JPH0950311A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 削り残しを切削するプログラムを改めて記述
する必要がなく、また削り残しのない加工が従来より短
い工具経路で可能となる工具経路を自動生成する数値制
御装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 図形形状の内側を切削する工具経路を生
成する数値制御装置において、加工プログラムを格納す
る加工プログラム格納メモリ１００から加工プログラム
を読み込み、図形の形状を定義する図形形状定義手段１
０１と、図形形状定義手段１０１で定義された図形形状
の両端を３辺に接する円弧で、他の箇所を２辺に接する
円弧または直線で近似する近似図形作成手段１０２と、
近似図形作成手段１０２で作成された近似図形を基に工
具経路を生成する工具経路生成手段１０３、１０４と、
を備え、近似図形の内側の工具経路を生成した後、定義
された図形形状と近似図形との間の削り残し部分の工具
経路を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、数値制御装置に
関するもので、特に工具経路を自動生成する数値制御装
置に関するものであり、また数値制御装置のシミュレー
タを備えたＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍ
ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）に利用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は、従来の数値制御装置のブロッ
ク図である。図において、１００は加工プログラムを格
納する加工プログラム格納メモリ、１０１は加工プログ
ラム格納メモリ１００から加工プログラムを読み込み、
図形の形状を定義する図形形状定義手段、１９０は定義
された形状を基に工具経路を自動生成する工具経路生成
手段である。工具経路生成手段１９０では、プログラム
された形状の外側を加工する場合は、定義された形状を
拡大しながら工具経路を自動生成し、また、プログラム
された形状の内側を加工する場合は、定義された形状を
縮小しながら工具経路を自動生成する。２００は補間処
理部で、自動生成された工具経路は補間単位に分割さ
れ、モータ２１０を駆動する。

【０００３】また、１９１は工程レイアウト情報格納メ
モリ、１９２は工具ファイル格納メモリ、１９３は加工
プログラム格納メモリ１００、工程レイアウト情報格納
メモリ１９１、および工具ファイル格納メモリ１９２か
ら、加工プログラム、あらかじめ決定されている加工工
程のレイアウト情報、およびプログラムに記述された工
具の情報を読み込み加工シミュレーションを行うシミュ
レーション手段、１９４は画面制御手段、１９５はシミ
ュレーションの実行過程を表示する表示手段としてのＣ
ＲＴディスプレイである。

【０００４】図１８は、形状の内側を切削する場合に自
動生成された従来の最短工具経路を示す図である。図に
おいて、５１はプログラムされた図形、５２は工具直径
を表す円、５３は工具経路、５４はプログラムされた図
形５１を縮小する幅として工具の直径を使用して工具経
路５３を自動生成した場合に生ずる削り残し部分であ
る。

【０００５】図１９は、形状の内側を切削する場合に自
動生成された従来の一般的な工具経路を示す図である。
図において、５１はプログラムされた図形、５２は工具
直径を表す円、５５は工具経路である。図１９では、図
１８における削り残し部分５４を考慮して、プログラム
された図形５１を縮小する幅として、工具直径の数１０
パーセントとしたものである。

【０００６】図２０は、従来の数値制御装置の工具経路
生成処理のフローチャートである。図形形状定義手段１
０１は、ステップｓ５０１で加工プログラム格納メモリ
１００から加工プログラムを読み込み、ステップｓ５０
２で読み込んだ加工プログラムから図形の形状を定義す
る。

【０００７】次に、工具経路生成手段１９０はステップ
ｓ５０３で初回の切り込みかどうかを判定し、初回の切
り込みの場合は、ステップｓ５０４で図形形状を工具半
径だけシフトして図形形状をなぞる工具経路を生成し、
ステップｓ５０５で工具にかかる負荷を１００パーセン
トとして次式により送り速度を計算する。［プログラム
された送り速度］×［係数１］、０＜係数１＜１

【０００８】２回目以降の切り込みの場合は、ステップ
ｓ５０６で前回の工具経路に対して［工具直径］×［係
数２］、０＜係数２＜１をシフト量とする工具経路を生
成し、ステップｓ５０７で２回目以降の切り込みの送り
速度としてプログラムされた送り速度を選択する。ステ
ップｓ５０８で、全工具経路終了か否かを判定し、生成
した工具経路が最終工具経路でなければ、最終工具経路
となるまで工具経路生成処理（ステップｓ５０５）、お
よび送り速度選択処理（ステップｓ５０６）を繰り返
す。

【０００９】図２１は、従来のシミュレーションの実行
過程を表示した画面である。図において、５６はＣＲＴ
画面、５７は工具の形状、５８は工具５７によって切削
されて刻刻と変化していく素材の形状である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のような、従来の
工具経路を自動生成する数値制御装置は、削り残しを生
じた場合、改めて削り残した部分を切削するためには、
別の工具を使用したプログラムを作成しなければならな
いので、操作面での煩わしさがあるという問題点があ
り、また、削り残しをなくすためには数多くの工具経路
を生成する必要があり、加工時間が長くなるという問題
点があった。

【００１１】さらに、削り残し部分を再度切削する時、
既に切削した部分と、新たに切削する部分とで送り速度
が同じであるため、加工時間が長くなるという問題点が
あった。

【００１２】さらにまた、速度指令は一定であるので、
切削中に工具にかかる負荷に変動が有った場合、滑らか
な仕上げ面を得ることが難しいという問題点があった。

【００１３】また、加工シミュレーションにおいて、加
工形状は認識できるが、実際の加工による誤差などの細
部の寸法を確認することができないという問題点があっ
た。

【００１４】さらに、前もって決められた工程のレイア
ウト情報に従って工具経路を生成しているので、頻繁に
工具交換を行うような指令を出力された場合に、加工時
間が長くなるという問題点があった。

【００１５】また、選択される工具は、プログラムに記
述された通りの工具を使用する為、加工時間を短くする
為の工具選択をプログラマが行わなければならず、プロ
グラムの能率が落ちるという問題点があった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る数値制御
装置においては、近似図形作成手段は、図形形状定義手
段が加工プログラム格納メモリから加工プログラムを読
み込み、定義した図形形状を、図形形状の両端を３辺に
接する円弧で他の箇所を２辺に接する円弧または直線で
近似し、工具経路生成手段はこの近似図形作成手段で作
成された近似図形を基に工具経路を生成するものであ
る。

