JPH01102604A - Ｎｃデータ作成方式 - Google Patents

Ｎｃデータ作成方式

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JPH01102604A
JPH01102604A JP62260075A JP26007587A JPH01102604A JP H01102604 A JPH01102604 A JP H01102604A JP 62260075 A JP62260075 A JP 62260075A JP 26007587 A JP26007587 A JP 26007587A JP H01102604 A JPH01102604 A JP H01102604A
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tool
point
center axis
curved surface
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Maki Seki
関　真樹
Koji Sagawa
幸治 寒川
Osamu Hanaoka
修 花岡
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はＮＣデータ作成方式に係り、特に工具先端位置
データと工具中心軸の向きデータを用いて曲面上に文字
や模様を切削する同時５軸制御用のＮＣデータを作成す
るＮＣデータ作成方式に関する。
〈従来技術〉 曲面の同時５軸制御による切削において工具はＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸及び水平回転軸（Ｂ軸）、垂直回転軸（Ｃ軸）
の同時５軸制御が可能であり、工具先端位置を特定する
点列において工具中心軸ベクトルが法線方向を向くよう
に同時５軸制御のＮＣデータが作成される。即ち、工具
先端位置を特定するための三次元曲面上の点列を求め、
該曲面上の点列における法線ベクトルを求め、この法線
ベクトルと工具先端位置（ｘ、ｙ、ｚ）とに基づいて周
知の計算式により工具の回転中心位！（Ｘｌ　ｙ９２）
及び水平、垂直回転位置（ｂ、ｃ）が計算され。
これらＸｒ　’／＋　ｚ、ｂ＋　ｃを用いて同時５軸制
御用のＮＣデータが作成される。
〈発明が解決しようとしている問題点〉ところで１曲面
上の縁取り、あるいは文字や模様の彫刻を５軸加工機で
行う場合がある。かかる場合において、従来の方式では
工具中心軸を常に法線方向に傾けて切削する為にその切
削断面（切り口）Ｃ８が第１０図（ａ）に示すように単
調になってしまい、第１０図（ｂ）に示すように工具中
心軸の角度を自由に指定して人彫り感覚を出す切削をす
ることはできなかった。尚、第１０図においてＳＳは三
次元曲面、ＴＬは工具、Ｃ８は切削断面である。
以上から本発明の目的は、工具の切り口を多様化し、家
具等の彫刻をＮＣ５軸加工機で行っても人間が彫ったよ
うな効果をだせるＮＣデータ作成方式を提供することで
ある。
〈問題点を解決するための手段〉 第１図は本発明方式の概略説明図である。
ＳＳは三次元曲面、ＴＬは工具、Ｍｋは工具先端軌跡、
Ａｉは工具先端軌跡Ｍｋ上の工具先端ポイント、Ｎは法
線ベクトル、Ｔは接線ベクトル、Ｓは外積ベクトル、■
は工具中心ベクトル、ＰＬは法線ベクトルＮと外積ベク
トルＳにより作られる平面、θは平面ＰＬ内の指定角度
である。
〈作用〉 三次元曲面ＳＳにおける工具先端軌跡Ｍｋを構成する曲
線上のポイントＡｉを求め、該ポイントＡｉにおける法
線ベクトルＮと工具先端軌跡Ｍｋ上の接線ベクトルＴを
求め１次に法線ベクトルＮと接線ベクトルＴの外積ベク
トルＳを求め、更に法線ベクトルＮと外積ベクトルＳで
作られる平面ＰＬ内で法線ベクトル宵から外積ベクトル
茗方向へ指定角度θ傾けた方向を工具中心軸方向とし・
て工具中心軸ベクトルＶを求めて、ポイントＡｘの→。
座標値と工具中心軸ベクトルＶを用いて同時５軸制御用
