JP5193598B2 - Ｃｎｃ工作機械制御プログラムを作成する方法、前記方法を実行するコンピュータプログラム、工作物を製造する方法及び工作物製造ｃｎｃプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＣＮＣ工作機械制御プログラムの作成に関し、特に、このような工作機械における工作物測定動作および他の動作で使用するための制御プログラムの作成に関する。

ＣＮＣ工作機械は、一般に低水準言語、例えば、ＩＳＯ「Ｇ」コードで書かれたプログラムを読み取る。これらの低水準言語プログラムは、ＣＮＣ工作機械制御装置のメモリに読み込むために幾つかの方式で作成され得る。

工作機械プログラムを作成する基本的な方式は、このプログラムをテキスト形式のプログラムエディタにコマンドとして低水準言語で書くことによって創出するものであるが、これは労力を要する。ソフトウェアに表されている工作物の呼び寸法から機械切削命令を自動的に作成するＣＡＤ／ＣＡＭ型プログラムが存在する。高水準言語命令のシーケンスが創出されかつ後処理されて、工作機械によって使用可能な低水準言語で切削プログラムを作成する。この切削プログラムはＧコードコマンドのリストを有する。

一旦プログラムが後処理されると、そのプログラムを低水準言語で編集することが可能である。しかし、この場合も大きな編集量に労力を要する。編集を補助するために、低水準言語プログラムの一部が切り取られ、かつ／または他の部分が貼り付けられ得る。

工作物の進捗状況につれて検査が行われ得るように、工作物検査および測定動作にＣＮＣ切削プラグラムが交互配置されることが有利である。工作機械で使用される切削プログラムの中にプローブ検査Ｇコードコマンドを貼り付けるか、またはこれらのコマンドを直接キー入力することが知られている。しかし、Ｇコードコマンドが正しい場所にあり、当該目的に適切であることを保証する必要がある。例えば、貼り付けられた検査コマンドは、正しい位置データ、接触点の数、およびプローブ前進／後退経路を有しなければならない。貼り付けられた検査命令は、それらが正しいかどうかを保証するためにチェックされる必要がある。これは、使用されるＧコードは解釈することが容易ではないので複雑である。

より大幅に自動化するためには、プローブ検査動作に加えて、工程制御およびプログラム論理動作のような他の補助動作が望ましい。プローブ検査コマンドが追加されるとき、工程制御コマンドおよびプログラム論理コマンドの形で補助コマンドをＣＮＣプログラムに挿入することが望ましい。通常、これらのコマンドは、プローブ情報の結果として必要である。工程制御コマンドの例は、ＣＮＣプログラムにおいて後から工具経路を変更するために使用され得る工作機械変数の更新、工具変数、例えば、切削工具の直径もしくは長さの更新、または工作物座標の更新である。プログラム論理命令の例は、プローブ検査データに基づいて決定するために使用されるｉｆ、ｔｈｅｎ、ｗｈｉｌｅ、ｅｌｓｅ等である。

上で述べられたすべての補助コマンドを工作機械プログラムに入力することは、本発明が登場するまでは、各コマンドの手入力が必要であったので非常に複雑であった。

コマンドの自動作成は、それを座標測定機で測定動作を実行するために使用することが知られているが（例えば、特許文献１参照）、そのようなコマンドを工作物を製造するために使用されるプログラムに追加するために提供されてはいない。

従来の座標測定機（ＣＭＭ）で検査するために工作物の取出しが可能であるように、プログラムを停止する停止コード（Ｍ１）を有する工作機械切削プログラムの作成も説明されている（例えば、特許文献２参照）。

米国特許第５９７０４３１号明細書 欧州特許第０８７９６７４号明細書

本発明の第１の態様によれば、ＣＮＣ工作機械で工作物を製造するために使用され、少なくとも１つの測定命令を有するＣＮＣプログラムを作成する方法であって、
ＣＮＣ工作機械プログラム用のプログラムエディタを開くステップと、
ＣＮＣ工作機械工作物製造プログラムをプログラムエディタへ読み込むステップと、
ＣＮＣ工作機械の１つまたは複数の測定動作を実行するために、選択された測定命令をプログラム中の選択された箇所で挿入するステップとを含み、
プログラムエディタは、前記１つまたは複数の測定動作の各々を表す、ＣＮＣプログラムの言語で書かれていない表示を含むことを特徴とし、さらに本方法は、
必要な測定動作の表示を選択するステップと、
ＣＮＣ工作機械で測定動作を実行するために必要な少なくとも１つの測定命令であって、前記ＣＮＣプログラムの言語で書かれていない測定命令を作成し、かつそれを工作物製造プログラム中の選択された箇所で挿入するステップと、
工程制御動作およびプログラム論理動作の表示を選択し、且つ前記工程制御動作および論理動作を実行するために必要な補助命令の形で、前記工程制御動作およびプログラム論理動作を前記ＣＮＣプログラムの中に挿入するステップであって、前記プログラム論理動作は前記測定動作の結果に基づいてプログラムフローを制御するように構成されているステップと、
挿入された前記少なくとも１つの測定命令を前記ＣＮＣプログラムの言語に変換すべく後処理するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法が提供される。

