JP2018072926A - Control apparatus of metal working machinery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属加工機械の制御装置に関する。特に、本発明の金属加工機械の制御装置は、数値制御プログラムにプログラムされている指令に従って金属加工機械を制御する数値制御装置を含む。 The present invention relates to a control device for a metal working machine. In particular, the control device for a metal working machine of the present invention includes a numerical control device for controlling the metal working machine in accordance with instructions programmed in a numerical control program.
金属加工機械は、基本的に工作機械である。ただし、本発明においては、金属加工機械は、金属積層造形装置、いわゆる金属3Dプリンタのように、金属材料を積層して三次元形状の金属製品を生成する機械を含む。以下、レーザ光によって金属材料粉体を焼結して所望の造形物を生成する金属焼結積層造形法による金属積層造形装置を参照して、金属加工機械の制御装置について説明する。 A metal working machine is basically a machine tool. However, in the present invention, the metal processing machine includes a machine that generates a three-dimensional metal product by laminating metal materials, such as a metal additive manufacturing apparatus, a so-called metal 3D printer. Hereinafter, a control apparatus for a metal working machine will be described with reference to a metal additive manufacturing apparatus using a metal sintering additive manufacturing method that sinters metal material powder with laser light to generate a desired object.
工業用の積層造形装置には、積層造形に適する制御装置が設けられている。制御装置は、予め作成されている造形加工プログラムに従って積層造形装置を制御する。造形加工プログラムのフォーマットは、複数存在するが、本発明における制御装置においては、造形加工プログラムが工作機械で使用されている数値制御プログラム(NCプログラム)であって、制御装置は、数値制御装置(NC装置)を含んでいる。NC装置は、専らコンピュータ数値制御装置(CNC装置)であるが、本発明では、CNC装置を含んで単にNC装置という。 The industrial additive manufacturing apparatus is provided with a control device suitable for additive manufacturing. The control device controls the layered manufacturing apparatus according to a modeling process program created in advance. There are a plurality of formats of the modeling program, but in the control device according to the present invention, the modeling program is a numerical control program (NC program) used in a machine tool, and the control device is a numerical control device ( NC device). The NC device is exclusively a computer numerical control device (CNC device). In the present invention, the NC device is simply referred to as an NC device.
NC装置は、NCプログラムを順次解読して金属加工機械を動作させるための制御データであるNCデータを生成する。NC装置は、機械本体、周辺機器、付属装置に対して、それぞれ固有のNCデータを生成して指令データを出力することができる。ただし、NC装置は、金属加工機械に製造当初から備え付けられている周辺機器または付属装置に対してNCデータを生成することができるが、製造後に任意に新しく設けられる周辺機器または付属装置のような増設機器に対しては、NCデータを生成することができない。 The NC device sequentially decodes the NC program and generates NC data that is control data for operating the metal working machine. The NC device can generate unique NC data and output command data to the machine body, peripheral devices, and attached devices. However, the NC device can generate NC data for a peripheral device or an accessory device that is provided in the metal processing machine from the beginning of manufacture. NC data cannot be generated for additional equipment.
増設機器の多くは、専用のアプリケーションソフトウェアを制御装置にインストールして、制御装置が予備で備えている増設機器のための入出力ポートを含む入出力インターフェースによって制御装置から指令データを受けることができ、動作することができる。しかしながら、NC装置がNCデータを生成することができないため、NCプログラムによって機械本体および既設の周辺機器または付属装置と連動させて増設機器を動作させることまではできない。 Many of the expansion devices can receive command data from the control device by installing dedicated application software in the control device and using the input / output interface including the input / output port for the expansion device provided as a spare in the control device. Can work. However, since the NC device cannot generate NC data, it is not possible to operate the additional device in conjunction with the machine body and existing peripheral devices or attached devices by the NC program.
増設機器をNCプログラムで動作させることができるようにするためには、NC装置の動作を司る制御プログラムを含む制御ソフトウェアを変更して更新する必要がある。制御ソフトウェアは、専門の知識を有するプログラム設計者だけが改変できるものであるから、操作者がNCプログラムで動作するように増設機器を接続することは困難である。 In order to be able to operate the extension device with the NC program, it is necessary to change and update the control software including the control program for controlling the operation of the NC apparatus. Since the control software can be modified only by a program designer having specialized knowledge, it is difficult for an operator to connect an additional device so as to operate with the NC program.
