技術 加工工程決定装置、加工工程決定プログラム及び加工工程決定方法

0001

本発明は、機械加工における製品形状加工の加工工程決定処理を行う加工工程決定装置等に関するものである。特に、本発明は、主に金型や工作機械部品などの単品加工が主体の部品・製品に関する製品形状加工の加工工程決定処理の自動化に係るものである。

0002

従来から、加工工程決定作業は、熟練者の思考作業で行われ、工程数や各工程の使用工具等が加工工程情報として決定されていた。そして、これらの加工工程情報に基づき、市販のＣＡＭシステムを用いて加工に必要な工具の移動経路（加工パス）を計算して、加工データ（「ＮＣ（Numerical Control）データ」とも言う。以下では「加工データ」に統一する。）を作成していた。

0003

ここで、加工工程決定作業は、主に次の２つの形態が取られてきた。
（１）ＣＡＭシステムを利用し、人が図面を見ながら対話処理で個々の加工部位を決定し、その加工部位の加工工程を決定する。
（２）ＣＡＭシステムへ事前に形状特徴に応じた加工工程と各工程の使用工具を登録しておき、コンピュータによる加工データ生成時には、形状特徴に応じた加工工程と使用工具を割り当てる形態で個々の形状特徴の加工工程を決定する。

0004

上記（２）の形態の一例としては、特許文献１〜４、非特許文献１、２等がある。

0005

特開２００９−２７４１６０号公報
特開２００５−３０９７１３号公報
特開平１０−２３０４３６号公報
特許第３４６２６６９号公報

0006

http://www.machinesol.jp/solution/proglesys1.html（２０１２年９月２８日検索）
精密工学会誌 Vol.73 No.4〜5,2007 「加工形状特徴の依存性に着目した工程設計に関する研究（第１報〜第３報）」

0007

しかしながら、加工工程決定作業は、従来技術の上記（１）の形態のように、人が図面をもとに手作業で行う場合、人の思考錯誤を伴う作業が必要であり、熟練を要するとともに、時間が掛かるという課題があった。

0008

また、従来技術の上記（２）の形態の場合も、ＣＡＭシステムへの形状特徴に応じた加工工程の登録が事前に必要である。そして、製品の形状データから抽出される形状特徴は、その形状特徴に付帯する精度や面粗度などの要求品位によって加工工程が大きく異なるため、これらを考慮して事前に適正な加工工程を登録することが困難であり、実際には割り当てられた加工工程に対して人手による手直しなどが頻繁に発生するという課題があった。

0009

特に、近年は、荒削りなどの前加工と仕上げなどの後加工が、別の加工機や段取りで行われるケース、すなわち、事前に荒削りなどの前加工を荒削り専用の加工機で行い、仕上げなどの後加工は前加工とは別の仕上げ専用の加工機で行うケースが増えてきている。このようなケースに対して、従来技術の上記（２）の形態によれば、一つの形状特徴に対して前加工や後加工を考慮した多くの加工工程パターンを登録しておく必要が生じ、登録に多くの手間を要すると共に、登録された加工工程を引用する際のルールづくりにも多大な労力を要し、引用する際の処理も煩雑なものとなっていた。

0010

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、人の思考作業を大幅に削減し、高能率で安定した品質の加工工程を決定することが可能な加工工程決定装置等を提供することである。

0011

前述した目的を達成するための第１の発明は、所定の製品形状の形状データ及び加工機の種別を入力する入力手段と、前記形状データから一つ又は複数の加工部位の形状特徴を抽出し、前記形状特徴の諸元データを生成する形状特徴諸元生成手段と、各種条件ごとの工程モードを記憶する工程モード記憶手段と、前記加工機の種別及び前記形状特徴の諸元データに基づいて、前記工程モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程モードを決定する工程モード決定手段と、各種条件ごとの切削モードを記憶する切削モード記憶手段と、前記形状特徴の諸元データ及び前記工程モードに基づいて、前記切削モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの工程数と前記工程数に応じた各工程の前記切削モードを決定する切削モード決定手段と、各種条件に対して適用可能な工具グループを記憶する適用工具グループ記憶手段と、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記適用工具グループ記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程数に応じた各工程で使用する工具グループを決定する工具グループ決定手段と、各種条件ごとの工具動作モードを記憶する工具動作モード記憶手段と、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記工具動作モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程数に応じた各工程の工具動作モードを決定する工具動作モード決定手段と、前記形状特徴諸元生成手段、前記工程モード決定手段、前記切削モード決定手段、前記工具グループ決定手段及び前記工具動作モード決定手段を連続的に経由することによって決定された前記形状特徴ごとの前記工程モード及び前記工程数、並びに前記工程数に応じた各工程の前記切削モード、前記工具グループ及び前記工具動作モードを集約して前記形状特徴ごとの部分加工工程とし、前記形状データから抽出された全ての前記形状特徴に対する前記部分加工工程を統合して、前記製品形状を加工する際の統合加工工程を出力する加工工程出力手段と、を備えることを特徴とする加工工程決定装置である。