のＮＣデータを作成する。
〈実施例〉 第１図は本発明方式の概略説明図である。
ＳＳは三次元曲面、ＴＬは工具、Ｍｋは工具先端軌跡、
Ａｉは工具先端軌跡Ｍｋ上の工具先端ボ　５インド、Ｎ
は法線ベクトル、Ｔは接線ベクトル。
Ｓは外積ベクトル、■は工具中心ベクトル、ＰＬは法線
ベクトルＮと外積ベクトルＳにより作られる平面、θは
平面ＰＬ内の指定角度である。
第２図は工具先端軌跡の特定方法説明図である。
三次元曲面ＳＳは格子点列（メツシュ）Ｍｓの座標値で
特定されており、与えられた平面曲線Ｃｖを該三次元曲
面ＳＳに投影した時、メツシュＭｓと交差した点列が工
具先端軌跡点列Ｍｋ（ｋ＝１゜２・・・）となる。尚−
Ａｉは工具先端軌跡点列Ｍｋ上のポイント−Ｐ（ｉｙ　
ｊ）は格子点である。
さて１本発明は工具先端軌跡点列Ｍｋに沿って工具ＴＬ
を指定角度θ傾けながら移動させて加工するＮＣデータ
を作成するものであり、与えられた平面曲線Ｃｖより、
三次元曲面ＳＳにおける工具先端軌跡Ｍｋ上のポイント
Ａｉを求め、ポイントＡｘにおける法線ベクトルＮと接
線ベクトルＴを求め１次に法線ベクトルＮと接線ベクト
ルＴの外積ベクトルＳを求め、更に法線ベクトルＮと外
積ベクトルＳで作られる平面ＰＬ内で法線ベクトルＮか
ら指定角度θ傾けた方向を工具中心軸方向として工具中
心軸ベクトルＶを求め、最終的にポイントＡｉの座標値
と工具中心軸ベクトルＶを用いて同時５軸制御用のＮＣ
データを作成する。
第３図は本発明方法を実現する自動プログラミング装置
のブロック図である。図中、１ｏ１はデータ入力用のキ
ーボード、１０２はプロセッサ。
】０３は制御プログラムを記憶するＲＯＭ。
１０４はＲＡＭであり、第２図における工具先端軌跡点
列ＭＫの位置データは既にＲＡＭ１０４に記憶されてい
るものとする。又、工具中心軸を曲面上の法線方向から
傾ける指定角度θも既にキーボード１０１から入力され
て既にＲＡＭ１０４に記憶されているものとする。１０
５はワーキングメモリ、１０６は曲面ＳＳを特定するメ
ツシュの格子点Ｐｉ及び格子点Ｐｉに対応する単位法線
ベクトルＮｉや曲面加工用のＮＣプログラムデータを記
憶する曲面記憶メモリ、１０７は曲面加工用のＮＣプロ
グラムデータを紙テープ、磁気テープなどの外部記憶媒
体１０８に出力する出力装置。
１０９はアドレスバス、１１０はデータバスである。
第４図は本発明方式にがかるＮＣデータ作成処理の流れ
図である。
プロセッサ１０２はポイントＡｉをＲＡＭｌＯ４から読
みだしてきて（ステップ２０１）、ポイントＡｉにおけ
る法線ベクトルＮを求める。即ち、第５図に示すように
メツシュ格子点Ｐｋ１．　Ｐｋ２の法線ベクトルをＮ□
、Ｎ２　とすれば点列Ｍｋの法線ベクトルＮは次式 貰＝克＋（亀−マ２）・Ｌ、／（Ｌ□＋Ｌ２）で与えら
れ、また、切削終了位置Ａｅ（第２図参照）での法線ベ
クトルＮは第６図、第７図を参照して以下の手順で求め
られる（又、切削開始位置Ａｓにおける法線ベクトルも
同様の手順で求められる）。
（１）切削終了位置Ａｅを含むメツシュの格子点ｐ　（
ｉ　、ｊＬ　ｐ　（４＋ｔ、ｊ）＋　ｐ　（ｉ　＋ｊ”
ｌＬ　ｐ　（ｉａｌ、ｊ＋１）を曲面記憶メモリ１０６
から求める。
（２）上記４点のうち切削終了位置Ａｅを含む三角形を
構成するポイントｐ（ｉｔｊ）、　Ｐ（ｉａｌ、ｊ）、
　ｐ（ｉａｌ、ｊ＋１）を選ぶ（第６図参照）。
（３）切削終了位置Ａｅを含む三角形の面積をＵとし、
又、切削終了位置Ａｅを頂点とする三角形の面積を第７
図に示すようにそれぞれＵ、、Ｕ工、Ｕ２とすると、曲
面記憶メモリ１０６から呼び出してきたポイントＰ　（
ｘ　＋ｊ）　＊　Ｐ　（ｉａｌ、ｊ）　ｌ　Ｐ　ｂ＋１
．ｊ＋１）に対応する単位法線ベクトルＮ（ｉｐｊ）＋
　　Ｎ（ｉａｌ。
ｊ）　Ｉ　Ｎ　（ｉａｌ、ｊｅｔ）を用いて、次式より
切削終了位置Ａｓにおける単位法線ベクトルＮが求まる
。
次に工具先端軌跡点列上のポイントＡ１の１つ手前及び
１つ後のポイントＡトｌ、Ａｉ＋１　（第８図参照）を
