JP2000207008A

JP2000207008A - ティ―チイン・システム

Info

Publication number: JP2000207008A
Application number: JP2000000188A
Authority: JP
Inventors: Christian Dilger; クリスティアン・ディルガー; Frieder Huben; フリーダー・フーベン
Original assignee: BARTA AG
Current assignee: BARTA AG
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2000-07-28
Also published as: AU1001000A; TW457411B; EP1018677B1; ES2259465T3; DE59913197D1; KR100752061B1; DE19900117A1; CN1259692A; CZ200021A3; US6290571B1; AU769460B2; ATE320032T1; CN1149456C; EP1018677A1; CZ301434B6; KR20000057715A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＣ工作機械の操作を容易にするティーチイ
ン・システムを提供すること。【解決手段】研削盤又はその他の工作機械のプログラ
ミング用の仮想ティーチイン・モジュール２はオペレー
タ用の表示パネルを有する。これはブランク乃至は工作
物２５及び工具２７，２８，２９を視覚表示するもので
ある。表示された要素は当該の操作要素により相互に任
意に変位することができる。生じる変位は仮想ティーチ
イン・モジュール２により記録され、機械制御プログラ
ムに翻訳され、又は、現存する機械制御プログラムが変
位に基づいて変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、機械制
御プログラムの生成、変更及び表示を少なくとも１つを
行うためのシステムであるティーチイン・システム、特
に、本発明は研削盤の制御プログラムの生成、変更及び
表示の少なくとも１つを行うためのシステムであるティ
ーチイン・システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械は、通常、プログラム制御され
る。即ち、工作物に行なわれる加工操作はプログラム制
御のもとで行われる。工具と工作物との間に相対運動を
生じさせるために、通常、複数個のＮＣ軸が設定され
る。例えば、研削ヘッドは、ＮＣ制御駆動装置（ＮＣは
数値制御を意味し、以下、「数値制御」を「ＮＣ」で表
す）を備えた適宜な直線ガイド上に支承されている。単
数個又は複数個のこのような軸を操作することによって
送り運動が生じる。例えば、ドリルに螺旋溝を研削する
場合は、工作物と工具との間に適当な相対運動を行わせ
るために、複数の運動成分を重畳することが必要であ
る。

【０００３】数値制御工作機械及びこのための制御プロ
グラムが知られている。例えば、欧州特許第０５３０３
６４Ａ１号明細書は、現在あるＮＣデータに基づきモニ
タに工作物を表示する対話式数値制御を開示している。
ＮＣデータの対話式変更は直接表示することができる。
こうしてデータ変更の影響を即座に目で知ることができ
る。システムは、記憶手段、演算手段、表示手段及び入
力手段を含む。モニタでの加工プロセスの表示に基づい
てＮＣデータを直接画面上で修正することができる。

【０００４】通常、ＮＣ機械のプログラミングには、使
用されるプログラム言語についても、また工作物の所定
の面の加工の際の特殊な条件についても、若干の知識を
必要とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題はＮＣ機
械の操作を容易にすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を達成するため
に、ティーチイン・システムは、機械制御用プログラム
の生成又は変更と視覚表示（視覚ディスプレー）とを行
うために、工作物と工具を視覚表示し、表示された前記
工作物及び表示された前記工具を相対運動をさせること
によって表示（ディスプレー）をマニピュレーション
し、このマニピュレーションに基づいて機械制御プログ
ラムを生成又は変更するティーチイン・モジュールを有
して構成されて成る。本発明に係るシステムは、例え
ば、適切なハードウエアにおいて実行されるプログラム
で構成することができるティーチイン・モジュールを有
する。ティーチイン・モジュールは工作物と工具との視
覚表示を好ましくは三次元で行なわせる。このことは、
機械制御プログラムが未だ得られていない場合でも可能
である。例えば、工作物から工具を加工形成することが
必要である場合を考えてみよう。その場合は、工作物と
して、例えば、ブランク又は加工未完の工具が表示され
る。ブランク又は部分的に加工された工具が、例えば、
ライブラリに用意され、ここから取り出すことができ
る。これとは別に、工具を製造するためのブランク又は
原材料を、ティーチイン・モジュールで、簡単な幾何学
的な基本形状、例えば、円筒体、直方体、立方体等にす
ることが可能である。工具、ブランク又は原材料を視覚
表示を所望の大きさ及び必要な寸法比で視覚的に表示す
るためにティーチイン・モジュールは適宜なスケーリン
グ機能を備えることができる。

【０００７】ティーチイン・モジュールは、利用者が指
定する工作物と工具との相互の相対運動を適宜な手動入
力で視覚表示するように構成されている。例えば、運動
を個別運動毎に又は所定の経路に従う運動として入力す
ることができる。経路の設定は、例えば、ライブラリに
用意された代表的な経路、例えば、直線、螺旋又はこれ
らに類似する経路に従って行なうことができる。この場
合も、やはり、スケーリング機能を付すことができる。
さらに、任意の段階的位置決め又は運動経路の任意の入
力ができるようにするのが適当であると思われる。この
場合は、手作業で入力された経路に関する平滑化機能を
付すことができる。