したがって、本発明の実施形態は、検査プローブまたは非接触検出デバイスを使用して測定動作、例えば、工作物検査、工具の場所、長さ、位置、および工具破損検出と、好ましくは工程制御動作およびプログラム論理動作のような補助動作とを提供し、これらのすべてが手入力される必要がなく、表示（例えば、アイコン、メニュー項目、ホットキー、またはテキスト命令）として選択され、自動的に作成され、次いで補助動作を実行するために必要な補助命令の形でＣＮＣプログラムに挿入され得る。

測定命令は、残りのプログラムと一緒に、所望の測定動作を実行するために必要な機械使用可能Ｇコードコマンド、および工作物製造コマンドを作成するために後処理されるブロックの形であり得る。

アイコン等の選択は、測定動作、工程制御動作、またはプログラム論理動作のパラメタの形で更なるユーザ入力を促すことが好ましい。

動作がプロービング検査動作であれば、これらのパラメタは、形状構成の幾何学配置、プローブ経路、検査すべき箇所の数、プロービングデータで行われるべきこと、または公差を含む。

動作が工程制御動作であれば、これらのパラメタは、工作機械の変数、例えば、切削速度、送出し、切削深さの更新、工具の変数、例えば、切削工具の直径もしくは長さの更新、または工作物座標の更新を含む。

動作がプログラム論理動作であれば、これらのパラメタは、ｉｆ、ｔｈｅｎ、ｗｈｉｌｅ、ｅｌｓｅ、および同様の命令を含む。

工作物製造プログラムは、プロービング検査動作と、工程制御動作と、プログラム論理動作との組合せを有することが好ましい。

本発明は、上で説明された方法を実行するためのコンピュータプログラムに及ぶ。

第２の態様によれば、本発明は、
第１の態様に従ってＣＮＣプログラムを作成するステップと、
ＣＮＣプログラムをＣＮＣ制御装置へ読み込むステップと、
このプログラムを実行し、工作物を製造し、さらに該少なくとも１つの測定動作を実行するステップとを含む工作物を製造する方法にも及ぶ。

本発明は、直ぐ上の方法を実行するための工作物製造ＣＮＣプログラムに及ぶ。

ここで、図面を参照して本発明の実施形態が説明される。

図１は、工作物３４を切削するための（この場合では）ＣＮＣ工作機械３０を示す。これが行われるために、この機械は、実際には工作機械３の一部であるＣＮＣ制御装置（ＮＣ）１０によって制御される。ＮＣはサーボ機構（ｓｅｒｖｏｓ）３６を動作させ、かつ位置フィードバックを有する。機械加工される工作物を測定するために、測定プローブ３１が、通常は切削工具によって占有されている空洞の中へ挿入され得る。このプローブ３１は、その針先３８が工作物３４の所望の箇所に接触するようにＮＣ１０によってこの工作物周りに移動される。

この針先３８が工作物３４に接触するとき、ＮＣ１０にフィードバックするために信号が無線（この場合では）遠隔受信機１４に送信される。こうして、正確な制御によって、プローブ３１は工作物を測定することが可能である。その寸法は、プローブ信号が受信機１４から受信されるとき、サーボ機構の位置フィードバックから計算され得る。このプローブは、それがｘ、ｙ、またはｚ方向に移動されるときに信号を供給することが可能である。

上で説明されたように、従来では、プロービングを実行するために必要な動きをプログラミングすることは時間を消費し、さらに、使用される低水準なＧコード言語の複雑さのせいで、かつ当該言語の数多くのバリアント（ｖａｒｉａｎｔｓ）が異なる機械に使用されるという理由で困難である。切削プログラムは、例えば、ＣＮＣ機に物理的に接続されるいわゆるＰＣフロントエンドに常駐する従来のＣＡＤ／ＣＡＭパッケージ４４を使用して作成および変更され得る。本発明によれば、プロービング動作および間接的な補助動作に必要な変更が、本発明の一部を構成するアクティブプログラムエディタ４２で実行され得る。このプログラムは、一旦変更されると、後処理プロセッサ４６によって後処理され、次いで工作物３４を機械加工および検査するために使用準備ができているＡＰＩ（アプリケーションプログラムインターフェイス）１８を経由してＮＣ１０のメモリに供給される。

