JP3220744B2 - 平坦部/立ち壁部分割方法及び記録媒体 - Google Patents

平坦部/立ち壁部分割方法及び記録媒体

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JP3220744B2 JP10824396A JP10824396A JP3220744B2 JP 3220744 B2 JP3220744 B2 JP 3220744B2 JP 10824396 A JP10824396 A JP 10824396A JP 10824396 A JP10824396 A JP 10824396A JP 3220744 B2 JP3220744 B2 JP 3220744B2
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

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  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モデルと同じ形状
のものを工具を用いて加工作製する際に、その工具の移
動を制御する包絡面のデータを平坦部と立ち壁部とに領
域分けする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】複数の面から構成されるモデルと同形状
の製品を、同時3軸加工用のNC機の工具を用いて自動
的に加工作製するためには、CADにて得られたモデル
の形状データに工具の寸法情報を含む形状データを加味
して、3次元の加工データを予め求めておく。そして、
この3次元の加工データに従って工具の動きを制御し
て、モデルと同じ形のものを作製する。
【0003】このような3次元の加工データを作成する
際の手法としては、以下に説明するようなものが従来か
ら一般的である。まず、モデルを構成する各面に対して
工具の形状を考慮したオフセット面を作成する。この場
合、工具がモデルの各面に仮想的に接するときの工具の
定点が描く包絡面がオフセット面となる。例えば、工具
の加工を行う末端部の形状が半球である場合には、モデ
ル面の各点からその半球の半径だけ離れた定点(その半
球の中心)が描く包絡面をオフセット面とする。そし
て、このオフセット面の情報が、工具の動きを制御する
3次元の加工データとなる。
【0004】ところで、モデルと同形状の物体を加工作
製する場合、平坦部(工具が被加工物体に接離する方向
に実質的に垂直である部分)と立ち壁部(平坦部以外の
部分)とでは、工具による加工方法が異なっている。
【0005】図4は、複数の面を有するモデルMの一例
を示す斜視図である。図4において、Z軸方向が工具が
被加工物体に接離する方向であり、XY平面に実質的に
平行である面の部分が平坦部となり、残りの部分が立ち
壁部となる。図4に示すモデルMに対するこれらの平坦
部及び立ち壁部の分割パターンを図5(X軸方向から見
た図),図6(Z軸方向から見た図)に示す。図5では
Aが付された領域が平坦部、Bが付された領域が立ち壁
部をそれぞれ示し、図6では白く抜けた領域が平坦部
A、ハッチングを付し領域が立ち壁部Bをそれぞれ示
す。
【0006】平坦部に対する加工方法では、工具の高さ
(Z方向位置)を固定し、得られたオフセット面(XY
平面に平行な平面)上に等間隔の移動パスを設定し、そ
の移動パスに従って工具の動きを制御する。その平坦部
加工時の被加工物体Nに対する工具Tの移動例を図7に
示す。一方、立ち壁部に対する加工方法では、オフセッ
ト面における同じ高さ(Z方向位置)の点をつないだ情
報(等高線パス)を得、得た複数の等高線パスに従っ
て、工具の動きを制御する。その立ち壁部加工時の被加
工物体Nに対する工具Tの移動例を図8に示す。このよ
うに、平坦部と立ち壁部とのそれぞれに対して加工方法
を変えることにより、モデルと同形状の物体を精度良く
しかも能率良く作製することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モデル
においてどの領域が平坦部,立ち壁部であるかを分別で
きない場合には、このように加工方法を切り換えること
が不可能である。そこで、従来では、加工作製処理に携
わる作業者がモデルに対する目視判断にて、平坦部と立
ち壁部とを分けていた。ところが、簡単な形状のモデル
では平坦部/立ち壁部の判定が可能であっても、複雑な
形状のモデルではそれらの境界の数が多くなって、その
判定が難しい。
【0008】実際に工具の動きを制御するのは3次元の
加工データとなるオフセット面(工具定点の包絡面)の
情報であるので、そのオフセット面における平坦部/立
