KR101880918B1 - 컴퓨터 툴 경로 생성 - Google Patents
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Abstract
워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법으로서, 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는 상기 워크피스에 대한 상기 툴을 위한 툴 경로를 설정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 자동화된 툴 경로 설계 및 컴퓨터 제어 기계가공 및 그에 의해 생산된 제품을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
하기의 공개 개시물은 관련 기술의 현재 상태를 나타내는 것으로 믿어지고, 본 문에 참조에 의해 통합된다:
미국 특허 번호: 4,745,558; 4,907,164; 5,363,308; 6,363,298; 6,447,223; 6,591,158; 7,451,013; 7,577,490, 및 7,831,332; 및
미국 특허 공개 번호 제 2005/0256604호.
본 발명은 자동화된 툴 경로 설계 및 컴퓨터 제어 기계가공 및 그에 의해 생산된 제품을 위한 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령을 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법으로서, 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도(maximum permitted engagement angle)를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는 상기 워크피스에 대한 상기 툴을 위한 툴 경로를 설정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 대응하여, 상기 설정 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
바람직하게는, 상기 툴 경로는 복수의 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 툴 경로 설정단계는 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
또한, 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 컴퓨터 제어 기계 툴을 채용하여 워크피스를 기계가공하기 위한 방법으로서, 툴 경로를 따라 상기 툴을 지향시키는 단계를 포함하는 방법이 제공되고, 여기서 상기 툴과 상기 워크피스 사이의 맞물림 각도는 미리 선택된 최대 허용 맞물림 각도와 미리 선택된 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화된다.
추가로, 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라 워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치제어 기계를 제어하기 위한 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치로서, 상기 맞물림 각도가 미리 선택된 최대 허용 맞물림 각도와 미리 선택된 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는 상기 워크피스에 대해 툴을 위한 툴 경로를 설정하도록 동작가능한 툴 경로 설정 엔진을 포함하는 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는, 다른 제약을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지하도록 동작한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 물건을 제조하는 비용을 최소화하도록 동작하여, 상기 비용이 상기 제조 기간 동안 상기 기계를 동작시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 가해진 마모의 비용의 조합이 된다. 본 문단에서 참조된 바람직한 특징들은 또한 본 발명의 모든 적절한 청구된 실시예에 적용가능하다.
바람직하게는, 상기 툴 경로는 복수의 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 툴 경로 설정 단계는 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다. 본 문단에서 참조된 바람직한 특징들은 또한 본 발명의 모든 적절한 청구된 실시예에 적용가능하다.
바람직하게는, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다. 본 문단에서 참조된 바람직한 특징들은 또한 본 발명의 모든 적절한 청구된 실시예에 적용가능하다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 단계를 포함한다. 본 문단에 참조된 바람직한 특징들은 또한 본 발명의 모든 적절한 청구된 실시예들에 적용가능하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 자동화된 컴퓨터 제어 기계로서, 상기 툴과 상기 워크피스 사이의 맞물림 각도가 미리 선택된 최대 허용 맞물림 각도와 미리 선택된 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는 상기 워크피스에 대해 툴 경로를 따라 회전 절단 툴을 지향시키도록 동작하는 컨트롤러를 포함하는 기계가 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 툴 경로를 따라서 회전 절단 툴을 지향시킴으로써 컴퓨터 제어 기계를 이용하여 기계가공된 워크피스로부터 제조된 물건이 제공되고, 여기서, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 맞물림 각도는 미리 선택된 최대 허용 맞물림 각도와 미리 선택된 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법으로서, 회전 절단 툴에 의해 제거될 워크피스의 영역을 선택하는 단계, 상기 워크피스의 영역 내에서의 상기 회전 절단 툴을 위한 비대칭 나선 툴 경로를 설정하는 단계를 포함하고, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 영역의 부분을 최대화하는 방법이 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 트로코이드 형(trochoidal) 툴 경로를 따라 이동하는 툴에 의해 제거되는 워크피스의 영역의 잔여 부분에서의 회전 절단 툴을 위한 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대해 상기 비대칭 나선 툴 경로와 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 대응하여, 상기 설정 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
바람직하게는, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 복수의 나선 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 비대칭 나선 툴 경로 설정단계는 상기 나선 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
바람직하게는, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 수렴 나선 툴 경로 및 발산 나산 툴 경로 중 하나이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 컴퓨터 제어 기계 툴을 채용하여 워크피스를 기계가공하기 위한 방법으로서, 회전 절단 툴에 의해 제거될 워크피스의 영역을 선택하는 단계, 및 상기 워크피스의 영역 내에서의 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 상기 툴을 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 영역의 부분을 최대화하는 방법이 더 제공된다. 바람직하게는, 상기 방법은 또한 트로코이드 형 툴 경로를 따라 이동하는 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 영역의 잔여 부분에서 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라서 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치로서, 회전 절단 툴에 의해 제거될 워크피스의 영역을 선택하고, 상기 워크피스의 영역 내에서 상기 회전 절단 툴을 위한 비대칭 나선 툴 경로를 설정하기 위한 툴 경로 설정 엔진을 포함하고, 나선 툴 경로는 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 워크피스의 영역의 부분을 최대화하는 장치가 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 툴 경로 설정 엔진은 또한 트로코이드 형 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 툴에 의해 제거되는 워크피스의 영역의 잔여 부분에서의 상기 회전 절단 툴을 위한 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하도록 동작한다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대해 상기 비대칭 나선 툴 경로와 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키도록 동작한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
바람직하게는, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 복수의 나선 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 비대칭 나선 툴 경로 설정단계는 상기 나선 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 고려하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
바람직하게는, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 수렴 나선 툴 경로 및 발산 나산 툴 경로 중 하나이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 자동화된 컴퓨터 제어 기계로서, 회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하고, 상기 워크피스의 영역 내에서 비대칭 나선 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키도록 동작하는 컨트롤러를 포함하고, 나선 툴 경로는 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 워크피스의 상기 영역의 부분을 최대화하는 기계가 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 컨트롤러는 또한 상기 트로코이드 형 툴 경로를 따라 이동하는 상기 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 영역의 잔여 부분에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키도록 동작한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하고, 상기 워크피스의 상기 영역 내에서의 비대칭 나선 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시킴으로써 컴퓨터 제어 기계 툴을 이용하여 기계가공되는 워크피스로부터 제조되는 물건로서, 나선 툴 경로가 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 영역의 부분을 최대화시키는 물건이 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 물건은 상기 트로코이드 형 툴 경로를 따라 이동하는 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 영역의 잔여 부분에서 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라서 상기 회전 절단 툴을 지향시킴으로써 제조된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법으로서, 회전 절단 툴에 의해 제거될 워크피스의 영역을 선택하는 단계, 비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계, 및 상기 영역의 잔여 부분을 제거하기 위해 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함하고, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 영역을 제거하는 데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작하는 방법이 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대해 상기 비대칭 나선 툴 경로와 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 대응하여, 상기 설정 단계는 또한, 다른 제약 사항을 고려하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
바람직하게는, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 복수의 나선 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 비대칭 나선 툴 경로 설정단계는 상기 나선 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이 된다.
바람직하게는, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
바람직하게는, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 수렴 나선 툴 경로 및 발산 나산 툴 경로 중 하나이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 컴퓨터 제어 기계 툴을 채용하는 워크피스를 기계가공하기 위한 방법으로서, 회전 절단 툴에 의해 제거될 워크피스의 영역을 선택하는 단계, 비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계, 및 상기 워크피스의 영역의 잔여 부분 내에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라서 상기 툴을 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 영역을 제거하는 데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작한다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치로서, 회전 절단 툴에 의해 제거될 워크피스의 영역을 선택하고, 비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 영역의 제 1 부분을 선택하고, 및 상기 영역의 잔여 부분을 제거하기 위한 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하도록 동작하는 툴 경로 설정 엔진을 포함하는 장치가 제공되고, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 영역을 제거하는 데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작한다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대해 상기 비대칭 나선 툴 경로와 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키도록 동작한다. 바람직하게는, 상기 설정 단계는 또한 상기 물건의 제조 비용을 최소화하도록 동작하여, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
바람직하게는, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 복수의 나선 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 비대칭 나선 툴 경로 설정단계는 상기 나선 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
바람직하게는, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 수렴 나선 툴 경로 및 발산 나산 툴 경로 중 하나이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 자동화된 컴퓨터 제어 기계로서, 회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하고, 비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 영역의 제 1 부분을 선택하고, 및 상기 워크피스의 영역 내에서 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키도록 동작하는 컨트롤러를 포함하는 기계가 더 제공되고, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 영역을 제거하는데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하고, 비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 영역의 제 1 부분을 선택하고, 및 상기 워크피스의 상기 영역 내에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시킴으로써 컴퓨터 제어 기계 툴을 이용하여 기계가공되는 워크피스로부터 제조되는 물건이 더 제공되고, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 영역을 제거하는데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 물건에 포함되지 않을 워크피스의 부분들을 제거함으로써 상기 워크피스로부터 상기 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법으로서, 워크피스로부터 제조될 원하는 물건의 단면을 고려하는 단계, 섬(islands)으로서 제거되지 않을 상기 워크피스 표면 상의 단면의 분리된 영역들을 형성하는 단계, 섬을 가지지 않은 영역내에서의 툴 경로의 설정을 시작하는 단계, 및 툴 경로가 섬과 만났을 때 상기 섬을 둘러싼 호(moat)를 형성하는 호 툴 경로를 설정하는 단계를 포함하는 방법이 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 섬, 상기 섬을 둘러싸는 호 및 제거된 영역으로서 상기 워크피스로부터 이미 제거된 섬들을 포함하는 복합 영역(composite region)을 설정하는 단계, 및 상기 제거된 영역들을 포함하지 않는 상기 워크피스의 잔여 영역들을 제거하도록 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대한 상기 호 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 반응하여, 상기 설정 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로는 복수의 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 설정단계는 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고,여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 컴퓨터 제어 기계 툴을 채용하여 워크피스를 기계가공하기 위한 방법으로서, 워크피스로부터 제조될 원하는 물건의 단면을 고려하는 단계, 섬으로서 제거되지 않을 상기 워크피스 표면 상의 단면의 분리된 영역들을 형성하는 단계, 섬을 가지지 않은 영역 내에서의 툴 경로를 따라 최초로 상기 툴을 지향시키는 단계, 및 섬과 툴 경로가 만났을 때 상기 섬을 둘러싼 호(moat)를 형성하는 호 툴 경로를 따라 상기 툴을 지향시키는 단계를 포함하는 방법이 더 제공된다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치제어 기계를 제어하기 위한 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치로서, 워크피스로부터 제조될 원하는 물건의 단면적을 고려하고, 섬으로서 제거되지 않을 상기 워크피스 표면 상의 단면의 분리된 영역들을 형성하고, 섬들을 가지지 않은 영역내에서의 툴 경로의 설정을 시작하고, 및 섬과 툴 경로가 만났을 때 상기 섬을 둘러싼 호를 형성하는 호 툴 경로를 설정하도록 동작하는 툴 경로 설정 엔진을 포함하는 장치가 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 설정 엔진은 상기 섬, 상기 섬을 둘러싸는 호 및 제거된 영역으로서 상기 워크피스로부터 이미 제거된 영역들을 포함하는 복합 영역(composite region)을 형성하고, 및 상기 제거된 영역들을 포함하지 않는 상기 워크피스의 잔여 영역들을 제거하도록 툴 경로를 설정하도록 동작한다.