例えば、特許文献1または特許文献2に開示されているように、NCプログラムのマクロプログラムによって増設機器を制御する技術が知られている。特許文献1または特許文献2の発明によって、制御プログラムを書き換えることなく、増設機器に固有のNCデータを生成することができる。特許文献1または特許文献2は、工作機械のNC装置に関する技術であるが、NCプログラムに従って動作させることができる金属積層造形装置のNC装置を含む制御装置に取り入れることができる。
For example, as disclosed in
制御装置には、基本的に、任意に設けられる増設機器が接続できる入出力インターフェースが用意されていない。そのため、増設機器は、制御装置に備え付けられている汎用のネットワーク通信装置にLANケーブルのような通信線によって制御装置に接続される。ネットワーク通信装置を通してNC装置と増設機器との間でデータの送受信を行なうためには、ネットワーク通信装置の固有の取決めに従って予め設定しておかなければならないいくつかの“通信条件”が存在する。 The control device basically does not have an input / output interface that can be connected to an optional additional device. Therefore, the extension device is connected to the control device by a communication line such as a LAN cable to a general-purpose network communication device provided in the control device. In order to transmit and receive data between the NC device and the extension device through the network communication device, there are some “communication conditions” that must be set in advance according to the specific rules of the network communication device.
例えば、増設機器が接続されるネットワーク通信装置の通信システムの規格がイーサネット(登録商標)である場合には、NC装置と通信相手のネットワーク通信装置との間で通信プロトコルがTCP/IPの通信条件、具体的には、通信相手のIPアドレス、ポート番号、送信データ数、開始コード、完了コード、あるいは必要に応じて受信データ数が予めネットワーク通信装置に与えられなければならない。 For example, when the standard of the communication system of the network communication device to which the extension device is connected is Ethernet (registered trademark), the communication condition of the communication protocol is TCP / IP between the NC device and the network communication device of the communication partner. Specifically, the IP address of the communication partner, the port number, the number of transmission data, the start code, the completion code, or the number of reception data must be given in advance to the network communication device.
設置が予定されている周辺機器または付属装置は、通信条件を予め制御ソフトウェアに記録しておくことによって、ネットワーク通信装置を使って設置することができる。しかしながら、任意に設けられる増設機器を接続するとき、または登録されている通信条件を変更して再設定する必要があるときは、制御プログラムを書き換えないと、制御装置と増設機器との間でデータの送受信を行なうことができない。そのため、依然として、増設機器を接続するときは、制御ソフトウェアを変更して更新する必要がある。 Peripheral devices or accessory devices that are planned to be installed can be installed using a network communication device by recording communication conditions in the control software in advance. However, when connecting an optional expansion device or when it is necessary to change and reset the registered communication conditions, the data between the control device and the expansion device must be rewritten unless the control program is rewritten. Cannot be sent or received. Therefore, it is still necessary to change and update the control software when connecting additional equipment.
本発明は、上記課題に鑑みて、NCプログラムによってネットワーク通信装置における通信条件の設定ないし変更による再設定を可能にする改良された金属加工機械の制御装置を提供することを目的とする。本発明の制御装置によるいくつかの利点は、発明の実施の形態の説明において、その都度、詳しく示される。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an improved control device for a metalworking machine that enables resetting by setting or changing communication conditions in a network communication device using an NC program. Several advantages of the control device of the present invention will be shown in detail in the description of the embodiments of the invention.
本発明の積層造形装置の制御装置は、上記課題を解決するために、増設機器(9)との間でデータを送受信するためのネットワーク通信装置(50)を備えてなるNC装置を含む金属加工機械の制御装置(10)であって、NCプログラムを順次解読してNCデータを生成する手段(10B)と、NCデータから指令データを計算する手段(10C)と、NCプログラムにネットワーク通信装置(50)の通信条件がプログラムされているときに通信条件を設定して通信条件に基づいてネットワーク通信装置(50)に対して指令データを所定の送信データに変換させて増設機器(9)に送信させるとともにネットワーク通信装置(50)に対して増設機器(9)から送信されてくる受信データを受信させて利用可能なデータに変換させ変換したデータを記憶装置に保存させる手段(10E)と、を含んでなる演算ユニット、を設ける。 In order to solve the above-mentioned problems, the control apparatus of the additive manufacturing apparatus of the present invention includes a NC device including an NC device provided with a network communication device (50) for transmitting and receiving data to and from the extension device (9). A machine control device (10) for sequentially decoding NC programs to generate NC data (10B); means for calculating command data from NC data (10C); 50) When the communication conditions of 50) are programmed, the communication conditions are set, the command data is converted into predetermined transmission data for the network communication device (50) based on the communication conditions, and transmitted to the additional device (9). In addition, the received data transmitted from the extension device (9) is received by the network communication device (50) and converted into usable data. And a means (10E) for storing data in the storage device, the comprising at calculating unit, the providing.
