JPS636605A - 工具経路生成方法 - Google Patents

工具経路生成方法

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JPS636605A
JPS636605A JP61150529A JP15052986A JPS636605A JP S636605 A JPS636605 A JP S636605A JP 61150529 A JP61150529 A JP 61150529A JP 15052986 A JP15052986 A JP 15052986A JP S636605 A JPS636605 A JP S636605A
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嘉数　侑昇
Noburo Minami
南　信郎
Katsuhiko Nukui
温井　勝彦
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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】 （発明の技術分野） この発明は、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　
Ｄｅｓｉｇｎ）／ＣＡＭ（（：ｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄ
ｅｄ　Ｍａｎｕｆｕｃｔｕｒｉｎｇ）　　システムにお
ける工具経路生成方法に関するもので、形状モデルで表
現された被加工物を含む環境形状にオフセット処理を施
すことで、使用工具との干渉チエツクを容易に行ない、
かつ加工効率の向上が計れるようにした工具経路生成方
法に関するものである。
〈発明の技術的背景とその問題点） 従来から工具経路生成問題は、ＡＰＴ　（Ａｕｔｏｍａ
Ｌ−ｉｃａｌｌｙ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ　Ｔｏｏｌｓ
）に代表される自動プログラミングシステム等のアブロ
ーヂで行なわれて来た。しかし、自動プログラミングシ
ステムの使用には人間による被加工物のパターン認識が
必要であり、複雑な形状になると熟練した技術と多大な
時間が費やされる欠点がある。
工具経路生成問題において、避けて通ることができない
大きな問題点として、 ■指定した工具進入方向では切削が不可能な領域の認識
問題 ■工具非切削部分と被加工物を含む環境形状との干渉問
題 ■複数個の面から成る被切削部分と工具切刃部分との面
間関係把握問題 等の環境形状と使用工具との干渉問題が存在する。この
解決のため、八ＰＴては、第２３図に示すように工具Ｔ
Ｌの可動範囲をパートサーフェスＰＳ、ドライブサーフ
ェスＯ５，チエツクサーフェスＣ５という３つのサーフ
ェスをオペレータ等が設定する必要がある。そして、ボ
リュームを持つ環境形状とボリュームを持つ工具という
３次元間の面間関係の認識や干渉チエツクは、解析的に
解くことができず、探索による場合は時間と労力の消費
が大き−い欠点がある。また、オフセット処理について
も従来、面上の１点に関して下記（１）式により新たな
点を求めて、各点間を近似するため多くのデータ量を要
している。
第２４図は元の表面Ｒ５に対するオフセット面ＯＦＳと
の関係を、元の表面Ｒ５上の点Ｘ、、Ｘ２．・・・×ｏ
に対してオフセットＮＯＦだけオフセットされた点Ｘ？
＋Ｘ２＋・・・ＸＷの面がオフセット面ＯＦＳであるこ
とを示′している。こＣ〕量関係次の（１）式のように
数式化される。
たたし、ＯＦはオフセット量、Ｎ（Ｘ）は点Ｘにおける
