WO2004001514A1

WO2004001514A1 - 板金加工用ｃａｄ／ｃａｍシステム

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Publication number: WO2004001514A1
Application number: PCT/JP2002/006276
Authority: WO
Inventors: Ryozo Shibano
Original assignee: Ryozo Shibano
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2003-12-31
Also published as: EP1486839A1; JPWO2004001514A1; US7110848B2; EP1486839A4; JP3679110B2; US20050228534A1

Abstract

　板金ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおいて、精度の高い汎用の自動工具割付をすることを目的とする。　ＣＡＤ図面を作成して（Ｓ１０２）から、連続線処理、製品外周線、製品窓抜線などの定義をして（Ｓ１０３）から、工具を割り付ける（Ｓ２１０～Ｓ２８６）。　簡単な形状（円、三角形等）や特殊工具で打ち抜き可能な形状等の優先処理形状に対して、先に自動工具割付を完了（Ｓ２１０）する。次に、汎用の自動工具割付処理を行う。この処理は、加工形状単位の円弧、傾斜直線部分について、水平／垂直・直交線を付加した形状で分割して工具を割り付け（Ｓ２５０）、残り形状を矩形に変換してその矩形に工具を割り付ける（Ｓ２８０）。　これらの工具割付により非実行型ＮＣプログラムを作成（Ｓ１１２）後、ＮＣプログラムを最適化（Ｓ１１４）して、実行型ＮＣプログラムを出力する（Ｓ１１６）。

Description

明細書板金加工用 C A D / C AMシステム技術分野本発明は、板金加工用 CAD/CAMシステムに関し、特に、汎用的に工具割付処理が可能な板金加工用 C A D / C AMシステムに関する。背景技術板金 CAD/CAMの出現で、 CAD図形の加工線に工具を置くのみで、数値制御（NC) 工作機械の制御命令（NC命令）が出力できるようになり、工具のアドレス計算、その他、 NC命令を実行するための計算知識から開放されるようになつた。その次の段階の CAD図形から、自動的に実行可能な NCデータを出力することも、現在は様々な手法でできるようになっている。

C ADで作画した板金展開図形データを、実行可能な N Cデータにする実用化技術は、下記の 2段階の処理を経て実現している（必要ならば、例えば、「板金自動 C AD/CAMシステムキャンパス FDM—n」プレス技術 1 991年 3月号 p 47-53 (日刊工業新聞社 1991年）参照)。

この処理の流れを、図 1を用いて説明する。図 1は、 CADで作画した板金展開図形データを、実行可能な N Cデータにするための処理フローを示している。 1) 処理 1 ：板金展開図形への自動工具割付と非実行型 NCプログラムの内部作成 CADで作成 (S 102) した板金展開図形データを、形状単位の単一連続線に変換処理した後、製品外周線、窓抜き線、ワンパンチ線（熱を逃がす成型風穴のル一バーのように、図形は加工形状ではなく、特殊形状金型のワンパンチ加工で完了する）等を定義する（S 104)。その後、ワンパンチ線を除くこれらの単一連続線を、同様の線分データ構造を持つ登録加工形状パターン 'ファイルとマッチング（S 1 0 6 ) してパターンを特定する。

板金展開図形に含まれる製品外周の寸法可変の切欠形状や窓抜き形状は、登録加ェ形状パターン別の自動工具割付（S 1 0 8 ) で処理する。自動工具割付では、使用材質の抗張力、機械の打ち抜きトン数の情報を考慮して工具を選択する。パンチプレスの板金加工は、加工形状を複数の加工領域に分割して、 N C加工命令の組み合わせで加工する。使用する工具の形状や加工命令以外に、分割した加工領域境界の適切な重なり加工や、加工順、加工方向などの不具合は加工中の材料抜き滓の発生となり、重大トラブルとなる。自動工具割付では、これらを判断する情報として、材料線、部品外周加工線、窓抜き線、成型加工線、使用する工具形状などの情報が参照され、加工順、加工方向が自動決定される。自動工具割付が対応していない、

'未登録の加工形状の部分（通常は輪郭加工工具割付となり人手修正が必要）やその他、自動工具割付の結果の不具合は工具手割付で修正 ( S 1 1 0 ) する。これらの処理を経て、非実行型 N Cプログラム（そのままでは加工機損傷等の問題を含む）を内部作成する（S 1 1 2 )。

2 ) 処理 2 ：非実行型 N Cプログラムの自動修正 ·最適化

処理 1で内部作成した非実行型 N Cプログラムを実加工ができる実行型 N Cプログラムに自動変換する（S 1 1 4 )。この自動修正'最適化処理は機械の加工制限（材料可動範囲オーバー、加工機を損傷するツールパス）を意識せずに、人手作成した N Cプログラムや自動設計 ·製作処理で自動生成した N Cプログラムを自動修正する処理が 1 9 7 0年代に実現しており、同様の処理が自動修正 ·最適化処理に適用されている。