0012

第２の発明は、加工機の種別及び所定の製品形状に含まれる加工すべき部位から抽出された形状特徴の諸元データを入力する入力手段と、各種条件ごとの工程モードを記憶する工程モード記憶手段と、前記加工機の種別及び前記形状特徴の諸元データに基づいて、前記工程モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程モードを決定する工程モード決定手段と、各種条件ごとの切削モードを記憶する切削モード記憶手段と、前記形状特徴の諸元データ及び前記工程モードに基づいて、前記切削モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の工程数と前記工程数に応じた各工程の前記切削モードを決定する切削モード決定手段と、各種条件に対して適用可能な工具グループを記憶する適用工具グループ記憶手段と、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記適用工具グループ記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程数に応じた各工程で使用する工具グループを決定する工具グループ決定手段と、各種条件ごとの工具動作モードを記憶する工具動作モード記憶手段と、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記工具動作モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程数に応じた各工程の工具動作モードを決定する工具動作モード決定手段と、前記工程モード決定手段、前記切削モード決定手段、前記工具グループ決定手段及び前記工具動作モード決定手段を連続的に経由することによって決定された前記形状特徴の前記工程モード及び前記工程数、並びに前記工程数に応じた各工程の前記切削モード、前記工具グループ及び前記工具動作モードを集約して前記形状特徴の加工工程として出力する加工工程出力手段と、を備えることを特徴とする加工工程決定装置である。

0013

第１の発明における前記形状特徴諸元生成手段は、前記形状特徴の諸元データに前記形状特徴の区分及び要求品位クラスを付与するようにしても良い。また、第１の発明における前記形状特徴諸元生成手段は、素材の形状から製品の形状を引算した双方の差分としての加工除去部の形状から抽出された加工すべき領域の立体型の形状特徴を、前記形状特徴として抽出するようにしても良い。

0014

第１の発明及び第２の発明は、前記工具グループごとに優先順位が付与された工具又は工具種別を記憶する優先工具記憶手段と、前記工具グループ決定手段によって前記工具グループが決定された後、前記優先工具記憶手段を参照して、前記工具グループに属する前記工具又は前記工具種別の中から、前記優先順位に従って、使用する前記工具又は前記工具種別を決定し、使用する前記工具または前記工具種別の情報を前記部分加工工程に付与する優先工具決定手段と、を更に備え、前記加工工程出力手段は、更に、使用する前記工具または前記工具種別の情報を含めて、前記統合加工工程として出力するようにしても良い。

0015

第１の発明及び第２の発明における前記切削モード決定手段は、更に、各工程の加工品位クラス及び残し代を決定し、前記工具グループ決定手段は、更に、前記加工品位クラスに基づいて、前記適用工具グループ記憶手段を参照して、前記工具グループを決定するようにしても良い。

0016

第３の発明は、コンピュータを、所定の製品形状の形状データ及び加工機の種別を入力する入力手段、前記形状データから一つ又は複数の加工部位の形状特徴を抽出し、前記形状特徴の諸元データを生成する形状特徴諸元生成手段、各種条件ごとの工程モードを記憶する工程モード記憶手段、前記加工機の種別及び前記形状特徴の諸元データに基づいて、前記工程モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程モードを決定する工程モード決定手段、各種条件ごとの切削モードを記憶する切削モード記憶手段、前記形状特徴の諸元データ及び前記工程モードに基づいて、前記切削モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの工程数と前記工程数に応じた各工程の前記切削モードを決定する切削モード決定手段、各種条件に対して適用可能な工具グループを記憶する適用工具グループ記憶手段、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記適用工具グループ記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程数に応じた各工程で使用する工具グループを決定する工具グループ決定手段、各種条件ごとの工具動作モードを記憶する工具動作モード記憶手段、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記工具動作モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程数に応じた各工程の工具動作モードを決定する工具動作モード決定手段、前記形状特徴諸元生成手段、前記工程モード決定手段、前記切削モード決定手段、前記工具グループ決定手段及び前記工具動作モード決定手段を連続的に経由することによって決定された前記形状特徴ごとの前記工程モード及び前記工程数、並びに前記工程数に応じた各工程の前記切削モード、前記工具グループ及び前記工具動作モードを集約して前記形状特徴ごとの部分加工工程とし、前記形状データから抽出された全ての前記形状特徴に対する前記部分加工工程を統合して、前記製品形状を加工する際の統合加工工程を出力する加工工程出力手段、として機能させるための加工工程決定プログラムである。

0017

第４の発明は、コンピュータを、加工機の種別及び所定の製品形状に含まれる加工すべき部位から抽出された形状特徴の諸元データを入力する入力手段、各種条件ごとの工程モードを記憶する工程モード記憶手段、前記加工機の種別及び前記形状特徴の諸元データに基づいて、前記工程モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程モードを決定する工程モード決定手段、各種条件ごとの切削モードを記憶する切削モード記憶手段、前記形状特徴の諸元データ及び前記工程モードに基づいて、前記切削モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の工程数と前記工程数に応じた各工程の前記切削モードを決定する切削モード決定手段、各種条件に対して適用可能な工具グループを記憶する適用工具グループ記憶手段、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記適用工具グループ記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程数に応じた各工程で使用する工具グループを決定する工具グループ決定手段、各種条件ごとの工具動作モードを記憶する工具動作モード記憶手段、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記工具動作モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程数に応じた各工程の工具動作モードを決定する工具動作モード決定手段、前記工程モード決定手段、前記切削モード決定手段、前記工具グループ決定手段及び前記工具動作モード決定手段を連続的に経由することによって決定された前記形状特徴の前記工程モード及び前記工程数、並びに前記工程数に応じた各工程の前記切削モード、前記工具グループ及び前記工具動作モードを集約して前記形状特徴の加工工程として出力する加工工程出力手段、として機能させるための加工工程決定プログラムである。

