特許 7041891 ツールパスの生成方法、ツールパスの生成装置、ツールパスを生成するプログラムおよびプログラムを記録した記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-16

(45)【発行日】2022-03-25

(54)【発明の名称】ツールパスの生成方法、ツールパスの生成装置、ツールパスを生成するプログラムおよびプログラムを記録した記録媒体

(51)【国際特許分類】

   B27C 9/02 20060101AFI20220317BHJP

   B27B 5/29 20060101ALI20220317BHJP

   B27B 5/20 20060101ALI20220317BHJP

   G05B 19/4093 20060101ALI20220317BHJP

   G05B 19/418 20060101ALI20220317BHJP

【ＦＩ】

B27C9/02

B27B5/29 Z

B27B5/20 A

G05B19/4093 A

G05B19/418 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018076398

(22)【出願日】2018-04-11

(65)【公開番号】P2019185445

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2020-11-12

(73)【特許権者】

【識別番号】304021831

【氏名又は名称】国立大学法人千葉大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000201478

【氏名又は名称】前田建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】平沢 岳人

(72)【発明者】

【氏名】綱川 隆司

(72)【発明者】

【氏名】山戸 敦策

【審査官】石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６８０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５４３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１７４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０２９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８３８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５７６８７９４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第５９８２０７５（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／４１８

Ｇ０５Ｂ １９／４０９３

Ｂ２７Ｂ ５／２０

Ｂ２７Ｂ ５／２９

Ｂ２７Ｃ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスの生成方法であって、
前記加工対象物の加工可能な領域である加工対象領域に含まれる少なくとも一つの平面を抽出する平面抽出ステップと、
前記平面抽出ステップで抽出された前記平面が前記多軸加工機に装着された円板刃により加工可能か否かを判定する平面加工判定ステップと、
前記平面加工判定ステップで加工可能と判定された平面について、前記円板刃による加工パスを生成する円板刃加工パス生成ステップと、
前記円板刃による加工パスを含むツールパスを生成するツールパス生成ステップと、を備える
ツールパスの生成方法。

【請求項2】

前記平面加工判定ステップでは、前記円板刃の軌跡を仮想した半平面であって、前記円板刃の外周縁がたどる軌跡を境界とする半平面が、前記加工対象物の加工禁止な領域である加工禁止領域に接触する場合には、前記円板刃により加工不能と判定し、前記半平面が前記加工禁止領域に接触しない場合には、前記円板刃により加工可能と判定する
請求項１に記載のツールパスの生成方法。

【請求項3】

前記円板刃の前記軌跡は、前記円板刃を前記円板刃の軸に対して交差する方向に沿って移動させた際に形成される軌跡を含む
請求項２に記載のツールパスの生成方法。

【請求項4】

前記加工対象物の加工前の形状データ、前記加工対象物の加工後の形状データ、および前記加工後の形状データと前記加工前の形状データの差分である加工形状データ、のうちの少なくとも二つのデータに基づいて、予め作成された複数の加工モデルから一の加工モデルを特定する加工モデル特定ステップをさらに備え、
前記ツールパス生成ステップでは、前記加工モデル特定ステップで特定された加工モデルの加工手順に従い、ツールパスが生成される
請求項１乃至３の何れか１項に記載のツールパスの生成方法。

【請求項5】

前記平面抽出ステップでは、前記加工対象領域の輪郭を構成する平面が抽出される
請求項１乃至４の何れか１項に記載のツールパスの生成方法。

【請求項6】

前記多軸加工機は６軸以上の回転軸を有する多軸ロボットを含む
請求項１乃至５の何れか１項に記載のツールパスの生成方法。

【請求項7】

多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスの生成装置であって、
前記加工対象物の加工可能な領域である加工対象領域に含まれる少なくとも一つの平面が前記多軸加工機に装着された円板刃により加工可能か否かを判定する平面加工判定部と、
前記平面加工判定部で加工可能と判定された平面について、前記円板刃による加工パスを生成するとともに、前記円板刃による加工パスを含むツールパスを生成するツールパス生成部と、を備える
ツールパスの生成装置。

【請求項8】

多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスを生成するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
コンピュータに
前記加工対象物の加工可能な領域である加工対象領域に含まれる少なくとも一つの平面が前記多軸加工機に装着された円板刃により加工可能か否かを判定する平面加工判定機能と、
前記平面加工判定機能により加工可能と判定された平面について、前記円板刃による加工パスを生成するとともに、前記円板刃による加工パスを含むツールパスを生成するツールパス生成機能と、を実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【請求項9】

多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスを生成するプログラムであって、
コンピュータに
前記加工対象物の加工可能な領域である加工対象領域に含まれる少なくとも一つの平面が前記多軸加工機に装着された円板刃により加工可能か否かを判定する平面加工判定機能と、
前記平面加工判定機能により加工可能と判定された平面について、前記円板刃による加工パスを生成するとともに、前記円板刃による加工パスを含むツールパスを生成するツールパス生成機能と、を実現させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスの生成方法、ツールパスの生成装置、ツールパスを生成するプログラム、および該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

工場などに設置された工作機械により現場施工前に木材に加工を施すプレカット工法が広く行われている。従来のプレカット工法を行うための木材加工システムには、特許文献１に記載されているような、木材加工ラインの上流側から工程順に配置された切断機、中間加工機および木口加工機などを含む複数の各工程専用の加工機と、これらの加工機に木材を搬入および搬出するために、加工機の上流側や下流側に配置されて、加工機同士を直列に接続する複数のラインコンベアと、を備えるものがある。該木材加工システムは、木材加工ラインの上流側に配置された加工機から順々に必要な加工を施すことで、木材を所望の形状に加工する。

【0003】

特許文献１に記載の木材加工システムは、各加工機が可能な加工の種類が少なく、且つ、各加工機は自由度が低いので、木材を複雑な形状に加工することや多品種少量生産に対応することは困難な虞がある。また、特許文献１に記載の木材加工システムは、複数の加工機と複数のラインコンベアとを備える必要があるので、システムの大型化、複雑化および高価格化を招く虞がある。

【0004】

近年、上述した問題点に鑑みて、特許文献２に示されるような、例えば５軸制御のマシニングセンタなどの多軸加工機による加工が行われている。特許文献２には、マシニングセンタによる機械加工の加工データ（ＮＣデータ）を生成する加工データ一貫生成装置が開示されている。該加工データ一貫生成装置では、ミリング加工を行う加工工具の加工データが生成される。該加工データには、ミリング加工に必要な加工工具の移動経路が含まれる。多軸加工機は上記加工データに則りミリング加工を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１０２９１８号公報

【文献】特許第５７６８７９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ミリング加工は、丸ノコなどの円板刃による加工に比べて、加工速度が遅く加工対象物を所望の形状に加工するために時間がかかるという問題がある。この問題を解消するために加工速度が速い円板刃による加工を含む上記加工データの生成が考えられるが、回転軸から離れた位置に刃を有する円板刃による加工を含む加工データの生成は困難であるという問題がある。このため、ミリング加工による加工データの生成手法は多々案出されており、加工データを生成するための商用システムについても充実しているのに対して、円板刃による加工データの生成手法は実用上不十分であるという問題がある。

【0007】

上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、多軸加工機による加工対象物の加工速度の向上を図ることができるツールパスを生成するツールパスの生成方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかるツールパスの生成方法は、
多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスの生成方法であって、
前記加工対象物の加工可能な領域である加工対象領域に含まれる少なくとも一つの平面を抽出する平面抽出ステップと、
前記平面抽出ステップで抽出された前記平面が前記多軸加工機に装着された円板刃により加工可能か否かを判定する平面加工判定ステップと、
前記平面加工判定ステップで加工可能と判定された平面について、前記円板刃による加工パスを生成する円板刃加工パス生成ステップと、
前記円板刃による加工パスを含むツールパスを生成するツールパス生成ステップと、を備える。