本発明の制御装置は、NCプログラムに基づいて汎用のネットワーク通信装置における通信条件を設定する通信制御手段を有する演算ユニットを設けてなるので、通信相手の増設機器の通信条件をNCプログラムにプログラムすることによってネットワーク通信装置に与えることができる。そのため、任意に増設機器を接続するときに、制御プログラムを書き換えて制御ソフトウェアを変更して更新する必要がない。その結果、増設機器を設けるときの作業効率が向上するとともに、より多くの種類の周辺機器または付属装置を任意に増設することができる。 Since the control device of the present invention is provided with an arithmetic unit having communication control means for setting communication conditions in a general-purpose network communication device based on the NC program, the communication conditions of the extension device of the communication partner are programmed into the NC program. Can be provided to the network communication device. Therefore, it is not necessary to rewrite the control program and change and update the control software when arbitrarily connecting additional devices. As a result, the work efficiency when providing additional devices is improved, and more types of peripheral devices or accessory devices can be arbitrarily added.
図1に、本発明の金属加工機械のNC装置を含む制御装置の実施の形態として、金属積層造形装置の制御装置の基本的な構成が示されている。図2および図3に示される金属積層造形装置においては、チャンバに作業用の開口がある側の面を前面または正面とし、前面から向かって右側の面を右側面、左側の面を左側面、前面と反対側にある面を後面または背面とする。以下、本発明の金属加工機械の制御装置を金属積層造形装置の制御装置の実施例によって説明する。 FIG. 1 shows a basic configuration of a control device of a metal additive manufacturing apparatus as an embodiment of a control device including an NC device of a metal working machine of the present invention. In the metal additive manufacturing apparatus shown in FIG. 2 and FIG. 3, the surface on the side where the working opening is located in the chamber is the front surface or the front surface, the right surface is the right surface from the front surface, the left surface is the left surface, The surface opposite to the front surface is the rear surface or the back surface. Hereinafter, the control apparatus of the metal working machine of the present invention will be described with reference to an embodiment of the control apparatus of the metal additive manufacturing apparatus.
金属積層造形装置は、図2および図3に示されるように、少なくとも、機械本体1と、不活性ガス供給装置2と、不活性ガス排出装置3と、制御装置10とを有する。機械本体1は、造形テーブル4と、リコータヘッド5と、レーザ照射装置6と、切削装置7と、材料供給装置8とを備える。また、機械本体1は、構造物として、チャンバ1Aと、ジャバラ1Bと、ヘッド1Cと、造形ベース1Dと、材料保持壁1Eとを含んでなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the metal additive manufacturing apparatus includes at least a machine
機械本体1のチャンバ1Aは、酸素濃度が所定値未満の環境を形成する手段である。チャンバ1Aには、機械本体1の左右方向に伸縮自在のジャバラ1Bが設けられ、チャンバ1Aの中は、機械本体1の前側の造形室と後側の駆動室とに分割されている。チャンバ1Aとジャバラ1Bとの間には、気体が通過する僅かな隙間が存在し、気体が造形室と駆動室との間を移動することができる。造形室には、造形領域が収容される。駆動室には、切削装置7の駆動装置が収容される。チャンバ1Aの前面には、図示しない覗窓付の作業扉の開閉によって開放する開口11が設けられている。
The
ベッド1Cは、機械本体1の基台である。造形ベース1Dは、ベッド1Cの上に水平に固定される作業台である。造形ベース1Dには、四角形の貫通部位が形成され、貫通部位の形状と相似の上面形状を有する造形テーブル4が貫通部位を通過可能に設けられる。造形ベース1Dと造形テーブル4との間に造形テーブル4を囲繞するように材料保持壁1Eが設けられる。材料保持壁1Eは、ベッド1Cの中に中央空間を形成する。造形テーブル4の周縁に環状のシールまたはパッキンが設けられ、材料保持壁1Eを造形テーブル4との間から中央空間の下に材料粉体が落下することを防止している。
The bed 1C is a base for the
チャンバ1Aの造形室と駆動室には、金属の材料粉体が空気と接触することによって劣化することを防止するために、それぞれ常時不活性ガスが供給されている。造形室内の不活性ガスの濃度が低下するのにともなって駆動室内の不活性ガスがチャンバ1Aとジャバラ1Bとの隙間から造形室に移動して造形室内の酸素濃度の上昇を抑える。不活性ガスは、金属の材料粉体と実質的に反応しない気体をいう。実用に適する不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスがある。実施の形態の積層造形装置においては、不活性ガスとして窒素ガスを使用している。
An inert gas is always supplied to the modeling chamber and the drive chamber of the