0018

第５の発明は、各種条件ごとの工程モードを記憶する工程モード記憶手段と、各種条件ごとの切削モードを記憶する切削モード記憶手段と、各種条件に対して適用可能な工具グループを記憶する適用工具グループ記憶手段と、各種条件ごとの工具動作モードを記憶する工具動作モード記憶手段と、を備えるコンピュータが、所定の製品形状の形状データ及び加工機の種別を入力する入力ステップと、前記形状データから一つ又は複数の加工部位の形状特徴を抽出し、前記形状特徴の諸元データを生成する形状特徴諸元生成ステップと、前記加工機の種別及び前記形状特徴の諸元データに基づいて、前記工程モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程モードを決定する工程モード決定ステップと、前記形状特徴の諸元データ及び前記工程モードに基づいて、前記切削モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの工程数と前記工程数に応じた各工程の前記切削モードを決定する切削モード決定ステップと、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記適用工具グループ記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程数に応じた各工程で使用する工具グループを決定する工具グループ決定ステップと、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記工具動作モード記憶手段を参照して、前記形状特徴ごとの前記工程数に応じた各工程の工具動作モードを決定する工具動作モード決定ステップと、前記形状特徴諸元生成ステップ、前記工程モード決定ステップ、前記切削モード決定ステップ、前記工具グループ決定ステップ及び前記工具動作モード決定ステップを連続的に経由することによって決定された前記形状特徴ごとの前記工程モード及び前記工程数、並びに前記工程数に応じた各工程の前記切削モード、前記工具グループ及び前記工具動作モードを集約して前記形状特徴ごとの部分加工工程とし、前記形状データから抽出された全ての前記形状特徴に対する前記部分加工工程を統合して、前記製品形状を加工する際の統合加工工程を出力する加工工程出力ステップと、を実行することを特徴とする加工工程決定方法である。

0019

第６の発明は、各種条件ごとの工程モードを記憶する工程モード記憶手段と、各種条件ごとの切削モードを記憶する切削モード記憶手段と、各種条件に対して適用可能な工具グループを記憶する適用工具グループ記憶手段と、各種条件ごとの工具動作モードを記憶する工具動作モード記憶手段と、を備えるコンピュータが、加工機の種別及び所定の製品形状に含まれる加工すべき部位から抽出された形状特徴の諸元データを入力する入力ステップと、前記加工機の種別及び前記形状特徴の諸元データに基づいて、前記工程モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程モードを決定する工程モード決定ステップと、前記形状特徴の諸元データ及び前記工程モードに基づいて、前記切削モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の工程数と前記工程数に応じた各工程の前記切削モードを決定する切削モード決定ステップと、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記適用工具グループ記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程数に応じた各工程で使用する工具グループを決定する工具グループ決定ステップと、前記形状特徴の諸元データ及び前記切削モードに基づいて、前記工具動作モード記憶手段を参照して、前記形状特徴の前記工程数に応じた各工程の工具動作モードを決定する工具動作モード決定ステップと、前記工程モード決定ステップ、前記切削モード決定ステップ、前記工具グループ決定ステップ及び前記工具動作モード決定ステップを連続的に経由することによって決定された前記形状特徴の前記工程モード及び前記工程数、並びに前記工程数に応じた各工程の前記切削モード、前記工具グループ及び前記工具動作モードを集約して前記形状特徴の加工工程として出力する加工工程出力ステップと、を実行することを特徴とする加工工程決定方法である。

0020

本発明により、人の思考作業を大幅に削減し、高能率で安定した品質の加工工程を決定することが可能な加工工程決定装置等を提供することができる。

0021

加工工程決定装置１のハードウエア構成例を示す図
第１の実施形態における加工工程決定装置１のソフトウエア構成例を示す図
工法データベース３０の構成例を示す図
基本フィーチャ群３１の一例を示す図
フィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２の一例を示す図
工程モードテーブル３３の一例を示す図
切削モードテーブル３４の一例を示す図
適用工具グループテーブル３５の一例を示す図
優先工具テーブル３６の一例を示す図
工具動作モードテーブル３７の一例を示す図
部分加工工程データ３８の一例を示す図
第２の実施形態における加工工程決定装置１のソフトウエア構成例を示す図

0022

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の加工工程決定装置１が具備する各手段は、汎用のコンピュータに専用のソフトウエアをインストールすることによって実現される。

0023

最初に、主な用語の説明を行う。他の用語については、必要に応じて後述する。
・工程モードは、例えば前加工、後加工、全加工などである。前加工は荒削りなどを分離して別の加工機や段取りで行う加工であり、後加工は前加工で残された仕上げ加工を行うものである。また全加工は、前加工と後加工に分割することなく、全ての加工を連続して行うものである。
・切削モードは、例えば荒削り、中仕上げ、仕上げなどであり、一般的に用いられる概念と同様のものである。
・要求品位クラスは、例えば粗級、中級、上級、極上級、研磨仕上げなどであり、製品に要求される寸法精度や形状精度および面粗度を、総合的に表した指標である。
・加工品位クラスは、例えば粗級加工、中級加工、上級加工、極上級加工、研削加工などであり、加工によって達成すべき（あるいは達成できる）精度と面粗度を総合的に表した指標である。
・加工機の種別は、例えば荒加工機、仕上げ加工機、全モード加工機などであり、全モード加工機は荒加工から仕上げまでの全てのモードに使用できる加工機である。

