JP2004265024A

JP2004265024A - 加工プログラムを理解して固有のｎｃデータ変換生成をする知的管理するｃｎｃ装置

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Publication number: JP2004265024A
Application number: JP2003053345A
Authority: JP
Inventors: Kinichi Inagaki; 欣一稲垣; Kinya Inagaki; 欣也稲垣; Yoshio Kimijima; 義男君嶋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】このＣＮＣ装置内にマイコンを設け従来ＣＮＣ装置以外で作成していた加工用ＮＣデータを前記マイコンで加工用プログラムを外部信号として受け取り、このマイコンで加工用ＮＣデータに変換生成しＣＮＣへただちに供給する。
【解決手段】ＣＮＣ装置内にマイコンを組み込んだユニットを設け、このユニットには従来のＮＣデータ供給とユニット内に組み込んだマイコンで生成した加工用ＮＣデータの供給回路を設ける。このマイコンは２・３次元形状処理プログラムを受け取り、ＮＣデータに変換する機能があり、従来ＣＮＣ装置以外で作成していた被加工物の加工用ＮＣデータをこのマイコンが代わりにＮＣデータを変換生成してＣＮＣに供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＮＣ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣマシンで被加工物を切削加工するためのＮＣデータ作成は、ＣＮＣのオプション機能のマクロ処理プログラムやＮＣマシンを直接稼働させるＭＤＩ指令入力でＮＣデータコードの直接入力指令など以外は、概略ＣＮＣ装置以外のＮＣデータ作成システムの手計算・自動プロ・ＣＡＤ／ＣＡＭ・ＣＡＭなどで作成したＮＣデータを外部信号としてＣＮＣ装置に供給していた。
即ち、被加工物を加工するＮＣデータは、殆どＣＮＣ装置以外の外部のＮＣデータ作成システムで作成した外部信号によって被加工物のＮＣデータを作成して供給している。
【０００３】
ＮＣデータ作成手段は、手計算やコンピュータを用いたＮＣデータ作成システムがこの任に当たっていて、被加工物を加工するためのＮＣデータ作成は、一般には加工部位ついて概略１工程目処理で、被加工物形状処理情報を基にＣＬデータを作成し、２工程目処理ではこのＣＬデータに対して加工情報を付加する、一般にはＡＰＴを介してＮＣデータ変換生成を行いＣＮＣに供給している。
この様にＮＣデータ作成は図面などの形状データから大きく分けて２工程を経る通称２パス変換方式を用いて被加工物を加工するＮＣデータを作成する手段を用いている。何れにしても被加工物をＮＣマシンで切削加工を行うＮＣデータ作成は、殆どがＣＮＣ装置以外のＮＣデータ作成システムでしかも、２工程を経てＣＮＣに供給している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前者のＣＮＣ装置では、被加工物を切削加工する場合は被切削加工物を切削加工するＮＣデータをＣＮＣ装置以外のＮＣデータ作成システムで変換生成したＮＣデータ即ち、外部信号としてＣＮＣ装置に設けてあるＣＮＣ接続コネクタを介してＣＮＣに取り込んでいる。
時代は超スピード時代でありコンピュータ演算素子等も発展に影響を及ぼし改良を重ねられて、ＣＮＣはパソコンＮＣ制御装置でも充分処理可能な時代に到達し、又ＮＣデータ作成もＬＡＮＣ（ランク）言語（特願２０２２−３５８０１４−５頁下から４行）を用いると加工用プログラムは１工程処理でＮＣデータ変換処理されており演算処理時間は飛躍的に発展している。
このＣＮＣ装置内にマイコンを設け従来ＣＮＣ装置以外で作成していた加工用ＮＣデータを前記マイコンで加工用プログラムを外部信号として受け取り、このマイコンで加工用ＮＣデータに変換生成しＣＮＣへただちに供給することを目的としたものである。
【０００５】
一方ＮＣデータ作成システムの自動プロ・ＣＡＤ／ＣＡＭ・ＣＡＭなどは独自製のソフトが少なく、被加工物の加工形状から加工用ＮＣデータ変換作成の最終段階でＡＰＴを介してＮＣデータ変換を行っているシステムが多い為に前述・従来の技術項で説明した如く２工程処理と無駄の変換処理方法を採用している。
このＡＰＴ変換手法は変換手法に歴史的経過上安全であるが、マンネリ化して技術向上が阻害されていた。
しかし、ＬＡＮＣ（ランク）言語を用いることで形状処理データを忠実に処理変換することで、加工プログラムから加工用ＮＣデータ作成は１工程処理と変換生成処理はＡＰＴの半分以下の短絡処理で演算速度も速く、加工プログラムの容量も僅かの容量である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この様な事情にかんがみてみなされたもので、ＮＣデータ作成工程いわゆるＮＣマシンが被加工物を加工するための加工用ＮＣデータ作成をＣＮＣ装置内で作成することは、以下の処理とする。
簡単に説明するとＣＮＣ装置内に設けてあるＮＣデータ作成工程とは、制御装置に設けてあるＣＮＣ接続コネクターとＣＮＣとの間にコンピュータを設け、被加工物の検証済み加工プログラムをＣＮＣ接続コネクターから前記設けたコンピュータに読みとらせて、加工用ＮＣデータ変換生成をしてＣＮＣに供給する工程を構成することを目的とする。
