JPH02222005A - 反転形状加工データ作成方法 - Google Patents

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、デジタイジングしたモデル形状の反転形状を
加工するＮＣデータを作成する方法に関する。

従来の技術 ならい等によりデジタイジングしたデータから、デジタ
イジングしたモデルの反転形状を荒加工するＮＣデータ
を作成する方法は既に公知である。

従来から行われている反転形状の加工データを得る方法
は、デジタイジングデータ中に含まれているオフセット
ベクトル、即ち、モデル形状面にトレーサヘッドのスタ
イラスを押圧したとき、その反力として生じる変位量の
オフセットベクトル、を使用するか、または、デジタイ
ジングデータの各座標値からデータ処理して算出したオ
フセットベクトル（法線ベクトル）を用いて、デジタイ
ジングデータに対し所定量のオフセット処理を行って反
転形状データ及び反転形状加工データを作成している。

第５図は、デジタイジング装置、またはデジタイジング
装置によって得られたデジタイジングデータから自動プ
ログラミング装置等によって反転形状加工データを作成
する従来方法の処理フローチャートである。

まず、モデル面をならい、デジタイジングを行ないデジ
タイジングデータを得る（ステップ２００）。第６図は
モデル面ＭＤＬをならい、デジタイジングする説明図で
あり、スタイラスＳＴＬをＸ軸方向に所定のならい速度
で移動させると共に、Ｚ軸方向にモデルＭＤＬに沿って
上下させ、所定時間毎に或いは設定値が許容値を越える
毎にスタイラスの中心位置の三次元位置データ（座標値
）を取り込んで記憶する。そして、ならい範囲の境界に
到達した時にＹ軸方向に所定量ビックフィードし、以後
同様に表面ならいを行いながら、スタイラスＳＴＬの位
置を監視すると共にその位置データを取り込んでモデル
ＭＤＬ面をデジタイジングし、デジタイジングデータを
得る。このデジタイジングデータは（第６図破線ＤＬ上
のデータ）はスタイラスＳＴＬの中心座標位置の軌跡デ
ータであり、スタイラスＳＴＬの半径ｒ分オフセットベ
クトル（モデルＭＤＬの面の法線ベクトル）のプラス方
向（モデルＭＤＬの面からスタイラス中心方向）にモデ
ルＭＤＬの面からオフセットされているデータである。

そこで、デジタイジングデータ中に含まれるオフセット
ベクトルまたはデジタイジングデータの座標位置から算
出されるオフセットベクトルを用いてスタイラスＳＴＬ
の半径分、オフセットベクトルのマイナス方向に該デジ
タイジングデータをシフトさせ、形状データ（モデルＭ
ＤＬの面データ）を得る（ステップ２０１）。次に、反
転形状データを得るために座標変換を行う。即ち、ミラ
ーイメージ処理を行って形状データ（モデルＭＤＬの面
データ）を反転させ、第７図に示すようにモデルＭＤＬ
を反転した面ＲＭＤＬの反転形状データを得る（ステッ
プ２０２）。

次に、該反転形状（ＲＭＤＬ）をワークに加工しようと
するとき、ワークと工具が干渉して工具の破損や切り過
ぎ等が生じないか検討する干渉チェックを行うために使
用する反転形状の面データを作成する。なお、この干渉
チェック方法及び面データの作成方法は、既に本出願人
によって提案されている（特願昭６２−１０８５８２号
、特願昭６３−２２９３４６号参照）。

そこで、この提案されている面データ作成方法について
概説する。

まず、送り軸をＸ軸、ならい軸をＺ軸、ビックフィード
軸をＹ軸とすると、Ｘ−Ｙ平面におけるならい範囲をＸ
Ｎ＋ｍ、ＹＩＩｌＩｎに分割し、ｍｘｎ個（７）メツシ
ュＭｉ、ｊ　　（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１”−ｎ）を作り、
各メツシュＭ　ｉ、ｊ中でデジタイジングされたＺ軸の
値が最大なものを求め、各メツシュＭ　ｉ、ｊをこの最
大の２軸座標値を代表値としてこの代表点のＺ軸座標値
と同一座標としたメツシュ面Ｓ　ｉ、ｊを作成する。こ
うして、全メツシュＭ　ｉ、ｊに対しメツシュ面Ｓ　ｉ
、ｊが得られれば、（反転）形状を近似した面データが
得られる。この面データ作成処理が第５図中のステップ
２０３の処理である。