【0009】

本発明者らは、多軸加工機に装着された円板刃による加工を、平面を形成する加工に限定することで、円板刃による加工パスの生成が容易であることに着目した。
上記（１）の方法によれば、平面加工判定ステップで平面抽出ステップにおいて加工対象領域から抽出された平面が、多軸加工機に装着された円板刃により加工可能な否かを判定する。円板刃により加工可能と判定された平面は、円板刃により加工するものと特定し、円板刃加工パス生成ステップで上記平面の円板刃による加工パスを生成する。ツールパス生成ステップでは、例えば円板刃による加工パスと他の加工パスや移動パスとを組み合わせることで、円板刃による加工パスを含むツールパスを生成する。

【0010】

ここで、円板刃による加工は、例えばエンドミルによる転削加工のような他の加工工具による加工に比べて、短期間で行うことができる。上記ツールパスに従って加工を行う多軸加工機は、円板刃による加工可能な平面についての加工を円板刃で行うので、全体として加工対象物の加工速度を向上させることができる。よって、上記（１）の方法によれば、多軸加工機による加工対象物の加工速度の向上を図ることができるツールパスを生成可能である。

【0011】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のツールパスの生成方法において、上記平面加工判定ステップでは、上記円板刃の軌跡を仮想した半平面であって、上記円板刃の外周縁がたどる軌跡を境界とする半平面が、上記加工対象物の加工禁止な領域である加工禁止領域に接触する場合には、上記円板刃により加工不能と判定し、上記半平面が上記加工禁止領域に接触しない場合には、上記円板刃により加工可能と判定する。

【0012】

円板刃の軌跡を仮想した半平面が、加工禁止領域に接触する場合には円板刃により加工禁止領域が加工されてしまうので、適切な加工ではない。これに対して、上記半平面が、加工禁止領域に接触しない場合には、円板刃は、加工禁止領域を傷つけずに、加工対象領域から抽出した平面を加工できるので、適切な加工である。上記（２）の方法によれば、上記半平面が加工禁止領域に接触するか否かにより、加工対象領域から抽出された平面が、円板刃による加工が可能か否かを容易に判定することができる。

【0013】

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のツールパスの生成方法において、上記円板刃の上記軌跡は、上記円板刃を上記円板刃の軸に対して交差する方向に沿って移動させた際に形成される軌跡を含む。
上記（３）の方法によれば、円板刃の加工する際の動き（軌跡）を、円板刃の軸に対して交差する方向に沿って移動させる直線状の動き（軌跡）にすることで、円板刃の軌跡を仮想した半平面を簡単な形状にできるため、半平面が加工禁止領域に接触するか否かを判定が容易である。また、円板刃の軌跡を単純なものにすることで、平面の円板刃による加工パスの生成が容易になる。

【0014】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れかに記載のツールパスの生成方法において、上記加工対象物の加工前の形状データ、上記加工対象物の加工後の形状データ、および上記加工後の形状データと上記加工前の形状データの差分である加工形状データ、のうちの少なくとも二つのデータに基づいて、予め作成された複数の加工モデルから一の加工モデルを特定する加工モデル特定ステップをさらに備え、上記ツールパス生成ステップでは、上記加工モデル特定ステップで特定された加工モデルの加工手順に従い、ツールパスが生成される。

【0015】

上記（４）の方法によれば、加工モデル特定ステップで、加工対象物の加工前の形状データ、加工後の形状データおよび加工形状データから、例えば加工対象領域の外形輪郭（加工形状）などを特定し、複数の加工モデルから上記加工形状に最も類似する一の加工モデルを特定できる。該加工モデルの加工手順に従いツールパスを生成することで、加工形状毎に加工手順を決める必要がなくなるため、ツールパスの生成が容易になる。

【0016】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の何れかに記載のツールパスの生成方法において、上記平面抽出ステップでは、上記加工対象領域の輪郭を構成する平面が抽出される。
上記（５）の方法によれば、平面抽出ステップで、抽出される平面を加工対象領域の輪郭を構成する平面に限定することで、平面抽出ステップにおける平面の抽出が容易になるため、円板刃による加工パスの生成をさらに容易なものにすることができる。

【0017】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の何れかに記載のツールパスの生成方法において、上記多軸加工機は６軸以上の回転軸を有する多軸ロボットを含む。
６軸以上の回転軸を有する多軸ロボットに装着された円板刃は、自由度が高いので、上記円板刃による加工パス、および該加工パスを含むツールパスの生成は困難である。上記（６）の方法によれば、上述したように、上記多軸ロボットに装着された円板刃による加工を、平面を形成する加工に限定することで、上記円板刃の加工パス、および該加工パスを含むツールパスの生成が容易である。

【0018】

（７）本発明の少なくとも一実施形態にかかるツールパスの生成装置は、
多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスの生成装置であって、
前記加工対象物の加工可能な領域である加工対象領域に含まれる少なくとも一つの平面が前記多軸加工機に装着された円板刃により加工可能か否かを判定する平面加工判定部と、
前記平面加工判定部で加工可能と判定された平面について、前記円板刃による加工パスを生成するとともに、前記円板刃による加工パスを含むツールパスを生成するツールパス生成部と、を備える。

【0019】

上記（７）の構成によれば、ツールパスの生成装置は、平面加工判定部により、加工対象領域に含まれる平面が、多軸加工機に装着された円板刃により加工可能な否かを判定する。ツールパス生成部は、円板刃により加工可能と判定された平面が、円板刃により加工されるものと特定し、上記平面の円板刃による加工パスを生成する。そして、ツールパス生成部は、円板刃による加工パスを含むツールパスを生成する。

【0020】

上記ツールパスに従って加工を行う多軸加工機は、円板刃による加工可能な平面の加工を円板刃で行うので、全体として加工対象物の加工速度を向上させることができる。よって、上記（７）の構成によれば、ツールパスの生成装置は、多軸加工機による加工対象物の加工速度の向上を図ることができるツールパスを生成可能である。

【0021】

（８）本発明の少なくとも一実施形態にかかるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスを生成するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
コンピュータに
前記加工対象物の加工可能な領域である加工対象領域に含まれる少なくとも一つの平面が前記多軸加工機に装着された円板刃により加工可能か否かを判定する平面加工判定機能と、
前記平面加工判定機能により加工可能と判定された平面について、前記円板刃による加工パスを生成するとともに、前記円板刃による加工パスを含むツールパスを生成するツールパス生成機能と、を実現させる。

【0022】

上記（８）の構成によれば、上記記録媒体から上記プログラムを読み込んだコンピュータは、平面加工判定機能により、加工対象領域に含まれる平面が、多軸加工機に装着された円板刃により加工可能な否かを判定する。そして、上記コンピュータはツールパス生成機能により、円板刃により加工可能と判定された平面が、円板刃により加工されるものと特定し、上記平面の円板刃による加工パスを生成する。さらに、上記コンピュータはツールパス生成機能により、円板刃による加工パスを含むツールパスを生成する。

【0023】

上記ツールパスに従って加工を行う多軸加工機は、円板刃による加工可能な平面の加工を円板刃で行うので、全体として加工対象物の加工速度を向上させることができる。よって、上記（８）の構成によれば、上記記録媒体から上記プログラムを読み込んだコンピュータは、多軸加工機による加工対象物の加工速度の向上を図ることができるツールパスを生成可能である。