単位法線ベクトルである。
こうして求まるオフセット面ＯＦＳも近似した面である
から、工具との干渉チエツクは解析的に解くことはでき
ない。
さらに、近年はコンピュータ内部に３次元形状を形状モ
デルとして構築し、この形状モデルを要求された問題向
きに加工して工具経路を生成する研究が進められている
。この形状モデルにはＣ３Ｇ（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖ
ｅ　５ｏｌｉｄ　Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）とＢ−Ｒｅｐｓ（
Ｂｏｕｎｄａｒｙ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）が
存在するが、Ｃ５Ｇは第２５図に示す様に、円筒、直方
体等の基本形状のセットオペレーションで形状を表現し
ているためデータ構造が簡明であり、高速処理が可能と
考えられる。また、Ｂ−Ｒａｐｓは物体の点９辺９曲面
等の基本のトポロジー関係と、トポロジー関係の要素で
ある頂点１辺１曲面の幾何形状情報を与え、３次元空間
に閉じた２次元マニフォールドを創成してモデリングを
行なうため、第２６図に示す拝にデータ量が多く構造が
複雑となるため、処理が繁雑で高速化はあまり期待でき
ないのである。
（発明の目的） この発明は上述のような事情からなされたものであり、
この発明の目的は、被加工物を含む環境形状と使用工具
（工具ボルダ−を含む）との関係を、環境形状の被切削
面方向に使用工具径に対応したオフセット処理を行ない
、工具を線工具として３次元形状と線分という干渉チエ
ツクが容易な関係に置換し、工具軸方向から見た画面作
画問題として作画アルゴリズムを適用することで、工具
経路生成を行なうようにした工具経路生成方法を提供す
ることにある。
（発明の概要） この発明は工具経路生成方法に関するもので、ＣＡＤ／
Ｃ八Ｍシスへム上で、３次元形状モデルとして表現した
被加工物を含む環境形状と使用工具との関係を、前記環
境形状の被切削面方向に前記使用工具の工具径に対応し
たオフセット処理を行なった形状と、前記使用工具を変
換した線工具とに置換したものである。
この発明方法は、目的形状、被加工物を含む環境形状を
ＣＳＧモデルを用いて３次元モデル化し、被切削面方向
に使用工具径に対応したオフセット処理を行なうことで
使用工具を線工具に変換して、工具軸方向から見た画面
作画問題にＷＩＴｈして、工具干渉チエツクを作画アル
ゴリズムの陰ｔｊＡ　（陰面）処理問題としており、さ
らに仕上げしろを考慮したオフセット量でオフセット処
理を行ない、加工効率を高めるようにして工具経路を生
成しようとするものである。上記この発明方法は、大別
して２つの処理で構成されている。すなわち、１つはＣ
５Ｇデータにオフセット処理を行なってオフセットＣ５
Ｇデータを作る処理であり、もう１つは、そこから作画
アルゴリズムにより工具経路を生成する処理である。
（発明の実施例） 第１図は、この発明方法による工具経路生成のための処
理形態を概略的に示しており、処理部としては大きく形
状データ人力部１００と、オフセット処理部１１０と、
作画アルゴリズムを用いた工具経路の生成処理部１２０
とから構成され、出力として作画アルゴリズムを用いた
工具経路（ＮＣデータ）の他に、輝度情報の計算を行な
うことで工具経路面の面画が得られるようになっている
。
この発明方法では形状モデルとしてＣ５Ｇモデルを用い
るため、形状データ入力部ｌｏｏでは形状を構成するあ
る閉じた基本形状（プリミティブ）＠にデータを人力し
、コンピュータ内部にＣ５Ｇデータ１０１を保存する。
