JPH0752366B2 - 防去加工シミュレータ装置 - Google Patents

防去加工シミュレータ装置

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JPH0752366B2
JPH0752366B2 JP62234988A JP23498887A JPH0752366B2 JP H0752366 B2 JPH0752366 B2 JP H0752366B2 JP 62234988 A JP62234988 A JP 62234988A JP 23498887 A JP23498887 A JP 23498887A JP H0752366 B2 JPH0752366 B2 JP H0752366B2
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    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
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    • GPHYSICS
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S345/00Computer graphics processing and selective visual display systems
    • Y10S345/949Animation processing method
    • Y10S345/952Simulation

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、除去加工シミユレータに係り、特に、加工結
果形状データ及び加工途中経過形状データの保存を可能
とした除去加工シミユレータに関する。
〔従来の技術〕
従来の除去加工シミユレータ装置については、コンピユ
ータ グラフイツクス アンド イメージ プロセツシ
ング 19,(1982)第129頁〜147頁(Computer Graphics
And Image Processing 19,(1982)pp129〜pp147)で
論じられている。同記事にはオクトトリー(OCTTREE)
と呼ばれる空間データ形式をNC加工シミユレータに応用
した例が示されており、同記事では、加工結果形状の演
算方法については触れているが、シミユレーシヨン結果
の保存、特に途中経過に関する情報の扱いについては述
べられていない。
また、従来の除去加工シミユレータ装置について、エー
シーエム シーグラフ′86 20巻4号の第15頁〜第20頁
(ACM SIGGRAPH′86,Volume 20,Number 4,pp15〜pp20)
においても論じられている。ここでは、DEXELとよばれ
るデータ記憶方法を用いて集合演算や表示を行つている
が、集合演算結果を加工動作毎に更新しながら処理して
いるのでシミユレーシヨンの途中結果は保存されていな
い。
以下、従来の除去加工シミユレータ装置の処理の流れを
第20図に示すフローチャートにより説明する。ここで、
加工が加工物のm回の動作単位で行われているとき、第
j番めの加工動作単位での被加工物に相当する被加工空
間データをWj−1とし、加工空間データをTjとする。
まず、ステツプH20で被加工空間データの初期値Woを被
加工空間データ記憶手段に入力する。次に、ステツプH2
2で各加工動作単位に対して動作データを入力し加工空
間データTjを生成する。さらに、前回の加工における被
加工空間データWj−1とステツプH22で生成された加工
空間データTjについてステツプH25で差演算を行い、ス
テツプH26でその結果を新たな被加工空間データとして
更新し、ステツプH28でその結果を表示する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一般に、除去加工シミユレータで除去加工の様子を視覚
的にチエツクする際、ある加工動作単位までの被加工空
間データの表示に不具合が発見された場合に、その不具
合がそれ以前のどの加工動作単位の加工により生じたの
かを短時間で検索し、該当する加工動作単位での加工状
態を表示したいという要求が生じる。この要求に応える
ためには、除去加工シミユレータにおいて、被加工物が
