JPH07100733A - Ｎｃ加工用の工具経路生成方法およびその装置 - Google Patents
Ｎｃ加工用の工具経路生成方法およびその装置Info
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- JPH07100733A JPH07100733A JP26950893A JP26950893A JPH07100733A JP H07100733 A JPH07100733 A JP H07100733A JP 26950893 A JP26950893 A JP 26950893A JP 26950893 A JP26950893 A JP 26950893A JP H07100733 A JPH07100733 A JP H07100733A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＮＣ加工用の工具経路生成方法において、加
工面形状によらず干渉を回避して工具経路を生成でき、
しかも、高速な計算を行えるようにする。 【構成】 加工工具10が移動する金型曲面11の表面を包
含球体Ｓで包含してモデル化する。球体は、中心点と半
径とで表現することができるので、工具経路（位置）
は、包含球体Ｓ（半径SR）と工具10（半径CRの球体）の
中心点間距離D1の計算で簡単に求めることができる。ま
た、加工時の干渉は、包含球体Ｓと工具10およびホルダ
12（円柱）との距離D2の計算で簡単に求めることができ
る。このように、球体（包含球体Ｓ）と球体（工具1
0）、球体（包含球体Ｓ）と円柱（ホルダ12）との距離
計算により工具経路を演算することができるので高速計
算が可能である。
工面形状によらず干渉を回避して工具経路を生成でき、
しかも、高速な計算を行えるようにする。 【構成】 加工工具10が移動する金型曲面11の表面を包
含球体Ｓで包含してモデル化する。球体は、中心点と半
径とで表現することができるので、工具経路（位置）
は、包含球体Ｓ（半径SR）と工具10（半径CRの球体）の
中心点間距離D1の計算で簡単に求めることができる。ま
た、加工時の干渉は、包含球体Ｓと工具10およびホルダ
12（円柱）との距離D2の計算で簡単に求めることができ
る。このように、球体（包含球体Ｓ）と球体（工具1
0）、球体（包含球体Ｓ）と円柱（ホルダ12）との距離
計算により工具経路を演算することができるので高速計
算が可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、切削、研削による機械
加工あるいは放電、電解による電気加工等において、干
渉・衝突を考慮した安全且つ信頼性のある工具経路を高
速に生成するためのＮＣ加工用の工具経路生成方法およ
びその装置に関する。
加工あるいは放電、電解による電気加工等において、干
渉・衝突を考慮した安全且つ信頼性のある工具経路を高
速に生成するためのＮＣ加工用の工具経路生成方法およ
びその装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来の曲面加工における工具経路生成方法
として、例えば金型製作におけるＮＣ加工の工具経路の
生成では次のような方法が知られている。
として、例えば金型製作におけるＮＣ加工の工具経路の
生成では次のような方法が知られている。
【０００３】第１の方法として、図17に示すように、工
具１によって加工する金型面２上に工具中心点をもち、
ある間隔で配置した逆転工具形状３と、ＸＹ平面の各格
子点上の垂線との交点を求め、各格子点の最大Ｚ値を有
するＺ-map点４をオフセット点とし、その点を工具の中
心点とするか、さらにそのオフセット点からオフセット
面５を生成して、そのオフセット面５を工具１の中心点
として工具経路を生成する方法がある。
具１によって加工する金型面２上に工具中心点をもち、
ある間隔で配置した逆転工具形状３と、ＸＹ平面の各格
子点上の垂線との交点を求め、各格子点の最大Ｚ値を有
するＺ-map点４をオフセット点とし、その点を工具の中
心点とするか、さらにそのオフセット点からオフセット
面５を生成して、そのオフセット面５を工具１の中心点
として工具経路を生成する方法がある。
【０００４】また、第２の方法として、図18に示すよう
に、加工する金型面２の法線方向へ工具径分オフセット
したオフセット点６からオフセット多面体７を生成し、
そのオフセット多面体７と工具１を移動したい断面との
交線８を求めその交線８を工具１の中心点として工具経
路を生成する方法が知られている。
に、加工する金型面２の法線方向へ工具径分オフセット
したオフセット点６からオフセット多面体７を生成し、
そのオフセット多面体７と工具１を移動したい断面との
交線８を求めその交線８を工具１の中心点として工具経
路を生成する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１の方法では、工具経路を格子点上の最大Ｚ値すなわち
Ｚ-map点４のデータとして表現しようとしているため、
図19に示すように加工する金型面２がオーバーハングし
た形状部９の点が求まらない。また精密な加工を行なう
ためのオフセット点（Ｚ-map点４）およびオフセット面
