JP3808125B2 - 数値制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、数値制御装置に係り、特に、指定領域を設定して加工する機能を備えたNC工作機械(数値制御工作機械)に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、金型には、上型と下型がある。これらの金型が互いに接する部分は、必ずしも全面とはならず、部分的にのみ接する場合がある。従来、互いに接する部分と接しない部分の領域を分けてNC加工データ、CADデータ等を作成するには多大な時間がかかる。従って、現状では、図10に示されるように、接する接しないに拘わらず、上型1及び下型2の全体の広範囲について、均一に、荒引き、中引き、及び仕上げという工程により加工している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような、従来の技術では、仕上げ加工において、接しなくてもよい部分までも加工しているため、加工時間が無駄であり、工具の磨耗も進む。そこで、本発明では、中引き工程と仕上げ工程とで切り込み量を変化させることにより、仕上げ加工時、領域外の部分で工具が加工面に接触しなくなり、工具の寿命を延ばすようにすることを目的とする。この点は、荒引き工程と中引きの工程、荒引き工程と仕上げ工程においても、切り込み変化量を適宜設定することにより、同様の目的が達成できる。
【0004】
また、後工程の磨き工程では、領域外の部分は上型と下型が接しないので本来磨きを必要としないが、従来においては、全面接する部分について行なうこととなり、大幅な時間がかかる。そこで、本発明では、接する部分を磨くだけで良くなり、磨き工程を大幅に削減できるようにすることを目的とする。さらに、仕上げ工程で工具が接しない部分の送り速度を上げることにより仕上げ加工時間を大幅に削減することを目的とする。
【0005】
また、一般のNC工作機械やCAD等で領域の指定データを作成するには、上型、下型、反転等でデータを共有することはできず、それぞれ別個のデータを作ることになり、非常に時間がかかった。本発明では、加工領域の指定を、加工現場で簡単に指定し、描画確認をできるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる数値制御装置によれば、加工プログラムと同等な形式で定義された指定領域データを設定する領域指定部と、前記領域指定部により指定された前記指定領域データとともに前記加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、前記領域の定義とは別に予め設定された切り込み変化量を記憶する切り込みパラメータ記憶部と、前記加工プログラム記憶部に記憶された前記加工プログラムの各命令が、前記指定領域の領域内か領域外かを判別し、その判別結果に応じて、前記各命令を前記切り込みパラメータ記憶部の前記切り込み変化量により補正する補正制御部と、前記加工プログラム記憶部に記憶された前記指定領域データに基づいて前記指定領域の表示データを出力し、該表示データをビットパターンに変換する表示処理部と、前記表示処理部から出力された前記表示データにより前記指定領域を表示する表示部と、前記補正制御部により補正された前記加工プログラムに従って加工を行なう駆動部とを備え、前記補正制御部は、前記領域指定部により指定された指定領域データをビットパターンとして記憶する領域テーブル記憶部と、前記加工プログラムの前記各命令を前記ビットパターンと比較する領域判別部とを備えて、前記指定領域の領域内か領域外かの判別を行ない、前記判別結果が前記指定領域の少なくとも領域外である場合に前記各命令を前記切り込み変化量により補正することを特徴とするものである。
【0009】
また、前記表示処理部は、入力手段により前記指定領域を修正又は指定又は選択する手段を含むことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る数値制御装置の動作概要の一例を説明する。
【0011】
本発明の数値制御装置においては、NC工作機械に予め設定した領域に対して、工具の切り込み量を変化させることにより、特定の領域だけの加工を行う。ここで、例えば、加工領域の指定は、工具と直角の平面(例えば、XY平面)で指定し、工具の切り込み量は、工具の方向の軸(例えば、Z軸)に対して変化させる。Z軸の切り込み変化量は、例えば、最大0.5mm程度であり、パラメータとして設定する。そして、加工時にはこの設定値を加算又は減算して、領域内外の切り込み量を変える。
【0012】