【００１７】また、この発明に係る数値制御装置におい
ては、削り残し判別手段は、立体情報格納メモリに格納
されているところの、図形形状変換手段で均一な大きさ
の立体に分割された空間の情報および図形が占める立体
に付けられた図形定義のマークの情報と、工具経路生成
手段で工具が通過するところの立体に付けられた切削済
みのマークの情報とのうち、図形定義のマークの情報と
切削済みのマークの情報とにより削り残しを判別し、移
動コード変更手段は削り残し部分を切削するために生成
した工具経路が既に切削済みのマークが付いている立体
を含んでいるか調べ、この工具経路が既に切削済みのマ
ークが付いている立体を含んでいる場合には、この工具
経路を未切削部分を削る工具経路と既に切削した部分を
通過する工具経路とに分割し、既に切削した部分では早
送りで移動するように送り速度を変更するものである。

【００１８】さらに、この発明に係る数値制御装置にお
いては、切削負荷検出手段は、立体情報格納メモリに格
納されているところの、図形形状変換手段で均一な大き
さの立体に分割された空間の情報および図形が占める立
体に付けられた図形定義のマークの情報と、工具経路生
成手段で工具が通過するところの立体に付けられた切削
済みのマークの情報とのうち、図形定義のマークの情報
とモデル化した工具の情報とにより工具の負荷を検出
し、送り速度変更手段は検出された工具の負荷に応じて
送り速度を計算するものである。

【００１９】また、この発明に係る数値制御装置におい
ては、空間を均一な大きさの立体に分割すると共に、こ
の立体のうち空間内にあるプログラムされた図形が占め
る立体に図形定義のマークを付け、均一な大きさの立体
に分割された空間の情報および図形が占める立体に付け
られた図形定義のマークの情報を立体情報格納メモリに
格納し、シミュレーション手段は工具経路を生成すると
共に、生成された工具経路を補間単位に分割し補間デー
タを作成し、工具が通過するところの立体に切削済みの
マークを付け、この切削済みのマークの情報をシミュレ
ーション結果格納メモリに格納し、寸法演算手段はこの
シミュレーション結果格納メモリに格納された切削済み
のマークの情報により切削部分の寸法を演算し、寸法表
示用データとして寸法表示用データ格納メモリに格納す
るようにしたものである。

【００２０】また、この発明の数値制御装置において、
レイアウト変更手段は工程レイアウト情報を格納する工
程レイアウト情報格納メモリの情報から工程レイアウト
を選択し、シミュレーション手段はこのレイアウト変更
手段で選択された工程レイアウトに基づき、加工プログ
ラムの加工シミュレーションを行い、シミュレーション
した結果を結果格納メモリに格納し、最短加工時間レイ
アウト選択手段はこの結果格納メモリに格納されている
工程レイアウトより最短時間で加工を完了する工程レイ
アウトを探し出し、前記工程レイアウト情報格納メモリ
に工程レイアウト情報を書き込むものである。

【００２１】また、この発明の数値制御装置において、
レイアウト変更手段は工程レイアウト情報を格納する工
程レイアウト情報格納メモリの情報から工程レイアウト
を選択し、シミュレーション手段はこのレイアウト変更
手段で選択された工程レイアウトに基づき、加工プログ
ラムの加工シミュレーションを行い、シミュレーション
した結果を結果格納メモリに格納し、最短加工時間レイ
アウト選択手段はこの結果格納メモリに格納されている
工程レイアウトより最短時間で加工を完了する工程レイ
アウトを探し出し、前記工程レイアウト情報格納メモリ
に工程レイアウト情報を書き込むものである。

【００２２】さらに、この発明の数値制御装置におい
て、最大径工具選択手段は工具データを格納する工具フ
ァイルメモリの情報から加工に使用する工具を選択し、
シミュレーション手段はこの最大径工具選択手段で選択
された工具に基づき、加工プログラムの加工シミュレー
ションを行い、シミュレーションした結果を結果格納メ
モリに格納し、最短加工時間工具組み合わせ選択手段は
この結果格納メモリに格納されている工具の組み合わせ
より最短時間で加工を完了する工具の組み合わせを探し
出し、加工プログラム格納メモリに工程レイアウト情報
を書き込むものである。

【００２３】さらに、この発明の数値制御装置におい
て、最大径工具選択手段は工具データを格納する工具フ
ァイルメモリの情報から加工に使用する工具を選択し、
シミュレーション手段はこの最大径工具選択手段で選択
された工具に基づき、加工プログラムの加工シミュレー
ションを行い、シミュレーションした結果を結果格納メ
モリに格納し、最短加工時間工具組み合わせ選択手段は
この結果格納メモリに格納されている工具の組み合わせ
より最短時間で加工を完了する工具の組み合わせを探し
出し、加工プログラム格納メモリに工程レイアウト情報
を書き込むものである。

【００２４】さらにまた、この発明の数値制御装置にお
いて、最大径工具選択手段は工具データを格納する工具
ファイルメモリの情報から加工に使用する工具を選択
し、レイアウト変更手段は工程レイアウト情報を格納す
る工程レイアウト情報格納メモリの情報から工程レイア
ウトを選択し、シミュレーション手段はこの最大径工具
選択手段で選択された工具およびこのレイアウト変更手
段で選択された工程レイアウトに基づき、加工プログラ
ムの加工シミュレーションを行い、シミュレーションし
た結果を結果格納メモリに格納し、最短加工時間工具組
み合わせ選択手段はこの結果格納メモリに格納されてい
る工具の組み合わせより最短時間で加工を完了する工具
の組み合わせを探し出し、加工プログラム格納メモリに
工程レイアウト情報を書き込み、最短加工時間レイアウ
ト選択手段はこの結果格納メモリに格納されている工程
レイアウトより最短時間で加工を完了する工程レイアウ
トを探し出し、前記工程レイアウト情報格納メモリに工
程レイアウト情報を書き込むものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】

