JP5355356B2 - 部品プログラムの作成のための方法 - Google Patents

Description

本発明は部品プログラムの作成のための方法に関する。更に、本発明はこの方法を実施するためのコンピュータに関する。

工作機械は、今日では、例えばＣＮＣ制御装置（コンピュータ数値制御装置）のような制御装置により制御される。制御装置は、例えば工具が装着された工具ホルダのような工作機械の機械要素の運動を部品プログラムに基づいて制御する。部品プログラムは、制御装置によって読み込まれ、解釈されて実行される制御命令からなる。制御装置は、制御命令に応じて、工作機械の機械要素の運動、したがって工具の運動を制御する。

部品プログラムの作成のために、ＣＡＭシステム（コンピュータ支援製造システム）によって、標準データフォーマットにて、実行すべき工具運動に関する運動情報が発生させられ、後続接続されたポストプロセッサによって読み込まれる。ポストプロセッサは、ＣＡＭシステムによって発生させられた運動情報、工作機械の機械データならびにＰＬＣデータに基づいて、加工工程を行なおうとするそれぞれの具体的な工作機械に適合した部品プログラムを、工作機械の具体的な制御装置に適合した制御命令の形で発生する。そのような仕方で、ポストプロセッサによって、ＣＡＭシステムによりとりわけ標準データフォーマットにて発生させられた運動情報が制御命令に変換され、その際、これらの制御命令は制御装置によって読み込み可能であり、かつそれぞれの制御装置に適合させられている。

ポストプロセッサは、例えばジオメトリ、駆動軸の最大運動範囲および機械要素の最大速度のような工作機械の具体的な機械特有の運動学的データを考慮する。これらのデータは、機械データの形で存在する。更に、ポストプロセッサによって、制御命令の発生時に、例えば注油、工具交換、ドアインターロックなどのような機械特有のＰＬＣ（プログラマブル論理制御）機能が考慮される。その際これらのＰＬＣ機能は、ＰＬＣデータの形でポストプロセッサの使用に任されている。

ＣＡＭシステムによって発生させられる運動情報は一般に、一方では工具の実行すべき運動に関する情報を含むいわゆるＧＯＴＯ命令文からなり、他方では実行すべき加工工程に関する付加的な情報を含む。したがって、例えば運動情報は、とりわけ後続の実行すべき工具運動が仕上削り加工であるという情報を含むことができる。仕上削り加工の場合には、例えば加工工程において工作物にできるだけ良好な表面品質が生じるように工具の運動が行なわれなければならない。例えばこれとは違って荒削り加工の場合には工具の運動ができるだけ高速にて行われるべきであり、工作物の表面品質は不十分であってよく、例えば凹凸を持っていてよい。

工作機械の通常の制御装置は、例えば仕上削りおよび荒削りのような特定の加工工程を最適に実行するために、制御装置において最適化された制御サブプログラムが使用される。制御サブプログラムは、一方では制御装置およびこの制御装置に後続接続された調節装置における制御パラメータおよび／または調節パラメータを具体的な加工工程に応じて適切に調整するので、具体的な加工工程のために最適化された制御パラメータおよび／または調節パラメータが使用される。制御サブプログラムは、他方では特別のＮＣ（数値制御）機能、例えば特定の運動制御機能を投入または遮断する。かかる運動制御機能とは、例えば工作機械の固有振動ができるだけ励起させられずかつ工作物加工時に工作物の特別に高い表面品質が生じるように機械要素およびそれにともなう工具を運動させるという機能である。

しかし、通常のポストプロセッサ合においては、ＣＡＭシステムによって発生させられる運動情報内における加工工程に関するこれらの付加的な情報は、全く使用されない。更に、通常のポストプロセッサは、一般に、特定の運動工程のために最適化された制御サブプログラムのどれが制御装置において使用可能であるかに関する知識を全く持たない。これは、次のことをもたらす、すなわち、通常のポストプロセッサが、加工工程に属する制御サブプログラムの呼出しのための制御サブプログラム呼出し要求を、制御命令として自動的に発生しないことをもたらし、したがって、例えば仕上削りのようなそれぞれの運動工程のために最適化されたＮＣ機能ならびに制御パラメータおよび／または調節パラメータが、工具の運動工程の制御の際に使用されないことをもたらす。それにもかかわらず使用者がこれらを使用したい場合には、使用者がこれらを手動により部品プログラムの中に挿入しなければならない。しかし、しばしば、どの具体的な制御サブプログラムが特に使用可能であるかを使用者が一度も指し示さないので、しばしば制御サブプログラムが実際には呼び出されず、したがって工作機械によって達成可能なはずの性能および加工精度が利用し尽くされない。

