JP4593142B2 - 被加工物をコンピュータ制御で製造するシステムおよび製造される被加工物を測定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの測定機械と、１つのＣＮＣ加工機と、製造される被加工物（製造工程にある製品）のデータを入力するための装置とを有する、被加工物をコンピュータ制御で製造するためのシステムに関する。

現今の機械構造において、数値制御された工作機械、いわゆるＣＮＣ加工機上で機械部品を製造するということは、これを迅速、高能率、経済的、かつ正確に製造または加工するために必須である。ＣＮＣ加工機は、個々の機械部品および被加工物の製造時に移動経路を制御するコンピュータ制御装置を駆使する。そのとき、コンピュータ制御装置は加工機械の電動機に制御命令を与え、加工機械はその工具を用いて制御命令に対応して、製造される予定の被加工物を加工する。この場合、被加工物は大抵、スチールから成っているが、原則的には他の加工材料もそれを用いて加工することができる。そのような被加工物に対する精度要求は非常に高いので、例えば、印刷機の製造の場合には、印刷機の申し分のない運転が保障されるために、被加工物は千分の一ミリメータの精度で測定されることが必要である。

この理由から、ＣＮＣ加工機によって製造される被加工物を、最も厳しい公差が維持されることを保証するために、各加工工程後に測定することが必要である。被加工物の測定は、これらの高い精度要求の場合には測定機械によって行われ、その測定機械上に、測定されるべき被加工物が固定され、続いて測定される。測定機械が目標値からの、許容しうる公差以上に超過する偏差を提出した場合には、被加工物は手直しされるか、または、それが可能でないならば、より分けて廃棄されなければならない。ＣＮＣ加工機における加工工程を制御するために、および測定機における測定工程を実行するために、両方の装置は、それぞれの被加工物の正確な寸法を熟知していなければならない、すなわち、被加工物が適切に加工され、かつ、測定されることができるように、被加工物の寸法が測定機械の制御計算機およびＣＮＣ加工機の制御計算機にファイルされていなければならない。

現今の測定機においては、測定工程毎に、測定されるべき被加工物の寸法を測定機の計算機に入力することが、入力されているデータと一致しているか、否かについて被加工物を引き続き検査することができるために必要である。または、単に機械に即応してのみ変更されることができる複数の測定工程が前もって測定機械の計算機に入力される。測定機械の各メーカーは、そのメーカーの機械に対して固有のプログラムシステムを設計しているので、測定機械の交換の際には、新たなプログラミングを行なう必要がある。さらに、各々の新たな測定工程は、それが割り当てられている測定機械上でプログラム化されなければならない。それに関して、特許文献１は、上記の問題点を除去することを約束している。この特許文献は、変更データファイルを考慮して測定機械用の新しいＣＮＣプログラムを作成し、この変更されたプログラムを測定機械の駆動のために使用することを提案している。しかし、この解決策も、測定機械用の新しいプログラムが、この場合には変更毎に作成されなければならず、そのことは時間を浪費する編集を必要とするという欠点を有する。もし、変更が１つのステップで行われずに順々に行われるならば、各回に編集工程を実行し、古いプログラムを測定機械のメモリから取り去らなければならない。
ドイツ特許明細書１０１０８６８８号

本発明の目的は、従来技術におけるよりも簡単な、新しい加工工程および測定工程へのプログラム変更を可能にする、被加工物をコンピュータ制御で製造するシステムと方法を提供することである。