【0024】

（９）本発明の少なくとも一実施形態にかかるツールパスを生成するプログラムは、
多軸加工機により加工対象物である木材を加工するためのツールパスを生成するプログラムであって、
コンピュータに
前記加工対象物の加工可能な領域である加工対象領域に含まれる少なくとも一つの平面が前記多軸加工機に装着された円板刃により加工可能か否かを判定する平面加工判定機能と、
前記平面加工判定機能により加工可能と判定された平面について、前記円板刃による加工パスを生成するとともに、前記円板刃による加工パスを含むツールパスを生成するツールパス生成機能と、を実現させる。

【0025】

上記（９）の構成によれば、上記プログラムを読み込んだコンピュータは、平面加工判定機能により、加工対象領域に含まれる平面が、多軸加工機に装着された円板刃により加工可能な否かを判定する。そして、上記コンピュータはツールパス生成機能により、円板刃により加工可能と判定された平面が、円板刃により加工されるものと特定し、上記平面の円板刃による加工パスを生成する。さらに、上記コンピュータはツールパス生成機能により円板刃による加工パスを含むツールパスを生成する。

【0026】

上記ツールパスに従って加工を行う多軸加工機は、円板刃による加工可能な平面の加工を円板刃で行うので、全体として加工対象物の加工速度を向上させることができる。よって、上記（９）の構成によれば、上記プログラムを読み込んだコンピュータは、多軸加工機による加工対象物の加工速度の向上を図ることができるツールパスを生成可能である。

【発明の効果】

【0027】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、多軸加工機による加工対象物の加工速度の向上を図ることができるツールパスを生成するツールパスの生成方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】一実施形態にかかるツールパスの生成装置を備える加工システムの構成を説明するための概略構成図である。

【図2】一実施形態にかかるツールパスの生成装置とデータベースの構成を示す概略構成図である。

【図3】一実施形態における多軸ロボット（多関節ロボット）の概略斜視図である。

【図4】多軸ロボット（多関節ロボット）に装着される加工ユニットを説明するための図であって、図４（ａ）は円板刃を含む加工ユニット、図４（ｂ）は角ノミを含む加工ユニット、図４（ｃ）はルータを含む加工ユニット、図４（ｄ）は振動ノミを含む加工ユニットを示す図である。

【図5】一実施形態にかかるツールパスの生成方法のフロー図である。

【図6】加工対象物の加工対象領域を説明するための図であって、図６（ａ）は、加工対象領域と加工禁止領域とを併せて示す加工対象物の概略斜視図であり、図６（ｂ）は、加工対象領域を円板刃により加工可能な領域と、円板刃により可能不能な領域とに分けて示す概略斜視図である。

【図7】加工工具毎の加工パスを説明するための図であって、図７（ａ）は円板刃による加工パスを、図７（ｂ）は角ノミによる加工パスを、図７（ｃ）は振動ノミにより加工パスを説明するための図である。

【図8】加工パスの始点および終点、並びに移動パスの始点および終点を説明するための図である。

【図9】一実施形態における平面加工判定ステップのフロー図である。

【図10】図９に示す平面加工判定ステップを説明するための図であって、図１０（ａ）は、加工可能と判定される例を示す図であり、図１０（ｂ）は、加工不能と判定される例を示す図である。

【図11】円板刃により加工可能な形状を説明するための図であって、円板刃により加工可能な形状と円板刃により可能不能な形状とを併せて示す図である。

【図12】一実施形態にかかるツールパスの生成方法のフロー図であって、領域区分けステップや加工モデル特定ステップを備えるツールパスの生成方法のフロー図である。

【図13】加工モデルを説明するための図であって、継手形状や仕口形状が形成された加工対象物の概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」および「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

【0030】

まず、ツールパスの生成方法を実行可能なツールパスの生成装置、および該ツールパスの生成装置を備える加工システムについて説明する。図１は、一実施形態にかかるツールパスの生成装置を備える加工システムの構成を説明するための概略構成図である。「ツールパス」とは、多軸加工機により加工対象物を加工する際に、加工工具（加工工具の先端）がたどる移動経路である。

【0031】

幾つかの実施形態にかかる加工システム１は、図１に示されるように、ＣＡＤデータの作成、加工および表示が可能なＣＡＤ装置２と、ＣＡＤ装置２により作成又は加工されたＣＡＤデータを記憶可能なデータベース３と、ＣＡＤ装置２又はデータベース３から送信されるＣＡＤデータに基づいて、ツールパス１７(ツールパスデータ)を生成可能なツールパスの生成装置４と、ツールパスの生成装置４で生成されたツールパス１７に基づいて、加工工具１３を使用して加工対象物２０である木材を加工可能な多軸加工機７と、を備えている。上記ツールパスの生成装置４は、図１に示されるように、ＣＡＭ装置４Ａを含んでいる。なお、幾つかの実施形態では、多軸加工機７は、直進軸と回転軸とを合計して４軸以上の制御軸数を有する加工機である。好ましくは、多軸加工機７は、５軸以上の制御軸数を有している。さらに好ましくは、多軸加工機７は、６軸以上の制御軸数を有している。

【0032】

ＣＡＤ装置２、データベース３、ＣＡＭ装置４Ａおよび多軸加工機７の各々は、相互に電気通信可能に構成されている。図１に示される実施形態では、ＣＡＤ装置２、データベース３、ＣＡＭ装置４Ａおよび多軸加工機７の各々は、相互にＬＡＮなどのネットワーク９で接続されている。また、ＣＡＤ装置２、データベース３、ＣＡＭ装置４Ａおよび多軸加工機７の各々は、相互に近傍又は遠隔地に設置されている。また、ＣＡＤ装置２、データベース３、ＣＡＭ装置４Ａおよび多軸加工機７の各々は、１台又は複数台である。

【0033】

図１に示される実施形態では、データベース３は、ＣＡＤ装置２で作成や加工がされたＣＡＤデータがＣＡＤ装置２から送信されるようになっており、ＣＡＤ装置２から送信されたＣＡＤデータを後述する記憶部３１（図２参照）に記憶する。そして、ＣＡＤ装置２は、３ＤＣＡＤデータを作成、加工および表示が可能な３ＤＣＡＤ装置を含んでおり、上述したＣＡＤデータには３ＤＣＡＤデータが含まれる。

【0034】

また、図１に示される実施形態では、ＣＡＭ装置４Ａは、ＣＡＤ装置２やデータベース３からＣＡＤデータが送信されるようになっており、送信されたＣＡＤデータに基づいて、ツールパス１７を生成可能である。ＣＡＭ装置４Ａで生成されたツールパス１７は、多軸加工機７に送信されるようになっており、多軸加工機７は、ＣＡＭ装置４Ａから送られたツールパス１７に則る動作を行うことにより、加工対象物２０の加工が可能である。なお、データベース３は、ＣＡＭ装置４Ａで生成されたツールパス１７がＣＡＭ装置４Ａから送信されるようになっており、ＣＡＭ装置４Ａから送信されたツールパス１７を記憶部３１に記憶してもよい。多軸加工機７は、データベース３からツールパス１７が送信されてもよい。

【0035】

上記の構成によれば、ＣＡＤ装置２、データベース３、ＣＡＭ装置４Ａおよび多軸加工機７の各々は、相互に電気通信可能に構成されているので、例えばＣＡＭ装置４Ａは、遠隔地のＣＡＤ装置２で設計されたＣＡＤデータに基づいて、ツールパス１７を生成可能である。また、多軸加工機７は、遠隔地のＣＡＭ装置４Ａで生成されたツールパス１７に基づいて、加工対象物２０の加工が可能である。