本発明の課題は、工作機械のための部品プログラムの簡単な作成を可能にすることにある。

この課題は、本発明によれば、部品プログラムが制御命令を有し、制御命令に基づいて工作機械の制御装置によって工具の運動が制御可能であり、実行すべき工具の運動および実行すべき加工工程に関する情報を含む運動情報が読み込まれる部品プログラムの作成のための方法において、工作機械の制御装置において特定の実行すべき加工工程のために使用可能である制御サブプログラムを指定する使用可能性情報が読み込まれ、部品プログラムの作成のために、使用可能な制御サブプログラムおよび運動情報に基づいて、次のように制御命令が発生させられること、すなわち実行すべき加工工程のために当該加工工程に付属する制御サブプログラムが制御装置において使用可能である場合に、当該加工工程に付属する制御サブプログラムの呼出しのための制御サブプログラム呼出し要求が制御命令として発生させられるように制御命令が発生させられることを特徴とする方法によって解決される。

更に、この課題は、コンピュータプログラムの呼出し時にコンピュータによって本発明による方法が実行可能であるようにコンピュータプログラムが記憶されている大容量記憶装置を有する本発明による方法を実施するためのコンピュータによって解決される。

方法の有利な構成はコンピュータの有利な構成に類似してもたらされ、逆にコンピュータの有利な構成は方法の有利な構成をもたらす。

本発明の有利な構成は従属請求項からもたらされる。

使用可能性情報が制御装置によって伝送されるならば有利であることが分かった。これによって、情報の使用可能性が常に実際に最新の状態にあり、工作機械の制御装置における実際の状況と一致する。

更に、制御サブプログラムが操作者によって使用可能性情報内に使用可能と指定されている場合に、制御サブプログラムが使用可能な制御サブプログラムとみなされるならば有利であることが分かった。これによって、首尾よく工作機械において運転開始またはテストが行なわれた制御サブプログラムのみが部品プログラム作成のために使用されることが保証される。

使用可能性情報がＣＡＭシステムによって標準データフォーマットにて発生させられるならば有利であることが分かった。なぜならば、通常のＣＡＭシステムによって一般に運動情報が標準データフォーマットにて発生させられるからである。

更に、標準データフォーマットがＣＬＤＡＴＡまたはＡＰＴの形で存在するならば有利であることが分かった。なぜならば、ＣＬＤＡＴＡまたはＡＰＴは頻繁に使用される標準データフォーマットであるからである。

更に、使用可能性情報が１つのデータファイル内に工作機械の機械データと一緒に記憶されているならば有利であることが分かった。なぜならば、使用可能性情報および機械データを記憶するために唯一のデータファイルしか必要としないかである。

図１は本発明の実施例を示すブロック図である。

以下において図面に示す実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。

図１には、概略化されたブロック図の形で、部品プログラムの作成時に実行される全体プロセスが示されている。ＣＡＤシステム（コンピュータ支援設計システム）１において、製造すべき工作物が設計されて表示される。工作物はジオメトリデータ２５により記述されるジオメトリを有する。工作物のジオメトリデータは、一般に工作物の外側輪郭を再現する点群の形で存在する。工作物のジオメトリデータ２５はＣＡＤシステム１からＣＡＭシステム（コンピュータ支援製造システム）３に伝送され、このことが矢印２によって示されている。

ＣＡＭシステム３は、工作物のジオメトリデータ２５と、例えばフライス削りの場合に工作物を削り出そうとする未加工素材のジオメトリデータとから、未加工素材のフライス削り加工のために必要な工具１６の運動を求め、したがって、例えば実施例の枠内において工具ホルダ１５の形で存在する機械要素１５の運動を求める。工具ホルダ１５には、実施例の枠内においてフライスとして構成されている工具１６が装着されている。工具ホルダ１５が、したがって工具１６が、工作機械１０の可能な運動の枠内において種々の方向１７に移動可能である。機械要素１５の運動は、実施例の枠内においてＣＮＣ制御装置の形で存在する制御装置９によって制御される。このために制御装置９が等間隔タイムクロックにて駆動システム１８のための調節目標値としての目標値を発生する。駆動システム１８が工具ホルダ１５を移動し、このことが矢印２０にて示されている。目標値は制御装置９から駆動システム１８に伝送され、このことが矢印１９にて図示されている。駆動システム１８は、主として、機械要素１５の駆動のために必要な制御装置、電力変換装置、電動機および伝動装置を含む。