바람직하게는, 상기 설정 엔진은 또한 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하고, 상기 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하고, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대한 상기 호 툴 경로를 설정하도록 동작한다.
바람직하게는, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 대응하여, 상기 설정 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로는 복수의 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 설정단계는 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고,여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 자동화된 컴퓨터 제어 기계로서, 워크피스로부터 제조될 원하는 물건의 단면적을 고려하고, 섬으로서 제거되지 않을 상기 워크피스 표면 상의 단면의 분리된 영역들을 형성하고, 섬을 가지지 않은 영역내에서의 툴 경로를 따라 상기 툴을 최초로 지향시키고, 및 섬과 툴 경로가 만났을 때 상기 섬을 둘러싼 호를 형성하는 툴 경로를 따라 상기 툴을 지향시키도록 동작하는 컨트롤러를 포함하는 기계가 더 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 제조될 원하는 물건의 단면을 고려하고, 섬으로서 제거되지 않을 상기 워크피스 표면 상의 단면의 분리된 영역들을 형성하고, 섬을 가지지 않은 영역내에서의 툴 경로를 따라 최초로 상기 툴을 지향시키고, 및 섬과 툴 경로가 만났을 때 상기 섬을 둘러싼 호를 형성하는 툴 경로를 따라 상기 툴을 지향시킴으로써 컴퓨터 제어 기계 툴을 이용하여 기계가공되는 워크피스로부터 제조되는 물건이 더 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 물건에 포함되지 않을 워크피스의 부분들을 제거함으로써 상기 워크피스로부터 상기 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법으로서, 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 영역을 상기 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 개방 영역을 식별하는 단계, 및 상기 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널을 상기 영역내에 형성하여, 상기 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할하는 단계를 포함하는 방법이 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 트로코이드 형 툴 경로를 따라 이동하는 툴에 의해 제거되는 분리 채널 내의 상기 회전 절단 툴을 위한 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대해 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
추가로, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 반응하여, 상기 설정 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 컴퓨터 제어 기계 툴을 채용하여 워크피스를 기계가공하기 위한 방법으로서, 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 영역을 상기 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 개방 영역을 식별하는 단계, 및 상기 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널 내에서의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 툴을 지향시켜, 상기 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할하는 단계를 포함하는 방법이 더 제공된다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 물건에 포함되지 않을 워크피스의 부분들을 제거함으로써 상기 워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치제어 기계를 제어하기 위한 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치로서, 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 영역을 상기 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 개방 영역을 식별하고, 및 상기 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널을 상기 영역내에 형성하여, 상기 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할하도록 동작하는 툴 경로 설정 엔진을 포함하는 장치가 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 툴 경로 설정 엔진은 또한 트로코이드 형 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 툴에 의해 제거되는 상기 분리 채널에 상기 회전 절단 툴을 위한 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하도록 동작한다.
추가로, 상기 설정 단계는 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대해 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
추가로, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 반응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 고려하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 자동화된 컴퓨터 제어 기계로서, 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 영역을 상기 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 개방 영역을 식별하고, 및 상기 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 툴을 지향시켜, 상기 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할하도록 동작하는 컨트롤러를 포함하는 기계가 더 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 영역을 상기 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 개방 영역을 식별하고, 및 상기 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널을 상기 영역에서 형성하여, 상기 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할함으로써 컴퓨터 제어 기계 툴을 이용하여 기계가공되는 워크피스로부터 제조되는 물건이 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 물건은 상기 트로코이드 형 툴 경로를 따라 이동하는 툴에 의해 제거되는 상기 분리 채널에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라서 상기 회전 절단 툴을 지향시킴으로써 제조된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 물건에 포함되지 않는 워크피스의 부분들을 제거함으로써 상기 워크피스로부터 상기 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법으로서, 트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 상기 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하는 단계, 및 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을 제거될 상기 영역에서 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라서 이동하는 툴에 의해 제거되는 상기 분리 채널에서 상기 회전 절단 툴을 위해 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대해 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
추가로, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 반응하여, 상기 설정 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 기간 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 컴퓨터 제어 기계 툴을 채용하여 워크피스를 기계가공하기 위한 방법으로서, 트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 상기 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하는 단계, 및 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을 제거될 상기 영역에 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 더 제공된다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 물건에 포함되지 않는 워크피스의 부분들을 제거함으로써 상기 워크피스로부터 상기 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치로서, 트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 상기 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하고, 및 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을 제거될 상기 영역에 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하도록 동작하는 툴 경로 설정 엔진을 포함하는 장치가 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 툴 경로 설정 엔진은 또한 트로코이드 형 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 툴에 의해 제거되는 상기 분리 채널에서의 상기 회전 절단 툴을 위한 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하도록 동작한다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계, 및 상기 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변화하도록 하기 위해 상기 워크피스에 대해 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 물건을 제조하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고, 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
추가로, 상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고, 여기서, 컴퓨터 수치 제어 기계, 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한, 다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계, 상기 변화하는 맞물림 각도에 대응하여 상기 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 상기 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계, 및 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 기계가공하는 비용을 최소화하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 비용은 상기 기계가공의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 기계가공 동안 상기 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 자동화된 컴퓨터 제어 기계로서, 트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 상기 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하고, 및 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널에서의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 툴을 지향시켜, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하도록 동작하는 컨트롤러를 포함하는 기계가 더 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하고, 및 상기 영역과 상기 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을 제거될 상기 영역에 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성함으로써 컴퓨터 제어 기계 툴을 이용하여 기계가공된 워크피스로부터 제조된 물건이 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 물건은 상기 트로코이드 형 툴 경로를 따라 이동하는 상기 툴에 의해 제거되는 상기 분리 채널에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴을 따라서 상기 회전 절단 툴을 지향시킴으로써 또한 제조된다.
본 발명은 도면과 함께 취해진 하기의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1a 내지 1s-2는 본 발명을 이해하는 데에 도움이 되는 일련의 간략화된 예시이다;
도 2a 내지 2l-2는 본 발명을 이해하는 데에 도움이 되는 또다른 일련의 간략화된 예시이다;
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일부 측면을 예시하는 간략화된 화면 샷이다;
도 4a 및 4b는 도 1a 내지 1s-2 및 도 2a 내지 2l-s 중 특정한 것들에서 보다 일반적으로 예시된 기능의 상세사항의 간략화된 예시이다.
도 1a 내지 1s-2는 본 발명을 이해하는 데에 도움이 되는 일련의 간략화된 예시이다;
도 2a 내지 2l-2는 본 발명을 이해하는 데에 도움이 되는 또다른 일련의 간략화된 예시이다;
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일부 측면을 예시하는 간략화된 화면 샷이다;
도 4a 및 4b는 도 1a 내지 1s-2 및 도 2a 내지 2l-s 중 특정한 것들에서 보다 일반적으로 예시된 기능의 상세사항의 간략화된 예시이다.
본 발명은 원자재(stock material)로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법의 다양한 측면, 상기 명령어를 채용하는 원자재를 기계가공하는 방법, 상기 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치, 상기 명령어를 이용하여 원자재로부터 물건을 제조하도록 동작하는 수치 제어 기계, 및 상기 명령어를 이용하여 제조된 물건의 다양한 측면에 관한 것이다.
본 발명은, 자신의 다양한 측면에서, 일련의 도면에 대해 이하 기술되며, 그는 먼저 제조될 물건의 예시, 기계가공될 원자재에 대한 물건의 시뮬레이션된 오버레이 및 본 발명에 따라 생성된 명령어에 의해 산출되는 기계가공 단계들의 시퀀스 를 설명한다. 순차적인 기계가공 단계들이 예시되었지만 본 발명은 기계가공 방법에 한정되는 것이 아니고 상술한 바와 같이 명령어, 그를 생성하는 장치, 그것들을 실행하고 그에 의해 산출된 결과를 가져오는 장치로 확장된다.
"연산"이라는 용어는 원자재의 특정 영역의 기계가공에서 채용될 순차적인 기계가공의 단계들을 산출하는 명령어들의 생성을 가리키도록 전반적으로 사용된다. "연산하다", "연산"의 정의 및 연산은 대응하는 의미를 가진다.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따라 제조될 수 있는 물건의 예인 물건(100)의 각각의 도면 및 탑 뷰의 예시이다. 물건(100)의 설정은 본 발명의 다양한 특정한 특징을 예시하도록 선택된다. 종래 3축 CNC 기계 툴에 의해 기계가공될 수 있는 임의의 적절한 3차원 물건이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조될 수 있다는 것에 유의하라.
도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 물건(100)는 본문에 참조번호(104, 106, 108, 110, 및 112)로 지정되어있는 5개의 돌출부가 연장되어있는 전체적으로 평평한 베이스 부(102)를 가지는 것으로 도시된다. 도 1c는 물건(100)의 아웃라인에 의해 겹쳐져 있는 원자재(114)를 도시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 본 발명의 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법을 이용하여, 툴 경로 설계자는 SOLIDWORKS®와 같은 표준 CAD 포맷으로 물건(100)의 CAD 도면에 액세스한다. 설계자는 메뉴로부터 물건(100)의 제조에 사용될 특정한 기계 툴을 선택하고 물건을 제조하는 데에 필요한 각각의 기계가공 기능을 수행하기 위해 특정한 회전 절단 툴을 선택한다.
간략화를 위해, 예시된 물건(100)는 단일 기계가공 기능에 의해 제조될 수 있는 물건이 되도록 선택되고, 본 발명의 적용가능성은 단일 기계가공 기능에 의해 제조될 수 있는 물건에 한정되지 않는 것이 이해될 것이다.
툴 경로 설계자는 그런다음 물건(100)의 제조에 사용될 원자재의 지오메트리를 형성한다. 이는 본 발명의 자동화된 컴퓨터 구현 장치에 의해 자동으로 또는 툴 경로 설계자에 의해 수동으로 수행될 수 있다. 툴 경로 설계자는 그런다음 예를 들면 INCONEL® 718과 같은 원자재를 구성하는 재료를 특정한다. 본 발명은 기계 툴, 회전 절단 툴 및 재료의 특성에 기초하여 다양한 동작 파라미터를 연산하기 위해 툴 경로 설계자에 의한 기계 툴, 회전 절단 툴, 및 재료의 선택을 활용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 일련의 디스플레이 화면이 최소 및 최대 표면 절단 속도, 최소 및 최대 칩 두께, 최소 및 최대 피드 속도, 최소 및 최대 스핀들 회전 속도, 회전 절단 툴과 워크피스 사이의 최소 및 최대 맞물림 각도, 축의 절단 깊이, 기계가공 전진(aggressiveness) 레벨과 같은 다양한 동작 파라미터를 나타내는 디스플레이를 툴 경로 설계자에 제공하기 위해 채용된다. 이러한 일련의 디스플레이 화면의 예시는 도 3a-3d에 표시된다.
툴 경로 설계자는 특히 기계가공 전진 레벨과 같은 일부 파라미터에서의 변화에서 허용범위(latitude)가 주어진다. 바람직하게는, 툴 경로 설계자는 또한 시스템에게 예를 들면 최적화한 기계가공 시간, 절단 툴에 가해진 마모도, 기계가공 비용 또는 그의 조합이 달성되기 위한 파라미터를 선택하도록 지시한다. 상술한 동작 파라미터의 일부에 대해 값의 범위가 툴 경로 설계자에 디스플레이되었지만, 본 발명은 또한 채용될 모든 동작 파라미터에 대해 최적의 동작 값을 연산한다는 것이 이해될 것이다.
