JP6829874B2

JP6829874B2 - 加工支援システム

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Publication number: JP6829874B2
Application number: JP2016243789A
Authority: JP
Inventors: 勇西田; 敬一白瀬
Original assignee: Kobe University NUC
Current assignee: Kobe University NUC
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: JP2018094693A

Description

本願発明は、素材の一部を切削などにより除去して所定の形状の対象物を得るための加工条件を提示して加工を支援する加工支援システムに関する。

顧客要求の急激な変化と市場ニーズの多様化に伴い、生産形態は多品種少量生産へと移行している。多品種少量生産では、製品形状が多様化・複雑化しており、機械加工分野において、加工順序や加工条件などを決定する加工準備時間が大きくなるといった問題がある。そこで、加工準備時間を短縮するために、機械加工の分野ではＣＡＤシステムとＣＡＭシステムが利用されているが、加工条件や加工順序の決定などの膨大な作業が使用者に求められており、生産効率を高効率化する妨げとなっている。

そこで、非特許文献１には、製品形状の特徴を表現する位相情報と実際に加工された際の加工条件とを関連づけてデータベース化し、加工事例を再利用して機械加工の作業設計を自動的に行うシステムが記載されている。

白瀬敬一他、「加工事例を再利用してNCプログラムを作成する機械加工用作業設計システム」、日本機械学会論文集８１巻８３２号（２０１５）

ところが、従来の方法では、多様化・複雑化した製品形状に加工条件を関連づけてデータベース化すると、データベースが複雑になりすぎ、新しい製品形状に適した加工条件を抽出することが困難になる場合がある。また、これを回避するため、複雑な製品形状を単純な形状に落とし込んでデータベース化すると、結局複雑な部分は作業者の経験や勘に頼ることになる。

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、除去すべき領域に着目し、除去すべき領域の形状と加工条件と関連づけることで容易に加工条件を提示することができる加工支援システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明にかかる加工支援システムは、素材の一部を除去して所定の形状の対象物を得るための加工条件の決定を支援する加工支援システムであって、素材の形状を示す素材データと対象物の形状を示す対象物データとを取得し、除去する一塊の領域である総除去領域の表面の一部を含む分割面により前記総除去領域を分割して得られる除去領域の形状情報を含む除去領域情報を作成する情報作成部と、前記除去領域に対応する前記素材の部分を実際に除去した加工条件を示す加工情報を取得する加工情報取得部と、前記情報作成部により作成された除去領域情報を旧除去領域情報として蓄積し、前記加工情報取得部により取得された加工情報を旧除去領域情報と関連づけて蓄積する蓄積部と、旧除去領域情報が作成された素材とは異なる所望の素材に対し前記情報作成部により新しく作成された除去領域情報である新除去領域情報に適合する旧除去領域情報を前記蓄積部に蓄積された複数の旧除去領域情報から抽出し、抽出された旧除去領域情報に関連づけられた加工情報を提示する加工条件提示部とを備えることを特徴とする。

これによれば、素材から除去される部分の情報である除去領域情報と除去する際の加工条件である加工情報とが関連づけられたデータベースを構築することができ、また、当該データベースを参照することで類似した新しい除去領域の加工条件を比較的容易に提示することが可能となる。

また前記蓄積部は、前記加工条件提示部により提示された加工条件と異なる加工条件で対応する除去領域が除去された場合、対応する旧除去領域情報および関連する加工情報を破棄してもよい。

これによれば、蓄積部に蓄積されるデータベースを更新することができ、新しい加工情報に基づきさらに最適な加工条件を提示することが可能となる。

また、前記情報作成部は、前記総除去領域の表面の平面部を含む仮分割面により前記総除去領域を分割して得られる除去領域の数である分割数を複数の仮分割面について取得する問合せ部と、前記分割数が３以上となる仮分割面の一つを、前記総除去領域を分割する分割面として決定する分割面決定部とを備えてもよい。

これによれば、切削加工などによって素材から除去する総除去領域を細分化することなく除去領域を単純化して蓄積部に蓄積される除去領域情報の数を抑制することができる。従って、新除去領域情報に適合した旧除去領域情報を簡便に抽出することが可能となる。