【０００８】ティーチイン・モジュールの１つの構成部
分は、ティーチイン・モジュールに入力された工具の表
示と工作物の表示との相対運動に基づいて、機械制御プ
ログラムを生成又は変更する。ティーチイン・モジュー
ルは、工具と工作物との間の相対運動によって生じる加
工の進行を、即ち、ブランクに、例えば、といし車によ
って形成されるであろう凹陥部を仮想的に表示している
間に、これと同時に、このような加工に相当する機械制
御データが生成される。こうして仮想ティーチインによ
り機械制御プログラムを生成することができる。機械制
御プログラムがすでにあるならば、仮想ティーチイン法
でこれを変更することができる。こうして対応の数値制
御工作機械の操作が著しく簡素化される。研削盤の軸の
運動順序及び速度並びに制御装置、例えば、ＳＰＳ制御
装置の入力（例えば、冷却剤弁又はといし車軸のオン及
びオフ）の状態変化を記述する機械制御プログラムを簡
単に実行することができる。このような機械制御プログ
ラムは、通常、機械軸の個別運動に関する一連の個別命
令（個別コマンド）及びＳＰＳ制御コマンドから成る。
プログラム行と、複数個のプログラム行から成るプログ
ラムブロックとは、空間の２点間の１以上の軸の運動を
制御する。そこで、仮想ティーチイン・モジュールは、
例えば、既存のプログラム行又は複数個のプログラム行
からなる既存のブロックの変更、新しいプログラム行又
はブロックの追加及び現存するプログラム行又はブロッ
クの消去を行うことができる。

【０００９】そのために、仮想ティーチイン・モジュー
ルは、工作物データを記憶し、工具データを記憶し、か
つ、工具と工作物の間の相対運動に関する作業命令を記
憶するように構成された記憶手段を有することが好まし
い。そのために、例えば、ハードウエア技術に基づいて
現存する記憶装置は、適切なコンピュータによって処理
される対応のプログラム又はプログラムセクションの管
理下に置かれる。また、このコンピュータは、対応のプ
ログラムセクションと、プログラム又はプログラムセク
ションとを処理するハードウエアが属する演算手段を具
備する。演算手段は、記憶手段内にあって記憶手段によ
って与えられる作業命令を処理し、作業命令が定める相
対運動に従って工具が行なう工作物の加工に対応するよ
うに、作業命令に基づいて工作物データ及び工具データ
に双方又は一方を変更又は追加する。こうして、例え
ば、材料の減少及び工具摩耗をモデル化することができ
る。これは、表示装置及びデータを表示装置にグラフ的
に目で見られるようにするための適宜なプログラムを含
む表示手段により表示される。入力手段を工具と工作物
の間の所望の相対運動を検出するために使用する。この
相対運動は対応の作業命令に変換され、この作業命令は
記憶手段によって記憶又はバッファメモリに記憶され
る。入力手段は、入力装置と、仮想の入力ボタン等が表
示される再生装置とを含むことができる。

【００１０】また、有利な実施形態では、こうして生成
された作業命令を機械制御プログラムに変換する変換手
段を設ける。これとは別に、変換を省略することができ
るように、作業命令が機械制御プログラムに直接対応す
るようにすることができる。

【００１１】仮想ティーチイン・モジュールが与える表
示に基づいて処理が行われると、機械制御プログラムの
生成及び変更の双方又は一方が行われる。これは機械制
御プログラムの実質的な変更のみならず、個々のプログ
ラム行に割当てられたデータの変更も含む。

【００１２】例えば、特別の入力装置又は画面に表示さ
れる入力領域と組み合わされた入力装置によって形成さ
れる入力手段は、個々の機械軸用の操作盤と、機械軸と
一致せずにコンフィギュレーション可能な軸用の操作盤
とを具備することができる。これは操作を一層簡素化す
る。

【００１３】ティーチイン・モジュールを、入力された
加工内容を映画のように表示することができるシミュレ
ーション・モジュールに含めるかこれに接続することが
できる。有利な実施形態では、シミュレーションを、必
要に応じて、段階的に実施することができ、かつ、スロ
ーモーション式又はクイックモーション式に行なうこと
ができる。必要ならば、シミュレーションを中断して、
ティーチイン・モジュールで修正することができる。

【００１４】また、視覚表示に基づいて、結果として生
じる工作物寸法を決定することができる手段を設けるこ
とが好ましい。このような手段は、例えば、カーソルか
ら成り、これによって工作物の各点を任意に選択するこ
と、即ち、各点に応答することができる。そして、その
際、この手段は各点間の寸法関係を決定する。

【００１５】表示手段が示す表示は、工作物の仮想構造
を立体的に観察者に伝えるために、三次元表示になって
いることが好ましい。本発明に係るシステムは、例え
ば、別設のコンピュータで操作し又はＮＣ制御機械の制
御部に組み込むことができる。前者の場合は、ＮＣ制御
機械用ＮＣプログラムを対話式に作成し、次いで、こう
して作成されたプログラムを従来のＮＣ機械に伝達する
ようにすることができる。そのためにデータ媒体又はデ
ータ線が使用される。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明を図面を参照して実施形態
に基づいて説明する。

