JP2016189149A - シミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】数値制御実行中に、任意のタイミングで、任意の文字列等の注記を表示するシミュレーション装置を提供する。【解決手段】グラフィック表示部４は、数値制御指令実行部３から送出される単位時間後の素材に対する工具の位置を示す指令に基づき、工具の動作をグラフィック表示する。注記入力手段５は、注記格納部６に格納する注記データを作成する。数値制御指令実行部３は、数値制御指令実行時に、グラフィック表示部４に位置指令を送出すると同時に、数値制御指令を識別する識別子を、注記判定部７に送出する。注記判定部７は、数値制御指令を識別する識別子と、注記格納部６に格納されている注記を参照し、識別子が一致する注記がある場合には、注記をグラフィック表示部４に送出する。グラフィック表示部４は、注記判定部７から送出された注記を表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、数値制御情報から生成される数値制御指令に基づき、素材に対する工具の動きをグラフィック表示するシミュレーション装置に関する。

工作機械のシミュレーション装置は、記憶装置に格納された加工プログラム等の数値制御情報に基づき、時間の経過にともなう素材に対する工具の位置を算出し、工具の動きをグラフィック表示することができる。

また、工作機械を制御する数値制御装置には、数値制御情報内に文字列を記述しておき、数値制御指令実行部が、その文字列を含む箇所を実行する際に、文字列をユーザに通知する機能を持つ数値制御装置も存在する。

特許文献１に記載のシミュレーション装置では、工具と加工物の３次元モデルを識別子と共に保存しておき、加工プログラム中に指定された識別子に従い３次元モデルを呼び出し、グラフィック表示する方法が採用されている。

数値制御情報に基づき実行される数値制御指令に従って、素材形状データと工具形状データをグラフィック表示するシミュレーション装置は、数値制御情報、使用する工具、そして、素材の形と位置を検証するために利用される。加工プログラムのような数値制御情報は、Ｇコード、Ｍコードの記号と、座標値を示す数値で示されるために、数値制御情報だけをみても機械の動きを想像することは難しい。そこで、素材や工具の３次元情報を用いて、これをグラフィック表示し、機械の動作を確認することは良く行われることである。しかし、数値制御情報は機械の動作を規定する情報であるために、工具の動作以外の情報が記述されていないことが一般的である。

従来のシミュレーション装置は、記憶装置に格納された加工プログラム等の数値制御情報に基づき、時間経過にともなう素材に対する工具の位置を算出し、記憶装置に格納された素材モデルと工具モデルを呼び出し、グラフィック表示するとともに、素材モデルと工具モデルの表示位置を制御することができる。そして、数値制御装置には、数値制御情報に記述された文字列を、その文字列が記載された指令を実行する際に、ユーザに通知することができるものがある。

特開２００９−５３８２３号公報

一般的に、数値制御情報には、順次指令だけでなく、反復指令、分岐指令を記述することができる。順次指令のみで構成された数値制御情報であれば、数値制御情報に記載された指令が順次実行されるため、その数値制御情報に記述された指令は一度だけ実行される。しかし、数値制御情報に反復指令や分岐指令が含まれると、数値制御情報に記載された１つの指令が複数回にわたり実行される場合がある。そのため、数値制御情報に記述された文字列を、加工中のある１つのタイミングで一度だけ表示させたい場合は、反復指令、分岐指令を使用しないようにするか、文字列を一度だけ表示するための分岐指令を追加記述する必要がある。

また、数値制御情報に記述する指令には、たくさんの動作を１つの指令で実行できるようにした指令がある。その場合には、１つの指令で動作するたくさんの動作の中のある１つのタイミングで文字列を表示することができない。

本発明の目的は、数値制御情報に基づき実行される数値制御において、任意のタイミングで、文字列等の注記を表示することである。

上記課題を解決するために、本発明に係るシミュレーション装置は、数値制御指令に関連付けて注記の入力を受け付ける注記入力手段と、注記を格納する注記格納部と、前記数値制御実行部による数値制御の実行中に、数値制御指令と関連付けられた注記が、注記格納部に存在する場合には、注記をグラフィック表示部に送出する注記判定部とを具備し、グラフィック表示部は、素材形状データと工具形状データと共に、注記判定部から送出された注記を表示する。

本発明の一つの態様では、シミュレーション装置は、前記数値制御実行部による数値制御の実行中に、ユーザからの指示に応じてその数値制御の実行を一時停止させる一時停止手段、を更に具備し、前記注記入力手段は、前記一時停止手段による一時停止に対応づけてユーザから注記の入力を受け付け、入力された注記を、その一時停止の時点で実行していた数値制御指令と関連付けて前記注記格納部に格納する。更なる態様では、注記入力手段から入力された注記は、一時停止時に実行していた数値制御指令と関連付けて、更には、一時停止時点でのその数値制御指令の実行の進度と関連付けて注記格納部に格納する。更なる態様では、この注記に対応づけてその注記を非表示にする条件を注記格納部に格納できるようにする。