このコンピュータで実施業務は単純業務であるからコンピュータの代役としてマイコンで充分対応する。
【０００７】
上記目的を達成するためには前記マイコンは最低７種類の附帯課題をクリアする事で目的完遂となり得る。
目的完遂となり得る手段１。本発明は、ＮＣデータ変換生成工程内のマイコンにポストジェネレーター機能を内蔵し実施する構成としている。
ポストジェネレーターは、ＣＮＣがＪＩＳ又はＩＳＯに準拠したＮＣフォマットコードに合致したＮＣデータコードで稼働することを義務付けられているので、最低限ＮＣマシンが稼働に必要なＮＣデータコードを準対話形式で選択させる方式を用いる。ＬＡＮＣ言語の加工プログラムは実行するとＮＣマシンが稼働する基本ＮＣデータコードが自動的に付加出力する。
その自動的に付加するＮＣデータコード類はＧ００・Ｇ０１・Ｇ０２・Ｇ０３・Ｇ１７・Ｇ１８・Ｇ１９であって準対話形式で選択するのは１）％の出力の可否、２）Ｎコードの添付出力の可否、３）Ｇ９０で出力かＧ９１での出力選択、４）工具が異平面移動時の出力平面指定選択、５）設定単位１／１００か１／１０００の選択、６）円弧出力時のＩＪＫ方式かＲ指令方式の選択であり、工具径補正コードのＧ４１／４２はプログラム文中に左右サイドの出力指令又は直接Ｇコード入力可能とする。
又頭１文字のアルファベットに続いて数字８文字のブロックはＮＣ文と定められているので、加工プログラム文中の指令したい箇所に直接ＮＣデータコードを入力すると変換生成ＮＣデータに添付して出力する。
ポストプロセッサーの内容を変更する場合は、ＬＡＮＣプログラム文実行処理はＮＣマシン同様にモーダル処理をしているので、その内容を変えたい場合はポストジェネレータ指令値を準対話形式の変えたい箇所のみを指令し直すのみで変更となり次の変更まではモーダル処理は持続する。
【０００８】
目的完遂となり得る手段２。本発明は、ＮＣデータ変換生成工程内のマイコンはパラメトリック処理演算機能を実施する構成としている。
ＬＡＮＣ言語の基本演算処理はプログラムのパラメトリック化思想を採用しているので、実数値プログラム文と数値・マクロ管理値又はセグメント記号などをアルファベット等のパラメトリック・マスタープログラム文として受取り、実数値プログラム文は実行すれば直ちに加工用ＮＣデータ変換生成となる。
パラメトリック・マスタープログラム文は受取った後で、パラメータとなるアルファベット記号値を一括呼び出して実数値並びにセグメント記号に置換し、新しい加工プログラムとして登録実行すれば目的とする被加工物を加工するＮＣデータ変換生成となる。
又現場でＮＣ操作オペレータが工作上１部分の輪郭形状を修正したい場合は、現場でプログラム修正し、再加工後このプログラムを関連部署にフィードバックする迅速対応に適した操作などの能率処理がほどこされる。
【０００９】
目的完遂となり得る手段３。本発明は、ＮＣデータ変換生成工程内のマイコンは加工用プログラム文変換指令１回の１工程でＮＣデータに変換生成を実施する構成としている。
ＬＡＮＣ言語によるプログラム文は、全てのプログラム文の変換生成実行で先に説明した様にポストプロセッサーを自動貼り付け変換生成と簡潔処理方式故に１工程変換生成処理方式で加工プログラム文から直接ＮＣデータ変換生成としている。
【００１０】
目的完遂となり得る手段４。本発明は、ＮＣデータ変換生成工程内のマイコンの演算手法に６軸制御を取り入れてセグメントを加工するＮＣデータ変換生成機能を実施する構成としている。
全てのＮＣマシンが稼働している被加工物を加工するＮＣデータの９９％と言っても過言でない程加工用ＮＣデータは６軸制御の動きで満たされている。
またＮＣマシンは最初の工具原点となる始点を指令後、被加工物を切削完了して元の工具原点に復帰するまでのＮＣデータは、セグメントの切削移動点並びに工具の空移動などの移動値は全て終点座標を指令している。
ＬＡＮＣ言語は、２次直線・２次円弧（時計回り：Ｇ０２半時計回り：０３）・３次直線全てのセグメントを６軸制御Ｘ，Ｙ、Ｚ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，で位置ベクトルの座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と円弧の中心点座標位置表示（Ｉ，Ｊ，Ｋ）で表示させている。
６軸制御演算で表示可能図形は２軸変換生成のプロファイル連続図形、２軸半変換生成の輪郭壁立体等高線処理図形、３軸変換の曲面図形の切削移動を表示しており、この切削移動などの変換生成を行うＮＣデータを作成する機能をマイコンは備えている。
【００１１】
目的完遂となり得る手段５。本発明は、ＮＣデータ変換生成工程内のマイコンの演算手法に１２軸制御を取り入れて曲線を加工するＮＣデータ変換生成機能を実施する構成としている。
ＬＡＮＣ言語は、位置ベクトルとなる座標点とこの点を通過する１方向ベクトルを貸与したセグメント点を最低２ヶ以上の複数点指令でＢスプライン曲線補間によるＮＣデータ変換生成を行うプログラムを構築している。
曲線形状データで円弧の連続曲線では変曲点又は曲率半径を考慮した分割点方式を採用して３次元ＣＡＤから自動出力の条件としており、３次元ＣＡＤから変換する場合は常に３次元ＣＡＤで曲線変換生成時にウエイト１となる方式か、曲線分割点即ち通過点はウエイト１になるように分割する形状データとしている。
