JPH09507439A

JPH09507439A - 対話形機械制御装置及び方法

Info

Publication number: JPH09507439A
Application number: JP8510224A
Authority: JP
Inventors: ホン，ジャイウェイ; パヴラコス・エリアス; タン・シャオナン
Original assignee: シンプラス，インコーポレイテッド
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-07-29
Also published as: EP0727058A1; CN1137829A; WO1996008752A3; CA2175594A1; WO1996008752A2; EP0727058A4

Abstract

(57)【要約】コンピュータ制御可能な機械、例えば工作機械の対話形操作方法及び装置。方法は、リアルタイム操作者入力コマンド、機械操作状態データ、及び機械操作目的データを処理して、あらかじめ規定された操作モードを選択することを含む。これにより操作者は、どのようにして操作目的を達成するかを実質的に制御することができる。システムは、適切にプログラムされたマイクロプロセッサで実行することができ、リアルタイム操作コマンドのための手動入力装置、機械のための操作目的を表わすデータを記憶するための手段、機械操作の実際の状態に関するフィードバックを提供する手段、及び利用可能な操作モードの組に基づいて制御コマンドを発生する手段を含む。迅速なシステム応答を確実にするために、操作目的データは理論的計画に従って分割され、操作状態フィードバックデータとの密接な関係に基づいて、操作制限を決定する際にデータのサブセットを使用する。工作機械への適用において、加工すべき部品の幾何学的モデルが作成され、該モデルは部品を複数の部品境界線で規定する。分割は、それぞれ所定最大数の部品境界線を包含するセルの組を含む。切削工具の位置は、所定時間における工具位置に対応するセルを同定することによって決定され、同定されたセルに関連する部品境界線は、衝突回避コマンドを計算するのに使用され、部品の適切な切削を確実にする。操作目的と比較した機械操作の図形的表示、並びに反復的機械操作を制御するために、後の再生のために機械操作コマンドのシーケンスを記録及び処理する手段を設けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】対話形機械制御装置及び方法技術分野本発明は、コンピュータ制御可能な機械の対話形操作に関し、より詳細には、機械のユーザーがプログラム可能なシステムと対話して、あらかじめ決められた幾何学的又は他の制限の組の限界内で機械を操作する方法及び装置に関する。本発明は広い適用性を有するが、特に有用な一つの領域はコンピュータ操作される工作機械の分野である。従って、本発明の記載は、機械運転者がプログラム可能なシステムと対話して、数値的モデルに従って部品を製造する製造工程及び装置に関するものである。背景技術コンピュータ技術の発展が多くの産業を改革してきたが、工作機械を使用した複雑な部品の設計及び製造ほどではない。図面板上で作業をして、熟練した機械運転者によって実行される設計を作成するする設計者及び製図者は、多くの場合数値的に制御された工作機械のための部品設計及び制御プログラムを実行するコンピュータ技術を持ったエンジニアに取って代わられている。一般的に処理は、「仕事」又は部品プログラムが「オフライン」で作成され、次に工作機械システムにおいて合図によるアプローチで連続的に実行されるバッチ処理を特徴とする。これは、部品プログラムの反復的な実行を通して達成される、効率、経済性、及び改善された品質における顕著な利点を与える。バッチ処理哲学に従って、産業努力は、コンピュータ支援設計及び製造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）、部品プログラム作成のためのオフラインシステム、及び工作機械動作制御のための、ますます洗練されるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの改良に注がれてきた。これらの全てのシステムは効率的な創生及び標準化された部品プログラムフォーマットの実行に焦点を当てており、工作機械の制御を熟練した機械運転者からますます遠ざけ、ＣＡＤ／ＣＡＭ部品プログラマーにこの仕事を与えてきた。バッチ指向ＣＮＣは産業界の標準である。しかしながら、近い将来の製造はこのような長期間に渡る製造戦略を中心とはしなくなるであろうということを示唆する潮流が起こっている。製造業者は、バッチ処理よりも、ちょうどよい時且つ機敏な製造の方が利点があることに気付き始め、短期間の仕事を下請け企業に下請けに出して経費削減するようになった。このような下請け企業が新たな需要に応答してたくさん増加してきた。バッチ処理はそれ自体、短期間の仕事を効率的且つ経済的に実行するには向いていない。ＣＮＣ制御された機械で部品を設計、プログラムするのに必要な時間は、短期間の製造に消費される時間よりも長いであろう。さらに、工具の摩耗、たわみ、部品取付け、及び固定の効率は、プログラム実行前には正確に予想することができない。また、ＣＮＣによるバッチ処理に由来する精度は、短期間の仕事では、かなりのセットアップ時間なしには得ることができない。結果として、下請けは多くの仕事を未だに手動機械で行なっており、産業筋では、ＣＮＣ機械の６倍の手動機械が過去４、５年の間世界的市場に出回っていると見積もっている。発明の開示本発明はＣＮＣの経済的、品質的改善の利点を、短期間の製造に適用しようとするものである。一般的には、本発明の工作機械制御方法及び装置は、熟練又は半熟練機械運転者が切削工具にリアルタイム操作コマンドを提供し、制御装置が部品モデルに関して操作者のコマンドを翻訳して実際の切削指示を作成する部品製造に、対話形コンピュータ支援アプローチを提供するものである。我々がパスフリー制御と呼ぶこの工程は、ヒト、機械、及びコンピュータの最高の能力を利用することができるという点において、現行のコンピュータ化工作機械技術とは異なる。操作者とコンピュータとの間の関係を最適化することにより、どちらもその専門分野において効率的に実行することができる。対話形パスフリー制御により、機械制御の一部が熟練機械運転者に戻ってくる。この制御により工作機械は機械運転者の手の延長部となり、ＣＮＣは機械運転者の知識の延長部となる。パスフリー制御を使用して、機械運転者は、精密部品を切削するという最終的なゴールへ向かって機械を案内する目標又は処理工程関連の（高いレベルでの）決定を行なう。装置のＣＮＣ部分は、コンピュータが最も得意とする仕事、つまり高速計算、フィードバックモニタリング、及び低レベルつまり機械操作の信頼性の制御等を行なう専門システムとして操作する。この分業化により機械運転者は切削工程に集中することができ、制御器は部品の形態及び機械制御を扱う。パス計画時間は、よって削減され、慣用的制御のＣＮＣ機械の精度を企業で達成することができる。パスフリー制御システムを使用して、機械運転者は部品形態をコンピュータにエンターし、すぐに部品の切削を開始する。部品形態は仕上がった製品のみを規定し、工具の経路及び製品を製造するのに使用する他のコマンドは規定しない。切削工程の間、機械運転者は、工具経路及び切削工具パターン、切削シーケンス、固定方法、供給速度及び切削深さ、及び部品仕上げまで、決定をしなければならない。機械運転者は、リアルタイムの切削工程と他の操作状態との統一性を評価し、それに従って加工条件を変更することができる。機械運転者は、工作機械の制御ソフトウェアに接続されたジョイスティック形式の制御装置を使用して、対話式に機械と交信する。本発明のパスフリー制御装置は、現行のＣＮＣシステムに比べて非常に経済的であり、わずかな手続で、現行の手動工作機械及び現行の正確なＣＮＣを有する機械の新たな制御システムを更新することができる。本発明の制御システムはまた、機械運転者が指示する工具経路及び他の操作コマンドを記憶する能力も含む。従って、プロトタイプの加工工程の間に切削プログラムを作成することができる。対話形システムはまた、現在継続的戦略上の重要性が減少している源である非常に熟練した機械運転者に、より多くの雇用機会を提供するという利点を有する。このようなシステムを使用する機械運転者は、伝統的な技術を使用発展させ、部品の品質及び製造効率を制御し、部品の設計を助けることさえできる。さらに、この装置はその操作者にとってより安全である。操作者が直接機械を制御するものの、切削表面からは物理的に離れているので、自動化された装置に生じ得る予期せぬプログラムされた動作によって操作者が怪我をする可能性が低くなる。従って本発明の目的は、熟練又は半熟練機械運転者を、加工すべき部品の幾何学的モデルに応答する数値的制御システムと対話式に関係させる製造方法を提供することにある。本発明の関連する目的は、最終製品を製造する工具経路ではなく、幾何学的モデルが最終製品の形態を定義する、製造方法及び工作機械制御装置を提供することにある。本発明の別の目的は、幾何学的モデル、入力コマンド、及び工具位置フィードバックを利用して、部品設計に従って正確に加工するための工具先端軌道を作成する、工作機械制御システムを提供することにある。別の目的は、機械運転者が行なう操作工程が、完全自動化操作において後に再利用できるように記憶される、かようなシステムを提供することにある。上述の目的は、特別に設計された部品、つまり好ましくは本発明の原理に従ってプログラムされたマイクロコンピュータベースのシステム、並びに他の標準的な部品からなる装置を使用することにより達成される。機能的には、この装置は、パスフリー制御器自体、多軸モータインターフェースサブシステム、工具位置フィードバックシステム、及び部品の数値的モデルをシステムにエンターすることができるデータエントリー手段を含むインターフェースユニット、工具動作及び配置を指示するための操作者入力制御ユニット、及び部品形態の図形的表示、切削工具と部品との関係、加工工程自身の進行状況、及び他の操作パラメターを提供するための表示器サブシステムを含む。パスフリー制御概念の重要な特徴は、対話形制御工程におけるリアルタイム衝突回避の実行である。これは、隣接する部品表面に関して工具位置を迅速に位置決めする比較的簡単なアルゴリズムによって容易となる。