また、前記加工条件提示部は、旧除去領域情報が示す除去領域を仮想的に内包する仮想直方体の相互に非平行な３辺と前記新除去領域情報が示す除去領域を仮想的に内包する仮想直方体の相互に非平行な３辺との対応する辺の長さの一致度に基づき旧除去領域情報と前記新除去領域情報とが適合するか否かを判断してもよい。

これによれば新除去領域情報に適合した旧除去領域情報を高速に抽出することが可能となる。

なお、前記加工支援システムが含む各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本願発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本願発明の実施に該当する。

本願発明によれば、熟練作業者などが実施する加工をシステムが学習することができ、除去領域の形状などに適合した加工条件を提示することで初心者などでも簡単に機械加工を行う事が可能となる。

図１は、加工支援システムの機能構成を示すブロック図である。図２は、素材、対象物、および、総除去領域を示す斜視図である。図３は、加工支援システムの処理の流れの概要を示すフローチャートである。図４は、情報作成部の処理の流れを示すフローチャートである。図５は、総除去領域を一の分割面で分割した状態を示す斜視図である。図６は、総除去領域を他の分割面で分割した状態を示す斜視図である。図７は、分割面で分割された総除去領域をばらばらにして示す斜視図である。図８は、除去領域それぞれの開放面部の数を示す斜視図である。図９は、最初の分割面が決定された後の除去領域の加工順序のパターンを示す図である。図１０は、ＳＲＶ２に含まれる微小加工領域の開放面部の数を示す斜視図である。図１１は、ＳＲＶ２における微小加工領域の加工順序のパターンを示す図である。図１２は、ＳＲＶ４に含まれる微小加工領域の開放面部の数を示す斜視図である。図１３は、ＳＲＶ４における微小加工領域の加工順序のパターンを示す図である。図１４は、最初に取得された総除去領域における除去領域（微小加工領域）の加工順序の一例を示す図である。図１５は、分割面に斜面が含まれている場合を示す斜視図である。図１６は、仮想直方体を説明するための斜視図である。図１７は、加工情報が表示装置に表示された状態を示す図である。

次に、本願発明に係る加工支援システムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る加工支援システムの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本願発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本願発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本願発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、加工支援システムの機能構成を示すブロック図である。

図２は、素材、対象物、および、総除去領域を示す斜視図である。

これらの図に示すように本実施の形態に係る加工支援システム１００は、金属や樹脂などからなる被切削材である素材２００の一部を除去して所定の形状の対象物２０２を得るための切削加工などの加工条件の決定を支援するシステムであり、コンピュータにソフトウエア（プログラム）を実行させることで実現されるシステムである。加工支援システム１００は、コンピュータにより実現される機能部として、情報作成部１０１と、加工情報取得部１０２と、蓄積部１０３と、加工条件提示部１０４とを備えている。また本実施の形態の場合、加工支援システム１００は、加工条件を取得することができる加工条件入力部１０５を備えている。なお、コンピュータとは、ＣＰＵ（中央処理装置）を備え、表示装置や入力装置などの入出力手段、メモリや外部記憶装置などの記憶手段など一般的な構成を備えた電子計算機である。

図３は、加工支援システムの処理の流れの概要の一例を示すフローチャートである。

同図に基づき、加工支援システム１００が素材２００から対象物２０２を得るために総除去領域２０１を除去するための全ての加工条件を加工情報として加工機３０１に提示する流れの概要を説明する。

加工支援システム１００の情報作成部１０１は、素材２００の形状と対象物２０２の形状から除去領域情報を作成する（Ｓ１０１）。

次に、加工条件提示部１０４は、新しく作成された除去領域情報について蓄積部１０３に蓄積されているデータベースに適合する旧除去領域情報があるか否かを判断する（Ｓ１０２）。