求め、３点Ａ１−１．　Ａ　ｉ　ｓ　Ａｉ＋１を通る円
弧Ｒを求めてポイントＡｉにおける接線ベクトルＴを求
める（ステップ２０２）。
ついで、プロセッサ１０２は法線ベクトルＮと接線ベク
トルＴを用いて、次式 により外積ベクトル百を求め（ステップ２０３）、法線
ベクトルＮと外積ベクトル茗を含む平面ＰＬを求め、平
面内で法線ベクトルＮから外積ベクトルＳ方向へ予め指
定した角度θだけ傾けた工具中心軸ベクトルＶを求める
（第１図参照）。
そこで、第９図に示す工具中心軸ベクトルＶ（Ｉ、Ｊ、
Ｋ）と工具先端位置Ａｉ　（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、工具長さ
ｌをもとにプロセッサ１０２は周知の計算式により工具
回転中心Ｑの直交座標値（ｘ＋ｙ＋Ｚ）及び工具ＴＬを
垂直回転方向（Ｂ軸方向）及び水平回転方向（Ｃ軸方向
）に移動させた回転角位置を示す球座標値（ｂ、ｃ）を
計算し、これら”Ｆ　３’ｌ　Ｚｔ　ｂｙ　Ｃを用いて
同時５軸制御用のＮＣデータを作成する（ステップ２０
４）。
次にプロセッサ１０１はポイントＡｉが工具先端軌跡点
列の最後のポイントかどうか判断しくステップ２０５）
、最後のポイントでなければステップ２０１からの処理
を繰返し、最後のポイントであれば処理を終了する。
〈発明の効果〉 以上本発明によれば、三次元曲面における工具先端軌跡
を構成する曲線上のポイントを求め、該ポイントにおけ
る法線ベクトルと該工具先端軌跡に接する接線ベクトル
を求め、該法線ベクトルと接線ベクトルの外積ベクトル
を求め１次に該法線ベクトルと外積ベクトルで作られる
平面内で法線ベクトルから外積ベクトル方向へ指定角度
傾けた方向を工具中心軸方向として工具中心軸ベクトル
を求め、ついで前記ポイントの座標値と該工具中心軸ベ
クトルを用いて同時５軸制御用のＮＣデータを作成する
ように構成したから、工具の切り口を多様化し、家具の
彫刻等をＮＣ５軸加工機で行っても人間が彫ったような
効果をだせる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方式の概略説明図。 第２図は工具先端軌跡の特定方法説明図。 第３図は本発明方式を実現する装置のブロック図。 第４図は本発明方式の処理の流れ図、 第５図乃至第９図は本発明方式の説明図。 第１０図は従来方法説明図である。 ＳＳ・・三次元曲面。 ＴＬ・・工具、 Ｍｋ・・工具先端軌跡。 Ａｉ・・工具先端軌跡Ｍｋ上の工具先端ポイント。 Ｎ・・法線ベクトル。 Ｔ・・接線ベクトル、 ｇ・・外積ベクトル。 ■・・工具中心ベクｌ−ル、 ＰＬ・・平面、 θ・・平面ＰＬ内の指定角度。 １０１、・・キーボード。 １０２・・プロセッサ。 １０３・・ＲＯＭ。 １０４・・ＲＡＭ 特許出願人　　　　　　　　ファナック株式会社代理人
　　　　　　　　　　弁理士　　！１藤千幹第１図 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 工具先端位置と工具中心軸の向きを用いて同時５軸制御
    用のＮＣデータを作成するＮＣデータ作成方式において
    、 三次元曲面における工具先端軌跡を構成する曲線上のポ
    イントを求め、該ポイントにおける法線ベクトルと該工
    具先端軌跡に接する接線ベクトルを求め、 該法線ベクトルと接線ベクトルの外積ベクトルを求め、 該法線ベクトルと外積ベクトルで作られる平面内で法線
    ベクトルから外積ベクトル方向へ指定角度傾けた方向を
    工具中心軸方向として工具中心軸ベクトルを求め、 前記ポイントの座標値と該工具中心軸ベクトルを用いて
    同時５軸制御用のＮＣデータを作成することを特徴とす
    るＮＣデータ作成方式。
JP62260075A 1987-10-15 1987-10-15 Ｎｃデータ作成方式 Pending JPH01102604A (ja)

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