発明の実施の形態１．図１は、この発明の一実施形態で
ある数値制御装置のブロック図である。図において、１
００は加工プログラムを格納する加工プログラム格納メ
モリ、１０１は加工プログラム格納メモリ１００から加
工プログラムを読み込み、図形の形状を定義する図形形
状定義手段、１０２は図形形状定義手段１０１で定義さ
れた図形を円弧と直線で近似する近似図形作成手段、１
０３は近似図形作成手段１０２で近似された図形を拡大
または縮小して工具経路を生成する第１の工具経路生成
手段、１０４は近似された図形を縮小または拡大して工
具経路を生成する第２の工具経路生成手段、２００は自
動生成された工具経路を補間単位に分割する補間処理手
段、２１０はモータである。

【００２６】図２は、この発明に係る一実施形態によっ
て自動生成される工具経路を示した図である。図におい
て、１はプログラムされた図形、２は工具直径を表す
円、３は接点、４は接点、５は接点、６はプログラムさ
れた図形１の３辺に接点３、接点４および接点５の３点
で接する円弧、７は接点、８は接点、９は接点、１０は
プログラムされた図形１の３辺に接点７、接点８および
接点９の３点で接する円弧、１１は接点、１２は接点、
１３はプログムされた図形１の２辺に接点１１および接
点１２の２点で接する円弧、１４は図形近似手段１０２
により定義された図形を円弧と直線で近似した近似図
形、１５は工具２の外側が近似図形の内側に接する工具
経路、１６は近似図形１４の外側にある削り残し部分で
ある。

【００２７】図３、図４および図５は、この発明の一実
施形態である自動生成された工具経路を示した図であ
る。図３において、２１はプログラムされた図形、２２
は工具直径を表す円、２３は接点、２４は接点、２５は
接点、２６はプログラムされた図形２１の３辺に接点２
３、接点２４および接点２５の３点で接する円弧、２７
は接点、２８は接点、２９は接点、３０はプログラムさ
れた図形２１の３辺に接点２７、接点２８および接点２
９の３点で接する円弧、３１は図形近似手段１０２によ
り定義された図形を円弧と直線で近似した近似図形、３
２は工具２２の外側が近似図形の内側に接する工具経
路、３３は近似図形２１の外側にある削り残し部分であ
る。

【００２８】図４および図５は、この発明の一実施形態
である自動生成された工具経路を示した図であり、近似
図形の外側を切削する工具経路を示したものである。図
において、３５は近似図形を工具の半径に等しい値だけ
拡大した工具経路、３６および３７は工具経路３５とプ
ログラムされた図形２１の内側に沿うような工具経路と
の交点、３８および３９は近似図形２１の外側にある削
り残し部分３３を切削する工具経路である。

【００２９】また、図６は、この発明の一実施形態であ
る数値制御装置のフローチャートである。次に、動作に
ついて図１、図２、図３、図４、図５および図６を用い
て説明する。ステップｓ１００で加工プログラムを読み
込み、ステップｓ１０１で、プログラムされた図形を、
３辺に接する円弧と直線で近似する。（図３では、３辺
に接点２３、接点２４および接点２５で接する円弧２６
と、３辺に接点２７、接点２８および接点２９で接する
円弧３０と、接点２５と接点２７とを結ぶ直線および接
点２９と接点２３とを結ぶ直線で近似した近似図形２１
に変換する。）

【００３０】ステップｓ１０２で、３辺に接する円弧が
存在しない部分があるかを判定する。３辺に接する円弧
が存在しない部分がある場合には、ステップｓ１０３
で、２辺に接する円弧で近似する。（図２の、２辺に接
点１１、接点１２で接する円弧１３がこれに相当し、こ
の場合は３辺に接点３、接点４および接点５で接する円
弧６と、３辺に接点７、接点８および接点９で接する円
弧１０と、２辺に接点１１、接点１２で接する円弧１３
と、接点５と接点７とを結ぶ直線、接点９と接点１１と
を結ぶ直線および接点９と接点１１とを結ぶ直線で近似
した近似図形１４に変換する。）

【００３１】ステップｓ１０４で、工具の外側が、近似
図形の内側に接するような工具経路を生成する（図２の
工具経路１５、図３の工具経路３２）。ステップｓ１０
５で前回の工具経路を工具の直径と等しい値、あるい
は、工具の直径よりもわずかに小さい値（例えば工具の
直径よりも０．００１ミリメートル小さい値など）だけ
縮小して、新たな工具経路を生成する。

【００３２】ステップｓ１０６で、近似図形の内側の工
具経路を全て生成したか判定し、近似図形の内側の工具
経路を全て生成するまで、ステップｓ１０５の工具経路
を生成する処理を繰り返す。

【００３３】近似図形の内側の工具経路を全て生成した
場合は、続いて近似図形の外側にある削り残し部分を切
削する工具経路を生成する（図２の削り残し部分１６、
図３の削り残し部分３３）。以下、近似図形の外側を切
削する工具経路を示す図４および図５により説明する。

【００３４】ステップｓ１０７で、近似図形３１を工具
２２の半径分拡大して、近似図形３１の外側で、かつプ
ログラムされた図形２１の内側を切削する工具経路を生
成する。図４において、プログラムされた図形２１の内
側に沿うような工具経路を生成し、この工具経路と近似
図形３１を工具２の半径分拡大した図形３５とが交点を
有する場合には、その交わった部分（交点３６、３７）
は、拡大した図形３５の円弧部分を経由するように工具
経路３８を生成する。

【００３５】ステップｓ１０８で、近似した図形の外側
の全ての工具経路を生成したか判定し、近似した図形の
外側の全ての工具経路を生成するまで、ステップｓ１０
７の工具経路を生成する処理を繰り返す。ここで、近似
した図形の外側の全ての工具経路を生成したか判定は、
図５に示すように、近似した図形を更に拡大（工具２の
半径分拡大）した工具経路を生成し、プログラムされた
図形２１の内側に沿うような工具経路との交点が存在し
ない場合は、近似した図形の外側の全ての工具経路を生
成したと判定し、プログラムされた図形２１の内側に沿
う工具経路３９を生成する。

