JP4680176B2 - 工作機械の制御方法、および、それに対する装置 - Google Patents

Description

本発明は、補助ソフトウェアとともに数値制御（ＮＣ）等を有する工作機械の制御に関し、特に、限定されないが、機械上での測定のために必要な制御に関する。

従来のＮＣ（数値制御）工作機械は、比較的容易に機械の動作を制御するためにプログラミングを行う。切削のような工程に関するプログラムは、ＮＣ機械の動作を制御するために使用される。そのプログラムは、通常、動作制御命令および他の補助的な制御命令に変換される低級水準言語における命令、即ち、動作制御システム、または他の補助的な制御システムにより直接的に理解できる命令で構成される。低級水準言語命令集合の例は、ＧコードまたはＩＳＯコードとして知られている。補助的なソフトウェア（例えば、プログラムエディター）は、そのような切削用プログラムの創成を助けるように使用され得る。例えば、所謂、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアは、入手でき、ソフトウェアにおいて表される部品の公称寸法に基づく切削用経路を作り出すことができる。機械の動作におけるシーケンスは、ＣＡＤ／ＣＡＭ，または、高級水準言語命令の形式で、即ち、ＮＣ制御システムにより直接的に必ずしも理解されない命令で、いくつかの他の編集ソフトウェアにより作り出される。これらの命令は、後段処理によりＮＣが理解できるＧコードに変換される。まさにその後段処理に起因した切削用プログラムは、制御されるＮＣ機械の形式に依存している。他のプログラムエディターにより、低級水準言語命令が直接的に作り出される。それにより、後段処理を無にする。

被加工物の検査を実行するためにこれらの低級水準命令を使用することは知られている。通常、その命令により、その機械がカッターではなく検査用プローブを持ち上げ、被加工物の表面に対し移動し、信号を作り出すように被加工物に接触する。一般に、その検査命令は、分離したＮＣプログラム、あるいは、切削用プログラムから呼び出されるサブプログラムであり、または、特有な低級水準命令により高級水準言語命令に入力される。

また、ＣＡＤ／ＣＡＭ等のエディターは、形体に基づく切削用経路の創成が可能である。これは、プログラマーが例えば孔または平面等の幾何学的形体を選択するだけを必要とするための機能である。そのエディターは、その形体についての知られた公称データ、および、カッターの大きさ、同時に除去される材料の量のような他の利用し得るデータに基づいて自動的に切削用経路を作り出すだろう。それから、小さなカッターをらせん形に下方に移動させることにより孔が作られるだろう。また、平面は、そのカッターの往復の直線運動により作られるだろう。プログラマーは、特有のカッターの動き、正しい完成品の形体を指定する必要がない。

本発明に従って、被加工物を検査するための工作機械における測定用プローブの経路を作成する方法がもたらされる。ｉ）被加工物の形体に関するデータを含むプログラムを実行する工程と、ｉｉ）検査される被加工物の形体を選択する工程と、を含む被加工物を検査するための工作機械における測定用プローブの経路を作成する方法において、ｉｉｉ）前記選択された形体に基づく測定用プローブの経路を作り出す工程と、前記作り出された測定用プローブの経路を前記工作機械の動作制御で使うさらなるプログラムに変換し、前記測定用プローブの経路を制御する工程と、を含むことを特徴とする。

好ましくは、被加工物の形体に関するデータを含むプログラムを実行する工程は、コンピュータスクリーン上に形体の画像を作成するＣＡＭプログラムを実行することを含む。

好ましくは、測定される前記被加工物の形体を選択する工程は、コンピュータスクリーン上に前記形体の画像を選択することを含む。

好ましくは、前記測定用プローブの経路を作り出す工程は、以下の、被加工物の表面に従うように前記工作機械のための経路を作り出す工程と、または、被加工物の表面で選択された場所に接触するための経路を作り出す工程とのうちの少なくとも一つの工程を含む。

好ましくは、その方法は、前記被加工物に近接および離隔するように測定用プローブの経路を選択する工程と、前記測定用プローブの速度を選択する工程と、または、検査される前記被加工物の表面における場所の数を選択する工程とのうちのいずれかの工程をさらに含む。