ここで、Ｃ５Ｇモデルによる数式化表現について示す。
３次元形状をＳｎとし、プリミティブＰ、の集合演算（
和。
差、積集合演算）により、 ’Ｓｏ−（（・（（φ、ＯＰ１．Ｐ＋）　、０ｈＪ２）
−）、ＯＰｏ、Ｐ−）−（Ｓｎ−＋、０Ｐ１１．Ｐｏ）
　　　　　　　　　　−’・−・＝　（２）と表現でき
る。上記（２）式で、ｏｐ、、は集合演算を示し、括弧
は集合演算を行なう順序を示している。この（２）式で
、３次元形状Ｓ　＋＋はｎ個のプリミティブを順番に集
合演算していくこと、つまりそれ以前までに生成されて
いる形状５ｎ−１にｎ番目のプリミティブＰ　１１を集
合演算（、ＯＰｏ、）することを表わしている。また、
各プリミティブは、幾つかの半空間領域の積集合として
次の（３）式で表現できる。
（ｉ−１，・・・、ｎ） ただし、ここでＧＩＪ（Ｘ）は半空間式を示している。
普通、プリミティブの特徴を有する１つ、或いは幾つか
の半空間領域（エレメント）と、プリミティブを閉じた
空間にするための直方体（ドメイン）との積集合演算で
プリミティブは表現できる。第２図（Ａ）及び（Ｂ）は
これらの関係を示しており、たとえは同図（Ａ）のエレ
メント１及びドメイン２に対して、エレメント１１１ド
メイン２なる演算をすることによって、同図（Ｂ）のプ
リミティブ３を得ることができる。
次にオフセット処理部１１０についての説明をする。
各プリミティブ毎に半空間式に対するオフセット半空間
式を求めれば、各プリミティブは上記（３）式に従って
、 （ｉ＝１．・・・、ｎ） ただし、Ｇ？Ｊ（Ｘ）はオフセット半空間式を示してい
る。
と表現でき、このオフセットプリミティブを前述の（２
）式に適用すると、３次元形状ＳｎはＳｇ−（（−（（
φ、ＯＰ＋　、Ｐ？）　、ＯＦ２．Ｐ：）　・・・）、
ＯＰｎ、Ｐ含）−（ｓニー＋　、ＯＰｎ、Ｐ：）　　　
　　　　　　　−−−・・”−（ｓ）と数式表現でき、
この発明ではこれをオフセット形状と呼ぶことにする。
例えは半空間式が平面を表わす場合、Ｇｌ　（Ｘ）−ａ
ｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄのオフセット半空間式はＧ？Ｊぼ）
〜ａ×・ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ−ｏｆとなる。
ここで、あるオフセット量を与えた場合に、形状全てに
オフセット処理を行なうと加工に無関係な面にまでオフ
セットかかかり効率が良くないと考えられるため、ある
程度オフセット処理を行なう面（オフセット処理部と呼
ぶ）を限定することを考える。今、例えば第３図の様に
加工を行なおうとする面（Ｐｓ）を示す半空間式のみが
、オフセット処理面として指定されオフセット処理を行
なう。この場合、オフセット面（ｏｐｓ）　　と線工具
（工具中心軸：　ＴＣＬ）の関係から実際切削を考える
と、隣接面との境界部分で過切削が生じてしまう。この
ため、第４図に示す様に隣接面にも同様のオフセット処
理を行なうことで隣接面での過切削を防止することがで
きる。−般に、第５図の様に工具進入方向に対してオー
バーハングした状、聾についてまで考慮すると、加工面
とその隣接面のみのオフセット面（ＯＰｓとＯＣ５＋）
だけでなく、形状全体の各面間関係を把握しながら必要
な面にオフセット処理を行ない、オフセット面（ＯＣ５
２、Ｏ（：Ｓ３）を求め、工具中心’Ｍ（ＴＣＬ）が動
くことができる範囲を求めることで、過切削を防止する
。つまり、第４図における隣接面のオフセット面や第５
図のオフセット面（ＯＣ５＋、０Ｃ５２，０Ｃ５３）は
前述のＡＰＴでいうチエツクサーフェスの役割を果たし
ていると考えられる。このことは、工具（工具ホルダー