【００３６】発明の実施の形態２．図７は、この発明に
係る一実施形態に利用する空間定義技法を説明した図で
ある。図において、４０は素材形状、４１はプログラム
された図形形状、４２は素材形状を定義するための決ま
った大きさの直方体、あるいは立方体（以下、Ｖｏｘｅ
ｌと記す）、４３はプログラムされた図形形状を示すた
めにマークされたＶｏｘｅｌである。

【００３７】図８は、この発明に係る一実施形態の数値
制御装置のブロック図である。図において、１００は加
工プログラムを格納する加工プログラム格納メモリ、１
１０は、空間を均一な大きさの立体であるＶｏｘｅｌに
分割すると共に、このＶｏｘｅｌのうち空間内にあるプ
ログラムされた図形が占めるＶｏｘｅｌに図形定義のマ
ークを付け、このマークの付いたＶｏｘｅｌの集合とし
て図形を表現する図形形状変換手段としてのＶｏｘｅｌ
ａｒｒａｙ変換手段、１１１は工具経路を生成すると
共に、生成した工具経路によって、工具が通過するＶｏ
ｘｅｌに切削済みのマークを付ける工具経路生成手段、
１１２はＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙ変換手段１１０で作成
したＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙ、および工具経路生成手段
１１１で切削済みのマークを付けたＶｏｘｅｌを格納す
るＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙ格納メモリ、１１３は立体定
義マークが付いているＶｏｘｅｌで切削済みのマークが
付いていないＶｏｘｅｌを削り残しと判別する削り残し
判別手段、１１４は早送り（Ｇ００）、切削送り（Ｇ０
１、Ｇ０２、Ｇ０３）などの移動コードを変更する移動
コード変更手段、２００は自動生成された工具経路を補
間単位に分割する補間処理手段、２１０はモータであ
る。

【００３８】図９は、この発明に係る一実施形態の数値
制御装置のフローチャートである。次に、動作について
図７、図８および図９を用いて説明する。Ｖｏｘｅｌ
ａｒｒａｙ変換手段１１０は、ステップｓ１１０で加工
プログラム格納メモリ１００に格納されている加工プロ
グラムを読み込んで、ステップｓ１１１でプログラムさ
れた図形形状を認識し、ステップ１１２で工具の直径を
底面の直径とする円柱で工具をモデル化する。

【００３９】ステップｓ１１３で、材料の形状をＶｏｘ
ｅｌ４２にて分割し、さらに材料内に在るプログラムさ
れた立体４１が占めるＶｏｘｅｌに立体定義マークを付
け、この立体定義マークの付いたＶｏｘｅｌ４３の集合
としてプログラムされた立体４１を表現する。ここで、
作成した全てのＶｏｘｅｌをＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙ格
納メモリ１１２に格納する。

【００４０】次に、工具経路生成手段１１１はステップ
ｓ１１４で工具経路を生成する。ステップｓ１１５では
生成された工具経路によって、工具が通過するＶｏｘｅ
ｌを調べ、工具が通過するＶｏｘｅｌに切削済みのマー
クを付ける。ステップｓ１１６で最終の工具経路を生成
したかどうかを判断し、最終工具経路を生成するまで、
ステップｓ１１４とステップｓ１１５とを繰り返す。

【００４１】最終工具経路を発生し終えたら、ステップ
ｓ１１７で削り残し判別手段１１３は、Ｖｏｘｅｌ ａ
ｒｒａｙ格納メモリ１１２内の全てのＶｏｘｅｌをチェ
ックし、削り残しがないか否か判別する。この判別は、
立体定義マークが付いているＶｏｘｅｌで切削済みのマ
ークが付いていないＶｏｘｅｌを削り残しと判別する。

【００４２】削り残しがあると判断した場合は、工具経
路生成手段１１１はステップｓ１１８で削り残した部分
を改めて切削するには、他の工具（例えば、径の小さい
工具）に交換する必要があるかどうかを判定し、工具交
換の必要がある場合は、ステップｓ１１９で工具交換命
令を出力する。ステップｓ１２０で削り残し部分を改め
て切削するための工具経路を生成する。

【００４３】移動コード変更手段１１４は、ステップｓ
１２１で、削り残し部分を改めて切削するために生成し
た工具経路中に、既に切削済みのマークが付いているＶ
ｏｘｅｌが存在するか否かを調べ、既に切削済みのマー
クが付いているＶｏｘｅｌが存在する場合には、この工
具経路を、未切削部分を削る工具経路と、既に切削した
部分を通過する工具経路に分割し、既に切削した部分で
は、早送り（Ｇ００）で移動するように送り速度を変更
する。

【００４４】再度、削り残し判別手段１１３はステップ
ｓ１１７でＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙ格納メモリ１１２内
の全てのＶｏｘｅｌをチェックし、削り残しがないか否
か判定する。削り残しがある場合は、ステップｓ１１８
以下の工具経路を生成する処理を繰り返し、削り残しが
無くなったところで、工具経路を生成する全ての処理を
終了する。

【００４５】発明の実施の形態３．図１０は、この発明
に係る一実施形態の数値制御装置のブロック図である。
図において、１００、１１０、１１２、２００、２１０
は図８のブロック図と同一のものであり、その説明を省
略する。１１５は工具経路生成手段、１１６は切削負荷
検出手段、１１７は負荷に応じて送り速度を変更する送
り速度変更手段である。

【００４６】図１１は、この発明に係る一実施形態の数
値制御装置の一実施例のフローチャートである。次に、
動作について図１０、図１１を用いて説明する。Ｖｏｘ
ｅｌ ａｒｒａｙ変換手段１１０は、ステップｓ１１０
で加工プログラムを読み込んで、ステップｓ１１１でプ
ログラムされた図形形状を認識し、ステップｓ１１２で
工具の直径を底面の直径とする円柱で工具をモデル化す
る。ステップｓ１１３で、材料の形状をＶｏｘｅｌ４２
にて分割し、さらに材料内に在るプログラムされた立体
４１が占めるＶｏｘｅｌに立体定義マークを付け、この
立体定義マークの付いたＶｏｘｅｌ４３の集合としてプ
ログラムされた立体４１を表現する。ここで、作成した
全てのＶｏｘｅｌをＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙ格納メモリ
１１２に格納する。

