JP4884988B2

JP4884988B2 - プログラム作成装置およびプログラム作成方法

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Publication number: JP4884988B2
Application number: JP2006554373A
Authority: JP
Inventors: 大助藤野; 健二入口; 宣行高橋; 克典田中; 由香三谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-08-01
Also published as: CN101228489B; CN101228489A; US7805215B2; TWI323834B; WO2008015737A1; EP2048558B1; EP2048558A4; EP2048558A1; US20090228130A1; JPWO2008015737A1; TW200809448A

Description

本発明は、ＮＣプログラムを作成するプログラム作成装置およびプログラム作成方法に関するものである。

近年、加工装置がＮＣ（Numerical Control）プログラムを用いて、複雑な形状の製品（被加工物）を加工する技術の開発が進められている。このＮＣプログラムは、加工装置の使用者（作業者）が容易に加工処理を行なえるよう、作成しておく必要がある。

従来のＣＡＤ（Computer Aided Design）データを基にＮＣプログラムを作成するシステムでは、フライス加工やポケット加工などの面加工のＮＣプログラムを作成する際に、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）システムの加工領域を定義する手段が、ＣＡＤシステムで作成した形状データから加工領域を規定する形状を選択・抽出することで加工領域を定義し、ＮＣプログラムを生成する手段が、定義した加工領域の情報に加工条件等を加えることでＮＣプログラムを生成していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−２０４０２号公報（第２−４頁、第１図）

しかしながら、上記従来の技術では、抽出する加工領域の形状が複雑になるほど、加工領域を規定する形状の選択指示が増加し、加工領域を規定する形状の選択・抽出作業に手間がかかるといった問題があった。また、工具軸方向を切り替える複数の加工領域の定義においては、製品形状と干渉が無く、無駄が少ない加工領域の形状を定義するために形状データの追加や形状の適切な選択が必要となり、作業者の手間が増大するとともに作業者に高度な技術が要求されるといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、工具軸方向を切り替えながら複数の面加工を行なうＮＣプログラムを、簡易な指示で容易に作成することができるプログラム作成装置およびプログラム作成方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、工具軸方向を切り替えながら被加工物の加工制御を行なう数値制御装置が前記被加工物を加工制御する際に用いる加工制御プログラムを作成するプログラム作成装置において、前記被加工物の加工領域に関する加工領域データを記憶する加工領域データ記憶手段と、前記被加工物を面加工する際の工具軸方向を外部入力により指示された被加工物上の形状部位に基づいて決定し、決定した工具軸方向を前記加工領域データ記憶手段に記憶する加工領域データに対して設定する工具軸方向設定手段と、前記被加工物を面加工する際の工具先端の最深位置である工具最深位置を外部入力により指示された被加工物上の形状部位に基づいて決定し、決定した工具最深位置を前記加工領域データ記憶手段に記憶する加工領域データに対して設定する工具最深位置設定手段と、前記被加工物が加工されることによって形成される製品領域および前記加工領域のうち、前記工具軸方向および前記工具最深位置の組み合わせによって決まる前記製品領域のうちの第１の部分領域および前記加工領域のうちの第２の部分領域を、前記工具軸方向、前記工具最深位置および前記加工領域データに基づいて抽出するとともに、前記第１の部分領域を前記工具軸方向と反対方向にスウィープさせることによって工具による前記第２の部分領域への干渉領域を算出し、前記第２の部分領域から前記干渉領域を除去することによって前記工具軸方向で前記工具最深位置まで前記被加工物を面加工する際に前記被加工物へ加工の干渉を与えることなく加工できる最大領域を面加工領域データとして抽出する面加工領域抽出手段と、前記面加工領域抽出手段が抽出した面加工領域データを用いて、前記被加工物を面加工する際の加工工程に関する加工工程情報を決定する加工工程情報決定手段と、前記面加工領域抽出手段が抽出した面加工領域データおよび前記加工工程情報決定手段が決定した加工工程情報に応じた前記加工制御プログラムを作成するプログラム作成手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、外部入力される簡易な情報に基づいて被加工物へ加工の干渉を与えることなく加工できる最大領域を抽出できるので、簡易な指示で容易にプログラムを作成することが可能になるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかるＮＣプログラム作成装置の構成を示す図である。図２は、ＮＣプログラム作成装置の処理手順を示すフローチャートである。図３は、素材形状データの一例を示す図である。図４は、製品形状データの一例を示す図である。図５は、加工領域形状データの一例を示す図である。図６は、最初に設定される工具軸方向の例を説明するための図（１）である。図７は、最初に設定される工具軸方向の例を説明するための図（２）である。図８は、工具先端最深位置の一例を示す図である。図９は、製品形状を分割する平面を説明するための図である。図１０は、平面で分割された製品の部分形状を説明するための図である。図１１は、加工領域形状を分割する平面を説明するための図である。図１２は、平面で分割された加工領域の部分形状を説明するための図である。図１３は、部分製品形状の投影領域を説明するための図である。図１４は、１つの工具軸方向の加工によって干渉される領域を説明するための図である。図１５は、面加工領域形状を示す図である。図１６は、図５の加工領域形状と図１５の面加工領域形状から得られる新たな加工領域形状を示す図である。図１７は２番目に設定される工具軸方向の例を説明するための図である。図１８は、新たな面加工領域形状を示す図である。