0024

＜第１の実施の形態＞
図１〜図１１を参照しながら、第１の実施の形態における加工工程決定装置１について説明する。

0025

図１は、加工工程決定装置１のハードウエア構成例を示す図である。図１のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。

0026

加工工程決定装置１は、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等が、バス１８を介して接続される。

0027

制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

0028

ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１８を介して接続された各装置を駆動制御し、加工工程決定装置１が行う後述する処理を実現する。ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、加工工程決定装置１のブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

0029

記憶部１２は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等であり、制御部１１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラムや、後述する処理を加工工程決定装置１に実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。

0030

メディア入出力部１３（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）等のメディア入出力装置を有する。通信制御部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、加工工程決定装置１とネットワーク間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワークを介して、他の加工工程決定装置１との通信制御を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。

0031

入力部１５は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。入力部１５を介して、加工工程決定装置１に対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。表示部１６は、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携して加工工程決定装置１のビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。尚、入力部１５及び表示部１６は、タッチパネルディスプレイのように、一体となっていても良い。

0032

周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１７は、加工工程決定装置１に周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７を介して加工工程決定装置１は周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１７は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。バス１８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

0033

図２は、第１の実施形態における加工工程決定装置１のソフトウエア構成例を示す図である。第１の実施形態における加工工程決定装置１は、入力手段２１、形状特徴諸元生成手段２２、工程モード決定手段２３、切削モード決定手段２４、工具グループ決定手段２５、工具動作モード決定手段２７、加工工程出力手段２８、工法データベース３０等を具備する。

0034

入力手段２１は、加工機の種別、製品の形状データ等を含む入力データ２０を入力する。加工工程出力手段２８は、統合加工工程データ２９を出力する。工法データベース３０は、フィーチャ（形状特徴）の諸元データに基づいて加工工程を決定するためのルールを定めた一つまたは複数のテーブルを含む。また、第１の実施形態における加工工程決定装置１は、必要に応じて、優先工具決定手段２６等を具備しても良い。

0035

加工工程決定装置１は、汎用のコンピュータに専用のソフトウエアがインストールされることによって、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５や周辺機器Ｉ／Ｆ部１７が入力手段２１として機能し、制御部１１が、形状特徴諸元生成手段２２、工程モード決定手段２３、切削モード決定手段２４、工具グループ決定手段２５、優先工具決定手段２６、工具動作モード決定手段２７、加工工程出力手段２８として機能し、記憶部１２や外部記憶装置が、工法データベース３０として機能する。

0036

製品設計にてＣＡＤシステムを用いて生成された製品の形状データは、製品形状を加工するための加工工程を決定するために入力手段２１を介して、加工工程決定装置１に入力される。また、製品の加工に使用する加工機の種別も、入力手段２１を介して、加工工程決定装置１に入力される。ここで、製品の形状データは、ＩＧＥＳ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）やＳＴＥＰ（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｐｒｏｄｕｃｔ ｍｏｄｅｌ ｄａｔａ）などの定められた入出力形式に変換された後、加工工程決定装置１に入力されるのが一般的である。また、加工機の種別は、荒加工機、仕上げ加工機、全モード加工機など、加工機固有の加工精度や加工能力などによって分類された種別で表現される。全モード加工機は、荒削りから仕上げまで全てのモードに使用できる加工機である。

0037

これら素材の形状諸元及び材質、並びに加工機の種別を入力する入力手段２１は、例えば、マウスやキーボードなどの入力部１５を用いてユーザが入力する場合や、ファイルに一括して記述し、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等を介して入力する場合がある。また、事前に記憶部１２に記憶されている場合もある。

0038

入力された製品の形状データは、形状特徴諸元生成手段２２へ受け渡される。形状特徴諸元生成手段２２は、製品の形状データから一つ又は複数の加工部位の形状特徴（以下、「フィーチャ」とも言う。）を抽出し、抽出されたフィーチャごとの諸元データを生成する。ここで言うフィーチャとは、一つまたは複数の面によって構成され、形状的な特徴をもって加工部位として認識される一つの単位である。

0039

図４にフィーチャ（形状特徴）の諸元データの一例を示す。形状特徴諸元生成手段２２は、製品形状の中からあらかじめ定義した図４に示すような基本フィーチャを探索し、フィーチャの種別、形状諸元、基準点位置、基準軸方向などを認識する。

0040

また、形状特徴諸元生成手段２２は、フィーチャを構成する各面の要求面粗度と要求精度（形状精度と寸法精度）を認識することで、これら要求面粗度と要求精度に応じてフィーチャごとの要求品クラスも設定する。要求品位クラスの一例として、粗級、中級、上級、極上級、研磨仕上げなどがある。

0041

さらに、形状特徴諸元生成手段２２は、個々のフィーチャについて荒削りなどの前加工と仕上げなどの後加工を異なる加工機や段取りで行うか、一つの加工機や段取りで行うかの区分であるフィーチャ区分を設定する。このフィーチャ区分としては、前加工フィーチャ、後加工フィーチャ、全加工フィーチャなどがある。ここで、一つのフィーチャの加工を加工機や段取りで分ける場合、形状特徴諸元生成手段２２は、フィーチャ自体も前加工フィーチャや後加工フィーチャのように別のフィーチャとして再定義する。