【００４７】工具経路生成手段１１５は、ステップｓ１
３０で初回切削か否かを判定し、初回の切削の場合、ス
テップｓ１３１で図形形状を工具の半径分縮小して、工
具経路を生成する。また、２回目以降の切り込みの場合
には、ステップｓ１３２で前回の工具経路を更に工具の
直径分縮小して、工具経路を生成する。

【００４８】切削負荷検出手段１１６および送り速度変
更手段１１７は、ステップｓ１３３で、工具の負荷を検
出し負荷に応じて送り速度を計算する。この工具の負荷
の検出は、ステップｓ１１２でモデル化した工具がＶｏ
ｘｅｌａｒｒａｙにかかるＶｏｘｅｌの個数により行な
い、工具がＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙにかかるＶｏｘｅｌ
の個数が多い程、工具の負荷が大きいと判断する。例え
ば、１００個のＶｏｘｅｌが、工具のモデルにかかる時
の送り速度を１００とした場合、５０個のＶｏｘｅｌが
工具にかかれば、送り速度は２００とするというよう
に、負荷に応じて送り速度を計算する。

【００４９】ステップｓ１３４では最終の工具経路を生
成したかどうかを判定し、最終工具経路を生成するま
で、ステップｓ１３１以下の工具経路を生成する処理を
繰り返す。最終工具経路を生成し終えたところで、全て
の処理を終了する。

【００５０】発明の実施の形態４．図１２は、この発明
に係る一実施形態の数値制御装置のブロック図である。
図において、１００は加工プログラムを格納する加工プ
ログラム格納メモリ、１１０は、空間を均一な大きさの
立体であるＶｏｘｅｌに分割すると共に、このＶｏｘｅ
ｌのうち空間内にあるプログラムされた図形が占めるＶ
ｏｘｅｌに図形定義のマークを付け、このマークの付い
たＶｏｘｅｌの集合として図形を表現する図形形状変換
手段としてのＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙ変換手段、１１２
はＶｏｘｅｌａｒｒａｙ格納メモリ、１２０は補間処理
を行なうシミュレーション手段、１２１はシミュレーシ
ョン結果を格納するシミュレーション結果格納メモリ、
１２２はＶｏｘｅｌ ａｒｒａｙの切削部分の寸法を演
算する手段、１２３は寸法表示用データを格納する寸法
表示用データ格納メモリ、１２４は画面制御手段、１９
５は表示手段としてのＣＲＴである。

【００５１】図１３は、この発明に係る一実施形態の数
値制御装置の画面表示例である。図において、５０はＣ
ＲＴ画面、５１は加工形状のグラフィック表示、５２は
寸法表示である。

【００５２】図１４は、この発明に係る一実施形態の数
値制御装置のフローチャートである。次に、動作につい
て図１２、図１３および図１４を用いて説明する。ステ
ップｓ１１０で加工プログラムを読み込んで、ステップ
ｓ１１１でプログラムされた図形形状を認識する。Ｖｏ
ｘｅｌ ａｒｒａｙ変換手段１１０はステップｓ１１３
で、材料の形状をＶｏｘｅｌ４２に分割し、さらに材料
内に在るプログラムされた図形４１が占めるＶｏｘｅｌ
に図形定義マークを付け、この図形定義マークの付いた
Ｖｏｘｅｌ４３の集合としてプログラムされた図形４１
を表現する。ここで、作成した全てのＶｏｘｅｌをＶｏ
ｘｅｌ ａｒｒａｙ格納メモリ１１２に格納する。

【００５３】シミュレーション手段１２０は、ステップ
ｓ１４０で１ブロック分の工具経路を生成すると共に、
ステップｓ１４１で、生成された１ブロック分の工具経
路を補間単位に分割し補間データを作成する。ステップ
ｓ１４２で、補間処理１周期分に相当する移動の範囲
で、工具が通過するＶｏｘｅｌに切削済みのマークを付
ける。ステップｓ１４３で、残距離が有るか否か判定す
る。これは、補間処理が１ブロック分の移動を完了した
かどうかの判定で、残距離が有る場合には１ブロックの
補間を完了するまで、ステップｓ１４１、ステップｓ１
４２の補間処理を繰り返す。

【００５４】残距離が無くなった場合は、続いてステッ
プｓ１４４で全工具経路終了か否か判定し、全工具経路
終了でない場合は、全工具経路を生成し終えるまでステ
ップｓ１４０に戻り、次の１ブロック分を補間する。上
述のステップｓ１４０〜ステップｓ１４４は、図１２の
シミュレーション手段で実行し、シミュレーション結果
をシミュレーション結果格納メモリ１２１に格納する。

【００５５】全工具経路終了した場合、Ｖｏｘｅｌ ａ
ｒｒａｙの切削部分の寸法を演算する手段１２２は、ス
テップｓ１４５で加工プログラムによる図形と、シミュ
レーション後の切削済みＶｏｘｅｌを比較することによ
って、加工図面の寸法表示用データを作成し、寸法表示
用データ格納メモリ１２３に格納する。

【００５６】ステップｓ１４６で、画面制御手段１２４
がこの寸法表示用データを基に、ＣＲＴ１９５のＣＲＴ
画面５０に、加工形状のグラフィック表示５１、寸法表
示５２を表示する。

【００５７】発明の実施の形態５．図１５は、この発明
に係る一実施形態の数値制御装置のブロック図である。
図において、１００は加工プログラムを格納する加工プ
ログラム格納メモリ、１９１は工程レイアウト情報格納
メモリ、１９２は工具ファイル格納メモリ、１３０は同
一種類の工具群の中から最大径の工具を選択する最大径
工具選択手段、１３１はレイアウト変更手段、１３２は
シミュレーション手段、１３３はシミュレーション結果
を格納する結果格納メモリ、１３４は最短加工時間とな
る工具の組み合わせ選択手段、１３５は最短加工時間と
なるレイアウト選択手段である。