【００１７】図１に機械制御プログラムの生成、変更及
び視覚表示のために使用されるティーチイン・システム
１を示す。ティーチイン・システム１は、機械制御プロ
グラムを対話式に作成するために使用されるティーチイ
ン・モジュール２を有する。ティーチイン・モジュール
２は、コンピュータプログラム及びこれが関わるハード
ウエアから成る。コンピュータプログラムは、図１にブ
ロック５により概略図で表示したデータ及び機械制御プ
ログラムに作用するように構成されたプログラム部分
（ブロック）４を有する。ティーチイン・モジュール２
は、図３に示すように、衝突モジュール２ａ及び時間計
算モジュール２ｂを有する。衝突モジュール２ａは、工
作物を加工する（切削・研削する）ために工具が接触す
るという意味での接触とは異なった、工具と工作物との
望ましくない衝突を検出するために使用される。また、
時間計算モジュール２ｂは、機械制御プログラムを実際
に実行して加工時間を決定するために使用される。例え
ば、未加工の工作物を表すデータを含むブロック６から
ティーチイン・モジュール２へデータを送ることができ
る。ブロック６の出力データがブロック５に送られる
と、このデータはブロック５からブロック４へ送られ、
表示及び表示の操作を行う。このデータは、デスプレー
の操作に基づいて、所望のデータレコード及び所望の機
械プログラムが生成されるまで、ブロック５のデータ及
び機械プログラムに逆作用する。このプログラムは図１
にブロック７で示すように、機械制御プログラムとして
出力される。

【００１８】図２が示すように、ティーチイン・モジュ
ール２は演算ユニット１１を構成する制御及び処理ユニ
ットを備えたコンピュータ、記憶装置１２、モニタ（表
示装置）１４及び入力装置１５を含む。記憶装置１２
は、演算ユニット１１で実行する演算手段であるプログ
ラム１６のセグメントと共に、工作物データ、工具デー
タ及び工具と工作物の間の相対運動を示す命令を記憶す
るための記憶手段である記憶ユニット１７を構成する。
プログラム１６の別のセグメントは、モニタ１４と共
に、工作物、工具及び工作物と工具の相互の相対位置を
視覚的に表示するための表示手段１８を構成する。ティ
ーチイン・システム１の操作は、プログラム１６の更に
別のセグメントと入力装置１５及びモニタ１４との組合
わせで行なわれる。当該のプログラムセグメントは入力
装置１５及びモニタ１４と共に入力手段１９を構成す
る。以上述べたティーチイン・モジュール２は次のよう
に動作する。

【００１９】一例として、差し当たり機械制御プログラ
ムが未だないものとする。従って、ブロック６からティ
ーチイン・モジュール２に送られるデータは、未加工状
態の工作物及び少なくとも１個の選択された工具を記述
する。この工具は、工作物と共にブロック４における表
示手段１８によってモニタ１４に示される。次に、入力
装置によって工作物の表示及び工具の表示の運動が設定
される。またＳＰＳ制御命令を入力するか又は前もって
設定することができる。この制御命令は、例えば、冷却
剤弁のオン及びオフを含む。表示の運動及びＳＰＳ制御
命令の入力は、モニタ１４に示される入力メニュー又は
その他の表示と組合わせられて、キーボード入力によっ
て、好ましくは、ジョイスティック入力又はマウス入力
によって行うことができる。生じる運動がデータとして
記録され、ＮＣ機械用制御ステートメント（制御命令）
に翻訳される。こうして、ブロック５で機械制御プログ
ラムが順次に形成される。工作物と工具がすべての所望
の位置を通過すると、ティーチイン操作が終了し、機械
制御プログラムが工作物表示と工具表示の相対運動の軌
跡によってほぼ確定され、こうしてできた機械制御プロ
グラムがブロック７へ出力される。次いで、機械制御プ
ログラムを工作機械に直接伝達し、工作機械でこの制御
プログラムを実行するようにすることができる。

【００２０】プログラムを実行する工作機械の機械運動
（軸配列）及び機械の形状寸法に応じて、対応のデータ
をコンフィギュレーションメニューで確定することがで
きる。その他のコンフィギュレーションデータ、例え
ば、工具（といし車）の形状寸法と配列の記述並びに工
作物及び固定手段（チャッキング手段）の形状寸法を外
部からインタフェースを介して指定することができる。
例えば、これをデータ媒体が書き込むことが可能であ
る。書き込まれたデータは入力データを成し、これに次
のデータが含まれる。ａ）工具データ：工具の形状寸法の記述、特に、工具と
して使用されるといし車の形状寸法と機械に取付けた時
のその位置。特に、図４に示すように、個々のといし車
をといし車セットに統合することができる。このデータ
は、現存する又は必要に応じて利用されるデータファイ
ルに格納することができる。また、ティーチイン・シス
テムの一部であり又は必要に応じて利用されるデータバ
ンクにデータを格納することができる。なお、図４に示
すように、といし車２８は、規準縁と、この規準縁とと
いし車との距離Ｌ_Ｚ２と、といし車の半径２ｘＲ
_２と、といし車の形状とによって規定されるものであ
る。ｂ）固定手段データ（チャッキング手段データ）：工作
物の固定手段（チャッキング手段）の形状寸法の記述。
このデータもデータファイル又はデータバンクに格納す
ることができる。ｃ）工作物データ：工作物のブランクの形状寸法の記
述。このデータはデータファイル又はデータバンクに格
納されていたものである。これとは別に、又は、追加的
にブランクの形状寸法を単純な幾何学的形状から導き出
すことができる。ｄ）機械制御プログラムデータ（もしあるならば）：使
用するＮＣプログラムの記述。このプログラムはデータ
ファイルとして存在するか又は通信用インタフェースに
よりデータ媒体又はデータ線を介してティーチイン・シ
ステムへ送ることができる。ｅ）機械データ：使用する機械の形状寸法及び軸構成の
記述。出力データに下記を含む。ａ）修正された機械制御プログラムデータ：変更された
又は新たに作成された機械制御プログラムがデータファ
イルとして出力される。ティーチイン・システムが工作
機械の一部であるならば、データファイルは機械制御部
へ直接伝達される。ティーチイン・システムが工作機械
から離して配設したコンピュータの一部であるならば、
データファイルはデータ線又はデータ媒体を介して機械
制御部へ伝達することができる。ｂ）画面：機械制御プログラムの実行及び変更が材料切
削と共に画面に図形で表示される。機械内部に望ましく
ない衝突があれば警報を出し、その部位のプログラムを
中断することができる。必要ならば、衝突が起こったプ
ログラム行をログデータファイルに書き込むことができ
る。ｃ）生成された工作物モデル：生成された工作物モデル
をＣＡＤシステム又は更に処理を行うためのその他のシ
ステムへ伝達することができる。