このように、処理 1と処理 2を経て、 C ADで作られた板金展開図形は、実行型 N Cプログラムに変換される。

上述したように、処理 1でパターン確定後、パターン別工具割付ファイルを参照し、一つの登録加工形状パターンを複数の加工形状に自動分割している。

この自動工具割付機能は、板金加工における一般的な加工形状部分について、 C ADで作成した板金展開図形ファイル（連続線処理、製品外周線、製^窓抜き線、材料線、ワンパンチ形状線など定義済み）の線分構成を登録した、サイズ可変の形状に対応する加工形状パターンでマッチングし、あらかじめ登録した工具選択基準、使用する加工命令、加工順、加工方向などを適用している。隣接する分割加工形状の重なり加工の考慮、加工順、加工方向など、パターン毎に独立した処理で自動ェ具割付を実現している。登録外の加工形状は、材料滓（スラグ）が残る輪郭加工になり、手修正が必要になる。新規の加工形状パターンは新たな処理の追加になる力新規形状は業種ごとに多種多様であり、精度の高レヽ自動工具割付の実現はきわめて困難である。

上記の処理 1、 2は、板金 C AD図形を N Cプログラムに自動変換する基礎技術であるが、残された最大の課題は自動工具割付の対象となる登鎖ロ工形状の対応不足に起因する問題解決である。

パンチプレス機の板金加工について、一つの加工業界（たとえば、厨房機器、制御盤、工作機械のカバー、ビル外壁パネルなど）では出来上がり製品は同じ形状でも、ユーザー毎に展開加工形状が異なることがある。サイコロの展開形状が数種あるように、板金製品は加工機の仕様制限（加工サイズ、曲げ加工機の金型形状干渉制限など）や組み立て製作の容易性などを追究するため、ユーザー独自の板金部品展開形状が種々生じる。必要とするパターンは板金業界全体を対象にするので、将来にわたって個別ユーザーの要求に応えられない。

登録加工形状パターン数を抑制し、多様なパターンに対応するというパターン埋め戻し法（特開平 6— 2 9 2 9 3 0号公報「板金加工図形への工具割付方法」参照）がある。登録パターン数を抑制する効果はあるが、登録外の新規加工形状に対する問題解決にはならない。

C ADファイルから N Cプログラムへの自動変換精度があがれば、現状のパンチプレス加工における、特定加工機とその搭載工具位置に規制された多数の N Cプログラムを管理し運用している制約の多い環境から、 C ADファイルのみの管理 ·運用に変更できる。そして、管理している C ADファイルから、加工直前に目的加工機を選んで N Cプログラムを出力することも可能になる。発明の開示本発明の目的は、板金 C AD/C AMシステムにおいて、登録パターンに依存することなく、コンピュータ処理により精度の高レ、汎用の自動工具割付をすることであ。。

上記目的を達成するために、本発明は、 C AD図面から N Cプログラムを生成する板金加工用 C AD/C AMシステムであって、円弧，斜線の部分を前記 C AD図面の板金加工図形から探索して、直交直線で囲まれた分割加工形状に変換し、該分割加工形状に工具を割り付ける分割加工形状処理 .工具割付処理手段と、前記分割加工形状に変換された後に生成される矩形に対して工具割付処理を行う矩形工具割付手段と、工具を割り付けたデータから、 N Cプログラムを生成する手段とを備えることを特徴とする。

予め定められた優先処理形状を前記 C AD図面の板金加工図形から探索して、該優先処理形状に工具割付処理を先に行う優先割付処理手段をさらに備えることもでさる。

上述の板金力卩ェ用 C AD/C AMシステムをコンピュータ ·システムに構成させるプログラムゃ該プログラムを記録した記録媒体の本発明もある。図面の簡単な説明図 1は、従来の C AD図面から N Cプログラムを作成するための処理を示すフロ一チヤ一トである。

図 2は、実施形態の C A D図面から N Cプログラムを作成するための処理を示すフローチヤ一トである。

図 3は、優先加工形状に対する工具割付処理を説明する図である。

図 4は、円として扱える円弧の工具割付処理を説明する図である。

図 5は、連続線の表現を説明するための図である。

図 6は、図 5の連続線の表現例を示す図である。

図 7は、優先加工形状の工具割付処理を行うときの連続線の更新を説明するための図である。

図 8は、優先加工形状の工具割付処理を行うときの連続線ファイルの更新の図である。

図 9は、優先加工形状の工具割付処理を行うときの連続線の更新を説明するための別の図である。

図 1 0は、優先加工形状の工具割付処理を行うときの連続線ファィルの更新の別の図である。

図 1 1は、汎用自動工具割付処理の加工形状単位の例を示す図である。

図 1 2は、図 1 1の加工形状単位の連続線データを示す図である。

図 1 3は、円弧 ·傾斜直線に対する分割 ·工具割付処理のフローチヤ一トである。図 1 4は、外側加工円弧の直交直線付加図形の例を示す図である。

図 1 5は、内側加工円弧の直交直線付加図形の例を示す図である。

図 1 6は、図 1 1に示した加工形状単位の例の、円弧 ·傾斜直線に対する分割 · 工具割付処理後の図である。

図 1 7は、図 1 6の残矩形連続線データの例である。

図 1 8は、優先取り出しを説明するための図である。

図 1 9は、材料滓 '残矩形に対する矩形の分割 ·工具割付の処理を示すフローチヤートである。

図 2 0は、図 1 6に対する矩形分割の処理を示す図である。

図 2 1は、分割された矩形に対する工具割付処理を説明する図である。発明を実施するための最良の形態本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図 2は、本発明の実施形態におけるコンピュータによる処理の流れを示すフローチャートである。なお、図 1と同じ処理を行うステップでは同じ符号を付している。まず、このフローチャートを用いて、本発明の実施形態を説明する。なお、以下で説明する本発明の処理は、通常の高性能なパソコンが有しているハードウエアで行うことができる。

