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    公开号:WO1990008351A1
    申请号:PCT/JP1990/000014
    申请日:1990-01-09
    公开日:1990-07-26
    发明作者:Masaki Seki；Koji Samukawa；Osamu Hanaoka
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 複合曲面生成方法
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 複合曲面生成方法に関 し、 特に、 形状の複 雑さが互いに異な る複数の三次元曲面か ら な る複合曲面 を高い精度でかつ短時間に生成可能な方法に関する。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 三次元曲面か ら な る各種製品例えば金型は、 一般には 設計図面上で複数の断面曲線によ り 示されている に過ぎ ず、 金型の製作に際 して三次元曲面を表すデー タ を こ れ ら断面曲線に基づいて生成 しな ければな ら ない。
    [0007] 従来、 例えば B本国特開昭 6 0 — 4 8 2 4 4 号公報に 開示さ れた三次元曲面上の切削経路の探索方法において、 三次元曲面を特定する 2 つの動作曲線 （両該動作曲線上 で動作曲線の対応する も のを夫々 含む 2 つ の二次元平面 と三次元曲面と が交差す る） と 2 つ の基準曲線 （両該基 準曲線上で動作曲線の対応する も のを夫々 横切る 2 つの 二次元平面と三次元曲面 とが交差する） と に基づいて、 両該基準曲線を夫々所定の分割比で内分す る 2 つの分割 点を含む中間断面を先ず生成する。 次いで、 2 つ の動作 曲線お よ び 2 つ の分割点を所定平面上に変換 し、 当該平 面上で各々 の動作曲線を所定間隔に分割 し て各該曲線上 の複数の分割点を求める。 さ ら に、 両該曲線上の分割点 の対応す る も の同士を結ぶ直線を上記所定の分割比で分 割する 分割点を求め、 こ れ ら分割点を結ぶ中間断面曲線 を求め る。 そ して、 中間断面曲線に対応 しかつ所定平面 上において上記 2 つの分割点に夫々合致する始点及び終 点を有する第 2 の中間断面曲線を求め、 当該第 2 の中間 断面曲線を中間断面上に変換する。 さ ら に、 所定の分割 比を変化させつつ上述の処理を繰 り返し、 三次元曲面を 生成す る。
    [0008] そ し て、 上述の三次元曲面の生成中、 多数の中間断面 曲線と、 これら中間断面曲線上の分割点の対応する もの 同士を結ぶ多数の曲線と によ り夫々画成される多数の四 辺形状の微小平面 （パ ッ チ） の、 各々 4 つの頂点の座標 位置すなわち メ ッ シ ュ デー タ が算出されて曲面記億メ モ リ に記憶される。
    [0009] 切削経路探索処理において、 曲面記憶メ モ リ か ら ヮ ー キ ングメ モ リ に読出 した メ ッ シュ デー タ に基づいて、 切 削経路の X Y平面上への投影.曲線と当該曲線を夫々横切 る パ ッ チの辺と の交点の座標位置を順次求め、 これら交 点に対応 しかつ切削経路を表す、 三次元曲面上のボ イ ソ 卜 の座標位置を順次求め、 R A Mに記憶す る。 そ して、 R A M に記憶した切削経路デ― タ を外部記憶媒体に出力 して N C データ 作成を終了する。
    [0010] ま た、 曲面が複数の三次元曲面を複合 し た ものか ら成 る場合、 複合三次元曲面を構成する三次元曲面の各々 を 表すメ ッ シ ュ デー タ を上述のよ う に して求め、 これら の メ ッ シ ュ デー タ に基づいて複合曲面を生成 している （例 えば、 日本国特開昭 6 1 — 1 9 9 1 1 0 号及び 6 2 — 6 3 3 0 7 号公報を参照） 。
    [0011] 詳 し く は、 特開昭 6 1 — 1 9 9 1 1 0 号公報に開示さ れた複合曲面生成方法において、 複合曲面を構成す る夫 々 の三次元曲面を特定す る動作曲線デー タ 及び基準曲線 デー タ と、 ス タ ー ト 曲面および曲面の複合順序と、 複合 曲面を横切る X Y平面に垂直な多数の平面を特定する デ — タ と が入力さ れる。 そ の後、 上記特開昭 6 0 — 4 8 2
