JP2021033923A - 産業用機械のプログラムシミュレーションシステム及び数値制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】機械オペレータ側でのシミュレーションを不要にし、機械オペレータ側の負担の軽減、削減等を可能にするプログラムシミュレーションシステム及び数値制御システムを提供すること。
【解決手段】プログラムに応じたシミュレーションを行う産業用機械のプログラムシミュレーションシステム１０であって、シミュレーション対象の産業用機械を少なくとも１つ選択する機械選択部８と、機械選択部８が選択した産業用機械に対するプログラムのシミュレーションを行った後、プログラムに産業用機械を特定する識別符号を自動的に付加する機能を有し、プログラムと識別符号のデータ群を作成する識別データ群作成部１１と、産業用機械側に送られたデータ群の中の識別符号が自らの産業用機械を示す識別符号と一致しているか否かを判定する判定部１４と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】プログラムに応じたシミュレーションを行う産業用機械のプログラムシミュレーションシステム１０であって、シミュレーション対象の産業用機械を少なくとも１つ選択する機械選択部８と、機械選択部８が選択した産業用機械に対するプログラムのシミュレーションを行った後、プログラムに産業用機械を特定する識別符号を自動的に付加する機能を有し、プログラムと識別符号のデータ群を作成する識別データ群作成部１１と、産業用機械側に送られたデータ群の中の識別符号が自らの産業用機械を示す識別符号と一致しているか否かを判定する判定部１４と、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、産業用機械のプログラムシミュレーションシステム及びこれを備えた数値制御システムに関する。
周知の通り、例えば、機械工作の分野では、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御：Computerized Numerical Control）技術を適用し、工具の移動量や移動速度などをコンピュータで数値制御することにより、同一加工手順の繰り返し、複雑な形状の加工などを高度に自動化している。
また、設計、製図をＣＡＤ（Computer Aided Design）で行い、ＣＡＤデータに合う動作プログラム（加工プログラムなど）をＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）で作成し、ＣＡＭで作成したデータをＣＮＣに取り込み、例えば、オプション、パラメータ、ＮＣプログラム、マクロプログラム、マクロ変数、ワーク原点オフセット、工具オフセット、工具形状データ、工具管理データなどの各種データを入力して制御することによって、設計から製造まで一貫してＮＣ工作機械などを自動化することも行われている。
一方、図６に示すように、プログラム作成者は、ＰＣ側（ＰＣ上）で、ＣＮＣ・機械モデルを選択するとともにＣＡＭで作成したプログラムを用いてシミュレーションを行う。機械オペレータは、プログラム作成者が作成したプログラムをＣＮＣに取り込み、実機械で実行する前に、機械側（機械に搭載されたＣＮＣ上）でシミュレーションを行い、プログラムが適正であることを確認する作業を行うようにしている。
ちなみに、特許文献１には、「ＮＣ加工機を制御するためのプログラムを生成する自動プログラミング装置において、三次元ソリッドモデルで表された素材形状を定義する素材形状定義部と、三次元ソリッドモデルで表された加工領域およびこの加工領域を加工するための加工方法、工具情報を含む加工属性の情報を統合した加工単位を予めいくつか用意しておく加工単位準備部と、この加工単位準備部で用意しておいた加工単位の中から指定されたものを選択し、上記素材形状定義部で定義された素材形状に対して上記選択した加工単位の加工領域の配置および大きさを指定して実行用の加工単位を定義する加工単位定義部と、上記素材形状定義部で定義された素材形状から上記加工単位定義部で定義された加工単位の加工領域形状を集合演算で除去することにより加工後の素材形状を生成する加工後素材形状生成部と、上記加工単位定義部で定義された加工単位に加工の順番を設定する加工順番設定部と、上記加工順番設定部で順番が設定された加工単位を基にＮＣデータを生成するＮＣデータ生成部と、を有することを特徴とする自動プログラミング装置。」が開示されている。
ここで、近年、ＰＣ側のシミュレーションモデルによるシミュレーション精度の向上が図られ、ＰＣ側のシミュレーションモデルを用いることによって、限りなく現実に近いシミュレーションが行えるようになってきている。