も含む）と被加工物を含む環境形状との干渉問題であり
、ここでは、前述のＡＰＴにおけるチエツクサーフェス
の役割を果す面（半空間）まで自動的に抽出してオフセ
ット処理を行なうことで、工具を線工具として特に工具
形状を意識せず、３次元形状と線分という関係に置換し
て干渉問題の解決を試みる。例えば加工面としである半
空間を指定した場合、各半空間かいずれかのプリミティ
ブに属することを利用して、次のステップによりオフセ
ット処理面か存在するプリミティブを自動的に抽出し、
オフセット処理を行なうことで効率を高める。
その処理の様子を第６図を参照して説明すると、次のス
テップに）〜（ｉｖ）のようになる。なお、第６図にお
いて、ＯＦＸ、ＯＦＢ、ＯＦ八、ＯＦＧはそれぞれ最小
ドメインＸ、Ｂ、Ａ、Ｃに含まれる形状表面のオフセッ
ト面を示しており、５及び６はそれぞれ線工具を示して
おり、破線ＢＬＩ及びＢＬ２で囲まれた領域ＣＤＳは切
削ドメイン空間を示している。
（ｉ）形状を構成する全てのプリミティブに対して、そ
のプリミティブを包含する最小の直方体（各面がｘ、ｙ
、ｚ軸に垂直な面から成る；最小ドメインと呼ぶ）を第
７図の最小ドメイン４の如く設定する。
（ｉｉ　）加工面として指定した半空間を含む最小ドメ
インと他の最小ドメインとの干渉チエツクを行ない、干
渉する場合は干渉フラグｌ”をたてる。第６図で、加工
面を含む最小ドメインがＡ、干渉フラグｌ”がたつ最小
ドメインがＢ、Ｃ，Ｄ、干渉フラグｌ”がたたない最小
ドメインがＸ、Ｙである。
（ｉｉｉ　）工具進入方向Ｚと、加工面を含む最小ドメ
イン面で切削ドメイン空間ＣＤＳを設定し、その空間Ｃ
Ｏ５と他の最小ドメインとの干渉をチエツクし、干渉す
る場合は干渉フラグ”２”をたてる：第６図で干渉フラ
グ”２”がたつ最小ドメインは、Ｂ、Ｃ，Ｘ、干渉フラ
グ２”がたたない最小ドメインはり、Ｙである。
（ＩＶ）抽出プリミティブの判定を以下のれに行なう。
（ａ）干渉フラグｌ”、干渉フラグ２”が共にたってい
る最小ドメイン （ｂ）干渉フラグｌ”がたたず、干渉フラグ”２”がた
っている最小ドメインを抽出し、オフセット処理を行な
うプリミティブとして登録しておく。第６図では最小ド
メインＢ。
Ｃ９ｘが抽出される。また、干渉フラグｌ”がたち、干
渉フラグ２゛がたたない最小ドメインは、進入方向を換
えた場合に切削領域を決定する可能性がある最小ドメイ
ンである。
また、加工面の指定でなく、加工領域として同様に各軸
に垂直な平面から成る直方体で指定すると、上述と同様
に各プリミティブの最小ドメインとの干渉チエツクから
、オフセット処理を行なうプリミティブを容易に抽出す
ることかできる。
ここで、最小ドメイン同志（あるいは各軸に垂直な平面
から成る直方体）の干渉チエツクの方法について説明す
る。今、２つのプリミティブの最小ドメインをそれぞれ
ＤＰＩ　、ＤＰ２とする。
各最小ドメインは各軸に垂直な２枚の平面から成ってい
るので、同一軸方向で座標値の小さい方’ｒ　ＤＬＩ　
（ｉ）　、　ＤＬ２　（ｉ）、大キイ方ヲＤＵｌ（ｉ）
。
［１０２（Ｄ　（ｔ−１，２，＋はそれぞれｘ、ｙ、ｚ
軸に対応）とする。つまり、 ％　ＤＰ２　・・・・−（ｏｕｚ（ｘ）、　ｏｕｚ（ｉ
））　（ｉ−ｔ　〜３）と表わすことができる。これに
より第８図に示すフローチャートに基すいて、干渉して
いるかどうかのチエツクを行なうことができる。
まず、Ｘ＠力方向ｉ−１，ｓｌ）についてチエツクを行
なう。Ｓ２では、最小ドメイン１のＸ座標値が小さいＤ
ＬＩ　（１）と最小ドメイン２のＸ座標値か小さいＤＬ
２　（１）の大きい方をＤＭＬに代入する。また、各最
小ドメインのＸ座標値のもう１方であるＤＵＩ　（１）
とＤＤ２　（１）と小さい方をＤＭＩＩに代入する。