不活性ガス供給装置2は、チャンバ1Aに不活性ガスを供給して造形室の中の不活性ガスの濃度を所定値以上に維持することによって、結果的に酸素濃度を所定値未満に維持する手段である。不活性ガス供給装置2は、第1のガス供給源2Aと第2のガス供給源2Bを有する。実施の形態のガス供給源は、具体的に、バルブのような付属品を含む液化窒素ガスボンベである。不活性ガス供給装置2は、積層造形装置の周辺機器の1つである。図2に示される配管における符号F1に向かう不活性ガスは、図3に示される供給口F1から供給される。
The inert
不活性ガス供給装置2は、ヒューム拡散装置2Cを含む。ヒューム拡散装置2Cは、所定の照射領域において発生するヒュームによってウィンドウ12に微小な金属の粒子を含む煤が付着することを防止する手段である。このとき、所定の照射領域は、各材料粉体層のそれぞれにおいてレーザ光が照射される範囲である。ヒューム拡散装置2Cは、中央に貫通孔を有しウィンドウ12を取り囲んで覆うように設けられている円板形状の筐体内に第1のガス供給源2Aから供給されてくる不活性ガスを充満させて、筐体内の不活性ガスの圧力によってヒュームを筐体の外に押し出して筐体内にヒュームが侵入しないようにしている。
The inert
不活性ガス排出装置3は、汚れた不活性ガスを多く含む気体をチャンバ1Aの外に排出する手段である。不活性ガス排出装置3は、汚れた気体を浄化して再生してチャンバ1Aに戻す。不活性ガス排出装置3は、回収した気体に含まれる微小な金属の粒子を除去するヒュームコレクタ3Aと、排出口V1からヒュームを吸引するファン3Bとを含んでなる。図3に示される配管における排出口V1から排出される気体は、図2に示される符号V1に向かう。不活性ガス排出装置3のヒュームコレクタ3Aは、金属積層造形装置の製造時に取りけられている積層造形装置の製造時に取り付けられている周辺機器の1つである。
The inert
造形テーブル4は、造形領域を形成する手段である。造形領域は、実質的に造形テーブル4の上面全面に相当する。造形テーブル4は、材料保持壁1Eで囲まれている中央空間を鉛直1軸方向(W軸)に往復移動する移動体である。造形テーブル4は、中央空間よりも下側のベッド1Cの内側空間に設置されるW軸駆動装置4Wによって駆動する。造形テーブル4の上には、造形プレート4Aが取付固定され、造形プレート4Aの上に所望の造形物が生成される。ベッド1Cの内側空間には、造形ベース1Dの左右端または中央空間から排出される余剰の材料粉体を収容して回収するバケット13が設置されている。
The modeling table 4 is a means for forming a modeling area. The modeling area substantially corresponds to the entire upper surface of the modeling table 4. The modeling table 4 is a moving body that reciprocally moves in a vertical one-axis direction (W-axis) in a central space surrounded by the
造形テーブル4のW軸駆動機構4Wは、図1ないし図3に示されるように、ボールねじ機構4Tによってサーボモータ4Mの駆動力をスライダ4Hに伝達して、スライダ4Hに設けられている造形テーブル4を移動させる。サーボモータ4Mは、制御装置10の指令データに従ってモータ制御装置4Cから出力される所定の制御量に対応する電力を出力する駆動回路4Bによって作動する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the W-
リコータヘッド5は、少なくとも造形テーブル4の上面全面に材料粉体を均一な厚さで撒布する手段である。リコータヘッド5は、チャンバ1Aの造形室内において、機械本体1の左右方向の水平1軸方向(U軸)に造形テーブル4の上面を含む造形ベース1Dの上側を往復移動する。リコータヘッド5は、図3に示される材料供給装置8から補給される材料粉体を一旦材料貯留箱5Aに貯留する。リコータヘッド5は、水平方向に移動しながら、材料貯留箱5Aから所定量の材料粉体を自由落下させると同時にブレード5Bによって材料粉体を均一な厚さに均す。
The recoater
レーザ照射装置6は、少なくとも造形領域の範囲内において、レーザ光を二次元方向に走査できるように設けられている。実施の形態の積層造形装置におけるレーザ照射装置6は、図1に示されるように、レーザ光源6Aとガルバノスキャナ6Bとを含んでなる。レーザ光は、所定の種類の金属の材料粉体の焼結が可能であるならば、種類が限定されない。実施の形態の金属積層造形装置においては、ファイバレーザが使用されている。ウィンドウ12は、透過するレーザ光の種類に対応して、エネルギを可能な限り減衰させずに進行方向を歪めることがない材料、例えば、石英ガラスで形成されている。
The laser irradiation device 6 is provided so that laser light can be scanned in a two-dimensional direction at least within the range of the modeling region. As shown in FIG. 1, the laser irradiation device 6 in the additive manufacturing apparatus of the embodiment includes a laser light source 6 </ b> A and a galvano scanner 6 </ b> B. The type of laser light is not limited as long as it is possible to sinter a predetermined kind of metal material powder. In the metal additive manufacturing apparatus of the embodiment, a fiber laser is used. The
切削装置7は、切削工具によって造形中の焼結体または生成後の造形物の表面を仕上げ加工する手段である。切削装置7は、駆動機構によって図示しないスピンドルの先端に取り付けられた切削工具を任意の三次元方向に相対移動させる。駆動機構は、機械本体の左右方向である水平1軸方向(X軸)に往復移動する移動体と、X軸に直交する機械本体1の前後方向である別の水平1軸方向(Y軸)に往復移動する移動体と、X軸とY軸に直交する機械本体1の上下方向である鉛直1軸方向(Z軸)に往復移動する移動体とを同期して制御することによって切削工具を三次元方向に移動させることができる。
The cutting device 7 is means for finishing the surface of the sintered body being modeled or the modeled object after generation with a cutting tool. The cutting device 7 relatively moves a cutting tool attached to the tip of a spindle (not shown) by a driving mechanism in an arbitrary three-dimensional direction. The drive mechanism includes a moving body that reciprocates in the horizontal one-axis direction (X-axis) that is the left-right direction of the machine body, and another horizontal one-axis direction (Y-axis) that is the front-rear direction of the
