JPWO2012056554A1 - 工具経路の生成方法および生成装置 - Google Patents

Abstract

予め定められた複数の加工点Ｐ１〜Ｐ３を順次直線で結んで得られる折れ曲り直線の各々の折れ曲り点における折れ曲り角度θを算出する折れ曲り角度算出手順と、折れ曲り角度算出手順で算出された折れ曲り角度θが大きいほど、その折れ曲り点に近づくような近似曲線Ｌ５を導出する近似曲線導出手順と、近似曲線導出手順で導出された近似曲線Ｌ５に沿って工具経路ＰＡ７を生成する工具経路生成手順とを含む。

Description

本発明は、ワークの加工時における工具経路を生成する工具経路の生成方法および生成装置に関する。

この種の工具経路の生成方法として、一般に、複数の加工点を結んで得られる折れ曲がり直線を曲線近似して滑らかな工具経路を生成する、スムージング処理が知られている。このようなスムージング処理を、折れ曲り角度の大きい形状部等を含む加工経路の全てにおいて一律に行うと、所望の加工形状からの形状誤差が増大し、加工形状をかえって悪化させる場合がある。この点を考慮して例えば特許文献１には、折れ曲り直線の折れ曲り角度と所定の閾値とを比較し、その大小に応じてスムージング処理を有効化（オン）または無効化（オフ）するようにした方法が記載されている。
ところで、加工点データは、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム等を利用して作成されるのが一般的である。このため、加工面の曲率が一定であっても、各折れ曲り直線の長さ（ブロック長）にばらつきが生じ、折り曲り角度にもばらつきが生じる。したがって、上記特許文献１記載の方法のように、特定の折れ曲り角度を境にしてスムージング処理のオンオフを切り換えるようにしたのでは、加工面の曲率が一定であるにも拘わらず、スムージング処理がオンされる部位とオフされる部位とが存在し、滑らかな加工面を得ることが難しい。

特開２００９−１９９４８３号公報

本発明は、ワークの加工時における工具経路を生成する工具経路の生成方法であって、予め定められた複数の加工点を順次直線で結んで得られる折れ曲り直線の各々の折れ曲り点における折れ曲り角度を算出する折れ曲り角度算出手順と、折れ曲り角度算出手順で算出された折れ曲り角度が大きいほど、その折れ曲り点に近づくような近似曲線を導出する近似曲線導出手順と、曲線導出手順で導出された近似曲線に沿った新たな折れ曲り直線により工具経路を生成する工具経路生成手順と、を含む。
また、本発明は、ワークの加工時における工具経路を生成する工具経路の生成装置であって、予め定められた複数の加工点を順次直線で結んで得られる折れ曲り直線の各々の折れ曲り点における折れ曲り角度を算出する折れ曲り角度算出部と、折れ曲り角度算出部で算出された折れ曲り角度が大きいほど、その折れ曲り点に近づくような近似曲線を導出する近似曲線導出部と、近似曲線導出部で導出された近似曲線に沿った新たな折れ曲り直線により工具経路を生成する工具経路生成部と、を備える。

図１は、本発明の実施の形態に係る工具経路生成装置を有する工作機械全体の概略構成を示す図である。
図２Ａ〜図２Ｃは、工具経路生成の変遷を示す図である。
図３Ａ，図３Ｂは、図２Ｃのようにスムージング処理を行った場合の問題点を説明する図である。
図４は、図２Ｃのようにスムージング処理を行った場合の別の問題点を説明する図である。
図５は、図１の制御装置の構成を示すブロック図である。
図６は、図５の折れ曲り角度演算部における処理を説明する図である。
図７は、加工点が２次元データであるとした場合の、図５の経路挿入部、近似曲線演算部およびデータ抽出部における処理を説明する図である。
図８は、図５の特性記憶部に記憶された仮想ブロック長の特性を示す図である。
図９は、近似曲線の演算式を説明する図である。
図１０は、加工点が３次元データであるとした場合の、図５の経路挿入部、近似曲線演算部およびデータ抽出部における処理を説明する図である。
図１１は、本発明による効果を説明する図である。