また、ＣＮＣシステムと機械の現実に近いモデルを読み込み、現実に近い取得情報に基づいてシミュレーションを行うことで、正確な動作を再現し、現実に近いシミュレーションを行うことができるようになっている。
このため、機械側でのシミュレーションは単に間違ったプログラムを使用していないかを、念のために確認するために用いることが多くなっている。
すなわち、機械オペレータが間違った加工プログラムを使用する要因として、プログラム作成者が間違ったＣＮＣモデルや機械モデルを使ってシミュレーションしてしまう場合が挙げられ、特に、多くの種類の機械を保有している場合に、機械の種類数に応じてモデルが増えるため、間違いが発生する頻度が高くなる。
また、機械オペレータが、プログラム作成者が作成したプログラムの用途を誤解することによって間違いが発生するケースもある。
よって、このような間違ったプログラムを使用していたり、プログラムの用途を誤解している場合などを想定し、念のために機械側でのシミュレーションを行うことが多くなっている。
しかしながら、機械オペレータが機械上でシミュレーションを実行することは、多大な手間と労力を要する。また、シミュレーションの結果だけで正しいプログラムを実行しているかを判断することは、簡単でないケースもあり、この場合には、図６に示すように、機械オペレータがプログラム作成者に問い合わせなどを行う必要が生じ、機械オペレータに相当の技術知識が必要になる。
このため、機械オペレータ側でのシミュレーションを不要にし、機械オペレータ側の負担の軽減、削減等を可能にする手法、手段が強く望まれていた。
本開示の産業用機械のプログラムシミュレーションシステムの一態様は、 プログラムに応じたシミュレーションを行う産業用機械のプログラムシミュレーションシステムであって、シミュレーション対象の産業用機械を少なくとも１つ選択する機械選択部と、前記機械選択部が選択した産業用機械に対するプログラムのシミュレーションを行った後、前記プログラムに産業用機械を特定する識別符号を自動的に付加する機能を有し、前記プログラムと前記識別符号のデータ群を作成する識別データ群作成部と、産業用機械側に送られた前記データ群の中の識別符号が自らの産業用機械を示す識別符号と一致しているか否かを判定する判定部と、を備える構成とした。
本開示の数値制御システムの一態様は、上記のプログラムシミュレーションシステムと、数値制御装置を搭載した産業用機械と、を備え、前記判定部の判定結果に応じて産業用機械の動作を制御する構成とした。
本開示の産業用機械のプログラムシミュレーションシステム及び数値制御システムの一態様によれば、間違ったモデルで検証されたプログラムを、機械オペレータが機械上で実行してしまうという人的ミスを防止（ポカミス防止）できる。
従来必要であった機械オペレータによる再シミュレーションを不要にすることができ、機械オペレータの作業負担を大幅に軽減することが可能になる。
機械側にシミュレーション機能を備える必要がなくなり、低コスト化を図ることが可能になる。
以下、図１から図５を参照し、一実施形態に係る産業用機械のプログラムシミュレーションシステム及び数値制御システムについて説明する。
ここで、本実施形態の産業用機械のプログラムシミュレーションシステム、及び数値制御システムは、プログラムに従い産業用機械の動作シミュレーションを行うためのシステム、及び動作を制御するためのシステムであり、産業用機械としては、例えば、工作機械、プレス機、圧入器、ダイカストマシン、射出成型機、切断機、ロボット、搬送機、計測器、試験装置、印刷機、食品機械、包装機、溶接機、洗浄機、塗装機、組立装置、実装機、木工機械、シーリング装置など、数値制御によってその動作が制御可能なあらゆる産業用機械が挙げられる。
なお、本実施形態では、以下、産業用機械が工作機械であるものとして説明を行う。
本実施形態の数値制御システム１は、図１に示すように、製品の設計、製図等を行うためのＣＡＤ２と、ＣＡＤ２で作成した加工形状データから加工プログラム（プログラム）の作成を行う加工プログラム作成部（プログラム作成部）３、加工シミュレーションを行う加工シミュレータ部（シミュレータ部）４を有するＣＡＭ５と、ＣＡＭ５から送られた加工計画情報（Ｇコード、稼働計画情報等）に基づいて指令信号を発信する指令部のＣＮＣ６と、ＣＮＣ６の指令に基づいて工作機械のサーボモータ（駆動部：不図示）の駆動を制御するモータ制御部（不図示）と、を備えている。
駆動部のサーボモータは、例えば、ワークを保持するテーブルを移動させるための送り軸、工具などが装着される主軸などを駆動するためのサーボモータであり、モータ制御部は、例えば、サーボアンプなどである。
本実施形態では、例えば、数値制御装置のＣＮＣ６が産業用機械の工作機械に搭載して設けられている。本実施形態では、数値制御システム１の系内に複数の工作機械が設けられ、これら複数の工作機械を一つの数値制御システム１で動作制御するように構成されている。勿論、必ずしも複数の工作機械を制御するように構成されていなくてもよい。