好ましくは、その方法は、前記被加工物に対する測定用プローブの経路の視覚化を作り出し、コンピュータスクリーンに該視覚化したものを表示する工程を含む。

好ましくは、前記被加工物の形体に関するデータを含むプログラムが、編集ソフトウェアプログラムである。

好ましくは、選択された形体は、未完成の被加工物の形体であり、それに応じて該被加工物の経路が、作り出される。

好ましくは、その方法は、工作機械の切削経路を作り出す工程と、該作り出された工作機械の切削経路をＮＣ工作機械のコントローラーで使用するさらなるプログラムに変換する工程とを含む。

本発明の他の形態によれば、ＮＣ機械の動作制御により理解できる低級水準言語命令と、該ＮＣ機械の動作制御により理解できない高級水準言語命令とを備えるＮＣ機械で使用するＮＣ工作機械用プログラムをもたらす。

従って、本発明の実施例は、ＣＡＤ／ＣＡＭ環境内で形体に基づく検査用経路の創成を可能とする。これまで、そのような技術が試みられなかった。それにより、より速い検査用ルーチンの創成が可能となり、機械加工および検査用ルーチンの創成の統合化が可能となる。そのような形体を基礎とした検査経路の創成を実行する際に、形体を定義するために検査しなければならない地点の数、それらの地点の幾何学的位置、及びそれらの地点に近接及び離間する際に通る経路を含む属性が作成される。

ＣＡＤ／ＣＡＭ環境内で検査用ルーチンをプログラムすることにより、好都合なことに中間的な形体、即ち、部分的に完成している形体の検査が可能となる。完成した形体ではなくＮＣ機械における中間的な形体の検査は、次のカッターの経路における如何なる必要な修正がなされ得るものであり、スクラップ（ｓｃｒａｐ）の防止が可能であることを意味する。

得られたら、検査データを処分する方法の問題がある。ＮＣ内で変数を変換可能である、例えば、切削プログラムの異なる部分に飛ぶ、または、工具の大きさ、または加工物の座標系のパラメータを更新することにより次のカッター経路に変更するＮＣ機械における検査用ルーチンを実行させることは知られている。しかしながら、これらの命令のすべての処理は、そのＮＣ内で行われる。それにより、実行可能なことに制限があり、例えば、限定された数学だけが実行可能とされる。

本発明は、さらに、ＮＣ機械の動作制御により理解できる低級水準言語命令を有するＮＣ機械で使用するＮＣ工作機械プログラムと、該ＮＣ機械の動作制御により理解できない高級水準言語命令を含むプログラムとをもたらす。

また、本発明は、直上の段落で説明された形式のＮＣプログラムを作り出す方法をもたらす。

好ましくは、ＮＣプログラムを作り出す方法は、ＮＣプログラムに含まれる高級水準言語命令、例えば、切削経路、検査ルーチンを作る工程と、それらの命令のうちの幾つかを低級水準言語に変換する工程とを含んでいる。

この方法において、後段処理プログラムは、未処理の残った命令を有している。これらの未処理の命令は、検査用ルーチンであり、そのプログラムがＮＣに読み込まれる場合、補助的なソフトウェアにより読み出され得る。その命令は、補助的なソフトウェアで低級水準言語命令に変換され、必要とされる場合、ＮＣにより使用される。

その補助的なソフトウェアは、機械、例えば、検査用プローブからのフィードバックを待ち、データを処理し、そのフィードバックに応じて決定する。さらに、低級水準言語命令は、フィードバックが得られた場合、補助的なソフトウェアにより作り出され得る。

その補助的なソフトウェアは、ＮＣから分離したプロセッサー内で実行し得る。

この方法によれば、ＮＣとは別途のプロセッサーにおける処理を要するプログラムの一部分、例えば、複雑な処理を要する形体に基づく検査用ルーチンが、補助プロセッサーでロードされ且つ理解され得る。そのソフトウェアは、ＮＣプログラムの実行中に、その命令を処理し得る。

