JP2004227411A - 数値制御加工制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】数値制御加工に関して、加工動作のシミュレーションおよび実際の加工を効率的に実施する。
【解決手段】ＣＡＭ装置２０で作成されたＮＣデータは、シミュレーション装置４０によって、所定の箇所で複数の分割ユニットに分割される。シミュレーション装置４０は、分割ユニット毎に工作機械６０の加工動作シミュレーションを行う。シミュレーションにより加工動作が正常と判定された分割ユニットは、ＤＮＣ装置３０からコントローラ５０に送信され、工作機械６０による加工が実行される。シミュレーションにより加工動作が異常と判定された場合には、異常の旨をユーザに通知する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数値制御による加工動作をシミュレーションするとともに、当該加工動作を実施する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、数値制御による加工動作を、加工具および被加工物の３次元データを用いて、コンピュータによってシミュレーションする技術が知られている。シミュレーションにより、加工具と被加工物との干渉などの異常を事前に調べることができ、シミュレーション結果に基づいて、実際に加工動作をしたときの不具合を防止することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１５０３４７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２６８９１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来、シミュレーションは、加工動作に先だって実施しておく必要があるため、シミュレーションから加工動作完了までの工程時間が長時間になっていた。たとえば、プレス型のような大型の金型の場合には、加工するのに５０時間程度が必要であり、シミュレーションには５時間程度を要している。このため、シミュレーションに要する時間だけ、加工工程が長引き、コスト増の要因ともなっている。また、一旦、シミュレーションが完了した後に、シミュレーションの対象となる加工具や被加工物の形状等に修正が施されると、シミュレーションをやり直す必要があるため、さらに工程が長時間化していた。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる「数値制御加工制御システム」を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、数値制御データに従って被加工物を加工する工作機械と、前記工作機械に前記数値制御データを送信する数値制御データ送信手段と、を含む数値制御加工制御システムにおいて、前記数値制御データを所定の箇所で複数の部分に分割する数値制御データ分割手段と、前記数値制御データの各部分ごとに、前記工作機械による前記被加工物の加工動作のシミュレーションを行う手段と、を備え、前記シミュレーションにより正常と判定された前記数値制御データの部分が、順次前記工作機械に送信され、前記被加工物の加工が実施される。
【０００７】
これによれば、シミュレーションと加工とが並行して実施されるため、数値制御データ全体のシミュレーションを待たずに加工でき、工程時間の短縮化が図られる。
【０００８】
また、他の発明は、前記シミュレーションにより前記加工動作に異常が発生すると判定された場合に、異常を通知する手段を備える。
【０００９】
また、他の発明は、前記シミュレーションにより前記加工動作に異常が発生すると判定された場合に、異常が発生する前記数値制御データの箇所を通知する手段を備える。
【００１０】
また、他の発明は、前記数値制御データ分割手段は、前記被加工物の加工に用いられる加工具と前記被加工物とが離れている状態を指令する箇所において、前記数値制御データを分割する。
【００１１】
これによれば、シミュレーションにより異常が発見された場合に、既に送信済みの数値制御の部分について、最後まで加工を実施させた後、加工を中断することにより、中断時に干渉や工具が停止したことにより発生する切削痕がない状態で工作機械を停止されることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。
【００１３】
図１は、実施形態に係る工作機械制御システム１０の全体構成を示す。本発明の具体的なシステム構成については、様々な態様を取りうる。下記の構成はその一例である。ＣＡＭ装置２０、直接数値制御装置（以下、ＤＮＣ装置という）３０、シミュレーション装置４０、およびコントローラ５０は、ＬＡＮ７０に接続され、必要に応じて情報通信が可能である。工作機械６０は、コントローラ５０に接続され、コントローラ５０から送信される制御信号に従って、搬送ライン６２によって搬送されるパレット６４に載置された被加工物６６を加工具６８を用いて加工する。