加工する部品形態が複雑である場合、一つ以上の部品表面に対して工具先端を位置決めすることは、現在入手可能な高速プロセッサでも非常に時間がかかることである。我々の発明によれば、我々が幾何学的コンパイラと呼ぶ、コンピュテーション時間を顕著に削減するものを開発した。この幾何学的コンパイラは、部品モデルを、あらかじめ設定した分割計画に従ってセルつまり領域に分割する。各セルは部品境界線数の所定最大値を包含し、各セルについて蓄積されたデータはこれらの境界線の空間的座標を表わす。セル分割はシステム始動時に行なう。実際の加工操作の間は、セル同定器がセル境界線座標を使用して、工具先端が位置するセルを同定する。工具先端セルが同定されると、この特定のセルに関連する部品境界線に対して位置計算のみを行なえばよい。パスフリー制御器は、衝突回避制御方式を作成し、ここから加工工程のための工具先端軌道を計算する。許容された工具先端軌道つまり制御方式によって許容された操作モードは、瞬間的工具先端位置、周囲形態、及び操作者の入力コマンドによって反映された操作者の明らかな意図によって決定される。操作モードは、工具先端位置及び周囲形態が与えられた場合、全ての許容された軌道の概念化と考えてもよい。制御方式データ及び操作者の入力コマンドは、慣用の多軸サーボシステムのための方向及び大きさの信号を発生するコマンド実行サブシステムによって処理される。工具先端位置フィードバックループはシャフト位置又は線形エンコーダ、若しくはいかなる他の慣用の態様によって閉鎖してもよい。後に完全に自動化した操作において使用するために、機械運転者によって行なわれた工程シーケンスを記録する能力を提供したい場合には、装置は、データ獲得及び処理モジュール及び再生ユニットを含んでもよい。操作者工具軌道を構成するコマンドの実際のシーケンスを、関連する位置及び速度情報と共に記録し、直接再生に使用してもよい。若しくは、実際に記録された工具経路ではなく、記録されたデータをさらに処理して、そこから標準的なＣＡＭシステムへの入力として通常提供される形式のデータ本体を抽出し、それを次に新たな最適化部品プログラムの作成に使用してもよい。これを次にコマンド実行サブシステムの入力として使用してもよく、又は標準的なＣＮＣシステムに転送して実行してもよい。このようにして、部品切削時の操作者のリアルタイムの経験を使用し、得られた部品プログラムは、問題の部品の設計及び製造に関連する独自のリアルタイム条件をさらによく考慮している。図面の簡単な説明本発明の特徴及び目的は、添付図面と組合わせて以下の詳細な説明に説明されるように達成される。図１は、先行技術ＣＮＣシステムの一般的特徴を示す簡略化したブロック図である。図２は、本発明の方法の基本的特徴を示す簡略化した流れ図である。図３は、本発明の対話形工作機械制御装置の機能的、構造的特徴を示すブロック図である。図４は、本発明に従って行なうセル分割を示す部品特徴の図である。図５は、本発明の好ましい実施態様に従って幾何学的コンパイラによって使用される帰納的分割アルゴリズムの流れ図である。図６は、本発明の好ましい実施態様に従ってコントローラで使用されるセル同定アルゴリズムの流れ図である。図７は、図５の部品特徴の分割を示す樹系図であり、セル位置アルゴリズムの実行を示す。図８Ａ−図８Ｎは、本発明の好ましい実施態様に従って実施可能な種々の操作モードを示す。図９Ａ−図９Ｃは、図９Ｄに示すように配置された、制御方式選択器の実行を示す遷移図である。図１０は、図４の１０−１０線に沿った断面図であり、本発明に従った衝突回避工程を示す。図１１は、本発明によるコマンド実行機能の操作の一つのモードを示すベクトル図である。図１２は、記録及び再生機能を備える本発明の実施態様を示す流れ図である。図１３は、図１２の実施態様の機能的、構造的特徴を示すブロック図である。発明を実施するための最適な態様図面を参照して、図１は、概念化から対象部品の製造まで、コンピュータ制御された工作機械を使用した、コンピュータ支援設計及び製造のための代表的な先行技術の方法の基本的特徴を流れ図で示す。第一工程は部品の設計の定義である（工程Ｓ１Ａ）。ここで部品は、形状、形式、機能を含む設計基準に従って概念化される。この概念化は、幾何学的モデルに転換され、機械が読み得る形式で記録される（工程Ｓ１Ｂ）。これは代表的には、多くの商業的に入手可能なコンピューター支援設計（ＣＡＤ）パッケージの一つ等の幾何学的モデラーを使用して行なわれる。この工程は設計エンジニアによってしばしば実行される。次の工程は、幾何学的モデルに基づいて部品の加工方法を定義することである（工程Ｓ１Ｃ）。代表的にはこの工程は、幾何学的モデルを修飾し、切削工具の形状、機械動作の限界、固定方法、許容差要求、及び工作機械の詳細、及び加工方法に影響を与える変数を考慮する。加工方法を含む部品の増大された記述は、次にツールパスプログラムの作成に使用される（工程Ｓ１Ｄ）。代表的には、これは製造エンジニアが商業的に入手可能なコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）ソフトウェアを使用して行なう。しばしば、得られたＣＮＣツールパスプログラムは後処理され、ＣＮＣプログラムは、部品を製造するのに必要な連続的な切削器位置を特定する点から点への一連の移動に翻訳される。工作機械操作者は次に工作機械を用意して、材料を装填、固定し、工作機械を初期化し、ＣＮＣツールパスプログラムをロードして、部品の製造を行なう（工程Ｓ１Ｅ）。ツールパスプログラムを次に制御器で実行し、プログラム中の点から点への動作を、サーボ制御ループで使用される一連の軌道へ変換する（工程Ｓ１Ｆ）。図２は、本発明の対話形方式を使用した設計及び製造工程の基本的特徴を示す流れ図である。ここで、最初の二工程、つまり部品の設計の定義（工程Ｓ２Ａ）及び製造する部品の幾何学的モデルの定義（工程Ｓ２Ｂ）は、慣用の技術によって行なってもよく、本発明の一部を構成するものではない。しかしながら従来技術とは異なり、本発明では、幾何学的モデルは次に対話形制御処理の入力として使用される。適切な入力装置を用いて、機械運転者は、工具動作コマンドを含む工作機械制御器にリアルタイムの工程目的を搬送することにより切削処理を指示する（工程Ｓ２Ｃ）。機械運転者の入力、幾何学的モデル、及び工作機械からの工具位置フィードバックに基づいて（工程Ｓ２Ｄ）、対話形制御／衝突回避信号が発生される（工程Ｓ２Ｅ）。これらはリアルタイムで実際に部品を加工するための切削器動作を指示するために使用される。本発明の対話形制御処理により、操作者は、加工処理全般に渡る広い制御を行なうことができ、同じに高い許容度の部品を確実に製造することができる。実際には、三つの入力（幾何学的モデル、機械運転者のコマンド、及び工具位置フィードバック）が組み合わされて、切削器と部品との衝突回避を提供し、操作者が切削器を部品の表面に置いても意図された最終的形状を損なうことがないようにすることができる。本発明の一実施態様による対話形制御装置及び方法の詳細な説明を、図３〜図１１と組み合わせて行なう。この説明を考慮する際、制御ハードウェアの設計は、小企業が完全な工作機械装置を容易に購入できるように、また現存の手動操作式工作機械及び慣用のＣＮＣ機械の改装を促進するために、低コストでの実行を強調していることが理解される。この原理を促進するために、慣用のマイクロコンピュータ装置構造及び商業的に入手可能な部品を、好ましい実施態様において使用できるあらゆるところで使用する。このため、及び簡潔にするため、装置の実際の実行の詳細な説明は割愛する。しかしながら、記載された機能を実行することのできる必要なハードウェア及びソフトウェアの組立体は、提示した情報から当業者には明らかであろう。図３を参照すると、我々の発明の好ましい実施態様の重要な機能的特徴がブロック図の形式で示される。図示されるように、一般的に１０で示される装置は、適切な装置制御及び統合ユニット１２、記憶ユニット１４、ハードディスクドライブ２２及び関連制御器２４、フロッピーディスクドライブ２６及び関連制御器２８、一般に３０で示される操作者インターフェースサブシステム、幾何学的コンパイラ３２、一般に３４で示されるパスフリー制御サブシステム、モータインターフェースサブシステム３６、及び工具位置フィードバックサブシステム３８を含む。ハードディスク２２は、加工すべき部品の幾何学的モデルを記憶する。これは、部品の寸法及び他の物理的特徴を包含するデータベースの形式、又は他の適切な形式であってもよい。ハードディスク２２はまた、他のデータ及び装置を実行するために必要なアプリケーションソフトウェアを記憶する。幾何学的モデル及び操作ソフトウェアを慣用の態様でロードするためにフロッピーディスクドライブ２６が使用される。ユーザインターフェース３０は、機械運転者がパスフリー制御サブシステム３４と対話する手段を提供する。インターフェースは、工具セットアップコマンド及び環境パラメターをエンターするため、及び部品形状を編集するために、以下に説明するように制御器操作モードを選択する能力を提供する。データエントリーは、キーボード４８、マウス５０、又は他の適切な装置等の入力装置によって提供され、適切なデータ入力ソフトウェアによって実行される。ＣＲＴモニター等の表示装置５２及び関連する表示発生器５４はユーザーに、装置操作状況、ユーザー入力へのプロンプト、及び以下に説明するように部品の図形的表示、及び加工処理の進行状況の視覚的表示を提供する。適切なスクリーン上のプロンプトに応答して、操作者はキーボード４８及びマウス５０を使用して、パスフリー制御器３４に、切削器及び固定形態、機械作業範囲内の材料位置、最大許容供給率等のパラメターに関する情報を提供する。特定時間に部品のどの特徴を加工するか、切削器の動作の意図された方向、工作機械の元来の位置に対する材料の位置、現在スピンドルに装着されている切削器の寸法等の追加的な加工情報は、これらの手段によって同様に制御器３４に提供することができる。データ入力ソフトウェアは、いわゆるフレキシブルフィクスチャリングを提供するようにライトされ、固定データプロセッサ５６によって機能が実行される。この特徴は、テーブル上のクランプ又は加工品の位置を考慮することなく工作物をクランプ又は再クランプする自由を操作者に与える。一旦工作物がクランプされると、機械運転者は、工作機械切削器をクランプの対向隅へ動かし、キーボード４８又はマウス５０を使用してその位置を記録することにより、クランプを含む領域をマークすることができる。