以下、図１〜図１１を参照して、本発明による工具経路生成装置の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る工具経路生成装置を有する工作機械全体の概略構成を示す図であり、一例として立形のマシニングセンタを示している。
ベッド１上にはコラム２が立設され、コラム２には、直線送り機構を介して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に主軸頭３が支持されている。主軸頭３には、主軸を介して下向きに工具４が取り付けられている。工具４は例えばエンドミルであり、主軸頭３内のスピンドルモータにより回転駆動される。ベッド１上には、直線送り機構を介して水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能にサドル５が支持され、サドル５上にはＹ軸方向と直交する水平方向（Ｘ軸方向）に移動可能にテーブル６が支持されている。直線送り機構は、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータとにより構成される。この構成により、工具４とワークＷとが直交３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）に相対移動し、ワークＷが加工される。
スピンドルモータおよび各サーボモータは、それぞれ加工プログラムに従い制御装置１０によって制御される。加工プログラムには、予め工具経路として工具４の移動軌跡が設定され、この工具経路に沿ってワークＷに対し工具４が相対移動する。
加工プログラムは、周知のＣＡＤ／ＣＡＭシステムを利用して作成される。すなわち、ワークＷの加工形状に対応したＣＡＤデータに基づき、微小な直線指令の集まりであるＣＡＭデータが作成される。このＣＡＭデータは膨大な量の点群データからなるため、加工プログラムに適したデータ量となるように、ＣＡＭデータから所定のルールに従ってデータを間引き、加工プログラムが作成される。
図２Ａは、このようにして作成された加工プログラムによる工具経路の一例を示す図であり、比較的粗い折れ曲り直線によって工具経路ＰＡ１が示されている。加工プログラムには、折れ曲り直線の端点（加工指令点、ブロック端点あるいは単に加工点と呼ぶ）の座標データがブロック形式で与えられており、このブロック端点を順次結ぶことにより図２Ａの工具経路ＰＡ１が得られる。なお、以下では、連続した線分（図２ＡのＬ１，Ｌ２）からなる折れ曲り直線において、線分の一方Ｌ１を他方Ｌ２に向けて延長したときのＬ２と延長線とのなす角度θを折れ曲り角度と定義する。
図２Ａに示す、比較的粗い折れ曲り直線である工具経路ＰＡ１に沿って工具４を移動すると、滑らかなワークＷの加工面を得ることができない。そこで、所定の曲線近似式を用いて各加工点に対する近似曲線を演算し、近似曲線に基づいて工具経路を修正する、いわゆるスムージング処理を実行する。
図２Ｂは、スムージング処理後の工具経路の一例を示す図である。スムージング処理後は、工具経路ＰＡ２が近似曲線に沿った多点の座標データによって与えられ、滑らかな曲線となっている。このため、滑らかな加工面が得られる反面、折れ曲り角度が大きな加工点Ｐ１においては、工具経路ＰＡ２が目標とするワーク形状（点線）から大きく乖離し、所望のワーク形状が得られない。この問題を回避するために、スムージング処理を全ての加工点において一律に行うのではなく、折れ曲り角度θが大きな場合にはスムージング処理を無効化することが考えられる。
図２Ｃは、加工点における折れ曲り角度θが閾値θａより大きい場合に、スムージング処理を無効化するようにして得られた工具経路ＰＡ３の例を示す図である。このように折れ曲り角度θに応じてスムージング処理を有効化（オン）および無効化（オフ）すると、折れ曲り角度θが大きな加工点Ｐ１におけるワークＷの形状誤差を抑えることができる。
しかし、加工点データはＣＡＤ／ＣＡＭシステムを利用して作成されるため、例えば円筒面形状を加工する等、加工面ＳＦ１の曲率が一定であっても、図３Ａに示すように各折れ曲り直線の長さ（ブロック長ΔＬ）にはばらつきが生じ、折れ曲り角度θにもばらつきが生じる。そのため、スムージング処理を行った場合に、図３Ｂに示すようにスムージング処理が部分的にオフされる領域Ａが存在し、滑らかな加工面を得ることが難しい。
さらに、加工点のばらつきは、図４に示すように隣り合った工具経路間（点線領域Ａ）においても発生し、折れ曲り角度θにもばらつきが生じる。そのため、この領域Ａ内の各加工点の折れ曲げ角度θの近傍に閾値θａが設定された場合に、スムージング処理がオンされる工具経路とオフされる工具経路とが存在し、全体として滑らかな加工面を得ることができない。以上のような問題を解決するため、本実施の形態では、以下のように工具経路を生成する。