５を生成するには、逆転工具３の配置間隔およびＸＹ平
面の格子間隔を小さくする必要があり、このため、計算
機のメモリーが大量に必要になり且つ計算処理時間が増
大するという問題がある。
１の方法では、工具経路を格子点上の最大Ｚ値すなわち
Ｚ-map点４のデータとして表現しようとしているため、
図19に示すように加工する金型面２がオーバーハングし
た形状部９の点が求まらない。また精密な加工を行なう
ためのオフセット点（Ｚ-map点４）およびオフセット面
５を生成するには、逆転工具３の配置間隔およびＸＹ平
面の格子間隔を小さくする必要があり、このため、計算
機のメモリーが大量に必要になり且つ計算処理時間が増
大するという問題がある。
【０００６】また、第２の方法では、金型面２の法線方
向へ工具中心となるオフセット多面体７を生成しようと
しているため、図20に示すように、金型面２の形状によ
っては、オフセット多面体７が重なったり、金型面２に
干渉したりする場合があり、信頼性ある工具経路の生成
は困難であり、また精密な加工を行なうためのオフセッ
ト多面体を生成するには、多面体を小さく、多数生成す
る必要があり、第１の方法と同様に計算機のメモリーが
大量に必要になり且つ計算処理時間が増大するという問
題がある。
向へ工具中心となるオフセット多面体７を生成しようと
しているため、図20に示すように、金型面２の形状によ
っては、オフセット多面体７が重なったり、金型面２に
干渉したりする場合があり、信頼性ある工具経路の生成
は困難であり、また精密な加工を行なうためのオフセッ
ト多面体を生成するには、多面体を小さく、多数生成す
る必要があり、第１の方法と同様に計算機のメモリーが
大量に必要になり且つ計算処理時間が増大するという問
題がある。
【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、加工する物体形状に左右されず、干渉、衝突に
対応でき、且つ同時５軸制御加工にも発展でき、さらに
は高速な計算の行なえるＮＣ加工用の工具経路生成方法
およびその装置を提供することを目的とする。
であり、加工する物体形状に左右されず、干渉、衝突に
対応でき、且つ同時５軸制御加工にも発展でき、さらに
は高速な計算の行なえるＮＣ加工用の工具経路生成方法
およびその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のＮＣ加工用の工具経路生成方法は、加工
すべき面の表面情報に基づいて、該加工面を指定した半
径を有する包含球体により包含して包含球体モデルを生
成し、前記包含球体上を移動する工具の位置および姿勢
を演算し、また、前記加工面および該加工面に装着され
る部材を指定半径の包含球体により包含して包含球体モ
デルを生成し、該包含球体モデルと、前記工具および該
工具とともに移動する部材との干渉を検出して、該干渉
に基づいて前記工具の干渉回避位置および姿勢を演算す
ることを特徴とする。
めに、本発明のＮＣ加工用の工具経路生成方法は、加工
すべき面の表面情報に基づいて、該加工面を指定した半
径を有する包含球体により包含して包含球体モデルを生
成し、前記包含球体上を移動する工具の位置および姿勢
を演算し、また、前記加工面および該加工面に装着され
る部材を指定半径の包含球体により包含して包含球体モ
デルを生成し、該包含球体モデルと、前記工具および該
工具とともに移動する部材との干渉を検出して、該干渉
に基づいて前記工具の干渉回避位置および姿勢を演算す
ることを特徴とする。
【０００９】また、本発明のＮＣ加工用の工具経路生成
装置は、加工すべき面の表面情報に基づいて、該加工面
を指定した半径を有する包含球体により包含して曲面包
含球体モデルを生成する包含球体モデル生成部と、前記
包含球体上を移動する工具の位置および姿勢を演算する
工具経路演算部と、前記加工面および該加工面に装着さ
れる部材を指定半径の包含球体により包含して生成した
包含球体モデルと工具および該工具とともに移動する部
材との干渉を検出し、該干渉に基づいて前記工具の干渉
回避位置および姿勢を演算する干渉検出回避演算部とを
備えてなることを特徴とする。
装置は、加工すべき面の表面情報に基づいて、該加工面
を指定した半径を有する包含球体により包含して曲面包
含球体モデルを生成する包含球体モデル生成部と、前記
包含球体上を移動する工具の位置および姿勢を演算する
工具経路演算部と、前記加工面および該加工面に装着さ
れる部材を指定半径の包含球体により包含して生成した
包含球体モデルと工具および該工具とともに移動する部
材との干渉を検出し、該干渉に基づいて前記工具の干渉
回避位置および姿勢を演算する干渉検出回避演算部とを
備えてなることを特徴とする。
【００１０】ここで、加工面とは、曲面や平面等を含
み、また、球体とは楕円体等を含む。また、工具は、そ
の形状が、フラットエンドミルのように円柱形状のも
の、ボールエンドミルのように先端部が球形状のもの、
ラジアスエンドミルのように先端外周角部がＲ形状のも
の、楕円エンドミルのように先端部が回転楕円形状のも
の等がある。
み、また、球体とは楕円体等を含む。また、工具は、そ
の形状が、フラットエンドミルのように円柱形状のも
の、ボールエンドミルのように先端部が球形状のもの、
ラジアスエンドミルのように先端外周角部がＲ形状のも
