JP4670719B2

JP4670719B2 - 数値制御装置およびこの数値制御装置からのデータを用いてシミュレーションを実施するシミュレーション装置

Info

Publication number: JP4670719B2
Application number: JP2006117687A
Authority: JP
Inventors: 光治渡辺; 隆至岩▲崎▼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: JP2007293409A

Description

この発明は、工具経路チェック、干渉チェックなどのシミュレーションを実施する数値制御装置及びこの数値制御装置からのデータを用いてシミュレーションを実施するシミュレーション装置に関するものである。

従来のシミュレーション装置では、シミュレーションを実施する工作機械の、機械全体の形状を定義した三次元形状モデルデータや、機械を構成する構造体それぞれの形状を定義したモデルデータ等を全てシミュレーション用に準備する必要があった。ところが、様々な形状や構成を持つ機械の形状モデルデータを、シミュレータで扱う機械一台一台について全てを一致させることは困難なため、実機の形状とは異なる機械形状のモデルデータを用いてシミュレーションを実施することがあった（例えば特許文献１参照）。

また、従来のシミュレーション装置では、シミュレーション時に工具の経路を生成する時に使用する、加工経路定義パラメータ、工具寸法データ、軸構成パラメータ等の数値制御用のパラメータは、数値制御装置とは異なる方式で、シミュレーション装置独自にデータを設定して使用するように構成されているため、シミュレーション装置上でのシミュレーションによる経路チェックや干渉チェックでは実機に搭載する数値制御装置のものとは異なる動作となる。

更にまた、従来のシミュレーション装置は、機械およびその周辺機器の動作を制御するシーケンス制御用のＨ／Ｗを搭載しないため、工作機械に搭載される周辺装置の、シミュレーション装置上でのシミュレーションは、実機上でのシーケンス制御と同一の動作とはならない。また、シーケンス制御用のＨ/Ｗを搭載した構成であっても、実機上で動作するシーケンス制御用プログラムをそのまま利用する手段を持っていないため、実機の動作とは異なる動作となる（例えば特許文献２参照）。

また、従来の機械動作検証支援装置では、シミュレーションの形状モデルデータの読込み手段はあるものの、形状データの供給元については、都度設定変更が必要となり、シミュレーションを実施する機械と必ずしもの整合性をとることが出来ない（例えば特許文献３参照）。

特開2003-316405号公報特開2001-282331号公報特開平5-54106号公報

上記のような従来のシミュレーション装置では、パラメータや、機械の形状データを実機とは個別に設定しなければならないため、多大な労力を必要とする割に、シミュレーション装置上で実施する工具経路チェックなどのシミュレーションは、実機での工具経路チェックなどのシミュレーションとは必ずしも一致しないといった欠点があった。

また、シミュレーション装置上で機械シミュレーションを実行する場合、三次元形状モデルデータを機械毎に用意する必要があるが、所望の形状データが必ずしも存在しない、新たに機械を購入した場合、その機械の形状データを別途準備しなければならない、または存在しても実際の機械と同一であるとは限らないため、正確な機械干渉チェックが出来ないという欠点もあった。

さらに、従来のシミュレーション装置上では、実機と同じシーケンス制御によって機械の動作をシミュレーションする機能は備えていないため、ＮＣ制御軸以外の周辺機械のシミュレーションと同様に再現する事が出来ないという欠点もあった。

この発明は、係る問題点を解決するためになされたもので、数値制御装置とは別位置に設置されたシミュレーション装置で、数値制御装置上で行うシミュレーションと実質的に同一のシミュレーションを実施できることを目的とするものである。

この発明に係る数値制御装置は、工作機械の各部の形状を定義した三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ及びシーケンス制御用プログラムを保有し、当該データを用いてシミュレーション機能を実行する数値制御装置において、前記三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ及びシーケンス制御用プログラムを数値制御装置外部に出力する出力機能を備え、前記出力機能が、シミュレーション機能を実行するのに必要なデータを自動検索して一括出力するものである。

またこの発明に係る数値制御装置は、前記三次元形状モデルデータが、NC軸割当て情報、器具取付け位置情報、不動設定情報、干渉チェック設定情報のいずれかまたは全てを有するものである。

