JP3679110B2

JP3679110B2 - 板金加工用ｃａｄ／ｃａｍシステム，プログラム及びプログラムを記録した記録媒体

Info

Publication number: JP3679110B2
Application number: JP2004515454A
Authority: JP
Inventors: 良三柴野
Original assignee: 良三柴野
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2022-06-24
Also published as: EP1486839A1; US7110848B2; WO2004001514A1; JPWO2004001514A1; US20050228534A1; EP1486839A4

Description

【０００１】
［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ＣＡＤ／ＣＡＭシステムに関する。
【０００２】
［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った。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。
ＣＡＤで作画した板金展開図形データを、実行可能なＮＣ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ＣＡＤ／ＣＡＭシステムキャンパスＦＤＭ−ＩＩ」プレス技術１９９１年３月号ｐ４７−５３（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ＮＣデータにするための処理フローを示している。
【０００３】
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（Ｓ１０２）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ーバーのように、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（Ｓ１０４）。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（Ｓ１０６）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、登録加工形状パターン別の自動工具割付（Ｓ１０８）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、ＮＣ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（Ｓ１１０）する。これらの処理を経て、非実行型ＮＣ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（Ｓ１１２）。
【０００４】
２）処理２：非実行型ＮＣ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ＮＣプログラムを実加工ができる実行型ＮＣプログラムに自動変換する（Ｓ１１４）。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ＮＣプログラムや自動設計・製作処理で自動生成したＮＣプログラムを自動修正する処理が１９７０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、ＣＡＤで作られた板金展開図形は、実行型ＮＣ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、ＣＡＤ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、製品窓抜き線、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工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が、新規形状は業種ごとに多種多様であり、精度の高い自動工具割付の実現はきわめて困難である。
【０００５】
上記の処理１、２は、板金ＣＡＤ図形をＮＣ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録加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６−２９２９３０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。
ＣＡＤファイルからＮＣ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ＮＣプログラムを管理し運用している制約の多い環境から、ＣＡＤ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ＣＡＤファイルから、加工直前に目的加工機を選んでＮＣプログラムを出力することも可能になる。
【０００６】
［発明の開示］
本発明の目的は、板金ＣＡＤ／ＣＡＭ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い汎用の自動工具割付をすることである。
上記目的を達成するために、本発明は、ＣＡＤファイルのＣＡＤ図面からＮＣプログラムを生成する板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムであって、前記ＣＡＤ図面の板金加工図形から、外側円弧、内側円弧、及び斜線の形状を探索し、探索した形状を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、工具割り付け後に水平線，垂直線で構成された材料滓形状を生成する分割・工具割付処理手段と、生成された前記材料滓形状を矩形に分割して工具割付処理を行う矩形分割・工具割付手段と、工具を割り付けたデータから、ＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム生成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、前記分割・工具割付処理手段は、優先割付処理を終了した後の図形を処理することが望ましい。
上述の板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの機能をコンピュータ・システムに構成させる板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭのプログラムやこのプログラムを記録した記録媒体も本発明である。
【０００７】
［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、ＣＡＤ図面を作成して（Ｓ１０２）、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（Ｓ１０３）から、工具を割り付ける（Ｓ２１０〜Ｓ２８６）。
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（Ｓ２５０）、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（Ｓ２８０）にある。
しかし、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、特型工具を使って、円弧＋直線の組み合わせ形状をワ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１０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（Ｓ２１０）する。
その後、従来と同じように、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）。
【０００８】
製品外周線上にある加工単位の分割処理（Ｓ２５０）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（Ｓ２３０）。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る。連続線の加工形状輪郭に沿って円弧、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ついては、汎用的な円弧系、直角三角形系、矩形に単純化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。
