JP2019219878A

JP2019219878A - 数値制御装置及び誤入力検出方法

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Publication number: JP2019219878A
Application number: JP2018116400A
Authority: JP
Inventors: 極齊藤; Kyoku Saito
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-12-26
Also published as: CN110618657A; DE102019004135A1; US20190384262A1; US10890894B2

Abstract

【課題】誤入力を検出可能な数値制御装置及び誤入力検出方法を提供する。【解決手段】加工方法、加工形状及び使用工具のうち少なくとも２つの情報を扱うことが可能な数値制御装置１は、加工プログラムと、前記加工プログラムに対応する前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つに関する情報と、を入力する加工プログラム入力部１０１と、所定の判定基準に基づき、前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つの組み合わせについて不整合を検出する加工内容検証部１０４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、誤入力検出技術に関し、特に誤入力を検出可能な数値制御装置及び誤入力検出方法に関する。

工作機械等の産業機械（以下、単に機械という）を使用する加工現場では、加工現場で発生するニーズに対応するため、加工プログラムを数値制御装置の操作器上で修正する場合がある。この際、数値や工具番号等の誤入力があると、加工不良や機械破損等の原因となる。

誤入力を検出するための手法として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、加工形状ごとに加工条件や工具の動かし方等を適切に組み合わせた加工パターンを予め定義しておくこと、複数の加工パターンを組み合わせて加工プログラムを作成することで、加工プログラム内で不整合が生じないようにすることが記載されている。

特開２００５−１２８８５１号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術によれば加工プログラムの作成時に不整合が生じないようにすることはできるが、作成された加工プログラムを加工現場等で事後的に修正したような場合に不整合が生じたか否かを検出することはできない。これは、Ｇコード等で作成されている従来の加工プログラムには加工方法に関する情報しか含まれておらず、発生した不整合を検出するには情報が不足しているからである。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、誤入力を検出可能な数値制御装置及び誤入力検出方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、加工方法、加工形状及び使用工具のうち少なくとも２つの情報を扱うことが可能な数値制御装置であって、加工プログラムと、前記加工プログラムに対応する前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つに関する情報と、を入力する加工プログラム入力部と、所定の判定基準に基づき、前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つの組み合わせについて不整合を検出する加工内容検証部と、を有することを特徴とする。
本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、前記加工内容検証部は、前記不整合を検出した場合に、警告の出力、修正候補の提示、又は自動修正のいずれかを実行することを特徴とする。
本発明の一実施形態にかかる誤入力検出方法は、加工方法、加工形状及び使用工具のうち少なくとも２つの情報を用いて加工プログラム内の誤入力を検出する方法であって、加工プログラム入力部が、前記加工プログラムと、前記加工プログラムに対応する前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つに関する情報と、を入力するステップと、加工内容検証部が、所定の判定基準に基づき、前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つの組み合わせについて不整合を検出するステップと、を有することを特徴とする。
本発明の一実施形態にかかる誤入力検出方法は、前記加工内容検証部は、前記不整合を検出した場合に、警告の出力、修正候補の提示、又は自動修正のいずれかを実行することを特徴とする。

本発明により、誤入力を検出可能な数値制御装置及び誤入力検出方法を提供することができる。

数値制御装置１が実施する処理の概要を説明する図である。数値制御装置１のハードウェア構成を示す図である。数値制御装置１の機能構成を示す図である。数値制御装置１の動作を示すフローチャートである。加工内容の整合性検証処理の一例を示す図である。加工内容の整合性検証処理の一例を示す図である。加工内容の整合性検証処理の一例を示す図である。加工内容の整合性検証処理の一例を示す図である。

加工形状、加工方法及び使用工具等の情報を含む加工プログラムや、このような加工プログラムを扱うことのできる数値制御装置が知られている。このような数値制御装置を特に統合ＣＮＣシステムと呼ぶ。

本発明の実施の形態による数値制御装置１は、加工形状、加工方法及び使用工具等の情報を含む加工プログラムを扱う統合ＣＮＣシステムである。本実施の形態で加工プログラムに言及する場合は、特に注記のない限り加工形状、加工方法及び使用工具等の情報を含む加工プログラムを指すものとする。