図1に、Z軸切り込み量を変化させるようにした加工説明図を示す。図1では、指定領域内と領域外において、Z軸切り込み変化量だけ、本来の加工プログラムを変化させることができる。具体的には、例えば、領域内を本来の加工プログラムとし、領域外を本来の加工プログラムにZ軸方向に深く切り込むように制御する場合、またはその逆に、領域外を本来の加工プログラムとし、領域内を本来の加工プログラムにZ軸方向に浅く切り込むように制御する場合が考えられる。
【0013】
また、図2に、荒引き工程及び仕上げ工程において、Z軸切り込み量を変化させるようにした加工説明図の一例を示す。図2では、例えば、(1)荒引き工程においては、工具3のZ軸切り込み変化量を制御することにより、下型2の指定領域外では深く切り込み、領域内では浅く切り込むように変化させることができる。具体的には、領域外では実際の加工プログラムより深く(−ΔZ)切り込み、領域内では実際の加工プログラムにより切り込むようにする。このようにすると、(2)仕上げ工程において、実際の加工プログラムを実行すると、指定領域外は工具3が下型2に接しなくなり、領域内では工具3が下型2に接して加工できるように設定することができる。具体的には、本来の加工プログラムをそのまま実行しても良いし、また、切り込み変化量を「0」に設定して、上述のZ軸切り込み量を変化させるようにした本発明に係るプログラムを実行することも可能である。
【0014】
図3には、上型1及び下型2のそれぞれについて、仕上げ工程等において指定領域のみを磨くことができるようにした加工説明図の一例を示す。図2の説明のように、適宜切り込み変化量を制御することにより、図3のような上型1及び下型2のそれぞれについて、指定領域の部分のみを磨くことができる。上型1については、例えば、領域外では実際の加工プログラムより深く(ΔZ)切り込み、領域内では実際の加工プログラムにより切り込むようにすることにより実現できる。
【0015】
つぎに、本発明の実施の形態について、さらに詳述する。
図4には、本発明による実施の一形態にかかる数値制御装置の構成図を示す。
【0016】
入力装置11は、キーボード、マウス等周知の入力装置であり、領域指定部101及びNC加工プログラム指定部102を含む。領域指定部101は、加工領域の指定を行う。指定領域としては、任意の多角形、円(一周)、円弧等を含む任意の形状を指定することができる。例えば、直線の両端の端点として、複数の直線及び端点による多角形を指定することができる。この際、直線の数又は端点の数について、最大値(例えば30点等)を設定し、その範囲で定めることもできる。上述のような図形の他、文字パターン(例、A,B,C等)、特定パターン(例、#、☆、◎、▽等)も指定することができる。NC加工プログラム部102は、実際の加工プログラムを指定する。また、入力装置11は、各種設定値、メインテナンス、障害対策等のための入力も行うことができる。
【0017】
数値制御装置12は、NC加工プログラム記憶部103、NC加工プログラム解析実行部104、表示処理部105、表示部106、切り込みパラメータ記憶部107、領域テーブル記憶部108、領域判別切り込み算出部109、切り込み補正処理部110、出力制御部111を備えている。
【0018】
NC加工プログラム記憶部103は、入力装置11の領域指定部101及びNC加工プログラム指定部102によりそれぞれ設定された、加工領域データ及び加工プログラムを記憶する。加工プログラムとしては、例えば、1ブロック毎に機械の動作を命令する情報である加工プログラムデータがある。これらの加工プログラムデータは、通常は、JIS B 6311で規定されたISOコードとEIAコードのいずれかが用いられる。例えば、NC工作装置の加工プログラムデータとしては、G機能(制御機能、準備機能)、M機能(補助機能)、F機能(送り機能)、寸法語X、Y、Z(X軸、Y軸、Z軸の運動ディメンジョン)等がある。
【0019】
NC加工プログラム解析実行部104は、NC加工プログラム記憶部103に記憶された加工プログラムにより、切り込み補正処理部110及び領域判別切り込み算出部109を制御する。NC加工プログラム解析実行部104は、マイクロコンピュータ等で構成され、NC加工プログラム記憶部103に記憶された加工プログラムの指令データを1ブロックずつ順次読み出し解析して、所定の制御を行う。また、NC加工プログラム解析実行部104は、NC加工プログラム記憶部103に記憶された加工領域データにより、表示処理部105に表示命令を出力し、これを制御する。
【0020】
表示処理部105は、この表示命令により、表示部106に出力表示するとともに、指定領域をビットパターンに変換して、領域テーブル記憶部108にビットパターンを出力する。また、入力装置11又は他に設けられている入力手段により、適宜、指定領域の修正・指定・選択等を行うことができる。例えば、描画確認及び修正時に、切り込み変化量を与える部分が領域の内側又は外側かを指定・選択することができる。
【0021】