本発明においても、図 2に示すように、従来の処理である図 1と同様に、 C AD 図面を作成して（S 1 0 2 )、以下の処理に必要な、連続線処理、製品外周線、製品窓抜線、材料線等の定義をして（S 1 0 3 ) カら、工具を割り付ける（S 2 1 0〜

本発明の実施形態の基本は、図 2のフローチャートにおいて、汎用工具割付処理として、加工形状単位の円弧、傾斜直線部分について、水平/垂直による直交線を付加した形状で分割して（S 2 5 0 )、残り形状を矩形に変換して、それぞれ工具割付を行うこと（S 2 8 0 ) にある。

しカゝし、この汎用工具割付処理に競合する形状が存在する。たとえば、特型工具を使つて、円弧 +直線の組み合わせ形状をヮンパンチまたはこの工具の追い抜きで加工する形状、円として扱える円弧の形状、斜線を持つ Vノッチ形状等である。これらの 1 0種程度の単純形状に対しては、優先的に、事前に登録した加工形状パターンを用いて、自動工具割付を完了し連続線を修正 ·削除（S 2 1 0 ) する。

その後、従来と同じように、非実行型 N Cプログラムを作成（S I 1 2 ) 後、 N Cプログラムを最適ィ匕（S 1 1 4 ) して、実行型 N Cプログラムを出力する（S 1 1 6 )。

製品外周線上にある加工単位の分割処理 ( S 2 5 0 ) は、製品外周線を構成する線分が、製品形状を囲む最小矩形である材料線から入り、材料線に出るまでの加工形状単位を自動工具割付の処理単位としている（S 2 3 0 )。対して、製品窓抜き線の加工単位の分割処理は個々の閉図形が一単位とな。連続線の加工形状輪郭に沿つて円弧、傾斜直線を持つ加工形状に分割する。加工形状単位は、分割した円弧系、直角三角形系、矩形に統一されることになる。この結果、板金加工で一番困難な材料滓形状は水平 ·垂直の直線形状となる。

直交線を持つ加工形状に分割した、円弧と傾斜直線を持つ加工形状にっレヽては、汎用的な円弧系、直角三角形系、矩形に単純ィ匕されて工具割付が実行される。自動工具割付処理では形状情報以外に、工具干渉に関係する複数線にまたがる前後の加工線分、材料端面または製品加工線から見た適切な加工方向、加工順、隣接形状との重なり加工の必要有無などの情報が必要となるが、自動分割加工形状が分割元図形である単位加工形状に占める位置、部品全体形状に占める位置が明確であり、これらの情報が容易に参照できる。この結果、従来の、登録加工形状パターンに依存しない、精度の高い汎用自動工具割付が実現する。

以下に、各処理について詳しく説明する。

<優先加工形状に対する工具の割付 >

図 3〜図 9を用いて、優先加工形状に対して工具の割付を行う処理 (S 210) を説明する。この優先加工形状の工具割付処理は、連続線フアイル 240カゝら作業用にコピーしたワーク用の連続線ファイル 242を用いて行う。連続線ファイル 2 40は、以下に詳述する自動工具割付処理の結果を、手配置により修正する工具割付処理 (S 111) で使用している（図 2)。この理由は、ワークの連続線ファイル

242の線分データは、優先加工形状の工具割付処理（S 210)で部分的に削除 · 編集されるので、手配置による修正の工具割付処理 (S 1 1 1) で必要な元の C A D図形を参照することができないことによる。 '

優先加工形状の一つが特殊工具の形状によるものである。一つの金型のワンパンチで複数工程の処理ができる工具が特型工具である。使用可能な工具情報に特型ェ具があれば、適用形状の有無を優先検索して工具割付を実行する。例えば、長丸ェ具は、円弧と矩形形状を合わせた工具である。この工具を使用すると、図 3 (a) の上側の図に示す、 Uノッチ形状 322, 長丸工具形状 324, 長丸追い抜き形状

326等は、使用可能な工具情報に同一円弧を持つ長丸工具があれば、図 3 (a) の下側の図に示すように、ヮンパンチまたは 2— 3回の追い抜きで加工が完了する。そのために、これらの特型工具の工具割付を優先して処理を行うとよい。

また、図 3 ( b ) に示す特殊工具の 4 Way Radius 330は、四隅の 90度円弧 332， 334, 336, 338を工具割付部分形状として使い、板金製品の角部によく出る R 2— R 5程度の外側円弧加工をワンパンチの円弧加工で完了する工具である。

次に、登録加工形状パターンによる単純加工形状の工具割付処理を説明する。図 3 (a) の Vノッチ形状 310も、優先的に三角形加工形状として割付処理を優先実行する。後-述の汎用工具割付処理で傾斜直線を持つ形状として、 2つの斜線に分割されることを回避するための処理である。

円として扱える円弧の工具割付処理も優先形状処理である。この処理では、 18 0° ≤中心角く 360° の内側加工の円弧は、円として処理する。これを図 4を用レ、て説明する。.内側加工とは円の内側を打ち抜く加工のことである。

図 4 (a) は、左側に示した隅にある中心角 270° の内側加工の円弧 352を、右側に示したように円 353として処理することを示している。また、図 4 (b) は、左側に示した矩形の下部にある中心角 300° の内側加工の円弧 354もまた、右側に示すように円 355として処理することを示している。図 4 (c) は、左側の中心角 180° の内側加工の円弧 356を、右側のように、円 357として処理を行う。なお、円として扱いにくい大きな円弧は、汎用工具割付処理で処理される。図 3 (c), (d) に示すような、隅に角や円が含まれる形状 342, 344, 3 46, 348は、箱形状製品で、曲げた二面が突合わさる角の底面で発生する板厚干渉歪をこれらの切り込み形状で逃がす一般的な加工形状で、特型工具による幅 3 — 5 mmの微細加工である。これらに対しても、優先加工形状の処理を行う。この形状に対して、優先加工形状処理を行うときの連続線ファイルへの処理を、図 5〜図 10を用いて説明する。