工具の動作に関係する情報以外に加え、実行される数値制御指令に関連付けられた注記を表示できるようにすることにより、シミュレーション装置は、実行される数値制御指令の内容の説明や注意事項説明を、シミュレーション装置の作業者に通知することができるようになる。

例えば、任意のタイミングで表示される注記に、加工の情報や、実際の機械で動作させる場合の注意点を記述しておくことにより、シミュレーション装置の作業者は、素材モデルと工具モデルの３次元的な動作を確認するとともに、モデルの動作だけでは表現しにくい情報を確認することができる。

工作機械における加工の前に、シミュレーション装置を用いて、機械の動作を確認することは良く行われることである。また、数値制御情報は、一度だけでなく、保存しておき、繰り返し利用されることが多い。

シミュレーション装置にて検証をした数値制御情報（加工プログラム等）を注記と関連付けて保存しておくことにより、実際に機械で使用する際、または、一度加工し、しばらくしてから繰り返し使用する際に、このシミュレーション装置により加工内容を確認し、必要としている数値制御情報かどうか確認した後、実際の作業をすることができる。通常、数値制御情報には、機械動作に必要な情報のみが記載されるが、数値制御情報と注記とを関連付けて管理し、適切なタイミングで通知する手段を設けることにより、数値制御情報を検証するシミュレーション装置としてだけでなく、加工技術の表示装置、または、数値制御情報に記載された指令や加工内容の案内表示装置として利用することもできる。

本発明に係る実シミュレーション装置の第一の実施形態を示すブロック図である。 数値制御情報の一例を示す図である。 注記データの一例を示す図である。 本発明に係るシミュレーション装置の第二の実施形態を示すブロック図である。 実施形態における注記の表示の一例を示す図である。 本発明に係るシミュレーション装置の第三の実施形態を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面を用いて説明する。図１は本発明の第一の実施形態のシミュレーション装置の機能的な構成を示すブロック図である。

数値制御情報格納部１には、素材に対する工具の位置や姿勢、または、周辺機器の動作を指令する数値制御指令を生成するための数値制御情報（加工プログラムすなわちＮＣ（数値制御）プログラム等）が格納されている。数値制御指令作成部２は、数値制御情報格納部１に格納されている数値制御情報を読み出し、数値制御指令に変換する。

図２は、数値制御情報の１例を示している。Ｇ００、Ｇ０１は、素材に対する工具の移動先の位置を示している。一方、Ｇ８３は、穴あけを行う素材に対する一連の工具の移動動作（穴あけ動作）を示している。

数値制御指令作成部２は、Ｇ８３の指令を、Ｇ００、Ｇ０１等の単独の数値制御指令に分解し、分解後の個々の数値制御指令を順に数値制御指令実行部３へ入力する。

数値制御指令実行部３は、数値制御指令作成部２から入力される数値制御指令を、単位時間後の素材に対する工具の位置を示す位置指令に変換し、グラフィック表示部４に送出する。

グラフィック表示部４は、数値制御指令実行部３から送出される単位時間後の素材に対する工具の位置を示す指令に基づき、工具の動きをグラフィック表示する。

図３は、注記格納部６に格納される注記データの一例を示しており、数値制御指令を識別する識別子（図中のブロック番号（Block No.）の列に示される「２８５６」等）と共に、注記内容の文字列（図中のメッセージ（Message）の列に示される「Drilling Diameter 20 Depth 60」等）を記述している。

注記入力手段５は、注記格納部６に格納する注記データを作成するための手段であり、ユーザは注記入力手段５に対して注記内容を示す文字列等を入力することにより注記データを作成する。

数値制御指令実行部３は、数値制御指令作成部２から入力される数値制御指令を実行する時に、グラフィック表示部４に対して、その数値制御指令の変換結果である上述の位置指令を送出すると同時に、その数値制御指令を識別する識別子を、注記判定部７に送出する。

注記判定部７は、数値制御指令実行部３から入力された数値制御指令の識別子に対応する注記を注記格納部６から検索し、その識別子に対応する注記が検索できた場合には、その注記をグラフィック表示部４に送出する。

グラフィック表示部４は、注記判定部７から入力された注記を表示する。

以上に説明したように、この実施形態では、数値制御情報（加工プログラム等）内の指令ではなく、その指令を数値制御指令作成部２が分解することで得られる分解後の個々の指令に対して注記が関連付けられている。したがって、数値制御情報内の指令に対して注記を設定していた従来技術よりも、より細かい単位で注記を表示することが可能になる。例えば、従来であれば数値制御情報内に記述されていたＧ８３という指令に対する注記しか表示できなかったのに対し、本実施形態では、そのＧ８３の動作を構成するＧ００、Ｇ０１、・・・等のより細かい動作に対して注記を表示することが可能である。