ウエイトが１になるように曲線を分割したセグメント点を採用すると、Ｂスプライン曲線がＧ１７・Ｇ１８・Ｇ１９平面内で構成されている場合、全ての通過点のベクトルからその通過点のベクトルに対して法線を立て互いに交点を発生し、始点から次々のセグメント点を２点ずつのブロック分けし、その各々２点間を直線で結んで三角形を構成する。その始点から終点までの三角形群中で２等辺三角形を構成したものだけを、２等辺の１辺の長さで円弧に変換生成させることを実施して、出来るだけ微細寸法のセグメントの発生を回避する演算方式を採用する。この時２等辺三角形が成立しない場合はＢスプライン曲線補間によって分割指令値に従い直線補間データとする。（参照：特願２０２２−３５８０１４−１２頁下から１２行）
【００１２】
目的完遂となり得る手段６。本発明は、ＮＣデータ変換生成工程内のマイコンの演算手法に１８軸制御を取り入れて擬似３次元加工用ＮＣデータ変換生成機能を実施する構成としている。
１８軸制御はＮＣマシンの制御軸数のことではなくＬＡＮＣプログラム演算上で制御する軸数の考え方である。
ＬＡＮＣ言語は、位置ベクトルとなる座標点とこの点を通過する２方向ベクトルを貸与したポテンシャル点を最低２ヶ以上の複数点指令で、３次元ＣＡＤで称するロフト曲面やスイープ曲面となる擬似３次元曲面補間によるＮＣデータ変換生成を行うプログラムを構築している。
ＮＣマシンの制御軸数ではメカ構造のため、或る１点の制御軸数は６軸制御あれば表現可能である。しかし曲面創製を考えた時、位置ベクトル１点に対して２方向のベクトルを表示し、マクロ処理演算形式を採用するプログラムを構築する事で面制御としている。
位置ベクトル１点に対して方向ベクトルＡ方向３軸、Ｂ方向３軸の計９軸が最低２組構成となりポテンシャル点の形状データ構造は
（Ｘ，Ｙ，Ｚ），Ａ（Ｐ，Ｑ，Ｒ），Ｂ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）となる。
【００１３】
目的完遂となり得る手段７。本発明は、ＮＣデータ変換生成工程内のマイコンの演算手法に３６軸制御を取り入れて面加工用ＮＣデータ作成機能を実施する構成としている。
これも前記同様３６軸制御はＮＣマシンの制御軸数のことではなくＬＡＮＣプログラム演算上で制御する軸数の考え方である。
曲面パッチ（２軸平面・２軸半輪郭壁・３軸湾曲面／自由曲面）を最低４端点４曲線で表現する。１曲線は１２軸制御であるから４本で４倍の４８軸制御が必要になるが、ポテンシャル点座標値は共通同一値が１曲面パッチに４点あるので前記の１点に対して９軸の４点で９軸×４ヶ＝３６軸制御となる。１つの曲面パッチは２行２列をＬＡＮＣ文でのポテンシャル点管理をＦＩＧ／２Ｂと表現させて位置ベクトルの点とＡ方向ベクトル（主曲線＝工具が走行移動方向に合わせる）Ｂ方向ベクトル（従曲線＝工具ピック移動する方向に合わせる）を管理している。
ＬＡＮＣ文で言う主曲線とは工具を走行移動させる方向であり、ＣＡＤコマンド処理による主曲線とは一致する場合もあり、不一致の場合もある。あくまで
ＬＡＮＣ面創製時の工具を走行させる方向の曲線を表現するための便宜上に用いる曲線の取り扱い説明用である。故にピック移動する曲線は全て従曲線として説明に用いている。
この曲面パッチを縦×横のパッチ数に１をそれぞれ加えた数が曲面メッシュのポテンシャル点のｎ行ｍ列を管理してＮＣデータ変換生成をする機能としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はＣＮＣ装置内にＮＣデータ変換生成工程の補助操作パネル１１を組み込んだ構成図である。補助操作パネル１１には切替スウィッチ１３が設けてあって、外部信号をＣＮＣ接続コネクター１２から通常の加工用ＮＣデータを取り込む時は切替スウィッチ１３をＡ側に接続し、ＬＡＮＣコード・プログラム信号をマイコンに取り込む時は、この切替スウィッチ１３をＢ側に接続する切替スウィッチ１３が介在している。
ＮＣデータ変換生成をＣＮＣ装置内のマイコンで実行時は切替スウィッチ１３をＢ側に接続してＬＡＮＣコード文のプログラムを外部信号としてマイコン１４に取り込む。
マイコン操作機能には変換モードと編集モードがあり、変換モードを実行すると直ちにＮＣデータ変換生成を行いＣＮＣ１５に供給する。
【００１５】
編集モ−ドには色々の目的に使途範囲を広げてあり、１）補助操作パネルからプログラム文を手入力キーイン、２）変換モ−ドで実施したプログラムの修改訂編集、３）パラメトリック・マスタープログラムのパラメータ記号変数値から置換操作で、作業能率向上処理実施等のプログラム作成となり編集モード作成又は編集したプログラムは、変換モードに切り替えＮＣデータ変換生成を行いＣＮＣ１５に供給する。
【００１６】
ＮＣデータ変換生成を考えるとき先ず１）ＮＣマシンはどのような駆動方式で移動するのかを調べる、２）ＮＣが移動するときのＮＣフォマットを調べると、ＮＣマシンが駆動する原理原則の規則性・解析性の共通点が絞り込まれる。
またＮＣで被加工物を切削する基を考えたとき殆どの図形は、ポンチ絵であったり、プリミティブ立体や曲面を２次元表現ＣＡＤ図面が圧倒的に多い。近年では３次元化で３次元ＣＡＤデータを含め共通項がある。
その共通項とはベクトルである。
ＮＣの駆動原理・ＮＣフォマットコードの指令値・２次元ＣＡＤデータ構造・３次元ＣＡＤデータ構造等などは、全てベクトル値表現でありベクトるに置換する文献が本屋・図書館・工科系工高／専門学校／大学／研究所で見受けられる。