【００２１】仮想ティーチイン・システムの操作を更に
明らかにするために、システムのデータフローの概略図
を図３に示す。なお、１つのプログラムセグメントだけ
を示している。仮想ティーチイン・システムと他のシス
テム構成部分との連絡及びシステムの開始は、詳しく図
示しない上位のプログラムによって行われる。例えば、
生成された機械制御プログラムの機械への伝達もこれに
含まれる。

【００２２】ハードディスク記憶装置の現存し、又は、
場合によってはまだ断片状の機械制御プログラムから又
は連続的なデータのフローとして到来する機械制御プロ
グラムから、演算手段である処理モジュール（プロセシ
ングモジュール）１６（演算手段及び処理モジュールは
プログラムである）で機械軸の移動経路が生成される。
図３ではこれが５つの異なる軸Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ及びＣに
ついて示されている。また、処理モジュール１６は機械
の形状寸法及びその運動、といし車の形状寸法、固定手
段（チャッキング手段）並びに工作物の形状寸法に関す
るデータを受け取る。更に、処理モジュール１６は、入
力手段に接続されており、利用者はこの入力手段によっ
て操作を行ない、処理を中止又は継続し、必要ならば、
プログラム行又はブロックを適宜に追加、消去又は変更
することができる。処理モジュール１６は、これらのデ
ータから工作物モデルを作成し、衝突観察を行ない、必
要な加工時間を計算する。加工時間は、衝突観察及び工
作物モデルと共に、表示手段によって視覚表示される。
生成された移動経路は、記憶手段へ送られてハードディ
スクに記録される。移動経路を機械制御プログラムとし
て機械に伝達するか、機械制御プログラムに変換した上
で機械に伝達することができる。

【００２３】図５に機械の概略平面図を示す。機械はベ
ッド２１を有し、その上に工作物受台２２が垂直軸Ｃの
周りに矢印Ｃ’で示すように旋回し得るように支承され
る。また工作物受台２２は別のＮＣ軸Ｘにより水平方向
に移動調整することができる。さらに、工作物受台は、
例えば、ドリルのような工作物２５を保持するための保
持装置２４を担持する。必要な場合、保持装置２４に、
別のＮＣ軸Ａを有する回転位置決め装置を設けることが
できる。

【００２４】また工作物受台２２の近傍に、１個以上の
複数個のといし車（図５では３個）２７，２８，２９を
担持する研削ヘッド２６が設けられている。必要に応じ
て、研削ヘッド２６の軸心と研削主軸（保持装置２４の
軸心、換言すれば、保持装置２４に取り付けられた工作
物２５の中心軸）とを交わらせるために、研削ヘッド２
６をこれと平行なＮＣ軸Ｚ方向とＣ軸に平行な軸Ｙ（Ｎ
Ｃ軸Ｙ）方向に直線的に移動することができる。工作物
２５は、工具の一例であるといし車２７，２８，２９に
対してＸ’軸方向へ移動調整されるが、工作物２５を工
作物受台２２に対して直線上に移動させることはでき
ず、工作物２５のＸ’軸方向の移動は、Ｚ方向の運動
（研削ヘッドの運動）とＸ方向の運動（工作物受台の運
動）とを合成して行なうようになっている。

【００２５】このＮＣ機械の対話式ティーチイン・プロ
グラミングのために仮想ティーチイン・モジュールが使
用される。その操作盤３１を図６に示す。この操作盤３
１は、表示手段１８によりモニタ１４に表示するもので
ある。操作盤３１は、複数個の操作キーボード３２と表
示領域３３を含む。操作キーボード３２は研削盤のＮＣ
軸を選択するための操作キーＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃを含
む。操作キー”＋”及び”−”並びに高速モード用の”
Ｅ”は運動の制御に使用される。現在の送り増分を直線
増分又は角増分の形で調整することができる。繰返しキ
ーＲｅＤｏは事前に消去された増分を再び回復する。別
の操作キーであるキーＵｎＤｏは最後に入力された増分
を消去する。また軸を更に選択するために、コンフィギ
ュレーション可能な軸Ｋを表示する操作キーＫが設けら
れている。この軸は実際にあるＮＣ軸と異なるものであ
り、実際にある種々の機械軸Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃの運動
を合成して構成することができる。