ち壁部の分割が大切である。モデルにおける平坦部/立
ち壁部の境界と、工具の形状を加味したオフセット面に
おける平坦部/立ち壁部の境界とにはずれがある。図9
はこのずれを示す模式図である。実線CがモデルMの表
面を示し、破線Dが工具Tの定点軌跡を表すオフセット
面を示す。図9に示すように、モデルMにおける平坦部
/立ち壁部の境界位置C1 と、オフセット面Dにおける
平坦部/立ち壁部の境界位置D1 とが、工具Tの半球状
の先端部の半径に相当する分だけずれている。このよう
なずれを作業者が考慮することは難しく、作業者はモデ
ルにおける境界しか指示できず、工具で加工する際のオ
フセット面における平坦部/立ち壁部の境界を指示する
ことは事実上不可能であった。
【0009】以上のように、従来の方法では複雑な形状
のモデルでは、そのオフセット面における平坦部/立ち
壁部の領域分割が行えず、行えたとしてもその分割結果
が正確でない。
【0010】平坦部と立ち壁部との領域分けを行えない
場合には、平坦部に適した加工法または立ち壁部に適し
た加工法の何れか一方の加工法を全体にわたって施行す
るか、または、平坦部に適した加工法及び立ち壁部に適
した加工法の両加工法を全体にわたって施行している。
前者の方法では全体がきれいに仕上がらないという問題
があり、後者の方法では工具の無駄な動きが多くなり加
工効率が非常に悪いという問題がある。このような状況
により、オフセット面における平坦部と立ち壁部との分
割を行う方法の開発が望まれている。
【0011】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、オフセット面において平坦部と立ち壁部とを容
易かつ正確に分割することができる平坦部/立ち壁部分
割方法を提供することを目的とする。
【0012】本発明の他の目的は、平坦部と立ち壁部と
に正確に分割することにより、モデルと同形状の物体を
精度良くかつ効率良く加工作製することが可能となる平
坦部/立ち壁部分割方法を提供することにある。
【0013】本発明の更に他の目的は、上述したような
平坦部/立ち壁部分割方法を実現できるコンピュータプ
ログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係る平坦部/立
ち壁部分割方法は、複数の面を有するモデルと同形状の
物体を、工具が前記モデルの各面に仮想的に接触する場
合の前記工具に関連して定めた定点が描く包絡面のデー
タに従って前記工具を前記包絡面に対する接離を繰り返
しながら移動させて加工する際に、前記包絡面を、それ
と前記工具の前記包絡面への接離方向とのなす角が直角
から所定角度までの範囲となる部分である平坦部と、平
坦部以外の部分である立ち壁部とに分割する方法であっ
て、前記モデルの形状に基づいて前記包絡面の平坦部の
前記接離方向での位置を指定するステップと、前記包絡
面のデータにおける前記接離方向の位置が等しい点を結
んだ複数のパスを算出するステップと、算出したパスの
中から、指定した平坦部の位置を間にして隣合う2本の
パスを抽出するステップと、抽出したパスに挟まれる部
分を平坦部、その他の部分を立ち壁部と決定して分割す
るステップとを有することを特徴とする。
【0015】本発明に係る記録媒体は、複数の面を有す
るモデルと同形状の物体を、工具が前記モデルの各面に
仮想的に接触する場合の前記工具に関連して定めた定点
が描く包絡面のデータに従って前記工具を前記包絡面に
対する接離を繰り返しながら移動させて加工する際に、
前記包絡面を、それと前記工具の前記包絡面への接離方
向とのなす角が直角から所定角度までの範囲となる部分
である平坦部と、平坦部以外の部分である立ち壁部とに
分割するコンピュータプログラムを記録した記録媒体で
あって、前記モデルの形状に基づいて前記包絡面の平坦
部の前記接離方向での位置を指定するステップと、前記
包絡面のデータにおける前記接離方向の位置が等しい点
を結んだ複数のパスを算出するステップと、算出したパ
スの中から、指定した平坦部の位置を間にして隣合う2
本のパスを抽出するステップと、抽出したパスに挟まれ
る部分を平坦部、その他の部分を立ち壁部と決定して分
割するステップとを含むコンピュータプログラムを記録
してあることを特徴とする。
【0016】図1は、本発明の方法の概念を示す模式図
である。最初に、例えば、作業員がモデルの図面からモ
デルの平坦部の高さ(Z軸方向位置)を読み取ってコン
ピュータに指定入力する。コンピュータは、ソフトウェ
アのプログラムに従い以下のようにして、平坦部と立ち
壁部とに分割する。
【0017】まず、作業員が指定した高さに工具の寸法