【００１７】
またベクトル表現の基礎は幾何学である。
ものづくりの現場を見渡すとＮＣを稼働させている現場はＮＣの操作オペレータは電卓片手に作業をしていて、高度の技術と言うより三角関数やピタゴラスの定理が理解出来る程度で十分である、それ故電卓で事足りている。
ＮＣデータやＮＣフォマットを調べる中で発見した事は、ＮＣデータで直線のデータ内容は始点となる工具原点以外は、終点の位置を現しており、その相対値は２次元３次元に関係無くＮＣデータ指示値はベクトル値そのものである。
また円弧の場合（ＮＣでは２次円弧しか無い）全ての円弧指令値にあるＩＪＫ表現方式でＧ１７平面で円弧の中心点座標値は、円弧の始点から中心点までのＩＪ値で表現しており、Ｉの二乗とＪの二乗を加えて√（ルート）で開けば円弧の大きさとなり、円弧の始点と中心点を直線で結んで、この直線を円弧の始点を軸芯として９０°円弧の切削移動の方向に旋回した時、この直線の相対値がこの円弧の始点の接線方向ベクトルであり、この値の逆数がこの円弧の始点から中心点のＩＪとなる。
【００１８】
このベクトルの方向表現方法に幾何式の方向余弦記述式をＬＡＮＣでは採用して、２〜３次元直線・円弧・曲線・輪郭壁立体（プリミティブ）・擬似３次元・曲面パッチ・曲面メッシュとあらゆる形状をスケルトン（骨格）表現したものがＬＡＮＣのＮＣデータ作成システムの思想であって特別の技術ではない。
点とベクトルを対にした表現方式の中で、Ｚ値が０（ゼロ）の場合はＸＹ平面で有り、Ｙ値が０（ゼロ）の場合はＸＺ平面であり、Ｘ値が０（ゼロ）の場合はＹＺ平面となるので、切断面曲線や２軸プロファイル等は２次元図形となるので、これらセグメントを簡易言語に置換したのがＬＡＮＣ２次元言語である。
【００１９】
ＬＡＮＣは２次元図形の形状処理方法を構築して３次元へとまとめたものではなく、曲面・立体をどのように形状処理したら簡略表現出来るかと開発手順を一般の考え方とは逆に逆転発想を採用したに過ぎない。
ものづくりを考えたとき、ある立体被加工物を２次元表現言語でプログラム作成し、ＮＣデータ変換生成して実加工した第１工程加工終了物に、第２工程の追加工で３次元フィレット処理を施すケースは日常茶飯事の作業である。これらの作業を想定して２次元表現言語（簡易文）で作文したプログラムと３次元表現言語で作文したプログラム（点とベクトル表現文）を前記マイコンで２工程の複数工程を一体プログラムとして実行し、ＮＣデータ変換生成を行い被加工物を加工した場合に具位置（異なるプログラム文で実行・加工をしたときに演算処理違いで加工物に数ミクロンの段差が発生）の発生は無い。それぞれ２つの工程は形態の違うプログラム手法文であっても、全ての演算はベクトルに置換処理してＮＣデータ変換生成工程で合致させている所以である。
図２に２次元表現の３次元自由曲面を、図３に図２のセグメントのベクトル解析、図４に図２を３次元加工するプログラム文を、図５に図４プログラム文から加工用ＮＣデータ変換したＮＣデータの工具軌跡図のＶｉｅｗｅｒ表現を代表として掲載する。
以上をかんがみても義務教育終了者であれば３次元ＣＡＤが無くても電卓１つ又は２次元ＣＡＤがあれば充分３次元プログラム作成が行える。３次元ＣＡＤがあれば更の能率向上となる。
【００２０】
【実施例】
本発明を生産業界の金型生産や一般部品生産の、ＮＣデータ変換生成産業方面に適応する場合についての実施例は先に特許出願した特願２００２−３５８０１４の６頁下から２行目の実施例以降の文面が適応される。
特願２００２−３５８０１４の内容はＮＣデータ変換生成をＣＮＣ装置以外で作成する方法での、物理プロセスをコンピュータにより制御して面加工用ＮＣデータ作成方法であるのに対して、本出願はこの物理プロセス手法をＣＮＣ装置内に設けたマイコンで、ＮＣデータ作成に関する一切のプログラムを受付処理し加工用ＮＣデータ変換生成を行う事を目的としたものである。
特願２００２−３５８０１４ではＮＣデータ変換生成に当たって加工プログラムからＮＣデータ変換生成の手法を中心に願い出たものであって、本出願ではコンピュータが、加工プログラムを受け取りＮＣデータ変換生成するときの演算処理軸数とこの軸数から見た被加工物の形状処理して被加工物を創製する形状処理区分を主体に実施例とするものである。
【００２１】
図１はＣＮＣ装置内にパーツ部品を備えて知的管理するＣＮＣ装置のフロー図である。一般のＣＮＣ装置にはＣＮＣ１５並びにＣＮＣ本体操作パネル１０が装備されている。
またＣＮＣ装置は一般の被加工物を加工するＮＣデータはＣＮＣ以外の外部信号として作成した加工用ＮＣデータをＣＮＣ接続コネクター１２を介してＣＮＣ１５に転送している。
本発明は、ＣＮＣ接続コネクター１２とＣＮＣ１５の間に補助操作パネル１１を設け、この補助操作パネル１１にパーツ部品の切替スウィッチ１３とマイコン１４をセットにして組込み込んだ構造をしていて特別の機能構造をしているものではない。
ただ補助操作パネル１１にセットして組み込まれたマイコン１４には先に出願した特願２００２−３５８０１４物理プロセスをコンピュータにより制御して面加工用ＮＣデータ作成する機能を装填してある。
所謂一般のＣＮＣ装置のＣＮＣ接続コネクター１２とＣＮＣ１５の間にパーツ部品の切替スウィッチ１３とマイコン１４をセットにして補助操作パネル１１取り付けて組み込んだ構造としてある。
【００２２】