符号の説明

１プログラム作成装置
２形状データ入力手段
３製品形状格納手段
４素材形状格納手段
５加工領域形状生成手段
６加工領域形状格納手段
７工具軸方向設定手段
８工具軸方向格納手段
９工具先端最深位置設定手段
１０工具先端最深位置格納手段
１１面加工領域形状抽出手段
１２面加工領域形状格納手段
１３加工工程情報決定手段
１４加工工程情報格納手段
１５ＮＣプログラム作成手段
１６ＮＣプログラム格納手段
１７加工領域形状更新手段
１８形状選択手段
１９工具軸方向選択手段
２０指示入力部
３０ＣＡＤシステム
Ａ１部分製品形状投影領域
Ｅ１線
Ｆ１，Ｆ２面
Ｍ１素材形状
Ｍ２製品形状
Ｍ３加工領域形状
Ｍ４部分製品形状
Ｍ５部分加工領域形状
Ｍ６工具干渉領域形状
Ｍ７，Ｍ９面加工領域形状
Ｍ８新規加工領域形状
Ｐ１，Ｐ２規定点
Ｖ１〜Ｖ３工具軸方向
Ｗ１平面

以下に、本発明にかかるプログラム作成装置およびプログラム作成方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明の実施の形態にかかるＮＣプログラム作成装置の構成を示す図である。ＮＣプログラム作成装置１は、工具軸方向を切り替えながら複数方向から加工を行う多面加工を行うためのＮＣプログラム（加工制御プログラム）を作成する装置であり、例えばパーソナルコンピュータなどを含んで構成されている。ＮＣプログラム作成装置１が作成したＮＣプログラムは、例えば数値制御装置が被加工物の加工制御を行なう際に用いる。

ＮＣプログラム作成装置１は、ＣＡＤシステム３０と接続されており、形状データ入力手段２、製品形状格納手段３、素材形状格納手段４、加工領域形状生成手段（算出手段）５、加工領域形状格納手段（加工領域データ記憶手段）６、工具軸方向設定手段７、工具軸方向格納手段８、工具先端最深位置設定手段９、工具先端最深位置格納手段１０、面加工領域形状抽出手段（面加工領域抽出手段）１１、面加工領域形状格納手段１２、加工工程情報決定手段１３、加工工程情報格納手段１４、ＮＣプログラム作成手段（プログラム作成手段）１５、ＮＣプログラム格納手段１６、加工領域形状更新手段（加工領域更新手段）１７、形状選択手段１８、工具軸方向選択手段１９、指示入力部２０を備えている。

形状データ入力手段２は、ＣＡＤシステム３０から製品（被加工物の完成品）の３次元形状データ（以下、製品形状データという）および素材（製品を加工する前の素材）の３次元形状データ（以下、素材形状データという）を受け取る。形状データ入力手段２は、ＣＡＤシステム３０から送られる製品形状データを製品形状格納手段３に格納し、ＣＡＤシステム３０から送られる素材形状データを素材形状格納手段４に格納する。

製品形状格納手段３は、形状データ入力手段２から入力される製品形状データを格納する情報の格納（記憶）手段である。素材形状格納手段４は、形状データ入力手段２から入力される素材形状データを格納する情報の格納手段である。

加工領域形状生成手段５は、製品形状格納手段３と素材形状格納手段４から製品形状データと素材形状データを受け取り、加工する領域（形状）に関する情報（加工領域形状データ）を生成する。加工領域形状生成手段５は、生成した加工領域形状データを加工領域形状格納手段６に格納する。加工領域形状格納手段６は、加工領域形状生成手段５が生成した加工領域形状データを格納する情報の格納手段である。

指示入力部２０は、情報の入力手段であり、マウスやキーボードなどを備えて構成されている。指示入力部２０へは、作業者からの指示（例えば工具軸方向を特定するための製品の面や線などを指定する指示情報、製品上の点を指定する指示情報）などが入力される。指示入力部２０は、作業者からの指示情報を工具軸方向設定手段７に送信する。

工具軸方向設定手段７は、製品形状格納手段３が格納するデータ（製品形状データ）と指示入力部２０（作業者）からの指示情報に基づいて、工具軸の方向（工具軸方向）を決定し、決定した工具軸方向のデータを工具軸方向格納手段８に格納する

工具軸方向設定手段７は、形状選択手段１８および工具軸方向選択手段１９を有している。形状選択手段１８は、製品形状格納手段３内の製品形状データと指示入力部２０からの指示情報に基づいて、製品形状データから工具軸方向を特定するための面、線などの部位のデータ（以下、製品形状部位データという）を抽出し、工具軸方向選択手段１９に入力する。

工具軸方向選択手段１９は、形状選択手段１８からの製品形状部位データから工具軸方向の候補を挙げ、例えば図示しない表示手段等に表示させる。工具軸方向選択手段１９は、指示入力部２０からの指示情報（工具方向の指示）に基づいて、工具方向の候補の中から所定の工具方向を決定する。なお、作業者からの指示情報として、工具軸方向を逆転させる指示（候補として挙げられた工具軸方向と反対方向を工具軸とする指示）を指示入力部２０に入力してもよい。工具軸方向選択手段１９は、決定した工具軸方向のデータを、工具軸方向データとして工具軸方向格納手段８に格納する。工具軸方向格納手段８は、工具軸方向選択手段１９が決定した工具軸方向データを格納する情報の格納手段である。