まず、連続線について説明する。この連続線は、上述の特開平 6— 292930 号公報「板金加工図形への工具割付方法」でも用いられているものと同様である。

CAD展開図形は、図 2の連続線処理を経て、製品外周線、製品窓抜き線などの属性を持った連続線ファイル 240に出力されている（S 103)。連続線では、直線と円弧の連続線として、 CAD図形を表している。この連続線を使う目的は、自動工具割付のための各種の計算処理と工具割付作画線生成のためである。その内容は、直線と円弧の連続線として、 CAD図形を工具割付計算が容易な表現形式に変換している。連続線の方向は、本文では製品外周線（閉図形）は反時計回り、製品窓抜き線（閉図形）は時計回りで表現し、連続線の進行方向右側に工具を割り付けるように統一している。そして、 CAD形状を構成する線分を連続線に変換する処理過程で、工具割付計算を簡略化するための種々の情報を算出し、付加するのがー般的である。

連続線の表現の例を図 5, 図 6を用いて説明する。連続線の表現は、全て、ポィントの座標，そのポイントから出る線の種類（直線，円弧)，角度で表現している。ポイントから出る連続線が直線データの場合、その角度は、そのポイントと直前と直後のポイントの 3点からなる外角（閉図形の外側の角度）である。図 5では、ポイント Pい P₂がその例である。なお、ポイント P₄は、円弧の終点でもあるので、角度の表現は、例外的に異なる。これについては、後で説明する。

ポイント Piは、連続線の開始点なので、直前の点は、ポイント P₄となる。従つて、ポイント Piの角度は、ポイント P₄， P₁₅ P₂の外角の 90度となる。また、ポイント P₂の角度は、同様に、 1 00. 1 74度である。

ボイントから出る線が円弧の場合、角度は次のボイントまでの円弧の中心角で表現する。図 5の P₃では、 P₃， P₄を通る円弧の中心角 1 35. 2 7が、その角度である。ポイント P₄は円弧の終点であるので、 P₄に対する角度は、ポイント P₃ の外角 1 0 2. 1 9 1度とポイント P₄の外角 6 7. '6 35度とを加えた角度 1 6 9. 826で表現する（図 6参照）。

さて、図 7，図 9には、優先加工形状の処理を行った場合の連続線の変化を示している。この連続線の変化に従って、連続線のデータを格納しているファイルは、図 8，図 1 0に示すように変更される。

まず、図 7, 図 8について説明する。図 7 (a) は優先加工形状の処理を行う前の連続線の様子を示している。図 7 (a) の P₂, P₃, P₄， P ₅が形成する形状が優先加工形状の 1種である。この図 7 (a) の形状に対応する連続線ファイルに格納されているデータの例が図 8 (a) に示されている。この例の連続線は、外周線か窓抜線かの種別、ポイントの X座標， Y座標のデータも有している。

この図 7 (a) に示される加工形状に対して、優先加工形状の処理が行われると、 P₂， P₃， P₄, P 5が形成する加工形状（P₂， P₃， F₄, P₅) に対して工具の割付処理が行われ、処理が終了した加工形状（P₂， P₃， P₄, P₅) の部分を連続線から削除する処理が行われる。この処理は、図 7 (b) のように、優先加工形状と接続している、 P_lt P₂を通る直線と P₅, P ₆を通る直線を延長して、その交点に A Pェのポイントを新たに付加して、優先加工形状部分を削除することで行われる。この図 7 (b) に対応する連続線のデータを図 8 (b) に示す。

次に、図 9，図 10を用いて、優先加工形状の処理例を説明する。

図 9 (a) では、 P₂， P₃, P₄， P₅が形成する形状（P₂， P₃， P₄， P₅) に対して、優先加工形状の処理が行われる。図 10 (a) には、図 9 (a) に示した形状に対応した連続線のデータの例が示されている。

図 9 (a) の形状（P₂, P₃, P₄， P₅) に対して、優先加工形状処理が行われると、図 7，図 8のときと同様に、加工形状（P₂, P₃， P₄， P₅) に対して工具の割付処理が行われ、処理が終了した加工形状（P₂， P₃， P₄， P₅) の部分を連続線から削除する処理が行われる。削除した結果は、図 9 (b) に示すように、優先カ卩工形状と接続している、直線 (Ρ_χ, Ρ₂) と直線（Ρ₆, Ρ₅) を延長するので、直線 (P_x, P₆) となる。これに対応する連続線データの例を図 10 (b) に示す。このようにして、優先加工形状の処理（S 210) が行われると、工具割付処理が終了した形状が連続線ファイルから除去される。この優先加工形状に対する工具割付処理は、従来の割付処理と同様に行われ、工具割付のデータは、従来と同様に、後で非実行型 NCプログラムが作成できるように保存されている。