Ｓ３で、ＤＭＵからＤＭＬを引いた値をＤＤに代入する
。ここで判定部Ｓ４で、もしも、ＤＤが０未満ならばこ
の２つの最小ドメインはｘ！ｌ！Ｉｋ方向で干渉が生じ
ないので全体としてみても干渉していない。逆に０以上
ならばｘｉ力方向はＤＤの長さだけ干渉している。そこ
で次にＹ軸方向（ｓ５）について上記同様のチエツクを
行なう。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向すべてのＤＤの値が
０以上の場合だけ、この２つの最小ドメインは干渉して
いることになる。
こうして抽出されたプリミティブについては、そのプリ
ミティブを構成する半空間全てのオフセット半空間を求
めても良いか、更に工具進入方向ベクトルと各半空間か
持つ法線ベクトルの内積が０以下になる半空間のみにつ
いてオフセット半空間を求めることで、よりオフセット
処理面を限定することができる。例えば第９図（Ａ）の
場合、○印の付せられた４つの半空間かオフセット処理
面として、又、同図ＣＢ）の場合は、Ｏ印の付せられた
５つの半空間かオフセット処理面として抽出される。こ
こで、第９図ＣＢ）の矢印で示す半空間はオーバーハン
グ状態で本来切削不可能であるが、これは次の工具経路
生成処理部１２０で判定される。オフセット処理を行な
うオフセット量は、加工面として指定された面が、持つ
面粗度等の菌属性情報と、使用工具の工具径とにより自
動的に決定する。
ここで、先ず使用工具とオフセット処理との関係につい
て説明する。この発明方法では、工具だけでなく工具ホ
ルダーまで考慮するため、第１Ｏ図（Ａ）の工具系Ｔは
同図（Ｂ）の如く工具先端部分子ｒと、ストレート部Ｔ
ｓ（この２つを工具部分とする）と、ホルダ部分Ｈとに
分けて考える。従って、オフセット処理としても、工具
部分子ｒ、Ｔｓとホルダー部分Ｈの２つのオフセット面
（Ｐ♀、Ｐ８）を求め、工具系Ｔの全体を考えたオフセ
ット面Ｐ０は２つのオフセット面の和集合として求まる
のである。つまり第１１図（＾）に示す形状表面Ｐと工
具７及びホルダー８の位置関係の場合に同図（Ｂ）に示
ず如く工具７に対する面Ｐのオフセット面Ｐ；と、ホル
ダー８に対する而Ｐのオフセット面に′をそれぞれ求め
る。ボルダ−８に対するオフセット面については同図（
Ｃ）に示す如く、工具軸長、Ｑの分だけ工具進入方向２
にＰ二゛を下げた面Ｐｌ＋として求める。したがって、
工具系Ｔ全体を考えた面Ｐのオフセット面Ｐ０はＰ♀と
ｐ３の和集合として次式の様に表現できる（第１１図（
Ｃ）の斜線交差部分）。
Ｐｏ−Ｐ午ｕ　Ｐ３　　　　　・・−・・・・・・（５
）次に、工具部分、ホルダー部分の各々のオフセット面
について説明する。
工具部分は前述の様に先端部分子、とストレート部Ｔｓ
に分けられているので、この先端部分子１の状態に応じ
て形状にオフセット処理を行なうことで、ストレート部
Ｔｓを線工具■。に置換することができる。第１２図（
八）〜（Ｄ）は工具経路の生成の様子を示しており、工
具ｌＯの工作物１１に対する工具経路は同図（Ｂ）の如
くパートに対するオフセットを求め、次に同図（Ｃ）の
斜線部のような切削部を求めた後、同図（Ｄ）に示すよ
うに工具経路を得ることによって達成される。先端部分
子ｒの状態としては、■ポールエンドミルの場合、■フ
ラットエンドミルの場合を考える。
■ボールエンドミルの場合； 第１３図の如く先端部分子ｒは工具半径ｒを半径に持つ
球と考えられ、オフセット面１２はこの球が元の形状表
面１３上を移動した時の球の中心の移動軌跡として求ま
る。つまり、形状表面１３の各面の法線ベクトル方向に
半径ｒの分たけ各面を平行移動した而である。
■フラットエンドミルの場合； 第１４図の如く先端部分子、は工具の端面であり、工具