制御装置９は工具１６の運動を部品プログラム２１により制御する。部品プログラム２１は制御命令を有し、制御命令に基づいて制御装置９によって工作機械１０が制御される。ＣＡＭシステム３は、出力側において、ＣＡＤシステム１から伝送された工作物ジオメトリデータおよび未加工素材ジオメトリデータから、未加工素材から工作物を製造するために実行すべき工具１６の運動に関する運動情報２２を発生する。実行すべき工具１６の運動に関する運動情報２２は、ＣＡＭシステム３によって、一般に例えばＣＬＤＡＴＡまたはＡＰＴのような標準データフォーマットにて発生させられる。運動情報は、実行すべき工具の運動に関する情報を、一般に次の形で含んでいる。すなわち、未加工素材からの所望の工作物の製造のために、特にフライス削り加工のために、工具１６のいわゆる工具中心点が順次どの場所、すなわちどの位置を取らなければならないかという位置情報の形で、したがって工具１６が順次どの場所、すなわちどの位置を取らなければならないかという位置情報の形で含んでいる。

実行すべき運動に関する運動情報は、一般にほとんど、いわゆる標準ＧＯＴＯ命令文の形で存在する。しかし、運動情報は、工具の実行すべき運動に関する情報のほかに、更に実行すべき運動によりどの加工工程が実行されるかという情報も含んでいる。例えば、幾つかの工具運動は、工作物の高い表面品質を得ようとする１つの仕上削り加工工程に属し、他の工具運動は、工作物の大きい材料切削をできるだけ迅速にその際に生じる工作物表面品質を考慮することなしに行なおうとする１つの荒削り加工工程に属する。

運動情報２２はコンピュータ４に伝送され（矢印７参照）、コンピュータ４によって読み込まれ、コンピュータ４上で部品プログラム作成のためのコンピュータプログラム１４が実行される。コンピュータ４は、このコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラム１４と結びついて、特にこの専門分野においてポストプロセッサとも呼ばれる。

通常のポストプロセッサは、ＣＡＭシステムによって発生させられた運動情報２２から、工作機械１０の機械データ１３および工作機械１０のＰＬＣ（プログラマブル論理制御）データ６に基づいて、部品プログラム２１を発生する。部品プログラム２１は、工具の運動制御のための制御装置９に伝送され、このことが矢印１１によって図示されている。機械データは、例えば、工作機械の運動学、工作機械の駆動システム、機械要素の許容運動範囲、機械要素およびそれにともなう工具が移動され得る例えば許容最大速度、最大加速度、最大加々速度に関する情報のような情報を含む。ＰＬＣデータは、例えば工作機械においてもし存在するならば使用可能な工具交換装置に関する情報、工作機械のドアインターロックに関する情報、ならびに工作機械の注油に関する情報および制御装置の使用可能なＰＬＣ命令に関する情報などを含む。ポストプロセッサにより部品プログラム２１の作成のために運動情報２２、機械データ１３およびＰＬＣデータ６に基づいて部品プログラム２１を発生させることは従来技術である。

しかし、従来技術の場合には、運動情報２２内に含まれている加工工程に関する情報が部品プログラム２１の作成のためにポストプロセッサによって自動的には使用されない。

最適な加工結果を得るために制御装置９は制御サブプログラムを有し、制御サブプログラムは一般に制御装置の製造者によって一緒に供給される。制御サブプログラムは、制御サブプログラムの呼出し時にそれぞれの制御サブプログラムにおいて割り当てられた加工工程のために最適化された制御パラメータおよび／または調節パラメータが、制御装置および／またはこの制御装置に後続接続された（例えば駆動システム１８内の）調節装置において、工具の最適化された運動案内のために使用されるように配慮し、および／または例えば、工具の運動が行なわれる特別な加々速度により機械振動を起こさせることなく、したがって加工工程において工作物の良好な表面品質の達成を可能にする特別な運動の実行の如き特定のＮＣ機能が作動させられるように配慮する。更に、どのように、例えばどのタイムクロックにより、目標値が制御装置によって発生させられて駆動システム１８に伝送されるかという制御装置における特定の設定も、制御サブプログラムにより変更可能であり、したがってそれぞれの加工工程のために最適化された工具運動経過が得られる。

