JPH03111908A - Ｃａｄ／ｃａｍ装置 - 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〕 この発明は、加工対象形状の図形データにより。

ＮＣ工作機械の加工パスを生成するＣＡＤ／ＣＡＭ装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

第１８図は２例えば「機械と技術第３６巻第７号。

Ｐ９９〜Ｐ１０５に示すＣＡＤ／ＣＡＭ装置」があげら
れる。この例は曲面状の側面と上面からなる形状が取り
上げられているが、上面が平面であっても同じ方法が取
られる。

第４図に示すようなＸＹ平面に平行な平面を上面に持ち
、側面が曲面になっている３次元形状を対象とし、第５
図に示すような、この形状とＸＹ平面に対し垂直な平面
を平行移動させた平面との交線を工具が動く加工におい
て、第１８図の（１）はオペレータが加工対象形状を定
義する手段、（２）は加工パスのＸＹ座標を制御する手
段、（３１１よ（２）のＸＹ座標に対応する（１）で定
義した曲面上でのｚｆｉＩＡ標を算出する手段、（６）
は加工パス出力手段である。

次に第４図〜第１１図を用い動作を説明する。ここでは
第４図に示すような形状の加工パスを生成するものとす
る。なお、第６図は第４図の形状の平面図、第７図は正
面図である。

初めに第１８図のステップ（１）で第４図の形状のうち
第８図に示す曲面の部分を定義するため、オペレータに
第６図曲線（２０）〜（２２）及び第７図の曲線（２３
）〜（２５）を入力させる。更に、残りの第９図に示す
平面部分を定義するため、第６図の曲線（２１）及び第
７図の曲１ｉ　（２４）を入力させる。

次に、ステップ２（２）で第１θ図に示すような第４図
の形状の加工パスのＸＹ座標を算出する。

次に、ステップ３（３）でステップ２（２）で求めた加
工パスのＸＹ座標が、第４図の形状のうち属する区域が
第８図に示す曲面か、第９図の平面か、いずれでもない
かを判定し、該当する区域でＺ座標を算出する。

最後に、ステップ６（６）でステップ２（２）で求めた
ＸＹ座標とステップ３（３）で求めたＺ座標を加工パス
として出力する。

ステップ２（２）〜ステップ６（６）の動作を繰り返す
ことにより、第５図に示すような加工パスが出力されろ
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のＣＡＤ／ＣＡＭ装置では以上のように構成されて
いるので、第１８図のステップ１（１）で第４図の加工
対象形状のうち、第９図に示す平面の部分をオペレータ
に定義させるために、第６図の曲Ｒ（２１）と第７図の
曲線（２４）を入力させている。しかし、ステップ１（
１）では第８図に示す曲面の部分の定義のためにも２曲
面の上辺として第６図の曲線（２１）と第７図の曲線（
２４）を入力させている。

オペレータの立場からすれば第４図の加工対象形状を特
徴づけるデータとしては第６図の曲線と第７図の曲線を
各々−通り入力すれば充分であるのに、同じ曲線データ
を二重に入力しなければならないため、無駄な作業をし
ていると感じられろ。

また、ステップ３（３）では加工パスのＸＹ座標が属す
る区域の判定を１曲面か、平面か、あるいはどちらでも
ないかの３通りについて行っている。区域内外処理の一
般的手法については本発明の実施例の項で示すが、複数
の区域について内外範定を行うと、それだけ内部処理の
速度も遅くなってしまう。

以上のように従来の装置では、加工対象形状のうちＸＹ
平面に平行な平面まで独立した曲面として扱っているた
め、オペレータにも内部処理にも余分な負担がかかり、
処理速度も遅くなってしまうという課題があった。

特に、加工対象形状及び第１９図のように第４図のよう
な形状が複数個複合したものであった場合。

この課題はより顕著になる。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、加工対象形状の一部がＸＹ平面に平行な平面で
ある場合には、オペレータにわざわざ独立して平面部を
定義させることなく、加工パスを出力できる　ＣＡＤ／
ＣＡＭ装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、有効Ｚ座標記憶手段
と１曲面外Ｚ座標決定手段を備えたものである。

〔作　用〕

この発明においては２曲面内Ｚ座標を有効な値としてメ
モリに格納し２曲面外のＺ座標を直前の有効Ｚ座標を採
用して決定する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第１６図を用いて
説明する。第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図
で、（１）はオペレータに加工対象形状のうち曲面の部
分を定義させる形状定義手段、（２）は加工パスのＸＹ
座標を制御する手段、（３）は（２）で決められたＸＹ
座標に対応する曲面内のＺ座標を算出する手段、（４）
は（２）のＺ座標を有効Ｚ座標としてメモリに格納する
有効Ｚ座標記憶手段、（５）は（２）のＸＹ座標に対応
する曲面外のＺ座標として直前に得られた有効Ｚ座標を
採用する曲面外Ｚ座標決定手段、（６）は（２）で求め
たＸＹ座標と、（３）と（５）で求めたＺ座標より加工
パスを生成して出力する加工パス出力手段である。