図１のマイコン１４に装填してある機能説明がなければ、絵に描いた餅的只の回路図なので以後このマイコン１４に装填してある７種類の機能を実施例として説明する。
図２は４曲線又は４端点とベクトルで面生成する為の三角法２次元三面図表現で表示した加工物の図面である。
ＸＹ平面図・ＸＺ投影図・ＹＺ投影図共に直線と円弧で描いた２次元図面であるが、この形状は一般には３次元形状と呼ばれるものであるが、これらの形状から簡単にＮＣデータ変換生成が出来ないと、ＣＮＣ装置にマイコンを組み込んだ意味が無い。この形状処理を３次元ＣＡＤより３次元処理変換プログラムとして供給のみでは知恵が無く効果が半減する。言い換えればこれらの形状を２次元ＣＡＤを用いて図形解析と共に加工プログラムが作成されてＮＣデータ変換生成の意味あるものとなる。その図形解析を図３で示す。
図２（ｂ）ＹＺ投影図の円弧１００のＲ１１１は図３（ａ）で端点Ｎから見てＲ１１１の円弧中心点Ｏ座標の相対値はＹ３６．０Ｚ−１０５．０であるが、この円弧の端点Ｎの接線ベクトルはＹＺ平面で点Ｎを軸芯にして直線ＮＯを９０度旋回した相対値Ｕｘ０．０Ｖｙ１０５．０Ｗｚ３６．０となる。
又図２（ｃ）ＸＺ投影図の円弧１０１のＲ３０は図３（ｂ）で端点Ｍから見てＲ３０の円弧中心点Ｏ’座標の相対値はＸ１８．０Ｚ−２４．０であるが、この円弧の端点Ｍの接線ベクトルはＸＺ平面で点Ｍを軸芯にして直線ＮＯ’を９０度旋回した相対値Ｐｘ２４．０Ｖｙ０．０Ｗｚ１８．０となる。
図２の形状処理プログラムはＬＡＮＣプログラム文で作文する時、上記２ヶの円弧１００並びに１０１の端点接線ベクトルを２次元ＣＡＤで求めても簡単に求められその数値をそのまま活用して加工プログラムが成立する。
図４は図３で解析したベクトル値を率直に２行２列のポテンシャル点に配列したものであって、図２の形状を５Ｒ（Φ１０のボールエンドミル使用）の工具で切削加工するプログラム文である。
このプログラムを実行してＮＣデータよりＮＣＶｉｅｗｅｒ表現したものが図５である。本項目００２２の当初に記した、このマイコン１４に装填してある７種類の機能を実施例として、その１からその７に記載説明する。
【００２３】
その１ポストジェネレータ−機能
コンピュータＮＣのＣＮＣ装置到来以前の場合は、工具径補正コード使用の加工用ＮＣデータには、切削する輪郭連続図形の最初の図形に必ず工具半径分、左又は右にオフセット移動させるために、最初の図形に対して法線ベクトル指示やコーナを回るときＧ３９（ベクトル書き替え）コードの打ち出しが必要であった。
ＣＮＣ装置到来後はＮＣに対してのポストプロセッサーの意味合いもＣＮＣ到来以前のような厳格な仕様は少なくなったとは言え、ポストプロセッサーの役割は必須条件になっている。
前記マイコンにはＣＮＣ装置として最低のポストプロセッサーとして６機能選択するポストジェネレーターを内蔵備えており指令項目を図６で選択項目を項目別に記載した。
ポストジェネレーター選択項目を下記する。
ＴａｐｅＭａｒｋ選択でＮＣデータの頭と末尾に％コード出力の可否
ＳｅｑＮｕｍ選択でＮコード出力の可否
Ａｂｓｏｌｕｔｅ選択で絶対座標値出力か相対座標値出力の選び分け
Ｐｌａｎｅ選択で平面切替時の平面指定の可否
Ｕｎｉｔ１０００選択で設定単位１／１００・１／１０００での出力選び分け
Ｒａｄｉｕｓ選択で円弧出力時のＩＪＫ出力かＲ出力の選び分け
がＮＣデータ変換時の選び分けの選択をするポストジェネレータ−が内蔵組み込まれてある。
【００２４】
その２パラメトリック処理機能
一般のＮＣデータ作成機能処理にはＣＡＤに例えられる様に、ＣＡＤ作画にはパラメトリック処理思想があるが、ＮＣ加工データ変換生成を指令するプログラムにはこの思想はない。
ＬＡＮＣプログラム文は２次元輪郭プロファイル形状から３次元立体形状に至るまで基本的に全てパラメトリック処理思想を採用している。
ＣＡＤ作画は全て寸法のあるセグメントを綴るが、ＬＡＮＣは２次元図形においてもＸ軸より上向き１０度の直線をＬ，１０Ａとして定義し、次に求める図形は必ず円弧であって、円弧が完結図形であれば自動的にＬ，１０Ａの直線を逆に戻って固定した図形とする。即ちパラメトリック処理コンピュータ言語体系を基本としている。
図７はＬＡＮＣパラメトリック２次元輪郭の例であってＡ作業のプログラム文の数値とセグメント記号をアルファベット２文字の記号表現マスタープログラムとすると左下方のテーブルを用いて作業別に置換すると類似形状から異形状までが創製される例である。
【００２５】
その３演算の１工程変換生成処理機能
ＮＣマシンの効率性・作業性・機能性等を総合して知的管理するＣＮＣ装置として本発明を考案したが、加工プログラムからＮＣデータ変換生成迄の処理時間が迅速処理でなければならない。又プログラム演算処理する形態・形状処理方法に関係無く安定した演算処理するためにはＡＰＴの様に形状モデリングからＣＬデータ作成、更にＡＰＴ変換と２工程処理となるのでは、その工程間の問題が発生する可能性は十分に考えられる。これではＣＮＣ装置に組込は危険であって、絶対に１工程処理でなければならない。
ＬＡＮＣプログラムは２次元輪郭から３次元曲面に至るまで全てを１工程変換生成処理としてＣＮＣ装置内組み込んでも十分余裕を持った迅速対応になっている。この全処理フローを図８に記載した。
【００２６】
その４あらゆるＮＣデータの６軸制御機能
通常ＣＮＣ装置に供給するＮＣデータ構造は６軸制御である。ＮＣ制御装置が処理するＮＣデータは、一番最初のＮＣデータは始点を表示するデータであって最終点即ち、原点復帰点迄は全てセグメントの終点値である。