本実施の形態で扱う加工プログラムでは、加工形状、加工方法及び使用工具を示す情報が加工プログラム内に記述される。そのため、数値制御装置１は、目的の加工形状を生成するのに不適切な加工方法や使用工具が選択された場合に誤入力の可能性を指摘することができる。

図１の模式図を用いて、数値制御装置１が実施する処理の概要について説明する。数値制御装置１は、加工形状、加工方法及び使用工具に関する情報が記述された加工プログラムを読み込み、解読する。また、加工プログラムに基づき工具経路を生成する。ここで操作者により加工プログラムが編集された場合、数値制御装置１はポストプロセスとして加工プログラムの整合性（加工形状、加工方法及び使用工具の相互の関係に矛盾等がないこと）を検証する。最後に、従来の数値制御装置と同様に軸制御を行い、加工を実行する。

図２は、数値制御装置１の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。数値制御装置１は、加工機の制御を行う装置である。数値制御装置１は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４、インタフェース１８、バス１０、軸制御回路１６を有する。数値制御装置１には、サーボアンプ４０、サーボモータ５０、入出力装置６０が接続される。

ＣＰＵ１１は、数値制御装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムをバス１０を介して読み出し、システム・プログラムに従って数値制御装置１全体を制御する。

ＲＯＭ１２は、加工機の各種制御等を実行するためのシステム・プログラムを予め格納している。

ＲＡＭ１３は、一時的な計算データや表示データ、後述する入出力装置６０を介してオペレータが入力したデータやプログラム等を一時的に格納する。

不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされており、数値制御装置１の電源が遮断されても記憶状態を保持する。不揮発性メモリ１４は、入出力装置６０から入力されるデータやプログラム等を格納する。不揮発性メモリ１４に記憶されたプログラムやデータは、実行時及び利用時にはＲＡＭ１３に展開されても良い。

軸制御回路１６は、加工機の動作軸を制御する。軸制御回路１６は、ＣＰＵ１１が出力する軸の移動指令量を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ４０に出力する。

サーボアンプ４０は、軸制御回路１６が出力する軸の移動指令を受けて、サーボモータ５０を駆動する。

サーボモータ５０は、サーボアンプ４０により駆動されて加工機の動作軸を動かす。サーボモータ５０は、典型的には位置・速度検出器を内蔵する。位置・速度検出器は位置・速度フィードバック信号を出力し、この信号が軸制御回路１６にフィードバックされることで、位置・速度のフィードバック制御が行われる。

なお、図２では軸制御回路１６、サーボアンプ４０、サーボモータ５０は１つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる加工機に備えられた軸の数だけ用意される。例えば、３軸を備えた加工機を制御する場合、それぞれの軸に対応する軸制御回路１６、サーボアンプ４０、サーボモータ５０が合計３セット用意される。

入出力装置６０は、ディスプレイやハードウェアキー等を備えたデータ入出力装置であり、典型的には操作盤である。入出力装置６０は、インタフェース１８を介してＣＰＵ１１から受けた情報をディスプレイに表示する。入出力装置６０は、ハードウェアキー等から入力された指令やデータ等をインタフェース１８を介してＣＰＵ１１に渡す。入出力装置６０によれば、例えば不揮発性メモリ１４に格納されたプログラムをディスプレイに表示させ、ハードウェアキーにより編集することができる。

図３は、誤入力を検出可能な数値制御装置１の概略的な機能構成を示すブロック図である。数値制御装置１は、加工プログラム入力部１０１、加工プログラム解読部１０２、工具経路生成部１０３、加工内容検証部１０４、モータ駆動信号生成部１０５、情報表示器１０８、ＣＮＣ操作器１０９を有する。また数値制御装置１にはサーボアンプ１１０、モータ１１１を有する工作機械の駆動部が接続される。

加工プログラム入力部１０１は、予め作成された加工プログラムを外部から読み込んでＲＡＭ１３や不揮発性メモリ１４に格納する。また、操作者が入出力装置６０等を使用して編集した加工プログラムをＲＡＭ１３や不揮発性メモリ１４に格納する。本実施の形態で扱う加工プログラムの詳細については後述する。