切削装置7の駆動機構は、X軸の移動体とサーボモータとガイド装置とを含むX軸駆動機構7Xと、Y軸の移動体とサーボモータとガイド装置とを含むY軸駆動機構7Yと、Z軸の移動体とサーボモータとガイド装置とを含むZ軸駆動機構7Zとからなる。実施の形態の積層造形装置における切削装置7の駆動機構においては、X軸のサーボモータとY軸のサーボモータは、リニアモータである。 The driving mechanism of the cutting device 7 includes an X-axis driving mechanism 7X including an X-axis moving body, a servo motor, and a guide device, a Y-axis driving mechanism 7Y including a Y-axis moving body, a servo motor, and a guide device, It comprises a Z-axis drive mechanism 7Z including a Z-axis moving body, a servo motor, and a guide device. In the drive mechanism of the cutting device 7 in the additive manufacturing apparatus of the embodiment, the X-axis servo motor and the Y-axis servo motor are linear motors.
切削装置の駆動機構は、図2に示されるように、X軸駆動機構7Xの上にY軸駆動機構7Yが積載され、Y軸駆動機構7Yの移動体の前端にZ軸駆動機構7Zが設けられている。図1に包括して示されるように、各駆動機構における各サーボモータMは、それぞれに設けられる駆動回路7Bから出力される電流によって作動する。各駆動回路7Bは、対応する各モータ制御装置7Cから入力する制御装置10の指令データに従う所定の制御量に対応する電流を出力する。
As shown in FIG. 2, the drive mechanism of the cutting apparatus is such that a Y-axis drive mechanism 7Y is stacked on the X-axis drive mechanism 7X, and a Z-axis drive mechanism 7Z is provided at the front end of the moving body of the Y-axis drive mechanism 7Y. It has been. As comprehensively shown in FIG. 1, each servo motor M in each drive mechanism is operated by a current output from a drive circuit 7B provided therein. Each drive circuit 7B outputs a current corresponding to a predetermined control amount according to the command data of the
材料供給装置8は、材料粉体をリコータヘッド5に供給する手段である。材料供給装置8は、機械本体1の左右方向における造形ベース1Dの一端の上側に設けられる。材料供給装置8は、リコータヘッド5が機械本体1の一端で待機している状態でリコータヘッド5が貯留している材料粉体が所定量以下である場合に、中間ダクト8Aを下降させてシャッタを開放し、ボトル8Bからホッパ8Cに供給されている材料粉体を所定量自由落下させてリコータヘッド5に材料粉体を補給する。
The material supply device 8 is means for supplying material powder to the recoater
増設機器9は、金属積層造形装置の製造後に任意に取り付けられる周辺機器または付属装置である。増設機器9は、図1に示されるように、増設機器制御装置9Cを備えている。増設機器9は、増設機器制御装置9Cを金属積層造形装置の制御装置10に備え付けられているネットワーク通信装置50に接続することによって、制御装置10との間で送受信をすることができる。
The extension device 9 is a peripheral device or an accessory device that is arbitrarily attached after the metal additive manufacturing apparatus is manufactured. As illustrated in FIG. 1, the extension device 9 includes an extension device control device 9C. The extension device 9 can send and receive to / from the
増設機器9は、例えば、測定装置、あるいはパイロットランプのようなPLC装置である。より具体的には、実施の形態の金属積層造形装置における増設機器9は、三次元造形物の輪郭形状をスキャンして画像を生成し、画像から造形物の形状精度を測定する測定装置である。測定装置は、造形物の輪郭形状をスキャンする手段が、図示しない、レーザ光の照射位置を測定する位置検出装置における切削装置7のZ軸移動機構7Zの移動体(加工ヘッド)に取り付けられているCCDカメラを利用することができる。 The extension device 9 is, for example, a measuring device or a PLC device such as a pilot lamp. More specifically, the extension device 9 in the metal additive manufacturing apparatus of the embodiment is a measuring apparatus that scans the contour shape of a three-dimensional structure and generates an image, and measures the shape accuracy of the structure from the image. . In the measuring device, means for scanning the contour shape of the modeled object is attached to a moving body (processing head) of the Z-axis moving mechanism 7Z of the cutting device 7 in a position detecting device that measures the irradiation position of the laser beam (not shown). A CCD camera can be used.