変化していく様子を、加工動作に対して順方向表示でき
るのはもちろんだが、加工動作に対して逆方向にも、
又、任意の加工動作単位の加工状態を直接に表示もでき
る必要がある。しかし、前述した従来の除去加工シミユ
レータは、順方向の処理のみを行つているので、現加工
動作単位jより以前の加工動作単位iにおける被加工物
の状態を再度表示するためには、最初の加工動作単位か
らi−1番めの加工動作単位までの処理を再度実行しな
ければならない。このため、前記従来技術は、加工動作
単位iの被加工物の状態が再表示されるまでに時間がか
かるという問題点があつた。この問題点を解決する簡便
な方法として、各加工動作単位に得られる被加工空間デ
ータWjを保存し、必要に応じその全部又は一部を表示す
る方法が考えられるが、この場合必要となる記憶容量が
莫大になるという問題点が生じる。
本発明は、前記従来技術の問題点を解消する成に無され
たもので、第1の目的は、任意の加工動作単位における
被加工空間データ及び除去加工空間データを少量のデー
タで保存することが可能な除去加工シミユレータ装置を
提供することにあり、第2の目的は、データの保存が少
量でかつ任意の加工動作単位における被加工空間データ
の表示と被加工物が加工される様子の順逆両方向のアニ
メーシヨン表示が高速にできる除去加工シミユレータ装
置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、前記目的は、除去加工シミユレータの
集合演算処理装置において、従来技術と同様の差演算処
理装置に加え、積演算処理装置と、積演算結果を保存す
る除去加工空間データ記憶装置とを設置することにより
達成される。
〔作用〕
本発明は、被加工空間データと加工空間データの差演算
処理装置を備えているだけでなく、上記2つのデータに
ついての積演算をおこなう積演算処理装置も備え、さら
に、差演算の演算結果である最新の被加工空間データと
積演算結果である除去加工空間データを各々の記憶装置
に保存している。つまり、データ量の多い全加工動作単
位の被加工空間データを保存するのではなく、データ量
の少なくてすむ最新の被加工空間データと各加工動作単
位の除去加工空間データという互いに素である空間のデ
ータを保存しているので、データ保存量が少なくて済
む。
また、本発明は、加工情報として、上記2種類のデータ
を保存しているので、このデータを適宜用いて任意の加
工動作単位の被加工空間データの高速表示ができ、さら
に、上記任意の加工動作単位の表示を繰り返すことによ
り順逆両方向の高速なアニメーシヨン表示が実現でき
る。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。
第1図は本発明を含む除去加工シミユレータの1構成例
を示すブロツク図である。第1図において、100は被加
工空間の初期値データ、101は加工動作を表すデータ、1
1は加工空間データ生成装置、12は集合演算処理装置、1
31は第2の記憶手段である除去加工空間データ記憶手
段、132は第1の記憶手段である被加工空間データ記憶
手段、14は図形表示処理装置、15は上記装置や記憶手段
を制御するシステム制御装置である。また、集合演算処
理装置12は積演算処理装置121と差演算処理装置122とか
ら構成される。
また、ここで考える空間データはn次元データ(n≧
2)である。
第2図は第1図に示す実施例の動作を説明するフローチ
ヤートであり、次に、第2図を使つて第1図の実施例の
除去加工シミユレータの処理の流れを説明する。ここ
で、加工が加工物のm回の加工動作単位で行われると
き、第j番めの動作単位の被加工物に相当する被加工空
間データをWj−1、加工物の通過する空間に対応する加
工空間データをTj、被加工空間が加工物によつて除去さ
れた除去加工空間データをCjとし、jは加工動作単位の
順序を示すとする。
(1)まず、第2図のステツプD20で第1図の被加工空
間の初期データ100の値Woを被加工空間データ記憶手段1
32に入力する。
(2)次にステツプD21で各加工動作単位jに関する処
理に移り、まず、ステツプD22で加工動作単位jの動作
データを入力し加工空間データTjを生成する。
(3)次に、ステツプD23で被加工空間データWj−1と
ステツプD22で生成した加工空間データTjとの積演算を
行い、ステツプD24で積演算結果を除去加工空間データ