またこの発明に係る数値制御装置は、前記出力機能が、数値制御装置内に保有する、機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを出力するものである。

またこの発明に係る数値制御装置は、前記出力機能が、出力先であるシミュレーション装置が出力元である数値制御装置と同条件でシミュレーション機能を実現するのに必要な、前記シーケンス制御用プログラム以外のソフトウエアを更に出力するものである。

またこの発明に係るシミュレーション装置は、数値制御装置から出力された、三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを、取り込む入力機能と、取り込まれたデータに基づいて前記数値制御装置と同条件でシミュレーション機能を実現する機能と、前記数値制御装置から出力された、前記三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを、機械別に登録するシミュレーションデータ登録部と、シミュレーションを実行する際、前記登録部に登録されたデータを、シミュレーションを実行するための実行データ保存部へそれぞれ分配格納するシミュレーションデータ分配部とを備えてなるものである。

またこの発明に係るシミュレーション装置は、工作機械の各部の形状を定義した三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを出力する数値制御装置と同じシーケンス制御用のハードウエアと、前記数値制御装置から出力された、前記三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを、取り込む入力機能と、取り込まれたデータに基づいて前記数値制御装置と同条件でシミュレーション機能を実現する機能と、前記数値制御装置から出力された、前記三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを、機械別に登録するシミュレーションデータ登録部と、シミュレーションを実行する際、前記登録部に登録されたデータを、シミュレーションを実行するための実行データ保存部へそれぞれ分配格納するシミュレーションデータ分配部とを備えてなるものである。

またこの発明に係るシミュレーション装置は、前記入力機能が、数値制御装置から出力されたシミュレーション機能を実現するのに必要な、前記シーケンス制御用プログラム以外のソフトウエアを更に入力するものである。

この発明によれば、数値制御装置による実機上の実加工や工具経路チェックやシミュレーションで使用する数値制御用パラメータ、工作機械毎の三次元形状モデルデータなどを、そのままシミュレーション装置上の工具経路チェック、干渉チェックなどのシミュレーションに利用できるため、シミュレーション装置に必要なシミュレーションデータをわざわざ別途準備する必要がなくなる。
また、シミュレーション装置では、工作機械に改版があった場合や、工作機械を新規に追加した場合でも、常に最適化された形状モデルデータなどを容易に利用する事ができるようになる。
しかも、シミュレーション装置で、その数値制御装置上で実施するシミュレーションと実質的に同一のシミュレーションを忠実に実現できる。

またこの発明によれば、シミュレーション装置で数値制御装置が保有する機械情報データを利用できるので、シミュレーション装置上で実施するシミュレーションを更に忠実に再現できる。またその機械情報データを用いて、数値制御装置より出力されたシミュレーションに必要なデータをシミュレーション装置に機械別に登録し、利用する際に選択してシミュレーションを実施することが可能で、多種の工作機械のシミュレーションを一台のシミュレーション装置で容易に実現できるようになる。更に、数値制御装置が保有する機械情報データを、シミュレーション装置専用に入力する必要がなくなる。

またこの発明によれば、シミュレーション装置が、数値制御装置から出力されたシミュレーション機能を実現するために必要なソフトウエアを入力することで、数値制御装置が保有している前記ソフトウエアを予め準備するする必要がなく、よって、シミュレーション装置上で、数値制御装置上で実施するシミュレーションと実質的に同一のシミュレーションを忠実且つ容易に実現できる。

また、この発明によれば、数値制御装置が保有する、シミュレーションに必要なデータを自動的に収集し出力するので、シミュレーション装置上で必要なシミュレーション用データを容易に出力できる。

また、この発明によれば、シミュレーション装置が、数値制御装置と同じシーケンス制御用のＨ／Ｗを搭載し、且つ数値制御装置と同じシーケンス制御用のプログラムを利用するため、工作機械の周辺機器の動作を含めた干渉チェックなどのシミュレーションが、数値制御装置と同じ条件下で実施できる。

また、この発明によれば、シミュレーション装置が、数値制御装置より出力されたシミュレーション用データを、シミュレーションを実行する際、自動的に分配して所定の保存部に保存するので、シミュレーション装置上で、その数値制御装置上で実施するシミュレーションと実質的に同一のシミュレーションを忠実且つ容易に実現できる。

