JP6121981B2

JP6121981B2 - 加工時に使用した変数値を埋め込んだ変数確認用ｎｃプログラムの作成機能を備えた数値制御装置

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Publication number: JP6121981B2
Application number: JP2014255986A
Authority: JP
Inventors: 禎生松倉
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: JP2016115312A; DE102015016415A1; CN105717866A; US10048678B2; US20160179088A1; CN105717866B

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に加工中にＮＣプログラムで使用した変数値を加工後にも容易に確認することが可能な数値制御装置に関する。

数値制御装置が実行するＮＣプログラムには、軸の移動量やＩＦ文の条件式などに使用する定数を直接指令できる。このような直接的な指令方法とは別に、定数の代わりに変数を指定しておき、変数に対応する変数値を間接的に指令することもできる。数値制御装置はＮＣプログラムを実行中に変数による指令を読取ると、その変数に対応する変数値を数値制御装置内の記憶媒体（不揮発性メモリやＨＤＤなど）から読取って使用する。このような変数とそれに対応する変数値は、数値制御装置に複数個格納できる。本発明は変数を使用したＮＣプログラムに関するものである。

通常、ＮＣプログラムで使用する変数に対応する変数値は、そのＮＣプログラムを実行する前に数値制御装置の記憶媒体に格納しておく。例えば、オペレータが数値制御装置の表示・入力機器を操作して記憶媒体に格納したり、数値制御装置の通信機能により接続された外部機器から記憶媒体に格納する。なお、本願明細書において、オペレータとは数値制御装置付きの工作機械を操作する人を指し、ＮＣプログラムの作成、ＮＣプログラムの実行に必要な値を数値制御装置へ入力する作業、ＮＣプログラムの数値制御装置への実行指示などを行う。

また、ＮＣプログラムを実行する前に変数値を数値制御装置の記憶媒体に格納するのではなく、ＮＣプログラムを実行中に変数値を格納することもできる。例えば、オペレータの指示や外部からの信号などによりＮＣプログラムの実行を一時停止し、その間に前述の方法で変数値を記憶媒体に格納できる。さらに、ＮＣプログラムには変数に変数値を設定する指令が用意されているので、ＮＣプログラムを実行している時にそのＮＣプログラムで使用する変数値を数値制御装置の記憶媒体に格納することもできる。
なお、特許文献１には、数値制御装置のＮＣプログラムの実行状況を稼働情報として格納する従来技術が開示されている。

特開平１０−３２８９７６号公報

数値制御装置で加工に使用するＮＣプログラムには、カスタムマクロ変数や工具長補正量テーブルの設定番号のように、実行時に数値制御装置の状態により変数値が決定される変数が使用されている。このような変数の変数値は、ＮＣプログラムを実行した後で変更される場合がある。

例えば、ＮＣプログラムを実行後に加工品質を向上させるために変数値を変更し、再びそのＮＣプログラムを実行することがある。また、ＮＣプログラムで使用した変数を別のＮＣプログラムで別の目的で使用するために、変数値を変更することがある。さらにＮＣプログラムには実行中に変数値を変更する指令も記載できるので、１つのＮＣプログラム内で同じ変数を複数の場所で使用していても、使用するたびにそれぞれの変数値が異なることもある。

このように変数を使用したＮＣプログラムでは、ＮＣプログラムの実行後に変数値が変更されると、オペレータが加工終了後にＮＣプログラムを解析しても実際に加工で使用した変数値が判らないという課題があった。

特許文献１に記載の数値制御装置では、稼動情報を数値制御装置に格納する機能が開示されており稼働情報に使用した変数値を格納することも可能だが、加工時に使用した変数値を確認するためには稼働情報とＮＣプログラムを見比べる必要があり、オペレータが使用した変数値をＮＣプログラムの各ブロック毎に確認することは困難である。

