JP5381063B2 - Machining parameter determination device, machining parameter determination method and program - Google Patents
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本発明は、金型等の切削加工に関し、特に、工具姿勢、加工領域に関する加工パラメータを決定する工具姿勢制御を有する加工パラメータ決定装置、工具姿勢制御を有する加工パラメータ決定方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to cutting of a die or the like, and more particularly, to a machining parameter determination apparatus having a tool attitude control for determining a machining parameter related to a tool attitude and a machining area, a machining parameter determination method having a tool attitude control, and a program.
切削加工では、工具やホルダが被加工物に干渉しないように加工パラメータ(例えば、工具姿勢、加工領域、ツーリング等)を決定しなければならない。立壁などを有する形状では、工具やホルダが被加工物と接近して干渉が起こり易い。作業者は、事前に加工シミュレーション等を利用することで干渉の有無をチェックする。干渉がある場合、作業者は、加工パラメータを修正して干渉を回避する。干渉のチェックと修正作業は、加工領域全体にわたり干渉がなくなるまで繰り返し行う。 In cutting, machining parameters (for example, tool posture, machining area, tooling, etc.) must be determined so that the tool and holder do not interfere with the workpiece. In the shape having an upright wall or the like, the tool or the holder tends to approach the workpiece and cause interference. An operator checks the presence or absence of interference by using a machining simulation or the like in advance. If there is interference, the operator corrects the machining parameter to avoid the interference. The interference check and correction operations are repeated until there is no interference over the entire machining area.
切削加工では、加工時間を短くするために工具突き出し量を小さくして剛性を確保することが望ましい。しかし、工具突き出し量の小さいツーリングでは干渉が起こり易い。以上のような背景から、工具突き出し量の小さいツーリングで干渉の起こり難い工具姿勢と加工領域を決定するための様々な手法が提案されている。 In cutting, it is desirable to secure rigidity by reducing the tool protrusion amount in order to shorten the processing time. However, interference is likely to occur in tooling with a small tool protrusion amount. In view of the above background, various methods have been proposed for determining a tool posture and a machining region where interference is unlikely to occur with tooling with a small tool protrusion amount.
特許文献1では、工具軸の初期姿勢をZ軸方向とし、工具とホルダを包含する干渉判定の円錐形状干渉モデルを生成する。次に、工具とホルダを包含する円錐形状干渉モデルと曲面(被加工物)の干渉判定を行う。干渉判定で干渉が検出された場合には、干渉量をもとに工具姿勢の干渉回避角度を求めて工具姿勢を傾けることにより干渉回避を行う。
In
非特許文献1では、加工点における工具姿勢と曲面の法線のなす角度θ、工具姿勢の回転角度φによって工具姿勢を表現する。干渉判定は、θとφを0度から180度まで変化させた全ての組み合わせに対して行う。干渉の起こらなかったθとφの組み合わせを安全領域とする。安全領域の中から干渉の起こり難い優位な工具姿勢を決定する。
In
特許文献2では、被干渉体を予め仮想する。加工シミュレーションでは、被干渉体を移動させ、曲面と被干渉体が干渉する場合は被干渉体の干渉部を逐次削除していく。形状全体について加工シミュレーションが終了すると、被干渉体に包含され、かつ剛性の高いツーリングを決定する。
しかしながら、前述の従来技術では、以下のような課題がある。 However, the above-described conventional techniques have the following problems.
特許文献1では、予めツーリングを設定した後に干渉判定を行って工具姿勢を決定する。図10は、干渉チェックと修正を示す模式図である。図11は、ツーリング剛性を確保し易い工具姿勢を示す模式図である。図10の左図では、曲面101と、工具103を保持するホルダ102が干渉している様子を示している。図10の右図では、特許文献1に記載の方法によって修正した後の様子を示している。特許文献1に記載の方法では、初期設定したツーリングにおいて曲面との干渉を回避した工具姿勢を決定できるだけであり、曲面形状を考慮した有効な工具姿勢での剛性の高いツーリングは求めることができない。また、干渉回避後の工具姿勢が局部的な干渉量のみによって決められるので、最終的に決定される工具姿勢は、図10の右図に示すように、初期設定した方向に偏る。その為、対象とする加工領域全体の曲面形状を考慮した工具姿勢を求めることができず、図11に示すようなツーリング剛性を確保し易い工具姿勢を求めることができない。
In
非特許文献1では、干渉回避の姿勢を求めるために、θとφの組み合わせについて膨大な干渉判定計算が必要であり、計算負荷が大きい。更に、ホルダなどの形状要素が多くなる場合は、干渉計算の負荷が大幅に増大する。また、特許文献1と同様に、予めツーリングを決定した後でしか干渉回避の工具姿勢を求めることができない。
In
特許文献2では、最初に工具姿勢を指定してツーリングを計算するので、加工する曲面に対して最適な工具姿勢を自動決定することができない。その為、干渉回避に不利な工具姿勢を指定した場合、結果としてツーリング剛性の低いツーリングが求まってしまうという欠点がある。
In
更に、特許文献1、非特許文献1、特許文献2では、予め加工領域を指定する必要があり、工具姿勢ごとに干渉の起こり難い加工領域を自動算出することはできない。
Furthermore, in
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、少ない計算負荷によって、ツーリング剛性を確保し易い工具姿勢を決定するとともに、その工具姿勢において干渉の起こり難い加工領域を決定することができる工具姿勢制御を有する加工パラメータ決定装置等を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to determine a tool posture in which tooling rigidity is easily secured with a small calculation load, and to determine a machining region in which interference hardly occurs in the tool posture. It is to provide a machining parameter determination device or the like having tool posture control that can be performed.