【0036】

幾つかの実施形態では、上述した加工システム１は、図１に示されるように、ツールパス１７の言語を多軸加工機７の言語に変換可能なポストプロセッサ６をさらに備えている。ポストプロセッサ６（６Ａ）は、多軸加工機７がロボット言語やＧ言語により動作可能な多軸ロボット７Ａを含む場合には、ツールパス１７の言語を多軸ロボット７Ａのコントローラ７８が認識可能なロボット言語やＧ言語に変換する。また、ポストプロセッサ６（６Ｂ）は、多軸加工機７がＮＣコードにより動作可能なＮＣ工作機械７Ｂを含む場合には、ツールパス１７の言語をＮＣコードに変換する。ポストプロセッサ６は、ＣＡＤ装置２、データベース３、ＣＡＭ装置４Ａおよび多軸加工機７の各々に例えばネットワークＬＡＮなどのネットワーク９により電気通信可能に構成されている。そして、ポストプロセッサ６は、データベース３やＣＡＭ装置４Ａから送信されたツールパス１７の言語を変換し、言語が変換されたツールパス１７を多軸加工機７に送信するようになっている。この場合には、ツールパス１７の言語が多軸加工機７を制御可能な言語と異なっていても、ポストプロセッサ６により変換することで、ツールパス１７に則り多軸加工機７を動作させることができる。

【0037】

また、幾つかの実施形態では、上述した加工システム１は、図１に示されるように、ツールパス１７に則る、加工工具１３又は加工工具１３を装着した多軸加工機７（多軸ロボット７Ａ、ＮＣ工作機械７Ｂ）の動作のシミュレーションが可能なシミュレーション装置８をさらに備えている。シミュレーション装置８は、仮想空間上に表現された加工工具１３や多軸加工機７による、ツールパス１７に則る動作を表示部（後述する表示装置４３など）に表示可能に構成されている。シミュレーション装置８は、ＣＡＤ装置２、データベース３、ＣＡＭ装置４Ａ、ポストプロセッサ６および多軸加工機７の各々に例えばネットワークＬＡＮなどのネットワーク９により電気通信可能に構成されている。そして、シミュレーション装置８は、データベース３やＣＡＭ装置４Ａから送信されたツールパス１７に則る多軸加工機７の動作のシミュレーションを行い、シミュレーション結果をデータベース３やＣＡＭ装置４Ａに送信するようになっている。このため、シミュレーション装置８の操作者は、加工工具１３と多軸加工機７とが互いに接触するか否か、および加工工具１３や多軸加工機７が加工対象物２０を固定する不図示の固定装置などの他の装置や機器に接触するか否か、を多軸加工機７の動作前に把握することができる。よって、上述する加工システム１は、シミュレーション装置８を備えることにより、ツールパス１７の妥当性や多軸加工機７による安全性を担保することができる。

【0038】

図２は、一実施形態にかかるツールパスの生成装置とデータベースの構成を示す概略構成図である。幾つかの実施形態では、図２に示されるように、上述したデータベース３は、加工前形状データ３２、加工後形状データ３３、加工形状データ３４および加工基礎データ３５を記憶する記憶部３１を有している。

【0039】

加工前形状データ３２は、加工対象物２０の多軸加工機７による加工前の形状（素材形状）に関する情報を含むものであり、例えば加工前の形状に関する３次元ＣＡＤデータや、該３次元ＣＡＤデータを所定の固定座標系で表した座標データが含まれる。加工前形状データ３２は、例えばＣＡＤ装置２により作成してもよく、加工対象物２０をレーザスキャンや撮影することで取得してもよい。

【0040】

加工後形状データ３３は、加工対象物２０の多軸加工機７による加工後の形状（完成品形状）に関する情報を含むものであり、例えば加工後の形状に関する３次元ＣＡＤデータや、該３次元ＣＡＤデータを所定の固定座標系で表した座標データが含まれる。加工後形状データ３３は、例えばＣＡＤ装置２により作成される。

【0041】

加工形状データ３４は、加工対象物２０の多軸加工機７による加工により加工対象物２０から除去される部分の形状である加工形状に関する情報を含むものであり、例えば加工形状に関する３次元ＣＡＤデータや、該３次元ＣＡＤデータを所定の固定座標系で表した座標データが含まれる。加工形状データ３４は、例えばＣＡＤ装置２により作成される。

【0042】

加工形状データ３４は、加工後形状データ３３と加工前形状データ３２の差分データであるので、加工前形状データ３２および加工後形状データ３３から算出可能である。また、加工前形状データ３２は、加工後形状データ３３および加工形状データ３４から算出可能である。また、加工後形状データ３３は、加工前形状データ３２および加工形状データ３４から算出可能である。つまり、加工前形状データ３２、加工後形状データ３３および加工形状データ３４のうちの二つのデータを記憶部３１に記憶しておき、残りの一つのデータは、記憶部３１に記憶された二つのデータから算出するようにしてもよい。

【0043】

加工基礎データ３５は、ツールパス１７を生成するために必要な情報を含むものである。加工基礎データ３５には、個々の多軸加工機７に関する情報や、多軸加工機７に装着される加工工具１３や加工ユニット１３０に関する情報、多軸加工機７の可動範囲中に含まれる、加工対象物２０を固定する固定装置などの多軸加工機７や加工工具１３に干渉する干渉物に関する情報が含まれる。これらの情報には、多軸加工機７の移動速度、加工工具１３の加工速度、多軸加工機７や加工工具１３などの形状や位置、座標系などの情報が含まれる。

【0044】

上述したツールパスの生成装置４（ＣＡＭ装置４Ａ）は、図２に示されるように、入出力装置４１（入出力インターフェース、通信装置）と、記憶装置４２（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、表示装置４３（ディスプレイ）、演算装置４４を含むマイクロコンピュータから構成されているが、一般的な構成および制御については適宜割愛することとする。ツールパスの生成装置４の入出力装置４１、記憶装置４２、表示装置４３および演算装置４４のそれぞれは、バス４０に電気的に接続されている。「電気的に接続されている」とは、有線による物理的な接続だけでなく、無線により通信を含んでおり、接続された装置間における信号やデータなどの送受信が可能に構成されていることをいう。

【0045】

ツールパスの生成装置４の入出力装置４１は、加工システム１において用いられる各構成要素（データベース３など）からの各種情報が入力され、且つ、演算結果などに基づく各種情報を上述した各構成要素に出力する。また、入出力装置４１は、キーボードやマウス、無線通信装置などを含んでいる。記憶装置４２は、入力された各種情報や制御実施のために必要な各種プログラムや演算結果などを記憶可能に構成されている。演算装置４４は、上述した各種情報に基づいて演算処理を行う。表示装置４３は、入力された各種情報や上述した演算装置４４による演算結果などの情報を表示する。

