JP5020741B2

JP5020741B2 - 工作機械によらないｎｃ指令を入力する数値制御装置および加工方法

Info

Publication number: JP5020741B2
Application number: JP2007216959A
Authority: JP
Inventors: 徹水野; 琢司千葉
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: JP2009053736A

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に、工作機械によらないＮＣ指令を実際に適用してワークの加工を行うための数値制御装置及び加工方法に関する。

数値制御装置におけるＧコード形式の現行のＮＣ指令は、あらかじめ実行する工作機械を特定して作成されている。したがって、使用を予定していた工作機械が使用中などの理由で、他の工作機械を使用しなければならない場合、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒａｉｄｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇの略語で、数値制御装置に対する指令データの作成をコンピュータで支援するシステム）に戻って改めてその工作機械用のＮＣ指令を作成し直すか、数値制御装置上で作業者がマニュアルでＮＣ指令を修正している。

このようなＮＣ指令作成の工作機械に依存する手間を解消するために、ＮＣ指令の規格であるＩＳＯ１４６４９が制定された。このＩＳＯ１４６４９は、加工する形状と加工方法を指令し、クーラントなどの工作機械側の機能も、現行のＭコードのように工作機械メーカによって異なる指令方法ではなく、汎用的な命令を用いる。工具パスを直接指令することも可能であるが、その場合も、加工されるワークに固定した座標系における経路を指令するので、ＮＣ指令は工作機械に依存する情報を含んでおらず、ＮＣ指令が機械に依存しないこと（以下、「機械中立性」という）が保証されている。

ＩＳＯ１４６４９の登場によって、ＮＣ指令の工作機械中立性を実現する環境が整い、ＩＳＯ１４６４９形式のＮＣ指令を実行する数値制御装置（以下、「ＳＴＥＰＮＣ」という）や異なる工作機械の間で共通のＮＣ指令を運用するシステムの実用化が待たれている状況である。

これまでに、欧米諸国や韓国においてＳＴＥＰＮＣの試作が行われている。それらの試作の情報はインターネットを介して入手することができる。例えば、サイトとしてＳＴＥＰＴｏｏｌ社のウェッブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔｅｐｔｏｏｌ．ｃｏｍ）がある。
しかしながら、公開されているこれらの事例は、ＩＳＯ１４６４９形式のＮＣ指令をＧコード形式の指令に変換してから数値制御装置へ入力する方法や、加工テストに使用する特定の工作機械を想定する手法を採用しており、機械中立性の実現を目的としたものではない。

また、工作機械の性能に関する情報を数値制御装置に保持し、ＮＣ指令の加工条件を工作機械に合った加工条件に修正する技術が開示されている（特許文献１）。この技術は、同じＮＣ指令を使える工作機械について、工作機械の性能が異なるために加工条件を変更したＮＣ指令を複数作成する手間を避けることを目的とするものであるが、例えば、Ｍコードが異なる工作機械には適用できないなど、その技術の適用範囲は著しく限定されている。