加工プログラム解読部１０２は、加工プログラム入力部１０１が取得した加工プログラムを解釈する。

工具経路生成部１０３は、加工プログラム解読部１０２が加工プログラムを解釈した結果に基づき、工具経路を生成する。

加工内容検証部１０４は、加工プログラム入力部１０１が取得した加工プログラムに不整合がないか検証する。

モータ駆動信号生成部１０５は、工具経路生成部１０３が生成した工具経路にしたがって工具を動かすためのモータ駆動信号を生成する。上述の軸制御回路１６に相当する。

情報表示器１０８は、加工プログラム入力部１０１が読み込んだ加工プログラムや、加工内容検証部１０４が出力する各種メッセージ等を入出力装置６０のディスプレイに表示する。

ＣＮＣ操作器１０９は、加工プログラムの編集、機械の手動操作等を入力するためのインタフェースを提供する装置であり、例えば数値制御装置１と一体のタイプ、ペンダントタイプ、リモコンタイプ等の公知の装置を採用できる。

サーボアンプ１１０は、モータ駆動信号生成部１０５が出力するモータ駆動信号を受けてモータ１１１を駆動する。上述のサーボアンプ４０に相当する。

モータ１１１は、サーボアンプ１１０により駆動されて機械の動作軸を動かす。上述のサーボモータ５０に相当する。

数値制御装置１が扱う加工プログラムについて説明する。数値制御装置１の加工プログラム入力部１０１は、加工形状、加工方法及び使用工具に関する情報を紐づけて記述した加工プログラムを入力とすることが望ましい。本実施の形態では主にこの手法を取り上げる。但し、加工形状、加工方法及び使用工具に関する情報が全て１つのファイルから入力される必要はない。例えば加工方法は加工プログラムに記述し、加工形状はＣＡＤファイルとして与え、使用工具情報は予め数値制御装置１に登録しておき、これらの情報をＣＡＤファイルのフィーチャＩＤや使用工具番号等を用いて数値制御装置１が紐づける方法も考えられる。また、加工形状、加工方法及び使用工具に関する情報が全て揃っていなくとも良く、少なくともこのうち２つの情報が揃っていれば良い。

加工形状、加工方法及び使用工具に関する情報を１つのファイルすなわち加工プログラムとして入力する場合の、好適な情報構造の例を示す。加工プログラムには、工作機械の制御に必要な情報が所定の形式すなわちデータモデルに則り記載される。公知のデータモデルの例としてはＩＳＯ１４６４９、ＡＰＴ形式等がある。但し、必要な情報を記載できる形式であれば、加工プログラムの構造はこれらの公知のデータモデルに限定されず任意である。

本実施の形態では、データモデルは以下の情報を含む。これらの情報は、典型的には階層構造を持って記述され、関連する情報同士が紐づけられる。

（１）加工方法に関する情報
加工方法に関する情報には例えば以下のものが含まれる。但し、これらの情報を全て含んでいる必要はない。
・加工方法のタイプ（例えばドリル加工、低面ミリング加工、側面ミリング加工のいずれであるかを示す情報等）
・加工のタイプに応じたより詳細な加工戦略（例えば低面ミリング加工の場合、軸方向と径方向それぞれの切り込み量、平行パスにするか螺旋パスにするかを示す情報等）
・主軸回転数
・送り速度、又は一刃あたりの切削量
・工具経路
・その他、加工方法を特定するために必要な情報（例えば切削開始点、切削終了点等）

（２）加工形状に関する情報
加工形状に関する情報には例えば以下のものが挙げられる。但し、これらの情報を全て含んでいる必要はない。
・加工形状のタイプ（例えば円形穴、平面、ポケット、自由曲面、ネジ穴のいずれであるかを示す情報等）
・形状を特定するために必要となる各種寸法（例えば円形穴の場合、中心座標、穴の方向、直径、深さ、底がすり鉢状の場合の角度、各寸法の許容公差等）

（３）使用工具に関する情報
使用する工具に関する情報には例えば下記のものが挙げられる。但し、これらの情報を全て含んでいる必要はない。
・工具のタイプ（例えばドリル、エンドミル、フェイスミル、タッピング工具のいずれであるかを示す情報等）
・各種寸法（例えばエンドミルの場合、直径、有効刃長、角Ｒ等）
・工具の３Ｄ形状情報
・工具型番

図４のフローチャートを用いて、誤入力を検出可能な数値制御装置１の動作について説明する。この処理は、外部から入力された加工プログラムや、その後操作者が入出力装置６０等を使用して手動修正した加工プログラムの内容を検証し、加工プログラム内で使われている、加工形状、加工方法及び使用工具について通常ありえない組み合わせがあった場合にはアラームを出力するものである。