表示部106は、CRT、液晶ディスプレー等の表示装置により構成され、各種のデータ、プログラム等を表示できる。登録された指定領域は、画面上で描画確認及び修正が可能である。また、2次元又は3次元のグラフィック機能を備えることにより、全体加工図又は部分加工図等により、必要に応じて加工範囲、加工状況等を表示することができる。
【0022】
領域テーブル記憶部108には、表示処理部105で設定・変換されたビットパターンが記憶される。
【0023】
切り込みパラメータ記憶部107には、切り込み変化量(ΔZ)が記憶されている。荒引き、中引き、仕上げ等の各工程において、それぞれ異なる切り込み変化量を複数設定することも可能である。また、領域外と領域内とでことなる変化量をそれぞれ設定することもできる。ここで、この値を「0」に設定すると通常の加工プログラムの実行と同等となる。これらの設定値は、入力装置11又は他に設けられている入力手段により、適宜入力することができる。
【0024】
領域判別切り込み算出部では、切り込みパラメータ記憶部107及び領域テーブル記憶部108の出力により、加工プログラムの切り込み変化量(ΔZ)を設定する。
【0025】
切り込み補正処理部110では、NC加工プログラム解析実行部104から出力された加工プログラムを、領域判別切り込み算出部109から出力された切り込み変化量で補正し、出力制御部111に出力する。
【0026】
出力制御部111は、切り込み補正処理部110の指令により、所定の駆動装置13に回転数、回転角度、回転速度、移動幅、移動速度等を指示する。
【0027】
駆動装置13は、送りモータ等によるNC工作機の回転部又は移動部等から構成される。駆動装置13は、通常、サーボ機構を有し、複数の駆動装置により構成されている。出力制御部111を介して送られてきた指令信号により、所定の駆動装置13が駆動され、NC工作機の位置決め、移動幅、移動速度又は回転速度等が制御される。
【0028】
つぎに、図5に、領域指定部101により指定される加工領域データ構成の一例を示す。このようなデータが、NC加工プログラム記憶部103に記憶される。また、図6に、図5のような加工領域データにより指定された加工領域の表示例を示す。このような加工領域は、表示部106等のNC画面上に描画して確認することができる。
【0029】
このような例で、図5におけるデータAでは、準備機能として、領域全体範囲の指定を行うもので、図6中の領域a(X:1000、Y:500)を指定する。図5におけるデータBでは、X座標Y座標を設定した軸移動命令により、図6中領域aの多角形が加工領域として指定される。図5におけるデータCでは、X座標Y座標の設定による軸移動命令及びX軸方向の平行移動命令により、図6中領域cの平行四変形が加工領域として指定される。図5におけるデータDでは、中心点のX座標Y座標及び半径等の設定により、図6中領域dの円が加工領域として指定される。図5におけるデータEでは、X座標Y座標を設定した軸移動命令、円弧を描く軸移動命令により、図6中領域eの円弧領域が加工領域として指定される。さらに、図5におけるデータFでは、文字データを設定する命令により、図6中領域fの文字が加工領域として指定される。図5中データGは、プログラムエンドを示す。
【0030】
これらの加工領域は、適宜組み合わせることにより、1つ又は複数箇所設定することができる。
【0031】
つぎに、図7及び図8のフローチャートを参照して、本発明に係る領域加工の詳細な動作を説明する。
図7に示すフローチャートは、主に、加工領域の指定に係るものである。
ここでは、一例として、前述の図2(1)に示すような荒引き工程において、四角形領域と文字領域を指定するものとし、これら指定領域外について切り込み量を深く設定する場合を想定する。
【0032】
まず、図4に示した領域指定部101により領域指定の作成を行う(S01)。つぎにこのデータをNC加工プログラム記憶部103に読み込み、記憶する(S02)。NC加工プログラム解析実行部104により、領域指定の解析を行う(S03)とともに、表示処理部105に表示命令を出力する(S04)。以後、領域指定が終了するまで表示命令を繰り返し出力する(S05)。ここで、領域指定データが全て入力され、領域指定が終了すると、表示処理部105は、表示部106により加工領域を表示する(S06)。この際、縮尺を変えて表示してもよいし、また、塗りつぶし、色等により加工範囲内外を区別して表示することができる。
【0033】
操作者は、表示部106に表示に基づき、必要に応じて、表示用データを修正することができる(S07)。さらに、切り込み変化量を与える部分が、領域の内側又は外側かを指定・選択することができる(S07)。このような修正・指定・選択等を行なうためには、例えば入力装置11又は他の入力手段により所定の命令を入力する。つぎに、加工領域が適切に指定されていると確認されると(S08)、表示処理部105により、表示データがビットパターンに変換され、領域テーブル記憶部108に転送される(S09)。