【０００９】
＜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（Ｓ２１０）を説明する。この優先加工形状の工具割付処理は、連続線ファイル２４０か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２４０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（Ｓ１１１）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（Ｓ２１０）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（Ｓ１１１）で必要な元のＣＡＤ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工具があれば、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、長丸工具は、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、ワンパンチまたは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 Radius３３０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Ｒ２−Ｒ５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。
【００１０】
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、１８０°≦中心角＜３６０°の内側加工の円弧は、円として処理する。これを図４を用いて説明する。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３４２，３４４，３４６，３４８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３−５ｍｍ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。
【００１１】
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（Ｓ１０３）。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、付加するのが一般的である。
【００１２】
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、ポイントの座標，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_１，Ｐ_２がその例である。なお、ポイントＰ_４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Ｐ_１は、連続線の開始点なので、直前の点は、ポイントＰ_４となる。従って、ポイントＰ_１の角度は、ポイントＰ_４，Ｐ_１，Ｐ_２の外角の９０度となる。また、ポイントＰ_２の角度は、同様に、１００．１７４度である。
ポイントから出る線が円弧の場合、角度は次のポイントまでの円弧の中心角で表現する。図５のＰ_３では、Ｐ_３，Ｐ_４を通る円弧の中心角１３５．２７が、その角度である。ポイントＰ_４は円弧の終点であるので、Ｐ_４に対する角度は、ポイントＰ_３の外角１０２．１９１度とポイントＰ_４の外角６７．６３５度とを加えた角度１６９．８２６で表現する（図６参照）。
【００１３】
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１０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Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，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、Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５が形成する加工形状（Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５）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（Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５）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_１，Ｐ_２を通る直線とＰ_５，Ｐ_６を通る直線を延長して、その交点にＡＰ_１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。
【００１４】
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、Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５が形成する形状（Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５）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（Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５）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（Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５）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（Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５）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、優先加工形状と接続している、直線（Ｐ_１，Ｐ_２）と直線（Ｐ_６，Ｐ_５）を延長するので、直線（Ｐ_１，Ｐ_６）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（Ｓ２１０）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。
【００１５】
＜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・単純化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１１〜図２２を用いて詳しく説明する。
図１１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_１０から、材料線に戻るポイントであるＰ_１００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。汎用工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（Ｓ２３０）。
【００１６】
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Ｐ_１０−Ｐ_１００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。
【００１７】
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及び図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い。
【００１８】
（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（Ｐ_３０，Ｐ_４０）（反時計回りでは中心角＋９０°）を見出した場合（Ｓ３０２でＹＥＳ）、直交線を持つ加工形状（図１６の形状（Ｐ_３０，ＡＰ_３１，Ｐ_４０）参照）に分割する（Ｓ３０６）。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_３０，Ｐ_４０の２点を通る中心角＋９０°の外側加工線の円弧（Ｐ_３０，Ｐ_４０）を検出する（Ｓ３０２でＹＥＳ）と、まず、円弧の開始ポイントＰ_３０，終了ポイントＰ_４０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ＡＰ_３１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（Ｐ_３０，Ｐ_４０，ＡＰ_３１）で加工形状単位を分割する（Ｓ３０４）。このときに、加工形状単位の連続線データ２４４にもＡＰ_３１を加え、直線（Ｐ_２０，ＡＰ_３１）上のＰ_３０，直線（ＡＰ_３１，Ｐ_５０）上のＰ_４０を削除する（図１６参照）。