の、楕円エンドミルのように先端部が回転楕円形状のも
の等がある。
【００１１】
【作用】このように構成したことにより、加工すべき曲
面の表面を球体で包含してモデル化することにより、球
体は中心点と半径で表現することできるので、工具経路
は包含球体と工具の中心点距離の計算で簡単に求めるこ
とができ、また、加工時の干渉は、曲面および曲面に装
着される部材の包含球体と、工具および工具と共に移動
する部材との距離計算で簡単に求めることができる。
面の表面を球体で包含してモデル化することにより、球
体は中心点と半径で表現することできるので、工具経路
は包含球体と工具の中心点距離の計算で簡単に求めるこ
とができ、また、加工時の干渉は、曲面および曲面に装
着される部材の包含球体と、工具および工具と共に移動
する部材との距離計算で簡単に求めることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１３】まず、本発明の基本原理について図１およ
び図２を用いて説明する。
び図２を用いて説明する。
【００１４】球体は中心点と半径で表現することができ
るので、図１に示すように、加工工具10が移動する加工
物の表面（金型曲面11）を包含球体Ｓで包含してモデル
化することにより、工具経路（位置）は、包含球体Ｓ
（半径SR）と工具10（半径CRの球体）の中心点間距離D1
の計算で簡単に求めることができる。また、加工時の干
渉は、包含球体Ｓと工具10およびホルダ12（円柱）との
距離D2の計算で簡単に求めることができる。
るので、図１に示すように、加工工具10が移動する加工
物の表面（金型曲面11）を包含球体Ｓで包含してモデル
化することにより、工具経路（位置）は、包含球体Ｓ
（半径SR）と工具10（半径CRの球体）の中心点間距離D1
の計算で簡単に求めることができる。また、加工時の干
渉は、包含球体Ｓと工具10およびホルダ12（円柱）との
距離D2の計算で簡単に求めることができる。
【００１５】次に、本発明の計算原理を機械加工の工具
経路を生成する場合を例にして図２を用いて説明する。
なお、図２は、加工方向とＺ軸とを含む断面で表したも
のであり、図中SP1 ，SP2 ，SP3 は加工面（金型曲面1
1）を包含した包含球体S1，S2，S3の中心点、SR1 は包
含球体S1の半径（削り残し量）、CR1 は工具10の半径、
線分L1は包含球体S1、S2の接線、点Ａ，Ｂは接点を表
す。
経路を生成する場合を例にして図２を用いて説明する。
なお、図２は、加工方向とＺ軸とを含む断面で表したも
のであり、図中SP1 ，SP2 ，SP3 は加工面（金型曲面1
1）を包含した包含球体S1，S2，S3の中心点、SR1 は包
含球体S1の半径（削り残し量）、CR1 は工具10の半径、
線分L1は包含球体S1、S2の接線、点Ａ，Ｂは接点を表
す。
【００１６】工具経路は、工具10の中心位置CPを求めて
いけばよく、工具10が包含球体Ｓ上を移動することか
ら、まず、球S1、S2に接する接線L1のベクトルV1を求め
る。これは、L1//L2より、 V1＝SP2 −SP1 V1の直角ベクトルV2も、V3を断面の垂直ベクトルとする
と、 V2＝V1×V3 （外積） で求まる。これにより工具の中心点CP1 は、 CP1 ＝SP1 ＋（V2×（SR１＋CR1 ）） により求まる。これを加工方向にS1，S2，S3…と順次お
こなえば、定められた削り残し量の工具経路を生成する
ことができる。
いけばよく、工具10が包含球体Ｓ上を移動することか
ら、まず、球S1、S2に接する接線L1のベクトルV1を求め
る。これは、L1//L2より、 V1＝SP2 −SP1 V1の直角ベクトルV2も、V3を断面の垂直ベクトルとする
と、 V2＝V1×V3 （外積） で求まる。これにより工具の中心点CP1 は、 CP1 ＝SP1 ＋（V2×（SR１＋CR1 ）） により求まる。これを加工方向にS1，S2，S3…と順次お
こなえば、定められた削り残し量の工具経路を生成する
ことができる。
【００１７】本発明の具体的な実施例について図３ない
し図16を用いて以下に説明する。なお、本実施例では、
金型製作における曲面加工用の工具経路を生成するＮＣ
加工用工具経路生成装置において、工具姿勢制御を伴わ
ない通常の同時３軸制御加工とし、加工工具は回転時の
先端形状が球となるボールエンドミルを用いた場合を例
に挙げ説明する。
し図16を用いて以下に説明する。なお、本実施例では、
金型製作における曲面加工用の工具経路を生成するＮＣ
加工用工具経路生成装置において、工具姿勢制御を伴わ
ない通常の同時３軸制御加工とし、加工工具は回転時の
先端形状が球となるボールエンドミルを用いた場合を例
に挙げ説明する。
【００１８】図３に示すように、本実施例に係る工具経
路生成装置13は、工具が加工する加工物体（金型曲面）
の表面情報に基づいて加工物体の表面を指定した半径か
らなる球体により包含してモデル化する包含球体モデル
生成部14と、生成した包含球体を用いて包含球体上を移
動する工具の位置および姿勢、すなわち経路を演算する
工具経路演算部15と、演算された工具経路に基づいて、
工具、ホルダ、主軸頭等と加工物体およびそれを固定す
る治具等との干渉を検出し、干渉があれば回避位置及び