【００１４】
なお、本実施形態では、一組のコントローラ５０および工作機械６０によって、加工工程の全てを実施するが、搬送ライン６２に沿って、複数組のコントローラ５０および工作機械６０を設け、各加工工程に応じて、加工に適した工作機械６０に被加工物６６を搬送したのち、加工を実施してもよい。
【００１５】
ＣＡＭ装置２０は、ＣＰＵならびにＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶装置を備えたコンピュータを主体とし、キーボードを始めとする入力装置２２およびディスプレイから成る表示装置２４を備える。ＣＡＭ装置２０は、図示を省略するＣＡＤシステムから供給される被加工物のＣＡＤデータに基づいて、工作機械５０を動作させるための数値制御データ（以下、ＮＣデータという）を作成する。
【００１６】
具体的には、まず、被加工物のＣＡＤデータに基づいて、必要な加工具の種類、加工範囲などの加工条件が設定される。なお、各加工具は加工具識別情報により特定可能である。次に、加工条件に従って加工具径路（加工時に加工具がたどる移動経路）データが作成される。なお、加工具は必要に応じて複数選ばれ、各加工具毎に加工具経路データが作成される。各加工具識別情報には、対応する加工具経路データが関連づけられる。最後に、加工具径路データが、工作機械に理解できる形式（ＮＣデータ）に変換される。使用する加工具の加工具識別情報およびＮＣデータは、ＬＡＮ７０を介して、ＤＮＣ装置３０に送信される。
【００１７】
ＤＮＣ装置３０は、ＣＰＵならびにＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶装置を備えたコンピュータを主体とし、キーボードを始めとする入力装置３２およびディスプレイから成る表示装置３４を備える。
【００１８】
ＤＮＣ装置３０には、ＣＡＭ装置２０から加工具識別情報およびＮＣデータが転送される。転送されたＮＣデータは記憶装置に保存される。加工工程が起動されると、シミュレーション装置４０において、後述する分割ユニットごとにシミュレーションが実行され、異常が発見されなかった分割ユニットまでのＮＣデータにおけるデータ位置情報（以下、チェック済みデータ情報という。具体的には、位置情報はバイト数で表現される。）、あるいは、シミュレーションによって異常が発見された場合には、その旨および異常が発見された箇所のＮＣデータにおける位置情報がシミュレーション装置４０からＤＮＣ装置３０に転送される。ＤＮＣ装置３０は、チェック済みデータ情報までのＮＣデータのうち未送信なデータ部分をコントローラ５０に順次送信する。また、異常が発見された場合には、表示装置３４に異常を知らせるメッセージを表示するなどの異常時処理が行われる。
【００１９】
シミュレーション装置４０は、ＣＰＵならびにＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶装置を備えたコンピュータを主体とし、キーボードを始めとする入力装置４２およびディスプレイから成る表示装置４４を備える。また、シミュレーション装置４０の記憶装置には、各加工具の形状情報を含む加工具形状情報データベースおよび工作機械の形状情報を含む工作機械形状情報データベースが格納されている。
【００２０】
シミュレーション装置４０は、ＤＮＣ装置３０が保持するＮＣデータを読み出し、所定の箇所で複数の分割ユニットに分割する。さらに、各分割ユニットで用いられる加工具の加工具識別情報に基づいて、加工具形状情報データベースから加工具形状情報が読み出される。また、加工に用いられる工作機械を識別する工作機械識別情報を受け付けられ、工作機械識別情報に基づいて工作機械形状情報データベースから工作機械形状情報が読み出される。
【００２１】
また、シミュレーション装置４０は、被加工物の初期形状データを受け付ける。たとえば、加工前の被加工物を３次元形状測定装置で測定し、得られた形状データを３次元ＣＡＤデータに変換することによって被加工物の初期形状データが作成される。
【００２２】
分割ユニット、加工具形状情報、工作機械形状情報、および初期形状データに基づいて、最初の分割ユニットに対するシミュレーションが実行される。加工開始段階の分割ユニットについてのシミュレーションにより、加工途中の被加工物の３次元データが得られる。この３次元データは、２番目の分割ユニットについてのシミュレーションにおいて用いられる。同様に、３番目以降の分割ユニットのシミュレーションにおいては、１つ前の分割ユニットのシミュレーションによって得られた加工途中の被加工物の３次元データが用いられる。各分割ユニットにおけるシミュレーションにより、異常が発見されなかった場合（正常な場合）には、チェック済みデータ情報がＤＮＣ装置３０に送信される。一方、異常が発見された場合には、その旨および異常が発見された箇所のＮＣデータにおけるデータ位置情報（以下、異常発生データ情報）がＤＮＣ装置３０に転送される。