【００５８】図１６は、この発明に係る一実施形態の数
値制御装置のフローチャートであるる。 次に、動作に
ついて図１５、図１６を用いて説明する。ステップｓ１
５１で、最大径工具選択手段１３０は工具ファイルメモ
リ１９２の情報から、加工に使用する工具を選択する。
ステップｓ１５２で、レイアウト変更手段１３１は工程
レイアウト情報格納メモリ１９１の情報から、工程レイ
アウトを選択する。

【００５９】ステップｓ１５３で、シミュレーション手
段１３２は選択した工具および選択した工程レイアウト
で、加工プログラム格納メモリ１００のプログラムの加
工シミュレーションを行う。ステップｓ１５４で、シミ
ュレーションによる加工時間と、そのときに使用した工
具の組み合わせと、工程レイアウトを結果格納メモリ１
３３に記録する。ステップｓ１５５で、全ての工程レイ
アウトを変更したか判定する。全ての工程レイアウトを
変更し終えていない場合、全ての工程レイアウトをシミ
ュレーションするまで、ステップｓ１５２、ステップｓ
１５３、ステップｓ１５４を繰り返す。

【００６０】全ての工程レイアウトをシミュレーション
したら、ステップｓ１５６で全ての工具の組み合わせを
変更したか否かを判定し、実行していない工具の組み合
わせが在る場合、ステップｓ１５１に戻り、工具の組み
合わせを変更し、引き続きステップｓ１５２、ステップ
ｓ１５３、ステップｓ１５４およびステップｓ１５５で
全ての工程レイアウトのシミュレーションを行う。全て
の工具の組み合わせを変更したシミュレーションが終っ
た場合は、ステップｓ１５７で、結果格納メモリ１３３
の工程レイアウトの情報から、最短加工時間となる工具
の組み合わせ選択手段１３４は、最短時間で加工を完了
する工具の組み合わせを探し出し、加工プログラム格納
メモリ１００に使用工具を書き込み、また最短加工時間
となるレイアウト選択手段１３５は、最短時間で加工を
完了する工程レイアウトを探し出し、レイアウト情報格
納メモリ１９１にレイアウト情報を書き込む。

【００６１】なお、上記実施形態では最大径工具選択手
段１３０、レイアウト変更手段１３１とを連続とし、最
短加工時間となる工具の組み合わせ選択手段１３４およ
び最短加工時間となるレイアウト選択手段１３５を使用
する例を示したが、用途においては必ずしも両者を組み
合わせて使用しなくとも良い。

【００６２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００６３】図形形状の両端を３辺に接する円弧で、他
の箇所を２辺に接する円弧または直線で近似した近似図
形の内側の工具経路を生成した後、定義された図形形状
と近似図形との間の削り残し部分の工具経路を生成する
ようにしたので、工具の直径分程度のシフト量で工具経
路を生成しても、近似した形状の内側に削り残しを生じ
ることがなくなり、削り残しのない加工が従来より短い
工具経路で可能となり、加工時間を短縮することができ
る。また、削り残しを切削するプログラムを改めて記述
する必要がない。

【００６４】また、削り残し部分を切削するために生成
した工具経路を未切削部分を削る工具経路と既に切削し
た部分を通過する工具経路とに分割し、既に切削した部
分では早送りで移動するように送り速度を変更するよう
にしたので、加工時間を短縮することができる。

【００６５】さらに、均一な大きさの立体に分割された
空間の情報および図形が占める立体に付けられた図形定
義のマークの情報と、工具経路生成手段で工具が通過す
るところの立体に付けられた切削済みのマークの情報と
のうち、図形定義のマークの情報とモデル化した工具の
情報とにより工具の負荷を検出するようにしたので、工
具にかかる負荷の変動の検出が可能となり、また負荷に
応じた送り速度で切削するので、滑らかな仕上げ面を得
ることができる。

【００６６】また、シミュレーション手段が工具経路を
生成すると共に、生成された工具経路を補間単位に分割
し補間データを作成し、工具が通過するところの立体に
切削済みのマークを付け、この切削済みのマークの情報
をシミュレーション結果格納メモリに格納し、寸法演算
手段がこのシミュレーション結果格納メモリに格納され
た切削済みのマークの情報により切削部分の寸法を演算
し、寸法表示用データ格納メモリに格納された寸法表示
用データを表示手段に切削部分の寸法として表示するよ
うにしたので、プログラムの間違いを発見しやすく、さ
らに、加工精度を容易に確認することができる。

【００６７】また、この発明の数値制御装置において、
最短加工時間レイアウト選択手段は、シミュレーション
手段がレイアウト変更手段で選択された工程レイアウト
に基づき、加工プログラムの加工シミュレーションを行
い、結果格納メモリに格納した工程レイアウトより最短
時間で加工を完了する工程レイアウトを探し出し、工程
レイアウト情報格納メモリに工程レイアウト情報を書き
込むようにしたので、頻繁に工具交換を行うような指令
を出力された場合においても、最短加工時間で加工でき
る工程レイアウトが選択でき、加工時間を短縮すること
ができる。

【００６８】さらに、この発明の数値制御装置におい
て、最短加工時間工具組み合わせ選択手段は、シミュレ
ーション手段がはこの最大径工具選択手段で選択された
工具に基づきに基づき、加工プログラムの加工シミュレ
ーションを行い、結果格納メモリに格納した工具の組み
合わせより最短時間で加工を完了する工具の組み合わせ
を探し出し、加工プログラム格納メモリに工程レイアウ
ト情報を書き込むようにしたので、プログラムの能率が
落ちることなく、最短時間で加工できる使用工具の組み
合わせを自動選択することができる。

【００６９】さらにまた、この発明の数値制御装置にお
いて、最短加工時間工具組み合わせ選択手段は、シミュ
レーション手段がはこの最大径工具選択手段で選択され
た工具に基づきに基づき、加工プログラムの加工シミュ
レーションを行い、結果格納メモリに格納した工具の組
み合わせより最短時間で加工を完了する工具の組み合わ
せを探し出し、加工プログラム格納メモリに工程レイア
ウト情報を書き込み、最短加工時間レイアウト選択手段
は、シミュレーション手段がレイアウト変更手段で選択
された工程レイアウトに基づき、加工プログラムの加工
シミュレーションを行い、結果格納メモリに格納した工
程レイアウトより最短時間で加工を完了する工程レイア
ウトを探し出し、工程レイアウト情報格納メモリに工程
レイアウト情報を書き込むようにしたので、効率良い工
具選択および工具交換ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態である数値制御装置の
ブロック図である。