半径ｒを半径に持つ円と考えられ、オフセット面１４は
、この円が工具軸と垂直な関係を保ちながら形状表面１
３上を移動した時の円の中心の移動軌跡として求まる。
ホルダー部分８のオフセット面については、工具長を２
とすると、ホルダー部分８をフラットエンドミルの場合
と同様にオフセット面を生成し、このオフセット面を工
具軸方向に工具長ｌだけ平行移動した面をホルダー部分
のオフセット面とする（第１１図（Ｃ）参照）。
次に、工具経路生成処理部１２０について説明する。
オフセット処理部１１０により被加工物を含む環境形状
に対してオフセット処理を行なうことで、工具を意識す
ることなく線工具としてその軸方向から見た作画問題と
して１表面抽出機能、陰面（陰線）処理機能により工具
経路を生成するのである。したがって、作画アルゴリズ
ムの種類によって異なる工具経路を生成することができ
る。作画アルゴリズムとしては色々考えられが、ここで
は、■等高線作画法、■スキャンライン法、■レイトレ
ーシング法を例に挙げて筒車に説明する。
■等高線作画法・第１５図に示すｉうに、視線に垂直な
平面２０．２１をある間隔毎に設定し、その平面毎に形
状２２との交線ＬＯ，Ｌｌを求めて行く方法である。
■スキャンライン法：第１６図に示すように、視線に平
行な平面（スキャンライン平面）２３．２４毎に形状２
５の交線Ｌ３　、　Ｌ４及び輪郭点等を求めて深さ情報
を計算して行く方法である。
■レイトレーシング法：第１７図に示すように、視線方
向のプローブ（半直線）２６を発生させて形状２７との
交点ＰＮＩ、ＰＮ２を求め、集合演算によって最近点Ｐ
ＮＩを求めて行く方法である。
このような３種の作画アルゴリズムを使うことで、切削
加工領域が工具軛１方向から見た面画として陽に表現で
きる。ここで、上記■〜■に対応する工具経路の生成方
法について説明を加える。■の等高線作画法及び■のス
キャンライン法は共に平面を設定しながらの方法であり
、この方法による工具経路生成法を各々輪郭法。
スキャンライン法と呼ぶことにする。第１８図（＾）〜
（Ｆ）にスキャンライン法の処理手順を、第１９図（υ
〜ＣＦ）に輪郭方法の処理手順をそれぞれ示し、以下処
理手順をステップ毎に表わす。すなわち、スキャンライ
ン法では先ず第１８図（Ａ）　　に示すように、パート
Ｐに使用工具に応じたオフセット量を与えてパートＰ０
を形成し、ビックフィード面として同図ＣＢ）のスキャ
ンライン面Ｓｓを設定する。そして、第１８図（Ｃ）の
如くパートＰ０を構成する各プリミティブＳ、とスキャ
ンライン面Ｓ８との交線Ｃ１を求め、各プリミティブ同
士の交点Ｖｊを求める（同図（Ｄ））。その後、第１８
図（Ｅ）のようにパートＰ０とスキャンライン面Ｓ、と
の交線Ｃ５を前述Ｃ，とＶ、から求め、交線ＣＳについ
てＺ方向に対する陰線処理を行なって同図（Ｆ）に示す
ような工具干渉を排除した工具経路Ｔ８を求める。
一方、輪郭法では先ず第１９図（Ａ）に示すようにパー
トＰにオフセット処理を行なってパート。
Ｐｏを得、同図（Ｂ）　に示すような工具軸に垂直なビ
ックフィード面Ｓ、を設定する。そして、上述スキャン
ライン法と同様にしてパートＰ０とビックフィード面Ｓ
、との交線ＣＰを求めると共に（第１９図（Ｄ）参照）
、ビックフィード面ＳＰを境界とする２′″方向（ただ
し、２は工具進入方向とする）の半空間ＳＰ゛とパート
Ｐ０との積集合Ｐｓ（−Ｐ’ｌ’ｌＳｐ”）のビックフ
ィード面ＳＰ上への投影Ｐ１を求める（第１９図（Ｃ）
参照）。なお、投影Ｐ１の境界は２次曲線となり、第１
９図（Ｅ）　に示す交線ＣＰとの交点Ｖ、は４次方程式
を解くことによって解析的に求めることができる。その