도 3a-3d의 디스플레이 화면과 같은 화면상에 나타나는 모든 파라미터들이 최종결정되면(finalized), 워크피스를 기계가공하기 위한 툴 경로가 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 연산된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 툴 경로의 연산은 원자재(114)에서의 툴 경로의 실제 진행을 예시하는 도 1a 내지 1s-2를 참조하여 이하 기술된다.
툴 경로가 회귀적으로 연산되어, 먼저 툴 경로의 제 1 툴 경로 세그먼트가 워크피스의 최초 영역을 위해 연산되고, 그런다음 툴 경로의 후속하는 순차적인 툴 경로 세그먼트가 워크피스의 나머지 영역의 최초 영역을 위해 유사하게 연산되는 것이 본 발명의 특정한 특징이다. 원하는 물건에 대한 전체 워크피스를 기계가공하기 위한 툴 경로가 연산될 때까지, 추가적인 후속하는 순차적인 툴 경로 세그먼트가 유사하게 연산된다.
먼저, 그 위에 겹쳐진 물건(100)의 아웃라인을 가지고 지정된 절단 축 깊이와 동일한 깊이를 가진 원자재의 제 1 단면이 연산된다. 이러한 단면은 도 1d에 개략적으로 예시되고 참조번호(116)로 지정된다. 단면(116)은 단면(116)의 깊이에서 돌출부(104, 106, 108, 110, 및 112)의 단면에 각각 대응하는 복수의 섬(island)(105, 107, 109, 111 및 113) 및 외부 경계(118)를 가지는 것을 특징으로 한다. 섬(105, 107, 109, 111 및 113)은 전체적으로 회전 절단 툴의 반경보다 조금 더 큰 거리 만큼 돌출부(104, 106, 108, 110 및 112)의 단면에 대해 외부로 오프셋되어 있어서, 섬을 둘러싸는 툴 경로를 기계가공할 때 협소한 마무리 폭이 추후의 단계에서 마지막으로 기계가공되도록 남아있다는 것이 이해될 것이다.
단면(116)의 축 깊이는 물건(100)의 기계가공시 제 1 페이즈인 제 1 스텝 다운을 구성한다는 것이 이해될 것이다. 전체적으로, "스텝다운"이라는 용어는 일정한 깊이에서의 단일한 기계가공 페이즈를 기술하기 위해 사용된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 물건(100)의 기계가공의 완료는 단면(119, 120)에 대응하는 2개의 추가적인 스텝 다운을 필요로한다. 따라서, 단면(116)의 연산에 후속하여, 단면(119 및 120)에 대응한 제 2 스텝 다운과 그 이후의 제 3 스텝 다운이 연산된다. 바람직하게는, 후속하는 스텝 다운들 사이의 수직 거리는 일반적으로 회전 절단 툴의 직경의 1 내지 4 배이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 기계가공 영역은 먼저 단면(116)에서 자동으로 식별된다. 바람직하게는 그의 외부 경계의 특성에 의해 분류되는 3개 유형의 기계가공 영역이 있다. 전체적으로, 상기 영역이 회전 절단 툴의 수평방향 전진에 의해 상기 영역의 외부로부터 회전 절단 툴에 의해 도달될 수 있는 영역의 경계의 세그먼트를 "개방 에지"라고 한다. 모든 기타 경계 세그먼트는 전체적으로 "닫힌 에지"라고 한다.
3가지 유형의 기계가공 영역은 하기와 같이 분류된다:
유형 Ⅰ-영역의 전체 외부 경계가 개방 에지로만 구성된 것을 특징으로 하는 개방 영역;
유형 Ⅱ-영역의 외부 경계가 개방 에지와 닫힌 에지 양측으로 구성된 것을 특징으로 하는 반 개방 영역;
유형 Ⅲ-영역의 전체 외부 경계가 닫힌 에지로만 구성된 것을 특징으로 하는 닫힌 영역;
바람직하게는, 영역을 기계가공할 때 채용될 툴 경로는 하나 이상의 툴 경로 세그먼트를 포함하도록 연산되고, 여기서 각각의 툴 경로 세그먼트는 수렴 나선 툴 경로 세그먼트, 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트 및 발산 나선 툴 경로 세그먼트 중 하나이다. 일반적으로, 수렴 나선 툴 경로 세그먼트는 유형 Ⅰ 영역을 기계가공할 때 바람직하고, 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트는 유형 Ⅱ 영역을 기계가공할 때 바람직하고, 발산 나선 툴 경로는 유형 Ⅲ 영역을 기계가공할 때 바람직하다.
"트로코이드 형"이라는 용어는 전체적으로 트로코이드형 툴 경로 또는 만곡된 절단 경로와 만곡되거나 또는 전체적으로 직선일 수 있는 리턴 경로를 유지하는 그의 변조를 의미하는 데에 사용된다.
당업자에 공지된 바와 같이, 나선 툴 경로 세그먼트의 기계가공은 일반적으로 유사한 평균 스텝 오버에 대한 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 기계가공 보다 단위 시간당 제거되는 재료의 양에 대해 일반적으로 보다 효율적이다. 따라서, 본 발명은 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공될 면적을 최대화하고자 한다.
유형 Ⅰ 영역을 기계가공하기 위해 연산되는 수렴 나선 툴 경로 세그먼트는 바람직하게는 영역의 외부 경계로부터 내부 윤곽선(contour)까지 내부를 향해 나선을 그리는(spiral) 툴 경로 세그먼트이다. 내부 윤곽선은 바람직하게는 하기와 같이 연산된다:
유형 Ⅰ 영역의 외부 경계내에 섬이 없는 경우, 내부 윤곽선은 바람직하게는 전체적으로 그 반경이 절단 툴의 반경보다 더 작고, 상기 영역의 면적의 중심 주위로 중심을 두고있는 작은 원이 되도록 연산되고;
유형 Ⅰ 영역의 외부 경계내에 하나의 섬이 있고, 하나의 섬과 유형 Ⅰ의 영역의 외부 경계 사이의 최단 거리가 회전 절단 툴의 직경의 선택된 비율보다 더 긴 경우, 내부 윤곽선은 바람직하게는 전체적으로 섬의 외부 경계를 따라서 있도록 연산되고; 및
유형 Ⅰ 영역의 외부 경계 내에 하나의 섬이 있고 단일 섬과 유형 Ⅰ 영역의 외부 경계 사이의 최단 거리가 회전 절단 툴의 직경의 선택된 비율보다 더 짧거나; 또는
유형 Ⅰ 영역의 외부 경계 내에 하나 이상의 섬이 있는 경우,
내부 윤곽선은 바람직하게는 전체적으로 회전 절단 툴의 반경의 1.5 배와 같은 거리만큼 상기 영역의 외부 경계에 대해 내부적으로 오프셋된 윤곽선이 되도록 연산된다.
내부 윤곽선이 연산되면, 내부 윤곽선은 자가 교차되지 않는다는 것이 자동으로 증명된다. 하나 이상의 위치에서 내부 윤곽선이 자가 교차되는 경우, 바람직하게는 병목이 각각의 이러한 자가 교차점 근처에서 식별된다. 병목이 섬과 오버랩되지 않으면, 바람직하게는 분리 채널이 각각의 이러한 병목에서 연산된다. 분리 채널은 바람직하게는 개별 수렴 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 서로 독립적으로 기계가공될 수 있는 2개의 유형 Ⅰ 영역으로 상기 영역을 분할한다. 병목이 섬과 오버랩핑한다면, 내부 윤곽선은 바람직하게는 원래 오프셋의 절반만큼 외부 경계를 향해 내부적으로 오프셋되도록 재연산된다. 이러한 프로세스는 자가-교차하지 않은 내부 윤곽선이 연산될 때까지 반복된다.
영역의 외부 경계로부터 내부 윤곽선으로 내부를 향해 나선을 그리는 수렴 나선 툴 경로 세그먼트가 "모핑 나선"이 되도록 연산되는 것이 본 발명의 특정한 피처이다. "모핑 나선"이라는 용어는 전체적으로 그들 사이에서 나선 툴 경로 세그먼트 나선으로서 제 2 경계 또는 윤곽선의 기하학적 형상으로 하나의 경계 또는 윤곽선의 기하학적 형상을 점차적으로 모핑하는 나선 툴 경로 세그먼트를 의미하도록 사용된다. 다양한 모핑 방법이 당업자에 공지되어 있지만, 본 발명은 하기에 기술된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 특정한 모핑 방법을 구현하고자 한다.
툴 경로 세그먼트 전체에서 채용된 절단 툴의 맞물림 각도가 고정되지 않고 툴 경로 세그먼트의 코스 상에서 미리정해진 최소 및 최대 맞물림 각도 사이에서 변화하는 것이 본 발명의 또다른 특징이다. 이러한 맞물림 각도의 변화는 툴 경로 세그먼트의 코스 상에서의 변화하는 스텝오버를 허용하여, 툴 경로 세그먼트가 2개의 같지 않은 기하학적 형상 사이에서 모핑할 수 있도록 한다. "스텝오버"라는 용어는 전체적으로 나선 툴 경로 세그먼트의 순차적인 루프들 사이의 거리를 지정하기 위해 사용된다. 모핑 나선 툴 경로 세그먼트를 채용함으로써 달성되는 절단 툴 효율은 일반적으로 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 채용함으로써 달성되는 절단 출 효율보다 현저하게 더 크다는 것이 이해될 것이다. 또한, 적절한 경우에 전체적으로 최대 맞물림 각도에 근접한 맞물림 각도가 바람직하다는 것이 이해될 것이다.
툴 경로 세그먼트의 코스에 대한 변화하는 맞물림 각도를 채용하는 것이 절단 툴에 대한 변화하는 기계적 로드와 칩이 얇아지는 것에 기인하여 절단 툴의 마모를 증가시키는 부정적인 영향을 가지는 반면, 이러한 부정적인 영향은 일반적으로 변화하는 맞물림 각도에 대응하도록 피드 속도를 자동으로 동적으로 조정함으로써 보상된다는 것이 본 발명의 특정한 특징이다. 맞물림 각도가 툴 경로 세그먼트의 코스에 대해 점차적으로 변화되어, 절단 툴 로드에서의 급격하고 가파른 변화를 방지하고, 그에 의해 절단 툴의 과도한 마모를 더 감소시키는 것이 본 발명의 또다른 특징이다.
다시 유형 Ⅰ의 영역을 기계가공하기 위해 채용되는 수렴 나선 툴 경로 세그먼트의 연산으로 돌아와서, 내부 윤곽선이 연산되면, 영역의 외부 경계로부터 내부 윤곽선으로 내부를 향해 나선을 그리는 수렴 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 수가 바람직하게는 도 4a에 도시된 바와 같이 연산된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 미리정의된 밀도의 복수의 브리지(500)는 각각 내부 윤곽선(502)으로부터 외부 경계(504)로 스트레칭된다. 각각의 브리지(500)의 브리지 포인트(506)는 먼저 외부 경계(504)와의 브리지(500)의 교차 포인트로서 형성된다. 최소 스텝오버에 의해 분할된 최단 브리지의 길이는 일반적으로 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 수 있는 루프의 최대수와 같다. 최대 스텝오버에 의해 분할된 최장 브리지의 길이는 일반적으로 나선 툴 경로에 포함되어야 하는 루프의 최소 수와 같다. 상술한 바와 같이, 최소 및 최대 맞물림 각도는 툴 경로 설계자에 의해 제공된 정보에 기초하여 판정되며, 이러한 각도는 나선 툴 경로 세그먼트의 최소 및 최대 스텝오버를 판정한다.
