JPH01316805A - 数値制御プログラム作成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （背景） （分野） 本発明は部品図から数値制御工作機械用パート・プログ
ラムを作成するシステム、特に、機械加工作業の順序を
プランニングし、適正な工具、送り速度及び工作機械の
選択を含む製造作業のシーケンスを表わす数値制御プロ
グラム・コードを作成するシステムに係わる。

（関連技術） 例えば原子炉圧力容器キャップ用ソケットヘッドのよう
な新しい部品を機械加工しなければならない場合、部品
の設計者はＣＡＤ／ＣＡＭ設計部において所要部品の図
面を作成するのが従来の方式であった。図面には素材の
材質や部品の寸法などが表記される。この図面が、図面
から数値制御パート・プログラムの作成を専門とする数
値制御パート・プログラマ−に与えられる。パート・プ
ログラマ−は工作機械仕様書を利用し、素材のサイズ、
工作機械の物理的特性、種々の機械加工作業に必要な工
具による適正な加工速度との対比において想定される加
工速度、工作機械によって保持される工具数、及び部品
を手動で回動させねばならないかどうかに基づいて使用
すべき特定の工作機械を選択する０次いでパート・プロ
グラムは目的のマシーンを制御するための実数値制御機
械コードを作成するコード・プロセッサーと呼ばれるコ
ンピューター・プログラムに供給される０次いで、プロ
グラムが工作機械によって試験的に実行され、もしバグ
が発見されると、パート・プログラマ−はプログラムを
修正する。

新しい部品の場合、パート・プログラマ−は数日乃至敗
退を費やして、満足なプログラムが得られるまでパート
・プログラムの作成、修正、試験を繰り返す、目的に応
じて変更できる内容の豊富なマクロ・プログラム・ライ
ブラリーを利用できれば、パート・プログラマ−はこの
プロセスを短縮できる。マクロ・プログラムとは特定タ
イプの機械加工作業を対象にデザインされ、送り、速度
、パス数、各パスの長さなど種々の加工バラメーターが
マクロコール命令によってセットできる変数として残さ
れているプログラムである。マクロ・プログラムはその
作用が他のタイプのコンピューター語におけるサブルー
チンに極めて似ている。パート・マクロ・プログラムを
含む広範囲のパート・プログラム・ライブラリーを利用
できる場合でも、部品の最初のリクエストから部品が完
成されるまでの時間が極めて長い０以上の説明から明ら
かなように、所要部品の製造プロセスをスピードアップ
し、部品製造に必要な企画から完成までの時間を短縮す
るため、図面から直接パート・プログラムを作成するシ
ステムの実現が工作機械業界において切望されている。

（要約） 本発明の目的はパート・プログラマ−が介入する必要な
しに図面から部品を加工するに好適なパート・プログラ
ムを作成することにある。

他の目的は特定部品がリクエストされてからこの部品が
加工されるまでの時間を短縮すると同時に人件費を軽減
するパート・プログラムを提供することにある。

上記目的はＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって作゛成され
た図面から“即時実行可能な”パート・プログラムを作
成するシステムによって達成することができる。このシ
ステムは部品を製造する作業シーケンスを作成するのに
図面を利用する。次いで、それぞれの作業ステップにお
いて加工すべ縫形状に基づいて特定のプロセス（マクロ
・プログラム）を選択する・、プロセス選択と同時に、
荒削り加工の速度及び部品を荒削りするのに必要な工具
も特定される。すべてのプロセスが特定されたら、仕上
げまたはならい削りプロセスが確定される０部品原料、
工具数、及び大ざっばな材料サイズに基づいて適切な工
作機械が選択される。作成されたパート・プログラムが
コード・プロセッサーに転送されると、コード・プロセ
ッサーは選択された特定工作機械のための機械制御コー
ドを作成する。

本発明は機械加工によって製造すべき工作物または部品
の機械加工及び製造に好適な数値制御プログラムを部品
図から自動的に作成する方法及び装置に係わり、本発明
装置は仕上がり部品に要求される点、曲線、面及び円錐
曲線を自動的に読み取りかつ記憶することにより部品図
から部品のジオメトリ−を読み取る手段、読み取られた
ジオメトリ−を表わす形状データ構造を作成する形状手
段；及び形状データ構造から数値制御プログラムを作成
するプログラミング手段を含むことを特徴とする。

本発明の内容は好ましい実施例に関し、添付図面に沿っ
て以下に述べる説明からさらに明らかになるであろう。

（好ましい実施例） 旋盤による旋削を含む機械加工プロセスに関連して以下
に本発明を説明するが、当業者ならば本発明をその他の
工作機械にも適応させることができるであろう、旋削作
業における素材の底部境界は部品の回転軸または対称軸
であり、素材の頂部境界はその半径において設定される
。

第１図に示すように、部品の設計者は公知のＣＡ　Ｄ／
ＣＡ　Ｍシステム１０を利用して図面を作成する。ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステムは部品のそれぞれの面に関する定義
を含む本発明の形状データ構造を提供する。この形状デ
ータ構造は製造すべき部品の材質、素材のサイズ（基準
からの左、右、上、下境界）及び仕上がり面分差をも含
む、！当なＣＡＤ／ＣＡＭシステムとしては、イリノイ
州、エルク・グラブ・ビレッジのＣＩ＋＋１１ｎｃ、Ｉ
ｎｃ、製のＳｕｎ　Ｍｌｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓワーク・
ステーションを挙げることができる。このシステムは同
じ＜　Ｃ１１ｉｎｃ。