姿勢を演算する干渉検出回避演算部16とから概略構成さ
れている。そして、工具経路生成装置13には、金型面の
情報をＣＡＤシステム等の外部より入力する外部データ
入力部17および生成した工具経路を使用加工機に対応し
た機械データに変換するポスト処理部18が接続されてい
る。
路生成装置13は、工具が加工する加工物体（金型曲面）
の表面情報に基づいて加工物体の表面を指定した半径か
らなる球体により包含してモデル化する包含球体モデル
生成部14と、生成した包含球体を用いて包含球体上を移
動する工具の位置および姿勢、すなわち経路を演算する
工具経路演算部15と、演算された工具経路に基づいて、
工具、ホルダ、主軸頭等と加工物体およびそれを固定す
る治具等との干渉を検出し、干渉があれば回避位置及び
姿勢を演算する干渉検出回避演算部16とから概略構成さ
れている。そして、工具経路生成装置13には、金型面の
情報をＣＡＤシステム等の外部より入力する外部データ
入力部17および生成した工具経路を使用加工機に対応し
た機械データに変換するポスト処理部18が接続されてい
る。
【００１９】曲面包含球体モデル生成部14は、図４に示
すように、曲面面素演算部19と、面素中心位置演算部20
と、包含球体半径演算部21と、包含球体半径判定部22
と、曲面面素分割演算部23とを備えており、曲面包含球
体モデルを次に示す手順で生成する。
すように、曲面面素演算部19と、面素中心位置演算部20
と、包含球体半径演算部21と、包含球体半径判定部22
と、曲面面素分割演算部23とを備えており、曲面包含球
体モデルを次に示す手順で生成する。
【００２０】すなわち、図５に示すように、外部データ
入力部17によって外部データとしてＣＡＤシステム等か
ら入力された金型曲面11は、いくつかの基本要素である
面素Um（または曲面セグメントと呼ばれることもある）
で構成されており、先ず、曲面面素演算部19によってこ
の面素Umを演算する。
入力部17によって外部データとしてＣＡＤシステム等か
ら入力された金型曲面11は、いくつかの基本要素である
面素Um（または曲面セグメントと呼ばれることもある）
で構成されており、先ず、曲面面素演算部19によってこ
の面素Umを演算する。
【００２１】次に、図６に示すように、演算された各面
素Umに対し包含球体Smを生成する。包含球体Smは、面素
中心位置演算部20によって各面素Umの中心位置を演算
し、この中心位置を中心点SPm として面素Umの４端点を
含む球体を考え、包含球体半径演算部21によってその半
径値SRm を演算する。
素Umに対し包含球体Smを生成する。包含球体Smは、面素
中心位置演算部20によって各面素Umの中心位置を演算
し、この中心位置を中心点SPm として面素Umの４端点を
含む球体を考え、包含球体半径演算部21によってその半
径値SRm を演算する。
【００２２】そして、包含球体半径判定部22では、演算
された球体の半径値SRm と、先に入力済みの本加工にお
ける削り残し量（加工残し量）を比較し、半径値SRm が
削り残し量より小さければ、半径値を削り残し量に変更
して処理を終了する。半径値SRm が削り残し量より大き
な場合は、曲面面素分割演算部23によってその包含球体
Smが包含する面素Umを図７に示すようにさらに分割し、
上記と同様に分割した各面素ｕに対し中心位置および包
含球体の半径値を求めるという処理を半径値が削り残し
量より小さくなるまで繰り返して削り残し量を半径とす
る包含球体を生成する。
された球体の半径値SRm と、先に入力済みの本加工にお
ける削り残し量（加工残し量）を比較し、半径値SRm が
削り残し量より小さければ、半径値を削り残し量に変更
して処理を終了する。半径値SRm が削り残し量より大き
な場合は、曲面面素分割演算部23によってその包含球体
Smが包含する面素Umを図７に示すようにさらに分割し、
上記と同様に分割した各面素ｕに対し中心位置および包
含球体の半径値を求めるという処理を半径値が削り残し
量より小さくなるまで繰り返して削り残し量を半径とす
る包含球体を生成する。
【００２３】以上の処理により、加工する金型曲面を、
半径が全て削り残し量の球体で包含して曲面包含球体モ
デルを生成することができる。
半径が全て削り残し量の球体で包含して曲面包含球体モ
デルを生成することができる。
【００２４】工具経路演算部15は、図８に示すように、
包含球体抽出部24と包含球体ソーティング部25と、工具
中心位置演算部26と、アンダーカット検出部27とを備え
ており、工具経路を次に示す手順で演算する。
包含球体抽出部24と包含球体ソーティング部25と、工具
中心位置演算部26と、アンダーカット検出部27とを備え
ており、工具経路を次に示す手順で演算する。
【００２５】まず、包含球体抽出部24により、図９に示
すように、加工する金型曲面２をＸＹ平面に見て、その
平面上で加工ラインを決め、先に生成した曲面包含球体
モデルからこの加工ラインに関係する曲面包含球体モデ
ルを抽出する。
すように、加工する金型曲面２をＸＹ平面に見て、その
平面上で加工ラインを決め、先に生成した曲面包含球体
モデルからこの加工ラインに関係する曲面包含球体モデ
ルを抽出する。
【００２６】そして、包含球体ソーティング部25によ
り、抽出した曲面包含球体モデルを加工方向に並べる。