0042

生成されたフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２は、工程モード決定手段２３へ受け渡される。図５にフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２の一例を示す。なお、形状特徴諸元生成手段２２としては、通常のＣＡＭシステムの機能を利用することも可能であり、より一般的である。これについては第２の実施形態で述べる。

0043

また、形状特徴諸元生成手段２２は、製品の形状データとともに素材の形状データを入力し、素材の形状データから製品の形状データを引算することで双方の差分としての加工除去部の形状データを生成し、加工除去部の形状データから立体型のフィーチャを抽出しても良い。この場合、抽出された立体型のフィーチャは、形状的な特徴をもって加工除去部として認識される一つの立体領域であり、加工除去部の形状特徴に位置づけられる。このように抽出された立体型のフィーチャも、以後の処理では、製品形状から抽出されたフィーチャと同様に扱うことができる。

0044

工程モード決定手段２３は、形状特徴諸元生成手段２２から取得したフィーチャごとのフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２と加工機の種別に基づき、工法データベース３０（図３参照）に含まれる工程モードテーブル３３を参照して、フィーチャごとの工程モードを決定する。

0045

工程モードテーブル３３は、各種条件ごとの工程モードを記憶する。工程モードは、従来から工程決定作業を煩雑にしている要因の一つである、前加工や後加工などの区分を考慮した工程決定に対応するための工程区分パラメータである。すなわち、荒削りと仕上げを別の加工機や段取りで前加工や後加工として行なうケースへ対応するために設定するもので、前加工、後加工、単一工具全加工、マルチ工具全加工などの工程モードが設定される。

0046

図６に工程モードテーブル３３の一例を示す。工程モードテーブル３３には、加工機の種別、フィーチャ区分、要求品位クラスなどのパラメータに応じて、加工に適用する工程モードが設定されており、必要に応じて加工代や加工進捗区分など、加工現場の実情に応じたパラメータを加えても良い。決定されたフィーチャごとの工程モードは、切削モード決定手段２４に受け渡される。

0047

切削モード決定手段２４は、工程モード決定手段２３から取得したフィーチャごとの工程モードとフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２に基づき、工法データベース３０（図３参照）に含まれる切削モードテーブル３４を参照して、フィーチャごとの工程数と工程数に応じた各工程の切削モード、および必要に応じて各工程の加工品位クラスと残し代を決定する。

0048

切削モードテーブル３４は、各種条件ごとの切削モードを記憶する。工程数は、工程番号で示される加工工程の数である。

0049

図７に切削モードテーブル３４の一例を示す。切削モードテーブル３４には、フィーチャごとの工程モードと要求品位クラスに応じて、工程数に応じた工程番号と各工程の切削モードが設定され、必要に応じて加工品位クラスと残し代が設定されている。ここで、切削モードには、一般的な機械加工の概念である荒削り、中仕上げ、仕上げなどのモードが設定される。また、必要に応じて加工品位クラスや残し代を設定することにより、加工現場の実情をより一層反映することができる。前述の通り、加工品位クラスは、加工によって達成すべき（あるいは達成できる）精度と面粗度を総合的に表した指標であり、粗級加工、中級加工、上級加工、極上級加工、研削加工などを設定する。必要に応じて手仕上げなどを設定しても良い。残し代は、該当する切削モードにおける最終製品形状からの残し代である。決定されたフィーチャごとの各工程の切削モードは、工具グループ決定手段２５に受け渡される。

0050

工具グループ決定手段２５は、切削モード決定手段２４から取得したフィーチャごとの各工程の切削モードまたは加工品位クラスと、フィーチャごとのフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２に基づき、工法データベース３０（図３参照）に含まれる適用工具グループテーブル３５を参照して、フィーチャごとの各工程の加工に使用する工具グループを決定する。

0051

適用工具グループテーブル３５は、各種条件に対して適用可能な工具グループを記憶する。工具グループは、同じ系統の加工を行う工具をグループ化したものであり、底面の加工に用いるフェースミル、側面の加工に用いるサイドミル、底面と側面の同時加工に用いるエンドミル、溝の加工に用いるスロットミルなどが一例である。

0052

図８に適用工具グループテーブル３５の一例を示す。適用工具グループテーブル３５には、フィーチャ種別と切削モードまたは加工品位クラスに応じて、加工に使用する工具グループが設定されている。フィーチャの種別は、フィーチャ抽出時の探索で用いた基本フィーチャの種別であり、フィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２にフィーチャ種別として設定される。切削モードと加工品位クラスは、加工現場の実情に応じ適切な方を選定して工具グループの決定パラメータに用いるのが良い。

0053

優先工具決定手段２６は、各工程の工具グループが決定された後、工法データベース３０（図３参照）に含まれる優先工具テーブル３６を参照して、工具グループに属する工具の中から優先順位に従って、使用する工具または工具種別を決定する。

0054

ここで、工具とは、使用する工具そのものを指し、工具種別とは正面フライス、シェルエンドミル、超硬エンドミルなど工具の種別名を指す。

0055

使用する工具そのものを設定した優先工具テーブル３６の一例を図９に示す。優先工具テーブル３６には、工具グループと加工品位クラスに応じて、その工具グループに属する工具または工具種別が使用する優先順位に従って設定されている。なお、優先工具決定手段２６は必須ではなく、加工現場の実情に応じ、使用する工具情報として工具または工具種別までを特定したい場合、加工工程決定装置１に組み込むのが良い。