임의의 방향으로, 수렴 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공될 수 있는 내부 윤곽선(502)으로부터의 가장 먼 거리는 최대 스텝오버가 곱해진 수렴 나선 툴 경로 세그먼트에 포함된 루프의 수라는 것이 이해될 것이다. 내부 윤곽선(502)과 내부 윤곽선으로부터 가장 먼 거리를 벗어난 외부 경계(504) 사이의 면적은 수렴 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공될 수 없고, 따라서 바람직하게는 수렴 나선 툴 경로 세그먼트의 기계가공 이전에 클립핑에 의해 기계가공된다. 전체적으로, "클립핑"이라는 용어는 최적 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공될 수 없는 영역의 면적의 기계가공의 연산을 정의하는 데에 사용된다. 일반적으로, 클립핑된 면적은 나선 툴 경로 세그먼트의 기계가공 이전에 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트에 의해, 또는 영역의 나머지로부터 클립핑된 면적을 분리하는 분리 채널을 기계가공하고 후속하여 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 개별적으로 분리된 클립핑된 면적을 기계가공함으로써 기계가공된다.
전체적으로, 파라미터 'n'은 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 가능한 수를 지정하도록 사용되고, 여기서 n은 나선 툴 경로 세그먼트에 포함되어야하는 루프의 최소한의 수와 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 수 있는 루프의 최대한의 수 사이의 수이다.
n의 각각의 가능한 값에 대해, 외부 경계(504)와 내부 윤곽선(502) 사이의 면적을 기계가공하는데에 필요한 제 1 기계가공 방법을 위한 제 1 작업 시간은 하기에 기술된 바와 같은 외부 경계(504)와 내부 윤곽선(502) 사이에서 식별된 모든 클립핑된 면적을 기계가공하는 데에 필요한 시간과 나선 툴 경로 세그먼트를 기계가공하는데에 필요한 시간을 합함으로써 연산된다. 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 최적의 수는 제 1 연산된 작업 시간이 최단 시간인 n의 값이 되도록 선택된다.
내부 윤곽선이 영역의 면적의 중심 주위에서 중심을 두는 작은 원이 되도록 연산되는 경우, 제 2 기계가공 방법을 위한 제 2 작업 시간은 외부 경계를 내부 윤곽선에 연결하는 최단 브리지를 따라서 연장하고, 추가로 작은 원을 통과하여 연장하고 그런다음 외부 경계의 대향하는 세그먼트까지 대향하는 브리지를 따라서 연장하여 상기 영역을 2개의 독립적인 유형 Ⅰ 영역들로 분할하는 분리 채널을 기계가공하는데에 필요한 작업 시간과, 2개의 독립적인 유형 Ⅰ 영역들을 기계가공하는 데에 필요한 작업 시간을 합함으로써 연산된다. 제 2 작업 시간이 제 1 작업 시간보다 더 짧은 경우, 제 2 기계가공 방법이 제 1 기계가공 방법에 비해 바람직하다.
수렴 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 최적의 수가 선택되면, 클립핑된 면적과 그의 제거를 위한 툴 경로가 상술한 바와 같이 연산된다. 결과적으로, 클립핑된 면적에 의해 형성된 새로운 외부 경계가 연산되고, 모든 브리지 포인트가 그에 따라서 새로운 외부 경계상에 위치되기 위해 업데이트된다. 그런다음, 나선 툴 경로 세그먼트의 실제 경로가 하기와 같이 연산된다:
먼저, 제 1 브리지(512)의 브리지 포인트(510)는 바람직하게는 나선 툴 경로 세그먼트(514)의 제 1 나선 포인트로서 선택된다. 제 1 브리지(512)는 바람직하게는 자신의 이전의 위치로부터 절단 툴을 이동시키는 데에 필요한 시간을 최소화하기 위해 선택된다. 나선 툴 경로 세그먼트(514)의 가능한 제 2 나선 포인트는 제 1 브리지(512)로부터 절단 툴의 상승(climbing) 방향으로 제 1 브리지(512)에 바로 인접한 제 2 브리지(516) 상의 포인트로서 연산되고, 그 포인트는 툴 경로 세그먼트(514)에 포함될 루프의 나머지 수만큼 분할되는 제 2 브리지(516)의 길이만큼 제 2 브리지(516)를 따라 제 2 브리지(516)의 브리지 포인트(517)로부터 이격된다.
가능한 제 2 나선 포인트에 대해, 절단 툴이 제 1 나선 포인트(510)로부터 가능한 제 2 나선 포인트로 나선 툴 경로 세그먼트(514)를 따라감으로써 재료와 맞물리는 맞물림 각도가 연산된다. 연산된 맞물림 각도가 미리정해진 최소 및 최대 맞물림 각도 사이에 있는 경우, 제 2 나선 포인트(518)로서 가능한 제 2 나선 포인트가 선택되고, 제 1 나선 포인트(510)와 제 2 나선 포인트(518) 사이의 새로운 선형 서브세그먼트(520)가 나선 툴 경로 세그먼트(514)에 부가된다.
맞물림 각도가 미리정해진 최소 맞물림 각도보다 작은 경우, 연산된 맞물림 각도가 전체적으로 미리정해진 최소 맞물림 각도와 같은 제 2 나선 포인트에 대한 이분화 검색(binary search)이 수행된다. 이분화 검색은 가능한 제 2 나선 포인트와 최대 스텝오버만큼 제 2 브리지(516)의 브리지 포인트(517)로부터 이격된 제 2 브리지(516) 상의 포인트 사이에서 수행된다. 제 2 나선 포인트가 발견되면, 제 1 나선 포인트(510)와 제 2 나선 포인트(518) 사이의 새로운 선형 서브세그먼트(520)가 나선 툴 경로 세그먼트(514)에 부가된다.
맞물림 각도가 미리정해진 최대 맞물림 각도보다 더 큰 경우, 연산된 맞물림 각도가 전체적으로 미리정해진 최대 맞물림 각도와 같은 제 2 나선 포인트에 대한 이분화 검색이 수행된다. 이분화 검색은 제 2 브리지(516)의 브리지 포인트(517)와 가능한 제 2 나선 포인트 사이에서 수행된다. 제 2 나선 포인트(518)가 발견되면, 제 1 나선 포인트(510)와 제 2 나선 포인트(518) 사이의 새로운 선형 서브세그먼트(520)가 나선 툴 경로 세그먼트(514)에 부가된다.
새로운 선형 서브세그먼트(520)가 영역의 내부 윤곽선(502)과 교차하는 경우, 나선 툴 경로 세그먼트(514)는, 전체적으로 내부 윤곽선(502)에 인접한 하나 이상의 개별 기계가공되지 않은 잔여 면적을 생성하면서, 교차 포인트에서 종단된다. 각각의 개별 잔여 면적에 대해, 개별 잔여 면적의 크기가 미리정해진 작은 값보다 더 크면, 그것은 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공되도록 연산된다.
새로운 선형 서브세그먼트(520)가 섬과 교차하는 경우, 나선 툴 경로 세그먼트(514)의 연산은 교차 포인트에서 종단되고, 호(moat)가 교차포인트에서 시작하고 섬을 둘러싸도록 연산된다. 툴 경로가 이미 연산되어야 될 나머지 영역들은 개별적으로 연산될 새로운 유형 Ⅰ 영역으로서 지정된다.
"호"라는 용어는 전체적으로 섬을 둘러싸서, 섬을 기계가공될 필요가 있는 나머지 재료들로부터 분리시키는 전체적으로 섬에 인접한 채널을 기계가공하는 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 지정하기 위해 사용된다. 호의 폭은 바람직하게는 절단 툴의 반경의 적어도 2.5배이고, 가장 바람직하게는 절단 툴의 반경의 4배이다. 이러한 값들이 미리정해지지만, 이들 값들은 툴 경로 설계자에 의해 변경될 수 있다. 섬 주위의 호를 기계가공하는 것이 원래 영역들과 동일한 유형인 잔여 영역들을 생성하도록 작동하는 것을 본 발명의 특정한 특징으로 한다. 이는 그에 따라 일반적으로 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트 보다 더 효율적인 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 전체적으로 기계가공될 수 있는 유형 Ⅰ 영역 또는 유형 Ⅲ 영역을 기계가공할 때의 특정한 값이다.
추가적으로, 섬을 둘러싸기 위한 호를 기계가공하는 것은 섬에 인접한 기계가공된 영역의 2개의 전면(front)의 형성을 방지하는 데에 효과적이다. 당업자에 공지된 바와 같이, 협소한 잔여 벽의 형성은 그것들을 기계가공하는 것이 절단 툴 및/또는 워크피스에 대해 손상을 일으킬 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
제 2 나선 포인트(518)가 연산되면, 툴 경로 세그먼트(514)의 잔여부에 포함될 루프의 잔여 수가 업데이트된다. 루프의 잔여수는 혼합된 수가 될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 나선 툴 경로 세그먼트(514)의 잔여부의 후속하는 세그먼트가 회귀적으로 연산되어, 나선 툴 경로 세그먼트(514)의 잔여부의 새로운 제 1 포인트가 될 제 2 나선 포인트(518)가 정해지고, 새로운 제 2 브리지가 될 제 2 브리지(516)로부터의 절단 툴의 상승 방향으로 제 2 브리지(516)에 바로 인접한 브리지(530)가 정해진다. 추가로, 제 2 나선 포인트(518)는 제 2 브리지(516)의 새로운 브리지 포인트로서 정해지고, 기계가공될 나머지 영역이 재연산된다.
유형 Ⅱ 영역의 기계가공은 하기와 같이 연산된다:
먼저, 유형 Ⅱ 영역의 모든 닫힌 에지에 인접한 분리 채널을 기계가공하는 데에 필요한 기계가공 시간과 수렴 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 영역의 나머지 면적을 기계가공하는데에 필요한 기계가공 시간의 함으로서 나선 기계가공 시간이 연산된다. 추가로, 트로코이드 형 기계가공 시간이 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트에 의해 전체 유형 Ⅱ 영역을 기계가공하는 데에 필요한 기계가공 시간으로서 연산된다. 나선 기계가공 시간이 트로코이드 형 기계가공 시간보다 더 짧다면, 영역의 모든 닫힌 에지에 인접한 분리 채널이 연산되고, 수렴 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공될 나머지 분리된 면적이 연산된다. 나선 기계가공 시간이 트로코이드 형 기계가공 시간보다 더 길다면, 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트는 하기와 같이 연산된다:
영역의 "전면"으로서 영역의 가장 긴 개방 에지가 선택된다. 영역의 외부 경계의 나머지가 "차단 경계"로서 형성된다. 시작 단부는 전면의 2개의 단부 중 하나로서 선택되고, 이는 시작 단부로부터 대향하는 단부까지 전면을 따라서 기계가공시 클라임 컷(climb milling) 툴 경로를 가져온다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 미리정의된 밀도의 복수의 브리지 라인(550)은 각각 영역을 가로질러 전면(552)으로부터 차단 경계(554)를 향해 스트레칭된다. 각각의 브리지(550)의 브리지 포인트(556)는 먼저 전면(552)을 가진 브리지(550)의 각각의 교차 포인트로서 형성된다. 시작 단부(56)와 대향하는 단부(562)는 브리지(550)가 절단 툴의 상승 방향으로 시작 단부로부터 대향하는 단부(562)까지 순차화되도록(ordered) 선택된다. 전체적으로 최대 스텝오버와 동일한 폭을 가지는 전면(552)에 인접한 면적을 기계가공하기 위한 단일 개방 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트(564)가 각각의 브리지(55) 상의 적절한 포인트를 선택하고 상기 적절한 포인트들을 시작 단부(560)와 대향하는 단부(562) 사이의 브리지 라인의 순서로 교차시킴으로써 하기와 같이 연산된다:
먼저, 시작 단부(560)는 바람직하게는 단일 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트(564)의 제 1 포인트로서 선택된다. 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트(564)의 가능한 제 2 포인트는 제 1 포인트(560)로부터 절단 툴의 상승(climbing) 방향으로 제 1 포인트(560)에 바로 인접한 제 1 브리지(570) 상의 포인트로서 연산되고, 그 가능한 제 2 포인트는 최대 스텝오버와 제 1 브리지(570)의 길이 중 더 큰 부분만큼 제 1 브리지의 브리지 포인트(572)로부터 이격된다. 도 4b의 도시된 예시에서, 가능한 제 2 포인트는 제 1 브리지(572)와 차단 경계(554)의 교차점(574)에 있도록 연산된다.