なお、単純加工形状等の優先加工形状の処理の対象としては、特殊金型を除き、 10種類以下の形状を想定している。く汎用工具割付処理 >

板金加工形状で、材料滓を残さずに打ち抜く処理を困難にする線分は、水平、垂直以外の角度線、中心角 < 180° の内側円弧加工、全ての角度の外側円弧加工である。これらの線分を持つ加工形状は、上述のような円等として扱えず、加工後に残される材料滓形状の処理が複雑になる。これらの加工形状を直交する 2直線、または 3直線で閉じる形状に分割し、分割加工処理の対象形状の集約 ·単純ィ匕と材料滓形状処理の単純化とを実現する。

汎用工具割付処理を図 1 1〜図 22を用いて詳しく説明する。図 1 1は、汎用工具割付処理の加工形状の一単位の例を示している。この図 11 の形状の例で、以下に、汎用工具割付処理を説明する。

汎用工具割付の対象となる加工形状単位は、図 11の例のような製品外周線では、材料線から離れるポイントである P i 0から、材料線に戻るポイントである P₁₀₀までの区間となる。なお、製品窓抜き線の場合は、閉図形の製品窓抜き形状が一単位となる。加工形状単位に対応する連続線データが、図 12に示されている。汎用ェ具割付処理を行うには、まず、加工形状単位の連続線データ 244 (図 2参照）を得る（S 230)。汎用工具割付処理として、まず、図 12に示した加工形状単位 P₁₀— P₁₀₀の連続線データにおいて、円弧，傾斜直線を持つ加工形状に対して、分割加工処理と、分割した加工形状に対しての工具割付処理を行っている。加工形状単位に対する分割加工処理を、図 13のフローチャートに示している。図 13のフローチャートに示されている処理を、図 11及ぴ図 12に示されている加工形状単位の例を用いて、以下に詳しく説明する。

なお、以下のそれぞれの加工形状に対する処理順序は、優先順位がなく、どの順に処理を行ってもよレ、。 (外側円弧加工形状）

図 13において、図 11の外側円弧加工形状（P₃。， P₄₀) (反時計回りでは中心角 +90° ) を見出した場合（S 302で YES)、直交線を持つ加工形状（図 16の形状（P₃₀， AP₃₁, P₄₀) 参照）に分割する（S 306)。外側円弧加工とは、円弧の外側を加工する形状のことである。

この分割処理は、 P ₃。， P₄。の 2点を通る中心角 + 90の外側加工線の円弧（P ₃₀， P₄₀) を検出する（S 302で YES) と、まず、円弧の開始ポイント P₃₀, 終了ポイント P₄。から、それぞれ Y軸， X軸に平行に直線を延長して、その交点 A P₃₁を作成する。作成した交点と円弧の開始ポイント，終了ポイントで形成する形状（P₃₀, P₄₀, AP₃₁) で加工形状単位を分割する（S 304)。このときに、加工形状単位の連続線データ 244にも A P ₃丄を加え、直線（ P ₂0 , AP₃₁) 上の P₃₀，直線（AP₃₁， P₅₀) 上の P₄₀を削除する（図 16参照)。

分割した形状（P₃₀， P₄₀， AP₃₁) は、円弧系工具割付処理（S 306) に渡して、従来の手法と同様に工具割付処理を行う。

外側円弧加工の開始角度、終了角度の条件で生じる分割加工図形の変ィ匕図形例を図 14で示す。図 14 (a) は、円弧中心角が 180° ≤0<360° の例であり、図 14 (b) は円弧中心角が 0く 180° の例である。

図 14 (a) に示した、円弧中心角が 180° ≤ 0 < 360° の例では、円弧の接点から適切な距離（例えば 5 mm) 離れた、 X軸， Y軸に平行な直線 (AP_n, AP_n+1)、（AP_{n +}い AP_{n + 2})、（AP_{n + 2}， AP_{n + 3}) の直交線を引き、円弧のみの一括加工ができる、分割加工形状（P_n, AP_n， AP_{n + 1)} AP_{n + 2}, AP_{n +} a, P_n+1) とする。このとき、直線の交点である AP_n, AP_{n +}い AP_{n + 2}, AP _{n + 3}の 4点が新しく作成される。この分割形状は、加工精度もよく処理も簡単である。

図 14 (b) に示した、円弧中心角が 0く 180° の例では、円弧の接点から適切な距離（例えば 5mm) 離れた Y軸に平行な直線（AP_n, AP_n+1) と、円弧の始まる P_n, 円弧の終了する P_n+1から、 X軸に平行な直線（P_n, AP_n)， (AP_n ₊₁， P_{n + 1}) とで形成される加工形状（P_n, AP_n， AP_{n + 1}， P_{n + 1}) を分割加工形状とする。

AP_n, AP_{n + 1}は、直線（AP_n， AP_{n + 1}) と、直線（P_n， AP_n) 及び（A P_{n + 1}， P_{n + 1}) との交点である。この交点 AP_n， AP_{n + 1}が新しく作成されるポイントである。

このようにして、外側円弧加工形状を分割して、工具割付を行う。 (内側円弧加工形状）

内側円弧加工形状（P₆₀, P₇。）を、直交線を持つ加工形状に分割する（S 31 0)。内側円弧加工形状とは、円弧の内側を打ち抜く形状を有する加工形状のことである。

図 13において、 P₆。， P ₇₀の 2点を通る中心角 90° の円弧を検出する（S 3 08で Y E S ) と、連続線 P ₆₀， P ₇₀の 2点を通り、 X軸， Y軸に平行な直線の交点 AP₆₁を作成する（図 16参照)。加工形状（P₆₀, P₇₀， AP₆₁) で加工形状単位を分割して（S 3 10)、円弧系工具割付処理 (S 312) に渡す。同時に、加ェ形状単位の連続線データ 244に AP ₆丄を追加する。円弧形工具割付処理では、従来と同様の手法で工具割付処理を行う。