幾何学的モデルはよって、例えば矩形の箱の形式等、クランプの簡略化されたモデルを含むように更新される。これは以下に説明するようにパスフリー制御器３４によって実行される衝突回避使用において用いられる。加工処理の幾つかの段階の後に、新たな位置で部品が再クランプされると、操作者はフレキシブルフィクスチャリングソフトウェアを呼出し、再びキーボード４８及び／又はマウス５０を使用して、先のクランプ位置を部品モデルから削除し、新たな位置を登録する。この能力を利用して、機械運転者はセットアップのための時間と労力を削減する一方で、高度な精度及び操作者の安全性を維持することができる。記載された機能を達成するために固定データプロセッサ５６及びその関連するソフトウェアが操作する正確な方法は、幾何学的モデルを作成するのに使用するデータフォーマットによるものである。簡潔にするためにその詳細は割愛するが、提供された記載から当業者には明らかであろう。ユーザーインターフェース３０もまた、操作者が切削器動作コマンドをエンターする手段を含む。この機能はジョイスティック形式の装置５８によって提供される。三次元の実施態様では、マサチューセッツ州ロウエルのSpaceball Tech-nologies，Inc.製のS paceball（商標）が好ましいが、他の二次元又は三次元入力装置もまた使用することができる。二次元の装置では、マウス５０又はキーボード４８でさえ使用することができる。説明の目的で、入力装置５８が力測定装置であると仮定すると、操作者がどれだけ強く制御機構を押圧したかに関連して出力が提供される。直交する座標にそったユーザー入力力ベクトルの分解を表わす一つ以上の出力が提供される。この情報を使用に供するには、これらのベクトル成分の連続的なサンプルの計量平均を作成するのが好ましい。上述のSpaceballを用いた実施態様では、一秒間に約２０回サンプルを取る。サンプリングの間隔は、入力力の長さの基準として扱われる。各ベクトル成分にこの時間値をかけ、以下で説明するパスフリー制御サブシステム３４によって使用される速度コマンドを作成する。操作ソフトウェアと組み合わせた入力装置５８が、滑らかで安定した工具動作、及び切削工程の容易な制御を許容すれば、最善の結果が得られる。これを確実にするために、パスフリー制御装置３４は、切削器を操作者の動作の強度に機能的に関連する速度で移動するように設計される。換言すれば、操作者がより強く押圧すると（又はさらに使用する入力装置にもよる）、工具はより早く移動する。速度に比例する摩擦、及び表面接触時の操作者へのフィードバックもまた、以下の説明から明らかなように、ソフトウェアの実行によって提供される。前述のとおり、表示発生器５４及び表示装置５２によってモニター機能が提供される。部品が完全に加工されたことを確認するために、表示発生器５４は、意図された部品形態と所定時に加工されていない残りの部分との両方を示す図形的画像の形式の部品状態表示を創生する。表示は色、又は点滅表示等、注意を引き付ける他の手段を用いて、部品の未完成部分を強調する。部品状態表示を発生するための情報は、幾何学的モデル、及び部品が加工されている間に工具位置フィードバックサブシステム３８によって集められた工具位置データから派生する。工具位置データは、切削工具が接触する部品の外周部の全ての点を同定するのに使用され、それによりいかなる未加工領域をも同定する。表示装置を制御するためにいかなる適切なソフトウェアをもこの目的で使用することができる。また、現在の加工モード、工具位置、供給、速度等を、機械運転者に表示することができる。表示発生装置５４はまた、機械運転者の切削コマンド及び工具選択と幾何学的モデルとを比較し、不適切な寸法の工具を選択したこと等により、機械運転者の動作が部品形態の要求を満たしていない（又は満たすことができない）領域を同定する手段を含んでもよい。幾何学的コンパイラ３２は、部品形態ファイルデータを、複数の領域つまりセルによって特徴付けられる分割されたモデルに変換する。分割されたモデルは、以下に説明するようにリアルタイム衝突回避コンピュテーションのために最適化される。分割されたモデルを使用することにより、パスフリー制御器３４は、衝突回避コンピュテーションを実行する際、工具近辺の表面をチェックするだけでよい。これにより計算時間を大幅に削減することができる。パスフリー制御器３４は、幾何学的コンパイラ３２によって作成された分割されたモデルを処理して、所定時間に工具先端が位置するセルを同定するセル同定器６０を含む。制御器３４はまた、衝突回避制御方式／コマンド選択器６２及び工具動作コマンド実行プロセッサ６４を含む。幾何学的コンパイラ３２を実行するための方法は、図４及び図５を参照して理解されるであろう。例えば図４に示すように、一般に７８で示される加工されるべき部品が、ポケット８０を含むとすると、その壁は、直線セグメントＷ１−Ｗ５、弓状セグメントＡ１及びＡ２、並びに弓状セグメントＡ３及びＡ４によって規定される円筒形島部８２によってポケット８０内に規定される。説明を簡略化するために、ポケット８０の境界線が工具半径に等しい距離だけ縮小されたとすると（そして島部８２の境界線が拡張されたとする）、工具の直径はゼロであると認識され得る。いくつかの異なる分割規則が用いられ得ることがわかったが、好ましいものは以下の通りである：（ａ）分割すべき特徴を有する領域は矩形であると仮定し、その最長辺を垂直に二分する境界線を規定することにより半分に分割する。（ｂ）境界線の左側と右側（又は上側と下側）の領域は、別々に処理する。各領域において、壁セグメントの数（弓状又は直線）を数える。その数が予め定めた最大数ｎよりも少ないか等しい場合は、その領域をセルと規定する。（ｃ）壁セグメントの数が予め定めた最大数ｎを越える場合には、どの領域も壁セグメントｎを持たなくなるまで、分割工程を繰り返す。部品壁セグメントがセル境界線に近いという可能性を考慮すると、上記工程（ｂ）は所望であればわずかに変更してもよい。これは、部品壁セグメントを数える前に領域を拡張するための、分割線の所定の小さい平行移動（例えば約０．３２ｍｍ）を含む。どちらの領域もこのように拡張され、分割せんに近い部品壁セグメントは両方の領域において数えられる。結果的には、セル境界線に近い壁セグメントが隣接するセルにおいても数えられ、セル構造がわずかにオーバーラップすることになる。このため、工具が新たなセル内へ横切った瞬間に予期せぬ部品境界線に遭遇することがなくなる。理解されるように、セルを規定するのに必要とされる部品壁セグメントの数が少なければ少ないほど、幾何学的モデルを分割するのに必要なセルの数は大きくなる。ｎの値が小さいと、工具先端が位置するセルを同定するための検索時間は長くなるが、実際の工具先端対部品境界線コンピュテーションに必要な時間は短くなる。これらのコンピュテーションはより頻繁に行なわれるので、ｎの値は小さいほうが好ましい。一般に、ｎを３又は４とすると良い結果が得られる。上記の分割工程のための帰納的アルゴリズムの流れ図を図５に示す。説明のために（好ましい実施態様にあるように）幾何学的モデルの寸法を、各部品特徴についてｘ、ｙ、ｚの座標で表わすとすると、この場合、壁セグメントの端部点がポケット８０及び円筒形８２を規定する（図４参照）。処理は、工程Ｓ５Ａで分割されるべき部品を表わす壁セグメントの座標をロードすることにより開始する。壁セグメントの数を次に数える（工程Ｓ５Ｂ）。これは例えばクリップよりも、慣用のクリッピングアルゴリズムをコンピュータ業界の当業者には明らかな方法で変更したものを使用して行なうことができる。この目的にあったアルゴリズムは、Donald Hearn 及び M．Pauline Baker の Comp uter Graphics（Pre-ntice-Hall Inc.，Englewood Cliffs，NY，1986、1986年出版）に記載される、コーヘン−サザランド(Cohen-Sutherland)アルゴリズム、又はリャン−バースキーライン(Liang-Bars-ky Line)アルゴリズムを含む。数えた数が≦ｎ、つまり予め選択された許容できる最大値である場合、セルが同定され、その座標が記録される（工程Ｓ５Ｃ）。含有セグメントの総数が＞ｎである場合には、処理を続ける。工程Ｓ５Ｄにおいて、部品（又は特徴）を包含する矩形が規定され、その最長寸法が同定される。長さが高さを越えた場合、処理は工程Ｓ５Ｅに分岐する。長さが高さよりも大きくない場合は、処理は工程Ｓ５Ｆに分岐する。工程Ｓ５Ｅにおいて、矩形の最長壁を二分する境界線が規定され、境界線の右側を表わす矩形（右領域、工程Ｓ５Ｅ１(AREA_RIGHT，Step S5E1)）と境界線の左側を表わす矩形（左領域、工程Ｓ５Ｅ２(AREA_LEFT，Step S5E2)）とが作成される。左領域(AREA_LEFT)は後に考察するとして、処理は工程Ｓ５Ａへ戻る。右領域(AREA_RIGHT)が現在その壁セグメントの数を決定するために調査されている。（所望であれば、上述のように数える前に境界線を左に移動させてもよい。）数が≦ｎの場合には、調査中の領域はセルであり、その座標が記録される（工程Ｓ５Ｃ）。セグメントの数が＞ｎの場合、工程Ｓ５Ｄまで処理を続行し、長さ−高さ調査を繰り返す。再び長さが高さよりも大きい場合には、処理は工程Ｓ５Ｅに戻り、さもなければ工程Ｓ５Ｆへ進む。どちらの場合も、二つの得られた領域のうち一つは、後の処理のためによけておき、処理は工程Ｓ５Ａへ戻る。全ての領域がセルであると認識され、調査すべき領域がなくなるまで、処理を繰り返す（所望であればセル境界線を移動して）。再度図４を参照すると、ｎ＝３とした場合の部品７８に対する分割処理が示される。ポケット８０を包含する矩形の長さはその幅よりも大きいので、工程Ｓ５Ｄ（図５）はポケットを最初に垂直に分割するよう指示する。線Ｌ１は従って、矩形を左と右の領域に分割するように規定される。工具が線Ｌ１の右側にある場合、又は好ましければ拡張された境界線Ｌ１’の右側にある場合、図４は、三つの直線セグメントＷ１、Ｗ２、Ｗ３からの距離のみを考慮しなければならないことを示す。これは我々のセル規定基準に合致している（図５、工程Ｓ５Ｂ）。矩形の右半分は、よって８０ａで示されるセルを構成する。しかしながら、工具が線Ｌ１の左側にある場合（又は好ましければ拡張された境界線Ｌ１”の左側にある場合）工程Ｓ５Ｂによって、８つの壁セグメント（つまりＷ２以外全て）に対するその位置を考慮しなければならないことが明らかになる。