【００２３】
シミュレーションでは、たとえば、工作機械自身、工作機械に取り付けられた加工具、およびその他のアタッチメント類と、被加工物が干渉しないか否か、被加工物の加工時の切削負荷が所定値以上となり、負荷オーバーになるか否かなどの加工トラブルの有無が所定のプログラムに従って計算される。
【００２４】
コントローラ５０は、ＤＮＣ装置３０から送信されたＮＣデータまでを読み取り、ＮＣデータで規定された加工具経路を読み取り、工作機械６０による被加工物６６（例えば、プレス金型の型）の加工を制御する。
【００２５】
図２は、実施形態に係る工作機械制御システムの基本的な処理を示すフローチャートを示す。本実施形態では、搬送ライン６２に沿って複数組のコントローラ５０および工作機械６０が設けられているものとする。まず、ＣＡＭ装置２０で作成されたＮＣデータおよび加工具識別情報がＤＮＣ装置３０に転送される（Ｓ１００）。シミュレーション装置４０は、各加工具が取り付けられる工作機械を識別する工作機械識別情報を受け付ける（Ｓ１１０）。また、被加工物の初期形状データが受け付けられる（Ｓ１２０）。
【００２６】
次に、シミュレーション装置４０は、ＤＮＣ装置３０からＮＣデータを読み出し、ＮＣデータを解析して所定の箇所においてＮＣデータの分割を行う（Ｓ１３０）。たとえば、ＮＣデータがＮ個に分割されると、Ｎ個の分割ユニット（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）が生成される。ＮＣデータは、一定量のデータ毎に分割してもよいが、ＮＣデータの分割箇所は、加工具と被加工物とが離れている状態を指令する箇所であることが望ましい。加工具と被加工物とが離れている箇所を分割箇所とすることにより、各分割ユニットの加工工程を終えたときに、加工具と被加工物とが干渉しない状態に保つことができる。これにより、たとえば、シミュレーションによって分割ユニット（ｋ）に異常が発見された場合に、加工実行中の分割ユニット（ｊ）（ｊ＜ｋ、すなわち分割ユニット（ｊ）は分割ユニット（ｋ）より前の工程）ないし分割ユニット（ｋー１）のいずれかが終了した段階で、加工を中断させることにより、異常による不具合を未然に防ぐことができるとともに、中断状態を干渉等が発生しない適切な状態に保つことができる。
【００２７】
ユーザより、加工開始の操作が行われる（Ｓ１４０）と、分割ユニット（１）から順にシミュレーションが実行される（Ｓ１５０）。シミュレーション結果に基づいて判断がなされ（Ｓ１６０）、シミュレーションにより異常が発見されなかった場合には、チェック済みデータ情報がＤＮＣ装置３０に通知され（Ｓ１７０）、チェック済みＮＣデータのうち未送信部分がＤＮＣ装置３０からコントローラ５０に送信される（Ｓ１８０）。コントローラ５０は、受け取ったＮＣデータに従って加工を実施する。ＮＣデータが全てチェックされたか判断され（Ｓ１９０）、残りの分割ユニットに対してＳ１５０〜Ｓ１８０の処理が繰り返される。
【００２８】
一方、シミュレーションにより異常が発見された場合には、異常時処理が実行される（Ｓ２００）。異常時処理では、チェック済みＮＣデータがＤＮＣ装置３０に送信されないので、異常と判定された分割ユニットは加工が実施されず、異常による不具合を未然に防ぐことが出来る。
【００２９】
また、たとえば、シミュレーション装置４０から異常発見の旨および異常発生データ情報がＤＮＣ装置３０に送信され、ディスプレイに警告画面を表示するなどして、ユーザに注意を喚起する。これにより、たとえば、加工具が短すぎて被加工物と干渉を起こす場合には、加工具を交換することができ、交換後の加工具に基づいて干渉が発見された分割ユニットＮＣデータを再度作成した後、シミュレーションおよび加工動作を再開することができる。
【００３０】
図３は、分割ユニットについてのシミュレーションと、加工工程との時間的な対応関係を示す。図３を参照すると、分割ユニット（ｉ）（ｉ≧２）についてのシミュレーションと、チェック済みの分割ユニット（ｉー１）（ｉ≧２）についての加工とは、並行して行われることがわかる。通常、各分割ユニットに対応する加工時間に対してシミュレーション時間の方が短いので、加工の途中で各分割ユニットについてシミュレーションによって異常判定がなされない場合には、分割ユニット（ｉ）（ｉ≧２）の加工開始までに対応する分割ユニット（ｉ）のシミュレーションが終了するのを待たずに、連続的に各分割ユニットの加工を行うことができる。このため、各分割ユニットの加工の間に無駄な時間が発生せず、効率的に加工処理が行える。
【００３１】
以下、図３のフローチャートを基本として、本システムにおける他の特徴的な処理を以下に述べる。
【００３２】
〔シミュレーションデータ修正処理〕