内側円弧加工の開始角度、終了角度の条件で生じる分割加工図形の変化図形例を図 15で示す。図 15 (a) は、円弧中心角が 180° ≤ Θ < 360° の例であり、図 15 (b) は円弧中心角が Θ < 180° の例である。

図 15 (a) に示した、円弧中心角が 180° ≤0< 360° の例では、円弧の始まる P_n, 円弧の終了する P_{n + 1}から、 X軸， Y軸に平行な直線（P_n, AP_n)， (A P_n, P_{n + 1}) とで形成される加工形状（P_n, AP_n， P_{n + 1}) を分割加工形状とする。このとき、直線の交点である AP_nが新しく作成される。図 15 (b) に示した、円弧中心角が 0く 180° の例では、円弧の始まる P_n, 円弧の終了する P_{n + 1}から、 X軸， Y軸に平行な直線（P_n， AP_n)，（AP_n, P_n ₊₁) とで形成される加工形状（P_n, AP_n, P_{n + 1}) を分割加工形状とする。

このようにして、内側円弧加工形状を分割して、工具割付を行う。

(傾斜直線）

図 13のフローチャートで、図 1 1の傾斜直線（P₉₀， P₁₀₀) を見いだすと（S 314で YES)、直交線を持つ加工形状に分割する（S 316)。

傾斜直線（P₉₀, P₁₀₀) を検出する（S 314) と、 P₉₀およぴ？₁₀₀から、 X軸， Y軸に平行な直線を引く（図 16参照)。その直線の交点 AP₉₁と、傾斜直線（P₉₀, P₁₀₀) とで形成される加工形状（P₉₀， P₁₀₀， AP₉₁) で、加工形状単位を分割して（S 316)、三角形工具割付処理 (S 318) に渡す。同時に、加工形状単位の連続線データ 244に A P。 iを追加する。この直線の交点 A P ₉₁ は、傾斜直線の外側に設けている。三角形工具割付処理（S 3 1 8 ) では、従来と同様の手法で工具割付処理を行う。

このようにして、各形状に対して、分割加工形状処理 ·工具割付処理を加工形状単位終了まで（S 3 2 0で Y E S ) 行う。

(材料滓矩形形状に対する工具割付処理）

図 2のフローチャートに戻り、分割加工処理 ·工具割付処理 ( S 2 5 0 ) が終了すると、加工形状単位の連続線データ 2 4 4は材料滓矩形形状（図 1 6の斜線部分）を形作っている。この材料滓矩形形状は、 X軸に平行な水平線， Y軸に平行な垂直線で構成されている。

以降、図 1 6〜図 2 1の図面を用いて、水平線，垂直線で構成されている材料滓矩形形状の矩形切り出し処理とその工具割付を詳述する。

(材料滓 ·残矩形連続線データ作成）

まず、加工形状単位の連続線データ 2 4 4力、ら、材料滓 ·残矩形連続線データ 2 4 6 (図 1 7参照）を作成する（S 2 6 0 )。そして、この材料滓'残矩形連続線データ 2 4 6を用いて、材料滓矩形形状を矩形に分割し、分割した矩形に対して工具割付処理を行う（S 2 8 0 )。図 1 7に示した材料滓 ·残矩形連続線データにつレ、て説明する。

製品外周線（反時計回り）カゝらできる残矩形連続線データは、材料線からの入口、出口で断線した図形に材料線を付加するので、連続線の方向とは逆方向になり、時計回りとなる。製品窓抜き線から作られる残矩形連続線データの線方向は変わらないため、残矩形連続線データの線方向は、外周、窓抜きに関係なく右回りである。また、この残矩形連続線は水平'垂直線分のみで構成されている。

図 1 7に示した残矩形連続線データを使って矩形を切り出すが、矩形の幅、深さ方向を容易に判定するために、データ項目として「辺位置」を設けている。このデータ項目では、残矩形連続線形状全体を矩形とした時、 T " (T： Top) は上辺、 " B (B ： Bottom) は下辺、 " R " (R : Right) は右辺、 " L " (L ： Left) は左辺を意味している。加工形状単位の連続線データ 244の線方向からこのデータがセットできる。

図 16において、例えば、。は、隣の P₂。へ、座標値 Yが同値で座標値 Xが減少しており、この様な線分は' ' Β " (下辺）と判断できる（図 17参照)。同様に、卩₂。は、隣の八？₃₁へ、座標値 Xが同値で座標値 Υが増加しており、辺位置が " L "と判断できる（図 17参照)。同様に、 " Τ " , " R "も判断することができる。次に、データ項目「優先取り出し」について説明する。これは、この項目に" 1" が立っていると、その直線の形成する矩形を優先して作成することを意味する。これを図 18に示した残矩形の図の伊 ijで説明する。この例では、同じ「辺位置」： " B "を持つ ,線分 A, B, C, D, Eのなかで、凹部の底である線分 Cと線分 Eが優先選択する線である。この選択理由は、線分 C、線分 Eは凹部形状の底の線分であり、これらを灣択して線の凹部を均し、段差形状を無くして材料滓の処理形状をより簡単な形状に変換することにある。線分 Cと Eを選ぴ、「優先取り出し」 = 1とし、それ以外の線分、 A, B, Dに「優先取り出し」 =0のフラグをセットする。線分 Cが凹部の底を形成する形状と判定する方法を説明する。判定に必要な連続線ポイントは P ₅， P₆， P₇， P₈である。線分（P₆, P₇) が水平線分（即ち " B ") であるので、同一 Y値を持っていること、この Y値と P₅と P₈の Y値とを比較すれば凹形状を判定できる。