記憶手段に出力し付け加える。また、ステツプD23の処
理と並行に、ステツプD25で被加工空間データWj−1と
ステツプD22で生成した加工空間データTjとを差演算し
現加工動作単位の被加工空間データWjとする。
(4)さらに、ステツプD26で被加工空間データ記憶手
段にある前加工動作単位の被加工空間データWj−1の内
容を、新しく出来たWjに更新する。そして、ステツプD2
1でjの値を更新し次の加工動作単位についての処理に
移る。全加工動作単位jについて上記の処理が終わると
被加工空間データ記憶手段132には最終加工結果Wmが,
除去加工空間データ記憶手段131には全加工動作単位の
除去加工空間データCj(j=1,m)が蓄積されている。
(5)ステツプD27では、この2つの記憶手段に蓄積さ
れているデータを用いて、被加工物の加工状態を表示す
る。また、ステツプD26の後にWjを表示するステツプD28
を付け加えると、集合演算と同時に表示処理も行うこと
になる。
つぎに、第1図の除去加工シミユレータでNC切削加工を
シミユレートする場合について説明する。このとき、被
加工空間は素材形状、加工動作単位はNC命令ブロツク、
加工物は工具、加工空間は1ブロツク動作中に工具が通
過する空間である工具包絡体に相当する。第3図は、本
実施例の装置において集合演算処理を行つたデータ例を
示しており、ここでは説明を簡単にするために、対象と
成る形状は2次元、加工動作は4回であるとしている。
以下、本実施例の装置での処理を第3図を使つて説明す
る。第3図(a)〜(e)において、Woは第1図の被加
工空間の処理データ100であり、素材形状の初期データ
を示す。次にブロツク1の加工動作に進む。まず、加工
空間データ生成装置11で作られた工具軌跡データT1と前
記W0について、積演算W0∩T1と差演算W0−T1を各々第1
図の積演算処理装置121、差演算処理装置122で行う。そ
して、積演算の結果は除去加工空間データ記憶手段131
に付加され、差演算の結果は被加工空間データ記憶手段
132に最新の被加工空間データとして出力される。第2
ブロツク以降の処理はこれを繰り返すことにより得られ
る。この結果、第4図に示す除去加工空間データが除去
加工空間データ記憶手段131に、第5図に示す最終加工
結果が被加工空間データ記憶手段132に蓄積される。
次に、同除去加工シミユレータを放電加工に適用する場
合について述べる。この場合には、加工単位は予め設定
された一定の時間であり、加工空間は第6図に示すよう
に工具電極及び工具電極と素材の間隙が占める空間に相
当する。第7図(a),(b)は放電加工のシミユレー
シヨンの動作例で、時刻iと時刻i+1での加工を示し
ている。第7図(a)で、時刻iで加工空間Tiにより切
削された結果である被加工空間をWiとし、第7図(b)
の時刻i+1で上記Wiが加工空間Ti+1により切削され
るとき、WiとTi+1との積が除去加工空間データCi+
1、新しい被加工空間がWi+1である。
次に、第1図の除去加工空間データ記憶手段131につい
て2つの実施例を示す。第8図は1つのデイレクトリフ
アイル59とm個の除去加工空間データフアイル60からな
る除去加工空間データ記憶手段の実施例である。本実施
例では、各除去加工空間データCj(j=1,m)のフアイ
ルをデイレクトリフアイルで管理している。本実施例で
は外部記憶を用いるため,加工動作単位が多い場合や、
多量の形状データが発生した場合など多量のデータに対
しても対応できる、という効果がある。
また、第9図は計算機内部のメモリー上での除去加工空
間データ記憶手段131の実施例である。本実施例では除
去加工空間データ管理用のテーブルエリア61を設け、テ
ーブルには各形状を表すデータエリア62へのポインタを
格納している。本実施例は、データ量に制限はあるもの
の、データ量が少ないときは高速にアクセスできる、と
いう効果が在る。
次に、第1図の図形表示処理装置14の動作例を第10図に
示す。第10図は、第3図で示す集合演算が終わつた後、
第4図で示す除去加工空間データと第5図に示す被加工
空間データを使つて第1ブロツクの加工状態を再表示し
たものである。これは、最終加工結果W4と第1ブロツク
以降の除去加工空間データC2,C3,C4との和集合をとるこ
とにより実現できる。
次に、本発明の集合演算処理装置及び、図形表示処理装
