加工機によって位置決めに用いられる機械座標系に変換し、NC加工機に投入されるNCデータを出力する(ステップS6)。
Data that is OK in the interference check is input to the NC
NCデータが汎用サーフェスモデラ装置12に入力される。NCデータによるカッターパスがサーフェスモデラ装置12によりプロペラのサーフェスモデル上に描画される。オペレータはその表示画面を見て、適切なカッターパスが得られたか否かを確認する(ステップS7)。
NC data is input to the general-purpose
なお、本実施形態において、模型プロペラの制作について説明したが、通常のプロペラ製作におけるNCデータ作成にできるのは言うまでもない。また本発明は、プロペラに限定されるものではなく、NC加工機を使用するためのNCデータ作成に適用可能である。 Although the production of the model propeller has been described in the present embodiment, it goes without saying that the NC data can be created in normal propeller production. The present invention is not limited to a propeller, and can be applied to NC data creation for using an NC processing machine.
2…プロペラ形状データ作成システム
4…プロペラデータ
6…プロペラNC加工データ作成装置
8…入力装置
10…プロペラ数式表示装置
12…汎用サーフェスモデラ装置
14…NCデータ作成装置
16…データ作成装置
18…表示装置
20…演算装置
22…データ記憶装置
24…出力装置
28…出力データ
30…翼数式データ作成部
32…翼数式データ
34…翼面点群データ作成部
36…翼面点群データ
38…翼面法線データ作成部
40…翼面法線データ
42…ボス・フィレット形状データ
44…サーフェスモデラ
46…翼面サーフェスモデル
48…ボス・フィレットサーフェスモデル
50…ボス・フィレット点群データ作成部
52…ボス・フィレット点群データ
54…ボス・フィレット法線データ作成部
56…ボス・フィレット法線データ
58…CLデータ作成部
60…翼CLデータ
62…ボス・フィレットCLデータ
64…翼
65…プロペラ
66…ボス
68…フィレット
2 ... Propeller shape
Claims (9)
前記数式に基づいて前記翼の表面の各点の座標を示す点群データである翼面点群データを作成する翼面点群データ作成部と、
前記数式に基づいて前記翼の表面の各点における角度を示す翼面角度データを作成する翼面角度データ作成部と、
前記翼面点群データと前記翼面角度データとに基づいて、前記翼をNC加工するためにNC加工機に入力されるNC加工データを作成するNC加工データ作成部と、
幾何曲面を有し前記翼が取り付けられるボスのサーフェスモデルを作成するサーフェスモデラと、
前記ボスのサーフェスモデルに基づいて前記ボスの各点の座標を示す点群データであるボス点群データを作成するボス点群データ作成部と、
前記ボスのサーフェスモデルに基づいて前記ボスの表面の各点における角度を示すボス角度データを作成するボス角度データ作成部とを具備し、
前記NC加工データ作成部は、前記ボス点群データと前記ボス角度データとに基づいて、前記ボスをNC加工するためにNC加工機に入力されるデータを作成して前記NC加工データに加える
プロペラNC加工データ作成装置。 A wing formula data creation unit that inputs propeller data indicating a profile of a wing of a propeller having a free-form surface, and creates a formula that expresses the profile based on the propeller data;
A blade surface point group data creation unit for creating blade surface point group data which is point cloud data indicating the coordinates of each point on the surface of the blade based on the mathematical formula;
A blade surface angle data creating unit that creates blade surface angle data indicating an angle at each point on the surface of the blade based on the mathematical formula;
An NC machining data creation unit for creating NC machining data input to an NC machine to NC machine the blade based on the blade surface point group data and the blade surface angle data ;
A surface modeler for creating a surface model of a boss having a geometric curved surface to which the wing is attached;
A boss point cloud data creating unit for creating boss point cloud data which is point cloud data indicating the coordinates of each point of the boss based on the surface model of the boss;
A boss angle data creation unit for creating boss angle data indicating angles at respective points on the surface of the boss based on the surface model of the boss,
The NC machining data creation unit creates data to be input to an NC machine to NC machine the boss based on the boss point group data and the boss angle data, and adds the data to the NC machining data NC machining data creation device.
前記サーフェスモデラは、前記翼面点群データに基づいて前記翼のサーフェスモデルを作成して前記ボスのサーフェスモデルと共に表示する
プロペラNC加工データ作成装置。 A propeller NC machining data creation device according to claim 1,
The surface modeler is a propeller NC machining data creation device that creates a surface model of the wing based on the wing surface point cloud data and displays it together with the surface model of the boss .