    [0012] 4 4 号の場合と略同様に して夫々 の三次元曲面が生成さ れる。 次いで、 複合曲面生成処理において、 先ず、 X Y 平面と上記多数の平面と の夫々 の交線と、 夫々 の三次元 曲面を構成する パ ッ チを X Y平面上に投影 して得た投影 パ ッ チ の辺と の交点の夫々 の座標位置を求め る。 次に、 夫々 の交点に対応する三次元曲面上の夫々 のボイ ン ト の 座標位置を、 換言すれば、 夫々 の三次元曲面を表す断面 曲線を算出する。 そ して、 上記多数の平面の各々 に対応 しかつ夫々 の三次元曲面に関連する断面曲線の互いに交 差する も の同士の交点を求め、 こ れ ら の交点を結んで各 前記平面に関す る複合曲面の断面曲線を求め る。 前記多 数の平面の全て に関する複合曲面の断面曲線を求める こ と によ り 当該複合曲面が生成される。
    [0013] 特開昭 6 2 - 6 3 3 0 7 号公報に開示さ れた方法は、 特開昭 6 1 — 1 9 9 1 1 0 号の場合と略同様に複合曲面 を生成する も の で、 但 し、 複合曲面を構成す る夫々 の三 次元曲面を表す断面曲線を複合曲面形成部分につ いての み求め る よ う に している。 上述のタ イ プの従来法によれば、 複合曲面が形状が複 雑な曲面と形状が単純な曲面とで構成される場合に も、 夫々 の三次元曲面について同一の力 ッ ト ピ ッ チを用いて、 これら の曲面を表すメ ツ シュ デー タ を夫々 決定している。 こ の結果、 形状が複雑な三次元曲面を表すデータ を生成 する上での精度を向上するために力 ッ ト ピ ッ チを小さい 値に設定する と、 メ ッ シ ュデー タ量が、 従っ て、 所要デ 一 夕作成時間が増大する。 一方、 デー タ作成時間を低減 すべ く カ ッ ト ピ ッ チを大きい値に設定する と、 形状が複 雑な曲面を表すデー タ を所望の精度で生成できない。 こ の よ う に、 従来の複合曲面生成方法によれば、 曲面精度 の向上と所要曲面生成時間の短縮化とを同時に達成する こ と は困難であ る。
    [0014] 発 明 の 開 示
    [0015] 本発明の目的は、 複合曲面を高い精度でかつ短時間に 生成で き る複合曲面生成方法を提供する こ と にあ る。
    [0016] 上述の 目的を達成するため、 本発明の複合曲面生成方 法は、 複合曲面を構成す る複数の曲面の夫々 についての カ ッ ト ピ ッ チを、 夫々 の曲面の形状の複雑 さ に応じた値 に設定する工程 （ a ) と、 各前記曲面を構成する複数の 微小平面を、 各該曲面に対応する カ ッ ト ピ ッ チを用いて 決定する工程 （ b ) と、 前記微小平面の夫々 を表すデ— タ を求め る工程 （ c ) と、 これら のデー タ に基づいて前 記複合曲面を生成する工程 （ d ) と を備え る。
    [0017] 上述の よ う に、 本発明によれば、 複合曲面を成す複数 の曲面の各々 を構成する複数の微小平面を各該曲面の形 状の複.雑 さ に応 じた値の カ ツ ト ピ ッ チを用いて決定 し、 次いで、 夫々 の微小平面を表すデー タ に基づいて複合曲 面を生成する よ う に したので、 複雑な形状の曲面を大き いデー タ 量によ り 特定で き、 こ れと同時に、 単純な形状 の曲面を小さ いデー タ量によ り特定でき る。 従っ て、 複 合曲面の所要生成時間を全体と して増大さ せる こ と な く、 複合曲面をなす複数の曲面の夫々 を所要の精度で生成で き る。 換言すれば、 複合曲面の一部をなす複雑な形状の 曲面を高い精度で生成で き る。 こ の結果、 例えば、 本発 明の方法によ り 生成 した複合曲面に基づいて作成 した数 値制御プ ロ グラ ム に従つ て工作機械を駆動制御する こ と に よ り、 複雑な形状の三次元曲面か らな る被加工面を高 い精度で切削加工でき る。
