JP3947466B2 - Spring manufacturing system - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21FWORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F3/00Coiling wire into particular forms
    • B21F3/02Coiling wire into particular forms helically
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21FWORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F35/00Making springs from wire

Description

技術分野
本発明は、線細工ばねを自動加工するための加工プログラムの製作が容易なばね製造システムに関する。
背景技術
線細工ばねは、ばね線材を冷間で種々の形状に塑性加工して得られるもので、JIS規格などで規定されているコイル状に形成された引張りあるいは圧縮バネのほか、その目的、用途に応じた各種寸法、形状および各形状の組合わせに形成される。
この種の線細工ばねを加工するためのばね成型機には、一般的なNCコントローラが使用される。
NCコントローラに加工手順をプログラムするには、一般の切削機械では、CADなどの支援システムがあり、形状とパラメータ指示だけでその形状に切削加工できるが、ばねの場合には、三次元幾何形状が複雑に絡まったものであり、またこのためばね成型機では、直交軸が主体の一般的工作機械と異なり、回転軸が多く該種プログラム方法は適用できないものとされていた。
従って、ばねの製造の場合には、従来では、GコードというNCコントローラに特有のプログラミング言語を利用するのが通常であり、実質的にこれ以外の選択肢は無かった。
Gコードは、アドレスと称される1文字の英字とそれに付加される数値を組み合わせてコントローラへの指令を表現する。アドレスと数値を併せたものをワードと称する。デイメンジョンワードと呼ばれるワードは、軸名称(X、Y、Z・・・)をアドレスに持つワードであり、その軸への移動指令として解釈される。
軸の移動以外に、準備機能および補助機能がある。
準備機能は、Gをアドレスに持つワードであり、数値に応じて様々な動作の仕方をコントローラに指示する。例えば、G00は早送り、G01は直線補間による加工、G02は反時計まわりの円弧補間による加工、G03はG02と逆に時計回りの円弧補間による加工、G04は時間待ち、G90は絶対位置指令モード、G91は相対移動距離指令モード、等々であり、これらはGコードの呼称の元となったワードであり、頻繁に使用される。
また、補助機能は、Mをアドレスに持つワードであり、数値に応じて各種の補助的な機能の実行をコントローラに指示する。補助機能の実行は、外部のシーケンサ等で行われる場合が多く、その際コントローラは、Mの後の数値をそのままで、もしくはBCDコード等にデコードして、デジタル出力ポートに出力するだけである。
なお、一般的なNCコントローラをそのまま使用するのでなく、ばね成型機向けにカスタマイズされたコントローラを使用することもあるが、Gコードによるプログラム方式には変わりが無く、もっぱらばね成型機という特定の機械を制御することを目的として、新しい準備機能を追加してアドレスGに付加する数値を割り当てるだけであり、モード指定の準備機能をアドレスGと何らかの数値で、書くことはやはり人間の作業者が行わなければならない。
以上のごとく、Gコードによるプログラムは、人間にとっては意味の無い数値の組み合わせで表現され、またプログラム言語としての機能が低く、例えば、変数を使った計算や条件分岐ができない。
よって、Gコードをそのまま使用したプログラミングは、作業者にとって大きな負担である。
Gコードを生成するブリブロセッサを作れば、人間がプログラミングに使用するのはGコードで無くても良いように出来るが、Gコードの構文は構造化されていないため、プリプロセッサの作成および改造が難しいなどの欠点があった。
なお、ばね形状の雛型を多く用意しておき、そのばね形状を選択した上でパラメータを入力することにより特定の形状のばね成形を可能とすることは比較的容易である。しかし、この方法では、雛型にないばね形状を自由に作成することができない。
そこで、本発明は、感覚的に分りやすい入力により、かつ柔軟に、ばね加工のプログラミングができるシステム及び方法を提供することを目的とする。
発明の開示
請求の範囲1記載の発明は、
ばね製造システムであって、
指令データに従い、クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置と、
前記ばね加工装置に出力するための指令データを作成するためのデータ作成部とを有し、
当該データ作成部は、
画面表示手段と、
加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を格納する格納手段と、
加工形状要素の選択入力手段と、
選択された加工形状要素のパラメータ入力手段と、
入力された加工形状要素及びそのパラメータを、前記格納手段に格納された変換規則を用いて動作プログラムに変換する変換手段と、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力するための出力手段と
を有することを特徴とするばね製造システムである。
本発明は、「ばね」は複数の加工形状要素の集合体、例えば曲げ、コイリングなどを連続的につなげたものであり、各加工形状要素は、複数の幾何要素、例えば曲げであるなら、曲げ角度、曲げRと繰出し長さの集合体であり、加えて、各幾何要素は各軸のツールの動作に対応するものであるから、前記幾何要素の集合体を一つのユニットとして各加工要素を構築できることに着眼し、作りたいばねの形状と、この形状に係わる各加工形状要素の寸法等のパラメータを入力することで、最終的に加工指令データを作成できるようにしたばね製造システムを提供するものである。
前述のように、加工形状要素とは、動作シーケンスに変換可能な複数の幾何要素の集合体を意味する。たとえば、曲げ成形、コイリング、テーパコイリング、ワイヤ送りなど、適宜定義可能である。
これら加工形状要素及びパラメータを順次指定していることで、さまざまな形状のばねが製造可能となる。
このために、前記のような加工形状要素をあらかじめ規定しておき、制御手段において選択入力可能としておく。加工形状要素と動作シーケンスとの対応は変換規則の格納手段に格納される。この場合の格納手段とは、このような加工形状要素と動作シーケンスとの対応規則の格納部分を意味するのみであり、まとまった領域を1箇所に確保することは必要としない。
加工形状要素の選択入力手段及びパラメータ入力手段において入力されたばね形状のデータは、データ作成部の変換手段において動作プログラムに変換される。ここにいう動作プログラムとは動作シーケンスに対応するプログラムであり、ばね加工装置に出力する指令データそのものでもよいし、人が認識可能な段階におけるプログラムでもよい。後者の場合には、さらにこれをばね加工装置が判別可能な指令データに変換することになる。