図１を参照するに、従来の数値制御部ＮＣ１０を有する数値制御機械（ＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ）が示されている。ＮＣ１０は、動作制御システム３２により制御されるサーボス（ｓｅｒｖｏｓ）３６により、機械の運動に変えられるＧコードに基づくプログラムを実行する。この例において、移動は、ｘ，ｙ，およびｚ平面にある。切削工具ならびに、測定用プローブ３０は、機械のスピンドル３２に取り付け可能とされる。プローブ３０は、そのプログラムにより被加工物３４の回りに移動され、そのプローブは、プローブ３０の本体部に対するスタイラス３８の振れに関するデータ１６を受信機１４に伝送できる。このデータは、被加工物の大きさ、形状および表面仕上げ等の決定に使用され得る。アプリケーションプログラム用インターフェースＡＰＩ１８は、ＮＣ１０にプログラムを読み込むために使用される。ＡＰＩ１８は、ＮＣ機械に接続される補助プロセッサ２０（「前置プロセッサ」として知られる）内で動作するソフトウェアシステムからのプログラムによって供給される。そのシステムの動作の詳細は、今のところまだ、非公開の特許出願（ＰＣＴ／ＧＢ０２／０３３１２）（国際公開公報（ＷＯ０３／０１２５６１））に記載されており、本願の一部を構成する。この例においては、受信機１４は、ＮＣ１０に直接的に接続されている。

前置プロセッサ２０のソフトウェアシステムは、この場合、どのプログラムがＮＣ１０に供給されたかを制御するように使用される。機械加工に関する決定は、インタープリタモジュール２２でなされ、ＮＣにおけるルーチンの実行を調査することにより得られるデータに基づいている。

ＮＣのプログラムは、セパレートプロセッサー４０において実行するＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェア４４の形式で高級言語エディターで生成可能とされる。また、３つの他の高級言語エディターであるｉ）セパレートプロセッサー４０に常駐の実行するオフラインエディターソフトウェア４２、ｉｉ）前置プロセッサー２０に常駐のインプロプチュソフトウェア（ｉｍｐｒｏｍｐｔｕ ｓｏｆｔｗａｒｅ）２４，ｉｉｉ）前置プロセッサー２０に常駐のマニュアルデータ入力用ＭＤＩ２６が示される。

また、セパレートプロセッサー４０は、高級言語をＮＣに適した低水準言語であるＧコードに変換する後段処理用ソフトウェアを実行する。作動中、ＮＣプログラムは、例えば、インプロプチュエディター２４またはＭＤＩ２６により、前置プロセッサー２０で書き込まれ、即ちダウンロードされ生成され得る。そのプログラムは、セパレートプロセッサー４０、例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭ４４またはオフラインエディター４２で生成され、書き込まれ、即ちダウンロードされ得るソフトウェアである。そのシステムは、起動するどこからでもそのプログラムを制御するだろう。また、そのシステムは、機械からのフィードバックに基づいて判断する能力を有する。そのフィードバックは、ＡＰＩ１８を介して到来し、機械の位置データおよびプローブのデータを含むだろう。

この例において、ＣＡＤ／ＣＡＭ４４のプログラムは、付加的なソフトウェアにより適合されており、それで、被加工物３４における必要な切削動作を実行するために生成される高級命令だが、そのプログラムは、製造される被加工物に関するデータからの同様な検査命令を作ることができる。これらの検査命令は、注釈欄（ｃｏｍｍｅｎｔ ｆｉｅｌｄｓ）として切削用命令に埋め込まれている。その全体のプログラムは、その命令をＮＣ１０により読み込み可能であるＧコード命令に変換するために後段処理される。しかしながら、その注釈欄は、そのように変換されず、ＮＣ１０により無視される命令として残る。

この複合プログラムは、インタープリター２２に読み込まれ、続いて、ＡＰＩ１８を介してＮＣ１０に読み込まれる。ＮＣ１０に常駐のこのプログラムは、以下にメインプログラムと呼称される。その複合プログラムの注釈欄におけるその命令は、インタープリターにより認識され、そのメインプログラムを制御可能なプログラム（制御用プログラム）を生成するように使用される。

我々の先の特許出願（ＰＣＴ／ＧＢ０２／０３３１２）において説明されるように、そのメインプログラムは、停止されるまで実行するだろう。その停止は、制御用プログラムがメインプログラムに続行するように指示するまで継続するだろう。その制御用プログラムは、機械からのフィードバックデータを処理し、そのデータに基づいて判断するだろう。