適合する旧除去領域情報がある場合は、適合した旧除去領域情報に関連づけられる加工情報に基づき加工条件提示部１０４が加工条件を提示する（Ｓ１０３）。

提示された加工条件と異なる加工条件で加工したい場合は、加工条件入力部１０５が作業者から加工条件を取得して加工情報を変更し（Ｓ１０４）、蓄積部１０３のデータベースを変更する（Ｓ１０５）。

適合する旧除去領域情報がない場合は、作業者が新しく作成した加工条件を加工条件入力部１０５が取得し（Ｓ１０７）、除去領域情報と関連づけて蓄積部１０３のデータベースに追加する（Ｓ１０８）。

以上の処理を作成された全除去領域について行い、全ての加工条件が定まれば当該加工条件で加工機３０１が実際に加工を行う（Ｓ１０６）。

以下、加工支援システム１００の処理のそれぞれ流れの各段階を具体的に説明する。

最初に、除去領域情報の作成の具体例を説明する。

情報作成部１０１は、素材２００の形状を示す素材データと対象物２０２の形状を示す対象物データとを取得し、除去する一塊の領域である総除去領域２０１の表面の一部を含む分割面により総除去領域２０１を分割して得られる除去領域の形状情報を含む除去領域情報を作成する処理部であって、図１に示すように、コンピュータにより実現される機能部として、問合せ部１１１と、分割面決定部１１２と、次総除去領域決定部１１３と、加工順序決定部１１４と、順序調整部１１５とを備えている。

問合せ部１１１は、加工支援システム１００を実現しているコンピュータ、または、別のコンピュータで実行されているいわゆるＣＡＤソフトウエア３００などに素材２００の三次元形状を示す素材データと、素材２００から切り出される対象物２０２の三次元形状を示す対象物データとを提供する処理部である。また、問合せ部１１１は、素材データと対象物データとに基づいて、加工により素材２００から除去する一塊の三次元的な領域である仮想的な総除去領域２０１の表面に存在する平面部を取得したり、平面部を含む一つの仮分割面により総除去領域２０１を分割して得られる仮領域の数である分割数を仮分割面毎に取得したりする処理部である。

ここで、総除去領域２０１の抽出は、素材データと対象物データを用いた三次元形状の差演算により行われる。また、仮分割面は、図中ＸＹＺの軸に直角に交わる平面ばかりでなく、これらの平面に対し斜めに配置される平面も含まれる。また、図中のＸＹＺ軸は、加工機３０１が素材２００を加工するために予め定めている軸と一致していてもよい。

なお、問合せ部１１１は、素材データと対象物データとを指定することにより、総除去領域２０１において、仮分割面とこれに紐付けられた分割数を取得すればよく、加工支援システム１００が素材データと対象物データを必ずしも保有している必要はない。一方、問合せ部１１１が、素材データと対象物データとに基づき、総除去領域２０１を抽出し、平面部を特定し、分割数を算出することを否定するものではない。

分割面決定部１１２は、問合せ部１１１が取得した仮分割面と分割数とに基づき、分割数が３以上となる仮分割面を、総除去領域２０１を分割する分割面として決定する処理部である。なお、分割数が３以上となる仮分割面が複数存在する場合は、それぞれを分割面として決定し、それぞれの分割面毎に以下に示す処理を行い、複数のパターンを提示しても構わない。また、分割数が最も多い仮分割面を分割面としても構わない。

ここで、分割面決定部１１２は、最大の分割数が２であった場合、つまり、総除去領域２０１を仮分割面により分割して得られる分割数が全て２であった場合は、全ての仮分割面を分割面として決定する。

次総除去領域決定部１１３は、分割面決定部１１２により決定された分割面によって分割される複数の除去領域（以下、略字でＳＲＶと記載する場合がある。）の内、所定の条件を満たした一つの除去領域以外の領域の一つを次の総除去領域２０１として決定する処理部である。