特開２００６−１１０６７４号公報

実際にＮＣ指令が機械中立性を実現するには、数値制御側にそれを可能にする仕組みが必要である。また、ＩＳＯ１４６４９といえども完全な機械中立性は保証されておらず、機械の種類や軸数によってＮＣ指令を実行できない工作機械もある。したがって、ＮＣ指令をある工作機械で実行できるかを速やかに判断することも、複数の工作機械を効率よく稼動させるために必要である。
さらに、ＩＳＯ１４６４９形式のＮＣ指令を入力とするＳＴＥＰＮＣの実現にあたっては、ＳＴＥＰＮＣと工作機械とのインタフェースはＧコード形式のＮＣ指令を入力とする現行の数値制御装置と同じとし、現行の数値制御装置からＳＴＥＰＮＣへの移行における工作機械メーカーの負担を軽減することが望まれている。
そこで、本発明の目的は、工作機械によらないＮＣ指令を実際に適用してワークの加工を行うための数値制御装置及び加工方法を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、個々の工作機械に依存しない汎用の第１のＮＣ指令を入力する数値制御装置であって、
工作機械の仕様情報と数値制御装置と工作機械とのインタフェースに関する情報とを記憶した機械情報記憶部と、
前記第１のＮＣ指令が個々の工作機械で実行可能かどうかを前記機械情報記憶部に記憶されている機械情報に基づいて判断する適合性判断部と、
実行可能と判断された前記第１のＮＣ指令を前記機械情報に基づいて個々の工作機械用の第２のＮＣ指令に変換する変換指令部と、
を備えた数値制御装置である。
請求項２に係る発明は、個々の工作機械に依存しない汎用の第１のＮＣ指令はＩＳＯ１４６４９形式またはＳＴＥＰＡＰ２３８形式のＮＣ指令である、請求項１に記載の数値制御装置である。
請求項３に係る発明は、工作機械の仕様情報は、工作機械の種類、軸構成、各軸のストローク、各軸の最大送り速度、最大主軸回転速度、の少なくとも一つを含む請求項１または２のいずれか１つに記載の数値制御装置である。

請求項４に係る発明は、外部装置と複数台の数値制御装置とを通信ネットワークを介して接続した、個々の工作機械に依存しない汎用の第１のＮＣ指令を入力する数値制御システムであって、
工作機械の仕様情報と前記数値制御装置と前記工作機械とのインタフェースに関する情報とを機械情報として記憶した機械情報部と、
前記第１のＮＣ指令が個々の工作機械で実行可能かどうかを前記機械情報に基づいて判断する適合性判断部と、
実行可能と判断された前記第１のＮＣ指令を前記機械情報に基づいて個々の工作機械用の第２のＮＣ指令に変換する変換指令部とを備え、
前記外部装置には少なくとも前記適合性判断部を配置した、
数値制御システムである。
請求項５に係る発明は、個々の工作機械に依存しない汎用の第１のＮＣ指令はＩＳＯ１４６４９形式またはＳＴＥＰＡＰ２３８形式のＮＣ指令である、請求項４に記載の数値制御システムである。
請求項６に係る発明は、工作機械の仕様情報は、工作機械の種類、軸構成、各軸のストローク、各軸の最大送り速度、最大主軸回転速度、の少なくとも一つを含む請求項４または５のいずれか１つに記載の数値制御システムである。

本発明の加工方法により、個々の工作機械に依存しない汎用のＮＣ指令を使用でき、また、ＮＣ指令を実行可能な工作機械を素早く見つけ出すことが可能である。
本発明により、個々の工作機械に依存しない汎用のＮＣ指令を使用できることにより、
ＣＡＭを用いてＮＣ指令を作成する際に、ポストプロセッサによって個々の工作機械用の指令を出力する処理が不要となり、ＮＣ指令の作成工数を削減することができる。また、使用を予定していた工作機械が使えない場合、他の工作機械用のＮＣ指令に変換する手間が不要になる。
本発明により、ＮＣ指令を実行可能な工作機械を素早く見つけ出すことが可能である。

以下、本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態である数値制御装置の概要図である。
図示しない工作機械を制御する数値制御装置１ａは、機械情報記憶部１０、適合性判断部２０、指令変換部３０を備えている。これらの構成手段の他に数値制御装置１ａは、ＳＴＥＰＮＣにとって必須の構成要素であるＮＣ指令解読部４０と、ＣＮＣ制御部５０を備えている。
また、１１は機械情報、２は工作機械に依存しない汎用のＮＣ指令、３は指令変換部３０で変換された個別機械用指令である。図１には示されていないが、ＣＮＣ制御部５０は、個別機械用指令３の解読部、各軸移動指令への分配部、サーボ制御部などの通常の数値制御装置を構成する諸構成手段を備えている。特に、個別機械用指令３がＧコード形式のＮＣ指令である場合は、ＣＮＣ制御部５０は通常の数値制御装置そのものである。