そして、この動作プログラムに対応する指令データがばね加工装置に対し出力される。ここにいうばね加工装置とは、指令データを入力することによりこれに対応した動作が可能なNC等のばね加工装置である。
以上により柔軟なばね製造が可能となる。
請求の範囲2記載の発明は、
加工形状要素の選択入力手段及びパラメータ入力手段が、
ディスプレイ上に表示される表形式の入力欄の形式を有し、
かつパラメータ入力の際には、選択された加工形状要素に必要なパラメータ要素のみが入力可能とされる
ことを特徴とする請求の範囲1記載のばね製造システムである。
表形式の入力を可能とすることで、感覚的に容易でかつ明快な入力が可能となる。また、当該加工形状要素に必要なパラメータのみの入力を可能とすることで、ユーザが該当する加工形状要素のパラメータ位置を探したり、その加工形状要素に不要な数値入力を間違えて行うことを防止できる。
請求の範囲3記載の発明は、
選択入力された加工形状要素とパラメータの示すばね形状を連続的にグラフィック表示するグラフィック表示手段を有する
ことを特徴とする請求の範囲1又は請求の範囲2記載のばね製造システムである。
入力されている加工形状要素に対応するグラフィック表示がなされることで、ユーザが、現在入力しているばねの形状を感覚的に確認しつつ数値入力することが可能となる。
請求の範囲4記載の発明は、
前記データ作成部が動作プログラムの編集手段を有する
ことを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれか記載のばね製造システムである。
動作プログラムを編集することを可能とすることで、形状の微調整等、細かな設定が可能となる。
請求の範囲5記載の発明は、
前記データ作成部が動作プログラムの実行可否判断手段を有する
ことを特徴等する請求の範囲1乃至請求の範囲4のいずれか記載のばね製造システムである。
入力された加工形状要素とパラメータから生成された動作プログラムは、現実には実行不可能である場合が存するので、これをチェックするものである。
請求の範囲6記載の発明は、
クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置を動作させるためのソフトウェアであって、
加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を示す変換テーブルを有し、
加工形状要素を選択入力するステップ、
選択された加工形状要素のパラメータ入力するステップ、
選択された加工形状要素及びそのパラメータを前記変換テーブルを用いて動作プログラムに変換するステップ、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力するステップを有することを特徴とするソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲7記載の発明は、
加工形状要素のパラメータ入力手段が、
加工形状要素及びパラメータを表形式で表示し、
かつパラメータ入力の際には選択された加工形状要素に必要なパラメータ要素のみが入力可能とされる
ことを特徴とする請求の範囲6記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲8記載の発明は、
選択入力された加工形状要素とパラメータの示すばね形状を連続的にグラフィック表示する
ことを特徴とする請求の範囲6又は請求の範囲7記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲9記載の発明は、
動作プログラムの編集が可能である
ことを特徴とする請求の範囲6乃至請求の範囲8のいずれか記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲10記載の発明は、
動作プログラムの実行可否判断をするステップを有する
ことを特徴とする請求の範囲6乃至請求の範囲9のいずれか記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲11記載の発明は、
動作シーケンスに変換可能な加工形状要素をあらかじめ定義しておくことにより、クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置の動作プログラム作成方法であって、
加工形状要素を選択する手順、
選択された加工形状要素のパラメータを入力する手順、
前記選択された加工形状要素及びそのパラメータとを動作プログラムに変換する手順、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力する手順、を有することを特徴とするばね加工装置のプログラム作成方法である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
第1図は、本発明の全体構成を示すシステム図である。図において、1はばね加工装置、2はデータ作成部である。
ばね加工装置1は、ワイヤWの供給用クイル101の周囲に切断折曲げ用の複数のツールユニット102をクイル101に向けて進退可能に放射状配置し、またクイル101の対向位置に左右巻回および折曲げ用の複数のツールを設けた工具保持板103を進退可能に配置した多軸加工機であり、クイル101より供給されたワイヤWをプログラム内容に従って加工するものである。
このばね加工装置1は、例えば8軸のツールを有し、各軸は以下の軸記号と動作との関係が設定されている。
Z軸・・・ワイヤ送り、
C軸・・・カットオフ、
I軸・・・クイル、
W軸・・・ユニット進退、
U軸・・・ユニット旋回、
K軸・・・ツール回転、
Y軸・・・サーボスライド、
X軸・・・カーリング。
データ作成部2は、画面表示手段201を含む。これは通常はディスプレイにより実現される。
また、データ作成部は、変換規則格納手段202、加工形状要素の選択入力手段203、パラメータ入力手段204、動作プログラムへの変換手段205、指令データへのコード化手段206、指令データ出力手段207を有する。これらは通常コンピュータ装置及びそのソフトウェアにより実現される。
変換規則格納手段202は、加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を格納する。
そして、データ作成部における、ばね加工データ作成のためのソフトウェアが起動されると、加工形状要素選択の入力手段203による加工形状要素を選択入力するステップ、及びパラメータ入力手段204による、選択された加工形状要素のパラメータ入力するステップを繰り返し経て、ユーザによるばね形状の入力が行われる。その際、加工形状要素とこれに対応するパラメータが入力される都度、動作プログラムへの変換手段205によって、選択された加工形状要素及びそのパラメータが動作プログラムに変換される。この際、前記変換規則格納手段202に格納されている変換規則が使用される。これらステップを繰り返すことにより、ユーザが求めるばね形状を加工するための動作プログラムが作成されていく。
本実施例においては動作プログラムはユーザが認識しやすい表形式の数値とされているため、動作プログラムは作成された後、指令データへのコード化手段206により、ばね加工装置が認識可能な指令データに変換される。そして、指令データ出力手段207により、動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力される。