これにより、工具経路生成に必要な曲面包含球体モデル
が、加工方向に順番に並んだわけである。
り、抽出した曲面包含球体モデルを加工方向に並べる。
これにより、工具経路生成に必要な曲面包含球体モデル
が、加工方向に順番に並んだわけである。
【００２７】次に、工具中心位置演算部26により、曲面
包含球体モデル上を移動する工具経路、すなわち工具の
中心位置を演算する。以下に工具の中心位置を求める一
計算例を述べる。
包含球体モデル上を移動する工具経路、すなわち工具の
中心位置を演算する。以下に工具の中心位置を求める一
計算例を述べる。
【００２８】図10に示すように曲面包含球体モデル
を、包含球体Ｓの半径SRに使用工具10の半径CRを加えた
値を半径とする新しい包含球体Ｓ′として更新する。 図11に示すように、新しい包含球体Ｓ′（S1′，
S2′，S3′…）を加工ラインとＺ軸を含む断面で切り、
その断面に表れる円Ｃ（C1，C2，C3…）の中心点と半径
を演算する。なお、円Ｃの中心点は、包含球体の中心点
を断面に垂直におろした点、半径は垂直におろした距離
と包含球体Ｓ′の半径値より求まる。 図12に示すように、求めた円C1，C2，C3の接点から接
点までの円弧が工具10の中心経路になるが、ＮＣ加工に
必要な工具経路は位置指令であるため円弧を近似しなけ
ればならずデータが多くなる。そこで、図13に示すよう
に、円C1，C2，C3の接線から接点P1，P2，P3，P4を求
め、この接点P1，P2，P3，P4を工具10の中心位置とすれ
ばデータも円弧を近似する場合より格段に少なくなる。
なお、この接点を求める計算も、円の中心点と半径の情
報より単純な計算で求まる。
を、包含球体Ｓの半径SRに使用工具10の半径CRを加えた
値を半径とする新しい包含球体Ｓ′として更新する。 図11に示すように、新しい包含球体Ｓ′（S1′，
S2′，S3′…）を加工ラインとＺ軸を含む断面で切り、
その断面に表れる円Ｃ（C1，C2，C3…）の中心点と半径
を演算する。なお、円Ｃの中心点は、包含球体の中心点
を断面に垂直におろした点、半径は垂直におろした距離
と包含球体Ｓ′の半径値より求まる。 図12に示すように、求めた円C1，C2，C3の接点から接
点までの円弧が工具10の中心経路になるが、ＮＣ加工に
必要な工具経路は位置指令であるため円弧を近似しなけ
ればならずデータが多くなる。そこで、図13に示すよう
に、円C1，C2，C3の接線から接点P1，P2，P3，P4を求
め、この接点P1，P2，P3，P4を工具10の中心位置とすれ
ばデータも円弧を近似する場合より格段に少なくなる。
なお、この接点を求める計算も、円の中心点と半径の情
報より単純な計算で求まる。
【００２９】工具10の中心位置が求まったら、アンダー
カット検出部27によってその位置における周辺金型面の
アンダーカット（削り過ぎ）がないかをチェックする。
これは、図14に示すように、求めた工具位置において、
工具10と関係する曲面包含球体（図中の斜線部参照）を
抽出して、これらの曲面包含球体と工具10との中心点間
距離を求めればよい。そして、求めた中心点間距離が、
工具10と曲面包含球体の両半径値を加えた値より大きけ
ればアンダーカットは無いと判断し、処理を終了する。
また、小さければ、その曲面包含球体に対しアンダーカ
ットがあると判断して工具10の中心位置をアンダーカッ
トがなくなるまでＺ軸正方向に移動する。
カット検出部27によってその位置における周辺金型面の
アンダーカット（削り過ぎ）がないかをチェックする。
これは、図14に示すように、求めた工具位置において、
工具10と関係する曲面包含球体（図中の斜線部参照）を
抽出して、これらの曲面包含球体と工具10との中心点間
距離を求めればよい。そして、求めた中心点間距離が、
工具10と曲面包含球体の両半径値を加えた値より大きけ
ればアンダーカットは無いと判断し、処理を終了する。
また、小さければ、その曲面包含球体に対しアンダーカ
ットがあると判断して工具10の中心位置をアンダーカッ
トがなくなるまでＺ軸正方向に移動する。
【００３０】以上の処理により、削り残し量を一定とし
且つアンダーカット（削り過ぎ）のない工具経路（位
置）を生成することができる。
且つアンダーカット（削り過ぎ）のない工具経路（位
置）を生成することができる。
【００３１】干渉検出回避演算部16は、図15に示すよう
に、有限円柱生成部28と、干渉包含球体抽出部29と、干
渉包含球決定部30と、干渉量演算部31と、干渉回避演算
部32と、面素分割演算部33とを備えており、工具および
ホルダ、主軸頭等の工具とともに移動する部材と、金型
曲面および取付治具等の金型曲面に装着される部材とに
ついての干渉の検出、回避を次の手順で行なう。
に、有限円柱生成部28と、干渉包含球体抽出部29と、干
渉包含球決定部30と、干渉量演算部31と、干渉回避演算
部32と、面素分割演算部33とを備えており、工具および
ホルダ、主軸頭等の工具とともに移動する部材と、金型
曲面および取付治具等の金型曲面に装着される部材とに
ついての干渉の検出、回避を次の手順で行なう。
【００３２】図16に示すように、有限円柱生成部28によ
って、工具10の基端部、ホルダ、主軸頭をそれぞれ有限
円柱T1，T2，T3で定義する。