分割した形状（Ｐ_３０，Ｐ_４０，ＡＰ_３１）は、円弧系工具割付処理（Ｓ３０６）に渡して、従来の手法と同様に工具割付処理を行う。
【００１９】
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化図形例を図１４で示す。図１４（ａ）は、円弧中心角が１８０°≦θ＜３６０°の例であり、図１４（ｂ）は円弧中心角がθ＜１８０°の例である。
図１４（ａ）に示した、円弧中心角が１８０°≦θ＜３６０°の例では、円弧の接点から適切な距離（例えば５ｍｍ）離れた、Ｘ軸，Ｙ軸に平行な直線（ＡＰ_ｎ，ＡＰ_ｎ＋１）、（ＡＰ_ｎ＋１，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＋３，Ｐ_ｎ＋１）とする。このとき、直線の交点であるＡＰ_ｎ，ＡＰ_ｎ＋１，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θ＜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（ＡＰ_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。
【００２０】
（内側円弧加工形状）
内側円弧加工形状（Ｐ_６０，Ｐ_７０）を、直交線を持つ加工形状に分割する（Ｓ３１０）。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、Ｐ_６０，Ｐ_７０の２点を通る中心角９０°の円弧を検出する（Ｓ３０８でＹＥＳ）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ＡＰ_６１を作成する（図１６参照）。加工形状（Ｐ_６０，Ｐ_７０，ＡＰ_６１）で加工形状単位を分割して（Ｓ３１０）、円弧系工具割付処理（Ｓ３１２）に渡す。同時に、加工形状単位の連続線データ２４４にＡＰ_６１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°≦θ＜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），（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。このとき、直線の交点であるＡＰ_ｎが新しく作成される。
【００２１】
図１５（ｂ）に示した、円弧中心角がθ＜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。
【００２２】
（傾斜直線）
図１３のフローチャートで、図１１の傾斜直線（Ｐ_９０，Ｐ_１００）を見いだすと（Ｓ３１４でＹＥＳ）、直交線を持つ加工形状に分割する（Ｓ３１６）。
傾斜直線（Ｐ_９０，Ｐ_１００）を検出する（Ｓ３１４）と、Ｐ_９０およびＰ_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ＡＰ_９１と、傾斜直線（Ｐ_９０，Ｐ_１００）とで形成される加工形状（Ｐ_９０，Ｐ_１００，ＡＰ_９１）で、加工形状単位を分割して（Ｓ３１６）、三角形工具割付処理（Ｓ３１８）に渡す。同時に、加工形状単位の連続線データ２４４にＡＰ_９１を追加する。この直線の交点ＡＰ_９１は、傾斜直線の外側に設けている。三角形工具割付処理（Ｓ３１８）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（Ｓ３２０でＹＥＳ）行う。
【００２３】
（材料滓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（Ｓ２５０）が終了すると、加工形状単位の連続線データ２４４は材料滓形状（図１６の斜線部分）を形作っている。この材料滓形状は、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１６〜図２１の図面を用いて、水平線，垂直線で構成されている材料滓形状の矩形切り出し処理とその工具割付を詳述する。
【００２４】
（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２４４から、材料滓・残矩形連続線データ２４６（図１７参照）を作成する（Ｓ２６０）。そして、この材料滓・残矩形連続線データ２４６を用いて、材料滓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（Ｓ２８０）。
【００２５】
図１７に示した材料滓・残矩形連続線データについて説明する。
製品外周線（反時計回り）か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１７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、Ｐ_１０は、隣のＰ_２０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“Ｂ“（下辺）と判断できる（図１７参照）。同様に、Ｐ_２０は、隣のＡＰ_３１へ、座標値Ｘが同値で座標値Ｙ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、“Ｔ“，“Ｒ“も判断することができる。
【００２６】
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例で説明する。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、これらを選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を選び、「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，Ｐ_６，Ｐ_７，Ｐ_８である。線分（Ｐ_６，Ｐ_７）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Ｐ_５とＰ_８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−１で座標値をＸ_ｎ−１，Ｙ_ｎ−１，その２つ後のポイントをＰ_ｎ＋２で座標値をＸ_ｎ＋２，Ｙ_ｎ＋２とすれば、Ｐ_ｎ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：“Ｔ“のポイントＰ_ｎの線分では、Ｙ_ｎ＞Ｙ_ｎ−１かつＹ_ｎ＞Ｙ_ｎ＋２
辺位置：“Ｂ“のポイントＰ_ｎの線分では、Ｙ_ｎ＜Ｙ_ｎ−１かつＹ_ｎ＜Ｙ_ｎ＋２
辺位置：“Ｒ“のポイントＰ_ｎの線分では、Ｘ_ｎ＞Ｘ_ｎ−１かつＸ_ｎ＞Ｘ_ｎ＋２
辺位置：“Ｌ“のポイントＰ_ｎの線分では、Ｘ_ｎ＜Ｘ_ｎ−１かつＸ_ｎ＜Ｘ_ｎ＋２
【００２７】
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、板金加工で最後に製品となる線であり、材料は、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Ｐ_２０，ＡＰ_３１，Ｐ_６０，ＡＰ_６１，Ｐ_９０，ＡＰ_９１）に対しては、製品とする。
【００２８】
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、複数の閉曲線に分かれる場合があり、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。
【００２９】
こ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続線ファイル２４０を参照する。
【００３０】
（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（Ｓ２８０）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（Ｓ３５２〜Ｓ３５８）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（Ｓ３５２〜Ｓ３５６）。