前述した目的を達成するために第1の発明は、加工パラメータのうち少なくとも工具姿勢および加工領域を決定する加工パラメータ決定装置であって、形状データから多面体を生成する多面体生成手段と、前記多面体に係る全ての多角形平面に対して、面積と、法線方向を示す単位ベクトルである法線ベクトルと、前記面積と前記法線ベクトルの積である平面ベクトルとを算出する多面体情報算出手段と、全ての前記平面ベクトルに基づいて、前記工具姿勢の第0姿勢の方向を示す第0姿勢ベクトルを設定するとともに、前記第0姿勢ベクトルと全ての前記平面ベクトルとの内積をそれぞれ初期姿勢適正値として算出する第0姿勢設定手段と、前記法線ベクトルのそれぞれと前記平面ベクトルのそれぞれの組み合わせに対して、前記法線ベクトルと前記平面ベクトルの内積に重み係数を乗じた値を暫定姿勢適正値として算出し、同一の前記多角形平面について前記暫定姿勢適正値の最大値が前記初期姿勢適正値よりも大きい場合には、その前記多角形平面に対して、その前記暫定姿勢適正値の最大値の算出に用いた前記法線ベクトルによって加工される領域であることを識別する加工領域番号を付し、前記加工領域番号ごとの前記多角形平面の面積の総和が最大となる前記加工領域番号に対応する前記法線ベクトルを前記工具姿勢ベクトルとして決定するとともに、その加工領域を決定する姿勢・領域決定手段と、決定された前記工具姿勢ベクトルによって加工する前記加工領域を調整する領域調整手段と、を具備することを特徴とする加工パラメータ決定装置である。第1の発明の加工パラメータ決定装置は、少ない計算負荷によって、ツーリング剛性を確保し易い工具姿勢を順次決定するとともに、その工具姿勢において干渉の起こり難い加工領域を決定することができる。
In order to achieve the above-mentioned object, a first invention is a machining parameter determination device for determining at least a tool posture and a machining area among machining parameters, a polyhedron generating means for generating a polyhedron from shape data, and the polyhedron. Polyhedron information calculation means for calculating an area, a normal vector that is a unit vector indicating a normal direction, and a plane vector that is a product of the area and the normal vector, for all such polygonal planes; Based on all the plane vectors, a zeroth attitude vector indicating the direction of the zeroth attitude of the tool attitude is set , and inner products of the zeroth attitude vector and all the plane vectors are set as appropriate initial attitude values. a first 0 position setting means for calculating, for each combination of each said planar vector of the normal vector, the normal vector Calculating the inner product of the value multiplied by the weighting factor of Le and the plane vector as a provisional position appropriate value, when the maximum value of the same of the polygon the provisional position appropriate value for the plane is greater than the appropriate value the initial posture In addition, a processing region number for identifying the region that is processed by the normal vector used to calculate the maximum value of the provisional posture appropriate value is attached to the polygon plane, and the processing region number Posture / region determining means for determining the normal vector corresponding to the machining region number that maximizes the total area of the polygonal planes for each tool as the tool posture vector, and determining the machining region. And a region adjustment means for adjusting the machining region to be machined by the tool posture vector. The machining parameter determination device according to the first aspect of the invention can sequentially determine tool postures in which tooling rigidity is easily secured with a small calculation load, and can determine a machining region in which interference hardly occurs in the tool postures.
第1の発明における領域調整手段は、全ての前記多角形平面に対して、前記第0姿勢ベクトルを含む決定済の前記工具姿勢ベクトルのそれぞれと前記平面ベクトルの内積を算出し、算出した内積が最も大きい前記工具姿勢ベクトルによって前記多角形平面を加工するように前記加工領域を調整する。これによって、工具姿勢の決定順に起因する加工領域の不適切な偏りが是正される。 The area adjustment means in the first invention calculates the inner product of each of the determined tool posture vectors including the zeroth posture vector and the plane vector for all the polygonal planes, and the calculated inner product is The machining area is adjusted so as to machine the polygonal plane with the largest tool posture vector. As a result, an inappropriate deviation of the machining area due to the order of determination of the tool posture is corrected.
第1の発明における第0姿勢設定手段は、全ての前記平面ベクトルの和の単位ベクトルを前記第0姿勢ベクトルとして設定する。このように設定した初期姿勢ベクトルは、広い範囲で適切な工具姿勢となり得る。 The 0th attitude setting means in the first invention sets a unit vector of the sum of all the plane vectors as the 0th attitude vector. The initial posture vector set in this way can be an appropriate tool posture over a wide range.