図４は、シミュレーション装置の第二の実施形態の機能構成を示すものであり、図１に示した第一の実施形態に対して、形状データ格納部８が追加されている。形状データ格納部８には、グラフィック表示部４にて表示する素材形状データと工具形状データが格納されている。グラフィック表示部４は、工具の動作をグラフィック表示する際、形状データ格納部８に格納されている素材形状データと工具形状データを参照し、素材と工具の３次元モデルをグラフィック表示する。

図５は、グラフィック表示部４に注記が表示されている状態を示している。

注記判定部７は、数値制御指令実行部３から入力される識別子が変化した場合（すなわち、次の数値制御指令の識別子が入力された場合）、それまでグラフィック表示部４に送出していた注記の送出を停止し、新たな識別子が一致する注記格納部６から検索してグラフィック表示部４に供給する。

上記各実施形態のシミュレーション装置は、工作機械に搭載された数値制御装置に組み込まれていても良い。工作機械では、数値制御情報を確認するために、機械を動かない状態にして、数値制御指令だけを実行したり、機械を動く状態にして、１つの数値制御指令毎に機械の動きを止めながら実行したりする場合がある。このような態様での数値制御指令実行時にも、工作機械の数値制御装置に組み込まれたシミュレーション装置により、実行中の数値制御指令に対応する注記を表示することができる。

一方、図６に示す第三の実施形態では、図２に示した第一の実施形態に対して、一時停止手段９を追加している。一時停止手段９は、数値制御指令実行部３による数値制御指令の実行の一時停止を指示するための手段である。ユーザは、数値制御指令実行部３が数値制御指令を実行中の任意のタイミングで、一時停止手段９を操作して、数値制御指令の実行を一時停止させることができる。そして、この一時停止の間に、ユーザは注記入力手段５を操作して、その一時停止の時点で実行していた数値制御指令ブロックに対する注記を入力することができる。すなわち、一時停止手段９により、数値制御指令実行部３による数値制御指令の実行が一時停止された場合、注記入力手段５は、数値制御指令実行部３から、一時停止している指令の識別子を取得し、取得した識別子に対応づけて、ユーザから入力された注記データを注記格納部６に格納することができる。このように、この第三の実施形態では、ユーザは、数値制御プログラムをシミュレーション装置で実行させながら、注記を入れるべきと判断したタイミングで一時停止手段９により数値制御プログラムの実行を一時停止し、その一時停止の時点で実行していた数値制御指令（ブロック）に対応づけて注記を設定することができる。このようにして注記を設定することで、上記第一又は第二の実施形態の処理により、数値制御プログラムを実行中に、注記が設定されている数値制御指令が実行されるタイミングで、注記を画面表示することができる。

また、数値制御指令実行部３は、一時停止した数値制御指令の進度を送出することができる。１つの数値制御指令の実行開始から完了までの間に、工具はその指令により規定される軌跡に沿って移動する。したがって、ある数値制御指令の実行時に一時停止したとひとくちにいっても、それを更に細かく、その指令の実行開始から完了までの間のどの段階で一時停止したのか、すなわちその指令の実行が開始時点からどの程度進んだ段階で一時停止したのかまで分析することが可能である。このように、その数値制御指令の実行がどの程度進んだ段階で一時停止したのかを、数値制御指令実行部３が「進度」の情報として出力するのである。

具体的には、進度は、例えば、１つの数位置制御指令から生成する一連の位置指令全体の段数（それら一連の位置指令の数）に対する、一時停止した時点で数値制御指令実行部３が実行していた段の番号でよい。すなわち、前述のように数値制御指令実行部３は１つの数値制御指令を一連の位置指令の系列に変換するが、それら一連の位置指令の全数のうち、一時停止の時点で実行が完了していた位置指令の割合を、例えば何パーセント等といった形で、進度情報として出力するのである。また別の例として、その数値制御指令の実行開始から完了までの間の工具の全体の移動量に対する、一時停止の時点までの移動量の割合であっても良い。

この例では、注記入力手段５は、一時停止が指示された際に数値制御指令実行部３から送出された数値制御指令の識別子及び進度の情報に対応づけて、その際にユーザが入力した注記データを注記格納部６に格納することができる。このように注記データを数値制御指令の進度とも対応づけて格納しておくことで、例えば、シミュレーション装置等で数値制御プログラムを実行していく中で、その数値制御指令が実行され、その進度まで達した時点でその注記を画面表示することができる。なお、注記の表示タイミングは、対応する進度に達したタイミングに限らず、その進度を基準として定めたタイミング（例えば、その進度よりもあらかじめ定めた段数だけ前の位置指令を実行するタイミング）としてもよい。