工具先端最深位置設定手段９は、製品形状格納手段３からの製品形状データと、指示入力部２０からの指示情報（作業者からの指示）に基づいて、工具の先端で最も深い到達位置（工具先端最深位置）を決定し、工具先端最深位置のデータを工具先端最深位置格納手段１０に格納する。工具先端最深位置格納手段１０は、工具先端最深位置設定手段９が決定する工具先端最深位置のデータを格納する情報の格納手段である。

面加工領域形状抽出手段１１は、製品形状格納手段３から製品形状データを受信し、加工領域形状格納手段６から加工領域形状データを受信する。また、面加工領域形状抽出手段１１は、工具軸方向格納手段８から工具軸方向データを受信し、工具先端最深位置格納手段１０から工具先端最深位置のデータを受信する。

面加工領域形状抽出手段１１は、製品形状格納手段３、加工領域形状格納手段６、工具軸方向格納手段８および工具先端最深位置格納手段１０から受信したデータを用いて、実際に面加工処理を行う際の加工領域の形状データ（以下、面加工領域形状という）を抽出し、抽出した面加工領域形状のデータを面加工領域形状格納手段１２に格納する。面加工領域形状格納手段１２は、面加工領域形状抽出手段１１が抽出した面加工領域形状のデータを格納する情報の格納手段である。

加工工程情報決定手段１３は、面加工領域形状格納手段１２から面加工領域形状のデータを受け取り、使用工具、切削条件などの加工工程に関する情報（以下、加工工程情報という）を決定する。加工工程情報決定手段１３は、決定した加工工程情報を加工工程情報格納手段１４に格納する。加工工程情報格納手段１４は、加工工程情報決定手段１３が決定した加工工程情報を格納する情報の格納手段である。

ＮＣプログラム作成手段１５は、面加工領域形状格納手段１２から面加工領域形状のデータを受信し、加工工程情報格納手段１４から加工工程情報を受信する。ＮＣプログラム作成手段１５は、受信した面加工領域形状のデータ、加工工程情報を用いてＮＣプログラムを作成する。ＮＣプログラム作成手段１５は、面加工領域形状のデータ、加工工程情報に応じたＮＣプログラムを作成し、作成したＮＣプログラムをＮＣプログラム格納手段１６に格納する。ＮＣプログラム格納手段１６は、ＮＣプログラム作成手段１５が作成したＮＣプログラムを格納する情報の格納手段である。

加工領域形状更新手段１７は、面加工領域形状格納手段１２から面加工領域形状のデータを受信し、加工領域形状格納手段６から加工領域形状データを受信する。加工領域形状更新手段１７は、受信した面加工領域形状のデータ、加工領域形状データを用いて新たな加工領域形状データを生成し、生成した加工領域形状データを加工領域形状格納手段６に格納する。

ＣＡＤシステム３０は、製品形状データ、素材形状データを作成するパーソナルコンピュータなどの装置を含んで構成され、ＮＣプログラム作成装置１の形状データ入力手段２に製品形状データ、素材形状データを送信する。

つぎに、ＮＣプログラム作成装置１の処理手順について説明する。図２は、ＮＣプログラム作成装置の処理手順を示すフローチャートである。ＣＡＤシステム３０で作成された製品形状データおよび素材形状データを、形状データ入力手段２に入力する（ステップＳ１）。形状データ入力手段２は、製品形状データを製品形状格納手段３に格納し、素材形状データを素材形状格納手段４に格納する。

加工領域形状生成手段５は、製品形状格納手段３と素材形状格納手段４から製品形状データと素材形状データを受け取り、加工領域形状データを生成する（ステップＳ２）。加工領域形状生成手段５は、生成した加工領域形状データを加工領域形状格納手段６に格納する。

ここで素材形状データ、製品形状データ、加工領域形状データについて説明する。図３は、素材形状データの一例を示す図であり、図４は、製品形状データの一例を示す図である。

素材形状データは、素材形状Ｍ１を示す数値データなどによって構成され、製品形状データは、製品形状Ｍ２を示す数値データなどによって構成されている。素材形状Ｍ１は、例えば図３の例のように四角柱などの形状（領域）を有している。

また、製品形状Ｍ２は、例えば図４の例のように、上部と下部によって形成されている。上部は、台形柱であり、三角柱の１つの側面と直方体の１つの側面が当接するよう接続して構成されている。下部は、その上面側に上部を載せる板状の直方体である。上部と下部は、台形柱の１つの角部分と板状の直方体の１つの角部分とが重なるよう接続されている。

ここでの加工領域形状生成手段５は、素材形状Ｍ１と製品形状Ｍ２から加工領域形状データを生成する。図５は、加工領域形状データの一例を示す図である。ここでは、図３に示した素材形状Ｍ１と図４に示した製品形状Ｍ２を用いて生成された加工領域形状データを示している。

加工領域形状データは、加工領域形状Ｍ３を示す数値データなどによって構成されている。加工領域形状Ｍ３は、例えば図５の例のように素材形状Ｍ１から製品形状Ｍ２を集合演算によって除去した形状（領域）を有している。

加工領域形状生成手段５が加工領域形状データを生成して、加工領域形状データを加工領域形状格納手段６に格納した後、工具軸方向設定手段７は、現在の工具軸方向の設定を変更するか否かをチェックする（ステップＳ３）。

工具軸方向設定手段７は、指示入力部２０（作業者）からの指示情報に現在の工具軸方向の設定を変更する指示情報が含まれている場合に、現在の工具軸方向の設定を変更すると判断する。