第2の発明は、加工パラメータのうち少なくとも工具姿勢および加工領域を決定する加工パラメータ決定方法であって、形状データから多面体を生成する多面体生成ステップと、前記多面体に係る全ての多角形平面に対して、面積、法線方向を示す単位ベクトルである法線ベクトル、前記面積と前記法線ベクトルの積である平面ベクトルを算出する多面体情報算出ステップと、全ての前記平面ベクトルに基づいて、前記工具姿勢の第0姿勢の方向を示す第0姿勢ベクトルを設定するとともに、前記第0姿勢ベクトルと全ての前記平面ベクトルとの内積をそれぞれ初期姿勢適正値として算出する第0姿勢設定ステップと、前記法線ベクトルのそれぞれと前記平面ベクトルのそれぞれの組み合わせに対して、前記法線ベクトルと前記平面ベクトルの内積に重み係数を乗じた値を暫定姿勢適正値として算出し、同一の前記多角形平面について前記暫定姿勢適正値の最大値が前記初期姿勢適正値よりも大きい場合には、その前記多角形平面に対して、その前記暫定姿勢適正値の最大値の算出に用いた前記法線ベクトルによって加工される領域であることを識別する加工領域番号を付し、前記加工領域番号ごとの前記多角形平面の面積の総和が最大となる前記加工領域番号に対応する前記法線ベクトルを前記工具姿勢ベクトルとして決定するとともに、その加工領域を決定する姿勢・領域決定ステップと、決定された前記工具姿勢ベクトルによって加工する前記加工領域を調整する領域調整ステップと、を含むことを特徴とする加工パラメータ決定方法である。 A second invention is a machining parameter determination method for determining at least a tool posture and a machining area among machining parameters, a polyhedron generating step for generating a polyhedron from shape data, and for all polygonal planes related to the polyhedron Based on all the plane vectors, a normal vector that is a unit vector indicating an area and a normal direction, a polyhedron information calculation step that calculates a plane vector that is a product of the area and the normal vector, and the tool A zeroth posture setting step for setting a zeroth posture vector indicating the direction of the zeroth posture of the posture, and calculating inner products of the zeroth posture vector and all the plane vectors as appropriate initial posture values; For each combination of line vector and each plane vector, the normal vector and the plane vector Calculating the inner product multiplied by a weighting factor value as a provisional position appropriate value, when the maximum value for the same of the polygonal plane the provisional posture proper value is greater than said initial posture appropriate value, the said polygonal plane Is attached with a processing region number for identifying the region processed by the normal vector used to calculate the maximum value of the provisional posture appropriate value, and the polygonal plane for each processing region number The normal vector corresponding to the machining area number having the maximum total area is determined as the tool attitude vector, and the attitude / area determination step for determining the machining area and the determined tool attitude vector And a region adjusting step for adjusting the processing region to be processed.
第3の発明は、コンピュータを第1の発明の加工パメータ決定装置として機能させるプログラムである。 The third invention is a program for causing a computer to function as the machining parameter determination device of the first invention.
本発明により、少ない計算負荷によって、ツーリング剛性を確保し易い工具姿勢を決定するとともに、その工具姿勢において干渉の起こり難い加工領域を決定することができる工具姿勢制御を有する加工パラメータ決定装置等を提供することができる。 The present invention provides a machining parameter determination device having a tool posture control that can determine a tool posture in which tooling rigidity is easily secured with a small calculation load, and can determine a machining region in which the tool posture is unlikely to cause interference. can do.
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る工具姿勢制御を有する加工パラメータ決定装置1を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。尚、図1のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a computer that realizes a machining
加工パラメータ決定装置1は、制御部3、記憶部5、メディア入出力部7、通信制御部9、入力部11、表示部13、周辺機器I/F部15等が、バス17を介して接続される。
The processing
制御部3は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成される。
The
CPUは、記憶部5、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス17を介して接続された各装置を駆動制御し、加工パラメータ決定装置1が行う後述する処理を実現する。
ROMは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
RAMは、揮発性メモリであり、記憶部5、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部3が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
The CPU calls a program stored in the
The ROM is a non-volatile memory and permanently holds a computer boot program, a program such as BIOS, data, and the like.
The RAM is a volatile memory, and temporarily stores programs, data, and the like loaded from the
記憶部5は、HDD(ハードディスクドライブ)であり、制御部3が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(オペレーティングシステム)等が格納される。プログラムに関しては、OS(オペレーティングシステム)に相当する制御プログラムや、後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部3により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
The
Each of these program codes is read by the
メディア入出力部7(ドライブ装置)は、データの入出力を行い、例えば、CDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、DVDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、MOドライブ等のメディア入出力装置を有する。 The media input / output unit 7 (drive device) inputs / outputs data, for example, a CD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), DVD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), MO drive, etc. And other media input / output devices.
通信制御部9は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク19間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク19を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。
The communication control unit 9 includes a communication control device, a communication port, and the like, and is a communication interface that mediates communication between the computer and the
入力部11は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部11を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
The
An operation instruction, an operation instruction, data input, and the like can be performed on the computer via the
表示部13は、CRTモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等(ビデオアダプタ等)を有する。
The
周辺機器I/F(インタフェース)部15は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器I/F部15を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器I/F部15は、USBやIEEE1394やRS−232C等で構成されており、通常複数の周辺機器I/Fを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
The peripheral device I / F (interface)
バス17は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。 The bus 17 is a path that mediates transmission / reception of control signals, data signals, and the like between the devices.