置の他の実施例を説明する。
第11図は、被加工空間データや加工空間データの形状が
オクトトリーモデルで表現されているときの集合演算処
理装置12と2つのデータ記憶手段131,132、及び図形表
示処理装置14の構成例を示すブロツク図であり、本実施
例では、集合演算処理装置12は、オクトトリー積演算処
理装置30とオクトトリー差演算処理装置31、第11図にお
ける2つのデータ記憶手段131,132は、各々オクトトリ
ー除去加工空間データ記憶手段32、オクトトリー被加工
空間データ記憶手段33、図形表示処理装置14は、オクト
トリー和集合演算処理装置34、オクトトリー表示処理装
置35とからなる。オクトトリーモデルについては、例え
ばコンピユータ グラフイツクス アンド イメージ
プロセツシング 19,(1982)第129頁〜第147頁(Compu
ter Graphics And Image Processing 19,(1982)pp129
〜pp147)に記載されている。
この図形表示処理装置をもつとき順方向に表示を行う場
合の処理の流れを第13図(a)に示すフローチヤートに
より説明する。
(1)まず、ステツプE40でj=1とし、ステツプE41で
最終加工結果Wmと第1から第mまでの加工動作単位に対
する除去加工空間データCi(i=1,m)との和集合を第1
1図のオクトトリー和集合演算処理装置34で取り、ステ
ツプE42でこれを表示する。この表示は第11図のオクト
トリー表示処理装置35で行われる。これで最初の被加工
空間データが表示される。
(2)次に、ステツプE40でjを更新し、j=2とし、
最終加工結果Wmと第2から第mまでの加工動作単位の除
去加工空間データCi(i=2,m)との和集合をとり、表
示すると、第1加工動作の加工結果が表示される。以
下、これを繰り返すことにより順方向表示が実現でき
る。
次に、逆方向表示の処理の流れを第13図(b)に示すフ
ローチヤートにより説明する。
(1)まず、ステツプE45でオクトトリー被加工空間デ
ータ記憶手段33に蓄積されている最終加工結果Wmをオク
トトリー表示処理装置35で表示する。
(2)次に、ステツプE47でオクトトリー除去加工空間
データ記憶装置32に蓄積されている加工動作単位mの除
去加工空間データCmと前記最終加工結果Wmとの和集合演
算をオクトトリー和集合演算処理装置34で行い、ステツ
プE48でオクトトリー表示処理装置35で表示する。これ
で、第(m−1)の加工動作の被加工空間データWm−1
が表示される。
(3)次に、ステツプE46でjを更新し、ステツプE47で
上記WmとCm及び、加工動作単位(m−1)の除去加工空
間データCm−1との和集合をとりステツプE48で表示す
る。これで、第(m−2)の加工動作の被加工空間デー
タWm−2が表示される。以下、繰り返すことにより逆方
向表示が得られる。
本実施例では、オクトトリー被加工空間データWmとオク
トトリー除去加工空間データCj(j−1,m)との和集合
を取る処理を必要とするが、前記WmとCj(j=1,m)は
互いに素な空間であるので、和集合を取る処理は、極め
て高速にできる。従つて順逆両方向のアニメーシヨン表
示が高速に実現できる。
次に、形状データが境界表現ソリツドモデル(Boundary
Representation;B−repと略す。)で表現されていると
きの本発明の他の実施例を説明する。B−repについて
は、例えば沖野教郎著:自動設計の方法論(1982.養賢
堂発行)pp88〜pp90,pp133〜pp134,又は、H.B.Voelcker
et.al.:B−oundary Representation&The BFILE/1 Sys
tem,PADL System Document,No.10(1977)に記載されて
いる。
第12図は、本発明のB−repによる構成例であり、集合
演算処理装置12は、B−rep積演算処理装置36とB−rep
差演算処理装置37、データ記憶手段は、B−rep除去加
工空間データ記憶手段38とB−rep被加工空間データ記
憶手段39、図形表示処理装置14は、B−rep表現から表
示パツチ群を生成する表示パツチ生成処理装置40と、そ
のパツチ群から表示に使うパツチ群を選ぶパツチ選択処
理装置41と、パツチ表示処理装置42とからなる。
この装置を持つ除去加工シミユレータで順方向に表示す
るときの動作例を第14図(a)に示すフローチヤートに
