JPH0962328A

JPH0962328A - Ｎｃデータ作成方法

Info

Publication number: JPH0962328A
Application number: JP7220202A
Authority: JP
Inventors: Toraomi Nagata; 寅臣永田; Kazunori Yamada; 和徳山田
Original assignee: FUKUOKA PREF GOV; Fujitsu Ltd; Fukuoka Prefecture
Current assignee: FUKUOKA PREF GOV; Fujitsu Ltd; Fukuoka Prefecture
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】３次元ＣＡＤ／ＣＡＭが作成した３次元モデ
ルのコンピュータシュミレーション通りに５軸ＮＣ加工
機を制御するためのＮＣデータを簡易迅速に生成する。【解決手段】３次元ＣＡＤ／ＣＡＭが少なくともメイ
ンプロセッサとポストプロセッサを備え、定義された図
形形状からなる３次元モデルを作成するとともにその作
成されたモデル表面の工具先端の動く経路に応じたＣＬ
データ（カッターロケーションデータ）をメインプロセ
ッサで生成し、生成された工具先端のＣＬデータを、主
軸の旋回中心から工具先端までの工具長と工具先端のベ
クトルに基づき位置座標Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸同時補正を行
うことにより工具旋回中心位置のＣＬデータに変換する
とともに、前記ベクトルからＢ軸およびＣ軸の位置をそ
れぞれ算出することにより５軸ＮＣ加工機用のＮＣデー
タを作成するよう構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣデータ作成方
法に関し、詳しくは、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭで生成され
る３次元モデルのＣＬデータ（カッターロケーションデ
ータ）から機械・金型、木工等の５軸ＮＣ加工機（５軸
ＮＣ工作機械）のＮＣデータを作成するＮＣデータ作成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、家具業界では、デザインの高度化
による付加価値の高い新商品開発に期待が寄せられてい
る。これには、従来に比べて設計や加工技術面で、より
一層のデザイン力と加工技術力が必要とされる。最近で
は、テーブルチルト式やスピンドルチルト式等の加工自
由度の高い５軸ＮＣ加工機が注目されはじめている。特
に５軸ＮＣ加工機には、その高度な加工能力により、複
雑な形状を伴ったデザインを家具に取り入れていく場合
の加工機として大きな期待が寄せられている。それへの
対応をうたった３次元ＣＡＤ／ＣＡＭも開発されはじめ
ている。

【０００３】図１０は従来のＮＣデータの作成手順を示
すフローチャートである。図１０において、従来の３次
元ＣＡＤ／ＣＡＭを用いた５軸ＮＣ加工機用のＮＣデー
タの一般的な作成手順は、３次元モデルの作成（ステッ
プＳ１０１）、切削加工条件等のパラメータの設定（ス
テップＳ１０２）、メインプロセッサによる３次元モデ
ル表面のＣＬデータの算出（ステップＳ１０３）、ポス
トプロセッサによるＮＣデータの生成（ステップＳ１０
４）からなる工程で構成される。しかしながら、市販さ
れる５軸ＮＣ加工機の種類が多いため、ポストプロセッ
サの工程が対応できない状況である。

【０００４】従って、従来の５軸ＮＣ加工機の利用方法
としては、以下の方法で利用されていた。（１）工具を一定角度に傾けて、材料の縁取りやアンダ
ーカットに使用する。（２）材料と工具との間の加工角度を変化させることに
よって、同一工具であって異なった加工形状を得るのに
使用する。つまり、あらかじめ決まった角度に主軸を傾斜（４軸）
させたり、旋回（５軸）させておいて、その状態で工具
をＸ、Ｙ、Ｚ方向に動かすといった方法が主として採用
されていたため使用方法も限定されていた。