よって、Ｌ１の左側の形態はさらに分割しなければならない。線Ｌ１の左側の領域はその幅よりも高さのほうが大きいので、工程Ｓ５Ｄはこれを水平に二分するよう指示する。従って矩形を上方領域と下方領域とに分割する線Ｌ２が規定される。各領域に位置するセグメントの数を再び数え、全ての領域が３未満の壁セグメントしか有さなくなるなるまで、分割を続行する。この処理の結果は、図４に示すように一連のセル８０ａ−８０ｇの定義である。部品の外側境界線に基づいてセル構造を作成する必要がある場合には、部品自体を、部品自体に比べて寸法の大きいポケット内の島部として扱って、上述の工程を実行してもよい。再び図３を参照して、幾何学的コンパイラ３２によって作成されたデータはセル同定器６０によって使用され、特定のコンピュテーションサイクルの間に、工具先端が位置するセルを迅速に決定する。この工程は、上述の分割アルゴリズムと同様な帰納的検索アルゴリズムを用いて行なう。図６を参照して、工具先端が座標ｘ_t，ｙ_tを有するある点に位置するとする。セル同定器６０によって便利に利用できるように、幾何学的コンパイラ３２によって作成されたデータは樹系構造の形式で記憶される。図４に示す形態に対応する樹系構造を図７に示す。図示するように、樹は一連の分枝ノード８４、及び第二の一連のセルノード８６からなる。分枝ノードは、調査中の領域の分割規則に関する上方を包含し、セルノードはセル内の壁セグメントの座標を包含する。また、セル境界線が拡張され、オーバーラップするセルを規定する場合には、特定壁セグメントの座標は一つ以上のセル内に含まれる。図６に示すアルゴリズムの目的は、点ｘ_t，ｙ_tを包含するセルを同定することである。工程Ｓ６Ａにおけるもとの矩形８０及びｐ＝(ｘ_t，ｙ_t)から検索を開始する。工程Ｓ６Ｂにおいて、ノード８４ａに関連するデータを調査する。矩形８０はセルではないので、ノード８４ａは分割規則を包含し、プログラムの実行は工程Ｓ６Ｄへと下る。ここで、我々の場合、もとの矩形の長さはその高さよりも大きいので、実行は工程Ｓ６Ｈへ進む。ｐが分割せんＬ１の右側にあるか否かを試すためには、アルゴリズムは単にｘ_tをＸ１と比較すればよい（ｘはＬ１の座標である）。ｘ_t＞Ｘ１の場合には、図７のノード８６Ａに対応して、実行は工程Ｓ６Ｉへ進み、右領域（AREA_RIGHT）は矩形８０ａに対応する。アルゴリズムは帰納的であるので、我々は再び工程Ｓ６Ａへ戻り、領域は矩形８０ａである。工程Ｓ６Ｂによって、ノード８６ａは分割規則ではなく座標を含むことがわかる。これは工具がセル内にあり、処理がＥＮＤ状態（工程Ｓ６Ｃ）に移ることがわかる。ｘ_t≦Ｘ１である場合、処理は工程Ｓ６Ｄへ進み、８４ｂに記憶したデータを調査して、これが水平若しくは垂直分割規則を包含するかどうかを調べる。ここで装置は水平分割規則を発見し、処理は工程Ｓ６Ｅへ進む。ここで、ｙ_tは、分割線Ｌ２のｙ座標であるＹ２と比較される。ｙ_t＜Ｙ２である場合には、処理は工程Ｓ６Ｆへ進み、領域の底面を調査し（図７のノード８４ｃに対応）、ｙ_t≧≧Ｙ２である場合には、処理は工程Ｓ６Ｇへ進み、領域の頂上を調査する（図７のノード８４ｄに対応）。工程Ｓ６ＦまたはＳ６Ｇのいずれかから、処理は工程Ｓ６Ａへ戻り、処理が繰り返される。理解されるように、図７のノード８４ｃ又は８４ｄのいずれもセルに対応せず、どちらの場合も、分割規則は再び調査しなければならない（図６、工程Ｓ６Ｄ）。どちらの場合も、垂直分割規則に遭遇し、処理は工程Ｓ６Ｄから工程Ｓ６Ｈへ進む。ノード８４ｃを例にとると、ｘ_t≦Ｘ３（分割線Ｌ３のＸ座標）の場合、工程Ｓ６Ｂにより工具先端がセル８０ｅ内にあることがわかり（図７、ノード８６ｅ）、処理が工程Ｓ６Ｃで終了する。ｘ_t＞Ｘ３（ノード８４ｆに対応）の場合、処理は再びＳ６Ｄまで続行し、水平分割規則に遭遇する。ここで座標ｙ_tが線Ｌ４の座標Ｙ４と比較される。ｙ_t≧Ｙ４である場合、工程Ｓ６Ｂにより工具先端がセル８０ｆ内にあることがわかる（図７のノード８６ｆに対応）。逆に、ｙ_t＜Ｙ４である場合、工程Ｓ６Ｂにより工具先端がセル８０ｇ内にあることがわかる（図７ノード８６ｇ）。実際は、ノード８４ｂにおいて、ｙ_t＞Ｙ２であることがわかると、アルゴリズムを進めてノード８４ｄで開始する樹の一部を評価する。図６に代表される帰納的処理の終了時に、座標ｘ_t，ｙ_tは図７のセルノード８６ａ−８６ｇの一つと特異的に関連するであろう。衝突回避コンピュテーションの実行において、制御方式選択器は、セルと関連する境界線からの工具先端の距離を測定するだけでよい。再度図３を参照して、パスフリー制御機サブシステム３４の制御方式／コマンド選択器６２は、セル同定器６０、工具位置フィードバックサブシステム３８、及び入力装置５８によって提供されるデータを使用して、切削機械ヘッドの動作を指示するための、いくつかの利用可能な操作モード及び／又は動作制御方式を選択する。基本的には、制御方式選択器６２は機械運転者の部品形態に関する入力コマンドを解釈するように機能し、適切な操作モードを選択して、工作物と切削工具との間の衝突回避コンピュテーションを行なう。制御方式がどのように選択されるか、また衝突回避がどのように行なわれるかを説明する前に、多くの操作「モード」、つまりコンピュータ制御工作機械において行なわれ得る許容可能な工具軌道の組があることを理解することが役立つであろう。図８Ａ〜図８Ｎを参照すると、これらが以下を含むパスフリー加工に有利であることがわかった：ジョグモード（図８Ａ参照）：ここで切削器は、入力コマンドベクトル９０のどの成分が最も大きいかによって、ｘ、ｙ、又はｚ軸方向に移動する。図示されるようにｘ成分が最も大きい場合、工具軌道８８はｘ方向である。工具速度は所定値に固定され、部品境界線条件は考慮されない。これは機械の始動時、固定位置記録等において有用である。フリーフォームモード（図８Ｂ及び図８Ｃ参照）：ここで切削器軌道９２は三次元的に完全に自由である。切削器方向及び速度は、入力装置５８によって作成された入力コマンドベクトル９６によって決定される（図３参照）。これは切削工具の迅速な移動に使用される。ストリクトグリッドモード（図８Ｄ参照）：ここで切削器は、ユーザーによって規定されたＸ−Ｙ面の格子に沿って単軸移動を許容され、工具が部品表面に接触しなければ、格子線間の最も近い交差点においてのみ停止する。格子線間の分離域ｄ_x及びｄ_yは、操作者によって始動操作条件として規定される（例えばスクリーン上プロンプトに応答して）。入力コマンドベクトル９８が格子上に投影され、動作方向１００は最も大きい成分に対応する格子線に沿ったものである。これは面削り操作中に最も頻繁に使用される。格子モード（図８Ｅ参照）：これはストリクトグリッドモードと同様であるが、格子に対して４５度の角度に沿って移動することもできる。これは面削り操作にも使用されるが、点から点へのより早い移動を許容するので、粗削り操作にも有利である。コーナーモード（図８Ｆ参照）：ここで切削工具１０２は、一旦角部１０６から所定距離ｄｃの領域１０４内に置かれると、自動的に角部を曲がって移動する。これは全ての角部を確実に完全に加工するのに使用される。コーナーポストモード（図８Ｇ参照）：ここで切削工具１０８は角部１１０の付近で少しの間休止し、操作者が角部を加工するかこれを越えて続行するかの時間を許容する。これもまた全ての角部を確実に完全に加工するのに使用される。しかしながら、角部を加工するという決定は操作者に任されている。機械運転者は、機械をセットアップする際に、好みに応じてこのモード又はコーナーモードをあらかじめ選択する。位置配置モード（図８Ｈ及び図８Ｉ参照）：これは工具１１２を活性点１１４上、例えば工具に最も近い穴の中心に位置させる役割を果たす。これは、工具があらかじめ規定されたいくつかの活性面１１５、例えばいくつかの部品境界線から所定距離に到達した際に呼び出される。この場合、工具１１２に面を変わりに通過させる入力コマンド信号１１６は、面１１５内の点１１４に指向する動作コマンド１１８に変換される。工具速度は面１１５に垂直な入力コマンド成分の大きさ１２０に関数的に関連する。これは穴、溝の開始及び終了点を正確に位置させる場合に使用される。Ｚ−オンリーモード（図８Ｊ参照）：ここでユーザー入力コマンド１２２はｘ、ｙ、ｚ軸に沿った成分に分解される。工具動作はｚ方向で、入力コマンドのｚ成分の大きさに関数的に関連する速度である。工具はいかなる部品境界線をも侵すことができない。これは穴を穿孔する際に使用され、また深い形状を切削するのを容易にする。マンハッタンモード（図８Ｋ及びＬ参照）：ここで切削動作は、部品境界線を侵さない限り、一度に一つの機械軸方向に沿ったものである。入力コマンドベクトル１２４は機械軸に沿って分解され、工具は最も大きい成分に対応する方向に移動する。これは粗削り及び位置決めの間に使用される。スライディングモード（図８Ｍ参照）：ここで工具は、入力コマンドベクトル１２８を、それぞれ境界線に対して工具との接触点１３４において垂直及び接線方向のベクトル１３０及び１３２に沿って分解し、表面１２６の輪郭線に沿う。輪郭線に沿って動作が遂行し、入力コマンドが垂直の所定角度α内になく、部品境界線から外れて指定されている限り、装置はスライディングモードに維持される。これは複雑な湾曲表面の加工及び仕上げ操作において使用される。スロットモード（図８Ｎ）参照：ここで、工具１３６は所定軌道１３８に沿って、この軌道に沿った入力コマンド成分の大きさに関数的に関連する速度で移動する。これは工具先端の直径がこの溝の幅に等しい場合の機械溝切りに使用される。図９から図１１を参照して、本発明に従った制御方式／コマンド選択器６２の操作が説明される。図９Ｄに示されるように配置される図９Ａ−図９Ｃは、許容された状態が円で表示される遷移図を示し、状態間のトランジションはトランジションベクトルで表示される。一つの状態から別の状態への移動を開始する条件は、トランジションベクトルの隣に括弧（例えば［］）で示す。各トランジション条件に関連する制御方式は括弧なしで示す。操作モード（図８Ａ〜図８Ｎ参照）は丸括弧で示す。システムはスタート（ＳＴＡＲＴ）状態で始動する（工程図９Ｂ，Ｓ９Ａ）。例えば操作者がポケットを加工しようとするものとする。［ＤｏＰｏｃｋｅｔ］コマンドが、例えばスクリーン上プロンプトに応答して出され、ＰＯＣＫＥＬＣＬＥＡＲＡＮＣＥ（ポケットクリアランス）状態へ遷移する（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ）。