上記の目的は、請求項１および６によって達成される。望ましい実施態様は、従属請求項および図面から読み取られるべきである。

本発明によると、製造される被加工物のデータ、すなわち、サイズはデータバンクに格納されている。したがって、測定される被加工物は、測定機械の機械制御部のなかにプログラミングして読み込んでおく必要はもはやなく、それぞれの実行される測定工程の前に、測定機械によって直接データバンクから受け取ることができる。したがって、測定機械は、データがデータバンクに格納されている総ての製造される被加工物を測定することができる。このデータバンクに、製造動作中の総ての測定機械がアクセスすることができ、このことは全体の機械の管理を実質的に簡単化する。１つの中央データバンクしかなく、その中央のデータバンクに、製造される被加工物のデータが格納され、そして、その中央のデータバンクへ複数の、または、全測定機械をアクセスすることができるので、単に、この１つまたは少数のデータバンクのみが手入れをされればよい。測定機械は種々のメーカから供給することができるので、測定機械の制御計算機上には、データバンクからのデータをそれぞれの測定機械に適合するフォーマットに変換する変換プログラムが動作する。しかし、この変換ソフトウエアは、新たな測定機械の購入の際に１度だけ実装されればよいので、その後は、測定機械におけるそれ以上のプログラミング工程は不要である。まず、このようにして、複数の測定機械を目的に適うように相互にネットワーク化することができ、その場合、データバンクが中央のノードとして働く。したがって、それらの測定機械上には、データバンクから、測定されるべき被加工物のデータをロードするパラメータ化された測定プログラムが走る。

本発明の第１の有利な実施態様においては、ＣＮＣ加工機が、データバンク中にファイルされている製造される被加工物のデータへのアクセス能力を有することが意図されている。データバンク中に、測定機械で測定されなければならない総ての製造される被加工物のデータが目的に適うように格納されているので、これらのデータをＣＮＣ加工機で被加工物の本来の製造のためにも利用することができる。その理由は、大抵、前もってＣＮＣ加工機で成形されて返された被加工物のみが測定されるからである。このようにして、測定機械の中央集中的なプログラミングに対する利点を、ＣＮＣ加工機のプログラミングに対しても利用できる。したがって、ＣＮＣ加工機もデータバンクに接続され、データバンク中に格納されているデータへアクセスすることができる。そのために、データバンクに接続されているＣＮＣ加工機の制御計算機上でも、データバンクからのデータを、それぞれのＣＮＣ加工機に互換性のあるフォーマットに変換する変換プログラムが動作する。この変換プログラムも各ＣＮＣ加工機に対して購入の際に一度だけ組み込まれればよく、それによってＣＮＣ加工機の制御プログラムを後で変更しなくて済む。ＣＮＣ加工機は、製造される被加工物のデータをデータバンクから読み出し、このデータに基づいてその工具を制御する。

さらに、データバンクが、製造される被加工物のデータを入力する個別の計算機に接続されることが意図されている。このようにして、データバンクにファイルされた、製造される被加工物のデータを保護することが可能となる。その場合、データを入力するための個別の計算機は、例えば、自身のサーバ上で動作するデータバンクの近くにある必要もなければＣＮＣ加工機および測定機械の近くにある必要もない。個別の計算機がデータ伝送路を介してデータバンクのサーバに接続されているということで十分である。この個別の計算機上で、加工される被加工物のデータは、入力マスクにおいて手動で入力されるか、または、該データを、製造される被加工物のデータを計算機上に生成することを支援するＣＡＤプログラムから自動的に取り出すことができる。さらに、この場合においても、入力マスクを介して入力されたデータ、または、ＣＡＤプログラムから与えられるデータを、サーバ上のデータバンクのフォーマットに変換する変換ソフトウエアが個別の計算機にインストールされている。このようにして、ＣＮＣ加工機および測定機械の制御計算機のプログラムに何らかの方法で介入する必要なしに、中央位置にあるデータバンク内のデータを個別の計算機によって変更することが可能である。

本発明の他の実施態様においては、ＣＮＣ加工機が、製造される被加工物のデータを入力するために個別の計算機に接続されることが意図されている。このようにして、データをデータバンクから読み出す必要なしに、該データを個別の計算機から直接ＣＮＣ加工機にも伝送することが可能である。このことには、特に、ＣＮＣ加工機上の加工工程のためにのみ重要であるが、測定機械上の測定工程に対しては役割を演じないデータが関係している。このデータは、グローバルなデータバンクにファイルする必要はないが、直接、個別の計算機からそれぞれのＣＮＣ加工機へ伝送することができる。