次に、ステップ２０２で得られた反転形状データに対し
、オフセットベクトルを用いて工具ＴＬの半径Ｒ分、オ
フセットベクトルプラス方向に該反転形状データの座標
値を移動させ（ステップ２０４）、次に工具径弁の干渉
チェックを行って反転形状加工データを得る（ステップ
２０５）。

この干渉チェックは、ステップ２０３で作成された面デ
ータを用いて行われるもので、前述した特願昭６２−１
０８５８２号、特願昭６３−２２９３４６号に詳しく述
べられているので、ここでは簡単に概説する。

第８図は、反転形状面（ＲＭＤＬ）と該反転形状データ
からステップ２０３で作成された面データが示す形状近
似面Ｓ　ｉ、ｊ及び干渉チェックの説明図であり、ｘ−
７拡大断面図を示している。反転形状データに対し、ス
テップ２０４で工具半径Ｒ分のオフセクト処理を行い、
工具ＴＬの中心が第８図Ｐの位置にあるとする。このと
き、工具下りとメツシュ面が干渉しないか、即ち、中心
Ｐの半径Ｒの球面と各メツシュ面が交差しないか判断し
、交差する場合には工具位置をプラス７方向に移動させ
干渉が生じないようにする。第８図の例では、工具中心
位ｆｆＰをプラス２方向にｄだけ移動させ工具中心位置
Ｐ′としている。また、第９図に示すように、工具ＴＬ
がポイントＰｉからポイントｐ　ｉ＋１に移動するとき
工具ＴＬと８７９１面が交差し、ワークを切り過ぎるお
それがある場合にも、補正を行い、ポイントＰｉからｐ
　ｉ＋１間を複数に分割し、各分割点Ｐ１．Ｐ２・・・
・・・をそれぞれ工具ＴＬとメツシュ面（Ｓｉ÷１．ｊ
）が干渉しないようにＺ軸プラス方向に移動させ、工具
中心点ＰＩ’　、Ｐ２’　・・・・・・とじて工具経路
を求める（なお、これら干渉チェック方法の詳細は前述
の特願昭６２−１０８５８２号、特願昭６３−２２９３
４６号を参照）。

かくして、干渉チェックがか行われ、工具とワークが干
渉しない反転形状の荒加工ＮＣデータが得られる。

発明が解決しようとする課題 上述した従来の反転形状加工データを作成する方法では
、ステップ２０１、ざらにはステップ２０４でオフセッ
トベクトルを使用している。このオフセットベクトルは
、デジタイジングデータから得られるか、または、デジ
タイジングデータの座標値から算出して求めるものであ
り、精度が低い。

デジタイジング中に含まれるオフセットベクトルは、ト
レーサヘッドをモデル面に押圧する力の反力によって検
出するものであるから、摩擦等の影響やモデル面の精度
等が影響し、全体的に精度の低いものしか得られない。

また、デジタイジングデータの座標値から算出したオフ
セットベクトルは、不連続な曲面融合部分で精度が低い
。そのため、これら精度が低いオフセットベクトルを用
いて反転形状加工データを作成する従来の方法では、十
分な寸法精度が得られない部分が存在する加工データし
か得られないという欠点があった。