Ｉｎｃ、製゛の、適切な形状データ構造を作成するＣＩ
ＭＬＩＮＣ／ＣＩＭＣＡＤを使用することが好ましい。

本発明における形状データ及びその他のデータ構造はフ
レーム式である。即ち、情報の各項目は各々があらかじ
め定められた情報を含むフレーム内において特定の場所
を有する０例えば、斜線面は起点、終点、勾配、いずれ
の面がこの線に近いかを定義する相対定義、Ｙ軸支点か
ら原点までの値、面のタイプを表わす記号、例えば、Ｓ
Ｌ＝斜線などを含むフレームにおいて定義される。垂直
線、水平線及び円形線定義のフレームも部品の面の定義
を可能にする同様の情報を提供する。

ＡＰＴ（数値制御工作システム）工作機械語で面を定義
するのに必要な情報はＡＰＴプログラミング・マニュア
ルに記載されている。

形状データ構造はプロセス・プランナー・モジュール１
４及びコード発生器モジュール１６を含むコンピュータ
ー１２に供給される。好ましいコンピューターは主記憶
装置の記憶容量が少なくとも６メガバイト、ハード・デ
ィスク・ドライブの記憶容量が少なくとも２０メガバイ
トのＩＢＭＡＴである。プロセス・プランナー１４及び
コード発生器１６はカリフォルニア州、マウンテン・ビ
ューのＩｎｔｅｌ　１ｉｃｏｒｐ社製ＫＥＥシェルのよ
うなエキスパートシステム・シェルを使用して構成した
ものが好ましい。

プロセス・プランナー１４は形状データ構造を検討し、
データ構造によって画定される形状を作り出す作業シー
ケンスを確定する。作業シーケンスを確定したのち、プ
ランナー１４はそれぞれの作業ステップにおいて機械加
工すべき実形状に基づいて特定の荒削りプロセスを選択
する。プランナー１４はまた、最終作業としてのならい
研削プロセスを選択し、旋盤による旋削の場合には最初
の作業として面削りプロセスを選択する０作業シーケン
スに使用される特定の機械は選択されたプロセス、プロ
セスに使用される工具、材料の種類及び素材のサイズに
基づいて選択される。コード発生器１６はプロセスを利
用可能なマクロプログラムと比較し、それぞれのプロセ
スに該当するマクロプログラムを選択し、プランナー１
４によって確定されたプロセス変数の値をマクロコール
・フレームに記入する０次いで、コード発生器１６が完
成したマイクロコールをコード・プロセッサー１８に出
力するｍ　５ｐｅｒｒｙ−Ｕｎｌｖａｃ　１１００のよ
うな公知のコード・プロセッサー１８がマクロコールか
らターゲット工作機械２０の機械コードを作成する公知
の機械コード・プロセスを実行する。適当なプロセスと
しては、５ｐｅｒｒｙ−Ｕｎｉｖａｃ社製のＣｏｍｐｕ
ｔｅｒ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ
ｉｎｇ／Ａｕｔｏｍａｔｌｃａｌｌｙ　　Ｐｒｏｇｒａ
ｍｍｅｄ　　Ｔｏｏｌｓ（：ＩＭ／＾ＰＴ　　Ｌｅｖｅ
ｌ　　ＩＲＩＬＩＰ−４０７８ＲｅｖＩｓｉｏｎ、３を
挙げることができる。

形状データ構造は部品の輪郭を右から左へ辿る順序づけ
られた面リストであることが好ましい。

もし形状データ構造がこのように順序づけされていない
場合には、順序づけられたリストに分類しなければなら
ない、形状データ構造の各面はＨＳ　　−が水平面を表
わす記号、ＶＳが垂直面を表わす記号、ＳＬが斜線を表
わす記号、ＤＮが下向き方向、ＵＰが上向き方向、ＲＤ
が丸みを帯びた面、Ｑｌ−Ｑ４が丸み形状の曲線が位置
する４分円、数字が左から右へ走査する際の各種の面の
シーケンスのそれぞれを示すグラマーを利用して定義す
ることが好ましい、それぞれの面は素子の左境界と底部
境界との交差点を基準として定義される。

第２図に好ましいグラマーを利用して定義された４つの
垂直面及び３つの水平面を示す。

第２図を例に取った場合、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムはプ
ロセス・プランナー１４にそれぞれが１つの面を定義し
、面記号を含む一連のフレームを提供し、前記記号を抽
出することにより次のようなデータ構造リストを形成す
ることがで診る：ＶＳ−ＵＰ−１、ＭＳ−１、ＶＳ−Ｕ
Ｐ−２、ＭＳ−２、ＶＳ−ＤＮ−１、ＭＳ−３、ＶＳ−
ＤＮ−２゜プロセス・プランナー１４は形状データ構造
リストを左から右へ走査し、基本形状が互いに近接する
２つの面を有し、これらの隣接する基本形状が１つの面
を共有する場合に基本形状Ｓ−ｔ・・・・５−６（第３
図）を指定する。遷移点が基本形状における２つの隣接
面の交差点である場合、基本形状の遷移点ｔｐ−ｔ・・
・・ｔｐ−６も識別される。即ち、それぞれの基本形状
は第１及び２面を有し、各基本形状の第１面は先行基本
形状の第２面である。ただし第１及び最終基本形状は例
外である。下記ステップを再帰的に使用することにより
基本形状を定義することができる：５−ｎ＝　（Ｓｔ　
（ｎ）、Ｓ２　（ｎ））ｔｐ−ｎ＝　（Ｓｌ　（ｎ）ｎ
ｓ２　（ｎ））ただし、Ｓ　（ｎ）は基本形状ｎ％Ｓ１
及びＳ２は基本形状の第１及び第２面、ｔｐ−ｎは基本
形状の遷移点である。このアルゴリズムを利用する場合
、５２（０）をリスト上の第１面に等しくセットする。