図２は、本発明に係るエディタ４２における動作の実施例を示す。アクティブエディタ４２は、いわゆるＧコードで書かれた切削工具プログラムを読み取って、それらを内部言語に変換する。しかし、Ｇコードは、切削コマンドのリストとしてユーザ画面上に表示され得る。プロービングまたは他の補助動作が必要な場合には、ユーザはＧコードリスト中の適切な場所を選択して命令を挿入することが可能である。これらの命令は、適切なアイコン、メニュー項目、またはホットキーを選択することによって挿入される。一旦選択されると、ユーザはプロービングのパラメタを入力するように促される。これらのパラメタは、一旦入力されると、命令リストに変えられ、選択された場所に挿入される。他の間接動作が必要であれば、これらは同じ方式で挿入され得る。これらの命令は、一旦挿入されると、ＮＣ１０のメモリに読み込むためにＧコードに変換されるべく後処理される。

以下は、上で説明されたエディタを使用して工作機械の切削プログラムを変更する実施例である。この実施例は、それが荒削りの成型品を機械加工するように要求されているものと想定する。この成型品は、成型品のほぼ中心にボスを有する。このボスの要求仕上げサイズは５０ｍｍ径である。鋳造されたボスサイズは、６０と７５ｍｍとの間にあるべきであるが、位置が異なる。他の形状構成はボスの中心から寸法決めされる。

仕上がり図面から正確に作成された切削プログラムは、ボスの機械加工から始まる正しい切削経路を有する。ボスの厳密な位置は知られていないので、その場合に廃棄を回避するために、機械加工が行われる前に、鋳造されたボスの中心を見つけ、次いでその中心からの工作物座標をデータ化することが有益であろう。これは、本発明のエディタ４２を使って、単に、切削プログラムを読み込み、外部円検査アイコンを選択し、さらにボスのほぼ中心周りの４点で１００ｍｍ径から中へ徐々に測定するようにパラメタを設定することによって迅速に行われ得る。この動作を実行するために必要なプロービング命令は、切削プログラムの開始時点に挿入されることになる。他の形状構成が正しい寸法で機械加工され得るように、一旦ボスが機械加工されたら、ボスの中心までの加工物座標を更新する工程制御アイコン等が選択され得る。これが行われるために必要な命令も追加され得る。

「もし」ボスの直径が初期に５０ｍｍ未満であれば、「その場合には」工作機械プログラムを停止せよというプログラム論理を切削プログラムに追加することが必要になり得る。このボスは寸法不足であり、正確に機械加工され得ない。このような動作に対する命令は、プロービングおよび工程制御命令が追加されたのと同じ方式で切削プログラムに追加され得る。プログラム全体は、特定の工作機械に適切であるように後処理され、かつ切削、プロービング、工程制御、およびプログラム論理のコマンドとしてＮＣ１０へ読み込まれる。

図３は、アクティブエディタプログラムをＰＣ画面上に視覚化したものを示す。ツールバー５０は、上で述べられたプログラム補助動作を選択するために必要なアイコンおよびドロップダウンメニューを含む。図示の実施例では、内部円（円１）５１がツールバーから選択され、かつＧコードを表す命令ブロック５３中の動作として挿入される。測定されるべき円のパラメタに関連する入力を要求するウインドウ５２がアクティブになっている。この場合では、呼び中心点および直径ばかりでなく検査経路も要求される。これらのデータは、一旦入力されると、選択された箇所５１に保存され、更なる動作が挿入され得る。すべての動作が完了するとき、プログラム全体はＧコードコマンドを獲得するために後処理され得る。必要であれば、このプログラムが再読込みされかつ再び変更され得る。

補助動作がＣＮＣプログラムに挿入されるべき箇所を厳密に決定することが困難である恐れがあるので、本発明の実施形態は、工作物と、ＣＮＣプログラム中の選択箇所における工作機械切削経路とを視覚化することを組み込む。したがって、検査を要する工作物の形状構成が容易に識別可能であり、適切な命令が正しい箇所に挿入され得る。

したがって、エディタ４２を使用して、ＣＮＣプログラムを読み込むこと、およびこのプログラムがＣＮＣ機で実行されたら製造されることになる工作物の形状構成を表示することが可能である。次いで、本エディタのユーザは、検査されるべき形状構成を選択することが可能であり、次いで、エディタは例えば、ＣＮＣ工作機械でプログラムを実行する間に当該形状構成の製造状況に従って、適切な補助命令を正しい箇所に自動的に挿入することになる。

本実施形態は、既存のＣＮＣプログラム、恐らくは工作物に関するＣＡＤモデルが存在しないプログラムのデータを逆設計するために使用されてもよい。ＣＮＣプログラムだけから一部を視覚化することが可能である。