【０００５】これらの問題を改良する一方法として、例
えば、特開平４−９３１３５号公報、特開平５−２４１
６号公報、特開平６−１１０５２３号公報が知られてい
る。特開平４−９３１３５号公報によれば、５軸使用時
において、ワークを設置する５軸テーブルが搬出された
ことを検出し、その検出信号によりＢ軸をＮＣ装置で自
動制御することにより、配管、配線のトラブルを確実に
解消するとともに、加工効率の低下を防止する５軸仕様
のマシニングセンタにおけるＢ軸制御方法が提案されて
いる。

【０００６】また、特開平５−２４１６号公報によれ
ば、同軸５軸制御のサイドカットにおいて、サイドカッ
トの対象になる自由曲面に底面が延設しているとき、工
具の指令位置と底面情報とを用いて、工具の先端位置を
前記底面と干渉しない位置に設定することにより、切削
工具が底面と干渉を起こさないようなＮＣデータを作成
する５軸サイドカットにおけるＮＣデータ作成方法が提
案されている。また、特開平６−１１０５２３号公報に
よれば、自由曲面を含む軸形状の非切削物を同時３軸制
御ＮＣ工作機械で切削加工するための工具経路データを
自由曲面データから作成する自由曲面加工データ作成方
法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例において
は、例えば、フライス型スピンドルチルト式の５軸ＮＣ
加工機は、主軸を傾斜（４軸）させたり、旋回（５軸）
させることができるために、材料（非加工物）に対して
工具を直角にあてながら彫刻的な加工を行うことができ
るという特徴を有するため、５軸ＮＣ加工機を制御する
ＮＣデータを３次元ＣＡＤ／ＣＡＭで作成することがで
きれば、高度な加工能力を有する５軸ＮＣ加工機には大
変有効である。しかしながら、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭを
用いて、５軸ＮＣ加工機の４軸を傾斜させたり、５軸を
旋回させた場合のＮＣデータを作成する場合、ポストプ
ロセッサの設定（チューニング作業）が非常に複雑で困
難なものとなっていた。また、正確な工具先端のＮＣデ
ータを作成できず、刃物干渉等をまねいている。

【０００８】これは、従来の３軸加工では発生しなかっ
た問題であり、主軸ヘッド傾斜・旋回時の工具長や加工
機特有の制御方法を考慮していないことに起因してい
る。このため、５軸ＮＣ加工機を使用して設計通りに３
次元加工を行う技術が確立しておらず、普及を妨げる大
きな要因となっていた。このようなことから、３次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭと５軸ＮＣ加工機を３次元設計／加工シス
テムとして家具業界の中で発展させていくには、正確な
工具先端のＮＣデータを簡易迅速に作成するためのポス
トプロセッサ（処理システム）の開発が望まれていた。

【０００９】また、特開平４−９３１３５号公報では、
例えば、５軸使用時において、ワークを設置する５軸テ
ーブルが搬出されたことを検出する手段、その検出信号
によりＢ軸を自動制御するＮＣ装置が別に必要としてい
る。また、特開平５−２４１６号公報では、工具の指令
位置と底面情報から工具先端の動く経路データを作成す
ることにより５軸ＮＣ加工データを作成するものである
が、単に刃物の干渉を避けるだけのＮＣデータの作成方
法である。また、特開平６−１１０５２３号公報では、
自由曲面データから工具先端の動く経路データを作成す
ることにより３軸ＮＣデータを作成するものである。こ
のため、５軸ＮＣ加工機に対応していないので、主軸の
振り（例えば、Ｂ軸の傾斜運動、Ｃ軸の旋回運動）は考
慮されていない。このように、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭを
用いて５軸ＮＣ加工機用のＮＣデータを作成したとして
も、ＣＬデータまでしか考慮されていないので、使用す
る工具によってモデル表面におけるＸ、Ｙ、Ｚ座標の経
路データを修正する必要があり、５軸ＮＣ加工機が汎用
の３次元ＣＡＤ／ＣＡＭと連携して設計通りに３次元加
工を行う技術が確立したとは言えない。