一方、数値制御システム１は、プログラム作成者によって作成した加工プログラムを用いて工作機械の動作シミュレーションを行うためのプログラムシミュレーションシステム１０を備えている。
本実施形態のプログラムシミュレーションシステム１０は、加工プログラム作成部３と、加工シミュレーションを行う加工シミュレータ部４と、ＣＮＣモデルや機械モデルを記憶するＣＮＣ／機械モデル記憶部７と、ＣＮＣ／機械モデル記憶部７で記憶されたＣＮＣモデルや機械モデルを選択するＣＮＣ／機械モデル選択部（機械選択部）８と、加工シミュレータ部４で行ったシミュレーションの良否を判定するシミュレーション判定部９と、シミュレーション判定部９で良と判定された場合に加工プログラム等のデータに識別情報（ＩＤなど、識別符号）を付し、データ群を作成する識別データ群作成部１１と、を備えている。
本実施形態では、これら加工プログラム作成部３、加工シミュレータ部４、ＣＮＣ／機械モデル記憶部７、ＣＮＣ／機械モデル選択部８、シミュレーション判定部９、識別データ群作成部１１が、プログラム作成者が操作するＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２側に具備されている。
本実施形態のプログラムシミュレーションシステム１０は、ＣＮＣ６を搭載した工作機械側に設けられ、機械自体のＣＮＣモデルや機械モデルの識別情報（識別符号）を記憶するＣＮＣ／機械モデル識別情報記憶部１３と、識別データ群作成部１１で作成して送られたデータ群とＣＮＣ／機械モデル識別情報記憶部１３に記憶された情報（符号）とを比較して良否の判定を行うデータ群管理／判定部（判定部）１４と、データ群管理／判定部１４の判定結果が否である場合に警告を発する警告部１５と、データ群管理／判定部１４の判定結果が良である場合にＣＡＭ５から受けた加工プログラムなどの情報に基づく工作機械の稼働指令を出力する実行部１６と、を備えている。
本実施形態では、これらＣＮＣ／機械モデル識別情報記憶部１３、データ群管理／判定部１４、警告部１５、実行部１６が、機械オペレータが操作する機械側のＣＮＣ６に具備されている。
上記のように構成した本実施形態のプログラムシミュレーションシステム１０及び数値制御システム１では、図１、図２から図４に示すように、ＰＣ側のＣＮＣ／機械モデル選択部８が複数の工作機械の中からシミュレーション対象の工作機械を少なくとも１つ選択し、シミュレータ部４で、選択した工作機械に対するプログラムのシミュレーションを行い、シミュレーション判定部９がシミュレーション結果、ひいては加工プログラムの良否を判定する。
シミュレーション判定部９によってプログラムが適正であると判断された後、識別データ群作成部１１がプログラムに工作機械を特定するＩＤなどの識別符号を自動的に付加し、このプログラムと識別符号のデータ群を作成する。
そして、識別データ群作成部１１で作成したデータ群が機械側のデータ群管理／判定部１４に送られ、データ群管理／判定部１４が、データ群の中の識別符号と、ＣＮＣ／機械モデル識別情報記憶部１３に記憶された自らの工作機械の識別符号とを照合し、互いの識別符号が一致しているか否かを判定する。
本実施形態において、識別符号は、例えば、産業用機械のメーカ名と、産業用機械を識別する識別符号と、産業用機械のバージョンを識別するバージョン識別符号との少なくとも一つを含む。
本実施形態のプログラムシミュレーションシステム１０及び数値制御システム１においては、データ群管理／判定部１４の判定結果が一致である場合に実行部１６が動作の実行を許可し、判定結果が不一致である場合に実行部１６が動作の実行を禁止し、判定結果が工作機械のバージョンのみ不一致である場合に警告部１５から警告を発するように制御する。
より具体的に、本実施形態のプログラムシミュレーションシステム１０及び数値制御システム１では、まず、プログラム作成者が、ＣＮＣ・機械モデルを使い、ＰＣ側のシミュレータ部４で、すなわちシミュレーションソフト上で加工プログラムを検証する。
検証完了後に、シミュレーションソフトは使用したモデルＩＤを加工データ群に登録する。
例えば、簡単に流用できる加工プログラムや、ＣＮＣ・機械のバージョン違いなどに応じ、一つの加工プログラムに対して複数のＣＮＣ・機械モデルを使用する場合には、一つの加工データ群に、複数個のモデルＩＤを登録できるようにする。
機械側で、加工データ群に含まれるモデルＩＤ情報が、機械に予め保存されているモデルＩＤ情報と異なっていれば、ＣＮＣはエラー出力し、プログラム実行を禁止する。
同機種で、単なるＣＮＣや機械のバージョン違いの場合は、単に「バージョンが異なります」といった警告を表示し、加工プログラムの実行を禁止しない。