0056

工具動作モード決定手段２７は、フィーチャごとのフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２と各工程の切削モードに基づき、工法データベース３０（図３参照）に含まれる工具動作モードテーブル３７を参照して、フィーチャごとの各工程の工具動作モードを決定する。工具動作モードは、加工工程が決定された後に市販のＣＡＭシステムを用いて加工データを生成する際に必要なものであり、製品を加工するときの工具の動作を規定するモードである。

0057

工具動作モードテーブル３７の一例を図９に示す。工具動作モードテーブル３７には、フィーチャの種別と切削モードに応じて、加工動作モードと工具移動モードから成る工具動作モードが設定される。図９に示す例では、加工動作モードの一例として領域加工、キャビティ加工、輪郭加工などの加工動作モードが設定され、工具移動モードの一例としてジグザグ、外周面沿い、パート面沿いなどが設定されている。また、必要に応じて、図９に示すような鋳ぬき、ムクなどの素形材区分を設定するのも良い。

0058

加工工程出力手段２８は、少なくとも形状特徴諸元生成手段２２、工程モード決定手段２３、切削モード決定手段２４、工具グループ決定手段２５及び工具動作モード決定手段２７を連続的に経由することによって決定された形状特徴ごとの工程モード及び工程数、並びに工程数に応じた各工程の切削モード、工具グループ及び工具動作モードを集約して、図１１に示すようなフィーチャ（形状特徴）ごとの部分加工工程とする。また、加工工程出力手段２８は、必要に応じて、工具グループ決定手段２５を呼び出した後、優先工具決定手段２６を呼び出すようにしても良い。

0059

このように、加工工程出力手段２８には、各手段を連続的に経由することによって決定されたフィーチャごとの工程モード、工程数、そして工程数に応じた各工程の切削モード、工具グループ、工具動作モードが集められる。また、必要に応じて優先工具決定手段２６で決定された各工程の工具または工具種別の情報も付加されて集められる。そして、加工工程出力手段２８は、製品の形状データから抽出された全てのフィーチャに対する部分加工工程を統合して、製品形状を加工する際の統合加工工程データ２９として出力する。

0060

図３は、工法データベース３０の構成例を示す図である。図３に示すように、工法データベース３０は、工程モードテーブル３３、切削モードテーブル３４、適用工具グループテーブル３５、工具動作モードテーブル３７等を含む。また、工法データベース３０は、必要に応じて優先工具テーブル３６も含む。

0061

図４は、基本フィーチャ群３１の一例を示す図である。基本フィーチャ群３１に含まれるフィーチャ（形状特徴）の大まかな種別には、例えば、平面、円柱面、肩面、サイドノッチ、コーナノッチ、溝、座、ポケット、貫通ポケット等がある。

0062

平面には、例えば、矩形平面、円形平面、一般平面、複合平面、面取り等がある。円柱面には、例えば、円柱側面等がある。肩面には、例えば、肩、連続肩等がある。

0063

サイドノッチには、例えば、矩形サイドノッチ、円形サイドノッチ、Ｕ字サイドノッチ等がある。コーナノッチには、例えば、矩形コーナノッチ、円形コーナノッチ、Ｕ字サイドノッチ等がある。

0064

溝には、例えば、矩形溝、Ｒ付き矩形溝、長円形溝、円形溝、Ｕ溝、Ｖ溝、直角Ｖ溝、Ｔ溝、アリ溝等がある。座には、例えば、矩形座、長円形座、円形座、Ｕ字座等がある。ポケットには、例えば、矩形ポケット、長円形ポケット、フリーポケット等がある。貫通ポケットには、例えば、矩形貫通ポケット、長円形貫通ポケット、フリー貫通ポケット等がある。

0065

図５は、フィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２の一例を示す図である。フィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２には、段取り状態情報や加工領域情報が含まれる。段取り状態情報は、加工前のセッティングに関する情報である。加工領域情報は、加工すべき領域に関する情報である。

0066

段取り状態情報には、例えば、段取りモデルＩＤ、ＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｌａｎｇａｇｅ：三次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマット）ファイル名、素材コード、基準点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、サイズ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、基準軸ベクトル（Ｉ，Ｊ，Ｋ）、加工領域数等が含まれる。

0067

加工領域情報には、例えば、加工領域番号、識別コード、ＳＴＬファイル名、フィーチャ種別記号、基準点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、領域サイズ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、Ｌベクトル（Ｉ，Ｊ，Ｋ）、面状態、素材厚み（削り代）、切削モードシンボル、フィーチャ情報等が含まれる。

0068

図５に示す例では、フィーチャ種別記号は、「corner_notch_straight」である。フィーチャ情報とは、このフィーチャ種別記号に対するフィーチャの形状を示す情報である。

0069

図６は、工程モードテーブル３３の一例を示す図である。工程モードテーブル３３は、加工機種別、フィーチャ区分、要求品位クラス、加工代区分、加工進捗区分ごとに、工程モードを記憶する。

0070

要求品位クラスは、形状特徴の仕上り状態を示す仕上り情報の一つである。工程モードは、単一の工具のみで加工するのか、又は複数の工具(マルチ工具)で加工するのかといった区分や、全加工、前加工、後加工、前後加工、加工なしといった区分によって特定されるモードである。