そこで、本発明の目的は、オフセットベクトルを用いず
に反転形状を荒加工するＮＯデータを作成する方法を提
供することにある。

課題を解決するための手段 デジタイジングしたモデル形状の反転形状を加工するＮ
Ｃ加工データを作成する方法において、本発明は、デジ
タイジングデータの軌跡の面データを作成し、上記デジ
タイジングデータの面データに対し、スタイラス半径分
の干渉チェック処理を行って干渉しないようにデジタイ
ジングデータをならい軸マイナス方向に補正し補正形状
データを作成し、上記補正形状データを反転のための座
標変換を行い反転形状データを作成し、上記反転形状デ
ータの軌跡に対し面データを作成し、上記反転形状の面
データに対し、工具半径分の干渉チェック処理を行って
工具と面データが干渉しないよう反転形状データをなら
い軸プラス方向に補正して反転形状のＮＣ加工データを
作成することによって、オフセットベクトルを使用する
ことなく、反転形状加工データを作成し、上記課題を解
決した。

作　　用 デジタイジングデータに対して、該デジタイジングデー
タの軌跡によって生まれる面を近似する面データを、従
来と同様な方法で作成する。そして、この面データに対
し、スタイラス半径分の干渉チェックを行い、干渉が生
じないようにデジタイジングデータをならい軸マイナス
方向に補正し、補正形状データを作成する。この補正形
状データはデジタイジングしたモデル形状と路間−の形
状データとなる。次に、ミラーイメージ処理等を行って
補正形状データの反転形状データを作成し、この反転形
状データに対し、同様に反転形状を近似する面データを
作成する。次に、反転形状面データに対し、工具半径分
の干渉チェックを行い、工具と反転形状面データ（近似
面）が干渉し・ないように反転形状データをならい軸プ
ラス方向に移動させて補正し、反転形状のＮＣ加工デー
タを作成する。

このように、干渉チェック処理を使用することにより、
オフセットベクトルを使用せず反転形状の荒加工のＮＣ
加工データーが得られる。

実施例 第３図は本発明を実施する装置（デジタイザ）のブロッ
ク図である。

１はデジタイザであり、ならい制御しながらトレーサヘ
ッドの現在位置を取り込んでデジタイジングする機能と
共に、ＮＧデータ作成機能並びに工具干渉チェック機能
を備え、プロセッサ１ａ。

制御プログラムを記憶するＲＯＭ１ｂ、デジタイジング
した位置データを記憶するＲＡＭ１ｃ、ワーキングメモ
リ１ｄを有している。

２は操作盤であり、各種操作信号を入力すると共に、な
らい条件、ならい範囲、ならい方法、メツシュＭ　（ｉ
、ｊ）の縦横寸法、工具半径Ｒを設定する機能を有して
いる。

１０Ｘ、１０Ｙ、１０Ｚはデジタイｆ１から指令された
各軸方向の速度データ（デジタル値）をアナログ速度信
号ｖｘ、ｖｙ、ｖｚに変換するＯＡ変換器、１１Ｘ、１
１Ｙ、１１ＺＬｔＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸サーボ回路、１２Ｘ
〜１２２はそれぞれ１１に、　Ｙ軸、２軸モータ、１３
Ｘ〜１３Ｚはそれぞれ対応するモータが所定角度回転す
る毎に１個のパルスＸｆ、Ｙｆ、Ｚｆを発生するパルス
発生器、１４はパルスＸｆ、Ｙｆ、Ｚｆをそれぞれ移動
方向に応じて可逆計数して各軸現在位置を記憶する現在
位置レジスタである。なお、ＴＨはトレーサヘッド、Ｓ
ＴＬはスタイラス、ＭＤＬはモデルである。

第４図は本発明の荒加工用ＮＣデータ作成処理のフロー
チャートである。以下、第４図のフローチャートに従っ
て、本発明にかかる荒加工用ＮＣデータ作成処理を説明
する。なお、ならい範囲及び干渉チェックのための各メ
ツシュの縦横寸法等は既に操作盤２（第３図参照）から
入力されてあり、該ならい範囲はｍｘｎ個のメツシュＭ
　ｉ、ｊ（ｉ＝１〜ｍ、ｊ−１〜ｎ）に分割されである
ものとする。さらに、工具移動中における干渉チェック
を行うか否か判別する基準となるポイント間の距１１１
ｍも既に操作盤２から入力されであるものとする。