さらに、個別の計算機が、ＣＡＤプログラムによって生成された、製造される被加工物のデータを、製造される被加工物のデータを、データバンクに格納することができるデータ・フォーマットに変換することができる装置を有することが利点である。ＣＡＤプログラムからのデータは、大抵、データバンク内のデータとは異なるデータ・フォーマットを有している。例えば、ＣＡＤプログラム内のデータは、大抵、「ステップ（工程）」フォーマットであるが、データバンクは「ＳＱＬ」フォーマットを使用している。その上、ＣＡＤプログラムのデータに関して、大抵、例えば、ＤＩＮ規格による公差のような規格補遺（Ｎｏｒｍｅｒｇａｅｎｚｕｎｇｅｎ）が更に付け加えられなければならない。そのように処理されたデータは次に、続いてデータバンクのフォーマットへ変換される。

本発明の特に有利な実施態様においては、測定機械は、製造される被加工物の測定に必要なデータを各測定工程前に改めてデータバンクへ要求することが意図されている。したがって、データバンクに取り出された、測定機械上の測定工程用のデータは各測定工程前にその現在の状態に置かれるので、その間（測定工程間）にデータバンク内の、測定される被加工物のデータに万一変化が生じてもその変化はただちに測定機械上の測定プログラムに取り込まれる。このことは、複数の本来同じ被加工物が相前後して測定され、その結果データバンクからのデータの新たな読み出しが本来的に不要な場合に特に重要である。しかし、これらの複数の測定工程の際に、相前後する測定工程間のデータが変更されると、測定機械が各測定工程の前に、データバンク内に現在格納されているデータを用いないで、その代わりに、それ自身のバッファメモリ内のデータを用いた場合には、この変更されたデータは考慮に入れられないであろう。したがって、本発明のこの有利な実施態様によって、測定機械が常に、現在のデータで動作し、さらに、このことは、これらの、ＣＮＣ加工機のデータがデータバンクから直接に受け取られるならば、ＣＮＣ加工機にも全く同様にあてはまることがもたらされる。したがって、ＣＮＣ加工機も、常にデータバンクの現在の状態を維持することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、２つの座標測定装置３と、グローバルなデータバンク２を有するサーバと、ＣＮＣ加工機４と、個別の計算機１からなるシステムを示している。個別の計算機１は、機械の構造と被加工物のためのＣＡＤプログラム１１がインストールされているＰＣ、すなわちノートパソコンである。このＣＡＤプログラム１１によって構成される被加工物は、この場合、このＣＡＤに収録されている「ステップ（工程）」データ・フォーマットのなかにある。さらに、個別の計算機１上にいわゆる規格補遺を含むソフトウエア１３があるので、ＣＡＤプログラム１１に用意された、製造される被加工物のデータは規格補遺プログラム１３によってＤＩＮ（ドイツ工業基準規格）規格に従って、公差範囲について補充することができる。さらに、第３のプログラム１２、すなわち、特徴管理のためのプログラム１２も個別の計算機１を走る。これらのプログラムは、座標測定装置３のための測定方法を決定し、およびＣＮＣ加工機械４のための加工工程を決定する働きをする。ＣＡＤプログラム１１からのそのように補充されたデータは、同様に個別の計算機１上で走る変換ソフトウエア７によって最終的にサーバ上のグローバルなデータバンク２のフォーマットに変換される。そのとき、データはデータバンク２用の周知のプログラム言語ＳＱＬにフォーマットされ、その場合、サーバはＵｎｉｘオペレーティング・システムを持っている。個別の計算機１のオペレーティング・システムはウインドウズであるのが望ましく、ただし、Ｌｉｎｕｘのような他のオペレーティング・システムも、それが計算機１上で走るプログラム１１、１２、１３をサポートする限り可能である。その場合、サーバと個別の計算機１は、データ伝送路を経由して有線または無線で通信をする。