ＮＣ指令２には、そのＮＣ指令を実行する工作機械の種類と軸数、及び必要な動作ストロークの情報（加工機に対する要件）が記述される。現行のＩＳＯ１４６４９規格ではこれらの記述形式が規定されていないので、ヘッダ部にあらかじめ決めた書式で記述する。
図２は加工機に対する要件の記述例である。ＭＡＣＨＩＮＥ＿ＴＹＰＥはこのＮＣ指令の実行に使用できる機械の種類を表し、括弧内の第１引数であるＶ＿ＭＩＬＬＩＮＧは縦型ミリング加工機、また、第２引数である３は機械の軸数が３であることを示す。ＭＡＣＨＩＮＥ＿ＳＴＲＯＫＥは機械に要求されるストロークを表し、３つの引数は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸のストロークがそれぞれ、５００ｍｍ、４００ｍｍ、３００ｍｍ以上必要であることを示している。
また、ＮＣ指令に使用可能な複数の機械の種類を記述してもよい。例えば、ミリング加工機と複合加工機のいずれでも加工できる場合、ＭＡＣＨＩＮＥ＿ＴＹＰＥの引数に使用可能な機械の種類をカンマで区切り記述する。引数の数は２より大きくなるが、機械の種類は、引用符「‘’」で挟まれたテキストデータであり、最後の引数である軸数は引用符を持たないデータであるので、両者を区別することが可能である。

適合性判断部２０は、機械情報１１とＮＣ指令２とから読み出した工作機械である加工機に対する要件からＮＣ指令２を実行可能かどうか判断する。その判断結果は数値制御装置１ａの図示しない表示装置に表示される。あるいは、通信ネットワークを介して接続された外部システムに通知される。
図３は上記判断に用いられる機械情報１１の例を示す。機械情報１１は工作機械のユーザが設定できるので、機械の種類はユーザ独自の分類を使うことができる。ＮＣ指令における使用可能な機械の種類の指定と機械情報１１の設定値により、ユーザ独自の機械運用を実現することができる。
例えば、ミリング単能加工機とミリング及び旋削の複合加工機とがあり、ミリング機能が同等仕様であればミリング加工のＮＣ指令２は、前記どちらの加工機でも実行できる。しかし、運用上、複合加工機を実際にミリングと旋削を含むＮＣ指令２にのみ使用する場合は、ミリングだけのＮＣ指令２には使用可能な機械の種類にミリング単能加工機だけを設定すればよい。

図４は適合性判断部２０で実行される処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。このフローチャートの各ステップにしたがって説明する。
[ステップＡ１]：まず、ＮＣ指令のヘッダに記述された機械の種類、軸数、及びストロークの情報を読み込む。
[ステップＡ２]：機械の種類を、機械情報１１に記述された機械の種類と比較し、前者の中に後者と一致するものがなければ使用できない機械の種類と判断する。使用できない種類の場合はステップＡ５へ進む。
[ステップＡ３]：次に、軸数を機械情報１１に記述された軸数と比較し、前者が後者よりも小さければ使用できない機械と判断し、ステップＡ５へ進む。
[ステップＡ４]：次に、ストロークを機械情報１１に記述されたストロークと比較し、Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸のいずれかについて前者が後者より大きい場合は使用できない機械と判断して、ステップＡ５に進む。
[ステップＡ５]：判断結果を「使用不可」に設定する。
[ステップＡ６]：判断結果を「使用可」に設定する。
[ステップＡ７]：判断結果を数値制御装置の表示画面に出力する。なお、外部からネットワークを介してＮＣ指令を数値制御装置に送り、判断結果を受け取るようにしてもよい。その場合は、ネットワークを介して外部の装置へ判断結果を出力する。そして、終了する。