【００１０】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
ので、例えば、ＣＬデータが作成できる汎用の３次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭシステムであれば、そのシステムを限定し
ないで３次元ＣＡＤ／ＣＡＭが作成した３次元モデルの
コンピュータシュミレーション通りに５軸ＮＣ加工機を
制御するためのＮＣデータを簡易迅速に生成するＮＣデ
ータ作成方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、３次元ＣＡＤ
／ＣＡＭが少なくともメインプロセッサとポストプロセ
ッサを備え、定義された図形形状からなる３次元モデル
を作成するとともにその作成されたモデル表面の工具先
端の動く経路に応じたＣＬデータをメインプロセッサで
生成し、生成されたＣＬデータから多軸ＮＣ加工機に対
応したＮＣデータをポストプロセッサで生成するＮＣデ
ータ作成方法であって、工具先端のＣＬデータを、主軸
の旋回中心から工具先端までの工具長と工具先端のベク
トルに基づき位置座標Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸同時補正を行う
ことにより工具旋回中心位置のＣＬデータに変換すると
ともに、前記ベクトルからＢ軸およびＣ軸の位置をそれ
ぞれ算出することにより５軸ＮＣ加工機用のＮＣデータ
を作成することを特徴とするＮＣデータ作成方法であ
る。

【００１２】前記ＣＬデータが、工具先端の動く経路に
応じた位置座標Ｘ、Ｙ、Ｚと工具先端の法線方向のベク
トルからなるよう構成されることが好ましい。

【００１３】前記ＮＣデータが、工具旋回中心位置のＣ
ＬデータのＸ、Ｙ、Ｚの位置データとＢ軸およびＣ軸の
角度データからなるよう構成されることが好ましい。

【００１４】前記ポストプロセッサは下記式（１）〜
（３）のアルゴリズムを有し、Ｔx´＝Ｔx＋toollength＊Ｔvx；…（１）Ｔy´＝Ｔy＋toollength＊Ｔvy；…（２）Ｔz´＝Ｔz−toollength＊(１−Ｔvz)；…（３）［式中、Ｔx、Ｔy、Ｔzは工具先端のＸ、Ｙ、Ｚの位置
座標、toollengthは主軸の旋回中心から工具先端までの
長さである工具長、Ｔvx、Ｔvy、ＴvzはＸ、Ｙ、Ｚ方向
の工具先端の法線ベクトル成分、Ｔx´、Ｔy´、Ｔz´
は工具旋回中心位置のＸ、Ｙ、Ｚの位置座標］このアルゴリズムにより、工具先端のＣＬデータが工具
旋回中心位置のＣＬデータに変換されるよう構成される
ことが好ましい。

【００１５】なお、本発明において、３次元ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭのメインプロセッサ、ポストプロセッサとしては、
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートからなるマイク
ロコンピュータで構成される。このＲＯＭには、特に、
工具先端のＣＬデータに対して、主軸の旋回中心から工
具先端までの工具長と工具先端のベクトルに基づき位置
座標Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸同時補正を行うプログラムと、前
記ベクトルからＢ軸およびＣ軸の位置を算出し、５軸Ｎ
Ｃ加工機用のＮＣデータを作成するプログラムが格納さ
れている。

【００１６】本発明によれば、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭの
メインプロセッサにより生成された工具先端のＣＬデー
タに対して、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭのポストプロセッサ
は、主軸の旋回中心から工具先端までの長さである工具
長と工具先端のベクトルをもとに、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸同
時補正処理により、工具旋回中心位置のＣＬデータに変
換し、工具先端のベクトルからＢ軸およびＣ軸の位置を
それぞれ算出し、変換したＣＬデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と
さらに算出したＢ軸およびＣ軸の位置から５軸ＮＣ加工
機用のＮＣデータを作成する。従って、汎用３次元ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭと５軸ＮＣ加工機との連携が可能になり、３
次元ＣＡＤ／ＣＡＭが作成した３次元モデルのコンピュ
ータシュミレーション通りに５軸ＮＣ加工機を制御する
ためのＮＣデータを簡易迅速に生成することができる。
すなわち、ＣＬデータが作成できる汎用の３次元ＣＡＤ
／ＣＡＭシステムであれば、そのシステムを限定しない
でＮＣデータを作成することができる。