0071

図７は、切削モードテーブル３４の一例を示す図である。切削モードテーブル３４は、工程モード、要求品位クラスごとに、工程番号、切削モード、加工品位クラス、残し代等を記憶する。

0072

図８は、適用工具グループテーブル３５の一例を示す図である。適用工具グループテーブル３５は、フィーチャ種別、加工品位クラスごとに、適用工具グループ（第１優先、第２優先、第３優先、・・・）を記憶する。尚、２点鎖線は、右方向や下方向に連続するデータを省略したことを意味する。

0073

フィーチャ種別は、図４にも例示されているように、フィーチャ（形状特徴）の種別を示す情報である。ここで、図４のフィーチャ種別は、所定の基準座標系におけるフィーチャの種別を示しており、図８と図９のフィーチャ種別は、加工座標系におけるフィーチャの種別を示している。前述の通り、加工品位クラスは、加工によって達成すべき（あるいは達成できる）精度と面粗度を総合的に表した指標である。適用工具グループテーブル３５には、フィーチャ種別ごとに優先して使用すべき工具グループが記憶されている。適用工具グループテーブル３５に記憶されるデータは、加工対象のフィーチャに対して、使用すべき工具グループ（加工工程に関する情報の一つ）を自動的に決定するための参照情報として用いられる。

0074

図９は、優先工具テーブル３６の一例を示す図である。優先工具テーブル３６は、工具グループ、加工品位クラスごとに、優先順位が付与された工具を記憶する。尚、使用する工具そのものを記憶することに変えて、工具種別（正面フライス、シェルエンドミル、超硬エンドミルなど工具の種別名）を記憶するようにしても良い。

0075

図１０は、工具動作モードテーブル３７の一例を示す図である。工具動作モードテーブル３７は、フィーチャ種別、切削モード、素形材区分ごとに、工具動作モード（加工動作モード及び工具移動モード）を記憶する。尚、２点鎖線は、下方向に連続するデータを省略したことを意味する。

0076

工具動作モードテーブル３７には、フィーチャ種別ごとに工具動作モードが記憶されている。工具動作モードテーブル３７に記憶されるデータは、加工対象のフィーチャに対して、適用すべき工具動作モード（加工工程に関する情報の一つ）を自動的に決定するための参照情報として用いられる。

0077

図１１は、部分加工工程データ３８の一例を示す図である。部分加工工程データ３８は、ヘッダ情報や工程情報が含まれる。ヘッダ情報は、対象の部分加工工程に関する基本情報である。工程情報は、対象の部分加工工程に関する詳細情報である。

0078

ヘッダ情報には、例えば、段取りモデルＩＤ、基準点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、基準軸ベクトル（Ｉ，Ｊ，Ｋ）、加工部位の数等が含まれる。工程情報には、例えば、加工部位識別コード、加工部位タイプコード、工程数に加えて、工程ごとの工具情報、加工情報、加工残し、パス情報、切削条件等が含まれる。

0079

以上説明した通り、第１の実施の形態における加工工程決定装置１は、少なくとも、入力手段２１、形状特徴諸元生成手段２２、工程モード決定手段２３、切削モード決定手段２４、工具グループ決定手段２５、工具動作モード決定手段２７、加工工程出力手段２８、工法データベース３０等を備える。

0080

工法データベース３０には、少なくとも、各種条件ごとの工程モードを記憶する工程モードテーブル３３（工程モード記憶手段）、各種条件ごとの切削モードを記憶する切削モードテーブル３４（切削モード記憶手段）、各種条件に対して適用可能な工具グループを記憶する適用工具グループテーブル３５（適用工具グループ記憶手段）、各種条件ごとの工具動作モードを記憶する工具動作モードテーブル３７（工具動作モード記憶手段）等が含まれる。

0081

入力手段２１は、所定の製品形状の形状データ及び加工機の種別を含む入力データ２０を入力する。形状特徴諸元生成手段２２は、形状データから一つ又は複数の加工部位の形状特徴を抽出し、フィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２を生成する。工程モード決定手段２３は、加工機の種別及びフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２に基づいて、工程モード記憶手段を参照して、形状特徴ごとの工程モードを決定する。切削モード決定手段２４は、フィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２及び工程モードに基づいて、切削モード記憶手段を参照して、形状特徴ごとの工程数と工程数に応じた各工程の切削モードを決定する。工具グループ決定手段２５は、フィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２及び切削モードに基づいて、適用工具グループ記憶手段を参照して、形状特徴ごとの工程数に応じた各工程で使用する工具グループを決定する。工具動作モード決定手段２７は、フィーチャ（形状特徴）の諸元データ及び切削モードに基づいて、工具動作モード記憶手段を参照して、形状特徴ごとの工程数に応じた各工程の工具動作モードを決定する。

0082

加工工程出力手段２８は、形状特徴諸元生成手段２２、工程モード決定手段２３、切削モード決定手段２４、工具グループ決定手段２５及び工具動作モード決定手段２７を連続的に経由することによって決定された形状特徴ごとの工程モード及び工程数、並びに工程数に応じた各工程の切削モード、工具グループ及び工具動作モードを集約して形状特徴ごとの部分加工工程とし、形状データから抽出された全ての形状特徴に対する部分加工工程を統合して、製品形状を加工する際の統合加工工程データ２９を出力する。