上記フローチャートで説明したように、ステップＡ６で使用可能な工作機械と判定されると、ＮＣ指令２は指令変換部３０において、機械情報１１を参照し個別機械用指令３へ変換する。
図５は指令変換部３０で実行される処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
このフローチャートの各ステップに従って説明する。
[ステップＢ１]：ＮＣ指令から加工単位の情報（工具の種類Ｔｃ、送り速度Ｆｃ、主軸回転速度Ｓｃ、機械機能Ｍｃ）を読み込む。
[ステップＢ２]：機械情報から、使用する工具に対する送り速度と主軸回転速度の上限値（それぞれ、Ｆｍ、Ｓｍ）を読む。
[ステップＢ３]：加工単位の送り速度指令が機械の性能を超えている場合（Ｆｍ＜Ｆｃ）、送り速度指令をＦｍで置き換える。
[ステップＢ４]：加工単位の主軸回転速度指令が機械の性能を超えている場合（Ｓｍ＜Ｓｃ）、主軸回転速度指令をＳｍで置き換える。
[ステップＢ５]：機械情報から、加工単位で指令されている機械機能に対応する機械固有の指令を読む。クーラントの場合、機械情報には図７に示される形式で記述されている。Ｍ０８は、クーラントをオンする指令をＭ０８に変換することを表す。ＦＩＲＳＴは、加工単位を変換したブロック群の先頭ブロックにＭ０８を指令することを表す。ＦＡＬＳＥは、Ｍ０８を単独で指令すること、すなわち、Ｍ０８と同じブロックに他の指令を記述してはいけないことを表す。
[ステップＢ６]：加工単位の情報を機械固有の指令へ変換する。Ｇコード形式へ変換する場合は、工具の動かし方→補間のＧコード、計算された工具パス→工具パスの構成点を終点とする複数のブロック、送り速度指令→Ｆコード、主軸回転速度指令→Ｓコード、機械機能指令→Ｍコードのように変換する。
[ステップＢ７]：最後の加工単位か否かを判断し、最後でなければステップＢ１に戻る。最後であれば、終了する。

前記フローチャートに記載される加工単位とはＩＳＯ１４６４９において「Ｗｏｒｋ
ｉｎｇｓｔｅｐ」と呼ばれるもので、ポケットの荒加工など、１つのワークに対する加工を構成する単位であり、各加工単位について、加工する形状、使用する工具、切削条件などが与えられている。

図５のステップＢ１では、工具の種類Ｔｃ、送り速度Ｆｃ、主軸回転速度Ｓｃ、機械機能Ｍｃの情報を読むとしているが、これらの情報に限定されるものではない。例えば、同じ補間を表すＧコードが機械によって異なる場合は、工具の動かし方の情報も読む。ＮＵＲＢＳ曲線の動きの場合は、その機械でＮＵＲＢＳ補間に使用するＧコード（例えば、Ｇ０６．２）を求めるのに、この情報を使用する。

図６は本発明の第２の実施形態である加工制御システムの概要図である。該加工制御システムにおいて、外部装置６０はパソコンなどで数値制御装置とは独立して外部に設置されている装置であり、通信ネットワークを介して複数台の数値制御装置１ａ、１ｂ・・・１ｎが接続されている。数値制御装置１ｂ、１ｃ・・・１ｎは図示しない工作機械をそれぞれ制御する。

外部装置６０は、機械情報記憶部１０、ＮＣ指令解読部４０、適合性判断部２０を備えている。機械情報記憶部１０には機械情報１１が格納されている。また、接続されている数値制御装置１ｂ、１ｃ・・・１ｎは、ＮＣ指令解読部４０、指令変換部３０をそれぞれ備えている。