ここから、種々のトランジションが可能である。例えば、操作が完了すると、又は操作が完了する前にユーザーがこれを終了させることを選択すると、［ＥｎｄＣｙｃｌｅ］信号が出され、システムはＳＴＡＲＴ状態へ戻る（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−１）。ＰＯＣＫＥＴＣＬＥＡＲＡＮＣＥ状態にある間（図９Ｃ）、ユーザーが入力装置５８（図３）を操作して工具を水平に、つまりｘ−ｙ面上で移動させると、システムは水平移動コマンド［ＨＭ］を受理する。これにより制御方式／コマンド選択器６２がフリーフォーム操作モードを選択する（ｚ軸移動なしに）（図８Ｂ参照）。得られた制御方式は切削ヘッドの無制限の水平移動を許容する（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−２）。工具がポケット領域の外にある時、つまり工具がポケット内にない時に、上方２軸移動のためのコマンド［ＶＭ−Ｕ］、若しくは下方ｚ軸移動のためのコマンド［ＶＭ−Ｄ］を、操作者入力装置５８から受理すると、Ｚ−オンリー操作モードを選択する（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−３）。得られた制御方式は、計算された「クリアランス面」、つまり工具クランプまたは材料自体等の障害物がない工具の移動可能面上方の切削ヘッドの垂直移動を許容する。（図１０を参照して、クリアランス面の例は、ポケット８０の上方、距離ｄのところにある１４０で示される）ＰＯＣＫＥＴＣＬＥＡＲＡＮＣＥ状態において、工具先端１４２がポケット境界線内にある場合に（図１０）垂直移動コマンド［ＶＭ−Ｄ又はＶＭ−Ｕ］を受理すると、システムはＶＥＲＴＩＣＡＬ（垂直）状態（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ− ４）に入る。ＶＥＲＴＩＣＡＬ状態では、工具上方移動コマンド［ＶＭ−Ｕ］及び下方移動コマンド［ＶＭ−Ｕ］の結果Ｚ−オンリーモードが選択される。これはポケット内での垂直移動を許容するが、ポケット底部によって制限される。よって工具は自由に材料を除去し、若しくは材料がすでに除去された空間を通過することができる。工具先端１４２がクリアランス面１４０上方にある時に［ＶＭ−Ｕ］コマンドを検出すると、システムはＰＯＣＫＥＴＣＬＥＡＲＡＮＣＥ状態に戻る（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−５）。さらにＶＥＲＴＩＣＡＬ状態において、［ＨＭ］コマンドを受理すると、システムはＭＡＮＨＡＴＴＡＮ状態に入り（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−７）、マンハッタンモードに従った工具移動が許容される。上方又は下方移動コマンド［ＶＭ−Ｕ］又は［ＶＭ−Ｄ］はシステムを垂直状態に戻す（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−８）。水平移動コマンド［ＨＭ］を受理すると、工具先端がポケット境界線からの小さい値ｆ（図１０参照）よりも大きい限り、マンハッタンモード移動（図８参照）が許容される（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−９）。切削器がポケット境界線から距離ｆ未満の時に検出された水平移動コマンドにより、システムはＳＬＩＤＩＮＧ（スライディング）状態へトランジションする（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−１０）。ここでスライディングモード（図８Ｍ参照）が選択され、工具先端はポケット境界線を辿る（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−１１）。部品境界線から離れて指摘され、これに「略」垂直な、つまり計算時に垂直の所定角度α内にある成分を持つ入力コマンドベクトルが検出されるまで、境界線を辿り続ける。この場合、システムはＭＡＮＨＡＴＴＡＮ状態へ戻る（図９Ｃ、工程Ｓ９Ｂ−１２）。図９Ａ及び図９Ｂを参照して、操作者が穴を穿孔しようとする意図を示すと、［ＤｏＨｏｌｅ］コマンドが出され、システムはＳＴＡＲＴ状態からＨＯＬＥＣＬＥＡＲＡＮＣＥ（穴のクリアランス）状態に進む（図９Ａ、工程Ｓ９Ｃ）。再び、［ＥｎｄＣｙｃｌｅ］信号によりシステムはＳＴＡＲＴ状態へ戻る（図９Ａ及び図９Ｂ、工程Ｓ９Ｃ−１）。水平移動コマンド［ＨＭ］によりシステムが、上述の動作を伴うフリーフォームモードとなる（図９Ａ、工程Ｓ９Ｃ−２）。この状態から、工具先端がクリアランス面１４０上方にある間に受理された垂直移動コマンド［ＶＭ−Ｕ又はＶＭ−Ｄ］はＺ−オンリーモードを選択するが（図９Ａ、Ｓ９Ｃ−３）、工具先端はクリアランス面１４０に到達すると、位置配置モード（図８Ｈ及び図８Ｉ参照）を選択し、工具先端は、幾何学的モデルによって指示された最も近い穴中心へむかって移動する（図９Ａ、工程Ｓ９Ｃ−４）。工具先端１１２が、穴中心から所定の小さい距離ｇ（例えば０．００２５ｍｍ）に到達しても、下方移動コマンドが依然として受理されている場合、システムはＤＲＩＬＬＩＮＧ（穿孔）状態に入る（図９Ａ、工程Ｓ９Ｃ−５）。ＤＲＩＬＬＩＮＧ状態において、Ｚ−オンリー操作モードを選択する。上方移動コマンド［ＶＭ−Ｕ］の実行が許容される。工具先端がクリアランス面に到達してもまだ上方移動が求められる場合には、システムはＨＯＬＥＣＬＥＡＲＡＮＣＥ状態に戻る（図９Ａ、工程Ｓ９Ｃ−６）。下方垂直移動は許容されるが、穴底部によって制限される（図９Ａ、工程Ｓ９Ｃ−７）。再び図９Ｂを参照して、ユーザーが溝を加工しようとする場合、［ＤｏＳｌｏｔ］コマンドが出され、システムはＳＬＯＴＣＬＥＡＲＡＮＣＥ（溝のクリアランス）状態に入る（工程Ｓ９Ｄ）。［ＥｎｄＣｙｃｌｅ］信号によりシステムはＳＴＡＲＴ状態に戻る（工程Ｓ９Ｄ−１）。水平移動コマンド［ＨＭ］により装置はフリーフォームモードとなり、前述のように無制限の水平移動が許容される（工程Ｓ９Ｄ−２）。工具先端がクリアランス面１４０上方にある時に受理される垂直移動コマンド［ＶＭ−Ｕ又はＶＭ−Ｄ］はＺ−オンリーモードを選択する（Ｓ９Ｄ−３）。これによりクリアランス面上方で垂直移動が可能となる。しかしながら、工具先端がクリアランス面１４０に到達すると、位置配置モード（図８Ｈ及び図８Ｉ参照）が選択され、工具先端は溝の開始点に向かって移動する（工程Ｓ９Ｄ−４）。工具先端１１２が溝の開始点から所定の小さい距離ｇ（例えば０．０００２５ｍｍ）に到達しても、依然として下方移動コマンドを受理する場合には、システムはＩＮＳＬＯＴ（スロット内）状態に入る（工程Ｓ９Ｄ−５）。上方移動コマンド［ＶＭ−Ｕ］又は下方移動コマンド［ＶＭ−Ｄ］に遭遇すると、Ｚ−オンリーモードが選択される。溝底部深さを越えない限り、上下移動が許容される（工程Ｓ９Ｄ−６）。しかしながら、工具先端がクリアランス面に到達した時に上方移動が求めらると、システムはＨＯＬＥＣＬＥＡＲＡＮＣＥ状態に入る（工程Ｓ９Ｄ−７）。ＩＮＳＬＯＴ状態にある間に水平移動コマンド［ＨＭ］に遭遇すると、スロットモードが選択される（工程Ｓ９Ｄ−８。これにより、図８Ｎに関して説明した動作に基づいて、溝が加工される。水平移動の範囲は、幾何学的モデルに従って溝の形状及び配向によって決定される。本発明の理解を容易にするために、制御方式／コマンド選択器６２のための三種類の加工操作の説明のみを提示した。しかしながら、他の種類の操作もその固有の制御アルゴリズムと共に同様に用いることができる。システムの、入力コマンドから操作者の意図を分析する能力は、ヒトの生来の不正確さ及びリアルタイム手動入力装置の解析限界を補うものである。利用可能な操作状態間をトランジションすることにより、慣用のＣＮＣ機械と同様に対話形環境において要求される部品許容度が容易に達成される。しかしながら、記載された操作モードが全てではなく、発明の範囲内で他のものも可能であることが理解されるべきである。理解されるように、図９に関して説明した機能を実行するためには、当業者には明らかなように多くの方法があり、簡略化のために、コーディングの説明は記載しない。許容可能な工具先端軌道を説明する際の境界線制限及び状態トランジションは、現在の工具先端座標とモデルの境界線の対応する座標とを比較することによって決定されることは、当然理解されるべきである。工具動作コマンド実行プロセッサ６４（図３参照）は、制御方式／コマンド選択器６２によってここに送られた制御方式コマンドを使用して、工具先端を選択された操作モードに対応する軌道に沿って移動させる一方、部品境界線が侵されないことを保証する。図１１は、コマンド実行プロセッサ６４が制御方式選択器コマンドに応答してどのように機能するかを示す。ここで、制御方式／コマンド選択器６２はコマンド実行プロセッサ６４に指示を送っており、部品境界線を示すであろう点１５２で終止する直線通路１５０に沿った工具１４８の移動を許容するものとし、また、特定の時間において、工具先端が図示するように位置１５６にある場合に、ユーザーが入力装置５８を操作して入力コマンドベクトル１５４を作成するものとする。コマンド実行プロセッサ６４の出力は制御ベクトルＶ₂ である。これは以下の５段階のコンピュテーションサイクルによって作成される：ａ）現在の工具先端位置１５６の座標を決定する。この情報は工具位置フィードバックサブシステム３８（図３参照）から提供される。ｂ）工具先端位置１５６から終止点１５２までの距離ｄ_is、及び工具先端位置１５６から所望経路１５０までの距離ｄを計算する。ｃ）制御入力コマンドベクトル１５４の工具経路１５０に沿った投影であるベクトルＵを計算する。ｄ）下記の関係に従ってベクトルｖ₁を計算する：Ｖ₁＝ｆ(ｄ_is)* Ｕ（１）ｅ）Ｖ₁を修飾し、以下に従って最終制御ベクトルＶ₂を作成する：スライディングモードについて、図８Ｍに示すように、入力制御信号１２８は、部品境界線１２６に対してそれぞれ接線方向及び垂直は二つの成分Ｆ_tとＦ_nとに分解される。直線セグメントによって規定された境界線に沿って接触を維持するために、コマンド実行プロセッサ６４は以下のような出力信号Ｖ₂を発生する：Ｖ₂＝Ｖ₁−ｆ（ｄ）* Ｎ（２）式中Ｎは、ポケット内部に向かって指向する境界線に垂直なユニットベクトルであり、ｄはＮに沿った工具から境界線までの距離である（図８Ｍにおいて、距離ｄは０として示される）。