【００１７】前記ＣＬデータが、工具先端の動く経路に
応じた位置座標Ｘ、Ｙ、Ｚと工具先端の法線方向のベク
トルからなるよう構成されるならば、主軸の旋回中心か
ら工具先端までの工具長を設定するだけで、工具旋回中
心位置のＣＬデータに変換することができる。

【００１８】前記ＮＣデータが、工具旋回中心位置のＣ
ＬデータのＸ、Ｙ、Ｚの位置データとＢ軸（傾斜）およ
びＣ軸（旋回）の角度データからなるよう構成されるな
らば、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭが作成した３次元モデルの
コンピュータシュミレーション通りにフライス型スピン
ドルチルト式の５軸ＮＣ加工機を制御することができ
る。

【００１９】前記ポストプロセッサは下記式（１）〜
（３）のアルゴリズムを有し、Ｔx´＝Ｔx＋toollength＊Ｔvx；…（１）Ｔy´＝Ｔy＋toollength＊Ｔvy；…（２）Ｔz´＝Ｔz−toollength＊(１−Ｔvz)；…（３）［式中、Ｔx、Ｔy、Ｔzは工具先端のＸ、Ｙ、Ｚの位置
座標、toollengthは主軸の旋回中心から工具先端までの
長さである工具長、Ｔvx、Ｔvy、ＴvzはＸ、Ｙ、Ｚ方向
の工具先端の法線ベクトル成分、Ｔx´、Ｔy´、Ｔz´
は工具旋回中心位置のＸ、Ｙ、Ｚの位置座標］このアルゴリズムにより、工具先端のＣＬデータが工具
旋回中心位置のＣＬデータに変換されるよう構成される
ならば、３次元モデル表面のＸ、Ｙ、Ｚの３軸同時補正
を行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施例に基づいて
本発明を詳述する。なお、これによって本発明は限定さ
れるものではない。

【００２１】図１は本発明の一実施例である構成を示す
ブロック図である。１は３次元ＣＡＤ／ＣＡＭであり、
コンピュータシステムに、例えば、富士通（株）製の３
次元ＣＡＤ／ＣＡＭのソフトウエア「Unigraphics」が
搭載されている。２はＤＮＣ（ダイレクト数値制御装
置）であり、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ１で生成されたＮＣ
データ（数値制御データ）を一次的に記憶するメモリと
ＮＣデータと制御データを送信する送信部と多軸ＮＣ加
工機を制御する制御部を備え、多軸ＮＣ加工機にＮＣデ
ータを送信し制御する。３は５軸ＮＣ加工機であり、例
えば、平安鉄工（株）製の「平安ＦＦ−１５１ＭＣ」で
構成される。

【００２２】４はＣＧ（コンピュータグラフィックス）
であり、コンピュータシステムに、例えば、ＩＲＩＳ社
製のＣＧソフトウエア「Alias」が搭載され、３次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭ１で作成された３次元モデルを表示し、形
状の修正あるいは３次元モデルのデータ入力に用いられ
る。５はＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、例え
ば、画像編集のソフトウエア「Photo Shop」が搭載さ
れ、入力されたイメージの編集を行うことができる。６
はフルカラープリンタ「Pixel Epo2」であり、作成され
た３次元モデル、各種データなどを印刷出力する。７は
ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）であり、１〜６
の各装置と接続され、各装置間のデータが交信される。