判定する線分の連続線ポイントを P_n、その座標値を X_n， Y_nとし、その前のポイントを P_n— iで座標値を Χ_η—い Υ_η いその 2つ後のポイントを: Ρ_{η + 2}で座標値を Χ_{η + 2}, Υ_{η + 2}とすれば、 Ρ_ηの「辺位.置」区分の優先取り出しの条件は、以下の通りである。

優先取り出し =1の条件

辺位置： " Τ "のポイント Ρ_ηの線分では、かつ Υ_η>Υ_{η + 2} 辺位置： " Β "のポイント Ρ_ηの線分では、 Υ_ηく Υ_η かつ Y_nく Y_{n + 2} 辺位置： " R "のポイント Ρ_ηの線分では、 Χ_η>Χ_η_₁ かつ Χ_η>Χ_{η + 2} 辺位置： L "のポイント P_nの線分では、 X_nく X_n かつ .X_nく X_{n + 2} 項目「線種」の区分は、製品，材料，切断済みの 3種類である。製品は、板金カロェで最後に製品となる線であり、材枓は、板金加工で切り出す材料の元の線である。また、切断済みは、材料滓の加工のときに矩形を切り出す過程で生じる線のことである。

この残矩形の処理では、水平線、垂直線の直線ごとに線種を定めるため、製品と切断済み，材料と切断済みとが同じ直線となることがあるが、この場合の直線の線種は、それぞれ製品，材料とする。なお、円弧'傾斜直線に対して、この形状を分割することでできた直線（図 16では P₂₀， AP₃い P₆₀, AP₆₁, P₉₀₎ AP₉ _x) に対しては、製品とする。項目「開始」は、閉曲線である残矩形連続線の開始点を示すフラグである。「開始」が" 1"であるポイントから、残矩形連続線データの処理を開始している。これは、残矩形連続線データにおいて、複数の閉曲線に分力ゝれる場合があり、このフラグを用いることにより、閉曲線の数を把握することができ、これに対処することができる。なお、上述では説明していないが、連続線データにもこれと同様なフラグを用いている。の線種の区分を決定するとき、必要であれば、保存してある最初に作成した連

40を参照する。

(矩形分割処理）

残矩形連続線データから矩形を生成し、生成した矩形に対して工具を割り付ける処理（S 280) を図 19のフローチャートと、図 17, 図 20，図 21を用いて説明する。

まず、矩形を形成する処理（S 352〜S 358) について説明する。矩形を形成する線の取り出しの決定条件は、残矩形連続線データから、「優先取り出し」" 1" の中で、次の取り出し優先順位で決定する（S 352〜S 356)。

"材料 "の最小線長 (S 352)

2 線種 "切断済み "の最小線長 (S 354)

3 線種 "製品の最小線長 (S 356) この処理について、図 16 , 図 1 7の残矩形連続線の矩形分割例を示した図 20 を用いて説明する。

「優先取り出し」" 1"で「線種」"材料"の最小線長の線を取り出す（S 35 2)。これにより、図 1 7の残矩形連続線データにおいて、「線種」"材料" である、 2つの線 P₁₀。， AP₁₀₁から、 AP₁₀₁が取り出される。そして、となりの線である P ₁₀， P₁₀₀から、短い方の P₁₀を用いて、矩形 1 (AP₁₀₁, P₁₀, P₂₀， W ) を形成する（S 358)。 H 矩形 1を形成する際に新たに作成したポイントである。これを図示したのが、図 20であり、この図の矩形 1である。なお、矢印は、矩形形成で最初の選択した線分を示している。このように、矩形を形成する際に、短い方を選択するのは、段差を均す目的である。このポイントの作成と取り出し矩形による残矩形連続線データの編集処理（S 360) は、優先加工形状処理に関係する連続線ファイルの編集と同様の処理である。残矩形連続線データ 244の作成処理 (S 260) で処理した、

① 「辺位置」の 4種のデータ区分、 T、 B、 R、 Lのセット

② 「線種」のデータのセット

③ 「優先取り出し」のデータのセット

等も行う。この編集処理後では、残矩形連続線データは、 AP₃₁， P₅₀, P₆₀, A P₆₁, P₇。， P₈。， P₉。， AP₉い P₁₀₀, となる。新たに作成したの「線種」は、"切断済み" である。次に、作成した矩形に対する工具割付処理（S 36 2) について、図 2 1を用いて説明する。