・形状(オフセット量)を加味したオフセット面を作成
し、作成したオフセット面における平坦部の高さ(Z軸
方向位置)を求める。図1(a)は、X軸方向から見た
オフセット面Dの模式図である。具体的に図1(a)に
示す例では、a,b,cの3ヵ所の平坦部の高さを求め
る。
【0018】また、オフセット面Dにおける高さが等し
い点を結んだ複数の等高線パスを算出する。図1(b)
に算出した等高線パスを示す。具体的に図1(b)に示
す例では、9本の等高線パスp1〜p9を算出する。これら
の等高線パスの中から、オフセット面Dにおける平坦部
の高さを間にする2本一組の等高線パスを抽出する。具
体的には、平坦部の高さaについてはそれを間にする等
高線パスp1,p2を抽出し、平坦部の高さbについてはそ
れを間にする等高線パスp4,p5を抽出し、平坦部の高さ
cについてはそれを間にする等高線パスp8,p9を抽出す
る。
【0019】そして抽出した各2本の等高線パスに挟ま
れる領域を平坦部とする。また、平坦部以外の領域を立
ち壁部とする。よって、具体的には、p1,p2の間、p4,
p5の間及びp8,p9の間を平坦部と決定し、p2〜p4の間及
びp5〜p8の間を立ち壁部と決定する。
【0020】以上のように平坦部と立ち壁部とを分割す
ると、工具の移動を制御するためのオフセット面の全て
の部分を、平坦部または立ち壁部の何れかの領域に必ず
分けることができ、平坦部及び立ち壁部が重なることも
なく、正確な分割を実現できる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。
【0022】図2は、本発明の平坦部/立ち壁部分割方
法の手順を示すフローチャートである。図2において、
ステップS1,S2のみが作業員が行う処理であり、残
りのステップS3〜S7の各処理はコンピュータ内のソ
フトウェアによって実現する処理である。まず、モデル
の情報及び工具の情報を入力する(ステップS1)。モ
デルの情報には、加工領域,加工を行う面,加工条件等
の情報が含まれる。また、工具の情報には、加工面に接
して実際に加工処理を行う工具の末端部の寸法,形状等
の情報が含まれる。
【0023】次に、作業員がモデル図面を参照して、モ
デルの平坦部の高さを読み取ってコンピュータに入力す
る(ステップS2)。読み取った平坦部の高さに、使用
する工具のオフセット量(例えば、加工面に接する工具
の末端部が球形である場合にはこの球形部の半径)を加
算した値を、オフセット面の平坦部の高さとして指定す
る(ステップS3)。
【0024】複数のオフセット面において同じ高さにあ
る点(例えば、加工面に接する工具の末端部が半球形で
ある場合にはこの半球の中心の中で同じ高さにある点)
を繋いだ複数の等高線パスを計算する(ステップS
4)。次いで、指定した平坦部の高さを間にする2本1
組の等高線パスを、指定した平坦部の高さの数と同数の
組だけ、計算した等高線パスの中から抽出する(ステッ
プS5)。
【0025】抽出した等高線パスを平坦部と立ち壁部と
の境界とし、抽出した2本一組の等高線パスに挟まれる
領域を平坦部と決定する(ステップS6)。そして、平
坦部以外の領域、即ち平坦部と判定されなかったすべて
の領域を立ち壁部と判定する(ステップS7)。
【0026】なお、ステップS2において、作業員がモ
デル図面を参照してモデルの平坦部の高さを読み取るの
ではなく、モデルの形状を認識するモデリング部の解析
コマンドによりモデルの面上の任意の点の座標値を知る
ことが可能であるので、これを利用して、モデルの実質
的に平坦な部分の座標値からモデルの平坦部の高さを求
めるようにしても良い。
【0027】以上のようにして平坦部と立ち壁部とを分
割した後、これらの境界情報の高さ成分(Z軸成分)を
取り去り、平面的な(XY平面の)領域情報を得る。そ
して、この領域情報を用いて加工データを作成する。つ
まり、平坦部に相当する領域については、オフセット面
上に等間隔の移動パスを設定してなる加工データを作成
し、立ち壁部に相当する領域については、複数の等高線
パスを設定してなる加工データを作成する。
【0028】平坦部と立ち壁部とで異なる加工法を用い
て、このようにして作成した加工データに従って工具を
移動させて被加工物体に加工処理を施し、モデルと同形
状の物体を作製する。図3は、オフセット面を平坦部A
と立ち壁部Bとに分割した後、被加工物体Nに対して工
具Tを移動させている状態を示している。平坦部Aで
は、例えばXY平面上で等間隔のパスを投影して加工処
理を施し、平面に近い部分を仕上げる。一方、立ち壁部
Bでは、等高線加工処理を施し、立ち壁に近い部分を仕
上げる。
【0029】平坦部Aと立ち壁部Bとにおいて、それぞ