ここで、所定の条件とは、例えば、（１）切削工具に最も近い。（２）大気に触れる面である開放面部（ＯｐｅｎＦａｃｅ）が最も多い。（３）体積が最も大きいなどである。

また、次総除去領域決定部１１３は、分割面決定部１１２が最大の分割数が２であると判断した場合は、機能しないものとなっている。

なお本実施形態の場合、問合せ部１１１は、次総除去領域決定部１１３によって総除去領域２０１が決定された場合、新たな総除去領域２０１の全ての仮分割面について分割数をＣＡＤソフトウエア３００に問合せる。また、分割面決定部１１２は、問合せ部１１１により得られた分割数が３以上（例えば最大）となる仮分割面を次の分割面として決定する。

加工順序決定部１１４は、分割面決定部１１２により決定された分割面で分割された除去領域について、大気に触れる面である開放面部の数を取得する。そして、開放面部の数の最も多い領域を除去領域として決定し、決定された除去領域を仮想的に除去する残りの除去領域についてさらに開放面部の数を取得し、開放面部の数の最も多い領域を次の除去領域として決定し、決定された除去領域の順番を加工順序とする処理部である。

以上の処理により、開放面部が最大の除去領域は、実際の切削工程においては切削工具の接近が容易となり、使用可能な工具への制約も緩くなる領域であるため、加工順序の優先度が高い領域となる。

ここで、開放面部とは、一般的には大気と接触している面として説明される。なお、開放面部の数は厳密な平面の数でなくてもよい。例えば図８に示すように、ＳＲＶ１では、上方から見た場合（図中Ｚ軸負の方向に見た場合）、平面が４面看取されるが、ＳＲＶ１をＸ軸Ｙ軸Ｚ軸のそれぞれに直角に交差する面で形成される仮想的な直方体である仮想直方体（図１６参照）で覆うとすると、上方から見た四つの平面は１平面で覆われるため、当該部分の開放面部の数を１と考えてもかまわない。この考え方によるとＳＲＶ１全体の開放面部の数は、５となる。よって、開放面部の数に関しては、実質的に大気と接触している面を、開放面部の数と考えても構わない。また、加工機３０１の特性を考慮し、切削工具が進入できるおおよその面で開放面部の数を決定してもよい。具体的には、前記仮想的な直方体のうち、素材が保持（チャック）されている面は大気と接触していても開放面部に含めないとしても構わない。

なお、開放面部の数は、加工順序決定部１１４が計算により取得してもよく、ＣＡＤソフトウエア３００に問いあわせることにより取得しても構わない。

順序調整部１１５は、除去領域についての加工制約条件を取得し、当該加工制約条件に基づいて、加工順序決定部１１４で決定された加工順序を入れ替える処理部である。

ここで、加工制約条件とは、図２に示すように、対象物２０２の二つの領域に同軸の貫通孔を設ける場合、二つの領域に挟まれている除去領域を除去する前に貫通孔を穿設するという条件を例示できる。この場合、貫通孔を設ける領域は、平面で囲まれた領域ではないため、分割面決定部１１２によっては特定されない。そこで、順序調整部１１５は、このような分割面決定部１１２では特定されない加工対象領域を予め取得しておき、加工順序の適切な箇所に追加挿入しても構わない。

その他加工条件としては、同じ切削工具を用いて除去する除去領域は加工順序を連続させる、要求される寸法公差が同じ除去領域は加工順序を連続させる、要求される直角度、平行度、平面度などが所定の閾値よりも厳しい場合、除去領域の加工順序を調整するなどである。さらに、順序調整部１１５は、次の加工制約条件を加えても構わない。例えば、切削工具に近い側の除去領域から加工する、体積の大きい除去領域から加工する、などである。

次に、情報作成部１０１の各処理部を機能させて除去領域とその加工順序とを決定する流れを説明する。

図４は、情報作成部の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、問合せ部１１１がＣＡＤソフトウエア３００に素材データと対象物データとを提示し、ＣＡＤソフトウエア３００から一塊の総除去領域２０１を取得する（Ｓ２０１）。なお、総除去領域２０１とは、素材データや対象物データと同様のデータである。また、素材データと対象物データによっては、総除去領域２０１が複数存在する場合も発生するが、その場合は各総除去領域２０１について下記の処理を行えばよい。