【００２６】すべての運動は空間の２点間の直線運動と
して行われる。角座標の変更は線形の角変化で表され
る。機械軸の運動を１つの軸の運動として又は複数個の
軸の同時運動として行うことができる。個別の運動の場
合は、１つの軸が選択され、選択された送りと増分運動
の繰返し数とに応じて、対応の距離だけ運動させられ
る。複数個の軸の同時運動は各軸の運動が続いて生じる
ことで説明することができる。その場合、「多軸運動」
モードがオンになり、各軸は逐次所望の終点へ移動す
る。続いて「多軸運動」モードがオフになる。「多軸運
動」の接続以後、関連する全ての軸の直線運動が同時に
統合されて所望の移動を行うことになる。

【００２７】機械軸の個別運動を統合する代わりに、場
合によっては、「コンフィギュレーション可能な軸」を
利用することもできる。これは機械軸によって合成され
る。ただし、コンフィギュレーション可能な軸は本物の
軸としては存在しない。この軸に沿った運動は、単数個
又は複数個の機械軸の同時運動によって生成しなければ
ならない。多くの場合、コンフィギュレーション可能な
軸を工作物の中心軸に設定することが好ましい。こうし
て、工作物の軸に平行に工具（といし車）を運動させる
ことが可能である。従って、図５で明らかなように、こ
の軸に沿ったといし車の運動は常に工作物の縦軸と平行
であり、この運動のためには、最早、２つの機械軸の複
合運動をプログラムする必要はない。コンフィギュレー
ション可能な軸は１つの機械軸のように操作される。尤
も、機械制御プログラム（ＮＣプログラム）ではこの運
動は現存する機械軸で行われる。

【００２８】コンフィギュレーション可能な軸の定義は
構成データファイルによって与えられる。この構成デー
タファイルはメニューを介して修正（変更）することが
できる。こうして、コンフィギュレーション可能な軸を
種々の機械構成に又は特殊な工具若しくは工作物の必要
条件に容易に適応させることができる。その場合、それ
ぞれのコンフィギュレーション可能な軸が空間にどのよ
うに整列され、この軸が機械軸にどのように連結される
かが決められる。

【００２９】といし車セットと工作物を機械領域を通っ
て移動する時に、衝突が起こることがある。衝突は次の
ように区分することができる。・高速モードでのといし車と工作物との衝突・といし車と工作物受台又は固定手段（チャック手段）
及びその他の機械部品との衝突・工作物と機械部品又はといし車の非削部分との衝突・工作物と研削にあずかっていないといし車との衝突

【００３０】このような衝突は、特に、現存するＮＣプ
ログラムを解析するときに注意が要る。個別段階処理に
おいても連続処理においてもＮＣプログラムを実行する
時は、衝突観察を組み込むことができる。しかし衝突観
察は必ず組み込まれなければならない訳でなく、従っ
て、システムでは選択的なものである。

【００３１】衝突観察を行うために２つの異なる操作方
式が可能である。ａ）オンライン・モード：衝突計算の際に図形が表示さ
れ、材料切削（材料研削）が更新される。衝突が生じる
と、プログラム処理が停止し、警報が出される。ｂ）オフライン・モード：衝突計算が図形なしで行なわ
れ、衝突がログデータファイルへ出力される。

【００３２】所望の工作物運動の記録の仕方が図７乃至
１４に示されている。例えば、記録は、現存する機械制
御プログラムから出発する。このプログラムをシミュレ
ーション操作によって視覚表示することができる。その
ために、図１２に示す操作盤が使用される。この操作盤
はモニタに表示される。シミュレーションの結果は、例
えば、図１０に示す工作物図として表される。オプショ
ンで、図１１に示すように全機械の図に切換えることが
できる。加工の結果が希望通りであれば、ＮＣプログラ
ムを変更しないでおくことができる。変更しようとする
場合は、所望の場所でシミュレーション操作を中断し、
仮想ティーチイン操作方式に変更することができる。こ
れを図１３及び１４に示す。図１２の操作盤に付設され
た図１４の操作盤は、といし車及び工作物の双方又は片
方の運動を記録するのに用いられる。この運動を、入力
装置、例えば、ジョイスティック又はマウスで入力する
ことができる。操作キーボードの「記録」を押すと、入
力された運動が機械制御プログラムの１以上行及び所属
のデータに翻訳される。

【００３３】連続シミュレーション操作（図１２による
操作）の際に機械制御プログラムが連続的に処理され、
利用者は下記の動作を始めさせることができる。ａ）機械制御プログラムの実行のスタート又は継続：キ
ー５１を押すことによって、実行が処理がスタートされ
るか一時停止の後に継続される。ｂ）機械制御プログラムの実行の一時停止：キー（一時
停止キー）５２を押すことによって、実行が中断される
が、その後実行を継続することができる。ｃ）機械制御プログラムの実行の終了：キー５３を押す
ことによって、実行が終了され、新たなスタートをする
場合にだけ再開することができる。ｄ）機械制御プログラムの実行の早送り：キー５４を押
すことによって幾つかのプログラム（プログラム文）を
飛び越す。必要ならば次の加工操作へ飛び越すことがで
きる。ｅ）機械制御プログラムの実行の早戻り：キー５５を押
すことによって幾つかのプログラム（プログラム文）が
巻き戻される。必要ならば前の加工操作へ飛び越すこと
ができる。その場合は、図形が対応の操作だけ戻され、
工作物は機械制御プログラムの対応の行で実行された時
の姿で表示される。加工時間も同様に戻される。ｆ）キー５６を押すことによる機械空間のある図とない
図との間の切換え（例、図１１参照）