そこで本発明の目的は、加工中にＮＣプログラムで使用した変数値を加工後にも容易に確認することが可能な数値制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、変数を含む実行用ＮＣプログラムに基づいて、ワークを加工する工作機械を制御する数値制御装置において、前記実行用ＮＣプログラムの実行状況を示す変数確認用ＮＣプログラムを記憶するための変数確認用ＮＣプログラム記憶領域と、前記実行用ＮＣプログラムを所定単位毎に順次読み取るＮＣプログラム読取り手段と、前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムを解析するＮＣプログラム解析手段と、前記ＮＣプログラム解析手段が解析した結果に基づいて前記工作機械を制御するワーク加工手段と、前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムの実行時点で前記変数に割り当てられている変数値を逐次保持する変数値テーブルと、を備え、前記ＮＣプログラム解析手段は、変数置換手段、変数確認用文字列作成手段、変数確認用ＮＣプログラム書込み手段、を有し、前記変数置換手段は、前記変数値テーブルから取得される変数値に基づいて、前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムに含まれる変数を前記変数値に置換したプログラムを前記ワーク加工手段に出力すると共に、前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムと前記変数値テーブルから取得した変数値とを前記変数確認用文字列作成手段へ出力し、前記変数確認用文字列作成手段は、前記変数置換手段から入力された前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムと前記変数値テーブルから取得された変数値とに基づいて前記所定単位のプログラム内の前記変数に影響される指令に含まれる文字列を変数確認用文字列に置換し、変数確認用ＮＣプログラム書込み手段は、前記置換した前記所定単位のプログラムを前記変数確認用ＮＣプログラム記憶領域に記憶する、ことを特徴とする数値制御装置である。

本願の請求項２に係る発明は、前記変数確認用ＮＣプログラムは数値制御装置で実行可能であり実行用ＮＣプログラムと同等のワーク加工ができる、ことを特徴とする請求項１に記載された数値制御装置である。

本願の請求項３に係る発明は、前記変数確認用文字列は、前記変数を示す文字列、及び前記変数に割り当てられている変数値を示す文字列を含む、ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置である。

本発明により、加工中に使用した変数値を埋め込んだ変数確認用ＮＣプログラムが作成されるため、加工後にも変数確認用ＮＣプログラムを使用すれば、オペレータは加工で使用した変数とそれに対応する変数値を簡単に確認できる。
例えばオペレータが加工品質を向上するためや加工不具合の原因調査のためにＮＣプログラムを調査する場合、加工で使用した変数値を簡単に確認できる。また、本発明で作成する変数確認用ＮＣプログラムは数値制御装置で実行できる形式なので、オペレータが変数確認用ＮＣプログラムを数値制御装置で実行して動作を確認することもできる。

従来技術における数値制御装置の要部ブロック図である。本発明の実施の形態における数値制御装置の要部ブロック図である。本発明の実施の形態における数値制御装置で実行される処理のフローチャートである。本発明の第１の作成方法で作成される変数確認用文字列の例である。本発明の第２の作成方法で作成される変数確認用文字列の例である。本実施の形態における変数確認用ＮＣプログラムの作成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同一または類似する構成は同じ符号を用いて説明する。
一般に、ＮＣプログラムでは、カスタムマクロ変数や工具長補正量テーブルの設定番号など様々な変数を使用できるが、本明細書に記載の実施例ではカスタムマクロ変数を使用したＮＣプログラムを例に説明する。

最初に、一般的な数値制御装置の動作を図１に基づいて説明する。従来技術における数値制御装置１０では、オペレータがＮＣプログラムの実行を指示すると、数値制御装置１０内のＮＣプログラム読取り手段３０は、記憶媒体２０に格納された実行用ＮＣプログラム２１から１行（１ブロック）を読取り、ＮＣプログラム解析手段４０に渡す。

ＮＣプログラム解析手段４０は、読取ったＮＣプログラムの１行を変数が含まれない形式に変更してワーク加工手段５０に渡す。つまり、読取ったＮＣプログラムの１行に変数が含まれている場合には、変数置換手段４１により記憶媒体２０に格納された変数値テーブル２２から使用されている変数を検索して変数値に置換してから、ワーク加工手段５０に渡す。ワーク加工手段５０は、ＮＣプログラムを解析して軸やスピンドルの移動量や速度を計算し、ワークを加工する。

このように数値制御装置はＮＣプログラムを１行ずつ読取り、解析、加工をすることを繰り返して、ワークの加工を完了する。なお、記憶媒体２０に格納された実行用ＮＣプログラム２１や変数値テーブル２２は、表示・入力機器６０により編集できる。