次に、問合せ部１１１が、取得した総除去領域２０１について表面に存在する平面部を含む仮分割面を抽出し、当該仮分割面によって総除去領域２０１を分割した場合に得られる分割数をＣＡＤソフトウエア３００に問いあわせて結果を取得する（Ｓ２０２）。この処理は、総除去領域２０１の表面に存在する斜面を含む仮分割面の全てについて行われる。

具体的に例えば、図５に示すような仮分割面２０３で総除去領域２０１を分割すると、分割数は、ａ、ｂ、ｃ、ｄで示すように４となる。一方、図６に示すような仮分割面２０３で総除去領域２０１を分割すると、分割数は、ａ、ｂで示すように２となる。

次に、分割面決定部１１２は、例えば最大の分割数に紐付けられた仮分割面を抽出し、当該仮分割面を分割面として決定する（Ｓ２０３）。本実施形態の場合、図５に示す仮分割面２０３に基づく分割数が４で最大であるため、この仮分割面２０３が分割面として決定される。決定された分割面で分割された総除去領域２０１を分解して示すと図７に示すような状態となる。

また、分割面決定部１１２は、取得した最大の分割数が２の場合、全ての仮分割面を分割面として決定する。

このように、本実施形態では、最初に取得された総除去領域２０１の全体を全ての仮分割面で細分化することなく分割面を容易に決定することが可能である。

なお、最大の分割数が３以上であって同じ分割数の仮分割面がある場合は、それぞれの分割面について以下の処理を行ってもよく、最後に取得した仮分割面を分割面として以下の処理を行ってもよい。

次に、次総除去領域決定部１１３は、図５に示す除去領域ａ、ｂ、ｃ、ｄについて開放面部の数が最も多い除去領域以外の領域の一つを次の総除去領域２０１として決定する（Ｓ２０４）。具体的には除去領域ａの開放面部の数は５、除去領域ｂの開放面部の数は４、除去領域ｃの開放面部の数は２、除去領域ｄの開放面部の数は４であるので、除去領域ａ以外の領域、例えば除去領域ｂを次の総除去領域２０１として決定する（Ｓ２０４）。

以上の処理を全ての分割面が決定されるまで繰り返し行う（Ｓ２０５）。本実施形態の場合、図８に示すように、最初に決定された分割面（図５に示す仮分割面２０３）で総除去領域２０１を切断すると、ＳＲＶ１〜ＳＲＶ４の四つの領域に分割される。そして、ＳＲＶ２〜ＳＲＶ４のいずれの領域についても、どのような仮分割面で分割しても分割数が２となるため（分割面の最大数が２）、いずれの仮分割面も分割面として決定される。以上のように、最初に取得された総除去領域２０１すべてについて分割面が決定されると分割面決定の処理が終了する。ここで、分割面の最大数が２となった場合に決定された分割面で分割された領域が除去領域であり、除去領域を例えば微小加工領域（Ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ）とし、Ｐと略して記載する場合がある。

次に、加工順序決定部１１４は、分割面決定部１１２により決定された分割面で分割された除去領域について、大気に触れる面である開放面部の数を取得し、開放面部の数の最も多い領域を除去領域として決定する（Ｓ２０６）。

具体的には、図８に示すように、最初に決定される分割面により分割される領域であるＳＲＶ１〜ＳＲＶ４の開放面部の数をそれぞれ算出する。本実施形態の場合、ＳＲＶ１の開放面部の数が５と最も大きいので、加工順序の優先順位は最も高くなる。つまりＳＲＶ１が最初に加工されることになる。

次に、ＳＲＶ２とＳＲＶ４との開放面部の数は４であって、同じであるので、加工順序は、図９に示すように、二つの場合に分かれる。

次に、ＳＲＶ２の加工順序の決め方を示す。図１０の上段に示すように、ＳＲＶ２は、微小加工領域Ｐに分けられる。Ｐ１〜Ｐ３の開放面部の数は、図１０中の括弧内に数字で示されている（以下、開放面部の数を記載する場合には、同様に図の中に記載する。）。同図に示すように、Ｐ１の開放面部の数が最も大きいので、Ｐ１の加工順序が最優先となる。次の加工順を決めるには、図１０の下段に示すように、Ｐ１を加工除去すると想定し、加工後のＰ２、Ｐ３の開放面部の数を取得する。この場合には、Ｐ２の開放面部の数とＰ３の開放面部の数とは同じであり、ＳＲＶ２での加工順序は、図１１に示すように、二つの場合に分かれる。