実施例の枠内において、制御装置９は、仕上削りの加工工程のための制御サブプログラム１１ａと荒削りの加工工程のための制御サブプログラム１１ｂとを有する。制御サブプログラム１１ａの呼出し時には、制御装置９によって、例えば部品プログラム２１の後続の制御命令が制御サブプログラム１１ａにおいて定義されたパラメータおよびＮＣ機能により実行されるように配慮される。これに対応して、制御サブプログラム１１ｂの呼出し時には、制御装置９によって、例えば部品プログラムの後続の制御命令が制御サブプログラム１１ｂにおいて定義されたパラメータおよびＮＣ機能により実行されるように配慮される。

制御装置９は、例えば制御装置９または工作機械の製造者によって前段階で提供された制御サブプログラムを有し、制御サブプログラムは、制御装置において使用可能である。どの制御サブプログラムが制御装置において使用可能であるかという以下において使用可能性情報と呼ぶ情報が、制御装置９によってポストプロセッサに、すなわちコンピュータ４に伝送され、このことが矢印２４によって図示されている。使用可能性情報２３は、例えばリストの形で存在する。リスト中には、実行可能にされた制御サブプログラムの全てがリストアップされていることが好ましい。

しかし、しばしば、実行可能にされた制御サブプログラムは、なおも、例えば工作機械の使用開始時に、例えば使用開始者の形で存在する操作者によってテストされて、信頼性有りとみなされなければならない。本発明の有利な実施形態の枠内において、操作者によってそのようなやり方でテストされかつ使用可能性情報内に明確に操作者によって使用可能であると指定された制御サブプログラムのみが、使用可能な制御サブプログラムであるとみなされる。使用可能性情報は、例えばリストの形で存在するとよく、リスト中には、実行可能にされた制御サブプログラムの全てがリストアップされていて、使用者が、例えばリストの相応の列において、当該制御サブプログラムの後ろに「１」または「０」を書き込むことによって、当該制御サブプログラムの使用可能性を指定するとよい。「１」は制御サブプログラムが使用可能であることを示すのに対して、「０」は制御サブプログラムが使用可能でないことを示す。既に述べたように、操作者によってテストされた制御サブプログラムが使用可能である制御サブプログラムとして操作者によって指定されることが好ましい。

実施例においてリストの形で存在しかつ工作機械１０の制御装置９において使用可能である制御サブプログラムを指定する使用可能性情報２３は、既に述べたように、本発明によれば制御装置９によってポストプロセッサ、すなわちコンピュータ４に伝送され、このことが矢印２４によって図示されている。本発明によれば、今や部品プログラム２１の作成のために、ポストプロセッサによって、使用可能性情報２３と、運動情報２２の構成部分として含まれる加工工程に関する情報とが一緒に使用される。本発明によれば、部品プログラム２１の作成のために、部品プログラムの制御命令が使用可能な制御サブプログラムおよび運動情報に基づいて次のように発生させられる。すなわち、実行すべき加工工程のためにその加工工程に付属する制御サブプログラムが制御装置において使用可能である場合に、その加工工程に付属する制御サブプログラムの呼出しのための制御サブプログラム呼出し要求が制御命令として発生させられる。

例えば運動情報２２内において、相次いで実行すべき運動が、仕上削りの加工工程に属する、すなわち１つの仕上削り加工の構成部分である場合に、ポストプロセッサによって制御命令として、仕上削りの加工工程に付属する制御サブプログラム「仕上削り」１１ａの呼出しのための制御サブプログラム呼出し要求が発生させられ、部品プログラムの構成部分として部品プログラムの中に書き込まれる。このような制御命令は、例えば「Ｃｙｃｌｅ８３２（仕上削り）」と書かれるとよい。ポストプロセッサによって発生させられる後続の制御命令は、制御サブプログラム「仕上削り」において定義されているパラメータおよびＮＣ機能により、制御装置および／または制御装置９の後に接続された調節装置によって工具移動時に実行される。