【0046】

ツールパスの生成装置４は、加工前の加工対象物２０を加工可能な領域である加工対象領域２２に含まれる少なくとも一つの平面２５が、多軸加工機７に装着された円板刃１３３により加工可能か否かを判定可能な平面加工判定装置４６（平面加工判定部、平面加工判定機能）と、平面加工判定装置４６で加工可能と判定された平面（円板刃加工可能面２６）について、円板刃１３３による加工パス１８（円板刃加工パス１８Ａ）を生成可能であり、且つ円板刃加工パス１８Ａを含むツールパス１７を生成可能なツールパス生成装置４７（ツールパス生成部、ツールパス生成機能）と、をさらに含んでいる。図２に示される実施形態では、平面加工判定装置４６およびツールパス生成装置４７は、バス４０に電気的に接続されている。なお、平面加工判定装置４６およびツールパス生成装置４７は、ツールパスの生成装置４にインストールされることで、記憶装置４２に記憶されて演算装置４４により動作するプログラム１１であってもよい。また、該プログラム１１は、ツールパスの生成装置４の他の装置に記憶されてネットワーク９を介してツールパスの生成装置４上で動作するプログラム１１であってもよい。また、上記プログラム１１は、例えばＨＤＤやＳＤカードのような、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１０（図２参照）であって、入出力装置４１を介してツールパスの生成装置４と電気的に接続される記録媒体１０に記憶されていてもよい。

【0047】

図３は、一実施形態における多軸ロボット（多関節ロボット）の概略斜視図である。図４は、多軸ロボット（多関節ロボット）に装着される加工ユニットを説明するための図であって、図４（ａ）は円板刃を含む加工ユニット、図４（ｂ）は角ノミを含む加工ユニット、図４（ｃ）はルータを含む加工ユニット、図４（ｄ）は振動ノミを含む加工ユニットを示す図である。多軸ロボット７Ａは、多軸ロボット７Ａに装着された加工工具１３により加工対象物２０の加工を行う。

【0048】

多軸ロボット７Ａは、多関節ロボットを含む。すなわち、図３に示される実施形態では、多軸ロボット７Ａは、リスト７６と、リスト７６を支持するとともにリスト７６を移動させるためのアーム７０であって、６軸以上の回転軸（回転軸７０１～７０６）および５つの関節部（関節部７１～７５）を有するアーム７０と、アーム７０を支持するとともに設置面１２上に載置されるロボットベース７７と、を含む多関節ロボットである。リスト７６は、図４（ａ）～（ｄ）に示されるような、加工工具１３を含む加工ユニット１３０を着脱可能に構成されている。

【0049】

多軸ロボット７Ａは、不図示の６つ以上のサーボモータを含む駆動装置をさらに含み、該駆動装置により該サーボモータを駆動させることで、６軸以上の回転軸に沿ってリスト７６を加工対象物２０に対して相対的に移動させることができる。また、多軸ロボット７Ａは、図３に示されるように、多軸ロボット７Ａを構成する構成要素（サーボモータなど）を制御するためのコントローラ７８と、加工ユニット１３０を着脱するためのツールマガジン７９をさらに含んでいる。ツールマガジン７９は、多軸ロボット７Ａの可動範囲内に配置されている。この場合には、多軸ロボット７Ａは、加工ユニット１３０を着脱するためのツールマガジン７９を備えるので、加工ユニット１３０の交換を容易に行うことができ、種々の加工ユニット１３０により加工対象物２０の加工が可能である。

【0050】

また、加工ユニット１３０（加工ユニット１３０Ａ～１３０Ｄ）は、図４（ａ）～（ｄ）に示されるように、加工工具１３と、加工工具１３を駆動させるためのモータを含む駆動装置１３１と、加工工具１３および駆動装置１３１を支持するとともにリスト７６に装着可能に構成されているホルダ１３２（ホルダ１３２Ａ～１３２Ｄ）と、を含んでいる。

【0051】

加工工具１３は、図４（ａ）～（ｄ）に示されるように、円板刃１３３、角ノミ１３４、ルータ１３７および振動ノミ１３８などを含んでいる。円板刃１３３およびルータ１３７は、駆動装置１３１により回転駆動することで、加工対象物２０を加工する。また、角ノミ１３４は、駆動装置１３１により回動駆動するドリル１３５と、ドリル１３５の外周を覆う角筒状に形成されるとともに先端の四角部が尖っている角ノミ刃１３６と、を含んでいる。なお、角ノミ１３４は、ドリル１３５を含まずに角ノミ刃１３６のみを含んでいてもよい。また、振動ノミ１３８は、駆動装置１３１により振動することで、加工対象物２０を加工する。なお、加工工具１３は、例示した円板刃１３３など以外の加工工具、例えばドリルなど木材加工に使用される加工工具を含んでいる。

【0052】

このような多軸ロボット７Ａは、リスト７６を６軸以上の回転軸に沿って回転させることにより、リスト７６に装着された加工工具１３を含む加工ユニット１３０を、加工対象物２０に対して相対移動させることができ、加工対象物２０の任意の点に、任意の角度で加工工具１３を当てることができる。また、多軸ロボット７Ａは、加工工具１３を交換することで、多種の加工が可能であり、且つ、加工対象物２０を複雑な形状に加工することができるので、多品種少量生産に対応可能である。

【0053】

図５は、一実施形態にかかるツールパスの生成方法のフロー図である。図６は、加工対象物の加工対象領域を説明するための図であって、図６（ａ）は、加工対象領域と加工禁止領域とを併せて示す加工対象物の概略斜視図であり、図６（ｂ）は、加工対象領域を円板刃により加工可能な領域と、円板刃により可能不能な領域とに分けて示す概略斜視図である。図７は、加工工具毎の加工パスを説明するための図であって、図７（ａ）は円板刃による加工パスを、図７（ｂ）は角ノミによる加工パスを、図７（ｃ）は振動ノミにより加工パスを説明するための図である。図８は、加工パスの始点および終点、並びに移動パスの始点および終点を説明するための図である。

【0054】

幾つかの実施形態にかかるツールパスの生成方法１００は、図５に示されるように、平面抽出ステップＳ１０１と、平面加工判定ステップＳ１０２と、円板刃加工パス生成ステップＳ１０３と、ツールパス生成ステップＳ１０４と、を備えている。上記ツールパスの生成方法１００は、多軸加工機７により加工対象物２０である木材を加工するためのツールパス１７の生成方法である。

【0055】

上記ツールパスの生成方法１００により生成されるツールパス１７は、円板刃１３３により加工可能な平面（円板刃加工可能面２６）については、円板刃１３３による加工を、他の加工工具１３による加工よりも優先させるようになっている。円板刃１３３による加工は、ミリング加工などの他の加工に比べて、加工速度を向上させることができるからである。また、円板刃１３３による加工は、ミリング加工などの他の加工に比べて、加工された平面の表面の粗さをなめらかにできるので、加工対象物２０の品質を向上させることができるからである。

【0056】

平面抽出ステップＳ１０１では、上述した平面加工判定装置４６は、加工対象物２０の加工対象領域２２に含まれる少なくとも一つの平面２５を抽出する。ここで、加工前の加工対象物２０（２０Ａ）は、図６（ａ）に示されるように、加工工具１３により加工禁止な領域である加工禁止領域２１と、加工工具１３により加工可能な領域である加工対象領域２２と、に区分けすることができる。加工禁止領域２１は、加工後形状データ３３により表される上述した完成品形状の外形輪郭を境界として画定される領域である。加工対象領域２２は、加工形状データ３４により表される上述した加工形状の外形輪郭を境界として画定される領域である。なお、上述した平面加工判定装置４６は、加工対象領域２２から平面２５を抽出する前に、上述した加工基礎データ３５に基づいて、加工対象物２０の座標系を、多軸加工機７や加工工具１３と同一の座標系に変換する。

【0057】

図６（ａ）に示される実施形態では、加工対象領域２２の、加工禁止領域２１との境界面を少なくとも一部に含む面が平面２５として抽出されている。なお、他の実施形態では、境界面を含まない平面２５を抽出してもよい。