この数値制御システムでは、どの工作機械がＮＣ指令を実行できるのか数値制御装置１ｂ、１ｃ・・・１ｎの外部装置６０で判断し、ＮＣ指令を実行できる数値制御装置に通信ネットワークを介してＮＣ指令を送る。機械情報１１を一箇所で管理し、実行の可否を判断するので、機械中立なＮＣ指令の運用効率が高まる。

この他の実施形態として、機械情報記憶部１０だけは数値制御装置側に置いて通信ネットワークを介して適合性判断部２０がそれを参照する構成や、数値制御装置側にも機械情報記憶部１０と適合性判断部２０を置いて、数値制御装置上でも適合性を判断できるシステムも構成することが可能である。
このように、通信ネットワークを介して数値制御装置の外部にＮＣ指令と個々の機械との使用を照合する手段を設けることにより、使用可能な機械の中からそのＮＣ指令を実行できる機械を素早く検索できる。

また、前述の各実施形態では、機械によらないＮＣ指令をＩＳＯ１４６４９形式のＮＣ指令として説明したが、本発明の方法及び装置はＩＳＯ１４６４９形式に限定されるものではなくＳＴＥＰＡＰ２３８形式のＮＣ指令など、任意の形式の「機械によらないＮＣ指令」に適用可能である。

本発明の第１の実施形態である数値制御装置の概要図である。加工機に対する要件の記述例である。機械情報の例である。適合性判断部の処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。指令変換部の処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態である加工制御システムの概要図である。クーラントオン指令に関する機械情報である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｎ数値制御装置
１０機械情報記憶部
２０適合性判断部
３０指令変換部
４０ＮＣ指令解読部
５０ＣＮＣ制御部
６０外部装置
２工作機械に依存しない汎用のＮＣ指令
３個別機械用指令
１１機械情報

Claims

個々の工作機械に依存しない汎用の第１のＮＣ指令を入力する数値制御装置であって、
工作機械の仕様情報と数値制御装置と工作機械とのインタフェースに関する情報とを記憶した機械情報記憶部と、
前記第１のＮＣ指令が数値制御装置に接続された工作機械で実行可能かどうかを前記機械情報記憶部に記憶されている機械情報に基づいて判断する適合性判断部と、
実行可能と判断された前記第１のＮＣ指令を前記機械情報に基づいて個々の工作機械用の第２のＮＣ指令に変換する変換指令部と、
を備えた数値制御装置。
個々の工作機械に依存しない汎用の第１のＮＣ指令はＩＳＯ１４６４９形式またはＳＴＥＰＡＰ２３８形式のＮＣ指令である、請求項１に記載の数値制御装置。
工作機械の仕様情報は、工作機械の種類、軸構成、各軸のストローク、各軸の最大送り速度、最大主軸回転速度、の少なくとも一つを含む請求項１または２のいずれか１つに記載の数値制御装置。
外部装置と複数台の数値制御装置とを通信ネットワークを介して接続した、個々の工作機械に依存しない汎用の第１のＮＣ指令を入力する数値制御システムであって、
工作機械の仕様情報と前記数値制御装置と前記工作機械とのインタフェースに関する情報とを機械情報として記憶した機械情報部と、
前記第１のＮＣ指令が個々の工作機械で実行可能かどうかを前記機械情報に基づいて判断する適合性判断部と、
実行可能と判断された前記第１のＮＣ指令を前記機械情報に基づいて個々の工作機械用の第２のＮＣ指令に変換する変換指令部とを備え、
前記外部装置には少なくとも前記適合性判断部を配置した、
数値制御システム。
個々の工作機械に依存しない汎用の第１のＮＣ指令はＩＳＯ１４６４９形式またはＳＴＥＰＡＰ２３８形式のＮＣ指令である、請求項４に記載の数値制御システム。
工作機械の仕様情報は、工作機械の種類、軸構成、各軸のストローク、各軸の最大送り速度、最大主軸回転速度、の少なくとも一つを含む請求項４または５のいずれか１つに記載の数値制御システム。