次に、図2、図3、図4を参照しながら、加工パラメータ決定装置1の機能の概要について説明する。図2は、加工パラメータ決定装置1の概略構成図である。図3は、曲面31と多面体32の一例を示す図である。図4は、第0姿勢設定後の姿勢・領域データベース22の一例を示す図である。
Next, an overview of functions of the machining
加工パラメータ決定装置1は、形状データベース21、姿勢・領域データベース22、多面体生成手段23、多面体情報算出手段24、第0姿勢設定手段25、姿勢・領域決定手段26、領域調整手段27等を備える。
The processing
形状データベース21は、事前に登録される被加工物(曲面)の形状データを保持する。形状データベース21は、図3の左図に示す曲面31の形状を定義するデータを保持する。
The
姿勢・領域データベース22は、後述する各手段の処理結果を保持する。図4に示すように、姿勢・領域データベース22は、平面番号41、頂点座標42、面積43、法線ベクトル44、平面ベクトル45、姿勢ベクトル番号46、加工領域番号47、姿勢適正値48等を有する。各項目の詳細な説明は、後述する各手段の説明と合わせて行う。
The posture /
多面体生成手段23は、被加工物(曲面)の形状データから図3の右図に示す多面体32を生成する。本実施の形態では、一例として、曲面を三角平面によって分割して近似した多面体を生成するものとする。尚、本発明の実施の形態は三角平面に限定されるわけではなく、他の多角形平面でも良い。多面体生成手段23は、形状データベース21から形状データを取得し、生成した多面体の情報を姿勢・領域データベース22に登録する。多面体生成手段23が登録する姿勢・領域データベース22の項目は、分割した三角平面を一意に識別する番号である平面番号41、三角平面を定義する頂点の座標である頂点座標42である。
The polyhedron generating means 23 generates a polyhedron 32 shown in the right diagram of FIG. 3 from the shape data of the workpiece (curved surface). In this embodiment, as an example, it is assumed that a polyhedron approximated by dividing a curved surface by a triangular plane is generated. The embodiment of the present invention is not limited to a triangular plane, and may be another polygonal plane. The
多面体生成手段23は、曲面を三角平面で分割する際、所定の閾値内の形状精度で曲面を三角平面に分割する。形状精度は、例えば、近似する対象の曲面から三角平面までの距離を指標とする。近似する対象の曲面から三角平面までの距離が、閾値を超える場合、多面体生成手段23は、曲面を更に分割する。図3の右図に示すように、曲面の曲がり具合がきつい箇所は、多くの三角平面によって分割される。また、曲面の曲がり具合がゆるい箇所は、少ない三角平面によって分割される。 The polyhedron generating means 23 divides the curved surface into triangular planes with shape accuracy within a predetermined threshold when dividing the curved surface into triangular planes. The shape accuracy uses, for example, the distance from the curved surface to be approximated to the triangular plane as an index. When the distance from the curved surface to be approximated to the triangular plane exceeds the threshold, the polyhedron generating means 23 further divides the curved surface. As shown in the right diagram of FIG. 3, the portion where the curved surface is tight is divided by many triangular planes. Further, the portion where the curved surface is loose is divided by a few triangular planes.
多面体情報算出手段24は、全ての平面について、面積、法線ベクトル、平面ベクトルを算出する。法線ベクトルとは、三角平面の法線方向を示す単位ベクトルである。平面ベクトルとは、面積(スカラー値)と法線ベクトルの積である。平面ベクトルは、三角平面が向いている方向の強さを定量的に表す値である。多面体情報算出手段24が登録する姿勢・領域データベース22の項目は、面積43、法線ベクトル44、平面ベクトル45である。
The polyhedron information calculation means 24 calculates an area, a normal vector, and a plane vector for all planes. The normal vector is a unit vector indicating the normal direction of the triangular plane. A plane vector is a product of an area (scalar value) and a normal vector. The plane vector is a value that quantitatively represents the strength in the direction in which the triangular plane faces. The items in the posture /
第0姿勢設定手段25は、工具姿勢の第0姿勢(初期姿勢)の方向を示す第0姿勢(初期姿勢)ベクトルを設定する。第0姿勢設定手段25は、全ての平面ベクトル45の和の単位ベクトルを第0姿勢ベクトルとして設定する。すなわち、第0姿勢設定手段25は、平面番号41を「0」、法線ベクトル44を第0姿勢ベクトル、姿勢ベクトル番号46を「0」として姿勢・領域データベース22に登録する。尚、前述の多面体情報算出手段24は、第0姿勢ベクトルの平面番号と重複しないように、平面番号41に「1」以降を割り付けて登録するものとする。最終的に工具姿勢として採用された法線ベクトル44のレコードには、採用された順に「0」からの連番が姿勢ベクトル番号46の項目に登録される。工具姿勢として採用されていない法線ベクトル44のレコードは、姿勢ベクトル番号46が「−」(NULL値)のままである。
The zeroth posture setting means 25 sets a zeroth posture (initial posture) vector indicating the direction of the zeroth posture (initial posture) of the tool posture. The 0th attitude setting means 25 sets the unit vector of the sum of all