なお、第２図はこの発明を実現するための電気的構成図
であり２図において（７）は計算処理をするＣＰＵ、（
８１は加工対象形状や加工条件等入力するキーボード、
マウス、ファンクションキー等の入力装置、（９）は加
工対象形状や加工条件や有効Ｚ座標等計算処理に必要な
値を記憶するメモリ、磁気ディスク等の記憶装置、　（
ＩＯｌでデータの出力をするＣＲＴ、パンチャー、プリ
ンタ、プロッタ等の出力装置である。

次に、この発明の一実施例の動作について第３図のフロ
ーチャートに基づいて説明する。なお。

第４図に示すような形状を加工する第５図のようなパス
を出力するものとする。ここで第６図は第４図の形状の
平面図、第７図は第４図の形状の正面図である。

まず、第３図のステップ１１０Ｄで第４図の形状のうち
第８図に示す曲面部を定義するため、第６図の曲Ｒ（２
０）〜（２２）と、第７図の曲線（２３）〜（２５）の
データをオペレータに入力させる。ここでは特に第９図
に示す残りの平面部は定義しない。

次に、ステップ】２■で工具やバスパターン等加工に必
要な条件を入力させる。

次に、ステップ１３（１３）で第１Ｏ図に示すような加
工バスのＸＹ座標のみ求める。次に、ステップ１４（Ｋ
＞で加工バスの終了判定をする。ステップ１２（恥で入
力された加工の範囲全域に既にパスを出していれば処理
を終える。まｔ！ババス終了していなければ。

ステップ１５（１りでステップ１３■で求めたＸＹ座標
の曲面内外判定をする。第１１図に示す（２６）に属す
れば曲面内、　（２７）又は（２８）であれば曲面外に
なる。

この判定方法には一般的に知られた方法として次のよう
なものがある。まず、第１２図に示すように曲面部を覆
う被覆円集合を発生させ、これに対し与えられた座標の
内外判定をするＰＯのように。

いずれの円にも含まれない点は邪曲面外と判定される。

Ｐｉ、Ｐｎのように　ある円に含まれていたら更に円の
半径を小さくした被覆円集合を発生させ２また内外判定
をする。これを有限回繰り返し、まだ被覆円集合にＸＹ
が含まれていれば第１３図のＰｉのように曲面部内に属
するか、　Ｐｎのようにそのごく近傍に存在すると判定
される。次に、ステップ１６（υで第１４図に示すよう
に曲面部に属する点ＰについてＸＹ座標よりＺ座標を算
出する。この方法として、これも一般的に知られた方法
としてニュートン法によるＺ座標の近似が挙げられる。

以下。

詳細を示す。３次元曲面はパラメータｕ、ｖによる曲面
式Ｓ（ｕ、ｖ）によって。

（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｓ（ｕ、ｖ）、、Ｓ（ｕ、ｖ）、、
Ｓ（ｕ、ｖ）ｚ）と表現される。与点ｐ＝（ｘ、ｙ）に
対し、初期点５（Ｕｏ、Ｖｏ）のＸＹ座標（Ｘｏ、Ｙｏ
）が充分近づくまでの収束処理を行う。

Ｆ　（ｕ、ｖ）　＝　Ｓ　（ｕ、ｖ）　−Ｐとおいて。

Ｆ　（ｕ、　ｖ）　＝　０ の近似解（ｕ、ｖ）を求めてＳ　（ｕ、ｖ）に代入する
ことによりＰのＺ値が近似される。

Ｆ　（ｕ、ｖ）＝　（にｆｉｌ　ｖｌ　ｌ　ｙ　ｆｕｒ
　ｖｌ）とする。あるＯに近い値ε（イプシロン）をと
り。

Ｆ　（ｕ＋ｖ）　ｌ　”＝　ｘ　（ｕ、ｖ）２＋ｙ　（
ｕ＋ｖ）”≧ε（デルタの小文字） を求め ｕ　＝　ｕ十δＵ ｖ　＝　ｖ十δＶ （デルタの小文字） により、（ｕ、ｖ）を更新し、Ｆ（ｕ、ｖ）に代入する
。この処理をある有限回繰り返し。

ＩＦ（ｕ、ｖ）Ｉ”＜Ｃ となれば。

Ｆ　（ｕ、ｖ）−１−０ であるので、この（ｕ、ｖ）をＳ　（ｕ、ｖ）に代入し
、求められたＺ値はＰのＺ座標の近似値となる。これを
ＰのＺ座標として採用し、ステップ＋７（ｒＤで有効Ｚ
座標として記憶する。