図５は、制御装置１０の構成を示すブロック図である。制御装置１０は、ワーク加工時における工具経路を生成する工具経路生成装置２０と、この工具経路に沿ってワークＷに対し工具４が相対移動するように、加工プログラムに設定されたＮＣデータに基づき工作機械の各モータを制御する数値制御装置３０とを有する。
工具経路生成装置２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭその他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、プログラム読み取り部２１と、折れ曲り角度演算部２２と、経路挿入部２３と、特性記憶部２４と、近似曲線演算部２５と、データ抽出部２６とを有する。
プログラム読み取り部２１では、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって作成された加工プログラムのブロック端点データ、すなわち、加工点の３次元座標データ（加工点データ）を順次読み込む。
折れ曲り角度演算部２２では、プログラム読み取り部２１によって読み込まれた加工点データに基づき、各加工点における折れ曲り角度θを順次算出する。例えば図６に示すように、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２の３点の加工点データが読み込まれると、Ｐ１における折れ曲り角度θ１を算出し、Ｐ３の加工点データが読み込まれると、Ｐ２における折れ曲り角度θ２を算出し、Ｐ４の加工点データが読み込まれるとＰ３における折れ曲り角度θ３を算出する。なお、全ての加工点データを読み込んだ後に、各加工点における折れ曲り角度θをまとめて算出するようにしてもよい。
経路挿入部２３では、折れ曲り角度θを算出した加工点に対し、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸のいずれにも直交する仮想軸αに沿った経路（仮想ブロックＲ）を挿入する。以下、経路挿入部２３、近似曲線演算部２５およびデータ抽出部２６では、仮想ブロックＲの概念を利用してスムージング処理を実行し、新たな工具経路を生成する。ここでは、仮想ブロックＲの説明を容易に行うために、まず、加工点が２次元の座標データによって与えられているものとして説明する。
図７は、加工点が２次元の座標データによって与えられているとした場合の仮想ブロックＲの概念図である。図中、加工点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３はそれぞれＸＹ平面上に設定され（上側の図）、各点のＸ，Ｙ成分はそれぞれＰ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）、Ｐ３（ｘ３、ｙ３）である。Ｐ１とＰ２およびＰ２とＰ３は、それぞれ線分Ｌ１およびＬ２で結ばれ、折れ曲り直線が形成されている。なお、図中の曲線ＰＡ５は、加工点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をＸＹ平面上で曲線近似することによって得られた工具経路である。
このように加工点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がＸＹ成分のみで与えられている場合、Ｘ軸とＹ軸のいずれにも直交するのはＺ軸であり、仮想軸αはＺ軸に等しい。したがって、折れ曲り角度θ２を有する加工点Ｐ２に、つまり線分Ｌ１とＬ２との間に、Ｚ軸方向に向けて仮想ブロックＲを挿入すると、線分Ｌ２がＺ軸方向にシフトされ、線分Ｌ１の端点Ｐ１，Ｐ２とシフト後の線分Ｌ２の端点Ｐ２‘，Ｐ３’とを順次結ぶ新たな折れ曲り直線が得られる。このとき、挿入される仮想ブロックＲの長さ（仮想ブロック長ΔＲ）は、予め特性記憶部２４に記憶された仮想ブロック長ΔＲの特性によって定められる。
図８は、特性記憶部２４に記憶された仮想ブロック長ΔＲの特性ｆ（θ）を示す図である。図では、折れ曲り角度θの増加に伴い仮想ブロック長ΔＲがＳ字状に増加している。すなわち、折れ曲り角度θが小さい領域Ａ（０≦θ≦θα）では、ΔＲがほぼ０であるのに対し、折れ曲り角度θが所定値θαより大きい領域Ｂ（θα＜θ≦θβ）では、折れ曲り角度θの増加に伴いΔＲが比較的大きな割合で増加し、折れ曲り角度θが所定値θβを超えた領域Ｃ（θβ＜θ）では、ΔＲはほぼ一定（＝ΔＲｍａｘ）となっている。なお、図７の加工点Ｐ２における折れ曲り角度θ２に対応した仮想ブロック長ΔＲは最大ΔＲｍａｘである。