가능한 제 2 포인트에 대해, 절단 툴이 제 1 포인트로부터 가능한 제 2 포인트로 절단 툴 경로를 따라감으로써 재료와 맞물리는 맞물림 각도가 연산된다. 연산된 맞물림 각도가 미리정해진 최소 및 최대 맞물림 각도 사이에 있는 경우, 제 2 포인트로서 가능한 제 2 포인트가 선택되고, 제 1 포인트(560)와 제 2 포인트 사이의 새로운 선형 서브세그먼트가 단일 트로코이드 형 절단 툴 경로 세그먼트(564)에 부가된다.
맞물림 각도가 미리정해진 최소 맞물림 각도보다 작은 경우, 연산된 맞물림 각도가 전체적으로 미리정해진 최소 맞물림 각도와 같은 제 2 포인트에 대한 이분화 검색이 수행된다. 이분화 검색은 가능한 제 2 포인트 및 최대 스텝오버와 제 1 브리지(570)의 길이 중 더 큰 것만큼, 제 1 브리지(570)를 따라서, 제 1 브리지(570)의 브리지 포인트(572)로부터 이격된 제 1 브리지(570) 상의 포인트 사이에서 수행된다. 제 2 포인트가 발견되면, 제 1 포인트(560)와 제 2 포인트 사이의 새로운 선형 서브세그먼트가 단일 트로코이드 형 절단 툴 경로 세그먼트(564)에 부가된다.
맞물림 각도가 미리정해진 최대 맞물림 각도보다 더 큰 경우, 연산된 맞물림 각도가 전체적으로 미리정해진 최대 맞물림 각도와 같은 제 2 포인트에 대한 이분화 검색이 수행된다. 이분화 검색은 제 1 브리지(570)의 브리지 포인트(572)와 가능한 제 2 포인트 사이에서 수행된다. 제 2 포인트가 발견되면, 제 1 포인트(560)와 제 2 포인트 사이의 새로운 선형 서브세그먼트가 단일 트로코이드 형 절단 툴 경로 세그먼트(564)에 부가된다.
도 4b에 도시된 예시에서, 교차점(564)이 제 2 포인트로서 선택되고, 제 1 포인트(560)와 제 2 포인트(574) 사이의 새로운 선형 서브세그먼트(580)가 단일 트로코이드 형 절단 툴 경로 세그먼트(564)에 부가된다.
결과적으로, 단일 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트(564)의 잔여부의 연산은 선택된 전면(552)의 대향하는 단부(562)까지 순차화된 브리지(550) 상의 적절한 포인트들을 통과하는 툴 경로 서브세그먼트의 상술한 연산을 회귀적으로 수행함으로써 달성된다. 단일 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트(564)가 섬을 횡단하는 경우, 단일 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트(564)는 단일 트로코이드 형 경로 세그먼트(564)와 섬의 외부 경계의 교차 포인트에서 클립핑되어, 단일 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트(564)의 2개의 분리된 서브세그먼트를 생성한다. 이들 2개의 서브세그먼트는 그런다음 전면을 면하는 섬의 외부 경계의 섹션을 따라 연결되고, 이러한 섹견은 닫힌 에지이다.
상술한 연산은 유형 Ⅱ 영역의 일부를 기계가공하기 위한 툴 경로 세그먼트의 연산을 완료한다. 이러한 포인트에서, 기계가공될 유형 Ⅱ 영역의 나머지가 연산되고, 유형 Ⅱ 영역의 나머지의 기계가공을 위한 툴 경로가 상술한 바와 같이 회귀적으로 연산된다. 유형 Ⅱ 영역의 나머지의 기계가공은 유형 Ⅱ 영역의 나머지의 전면의 시작 단부에 대한 절단 툴의 재위치선정(repositioning)을 필요로한다는 것이 이해될 것이다. 재위치선정 기술은 당업자에게 공지된 것임이 이해될 것이다.
다시 유형 Ⅲ 영역의 기계가공을 위한 툴 경로의 연산을 참조하면, 상술한 바와 같이 유형 Ⅲ 영역을 기계가공시에는 발산 나선 툴 경로가 바람직하다. 유형 Ⅲ 영역을 기계가공하기 위해 연산된 발산 나선 툴 경로 세그먼트는 다수의 네스팅된(nested) 내부 윤곽선을 통해 가장 내부의 윤곽선으로부터 외부 경계까지 외부를 향해 나선을 그리는 툴 경로 세그먼트이다. 네스팅된 내부 윤곽선은 하기와 같이 연산된다:
제 1 네스팅된 내부 윤곽선은 전체적으로 절단 툴의 반경의 1.5 배와 같은 거리만큼 상기 영역의 외부 경계에 대해 내부적으로 오프셋된 윤곽선이 되도록 연산된다. 추가적으로, 네스팅된 내부 윤곽선이 그런다음 제 1 네스팅된 내부 윤곽선으로부터 내부를 향해 회귀적으로 연산되고, 각각의 네스팅된 내부 윤곽선은 회전 절단 툴의 반경의 1.5배와 전체적으로 동일한 거리 만큼 그에 대해 바로 외부에서 인접한 네스팅된 내부 윤곽선으로부터 거리를 두고 내부를 향해 이격된다. 윤곽선 상의 적어도 하나의 포인트에 대해 절단 툴의 반경의 1.5배 보다 더 근접한 면적의 중심을 가지는 윤곽선이 되도록 마지막 네스팅된 내부 윤곽선이 연산된다. 마지막 네스팅된 내부 윤곽선의 내부로, 전체적으로 절단 툴의 반경보다 더 작고 마지막 네스팅된 내부 오프셋된 윤곽선의 면적의 중심 주위를 중심으로하는 반경을 가진 작은 원이 되도록 가장 내부의 윤곽선이 연산된다.
가장 내부의 윤곽선이 섬의 외부 경계 내에 있거나, 또는 섬의 외부 경계와 교차하는 경우, 섬을 둘러싸는 호가 연산되고, 가장 내부의 윤곽선이 임의의 기타 섬들과 교차하지 않도록 하기 위해, 호의 외부 경계에 바로 외부에 있게 하도록 가장 내부의 윤곽선이 재연산된다. 임의의 섬의 외부 경계와 교차하는 네스팅된 내부 윤곽선은 폐기된다는 것에 유의하라.
네스팅된 내부 윤곽선이 연산되면, 가장 내부의 윤곽선으로부터 마지막 네스팅된 내부 오프셋된 윤곽선으로 외부를 향해 나선을 그리는 발산 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 수는 바람직하게는 하기와 같이 연산된다:
복수의 브리지 라인은 가장 내부의 윤곽선으로부터 그에 대해 바로 외부로 인접된 다음번 내부 오프셋된 윤곽선으로 스트레칭된다. 각각의 브리지의 브리지 포인트는 먼저 가장 내부의 윤곽선과 브리지의 교차 포인트로서 형성된다. 최소 스텝오버에 의해 분할되는 최단 브리지의 길이는 이론적으로 발산 나선 툴 경로에 포함될 수 있는 루프의 수의 이론적인 최대치를 제공한다. 최대 스텝오버에 의해 분할된 최장 브리지의 길이는 가장 내부의 윤곽선과 다음번 내부의 오프셋된 윤곽선 사이의 전체 면적을 기계가공하기 위해 필요한 발산 나선 경로 세그먼트에 포함되어야 하는 루프의 수의 절대적인 최소값을 제공한다.
발산 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 도달될 수 있는 가장 내부의 윤곽선으로부터 임의의 방향으로의 가장 먼거리는 최대 스텝오버가 곱해진 발산 나선 툴 경로 세그먼트에 포함된 루프의 수라는 것이 이해될 것이다. 가장 내부의 윤곽선과 이러한 가장 먼 거리를 벗어난 다음번 내부 오프셋된 윤곽선 사이의 면적은 발산 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공될 수 없고, 바람직하게는 발산 나선 툴 경로 세그먼트를 기계가공한 후에 클립핑함으로써 기계가공된다.
전체적으로, 파라미터 'n'은 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 가능한 수를 지정하도록 사용되고, 여기서 n은 나선 툴 경로 세그먼트에 포함되어야하는 루프의 최소한의 수와 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 수 있는 루프의 최대한의 수 사이의 수이다.
n의 각각의 가능한 값에 대해, 가장 내부의 윤곽선과 다음번 내부 오프셋된 윤곽선 사이의 면적을 기계가공하는데에 필요한 작업 시간은 상술한 바와 같은 가장 내부의 윤곽선과 다음번 내부의 오프셋된 윤곽선 사이에서 식별된 모든 클립핑된 면적을 기계가공하는 데에 필요한 시간과 나선 툴 경로 세그먼트를 기계가공하는데에 필요한 시간을 합함으로써 연산된다. 나선 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 최적의 값은 연산된 작업 시간이 최단 시간인 n의 값이 되도록 선택된다.
툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 최적 값이 선택되면, 나선 툴 경로 세그먼트의 실제 경로가 연산된다. 먼저, 제 1 브리지의 브리지 포인트는 바람직하게는 나선 툴 경로 세그먼트의 시작 나선 포인트로서 선택된다. 제 1 브리지는 바람직하게는 자신의 이전의 위치로부터 회전 절단 툴을 이동시키는 데에 필요한 시간을 최소화하기 위해 선택된다. 나선 툴 경로 세그먼트의 가능한 제 2 나선 포인트는 제 1 브리지로부터 절단 툴의 상승(climbing) 방향으로 제 1 브리지에 바로 인접한 제 2 브리지 상의 포인트로서 연산되고, 그 포인트는 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 나머지 수만큼 분할되는 제 2 브리지의 길이만큼 제 2 브리지의 브리지 포인트로부터 이격된다.
가능한 제 2 나선 포인트에 대해, 절단 툴이 제 1 나선 포인트로부터 가능한 제 2 나선 포인트로 나선 툴 경로를 따라감으로써 재료와 맞물리는 맞물림 각도가 연산된다. 연산된 맞물림 각도가 미리정해진 최소 및 최대 맞물림 각도 사이에 있는 경우, 제 2 나선 포인트로서 가능한 제 2 나선 포인트가 선택되고, 제 1 나선 포인트와 제 2 나선 포인트 사이의 새로운 선형 서브세그먼트가 나선 절단 툴 경로 세그먼트에 부가된다.
맞물림 각도가 미리정해진 최소 맞물림 각도보다 작은 경우, 연산된 맞물림 각도가 전체적으로 미리정해진 최소 맞물림 각도와 같은 제 2 나선 포인트에 대한 이분화 검색이 수행된다. 이분화 검색은 가능한 제 2 나선 포인트와 최대 스텝오버만큼 제 2 브리지의 브리지 포인트로부터 이격된 제 2 브리지 상의 포인트 사이에서 수행된다. 제 2 나선 포인트가 발견되면, 제 1 나선 포인트와 제 2 나선 포인트 사이의 새로운 선형 서브세그먼트가 나선 툴 경로 세그먼트에 부가된다.