    [0018] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0019] 第 1 図は本発明の一実施例によ る複合曲面生成方法を 実施す る ための 自動プロ グラ ミ ン グ装置を示す概略プロ ッ ク 図、 および第 2 図は第 1 図の装置によ る複合曲面生 成過程を説明する概略斜視図であ る。
    [0020] 発明を実施する ための最良の形態
    [0021] 第 1 図を参照す る と、 本発明の一実施例の複合曲面生 成方法が適用 さ れる 自動プ ロ グ ラ ミ ン グ装置は、 デ— 夕 ' 入力用の キ ー ボ ー ド 1 0 1 , プロ セ ッ サ 1 0 2， 制御プ ロ グ ラ ム を格納 した読出 し専用 メ モ リ （ R O M ) 1 0 3， 読出 し書 き込み メ モ リ （ R A M ) 1 0 4， ワ ー キ ン グメ モ リ 1 0 5, 曲面記億メ モ リ 1 0 6 及び出力装置 1 0 7 を備えている。 上記要素 1 0 1 及び 1 0 3 〜 ： L 0 7 は、 ア ド レ ス ノ、 *ス 1 0 9 , デー タ ノヽ*ス 1 1 0 を含むノ、 *ス を介 してプ ロ セ ッ サ 1 0 2 に接続されている。 そ して、 自動 プロ グ ラ ミ ン グ装置において生成された曲面を表すデー タ は、 出力装置 1 0 7 を介 して、 C R T表示装置 1 1 1 に表示可能にかつ外部記憶媒体 1 0 8 例えば紙テ一 プ， 磁気テー プ等に記録可能にされている。
    [0022] 以下、 第 2 図を参照して、 第 1 図の自動プロ グラ ミ ン グ装置の作動を説明する。
    [0023] 本実施例では、 第 2 図の点 P 1 〜 P 6 を結ぶ複合三次 元曲面 S S で表される被切削面を切削加工するための N C プロ グ ラ ムを作成する もの とする。
    [0024] 先ず、 オペ レ 一 タ は N C プロ グ ラ ム に対応するパ ー ト プロ グ ラ ムを作成して自動プロ グラ ミ ン グ装置に入力す る。 こ のパー ト プロ グラ ムは、 例えば、 後で詳述する下 記の第 1 〜第 3 の ス テ ー ト メ ン ト （ 1 ) 〜 （ 3 ) を含む。
    [0025] C ϋ T P, a 1， b 1 · · · ( 1 )
    [0026] C O M P, S S 2， A , a 2 , b 2 · · · ( 2 ) C U T, S S I · · · ( 3 ) 次に、 オペ レー タ はキ ー ボー ド 1 0 1 を操作し、 複合 曲面を構成する複数の曲面を特定するため のデー タ を入 力する。 本実施例では、 第 1 図の複合曲面 S S の一方の 半部を成 しかつ形状が比較的複雑な第 1 の三次元自由曲 面 S S 1 を特定すべ く、 第 1 の曲面 S S 1 の名称と、 第 1 の曲面 S S 1 を決定す る一対の基準曲線 B C 1 1 , B C 1 2 及び一対の動作曲線 D C 1 1 , D C 1 2 の夫々 を 表すデー タ と を入力する。 そ して、 複合曲面 S S の他方 の半部をな し形状が比較的単純な第 2 の三次元自由曲面 S S 2 を特定すべ く、 第 2 の曲面 S S 2 の名称と、 第 2 の曲面 S S 2 を決定する一対の基準曲線 B C 2 1, B C 2 1 及び一対の動作曲線 D C 2 1， D C 2 2 を表すデ— 夕 と を入力する。
    [0027] 次いで、 オ ペ レ ー タ は、 自動プ ロ グ ラ ミ ン グ装置をプ ロ グラ ム作成モ ー ドで稼働させる。 N C プ ロ グ ラ ム の作 成中、 パ — ト プ ロ グラ ム か ら上記第 1 〜第 3 の ス テ — ト メ ン ト が読み取 られる。