これにより、モデルＩＤを登録してもらうために、プログラム作成者に問い合わせる手間を省くことができる。
ここで、機械モデルの内容は、機械の構成や物理情報が含まれるため、一般に、工作機械メーカが設定し、また、ＣＮＣ６も工作機械メーカが選定する。
例えば、通常、機械モデルとＣＮＣモデルはひとつのＩＤに纏めることができ、機械メーカ名ＩＤ、機械名ＩＤ、機械バージョンＩＤの情報の組み合わせで構成することによって、一致・不一致を判定することができる。
判定時に、機械メーカ名と機械名（機種）が一致し、機械バージョンが異なる場合は、エラーの代わりに警告を出力し、機械オペレータに加工プログラムを実行するかどうかを選択させることができる。これは、例えば、操作画面や工具交換装置の違いにより機械のバージョンが異なっていても、加工領域の動作は変化しない場合を想定している。
したがって、上記構成からなる本実施形態の産業用機械のプログラムシミュレーションシステム１０及び数値制御システム１においては、プログラム作成者が加工シミュレーションで使用したＣＮＣ・機械モデルのＩＤ情報（識別符号、識別情報）と加工プログラムをセット（加工データ群）で管理し、プログラム実行前に予め工作機械メーカにより機械側に設定されたモデルＩＤを比較し、正しいＩＤが使用されているかを判定する。
本実施形態の産業用機械のプログラムシミュレーションシステム１０及び数値制御システム１においては、機械オペレータに送信された加工データ群をＣＮＣ６に入力すれば、ＣＮＣ６で自動的に加工データ群のモデルＩＤが一致しているか否かを判定することができる。
これにより、本実施形態の産業用機械のプログラムシミュレーションシステム１０及び数値制御システム１によれば、間違ったモデルで検証されたプログラムを、機械オペレータが機械上で実行してしまうという人的ミスを防止（ポカミス防止）できる。
従来必要であった機械オペレータによる再シミュレーションを不要にすることができ、機械オペレータの作業負担を軽減することが可能になる。
機械側にシミュレーション機能を備える必要がなくなり、低コスト化を図ることが可能になる。
なお、データ群には、少なくともプログラムとモデルＩＤ（識別符号、識別情報）が含まれてなければならないが、プログラムに関するその他のデータが含まれていても勿論構わない。
以上、産業用機械のプログラムシミュレーションシステム、数値制御システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
１ 数値制御システム
２ ＣＡＤ
３ 加工プログラム作成部（プログラム作成部）
４ 加工シミュレータ部（シミュレータ部）
５ ＣＡＭ
６ ＣＮＣ
７ ＣＮＣ／機械モデル記憶部
８ ＣＮＣ／機械モデル選択部（機械選択部）
９ シミュレーション判定部
１０ プログラムシミュレーションシステム
１１ 識別データ群作成部
１２ ＰＣ
２ ＣＡＤ
３ 加工プログラム作成部（プログラム作成部）
４ 加工シミュレータ部（シミュレータ部）
５ ＣＡＭ
６ ＣＮＣ
７ ＣＮＣ／機械モデル記憶部
８ ＣＮＣ／機械モデル選択部（機械選択部）
９ シミュレーション判定部
１０ プログラムシミュレーションシステム
１１ 識別データ群作成部
１２ ＰＣ
Claims (4)
- プログラムに応じたシミュレーションを行う産業用機械のプログラムシミュレーションシステムであって、
シミュレーション対象の産業用機械を少なくとも１つ選択する機械選択部と、
前記機械選択部が選択した産業用機械に対するプログラムのシミュレーションを行った後、前記プログラムに産業用機械を特定する識別符号を自動的に付加する機能を有し、前記プログラムと前記識別符号のデータ群を作成する識別データ群作成部と、
産業用機械側に送られた前記データ群の中の識別符号が自らの産業用機械を示す識別符号と一致しているか否かを判定する判定部と、を備える、
産業用機械のプログラムシミュレーションシステム。 - 請求項１に記載のプログラムシミュレーションシステムと、数値制御装置を搭載した産業用機械と、を備え、前記判定部の判定結果に応じて産業用機械の動作を制御する、
数値制御システム。 - 前記識別符号は、産業用機械のメーカ名と、産業用機械を識別する識別符号と、産業用機械のバージョンを識別するバージョン識別符号と、の少なくとも一つを含む、
請求項２に記載の数値制御システム。 - 前記産業用機械は、
前記判定部の判定結果が一致である場合に動作の実行を許可し、
前記判定部の判定結果が不一致である場合に動作の実行を禁止し、
前記判定部の判定結果が産業用機械のバージョンのみ不一致である場合に警告を発するように制御される、
請求項２または請求項３に記載の数値制御システム。
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