また、座標測定装置３は、それが各測定工程の前にサーバに格納されているデータを取り出すことができるように、そのようなデータ伝送路を経てサーバと通信をする。この場合、グローバルなデータバンク２には測定される被加工物のサイズ、公差、および測定方法が格納されているので、被加工物の測定のために必要なこれらのデータはサーバのデータバンク２から直接座標測定装置３によって読み出すことができる。したがって、座標測定装置３の制御計算機には、どの被加工物のデータも格納されている必要は全くない。座標測定装置３は大抵、異なったメーカーによって提供され、各メーカーは、それぞれの測定機械の制御計算機のためにメーカー固有のプログラミング・システムを用意しているので、測定機３の各制御計算機を、同様に、サーバ上のグローバルなデータバンク２から読み出されたデータを測定機械３のそれぞれのデータ・フォーマットに変換する変換プログラム７が走る。

図１に示すシステムでは、ＣＮＣ加工機４のＣＮＣプログラミング・システム４１のための制御計算機もサーバ上のデータバンク２のデータを取り出すことができる。したがって、ＣＮＣ加工機４の制御計算機のデータも、もはやプログラミングする必要はなく、直接、サーバから渡すことができる。フォーマット変換のために、ＣＮＣ加工機４の計算機上のＣＮＣプログラミング・システム４１と共に、データをＳＱＬ−サーバからＣＮＣ加工機４で用いられているフォーマットへ変換する変換ソフトウエア７も同様に走る。つぎに、これらのデータによって、ＣＮＣ加工機４の制御計算機上を走るＣＮＣプログラミング・システム４１は、加工機４２の工具が、データバンクからＳＱＬ−サーバ２上に読み出されたデータに対応して、製造される被加工物を製造するように、該加工機４２のモータを制御する。さらに、ＣＮＣ加工機４は個別の計算機１へのデータリンク８を持っているので、ＣＮＣ加工機４のために必要なデータだけを個別の計算機１から直接ＣＮＣ加工機４へ伝送することができる。

図２は、グローバルなデータバンク２を有するサーバへ接続される２つの座標測定装置３からなるシステムを表している。この場合、サーバは、データリンクを経て個別のＰＣ５に接続されている。個別のＰＣ５は、基本的に図１の個別計算機１と同じ計算機であるが、この場合、図２のＰＣ５は無条件にＣＡＤプログラムをもっていなければならないというわけではない。この計算機５は、製造される被加工物用のデータをオペレータが手動で入力するための入力マスク６のみを有することもできる。手動で入力されたデータは次に、同様にサーバのデータバンク２に格納され、それから、座標測定装置３における測定工程のために自由使用に任される。勿論、入力マスク６を経由するこの手動の入力は、図１のＣＡＤ計算機１上でも行うことができるので、図１のシステムは、ＣＡＤプログラムによって自動的のみならず、入力マスク６を経由して手動によってもプログラミングが可能である。図１および図２においては、プログラミングは計算機１、５においてのみ必要であり、したがって必要である、個別の座標測定装置３またはＣＮＣ加工機４のプログラミングは不要であることが重要である。

図３は入力マスク６の一例を示している。オペレータは、この入力マスク６を用いて、製作される被加工物のサイズを入力し、同時に測定方法または加工方法を決定する。図３による入力マスク６は、被加工物におけるねじ孔のためのデータである。そこに入力されたデータによって、直交座標Ｘ、Ｙ、Ｚによるねじ孔の位置が決定され、さらに、その直径、そのねじピッチ、およびそのねじ孔がどのように被加工物中に設けられるかという仕方が決定される。入力マスク６によって総ての必要なデータが生成されると、このねじ孔には指標番号が付けられて、サーバ２のデータバンクに格納される。そのように、各被加工物に対して複数の工程を複数の指標番号を付けて格納することができ、その場合、複数の被加工物について等しい指標が共通の指標番号で１回格納されなければならない。このことは、製造される被加工物のデータの入力を最小限に低減する。