尚６軸制御とは最大制御軸数であって、直線・円弧の終点値は位置ベクトル値であって、直線は同時に方向ベクトルを加味している事になる。
円弧の中心点位置はＩ・Ｊ・Ｋで表し、円弧は一般に２次元平面の円弧であるからＸＹ平面ではＸ・Ｙ・Ｉ・Ｊの４軸でＺとＫがゼロに、ＸＺ平面ではＸ・Ｚ・Ｉ・Ｋの４軸でＹとＪがゼロに、ＹＺ平面ではＹ・Ｚ・Ｊ・Ｋの４軸でＸとＩがゼロとなって合計６軸制御で稼働しており同様構造のデータでＧ１７・Ｇ１８・Ｇ１９平面での円弧が変換出来る例を図９に記載した。
【００２７】
その５曲線創製の１２軸制御機能
ＣＮＣ装置は制御点・ウエイト・ノット・スプラインパラメータを数値設定して２点間を６軸×２＝１２軸制御でＮＵＲＢＳ補間の加工データ生成を自動で処理する機能がある。
しかし、現状現場の曲線補間は殆どの場合、制御点主導の曲線補間作成ではなく通過点主導の曲線補間作成であるのでＬＡＮＣはセグメント点（位置ベクトルの点と１方向ベクトル）２組の６軸制御×２＝１２軸制御で曲線を変換を同時３軸以下の直線補間ＮＣデータの変換生成としている。
ＬＡＮＣの１２軸制御とＣＮＣ装置の１２軸制御とは同一な考え方を行っているのではない。ＬＡＮＣはプログラム形式で加工用ＮＣデータを変換生成する事であって、曲線とされるＣＡＤで描いた曲線と同様の工具の動きをさせるための演算手法である。故に、ＬＡＮＣで１２軸演算処理による変換生成するＮＣデータは一般のＣＮＣマシンで稼働フォマット軸数の６軸制御のＮＣデータとしてある。
図１０に曲線創製プログラムの実施例として（ａ）にアイソメ図（ｂ）に加工プログラム文を記載した。
【００２８】
その６擬似３次元曲面創製の１８軸制御機能
擬似３次元曲面創製とは曲面中には高さ又は幅が一定で曲面を構成している形状が多々見受けられＬＡＮＣではこれらを擬似３次元曲面として処理している。
面データ構成は主・従曲線の交差交点である結節点の位置ベクトルの点と交差２方向のベクトルを対にしたものをポテンシャル点と称して、このポテンシャル点をＬＡＮＣ演算手法の９軸制御情報として用いた。
ＬＡＮＣは擬似３次元（３次元ＣＡＤで称するコマンド名のロフトとスイープ曲面）をポテンシャル点最低２組構成処理の９軸×２＝１８軸制御で擬似３次元曲面を生成する。
ＬＡＮＣはこのポテンシャル点２ヶの１８軸演算制御で加工用ＮＣデータ変換生成を、一般のＮＣマシンの稼働フォッマト軸数の６軸制御のＮＣデータとしてある。
ＬＡＮＣは形状データであるポテンシャル点制御情報は全て３次元入力であるが、ポテンシャル点情報が２次元で且つ２点間で円弧情報置換可能の形状データとして入力された場合は円弧補間ＮＣコードで変換生成を行う。
（参照特願２００２−３５８０１４）
図１１に擬似３次元曲面創製ポテンシャル点２ヶの１８軸制御情報の実施例として（ａ）にアイソメ図（ｂ）に加工プログラム文を記載した。
【００２９】
その７完全３次元曲面創製の３６軸制御機能
前項の擬似３次元曲面創製ポテンシャル点２ヶの１８軸制御情報で詳細に示した様に擬似３次元形状のみならず完全３次元曲面も加工用ＮＣデータ作成を前項で用いたと同様のポテンシャル点４組構成処理の９軸×４＝３６軸制御で完全３次元曲面を生成する。
ＬＡＮＣはこのポテンシャル点４ヶの３６軸演算制御で加工用ＮＣデータ変換生成を、一般のＮＣマシンの稼働フォッマト軸数の６軸制御のＮＣデータとしてある。
ＬＡＮＣは形状データであるポテンシャル点制御情報は全て３次元入力であるが、ポテンシャル点情報が２次元で且つ２点間で円弧情報置換可能の形状データとして入力された場合は円弧補間ＮＣコードで変換を行う。
（参照特願２００２−３５８０１４）
図１２に完全３次元曲面創製ポテンシャル点４ヶの３６軸制御情報の実施例として（ａ）にアイソメ図（ｂ）に加工プログラム文を記載した。
【００３０】
【発明の異なる実施の形態】
図１の切替スウィッチ１３並びにマイコン１４は操作パネル１１に組み込まれた配置になっているが、これは機能説明上の配置構造図であって、本発明の機能を損なう事無く省力化回路として切替スウィッチ１３とマイコン１４をＣＮＣ本体操作パネル１０内に組み込む事やＣＮＣ装置内に組み込む事も例外ではない。
これらパーツ部品の切替スウィッチ１３とマイコン１４の取り付けスペースの問題であって、機能を損なうものではない。
【００３１】
【発明の効果】
以上の様に発明の効果は大きく分けて２つあって、１）ＮＣマシン並びにＮＣマシン付属機器類に関わるもの、２）ＮＣデータ変換生成の根幹に関わるものとに２分別される。
ＮＣマシン並びにＮＣマシン付属機器類に関わるものとは、現状の加工用ＮＣデータの変換生成は大凡ＣＮＣ装置以外のＮＣデータ作成システム（自動プロ・ＣＡＤ／ＣＡＭなど）でＮＣデータに変換生成をしてＮＣデータ・ストア媒体のＦＤ・ＭＯ等に格納して、このストア媒体をＮＣデータ注入機器等を用いて、ＣＮＣ接続コネクターを介してＣＮＣに転送する。又はＮＣデータ作成システムから変換生成したＮＣデータをＤＮＣ装置に転送して、ＤＮＣ装置から直接ＣＮＣ接続コネクターを介してＣＮＣに転送をしていた。この様に外部で作成しているＮＣデータ変換生成の大部分と、ＮＣデータ注入機器やＤＮＣ装置等を用いての複雑作業と注入機器設備装置等は不要になる。
また従来の様なＣＮＣ装置以外のＮＣデータ作成システムで作成していたＮＣデータに変換生成していた作業は殆ど無くなりＮＣデータ変換生成作業時間は殆どゼロに近づき生産性は抜群に向上する。