Ｓ１０１：加工プログラム入力部１０１は、加工形状、加工方法及び使用工具に関する情報が紐づけられて記述された加工プログラムを読み込む。

Ｓ１０２：加工プログラム解読部１０２は、加工プログラムを解読し、加工形状、加工方法、使用工具を加工工程ごとにまとめた加工内容情報に変換する。加工工程とは、加工プログラムにより実行される加工を構成する１つ以上の工程をいう。例えばネジ穴をあけるプログラムの場合、次の加工工程を含む：（１）穴を開ける平面の加工、（２）穴開け、（３）穴の縁の面取り、（４）タッピング。

Ｓ１０３：情報表示器１０８は、加工内容情報を操作者に対して表示する。

Ｓ１０４乃至Ｓ１０５：操作者は、情報表示器１０８に表示された加工内容情報を見て、必要に応じてＣＮＣ操作器１０９を用いて加工内容情報を修正する。

Ｓ１０６：加工プログラムが工具経路情報を含んでいない場合、又は操作者により加工内容情報に工具経路の変更を要する修正が加えられた場合、工具経路生成部１０３は、加工内容情報に基づき工具経路を計算する。また、作成した工具経路を加工内容情報と紐づける。

Ｓ１０７：情報表示器１０８は、加工プログラムから読み取られた、又は工具経路生成部１０３が作成した工具経路を操作者に対して表示する。

Ｓ１０８乃至Ｓ１０９：操作者は、情報表示器１０８に表示された工具経路を見て、必要に応じてＣＮＣ操作器１０９を用いて工具経路を修正する。

Ｓ１１０：加工内容検証部１０４は、加工内容情報を検証し、加工形状、加工方法、使用工具のうち少なくとも２つの情報の関係に不整合がないか検証を行う。検証の具体的手法については後述する。

Ｓ１１２：不整合が発見された場合、加工内容検証部１０４は、情報表示器１０８に警告を表示する。

また、加工内容検証部１０４は、加工内容情報の修正候補を提示可能な場合には、修正候補を情報表示器１０８に表示する。操作者がＣＮＣ操作器１０９を用いて修正候補から意図に合うものを選択すると、加工内容検証部１０４は、選択された修正内容を加工内容情報に反映する。工具経路の変更を要する修正内容である場合は、工具経路生成部１０３が再度、工具経路を生成する。

Ｓ１１３：モータ駆動信号生成部１０５は、整合性が確認された加工内容情報に基づきモータ駆動用信号を生成し、工作機械の駆動部へ送信する。駆動部のサーボアンプ１１０は、モータ駆動信号に応じてモータ１１１を駆動する。

図５乃至図８に示す例を用いて、加工内容検証部１０４による加工内容情報の整合性検証処理について具体的に説明する。

加工内容検証部１０４は、予め以下の情報を保持しているものとする。
・各加工形状タイプの加工に使用できる加工方法タイプの一覧
・各加工形状タイプの加工に使用できる工具タイプの一覧
・各加工方法タイプに使用できる工具タイプの一覧

まず、加工内容検証部１０４は、加工内容情報から加工形状タイプ、加工方法タイプ及び使用工具タイプを読み取り以下の判定をおこなう。少なくとも１つにおいて整合性が無いと判断した場合に、加工内容検証部１０４は、加工内容情報には整合性が無いと判断し、操作者に警告を行う（図６乃至図８の例はこれにあたる）。その他の場合は、加工内容情報には整合性があるものとみなし、加工を実行する（図５の例はこれにあたる）。

・読み取った加工形状タイプに使用できる加工方法タイプの一覧と、読み取った加工方法タイプとを比較し、読み取った加工方法タイプが一覧に含まれていなければ、整合性が無いと判断する。
修正候補を表示する場合は、例えば読み取った加工形状タイプに使用できる加工方法タイプの一覧を表示し、任意の加工方法タイプを操作者に選択させることができる。

・読み取った加工形状タイプに使用できる工具タイプの一覧と、読み取った使用工具タイプを比較し、読み取った使用工具タイプが一覧に含まれていなければ整合性が無いと判断する。
図７の例はこれにあたる。工具タイプ「Ｄｒｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌ」が、加工形状タイプ「Ｒｏｕｎｄｈｏｌｅ」に使用できる工具タイプの一覧に含まれていないと、整合性なしと判断される。
修正候補を表示する場合は、例えば読み取った加工形状タイプに使用できる使用工具タイプの一覧を表示し、任意の使用工具タイプを操作者に選択させることができる。