【００３４】一時停止キー５２を押すことによって機械
制御プログラムの個別段階実行を始めることができる。
図１３に示すように、といし車２７が現在の位置に留ま
り、現在の機械制御プログラム行及びこれまでに経過し
た加工時間が表示される。図１４を参照して、下記の動
作を行うことができる。ａ）個別段階前進：キー６１を押すことによって次のプ
ログラム行の実行が行なわれる。図形と加工時間が更新
される。ｂ）個別段階後退：キー６２を押すことによってプログ
ラムに処理が１行だけ戻される。図形と加工時間が更新
される。即ち、存在する材料研削が取り消され、研削時
間が戻される。ｃ）スタート／記録：キー６３を押すことによってシス
テムが記録モードになる。手操作で設定されたすべての
機械運動が直ちに記録され、記憶される。この場合も図
形が更新される。ｄ）停止／記録：キー６４を押すことによって記録モー
ド及び従って利用者が設定した運動の記録が終了する。

【００３５】シミュレーション及びティーチイン・モジ
ュールの双方又は一方が加工時間を計算し、プログラム
のスタート以後に経過した研削時間を状況表示行で出力
する。研削時間は機械制御プログラム行が実行される毎
に更新される。衝突観察の場合のようにオフライン・モ
ードとオンライン・モードが区別される。即ち、加工時
間を直接表示し又はデータファイルに書き込むことがで
きる。また、現在のプログラム行と機械軸の実際位置が
表示される。

【００３６】必要に応じて、機械制御プログラム行を図
形操作により直接又は間接に入力することができる。そ
れに対応してＳＰＳ状態が調節される。例えば、といし
車軸又は冷却剤弁をオン及びオフすることができる。図
１５に示すように、これらの状況をＳＰＳ状態モニタに
示すことができる。即ち、状態モニタはＳＰＳ入力及び
出力の現状を示す。出力の状態は適宜な操作要素によっ
て変更することができ、その際、この変更が現在のＮＣ
プログラムに伝達される。

【００３７】工作物モデルと機械及びといし車モデルと
をマウスを用いて随時計測することができる。その場
合、面又は辺をクリックすることによって空間の点が選
択され、それらの相互の間隔又は角が画面に出力され
る。

【００３８】１つの平面によって工作物の二次元断面図
を作成することができ、続いてこれを計測することがで
きる。この平面は任意に又は周辺条件に従って、例え
ば、Ｘ軸に平行に選定することができる。こうして、例
えば、工作物の長手方向軸に対して垂直な断面で切削領
域（研削領域）のみぞ幅又はレークアングルを計測する
ことができる。

【００３９】必要な場合、空間を通るといし車の運動に
よって生じる（掃引される）表面をマニピュレーション
することにより所望の工作物をモデル化することができ
るようにするのが望ましい。といし車の軌跡（掃引面）
は、移動し回転し得る１つの容積（立体形（三次元構
造））になる。周辺条件によってこの立体形の移動及び
回転を制限すること、例えば、少なくとも１点で工作物
と接触するまでに１つの座標軸に沿った該立体の移動を
制限することができる。接触面は、例えば、平面であっ
てもよい。続いて、所定の切削深さが得られるように、
例えば、この立体形を対応の値だけ工作物の中へ垂直に
移動することができる。このモデル化方式で所望の機械
制御プログラムが完全に生成され又は完成する。

【００４０】研削盤又はその他の工作機械のプログラミ
ング用仮想ティーチイン・モジュールは利用者用図示パ
ネルを具備する。これは素材、工作物及び工具の少なく
とも１つの仮想表示を行うものである。表示された諸要
素を適宜な操作要素により相互に任意に変位することが
できる。生じた変位が仮想ティーチイン・モジュールに
よって記録され、機械制御プログラムに翻訳され、又は
現存する機械制御プログラムが変位によって変更され
る。