境界線が半径ｒの弓状セグメントとして規定される場合には、式（２）は制御ベクトルＶ₂が以下のようになるように変更される：式中｜Ｕ_t｜はＵ_tの絶対値、ｔは最後の計算からの経過時間、ｄは所望軌道からの工具の距離である。これらの式は一般的に、経路１５０で境界線１２６を置換することにより、直接適用できる（つまり、図１１に示すような非スライディングモードの場合）（図８Ｍ参照）。ｆ(ｄ_is)及びｆ(ｄ)についての種々の機能的関係が可能であるが、実際には、簡単な線形関係が非常に充分なものである。よって、以下の関係ｆ（ｄ_is）＝Ｋ₁ｄ_is （４）及びｆ₁（ｄ）＝Ｋ₂ｄ（５）が好ましい。さらに図１１を参照して、距離ｄ_isが減少すると、ベクトルＶ₁の大きさもまた減少する。これはつぎに、工具先端１４８が意図された境界線点１５２に近づくにつれ、ベクトルＶ₂の大きさを減少させることとなる。（工具が境界線を横切ることができる場合、ｄ_isは負になり、工具を境界線から離れる方向に押圧する制御信号を発生する）また、思い返されるように、スライディングモードは、ＮとＵとの間の角度がある所定距離よりも小さい場合、例えば２０度である場合、制御方式／コマンド選択器６２は新たな制御方式を選択し、コマンド実行プロセッサ６４の操作が他の制限によって支配されるように定義されている。穿孔例において（図８Ｈ、図８Ｉ、及び図９参照）、工具がクリアランス面１１５の上方に位置する間に発生した下方の力によって工作機械先端１２２が移動し、最も近くの穴の中心、例えば点１１４に位置される。コマンド発生器６４からの速度コマンドベクトルＶのｘ及びｙ成分は、入力コマンドの垂直成分Ｕ_vに正比例するようにされ、工具先端１１２から穴中心の上方の点１１４へのベクトル１１８のｘ及びｙの各成分であるＣ_x及びＣ_yと関数的に関連する。よって、Ｖ_x＝ｆ₂（Ｃ_x）*｜Ｕ_v｜（６）及びＶ_y＝ｆ₂（Ｃ_y）*｜Ｕ_v｜（７）である。動作の経路は平面的であり、先の例と同様に、好ましい関数関係は線形である。つまり、ｆ₂（Ｃ）＝Ｋ₅Ｃ（８）である。ベクトルＶの大きさをＵ_vに正比例させることにより、穴に向かう工具の移動速度は、操作者が入力装置５８にかける力と相関関係を有する。理解されるように、コマンド実行プロセッサ６４は、工作機械駆動モータ（図示せず）を制御するための信号を提供する。これは、上記の記載に基づいて当業者が理解するように、モータインターフェースサブシステム３６を通していかなる慣用の方法によっても行なうことができる。図１２は、本発明の増大した実施態様の流れ図であり、先に記載したものとは、処理が、後に自動化された切削操作において使用するために工具移動コマンドを記録することを含んでいる点が異なる。図示されるように、処理はまた、幾何学的モデルの作成（工程Ｓ１２Ａ）、リアルタイム処理情報の操作者入力（工程Ｓ１２Ｂ）、切削操作の制御（工程Ｓ１２Ｄ）のための工具移動コマンドの対話形発生（工程Ｓ１２Ｃ）、及び制御ループを閉じるための工具位置フィードバック（工程Ｓ１２Ｅ）を含む。しかしながら、さらに処理はまた、切削プログラム（工程Ｓ１２Ｆ）を作成するための工具移動コマンドの処理、処理されたコマンド情報の記録（工程Ｓ１２Ｇ）、及び記録された切削プログラムの再生（工程Ｓ１２Ｈ）を含む。図１２の処理の機能的実行を図１３に示す。移動コマンドを処理するために、二つの異なるアプローチ、つまり直接再生及び抽象的再生を用いることができる。双方を図１３に示す。図示されるように、増大されたシステムは、前述のとおり制御方式／コマンド選択器６２及びコマンド実行プロセッサ６４と、工程記憶器１７０、工程記憶手段１７１、及びクロック１７５を含む。本発明によれば、工具軌道方向１５０（図１１参照）又は終止点１５２のいずれかの変更は「顕著な出来事」として考慮される。工程記憶器１７０はこれらの変更を検出する。これはいかなる適当な方法によっても行なうことができる。例えば、工程記憶器１７０は制御方式コマンド選択器６２からコマンド実行プロセッサ６４へ送られるコマンドをモニターする。コマンド実行プロセッサ６４へ送られる各コマンドは先に送られたコマンドと比較される。これらが同一であれば、工程記憶器１７０は何もしない。これらが異なる場合、工程記憶器は現在の位置とクロック１７５からの時間を記憶する。この点において、コマンド終止点が変更されると、新たな位置が工程記憶手段１７１に記録され、先の「顕著な出来事」以来工具先端が移動した距離を記録された時間間隔で割り、平均工具先端速度の現在値を作成する。これもまた工程記憶手段１７１に記録される。工程記憶手段１７１のデータは、パスフリー制御器３４への入力として使用して、操作者からの入力コマンドなしに追加の部品を加工することもできる。この場合、再生されたデータは工程記憶手段１７１に記録された一連の記録コマンドである。記録コマンドは、コマンド実行プロセッサ６４によって連続的に実行される。与えられたコマンドの終止点に到達したら、記録されたシーケンス中の次のコマンドが実行される。各コマンドについて、関連する平均速度が用いられる。記録コマンドのシーケンスをフロッピーディスクにダウンロードして、慣用のプログラミングツールを用いて編集、変更し、慣用のＣＮＣ工作機械を実行するための部品プログラムを作成することもできる。操作者の対話形加工セッションを後の再生のために記憶することにはいくつかの利点がある。例えば、本発明に従ってパスフリー技術を使用することにより、機械運転者が一定の精度で部品を切削することができ、再生により、追加の部品を最初のものと同様の態様で加工することができる。このシステムを直接再生モードで使用して、機械運転者は迅速且つ正確に部品の小さなバッチを作成することができる。産業上の利用性本発明を工作機械について説明してきたが、目的物関連の所定制限によって規制される手動制御を必要とする他の適用にも有用である。これらは処理制御、シミュレータ、ロボット工学、及び半自動化自動車制御をも含む。同様に、特に記載した適用以外の工作機械の適用もまた、本発明の範囲内である。さらに、顕著な特徴及び好ましい実施態様を説明するために、本発明を工程及び機能的側面から説明してきたが、記載は当業者が発明を実施できるようにすることを意図するのみであって、他の実施態様も可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者タン・シャオナンアメリカ合衆国ニューヨーク州11231，ブルックリン，フォース・ストリート・19 【要約の続き】するセルの組を含む。切削工具の位置は、所定時間における工具位置に対応するセルを同定することによって決定され、同定されたセルに関連する部品境界線は、衝突回避コマンドを計算するのに使用され、部品の適切な切削を確実にする。操作目的と比較した機械操作の図形的表示、並びに反復的機械操作を制御するために、後の再生のために機械操作コマンドのシーケンスを記録及び処理する手段を設けることもできる。

Claims

【特許請求の範囲】１．リアルタイム対話形操作で部品を加工するために、コンピュータで数値的に制御された工作機械と、操作者からの所望のリアルタイム切削動作指示を表わす信号を提供することができる手動操作式入力装置とを使用する方法であって、該方法は、加工すべき部品の幾何学的モデルを表わす数値的データ本体をロードする工程と、入力装置を操作して、リアルタイムで切削器の動作を指示するための入力信号を発生させる工程と、連続的測定時間における切削器のリアルタイムの位置を表わす切削器位置信号を獲得する工程と、部品形態データ、入力装置信号、及び連続的切削器位置信号を処理して、部品モデルによって規定される境界線制限に対して切削器の実際の動作を制御するための、一連のリアルタイム制御コマンドを発生する工程と、リアルタイム制御コマンドのシーケンスに応答して切削器を移動する工程とを含む、コンピュータで数値的に制御された工作機械と、操作者からの所望のリアルタイム切削動作指示を表わす信号を提供することができる手動操作式入力装置とを使用する方法。２．部品の加工を開始する前に、許容される切削器軌道の組を表わす複数の操作モードを確立する工程をさらに含み、動作コマンドを発生する工程がさらに、部品形態データ、入力装置信号、及び切削器位置信号に応答して、所定時間における活性モードとして操作モードのうちの一つを選択する工程と、活性操作モードによって表わされるものから、所定時間において工作機械を操作するための切削器軌道を選択する工程と、選択された軌道に対応する制御コマンドを作成する工程とを含む、請求の範囲１に記載の方法。３．制御コマンドが、切削器の意図された目標点、及び目標点に到達するための意図された経路に関する情報を含み、制御コマンドに応答して切削器を移動させる工程が、切削器位置と目標点までの意図された軌道との間の差異を決定する工程と、切削器を意図した軌道上に強制的にのせるために、補正信号成分を発生する工程とを含む、請求の範囲第２項に記載の方法。４．部品形態データが、部品境界線セグメントの空間的座標を含み、さらに部品の加工を開始する前に、各セルが一つ以上の境界線セグメントを包含するように、あらかじめ設定された分割計画に従って、部品モデルを一組のセルに分割する工程と、各セルに対応する部品境界線定義情報の本体を記録する工程とを含み、前記切削器位置信号を獲得する工程が、各測定時間において、切削器の位置に関連するセルを同定する工程と、関連するセルに対応する部品境界線に対する切削器の位置を決定する工程とを含む、請求範囲第１項に記載の方法。５．前記分割する工程が、分割すべき部品形態の一部を含む平行六面体領域を確立する工程と、前記平行六面体領域内の部品壁セグメント数を数える工程と、平行六面体領域が包含する部品境界線数が、所定最大数よりも少ないか、等しい場合に、該平行六面体領域をセルとして確立する工程と、壁セグメント数が所定最大値を越える場合に、前記平行六面体領域内に分割境界線を確立することにより、該平行六面体領域を下位領域に分割する工程と、どの下位領域も所定数を越える壁セグメントを包含しなくなるまで、数える工程、セルとして確立する工程、及び分割する工程を反復する工程とをさらに含む、請求の範囲第３項に記載の方法。６．部品境界線を数える前に、各分割境界線をわずかに平行に移動させて、下位領域を拡大させ、分割境界線に近い壁セグメントが隣接するセルに含まれる状態で、わずかにオーバーラップしたセル構造を作成する工程をさらに含む、請求の範囲第５項に記載の方法。