従来現場でＮＣデータの不都合が発生してＮＣデータの修改訂処置に不便が多かった。しかし、請求項１の発明によれば現場のＣＮＣ装置内のマイコンに加工プログラムが保有しているので、直ちに手直し実作業に掛かれる。被加工作業後にそのプログラムを関係部署に転送する事も出来、現場から情報発信と共に対策処置も出来る生産の迅速処理にも役立てる。
ＮＣデータ変換生成の根幹に関わるものとは請求項２から請求項８までがこの内容であって、請求項２のポストジェネレータ−内蔵装備機能によって、同一制御装置であっても加工状態によっては例えば穴明け切削のＮＣデータは絶対座標値出力データに、楕円の円弧連続補間切削はＲ表示出力ＮＣデータに、３次元切削出力ＮＣデータはデータ容量の関係で相対座標値出力データと要望が多い。
これらを準対話形式の数分で変更設定する様にポストジェネレータを内蔵している。
請求項３のパラメトリックプログラム処理機能装備によって、加工形状が類似形状の場合は特にパラメトリック・プログラム処理がプログラム作成上、変数処理で莫大の効果があり、ＮＣデータ作成システムには無い特色効果が発揮される。
請求項４のＣＮＣ接続コネクターを介して受領した加工プログラムをＮＣデータ変換生成工程に１工程の１パス処理機能装備によって、変換キーを叩くだけで即マイコンのメモリにストアします。この変換生成処理が２パスではＣＮＣ装置内にマイコンを設けた意味は完全に無い、その様な手間の掛かる操作は現場のオペレータはしない。ＣＮＣに付きまとう作業は生産性は最低視されている。
請求項５のあらゆるＮＣデータの６軸制御機能整備によって全てのＮＣデータ変換生成は２次元から３次元加工のＮＣデータ変換生成、特に位置ベクトルの点に方向ベクトルを貸与したプログラムからＮＣデータ変換生成までを全て６軸制御のポスト・チェック機能で判定されて出力データ変換生成としている。
請求項６の曲線創製の１２軸制御機能で、ＣＮＣ制御装置のＮＵＲＢＳ補間は制御点入力方式で現場向きではなく、機能があっても余り用いられていない。
ＬＡＮＣのセグメント点プログラム入力方式は全て通過点の位置ベクトルと方向ベクトルで曲線同様のＮＣデータ変換生成を行うので曲線加工や機構学のカム加工用ＮＣデータ変換生成としている。
請求項７の擬似３次元曲面創製の１８軸制御機能で一般３次元ＣＡＤ／ＣＡＭのロフト曲面やスイープ曲面を３次元ＣＡＤ無しでＮＣデータ変換生成が可能。
一般にロフト曲面やスイープ曲面とは高さ又は幅が一定曲面で、殆どが複数の切断面曲線指示曲面構成である。ＬＡＮＣではこの種の曲面はプリミティブ曲面の類似範囲であり、切断面間の補間の関係で直線補間同時３軸のＮＣデータ変換生成としている。
請求項８の完全３次元曲面創製の３６軸制御機能では、特にＣＡＤ／ＣＡＭの弱点で致命的と言われるＮＣデータ変換で３次元稜線を境界線とする折れ面接合曲面では、現状のＮＣデータ変換時の分解能指令値が０．１ミリと気の遠くなる過負荷変換作業並びに多大の時間が殆ど解消される。
その上に分解能指定値が０．１ミリ指令ではＮＣデータの転送時間とＮＣマシンメカ部とのマッチング不良で、高速切削処理するＣＮＣマシンの新規導入が余儀なくされる。しかし、完全３次元曲面創製の３６軸制御機能を用いてＮＣデータ変換生成では３次元折れ面接合曲面を得意とする範疇であり、分解能を０．１ミリ指令とすることは切削工具が小径工具以外では有りえない、一般では仕上げ工程の分解能をＬＡＮＣでは工具半径の１／１０を採用であるから、５Ｒのボールエンドミルでは０．５ミリとなり分解能を極限化指令で高速切削ＣＮＣの新導入の必要は解消される。
一般のＣＡＤ／ＣＡＭではモデリング形状データからＮＣデータ変換生成作業は先に説明した様に変換工程が２工程の２パス方式の上、モデリング面に点を発生させて各点を自動三角パッチ処理での膨大量の三角パッチをオフセット処理・データの並べ替えを行い後、最終工程でＡＰＴを介してＮＣデータに変換生成する工程を経る為に膨大の変換時間が必要で、１台のＮＣデータ作成システムでモデリングとＮＣデータ変換生成を行うには時間が掛かり過ぎる為に、同一ＣＡＤ／ＣＡＭの複数台使用でモデリング作業用とＮＣデータ変換生成作業用と分担している例はしばしば見受けられる。
しかし、この発明の手法を用いると、完全３次元曲面創製の３６軸制御機能で処理する範囲内の作業では、プログラムの確認をＣＮＣ装置外のＮＣデータ作成システムで確認後ＣＮＣ装置内に設けたマイコンに転送するだけで、従来ＮＣデータ変換に時間を費やしていた変換生成は一切考える必要は無くなる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＮＣ装置内にＮＣデータ作成工程ユニットを組み込んだ構成図である。
【図２】曲面又は輪郭壁面などを位置ベクトルの点と２方向のでクトルのポテンシャル点を４点で表現する曲面パッチの直交座標系２次元表現ＸＹ・ＹＺ・ＸＺ投影図である。
【図３】図２の曲面パッチを構成している２種類の円弧・Ｒ１１ＩとＲ３０の２次元解析図である。
【図４】図２で表現した曲面パッチセグメントを図３で円弧解析しその数値を用いて切削加工するためのプログラムである。
【図５】図４で作文した加工用プログラムを実行してＮＣデータ変換を行ったＮＣデータのＮＣＶｉｅｗｅｒ作画装置で描画したアイソメ・左側投影・上面投影・前面投影図である。カッターパスデータは工具中心データである。