って、工具10の基端部、ホルダ、主軸頭をそれぞれ有限
円柱T1，T2，T3で定義する。
【００３３】次に、干渉包含球体抽出部29によって、金
型曲面11および取付治具（図示せず）を所定の面素単位
で包含する包含球体Ｓを生成した、または前記曲面包含
球体モデル生成部14で生成した曲面包含球体モデルに対
して、定義した有限円柱T1，T2，T3に交わる、または接
する包含球体S1を抽出する（図16は有限円柱T1と包含球
体S1とが交わる場合を示す）。この計算は、図に示すよ
うに、包含球体S1の中心点SP1 と有限円柱T1の中心軸TA
1 の距離を求めればよい。有限円柱に交わる、または接
する包含球体が無ければ、干渉は無いと判断して処理を
終了する。
型曲面11および取付治具（図示せず）を所定の面素単位
で包含する包含球体Ｓを生成した、または前記曲面包含
球体モデル生成部14で生成した曲面包含球体モデルに対
して、定義した有限円柱T1，T2，T3に交わる、または接
する包含球体S1を抽出する（図16は有限円柱T1と包含球
体S1とが交わる場合を示す）。この計算は、図に示すよ
うに、包含球体S1の中心点SP1 と有限円柱T1の中心軸TA
1 の距離を求めればよい。有限円柱に交わる、または接
する包含球体が無ければ、干渉は無いと判断して処理を
終了する。
【００３４】有限円柱に交わる、または接する包含球体
がある場合は、干渉包含球決定部30によって干渉の可能
性があると判断し、干渉部位を検出するため、面素分割
演算部23によって、抽出した包含球体S1が包含する面素
を分割して、分割した面素を包含する球体を生成して、
有限円柱と交わる、または接する包含球体を抽出する。
この処理を包含球体の半径が指定した干渉判定距離にな
るまで繰り返し行ない干渉部位を決定する。
がある場合は、干渉包含球決定部30によって干渉の可能
性があると判断し、干渉部位を検出するため、面素分割
演算部23によって、抽出した包含球体S1が包含する面素
を分割して、分割した面素を包含する球体を生成して、
有限円柱と交わる、または接する包含球体を抽出する。
この処理を包含球体の半径が指定した干渉判定距離にな
るまで繰り返し行ない干渉部位を決定する。
【００３５】干渉部位が決定したら、干渉量演算部31に
よって干渉量を計算し、干渉しない位置まで工具経路
（位置）をＺ軸正方向に移動する。なお、干渉量は、球
と円柱の距離計算により簡単に求めることができる。
よって干渉量を計算し、干渉しない位置まで工具経路
（位置）をＺ軸正方向に移動する。なお、干渉量は、球
と円柱の距離計算により簡単に求めることができる。
【００３６】以上からわかるように、金型曲面を球体モ
デルで包含することにより、形状に左右されず加工面を
表現でき、これにより工具経路を問題なく生成できる。
デルで包含することにより、形状に左右されず加工面を
表現でき、これにより工具経路を問題なく生成できる。
【００３７】また、各処理における計算は、四則演算
（加、減、乗、除）のみで行なえるため工具経路の生成
から干渉の検出、回避まで高速に行なえる。
（加、減、乗、除）のみで行なえるため工具経路の生成
から干渉の検出、回避まで高速に行なえる。
【００３８】工具経路生成時に干渉の検出、回避を同時
に行なうため、生成された工具経路は安全且つ信頼性の
あるものである。
に行なうため、生成された工具経路は安全且つ信頼性の
あるものである。
【００３９】曲面包含球体モデルの半径値を任意に設定
でき、金型加工における荒加工から仕上げ加工までの対
応が可能である。
でき、金型加工における荒加工から仕上げ加工までの対
応が可能である。
【００４０】さらに、本実施例では一例として３軸制御
を行う場合について説明しているが、本発明は、加工物
体を包含する包含球体を加工物体の表面上に中心点があ
るように生成することにより、包含球体の情報に加工物
体の表面情報（面法線等）を付加することができ、工具
の姿勢制御をする場合の有効な情報を得ることができる
ので同時５軸制御にも容易に対応することができる。
を行う場合について説明しているが、本発明は、加工物
体を包含する包含球体を加工物体の表面上に中心点があ
るように生成することにより、包含球体の情報に加工物
体の表面情報（面法線等）を付加することができ、工具
の姿勢制御をする場合の有効な情報を得ることができる
ので同時５軸制御にも容易に対応することができる。
【００４１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のＮＣ加工
用の工具経路生成方法およびその装置によれば、金型等
の加工すべき曲面を球体で包含して表現するため、加工
物体を形状に左右されず表現でき、工具経路を問題なく
生成することができる。また、工具経路を包含球体から
計算しているため、複合曲面の工具経路生成が可能であ
る。工具の経路（位置）および干渉の演算を、モデル化
した球体の中心点からの距離計算で行なっているため、
計算法が単純で高速計算ができる。さらに、加工すべき
曲面を包含する球体を、曲面の表面上に中心点があるよ
うに生成することにより、包含球体の情報に加工物体の
表面情報（面法線等）を付加することができ、工具の姿
勢制御をする場合の有効な情報を得ることができるので
５軸制御にも容易に対応することができるという優れた