実施の形態１．
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面に基づき説明する。尚図１は、数値制御装置１からデータ出力部９によって出力したシミュレーションデータ８を、シミュレーション装置２１のデータ入力部２２で取込み、利用することを表した概念図である。数値制御装置１とシミュレーション装置２１は、同じシーケンス制御用のＨ／Ｗを搭載した共通のシーケンス制御部１５で構成される。また、シミュレーション装置２１は、ＣＡＭ装置、パーソナルコンピュータなどから構成される。

数値制御装置１のシミュレーションデータ自動検索収集部７は、工具経路を生成する時に使用する、加工経路定義パラメータ、工具寸法データ、軸構成パラメータ等の数値制御用パラメータデータ３と、シミュレーションを実施する工作機械の、機械全体の形状や、機械を構成する構造体それぞれの形状を定義した三次元形状モデルデータ４と、機械およびその周辺機器の動作を制御するシーケンス制御用プログラム５と、機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、三次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョン等の機械情報データ６等、数値制御装置に保有するデータの中からシミュレーションに必要なデータを全て自動検索しシミュレーションデータ８として収集する。
データ出力部１０では、シミュレーションデータ自動検索収集部７によって収集されたシミュレーションデータ８を、一括してＵＳＢメモリデバイス、フレキシブルディスク等の外部記憶デバイス３１、またはネットワーク３２によって接続されたネットワークコンピュータ、または外部装置等の出力先を指定してデータを出力する事ができる。

また、シミュレーション装置２１は、数値制御装置１のデータ出力部９から外部記憶デバイス３１またはネットワーク３２へ出力したシミュレーションデータ８を、データ入力部２２で取込み、シミュレーションデータ登録部２３で、シミュレーションデータ８内に有る、機械情報データ６の情報に従って、取得した機械の種類別にシミュレーションデータ保存部２４へ登録保存する。シミュレーションデータ分配部２５は、シミュレーションを実行する際に、シミュレーションデータ保存部２４に登録保存された機械の中から、対象とする機械を選択し、シミュレーションデータ８を、シミュレーションを実行するための実行データ保存部２へそれぞれ分配格納する。これによって、数値制御装置１と同条件の環境が、機械毎にシミュレーション装置２１内で再現され、シミュレーションを実行する事ができる。また、これによって、複数の機械のシミュレーションデータ８を、一台のシミュレータ装置に格納し、そのなかから機械を選択してシミュレーションする事が可能となる。

図２は、本発明の実施の形態１に係るシミュレーションデータ自動検索収集部７と、データ出力部のユーザインターフェイスの一実施例である。数値制御装置１のユーザインターフェイス画面のひとつであるデータ入出力画面４１には、通常のＮＣのプログラムやパラメータや工具データの入出力の他に、シミュレーションデータ８を一括して出力するための釦であるＣＡＭデータ保存釦４３を配置する。これにより釦ひとつで、シミュレーションデータ自動検索収集部７が起動し、且つ出力先デバイス選択画面４２で予め選択された出力先へ、シミュレーションデータ８を一括して出力する事が出来る。この際にプログラム選択画面４４で、ＮＣ加工プログラムも選択保存できるようにすれば、実機上で動作するプログラム環境を全て一括してシミュレーション装置へ転送することも可能である。

図３は、本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の概略構成を示したブロック図である。数値制御装置１はＮＣ加工プログラム１６を、数値制御用パラメータ３を参照しながら、ＮＣプログラム解析部１０にて解析する。解析した結果を元に工具経路生成部１１にて、工具の経路を生成し、工具経路チェック部１２で経路チェックを行う様な構成になっている。また、シミュレーション部１４は、数値制御用パラメータ３と、三次元形状モデルデータ４を使用して、シミュレーションを実施している。また、干渉チェック部１４でも、数値制御用パラメータ３と、三次元形状モデルデータ４を使用して干渉チェックを行うように構成されている。その時、当該データを用いたシミュレーション機能を有する数値制御装置１において、実行データ保存部２に保存された、工作機械上での実加工、工具経路チェック、シミュレーションを実行するために使用している実行データと、前述の機械情報データ６を、シミュレーションデータ自動検索収集部７によって収集し、データ出力部９により出力する。