これにより基本形状は第３図に示すように面を表わす記
号と連携させられ、各基本形状は下に掲げるリスト１の
ような基本形状リストを作成する１対の面を含む： リスト　１ ｖｓ−ｕｐ−ｔ、Ｈ３−１−３−１、ｔｐ−ＩＭＳ−１
、ＶＳ−ＵＰ−２−３−２、ｔｐ−２ＶＳ−ＵＰ−２、
ＭＳ−２−３−３、ｔｐ−３’ＨＳ−２、ＶＳ−ＤＮ−
１−３−４、ｔｐ−４ＶＳ−ＤＮ−１、ＭＳ−３−３−
５、ｔｐ−５８Ｓ−３、ＶＳ−ＤＮ−２−３−６、ｔｐ
−ａ既に述べたように、各面は起点及び終点に関する座
標を有し、基本形状及び遷移点は面交差点である０次い
で、基本形状リストを走査することによりプロセス・ツ
リーの最初の遷移点を確定する。

走査方向に遭遇する最大Ｙ座標の遷移点が外径旋削作業
の開始点であり、最小Ｙ座標遷移点が内径旋削作業の開
始点である。第２及び３図の場合、最高位遷移点はｔｐ
−３である。

遷移点リスト及び最高位遷移点からプロセス・ツリーを
作成し、境界を記入する。第４図に示す形状では、遷移
点及び面封を含む基本形状リストが形成される。即ち、
下記のりスト２である。

リスト　２ ＶＳ−ＵＰ−１、ＭＳ−１−５−１、ｔｐ−ｔＭＳ−１
、ＶＳ−ＤＮ−２→Ｓ−２、ｔｐ−２ＶＳ−ＤＮ−２、
ＭＳ−２→Ｓ−３、ｔｐ−３Ｈ３−２、ＶＳ−ＵＰ−３
→Ｓ−４、ｔｐ−４ＶＳ−ＵＰ−３、ＭＳ−３−５−５
、ｔｐ−ｓＨＳ−３、ＶＳ−ＵＰ−４−５−６、ｔｐ−
６ＶＳ−ＵＰ−４、ＭＳ−４→Ｓ−７、ｔｐ−７Ｈ３−
４、ＶＳ−５−５−８、ｔｐ−８ＶＳ−ＤＮ−５、Ｈ３
−ＤＮ−５ →Ｓ−９、ｔｐ−９ ８Ｓ−５、ＶＳ−ＤＮ−６→５−１０、ｔｐ−１０遷移
点をその座標と共に抽出し下記リスト３のような遷移点
リストを作成する： リスト　３ （ｔｐ−１、ｔｐ−２、ｔｐ−３、ｔｐ−４、ｔｐ−５
、ｔｐ−６、ｔｐ−７、ｔｐ−８、ｔｐ−９、ｔ　ｐ　
−１０） 既に述べたように、リスト中の最高位遷移点は遷移点を
左から右へ走査し、Ｙ座標が最も大きくχ座標が最も小
さい遷移点を求めることによフて識別される０次いで遷
移点リストをこの識別された最高位遷移点においてサブ
リストに分割し、下記のようなりスト４を得る： リスト　４ （ｔｐ−ｔ、ｔｐ−２、ｔｐ−３、ｔｐ−４、その結果
、遷移点ｔｐ−７がプロセス・ツリーの根となった０次
いでプロセス・ツリーの各ブランチな再帰的に検討する
ことによって各サブリスト中の最高位遷移点を求め、下
記のようなリストを作成する。ただし垂直棒“１”はリ
スト分割位置を示す。

（以　下　余　白） このリストは垂直素材左（ＲＳＬ）境界と垂直素材右（
ＲＳＲ）境界が根の左右の親である第５図のプロセス・
ツリー図で表わされる。既に述べたように、素材の境界
は形状データ構造中に示される素材の寸法として与えら
れる。

素材左境界（ＲＳＬ）及び素材右境界（ＲＳＲ）を除い
て、プロセス・ツリーの各ノードは機械加工作業領域を
定義し、プロセス・ツリー中の各ノードごとにプロセス
・ツリーを定義する場合、各ノードによって指定される
領域について、上方境界、下方境界、左境界及び右境界
を確定しなければならない０例えば、ノードｔｐ−７の
上方境界は水平軸Ｈ１からの半径として測定された素材
径であり、下方境界は水平線ＨＳ−４であり、左境界は
素材左境界（ＲＳＬ）であり、右境界は素材右境界（Ｒ
ＳＲ）である。遷移点ｔｐ−９については、上方境界は
遷移点ｔｐ−８の下方境界であり、下方境界は水平線Ｍ
Ｓ−５であり、左境界は垂直面ＶＳ−５であり、右境界
は素材右（ＲＳＲ）境界である。