また、注記格納部６に格納される注記データに対して、その注記データを表示してから非表示にするまでの時間の長さを例えば注記入力手段５からユーザが設定できるようにしてもよい。この例では、注記判定部７は、数値制御指令実行部３から送出される識別子が変化しても、現在送出中の注記の送出を停止せず、その注記の表示開始からその注記に対して設定されている時間が経過した後、その注記の送出を停止する。

また、注記格納部６に格納される注記データに対して、その注記データを非表示にするタイミングを、数値制御指令の識別子と進度の組合せとして設定してもよい。この場合、ユーザは、数値制御の実行を一時停止させて注記を設定した後、その注記の表示の終了タイミングを手動設定する旨をシミュレーション装置に指示する。この指示に応じて、シミュレーション装置は、一時停止していた数値制御の実行を再開し、ユーザが再び一時停止手段９に対して一時停止を指示するのを待つ。ユーザからの指示に応じて一時停止手段９が数値制御の実行を一時停止すると、注記入力手段５は、そのとき数値制御指令実行部３から出力される数値制御指令の識別子と進度の組を、その注記を非表示にするタイミングを指定する情報として、その注記に対応づけて注記格納部６に登録することができる。注記判定部７は、数値制御指令実行部３から送出される識別子と進度を参照し、注記を非表示にする数値制御指令の識別子と進度に到達した時点で、その注記の表示停止をグラフィック表示部４に指示する。

この実施形態によれば、数値制御情報の実行の中の、ユーザが希望する任意のタイミング（すなわち任意の数値制御指令の中の任意の進度）に対して注記を関連付けることができる。また、その注記の表示終了のタイミングについても、同様に任意のタイミングを指定することができる。

１ 数値制御情報格納部、２ 数値制御指令作成部、３ 数値制御指令実行部、４ グラフィック表示部、５ 注記入力手段、６ 注記格納部、７ 注記判定部、８ 形状データ格納部、９ 一時停止手段。

Claims (6)

1. 数値制御情報を格納する数値制御情報格納部と、
   前記数値制御情報を解釈し、数値制御指令を作成する数値制御指令作成部と、
   前記数値制御指令に基づき、数値制御を実行する数値制御実行部と、
   前記数値制御指令に基づき、工具の動きをグラフィック表示するグラフィック表示部と、
   を備えたシミュレーション装置において、
   前記数値制御指令に関連付けて注記の入力を受け付ける注記入力手段と、
   前記注記を格納する注記格納部と、
   前記数値制御実行部による数値制御の実行中に、前記数値制御指令と関連付けられた前記注記が、前記注記格納部に存在する場合には、前記注記をグラフィック表示部に送出する注記判定部と、
   を具備し、
   前記グラフィック表示部は、前記注記判定部から送出された前記注記を表示することを特徴としたシミュレーション装置。
2. 請求項１に記載のシミュレーション装置において、
   前記数値制御実行部による数値制御の実行中に、ユーザからの一時停止の指示に応じてその数値制御の実行を一時停止させる一時停止手段、を更に具備し、
   前記注記入力手段は、前記一時停止手段による一時停止に対応づけてユーザから注記の入力を受け付け、入力された注記を、その一時停止の時点で実行していた数値制御指令と関連付けて前記注記格納部に格納することを特徴とするシミュレーション装置。
3. 請求項２に記載のシミュレーション装置において、
   前記数値制御実行部は、実行中の前記数値制御指令の進度を認識できるとともに、一時停止の時点での前記数値制御指令の実行の進度を認識でき、
   前記注記入力手段は、一時停止に対応づけてユーザから入力された注記を、前記一時停止の時点で実行していた前記数値制御指令と、前記一時停止の時点での前記数値制御指令の前記進度と、に関連付けて前記注記格納部に格納し、
   前記注記判定部は、前記数値制御指令と前記進度と関連付けられた前記注記が、前記注記格納部に存在するか判定することを特徴とするシミュレーション装置。
4. 請求項３に記載のシミュレーション装置において、
   前記注記は、注記を非表示にするタイミングを特定する前記数値制御指令と前記進度との組合せに対応づけて前記注記格納部に格納され、
   前記注記判定部は、前記注記を表示した後、前記数値制御実行部による前記数値制御の実行の進度が、当該注記に対応づけて前記注記格納部に格納されている前記数値制御指令と前記進度との組合せに到達した時点で、前記グラフィック表示部に前記注記の表示を停止させる、ことを特徴とするシミュレーション装置。
5. 請求項１に記載のシミュレーション装置において、
   前記注記は、注記の表示時間と共に前記注記格納部に格納され、
   前記グラフィック表示部は、前記注記判定部から送出された前記注記を表示した後、前記表示時間が経過するまで前記注記を表示することを特徴としたシミュレーション装置。
   
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のシミュレーション装置を具備する工作機械。

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