このように、ユーザが対話形式により、加工形状要素をマウス等で指定し、さらに表示画面に沿ってパラメータ入力のために数値のキー入力を順次繰返すことで、その数値入力に応じたステップ毎の駆動プログラムが生成され、実行キーを押すことで、プログラム内容に沿ってばね加工装置1を駆動し、これにより所要形状のばねの製造が可能となる。また、プログラム内容が実行不可の内容を含んでいる場合には、警告が発生するとともに、実行不可能となる。
次に、以上の動作を実現するためのソフトウェアの表示内容と、操作について第2図以下の図面を用いて説明する。
先ず、第2図は、該当ソフトウェアを起動したばかりの初期画面を示し、この初期画面は、通常のウィンドウズ画面と同様に、表示画面の上部にメニューバーやタイトルバー、ツールバーなどを表示し、その内側上段左に加工形状要素及びパラメータを入力・表示するための表(以下、「第1の表」という)10が表示されている。さらに右に加工形状要素の説明を表示するヘルプ・グラフィックス12が表示され、下段に動作プログラムを表形式で表示するための表(以下、「第2の表」という)14が表示されている。
このうち第1の表10は、オペレータが実際に加工形状要素を指定しつつ数値入力により寸法を指定するもので、加工手順に沿って縦軸左側にステップ番号01、02、03・・・を縦列表示し、横軸上部に指令内容およびこれに関連する送り長さ、成形方向、曲げR、曲げ角度、OD(s)、OD(E)、巻数、正逆LR、芯金LR、巻センサーなどの項目を横列表示し、これら縦横で囲われた、内側を記載欄として縦横の罫線で仕切っている。
ヘルプ・グラフィックス12には、前記クイル101の側面図および正面図および加工形状要素のパラメータが表示され、この表示は加工形状要素の選択毎に変更表示される。
第2の表14は、第1の表10に関連する実際の軸の駆動番号001、002、003・・・を縦軸として左側に縦列表示し、ラベル、完全同期、速度、および1軸から8軸までの表示とその下に軸名、ホームポジションHPを表示上部に横列表示し、これら縦横で囲われる内部を縦横の罫線で仕切ったもので、上段の第1の表10に入力がなされると、変換操作後各ステップ毎の各軸の動作と移動距離に自動変換して表示を行う。
各表10、14は画面の右側縦方向に沿って水平/垂直のスクロールバーを表示し、カーソルによる移動が可能となっている。
以上の初期画面から、ユーザが新規作成を選択すると対話ボックス18が開き、ここで新規作成時におけるプログラム名の入力をおこなう。
その後、第2図に示すように加工形状要素の選択待ち状態となる。
加工形状要素は、上から順に「フォーミング(1)」、「送り曲(1)」、「コイル(1)」、「テーパコイル(1)」、「Bフォーミング(1)」、「フォーミング(2)」、「送り曲(2)」、「コイル(2)」、「テーパコイル(2)」、「Bフォーミング(2)」、「ワイヤ」からなるもので、線細工ばねの加工に必要なコマンドを含んでいる。
以上の加工形状要素は動作シーケンスとの変換規則に従って動作プログラムに変換されるが、この変換規則の例を以下に示す。
フォーミング(曲げ成形)
[条件1.]この成形直前に、コイリング(テーパコイルを含む)がない場合。
(1)ワイヤ送り
(2)クイル+ユニット旋回+ツール回転(ツールFのスタート位置)
※以上は前位置から方向データにより近道での回転
(3)ユニット進退(前進)
(4)ツール回転(ツールイン)・・・曲げ
(5)ユニット進退(後退)・・・ホームポジション復帰
[条件2.]この成形直前に、コイリング(テーパコイルを含む)がある場合。
(1)ワイヤ送り+(1/2コイル径相当分)余分送り
(2)クイル+ユニット旋回+ツール回転(ツールFのスタート位置)
※以上は前位置から方向データにより近道での回転
(3)ユニット進退(前進)+1/2コイル径相当分)余分送りの引込み
(4)ツール回転(ツールイン)
(5)ユニット進退(微量の前進)
(6)ユニット進退(後退)
線送り曲げ
[条件1.]この成形直前に、コイリング(テーパコイルを含む)がない場合。
(1)ワイヤ送り
(2)クイル+ユニット旋回+ツール回転(ツールRorLのスタート位置)
(3)ユニット進退(前進)
(4)ツール回転(ワイヤとツール先端が接する位置)
(5)ツール回転+ワイヤ送り(例、曲げR×α)+ユニット進退(少量後退)
(6)ワイヤ送り(例、曲げR×(曲げ角度/360°−α))
(7)ユニット進退(後退)
[条件2.]この成形直前に、コイリング(テーパコイルを含む)がある場合。
曲げ成形と同様(1)、(3)が変化する。
コイリング(テーパコイリングも同様)
[条件:無し]
(1)ワイヤ送り
(2)クイル+ユニット旋回+ツール回転(ツールRorLのスタート位置)
(3)ユニット進退(前進)
(4)ツール回転(ワイヤとツール先端が接する位置)
(5)ツール回転+ワイヤ送り(例、コイル径R×α)+ユニット進退(少量後退)
(6)ワイヤ送り(+ツール回転+ユニット進退)
※かっこ内はテーパコイリングの時のみ
(7)ワイヤ送り(巻センサによるスキップ制御)+巻センサON
(8)ワイヤ送り(巻増し)
(9)ユニット進退(後退)
※(7)、(8)は巻センサが選択された時にのみ展開される。このとき(6)のワイヤ送り量は、(7)の量×kの分減算される)
以上のように、加工形状要素は、ツールの動作順序として展開され、これに従い動作プログラムが作成される。
ユーザの側からみると、第2図における前記各種コマンド(加工形状要素)の中から、マウス操作により、例えば最初に「フォーミング(1)」を選択すると、第1の表10には第3図に示すように、ステップ01に指令内容として「フォーミング(1)」が表示され、フォーミング動作に必要なパラメータである送り長さ、成形方向、曲げR、曲げ角度、正逆LR、芯金LRの記載欄のみがアクティブな表示となり、これら記載欄のみキー入力が可能となる。
なお、ここにおいて、「フォーミング(1)」、「フォーミング(2)」等、同一名称の加工形状要素にいくつかの種類が存するものがあるが、これは、ツールの逃げ方等、直接の形状とは関係のないところでツールの動作シーケンスが異なる方法があった方がよい場合が存するため、いくつかのパターンが用意されているものである。
次いで、ユーザが各記載欄に数値をキー入力し、タスクバー中の形状表示ボタンをクリックすると、第4図に示すように、その時点におけるばね形状をグラフィック表示するばね形状グラフィックス表示欄20が開き、線図が表示される。
この図形は、ばね加工装置1におけるクイル101のワイヤ繰出し位置を原点とするXYZ軸座標上に展開される三次元線図であり、数値入力内容に応じて繰出された線の寸法と方向がアクティブな状態で三次元グラフィック表示される。なお、このばね形状グラフィックス表示欄20のスクロールバーを操作することで、各軸側方向を垂直水平に変化でき、ユーザにとって最も見やすい位置を選択できる。
以上のようにして各ステップ毎に順次加工形状要素を指定し、寸法(パラメータ)を入力する作業を繰返し、必要なばね形状が完成すれば、入力操作を終了する。
なお、第5図に示すようにばね形状グラフィックス表示欄20には、各ステップ毎に加工される図形の累積形状が表示される。