さて、送り軸をＸ軸、ならい軸をＺ軸、ビットフィード
軸をＹ軸として表面往復ならいを行い、該ならいと並・
行して周知のデジタイジング処理によりスタイラス位置
の座標値を所定時間毎に、或いは設定値が許容値を越え
る毎に取り込んでデジタイジングデータを作成してＲＡ
Ｍ１ｃに記憶する（ステップ１００）。

また、デジタイジングデータの作成と並行して各メツシ
ュＭ　（ｉ、ｊ）の代表点を以下の方、法で求めてワー
キングメモリ１ｄに記憶する。即ち、各メツシュＭ（ｉ
、ｊ＞に対応させて三次元座標値記憶用の記憶域をワー
キングメモリ１ｄに設けておく。

そして、デジタイジング処理により得られるＸ。

ｙＪ！ｌ１ｌｌｉｉがどのメツシュに属するかチェック
する。

接触位置が属するメツシュＭ　（ｉ、ｊ）が求まれば、
該接触位置がメツシュＭ　（ｉ、ｊ）の最初の位置かチ
ェックし、最初の位置であれば、接触位置の２軸座標値
をメツシュＭ　（＋、、＋）の記憶域に記憶し、最初の
位置でなければメツシュＭ　（ｉ、ｊ）に対応する記憶
域に記憶されているＺ軸座標値と検出した２軸座標値と
を比較し、検出したＺ軸座標値が太きいときのみ該Ｚ軸
座標値を記憶域に記憶する。かかる処理をスタイラス位
置データをデジタイジングする毎に実行すれば、各メツ
シュＭ　（ｉ、ｊ＞に対応するワーキングメモリ１ｄの
各記憶域には、メツシュＭ　（ｉ、ｊ）に属するポイン
トのうち最もＺ軸座標値の大きなポイントの座標値が記
憶されることになり、各メツシュにおける代表点の高さ
を有する而（メツシュ面という）　Ｓ　（ｉ、ｊ）が得
られ、これらメツシュ面、Ｓ（ｉ、ｊ）で近似されるデ
ジタイジングデータの軌跡の面データが得られる（ステ
ップ１０１）。

第１図は、このデジタイジングデータ、デジタイジング
データの面データを作成する方法の説明図であり、ｘ７
平面を示している。モデルＭＤＬ面をトレーサヘッドの
スタイラスＳＴＬでデジタイジング処理をすれば、第１
図中ＤＬで示すスタイラスＳＴＬの中心座標位置（デジ
タイジングデータ）の軌跡ＤＬが得られる。そして、こ
の中心座標位＠（デジタイジングデータ）の各メツシュ
内での最大のＺ軸座標値で代表させる同−Ｚ軸座標値の
メツシュ面Ｓ　（ｉ、ｊ）を得る。なお、第１図におい
ては、説明を簡単にするためにＸ７平面を表示している
が、各メツシュＭ　（ｉ、ｊ）のＸＹ平面上における最
大のＺ軸座標値におけるメツシュＭ　ｉ、ｊの面をメツ
シュ面Ｓ　（ｉ、ｊ）とするものである。

こうして、デジタイジングデータ、デジタイジングデー
タの面データが得られると、次にスタイラス半径分の干
渉チェックを行い、デジタイジングの面データとスタイ
ラスが干渉しないようにデジタイジングデータをＺ軸マ
イナス方向に移動させ、補正形状データを得る（ステッ
プ１０２）。