上方境界は親ノードの下方境界であるか、または親が根
プロセスなら素材径である。下方境界はノード面を検討
することによって検出され、もし水平面が検出されれば
これと下方境界として指定する。もし水平面が検出され
ない場合には、遷移点を通る水平面（作図線）として下
方境界を設定する。

左右の境界を確定するため、プロセス・プランナー１４
はノードと連携する基本形状中の２つの面を検討する。

もし左または右の面が垂直面、斜線面ま°たは丸みのあ
る面なら、左境界として設定され、上記のいずれでもな
ければ、左境界は確定されない、右または第２の面が垂
直面、斜線面または丸みのある面なら、右境界として設
定され、さもなければ、右境界は確定されない。

遷移点ｔｐ−６の場合のように側方境界が不確定ならば
、境界確定プロセスが逆方向にプロセス・ツリーを横切
って親ノードから境界を得なければならない。ツリー中
の上位ノードから環境を求めるアルゴリズムのフローチ
ャートを第６図に示した。このアルゴリズムは実質的に
は所要の方向において境界と遭遇するまで既存ノードを
通って上向きにツリーを移動するというものである。左
境界を求める場合なら、アルゴリズムは右親まで上昇し
、もし右親が存在すれば、基本形状の第２項目を左境界
として想定する。右親が存在しなければ、これが根ノー
ドであるかどうかを判定する。もし根ノードなら、この
ノードの左境界が素材の左境界であると想定する。もし
左境界が存在せず、親が根ノードでなければ、アルゴリ
ズムは８親まで上昇して、８親が左境界想定の根拠とな
り得る右親を持つかどうかを検討する。右境界アルゴリ
ズムもほぼ同様に作用し、８親を求めてツリーを上昇し
、基本形状の第１項目を右境界として想定することがで
きる０例えば、遷移点ｔｐ−５の左境界はｔｐ−７から
ｔｐ−２及びｔｐ−１を介して素材左境界として引き継
がれる。

境界確定の結果、各ノードはこれと関連する４つの境界
面から成るリストを持つことになる。例えば、ノードｔ
ｐ−９は左境界＝ＶＳ−ＤＮ−５、右境界−ＲＳＲ１上
方境界−Ｈ５−４及び下方境界＝ＨＳ−５を与えられる
。プロセス・ツリーが完成し、４つの境界が残らず記入
されたら、各ノード（領域）ごとの機械加工作業を求め
、下記の表を利用してこれをノードに書き添える。

この表は大抵の旋削加工部品を形成するのに充分な４ｆ
！！類の作業を識別するが、溝、隅部、球、ノブ、鐘形
、螺条などのような特殊作業も認識することができる。

ｔｐ−９の場合、プロセスは左ブロック作業を識別する
ことになる。

左右の境界に基づいて特定の作業が確定されたら、その
ノードの上下の境界を検討し、上方境界が下方境界と同
じなら、作業の入れ替えは行なわれない。上下の境界が
互いに異なる場合、プロセスは切削すべき材料の領域サ
イズ（幅及び深さ）を計算する。深さは上下境界のＹ座
標減算によって求められ、幅は左右境界のχ座標減算に
よって求められる。

作業が確定されたら、この作業の範囲内の特定プロセス
をも確定し、ノードに書き添えねばならない、この確定
は各作業に対応する形状パターンを下記の表２に示す形
状パターンと比較することによって行なうことができる
。

（以　下　余　白） −だ　　　　ニー　（１）ψ鍾− 鎗ｃｏｃｏ　−鐙車鎖国一一ローーーーーー鎗ｍ鎖−一
一一鍾ηＣ／）ψの＝二ニーφη二二ψψのηψψ的η
ψ−鑑９Ｃｔ−二−区二眞−二ロロ二ロロヱーローー匡
　　−一一二ヱニー匡眞匡〉ヱ眞眞−一一　　　　−二
　　　鑑− この表２リストを逐次的に走査してもよいが、特定の作
業プロセスの認識に利用できる第７図に示すような形状
パターン・ツリーを構成するのが好ましい。第７図また
は表２で表わされる形状を第８Ａ−８Ｈ図に図解した。

公知のツリー探索アルゴリズムを利用してツリーを走査
し、ノードによりて規定されるそれぞれの形状との整合
を求めることもできるが、第７図のツリーは以下に述べ
る好ましいアルゴリズムのために構成されている。

好ましいツリー探索法は４つの引き数を取る：即ち、１
）自分が形状ツリー中のどこにいるかを確定するＣｕｒ
ｒｅｎｔ−Ｎｏｄｅ；　２　）すべての未処理面を意味
するＲｅｍａｉｎｉｎｇ−９ｕｒｆａｃｅｓ；　３　）
現在面を含むすべての面を列記する５ｕｒｆａｃｅ−５
ｕｂｌｉｓｔ；　４　）輪郭方向を確定するＲｆｌａｇ
、設定に際して、アルゴリズムは形状パターン・ツリー
上を逆方向に探索する。ツリー探索アルゴリズムはＣｕ
ｒｒｅｎｔ−Ｎｏｄｅをツリーのトップ・レベルまたは
根にセットすることから始まる。即ち、形状パターンが
オブジェクトである（第７図）　、　Ｒａ＋ａａｌｎｌ
ｎｇ−５ｕｒｆａｃｅｓは最初は部品の輪郭を構成する
すべての面である。