そして、ユーザが第1の表10の各ステップにカーソルを移動することで、当該ステップにおける加工形状がアクティブとなるように変換され、どの欄でどのような加工がなされているかを端的に表示する。このため入力操作終了後のパラメータ変更もやりやすいものとなる。
また、オペレータの最終入力ステップの次のステップには自動的にワイヤのカットオフ工程が組込まれている。これはばね加工の最終工程では必ずカットされて製品とされるからである。また、このようなコマンドは、ユーザ入力とした場合による誤入力発生を防止するために設けられる。
入力操作終了後に、ユーザがタスクバー中のプログラム変換ボタンをマウスクリックすると、第6図に示すごとく、第2の表14にその数値が各軸の変位量に変換されて移植されると同時に、第1の表10およびヘルプ・グラフィックス表示欄12が消え、第2の表14のみが全画面表示される。
この後は、メニューバーにある「AUTO」ボタンをマウスクリックすることで実行可能状態となる。この状態では図示しないが、製造個数などを問い合せる対話ボックスが開くので、これに製造個数をキー入力した上で、キーボードの実行キーを押せば、プログラム内容に従ってばね加工装置1の動作がなされ、順次ばねが反復製造される。
但し、入力した各数値の累積結果が加工限界値を越えた場合には警告表示がなされ、この場合には変換はなされず、再び第2の表の数値を書換えるなどの修正処理を行い、この結果が正しければ、プログラム変換ボタンによる第2の表の表示が可能となる。
なお、加工限界値とは例えば、各部の曲げを指示した結果、得られるばねの三次元形状がクイル101裏側に突出して面板に干渉したり、各ツールが届かない寸法や位置になる場合である。
なお、本実施形態では、新規プログラムの製作から製作実行までの手順を示したが、保存してある既存のプログラムを開いてそのまま、製造プログラムを実行しても良いし、一部追加変更などの改変して編集した後、製造プログラムを実行しても良く、改変する場合においては、既存のプログラムに一部修正を加えるだけで良いため、製作がさらに簡便となる。
産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、作りたいばねの形状に係わる各加工形状要素とそのパラメータをパソコンの画面上に表示された表示欄を見ながら欄内に選択入力することで動作プログラムを製作できるため、従来のGコードによるプログラミング方法に比べて、作業が容易で、変更も簡単に出来る。
また、本発明は、ばね形状の入力時、入力しつつあるばね形状、もしくはすでに入力したばね形状を、グラフィック表現することによりビジュアルなプログラミングを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法が適用されるばね製造システムの構成を示す全体図である。
第2図は加工形状要素の選択入力手段における画面表示を示す説明図である。
第3図はパラメータ入力手段における画面表示を示す説明図である。
第4図は入力途中におけるグラフィック表示手段によるグラフィック表示状態(右上部)を示す説明図である。
第5図は入力操作完了時点における画面表示を示す説明図である。
第6図は 動作プログラムへの変換が表示された状態を示す説明図である。
符号の説明
1 ばね加工装置
2 データ作成部
201 画面表示手段
202 変換規則格納手段
203 加工形状要素の選択入力手段
204 パラメータ入力手段
205 動作プログラムへの変換手段
206 指令データへのコード化手段
207 指令データ出力手段
10 表形式の入力欄
18 加工形状要素の選択入力欄
20 ばね形状グラフィックス表示欄
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spring manufacturing system in which a machining program for automatically machining a wirework spring can be easily produced.
BACKGROUND ART Wirework springs are obtained by cold-working spring wires into various shapes, in addition to the tension or compression springs that are formed in the coil shape defined by JIS standards, their purpose, It is formed in various dimensions, shapes and combinations of shapes according to the application.
A general NC controller is used for a spring molding machine for processing this type of wire-working spring.
In order to program the machining procedure to the NC controller, a general cutting machine has a support system such as CAD, and it can be cut into the shape only by specifying the shape and parameters, but in the case of a spring, the three-dimensional geometric shape is Unlike a general machine tool mainly composed of orthogonal axes, the spring molding machine has a large number of rotating axes and cannot be applied to such a program method.
Therefore, in the case of manufacturing the spring, conventionally, a programming language specific to the NC controller called G code is usually used, and there is substantially no other option.
The G code expresses a command to the controller by combining one alphabetic character called an address and a numerical value added thereto. A combination of an address and a numerical value is called a word. A word called a dimension word is a word having an axis name (X, Y, Z...) As an address, and is interpreted as a movement command to that axis.
In addition to axis movement, there are preparation and auxiliary functions.