工具軸方向設定手段７が、現在の工具軸方向の設定を変更すると判断した場合（ステップＳ３、ＹＥＳ）、工具軸方向設定手段７の形状選択手段１８は、製品形状格納手段３内の製品形状データと指示入力部２０からの指示情報（工具方向を特定するための面や線の指定）（第１の指定情報）に基づいて、製品形状データから工具方向を特定するための面、線などの部位のデータを抽出し、製品形状部位データとして工具軸方向選択手段１９に入力する。

工具軸方向選択手段１９は、形状選択手段１８からの製品形状部位データから仮の工具軸方向（工具方向の候補）を特定する。工具軸方向選択手段１９は、作業者から工具方向に対する順逆の指示（工具方向を逆転させるか否かの指示）を受けて工具方向を決定する。換言すると、工具軸方向設定手段７は、作業者からの指示によって製品形状データ内の面または線を選択し、選択した面または線に関連した方向を現在の工具軸方向として設定する（ステップＳ４）。工具軸方向設定手段７は、決定した工具軸方向データを工具軸方向格納手段８に格納する。

ここで、選択された面および線と、この面および線から決定される工具軸方向について説明する。図６および図７は設定される工具軸方向の例を説明するための図である。図６は、製品形状Ｍ２の面Ｆ１が作業者の指示によって選択された場合を示している。ここでの面Ｆ１は、図４に示した下部の上面であって、上部と当接していない部分である。そして、工具軸方向設定手段７は、面Ｆ１に関連する方向として面Ｆ１の法線方向を用いて工具軸方向Ｖ１を設定している。

図７は、製品形状Ｍ２の線Ｅ１が作業者の指示によって選択された場合を示している。ここでの線Ｅ１は、図４に示した上部の１辺である。線Ｅ１は、台形柱（三角柱）の底辺を構成し、下部の上面に対して斜め方向で接続している。そして、工具軸方向設定手段７は、線Ｅ１に関連する方向として線Ｅ１に平行な方向（接線方向）を用いて工具軸方向Ｖ２を設定している。

工具軸方向設定手段７は、工具軸方向を設定した後、さらに工具軸方向の設定を変更するか否かをチェックする（ステップＳ３）。工具軸方向設定手段７が、現在の工具軸方向の設定を変更しない（作業者からの設定変更の指示無し）と判断した場合（ステップＳ３、ＮＯ）、工具先端最深位置設定手段９は、現在の工具先端最深位置の設定を変更するか否かをチェックする（ステップＳ５）。

工具先端最深位置設定手段９は、指示入力部２０（作業者）からの指示情報に現在の工具先端最深位置の設定を変更する指示情報が含まれている場合に、現在の工具先端最深位置の設定を変更すると判断する。

工具先端最深位置設定手段９が、現在の工具先端最深位置の設定を変更すると判断した場合（ステップＳ５、ＹＥＳ）、工具先端最深位置設定手段９は、製品形状格納手段３の製品形状データと、指示入力部２０からの指示情報（製品形状の点の指定）（第２の指定情報）に基づいて、工具先端最深位置を決定する。具体的には、工具先端最深位置設定手段９は、作業者からの指示に基づいて製品形状データ内から製品表面の点を選択し、選択した点を面加工領域における工具先端の最深位置に対応する面を規定する点として設定する（ステップＳ６）。工具先端最深位置設定手段９は、決定した工具先端最深位置のデータを工具先端最深位置格納手段１０に格納する。

ここで、工具先端最深位置について説明する。図８は、工具先端最深位置の一例を示す図である。図８では製品形状Ｍ２上で工具先端最深位置の規定点Ｐ１が選択されており、工具軸方向Ｖ１に垂直で、規定点Ｐ１を含む面が工具先端最深位置の面となる。ここでの工具先端最深位置の規定点Ｐ１は、図４に示した下部の上面内の１つの頂点であって、下部と上部が重なる頂点に対向する頂点である。

工具先端最深位置設定手段９は、さらに、現在の工具先端最深位置の設定を変更するか否かをチェックする（ステップＳ５）。工具先端最深位置設定手段９が、現在の工具先端最深位置の設定を変更しない（全ての設定変更が終了）と判断した場合（ステップＳ５、ＮＯ）、面加工領域形状抽出手段１１は、面加工領域の抽出を実行するか否かをチェックする（ステップＳ７）。面加工領域形状抽出手段１１は、工具先端最深位置のデータが工具先端最深位置格納手段１０に格納されている場合に、面加工領域の抽出を実行すると判断する。

面加工領域形状抽出手段１１が、面加工領域の抽出を実行すると判断した場合（ステップＳ７、ＹＥＳ）、面加工領域形状抽出手段１１は、製品形状格納手段３から製品形状データを受信し、加工領域形状格納手段６から加工領域形状データを受信する。また、面加工領域形状抽出手段１１は、工具軸方向格納手段８から工具軸方向データを受信し、工具先端最深位置格納手段１０から工具先端最深位置のデータを受信する。

面加工領域形状抽出手段１１は、製品形状格納手段３、加工領域形状格納手段６、工具軸方向格納手段８および工具先端最深位置格納手段１０から受信したデータ（現在設定されている工具軸方向データ、工具先端最深位置のデータ、製品形状データおよび加工領域形状データ）を用いて、面加工領域形状を抽出する。