制御装置10は、NC装置を含んでいる。制御装置10は、演算ユニットと、入力装置20と、表示装置30と、記憶装置40と、ネットワーク通信装置50とを備えている。制御装置10は、直接的には演算ユニットそのものを示すが、図1に示されるように、入力装置20と、表示装置30と、記憶装置40と、ネットワーク通信装置50とを含んで制御装置10ということがある。
The
制御装置10のNC装置が制御してNCプログラム運転することができる機械本体、周辺機器、または付属装置である制御装置10の制御対象は、具体的に、機械本体1の造形テーブル4、リコータヘッド5、レーザ照射装置6、図示しない工具交換装置を含む切削装置7、材料供給装置8と、周辺機器であるガス供給源と電磁弁を含む含む不活性ガス供給装置2、ヒュームコレクタ3Aとファン3Bと電磁弁を含む不活性ガス排出装置3、付属機器である増設機器9である。ただし、図1においては、いくつかの制御対象を抽出して選択的に示し、その他の制御対象については、図示および説明を省略している。
The control object of the
演算ユニットは、演算装置本体(中央演算処理装置)が制御装置10を動作させる制御プログラムを実行するために要求する1以上のメモリ、バスを含むデータ転送線、スロット、あるいはバッテリのような部材を含んでなる。演算ユニットは、少なくとも、記憶手段10Aと、NCデータ生成手段10Bと、指令データ計算手段10Cと、データの入出力ポートを含む入出力インターフェース10Dと、通信制御手段10Eとを有する。
The arithmetic unit includes a member such as a data transfer line including one or more memories, a bus, a slot, or a battery that is required for the arithmetic device main body (central processing unit) to execute a control program for operating the
入力装置20は、操作者がデータを直接扱うことができる複数の入力装置でなり、具体的には、操作ボタンまたはスイッチ、タッチパネル、およびコンパクトディスクプレーヤあるいはUSBポートのように持運びができる記憶媒体を操作する記憶媒体駆動装置を含んでなる。表示装置30は、液晶ディスプレイであって、液晶パネル上に入力装置20のタッチパネルが配設されている。記憶装置40は、ハードディスクのような比較的記憶容量が大きい記憶媒体を有する二次記憶装置である。ネットワーク通信装置50は、汎用のネットワークインターフェースコントローラ(LANアダプタ)である。
The
入力装置20は、操作者が制御装置10を通して制御対象を含む金属積層造形装置を動作させるための命令と情報を演算ユニットに与える手段である。また、入力装置20は、記憶媒体から所望のNCプログラムを取り出して演算ユニットに与える手段である。入力装置20が記憶媒体駆動装置であるときは、入力装置20は、データの出力装置(記憶装置)を兼用する。
The
記憶手段10Aは、入力装置20から与えられるNCプログラムの演算ユニットのメモリに一旦記憶させる。記憶手段10Aは、操作者の要求に対応してNCプログラムを記憶装置40に保存させる。また、記憶手段10Aは、制御対象から与えられるデータを演算ユニットのメモリに一旦記憶させるとともに、操作者の要求に対応して記憶装置40に保存させる。
The storage means 10A temporarily stores it in the memory of the arithmetic unit of the NC program given from the
NCデータ生成手段10Bは、記憶手段10Aによって演算ユニットのメモリに記憶されているNCプログラムのNCコードをプログラムされている順番に読み出して順次解読し、プログラムブロック毎にNCデータを生成する。NCデータ生成手段10Bは、生成したNCデータを演算ユニットのメモリに一旦記憶させるとともに、複数の指令データ計算手段10Cの中から特定の制御対象の指令データ計算手段10Cを選択して、選択した指令データ計算手段10CにNCデータを出力する。 The NC data generation means 10B reads the NC codes of the NC programs stored in the memory of the arithmetic unit by the storage means 10A in the programmed order and sequentially decodes them to generate NC data for each program block. The NC data generation means 10B temporarily stores the generated NC data in the memory of the arithmetic unit, selects a command data calculation means 10C for a specific control object from a plurality of command data calculation means 10C, and selects the selected command NC data is output to the data calculation means 10C.