    [0028] 第 1 の ス テ ー ト メ ン ト 「 C U T P, a 1 , b l j は、 主たる 曲面 （ ス タ ー ト 曲面） と しての第 1 の曲面 S S 1 の基準曲線 B C l l , B 1 2 及び動作曲線 D C 1 1， D C 1 2 の夫々 を分割する ための カ ツ 卜 ピ ッ チ を a 1， 1 に設定 した こ と を表す。 第 2 の ス テ 一 ト メ ン ト 中の コ 一 ド 「 C O M P, S S 2 」 は第 1 の曲面 S S 1 に第 2 の 曲面 S S 2 を複合させる べき 旨を表 し、 コ ー ド 「 A」 は 複合曲面 S S の上側すなわち点 P 1 〜 P 6 を結ぶ曲面が 切削面 と して指定された 旨を表 し、 コ ー ド 「 a 2， b 2 」 は第 2 の曲面 S S 2 の基準曲線 B C 2 1， B 2 2 及び動 作曲線 D C 2 1 , D C 2 2 の夫々 を分割す る た めの 力 ッ ト ピ ッ チ を a 2 , t> 2 に設定 した旨を表す。 第 3 の ス テ — ト メ ン ト 「 C U T, S S I 」 は第 1 の曲面 S S I につ いての切削加工を行う べ き旨の切削指令を表す。
    [0029] プロ グ ラ ム作成中に第 1, 第 2 の ス テ ー ト メ ン ト をノ、。 ー ト プ ロ グラ ム か ら読み取る と、 自動プロ グラ ミ ン グ装 置は、 上述の日本国特開昭 6 0 — 4 8 2 4 4号， 6 1 — 1 9 9 1 1 0 号及び 6 2 — 6 3 3 0 7号公報に記載の曲 面生成方法の場合と略同様の曲面生成処理を行う。
    [0030] すなわち、 プ ロ セ ッ サ 1 0 2 は、 先ず、 第 1 の曲面 S S 1 に沿っ て延びる基準曲線 B C 1 1， B C 1 2 の夫々 を比較的小さ いカ ッ ト ピ ッ チ a 1 で分割 して基準曲線 B C 1 1 , B C 1 2 上の夫々 の中間点を決定 し、 次いで、 基準曲線 B C 1 1， B C 1 2上の中間点の対応する もの 同士を結ぶ複数の曲線 （中間断面曲線） を夫々決定する。 これら 中間断面曲線 （そ の一つを符号 Mで示す） は、 第 1 の曲面 S S 1 上を動作曲線 D C 1 1， D C 1 2 に沿つ て延びる。 さ ら に、 プロ セ ッ サ 1 0 2 は、 第 1 の曲面 S S 1 に沿っ て基準曲線 B C 1 1， B C 1 2 と異なる方向 に延びる動作曲線 D C 1 1 , D C 1 2 な ら びに上記複数 の中間断面曲線の夫々 を比較的小さ いカ ツ ト ピ ッ チ b 1 で分割 して動作曲線 D C 1 1 , D C 1 2 及び中間断面曲 線上の夫々 の中間点を決定する。 結果と して、 第 1 の曲 面 S S 1 を構成する多数の四辺形状の微小平面すなわち パ ッ チ （そ の一つ を符号 P Tで示す） の、 各々 4 つの頂 点の座標位置 （その一つを符号 P T， ( X , y , ζ ) で 示す） が算出さ れる。 こ の座標位置の算出は、 好ま し く は、 点 Ρ 2〜 Ρ 5 を結ぶ第 1 の曲面 S S 1 の複合曲面形 成部につ いて実行される。 従っ て、 算出結果は、 全体と して、 第 1 の曲面 S S 1 を、 好ま し く は当該曲面の複合 曲面形成部を表すデー タ （メ ッ シ ュ デー タ ） を構成する c こ の メ ッ シ ュ デー タ に よ り、 比較的形状が複雑な第 1 の 曲面 S S は比較的大き いデ— 夕量を も っ て所要の精度で 表される。 プロ セ ッ サ 1 0 2 はメ ッ シュ デー タ を曲面記 憶メ モ リ 1 0 6 に格納す る。
    [0031] 次に、 プロ セ ッ サ 1 0 2 は、 第 2 の曲面 S S 2 に関連 する基準曲線 B C 2 1， B C 2 2 の夫々 を比較的大き い カ ッ ト ピ ッ チ a 2 で分割 して基準曲線 B C 2 1 , B C 2 2 上の夫々 の中間点を決定 し、 次に、 基準曲線 B C 2 1， B C 2 2 上の中間点の対応する も の同士を結ぶ複数の中 間断面曲線を夫々決定す る。 さ ら に、 プ ロ セ ッ サ 1 0 2 は、 第 2 の曲面 S S 2 に関連する動作曲線 D C 2 1 , D C 2 2 な らびに中間断面曲線の夫々 を比較的大き い力 ッ ト ピ ッ チ b 2 で分割 して動作曲線 D C 2 1， D C 2 2 及 び中間断面曲線上の夫々 の中間点を決定す る。 