【0034】
図9に、この例でのビットパターンの一例を示す。ここでは、切り込み変化量を与える部分を「0」、与えない部分を「1」で表している。上述したステップS07において、入力装置11等の入力によりこのビットパターンを反転させることにより、「0」と「1」とを逆にして、変化量を与える領域を指定領域の内側又は外側に適宜指定することができる。
【0035】
図8に示すフローチャートは、主に、加工プログラムの実行に係るものである。
【0036】
引き続き、上述のように登録されたビットパターンにより、荒引き工程を行う場合で説明する。
【0037】
ここで、登録した指定領域を確認後に、加工を開始するための操作(例えば、サイクルスタートボタンの押圧、入力装置11等によるスタートコマンドの入力、等)を行ない、領域加工モードにする(S10)。この段階で通常の加工プログラムの実行と、本発明のような領域指定した加工プログラムの実行とを選択することもできる。つぎに、NC加工プログラム指定部102に記憶された加工プログラムをNC加工プログラム記憶部103に読み込み、記憶する(S11)。この加工プログラムにより、NC加工プログラム解析実行部104は、所定の加工を行うように必要な制御命令(例えば、X,Y,Z座標等)を、領域判別切り込み算出部109及び切り込み補正処理部110に出力する(S12)。領域判別切り込み算出部109は、実行すべき軸移動のX座標Y座標と、領域テーブル記憶部108で指定された加工領域とを比較し、加工領域外又は領域内を判断する(S13)。例えば、NC加工プログラム解析実行部104の出力である平面軸のX,Y座標値から領域テーブル記憶部108のビットパターンの位置を計算し、該当ビットが「0」又は「1」により、領域の外又は内を判断する。
【0038】
ここで、領域外であると判断されると、切り込みパラメータ記憶部107に記憶された切り込み変化量(ΔZ)により切り込み変化量を設定する(S14)。例えば、切り込みパラメータ記憶部107には、予め補正する切り込み変化量(例えば、0.5mmの値をとる。)が記憶されている。また、この変化量は、各工程等に応じて複数記憶することもできる。その場合は、自動的にプログラムにより設定することもできるし、また、プログラム実行の際に、入力装置11又は他の入力手段等によりマニュアルで設定することもできる。また、本来の加工プログラムと同様にするために、変化量を「0」に設定することも可能である。
【0039】
次にこの切り込み変化量をもとに、領域判別切り込み算出部109は、Z軸方向の切り込み補正を算出する(S15)。
【0040】
切り込み補正処理部110では、領域外である場合は、切り込み変化量(ΔZ)を加算又は減算し(例えば、ΔZの極性による方法、上記ステップS07又はS14で設定する方法等がある)、X,Y,Zの各座標をもとに加工プログラムデータの補正処理を行う(S16)。一方、領域内と判断されると(S13)、変化量による補正をせずに本来の加工プログラムのまま加工命令を出力する(S16)。出力制御部111は、切り込み補正処理部110の出力データにより駆動装置13を駆動して、所定の領域の加工を行う(S17)。
【0041】
以後、加工プログラムを1ステップずつ順次実行する(S18)。
【0042】
本発明の他の実施の形態によると、領域内外で送り速度に変化量を与えるように切り込みパラメータ記憶部107にパラメータを記憶することにより、領域判別切り込み算出部109及び切り込み補正処理部110において送り速度を変更するように制御することもできる。この際も、各工程や領域内外において、異なる速度を複数設定することも可能である。さらに、切り込み変化量と送り速度の両方について適宜組み合わせて変更するようにしても良い。
【0043】
さらに、本発明の他の実施の形態によると、領域内願の判定(図8、ステップS12)において、領域外のとき補正する動作を行っているが、領域内について変化量を補正することも可能である。また、図8では領域外の場合のみ切り込み変化量で補正するようにしているが(ステップS14及びS15)、領域外及び領域内の両方の場合について、図8中のステップS13の後にステップS14及びS15のような切り込み変化量を補正するステップをそれぞれ具備することにより、領域内外で異なる変化量を設定することも可能である。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、本発明の数値制御装置によれば、中引き工程と仕上げ工程とで切り込み量を変化させることにより、仕上げ加工時、領域外の部分で工具が加工面に接触しなくなり、工具の寿命を延ばすようにすることができる。この点は、荒引き工程と中引きの工程、荒引き工程と仕上げ工程においても、切り込み変化量を適宜設定することにより、同様の効果を奏することができる。