指令データ計算手段10Cは、NCデータ生成手段10Bによって生成されたNCデータを入力して指令データを計算する。指令データ計算手段10Cは、制御装置10の全ての制御対象にそれぞれ設けられる。実施の形態の制御装置10は、具体的に、機械本体1の造形テーブル4、レーザ照射装置6、切削装置7、および既存の周辺機器であるヒュームコレクタ3A、新しく接続される付属装置である増設機器9とのそれぞれに指令データ計算手段10Cを有する。
The command data calculation means 10C calculates the command data by inputting the NC data generated by the NC data generation means 10B. The command data calculation means 10 </ b> C is provided for each control target of the
複数の指令データ計算手段10Cは、制御装置10に接続されている各制御対象に適する指令データを計算して出力する。例えば、造形テーブル4の指令データ計算手段10Cは、移動指令値を計算して指令データを出力する。レーザ照射装置6の指令データ計算手段10Cは、レーザの強度、スポット径、走査速度、走査軌跡を計算して指令データを出力する。また、例えば、ヒュームコレクタ3Aの指令データ計算手段10Cは、荷電極の自動洗浄動作のオンオフのような指令データを出力する。また、切削装置7の指令データ計算手段10Cは、移動指令値を計算してX軸、Y軸、Z軸の各軸に分配出力する。
The plurality of command data calculation means 10 </ b> C calculate and output command data suitable for each control object connected to the
各指令データ計算手段10Cは、専用の入出力インターフェース10Dを通して造形テーブル4のモータ制御装置4Cと、レーザ照射装置6のレーザ制御装置6Cと、切削装置7の駆動機構のモータ制御装置7Cと、ヒュームコレクタ3Aのヒュームコレクタ制御装置3Cとにそれぞれ指令データを出力する。また、増設機器9の指令データ計算手段10Cは、増設機器9に対する指令データを通信制御手段10Eに出力する。 Each command data calculation means 10C includes a motor control device 4C for the modeling table 4, a laser control device 6C for the laser irradiation device 6, a motor control device 7C for the driving mechanism of the cutting device 7, and a fume through a dedicated input / output interface 10D. Command data is output to the fume collector controller 3C of the collector 3A. Further, the command data calculation means 10C of the extension device 9 outputs the command data for the extension device 9 to the communication control means 10E.
通信制御手段10Eは、ネットワーク通信装置50に与える増設機器9の通信条件がNCプログラムのマクロプログラムにプログラムされているときは、NCデータ生成手段10Bから指令データ計算手段10Cを通して送られてくる上記通信条件をネットワーク通信装置50に設定登録する。実施の形態の制御装置10におけるネットワーク通信装置50は、通信システムの規格がイーサネット(登録商標)であって、通信条件は、具体的に、IPアドレス、ポート番号、送信データ数、ないし送受信の開始コードおよび完了コードである。
When the communication conditions of the additional device 9 to be given to the
通信制御手段10Eは、増設機器9の通信条件を設定後に、指令データ計算手段10Cから増設機器9に対する指令データを入力したときに、予め設定されている上記所定の通信条件に基づいてネットワーク通信装置50に対して入力した指令データを所定の送信データに変換させて増設機器9の増設機器制御装置9Cに送信させる。 When the communication control means 10E inputs the command data for the expansion device 9 from the command data calculation means 10C after setting the communication conditions for the expansion device 9, the network control device 10E The command data input to 50 is converted into predetermined transmission data and transmitted to the expansion device controller 9C of the expansion device 9.
通信制御手段10Eは、増設機器9からネットワーク通信装置50を通して、検出データ、測定データ、あるいは警報データのようなフィードバックデータ(受信データ)が送信されてくるときは、設定されている所定の通信条件に基づいて上記受信データをネットワーク通信装置50に受信させて利用可能なデータに変換させる。
The communication control means 10E, when feedback data (received data) such as detection data, measurement data, or alarm data is transmitted from the extension device 9 through the
通信制御手段10Eは、変換されたデータの種類に対応して予め決められている転送処理を行なう。例えば、増設機器9が三次元測定器である場合であって、ネットワーク通信装置50が測定データを受信したときは、通信制御手段10Eは、ネットワーク通信手段50に対して受信データを所定の形式の測定データに変換させてから、記憶手段10Aに対して測定データをNCプログラムのマクロプログラムのマクロ変数に格納するという方法でメモリまたは記憶装置40に測定データを保存させる。
The communication control means 10E performs a transfer process that is predetermined according to the type of converted data. For example, when the extension device 9 is a three-dimensional measuring device and the
次に、制御装置10の動作のうち、特に増設機器9と制御装置10との間のデータの転送に関する動作について、図4に示されるNCプログラム(マクロプログラム)の一例に基づいて説明する。ただし、図4においては、NCプログラムのいくつかのプログラムブロックは省略されている。また、“X”で示されている箇所は、実際のNCプログラムでは、数字が記述される。なお、NCプログラムの中に括弧で示されている文字は、NCプログラムの一部分ではなく、該当するプログラムブロックの意味を示している。