四角形部品における機械加工期間中、なされるその判断における典型的な例は、
１）前置プロセッサーからメインプログラムをロードし、それにより、メインプログラムの注釈欄における命令から前置プロセッサーで制御用プログラムを作成する。
２）メインプログラムを実行する。被加工物を機械に装着する。
３）切削工具をツールカルーセル（ｔｏｏｌ ｃａｒｏｕｓｅｌ）から装着し、その四角形の二つの面を機械加工し、カルーセル内の切削工具を取り替え、メインプログラムを停止し、調査用ルーチンを読み込み実行し（注釈欄における命令から生成される）、カルーセルからプローブを選択し二つの面を検査し、カルーセル内のプローブを取り替え、メインプログラムを停止し、再起動信号を待つ。
４）検査データを前置プロセッサーに処理のために送信し（この場合、調査用ルーチンと同時に）、その結果に基づいて論理的決定をし、必要ならば制御用プログラムを更新する。
５）その四角形の最初の二つの面に関するデータが良好ならば、再起動信号を送信し機械加工を実行する。また、
６）調査用データがさらなる必要な機械加工を示すならば、それから、適切な経路修正（ｐａｔｈ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓ）を読み込み、メインプログラムを巻き戻し、ステップ２から再起動信号を送信する。
７）調査用データが材料を除去し過ぎていることを示し、そこで、被加工物を廃物にし、新たに再起動サイクルを開始する。

上述の例は、大変簡略化されている。実際のところ、はるかに多くの移動および検査工程が必要とされる。しかしながら、メインプログラムは、システムが決定するまで停止するだろう。しかし、その決定は、メインプログラムがＮＣ１０において実行している間、なされるだろう。それゆえ、その停止時間は、短く、ゼロであろう。繰り返しの機械加工が必要とされる場合、要求される機械加工の経路は、ＮＣ１０が時間を節約するために他の命令を実行している間、計算可能だろう。

単に切削プログラム、次いで検査プログラムで処理できる従来のプログラムと比べて、
そのようなプログラムは機械加工時間を節約することは分かるだろう。

上述の複合プログラムであるが、読み込めない高水準命令なしにＮＣにより完全に読み込めるＮＣプログラムを作成できる。また、ＮＣにより部分的に読み込むことができ、ＮＣプログラムに求められるサブプログラム（通常、マクロと呼ばれる）を必要とするＮＣプログラムも有することもできる。すぐ上で述べたプログラムにＮＣプログラムにより読み込めない注釈を付加することにより、そのようなプログラムの次の読み込みが、必要ならば変更エディターに戻し得る。

図２を参照するに、変更された制御システムが示されている。図１に示されるシステムに類似しているが、このシステムには、前置プロセッサーはない。セパレートプロセッサー４０がオフラインエディター４２およびＣＡＤ／ＣＡＭ４４、および後段処理部４６に使用されている。検査命令は、後段処理部の間にＧコードに変換される。この場合、高級水準命令がＧコード内に必ずしも含まれていない。検査に要求されるすべての命令は、ＮＣプログラムに含まれ得る。しかしながら、その複合プログラムは、さらに作成され、検査用ルーチンにおける形体に基づく創成は、可能である。

図１および図２に示される各制御システムにおいて、受信機１４は、例えば、動作のモードを変更するためにプローブにデータを送信する送信機の役目を果たし得る。

上述のすべてのＮＣプログラムは、実際のところ、変更されたＣＡＭソフトウェアを使って作成され得る。図３は、変更されたＣＡＭソフトウェアを実行するコンピュータ４０と、スクリーン４８に示される被加工物３４の表示の形体５０を選択するように使用可能とされるスクリーン４８とを示す。代替的に、幾何学的な形体を選択可能な編集ソフトが使用可能とされる。使用中、作業者は、スクリーンポインタコントロール部を使って、例えばマウス４９を使って形体上で「クリック」し、形体を選択するだろう。これが、プローブ３０のための検査経路を形成するだろう。代替的に、その作業者は、その形体に基づく切削経路を作成できるだろう。その経路は、その形体が選択された後、実行される後段処理段階で使用可能なＮＣ命令および／または高級言語命令に変換される。