第0姿勢設定手段25によって設定した第0姿勢ベクトルは、全ての平面ベクトル45の和の単位ベクトルであるから、全ての三角平面の方向が反映されている。このように設定した第0姿勢ベクトルは、被加工物(曲面)の方向を代表的に表したものと言えるから、広い範囲で適切な工具姿勢ベクトルになり得る。
Since the 0th posture vector set by the 0th posture setting means 25 is a unit vector of the sum of all the
更に、第0姿勢設定手段25は、全ての三角平面に対して、第0姿勢ベクトルと平面ベクトルとの内積を算出し、初期の姿勢適正値として、姿勢・領域データベース22の姿勢適正値48に算出結果を登録する。第0姿勢ベクトルと平面ベクトルとの内積は、第0姿勢に対して三角平面が正対している度合いを示していることから、姿勢適正値48によって工具姿勢が適正かどうかを判定することができる。また、第0姿勢設定手段25は、姿勢適正値48が正値となる全ての三角平面に対して、加工領域番号47に「0」を登録する。このように、加工領域番号47には、加工する工具姿勢ベクトルで加工する平面番号41が登録される。また、姿勢適正値48には、加工する工具姿勢ベクトルに対応する姿勢適正値が登録される。尚、第0姿勢ベクトルとの内積が負になる三角平面については加工対象とはせず、加工領域番号47、姿勢適正値48は「−」(NULL値)のままとする。
Further, the 0th posture setting means 25 calculates the inner product of the 0th posture vector and the plane vector for all triangular planes, and sets the posture
図4は、多面体生成手段23、多面体情報算出手段24、第0姿勢設定手段25による処理が終了した状態を示している。以下、記載を簡略化する為、姿勢・領域データベース22を示す図面(=図4、図6、図7)を説明する場合において、平面番号41が「0」のレコードを「第0レコード」、平面番号41が「1」のレコードを「第1レコード」のように記述する。
FIG. 4 shows a state in which the processes by the
第0レコードは、法線ベクトル44が「0.1,0.0,0.995」、姿勢ベクトル番号46が「0」、それ以外の項目は「−」(NULL値)である。第0レコードは、第0姿勢設定手段25によって登録されたものである。
In the 0th record, the
第1レコードは、平面番号41が「1」、頂点座標42が「p1,p2,p5」、面積43が「12.5」、法線ベクトル44が「0.5,0.6,0.625」、平面ベクトル45が「6.25,7.5,7.81」、姿勢ベクトル番号46が「−」(NULL値)、加工領域番号47が「0」、姿勢適正値48が「8.40」である。平面番号41、頂点座標42は、多面体生成手段23によって登録されたものである。面積43、法線ベクトル44、平面ベクトル45は、多面体情報算出手段24によって登録されたものである。加工領域番号47、姿勢適正値48は、第0姿勢設定手段25によって登録されたものである。第2レコード以降は、第1レコードと同様に登録されたものである。
In the first record, the
姿勢・領域決定手段26は、第0姿勢(初期姿勢)よりも後の工具姿勢ベクトルを決定するとともに、決定した工具姿勢ベクトルによって加工する加工領域を決定する。但し、ここで決定する加工領域は、後述の領域調整手段27によって調整される暫定的なものである。姿勢・領域決定手段26の詳細は後述する。
The posture /
領域調整手段27は、全ての三角平面に対して、第0姿勢(初期姿勢)ベクトルを含む決定済の工具姿勢ベクトルのそれぞれと面ベクトルの内積を算出し、算出した内積が最も大きい工具姿勢ベクトルによって三角平面を加工するように加工領域を調整する。領域調整手段27の詳細は後述する。
The
次に、図4、図5、図6を参照しながら、姿勢・領域決定手段26の詳細について説明する。図5は、姿勢・領域決定手段26の処理の詳細を示すフローチャートである。図6は、姿勢・領域決定手段26の処理まで実行した後の姿勢・領域データベース22の一例を示す図である。
Next, details of the posture / region determination means 26 will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6. FIG. 5 is a flowchart showing details of the processing of the posture /
図5に示すように、加工パラメータ決定装置1の制御部3は、姿勢・領域データベース22を参照し、工具姿勢ベクトルの候補として、法線ベクトルTiを選定する(S101)。法線ベクトルTiは、姿勢・領域データベース22の姿勢ベクトル番号46が「−」(NULL値)のレコードの法線ベクトル44を順次選定する。例えば、図4に示す例では、第1レコードの姿勢ベクトル番号46は「−」(NULL値)である。従って、制御部3は、最初に第1レコードの法線ベクトル44の値「0.5,0.6,0.625」を法線ベクトルTiとして選定する。添え字iは、後述するS102からS106まで同一である。次にS101を実行する際は、添え字iが繰り上がり、次の法線ベクトルTi(図4に示す例では、第2レコードの法線ベクトル44の値「0.2,0.3,0.933」)を選定する。
As shown in FIG. 5, the
次に、制御部3は、暫定姿勢適正値Eij(=α・Ti・Pj)を算出する(S102)。ここで、αは重み係数(スカラー値)、Pjは平面ベクトル、Ti・PjはTiとPjの内積である。平面ベクトルPjは、例えば、図4に示す例では、第1レコード、第2レコード・・・といった順番で平面ベクトル45を平面ベクトルPjとして選定する。添え字jは、後述するS103からS105まで同一である。次にS102を実行する際は、添え字jが繰り上がり、異なる平面ベクトル45を選定する。
Next, the
ここで、重み係数αについて説明する。重み係数αは、加工領域の分割数と工具姿勢の数を調整する係数であり、値は0.0〜1.0とする。重み係数αとして設定した値が小さい場合、最終的に決定される加工領域数と工具姿勢数が少なくなる。加工領域数と工具姿勢数が少なくなれば、工具姿勢が粗く設定されて干渉回避動作は大まかになるが、加工時間は短くなる。一方、重み係数αとして設定した値が大きい場合、加工領域数と工具姿勢数が多くなり、工具姿勢が細かく設定されて干渉回避動作は緻密になるが、加工時間は長くなる。ユーザは、重み係数αに設定する値を調整することで、加工パラメータ決定装置1に対して、所望の干渉回避特性と加工時間に応じた加工パラメータを決定させることができる。