Next, among the operations of the
制御装置10に新しく増設機器9を接続する場合は、ネットワーク通信装置50の入出力ポートと増設機器制御装置9Cの通信装置の入力力ポートとがデータ通信線(LANケーブル)によって接続される。NCプログラムのマクロプログラムには、予めマクロプログラムの先頭から通信相手の増設機器9のIPアドレスなどの通信条件がプログラムされている。
When the expansion device 9 is newly connected to the
NCデータ生成手段10Bが通信条件の設定に関するマクロプログラムを解読してNCデータを生成したときは、NCデータ生成手段10Bは、生成したNCデータを増設機器9に対応する指令データ計算手段10Cに出力する。通信制御手段10Eは、入力した指令データに従って増設機器9の通信条件をネットワーク通信装置50に設定登録する。
When the NC data generating means 10B decodes the macro program related to the setting of communication conditions and generates NC data, the NC data generating means 10B outputs the generated NC data to the command data calculating means 10C corresponding to the extension device 9. To do. The communication control unit 10E sets and registers the communication condition of the extension device 9 in the
通信制御手段50は、次に指令データ計算手段10Cから出力されてくる指令データに従って開始コマンドを出力してネットワーク通信装置50に通信を開始させて、増設機器9の増設機器制御装置9Cに指令データを送信させる。その結果、制御装置10は、増設機器9をNCプログラムにプログラムされたとおりに動作させ、あるいは増設機器9に測定データのようなフィードバックデータを要求する。ネットワーク通信装置50は、送信処理が完了したら、受信処理を行なう。
The communication control means 50 then outputs a start command in accordance with the command data output from the command data calculation means 10C and causes the
通信制御手段10Eは、所定のタイミングで増設機器9から送信されてくるフィードバックデータをネットワーク通信装置50に受信させ、その受信データを制御装置10が扱うことができるデータ、通常は、送信前の元のデータに変換する。例えば、増設機器9が測定データをCSV(Comma-Separated Values)で出力する場合は、通信データを元のCSV形式のデータに変換する。通信制御手段10Eは、受信データを記憶装置40に記憶されているNCプログラムの受信データ用に設定しているマクロ変数に格納する方法でメモリまたは記憶装置40に保存させる。
The communication control means 10E causes the
記憶装置40に記憶されている測定データのような増設機器9から取得した受信データは、演算ユニットによって取り出すことができる。また、実施の形態の制御装置10においては、NCデータ生成手段10Bは、NCデータを生成する作業の合間に操作者の要求に対応して増設機器9から受信したデータを表示装置30に表示するようにすることができる。
Received data acquired from the extension device 9 such as measurement data stored in the
以上のとおり、実施の形態の金属積層造形装置の制御装置は、NCプログラムにプログラムされた通信条件を汎用のネットワーク通信装置に設定することができる。本発明の金属加工機械の制御装置は、すでにいくつかの例が示されているが、図面に具体的に示されている実施の形態の制御装置に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変形することができる。 As described above, the control device of the metal additive manufacturing apparatus of the embodiment can set the communication conditions programmed in the NC program in the general-purpose network communication device. Several examples of the control apparatus for the metal working machine of the present invention have already been shown, but the present invention is not limited to the control apparatus of the embodiment specifically shown in the drawings, and departs from the technical idea of the present invention. It can be deformed as long as it is not.
本発明は、金属加工機械に利用できる。本発明は、金属加工機械におけるNC装置を含む制御装置が備える汎用のネットワーク通信装置によって接続する周辺機器または付属装置を任意に増設することを容易にする。本発明は、金属加工機械の発展に寄与する。 The present invention can be used for metal processing machines. The present invention makes it easy to arbitrarily add peripheral devices or accessory devices to be connected by a general-purpose network communication device provided in a control device including an NC device in a metal processing machine. The present invention contributes to the development of metal working machines.
1 機械本体
2 不活性ガス供給装置
3 不活性ガス排出装置
3A ヒュームコレクタ
3C ヒュームコレクタ制御装置
4 造形テーブル
4B 駆動装置(モータドライバ)
4C モータ制御装置
4M サーボモータ
4W W軸駆動機構
5 リコータヘッド
6 レーザ照射装置
6A レーザ光源
6B ガルバノスキャナ
7 切削装置
7X X軸駆動機構
7Y Y軸駆動機構
7Z Z軸駆動機構
8 材料供給装置
9 増設機器
9C 増設機器制御装置
10 制御装置
10A 記憶手段
10B NCデータ生成手段
10C 指令データ演算手段
10D 入出力インターフェース
10E 通信制御手段
20 入力装置
30 表示装置
40 記憶装置
50 ネットワーク通信装置
DESCRIPTION OF
4C Motor controller
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