より説明する。
(1)ステツプF50とF51において、B−rep表現されて
いる最終加工結果Wmと除去加工空間データCj(J=1,
m)を表示パツチ群に変換する。これは第12図の表示パ
ツチ群生成装置40で行われる。
(2)つぎに、ステツプF54でj=1とし、ステツプF52
で前記パツチ群に変換されたWmとCi(i=j,m)の和集
合を考え、その和集合空間の表面を構成するパツチ群を
第12図の表示パツチ群選択装置41で選択し、ここで選択
されたパツチをステツプF53でパツチ表示処理装置42で
隠面処理して表示する。但し、Wm,Ci(i=j,m)は互い
に素な空間であるため、集合演算は実際には必要なく、
各空間の表面パツチデータを単に取捨選択するだけでよ
い。
(3)そしてステツプF54でjを更新して上記処理を繰
り返すことにより、順方向表示が得られる。
逆方向表示の動作例を第14図(b)に示す。14図(b)
において、ステツプF50からF53の、表示パツチ群に変換
し、表示パツチ群を選択し、それらを表示する処理は第
14図(a)と同じであるが、ステツプF55のjの更新法
を第14図(a)のステツプF54と逆にすることにより逆
方向表示が得られる。ここの集合演算法も第14図(a)
の場合と同様である。
本実施例に依れば、互いに素なWm,Ci(i=j,m)の表面
パツチ取捨選択のみで加工状態をたどるので順逆両方向
のアニメーシヨン表示が高速にできる。
第15図は、図形表示処理装置としてZバツフアによる隠
面消去処理機構を備えた装置を用いた場合の逆方向表示
処理のフローチヤートである。本実施例は、例えば、川
合 著:基礎グラツフイクス(1985.昭晃堂発行)pp186
〜pp188に記載されているようなZバツフア隠面処理法
の特徴により、Wmに対してCi(i=m,j)を順次重ね描
きするだけで、自動的に和集合演算結果の画像が得られ
るため、加工状態の逆方向のアニメーシヨン表示が極め
て高速にできる。
第16図は最終加工結果Wmのみならず加工途中の被加工空
間データを保存する場合本発明のさらに他の実施例を示
すブロツク図である。第16図の実施例は、第1図の被加
工空間データ記憶手段132において、加工途中のいくつ
かの被加工空間データWiを蓄積することを考慮した被加
工空間データ記憶手段133をもつものである。第17図は
上記被加工空間データWiの記憶方法の実施例で、被加工
空間データ記憶手段133にあるいくつかの被加工空間デ
ータWiをデイレクトリフアイル62により管理する。ま
た、第18図は、先に第3図を用いて示したものと同様の
処理を第16図のシミユレータで行い第2ブロツクの被加
工空間データを保存するとしたときに、被加工空間デー
タ記憶手段133に最終的に蓄積されるデータを示してい
る。さらに、第19図は同蓄積データを用いた場合の加工
途中の被加工空間の表示例である。同図では、W1の表示
が、第5図で示す除去加工空間データCj(j=1,4)の
うちのC2と第18図で示す被加工空間データW2とを用いて
行えることを示している。
本実施例では、加工途中の被加工空間データを保存しな
い場合に比べ、表示対象と成る除去加工空間データ数が
少ないため、より高速な表示が可能と成る。また、全加
工動作単位のWjを保存するのに比べ必要な記憶容量は少
ないため、速度、データ量の2点で優れたシステムが得
られ、順逆両方向のアニメーシヨン表示が極めて高速に
できるという効果がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、加工情報として
加工物の最終動作単位の被加工空間データと全加工動作
単位の除去加工空間データとを蓄積しており、これらの
空間データは互いに素であるので、全加工動作単位の被
加工空間データを蓄積する方式に比較し、蓄積するデー
タ量が少なくて済む、という効果がある。
また、本発明によれば、加工物の最終動作単位の被加工
空間データと全加工動作単位の除去加工空間データとを
各々蓄え、それらの空間が互いに素であることを利用し
て表示するので、全加工動作単位の被加工空間データを
順次表示する方式と比較し、任意加工動作単位での被加
工空間データの表示が高速にできる、という効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロツク図、第
2図は第1図に示す実施例の動作を説明するフローチヤ