ここで、面加工領域形状の抽出処理について説明する。図９〜図１５は、面加工領域形状の抽出処理を説明するための図である。面加工領域形状の抽出処理の第１ステップでは、面加工領域形状抽出手段１１が、工具軸方向に垂直で工具位置最深位置の規定点を含む平面で製品形状を分割した際の製品の部分形状（部分製品形状）であって、分割に用いた平面に対して工具軸方向と反対側に位置する部分製品形状の抽出を行う。ここでの面加工領域形状抽出手段１１は、製品形状データ（製品形状Ｍ２）、工具軸方向データ、工具先端最深位置のデータを用いて、製品形状部分の抽出を行う。

図９は、製品形状を分割する平面を説明するための図である。同図に示すように、製品形状Ｍ２を分割する平面Ｗ１は工具軸方向Ｖ１と工具先端最深位置の規定点Ｐ１から規定されるものであり、工具軸方向Ｖ１に垂直な平面で、かつ工具位置最深位置の規定点Ｐ１を含む平面である。すなわち、平面Ｗ１は、面Ｆ１と同一平面状にある。

図１０は、平面で分割された製品の部分形状を説明するための図である。同図に示すように、分割に用いた平面Ｗ１に対して工具軸方向と反対側に位置する製品の部分形状を抽出すると、製品形状Ｍ２の部分形状（部分製品形状Ｍ４）が抽出される。この部分製品形状Ｍ４は、図４に示した製品形状Ｍ２の上部に対応する。

つぎに、面加工領域形状の抽出処理の第２ステップとして、面加工領域形状抽出手段１１が、第１ステップと同様に工具軸方向と工具先端最深位置とから規定される平面を用いて加工領域形状から部分形状の抽出を行う。このとき、面加工領域形状抽出手段１１は、工具軸方向データ、工具先端最深位置のデータ、加工領域形状データを用いて、加工領域形状の部分形状を抽出する。

図１１は、加工領域形状を分割する平面を説明するための図である。同図に示すように、加工領域形状Ｍ３を分割する平面Ｗ１は工具軸方向Ｖ１と工具先端最深位置の規定点Ｐ１から規定されるものであり、工具軸方向Ｖ１に垂直な平面で、かつ工具位置最深位置の規定点Ｐ１を含む平面である。

図１２は、平面で分割された加工領域の部分形状を説明するための図である。同図に示すように、分割に用いた平面Ｗ１に対して工具軸方向と反対側に位置する加工領域の部分形状を抽出すると、加工領域形状Ｍ３の部分形状（部分加工領域形状Ｍ５）が抽出される。

つぎに、面加工領域形状の抽出処理の第３ステップとして、面加工領域形状抽出手段１１は、工具軸方向Ｖ１と工具先端最深位置の規定点Ｐ１とから規定される平面Ｗ１上への部分製品形状Ｍ４の投影領域を算出する。

図１３は、部分製品形状の投影領域を説明するための図である。同図に示すように、第１ステップで抽出された部分製品形状Ｍ４を、工具軸方向Ｖ１と工具先端最深位置の規定点Ｐ１とから規定される平面Ｗ１上に投影させた領域が、部分製品形状Ｍ４の投影領域（部分製品形状投影領域Ａ１）となる。

面加工領域形状抽出手段１１は、例えば図１３に示す部分製品形状投影領域Ａ１を、工具軸方向Ｖ１と反対方向にスウィープさせて工具による干渉領域（工具干渉領域）を生成する。ここでの工具干渉領域は、部分製品形状Ｍ４を工具軸方向Ｖ１で加工した際に、工具によって干渉（加工）されてしまう領域である。

図１４は、１つの工具軸方向の加工によって干渉される領域を説明するための図である。面加工領域形状抽出手段１１は、部分製品形状投影領域Ａ１を、工具軸方向Ｖ１と反対方向のＸ１方向にスウィープさせて工具干渉領域形状Ｍ６を生成する。このとき、面加工領域形状抽出手段１１は、部分製品形状投影領域Ａ１を部分製品形状Ｍ４の高さ（工具軸方向Ｖ１と反対方向の高さ）分だけスウィープさせることによって、工具干渉領域形状Ｍ６を生成する。

つぎに、面加工領域形状の抽出処理の第４ステップとして、面加工領域形状抽出手段１１は、第２ステップにおいて抽出した部分加工領域形状Ｍ５から第３ステップにおいて生成した工具干渉領域形状Ｍ６を除去することによって面加工領域形状を生成する。

図１５は、面加工領域形状を示す図である。面加工領域形状Ｍ７は、第２ステップで抽出した部分加工領域形状Ｍ５から第３ステップで生成した工具干渉領域形状Ｍ６を除去した領域を示している。ここでの面加工領域形状Ｍ７は、現在の工具軸方向および工具先端の位置を用いて、製品形状Ｍ２との間で干渉することなく加工できる領域である。

以上の面加工領域形状抽出手段１１による面加工領域形状の抽出処理（第１ステップ〜第４ステップ）によって、現在の工具軸方向および工具先端の最新位置を用いて製品形状Ｍ２との干渉のない、最大領域の面加工領域形状Ｍ７が得られる（ステップＳ８）。面加工領域形状抽出手段１１は、抽出した面加工領域形状のデータを１つ目の面加工領域形状Ｍ７として面加工領域形状格納手段１２に格納する。