５ｕｒｆａｃｅ−５ｕｂｌｉｓｔは空白またはゼロであ
り、そこで、リバース・フラグをセットする。ツリー探
索ルーチンの結果、Ｒｅ＋ａａｌｎｉｎｇ−５ｕｒｆａ
ｃｅリストの先頭から新しい面が得られる。このリスト
は左、下、右の順序で特定ロードに関連する境界面を含
んでいる。もし第１の面が左境界（Ｒ３Ｌ）なら、不用
の面としてこれを捨てる。選択された面の輪郭方向（Ｈ
ＳＳＶＳなど）を得る。形状ツリー（第７図）中のＣｕ
ｒｒｅｎｔ−Ｎｏｄｅを起点としてツリー探索アルゴリ
ズムを実行してＣｕｒｒｅｎｔ−Ｎｏｄｅのすぐ下位ク
ラスに属するすべての子供を含むリストを作成する。リ
ストに含まれる下位クラスの個々の子供についてアルゴ
リズムは面の輪郭方向を子供の輪郭方向値と比較する。

もし輪郭方向が同じであることが判明すると、一致関係
が認められ、カレント・サーフエースが５ｕｒｆａｃｅ
−Ｓｕｂｌｉｓｔに付加される。一致関係を認められた
子供がＣｕｒｒｅｎｔ−Ｎｏｄｅとなる０次いでツリー
のルベルだけ深い位置を探索しなければならない、これ
を行なうため、リストから′！Ｊ１エレメント（カレン
ト・サーフエース）を除くことによってＲｅｍａｉｎｉ
ｎｇ−５ｕｒｆａｃｅｓリストを短縮し、Ｒａａ＋ａｆ
ｎｉｎｇ−５ｕｒｆａｃｅｓリストの先頭から１つの面
を得るステップにおいてプロセスを再帰的に再び開始す
る。カレント輪郭方向とＣｕｒｒｅｎｔ−Ｎｏｄｅの下
位クラスに属するすべての子供との間に一致関係が見出
されない場合、２つの理由が考えられる。即ち、下位ク
ラスの子供が全く存在しないか、存在しても一致しない
かのいずれかである。ツリー探索はＣｕｒｒｅｎｔ−Ｎ
ｏｄｅの構成要素である子供を発見しようとする。構成
要素としての子供は例外なく実形状に対応するからであ
る。もし発見されれば、この子供が実際の形状である。

ツリー探索はこの形状に戻り、再帰を展開する。もし発
見されず、対応の形状が存在しなければ、形状データ・
ベースが不完全か、または不当パターンが記入されてい
る（即ち、ｖＳ−ＵＰ％ＶＳ−ＤＮ）かである、アルゴ
リズムは再帰スタックを展開する。ｔｐ−９については
面パターンがＶＳ−ＤＮ％Ｈ５であるから、探索の結果
、プロセスが“左ブロック”と識別され、ｔｐ−３につ
いてはパターンがＶＳ−ＤＮ％Ｈ３゜ＶＳ−ＵＰである
から、プロセスが“ノツチ”として識別されることにな
る。

材料の種類と共に特定のプロセスが識別されると、特定
のプロセスには特定タイプの工具が必要であるから、こ
のプロセスに使用すべき工具も識別される。形状データ
構造から材料と共に工具を識別されると、工具メーカー
の仕様書に基づいて個々の荒削りパスの深さが確定され
る。工具仕様書に規定されている各パスの深さ及び削り
取るべき材料の深さを利用することにより、はぼターゲ
ツト面まで削るのに必要な荒削りのパス回数を確定する
。パス回数は各カットの深さを材料深さで割算し、仕上
げパスを考慮して１を差し引くことによって計算するこ
とができる０割算の結果が整数でなければ、剰余から部
分深度パスを求める。

１を差し引かず、仕上げパスを考慮して最終パスを部分
深度カットとしてもよい。もし下方境界が傾斜面または
まるみのある面なら、仕上げパスを考慮して各パスの終
点を調整しなければならない、特定のプロセスが識別さ
れたら、対応ノードにおけるオペレーションにこのプロ
セスを付加する。

特定のプロセスが識別されたのち、プロセス・ツリーを
走査し、ノツチ・プロセスの場合にはノツチがプランジ
・プロセスの対象かどうかを判定する。もしノツチの幅
が１インチ以下で、ノツチの左右両側がいずれも垂直な
ら、ノツチ・プロセスをプランジ・ノツチ・プロセスに
変更する。プランジ・プロセスによってノツチを完成で
きない場合には、工具の刃先サイズをノツチの幅と比較
することにより、既存の工具でノツチを研削できるかど
うかをプロセス・プランナー１４がチエツクする。ノツ
チ幅が１インチ以下で、ノツチの左側及び／または右側
が垂直でなければ、対応の研削工具が得られないからプ
ロセスは研削不能ノツチに変更される。もしノツチがプ
ランジ・プロセスの対象ではなく、しかも対応工具が得
られないという理由で研削不能であると宣告されていな
ければ、このノツチは形状ツリー探索によって指定され
たノツチ・プロセスを利用して研削することができる。