シミュレーションに用いるデータが現実の状態とずれている場合には、加工操作を実行するまでに、データの修正が可能である。たとえば、被加工物がパレット上に置かれた位置が、シミュレーション用の基準位置とずれている場合には、位置座標のずれ量をシミュレーション装置４０に入力することにより、ずれが補正される。
【００３３】
また、摩耗などの結果、加工具の実際の形状とデータベースに登録された加工具形状情報の示す形状との間に差異が生じる場合がある。この場合には、ツールプリセッタなどの加工具形状測定手段により、加工具の実形状を測定して得られる形状データをシミュレーション装置４０に入力することにより、現実に沿ったシミュレーションを行うことができる。
【００３４】
また、複数の型部材を組み合わせて加工する場合において、固定用の治具を追加した場合には、用いた治具の形状情報および設置場所に関する情報をシミュレーション装置４０に入力することにより、当該治具を考慮に入れたシミュレーションを行うことができる。
【００３５】
このように、加工操作を実行するまでであれば、シミュレーションに用いられるデータにずれが生じても、シミュレーションのやり直しの必要がないため、加工工程の効率化が図られる。
【００３６】
〔ネットワークの活用〕
たとえば、ＬＡＮ７０またはＬＡＮ７０と通信可能なインターネットにユーザ端末を接続し、ユーザ端末にシミュレーションおよび加工の状況を送信することにより、ユーザは工作機械の様子を絶えず監視する必要がなくなり、労力軽減を図ることができる。
【００３７】
このように、数値制御データ全体についてのシミュレーションを実施することをせずに、工作機械を起動することができるので、工作工程を短縮化することができる。また、工作工程を短縮化により、生産コストの低減も期待される。
【００３８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３９】
たとえば、上記実施形態では、ＮＣデータ、加工具形状情報データベース、工作機械形状情報データベースなどは、ＬＡＮで接続された他のホストコンピュータに保存されていてもよい。
【００４０】
また、ＮＣデータの分割をＤＮＣ装置で行ったうえで、分割ユニットをシミュレーション装置に一括、または必要に応じて順次送信することも可能である。
【００４１】
また、シミュレーション装置は、独立したコンピュータでなくてもよく、ＤＮＣ装置または工作機械のコントローラに含まれるモジュールとして構成されていてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、数値制御加工に関して、加工動作のシミュレーションおよび実際の加工を効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る工作機械制御システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】実施形態に係る工作機械制御システムの基本的な処理を示すフローチャートを示す。
【図３】分割ユニットについてのシミュレーションと、加工工程との時間的な対応関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ 工作機械制御システム、２０ ＣＡＭ装置、３０ ＤＮＣ装置、４０ シミュレーション装置、５０ コントローラ、６０ 工作機械、７０ ＬＡＮ。

Claims (4)

1. 数値制御データに従って被加工物を加工する工作機械と、前記工作機械に前記数値制御データを送信する数値制御データ送信手段と、を含む数値制御加工制御システムにおいて、
   前記数値制御データを所定の箇所で複数の部分に分割する数値制御データ分割手段と、
   前記数値制御データの各部分ごとに、前記工作機械による前記被加工物の加工動作のシミュレーションを行う手段と、
   を備え、
   前記シミュレーションにより正常と判定された前記数値制御データの部分が、順次前記工作機械に送信され、前記被加工物の加工が実施されることを特徴とする数値制御加工制御システム。
2. 前記シミュレーションにより前記加工動作に異常が発生すると判定された場合に、異常を通知する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械制御システム。
3. 前記シミュレーションにより前記加工動作に異常が発生すると判定された場合に、異常が発生する前記数値制御データの箇所を通知する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械制御システム。
4. 前記数値制御データ分割手段は、前記被加工物の加工に用いられる加工具と前記被加工物とが離れている状態を指令する箇所において、前記数値制御データを分割することを特徴とする請求項１に記載の工作機械制御システム。

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