加工点Ｐ２におけるα座標成分をα２（＝−ΔＲｍａｘ）で表すと、新たな折れ曲り直線を構成する各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ２‘，Ｐ３’のＸ，Ｙ，α成分は、それぞれＰ１（ｘ１，ｙ１，０），Ｐ２（ｘ２，ｙ２，０），Ｐ２‘（ｘ２，ｙ２，α２），Ｐ３’（ｘ３，ｙ３，α２）となる。図５の近似曲線演算部２５では、この４点の近似曲線Ｌ４（図７）を演算する。
近似曲線Ｌ４は、例えば３次ベジェ（Ｂｅｚｉｅｒ）曲線によって演算される。ベジェ曲線とは、図９に示すような４点Ｑ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の近似曲線Ｐ（ｔ）であり、演算式は次式（Ｉ）で表される。
Ｐ（ｔ）＝（１−ｔ）^３Ｑ０＋３ｔ（１−ｔ）^２Ｑ１＋３ｔ^２（１−ｔ）Ｑ２＋ｔ^３Ｑ３ ・・・（Ｉ）
ここで、ｔは、Ｑ０を始点とした曲線Ｐ（ｔ）上の道のりに相当する。上式（Ｉ）のＱ０〜Ｑ３にＸ、Ｙ，Ｚ等の各座標成分をそれぞれ代入し、０〜Ｐ（ｔ）の全長にわたってｔを変化させることで、座標成分毎にＰ（ｔ）の座標値が求まる。
具体的には、図７の近似曲線Ｌ４を求める場合、Ｑ０〜Ｑ４にそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ２‘，Ｐ３’のＸ成分ｘ１，ｘ２，ｘ２，ｘ３をそれぞれ代入し、所定ピッチでｔを変化させて、所定ピッチ毎の各点ＰｔのＸ成分を求める。同様に、Ｑ０〜Ｑ４にそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ２‘，Ｐ３’のＹ成分ｙ１，ｙ２，ｙ２，ｙ３をそれぞれ代入し、所定ピッチでｔを変化させて、所定ピッチ毎の各点ＰｔのＹ成分を求める。さらに、Ｑ０〜Ｑ４にそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ２‘，Ｐ３’のα成分０，０，α２，α２をそれぞれ代入し、所定ピッチでｔを変化させて、所定ピッチ毎の各点Ｐｔのα成分を求める。以上のようにして求められた各点Ｐｔを結ぶと、ＸＹα空間において図７の近似曲線Ｌ４が得られる。
データ抽出部２６では、近似曲線Ｌ４からα成分を除いた残りの成分、すなわち点ＰｔのＸＹ成分を抽出する。これにより図７に示すように、点ＰｔをＸＹ平面上に投影した複数の点Ｐｔ‘を得ることができ、これらＰｔ’を順次結ぶことにより、新たな工具経路ＰＡ４を生成することができる。
このようにして生成された工具経路ＰＡ４は、加工点Ｐ１〜Ｐ３を単に曲線近似して得られた工具経路ＰＡ５（図７）と比較し、工具経路の内回り量（加工点Ｐ２から工具経路ＰＡ４までの距離）が小さく、スムージングの強さが抑えられている。ここで、スムージングの強さは、加工点Ｐ２に挿入した仮想ブロック長ΔＲに応じて定まり、仮想ブロック長ΔＲは折れ曲り角度θが大きいほど長くなる（図８）。このため、折れ曲り角度θが大きいほど、スムージングの強さを抑えることができる。
なお、図７の例では、折れ曲り角度θが大きく、ブロック長ΔＲが長いため、近似曲線Ｌ４は仮想ブロックＲ上を通過し、内回り量が０となっているが、折れ曲り角度θが小さい場合には、近似曲線Ｌ４は仮想ブロックＲ上を通過せず、内回り量は０とならない。すなわち、折れ曲り角度θが図８のθβより大きい領域Ｃでは、内回り量が０となり、図２Ｃの加工点Ｐ１に示すように、スムージング処理がオフされたのと同様の結果となる。一方、折れ曲り角度θが図８のθαより小さい領域Ａでは、内回り量が大きく、図２Ｂの加工点Ｐ１に示すように、スムージング処理がオンされたのと同様の結果となる。
次に、図１０に示すように加工点Ｐ１〜Ｐ３がＸＹＺ座標によって与えられている場合のスムージング処理について説明する。この場合、折れ曲り角度演算部２２において、加工点Ｐ２における折れ曲り角度θ２を算出した後、経路挿入部２３において、線分Ｌ１と線分Ｌ２との間にＸＹＺ軸のいずれにも直交する仮想軸αに沿った仮想ブロックＲを挿入する。なお、仮想軸αは、実際には図示することができない概念上の軸であるが、図１０では便宜上図示している。図１０には、加工点Ｐ１〜Ｐ３を単にスムージング処理しただけの工具経路ＰＡ６も示されている。
仮想ブロック長ΔＲは、図８の特性ｆ（θ）によって求められ、近似曲線演算部２５では、仮想ブロックＲの挿入後の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ２‘，Ｐ３’の近似曲線Ｌ５を上式（Ｉ）によって演算する。すなわち、式（Ｉ）のＱ０〜Ｑ３に、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ２‘，Ｐ３’のＸＹＺαの各座標成分をそれぞれ代入し、０〜Ｐ（ｔ）の全長にわたってｔを変化させることで、座標成分毎にＰ（ｔ）の座標値を求める。