Here, the weighting coefficient α will be described. The weighting coefficient α is a coefficient for adjusting the number of divisions of the machining area and the number of tool postures, and the value is set to 0.0 to 1.0. When the value set as the weighting factor α is small, the number of machining areas and the number of tool postures finally determined are reduced. If the number of machining areas and the number of tool postures are reduced, the tool posture is set coarsely and the interference avoidance operation becomes rough, but the machining time is shortened. On the other hand, when the value set as the weighting factor α is large, the number of machining areas and the number of tool postures increase, and the tool posture is finely set and the interference avoidance operation becomes precise, but the machining time becomes long. The user can cause the machining
次に、制御部3は、暫定姿勢適正値Eijが姿勢・領域データベース22の姿勢適正値48よりも大きいか否か確認する(S103)。ここで、比較対象は、S102において選定したレコードの姿勢適正値48である。例えば、i=1、j=1のときは、図4の第1レコードの姿勢適正値48の値「8.40」が比較対象である。また、例えば、i=1、j=2のときは、図4の第2レコードの姿勢適正値48の値「3.31」が比較対象である。
Next, the
S103の判定がYesの場合、制御部3は、姿勢・領域データベース22の姿勢適正値48、加工領域番号47を更新する(S104)。更新値は、姿勢適正値48がS102にて算出した暫定姿勢適正値Eij、加工領域番号47がS101にて選定した法線ベクトルTiに係る平面番号41である。S103の判定がNoの場合、制御部3は、S105に進む。
When the determination in S103 is Yes, the
次に、制御部3は、全ての平面ベクトルPjについて処理が終了したか確認する(S105)。処理が終了していない場合、制御部3は、S102から処理を繰り返す。処理が終了している場合、制御部3は、S106に進む。
Next, the
次に、制御部3は、全ての法線ベクトルTiについて処理が終了したか確認する(S106)。処理が終了していない場合、制御部3は、S101から処理を繰り返す。処理が終了している場合、制御部3は、S107に進む。
Next, the
次に、制御部3は、姿勢・領域データベース22の加工領域番号47ごとに面積43の総和を算出し、算出結果が最大となる加工領域番号47に対応する法線ベクトルTiを工具姿勢ベクトルとして決定する(S107)。
Next, the
次に、制御部3は、姿勢ベクトル番号46を登録する(S108)。姿勢ベクトル番号46は、工具姿勢ベクトルとして採用された順に「0」からの連番を登録する。例えば、S107にて法線ベクトルTiを第1姿勢の工具姿勢を示す工具姿勢ベクトルとして決定した場合、法線ベクトルTiに対応するレコードの姿勢ベクトル番号46に「1」を登録する。
Next, the
以上の通り、S101からS108までの処理を行うごとに、第0姿勢よりも後の第k姿勢(k=1、2、・・・)の工具姿勢ベクトルが一つ決定される。制御部3は、第k姿勢の工具姿勢ベクトルを決定後、第k+1姿勢の工具姿勢ベクトルを決定するため、S101からS108までの処理を繰り返す。この繰り返し処理は、例えば、S104の処理が一度も実行されず、姿勢適正値48が全く更新されなくなったときに終了するようにしても良い。また、例えば、決定する工具姿勢の数を予め定めておき、その数に到達したら繰り返し処理を終了するようにしても良い。
As described above, each time the processes from S101 to S108 are performed, one tool posture vector of the kth posture (k = 1, 2,...) After the 0th posture is determined. After determining the tool posture vector of the kth posture, the
図6は、図5に示すS101からS108の処理を少なくとも2回実行した例である。また、図6に示す例では、重み係数α=0.95として暫定姿勢適正値Eijを算出している。 FIG. 6 shows an example in which the processing from S101 to S108 shown in FIG. 5 is executed at least twice. In the example shown in FIG. 6, the provisional posture appropriate value Eij is calculated with the weighting coefficient α = 0.95.
1回目の処理では、制御部3は、第1レコードの法線ベクトル44を第1姿勢の工具姿勢ベクトルとして決定し、第1レコードの姿勢ベクトル番号46に「1」(=決定順を示す値)を登録している。この結果に対する処理について以下に説明する。
In the first process, the
制御部3は、i=1、j=1のとき、S102において、次式の通り、暫定姿勢適正値Eijを算出する。
次に、制御部3は、i=2、j=2のとき、S102において、次式の通り、暫定姿勢適正値Eijを算出する。
制御部3は、(1)i=1、j=1、(2)i=2、j=2以外では、S103において、暫定姿勢適正値Eijの方が小さいと判定し、姿勢適正値48、加工領域番号47を更新しない。
The
制御部3は、S107において、加工領域番号47が「1」の面積の総和(この例では1件分のレコードであるが、通常は複数分のレコードの総和となる。)が最大であると判定し、対応する法線ベクトルである平面番号41が「1」の法線ベクトル44「0.5,0.6,0.625」を第1姿勢の工具姿勢ベクトルに決定する。制御部3は、S108において、平面番号41が「1」の姿勢ベクトル番号46に「1」を登録する。
In S107, the
2回目の処理では、制御部3は、第2レコードの法線ベクトル44を第2姿勢の工具姿勢ベクトルとして決定し、第2レコードの姿勢ベクトル番号46に「2」(=決定順を示す値)を登録している。この結果は、前述の1回目の処理と同様に、S101からS108までの処理を再度行うことで得られる。
In the second process, the
次に、図6、図7を参照しながら、領域調整手段27の詳細について説明する。図7は、領域調整手段27の処理まで実行した後の姿勢・領域データベース22の一例を示す図である。
Next, the details of the region adjusting means 27 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the posture /
図7は、図6に示す姿勢・領域データベース22に対して、領域調整手段27によって領域調整を行った結果を示している。領域調整手段27は、第0姿勢の工具姿勢ベクトルを含む決定済の工具姿勢ベクトルのそれぞれと、平面ベクトル45の内積を算出する。決定済の工具姿勢ベクトルは、姿勢ベクトル番号46の値が「−」(NULL値)ではないレコードの法線ベクトル44である。図6に示す例では、決定済の工具姿勢ベクトルは、第0レコード、第1レコード、第2レコードの3つの法線ベクトル44となる。
FIG. 7 shows a result of area adjustment performed by the