後、交線ＣＰのうち投Ｂ＋３　Ｐ　Ｓに含まれる部分を
除いて、第１９図（Ｆ）　に示すような工具経路Ｔ、を
求める。
■のレイトレーシング法を用いる方法としては、第２０
図に示す様にオフセット面３０に対して、ある幅を持フ
たブロック（工具軸に垂直な正方形）３１毎に、その正
方形内の幾つかの点（例えば中心と４つの角等）につい
てプローブにより深さ情報を求め、その中で最も小さい
深さをそのブロックの深さ情報として有し、これを全て
のブロック３１について求め、これらの深さ情報から平
面近似を行なうことで多少ラフな加工用工具経路を得る
ことができる。
以上より、スキャンライン法や輪郭法は仕上げ加工用に
適すると考えられ、レイトレーシングを用いた方法（ド
リリング法）はラフ加工用と考えることができる。
次に、仕上げしろを考慮したオフセット量を与えて、よ
り加工効率を高める加工用オフセット処理に、ついて考
える。加工する立場から考えると、ある程度平面近似さ
れた形状を加工する方が効率が良い。しかし、平面近似
になり過ぎると、仕上げ用加工しろが各部分によって均
一でなくなり、この２点の兼ね合いが難かしいのである
。
そこで、ここでは２つの方法を考える。１つは形状を構
成するプリミティブについて、前述の最小ドメインを設
定してプリミティブを各軸に垂直な平面を持つ直方体に
近似してしまい、各直方体に対して仕上げ加工しろを考
慮したオフセット量でオフセット処理を行なう。第２１
図はこの例を示しており、プリミティブＰ、〜Ｐ４に対
してそれぞれ最小のドメインＭＮＩ−ＭＮ４を設定した
後、仕上げしろを考慮したオフセット量でオフセット面
ＯＦＭを得ている。これは、オフセット面が工具進入方
向に対して垂直又は平行な平面のみで構成されるために
、加工効率は高まると考えられる。もう１つの方法は、
第２２図（Ａ）に示す如くオフセット処理部１１０に入
力された形状、ｉｏに対して、形状全体に十分に大きな
オフセット量で処理を行ない、同図（Ｂ）に示す如く形
状４０中に存在していた穴やミゾ等を消してしまい形状
を単純化する。次に、この単純化した形状４１に仕上げ
しろを考慮した量０ＦＳＳを差し引いたオフセット量〇
　Ｆ　Ｓ　ｌで、第２２図（ｃ）　に示す如く負のオフ
セット処理を行なう。これは先の方法と違っである程度
仕上げしろを均一に残すことが可能である。
（発明の効果） 以上のようにこの発明方法によれば、オフセット処理に
より、被加工物を含むｊス境形状と使用工具（工具ホル
ダーも含む）との千７歩チエツク（Ａ切削防止）を自動
的に行ない、作画アルゴリズムを使用することで加工可
能領域が陽に表現された工具経路を生成することができ
る。
また、仕上げしろを考慮したオフセット量によるオフセ
ット処理（２種類）により、加工効率を高めることが可
能な工具経路を生成することができる。この発明の特徴
を列挙すると下記の通りである。
（ａ）オフセット処理により、工具干渉チエツクにおけ
る３次元形状間の問題を、３次元形状と線分間の問題に
置換することで容易にすることができる。
（ｂ）面画作画機能の導入により、切削可能領域が面画
として陽に表現できる。
（Ｃ）様々な作画アルゴリズムを通用することにより、
スキャンライン法、ｖ＠郭法等の様々な工具経路を発生
することができる。
（ｄ）工具進入方向を任意に設定でき、自動的に工具干
渉チエツク等を行ない、工具経路を生成できる。
（ｅ）使用工具（工具ホルダーも含む）に応じ、また仕
上げしろを考慮したオフセット量でオフセット処理を行
なうことで、加工効゛率を高めた工具経路を生成するこ
とができる。
（ｆ）工具可動空間が陽に表現できるため、目的形状と