データ抽出部２６では、近似曲線Ｌ５からα成分を除いた残りの成分、すなわち点ＰｔのＸＹＺ成分を抽出する。これにより図１０に示すように、ＸＹＺの３次元空間に、Ｐｔに対応した点Ｐｔ‘を得ることができ、これらＰｔ’を順次結ぶことにより、新たな工具経路ＰＡ７を生成することができる。
このようにして生成された工具経路ＰＡ７は、加工点Ｐ１〜Ｐ３を単にスムージング処理して得られた工具経路ＰＡ６と比較し、工具経路の内回り量が小さく、スムージングの強さが抑えられている。
データ抽出部２６によって得られた点群データは、図示しないプログラム書き換え部に出力され、工具経路ＰＡ７に沿って加工プログラムのブロックデータが書き換えられる。この加工プログラムに基づき、数値制御装置３０が各モータの駆動を制御する。これにより工具経路ＰＡ７に沿ってワークＷが加工される。
本実施の形態に係る工具経路生成方法の動作をまとめれば次のようになる。
まず、プログラム読み取り部２１で、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって生成された加工プログラムを読み込み、折れ曲り角度演算部２２で、加工プログラムのブロック端点を順次結んで得られる折れ曲り直線の折れ曲り角度θを算出する（折れ曲り角度算出手順）。
次に、算出された折れ曲り角度θ（例えばθ２）が大きいほど、その折れ曲り点Ｐ２に近づくような近似曲線Ｌ５を導出し（曲線導出手順）、この近似曲線Ｌ５に沿って工具経路ＰＡ７を生成する（工具経路生成手順）。
この場合、経路挿入部２３では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ直交する仮想軸αに平行に、かつ、折れ曲り角度θ２に応じた仮想ブロック長ΔＲを有する仮想ブロックＲを、折れ曲り点Ｐ２に挿入する。これにより加工点Ｐ２，Ｐ３がそれぞれ仮想軸αに沿って仮想ブロック長ΔＲ分だけ平行移動し、仮想点Ｐ２‘，Ｐ３’が設定される。次いで、近似曲線演算部２５で、４点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ２‘，Ｐ３’の近似曲線Ｌ５を演算し、データ抽出部２６で、近想曲線Ｌ５のＸＹＺ成分を抽出し、３次元空間の点群データにより新たな工具経路ＰＡ７を生成する。
以上のようにして工具経路ＰＡ７を生成することで、折れ曲り角度θ２に応じてスムージングの強弱を変更することができ、スムージング処理による工具経路の内回り量を最適化することができる。つまり、仮想ブロック長ΔＲはスムージングの強さに対応し、折れ曲り角度θが大きい場合には、内回り量が小さく（スムージングが弱く）、折れ曲り角度θが小さい場合には、内回り量が大きく（スムージングが強く）なる。このため、同一の工具経路または隣り合う工具経路間で加工点の位置がばらつき、折れ曲り角度θにばらつきが生じている場合であっても、ワークＷを滑らかに加工しつつ、精度よいワーク形状を得ることができる。
図１１は、折れ曲り角度θと閾値θａとの大小に応じてスムージング処理をオンオフする場合のスムージング強さの特性ｆ１（点線）と本実施の形態によりスムージング処理を行う場合のスムージング強さの特性ｆ２（実線）とを示す図である。なお、スムージング強さは、上述したように折れ曲り点の内回り量に相当する。
特性ｆ１によれば、例えば隣り合った加工点Ｐ１，Ｐ２の折れ曲り角度がそれぞれθ１とθ２であったときに、加工点Ｐ１でスムージング処理がオン（スムージング強さ最大）となり、加工点Ｐ２でスムージング処理がオフ（スムージング強さ０）となる。このため、折れ曲り角度θはそれほど変化していないにも拘わらず、スムージングの強さが急激に変化し、滑らかな加工面を得ることが困難となる。これに対し、特性ｆ２によれば、折れ曲り角度がθ１とθ２の場合において、スムージング強さの変化は小さく、滑らかな加工面を得ることができる。
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）複数の加工点を順次直線で結んで得られる折れ曲り直線の各折れ曲り点における折れ曲り角度θを算出し、この折れ曲り角度θが大きいほどその折れ曲り点に近づくような近似曲線Ｌ５（図１０）を導出し、近似曲線Ｌ５に沿って工具経路ＰＡ７を生成するようにした。これにより、ワークＷの加工形状の誤差を抑えつつ、折れ曲り角度θにばらつきが生じている場合であっても、滑らかな加工面を得ることができる。