【００２３】図２は本発明の３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ１の
構成を示すブロック図である。１ａは３次元ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステムとして機能する制御部であり、３次元ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭ１のプログラムの実行を行うＣＰＵと、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートからなるコンピュータで構成
されている。前記ＣＰＵは３次元モデルの作成と作成し
たモデル表面Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のＣＬデータ（カッターロ
ケーションデータ）を生成するためのメインプロセッ
サ、生成されたＣＬデータに基づき５軸ＮＣ加工機３用
のＮＣデータを作成するポストプロセッサとして機能す
る。

【００２４】前記ＲＯＭには、３次元モデルを作成する
ソフトウエア「Unigraphics」、作成した工具経路に応
じたモデル表面のＣＬデータを生成するためのＣＬデー
タ生成プログラム、主軸の旋回中心から工具先端までの
長さである工具長と工具のベクトルに基づき、Ｘ、Ｙ、
Ｚの３軸同時補正を行い工具旋回中心位置のＣＬデータ
に変換する補正処理プログラム（CL＿conv( );）と、補
正後のＣＬデータから５軸ＮＣ加工機３用のＮＣデータ
を作成するＮＣデータ作成プログラム（Post();）等が
格納されている。前記ＲＡＭには工具経路のモデル表面
の３次元座標、工具先端のベクトル値を記憶する領域、
各プログラムにより作成されたＣＬファイル、ＮＣファ
イルを記憶する領域等で構成される。

【００２５】１ｂはキーボード、ポインティングデバイ
ス等を備えた入力部であり、この入力部１ｂから３次元
モデルを作成するためのデータ、切削加工条件等のパラ
メータの入力や操作が行われる。１ｃは３次元モデル、
ＣＬデータ、ＮＣデータ等を表示する表示部であり、Ｃ
ＲＴディスプレイ装置やＬＣＤ（液晶表示）装置で構成
される。１ｄは作成したＮＣデータをＬＡＮ７を介して
ＤＮＣ２に送信する送信部である。１ｅは作成したＮＣ
データを登録するためのフロッピーディスク（ＦＤ）等
からなる外部記憶装置である。

【００２６】図３は５軸ＮＣ加工機３の主軸ヘッドを示
す説明図である。図３に示すように、本発明の方法によ
り作成されたＮＣデータで制御されるスピンドルチルト
式の５軸ＮＣ加工機３の主軸ヘッドとその運動方向を示
し、図３（ａ）は、ヘッドの前面を示し、４軸（Ｂ
軸）：傾斜（例えば、−９０°＜Ｂ＜９０°）、５軸
（Ｃ軸）：原点座標を示している。図３（ｂ）は、ヘッ
ドの側面を示し、４軸（Ｂ軸）：傾斜、５軸（Ｃ軸）：
旋回（例えば、−１８０°＜Ｃ＜１８０°）を示してい
る。

【００２７】本発明のポストプロセッサについて説明す
るにあたり、工具長について説明する。図４は主軸ヘッ
ドと工具長の関係を示す説明図である。図４に示すよう
に、工具長（toollength）とは、主軸旋回中心（Center
of swing）から工具先端（Tool Top）までの長さを示
す。

【００２８】図５は本発明のポストプロセッサの基本処
理を示すフローチャートである。図５では、例えば、３
次元モデルを作成するソフトウエア「Unigraphics」で
３次元モデルが作成され、さらに切削加工条件等のパラ
メータの設定され、メインプロセッサにより生成したモ
デル表面のＣＬデータが生成されるまでは、従来と同じ
処理であるのでフローチャートに示していない。図５に
おいて、メインプロセッサにより、スピンドルチルト式
の５軸ＮＣ機械に対応したモデル表面のノーマルＣＬデ
ータ（Normal CL data：Tx、Ty、Tz）Ｄ１が生成される
と、補正処理プログラム（CL＿conv( );）で、ノーマル
ＣＬデータに対して工具長（toollength）と工具ベクト
ル（Tvx、Tvy、Tvz）をもとにＸ、Ｙ、Ｚの同時３軸補正
の処理が行われ（ステップＳ１０）、次にＮＣデータ作
成プログラム（Post( );）で、補正後のＣＬデータ（Ｃ
orrected CL data：Tx、Ty、Tz）Ｄ２をもとに５軸ＮＣ
データ（5axis NC data：Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃ）Ｄ３を
作成する（ステップＳ２０）。