ＳＲＶ３は、微小加工領域が一つであり、そのままになる。

ＳＲＶ４は、図１２に示すように、微小加工領域としてはＰ５〜Ｐ１０に分けられる。微小加工領域の加工順序は、ＳＲＶ２で行った同様に開放面部の数の降順で決定すると、その結果は、図１３に示す。複数の加工順序の場合が算出される。

以上の様に、総除去領域２０１のＳＲＶ１〜ＳＲＶ４までに加工順序は、図９に記載の加工順序の中に、図１１に示すＳＲＶ２の加工順序と、図１３に示すＳＲＶ４の加工順序導入することにより得られる加工順序は、複数の場合が発生し、これらを選択することができることになる。

複数の場合からどの加工順序を選択するかは、色々な方法があるが、ここでは、加工時間や工具交換回数に関するシミュレーションを行うことにより決定してもよい。

次に、加工順序が決定された除去領域に加工制約条件が含まれているか否かを順序調整部１１５が判断し（Ｓ２０８）、加工制約条件が含まれている場合は、順序が調整される（Ｓ２０９）。

なお、図１４に示すように、加工順序が決定されてしまった場合、加工順序の５番目に該当する領域は、図２に示すように、当該領域の両側に同軸上のドリル加工が施される対象物が存在するため、加工順序が最後になるように調整されてもよい。すなわち、加工制約条件の中で、順序を入れ替える方が、妥当と思われる場合には、順序が調製されることになる。

以上のように、情報作成部１０１により、除去領域と除去領域の加工順序が決定される。

次に、加工条件提示部１０４は、蓄積部１０３にデータベースとして蓄積された複数の旧除去領域情報から情報作成部１０１により新しく作成された新除去領域情報に適合する旧除去領域情報を検索する。旧除去領域情報を検索する方法は特に限定されるものではないが、図１６中に二点鎖線で示すように、切削工具などの進入方向であるＺ軸方向に延びる１辺を備え、除去領域（例えばａ）を内包し、かつ、体積が最小の仮想的な直方体である仮想直方体２０４（図１６参照）の相互に非平行な３辺の長さを除去領域情報の１つとし、新旧の除去領域情報の当該３辺の長さの一致度に基づき旧除去領域情報と新除去領域情報とが適合するか否かを判断してもよい。また、対比する新旧の除去領域情報としては、除去領域の体積、質量、材質、Ｚ軸方向に延びる１辺を備え除去領域を内包しかつ体積が最小の仮想的な角柱や円柱などの柱体（仮想直方体２０４を含む）の底面形状（工具アプローチ面の形状）、加工深さ、加工領域に存在する面の数、切削油の種類（有無含む）、加工順などを例示でき、これらを単体で比較し、また、複合的に比較することにより新旧の除去領域の適合度合いを判断してもかまわない。

そして、加工条件提示部１０４は、新除去領域情報に適合する旧除去領域情報を検出した場合、検出した旧除去領域情報に関連づけられた加工情報を表示装置１０７、および、加工機３０１に加工条件として提示する。

加工条件提示部１０４は、全ての除去領域に対して上記判断を行い、加工情報を提示する。

図１７は、加工情報が表示装置に表示された状態を示す図である。

同図に示すように、画面には、除去領域情報とこれに対応する加工情報が表示されている。作業者は、当該画面を確認し、問題がなければ決定ボタンを押す。加工情報取得部１０２は、除去領域に対応する素材の部分を実際に除去する加工条件を示す加工情報として加工条件提示部１０４から取得する。