有限回繰り返しても収束しなければ、Ｐは第１３図のＰ
ｎのように曲面の近傍にあるが曲面外であると判定され
る。

ステップ１５ａ９と、ステップ１６（υで曲面外と判定
された点は、ステップ１８（■で、ステップ１７（ｒ７
）で記憶した直前の有効Ｚ座標を採用してＺ座標を決定
する。

具体的には第１５図のようにパスは変化していく。

パスが第１５図の点Ｐ２のように平面部にある時、直前
の有効Ｚ座標として曲面と平面の境界の点Ｐ１のＺ座標
が記憶されている。パスが次に曲面内に入るまで第１６
図のように、Ｚ座標としてＰｌのＺを採用していく。パ
スがＰ４のようにまた曲面外に出た時は、直前の有効Ｚ
座標としてＰ、のＺ座標が記憶されている。パスが次に
曲面内に入るまでは第１６図のようにＰ、のＺ座標を採
用していく。ここで第１６図は第１５図をパスに含むＸ
Ｙ平面に垂直な平面で切った断面図である。

ステップ１９（１！ｌ）で以上のようにして決まった加
工パスの座標にＮＣコードを付加して加工パスを出力す
る。

ステップ１３（窃から、ステップ１９（１３）までの処
理をステップ１４（２）でパスが終了したと判定される
まで繰り返す乙とにより、加工パスが完成しＮＣデータ
が作成される。

なお、上記実施例では形状が凸の例を示したが。

同様に第１７図のような凹形状でも、ＸＹ平面に平行な
平面を独立して定義することなく加工パスを生成できる
。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明では、オペレータが加工対象形状
の中のＸＹ平面と平行な平面部を意識して定義しな（で
も、所望の形状を加工できるように構成したのでオペレ
ータの負担が少なく、内部処理としても速度が速いとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は　この発明の一実施例によ゛るＣＡＤ／ＣＡＭ
装置の構成図、第２図はこの発明及び従来の装置の電気
的構成図、第３図はこの発明の一実施例の動作を示すフ
ローチャート、第４図はこの装置の加工パス生成の対象
となる形状例を示す図。 第５図はこの装置によって生成される加工パスの一例を
示す図、第６図は第４図の形状の平面図。 第７図は第４図の形状の正面図、第８図は第４図の形状
のうち、３次元曲面部のみ取り出したものを示す図、第
９図は第４図の形状のうち、上面のＸＹ平面に平行な平
面部のみ取り出したものを示す図、第１０図は加工パス
の一例の平面図、第１１図は第４図の形状の加工範囲を
示した平面図２第１２図は３次元曲面部に被覆円集合を
発生させ、その内外の点Ｐｉ、Ｐｎ、Ｐｏの例を示した
平面図、第１３図は３次元曲面の被覆円集合に含まれる
点に曲面内の点Ｐ１と１曲面外だがごく近傍の点Ｐｎが
あることを示す図、第１４図はＸＹ座漂より、それに対
応する３次元曲面上の点Ｐを求めることを示す図、第１
５図は形状を加工するパスのうちの１本を示す図。 第１６図は第１５図の形状のパスを含むＸＹ平面に垂直
な平面による断面図でＰ、、Ｐ４は平面部ｐ　Ｐ１ｚＰ
３は平面部と３次元曲面部の境界上の点を示す図、第１
７図は乙の装置の加工パス生成の対象となる凹形状例を
示す図、第１８図は従来の構成図、第１９図は従来の問
題点がより顕著になる加工対象形状の一例を示す図。 図において、（１）は形状定義手段、（２）は加工バス
ＸＹ座標制御手段、（３）は曲面内Ｚ座標算出手段。 （４）は有効Ｚ座標決定手段、（５）は曲面外Ｚ座標決
定手段、（６）は加工パス出力手段である。 なお。 図中同一符号は同一。 又は相当部分を示 す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＸＹ平面に平行な平面と、曲面からなる３次元形状を加
   工対象とし、この形状とＸＹ平面に垂直な平面との交線
   に沿って工具が移動する加工に関し、加工対象形状の曲
   面部分を定義する形状定義手段と、上記加工パスのＸＹ
   座標を得る加工パスＸＹ座標制御手段と、上記加工パス
   に対応する曲面内のＺ座標を算出する曲面内Ｚ座標算出
   手段と、上記曲面内Ｚ座標を有効Ｚ座標とみなしメモリ
   に格納する有効Ｚ座標記憶手段と、上記加工パスＸＹ座
   標に対応する曲面外のＺ座標として、直前に得られた上
   記曲面上の有効Ｚ座標を採用する曲面外Ｚ座標決定手段
   と、上記加工パスのＸＹ座標とＺ座標と出力する加工パ
   ス出力手段を備えたことを特徴とするＣＡＤ／ＣＡＭ装
   置。