ＣＮＣ加工機、２つの座標測定装置、データバンクを有するＳＱＬサーバ、および製造される被加工物のデータを作成するための個別の計算機の概略接続図である。 １つの座標測定装置、データバンクを有するＳＱＬサーバ、および製造される被加工物のデータを入力するための個別の計算機からなる、簡単化された接続を表す図である。 個別の計算機上での手動入力のための、製造される被加工物のデータのための入力マスクを示す図である。

符号の説明

１ 個別の計算機
２ データバンク
３ 測定機械
４ ＣＮＣ加工機
５ ＰＣ
６ 入力マスク
７ 変換ソフトウエア
８ データリンク
１１ ＣＡＤプログラム
１２ 第３のプログラム
１３ 規格補遺プログラム
４１ ＣＮＣプログラミング・システム
４２ 加工機

Claims (10)

1. 少なくとも１つの測定機械（３）と、ＣＮＣ加工機（４）と、製造される被加工物のデータを入力するための装置を有する、被加工物をコンピュータ制御で製造するシステムにおいて、
   製造される被加工物のデータがデータバンク（２）に格納可能であり、該測定機械（３）上で測定される被加工物のデータが前記測定機械（３）による測定工程のために前記データバンク（２）から読み出されることができ、前記測定機械（３）上を、パラメータ化用測定プログラムであって、該測定プログラムが前記測定機械（３）上を走る際に、前記データバンク（２）から、パラメータとして前記の測定されるべき被加工物のデータを自身にロードするパラメータ化用測定プログラムが走ることを特徴とする、被加工物をコンピュータ制御で製造するシステム。
2. 前記ＣＮＣ加工機（４）が、前記データバンク（２）中にファイルされている、製造される被加工物のデータへアクセスできる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記データバンク（２）が、製造される被加工物のためのデータを入力するために個別の計算機（１、５）に接続されている、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記ＣＮＣ加工機（４）が、製造される被加工物のデータを入力するために個別の計算機（１、５）に接続されている、請求項３に記載のシステム。
5. 前記個別の計算機（１、５）が、ＣＡＤプログラムによって作られる、製造される被加工物のデータを、該製造される被加工物のデータを前記データバンク（２）に格納することができるデータ・フォーマットに変換する装置（７）を有する、請求項３に記載のシステム。
   
6. 製造される被加工物をＣＮＣ加工機（４）上で測定機械（３）によって測定する方法において、
   前記測定機械（３）は、製造される被加工物の測定のために必要な、データバンク（２）のデータを要求し、前記測定機械（３）上を、パラメータ化用測定プログラムであって、該測定プログラムが前記測定機械（３）上を走る際に、前記データバンク（２）から、パラメータとして前記の測定されるべき被加工物のデータを自身にロードするパラメータ化用測定プログラムが走ることを特徴とする、製造される被加工物を測定する方法。
7. 前記ＣＮＣ加工機（４）は、製造される被加工物の加工のために必要なデータを前記データ・バンク（２）へのアクセスによって受け取る、請求項６に記載の方法。
8. 製造される被加工物のデータの作成を個別の計算機（１、５）上で行う、請求項６または７に記載の方法。
9. 製造される被加工物のデータを、前記個別の計算機（１、５）上でＣＡＤプログラムによって作成し、作成されたデータを、前記データバンク（２）に適したフォーマットに変換し、このフォーマットで、前記データバンク（２）に格納する、請求項８に記載の方法。
10. 前記測定機械（３）は、製造される被加工物の測定に必要なデータを各測定工程の前に改めて前記データバンク（２）へ要求する、請求項６から９のいずれか１項に記載の方法。
    

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