【0058】

平面加工判定ステップＳ１０２では、上述した平面加工判定装置４６は、平面抽出ステップＳ１０１で抽出された平面２５が多軸加工機７に装着された円板刃１３３により加工可能か否かを判定する。判定手法については後述する。図６（ａ）に示されるように、加工対象物２０Ａの第１平面２６１、第２平面２６２および第３平面２６３は、円板刃１３３により加工可能な円板刃加工可能面２６であり、加工対象物２０Ａの第４平面２７１、第５平面２７２、第６平面２７３および第７平面２７４は、円板刃１３３により可能不能な円板刃加工不能面２７である。図６（ｂ）に示されるように、加工対象領域２２は、円板刃１３３により加工可能な領域であって、該加工対象領域２２や加工禁止領域２１から円板刃１３３による加工により除去可能な領域である円板刃加工対象領域２３と、円板刃１３３により可能不能な領域である円板刃加工対象外領域２４と、に区分け可能である。

【0059】

円板刃加工パス生成ステップＳ１０３では、上述したツールパス生成装置４７は、平面加工判定ステップＳ１０２で加工可能と判定された平面（円板刃加工可能面２６）について、円板刃１３３による加工パス１８（円板刃加工パス１８Ａ）を生成する。図６（ａ）に示される実施形態では、ツールパス生成装置４７は、円板刃１３３の加工始点ＤＰ１および加工終点ＤＰ２を通るとともに第１平面２６１や第２平面２６２を形成する第１円板刃加工パス１８１と、加工始点ＤＰ１および加工終点ＤＰ２を通るとともに第３平面２６３を形成する第２円板刃加工パス１８２と、を生成する。円板刃加工パス１８Ａは、第１円板刃加工パス１８１と第２円板刃加工パス１８２とを含む。

【0060】

ツールパス生成ステップＳ１０４では、上述したツールパス生成装置４７は、円板刃加工パス１８Ａを含むツールパス１７を生成する。ツールパス１７は、図８に示されるような、加工工具１３の先端に位置する加工点Ｅのたどる移動経路である。そして、ツールパス１７は、始点ＤＰ３から終点ＤＰ４までの移動経路中に加工始点ＤＰ１および加工終点ＤＰ２を通り、加工工具１３による加工が行われる複数の加工パス１８と、一の加工パス１８の終点ＤＰ４と他の加工パス１８の始点とを繋ぐ移動パス１９と、が組み合わされて構成されている。図８に示される実施形態では、移動パス１９は、加工パス１８の終点ＤＰ４から始点ＤＰ３までの移動経路中における、加工対象物２０と加工工具１３との接触を避けるために、加工点Ｅが加工対象物２０から所定間隔Ｄ以上離れた点ＭＰ１、ＭＰ２を通るようになっている。

【0061】

上述したツールパス生成装置４７は、平面加工判定ステップＳ１０２で加工不能と判定された円板刃加工不能面２７（第４平面２７１、第５平面２７２、第６平面２７３および第７平面２７４）について、角ノミによる加工パス（角ノミ加工パス１８Ｂ）や振動ノミによる加工パス（振動ノミ加工パス１８Ｃ）を生成する。つまり、加工対象領域２２が円板刃加工対象外領域２４を含む場合には、加工パス１８は、円板刃加工不能面２７を形成するための、角ノミ加工パス１８Ｂや振動ノミ加工パス１８Ｃを含む。図８（ｂ）および（ｃ）に示される実施形態では、ツールパス生成装置４７は、図８（ｂ）に示されるように、角ノミ１３４による加工の始点である角ノミ加工始点ＨＰ１、および角ノミ１３４による加工の終点である角ノミ加工終点ＨＰ２を通る角ノミ加工パス１８Ｂを生成する。そして、ツールパス生成装置４７は、図８（ｃ）に示されるように、振動ノミ１３８による加工の始点である振動ノミ加工始点ＶＰ１、および振動ノミ１３８による加工の終点である角ノミ加工終点ＨＰ２を通る振動ノミ加工パス１８Ｃを生成する。

【0062】

上述した平面加工判定装置４６は、平面抽出ステップＳ１０１および平面加工判定ステップＳ１０２において、上述した加工基礎データ３５を参照する。また、上述したツールパス生成装置４７は、円板刃加工パス生成ステップＳ１０３およびツールパス生成ステップＳ１０４において、上述した加工基礎データ３５を参照する。

【0063】

上述したツールパス生成装置４７は、ツールパス生成ステップＳ１０４において、完成品形状が所定以上の品質となり、且つ加工対象物２０の加工にかかる時間が最小になるように、加工パス１８と移動パス１９とを組合わせて最適なツールパス１７を生成する。

【0064】

上述したように、幾つかの実施形態にかかるツールパスの生成方法１００は、図５に示されるように、上述した平面抽出ステップＳ１０１と、上述した平面加工判定ステップＳ１０２と、上述した円板刃加工パス生成ステップＳ１０３と、上述したツールパス生成ステップＳ１０４と、を備えている。

【0065】

上述したように、本発明者らは、多軸加工機７に装着された円板刃１３３により加工を、平面２５（円板刃加工可能面２６）を形成する加工に限定することで、円板刃１３３による加工パス１８（円板刃加工パス１８Ａ）の生成が容易であることに着目した。

【0066】

上記の方法によれば、平面加工判定ステップＳ１０２で、平面抽出ステップＳ１０１において加工対象領域２２から抽出された平面２５が、多軸加工機７に装着された円板刃１３３により加工可能な否かを判定する。円板刃１３３により加工可能と判定された平面である円板刃加工可能面２６は、円板刃１３３により加工するものと特定し、円板刃加工パス生成ステップＳ１０３で円板刃加工可能面２６の円板刃１３３による加工パス１８を生成する。ツールパス生成ステップＳ１０４では、例えば円板刃１３３による加工パス１８（円板刃加工パス１８Ａ）と、他の加工パス１８（角ノミ加工パス１８Ｂや振動ノミ加工パス１８Ｃなど）や移動パス１９とを組み合わせることで、円板刃１３３による加工パス１８を含むツールパス１７を生成する。

【0067】

ここで、円板刃１３３による加工は、例えばエンドミルによる転削加工のような他の加工工具１３による加工に比べて、短期間で行うことができる。上記ツールパス１７に従って加工を行う多軸加工機７は、円板刃１３３による加工可能な平面（円板刃加工可能面２６）の加工を円板刃１３３で行うので、全体として加工対象物２０の加工速度を向上させることができる。よって、上記の方法によれば、多軸加工機７による加工対象物２０の加工速度の向上を図ることができるツールパス１７を生成可能である。

【0068】

図９は、一実施形態における平面加工判定ステップのフロー図である。図１０は、図９に示す平面加工判定ステップを説明するための図であって、図１０（ａ）は、加工可能と判定される例を示す図であり、図１０（ｂ）は、加工不能と判定される例を示す図である。図１１は、円板刃により加工可能な形状を説明するための図であって、円板刃により加工可能な形状と円板刃により可能不能な形状とを併せて示す図である。

【0069】

幾つかの実施形態では、上述した平面加工判定ステップＳ１０２では、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、円板刃１３３の軌跡を仮想した半平面１６であって、円板刃１３３の外周縁（加工点Ｅ）がたどる軌跡（第１エッジ１６１）を境界とする半平面１６が、加工禁止領域２１に接触する場合には、円板刃１３３により加工不能と判定し、半平面１６が加工禁止領域２１に接触しない場合には、円板刃１３３により加工可能と判定する。