７．許容された切削軌道の組を表わす複数の操作モードがあらかじめ設定され、前記リアルタイム制御コマンドに応答して切削器を移動する工程が、部品形態データ、入力装置信号、及び切削器位置信号に応答して、所定時間における活性モードとして操作モードのうちの一つを選択し、活性操作モードによって表わされるものから、所定時間において工作機械を操作するための切削軌道を選択する工程を含む、請求の範囲第１項に記載の方法。８．部品形態データが、部品境界線セグメントの空間的座標を含み、さらに、部品の加工を開始する前に工作機械を初期化する工程と、各セルが一つ以上の境界線セグメントを包含するように、あらかじめ設定された分割計画に従って、部品の幾何学的モデルをセルの組に分割する工程と、各セルに対応する情報を規定する部品境界線本体を記録する工程を含む、請求の範囲第１項に記載の方法。９．前記分割する工程が、分割すべき部品形態の一部を含む平行六面体領域を確立する工程と、前記平行六面体領域内の部品壁セグメント数を数える工程と、平行六面体領域が包含する部品境界線数が、所定最大数よりも少ないか、等しい場合に、該平行六面体領域をセルとして確立する工程と、壁セグメントが所定最大値を越える場合に、前記平行六面体領域内に分割境界線を確立することにより、該平行六面体領域を下位領域に分割する工程と、どの下位領域も所定数を越える壁セグメントを包含しなくなるまで、数える工程、セルとして確立する工程、及び分割する工程を反復する工程とをさらに含む、請求の範囲第８項に記載の方法。 10．壁セグメント数を数える前に、部品境界線数を数える前に、各下位領域分割境界線をわずかに平行に移動させて、下位領域を拡大させ、分割境界線に近い壁セグメントが隣接するセルに含まれる状態で、わずかにオーバーラップしたセル構造を作成する工程をさらに含む、請求の範囲第９項に記載の方法。 11．前記平行六面体領域及び下位領域が矩形であり、全ての分割境界線が、該領域又は下位領域の最も長い辺を垂直に二分する、請求の範囲第１０項に記載の方法。 12．部品形態データが部品境界線を定義する情報を含み、前記部品形態データを処理する工程が、所定の選択規定に従って全ての部品境界線のサブセットを選択する工程を含み、前記切削器位置信号を処理する工程が、選択されたサブセット内の部品境界線に対する切削器の位置を決定する工程を含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 13．部品を加工する前又は加工中のいかなる時に、工作物のための固定装置の位置及び形態を表わすデータを作成する工程と、部品形態データを修飾して、部品形態の成分として、固定装置の位置及び形態を反映させる工程とをさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 14．（新）前記固定装置の位置及び形態データを、工具先端を使用して作成し、固定装置の境界線を同定する、請求の範囲第１３項に記載の方法。 15．リアルタイム制御コマンドの作成が、反復的な一連の工程によって行なわれ、該反復は、入力装置信号、部品形態、及び工具位置信号の瞬間的値に従って切削器移動の好ましい経路及び切削器目標点を決定する工程と、切削器の瞬間的な位置と目標点との間の差異を表わす第一の信号を作成する工程と、切削器の瞬間的な位置と制御コマンドによって表わされる好ましい経路との間の差異を表わす第二の信号を作成する工程と、切削器を操作するために、前記第一及び第二の差異信号と機能的に関連する補正信号を作成し、該差異信号の値を減少させる工程とを含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 16．入力信号及び好ましい経路がベクトル情報として表わされ、入力信号のリアルタイム制御コマンドへの寄与が、入力信号ベクトルを好ましい経路のベクトル上に投影することにより決定される、請求の範囲第１５項に記載の方法。 17．前記補正信号が、機能的関係が線形であるようなものである、請求の範囲第１５項に記載の方法。 18．部品を加工する間に発生された一連のリアルタイム制御コマンドに対応する切削器制御プログラムを記録する工程と、記録された制御プログラムに応答して工作機械を操作して、一つ以上の後続する部品を製造する工程とをさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 19．部品の加工を開始する前に、部品形態の視覚的表示を作成する工程と、部品を加工する間に、加工工程の進行状況の視覚的表示を作成する工程とをさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 20．制御プログラムに応答する機械の操作が反復的工程であり、各反復工程は、一連の記録された制御コマンドの最初に対応して切削器を移動させる工程と、第一の制御コマンドから第二の制御コマンドへの変更に対応する位置へ、いつ切削器が到達したかを決定する工程と、その後、一連の記録された制御コマンドの次に対応して、切削器を移動させる工程とを含む、請求の範囲第１９項に記載の方法。 21．制御プログラムが、連続する制御コマンド間の変更を検出する工程と、連続する制御コマンド変更間の切削器位置の変更、及び変更間の経過時間に基づいて、平均速度のシーケンスを計算する工程と、一連の制御コマンド、各制御コマンド変化に関連する切削器位置、及び制御コマンド変更間の間隔の計算された平均速度を記録する工程とによって作成される、請求の範囲第１８項に記載の方法。 22．進行状況表示を作成する工程が、加工工程中に切削器が接触した部品表面の点を記録する工程と、切削器が接触した点からなる部品形態の部分的表示を作成する工程とを含む、請求の範囲第２１項に記載の方法。 23．前記分割する工程がさらに、分割すべきモデルの一部を包含する、長さが第一の方向に延長し、幅が垂直な第二の方法に延長する平行六面体領域を確立する工程と、該平行六面体領域内の部品壁セグメント数を数える工程と、該平行六面体領域が包含する部品壁セグメントが、所定最大数よりも少ないか、等しい場合に、該平行六面体領域をセルとして確立する工程と、壁セグメントが所定最大値を越える場合に、前記平行六面体領域内に、所定の分割規則に従って第一又は第二の方向に延長する第一の分割境界線を確立することにより、該平行六面体領域を下位領域に分割する工程と、該平行六面体領域がセルではない場合に、第一レベルノードと、二つの第二レベルノードと、該第一レベルノードを各第二レベルノードに接続する分枝とを有する理論的樹系構造を作成する工程と、所定分割規則に従って、第一の方向又は第二の方向を、第一分割境界線の方向として、該第一レベルノードと関連させる工程と、第二レベルノードを各下位領域と関連させる工程と、数えた部品境界線が所定最大数よりも少ないか、若しくは等しい場合に、下位領域をセルとして確立する工程と、数えた壁セグメントの数が所定最大値を越えた場合、所定の分割規則に従って、第二分割境界線を規定することによって、下位領域をさらに分割する工程と、各第二レベルノードを、下位領域がセルである場合には、対応する下位領域内の部品境界線の空間的座標と、セルではない場合には、第二分割境界線の方向と、関連させる工程と、どの下位領域が所定数より多い数の壁セグメントを包含しなくなるまで、数える工程、セルとして確立する工程、及びノードと関連させる工程を反復する工程を含む、請求の範囲第３項に記載の方法。 24．前記切削器のセル位置を同定する工程が、切削器が第一分割境界線のどちら側に位置するかを決定する工程と、第一分割境界線に対する切削器の位置に対応する第二レベルノードを選択する工程と、選択された第二ノードに関連するデータが部品境界線の一つ以上の空間的座標を表わす場合に、セル内に切削器が存在することを報告する工程と、選択された第二ノードがセルではない場合に、切削器が第二分割境界線のどちら側に位置するかを決定する工程と、調査されたデータが、一つ以上の部品境界線の空間的座標であると決定されるまで、選択されたノードに関連するデータを調査する処理を継続する工程とを含む、請求の範囲第２３項に記載の方法。 25．操作者からのリアルタイム操作指示に対話的に応答して、操作者が部品の加工に参加できるようにすることができる、コンピュータで数値的に制御された工作機械のための対話形制御装置であって、該制御装置は、入力信号を発生するための手動操作式入力手段と、加工されるべき部品の形態を表わす数値的データを記憶する手段と、部品形態データを表わす信号を発生する手段と、切削器の実際の位置を表わす信号を発生させる手段と、操作者の入力信号、切削器位置信号、及び部品形態データ信号を処理して制御コマンドを発生するための手段と、入力装置振動及び制御コマンドを処理して、工作機械のためのリアルタイム動作制御信号を発生するためのコマンド実行手段とを含む、対話形制御装置。 26．許容された制御コマンドの組を表わす複数の操作モードを規定するデータを記録する手段をさらに含み、制御コマンド発生手段がさらに、操作モードのうちの一つの所定時間における活性モードとして選択するための手段と、入力信号、切削器位置信号、及び部品形態データ信号に応答して、活性操作モードにおいて許容されたものから、所定時間において工作機械を操作するための制御コマンドを選択する手段とを含む、請求の範囲第２５項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 27．部品形態データが、部品を定義する境界線セグメントの空間的座標を含み、部品形態データを表わす信号を発生するための前記手段が、セル構造を規定し、あらかじめ設定された分割規則に従って、部品境界線をセルと関連させるための分割手段と、各セルに対応するデータを規定する部品境界線を記録するための手段とを含む、請求の範囲第２５項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 28．部品境界線の所定最大数が各セルと関連するように、セルが規定される、請求の範囲第２６項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 29．