つぎに、加工工程情報決定手段１３は、ステップＳ８の処理で抽出された面加工領域形状Ｍ７内の形状に関する情報を用いて、使用工具や切削条件などの面加工領域形状Ｍ７を加工する際の加工条件（加工工程情報）を設定する（ステップＳ９）。なお、製品形状格納手段３が製品形状データとして例えば被加工物の加工表面粗さに関する情報（表面情報）などを格納している場合、加工工程情報決定手段１３は、この表面情報などを用いて加工速度などの加工条件を設定してもよい。加工工程情報決定手段１３は、設定した加工工程情報を加工工程情報格納手段１４に格納する。

つぎに、ＮＣプログラム作成手段１５は、面加工領域形状格納手段１２に格納された面加工領域形状のデータと、加工工程情報格納手段１４に格納された加工工程情報とを用いて、ＮＣプログラムを作成する。すなわち、ここでのＮＣプログラム作成手段１５は、ステップＳ８の処理で抽出された面加工領域形状のデータと、ステップＳ９の処理で決定された加工工程情報とを用いてＮＣプログラムを作成する（ステップＳ１０）。ＮＣプログラム作成手段１５は、作成したＮＣプログラムをＮＣプログラム格納手段１６に格納する。

つぎに、加工領域形状更新手段１７は、加工領域形状格納手段６内の現在の加工領域形状からステップＳ８の処理で抽出した面加工領域形状を除去することによって、新たな加工領域形状を生成する。加工領域形状更新手段１７は、生成した新たな加工領域形状を現在の加工領域形状に設定し、加工領域形状格納手段６内の加工領域形状を更新する（ステップＳ１１）。

ここで新たな加工領域形状について説明する。図１６は、図５の加工領域形状と図１５の面加工領域形状から得られる新たな加工領域形状を示す図である。図５に示した加工領域形状Ｍ３から図１５に示した面加工領域形状Ｍ７を除去すると、新たな加工領域形状（新規加工領域形状Ｍ８）が得られる。新規加工領域形状Ｍ８は、三角柱の形状を有しており、図４に示した製品形状Ｍ２の上部（台形柱）と接合された場合に、新規加工領域形状Ｍ８と台形柱によって直方体を形成する。

つぎに、ＮＣプログラム作成装置１は、ステップＳ３の処理に戻り、面加工領域形状抽出手段１１が面加工領域の抽出を実行しないと判断するまでステップＳ３〜Ｓ１１の処理を繰り返す。

ここでのＮＣプログラム作成装置１は、新規加工領域形状Ｍ８を加工領域形状格納手段６内で更新して記憶させた後、工具軸方向設定手段７が、現在の工具軸方向の設定を変更するか否かをチェックする（ステップＳ３）。

以下、ＮＣプログラム作成装置１は、前述のステップ３〜Ｓ１１と同様の処理を行う。すなわち、工具軸方向設定手段７が、現在の工具軸方向の設定を変更すると判断した場合（ステップＳ３、ＹＥＳ）、工具軸方向設定手段７の形状選択手段１８は、製品形状格納手段３内の製品形状データと指示入力部２０からの指示情報（工具方向を特定するための面や線の指定）に基づいて、製品形状データから工具方向を特定するための面、線などの部位のデータを抽出し、製品形状部位データとして工具軸方向選択手段１９に入力する。

例えば、作業者によって工具軸方向Ｖ１と異なる工具軸方向（２番目の工具軸方向）に設定変更の指示が行われると、形状選択手段１８が製品形状に対する工具方向を特定するための面、線などの部位のデータを抽出し、２番目の製品形状部位データとして工具軸方向選択手段１９に入力する。

そして、工具軸方向選択手段１９は、形状選択手段１８からの製品形状部位データから仮の工具軸方向を特定し（ステップＳ４）、特定した工具軸方向データを工具軸方向格納手段８に格納する。

ここで、２番目に選択された面および線と、この面および線から決定される工具軸方向について説明する。図１７は２番目に設定される工具軸方向の例を説明するための図である。

図１７では、製品形状Ｍ２の面Ｆ２が作業者の指示によって選択された場合を示している。ここでの面Ｆ２は、図４に示した上部の面であって、新規加工領域形状Ｍ８と当接する部分である。ここでは、工具軸方向設定手段７は、面Ｆ２に関連する方向として面Ｆ２の法線方向を用いて工具軸方向Ｖ３を設定している。

２番目の工具軸方向Ｖ３の設定が終了して、工具軸方向設定手段７が、この（現在の）工具軸方向の設定を変更しないと判断すると（ステップＳ３、ＮＯ）、工具先端最深位置設定手段９は、現在の工具先端最深位置の設定を変更するか否かをチェックする（ステップＳ５）。

工具先端最深位置設定手段９が、現在の工具先端最深位置の設定を変更すると判断した場合（ステップＳ５、ＹＥＳ）、工具先端最深位置設定手段９は、製品形状格納手段３の製品形状データと、指示入力部２０からの指示情報（製品形状の点の指定）に基づいて、２番目の工具先端最深位置を決定する（ステップＳ６）。工具先端最深位置設定手段９は、決定した工具先端最深位置のデータを工具先端最深位置格納手段１０に格納する。

図１７では製品形状Ｍ２上で工具先端最深位置の規定点Ｐ２が選択されており、工具軸方向Ｖ３に垂直で、規定点Ｐ２を含む面が工具先端最深位置の面となる。ここでの工具先端最深位置の規定点Ｐ２は、台形柱の底面内の１つの頂点であって、下部と上部が当接する面内に位置する頂点である。