맞물림 각도가 미리정해진 최대 맞물림 각도보다 더 큰 경우, 연산된 맞물림 각도가 전체적으로 미리정해진 최대 맞물림 각도와 같은 제 2 나선 포인트에 대한 이분화 검색이 수행된다. 이분화 검색은 제 2 브리지의 브리지 포인트와 가능한 제 2 나선 포인트 사이에서 수행된다. 제 2 나선 포인트가 발견되면, 제 1 나선 포인트와 제 2 나선 포인트 사이의 새로운 선형 서브세그먼트가 나선 툴 경로 세그먼트에 부가된다.
새로운 선형 서브세그먼트가 섬과 교차하는 경우, 나선 툴 경로 세그먼트의 연산은 교차 포인트에서 종단되고, 여기서 호가 시작하고 섬을 둘러싸도록 연산된다. 툴 경로가 이미 연산되어야 될 나머지 영역들은 개별적으로 연산될 새로운 유형 Ⅲ 영역으로서 지정된다.
새로운 선형 서브세그먼트가 다음번 내부 오프셋된 윤곽선과 교차하는 경우, 발산 나선 툴 경로 세그먼트의 추가 루프가 연산되고, 다음번 내부 오프셋된 윤곽선에 대해 내부에 있는 추가 루프의 부분은 발산 나선 툴 경로 세그먼트와 다음번 내부 오프셋된 윤곽선 사이의 하나 이상의 연산되지 않은 잔여 영역을 형성하고, 이러한 잔여 영역은 각각 바람직하게는 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 채용함으로써, 유형 Ⅱ 영역으로서 연산된다. 다음번 내부 오프셋된 윤곽선에 대해 내부에 있는 추가 루프의 부분은 발산 나선 툴 경로 세그먼트의 최종 루프인 연속한 루프를 형성하기 위해 다음번 내부 오프셋된 윤곽선을 따라 연결된다.
제 2 나선 포인트가 연산되면, 툴 경로 세그먼트에 포함될 루프의 잔여 수가 재연산되고 나선 절단 툴 경로 세그먼트의 후속 세그먼트가 회귀적으로 연산되어, 나선 툴 경로 세그먼트의 잔여부의 새로운 포인트가 될 제 2 나선 포인트가 정해지고, 새로운 제 2 브리지가 될 제 2 브리지로부터의 절단 툴의 상승 방향으로 제 2 브리지에 바로 인접한 브리지가 정해진다. 추가로, 제 2 나선 포인트는 제 2 브리지의 새로운 브리지 포인트로서 정해지고, 기계가공될 나머지 영역이 재연산된다.
결과적으로, 영역의 잔여부에 대한 발산 나선 툴 경로의 잔여부의 연산은 마지막 네스팅된 내부 오프셋된 윤곽선과 영역의 외부 경계 사이의 후속하는 연속적인 네스팅된 내부 윤곽선의 쌍을 통해 발산 나선 툴 경로 세그먼트의 상술한 연산을 회귀적으로 수행함으로써 달성된다.
상술한 툴 경로의 모든 연산은 불연속적 선형 툴 경로를 산출한다는 것이 이해될 것이다. 불연속적 선형 툴 경로가 특정 CNC 기계에 의해 기계가공되는 특정 워크피스에 적합하지 않은 경우, 불연속적 선형 툴 경로의 평활 근사치(smoothing approximation)가 연산될 수 있다. 이런한 근사 방법은 당업자에 공지된 것이다.
도 1d의 도시된 예시를 참조하여, 단면(116)은 먼저 다중 돌출부를 포함하는 유형 Ⅰ 영역으로서 식별된다. 따라서, 수렴 나선 툴 경로 세그먼트는 최초 툴 경로 세그먼트로서 워크피스의 외부 경계와 연산된 내부 윤곽선 사이에서 연산된다. 이러한 연산은 바람직하게는 단면(116)의 주변부 바로 바깥의 선택된 위치로부터 시작하는 나선 툴 경로 세그먼트의 연산으로 시작한다. 이러한 맥락으로 각각 최초 나선 툴 경로 세그먼트가 참조번호(122)에 의해 전체적으로 표시된 물건(100)의 아웃라인(121)에 의해 겹쳐진 원자재(114)의 등각투영도 및 탑 뷰인, 도 1e-1 내지 도 1e-2를 참조한다. 나선 툴 경로는 회전 절단 툴의 중심을 나타내는 실선에 의해 표시되고, 그의 단면 정도는 도 1e-2에서 참조번호(124)에 의해 지정된다는 것에 유의하라. 본문에서 참조번호(126)로 지정된 선택된 위치는 바람직하게는 회전 절단 툴을 자신의 이전 위치로부터 이동시키기 위해 필요한 시간을 최소화하기 위해 선택된다.
도 1e-1 내지 1e-2의 도시된 예시에서, 최초 툴 경로 세그먼트는 상술한 바와 같이 연산된 수렴 나선 세그먼트이다. 도 1e-1 내지 1e-2에 도시된 바와 같이, 최초 나선 툴 경로 세그먼트(122)는 최종적으로는 포인트 나선 툴 경로 세그먼트(122)가 종단하는 교차 포인트(130)에서 섬(105)과 교차한다. 도 1f-1 내지 1f-1에 도시된 바와 같이, 섬(105)을 둘러싸는 호(132)가 연산된다.
도 1f-1 내지 1f-2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 섬(105)의 외부 경계를 따라서 있는 호(132)의 내부 경계(134)가 연산된다. 섬(105)과 호의 내부 경계(134) 사이에 협소한 오프셋이 잔재하고, 이는 추후의 스테이지에서 마지막으로 기계가공될 수 있다. 호(132)의 외부 경계(136)는 호의 폭만큼 내부 경계(134)로부터 오프셋되는 것으로 연산된다.
도 1f-1 내지 1f-2에 도시된 바와 같이, 호(132)의 외부 경계(136)는 포인트(138, 139)에서 섬(107)과 교차한다. 따라서, 추가적인 호(140)는 섬(107)을 둘러싸서, 호(132 및 140)가 결합되어 섬(105 및 107)을 둘러싸는 하나의 연속한 호를 형성하도록 연산된다. 도 1f-1 내지 1f-2에 명확하게 도시된 바와 같이, 최초 나선 툴 경로 세그먼트(122)와 섬(105 및 107)을 둘러싸는 후속하는 호(132 및 140)의 조합은 참조번호(142)에 의해 표시되는 새로운 유형 Ⅰ 영역을 형성한다.
영역(142)은 다수 섬(109, 111, 및 113)을 포함한다. 도 1f-1 내지 1f-2에 명확하게 도시된 바와 같이, 병목(150)이 영역(142)에서 검출된다. 따라서, 도 1g-1 내지 1g-2에 도시된 바와 같이, 분리 채널(152)이 병목(150) 위치에서 연산되어, 영역(142)을 참조번호(154 및 156)에 의해 지정되는 2개의 독립적인 유형 Ⅰ 영역으로 효과적으로 분할한다.
도 1h-1 내지 1h-2를 참조하면, 먼저 영역(154)에 대한 나선 툴 경로 세그먼트가 연산되는 반면, 영역(156)의 연산은 연기된다. 도 1h-1 내지 1h-2에 도시된 바와 같이, 시작 포인트(160)가 선택되고 나선 툴 경로 세그먼트(162)는 포인트 나선 툴 경로 세그먼트(162)가 종단되는 교차 포인트(164)에서 섬(109)과 교차할 때까지 영역(154)의 외부 경계를 따라 전체적으로 최초 포인트(160)로부터 연장된다. 도 1i-1 내지 1i-2에 도시된 바와 같이, 섬(109)을 둘러싼 호(166)가 연산된다. 영역(154)의 나머지가 참조번호(170)에 의해 지정된 유형 Ⅰ 영역으로서 식별된다.
영역(170)은 섬(111 및 113)을 포함한다. 도 1i-1 내지 1i-2에 명확하게 도시된 바와 같이, 병목(172)이 영역(170)에서 검출된다. 따라서, 도 1j-1 내지 1j-2에 도시된 바와 같이, 분리 채널(174)이 병목(172) 위치에서 연산되어, 영역(170)을 참조번호(176 및 178)에 의해 지정되는 2개의 독립적인 유형 Ⅰ 영역으로 효과적으로 분할한다.
도 1k-1 내지 1k-2를 참조하면, 먼저 영역(176)을 기계가공하기 위한 나선 경로가 연산되는 반면, 영역(178)의 연산은 연기된다. 도 1k-1 내지 1k-2에 도시된 바와 같이, 영역(176)은 섬을 포함하지 않으며, 따라서 전체적으로 그의 반경이 툴의 반경보다 작고, 영역(176)의 중심 영역 주위로 중심을 두고있는 작은 원(177)인 영역(176)의 내부 경계를 가진 영역(176)을 기계가공하기 위해 수렴 나선 툴 경로 세그먼트가 연산된다.
결과적으로, 영역(178)에 대한 나선 툴 경로 세그먼트가 연산된다. 도 1l-1 내지 1l-2에 도시된 바와 같이, 시작 포인트(180)가 선택되고 나선 툴 경로 세그먼트(182)는 나선 툴 경로 세그먼트(162)가 종단되는 포인트의 교차 포인트(184)에서 섬(111)과 교차할 때까지 영역(178)의 외부 경계를 따라 전체적으로 최초 포인트(180)로부터 연장된다. 도 1m-1 내지 1m-2에 도시된 바와 같이, 돌출부(110)를 둘러싼 호(186)가 연산된다.
호를 포함하는 유형 Ⅰ 영역의 외부 경계에 근접하여 있도록 호의 외부 경계가 연산되는 경우, 호와 영역의 외부 경계 사이에 협소한 잔여 벽이 형성되는 것을 방지하도록 호의 국부적 확장(widening)이 연산된다. 당업자에 공지된 바와 같이, 협소한 잔여 벽의 형성은 그것들을 기계가공하는 것이 절단 툴 및/또는 워크피스에 대해 손상을 가져오기 때문에 바람직하지 못하다.
도 1m-1 내지 1m-2에 도시된 바와 같이, 영역(178)의 외부 경계에 근접하여 있도록 호(186)의 외부 경계가 연산된다. 따라서, 호의 확장없이 호(186)와 영역(178)의 외부 경계 사이에 협소한 잔여 벽이 형성되는 협소한 잔여 벽의 영역(189)을 따라서 호(186)가 영역(178)의 외부 경계까지 국부적으로 확장된다. 국부적으로 확장된 호(186)는 영역을 참조번호(190 및 192)로 지정된 2개의 독립적인 유형 Ⅰ 영역으로 분할한다.
도 1n-1 내지 1n-2를 참조하면, 먼저 영역(190)이 연산되는 반면, 영역(192)의 연산은 연기된다. 도 1n-1 내지 1n-2에 도시된 바와 같이, 참조번호(196 및 198)에 의해 지정된 영역(190)의 2개의 클립핑된 영역이 식별된다. 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 영역(190)의 잔여부를 기계가공하기 전에 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공되도록 영역(196 및 198)이 연산된다.
영역(190)의 잔여부는 섬을 포함하지 않으며, 따라서 전체적으로 그의 반경이 툴의 반경보다 작고, 영역(190)의 중심 영역 주위로 중심을 두고 있는 작은 원(191)인 내부 경계를 가진 영역(190)의 잔여부를 기계가공하기 위해 수렴 나선 툴 경로 세그먼트가 연산된다.