機械加工は先ずターンダウン、即ち、余剰材料の削除が
行なわれ、次いでブロック、ノツチ及びならい削りが行
なわれるという順序で進行するのが普通である。ただし
、旋盤加工の場合には、先ず基準面を画定するための面
削りが行なわれ、ならい削りのあとにねじ切りを行なう
。本発明では、プロセス・ツリーを上から下へ走査して
、面削りに続く種々の研削プロセスを探索する０次にツ
リーを上から下へ走査しながら左ブロック・プロセスを
プロセス・リストに加え、さらにツリーを上から下へ走
査しながら右ブロック・プロセスをリストに加える。ブ
ロックは好ましい方向に研削され、左右ブロックを別々
に走査するから、工作機械はカッターヘッドの向きを変
えずに好ましい方向に連続的に作動することができる。

これによって加工能率が高められる。次にノツチの走査
が行なわれ、リスト端にノツチ・プロセスが加えられる
。最後にならい削り及びねじ切りプロセスが付加される
。

工具交換回数をできるだけ少なくするため、ツリーの隣
接レベルに使用される作業タイプの同じ工具を比較し、
工具交換回数が最少となるようにプロセス順序をアレン
ジする０例えば、レベル２がプロセスｔｐ−を及びｔｐ
−８に工具２及び３を使用し、レベル３がプロセスｔｐ
−２及びｔｐ−９に工具１及び３を使用するなら、プロ
セス順序はｔｐ−ｔ、ｔｐ−８、ｔｐ−９、ｔｐ−２と
なる。

これに代わる方法としては、プロセス・シーケンスを得
るため、ツリーを上から下へ横断方向に走査することに
より荒削りプロセスのシーケンス・リストを作成する。

旋削作業における面削りプロセスにより基準面を定め、
これを基準として他のすべての面を研削する。面削りプ
ロセスはプロセス・リストの先頭に加えられる。標準的
な面削りでは、研削開始時の水平工具チエツク面は研削
される部品の上方境界である。このプロセスにおける垂
直限界通過線は研削される部品の右側境界である６面削
り工具はそれぞれの工作機械ごとに一定であるから送り
速度は研削される材料によって決定される。センター・
ライン工具チエツク面は部品の下方境界であり、目標の
長さは仕上がり長さである。

ならい削りパスは部品表面が連続面として処理されてい
ることを必要とする。第４図の部品の場合、ならい削り
パスに先立って次のようなならい削り面リストが作成さ
れる。即ち、ｖｓ−ｕｐ−１、ＶＳ−ＤＮ−２、ＭＳ−
２、ＶＳ−ＵＰ−３、ＨＳ−３、ＶＳ−ＵＰ−４、ＭＳ
−４、ＶＳ−ＤＮ−５、ＭＳ−５、ＶＳ−ＤＮ−６，な
らい削り工具は単一方向にのみ穆動するように設計され
ているから、面によっては異なる方向に研削しなければ
ならない、ならい削りパスは下記の法則を利用して行な
われる： もし面が １）水平（ＨＳ）なら、そのまま同じ方向に、２）垂直
（ＶＳ）で、かつ ２．１）Ｖ　Ｓ　−Ｕ　Ｐなら、そのまま同じ方向に、 ２．２）Ｖ　Ｓ　−Ｄ　Ｎなら、方向を切り換え、３）
傾斜（ＳＳ）面で、かつ ３．１）ＳＳ−ＵＰ、なら、そのまま同じ方向に、 ３．２）　Ｓ　Ｓ　−Ｄ　Ｎで、かつ ３．２．１）勾配が４５°以下なら、そのまま同じ方向
に、 ３．２．２）勾配が４５°以上なら、方向を切り換え、 方向が、 ４）半径方向（ＲＤ）で、かつ ４．１）ＲＤ−Ｑｌ　（第１四分円半径）なら、そのま
ま同じ方向に、 ４．２）ＲＤ−Ｑ２（第２四分円半径なら、半径の両終
点を結ぶ斜線（Ｓｌａｎｔ　Ｌｉｎｅ）を画定してその
勾配を計算し、 もし勾配が４５＠以上なら、４５°勾配斜線を下向きに
辿り、 もし勾配が４５°以下なら斜＆Ｉ（Ｓｌａｎｔ　Ｌｉｎ
ｅ）を下向きに辿り、 ４．３）ＲＤ−Ｑ３　（第３四分円半径）なら、そのま
ま同じ方向に、 ４．４）ＲＤ−Ｑ４（第４四分円半径）なら、方向を切
り換える。

第９図に示した部品の場合、破線及び実線矢印で示すよ
うに、上述したアルゴリズムはそれぞれが複数のならい
削りプロセスを含む２つのカットを画定する。オリジナ
ル面のスタート及びエンド面座標を利用してこの面にお
ける実際の工具研削動作を確定する。その結果、工具が
指定され、左右方向ならい削りパスにおける工具の研削
動作リストが得られる。形状データ構造の一部である仕
上がりデータから、所要の仕上がり平滑度を得るのに必
要なならい削り工具の穆動速度が決定される。

特定のプロセスが指定され、ならい削りまたは仕上げパ
ス・プロセスが決定されたら、工具及び材料に基づいて
送り速度テーブルを検討してプロセスごとの送り速度を
決定する。それぞれの工具は工具メーカーが指定する特
定の材料に関して好ましい送り速度を有する。工具数、
送り速度及び素材の幾何形状に応じて、第１０図に示す
ような工作機械ツリー構造を利用することにより部品を
加工する工作機械を決定する。ツリー構造中の葉をプロ
セスの加工バラメーターと比較し、特定の特性との一致
に基づいて特定の工作機械を選択する。