ート、第3図〜第5図はNC切削加工シミユレータの場合
の加工工程のデータを説明する図、第6図、第7図は放
電加工シミユレータの場合の加工工程のデータを説明す
る図、第8図は外部フアイルを用いた場合の除去加工空
間データ記憶手段の構成例を示す図、第9図は内部メモ
リを用いた場合の除去加工空間データ記憶手段の構成例
を示す図、第10図は図形表示処理装置の動作を説明する
図、第11図は形状モデルがオクトトリーであるときの本
発明の他の実施例の構成を示すブロツク図、第12図は形
状モデルがB−repであるときの本発明の他の実施例の
構成を示すブロツク図、第13図、第14図は第11図、第12
図に示す実施例の動作を説明するフローチヤート、第15
図は図形表示装置がZバツフア付きである場合の第12図
に示す実施例の動作を説明するフローチヤート、第16図
は途中経過を記憶できるようにした本発明のさらに他の
実施例の構成を示すブロツク図、第17図は第16図におけ
る被加工空間データ記憶手段の構成例を示す図、第18
図、第19図は第16図の実施例における加工工程のデータ
を説明する図、第20図は従来装置の動作を説明するフロ
ーチヤートである。 11……加工空間データ生成装置、12……集合演算処理装
置、121……積演算処理装置、122……差演算処理装置、
13,131……除去加工空間データ記憶手段、132,133……
被加工空間データ記憶手段、14……図形表示処理装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工が所定の加工動作単位j(j=1、
    2、…、m;mは加工単位の全数)で行われる除去加工シ
    ミュレータ装置において、予めn次元(n≧2;整数)被
    加工空間データとして作成されているWj−1を記憶する
    第1の記憶手段と、該第1の記憶手段に保存されている
    n次元(n≧2)被加工空間データWj−1と前記加工動
    作単位jで加工物が通過する空間に対応するn次元(n
    ≧2)加工空間データTjとの差空間Wjを求め、前記記憶
    されている被加工空間Wj−1に置き換えて前記差空間Wj
    を第1の記憶手段に記憶する第1の集合演算処理装置
    と、前記被加工空間Wj−1と前記加工空間データTjとの
    積空間を求める第2の集合演算処理装置と、前記積空間
    を除去加工空間Cjとして順次記憶する第2の記憶処理と
    を備え、前記加工動作単位を1〜mに順次更新すること
    を特徴とする除去加工シミュレータ装置。
  2. 【請求項2】加工がm回の動作単位で行われる除去加工
    シミュレータ装置において、所定の加工動作単位j(j
    =1、2、…、m)の被加工物に相当するn次元(n≧
    2;整数)被加工空間データWj−1と前記加工動作単位j
    で加工物が通過する空間に対応するn次元(n≧2)加
    工空間データTjとの差空間Wjを求め、前記被加工空間デ
    ータWj−1に置き換えて前記差空間Wjを記憶する第1の
    記憶手段と、前記被加工空間データWj−1と前記加工空
    間データTjとの積空間を求め、該積空間を除去加工デー
    タCjとして順次記憶する第2の記憶手段と、前記第1の
    記憶手段記憶されている新たな被加工空間データWjと前
    記第2の記憶手段に保存されている過去の除去加工空間
    データ群Ci(i≦j)の少なくとも一部とを用いて任意
    の加工動作単位k(k≦j)の被加工空間データWk−1
    を表示する図形表示処理装置とを備え、前記加工動作単
    位を1〜mに順次更新することを特徴とする除去加工シ
    ミュレータ装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項において、前記図形
    表示処理装置は、前記第1の記憶手段に記憶されている
    新たな被加工空間データWjと前記第2の記憶手段に保存
    されている過去の除去加工空間データ群Ci(i≦j)の
    少なくとも一部とを用いて順方向及び逆方向のアニメー
    シヨン表示を可能にすることを特徴とする除去加工シミ
    ュレータ装置。
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