결과적으로, 영역(192)에 대한 나선 툴 경로 세그먼트가 연산된다. 도 1o-1 내지 1o-2에 도시된 바와 같이, 참조번호(200)에 의해 지정된 영역(192)의 하나의 영역이 클립핑에 의해 식별된다. 영역(200)은 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 영역(192)의 잔여부를 기계가공하기 전에 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공될 영역(200)이 연산된다.
추가로, 도 1p-1 내지 1p-2에 도시된 바와 같이, 참조번호(202)에 의해 지정된 영역(192)의 추가 영역은 클립핑에 의해 식별된다. 그러나, 영역(202)은 개별 유형 Ⅰ 영역으로서 보다 효율적으로 기계가공되는 것이 연산된다. 따라서, 참조번호(202 및 214)에 의해 지정된 2개의 유형 Ⅰ 영역으로 영역(192)의 잔여부를 분할하는 분리 채널이 연산된다. 영역(202)은 돌출부를 포함하지 않으며, 따라서 도 1q-1 내지 1q-2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 그의 반경이 툴의 반경보다 작고, 영역(202)의 중심 영역 주위로 중심을 두고 있는 작은 원(213)인 내부 경계를 가진 영역(202)을 기계가공하기 위해 수렴 나선 툴 경로 세그먼트가 연산된다.
분리 채널(210)을 기계가공하고 유형 Ⅰ 영역으로서 영역(202)을 기계가공하는 것은 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트에 의한 영역(202)의 기계가공 시간 보다 더 짧은 기계가공 시간을 야기한다는 것이 연산된다.
도 1r-1 내지 1r-2를 참조하면, 영역(214)이 영역(214)내에서 전체적으로 중심에 위치된 하나의 섬(113)을 포함하는 것이 도시된다. 따라서, 전체적으로 섬(113)의 외부 주변을 따라서 있는 내부 경계를 가진 영역(214)을 기계가공하기 위한 수렴 나선 툴 경로 세그먼트(216)가 연산된다. 도 1r-2에 도시된 바와 같이, 나선 툴 경로 세그먼트(216)는, 마지막으로는 나선 툴 경로 세그먼트(216)가 종단되는 포인트에서의 교차 포인트(218)에서 섬(113)과 교차한다. 세그먼트(216)를 기계가공한 후에, 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공되는 섬(113)에 인접한 하나 이상의 유형 Ⅱ 영역이 잔재할 수 있다.
도 1s-1 내지 1s-2를 참조하면, 영역(156)의 기계가공이 연산되는 것이 도시된다. 도 1s-1 내지 1s-2에 도시된 바와 같이, 참조번호(230)에 의해 지정된 영역(156)의 클립핑된 영역이 식별된다. 영역(230)은 바람직하게는 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공되도록 연산되고, 영역(156)의 잔여부가 그런다음 나선 툴 경로 세그먼트에 의해 기계가공되도록 연산된다.
상술한 연산은 물건(100)의 기계가공시 제 1 페이즈인 제 1 스텝 다운의 기계가공을 위한 툴 경로의 연산을 구성한다는 것이 이해될 것이다. 전체적으로, "스텝 다운"이라는 용어는 일정한 깊이에서의 단일한 기계가공 페이즈를 기술하기 위해 사용된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 물건(100)의 기계가공의 완료는 3개의 스텝 다운을 필요로한다. 따라서, 상술한 연산에 후속하여 그리고 그와 유사하게, 툴 경로 설계자는 제 2 스텝다운(119)의 기계가공을 연산하고 그런다음 제 3의 스텝다운(120)을 연산하여, 물건(100)의 전체의 개략적(rough) 기계가공을 완료한다. 바람직하게는, 후속하는 스텝 다운들 사이의 수직 거리는 일반적으로 회전 절단 툴의 직경의 1 내지 4 배이다.
워크피스의 개략적 기계가공에 후속하여, 나머지 개략적 기계가공의 추가적인 스테이지가 연산되고, 이는 물건(100)의 경사 표면 상의 일련의 스텝다운에 의해 생성된 커다란 잔여 스텝들을 감소시킨다.
도 2a 내지 2l-2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 또다른 툴 경로의 연산이 예시된다. 도 2a 및 2b는 각각 본 발명에 따라 제조될 수 있는 물건의 또다른 예시인 물건(400)의 등각투영도 및 탑뷰의 예시이다. 물건(400)의 설정은 본 발명의 추가적인 다양한 특정 특징을 나타내기 위해 선택된다. 종래 3축 기계 툴에 의해 기계가공될 수 있는 임의의 적절한 3차원 물건이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조될 수 있다는 것에 유의하라.
도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 물건(400)는 본문에 참조번호(404)로 지정되어있는 하나의 돌출부가 연장되어있는 전체적으로 평평한 베이스 부(402)를 가지는 것으로 도시된다. 도 2c는 물건(400)의 단면(420)에 의해 겹쳐져있는 원자재(410)를 도시한다. 단면(402)은 외부 경계(422) 및 단면(420)의 깊이에서의 돌출부(404)의 단면에 대응하는 섬(405)을 가지는 것을 특징으로 한다.
도 2c에 도시된 예시에서, 단면(420)은 먼저 하나의 섬을 포함하는 유형 Ⅲ 영역으로서 식별된다. 상술한 바와 같이, 영역(424)의 외부 경계와 영역(424)의 가장 내부의 윤곽선 사이에서 복수의 네스팅된 오프셋된 윤곽선이 연산된다. 가장 내부의 윤곽선은 먼저 섬(405)의 외부 경계와 오버랩핑되도록 연산된다. 따라서, 도 2d-1 내지 2d-2에 도시된 바와 같이, 섬(405)을 둘러싸는 호(428)가 연산되고, 호(428)의 외부 경계에 바로 바깥에 있도록 가장 내부의 윤곽선(430)이 연산된다.
도 2d-1 내지 2d-2에 도시된 바와 같이, 가장 내부의 윤곽선(430)과 가장 내부의 윤곽선(430)에 대해 외부에 있는 네스팅된 내부 윤곽선(440)은 유형 Ⅲ 영역(442)을 형성한다. 도 2e-1 내지 2e-2에 도시된 바와 같이, 발산 툴 경로 세그먼트(443)는 먼저 가장 내부의 윤곽선(430)과 네스팅된 내부 윤곽선(440) 사이에서 외부를 향해 나선을 그리고, 그에 의해 2개의 잔여 영역(444 및 446)을 생성하도록 연산된다. 도 2f-1 내지 2f-2에 도시된 바와 같이, 잔여 영역(444)은 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 채용함으로써 유형 Ⅱ 영역으로서 기계가공되도록 연산된다. 유사하게, 도 2g-1 내지 2g-2에 도시된 바와 같이, 잔여 영역(446)은 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 채용함으로써 유형 Ⅱ 영역으로서 기계가공되도록 연산된다.
도 2h-1 내지 2h-2를 참조하면, 네스팅된 내부 윤곽선(440)과 네스팅된 내부 윤곽선(450) 사이에서 형성된 유형 Ⅲ 영역(448)을 기계가공하도록 발산 나선 툴 경로 세그먼트가 연산되는 것이 도시된다. 결과적으로, 도 2i-1 내지 2i-2에 도시된 바와 같이, 네스팅된 내부 윤곽선(450)과 네스팅된 내부 윤곽선(460) 사이에서 형성된 유형 Ⅲ 영역(452)을 기계가공하도록 발산 나선 툴 경로 세그먼트이 유사하게 연산된다.
도 2j-1 내지 2j-2를 참조하면, 네스팅된 내부 윤곽선(460)과 외부 경계(422) 사이에서 형성된 유형 Ⅲ 영역(468)을 기계가공하도록 발산 나선 툴 경로 세그먼트가 연산되어, 2개의 잔여 영역(470 및 472)을 생성하는 것이 도시된다. 도 2k-1 내지 2k-2에 도시된 바와 같이, 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 채용함으로써 유형 Ⅱ 영역으로서 기계가공되도록 잔여 영역(470)이 연산된다. 유사하게, 도 2l-1 내지 2l-2에 도시된 바와 같이, 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 채용함으로써 유형 Ⅱ 영역으로서 기계가공되도록 잔여 영역(470)이 연산되어, 물건(400)의 기계가공 연산을 완료한다.
상기에 특정하여 도시되고 기술된 것에 의해 본 발명이 한정되지 않는다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 오히려, 본 발명은 또한 상기를 읽고 당업자에게 떠오르고 종래기술이 아닌 상술된 특징들의 다양한 조합과 하부조합 및 그의 변조와 변형들을 포함한다.