The preparation function is a word having G as an address, and instructs the controller how to perform various operations according to a numerical value. For example, G00 is fast forward, G01 is processing by linear interpolation, G02 is processing by counterclockwise circular interpolation, G03 is processing by clockwise circular interpolation opposite to G02, G04 is waiting for time, G90 is absolute position command mode, G91 is a relative movement distance command mode, etc., and these are the words from which the G code is named and are frequently used.
The auxiliary function is a word having M as an address, and instructs the controller to execute various auxiliary functions according to a numerical value. The auxiliary function is often executed by an external sequencer or the like. At that time, the controller simply outputs the numerical value after M to the digital output port as it is or after decoding it into a BCD code or the like.
In addition, a general NC controller is not used as it is, but a controller customized for a spring molding machine may be used. However, the G code program method is not changed, and a specific machine called a spring molding machine is exclusively used. For the purpose of controlling the image, it is only necessary to add a new preparation function and assign a numerical value to be added to the address G. A human operator writes the mode designation preparation function with the address G and some numerical value. There must be.
As described above, a program using G code is expressed by a combination of numerical values that are meaningless to humans, and has a low function as a program language. For example, calculation using variables and conditional branching cannot be performed.
Therefore, programming using the G code as it is is a heavy burden on the operator.
If you create a bribro processor that generates G code, it is possible that humans do not have to use G code for programming, but because the syntax of G code is not structured, it is difficult to create and modify preprocessors, etc. There were drawbacks.
It is relatively easy to prepare a spring having a specific shape by preparing a large number of spring-shaped templates and inputting the parameters after selecting the spring shape. However, with this method, it is not possible to freely create a spring shape that does not exist in the template.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a system and method capable of flexibly programming spring machining with an input that can be easily understood.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
A spring manufacturing system,
A spring processing device that forms a spring by colliding a tool with a wire fed from a quill according to command data;
A data creation unit for creating command data for output to the spring processing device;
The data creation unit
Screen display means;
Storage means for storing conversion rules between machining shape elements and operation sequences;
Processing shape element selection input means;
A parameter input means for the selected machining shape element;
Conversion means for converting the input machining shape element and its parameters into an operation program using a conversion rule stored in the storage means;
An output means for outputting command data corresponding to the operation program to the spring machining apparatus.
In the present invention, a “spring” is a continuous connection of a plurality of machining shape elements, for example, bending, coiling, etc., and each machining shape element is a bending if it is a plurality of geometric elements, for example, bending. Since each geometric element corresponds to the movement of the tool on each axis, each machining element is set as one unit. Focusing on the ability to build, providing a spring manufacturing system that can finally create machining command data by inputting parameters such as the shape of the spring to be created and the dimensions of each machining shape element related to this shape Is.
As described above, the machining shape element means an aggregate of a plurality of geometric elements that can be converted into an operation sequence. For example, bending forming, coiling, taper coiling, wire feeding, etc. can be defined as appropriate.
By sequentially specifying these machining shape elements and parameters, springs of various shapes can be manufactured.
For this purpose, the machining shape elements as described above are defined in advance and can be selectively input by the control means. The correspondence between the machining shape element and the operation sequence is stored in the conversion rule storage means. The storage means in this case only means a storage part of the correspondence rules between such machining shape elements and operation sequences, and it is not necessary to secure a unified area in one place.
The spring shape data input by the machining shape element selection input means and the parameter input means is converted into an operation program by the conversion means of the data creation unit. The operation program referred to here is a program corresponding to the operation sequence, and may be the command data itself output to the spring machining apparatus or a program in a stage that can be recognized by a person. In the latter case, this is further converted into command data that can be discriminated by the spring machining apparatus.
Then, command data corresponding to this operation program is output to the spring machining apparatus. The spring processing device referred to here is a spring processing device such as an NC or the like that can operate in response to input of command data.
As described above, a flexible spring can be manufactured.
The invention described in claim 2
Processing shape element selection input means and parameter input means,
It has a tabular input field format displayed on the display,
In addition, in the parameter input, only the parameter elements necessary for the selected machining shape element can be input.
By making tabular input possible, it becomes possible to input intuitively and clearly. In addition, by making it possible to input only the parameters necessary for the machining shape element, it is possible to prevent the user from searching for the parameter position of the machining shape element and making an incorrect numerical input for the machining shape element. it can.
The invention described in claim 3
3. The spring manufacturing system according to claim 1 or 2, further comprising graphic display means for continuously displaying graphic representation of the machining shape element selected and inputted and the spring shape indicated by the parameter.
The graphic display corresponding to the input machining shape element is performed, so that the user can input a numerical value while visually checking the shape of the currently input spring.
The invention described in claim 4
The spring manufacturing system according to any one of claims 1 to 3, wherein the data creation unit includes an operation program editing unit.
By making it possible to edit the operation program, fine settings such as fine adjustment of the shape can be made.
The invention described in claim 5
The spring manufacturing system according to any one of claims 1 to 4, wherein the data creation unit includes an operation program execution possibility determination unit.
The operation program generated from the input machining shape element and parameters may not be actually executed, and is checked.
The invention described in claim 6
Software for operating a spring processing apparatus for forming a spring by colliding a tool with a wire fed from a quill,
It has a conversion table showing conversion rules between machining shape elements and operation sequences,
A step of selecting and inputting a machining shape element;
Inputting parameters of the selected machining shape element;
Converting the selected machining shape element and its parameters into an operation program using the conversion table;
A computer-readable recording medium on which software is recorded, characterized by having a step of outputting command data corresponding to an operation program to a spring machining apparatus.
The invention described in claim 7
Process shape element parameter input means,
Display machining shape elements and parameters in tabular form,
7. The computer-readable recording medium storing software according to claim 6, wherein only the parameter elements required for the selected machining shape element can be input when inputting the parameters.
The invention described in claim 8
8. A computer-readable recording medium on which the software according to claim 6 or 7 is recorded, wherein the machining shape element selected and inputted and the spring shape indicated by the parameter are continuously displayed in graphic form.
The invention described in claim 9
An operation program can be edited. A computer-readable recording medium having recorded thereon the software according to any one of claims 6 to 8.