0083

以上のように、第１の実施の形態における加工工程決定装置１によれば、人の思考作業を大幅に削減し、高能率で安定した品質の加工工程を決定することが可能となる。

0084

＜第２の実施の形態＞
図１２を参照しながら、第２の実施形態における加工工程決定装置１について説明する。

0085

図１２は、第２の実施形態における加工工程決定装置１のソフトウエア構成例を示す図である。第２の実施形態における加工工程決定装置１は、入力手段２１、工程モード決定手段２３、切削モード決定手段２４、工具グループ決定手段２５、工具動作モード決定手段２７及び工法データベース３０等を具備する。工法データベース３０は、第１の実施形態と同様である。また、第２の実施形態における加工工程決定装置１は、必要に応じて、優先工具決定手段２６等を具備しても良い。

0086

入力手段２１は、加工機の種別及び所定の製品形状に含まれる加工すべき部位から抽出されたフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２等を含む入力データ２０ａを入力する。ここで、入力データ２０ａに含まれるフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２には、第１の実施形態におけるフィーチャ区分および要求品位クラスが既に設定されている。

0087

入力されたフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２と加工機の種別に基づく、工程モード決定手段２３、切削モード決定手段２４、工具グループ決定手段２５及び工具動作モード決定手段２７による処理については第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。

0088

加工工程出力手段２８は、少なくとも工程モード決定手段２３、切削モード決定手段２４、工具グループ決定手段２５及び工具動作モード決定手段２７を連続的に経由することによって決定された形状特徴の工程モード及び工程数、並びに工程数に応じた各工程の切削モード、工具グループ及び工具動作モードを集約して、図１１に示すようなフィーチャ（形状特徴）の加工工程とする。また、加工工程出力手段２８は、必要に応じて、工具グループ決定手段２５を呼び出した後、優先工具決定手段２６を呼び出すようにしても良い。

0089

このように、加工工程出力手段２８には、各手段を連続的に経由することによって決定されたフィーチャの工程モード、工程数、そして工程数に応じた各工程の切削モード、工具グループ、工具動作モードが集められる。また、必要に応じて優先工具決定手段２６で決定された各工程の工具または工具種別の情報も付加されて集められる。そして、加工工程出力手段２８は、これらを集約してフィーチャの加工工程データ２９ａとして出力する。

0090

以上のように、第２の実施の形態における加工工程決定装置１によれば、人の思考作業を大幅に削減し、高能率で安定した品質の加工工程を決定することが可能となる。

0091

特に、第２の実施形態における加工工程決定装置１は、フィーチャごとに入出力を行なう形態であり、フィーチャ区分および要求品位クラスが付与されたフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２及び加工機の種別を入力データ２０ａとし、対象のフィーチャの加工工程データ２９ａを出力する。これによって、従来から使用されている市販のＣＡＭシステムをフィーチャ抽出手段として利用でき、ＣＡＭシステムからフィーチャ（形状特徴）の諸元データ３２を受取り、加工工程を出力するようなソルバ機能として活用することができる。

0092

＜本発明の実施の形態における作用＞
・コンピュータ処理により加工に必須となる工程情報が自動決定され、熟練作業者の思考作業が著しく低減される。また、人によるバラツキも解消され、熟練度に依存しない高能率で安定した品質の加工工程が決定され、これが安定した品質の加工データの生成に繋がり、さらには安定した加工に繋がる。
・加工工程が工程モードテーブル、切削モードテーブル、適用工具グループテーブル、優先工具テーブルなどの工法データベース情報に基づいて決定されるので、一元化された情報に基づいた安定した品質の加工工程が得られ、加工の標準化が促進する。
・加工ノウハウに基づいて厳選に吟味された工法データベースの各種テーブル情報を介して、システマティックに最適な加工工程が自動決定される。
・加工ノウハウを工法データベースに集約することで、一定品質の現場ノウハウが保存され、かつ継続的に維持されて技術の継承に繋がる。

0093

＜本発明の実施の形態における効果＞
・熟練者の思考作業が著しく低減され、高能率で安定した品質の加工工程が決定される。
・本発明の実施の形態において決定された加工工程に基づいて加工データが生成されることにより、高能率で安定した製品加工が実現する。
・工法データベースの構築によって、加工の標準化や工具の標準化が推進され、治工具などの在庫が減り設備費の削減に繋がる。また、現場ノウハウの保存と継承が推進される。
・加工工程決定の自動化によって、市販ＣＡＭシステムとリンクした加工データ作成作業全体の自動化に道が開け、生産の効率化と省力化によるリードタイム短縮や経費削減に多大な効果を発揮する。

0094

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る加工工程決定装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

0095

１………加工工程決定装置
１１………制御部
１２………記憶部
１３………メディア入出力部
１４………通信制御部
１５………入力部
１６………表示部
１７………周辺機器Ｉ／Ｆ部
１８………バス
２０、２０ａ………入力データ
２１………入力手段
２２………形状特徴諸元生成手段
２３………工程モード決定手段
２４………切削モード決定手段
２５………工具グループ決定手段
２６………優先工具決定手段
２７………工具動作モード決定手段
２８………加工工程出力手段
２９………統合加工工程データ
２９ａ………加工工程データ
３０………工法データベース
３１………基本フィーチャ群
３２………フィーチャ（形状特徴）の諸元データ
３３………工程モードテーブル
３４………切削モードテーブル
３５………適用工具グループテーブル
３６………優先工具テーブル
３７………工具動作モードテーブル
３８………部分加工工程データ