【００４１】本発明に基づくティーチイン・システムは
次の特徴を有する。（１）機械制御用プログラムの生成又は変更と視覚表
示とを行うために、工作物と工具を視覚表示し、表示さ
れた前記工作物及び表示された前記工具を相対運動をさ
せることによって表示をマニピュレーションし、このマ
ニピュレーションに基づいて機械制御プログラムを生成
又は変更するティーチイン・モジュールを有すること。（２）前記ティーチイン・モジュールは、加工状態の前
記工作物を示す工作物データを記憶し、前記工具を示す
工具データを記憶し、前記工具と前記工作物の間の１以
上の相対運動を示す命令を記憶するように構成された記
憶手段と、前記相対運動に基づいて前記工具が行う前記
工作物の加工に対応するように、前記工作物データ、前
記工具データ並びに前記工作物及び前記工具の位置の少
なくとも１に関するデータを、前記命令に基づいて、変
更するように構成された演算手段と、前記工作物データ
及び前記工具データに基づいて前記工具及び前記工作物
及び前記相対運動を視覚表示するように構成された表示
手段と、前記表示手段によって表示される前記工具と前
記工作物との間の相対運動を変更し、これに応じて該相
対運動を示す命令を変更するように構成された入力手段
とを有すること。（３）前記命令を機械制御プログラムに変換するための
変換手段が設けられていること。（４）前記命令が機械制御プログラムを構成する一連の
プログラムコマンドから成ること。（５）前記表示をマニピュレーションして機械制御プロ
グラムを変更すること。（６）前記機械制御プログラムを変更する際に、前記工
作物及び前記工具の少なくとも一方の運動の方向、経路
及び速度の少なくとも１に関する情報又はデータを変更
すること。（７）前記変換手段は前記演算手段の一部であること。（８）前記記憶手段、前記演算手段、前記表示手段及び
前記入力手段は、それぞれ、コンピュータの使用部分を
制御するプログラム又はプログラムセグメントを含むこ
と。（９）前記入力手段は、手作業による入力インタフェー
スとして構成された入力装置と、操作盤と、該入力装置
及び該操作盤操作用のプログラム又はプログラムセグメ
ントとを有し、該操作盤は、表示装置により再生される
操作用のキーボード及び表示領域を備えた表示部である
こと。（１０）前記操作キーボードの各々に対応の機械軸が割
当てられていること。（１１）前記操作用のキーボードは、複数の機械軸運動
から成る運動を決定するコンフィギュレーション可能な
軸を割当てることができること。（１２）記憶手段が１以上の前記工作物及び１以上の前
記工具を示すデータを含むライブラリを具備すること。（１３）表示手段がＳＰＳ機械制御プログラムのすべて
の入力及び出力の現状を視覚表示するＳＰＳ状態モニタ
を具備すること。（１４）現存する機械制御プログラムに相当する工作物
の機械加工操作を視覚表示するシミュレーション・モジ
ュールを更に具備すること。（１５）前記シミュレーション・モジュールは前記ティ
ーチイン・モジュールの一部を成すこと。（１６）前記シミュレーション・モジュールは、操作盤
を有し、該操作盤は、前記表示装置によって再生され
る、操作キーボード又は該操作キーボード及び他の表示
盤を備えた表示部であること。（１７）前記シミュレーション・モジュールは、シミュ
レーションの中止、繰返し、加速、減速又は段階的表示
を行なわせること。（１８）視覚表示が前記工具と前記工作物に限定され、
又は、機械領域を表示すること。（１９）視覚表示が計測可能であり、計測のために対話
式に利用し得るマーカが設けられていること。（２０）衝突モジュールを具備すること。（２１）時間計算モジュールを具備すること。（２２）前記工具が研削工具であること。（２３）当該ティーチイン・システムは研削盤の一部で
あること。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、機械制御プログラムの
生成、変更及び表示をティーチイン方式で行うことによ
って、ＮＣ機械の操作を容易にすることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】機械制御プログラムの生成、変更及び視覚表示
の少なくとも１つを行うシステムの概略図ブロックダイ
アグラムである。