最初に、図7の第1レコードに関する領域調整について説明する。第0レコードの法線ベクトル44と第1レコードの平面ベクトル45の内積は、「8.40」である。第1レコードの法線ベクトル44と第1レコードの平面ベクトル45の内積は、「12.51」である。第2レコードの法線ベクトル44と第1レコードの平面ベクトル45の内積は、「10.79」である。最も大きい値は「12.51」であるから、第1レコードの法線ベクトル44に相当する工具姿勢ベクトルによって加工するように、制御部3は、加工領域番号47を「1」、姿勢適正値48を「12.51」に更新する。
First, the area adjustment related to the first record in FIG. 7 will be described. The inner product of the
次に、図7の第3レコードに関する領域調整について説明する。第0レコードの法線ベクトル44と第3レコードの平面ベクトル45の内積は、「6.08」である。第1レコードの法線ベクトル44と第3レコードの平面ベクトル45の内積は、「4.84」である。第2レコードの法線ベクトル44と第3レコードの平面ベクトル45の内積は、「6.14」である。最も大きい値は「6.14」であるから、第2レコードの法線ベクトル44に相当する工具姿勢ベクトルによって加工するように、制御部3は、加工領域番号47を「2」、姿勢適正値48を「6.14」に更新する。
Next, the area adjustment relating to the third record in FIG. 7 will be described. The inner product of the
このように、姿勢・領域決定手段26による処理の後、領域調整手段27によって領域調整を行うことで、工具姿勢の決定順に起因する加工領域の不適切な偏り(=先に決定した工具姿勢によって加工する領域が大きくなること)が是正される。
As described above, after the processing by the posture /
次に、図8、図9を参照しながら、半球形状の被加工物に対する本発明の実施例について説明する。図8は、姿勢・領域決定手段26の処理まで実行した実施例を示す図である。図9は、領域調整手段27の処理まで実行した実施例を示す図である。
Next, an embodiment of the present invention for a hemispherical workpiece will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which the processing up to the processing of the posture /
図8、図9に示すように、本実施例では、第0姿勢から第4姿勢の5つの工具姿勢を決定している。姿勢・領域決定手段26の処理まで実行した段階である図8では、先に決定した工具姿勢によって加工する領域が大きくなっていることが分かる。一方、領域調整手段27の処理まで実行した段階である図9では、加工領域が是正されていることが分かる。 As shown in FIGS. 8 and 9, in this embodiment, five tool postures from the 0th posture to the fourth posture are determined. In FIG. 8, which is the stage executed up to the processing of the posture / region determining means 26, it can be seen that the region to be machined is increased by the previously determined tool posture. On the other hand, in FIG. 9, which is the stage executed up to the processing of the area adjusting means 27, it can be seen that the machining area is corrected.
本発明の実施の形態によって、ツーリング剛性を確保し易い工具姿勢を決定するとともに、その工具姿勢によって加工する加工領域を決定することで、剛性の高いツーリングを簡単に決定することができるようになる。ツーリングの決定方法は、例えば、特許文献2の特開平09−179620号公報に記載された方法を適用すれば良い。
According to the embodiment of the present invention, it is possible to easily determine a tooling having high rigidity by determining a tool posture in which tooling rigidity is easily secured and determining a machining region to be machined based on the tool posture. . For example, a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 09-179620 of
切削加工では、(1)工具姿勢を連続的に変えながら、空間的に連続する加工領域を加工していく方法、(2)同じ工具姿勢の加工領域ごとに分割して加工していく方法の2通りがある。本発明の実施の形態は、(2)の加工法に適用すれば、干渉回避に適した加工姿勢と加工領域を少ない数に集約できるので、加工の途切れが少なく、高剛性・高能率に加工することができる。また、被加工物の部分的な加工について加工パラメータを決定する場合にも有用である。 In the cutting process, (1) a method of machining a spatially continuous machining region while continuously changing the tool posture, and (2) a method of dividing and machining each machining region of the same tool posture. There are two ways. If the embodiment of the present invention is applied to the machining method of (2), the machining posture and machining area suitable for avoiding interference can be aggregated into a small number, so that machining is less disrupted and machining with high rigidity and efficiency is achieved. can do. It is also useful when determining machining parameters for partial machining of the workpiece.
本発明の実施の形態では、被加工物と工具等との干渉計算を必要としないので、被加工物が複雑な形状であっても計算負荷は大きくならない。 In the embodiment of the present invention, since the calculation of interference between the workpiece and the tool is not required, the calculation load does not increase even if the workpiece has a complicated shape.