The invention described in claim 10
A computer-readable recording medium having recorded thereon the software according to any one of claims 6 to 9, further comprising a step of determining whether or not the operation program can be executed.
The invention described in claim 11
An operation program creation method for a spring machining apparatus that forms a spring by colliding a tool with a wire fed from a quill by predefining machining shape elements that can be converted into an operation sequence,
Procedure for selecting machining shape element,
A procedure for entering the parameters of the selected machining shape element;
A procedure for converting the selected machining shape element and its parameters into an operation program;
A method for creating a program for a spring machining apparatus, comprising: a step of outputting command data corresponding to an operation program to the spring machining apparatus.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing the overall configuration of the present invention. In the figure, 1 is a spring processing device, and 2 is a data creation unit.
The spring processing apparatus 1 radially arranges a plurality of tool units 102 for cutting and bending around the wire W supply quill 101 so that the tool unit 102 can advance and retreat toward the quill 101. This is a multi-axis processing machine in which a tool holding plate 103 provided with a plurality of bending tools is arranged so as to be able to advance and retreat, and processes the wire W supplied from the quill 101 in accordance with the program contents.
The spring machining apparatus 1 has, for example, an eight-axis tool, and the relationship between the following axis symbol and operation is set for each axis.
Z axis: wire feed,
C axis: Cut-off,
I axis ... Quill,
W axis: Unit advance / retreat,
U axis: Unit rotation,
K axis: Tool rotation,
Y axis: Servo slide,
X axis ... Curling.
The data creation unit 2 includes screen display means 201. This is usually realized by a display.
The data creation unit includes a conversion rule storage unit 202, a machining shape element selection input unit 203, a parameter input unit 204, an operation program conversion unit 205, a command data encoding unit 206, and a command data output unit 207. Have. These are usually realized by a computer device and its software.
The conversion rule storage unit 202 stores a conversion rule between the machining shape element and the operation sequence.
Then, when the software for creating the spring machining data is started in the data creation unit, the step of selecting and inputting the machining shape element by the machining shape element selection input unit 203 and the selected machining by the parameter input unit 204 The user inputs the spring shape through the step of inputting the shape element parameters repeatedly. At that time, each time a machining shape element and a parameter corresponding to the machining shape element are input, the selected machining shape element and its parameter are converted into an operation program by the operation program conversion means 205. At this time, the conversion rule stored in the conversion rule storage unit 202 is used. By repeating these steps, an operation program for processing the spring shape required by the user is created.
In this embodiment, since the operation program is a numerical value in a table format that can be easily recognized by the user, after the operation program is created, the command data that can be recognized by the spring machining apparatus by the encoding means 206 to the command data. Is converted to Then, command data output means 207 outputs command data corresponding to the operation program to the spring machining apparatus.
In this way, the user designates the machining shape element with a mouse or the like in an interactive manner, and further sequentially repeats numerical key input for parameter input along the display screen, so that each step corresponding to the numerical input is performed. When the drive program is generated and the execution key is pressed, the spring machining apparatus 1 is driven according to the contents of the program, whereby the spring having the required shape can be manufactured. If the program contents include contents that cannot be executed, a warning is generated and the program cannot be executed.
Next, display contents and operations of software for realizing the above operations will be described with reference to FIG. 2 and subsequent drawings.
First, FIG. 2 shows an initial screen just after starting the corresponding software. This initial screen displays a menu bar, a title bar, a tool bar, etc. at the top of the display screen in the same manner as a normal Windows screen. A table (hereinafter referred to as “first table”) 10 for inputting and displaying the machining shape elements and parameters is displayed on the left in the inner upper stage. Further, on the right, help graphics 12 for displaying the description of the machining shape element is displayed, and a table (hereinafter referred to as “second table”) 14 for displaying the operation program in a table format is displayed in the lower part. .
Of these, the first table 10 is for the operator to specify dimensions by numerical input while actually specifying the machining shape element. Step numbers 01, 02, 03... Displayed vertically, command content and feed length, molding direction, bending R, bending angle, OD (s), OD (E), number of turns, forward / reverse LR, cored bar LR, winding sensor on the horizontal axis These items are displayed in a row, and are enclosed by vertical and horizontal ruled lines with the inside as a description column enclosed in vertical and horizontal directions.
The help graphics 12 displays a side view and a front view of the quill 101 and parameters of the machining shape element, and this display is changed and displayed every time the machining shape element is selected.
The second table 14 displays the actual axis drive numbers 001, 002, 003... Related to the first table 10 in the vertical direction on the left side, and shows the label, complete synchronization, speed, and one axis. The display of up to 8 axes, the axis name and the home position HP below it are displayed in a row in the upper part of the display, and the interior surrounded by these vertical and horizontal lines is partitioned by vertical and horizontal ruled lines. Then, after the conversion operation, the operation is automatically converted into the movement and the movement distance of each axis for each step and displayed.
Each table 10 and 14 displays a horizontal / vertical scroll bar along the vertical direction on the right side of the screen, and can be moved by a cursor.
When the user selects new creation from the above initial screen, a dialog box 18 is opened, where the program name at the time of new creation is entered.
After that, as shown in FIG.
The machining shape elements are “Forming (1)”, “Feed (1)”, “Coil (1)”, “Taper coil (1)”, “B Forming (1)”, “Forming (2) in order from the top. ”,“ Feed song (2) ”,“ coil (2) ”,“ taper coil (2) ”,“ B-forming (2) ”,“ wire ”, and commands necessary for processing the wire spring Contains.
The above machining shape element is converted into an operation program according to a conversion rule with an operation sequence. An example of this conversion rule is shown below.
Forming (bending molding)
[Condition 1. ] There is no coiling (including taper coil) just before this molding.
(1) Wire feed (2) Quill + Unit rotation + Tool rotation (Tool F start position)
* The above is the short turn based on the direction data from the previous position (3) Unit advance / retreat (forward)
(4) Tool rotation (tool-in) ... Bending (5) Unit advance / retreat (retract) ... Home position return [Condition 2. ] When there is coiling (including a taper coil) just before this molding.