また数値制御装置１は、シーケンス制御部１５で制御に使用する、シーケンス制御プログラム５も、シミュレーションデータ自動検索収集部７によって収集し、データ出力部９によって出力する事ができる構成となっている。

このように構成された数値制御装置１では、数値制御装置上でシミュレーションが実施出来るだけでなく、それらを実施するために必要なデータを、外部機器用に出力できるため、工作機械や、数値制御装置内のシステムソフトウェアならびに、シーケンス制御プログラムの改変があった時も、最新のデータをいつでもシミュレーション装置用に出力する事が出来る。

図４は、本発明の実施の形態１に係るシミュレーション装置の概略構成を示したブロック図である。

このシミュレーション装置２１は、前記数値制御装置１から出力されたシミュレーションデータ８を、外部記憶デバイス３１または、ネットワーク３２経由で、データ入力部２２によって取込み、シミュレーションデータ登録部２３によって、シミュレーションデータ８内に有る、機械情報データ６の情報に従って、取得した機械の種類別にシミュレーションデータ保存部２４へ保存できるように構成している。シミュレーション装置２１は、シミュレーションを実行する際に、シミュレーションデータ保存部２４に登録保存された機械の中から、シミュレーションデータ分配部２５によって、対象とする機械を選択し、シミュレーションデータ８を、シミュレーションを実行するための実行データ保存部２へそれぞれ分配格納する。このとき、シミュレーションデータ８に、図２で示したように、プログラム選択画面４４でＮＣ加工プログラムも同時に保存しておけば、図４の様に、ＮＣ加工プログラム１６を実行領域へ格納する事もできる。

シミュレーション装置２１は、数値制御装置１と同様に、ＮＣ加工プログラム１６を解析するＮＣプログラム解析部１０と、解析結果を元に工具の経路を生成する工具経路生成部１１と、工具経路生成部によって生成された工具の経路を描画して経路チェックを行う工具経路チェック部１２とで構成され、それぞれ実行データ保存部２に保存された、数値制御用パラメータ３を使用する構成とする。これによって、数値制御装置１と同条件の環境が、機械毎にシミュレーション装置２１内で再現され、同じ条件下での工具経路チェックを実行する事ができる。

また、この発明に係るシミュレーション装置２１は、機械の構成部品の動作をシミュレーションするシミュレーション部１３と、機械の構成部品同志の干渉をチェックする干渉チェック部１４は、実行データ保存部２に保存された、三次元形状モデルデータ４を使用する構成とすることにより、数値制御装置１と同じ条件下でのシミュレーションおよび干渉チェックが可能となる。

さらに、この発明に係るシミュレーション装置２１は、実機と同じシーケンス制御用のＨ／Ｗを搭載したシーケンス制御部１５によって構成され、且つ実行データ保存部２に保存された、シーケンス制御用プログラム５を使用する構成とすることにより、工作機械の周辺機器の動作を含めたシミュレーションと干渉チェックが、実機と同じ条件下で実施できる。

なお、この発明に係る三次元形状モデルデータ４は、Parasolid、AISC、IGES等の業界標準のフォーマットそのものではなく、シミュレータに利用するデータとしては、それぞれの構造体における形状データの他、NC軸割当て情報、器具取付け位置情報、不動設定情報、干渉チェック設定情報等の機械属性情報を含んだ構成となっている。
このため、数値制御装置製造メーカとシミュレーション装置製造メーカとが異なる場合、シミュレーション装置製造メーカが、三次元形状モデルデータのフォーマット構成など詳細が分からなければ、シミュレーション装置上で、数値制御装置のシミュレーションと実質的に同一のシミュレーションを実現し難いが、数値制御装置製造メーカがその詳細を開示すれば足りる。
また、数値制御装置製造メーカとシミュレーション装置製造メーカとが異なる場合であっても、これらの機械属性情報を含んだ三次元形状モデルデータを規格化または標準化すれば、シミュレーション装置製造メーカが、容易に本発明を適用できる。

また、この発明に係るシミュレーション装置２１は、実機と同様にＮＣプログラム解析部１０と、工具経路生成部１１と、工具経路チェック部１２と、シミュレーション部１３と、干渉チェック部１４で構成するが、これらの数値制御システムソフトウェアも、実機に搭載する数値制御装置１内に部品化して構成し、必要な部品をとして取り出し、シミュレーション２１へ適用することにより、数値制御ソフトウェア自体も実機と同一のシステムとをすることによって、さらなる高精度化が出来るようになる。