２番目の工具先端最深位置が決定して、工具先端最深位置設定手段９が、この工具先端最深位置の設定を変更しないと判断すると（ステップＳ５、ＮＯ）、面加工領域形状抽出手段１１は、２番目の（新たな）面加工領域の抽出を実行するか否かをチェックする（ステップＳ７）。

面加工領域形状抽出手段１１が、面加工領域の抽出を実行すると判断した場合（ステップＳ７、ＹＥＳ）、面加工領域形状抽出手段１１は、製品形状格納手段３から製品形状データを受信し、加工領域形状格納手段６から加工領域形状データを受信する。また、面加工領域形状抽出手段１１は、工具軸方向格納手段８から２番目の工具軸方向データを受信し、工具先端最深位置格納手段１０から２番目の工具先端最深位置のデータを受信する。

面加工領域形状抽出手段１１は、製品形状格納手段３、加工領域形状格納手段６、工具軸方向格納手段８および工具先端最深位置格納手段１０から受信したデータ（現在設定されている工具軸方向Ｖ３、２番目の工具先端最深位置、製品形状Ｍ２および新規加工領域形状Ｍ８）を用いて、２番目の面加工領域形状を抽出する。

面加工領域形状抽出手段１１は、２番目の面加工領域形状の抽出処理として、図９〜図１５の処理（第１ステップ〜第４ステップ）と同様の処理を行う。すなわち、面加工領域形状抽出手段１１は、面加工領域形状の抽出処理の第１ステップとして、部分製品形状の抽出を行う。ここでは、工具軸方向Ｖ３に垂直で工具位置最深位置の規定点Ｐ２を含む平面で製品形状を分割した際の部分製品形状であって、分割に用いた平面に対して工具軸方向と反対側に位置する部分製品形状が存在しない。

つぎに、面加工領域形状抽出手段１１は、面加工領域形状の抽出処理の第２ステップとして、加工領域形状の部分形状（部分加工領域形状）を抽出する。
ここでは、工具軸方向Ｖ３と工具先端最深位置の規定点Ｐ２とから規定される平面を用いて新規加工領域形状Ｍ８の部分形状（新規加工領域形状Ｍ８と同じ形状）の抽出を行う。

つぎに、面加工領域形状抽出手段１１は、面加工領域形状の抽出処理の第３ステップとして、面加工領域形状抽出手段１１が、工具軸方向Ｖ３と工具先端最深位置の規定点Ｐ２とから規定される平面Ｗ１上への部分製品形状の投影領域を算出する。ここでは部分製品形状が存在しないため、部分製品形状の投影領域も存在しない。このため、工具干渉領域も存在しない。つぎに、面加工領域形状抽出手段１１は、面加工領域形状の抽出処理の第４ステップとして、新たな面加工領域形状を生成する。ここでは、工具干渉領域形状が存在しないため、部分加工領域形状がそのまま新たな面加工領域形状となる。

図１８は、新たな面加工領域形状を示す図である。ここでの新たな面加工領域形状Ｍ９は、新規加工領域形状Ｍ８と同一の形状を有している。以上の面加工領域形状抽出手段１１による面加工領域形状の抽出処理（第１ステップ〜第４ステップ）によって、２番目の面加工領域形状Ｍ９が得られる（ステップＳ８）。面加工領域形状抽出手段１１は、抽出した２番目の面加工領域形状のデータを新たな面加工領域形状のデータとして面加工領域形状格納手段１２に格納する。

つぎに、加工工程情報決定手段１３は、ステップＳ８の処理で抽出された２番目の面加工領域形状Ｍ７内の形状に関する情報を用いて、使用工具や切削条件などの面加工領域形状Ｍ７を加工する際の加工工程情報を設定する（ステップＳ９）。加工工程情報決定手段１３は、決定した加工工程情報を加工工程情報格納手段１４に格納する。

つぎに、ＮＣプログラム作成手段１５は、面加工領域形状格納手段１２に格納された２番目の面加工領域形状のデータと、加工工程情報格納手段１４に格納された加工工程情報とを用いて、ＮＣプログラムを作成する（ステップＳ１０）。ＮＣプログラム作成手段１５は、作成したＮＣプログラムをＮＣプログラム格納手段１６に格納する。

つぎに、加工領域形状更新手段１７は、現在の加工領域形状からステップＳ８の処理で抽出した新たな面加工領域形状を除去することによって、新たな加工領域形状を生成する。ここでは、新たな面加工領域形状Ｍ９の抽出後、加工領域形状の更新を実行すると加工形状が存在しなくなる。このため、ＮＣプログラム作成装置１は、加工領域形状格納手段６内の加工領域形状を更新することなく、ステップＳ３の処理に戻る。

この後、面加工領域形状抽出手段１１が面加工領域の抽出を実行しないと判断すると、ＮＣプログラム作成装置１は、面加工のためのプログラミングを終了するか否かをチェックする（ステップＳ１２）。面加工のためのプログラミングを終了しない場合（ステップＳ１２、ＮＯ）、ＮＣプログラム作成装置１は、ステップＳ３の処理へ戻る。ここでは、新たな加工領域形状が存在しないので、ＮＣプログラム作成装置１は、面加工のためのプログラミングを終了する（ステップＳ１２、ＹＥＳ）。

なお、実施の形態では、ＣＡＤシステム３０とＮＣプログラム作成装置１を接続する構成としたが、ＣＡＤシステム３０が有する形状データ（製品形状データ、素材形状データ）を、ＦＤ（flexible disk）やＣＤ（Compact Disk）などの記録媒体を介してＮＣプログラム作成装置１に入力することとしてもよい。