効果を奏する。
用の工具経路生成方法およびその装置によれば、金型等
の加工すべき曲面を球体で包含して表現するため、加工
物体を形状に左右されず表現でき、工具経路を問題なく
生成することができる。また、工具経路を包含球体から
計算しているため、複合曲面の工具経路生成が可能であ
る。工具の経路（位置）および干渉の演算を、モデル化
した球体の中心点からの距離計算で行なっているため、
計算法が単純で高速計算ができる。さらに、加工すべき
曲面を包含する球体を、曲面の表面上に中心点があるよ
うに生成することにより、包含球体の情報に加工物体の
表面情報（面法線等）を付加することができ、工具の姿
勢制御をする場合の有効な情報を得ることができるので
５軸制御にも容易に対応することができるという優れた
効果を奏する。
【図１】本発明の基本原理を機械加工の工具経路を生成
する場合を例にして示す説明図である。
する場合を例にして示す説明図である。
【図２】本発明の計算原理を機械加工の工具経路を生成
する場合を例にして示す説明図である。
する場合を例にして示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例の工具経路生成装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】図３の装置の曲面包含球体モデル生成部の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施例の金型曲面を構成する面素を
示す図である。
示す図である。
【図６】図５の各面素に対して生成する包含球体を示す
図である。
図である。
【図７】図５の面素をさらに分割した状態を示す図であ
る。
る。
【図８】図３の装置の工具経路演算部の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図９】金型曲面をＸＹ平面に見て加工ラインに関係す
る曲面包含球体モデルを示す図である。
る曲面包含球体モデルを示す図である。
【図１０】曲面包含球体の工具中心位置を求めるための
包含球体を示す図である。
包含球体を示す図である。
【図１１】図１０の包含球体をＺ軸を含む断面で切った
とき断面に現れる円を示す図である。
とき断面に現れる円を示す図である。
【図１２】図11の円の円弧による工具中心経路を示す図
である。
である。
【図１３】図11の円の接線による工具中心経路を示す図
である。
である。
【図１４】加工点における工具に関係する曲面球体モデ
ルを示す図である。
ルを示す図である。
【図１５】図３の装置の干渉検出回避演算部の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図１６】工具、ホルダおよび主軸頭を示す有限円柱に
干渉する金型面および取付治具の包含球体を示す図であ
る。
干渉する金型面および取付治具の包含球体を示す図であ
る。
【図１７】従来の逆オフセット、Ｚ-map法による工具経
路生成方法を示す図である。
路生成方法を示す図である。
【図１８】従来の多面体近似法による工具経路生成方法
を示す図である。
を示す図である。
【図１９】図17に示す工具経路生成方法において、金型
面にオーバーハング形状部がある場合を示す図である。
面にオーバーハング形状部がある場合を示す図である。
【図２０】図18に示す工具経路生成方法において、オフ
セット多面体が干渉する場合を示す図である。
セット多面体が干渉する場合を示す図である。
10 工具 11 金型曲面 13 工具経路生成装置 14 包含球体モデル生成部（ 15 工具経路演算部 16 干渉検出回避演算部 Ｓ 包含球体 T1，T2，T3 円柱
Claims (2)
- 【請求項１】 加工すべき面の表面情報に基づいて、該
加工面を指定した半径を有する包含球体により包含して
包含球体モデルを生成し、前記包含球体上を移動する工
具の位置および姿勢を演算することを特徴とするＮＣ加
工用の工具経路生成方法。 - 【請求項２】 加工すべき面の表面情報に基づいて、該
加工面を指定した半径を有する包含球体により包含して
包含球体モデルを生成する包含球体モデル生成部と、前
記包含球体上を移動する工具の位置および姿勢を演算す
る工具経路演算部と、前記加工面および該加工面に装着
される部材を指定半径の包含球体により包含して生成し
た包含球体モデルと工具および該工具とともに移動する
部材との干渉を検出し、該干渉に基づいて前記工具の干
渉回避位置および姿勢を演算する干渉検出回避演算部と
を備えてなることを特徴とするＮＣ加工用の工具経路生
成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26950893A JP3383862B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Ｎｃ加工用の工具経路生成方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26950893A JP3383862B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Ｎｃ加工用の工具経路生成方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07100733A true JPH07100733A (ja) | 1995-04-18 |