【図２】 この発明に係る一実施形態によって自動生成
される工具経路を示した図である。

【図３】 この発明の一実施形態である自動生成された
工具経路を示した図である。（近似形状の内側を切削す
る工具経路を示したものである。）

【図４】 この発明の一実施形態である自動生成された
工具経路を示した図である。（近似形状の外側を切削す
る工具経路を示したものである。）

【図５】 この発明の一実施形態である自動生成された
工具経路を示した図である。（近似形状の外側を切削す
る工具経路を示したものである。）

【図６】 この発明の一実施形態である数値制御装置の
フローチャートである。

【図７】 この発明に係る一実施形態に利用する空間定
義技法を説明した図である。

【図８】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置の
ブロック図である。

【図９】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置の
フローチャートである。

【図１０】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置
のブロック図である。

【図１１】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置
の一実施例のフローチャートである。

【図１２】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置
のブロック図である。

【図１３】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置
の画面表示例である。

【図１４】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置
のフローチャートである。

【図１５】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置
のブロック図である。

【図１６】 この発明に係る一実施形態の数値制御装置
のフローチャートである。

【図１７】 従来の数値制御装置のブロック図である。

【図１８】 形状の内側を切削する場合に自動生成され
た従来の最短工具経路を示す図である。

【図１９】 形状の内側を切削する場合に自動生成され
た従来の一般的な工具経路を示す図である。

【図２０】 従来の数値制御装置の工具経路生成処理の
フローチャートである。

【図２１】 従来のシミュレーションの実行過程を表示
した画面である。

【符号の説明】

１ プログラムされた図形、 ２ 工具直径を表す円、
３ 接点、 ４ 接点、 ５ 接点、 ６ ３点で接
する円弧、 ７ 接点、 ８ 接点、 ９ 接点、 １
０ ３点で接する円弧、 １１ 接点、 １２ 接点、
１３ ２点で接する円弧、 １４ 円弧と直線で近似
した近似図形、 １５ 工具２の外側が近似図形の内側
に接する工具経路、 １６ 近似図形１４の外側にある
削り残し部分、 １７ 、 １８ 、 １９ 、 ２０
、 ２１ プログラムされた図形、 ２２ 工具直径
を表す円、 ２３ 接点、 ２４ 接点、 ２５ 接
点、２６ ３点で接する円弧、 ２７ 接点、 ２８
接点、 ２９ 接点、 ３０ ３点で接する円弧、 ３
１ 円弧と直線で近似した近似図形、 ３２ 工具２２
の外側が近似図形の内側に接する工具経路、 ３３ 近
似図形２１の外側にある削り残し部分、 ３４ 、 ３
５ 近似図形を工具の半径に等しい値だけ拡大した工具
経路、 ３６ 工具経路３５とプログラムされた図形２
１の内側に沿うような工具経路との交点、 ３７ 工具
経路３５とプログラムされた図形２１の内側に沿うよう
な工具経路との交点、 ３８ 近似図形２１の外側にあ
る削り残し部分３３を切削する工具経路、 ３９ 近似
図形２１の外側にある削り残し部分３３を切削する工具
経路、 ４０ 素材形状、 ４１ プログラムされた図
形形状、 ４２ 素材形状を定義するための決まった大
きさの直方体、あるいは立方体（以下、Ｖｏｘｅｌと記
す）、 ４３ プログラムされた図形形状を示すために
マークされたＶｏｘｅｌ、 ５０ ＣＲＴ画面、 ５１
加工形状のグラフィック表示、 ５２ 寸法表示、
１００ 加工プログラム格納メモリ、 １０１ 図形形
状定義手段、 １０２ 近似図形作成手段、 １０３
第１の工具経路生成手段、 １０４ 第２の工具経路生
成手段、 １１０ 図形形状変換手段としてのＶｏｘｅ
ｌ ａｒｒａｙ変換手段、 １１１ 工具経路生成手
段、１１２ Ｖｏｘｅｌ ａｒｒａｙ格納メモリ、 １
１３ 削り残し判別手段、１１４ 移動コード変更手
段、 １１５ 工具経路生成手段、 １１６ 切削負荷
検出手段、 １１７ 送り速度変更手段、 １１２ Ｖ
ｏｘｅｌ ａｒｒａｙ格納メモリ、 １２０ シミュレ
ーション手段、 １２１ シミュレーション結果格納メ
モリ、 １２２ Ｖｏｘｅｌ ａｒｒａｙの切削部分の
寸法を演算する手段、 １２３ 寸法表示用データ格納
メモリ、 １２４ 画面制御手段、 １３０ 最大径工
具選択手段、 １３１ レイアウト変更手段、 １３２
シミュレーション手段、 １３３ シミュレーション
結果を格納する結果格納メモリ、１３４ 最短加工時間
となる工具の組み合わせ選択手段、 １３５ 最短加工
時間となるレイアウト選択手段、 １９１ 工程レイア
ウト情報格納メモリ、１９２ 工具ファイル格納メモ
リ、 １９５ 表示手段としてのＣＲＴディスプレイ、
２００ 補間処理手段、 ２１０ モータ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 図形形状の内側を切削する工具経路を生
   成する数値制御装置において、加工プログラムを格納す
   る加工プログラム格納メモリと、この加工プログラム格
   納メモリから加工プログラムを読み込み、図形の形状を
   定義する図形形状定義手段と、この図形形状定義手段で
   定義された図形形状の両端を３辺に接する円弧で、他の
   箇所を２辺に接する円弧または直線で近似する近似図形
   作成手段と、この近似図形作成手段で作成された近似図
   形を基に工具経路を生成する工具経路生成手段と、を備
   え、近似図形の内側の工具経路を生成した後、定義され
   た図形形状と近似図形との間の削り残し部分の工具経路
   を生成するようにしたことをことを特徴とする数値制御
   装置。
2. 【請求項２】 空間を均一な大きさの立体に分割すると