プロセス・シーケンスが指定されてから、あるいはプロ
セス指定の過程で、仕上げの段階における研削よりも研
削深さの浅いプロセスを除外することによフてシーケン
スを最適化することができる。各プロセスの研削深さを
検討し、仕上げ研削の深さ以下であると判明したらこの
プロセスを非実行プロセスとしてセットし、ならい削り
パスの段階で加工する。

次いで、工作機械及びプロセスを指定する一連のフレー
ムを作成する。各プロセス・フレームはプロセス、工具
位置ぎめタレット、送り速度、パス数、各パスの長さ及
び起点を含む、起点は上方境界（ＹＩＩＲＪ）上にあり
、選択されるプロセスによっては左右いずれかの境界（
χ−座標）上にある。終点は下方境界（Ｙ座標）上にあ
り、研削の方向によっては左右いずれかの境界（χ−座
標）上にある。

プランジ・ノツチ・プロセスについては、プランジ回数
と共にスタート及びエンド・プランジ・ラインを確定し
なければならない。起点を求め、この起点を通る垂直面
が存在しなければ、この起点がス゛タート・プランジ・
ラインとして指定される。エンド・プランジ・ラインも
同様に設定される。プランジの深さは上下境界間の距離
であり、プランジ回数は領域幅をプランジ工具研削幅で
割算することによって求められる０割算の結果が整数で
なければ、エンド・プランジ・ラインを適当に調整する
。

個々のプロセス・フレームが作成されるごとに工具にタ
レット番号が割り当てられ、どの工具をどのタレットが
保持するか、いかなる工作機械が使用されるか、特定素
材を保持するのに必要なチャックのタイプとサイズを規
定するヘッダー・フレームが作成される。チャックのサ
イズは個々の工作機械に対応するチャックをリストアツ
ブしたテーブルから求めることができ、チャックによっ
て保持される工作物のサイズ範囲及びチャックのタイプ
は材料のタイプによって決定される０例えば、硬質材料
ならチャック表面が硬質であってもよい。この情報はチ
ャック・メーカーの勧告書に基づく検索テーブルからも
得られる。このヘッダー・フレームは加工すべき部品を
識別する図面番号のような標準的なデータをも含む、す
べての工具位置の基準となるチャック取り付は基準を確
定する部品ジオメトリ−・フレームも作成される。

第８Ａ−８Ｈ図に示すプロセスはそれぞれ関連のマクロ
プログラム・コールを有し、これを完成し、コールする
ことによって個々のプロセスに対応する実際の工作機域
コードを形成することができる。プロセス・フレームを
逐次取り出して利用することにより、個々のマイクロコ
ールを完成し、これにより、本発明の作用を完了させる
までの逐次的なプロセス・リストを作成する。先に述べ
た標準面削りプロセスから標準コードを形成する。第８
Ａ−８Ｈ図のプロセスをマクロコールとして作成する。

最終プロセスであるならい削りプロセスが先に述べたカ
ットの方向を決定する。次いで、基本形状に関して輪郭
データを検討する。

金属切削の起点は互いに隣接する基本形状の交差点であ
る。この起点から、基本形状及び方向、工具限界通過線
、工具位置ぎめ、工具速度、起点からの移゛動指令が確
定される。既に述べたように、基本形状が材料に応じた
送り速度を規定する。基本形状の各面は起点からならい
工具が移動する経路を画定する。基本形状はあらかじめ
確定された工具移動方向にならい削り加工される。工具
移動終点は基本形状の起点とは反対側の端部である。

基本形状面の終端において、工具をすべての隣接面から
引っ込“める方向ベクトルが確定される。この方向ベク
トルは工具の引っ込み経路を確定し、その速度は工具を
部品からすばやく引き離すようにセットされる。第８Ａ
−８Ｈ図の形状及びならい削り加工に関する総合的マク
ロプログラムは通常レベルの数値制御パート・プログラ
マ−なら作成することができ、あるいは大抵の工場に備
えられているマクロプログラム・ライブラリーから求め
ることができる０例えば、Ｗｅｓｔｌｎｇｈｏｕｓａ社
は第８Ａ−８Ｈ図に示す形状を含む利用可能なマクロプ
ログラムを備えている。逐次数値制御コードをコード・
プロセッサー１８に供給すると、プロセッサー１８はマ
クロコールに基づいて指定工具に対応の機械コードを出
力する。