１線種：“材料“の最小線長（Ｓ３５２）
２線種：“切断済み“の最小線長（Ｓ３５４）
３線種：“製品“の最小線長（Ｓ３５６）
【００３１】
この処理について、図１６，図１７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（Ｓ３５２）。これにより、図１７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Ｐ_１００，ＡＰ_１０１から、ＡＰ_１０１が取り出される。そして、となりの線であるＰ_１０，Ｐ_１００から、短い方のＰ_１０を用いて、矩形１（ＡＰ_１０１，Ｐ_１０，Ｐ_２０，Ｗ_１）を形成する（Ｓ３５８）。Ｗ_１は、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Ｗ_１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（Ｓ３６０）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（Ｓ２６０）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、ＡＰ_３１，Ｐ_５０，Ｐ_６０，ＡＰ_６１，Ｐ_７０，Ｐ_８０，Ｐ_９０，ＡＰ_９１，Ｐ_１００，Ｗ_１となる。新たに作成したＷ_１の「線種」は、”切断済み”である。
【００３２】
次に、作成した矩形に対する工具割付処理（Ｓ３６２）について、図２１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」が”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。
【００３３】
この図では、「線種」”製品”Ｐ_２０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、Ｐ_１０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。
【００３４】
このため、矩形１に対して工具割付をするときに、線分（Ｐ_１０，Ｐ_２０）と線分（ＡＰ_１０１，Ｗ_１）は材料線なので、外側方向に５ｍｍ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２１（ｂ）に示すように、例えば５ｍｍ拡大：Ｐ_１０（Ｘ_１０＋５，Ｙ_１０），ＡＰ_１０１（Ｘ_１０１＋５，Ｙ_１０１＋５），Ｗ_１（Ｘ_ｗ１，Ｙ_ｗ１＋５）した矩形情報と、加工方向（材料線である線分（ＡＰ_１０１，Ｐ_１０）から製品線である線分（Ｐ_２０，Ｗ_１）の方向）とを指定に付加してから、工具割付処理に渡す。図２１（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。
【００３５】
図１９のフローチャートに戻り、矩形１を形成して（Ｓ３５８）、形成した矩形１に工具を割り当てる（Ｓ３６２）と、まだ終了していない（Ｓ３６４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（Ｓ３５２）、となりの線（Ｗ_１，ＡＰ_９１）の線長の短い方（ＡＰ_９１）と矩形２（Ｐ_１００，Ｗ_１，Ｗ_２，ＡＰ_９１）を形成する（Ｓ３５８：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_１００，Ｗ_２）から製品線である線分（ＡＰ_９１，Ｗ_２）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（Ｓ３６０）、工具割付処理（Ｓ３６２）を行う。編集後の残矩形連続線データは、ＡＰ_３１，Ｐ_５０，Ｐ_６０，ＡＰ_６１，Ｐ_７０，Ｐ_８０，Ｐ_９０，Ｗ_２となる。なお、新たに作成される線分（Ｐ_９０，Ｗ_２）は、製品線（Ｐ_９０，ＡＰ_９１）と切断済み線（ＡＰ_９１，Ｗ_２）と合わせたものであるので、「線種」は、”製品”となる。
【００３６】
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。
【００３７】
＜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（Ｓ２８６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（Ｓ１１１）。この修正は、最初に作成した連続線ファイルを用いて行う。
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（Ｓ１１２）、最適化して（Ｓ１１４）、実加工ができる実行型ＮＣプログラムに自動変換する（Ｓ１１６）。
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（Ｓ１１４）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（Ｓ１１４）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。
【００３８】
［産業上の利用の可能性］
本発明の板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭ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

ＣＡＤファイルのＣＡＤ図面からＮＣプログラムを生成する板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムであって、
前記ＣＡＤ図面の板金加工図形から、外側円弧、内側円弧、及び斜線の形状を探索し、探索した形状を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、工具割り付け後に水平線，垂直線で構成された材料滓形状を生成する分割・工具割付処理手段と、
生成された前記材料滓形状を矩形に分割して工具割付処理を行う矩形分割・工具割付手段と、
工具を割り付けたデータから、ＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム生成手段と
を備えることを特徴とする板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭシステム。
請求項１に記載の板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭ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、
前記分割・工具割付処理手段は、優先割付処理を終了した後の図形を処理することを特徴とする板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭシステム。
ＣＡＤファイルのＣＡＤ図面からＮＣプログラムを生成するために、コンピュータ・システムを、
前記ＣＡＤ図面の板金加工図形から、外側円弧、内側円弧、及び斜線の形状を探索し、探索した形状を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、工具割り付け後に水平線，垂直線で構成された材料滓形状を生成する分割・工具割付処理手段と、
生成された前記材料滓形状を矩形に分割して工具割付処理を行う矩形分割・工具割付手段と、
工具を割り付けたデータから、ＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム生成手段、
として機能させて、ＣＡＤ図面からＮＣプログラムを生成する板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭのプログラム。
ＣＡＤファイルのＣＡＤ図面からＮＣプログラムを生成するために、コンピュータ・システムを、
前記ＣＡＤ図面の板金加工図形から、外側円弧、内側円弧、及び斜線の形状を探索し、探索した形状を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、工具割り付け後に水平線，垂直線で構成された材料滓形状を生成する分割・工具割付処理手段と、
生成された前記材料滓形状を矩形に分割して工具割付処理を行う矩形分割・工具割付手段と、
工具を割り付けたデータから、ＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム生成手段、
として機能させて、ＣＡＤ図面からＮＣプログラムを生成する板金加工用ＣＡＤ／ＣＡＭのプログラムを記録した記録媒体。