【0070】

より詳細に説明すると、上述した平面加工判定ステップＳ１０２は、図９に示されるような判定が行われる。まず、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるような第１エッジ１６１を有する半平面１６を定義する（ステップＳ１１１）。図１０（ａ）、（ｂ）に示される実施形態では、第１エッジ１６１は、平面２５の一辺を構成するエッジと同じ方向に沿って延在する直線として定義される。図１０（ａ）においては、第１エッジ１６１は、加工対象物２０（２０Ｃ）から抽出された平面２５１（平面２５）の一辺を構成するエッジ２５２であって、点Ｅ１、Ｅ２を両端とするエッジ２５２と同じ方向に沿って延在する。図１０（ｂ）においては、第１エッジ１６１は、加工対象物２０（２０Ｅ）から抽出された平面２５５（平面２５）の一辺を構成するエッジ２５６であって、点Ｅ６、Ｅ７を両端とするエッジ２５６と同じ方向に沿って延在する。

【0071】

次に、加工対象物２０の加工後の形状であるターゲット形状の辺を構成する第２エッジから、未判定の第２エッジを選択する（ステップＳ１１２）。

【0072】

ステップＳ１１２で選択された第２エッジの両端が、図１０（ａ）に示されるエッジ２５３の両端に位置する点Ｅ３、Ｅ４のように、半平面１６に対して同じ側に位置する場合には（ステップＳ１１３で「ＹＥＳ」の場合）、選択された第２エッジは円板刃１３３に干渉しないと判定される（ステップＳ１１４）。また、ステップＳ１１２で選択された第２エッジの両端が、図１０（ａ）に示されるエッジ２５４の両端に位置する点Ｅ３、Ｅ５のように、半平面１６に対して反対側に位置する場合には（ステップＳ１１３で「ＮＯ」の場合）、半平面１６上に半平面１６とエッジ２５４（第２エッジ）の交点が存在するかを確認する（ステップＳ１１５）。エッジ２５４のように、半平面１６上に交点が存在しない場合には（ステップＳ１１５で「ＮＯ」の場合）、選択された第２エッジは円板刃１３３に干渉しないと判定される（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４の後に、未判定の第２エッジが存在する場合には（ステップＳ１１７で「ＹＥＳ」の場合）、未判定の第２エッジが存在しなくなるまで判定を繰り返す。ステップＳ１１４の後に、未判定の第２エッジが存在しない場合には（ステップＳ１１７で「ＮＯ」の場合）、上述した抽出された平面２５１は円板刃１３３による加工が可能と判定する（ステップＳ１１８）。

【0073】

また、ステップＳ１１２で選択された第２エッジの両端が、図１０（ｂ）に示されるエッジ２５７の両端に位置する点Ｅ８、Ｅ９のように、半平面１６に対して反対側に位置し（ステップＳ１１３で「ＮＯ」の場合）、且つエッジ２５７のように半平面１６上に半平面１６とエッジ２５７との交点ＩＰが存在する場合には（ステップＳ１１５で「ＹＥＳ」の場合）、上述した抽出された平面２５５は円板刃１３３による加工が不能と判定する（ステップＳ１１６）。

【0074】

上述した平面加工判定ステップＳ１０２における判定によれば、図１１に示される加工対象物２０（２０Ｂ～２０Ｈ）のうち、加工対象物２０Ｅ～２０Ｈは円板刃１３３による加工が不能と判定される。また、加工対象物２０Ｂ～２０Ｄは、加工が可能と判定される。加工対象物２０Ｂは、円板刃１３３による切落し加工により加工禁止領域２１と加工対象領域２２が分離される。また、加工対象物２０Ｃは、円板刃１３３による腰掛け加工により加工禁止領域２１と加工対象領域２２が分離される。また、加工対象物２０Ｄは、円板刃１３３による溝加工により加工禁止領域２１と加工対象領域２２が分離される。

【0075】

円板刃１３３の軌跡を仮想した半平面１６が、加工禁止領域２１に接触する場合には円板刃１３３により加工禁止領域２１が加工されてしまうので、適切な加工ではない。これに対して、半平面１６が、加工禁止領域２１に接触しない場合には、円板刃１３３は、加工禁止領域２１を傷つけずに、加工対象領域２２から抽出した平面２５を加工できるので、適切な加工である。上記の方法によれば、上記半平面１６が加工禁止領域２１に接触するか否かにより、加工対象領域２２から抽出された平面２５が、円板刃１３３による加工が可能か否かを容易に判定することができる。

【0076】

幾つかの実施形態では、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、上述した円板刃１３３の軌跡は、円板刃１３３を円板刃１３３の軸（回転軸１４の軸線ＡＬ）に対して交差する方向に沿って移動させた際に形成される軌跡からなる。この方法によれば、円板刃１３３の加工する際の動き（軌跡）を、円板刃１３３の回転軸１４の軸線ＡＬに対して交差する方向に沿って移動させる直線状の動き（軌跡）にすることで、円板刃１３３の軌跡を仮想した半平面１６を簡単な形状にできるため、半平面１５が加工禁止領域２１に接触するか否かを判定が容易である。また、円板刃１３３の軌跡を単純なものにすることで、平面２５の円板刃１３３による加工パス１８の生成が容易になる。

【0077】

図１２は、一実施形態にかかるツールパスの生成方法のフロー図であって、領域区分けステップや加工モデル特定ステップを備えるツールパスの生成方法のフロー図である。図１３は、加工モデルを説明するための図であって、継手形状や仕口形状が形成された加工対象物の概略斜視図である。

【0078】

幾つかの実施形態では、図１２に示されるように、上述したツールパスの生成方法１００は、記憶部３１に記憶された加工前形状データ３２、加工後形状データ３３および加工形状データ３４のうちの、少なくとも二つのデータに基づいて、加工前の加工対象物２０を加工禁止領域２１と加工対象領域２２とに区分けする領域区分けステップＳ２０１をさらに備えている。そして、ツールパスの生成装置４は、図２に示されるように、加工前の加工対象物２０を加工禁止領域２１と加工対象領域２２とに区分け可能な領域区分け装置４５（領域区分け部、領域区分け機能）をさらに含んでいる。なお、領域区分け装置４５は、ツールパスの生成装置４にインストールされることで、記憶装置４２に記憶されて演算装置４４により動作するプログラム１１であってもよい。また、該プログラム１１は、ツールパスの生成装置４の他の装置に記憶されてネットワーク９を介してツールパスの生成装置４上で動作するプログラム１１であってもよい。また、上記プログラム１１は、例えばＨＤＤやＳＤカードのような、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１０（図２参照）であって、入出力装置４１を介してツールパスの生成装置４と電気的に接続される記録媒体１０に記憶されていてもよい。この場合には、記憶部３１が加工前形状データ３２、加工後形状データ３３および加工形状データ３４のうちの一つのデータを記憶していなくても、上述したツールパスの生成方法１００を実行可能である。

【0079】

幾つかの実施形態では、図１２に示されるように、上述したツールパスの生成方法１００は、記憶部３１に記憶された加工前形状データ３２、加工後形状データ３３および加工形状データ３４のうちの、少なくとも二つのデータに基づいて、予め作成された複数の加工モデルから一の加工モデルを特定する加工モデル特定ステップＳ３０１をさらに備えている。そして、上述したツールパス生成ステップＳ１０４では、加工モデル特定ステップＳ３０１で特定された加工モデルの加工手順に従い、ツールパス１７が形成される。そして、データベース３の記憶部３１は、図２に示されるように、加工モデルデータ３６、および加工モデルデータ３６に関連付けられたツールパスモデルデータ３７を記憶するようになっている。