前記分割手段がさらに、分割すべき部品形態の一部を包囲する平行六面体領域を確立するための手段と、各平行六面体領域内の部品境界線の数を数えるための手段と、数えた部品境界線の数が、所定最大数より少ないか、等しい場合に、該平行六面体領域をセルとして確立するための手段と、数えた壁セグメント数が所定最大値を越えた場合、所定の分割規則に従って、平行六面体領域を分割する境界線を規定することにより、平行六面体領域を下位領域に分割する手段と、分割手段を制御するための下位領域の作成に応答して、どの下位領域も所定数を越える壁セグメントを包含しなくなるまで、数える工程、セルを確立する工程、及びさらに下位領域を作成する工程を継続する手段とを含む、請求の範囲第２６項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 30．所定最大数が、３及び４からなる群より選択される、請求の範囲第２９項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 31．部品境界線の数を数える前に、各分割境界線をわずかに平行に移動させて、下位領域を拡大し、分割境界線に近い壁セグメントが隣接するセルに包含される状態で、わずかにオーバーラップするセル構造を作成するための手段をさらに含む、請求の範囲第２９項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 32．平行六面体が矩形であり、分割境界線が、矩形の最も長い辺を二分する、請求の範囲第２９項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 33．部品形態データが部品境界線セグメントの空間的座標を含み、さらに、所定の選択規則に従って、部品形態データによって規定された部品境界線のサブセットを選択するための手段を含み、前記リアルタイム動作制御信号を発生させるための手段が、選択されたサブセット内においてのみ、部品境界線に対する切削器の幾何学的関係を決定するための手段を含む、請求の範囲第２５項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 34．工作物の固定装置の位置を表わすデータを手動でエンターするための手段と、部品形状データを修飾して、固定位置データを反映するための手段とをさらに含む、請求の範囲第２５項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 35．制御コマンドが、予想される切削器目標点及び該目標点への所定軌道についての情報を提供し、前記コマンド実行手段が、予想される切削器目標点を表わす信号を発生するために制御コマンドに応答する手段と、所定軌道を表わす信号を発生するために制御コマンドに応答するさらなる手段と、切削器の瞬間的位置と予想される目標点との間の差異を表わす信号を発生するための手段とを含む、請求の範囲第２５項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 36．入力信号がベクトルの形式であり、前記リアルタイム動作制御信号を発生するための手段が、入力信号ベクトルの所定軌道上への投影の値を決定するための手段を含む、請求の範囲第３５項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 37．動作制御信号の大きさが、入力信号ベクトルの所定軌道上への投影の値に線形的に関連する、請求の範囲第３６項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 38．制御コマンドのシーケンスを表わすプログラム情報を発生するための手段と、プログラム情報を記録するための手段と、記録されたプログラム情報を表わす信号を、切削プログラムとして再生し、一つ以上の後続する部品を製造するための手段とを含む、請求の範囲第２５項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 39．前記プログラム情報を発生するための手段が、制御コマンドの変更を検出するための手段を含む、請求の範囲第３８項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 40．前記プログラム情報信号を再生するための手段が、記録されたシーケンス中の記録された各制御コマンドを表わすプログラム信号を作成するための手段と、プログラム信号をコマンド実行手段に結合するための手段と、各プログラム信号の完了を検出する手段とを含む、請求の範囲第３８項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 41．前記プログラム情報を発生するための手段が、連続する制御コマンド間の変更を検出するための手段と、連続する制御コマンド変更間の切削器位置の変更、及び変更間の経過時間に応答して、一連の平均速度を計算する手段と、一連の制御コマンド、各制御コマンドの変更に関連する切削器位置、及び制御コマンド変更間の間隔の計算された平均速度を記録するための手段とを含む、請求の範囲第３８項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 42．部品形態データの視覚的表示を表示するための第一の手段と、部品加工の進行状況を示す視覚的表示を表示するための第二の手段とをさらに含む、請求の範囲第２５項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 43．前記第二の表示手段が、切削器が加工工程中に接触した、部品形態データによって表わされる部品表面上の点を記録するための手段と、切削器が接触した点からなる部品形態の部分的表示を発生するための手段とを含む、請求の範囲第４２項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 44．前記切削器位置指示信号を発生するための手段が、特定時間における切削器のセル位置を同定するための手段と、切削器が位置するセルに対応する部品境界線に対する切削器位置を決定するための手段とを含む、請求の範囲第２７項に記載の対話形数値的工作機械制御装置。 45．物理的環境に対してあらかじめ設定された機能を達成するようにプログラムし得る機械を対話的に制御する方法であって、該機械はそれに関連して、ユーザーが機械に対するリアルタイム操作要求を提供することができる少くとも一つの手動で操作される入力装置と、機械と環境との間の物理的関係に応答することができる少くとも一つのセンサーとを有し、前記方法は、プログラムされた機能を表わす第一のデータ本体を作成する工程と、許容された機械操作モードの組を表わす第二のデータ本体を作成する工程と、ユーザーからの操作要求入力を表わす第一の信号を作成する工程と、連続的測定時間における環境に対する機械操作の実際の状態を表わす第二の信号を作成する工程と、特定測定時間における第一及び第二の信号を、第一のデータ本体と共に処理し、許容された機械操作モードの組のうち一つを、次の測定時間までの間に利用可能なものとして選択する工程を含む、物理的環境に対してあらかじめ設定された機能を達成するようにプログラムし得る機械を対話的に制御する方法。 46．第一の信号によって表わされるユーザーからの特定の操作要求と、第二の信号によって表わされる機械と環境との間の物理的関係とに基づいて、利用可能な組から一つの操作モードを選択することによって機械操作制御信号を発生する工程をさらに含む、請求の範囲第４５項に記載の方法。 47．あらかじめ設定された理論的計画に従って第一のデータ本体を分割する工程と、理論的分割計画に従ってデータを記録する工程とをさらに含み、前記第二の信号を発生する工程がさらに、特定測定時間におけるセンサーからの出力信号を、分割計画を定義するデータと比較し、機械操作状態がその時間において最も密接な関係を有する分割部を同定する工程と、特定時間における機械操作の実際の状態と、同定された分割部内に包含されるデータとを比較する工程とを含む、請求の範囲第４５項に記載の方法。 48．対話形機械操作の時間中に発生された機械操作制御信号のシーケンスを表わすプログラム情報を発生する工程と、該プログラム情報を記録する工程と、記録されたプログラム情報を表わす信号を、後に機械を使用する時のための操作プログラムとして再生する工程をさらに含む、請求の範囲第４５項に記載の方法。 49．物理的環境に関してあらかじめ設定された操作機能を達成することができるようにプログラムし得る機械のためのリアルタイム対話形制御装置であって、該装置は、ユーザーから発せられたリアルタイム操作要求を表わす第一の信号を発生するための手動入力手段と、機械と環境との間の物理的関係に応答する検出手段と、検出手段に応答して、特定時間における機械操作の実際の状態を表わす第二の信号を発生する手段と、プログラムされた操作機能を表わす第一のデータ本体を記憶するための第一記憶手段と、許容された機械操作モードの組を表わす第二のデータ本体を記憶するための第二記憶手段と、特定測定時間における第一及び第二の信号の値、及び第一のデータ本体に応答して、次の測定時間までの間、許容された機械操作モードの組の一つを利用できるものとして選択する手段と、第一の信号によって表わされるユーザーからの特定操作要求、及び第二の信号によって表わされる機械と環境との間の物理的関係に応答して、利用可能な組から操作モードの一つを次の測定時間まで活性なものとして選択する手段とを含む、対話形制御装置。 50．選択された操作モード、並びに第一及び第二の信号に応答して、機械操作制御信号を発生する手段をさらに含む、請求の範囲第４９項に記載の対話形機械制御装置。 51．あらかじめ設定された理論的計画に従って第一のデータ本体を分割するための手段と、理論的分割計画に従って第一のデータ本体を第一の記憶手段に記録するための手段とをさらに含み、前記検出手段に応答する手段が、特定時間における検出手段の出力と、分割計画を定義するデータとを比較して、その時間に機械操作状態が最も密接な関係を有する分割部を同定するための手段と、特定時間における実際の機械操作状態と、同定された分割部内に包含されるデータによって反映される機械操作目的との間の差異に従って、第二の信号を発生するための手段とを含む、請求の範囲第４９項に記載の対話形機械制御装置。 52．機械操作制御信号のシーケンスを表わすプログラム情報を発生するための手段と、該プログラム情報を記録するための手段と、記録されたプログラム情報を表わす信号を、後に機械を使用する時の操作プログラムとして再生するための手段とをさらに含む、請求の範囲第４９項に記載の対話形機械制御装置。