Claims (19)
- 워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치 제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법으로서, 상기 방법은 하기의 6개의 그룹의 단계들 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 그룹은:
회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최대 허용 맞물림 각도(maximum permitted engagement angle)를 선택하는 단계;
상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 최소 허용 맞물림 각도를 선택하는 단계; 및
상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 맞물림 각도가 상기 최대 허용 맞물림 각도와 상기 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는, 상기 워크피스에 대한 상기 회전 절단 툴을 위한 툴 경로를 설정하는 단계;의 그룹;
상기 회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하는 단계; 및
상기 워크피스의 상기 영역에서 상기 회전 절단 툴을 위한 비대칭 나선 툴 경로를 설정하는 단계로서, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 상기 영역의 부분을 최대화하는 단계;의 그룹;
트로코이드(trochoidal) 형 툴 경로를 채용함으로써 적어도 하나의 반 개방 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이, 상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 반 개방 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을 제거될 상기 적어도 하나의 반 개방 영역에 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하는 단계;의 그룹;
상기 회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하는 단계;
비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 워크피스의 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계로서, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 워크피스의 상기 영역을 제거하는 데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작하는 단계; 및
상기 워크피스의 상기 영역의 잔여 부분을 제거하기 위해 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계;의 그룹;
상기 워크피스로부터 제조될 상기 물건의 단면을 고려하는 단계;
제거되지 않을 상기 워크피스의 표면 상의 상기 단면의 분리된 영역들을 섬(islands)으로서 형성하는 단계;
섬을 가지지 않은 영역내에서 툴 경로의 설정을 시작하는 단계; 및
상기 툴 경로가 섬과 만났을 때, 상기 섬을 둘러싼 호(moat)를 형성하는 호 툴 경로를 설정하는 단계;의 그룹; 및
적어도 하나의 개방 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 상기 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 개방 영역을 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 개방 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널을 상기 적어도 하나의 개방 영역내에 형성하여, 상기 적어도 하나의 개방 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할하는 단계;의 그룹인 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 6개의 그룹의 단계들 중 적어도 2개를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 6개의 그룹의 단계들 중 적어도 3개를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 6개의 그룹의 단계들 중 적어도 4개를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 상기 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 대응하여, 상기 툴 경로를 설정하는 단계는 또한,
다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계;
상기 맞물림 각도에서의 변화에 대응하여 상기 회전 절단 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계;
상기 회전 절단 툴에 대해 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계; 및
상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계로서, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 회전 절단 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합인 단계;
중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 툴 경로는 복수의 툴 경로 세그먼트를 포함하고; 및
상기 툴 경로 설정 단계는 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로(recursively) 설정하는 단계를 포함하고;
상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 상기 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한,
다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계,
상기 맞물림 각도에서의 변화에 대응하여 상기 회전 절단 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계, 및
상기 회전 절단 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고; 및
상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고; 및
상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 상기 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한,
다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계,
상기 맞물림 각도에서의 변화에 대응하여 상기 회전 절단 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계; 및
상기 회전 절단 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계,
중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비대칭 나선 툴 경로는 복수의 나선 툴 경로 세그먼트를 포함하고;
상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로는 복수의 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트를 포함하고;
상기 비대칭 나선 툴 경로를 설정하는 단계는 상기 나선 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고; 및
상기 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로 설정 단계는 상기 트로코이드 형 툴 경로 세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬(island), 상기 섬을 둘러싸는 상기 호(moat) 및 제거된 영역으로서 상기 워크피스로부터 이미 제거된 영역들을 포함하는 복합 영역(composite region)을 형성하는 단계; 및
상기 제거된 영역들을 포함하지 않는, 상기 워크피스의 잔여 영역들을 제거하도록 툴 경로를 설정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 방법. - 워크피스로부터 물건을 제조하기 위해 컴퓨터 수치제어 기계를 제어하는 명령어를 생성하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치로서, 상기 장치는:
회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하고 하기의 조합들 중 적어도 하나를 동작하는 툴 경로 설정 엔진;을 포함하고, 상기 조합들은,
맞물림 각도가 미리 선택된 최대 허용 맞물림 각도와 미리 선택된 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는, 상기 워크피스에 대한 상기 회전 절단 툴을 위한 툴 경로를 설정하는 단계;
상기 워크피스의 상기 영역 내에서 상기 회전 절단 툴을 위한 비대칭 나선 툴 경로를 설정하는 단계로서, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 상기 영역의 부분을 최대화하는 단계;의 조합;
트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 적어도 하나의 반 개방 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이, 상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 나머지 부분을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 반 개방 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을, 제거될 상기 적어도 하나의 반 개방 영역에 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하는 단계;의 조합;
비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 워크피스의 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계로서, 상기 워크피스의 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 워크피스의 상기 영역을 제거하는 데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작하는 단계; 및
상기 워크피스의 상기 영역의 잔여 부분을 제거하기 위해 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 설정하는 단계;의 조합;
상기 워크피스로부터 제조될 상기 물건의 단면을 고려하는 단계;
제거되지 않을 상기 워크피스의 표면 상의 상기 단면의 분리된 영역들을 섬으로서 형성하는 단계;
섬을 가지지 않은 영역내에서 툴 경로의 설정을 시작하는 단계; 및
상기 툴 경로가 섬과 만났을 때, 상기 섬을 둘러싼 호를 형성하는 호 툴 경로를 설정하는 단계;의 조합; 및
상기 적어도 하나의 개방 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 상기 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 개방 영역을 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 개방 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널을 상기 적어도 하나의 개방 영역내에 형성하여, 상기 적어도 하나의 개방 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할하는 단계;의 조합인 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치. - 제 10 항에 있어서, 상기 방법은 상기 조합들 중 적어도 2개를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 방법은 상기 조합들 중 적어도 3개를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치.
- 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 상기 회전 절단 툴 및 상기 워크피스 재료의 특성 중 적어도 하나의 고려에 대응하여, 상기 툴 경로를 설정하는 단계는,
다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계;
상기 맞물림 각도에서의 변화에 대응하여 상기 회전 절단 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계;
상기 회전 절단 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계; 및
상기 물건의 제조 비용을 최소화하는 단계로서, 그에 의해 상기 비용은 상기 제조의 기간 동안 상기 기계를 작동시키는 비용 및 상기 제조기간 동안 상기 회전 절단 툴에 대해 가해진 마모 비용의 조합인 단계;
중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 툴 경로는 복수의 툴 경로 세그먼트를 포함하고; 및
상기 툴 경로 설정 단계는 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고;
상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 상기 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한:
다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계;
상기 맞물림 각도에서의 변화에 대응하여 상기 회전 절단 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계; 및
상기 회전 절단 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계;
중 적어도 하나;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 툴 경로 세그먼트의 각각은 복수의 툴 경로 서브세그먼트를 포함하고; 및
상기 툴 경로 세그먼트 각각을 회귀적으로 설정하는 단계는 상기 툴 경로 서브세그먼트의 각각을 회귀적으로 설정하는 단계를 포함하고; 및
상기 컴퓨터 수치 제어 기계, 상기 회전 절단 툴 및 상기 워크피스의 재료의 특성 중 적어도 하나를 고려하는 것에 대응하여, 상기 툴 경로 서브세그먼트 각각을 설정하는 단계는 또한:
다른 제약 사항을 적용하면서, 시간에 따른 상기 맞물림 각도의 변화율을 최소화하는 단계;
상기 맞물림 각도에서의 변화에 대응하여 상기 회전 절단 툴의 피드 속도를 점차적으로 변경시키는 단계; 및
상기 회전 절단 툴에 대한 전체적으로 일정한 작업 로드를 유지시키는 단계;
중 적어도 하나;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 설정 엔진은 또한:
상기 섬, 상기 섬을 둘러싸는 상기 호 및 제거된 영역으로서 상기 워크피스로부터 이미 제거된 영역들을 포함하는 복합 영역을 형성하고; 및
상기 제거된 영역들을 포함하지 않는, 상기 워크피스의 나머지 영역들을 제거하기위해 툴 경로를 설정하도록;동작하는 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 구현 장치. - 워크피스로부터 물건을 제조하기 위한 자동화된 컴퓨터 제어 기계로서, 상기 기계는:
회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하고; 하기의 조합들 중 중 적어도 하나를 동작하는 컨트롤러;를 포함하고, 상기 조합들은,
상기 워크피스의 상기 영역 내에서의 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계로서, 상기 비대칭 나선 툴 경로가 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 상기 영역의 부분을 최대화하는 단계;
상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 맞물림 각도가 미리 선택된 최대 허용 맞물림 각도와 미리 선택된 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는 상기 워크피스에 대한 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계;의 조합;
상기 비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계로서, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 영역을 제거하는 데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작하는 단계; 및
상기 워크피스의 상기 영역의 나머지 부분에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계;의 조합;
트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 적어도 하나의 반 개방 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이, 상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 반 개방 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을, 제거될 상기 적어도 하나의 반 개방 영역에 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하는 단계;의 조합;
상기 워크피스로부터 제조될 상기 물건의 단면을 고려하는 단계;
제거되지 않을 상기 워크피스의 표면 상의 상기 단면의 분리된 영역들을 섬으로서 형성하는 단계;
섬을 가지지 않은 영역내에서 툴 경로의 설정을 시작하는 단계; 및
상기 툴 경로가 섬과 만났을 때, 상기 섬을 둘러싼 호를 형성하는 호 툴 경로를 설정하는 단계;의 조합; 및
상기 적어도 하나의 개방 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 상기 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 개방 영역을 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 개방 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널을 상기 적어도 하나의 개방 영역내에 형성하여, 상기 적어도 하나의 개방 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할하는 단계;의 조합인 것을 특징으로 하는 자동화된 컴퓨터 제어 기계. - 회전 절단 툴에 의해 제거될 워크피스의 영역을 선택함으로써 그리고 하기의 단계 중 적어도 하나에 의해 컴퓨터 제어 기계 툴을 이용하여 기계가공된 워크피스로부터 제조되는 물건으로서, 하기의 단계는,
워크피스의 영역 내에서의 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 회전 절단 툴을 지향시키는 단계로서, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 상기 영역의 부분을 최대화하는 단계;
상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 맞물림 각도가 미리 선택된 최대 허용 맞물림 각도와 미리 선택된 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는, 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계;
상기 비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계로서, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 영역을 제거하는 데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작하는 단계; 및
상기 워크피스의 상기 영역의 잔여 부분에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계;의 조합;
트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 적어도 하나의 반 개방 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이, 상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 반 개방 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을, 제거될 상기 적어도 하나의 반 개방 영역에 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하는 단계;의 조합;
상기 워크피스로부터 제조될 상기 물건의 단면을 고려하는 단계;
제거되지 않을 상기 워크피스의 표면 상의 상기 단면의 분리된 영역들을 섬으로서 형성하는 단계;
섬을 가지지 않은 영역내에서 툴 경로의 설정을 시작하는 단계; 및
상기 툴 경로가 섬과 만났을 때, 상기 섬을 둘러싼 호를 형성하는 호 툴 경로를 설정하는 단계;의 조합; 및
상기 적어도 하나의 개방 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 상기 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 개방 영역을 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 개방 영역의 외부 경계의 에지 상의 2개의 포인트들 사이로 연장되어있는 적어도 하나의 분리 채널을 상기 적어도 하나의 개방 영역내에 형성하여, 상기 적어도 하나의 개방 영역을 적어도 2 개의 독립적인 영역들로 분할하는 단계;의 조합인 것을 특징으로 하는 물건. - 컴퓨터 제어 기계 툴을 채용하여 워크피스를 기계가공하는 방법으로서, 상기 방법은:
회전 절단 툴에 의해 제거될 상기 워크피스의 영역을 선택하는 단계;와 하기의 단계 중 적어도 하나를; 포함하고,
하기의 단계는,
상기 워크피스의 상기 영역 내에서의 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계로서, 상기 비대칭 나선 툴 경로는 상기 비대칭 나선 툴 경로를 따라서 이동하는 상기 회전 절단 툴에 의해 제거되는 상기 워크피스의 상기 영역의 부분을 최대화하는 단계;
상기 회전 절단 툴과 상기 워크피스 사이의 맞물림 각도가 미리 선택된 최대 허용 맞물림 각도와 미리 선택된 최소 허용 맞물림 각도 사이에서 점차적으로 변하는, 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계;
트로코이드 형 툴 경로를 채용함으로써 적어도 하나의 반 개방 영역을 제거하는데에 필요한 제 1 기계가공 시간이, 상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 분리 채널들을 제거하고 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 잔여 부분을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 반 개방 영역을 고립시키는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 반 개방 영역을 식별하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 반 개방 영역과 상기 적어도 하나의 반 개방 영역의 모든 닫힌 외부 경계 세그먼트 사이의 적어도 하나의 분리 채널을, 제거될 상기 적어도 하나의 반 개방 영역에 형성하여, 제거될 나머지 개방 영역을 형성하는 단계;의 조합;
비대칭 나선 툴 경로에 의해 제거될 상기 워크피스의 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계로서, 상기 영역의 제 1 부분을 선택하는 단계는 상기 영역을 제거하는 데에 필요한 기계가공 시간을 최소화하도록 동작하는 단계; 및
상기 영역의 잔여 부분에서의 적어도 하나의 트로코이드 형 툴 경로를 따라 상기 회전 절단 툴을 지향시키는 단계;의 조합;
상기 워크피스로부터 제조될 물건의 단면을 고려하는 단계;
제거되지 않을 상기 워크피스의 표면 상의 상기 단면의 분리된 영역들을 섬으로서 형성하는 단계;
섬을 가지지 않은 영역내에서 툴 경로의 설정을 시작하는 단계; 및
상기 툴 경로가 섬과 만났을 때, 상기 섬을 둘러싼 호를 형성하는 호 툴 경로를 설정하는 단계;의 조합; 및
상기 적어도 하나의 개방 영역을 제거하기 위해 필요한 제 1 기계가공 시간이, 2개의 독립적인 영역들 사이에서 상기 회전 절단 툴에 의해 분리 채널을 제거하고 상기 2 개의 독립적인 영역들을 제거함으로써 상기 적어도 하나의 개방 영역을 2개의 독립적인 영역들로 분할하는데에 필요한 제 2 기계가공 시간 보다 더 긴, 적어도 하나의 개방 영역을 식별하는 단계; 및
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