(1) Wire feed + (1/2 coil diameter equivalent) Extra feed (2) Quill + Unit rotation + Tool rotation (Tool F start position)
* The above is the short-term rotation based on the direction data from the previous position. (3) Unit advance / retreat (forward) + 1/2 coil diameter equivalent) Pulling in extra feed (4) Tool rotation (tool in)
(5) Unit advance / retreat (a small amount of advance)
(6) Unit advance / retreat (retreat)
Wire feed bending [Condition 1. ] There is no coiling (including taper coil) just before this molding.
(1) Wire feed (2) Quill + unit rotation + tool rotation (start position of tool RorL)
(3) Unit advance / retreat (forward)
(4) Tool rotation (position where wire and tool tip touch)
(5) Tool rotation + wire feed (eg bending R x α) + unit advance / retreat (small amount retreat)
(6) Wire feed (eg, bending R × (bending angle / 360 ° −α))
(7) Unit advance / retreat (retreat)
[Condition 2. ] When there is coiling (including a taper coil) just before this molding.
(1) and (3) change like bending molding.
Coiling (same for tapered coiling)
[Condition: None]
(1) Wire feed (2) Quill + unit rotation + tool rotation (start position of tool RorL)
(3) Unit advance / retreat (forward)
(4) Tool rotation (position where wire and tool tip touch)
(5) Tool rotation + wire feed (eg, coil diameter R x α) + unit advance / retreat (small retreat)
(6) Wire feed (+ tool rotation + unit advance / retreat)
* The values in parentheses are for taper coiling only. (7) Wire feed (skip control by winding sensor) + winding sensor ON
(8) Wire feed (winding)
(9) Unit advance / retreat (retreat)
* (7) and (8) are expanded only when the winding sensor is selected. At this time, the wire feed amount of (6) is subtracted by the amount of (7) × k)
As described above, the machining shape elements are expanded as the operation sequence of the tool, and an operation program is created in accordance with this.
From the user's side, when “Forming (1)” is first selected from the various commands (processed shape elements) in FIG. 2 by a mouse operation, for example, FIG. As shown in FIG. 5, “Forming (1)” is displayed as the command content in Step 01, and the feed length, forming direction, bending R, bending angle, forward / reverse LR, and core bar LR, which are parameters necessary for the forming operation, are displayed. Only the description columns are active and only these description columns can be keyed.
Here, there are some types of machining shape elements with the same name, such as “Forming (1)” and “Forming (2)”. Since there may be cases where it is better to have a method in which the operation sequence of the tool is different from where it is unrelated, there are several patterns prepared.
Next, when the user inputs a numerical value in each description field and clicks the shape display button in the task bar, as shown in FIG. 4, a spring shape graphics display field 20 for graphically displaying the spring shape at that time opens. A diagram is displayed.
This figure is a three-dimensional diagram developed on the XYZ axis coordinates with the wire feeding position of the quill 101 in the spring processing apparatus 1 as the origin, and the dimension and direction of the line drawn according to the contents of numerical input are active 3D graphic display. In addition, by operating the scroll bar of the spring shape graphics display field 20, the direction of each axis can be changed to vertical and horizontal, and the position most easily seen by the user can be selected.
As described above, the machining shape element is sequentially designated for each step and the operation of inputting dimensions (parameters) is repeated. When the necessary spring shape is completed, the input operation is terminated.
As shown in FIG. 5, the spring shape graphics display column 20 displays the cumulative shape of the graphic processed at each step.
Then, when the user moves the cursor to each step of the first table 10, the machining shape at that step is converted to become active, and what kind of machining is performed in which column is displayed briefly. . For this reason, it is easy to change parameters after the input operation is completed.
Further, a wire cut-off process is automatically incorporated in the step following the operator's final input step. This is because in the final step of spring processing, it is always cut into a product. Moreover, such a command is provided in order to prevent erroneous input due to user input.
When the user clicks the program conversion button in the task bar after the input operation is finished, as shown in FIG. 6, the numerical value is converted into the displacement amount of each axis and transplanted in the second table 14, and the second Table 10 of 1 and the help graphics display column 12 disappear, and only the second table 14 is displayed in full screen.
After that, an “AUTO” button on the menu bar is clicked with a mouse to enter an executable state. Although not shown in this state, a dialogue box for inquiring about the number of manufactured items is opened. If the number of manufactured items is keyed in and the execution key of the keyboard is pressed, the spring processing device 1 is operated according to the program contents, and sequentially. The spring is repeatedly manufactured.
However, when the accumulated result of each input numerical value exceeds the machining limit value, a warning is displayed. In this case, conversion is not performed, and correction processing such as rewriting the numerical value in the second table is performed again. If this result is correct, the second table can be displayed by the program conversion button.
Note that the processing limit value is, for example, a case where the bending of each part is instructed, and the obtained three-dimensional shape of the spring protrudes on the back side of the quill 101 and interferes with the face plate, or is in a size or position where each tool cannot reach. .
In the present embodiment, the procedure from the production of a new program to the production execution is shown. However, the existing program that has been saved may be opened and the production program may be executed as is, or a part of the program may be added or changed. After the modification and editing, the manufacturing program may be executed. In the case of modification, only a part of the existing program needs to be modified, so that the production is further simplified.
Industrial Applicability As is clear from the above description, according to the present invention, each machining shape element and its parameters related to the shape of the spring to be created are displayed while viewing the display column displayed on the screen of the personal computer. Since the operation program can be produced by selecting and inputting the data in the box, the work can be easily performed and changed as compared with the conventional G code programming method.
Further, according to the present invention, when a spring shape is input, visual programming can be realized by graphic representation of the spring shape being input or the already input spring shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing the configuration of a spring manufacturing system to which the method of the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory view showing a screen display in the processing shape element selection input means.
FIG. 3 is an explanatory view showing a screen display in the parameter input means.