【図２】ティーチイン・モジュールに含まれる個別要素
の概略図である。

【図３】ティーチイン・モジュールのデータフローのブ
ロック構成図である。

【図４】工具セットの１つの要素の概略図である。

【図５】研削盤及びその実際の軸及びコンフィギュレー
ション可能な軸の平面概略図である。

【図６】仮想の工具と仮想の工作物との間の所望の相対
運動を入力するための操作盤である。

【図７】仮想の工具と仮想の工作物における研削開始の
状態の表示を示す。

【図８】仮想の工具と仮想の工作物における研削状態の
表示を示す。

【図９】仮想の工具と仮想の工作物におけるＵｎＤｏの
時の状態の表示を示す。

【図１０】所望の加工操作の入力時の工具と工作物の画
面表示である。

【図１１】図７乃至１０による加工操作を実施するため
の機械の画面表示である。

【図１２】シミュレーション・モジュール用操作盤であ
る。

【図１３】シミュレーション実行中の画面表示を示す。

【図１４】図１３の画面表示の部分図である。

【図１５】ＳＰＳモニタの画面表示を示す。

【符号の説明】

１ティーチイン・システム２ティーチイン・モジュール２ａ衝突モジュール２ｂ時間計算モジュール４プログラム部分（ブロック）５ブロック６ブロック７ブロック１１演算ユニット１２記憶装置１４モニタ（表示装置）１５入力装置１６プログラム（処理モジュール，演算手段）１７記憶ユニット（記憶手段）１８表示手段１９入力手段２１ベッド２２工作物受台２４保持装置２５工作物（ドリル）２６研削ヘッド２７といし車（工具）２８といし車（工具）２９といし車（工具）３１操作盤３２キーボード３３表示領域５１キー５２キー５３キー５４キー５５キー５６キーＸ機械軸（軸）、操作キーＸ’ 軸Ｙ機械軸（軸）、操作キーＺ機械軸（軸）、操作キーＡ機械軸（ＮＣ軸）、操作キーＣ機械軸（垂直軸）、操作キーＣ’ 矢印Ｋ軸、操作キー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フリーダー・フーベンドイツ連邦共和国、デー−72116 メシンゲン、オット−ハーン−シュトラーセ９／２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機械制御用プログラムの生成又は変更と
視覚表示とを行うためのティーチイン・システムにおい
て、工作物（２５）と工具（２７，２８，２９）を視覚表示
し、表示された前記工作物（２５）及び表示された前記
工具（２７，２８，２９）を相対運動をさせることによ
って表示をマニピュレーションし、このマニピュレーシ
ョンに基づいて機械制御プログラムを生成又は変更する
ティーチイン・モジュール（２）を有することを特徴と
するティーチイン・システム。
【請求項２】前記ティーチイン・モジュールは、加工状態の前記工作物を示す工作物データを記憶し、前
記工具を示す工具データを記憶し、前記工具と前記工作
物の間の１以上の相対運動を示す命令を記憶するように
構成された記憶手段（１７）と、前記相対運動に基づいて前記工具（２７）が行う前記工
作物（２５）の加工に対応するように、前記工作物デー
タ、前記工具データ並びに前記工作物及び前記工具の位
置の少なくとも１に関するデータを、前記命令に基づい
て、変更するように構成された演算手段（１６）と、前記工作物データ及び前記工具データに基づいて前記工
具及び前記工作物及び前記相対運動を視覚表示するよう
に構成された表示手段（１８）と、前記表示手段によって表示される前記工具（２７）と前
記工作物（２５）との間の相対運動を変更し、これに応
じて該相対運動を示す命令を変更するように構成された
入力手段（１９）とを有することを特徴とする請求項１
に記載のティーチイン・システム。
【請求項３】前記命令を機械制御プログラムに変換す
るための変換手段が設けられていることを特徴とする請
求項２に記載のティーチイン・システム。
【請求項４】前記命令が機械制御プログラムを構成す
る一連のプログラムコマンドから成ることを特徴とする
請求項２に記載のティーチイン・システム。
【請求項５】前記表示をマニピュレーションして機械
制御プログラムを変更することを特徴とする請求項１に
記載のティーチイン・システム。
【請求項６】前記機械制御プログラムを変更する際
に、前記工作物及び前記工具の少なくとも一方の運動の
方向、経路及び速度の少なくとも１に関する情報又はデ
ータを変更することを特徴とする請求項５に記載のティ
ーチイン・システム。
【請求項７】前記変換手段は前記演算手段（１６）の
一部であることを特徴とする請求項３に記載のティーチ
イン・システム。
【請求項８】前記記憶手段（１７）、前記演算手段
（１６）、前記表示手段（１８）及び前記入力手段（１
９）は、それぞれ、コンピュータの使用部分を制御する
プログラム又はプログラムセグメントを含むことを特徴
とする請求項２に記載のティーチイン・システム。
【請求項９】前記入力手段（１９）は、手作業による
入力インタフェースとして構成された入力装置（１５）
と、操作盤と、該入力装置（１５）及び該操作盤操作用
のプログラム又はプログラムセグメントとを有し、該操
作盤は、表示装置（１４）により再生される操作用のキ
ーボード（３２）及び表示領域（３３）を備えた表示部
であることを特徴とする請求項２に記載のティーチイン
・システム。
【請求項１０】前記操作キーボードの各々に対応の機
械軸（Ｘ，Ｘ’，Ｚ，Ｃ）が割当てられていることを特
徴とする請求項９に記載のティーチイン・システム。
【請求項１１】前記操作用のキーボード（３２）は、
複数の機械軸運動から成る運動を決定するコンフィギュ
レーション可能な軸（Ｋ）を割当てることができること
を特徴とする請求項９に記載のティーチイン・システ
ム。
【請求項１２】記憶手段（１７）が１以上の前記工作
物及び１以上の前記工具を示すデータを含むライブラリ
を具備することを特徴とする請求項２に記載のティーチ
イン・システム。
【請求項１３】表示手段がＳＰＳ機械制御プログラム
のすべての入力及び出力の現状を視覚表示するＳＰＳ状
態モニタを具備することを特徴とする請求項２に記載の
ティーチイン・システム。
【請求項１４】現存する機械制御プログラムに相当す
る工作物の機械加工操作を視覚表示するシミュレーショ
ン・モジュールを更に具備することを特徴とする請求項
１に記載のティーチイン・システム。
【請求項１５】前記シミュレーション・モジュールは
前記ティーチイン・モジュールの一部を成すことを特徴
とする請求項１４に記載のティーチイン・システム。
【請求項１６】前記シミュレーション・モジュール
は、操作盤を有し、該操作盤は、前記表示装置（１４）
によって再生される、操作キーボード又は該操作キーボ
ード及び他の表示盤を備えた表示部であることを特徴と
する請求項１４に記載のティーチイン・システム。
【請求項１７】前記シミュレーション・モジュール
は、シミュレーションの中止、繰返し、加速、減速又は
段階的表示を行なわせることを特徴とする請求項１４に
記載のティーチイン・システム。
【請求項１８】視覚表示が前記工具と前記工作物に限
定され、又は、機械領域を表示することを特徴とする請
求項１又は１４に記載のティーチイン・システム。
【請求項１９】視覚表示が計測可能であり、計測のた
めに対話式に利用し得るマーカが設けられていることを
特徴とする請求項１又は１４に記載のティーチイン・シ
ステム。
【請求項２０】衝突モジュール（２ａ）を具備するこ
とを特徴とする請求項１に記載のティーチイン・システ
ム。
【請求項２１】時間計算モジュール（２ｂ）を具備す
ることを特徴とする請求項１に記載のティーチイン・シ
ステム。
【請求項２２】前記工具が研削工具であることを特徴
とする請求項１又は１４に記載のティーチイン・システ
ム。
【請求項２３】当該ティーチイン・システムは研削盤
の一部であることを特徴とする請求項１又は１４に記載
のティーチイン・システム。