| JP3383862B2 JP3383862B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=17473400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26950893A Expired - Fee Related JP3383862B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Ｎｃ加工用の工具経路生成方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383862B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5761391A (en) * | 1996-05-22 | 1998-06-02 | Fujitsu Ltd. | Arithmetic unit for calculating distance between objects |
| US5943056A (en) * | 1995-07-11 | 1999-08-24 | Fujitsu Ltd. | Interference checking method |
| US6452604B1 (en) | 1998-05-12 | 2002-09-17 | Fujitsu Limited | Interference checking apparatus and method for checking interference of objects in computer |
| JP2008112337A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Toyota Motor Corp | 工具参照面データの作成装置と作成方法 |
| JP2009037381A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Toyota Motor Corp | 工具参照面を作成する装置と方法とプログラム |
| JP2011086226A (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | 加工シミュレーション装置、加工シミュレーション方法、プログラム、記録媒体 |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP26950893A patent/JP3383862B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5943056A (en) * | 1995-07-11 | 1999-08-24 | Fujitsu Ltd. | Interference checking method |
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| US6452604B1 (en) | 1998-05-12 | 2002-09-17 | Fujitsu Limited | Interference checking apparatus and method for checking interference of objects in computer |
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| JP2009037381A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Toyota Motor Corp | 工具参照面を作成する装置と方法とプログラム |
| US8255077B2 (en) | 2007-08-01 | 2012-08-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus, method and program for creating tool reference plane |
| DE112008002298B4 (de) | 2007-08-01 | 2020-07-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gerät, Verfahren und Programm zur Erzeugung einer Werkzeugbezugsebene |
| JP2011086226A (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | 加工シミュレーション装置、加工シミュレーション方法、プログラム、記録媒体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3383862B2 (ja) | 2003-03-10 |
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