FIG. 4 is an explanatory view showing a graphic display state (upper right part) by the graphic display means in the middle of input.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a screen display when the input operation is completed.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which conversion to an operation program is displayed.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spring processing device 2 Data creation unit 201 Screen display means 202 Conversion rule storage means 203 Processing shape element selection input means 204 Parameter input means 205 Conversion means 206 to operation program Code data encoding means 207 Command data Output means 10 Tabular input field 18 Machining shape element selection input field 20 Spring shape graphics display field

Claims (11)

ばね製造システムであって、
指令データに従い、クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置と、
前記ばね加工装置に出力するための指令データを作成するためのデータ作成部とを有し、
当該データ作成部は、
画面表示手段と、
加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を格納する格納手段と、
加工形状要素の選択入力手段と、
選択された加工形状要素のパラメータ入力手段と、
入力された加工形状要素及びそのパラメータを、前記格納手段に格納された変換規則を用いて動作プログラムに変換する変換手段と、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力するための出力手段と
を有することを特徴とするばね製造システム。
A spring manufacturing system,
A spring processing device that forms a spring by abutting a tool with a wire fed from a quill according to command data;
A data creation unit for creating command data for output to the spring processing device;
The data creation unit
Screen display means;
Storage means for storing a conversion rule between the machining shape element and the operation sequence;
Processing shape element selection input means;
A parameter input means for the selected machining shape element;
Conversion means for converting the input machining shape element and its parameters into an operation program using a conversion rule stored in the storage means;
An output means for outputting command data corresponding to the operation program to the spring machining apparatus.
加工形状要素の選択入力手段及びパラメータ入力手段が、
ディスプレイ上に表示される表形式の入力欄の形式を有し、
かつパラメータ入力の際には、選択された加工形状要素に必要なパラメータ要素のみが入力可能とされる
ことを特徴とする請求の範囲1記載のばね製造システム。
Processing shape element selection input means and parameter input means,
It has a tabular input field format displayed on the display,
2. The spring manufacturing system according to claim 1, wherein when inputting parameters, only parameter elements necessary for the selected machining shape element can be input.
選択入力された加工形状要素とパラメータの示すばね形状を連続的にグラフィック表示するグラフィック表示手段を有する
ことを特徴とする請求の範囲1又は請求の範囲2記載のばね製造システム。
3. The spring manufacturing system according to claim 1 or 2, further comprising graphic display means for continuously displaying a graphic shape of the machining shape element selected and inputted and the spring shape indicated by the parameter.
前記データ作成部が動作プログラムの編集手段を有する
ことを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれか記載のばね製造システム。
The spring manufacturing system according to any one of claims 1 to 3, wherein the data creating unit includes an operation program editing means.
前記データ作成部が動作プログラムの実行可否判断手段を有する
ことを特徴等する請求の範囲1乃至請求の範囲4のいずれか記載のばね製造システム。
The spring manufacturing system according to any one of claims 1 to 4, wherein the data creation unit includes an operation program execution determination unit.
クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置を動作させるためのソフトウェアであって、
加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を示す変換テーブルを有し、
加工形状要素を選択入力するステップ、
選択された加工形状要素のパラメータ入力するステップ、
選択された加工形状要素及びそのパラメータを前記変換テーブルを用いて動作プログラムに変換するステップ、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力するステップ
を有することを特徴とするソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
Software for operating a spring processing apparatus for forming a spring by colliding a tool with a wire fed from a quill,
It has a conversion table showing conversion rules between machining shape elements and operation sequences,
A step of selecting and inputting a machining shape element;
Inputting parameters of the selected machining shape element;
Converting the selected machining shape element and its parameters into an operation program using the conversion table;
A computer-readable recording medium on which software is recorded, comprising the step of outputting command data corresponding to the operation program to the spring machining apparatus.
加工形状要素のパラメータ入力手段が、
加工形状要素及びパラメータを表形式で表示し、
かつパラメータ入力の際には選択された加工形状要素に必要なパラメータ要素のみが入力可能とされる
ことを特徴とする請求の範囲6記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
Process shape element parameter input means,
Display machining shape elements and parameters in tabular form,
7. The computer-readable recording medium having recorded thereon the software according to claim 6, wherein only the parameter elements necessary for the selected machining shape element can be input when inputting the parameters.
選択入力された加工形状要素とパラメータの示すばね形状を連続的にグラフィック表示する
ことを特徴とする請求の範囲6又は請求の範囲7記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
The computer-readable recording medium having recorded therein the software according to claim 6 or 7, characterized in that the machining shape element selected and inputted and the spring shape indicated by the parameter are continuously displayed in graphic form.
動作プログラムの編集が可能である
ことを特徴とする請求の範囲6乃至請求の範囲8のいずれか記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
9. A computer-readable recording medium having recorded thereon the software according to claim 6, wherein the operation program can be edited.
動作プログラムの実行可否判断をするステップを有する
ことを特徴とする請求の範囲6乃至請求の範囲9のいずれか記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
10. A computer-readable recording medium having recorded thereon the software according to claim 6, further comprising a step of determining whether or not the operation program can be executed.
動作シーケンスに変換可能な加工形状要素をあらかじめ定義しておくことにより、クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置の動作プログラム作成方法であって、
加工形状要素を選択する手順、
選択された加工形状要素のパラメータを入力する手順、
前記選択された加工形状要素及びそのパラメータとを動作プログラムに変換する手順、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力する手順、
を有することを特徴とするばね加工装置のプログラム作成方法。
An operation program creation method for a spring machining apparatus that forms a spring by colliding a tool with a wire fed from a quill by predefining machining shape elements that can be converted into an operation sequence,
Procedure for selecting machining shape element,
A procedure for entering the parameters of the selected machining shape element;
A procedure for converting the selected machining shape element and its parameters into an operation program;
A procedure for outputting command data corresponding to the operation program to the spring machining apparatus,
A method of creating a program for a spring machining apparatus, comprising:
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