上述以外の多くの変形例が、予想される。例えば、ハードウェアの構成は、変更されてもよい。単一の制御用プロセッサーは、利用可能とされ、示されるいくつかのまたはすべての分離型装置に交換するように同時にソフトウェアを実行し得る。すなわち、説明されたＮＣ１０は、いずれかの形式のプロセッサーにより取って代わり得るものであり、セパレートプロセッサーおよび前置プロセッサーが、同様に、如何なる形式の処理装置となり得る。

検査目的の前置プロセッサーを使用することが説明されたが、機械加工（しかし、必ずしも検査ではない）に関する他の機能のためのプロセッサーを使用することは、可能であり、例えば、複雑な数学、および分析、工具経路を変更すること、工具経路を形成するプログラム、エラー回復アクションを作成すること、プリンタ出力を書式設定すること、結果を外部ファイルまたはデータベースに保存すること、マニュピレーションデバイス（ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ）のような補助機器を駆動するためのプロセッサーを使用することが可能である。

第１の数値制御機械および本発明を実施するのに適したその制御を示す。 第２の数値制御機械および本発明を実施するのに適したその制御を示す。 本発明の実施に使用されるコンピュータを示す。

Claims (10)

1. ＣＡＭプログラム内における工作機械のためのＮＣプログラムを作成する方法において、
   ｉ）被加工物の形体に関するデータを含む前記ＣＡＭプログラムを実行する工程と、
   ｉｉ）コンピュータスクリーン上に示される加工される被加工物の形体を選択する工程と、
   ｉｉｉ）前記選択された形体に基づき工作機械の切削工具の経路を作り出す工程と、
   ｉｖ）共通の前記コンピュータスクリーン上に示される検査される前記被加工物の形体を選択する工程と、
   ｖ）前記選択された形体に基づき測定用プローブの経路を作り出す工程と、
   ｖｉ）前記作り出された工作機械の切削工具の経路および前記作り出された測定用プローブの経路を前記工作機械の動作制御で使う一つの複合プログラムに変換し、前記切削工具の経路を制御する工程と、を含むことを特徴とする方法。
2. 前記測定用プローブの経路を作り出す工程は、以下の、被加工物の表面に従うように前記工作機械のための経路を作り出す工程と、または、被加工物の表面で選択された地点に接触するための経路を作り出す工程とのうちの少なくとも一つの工程を含む請求項１記載の方法。
3. 前記被加工物に近接および離隔するように測定用プローブの経路を選択する工程と、前記測定用プローブの速度を選択する工程と、または、検査される前記被加工物の表面における地点の数を選択する工程とのうちのいずれかの工程をさらに含む請求項１記載の方法。
4. 前記被加工物に対する測定用プローブの経路の視覚化を作り出し、コンピュータスクリーンに該視覚化したものを表示する工程を含む請求項１記載の方法。
5. 選択された形体は、未完成の被加工物の形体であり、それに応じて該被加工物の経路が、作り出される請求項１記載の方法。
6. ＮＣ機械の動作制御により理解できる低級水準言語命令と、該ＮＣ機械の動作制御により理解できない高級水準言語命令とを含むＮＣ工作機械用プログラムを作り出すことを含む請求項１記載の方法。
7. ＮＣプログラムを作り出す工程は、高級水準言語命令を含む高級水準言語プログラムを後段処理し、該高級水準言語命令の一部だけを前記低級水準言語命令に変換することを含む請求項６記載のＮＣ工作機械のプログラムを作り出す方法。
8. 前記ＮＣプログラムをＮＣコントローラーに読み込んだ後、補助的なソフトウェアにより高級水準言語命令を読み出させる工程を含む請求項７記載の方法。
9. 必要とされる場合、前記ＮＣコントローラーによる使用のための前記補助的なソフトウェアで前記高級水準言語命令を低級水準言語命令に変換する工程をさらに含む請求項８記載の方法。
10. 前記ＮＣコントローラーからのフィードバックを待つように前記補助的なソフトウェアを停止し、該フィードバックに依存する方法で前記高級水準言語命令に変換する工程をさらに含む請求項９記載の方法。

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