【００２９】ここで、ポストプロセッサの基本処理であ
る工具長を考慮に入れたＣＬデータの補正処理の必要性
について説明する。図６はモデル表面に対する工具先端
の軌跡を示す説明図である。図６に示すように、ＣＡＤ
／ＣＡＭや切削シュミレータでは、データを簡単に取り
扱いためにＮＣデータを工具先端の軌跡として扱ってい
る。ＣＡＭが生成する位置ベクトルと方向ベクトルから
構成されるＣＬデータは工具先端のものである。ＮＣに
とってこのことは、工具が傾いたり旋回したりせずＸ、
Ｙ、Ｚの動きだけであれば、工具長が変わってもＺ軸の
補正だけで対処できるため何の問題も起こらない。

【００３０】しかし、工具が傾斜、旋回すると状況は全
く異なる。すなわちＮＣ側（NC side）では、与えられ
たＮＣデータデータのＸ、Ｙ、Ｚの値を主軸の傾斜と旋
回の中心の値として動作するのである。このことは、Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭ側（CAD/CAM side）で工具が傾斜、旋回し
た場合に、Ｘ、Ｙ、Ｚの同時３軸補正の必要性を意味す
る。

【００３１】さらに、ポストプロセッサの基本処理であ
る補正後のＣＬデータをもとに５軸ＮＣ加工機のＮＣデ
ータを作成する際、５軸ＮＣ加工機の機構的制限につい
て考慮して作成する必要がある。メインプロセッサが生
成するＣＬデータは、主軸が制限なく連続旋回できる理
想的な加工機を対象としている。しかしながら、木工業
界で導入されているものは、Ｂ軸、Ｃ軸に指令できる角
度は制限があり、機構的に連続旋回できない構造となっ
ている。このように、ＮＣ加工機の主軸の傾斜角Ｂと旋
回角Ｃは範囲制限され機種ごとに異なっていることであ
る。例えば、図１で示される５軸ＮＣ加工機「平安ＦＦ
−１５１ＭＣ」は、傾斜角：−９０°＜Ｂ（４軸）＜９
０°、旋回角：−１８０°＜Ｃ（５軸）＜１８０°に設
計されている。

【００３２】これ以外の数値を与えると動作エラーとな
ってしまう。また、自由曲面を一括加工中にＣのデータ
が−１７９°から１７９°まで２°の範囲で移動するよ
うな場合には、ＮＣが機構的に移動できないので一旦３
５８°旋回して１７９°の位置に移動させることにな
る。この場合も、コンピュータシュミレーションとは異
なった動作をする必要があるので、ＮＣデータ作成する
際の傾斜角Ｂと旋回角Ｃの変換時、５軸ＮＣ加工機の機
構的制限について考慮したポストプロセッサであること
が好ましい。

【００３３】図７は本発明のポストプロセッサによるデ
ータ処理手順を示すフローチャートである。図７では、
例えば、３次元モデルを作成するソフトウエア「Unigra
phics」で３次元モデルが作成され、切削加工条件等の
パラメータの設定され、メインプロセッサにより生成し
たモデル表面のＣＬデータが生成されるまでは、従来と
同じ処理であるのでフローチャートに示していない。図
５と同じデータ、同じ処理には同符号で表記する。