この発明に係るシミュレーション方法及びその装置は、シミュレーション機能を有する数値制御装置とは別場所で、その数値制御装置のシミュレーションと実質的に同一のシミュレーションを実施したい場合に適している。

この発明の実施の形態１に係る、数値制御装置とシミュレーション装置の概念ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る、データ出力部のユーザインターフェイスのイメージ図である。この発明の実施の形態１に係る数値制御装置のブロック図である。この発明の実施の形態１に係るシミュレーション装置のブロック図である。

符号の説明

１数値制御装置、
２実行データ保存部
３数値制御用パラメータ
４三次元形状モデルデータ
５シーケンス制御プログラム
６機械情報データ
７シミュレーションデータ自動検索収集部
８シミュレーションデータ
９データ出力部
１０ＮＣプログラム解析部
１１工具経路生成部
１２工具経路チェック部
１３シミュレーション部
１４干渉チェック部
１５シーケンス制御部
１６ＮＣ加工プログラム
２１シミュレーション装置
２２データ入力部
２３シミュレーションデータ登録部
２４シミュレーションデータ保存部
２５シミュレーションデータ分配部
３１外部記憶デバイス
３２ネットワーク
４１データ入出力画面
４２出力先デバイス選択画面
４３ＣＡＭデータ保存釦
４４ＮＣプログラム選択画面

Claims

工作機械の各部の形状を定義した三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ及びシーケンス制御用プログラムを保有し、当該データを用いてシミュレーション機能を実行する数値制御装置において、前記三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ及びシーケンス制御用プログラムを数値制御装置外部に出力する出力機能を備え、前記出力機能は、シミュレーション機能を実行するのに必要なデータを自動検索して一括出力するものであることを特徴とする数値制御装置。
三次元形状モデルデータは、NC軸割当て情報、器具取付け位置情報、不動設定情報、干渉チェック設定情報のいずれかまたは全てを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
前記出力機能は、数値制御装置内に保有する、機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを出力するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の数値制御装置。
前記出力機能は、出力先であるシミュレーション装置が出力元である数値制御装置と同条件でシミュレーション機能を実現するのに必要な、前記シーケンス制御用プログラム以外のソフトウエアを更に出力するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の数値制御装置。
数値制御装置から出力された、三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを、取り込む入力機能と、取り込まれたデータに基づいて前記数値制御装置と同条件でシミュレーション機能を実現する機能と、前記数値制御装置から出力された、前記三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを、機械別に登録するシミュレーションデータ登録部と、シミュレーションを実行する際、前記登録部に登録されたデータを、シミュレーションを実行するための実行データ保存部へそれぞれ分配格納するシミュレーションデータ分配部とを備えてなるシミュレーション装置。
工作機械の各部の形状を定義した三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを出力する数値制御装置と同じシーケンス制御用のハードウエアと、前記数値制御装置から出力された、前記三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを、取り込む入力機能と、取り込まれたデータに基づいて前記数値制御装置と同条件でシミュレーション機能を実現する機能と、前記数値制御装置から出力された、前記三次元形状モデルデータ、数値制御用パラメータ、シーケンス制御用プログラム、及び機械の機械種別、機械の軸構成、制御システムのソフトウェアバージョン、３次元形状モデルデータのバージョン、シーケンス制御プログラムのバージョンのいずれかまたは全てを、機械別に登録するシミュレーションデータ登録部と、シミュレーションを実行する際、前記登録部に登録されたデータを、シミュレーションを実行するための実行データ保存部へそれぞれ分配格納するシミュレーションデータ分配部とを備えてなるシミュレーション装置。
三次元形状モデルデータは、NC軸割当て情報、器具取付け位置情報、不動設定情報、干渉チェック設定情報のいずれかまたは全てを有するものであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のシミュレーション装置。
前記入力機能は、数値制御装置から出力されたシミュレーション機能を実現するのに必要な、前記シーケンス制御用プログラム以外のソフトウエアを更に入力するものであることを特徴とする請求項５〜請求項７の何れかに記載のシミュレーション装置。