   共に、この立体のうち空間内にあるプログラムされた図
   形が占める立体に図形定義のマークを付ける図形形状変
   換手段と、工具経路を生成すると共に、生成した工具経
   路によって、工具が通過するところの立体に切削済みの
   マークを付ける工具経路生成手段と、前記図形形状変換
   手段で均一な大きさの立体に分割された空間の情報およ
   び図形が占める立体に付けられた図形定義のマークの情
   報と、前記工具経路生成手段で工具が通過するところの
   立体に付けられた切削済みのマークの情報とを格納する
   立体情報格納メモリと、この立体情報格納メモリに格納
   された図形定義のマークの情報と切削済みのマークの情
   報とにより削り残しを判別する削り残し判別手段と、削
   り残し部分を切削するために生成した工具経路が既に切
   削済みのマークが付いている立体を含んでいるか調べ、
   この工具経路が既に切削済みのマークが付いている立体
   を含んでいる場合には、この工具経路を未切削部分を削
   る工具経路と既に切削した部分を通過する工具経路とに
   分割し、既に切削した部分では早送りで移動するように
   送り速度を変更する移動コード変更手段と、を備えた数
   値制御装置。
3. 【請求項３】 空間を均一な大きさの立体に分割すると
   共に、この立体のうち空間内にあるプログラムされた図
   形が占める立体に図形定義のマークを付ける図形形状変
   換手段と、工具経路を生成すると共に、生成した工具経
   路によって、工具が通過するところの立体に切削済みの
   マークを付ける工具経路生成手段と、前記図形形状変換
   手段で均一な大きさの立体に分割された空間の情報およ
   び図形が占める立体に付けられた図形定義のマークの情
   報と、前記工具経路生成手段で工具が通過するところの
   立体に付けられた切削済みのマークの情報とを格納する
   立体情報格納メモリと、この立体情報格納メモリに格納
   された図形定義のマークの情報とモデル化した工具の情
   報とにより工具の負荷を検出する切削負荷検出手段、こ
   の切削負荷検出手段により検出された工具の負荷に応じ
   て送り速度を計算する送り速度変更手段と、を備えた数
   値制御装置。
4. 【請求項４】 表示手段と、この表示手段を制御する画
   面制御手段とを有する数値制御装置において、空間を均
   一な大きさの立体に分割すると共に、この立体のうち空
   間内にあるプログラムされた図形が占める立体に図形定
   義のマークを付ける図形形状変換手段と、前記図形形状
   変換手段で均一な大きさの立体に分割された空間の情報
   および図形が占める立体に付けられた図形定義のマーク
   の情報を格納する立体情報格納メモリと、工具経路を生
   成すると共に、生成された工具経路を補間単位に分割し
   補間データを作成し、工具が通過するところの立体に切
   削済みのマークを付けるシミュレーション手段と、この
   シミュレーション手段のシミュレーション結果を格納す
   るシミュレーション結果格納メモリと、このシミュレー
   ション結果格納メモリに格納された切削済みのマークの
   情報により切削部分の寸法を演算する寸法演算手段と、
   この寸法演算手段により演算された切削部分の寸法を寸
   法表示用データとして格納する寸法表示用データ格納メ
   モリと、を備え、前記表示手段に切削部分の寸法を表示
   するようにしたことを特徴とする数値制御装置。
5. 【請求項５】 工程レイアウト情報を格納する工程レイ
   アウト情報格納メモリと、この工程レイアウト情報格納
   メモリの情報から工程レイアウトを選択するレイアウト
   変更手段と、このレイアウト変更手段で選択された工程
   レイアウトに基づき、加工プログラムの加工シミュレー
   ションを行うシミュレーション手段と、このシミュレー
   ション手段でシミュレーションした結果を格納する結果
   格納メモリと、この結果格納メモリに格納されている工
   程レイアウトより最短時間で加工を完了する工程レイア
   ウトを探し出し、前記工程レイアウト情報格納メモリに
   工程レイアウト情報を書き込む最短加工時間レイアウト
   選択手段と、を備えた数値制御装置。
6. 【請求項６】 加工プログラムを格納する加工プログラ
   ム格納メモリと、工具を格納する工具ファイルメモリ
   と、この工具ファイルメモリの情報から、加工に使用す
   る工具を選択する最大径工具選択手段と、この最大径工
   具選択手段で選択された工具に基づき、加工プログラム
   の加工シミュレーションを行うシミュレーション手段
   と、このシミュレーション手段でシミュレーションした
   結果を格納する結果格納メモリと、この結果格納メモリ
   に格納されている工具の組み合わせより最短時間で加工
   を完了する工具の組み合わせを探し出し、前記加工プロ
   グラム格納メモリに使用工具を書き込む最短加工時間工
   具組み合わせ選択手段と、を備えた数値制御装置。
7. 【請求項７】 加工プログラムを格納する加工プログラ
   ム格納メモリと、工具データを格納する工具ファイルメ
   モリと、この工具ファイルメモリの情報から、加工に使
   用する工具を選択する最大径工具選択手段と、工程レイ
   アウト情報を格納する工程レイアウト情報格納メモリ
   と、この工程レイアウト情報格納メモリの情報から工程
   レイアウトを選択するレイアウト変更手段と、前記最大
   径工具選択手段で選択された工具および前記レイアウト
   変更手段で選択された工程レイアウトに基づき、加工プ
   ログラムの加工シミュレーションを行うシミュレーショ
   ン手段と、このシミュレーション手段でシミュレーショ
   ンした結果を格納する結果格納メモリと、この結果格納
   メモリに格納されている工具の組み合わせより最短時間
   で加工を完了する工具の組み合わせを探し出し、前記加
   工プログラム格納メモリに使用工具を書き込む最短加工
   時間工具組み合わせ選択手段と、前記結果格納メモリに
   格納されている工程レイアウトより最短時間で加工を完
   了する工程レイアウトを探し出し、前記工程レイアウト
   情報格納メモリに工程レイアウト情報を書き込む最短加
   工時間レイアウト選択手段と、を備え、最短時間で加工
   を完了する工程レイアウトと工具の組み合わせを選択す
   るようにしたことを特徴とする数値制御装置。