・読み取った加工方法タイプに使用できる工具タイプの一覧と、読み取った使用工具タイプを比較し、読み取った使用工具タイプが一覧に含まれていなければ整合性が無いと判断する。
図６の例はこれにあたる。工具タイプ「Ｄｒｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌ」が、加工方法タイプ「Ｓｉｄｅ＆ｂｏｔｔｏｍｍｉｌｌｉｎｇ」に使用できる工具タイプの一覧に含まれていないと、整合性なしと判断される。
修正候補を表示する場合は、例えば読み取った加工方法タイプに使用できる使用工具タイプの一覧を表示し、任意の使用工具タイプを操作者に選択させることができる。

・加工形状の寸法及び使用工具の寸法を読み込み、両者を比較することで整合性の検証を行う。読み取る寸法と整合性の判定基準とは加工形状タイプと使用工具タイプによって異なる。読み取る寸法と整合性の判定基準の例を下表に記す。

・加工形状の寸法、工具の寸法および工具経路を読み込み、工具寸法と工具経路から計算される切削範囲が加工形状から外れる場合に整合性が無いと判断する。
図８の例はこれにあたる。工具寸法と工具経路から計算される切削範囲が加工形状から外れる場合、整合性なしと判断される。

本実施の形態によれば、加工形状、加工方法及び使用工具に関する情報を含む加工プログラムを使用する数値制御装置１が、独自の判定基準に従って、これらの情報の関係に不整合がないか検証を行う。これにより、後工程で加工プログラムを修正した際にも、数値制御装置１上でチェックを行って整合性を保つことができ、誤った修正による加工不良や衝突を未然に防ぐことが可能となる。

以上、本発明の主要な実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。例えば、上述の実施の形態の数値制御装置１は、数値制御装置１上で加工プログラムや工具経路が編集された場合に整合性チェックを行ったが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば外部から入力された（編集されていない）加工プログラムに対しても整合性チェックを行うことが可能である。

また、上述の実施の形態では、本発明を主に数値制御装置１に適用したが、本発明はこれに限定されず、例えば加工機や、数値制御装置１に接続された情報処理装置等、加工プログラムを扱うことが可能な任意の情報処理装置で、上述の実施の形態と同様の処理を実行することも可能である。

１数値制御装置
１１ＣＰＵ
１２ＲＯＭ
１３ＲＡＭ
１４不揮発性メモリ
１８インタフェース
１０バス
１６軸制御回路
４０サーボアンプ
５０サーボモータ
６０入出力装置
１０１加工プログラム入力部
１０２加工プログラム解読部
１０３工具経路生成部
１０４加工内容検証部
１０５モータ駆動信号生成部
１０８情報表示器
１０９ＣＮＣ操作器
１１０サーボアンプ
１１１モータ

Claims

加工方法、加工形状及び使用工具のうち少なくとも２つの情報を扱うことが可能な数値制御装置であって、
加工プログラムと、前記加工プログラムに対応する前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つに関する情報と、を入力する加工プログラム入力部と、
所定の判定基準に基づき、前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つの組み合わせについて不整合を検出する加工内容検証部と、を有することを特徴とする
数値制御装置。
前記加工内容検証部は、前記不整合を検出した場合に、警告の出力、修正候補の提示、又は自動修正のいずれかを実行することを特徴とする
請求項１記載の数値制御装置。
加工方法、加工形状及び使用工具のうち少なくとも２つの情報を用いて加工プログラム内の誤入力を検出する方法であって、
加工プログラム入力部が、前記加工プログラムと、前記加工プログラムに対応する前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つに関する情報と、を入力するステップと、
加工内容検証部が、所定の判定基準に基づき、前記加工方法、前記加工形状及び前記使用工具のうち少なくとも２つの組み合わせについて不整合を検出するステップと、を有することを特徴とする
誤入力検出方法。
前記加工内容検証部は、前記不整合を検出した場合に、警告の出力、修正候補の提示、又は自動修正のいずれかを実行することを特徴とする
請求項３記載の誤入力検出方法。