説明された本実施形態は、ＣＮＣ工作機械における切削プログラムの変更に関する。本発明は、切削以外の工程、例えば、研削、溶接、研磨、ばり取り、プレス加工、成形、折曲げ、型打ち、穴抜き、型押し等（これらのすべてがＣＮＣ制御機械で実行され得る）を含めて、工作物を製造するためのすべてのプログラムの作成に及ぶことが企図されている。

説明された本実施形態は、例えば、従来の工作物接触プローブを使用するプロービング動作に関する。しかし、本発明は、限定されるものではないが、工作物接触および非接触表面検知、表面粗度検知、カメラに依拠する測定システム、測定器械、工具サイズ、位置センサ、および工具破損検出器を包含する測定動作全般に関するものである。

ＣＮＣ工作機械切削プログラムエディタが常駐するフロントエンドＰＣを有するＣＮＣ工作機械を示す図である。 本発明に係るＣＮＣ工作機械切削プログラムを作成する実施例を示すフローチャートである。 本発明に係るＣＮＣ工作機械切削プログラムの作成時に使用する際のプログラムエディタの画面を印刷したものを示す図である。

Claims (10)

1. ＣＮＣ工作機械で工作物を製造するために使用され、少なくとも１つの測定命令を有するＣＮＣプログラムを作成する方法であって、
   ＣＮＣ工作機械プログラム用のプログラムエディタを開くステップと、
   ＣＮＣ工作機械工作物製造プログラムを前記プログラムエディタへ読み込むステップと、
   前記ＣＮＣ工作機械の１つまたは複数の測定動作を実行するために、選択された測定命令を前記プログラム中の選択された箇所で挿入するステップとを含み、
   前記プログラムエディタは、前記１つまたは複数の測定動作の各々を表す、前記ＣＮＣプログラムの言語で書かれていない表示を含み、さらに前記方法は、
   必要な前記測定動作の表示を選択するステップと、
   前記ＣＮＣ工作機械で前記測定動作を実行するために必要な前記少なくとも１つの測定命令であって、前記ＣＮＣプログラムの言語で書かれていない測定命令を作成し、かつそれを前記工作物製造プログラム中の前記選択された箇所で挿入するステップと、
   工程制御動作およびプログラム論理動作の表示を選択し、且つ前記工程制御動作および論理動作を実行するために必要な補助命令の形で、前記工程制御動作およびプログラム論理動作を前記ＣＮＣプログラムの中に挿入するステップであって、前記プログラム論理動作は前記測定動作の結果に基づいてプログラムフローを制御するように構成されているステップと、
   挿入された前記少なくとも１つの測定命令を前記ＣＮＣプログラムの言語に変換すべく後処理するステップと、
   をさらに含むことを特徴とする方法。
2. 前記測定命令は、残りのプログラムと一緒に、前記測定動作を実行するための機械使用可能コマンド、および工作物製造コマンドを作成するために後処理されるブロックの形にあることを特徴とする請求項１に記載のＣＮＣプログラムを作成する方法。
3. 前記表示の前記選択は、前記測定動作、工程制御動作、またはプログラム論理動作のパラメタの形でユーザ入力を促すことを特徴とする請求項１または２に記載のＣＮＣプログラムを作成する方法。
4. 前記測定動作の前記パラメタは、形状構成の幾何学配置、プローブ経路、検査すべき箇所の数、プロービングデータで行われるべきこと、または幾何学的公差を含むことを特徴とする請求項３に記載のＣＮＣプログラムを作成する方法。
5. 前記工程制御動作のパラメタは、切削速度、送出し、切削の深さを含む工作機械変数の更新、切削工具の直径もしくは長さ、工具の幾何学形状、工具の摩耗を含む工具変数の更新、または工作物座標の更新を含むことを特徴とする請求項３に記載のＣＮＣプログラムを作成する方法。
6. 前記プログラム論理動作の前記パラメタは、ｉｆ、ｔｈｅｎ、ｗｈｉｌｅ、およびｅｌｓｅ命令のようなプログラムフローを制御するための命令を含むことを特徴とする請求項３に記載のＣＮＣプログラムを作成する方法。
7. 前記工作物製造プログラムは、測定動作、工程制御動作、およびプログラム論理動作を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載のＣＮＣプログラムを作成する方法。
8. コンピュータで実行されるとき、請求項１から７までのいずれか一項に記載の前記方法を実行することを特徴とするコンピュータプログラム。
9. 請求項１から７までのいずれか一項に記載のＣＮＣプログラムを作成するステップと、
   前記ＣＮＣプログラムをＣＮＣ制御装置へ読み込むステップと、
   前記プログラムを実行し、前記工作物を製造するステップと、
   前記少なくとも１つの測定動作を実行するステップとを任意の所望の順序で含むことを特徴とする工作物を製造する方法。
10. ＣＮＣ工作機械制御装置で実行されるとき、請求項９に記載の前記方法を実行することを特徴とする工作物製造ＣＮＣプログラム。

Images