このように実施の形態によれば、作業者は製品形状に対して面加工の工具軸方向と工具先端最深位置を指示するだけで製品加工の干渉がなく加工可能な最大範囲の面加工領域を自動抽出できるので、作業者からの少ない指示で無駄が少ない面加工の加工領域形状の設定を容易に行うことが可能となる。したがって、プログラミングの手間を削減でき、また面加工領域を定義するための形状の追加等の処理が不要となるとともに高度な技術を駆使しなくても容易にプログラミングを行うことが可能となる。

以上のように、本発明にかかるログラム作成装置およびプログラム作成方法は、ＮＣプログラムの作成に適している。

Claims

工具軸方向を切り替えながら被加工物の加工制御を行なう数値制御装置が前記被加工物を加工制御する際に用いる加工制御プログラムを作成するプログラム作成装置において、
前記被加工物の加工領域に関する加工領域データを記憶する加工領域データ記憶手段と、
前記被加工物を面加工する際の工具軸方向を外部入力により指示された被加工物上の形状部位に基づいて決定し、決定した工具軸方向を前記加工領域データ記憶手段に記憶する加工領域データに対して設定する工具軸方向設定手段と、
前記被加工物を面加工する際の工具先端の最深位置である工具最深位置を外部入力により指示された被加工物上の形状部位に基づいて決定し、決定した工具最深位置を前記加工領域データ記憶手段に記憶する加工領域データに対して設定する工具最深位置設定手段と、
前記被加工物が加工されることによって形成される製品領域および前記加工領域のうち、前記工具軸方向および前記工具最深位置の組み合わせによって決まる前記製品領域のうちの第１の部分領域および前記加工領域のうちの第２の部分領域を、前記工具軸方向、前記工具最深位置および前記加工領域データに基づいて抽出するとともに、前記第１の部分領域を前記工具軸方向と反対方向にスウィープさせることによって工具による前記第２の部分領域への干渉領域を算出し、前記第２の部分領域から前記干渉領域を除去することによって前記工具軸方向で前記工具最深位置まで前記被加工物を面加工する際に前記被加工物へ加工の干渉を与えることなく加工できる最大領域を面加工領域データとして抽出する面加工領域抽出手段と、
前記面加工領域抽出手段が抽出した面加工領域データを用いて、前記被加工物を面加工する際の加工工程に関する加工工程情報を決定する加工工程情報決定手段と、
前記面加工領域抽出手段が抽出した面加工領域データおよび前記加工工程情報決定手段が決定した加工工程情報に応じた前記加工制御プログラムを作成するプログラム作成手段と、
を備えることを特徴とするプログラム作成装置。
前記製品領域の形状データおよび前記被加工物が加工される前の素材の形状データに基づいて、前記加工領域データを算出する算出手段をさらに備え、
前記加工領域データ記憶手段は、前記算出手段が算出した加工領域データを記憶することを特徴とする請求項１に記載のプログラム作成装置。
前記加工領域データ記憶手段が記憶する加工領域データの加工領域から前記面加工領域抽出手段が抽出した面加工領域データに対応する加工領域を除去して新たな加工領域データを作成し、作成した新たな加工領域データを現在の加工領域データとして前記加工領域データ記憶手段に更新記憶させる加工領域更新手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプログラム作成装置。
前記工具軸方向設定手段は、
前記加工領域データ内から前記形状部位に応じた面または線を選択する形状選択手段と、
前記形状選択手段が面を選択した場合には選択した面と垂直または水平な方向を工具軸方向として選択し、前記形状選択手段が線を選択した場合には選択した線の接線方向を工具軸方向として選択する工具軸方向選択手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のプログラム作成装置。
被加工物の加工制御を行なう数値制御装置が前記被加工物を加工制御する際に用いる加工制御プログラムのプログラム作成方法において、
前記被加工物の加工領域に関する加工領域データを記憶する加工領域データ記憶ステップと、
前記被加工物を面加工する際の工具軸方向を外部入力により指示された被加工物上の形状部位に基づいて決定し、決定した工具軸方向を前記加工領域データに対して設定する工具軸方向設定ステップと、
前記被加工物を面加工する際の工具先端の最深位置である工具最深位置を外部入力により指示された被加工物上の形状部位に基づいて決定し、決定した工具最深位置を前記加工領域データに対して設定する工具最深位置設定ステップと、
前記被加工物が加工されることによって形成される製品領域および前記加工領域のうち、前記工具軸方向および前記工具最深位置の組み合わせによって決まる前記製品領域のうちの第１の部分領域および前記加工領域のうちの第２の部分領域を、前記工具軸方向、前記工具最深位置および前記加工領域データに基づいて抽出するとともに、前記第１の部分領域を前記工具軸方向と反対方向にスウィープさせることによって工具による前記第２の部分領域への干渉領域を算出し、前記第２の部分領域から前記干渉領域を除去することによって前記工具軸方向で前記工具最深位置まで前記被加工物を面加工する際に前記被加工物へ加工の干渉を与えることなく加工できる最大領域を面加工領域データとして抽出する面加工領域抽出ステップと、
抽出した前記面加工領域データを用いて、前記被加工物を面加工する際の加工工程に関する加工工程情報を決定する加工工程情報決定ステップと、
抽出した前記面加工領域データおよび決定した前記加工工程情報に応じた前記加工制御プログラムを作成するプログラム作成ステップと、
を含むことを特徴とするプログラム作成方法。