【0080】

加工モデルデータ３６は、図１３に示される加工対象物２０（２０Ｉ～２０Ｎ、２０Ｐ）における接合部２８（２８Ａ～２８Ｉ）のような、仕口や継手を含む接合部のモデル形状データである。ツールパスモデルデータ３７は、接合部のモデル形状データ毎に、該モデル形状を生成するためのツールパス１７、加工手順、加工手順毎の加工工具の送り速度や多軸加工機の移動速度などの情報を含んでいる。

【0081】

上記の方法によれば、加工モデル特定ステップＳ３０１で、加工対象物２０の加工前形状データ３２、加工後形状データ３３および加工形状データ３４から、例えば加工対象領域２２の外形輪郭（加工形状）などを特定し、複数の加工モデルから上記加工形状に最も類似する一の加工モデルを特定できる。該加工モデルの加工手順に従いツールパス１７を生成することで、加工形状毎に加工手順を決める必要がなくなるため、ツールパス１７の生成が容易になる。

【0082】

幾つかの実施形態では、上述したツールパスの生成方法１００は、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、上述した平面抽出ステップＳ１０１では、加工対象領域２２の輪郭を構成する平面２５Ａが抽出される。上記の方法によれば、平面抽出ステップＳ１０１で、抽出される平面２５を加工対象領域２２の輪郭を構成する平面２５Ａに限定することで、平面抽出ステップＳ１０１における平面２５の抽出が容易になるため、円板刃１３３による加工パス１８の生成をさらに容易なものにすることができる。

【0083】

幾つかの実施形態では、上述したツールパスの生成方法１００において、図３に示されるように、上述した多軸加工機７は、６軸以上の回転軸（回転軸７０１～７０６）を有する多軸ロボット７Ａを含む。６軸以上の回転軸（回転軸７０１～７０６）を有する多軸ロボット７Ａに装着された円板刃１３３は、自由度が高いので、上記円板刃１３３による加工パス１８、および該加工パス１８を含むツールパス１７の生成は困難である。上記の方法によれば、上述したように、上記多軸ロボット７Ａに装着された円板刃１３３による加工を、平面２５を形成する加工に限定することで、上記円板刃１３３の加工パス１８、および該加工パス１８を含むツールパス１７の生成が容易である。

【0084】

上述したように、幾つかの実施形態にかかるツールパスの生成装置４は、上述した平面加工判定装置４６（平面加工判定部）と、上述したツールパス生成装置４７（ツールパス生成部）と、を備える。

【0085】

上記の構成によれば、ツールパスの生成装置４は、平面加工判定装置４６（平面加工判定部）により、加工対象領域２２に含まれる平面２５が、多軸加工機７に装着された円板刃１３３により加工可能な否かを判定する。ツールパス生成装置４７（ツールパス生成部）は、円板刃１３３により加工可能と判定された平面である円板刃加工可能面２６が、円板刃１３３により加工されるものと特定し、円板刃加工可能面２６の円板刃１３３による加工パス１８を生成する。そして、ツールパス生成装置４７（ツールパス生成部）は、円板刃１３３による加工パス１８を含むツールパス１７を生成する。

【0086】

上記ツールパス１７に従って加工を行う多軸加工機７は、円板刃１３３による加工可能な平面（円板刃加工可能面２６）の加工を円板刃１３３で行うので、全体として加工対象物２０の加工速度を向上させることができる。よって、上記の構成によれば、ツールパスの生成装置４は、多軸加工機７による加工対象物２０の加工速度の向上を図ることができるツールパス１７を生成可能である。

【0087】

上述したように、幾つかの実施形態にかかるプログラム１１を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体１０は、ツールパスの生成装置４（コンピュータ）に、上述した平面加工判定装置４６による機能である平面加工判定機能と、上述したツールパス生成装置４７による機能であるツールパス生成機能と、を実現させる。

【0088】

上記の構成によれば、記録媒体１０からプログラム１１を読み込んだツールパスの生成装置４（コンピュータ）は、平面加工判定機能により、加工対象領域２２に含まれる平面２５が、多軸加工機７に装着された円板刃１３３により加工可能な否かを判定する。そして、ツールパスの生成装置４（コンピュータ）は、ツールパス生成機能により、円板刃１３３により加工可能と判定された平面である円板刃加工可能面２６が、円板刃１３３により加工されるものと特定し、円板刃加工可能面２６の円板刃１３３による加工パス１８を生成する。さらに、ツールパスの生成装置４（コンピュータ）はツールパス生成機能により、円板刃１３３による加工パス１８を含むツールパス１７を生成する。

【0089】

上記ツールパス１７に従って加工を行う多軸加工機７は、円板刃１３３による加工可能な平面（円板刃加工可能面２６）の加工を円板刃１３３で行うので、全体として加工対象物２０の加工速度を向上させることができる。よって、上記の構成によれば、記録媒体１０からプログラム１１を読み込んだツールパスの生成装置４（コンピュータ）は、多軸加工機７による加工対象物２０の加工速度の向上を図ることができるツールパス１７を生成可能である。

【0090】

上述したように、幾つかの実施形態にかかるプログラム１１は、ツールパスの生成装置４（コンピュータ）に、上述した平面加工判定装置４６による機能である平面加工判定機能と、上述したツールパス生成装置４７による機能であるツールパス生成機能と、を実現させる。

【0091】

上記の構成によれば、プログラム１１を読み込んだツールパスの生成装置４（コンピュータ）は、平面加工判定機能により、加工対象領域２２に含まれる平面２５が、多軸加工機７に装着された円板刃１３３により加工可能な否かを判定する。そして、ツールパスの生成装置４（コンピュータ）は、ツールパス生成機能により、円板刃１３３により加工可能と判定された平面である円板刃加工可能面２６が、円板刃１３３により加工されるものと特定し、円板刃加工可能面２６の円板刃１３３による加工パス１８を生成する。さらに、ツールパスの生成装置４（コンピュータ）はツールパス生成機能により、円板刃１３３による加工パス１８を含むツールパス１７を生成する。

【0092】

上記ツールパス１７に従って加工を行う多軸加工機７は、円板刃１３３による加工可能な平面（円板刃加工可能面２６）の加工を円板刃１３３で行うので、全体として加工対象物２０の加工速度を向上させることができる。よって、上記の構成によれば、プログラム１１を読み込んだツールパスの生成装置４（コンピュータ）は、多軸加工機７による加工対象物２０の加工速度の向上を図ることができるツールパス１７を生成可能である。

【0093】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【符号の説明】

【0094】

１ 加工システム
２ ＣＡＤ装置
３ データベース
４ ツールパスの生成装置
４Ａ ＣＡＭ装置
６，６Ａ，６Ｂ ポストプロセッサ
７ 多軸加工機
８ シミュレーション装置
９ ネットワーク
１０ 記録媒体
１１ プログラム
１２ 設置面
１３ 加工工具
１３０，１３０Ａ～１３０Ｄ 加工ユニット
１４ 回転軸
２０ 加工対象物
２１ 加工禁止領域
２２ 加工対象領域
２３ 円板刃加工対象領域
２４ 円板刃加工対象外領域
２５ 平面
２６ 円板刃加工可能面
２７ 円板刃加工不能面
２８ 接合部
３１ 記憶部
３２ 加工前形状データ
３３ 加工後形状データ
３４ 加工形状データ
３６ 加工モデルデータ
３７ ツールパスモデルデータ
４１ 入出力装置
４２ 記憶装置
４３ 表示装置
４４ 演算装置
４５ 領域区分け装置
４６ 平面加工判定装置
４７ ツールパス生成装置
１００ ツールパスの生成方法
１３３ 円板刃

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】