前記サーフェスモデラは、前記翼の付け根に設けられるフィレットのサーフェスモデルを作成し、
前記プロペラNC加工データ作成装置は更に、
前記フィレットのサーフェスモデルに基づいて前記フィレットの各点の座標を示す点群データであるフィレット点群データを作成するフィレット点群データ作成部と、
前記フィレットのサーフェスモデルに基づいて前記フィレットの表面の各点における角度を示すフィレット角度データを作成するフィレット角度データ作成部
とを具備し、
前記NC加工データ作成部は、前記フィレット点群データと前記フィレット角度データとに基づいて、前記フィレットをNC加工するためにNC加工機に入力されるデータを作成して前記NC加工データに加える
プロペラNC加工データ作成装置。 A propeller NC machining data creation device according to claim 1 or 2,
The surface modeler creates a fillet surface model at the base of the wing,
The propeller NC machining data creation device further includes:
A fillet point cloud data creating unit that creates fillet point cloud data that is point cloud data indicating the coordinates of each point of the fillet based on the surface model of the fillet;
A fillet angle data creation unit that creates fillet angle data indicating an angle at each point on the surface of the fillet based on the surface model of the fillet
And
The NC machining data creating unit creates data to be input to an NC machine for NC machining of the fillet based on the fillet point cloud data and the fillet angle data, and adds the data to the NC machining data. NC machining data creation device.
前記プロペラデータは、翼の形状を示す三面図である
プロペラNC加工データ作成装置。 A propeller NC machining data creation device according to any one of claims 1 to 3,
The propeller data is a three-sided view showing the shape of the wing, and a propeller NC machining data creation device.
前記プロペラデータは前記翼のスキューとレーキとを特定し、前記翼の三次元形状を一意的に特定しないデータである
プロペラNC加工データ作成装置。 A propeller NC machining data creation device according to any one of claims 1 to 4,
The propeller NC machining data creation device, wherein the propeller data specifies the skew and rake of the blade and does not uniquely specify the three-dimensional shape of the blade .
オペレータの入力操作に応じて、如何なる数式が前記プロファイルを表現する数式として適用されるかが特定される
プロペラNC加工データ作成装置。 A propeller NC machining data creation device according to any one of claims 1 to 5,
A propeller NC machining data creation device that specifies which mathematical expression is applied as a mathematical expression expressing the profile in accordance with an input operation by an operator .
前記プロペラデータに基づいて前記プロファイルを表現する数式を作成するステップと、
前記数式に基づいて前記翼の表面の各点の座標を示す点群データである翼面点群データを作成するステップと、
前記数式に基づいて前記翼の表面の各点における角度を示す翼面角度データを作成するステップと、
前記翼面点群データと前記翼面角度データとに基づいて、前記翼をNC加工するためにNC加工機に入力されるNC加工データを作成するステップと、
幾何曲面を有し前記翼が取り付けられるボスのサーフェスモデルを作成するステップと、
前記ボスのサーフェスモデルに基づいて前記ボスの各点の座標を示す点群データであるボス点群データを作成するステップと、
前記ボスのサーフェスモデルに基づいて前記ボスの表面の各点における角度を示すボス角度データを作成するステップと、
前記ボス点群データと前記ボス角度データに基づいて、前記ボスをNC加工するためにNC加工機に入力されるデータを作成して前記NC加工データに加えるステップとを具備する
プロペラNC加工データ作成方法。 Creating propeller data indicating a profile of a wing of a propeller having a free-form surface;
Creating a mathematical expression representing the profile based on the propeller data;
Creating wing surface point cloud data that is point cloud data indicating the coordinates of each point on the surface of the wing based on the mathematical formula;
Creating blade surface angle data indicating the angle at each point on the surface of the blade based on the formula;
Based on the blade surface point group data and the blade surface angle data, creating NC machining data to be input to an NC machine for NC machining the blade;
Creating a surface model of a boss having a geometric curved surface to which the wing is attached;
Creating boss point cloud data that is point cloud data indicating the coordinates of each point of the boss based on the surface model of the boss;
Creating boss angle data indicating an angle at each point on the boss surface based on the boss surface model;
Propeller NC machining data creation comprising the step of creating data to be input to an NC machine to NC machine the boss based on the boss point group data and the boss angle data and adding the data to the NC machining data Method.
前記翼と前記ボスの取り合い部に設けられるフィレットのサーフェスモデルを作成するステップと、
前記フィレットのサーフェスモデルに基づいて前記フィレットの各点の座標を示す点群データであるフィレット点群データを作成するステップと、
前記フィレットのサーフェスモデルに基づいて前記フィレットの表面の各点における角度を示すフィレット角度データを作成するステップと、
前記フィレット点群データと前記フィレット角度データに基づいて、前記フィレットをNC加工するためにNC加工機に入力されるデータを作成して前記NC加工データに加えるステップ
とを具備するプロペラNC加工データ作成方法。 A propeller NC machining data creation method according to claim 7 ,
Creating a surface model of a fillet provided at the joint between the wing and the boss;
Creating fillet point cloud data which is point cloud data indicating the coordinates of each point of the fillet based on the surface model of the fillet;
Creating fillet angle data indicating angles at each point on the surface of the fillet based on the surface model of the fillet;
Propeller NC machining data creation comprising: creating data input to an NC machine to NC machine the fillet based on the fillet point group data and the fillet angle data and adding the data to the NC machining data Method.
更に、前記NC加工データにおける工具の干渉のチェックを行うステップと、
前記チェックの結果に応じて、前記プロファイルを表現する前記数式を修正するステップ
とを具備する
プロペラNC加工データ作成方法。 The propeller NC machining data creation method according to claim 7 or 8 ,
A step of checking tool interference in the NC machining data;
A method of creating propeller NC machining data, comprising: correcting the mathematical expression expressing the profile according to a result of the check.
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