例えば運動情報２２内において、実行すべき後続の運動が荒削りに属する、すなわち１つの荒削り加工の構成部分である場合には、ポストプロセッサによって制御命令として、荒削りの加工工程に付属する制御サブプログラム「荒削り」１１ｂの呼出しのための制御サブプログラム呼出し要求が発生させられ、部品プログラムの構成部分として部品プログラムの中に書き込まれる。このような制御命令は、例えば「Ｃｙｃｌｅ８３２（荒削り）」と書かれるとよい。ポストプロセッサによって発生させられる後続の制御命令は、制御サブプログラム「荒削り」において定義されているパラメータおよびＮＣ機能により、制御装置および／または制御装置９の後に接続されている調節装置によって工具移動時に実行される。

実施例の枠内において、コンピュータ４は大容量記憶装置５を有し、大容量記憶装置５は、例えばハードディスクの形で存在するとよい。大容量記憶装置５上にはコンピュータプログラム１４が記憶されていて、例えば使用者によるコンピュータプログラムの呼出し時にコンピュータプログラム１４がコンピュータ４のＲＡＭメモリにロードされ、そこにおいて実行されるので、コンピュータプログラム１４の呼出し時にコンピュータによって本発明による方法が実行可能である。同様に機械データ１３およびＰＬＣデータ６が大容量記憶装置５上に記憶されるとよい。更に、同様に使用可能性情報２３が大容量記憶装置５上に記憶されているとよく、使用可能性情報２３および機械データ１３が共通なデータファイル８内に記憶されるとよい。使用可能性情報２３は、機械データ１３のデータ構造と一致するデータ構造で作成されているので、簡単な方法でポストプロセッサによって読み込み可能である。更に、なおも運動情報２２も大容量記憶装置５上に記憶されている。

１ ＣＡＤシステム
２ 矢印
３ ＣＡＭシステム
４ コンピュータ
５ 大容量記憶装置
６ ＰＬＣデータ
７ 矢印
８ データファイル
９ 制御装置
１０ 工作機械
１１ 矢印
１１ａ 制御サブプログラム
１１ｂ 制御サブプログラム
１３ 機械データ
１４ コンピュータプログラム
１５ 工具ホルダ
１６ 工具
１７ 方向
１８ 駆動システム
１９ 矢印
２０ 矢印
２１ 部品プログラム
２２ 運動情報
２３ 使用可能性情報
２４ 矢印
２５ ジオメトリデータ

Claims (7)

1. 部品プログラム（２１）が制御命令を有し、制御命令に基づいて工作機械（１０）の制御装置（９）によって工具（１６）の運動が制御可能であり、実行すべき工具の運動および実行すべき加工工程に関する情報を含む運動情報（２２）が読み込まれる部品プログラム（２１）の作成のための方法において、工作機械（１０）の制御装置（９）において特定の実行すべき加工工程のために使用可能である制御サブプログラム（１１ａ，１１ｂ）を指定する使用可能性情報（２３）が読み込まれ、部品プログラム（２１）の作成のために、使用可能な制御サブプログラム（１１ａ，１１ｂ）および運動情報（２２）に基づいて、次のように制御命令が発生させられること、すなわち実行すべき加工工程のために当該加工工程に付属する制御サブプログラム（１１ａ，１１ｂ）が制御装置（９）において使用可能である場合に、当該加工工程に付属する制御サブプログラム（１１ａ，１１ｂ）の呼出しのための制御サブプログラム呼出し要求が制御命令として発生させられるように制御命令が発生させられることを特徴とする方法。
2. 使用可能性情報（２３）が制御装置（９）によって伝送されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 制御サブプログラムが操作者によって使用可能性情報（２３）内に使用可能と指定されている場合に、制御サブプログラムが使用可能な制御サブプログラム（１１ａ，１１ｂ）とみなされることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 使用可能性情報（２３）がＣＡＭシステム（３）によって標準データフォーマットにて発生させられることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. 標準データフォーマットがＣＬＤＡＴＡまたはＡＰＴの形で存在することを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 使用可能性情報（２３）が１つのデータファイル（８）内に工作機械（１０）の機械データ（１３）と一緒に記憶されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
7. コンピュータプログラム（１４）の呼出し時にコンピュータ（４）によって請求項１乃至６の１つに記載の方法が実行可能であるようにコンピュータプログラム（１４）が記憶されている大容量記憶装置（５）を有する請求項１乃至６の１つに記載の方法を実施するためのコンピュータ。

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