これは、従来から存在する干渉チェック処理を利用して
形状データを得ようとするものである。各メツシュ毎に
該メツシュ内の最大のＺ軸座標値を有するデジタイジン
グポイントを代表点として該代表点にスタイラスを置い
たとき、スタイラスとデジタイジングデータの加工面は
当然干渉を起こす。そこで、干渉を行わないようにＺ軸
マイナス方向に移動させる。即ち、上記代表点において
、スタイラスＳＴＬの半径ｒの球面を描き、この球面及
びこの球面の移動面とデジタイジングデータの面データ
である各メツシュ面Ｓ　（ｉ、ｊ）が交差しない点まで
該代表点の座標値をＺ軸マイナス方向に移動させる。そ
うすると、第１図に示すように、モデルＭＤＬの面と路
間−の形状データ、即ち、補正形状データＭＤＬ’が得
られる。なお、従来は第５図に示すステップ２０１でオ
フセットベクトルマイナス方向にスタイラス半径分だけ
デジタイジングデータをオフセットさせて形状データを
求めていたが、オフセットベクトルが正確であれば、こ
の方法によった方が正確な形状データが得られるが、オ
フセットベクトルが不正確であることから、むしろ本発
明のように、既に存在する干渉チェック処理を利用して
形状データと路間−の補正形状データＭＤＬ’　を得る
方がより正確な形状データが得られる。

次に、得られ°た補正された形状データに対し、反転の
ための座標変換、即ち、ミラーイメージ処理を行って反
転形状データＲＭＤＬ’　を得る（ステップ１０３）。

こうして、得られた反転形状データＲＭＤＬ’に対する
面データＳ’　（ｉ、ｊ）を前述同様の処理で作成する
（ステップ１０４）（第２図参照）。そして、工具半径
Ｒ分で前述同様の干渉チェックを行い、工具ＴＬと反転
形状の面データＳ’　（ｉ、ｊ）が干渉しないように２
軸プラス方向に反転形状データを移動させ反転形状加工
データ（反転形状加工データの軌跡ＴＣＰＬ）を得る（
ステップ１０５）。

なお、上記実施例においては、デジタイザ内で反転形状
加工データを作成したが、デジタイザで作成したデジタ
イジングデータを自動プログラミング装置に入力し、自
動プログラミング装置によって上記処理と同様な処理を
行わせて反転形状加工データを得るようにしてもよい。

発明の効果 本発明においては、不正確なオフセットベクトルを使用
することなく、干渉チェック処理を利用してデジタイジ
ングしたモデルの反転形状の荒加工用のＮＧデータが得
られるので、オフセットベクトルを使用したときよりも
より正確な反転形状ＮＣ加工データが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるデジタイジングデー
タの軌跡の面データを作成する方法の説明図、第２図は
同実施例における反転形状の加工データを作成する方法
の説明図、第３図は同実施例を実施する装置（デジタイ
ザ）のブロック図、第４図は同装置による反転形状加工
データを作成する処理フローチャート、第５図は従来か
ら行われていた反転形状加工データの作成方法の処理フ
ローチャート、第６図はモデル面をならいデジタイジン
グを行う説明図、第７図は反転形状データの説明図、第
８図、第９図は干渉チェックの説明図である。 ＳＴＬ・・・スタイラス、ＴＬ・・・工具、ＭＤＬ・・
・モデル、ＭＤＬ’・・・補正形状データ、ＲＭＤＬ’
　・・・反転補正形状データ、ＯＬ・・・デジタイジン
グデータの軌跡、ＴＣＰＬ・・・反転形状加工データの
軌跡、ｒ・・・スタイラスの半径、 Ｒ・・バエ真の半径。 第 第４ 国 第 第 ５（ｉ−１、ｊ］ 第 因 Ｐｉ＋ｉ Ｓ（ｉ、　ｊ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 デジタイジングしたモデル形状の反転形状を加工するＮ
   Ｃ加工データを作成する方法において、デジタイジング
   データの軌跡の面データを作成し、 上記デジタイジングデータの面データに対し、スタイラ
   ス半径分の干渉チェック処理を行つて干渉しないように
   デジタイジングデータをならい軸マイナス方向に補正し
   補正形状データを作成し、上記補正形状データを反転の
   ための座標変換を行い反転形状データを作成し、 上記反転形状データの軌跡に対し面データを作成し、 上記反転形状の面データに対し、工具半径分の干渉チェ
   ック処理を行つて工具と面データが干渉しないよう反転
   形状データをならい軸プラス方向に補正して反転形状の
   ＮＣ加工データを作成することを特徴とする反転形状加
   工データ作成方法。