なお、作業者による決定ボタンの押下や入力された加工条件などは、加工条件入力部１０５が取得し、蓄積部１０３や加工情報取得部１０２に送信する。

一方、加工条件を変更する場合は、作業者が新たな数値などを入力して決定ボタンを押す。加工情報取得部１０２は、新しい加工条件を加工情報として取得する。この場合、蓄積部１０３は、加工条件提示部１０４により提示された加工条件と異なる加工条件で対応する除去領域が除去されることになるため、対応する旧除去領域情報および関連する加工情報を破棄し、新しい除去領域情報に新しい加工情報を関連づけて記憶し、データベースを更新する。なおこの場合、対応する旧除去領域情報および関連する加工情報を破棄することなく維持し、新しい除去領域情報に新しい加工情報を関連づけて記憶することによりデータベースに追加してもかまわない。

また、加工条件提示部１０４が、適合する旧除去領域情報を検出できない場合は、画面のデータ表示部分は空白となる。この場合、作業者は適切と思われる数値などを入力して決定ボタンを押す。加工情報取得部１０２は、新しい加工条件を加工情報として取得する。この場合、蓄積部１０３は、新しい除去領域情報に新しく入力された加工情報を関連づけて記憶することによりデータベースに追加する。

以上の様にして、加工情報取得部１０２は、加工条件提示部１０４が提示した除去領域情報と、これに関連づけられる加工情報とを全ての除去領域に対して取得し、取得したデータを加工機３０１に送信する。

加工機３０１は、受領したデータに基づき実際に素材２００から対象物２０２を生産する。ここで、加工機３０１が何らかのエラー情報を出力した場合、加工情報取得部１０２はエラー情報を除去領域情報と加工条件に紐付けて蓄積部１０３に蓄積させてもかまわない。

以上のように、本実施形態の加工支援システム１００によれば、素材の形状と材質、および、対象物の形状などを入力するだけで、総除去領域を所定の面で分割した分割領域に基づいて加工順、および、加工条件を決定、または、決定を支援することができる。また、新たに入力された加工条件をデータベースに追加し、また、更新することでデータベースを成長させることが可能となる。

従って、短時間で加工に好適な除去領域である除去領域と、好適な加工順序、および、加工条件を提示することが可能となり、未熟な作業者でも最適な条件で加工機３０１に加工させることができる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、除去領域を決定する方法は、上記に限定されるものではなく、仮分割面の全てを分割面とするなど任意の方法により除去領域を決定してもかまわない。

また、除去領域を決定するための分割面を平面として説明したが、分割面は平面に限定されるものではなく、旋盤など素材を回転させ切削工具が回転しない場合などは筒状の面などを分割面としてもかまわない。

また、本実施形態の場合、加工支援システム１００は、除去領域の形状などをディスプレイなどに視覚的に表示させても構わない。これにより除去対象である除去領域や加工順序を作業者に視覚的に知覚させることができ、加工条件の決定や改善の支援を行うことが可能となる。

また、加工情報取得部１０２は、加工機３０１が実際に加工している条件を加工情報として加工機３０１から直接取得してもかまわない。

また、除去領域情報に関連づけられる加工情報は、例えば、荒加工、中仕上加工、仕上げ加工など、複数段階の加工条件を含んでいてもかまわない。

また、細かな除去領域の除去の順序が決定されている場合、工具経路を考慮すると、現実的な除去順序ではない場合が生じる。そこで、加工条件入力部１０５は、加工条件ばかりでなく加工順序の変更の入力を受け付けてもかまわない。例えば、作業者が、隣接する除去領域を一度に除去するように加工順序を入れ替え、また、複数の除去領域を統合して１つの除去領域にできるようにしてもかまわない。この場合、加工条件提示部１０４は、決定された加工順序において、次に除去する除去領域と結合した領域が凸形の多角柱であると判断した場合は、結合した除去領域に対して新たに除去領域情報を作成し、当該除去領域情報に基づき加工条件を蓄積部１０３のデータベースに問い合わせてもかまわない。