（２）ＸＹＺ軸にそれぞれ直交し、かつ、折れ曲り角度θに応じた長さの仮想ブロックＲを挿入し、仮想ブロック挿入後の折れ曲り直線の近似曲線Ｌ５を演算するようにしたので、折れ曲り角度θが大きいほど折れ曲り点に近づくような近似曲線Ｌ５を容易に導出することができる。
（３）近似曲線Ｌ５からＸＹＺ成分を抽出して得られた点群データに基づき工具経路ＰＡ７を生成するので、仮想ブロックＲを用いた近似曲線Ｌ５から３次元空間の工具経路ＰＡ７を容易に生成することができる。この場合、仮想軸αはＸＹＺ軸のいずれにも直交するので、仮想軸αの成分を除去しても他のＸＹＺの座標成分に影響を与えない。
（４）仮想ブロック長ΔＲの特性ｆ（θ）をほぼ３つの領域Ａ〜Ｃに分け（図８）、折れ曲り角度θが小さい領域Ａおよび大きい領域Ｃでは仮想ブロック長ΔＲをほぼ一定とするとともに、折れ曲り角度θがθα以上かつθβ以下の中間領域Ｂでは、折れ曲り角度θの増加に伴い仮想ブロック長ΔＲが徐々に長くなるようにした。これにより折れ曲り角度θの大きさに応じてスムージング強さの変化率を変更することができ、スムージング強さを折れ曲り角度θに応じた一定の変化率で変化させる場合に比べ、加工点位置のばらつきに応じた良好なスムージングが可能となる。
本発明は、折れ曲り角度θに応じてスムージングの強さを変更することを特徴とするのであり、折れ曲り角度θが大きいほど、その折れ曲り点に近づくようなスムージング処理を実行し、スムージング処理後の新たな折れ曲り直線により工具経路ＰＡ５を生成するのであれば、スムージング処理手順としての近似曲線導出手順と工具経路生成手順の構成はいかなるものでもよい。すなわち仮想ブロックＲを挿入することなく、折れ曲り角度θが大きいほどその折れ曲り点に近づくように工具経路を生成するようにしてもよい。
上記実施の形態では、連続した３つの加工点（第１の加工点Ｐ１、第２の加工点Ｐ２、第３の加工点Ｐ３）を順次直線で結んだ折れ曲り直線において、中間の加工点Ｐ２における折れ曲り角度θが大きいほど、ＸＹＺ軸にそれぞれ直交する仮想軸αに沿った移動量が大きくなるように加工点Ｐ２，Ｐ３をそれぞれ仮想軸αに沿って同一方向に平行移動して仮想点（第１の仮想点Ｐ２’、第２の仮想点Ｐ３’）を設定するとともに、これら各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ２’，Ｐ３’の近似曲線Ｌ５を演算するようにしたが、折れ曲り角度θが大きいほどその折れ曲り点に近づくような近似曲線を導出するのであれば、近似曲線導出手順の構成はいかなるものでもよい。
なお、上記実施の形態では、プログラム読み取り部２１でＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって作成された加工プログラムを読み込んで、折れ曲り角度演算部２２で各々の折れ曲り点における折れ曲り角度θを演算するようにしたが、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを介さずに初期の加工プログラムを作成してもよい。折れ曲り角度算出部の構成はこれに限らない。経路挿入部２３で折れ曲り点に仮想軸αを挿入し、近似曲線演算部２５でベジェ曲線により曲線近似を行って近似曲線Ｌ５を求めるようにしたが、Ｂスプライン曲線やＮＵＲＢＳ曲線等、他の曲線による曲線近似を行って近似曲線Ｌ５を求めるようにしてもよく、近似曲線導出部の構成は上述したものに限らない。データ抽出部２６で近似曲線Ｌ５のＸＹＺ成分を抽出して工具経路ＰＡ７を生成するようにしたが、ＸＹＺ成分を抽出した後、さらに所定数のデータを間引いて工具経路を生成するようにしてもよく、工具経路生成部の構成は上述したものに限らない。
上記実施の形態では、工作機械に設けられる制御装置１０に、工具経路生成装置２０と数値制御装置３０とを設けるようにしたが、数値制御装置２０内に工具経路生成装置３０を設けるようにしてもよい。また、制御装置１０とは別に、工具経路生成装置２０を設けるようにしてもよい。上記実施の形態では、工具経路生成装置１０をマシニングセンタに適用するようにしたが、ワークの加工時における工具経路を生成する必要のある他の工作機械にも、本発明の工具経路生成装置を同様に適用可能である。
本発明によれば、折れ曲り点における折れ曲り角度が大きいほど、その折れ曲り点に近づくようなスムージング処理を実行し、スムージング処理後の新たな折れ曲り直線により工具経路を生成するようにしたので、ワークの加工形状誤差を抑えつつ、折れ曲り角度にばらつきがあっても滑らかな加工面を得ることができる。