結果と し て、 第 2 の曲面 S S 2 を構成する パ ッ チ の、 各々 4 つ の 頂点の座標位置が算出さ れる。 こ の座標位置の算出は、 好ま し く は、 点 P 1 , P 2 , P 5 及び P 6 を結ぶ第 2 の 曲面 S S 2 の複合曲面形成部につ いて実行 される。 比較 的形状が単純な第 2 の曲面 S S 2 を所要精度で表すため のデー タ 量は比較的少な く、 従っ て、 算出 は短時間内に 行われ る。 そ し て、 算出結果、 すなわち、 第 2 の曲面 S S 2 を、 好ま し く は当該曲面の複合曲面形成部を表す メ ッ シュ デー タ は メ モ リ 1 0 6 に格納される。 結果と して、 上述の 2 つのメ ッ シュ デー タからな り複合曲面 S S を表 すメ ッ シ ュデー タ群が生成される。
    [0032] 上述のよ う に して作成 した N C プロ グラ ムを実行する 制御装置によ り 駆動制御される工作機械における切削加 ェ時、 N C プロ グラ ム中 にプロ グ ラ ム化さ れ或はメ モ リ 1 0 6 内に格納された複合曲面 S S を表すメ ッ シュデ— 夕群が読出され、 第 1 及び第 2 の曲面 S S 1， S S 2 の 複合曲面形成部について の切削加工が夫々所要の精度で 迅速に行われる。
    [0033] 上記実施例では、 切削加工用の N C プロ グラ ム の作成 に伴う 2 つの三次元曲面か らな る複合曲面を表すメ ッ シ ュ デー タ を生成する場合について説明 したが、 本発明は 上記実施例に限定されず、 種々 の変形が可能である。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 複合曲面を構成する複数の曲面の夫々 についての力 ッ ト ピ ッ チを、 夫々 の曲面の形状の複雑 さ に応じた値 に設定する工程 （ a ) と、 各前記曲面を構成する複数 の微小平面を、 各該曲面に対応する カ ツ ト ピ ッ チを用 いて決定する工程 （ b ) と、 前記微小平面の夫々 を表 すデー タ を求め る工程 （ c ) と、 これら のデー タ に基 づいて前記複合曲面を生成する工程 （ d ) と を備える 複合曲面デー タ生成方法。
    2. 前記工程 （ b ) において、 各々、 四辺形状の微小平 面を前記微小平面と し て決定 し、 前記工程 （ c ) にお いて前記四辺形状の微小平面の、 各々少な く と も一つ の頂点の座標位置を前記微小平面デー タ と して求め る 請求の範囲第 1 項記載の複合曲面デ - タ 生成方法。
    3. 自動プロ グ ラ ミ ン グ装置に入力される パ ー ト プロ グ ラ ム 中に前記夫々 の力 ッ ト ピ ッ チを指定 した ス テ ー ト メ ン ト を記述す る こ と によ り前記工程 （ a ) を実行す る請求の範囲第 1 項記載の複合曲面デー タ生成方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    CA2022987A1|1990-07-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-07-09| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990901669 Country of ref document: EP |
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    1990-07-26| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB IT LU NL SE |
    1990-08-09| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 2022987 Country of ref document: CA |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1/1371||1989-01-10||
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