また、図１５に示すように、微小加工領域に斜めに加工を行う必要のある面が存在場合、微小加工領域は、Ｐ１１〜Ｐ１３に分かれる。この場合の加工順序の選び方は、ＳＲＶ２やＳＲＶ４で説明を行った内容と同じであり、開放面部の数を取得し、開放面部の数の阿合微小加工領域から加工順序を決定する。この場合の加工順序は、Ｐ１１→Ｐ１２→Ｐ１３の場合とＰ１１→Ｐ１３→Ｐ１２の場合二つの加工順序が選択できる。

また、除去領域が決定される度に加工制約条件の有無を判断し、加工順序の調整を行うものとして説明したが、加工順序を調整するタイミングは特に限定されるものではない。例えば、全ての除去領域の順序が決まった後、順序調整部１１５が加工順序を調整してもかまわない。また、順序調整部１１５は、分割面によっては決定することができない領域、例えば、図２に示すようなＹ軸に沿ってドリルによって穿設される孔などを加工順序に挿入することも可能である。

また、加工機は、ＮＣプログラムにより加工を制御できる装置であれば、特に限定されるものではない。例えば、マシニングセンターやＮＣ旋盤、放電加工機など任意の加工機に適用することができる。

図１で開示した加工支援システムについては、過去に実施した内容を、データベースに蓄積して蓄積部等に保存していくものである。この場合、蓄積データは、加工支援システムを利用するオペレータ毎に、蓄積してもよいし、各オペレータのデータを共有化して、蓄積してもよい。また、熟練者の利用したデータを蓄積部等に蓄積し、経験の浅いオペレータが、前記蓄積部等のデータを利用できるようにしてもよい。

本願発明は、ＮＣ加工機などを用いて対象物を製造する際における加工条件の決定などに利用可能である。

１００加工支援システム
１０１情報作成部
１０２加工情報取得部
１０３蓄積部
１０４加工条件提示部
１０５加工条件入力部
１０７表示装置
１１１部
１１２分割面決定部
１１３次総除去領域決定部
１１４加工順序決定部
１１５順序調整部
２００素材
２０１総除去領域
２０２対象物
２０３仮分割面
２０４仮想直方体
３００ソフトウエア
３０１加工機

Claims

素材の一部を除去して所定の形状の対象物を得るための加工条件の決定を支援する加工支援システムであって、
素材の形状を示す素材データと対象物の形状を示す対象物データとを取得し、除去する一塊の領域である総除去領域の表面の一部を含む分割面により前記総除去領域を分割して得られる除去領域の形状情報を含む除去領域情報を作成する情報作成部と、
前記除去領域に対応する前記素材の部分を実際に除去した加工条件を示す加工情報を取得する加工情報取得部と、
前記情報作成部により作成された除去領域情報を旧除去領域情報として蓄積し、前記加工情報取得部により取得された加工情報を旧除去領域情報と関連づけて蓄積する蓄積部と、
旧除去領域情報が作成された素材とは異なる所望の素材に対し前記情報作成部により新しく作成された除去領域情報である新除去領域情報に適合する旧除去領域情報を前記蓄積部に蓄積された複数の旧除去領域情報から抽出し、抽出された旧除去領域情報に関連づけられた加工情報を提示する加工条件提示部と
を備える加工支援システム。
前記蓄積部は、
前記加工条件提示部により提示された加工条件と異なる加工条件で対応する除去領域が除去された場合、対応する旧除去領域情報および関連する加工情報を破棄する
請求項１に記載の加工支援システム。
前記情報作成部は、
前記総除去領域の表面の平面部を含む仮分割面により前記総除去領域を分割して得られる除去領域の数である分割数を複数の仮分割面について取得する問合せ部と、
前記分割数が３以上となる仮分割面の一つを、前記総除去領域を分割する分割面として決定する分割面決定部とを備える
請求項１または２に記載の加工支援システム。
前記加工条件提示部は、
旧除去領域情報が示す除去領域を仮想的に内包する仮想直方体の相互に非平行な３辺と前記新除去領域情報が示す除去領域を仮想的に内包する仮想直方体の相互に非平行な３辺との対応する辺の長さの一致度に基づき旧除去領域情報と前記新除去領域情報とが適合するか否かを判断する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の加工支援システム。