１０ 制御装置
２０ 工具経路生成装置
２１ プログラム読み取り部
２２ 折れ曲り角度演算部
２３ 経路挿入部
２４ 特性記憶部
２５ 近似曲線演算部
２６ データ抽出部
３０ 数値制御装置
Ｌ４，Ｌ５ 近似曲線
ＰＡ１〜ＰＡ７ 工具経路

Claims (4)

1. ワークの加工時における工具経路を生成する工具経路の生成方法であって、
   予め定められた複数の加工点を順次直線で結んで得られる折れ曲り直線の各々の折れ曲り点における折れ曲り角度を算出する折れ曲り角度算出手順と、
   前記折れ曲り角度算出手順で算出された折れ曲り角度が大きいほど、その折れ曲り点に近づくようなスムージング処理を実行し、スムージング処理後の新たな折れ曲り直線により工具経路を生成するスムージング処理手順と、
   を含むことを特徴とする工具経路の生成方法。
2. ワークの加工時における工具経路を生成する工具経路の生成方法であって、
   予め定められた複数の加工点を順次直線で結んで得られる折れ曲り直線の各々の折れ曲り点における折れ曲り角度を算出する折れ曲り角度算出手順と、
   前記折れ曲り角度算出手順で算出された折れ曲り角度が大きいほど、その折れ曲り点に近づくような近似曲線を導出する近似曲線導出手順と、
   前記近似曲線導出手順で導出された近似曲線に沿って工具経路を生成する工具経路生成手順と、
   を含むことを特徴とする工具経路の生成方法。
3. 請求項２に記載の工具経路の生成方法において、
   前記近似曲線導出手順では、第１の加工点と第２の加工点と第３の加工点とを順次直線で結んで折れ曲り直線が形成されたとき、前記折れ曲り角度算出手順で算出された前記第２の加工点における折れ曲り角度が大きいほど、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸にそれぞれ直交する仮想軸に沿った移動量が大きくなるように、前記第２の加工点および前記第３の加工点をそれぞれ前記仮想軸に沿って同一方向に平行移動して第１の仮想点および第２の仮想点を設定するとともに、前記第１の加工点と前記第２の加工点と前記第１の仮想点と前記第２の仮想点との近似曲線を演算し、
   前記工具経路生成手順では、前記近似曲線のＸ成分、Ｙ成分およびＺ成分を抽出して得られた点群データに基づき前記工具経路を生成する工具経路の生成方法。
4. ワークの加工時における工具経路を生成する工具経路の生成装置であって、
   予め定められた複数の加工点を順次直線で結んで得られる折れ曲り直線の各々の折れ曲り点における折れ曲り角度を算出する折れ曲り角度算出部と、
   前記折れ曲り角度算出部で算出された折れ曲り角度が大きいほど、その折れ曲り点に近づくような近似曲線を導出する近似曲線導出部と、
   前記近似曲線導出部で導出された近似曲線に沿って工具経路を生成する工具経路生成部と、
   を備えることを特徴とする工具経路の生成装置。

Images