【００３４】図７において、Ｄ１はＸ、Ｙ、Ｚ３軸同時
補正前のＣＬデータを示し、ＣＬファイル（surface.cl
s）に記憶されている。３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ１のメイ
ンプロセッサが生成するモデル表面のＣＬファイルは、
出力指定をライン近似した場合、ＧＯＴＯ／Ｔx、Ｔy、Ｔz、Ｔvx、Ｔvy、Ｔvz のように、モデル表面上のあるポイントの位置座標（Ｔ
ｘ、Ｔｙ、Ｔｚ）とそのポイントの法線方向のベクトル
（Ｔvx、Ｔvy、Ｔvz、大きさ＝１）が記述されたＧＯＴ
Ｏ文の集まりである。このようなＧＯＴＯ文で記述され
た工具の３次元空間出の絶対位置と連続した動きは、メ
インプロセッサで指定した加工パターンやトレランス等
に基づいて決定される。

【００３５】ステップＳ１０において、CL＿convは、Ｃ
Ｌファイル内の全てのＧＯＴＯ文の絶対座標Ｘ、Ｙ、Ｚ
に対して、工具長を考慮にいれて、Ｔx´＝Ｔx＋toollength＊Ｔvx；Ｔy´＝Ｔy＋toollength＊Ｔvy；Ｔz´＝Ｔz−toollength＊(１−Ｔvz)；のＸ、Ｙ、Ｚの３軸同時補正のアルゴリズムにより、工
具先端（Tool Top）のＣＬデータが工具旋回中心位置
（Center of swing）のデータに変換される。このよう
に、CL＿convは、メインプロセッサが生成する工具先端
のＣＬデータを５軸ＮＣ加工機の傾斜・旋回中心位置の
ＣＬデータに変換するのである。

【００３６】図８は工具先端の位置座標の法線方向のベ
クトルを示す説明図である。図８に示すように、ＣＬデ
ータのＸ、Ｙ、Ｚの位置座標に対し、toollength＊Ｔv
x、toollength＊Ｔvy、toollength＊Ｔvxの工具ベクト
ル成分がそれぞれ補正され、Ｚ軸に対してはtoollength
がさらに補正される。

【００３７】Ｄ２は補正後のＣＬファイル（surface＿
.cls）を示すステップＳ２０において、Postは、CL＿c
onvにより補正されたＣＬファイル（surface＿ .cls）
からスピンドルチルト式５軸ＮＣのＮＣファイル（surf
ace＿.nc）Ｄ３を生成するプログラム（モジュール）で
ある。ＣＬデータの全てのＧＯＴＯ文を含むラインにつ
いて、ベクトルデータをもっているものは、それを主軸
の傾斜角（Ｂ）と旋回角（Ｃ）に変換する。変換時に
は、ターゲットである５軸ＮＣ加工機の機構的制限を考
慮する。

【００３８】ポストプロセッサは、ＣＬファイルを１ラ
インづつ解析し先頭がＧＯＴＯ文であるもののみ、デー
タ変換を行う。まず、位置座標データはそのままの数値
を書き込む。図９は角度データ生成プログラムの一例を
示す説明図である。ベクトルデータを含む行について
は、図９に示すように、ポストプロセッサに適用される
角度データ生成プログラムであり、角度データに変換し
た後、ＮＣファイルにアベンド（追加）する。この角度
データ生成プログラムはＣ言語で作成されている。

【００３９】［ug｛ugusr｝＊cl＿conv toollength sur
face.cls surface＿ .cls］のコマンドを入力することにより、CL＿convによりＤ１
のＣＬファイル（surface.cls）からＤ２のＣＬファイ
ル（surface＿ .cls）が生成され、さらに、［ug｛ugusr｝＊post toollength surface＿ .cl surfa
ce.nc］のコマンドを入力することにより、PostによりＤ２のＣ
Ｌファイル（surface＿.cls）からＤ３のＮＣファイル
（surface＿ .nc）が生成されるので、ユーザーは、汎
用の３次元ＣＡＤ／ＣＡＭが算出する工具先端のＣＬデ
ータから５軸ＮＣ加工機制御用のＮＣデータを簡単な二
つのコマンド入力で生成することが可能になる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、３次元モデル表面の工
具先端のＣＬデータに基づき５軸ＮＣ加工機用のＮＣデ
ータを短時間で正確に作成することができる。これによ
り、今後、５軸ＮＣ加工機の普及が期待できる。また、
曲面が多用されたり彫刻的な加工を必要とされる家具の
開発を可能にし、家具デザインの高度化に寄与する。ま
た、木工分野に限らず機械、金型分野等のフライス型ス
ピンドルチルト式の５軸ＮＣ加工機に対応したポストプ
ロセッサが提供できる。このポストプロセッサの提供に
より、経済的効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ１の構成を示す
ブロック図である。