【図６】ＣＮＣ装置内に組み込んだマイコンの機能１のマイコンに内蔵するポストジェネレーターの指令項目である。
【図７】ＣＮＣ装置内に組み込んだマイコンの機能２のプログラム文がパラメトリック処理している２次元プロファイル連続図形のマスタープログラムから類似変形する例とパラメータ数値と記号例である。
【図８】ＣＮＣ装置内に組み込んだマイコンの機能３のＬＡＮＣは７種類の形態の違う切削処理プログラムの全てを１工程の１パス処理する機能表示図である。
【図９】ＣＮＣ装置内に組み込んだマイコンの機能４の６軸制御するＮＣデータ中の円弧指令値を表示した図である。
【図１０】ＣＮＣ装置内に組み込んだマイコンの機能５のセグメント点２ヶで曲線演算を１２軸制御して曲線補間をする時の位置ベクトルの点と一方向の方向ベクトルの関係を表示した（ａ）アイソメ図（ｂ）プログラムである。
【図１１】ＣＮＣ装置内に組み込んだマイコンの機能６のポテンシャル点２ヶ以上で擬似３次元曲面演算を１８軸制御して擬似３次元曲面補間をする時の位置ベクトルの点と２方向の方向ベクトルの関係を表示した（ａ）アイソメ図（ｂ）プログラムである。
【図１２】ＣＮＣ装置内に組み込んだマイコンの機能７のポテンシャル点４ヶでクーンズ曲面パッチ曲面演算を３６軸制御してクーンズ曲面補間をする時の位置ベクトルの点と２方向の方向ベクトルの関係を表示した（ａ）アイソメ図（ｂ）プログラムである。

Claims

ＣＮＣ装置が被加工物を加工するためのＮＣデータを供給する方法において、全ての加工部位ついての加工情報を考慮したプログラムをＣＮＣ装置に設けたマイコンに直接外部信号として取り込み、このマイコンはこの被加工物を加工するプログラムからＮＣデータに変換生成する機能を備え、変換指令に基づき個々のＣＮＣに適合したポストプロセッサ−指令値に合致したＮＣデータに変換生成してＣＮＣに供給する。前記ＣＮＣ装置内にＮＣデータ変換生成するマイコンを設ける事を特徴とするＣＮＣ装置。
前記マイコンはＮＣデータ変換生成の為の７つの機能を備えており、前記マイコン機能１は、ポストプロセッサーを自動貼付処理するポストジェネレータを内蔵機能装備する。
ＮＣマシンの動きを制御する制御装置はＪＩＳ又はＩＳＯに準拠したＮＣフォマットコードのＮＣデータを読み込んで稼働しており前記マイコンには個々のＣＮＣのＮＣフォマトに合致させ稼働するポストジェネレータを内蔵して、目的に応じたＮＣデータ変換生成が選択実施することを特徴とするポストプロセッサー自動貼り付けＮＣデータ変換生成方法。
前記マイコン機能２は、パラメトリック処理プログラムを受領し理解してＮＣデータ変換生成処理を機能装備する。
ＮＣデータの修改訂を現場で実施するためにプログラムのパラメトリック化が最適であり、パラメトリック化は様々の生産性向上を誘発する機能処理であり、プログラムにパラメトリック理念思想の実施を備えていることを特徴とするパラメトリック演算を取り入れたＮＣデータ変換生成方法。
前記マイコン機能３は、ＮＣデータ変換生成の受領したプログラムを１工程のワンパス変換生成処理を機能装備する。
全ての実加工用プログラムをＮＣデータに変換生成処理は、実加工プログラムの大きさ容量・工程数等に関係無く、実行指令に基づき只の１工程１回のワンパス変換処理でＮＣデータ変換生成を行うことを特徴とする環境に優しいＮＣデータ変換生成方法。
前記マイコン機能４は、前記マイコンが受領したプログラムを演算制御軸数換算の６軸制御でＮＣデータ変換生成処理を機能装備する。
被加工物を加工するＮＣデータはＮＵＲＢＳ曲線補間ＮＣデータ以外は基本的にＮＣマシン制御軸数は６軸制御である。前記マイコンが受領したプログラムを６軸演算制御でＮＣフォマット２軸変換の２次元プロファイル切削データ、２軸半変換の輪郭壁立体等高線切削データ、３軸変換の曲面切削データ変換生成処理することを特徴とする２〜３軸加工用ＮＣデータ変換生成方法。
前記マイコン機能５は、前記マイコンが受領したプログラムを演算制御軸数換算の１２軸制御によるＢスプライン補間曲線変換生成処理を機能装備する。
Ｂスプライン曲線補間ＮＣデータ変換生成機能の形状処理セグメント処理表現は、６軸×２ヶ＝１２軸制御、即ち位置ベクトルの１点に、この点を通過する１方向ベクトルを貸与したセグメント点を最低２個以上列記して曲線を変換生成処理することを特徴とする曲線加工用ＮＣデータ変換生成方法。
前記マイコン機能６は、前記マイコンが受領したプログラムを演算制御軸数換算の１８軸制御による擬似３次元プログラム処理を機能装備する。
擬似３次元変換処理表現は、９軸×２ヶ＝１８軸制御による、即ち位置ベクトルの１点に、この点を通過する２方向ベクトルを貸与したポテンシャル点を最低２個以上列記して３次元ＣＡＤコマンドで称するロフトやスイープ曲面を変換生成処理することを特徴とする擬似３次元曲面加工用ＮＣデータ変換生成方法。
前記マイコン機能７は、前記マイコンが受領したプログラムを演算制御軸数換算の３６軸制御によるクーンズ曲面処理を機能装備する。
クーンズ曲面パッチ並びに曲面メッシュ変換生成処理表現は、９軸×４ヶ＝３６軸制御即ち、４端点４曲線で面認識制御による、位置ベクトルの１点に、この点を通過する２方向のベクトルを貸与したポテンシャル点を２行２列の合計４ヶを制御で曲面パッチを認識する。又このポテンシャル点をｎ行ｍ列を制御で曲面メッシュを認識し、加工用ＮＣデータ変換生成処理することを特徴とする加工用ＮＣデータ変換生成機能を備えた以上７種類の機能を知的管理するＣＮＣ制御装置。