さて、工具割付を行う際、工具による加工方向は、「線種」力製品"である方向に加工方向を取る必要がある。これを図 21 (a) を用いて説明する。図 21 (a) は、図 20で矩形 1が取り出されたときの図である。この図では、「線種」"製品" P₂。の材料線の方向にパンチングするように、加工方向を取っている。そのため、 Pi。のコーナー部のパンチをした直後に、加工域（空白部分）は、材料から離れ、抜き滓が製品線での重ね打ち抜きとなり、生産トラブルを引き起こしている。このため、矩形 1に対して工具割付をするときに、線分（P₁₀, P₂₀) と茅紛（A P₁₀₁, W,) は材料線なので、外側方向に 5 mm程度（パラメータで登録設定）の重なり加工部を取る。このため、取り出し矩形の座標に対して、図 2 1 (b) に示すように、例えば 5mm拡大： P₁₀ (X₁₀+ 5， Y₁₀)， ΑΡ₁₀₁ (Χ₁₀₁+ 5, Υ ₁₀χ+5), W, (X_wl) Y_wl+5) した矩形情報と、加工方向（材料線である線分 (AP₁₀₁, P₁₀) から製品線である線分（P₂₀，の方向）とを指定に付カロしてから、工具割付処理に渡す。図 2 1 (b) では、黒矢印で重なり加工方向を、白矢印で加工方向を示している。

これにより、この矩形に対する工具割付では、表示する加工方向を持つ単一 NC 加工命令で完了する。

なお、図 21 (b) の図形の上面から下面に、右方向から左方向の分割した命令を繰り返す方法がより確実である。これは、矩形方向の右上から左下に、材料面から製品面に厳格に加工方向を維持する方法である。

このように、取り出した矩形に対して、加工順、加工方向情報を付加して、従来手法の工具割付処理が実行される。図 1 9のフローチャートに戻り、矩形 1を形成して（S 3 58)、形成した矩形 1 に工具を割り当てる（S 362) と、まだ終了していない（S 364で NO) ので、再度、矩形形成 ·工具割付処理に戻る。

更新した残矩形連続線データから、優先取り出しの材料線の最小を取り出して（ S 352)、となりの線（Wい AP₉₁) の線長の短い方（AP₉₁) と矩形 2 (P₁₀₀, W_x, W₂, AP₉₁) を形成する（S 358 ：図 20参照)。

この矩形 2も材料線，切断済み線を持つので、重なり加工を考慮した材料線，切断済み線方向へ図形を拡大し、加工方向は材料線である線分（P^o, W₂) 力ら製品線である線分（AP₉₁， W₂) 方向に加工方向を取るデータを作成する。

次に、矩形を削除して残矩形連続線データを編集して（S 360)、工具割付処理 (S 362) を行う。編集後の残矩形連続線データは、 AP₃₁， P₅₀, P₆₀， AP ₆₁， P₇₀, P₈₀, P₉₀, W₂となる。なお、新たに作成される線分（P₉₀， W₂) は、製品線（P₉₀， AP₉₁) と切断済み線 (AP₉₁, W₂) と合わせたものであるので、「線種」は、"製品" となる。順次、矩形ごとに分割していくと、図 20に示したように、材料滓図形が矩形に分割される。この分割された矩形ごとに工具割付処理が行われる。く実行型 NCプログラムの作成〉

最後に、図 2のフローチャートにおいて、全ての連続線に対して工具割付処理が終了する（S 286で YES) と、必要があれば、上述で説明した自動工具割付で割り付けた工具割付を修正する（S 1 11)。この修正は、最初に作成した連続線フアイルを用いて行う。 '

各工具割付処理において作成した工具割付を用いて、非実行型 NCプログラムを作成し（S 112)、最適化して（S 114)、実加工ができる実行型 NCプロダラムに自動変換する（S 1 16)。

この NCプログラムの自動修正 ·最適化等の処理は、従来の手法を用いて行うことができる。

ここで、取り出した矩形の加工順について特に述べる。一般的に加工順とは、図 2の NCプログラムの最適化（S 1 14) で、全ての部位の加工順と整合性の合う加工順でなければならない。この加工順は複雑な体系を持つ。材料滓 ·残矩形の中での加工順位については、単純に、残矩形単位に完結する加工順を設定して、矩形の取り出し順としてもよい。但し、例外として、四辺が切断済みの線種を持つ矩形は、最優先の加工順を持つ。しかしながら、全体の加工順は全ての加工要素が含まれ、 NCプログラムの最適化処理 (S 1 14) で、 NCプログラム全体の加工順の体系の中で最適化されるべきものである。

これで、板金加工用の実行型の NCプログラムを、どの様な CAD図面からでも作成することができる。産業上の利用の可能性本発明の板金加工用 CADZC AMシステムを用いることにより、 CAD図面から、予め登録の必要がある加工形状パターンに依存せずに、汎用性のある自動工具割付処理が可能となる。

Claims

請求の範囲

1. CAD図面から NCプログラムを生成する板金加工用 CADZC AMシステムであって、

円弧，斜線の部分を前記 CAD図面の板金加工図形から探索して、直交直線で囲まれた分割加工形状に変換し、該分割加工形状に工具を割り付ける分割加工形状処理.工具割付処理手段と、

前記分割加工形状に変換された後に生成される矩形に対して工具割付処理を行う矩形工具割付手段と、

工具を割り付けたデータから、 N Cプログラムを生成する手段と

を備えることを特徴とする板金加工用 CAD/C AMシステム。

2. 請求項 1に記載の板金カ卩ェ用 CAD/C AMシステムにおいて、予め定められた優先処理形状を前記 CAD図面の板金加工図形から探索して、該優先処理形状に工具割付処理を先に行う優先割付処理手段

をさらに備えることを特徴とする板金加工用 CAD/C AMシステム。

3. 請求項 1又は 2に記載の板金加工用 CAD/CAMシステムをコンビユータ ·システムに構成させるプログラムを記録した記録媒体。

4. 請求項 1又は 2に記載の板金加工用 CAD/ CAMシステムをコンビユータ ·システムに構成させるプログラム。