【図３】５軸ＮＣ加工機３の主軸ヘッドを示す説明図で
ある。

【図４】主軸ヘッドと工具長の関係を示す説明図であ
る。

【図５】本発明のポストプロセッサの基本処理を示すフ
ローチャートである。

【図６】モデル表面に対する工具先端の軌跡を示す説明
図である。

【図７】本発明のポストプロセッサによるデータ処理手
順を示すフローチャートである。

【図８】工具先端の位置座標の法線方向のベクトルを示
す説明図である。

【図９】角度データ生成プログラムの一例を示す説明図
である。

【図１０】従来のＮＣデータの作成手順を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ２ＤＮＣ（ダイレクト数値制御装置）３５軸ＮＣ加工機４ＣＧ（コンピュータグラフィックス）５ＰＣ（パーソナルコンピュータ）６フルカラープリンタ７ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田和徳福岡県福岡市博多区博多駅前１丁目５番１号株式会社富士通九州システムエンジニアリング内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元ＣＡＤ／ＣＡＭが少なくともメイ
ンプロセッサとポストプロセッサを備え、定義された図
形形状からなる３次元モデルを作成するとともにその作
成されたモデル表面の工具先端の動く経路に応じたＣＬ
データをメインプロセッサで生成し、生成されたＣＬデ
ータから多軸ＮＣ加工機に対応したＮＣデータをポスト
プロセッサで作成するＮＣデータ作成方法であって、工具先端のＣＬデータを、主軸の旋回中心から工具先端
までの工具長と工具先端のベクトルに基づき位置座標
Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸同時補正を行うことにより工具旋回中
心位置のＣＬデータに変換するとともに、前記ベクトル
からＢ軸およびＣ軸の位置をそれぞれ算出することによ
り５軸ＮＣ加工機用のＮＣデータを作成することを特徴
とするＮＣデータ作成方法。
【請求項２】前記ＣＬデータが、工具先端の動く経路
に応じた位置座標Ｘ、Ｙ、Ｚと工具先端の法線方向のベ
クトルからなることを特徴とする請求項１記載のＮＣデ
ータ作成方法。
【請求項３】前記ＮＣデータが、工具旋回中心位置の
ＣＬデータのＸ、Ｙ、Ｚの位置データとＢ軸およびＣ軸
の角度データからなることを特徴とする請求項１記載の
ＮＣデータ作成方法。
【請求項４】前記ポストプロセッサは下記式（１）〜
（３）のアルゴリズムを有し、Ｔx´＝Ｔx＋toollength＊Ｔvx；…（１）Ｔy´＝Ｔy＋toollength＊Ｔvy；…（２）Ｔz´＝Ｔz−toollength＊(１−Ｔvz)；…（３）［式中、Ｔx、Ｔy、Ｔzは工具先端のＸ、Ｙ、Ｚの位置
座標、toollengthは主軸の旋回中心から工具先端までの
長さである工具長、Ｔvx、Ｔvy、ＴvzはＸ、Ｙ、Ｚ方向
の工具先端の法線ベクトル成分、Ｔx´、Ｔy´、Ｔz´
は工具旋回中心位置のＸ、Ｙ、Ｚの位置座標］このアルゴリズムにより工具先端のＣＬデータが、工具
旋回中心位置のＣＬデータに変換されることを特徴とす
る請求項１記載のＮＣデータ作成方法。