本発明の種々の利点及び特徴を以上に詳述したが、これ
らをすべて包含するのが頭書した特許請求の範囲である
。また、当業者にとって、種々の変更を試みるのは容易
であろうから、本発明は図面に沿って説明した通りの構
成、作用に制限されるものではなく、妥当な変更実施態
様はすべて本発明の範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例のブロックダイヤグラ
ムである。 第２図は面識別を示す説明図である。 第３図は遷穆点を含む基本形状を示す説明図である。 第４図は第５図のプロセス・ツリーに対応する部品を示
す説明図である。 第５図は第４図の部品に対応するプロセス・ツリーであ
る。 第６図はプロセス・ツリー中の親ノードから境界を求め
るプロセスを示すフローチャートであに利用される形状
ツリーである。 第８Ａ−８Ｈ図は第７図のツリーまたは表２によって認
識される形状である。 第９図はならい削りパスの説明図である。 第１０図は機械選択ツリーの１例である。 １０・・・・ＣＡＤ／ＣＡＭシステム １２・・・・コンピューター １４・・・・プロセス・プランナー １６・・・・コード発生器 １８・・・・コード・プロセッサー ２０・・・・ターゲット工作機械 出願人：　　ウエスチンクへウス・エレクトリック・コ
ーポレーション代　理　人：加　藤　紘　一部（ばか１
名）ＦＩＧ、　　４ ＦＩＧ、　　５ ＦＩＧ、　　　６ ＦＩＧ、７Ｂ ＦＩＧ、８Ｅ ＦＩＣ，８Ｆ ＦＩＧ、８Ｇ ＦＩＧ、８Ｈ ＦＩＧ、　　９ ＦＩＧ、　　１０

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）点、曲線、面及び円錐曲線を自動的に認識し、記
   憶することにより部品図から部品のジオメトリーを読み
   取る段階から始まり、部品図から必要な工作物または部
   品の機械加工及び製造に適した数値制御プログラムを作
   成する方法であつて、 （ａ）読み取られたジオメトリーを表わす形状データ構
   造を作成し； （ｂ）形状データ構造から数値制御プログラムを作成す
   る ことを特徴とする数値制御プログラム作成方法。
2. （２）ステップ（ｂ）が （ｂ１）形状データ構造からノードを有するプロセス・
   ツリーを作成し； （ｂ２）プロセス・ツリーのノードごとに境界を画定し
   ； （ｂ３）境界に基づいて機械加工作業を画定し； （ｂ４）境界によって画定される形状に基づいてプロセ
   スを選択し； （ｂ５）選択されたプロセスに基づいて機械加工プログ
   ラム・ステップを作成する ステップから成ることを特徴とする請求項第（１）項に
   記載の方法。
3. （３）ステップ（ｂ１）が （ｉ）形状データ構造から基本形状／遷移点リストを作
   成し； （ｉｉ）最高位遷移点を確定し、この確定に呼応してリ
   ストをサブリストに分割し； （ｉｉｉ）それぞれのサブリストごとにステップ（ｉｉ
   ）を繰り返す ステップを含むことを特徴とする請求項第（２）項に記
   載の方法。
4. （４）現ノードの境界が不明確な場合、ステップ（ｂ２
   ）が親ノードの境界を想定するステップを含むことを特
   徴とする請求項第（２）項に記載の方法。
5. （５）ステップ（ｂ３）が境界を該境界に基づいて機械
   加工作業を確定するテーブルの内容と比較するステップ
   を含むことを特徴とする請求項第（２）項に記載の方法
   。
6. （６）ステップ（ｂ４）が形状パターン・ツリーを横切
   つてブランチを境界面と比較するステップを含むことを
   特徴とする請求項第（２）項に記載の方法。
7. （７）プロセス選択が工具指定を含み、ステップ（ｂ４
   ）が機械加工すべき領域のサイズを計算し、この計算に
   応じて荒削りパス数を確定するステップを含むことを特
   徴とする請求項第（２）項に記載の方法。
8. （８）プロセス選択が工具指定を含み、ステップ（ｂ４
   ）がプロセス・ツリーを横切って同タイプのプロセスを
   連結することによってプロセス順序を選択するステップ
   を含むことを特徴とする請求項第（２）項に記載の方法
   。
9. （９）ステップ（ｂ４）が部品表面リストから方向性な
   らい研削パスを作成するステップを含むことを特徴とす
   る請求項第（２）項に記載の方法。
10. （１０）ステップ（ｂ５）が選択されたプロセスによつ
    て指定される機械加工プログラム・マクロコールを完了
    するステップを含むことを特徴とする請求項第（２）項
    に記載の方法。
11. （１１）ステップ（ｂ）が （ｂ１）形状データ構造に関連のジオメトリーから基本
    形状を確定し； （ｂ２）基本形状をプロセッシング・ステップと整合さ
    せ； （ｂ３）プロセッシング・ステップを組み合わせること
    によって所期のプログラムを作成するステップから成る
    ことを特徴とする請求項第（１）項に記載の方法。
12. （１２）仕上がり部品に要求される点、曲線、面及び円
    錐曲線を自動的に読み取りかつ記憶することにより部品
    図から部品のジオメトリーを読み取る手段を含み、機械
    加工によって得られる所期の工作物または部品の機械加
    工及び製造に好適な数値制御プログラムを部品図から自
    動的に作成する装置であって、 読み取られたジオメトリーを表わす形状データ構造を作
    成する形状手段と； 形状データから数値制御プログラムを作成するプログラ
    ミング手段とより成ること を特徴とする部品図から数値制御プログラムを自動的に
    作成する装置。
13. （１３）前記プログラミング手段が 形状データ構造からプロセス・ツリーを作成する手段と
    ； プロセス・ツリーのノードごとに境界を確定する手段と
    ； 境界から機械加工作業を確定する手段と； 境界によって確定される形状に基づいて機械加工プロセ
    スを選択する手段と； 選択されたプロセスから機械加工プログラム・ステップ
    を作成する手段と から成ることを特徴とする請求項第（１２）項に記載の
    装置。