の比較により削り残しのチエツクが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明方法の処理形態図、第２図（八）及
び（８）はプリミティブの概念を説明するための図、第
３図は過切削例を示す図、第４図は過切削を防止するた
めに加工面とその近傍面にオフセットした例を示す図、
第５図はオーバーハングした状態のオフセット例を示す
図、第６図は最小ドメインを用いたプリミティブ抽出の
ステップ説明図、第７図は最小ドメインの概念を説明す
るための図、第８図は最小ドメイン同志の干渉チエツク
の動作例を示すフロー図、第９図（＾）及び（Ｂ）はオ
フセット処理面の決定を説明するための図、第１Ｏ図（
Ａ）及び（Ｂ）は工具系の概念図、第１１図（八）〜（
Ｃ）は工具ホルダー部を考慮したオフセット面の例を示
す図、第１２図（Ａ）〜（Ｄ）はオフセット形状と線工
具との関係を説明するための図、第１３図は工具がボー
ルエンドミルの場合のオフセット例を示す図、第１４図
は工具がフラットエンドミルの場合のオフセット例を示
す図、第１５図〜第１７図は作画アルゴリズムの等高線
作画法、スキャンライン法、レイトレーシング法の概念
を説明するだめの図、第１８図（Ａ）〜（Ｆ）はスキャ
ンライン法で工具経路を生成するステップ図、第１９図
（Ａ）〜（Ｆ）は輪郭法によるステップ図、第２０図は
レイトレーシング法を用いて深さ情報を得る説明図、第
２１図は最小ドメインをオフセットすフセット処理を用
いることによって加工効率を高めることを説明するため
の図、第２３図はＡＰＴにおけるドライブサーフェス、
パートサーフェス、チエツクサーフェスの概念図、第２
４図は従来のオフセットの方法例を示す図、第２５図は
Ｃ５Ｇによる表現の例を示す図、第２６図はＢ−Ｒｅｐ
ｓによる表現の例を示す図である。 ｌ・・・エレメント、２・・・ドメイン、３・・・プリ
ミティブ、４・・・最小ドメイン、５，６・・・線工具
、７゜ｌＯ・・・工具、８−・・ホルダー、１００・・
・形状データ入力部、１１０・・・オフセット処理部、
１２０・・・工具経路生成処理部。 出願人代理人　　安　形　雄・三 辱ｌ扇 ｆＡ）（Ｂ） 条２図 羊３　回 某４８ 第５因 第７回 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＢ）第
９図 第６　目 （Ａ　）　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）羊ｆ
２回 ｒ 第１３　目 （Ａｌ　　　　　　　　　　　（Ｂ） （ｃ）（Ｄ） （Ｅｌ　　　　　　　　　　　　（Ｆ）第１８＠ （Ａ）　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）（Ｃ）　　　
　　　　　　　（Ｄ）　　　　　　゛（Ｅ）　　　　　
　　　　　　ＣＦ））午１９　図 条２θ回 幕？１図 、４／ Ｕ 甚２２回 某２３　図 茶２４　図 茶２６面　　　　　　条ヵ国

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ＣＡＤ／ＣＡＭシステム上で、３次元形状モデル
    として表現した被加工物を含む環境形状と使用工具との
    関係を、前記環境形状の被切削面方向に前記使用工具の
    工具径に対応したオフセット処理を行なった形状と、前
    記使用工具を変換した線工具とに置換したことを特徴と
    する工具経路生成方法。
  2. （２）前記オフセット処理が仕上げしろを考慮したオフ
    セット量である特許請求の範囲第１項に記載の工具経路
    生成方法。
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