れに合った加工処理のみを施すだけで良いので、加工処
理のおける無駄がない。また、正確に平坦部Aと立ち壁
部Bとに分割できるので、それぞれの部分をきれいに仕
上げることができる。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明では、3次元加工デ
ータに従って工具を移動させて、モデルと同形状の物体
を加工作製する際に、平坦部と立ち壁部とを容易かつ正
確に分割することが可能である。
【0031】また、本発明では隙間,重なりが全くない
状態で平坦部と立ち壁部とを正確に分けることができる
ので、この分割結果に応じて各部に適した加工データを
作成した場合、モデルと同形状の物体を精度良くかつ効
率良く作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の平坦部/立ち壁部分割方法の実施の概
念を示す模式図である。
【図2】本発明の平坦部/立ち壁部分割方法の手順を示
すフローチャートである。
【図3】工具を用いたモデルと同形状の物体を加工作製
する状態を示す模式図である。
【図4】複数の面を有するモデルの一例を示す斜視図で
ある。
【図5】図4に示すモデルを平坦部,立ち壁部に分類し
て示す正面図である。
【図6】図4に示すモデルを平坦部,立ち壁部に分類し
て示す平面図である。
【図7】平坦部加工における工具の移動例を示す模式図
である。
【図8】立ち壁部加工における工具の移動例を示す模式
図である。
【図9】モデルとオフセット面とで平坦部/立ち壁部の
境界位置が異なる状態を示す模式図である。
【符号の説明】
A 平坦部 B 立ち壁部 C モデル表面 D オフセット面(包絡面) M モデル N 被加工物体 T 工具 a,b,c 平坦部の高さ p1〜p9 等高線パス
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−295621(JP,A) 特開 平7−84621(JP,A) 特開 平6−19527(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 G06F 17/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の面を有するモデルと同形状の物体
    を、工具が前記モデルの各面に仮想的に接触する場合の
    前記工具に関連して定めた定点が描く包絡面のデータに
    従って前記工具を前記包絡面に対する接離を繰り返しな
    がら移動させて加工する際に、前記包絡面を、それと前
    記工具の前記包絡面への接離方向とのなす角が直角から
    所定角度までの範囲となる部分である平坦部と、平坦部
    以外の部分である立ち壁部とに分割する方法であって、
    前記モデルの形状に基づいて前記包絡面の平坦部の前記
    接離方向での位置を指定するステップと、前記包絡面の
    データにおける前記接離方向の位置が等しい点を結んだ
    複数のパスを算出するステップと、算出したパスの中か
    ら、指定した平坦部の位置を間にして隣合う2本のパス
    を抽出するステップと、抽出したパスに挟まれる部分を
    平坦部、その他の部分を立ち壁部と決定して分割するス
    テップとを有することを特徴とする平坦部/立ち壁部分
    割方法。
  2. 【請求項2】 複数の面を有するモデルと同形状の物体
    を、工具が前記モデルの各面に仮想的に接触する場合の
    前記工具に関連して定めた定点が描く包絡面のデータに
    従って前記工具を前記包絡面に対する接離を繰り返しな
    がら移動させて加工する際に、前記包絡面を、それと前
    記工具の前記包絡面への接離方向とのなす角が直角から
    所定角度までの範囲となる部分である平坦部と、平坦部
    以外の部分である立ち壁部とに分割するコンピュータプ
    ログラムを記録した記録媒体であって、前記モデルの形
    状に基づいて前記包絡面の平坦部の前記接離方向での位
    置を指定するステップと、前記包絡面のデータにおける
    前記接離方向の位置が等しい点を結んだ複数のパスを算
    出するステップと、算出したパスの中から、指定した平
    坦部の位置を間にして隣合う2本のパスを抽出するステ
    ップと、抽出したパスに挟まれる部分を平坦部、その他
    の部分を立ち壁部と決定して分割するステップとを含む
    コンピュータプログラムを記録してあることを特徴とす
    る記録媒体。
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