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る加工パラメータ決定装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the processing parameter determination device and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1………加工パラメータ決定装置
3………制御部
5………記憶部
7………メディア入出力部
9………通信制御部
11………入力部
13………表示部
15………周辺機器I/F部
17………バス
19………ネットワーク
21………形状データベース
22………姿勢・領域データベース
23………多面体生成手段
24………多面体情報算出手段
25………第0姿勢設定手段
26………姿勢・領域決定手段
27………領域調整手段
31………曲面
32………多面体
41………平面番号
42………頂点座標
43………面積
44………法線ベクトル
45………平面ベクトル
46………姿勢ベクトル番号
47………加工領域番号
48………姿勢適正値
101………曲面
102………ホルダ
103………工具
DESCRIPTION OF
Claims (5)
形状データから多面体を生成する多面体生成手段と、
前記多面体に係る全ての多角形平面に対して、面積と、法線方向を示す単位ベクトルである法線ベクトルと、前記面積と前記法線ベクトルの積である平面ベクトルとを算出する多面体情報算出手段と、
全ての前記平面ベクトルに基づいて、前記工具姿勢の第0姿勢の方向を示す第0姿勢ベクトルを設定するとともに、前記第0姿勢ベクトルと全ての前記平面ベクトルとの内積をそれぞれ初期姿勢適正値として算出する第0姿勢設定手段と、
前記法線ベクトルのそれぞれと前記平面ベクトルのそれぞれの組み合わせに対して、前記法線ベクトルと前記平面ベクトルの内積に重み係数を乗じた値を暫定姿勢適正値として算出し、同一の前記多角形平面について前記暫定姿勢適正値の最大値が前記初期姿勢適正値よりも大きい場合には、その前記多角形平面に対して、その前記暫定姿勢適正値の最大値の算出に用いた前記法線ベクトルによって加工される領域であることを識別する加工領域番号を付し、前記加工領域番号ごとの前記多角形平面の面積の総和が最大となる前記加工領域番号に対応する前記法線ベクトルを前記工具姿勢ベクトルとして決定するとともに、その加工領域を決定する姿勢・領域決定手段と、
決定された前記工具姿勢ベクトルによって加工する前記加工領域を調整する領域調整手段と、
を具備することを特徴とする加工パラメータ決定装置。 A machining parameter determination device for determining at least a tool posture and a machining area among machining parameters,
Polyhedron generating means for generating a polyhedron from shape data;
Polyhedron information calculation that calculates an area, a normal vector that is a unit vector indicating a normal direction, and a plane vector that is a product of the area and the normal vector for all polygonal planes related to the polyhedron. Means,
Based on all the plane vectors, a zeroth attitude vector indicating the direction of the zeroth attitude of the tool attitude is set , and inner products of the zeroth attitude vector and all the plane vectors are set as appropriate initial attitude values. 0th posture setting means for calculating ;
For each combination of the normal vector and the plane vector, a value obtained by multiplying an inner product of the normal vector and the plane vector by a weighting factor is calculated as a provisional posture appropriate value, and the same polygon plane When the maximum value of the appropriate provisional posture value is greater than the appropriate initial posture value, the normal vector used for calculating the maximum value of the proper temporary posture value for the polygonal plane is used. A machining region number for identifying that the region is to be machined is attached, and the normal vector corresponding to the machining region number that maximizes the total area of the polygonal plane for each machining region number is the tool orientation. While determining as a vector, the posture / region determining means for determining the processing region ,
Area adjusting means for adjusting the machining area to be machined according to the determined tool posture vector;
A processing parameter determination apparatus comprising:
形状データから多面体を生成する多面体生成ステップと、
前記多面体に係る全ての多角形平面に対して、面積、法線方向を示す単位ベクトルである法線ベクトル、前記面積と前記法線ベクトルの積である平面ベクトルを算出する多面体情報算出ステップと、
全ての前記平面ベクトルに基づいて、前記工具姿勢の第0姿勢の方向を示す第0姿勢ベクトルを設定するとともに、前記第0姿勢ベクトルと全ての前記平面ベクトルとの内積をそれぞれ初期姿勢適正値として算出する第0姿勢設定ステップと、
前記法線ベクトルのそれぞれと前記平面ベクトルのそれぞれの組み合わせに対して、前記法線ベクトルと前記平面ベクトルの内積に重み係数を乗じた値を暫定姿勢適正値として算出し、同一の前記多角形平面について前記暫定姿勢適正値の最大値が前記初期姿勢適正値よりも大きい場合には、その前記多角形平面に対して、その前記暫定姿勢適正値の最大値の算出に用いた前記法線ベクトルによって加工される領域であることを識別する加工領域番号を付し、前記加工領域番号ごとの前記多角形平面の面積の総和が最大となる前記加工領域番号に対応する前記法線ベクトルを前記工具姿勢ベクトルとして決定するとともに、その加工領域を決定する姿勢・領域決定ステップと、
決定された前記工具姿勢ベクトルによって加工する前記加工領域を調整する領域調整ステップと、
を含むことを特徴とする加工パラメータ決定方法。 A machining parameter determination method for determining at least a tool posture and a machining area among machining parameters,
A polyhedron generation step for generating a polyhedron from shape data;
A polyhedron information calculation step for calculating a normal vector that is a unit vector indicating an area and a normal direction, a plane vector that is a product of the area and the normal vector, for all polygonal planes related to the polyhedron;
Based on all the plane vectors, a zeroth attitude vector indicating the direction of the zeroth attitude of the tool attitude is set , and inner products of the zeroth attitude vector and all the plane vectors are set as appropriate initial attitude values. A 0th posture setting step to calculate ;
For each combination of the normal vector and the plane vector, a value obtained by multiplying an inner product of the normal vector and the plane vector by a weighting factor is calculated as a provisional posture appropriate value, and the same polygon plane When the maximum value of the appropriate provisional posture value is greater than the appropriate initial posture value, the normal vector used for calculating the maximum value of the proper temporary posture value for the polygonal plane is used. A machining region number for identifying that the region is to be machined is attached, and the normal vector corresponding to the machining region number that maximizes the total area of the polygonal plane for each machining region number is the tool orientation. While determining as a vector, a posture / region determination step for determining the processing region ;
An area adjustment step for adjusting the machining area to be machined according to the determined tool posture vector;
The processing parameter determination method characterized by including.
Program to function as a processing Pameta determination device according to claim 3 computers claim 1.
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