【0045】
また、後工程の磨き工程では、接する部分を磨くだけで良くなり、磨き工程を大幅に削減できるようにすることができる。さらに、仕上げ工程で工具が接しない部分の送り速度を上げることにより仕上げ加工時間を大幅に削減することができる。
【0046】
また、本発明では、加工領域の指定を、加工現場で簡単に指定し、描画確認をできるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Z軸切り込み量を変化させるようにした加工説明図。
【図2】荒引き工程及び仕上げ工程においてZ軸切り込み量を変化させるようにした加工説明図。
【図3】指定領域のみを磨くことができるようにした加工説明図。
【図4】本発明にかかる数値制御装置の構成図。
【図5】領域指定部101で設定された加工領域指定データ構成。
【図6】図5の加工領域指定データにより指定された加工領域の表示例。
【図7】本発明による加工領域の指定に係るフローチャート。
【図8】本発明による加工プログラムの実行に係るフローチャート。
【図9】領域テーブル記憶部108に記憶されたビットパターンの説明図。
【図10】従来の数値制御装置による加工説明図。
【符号の説明】
11 入力装置
12 数値制御装置
101 領域指定部
103 NC加工プログラム記憶部
104 NC加工プログラム解析実行部
108 領域テーブル記憶部
109 領域判別切り込み算出部
111 出力制御部
13 駆動装置

Claims (7)

  1. 加工プログラムと同等な形式で定義された指定領域データを設定する領域指定部と、
    前記領域指定部により指定された前記指定領域データとともに前記加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、
    前記領域の定義とは別に予め設定された切り込み変化量を記憶する切り込みパラメータ記憶部と、
    前記加工プログラム記憶部に記憶された前記加工プログラムの各命令が、前記指定領域の領域内か領域外かを判別し、その判別結果に応じて、前記各命令を前記切り込みパラメータ記憶部の前記切り込み変化量により補正する補正制御部と、
    前記加工プログラム記憶部に記憶された前記指定領域データに基づいて前記指定領域の表示データを出力し、該表示データをビットパターンに変換する表示処理部と、
    前記表示処理部から出力された前記表示データにより前記指定領域を表示する表示部と、
    前記補正制御部により補正された前記加工プログラムに従って加工を行なう駆動部とを備え、
    前記補正制御部は、前記領域指定部により指定された指定領域データをビットパターンとして記憶する領域テーブル記憶部と、前記加工プログラムの前記各命令を前記ビットパターンと比較する領域判別部とを備えて、前記指定領域の領域内か領域外かの判別を行ない、前記判別結果が前記指定領域の少なくとも領域外である場合に前記各命令を前記切り込み変化量により補正することを特徴とする数値制御装置。
  2. 前記補正制御部は、前記判別結果が前記指定領域の領域内又は領域外である場合に、前記各命令をそれぞれ別々の前記切り込み変化量により補正することを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。
  3. 前記表示処理部は、入力手段により前記指定領域を修正又は指定又は選択する手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。
  4. 前記切り込みパラメータ記憶部に記憶された前記切り込み変化量は、各工程又は領域内外に応じて1つ又は複数設定されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の数値制御装置。
  5. 前記切り込み変化量として、切り込み深さ又は送り速度を記憶し、所定の操作又は実行命令によりいずれかを選択するようにしたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の数値制御装置。
  6. 前記切り込み変化量は、ある工程において所定の値をとり、次の工程では0であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の数値制御装置。
  7. 前記領域指定部に記憶された指定領域データは、多角形、円、円弧、文字パターン、又は特定パターンの内の1つ又は複数を示す領域データであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の数値制御装置。
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