このような一般的な数値制御装置では、ＮＣプログラム内の変数は数値制御装置内の変数値テーブル２２内に保持されている変数値に置換されてからワーク加工手段５０に送られるが、ワーク加工手段５０に送られた変数値は数値制御装置内には残らない。ＩＦ文のような条件式はワーク加工手段５０に送られないが、ここで使用された変数値も数値制御装置内には残らない。従って、次のように数値制御装置内の変数値テーブル２２内の変数値が変更されると、加工時に使用した変数値を解析できなくなる。
（１）ＮＣプログラムを実行中または実行後に、オペレータによる表示・入力機器の操作や外部機器からの指示により、変数値が変更された場合
（２）ＮＣプログラムを実行中に、実行中のＮＣプログラム内の変数値を変更する指令により、変数値が変更された場合

図２は、本発明の一実施の形態における数値制御装置の機能ブロック図である。本発明では、一般的な数値制御装置が備える機能手段に加えて、更に変数確認用文字列作成手段４２と、変数確認用ＮＣプログラム書込み手段４３とを備えると共に、記憶媒体２０内に変数確認用ＮＣプログラム２３を格納する領域を備える。変数確認用ＮＣプログラム２３は、変数確認用文字列作成手段４２と変数確認用ＮＣプログラム書込み手段４３により、数値制御装置が実行できる形式で作成される。このようにして作成された変数確認用ＮＣプログラム２３は、実行用ＮＣプログラム２１と同様に表示・入力機器６０により表示することができる。

図３は、ＮＣプログラムでカスタムマクロ変数を使用している場合に、ＮＣプログラム解析手段４０が変数確認用ＮＣプログラム２３を作成する処理手順を示すフローチャートである。以下では、図３のフローチャートに従って、数値制御装置１０上で実行される各処理を説明する。

図３のフローチャートにおける各処理について、ステップＳＡ０２とステップＳＡ０３は図２におけるＮＣプログラム読取り手段３０で、ステップＳＡ０４とステップＳＡ０６は図２における変数置換手段４１で、ステップＳＡ０５およびステップＳＡ０７からステップＳＡ１１は図２における変数確認用文字列作成手段４２で、ステップＳＡ０１とステップＳＡ１２は図２における変数確認用ＮＣプログラム書込み手段４３で、それぞれ実行される。ステップＳＡ１３は、ＮＣプログラム解析手段４０が変数の含まれていないＮＣプログラムをワーク加工手段５０に送ることに対応する。

オペレータからＮＣプログラムの実行を指示されると、ＮＣプログラム解析手段４０は変数確認用ＮＣプログラム２３を作成し、実行を指示されたＮＣプログラム名を書込む（ステップＳＡ０１）。この変数確認用ＮＣプログラム２３のファイル名には、例えば、実行を指示されたＮＣプログラム名に加工開始日時を追加した文字列を用いる。このようにすることで、オペレータから同一のＮＣプログラムを複数回実行する指示があっても、別々の変数確認用ＮＣプログラムが作成される。

このようにすると、例えば、オペレータがＯ１２３４というＮＣプログラムを２０１４年１２月１０日の１０時１０分３０秒と２０１４年１２月２０日の１５時３０分１０秒に実行すると、変数確認用ＮＣプログラム２３は実行するたびに別々に作成され、そのファイル名はそれぞれＯ１２３４＿２０１４１２１０＿１０１０３０とＯ１２３４＿２０１４１２２０＿１５３０１０となり、ファイル名が重複することなく保存される。

次に、ＮＣプログラム読取り手段３０は、実行するように指令されている実行用ＮＣプログラム２１に未解析のプログラム行があるかどうかを判断し（ステップＳＡ０２）、未解析のプログラム行がある場合には実行用ＮＣプログラム２１から１行を読取り（ステップＳＡ０３）、読み取った１行を変数置換手段４１に対して出力する。

変数置換手段４１は、ＮＣプログラム読取り手段３０から出力されたプログラム行を解析し、当該プログラム行に変数が含まれているか判定する（ステップＳＡ０４）。そして、ステップＳＡ０４において変数が含まれていると判断した場合には、変数値テーブル２２を参照して当該プログラム行に含まれる変数に該当する現在の変数値を取得し、解析したプログラム行に含まれる変数を取得した変数値により置換したプログラム行を生成し（ステップＳＡ０６）、変数を含まない形式にしてからワーク加工手段５０に出力する（ステップＳＡ１３）。また、変数置換手段４１は、置換生成したプログラム行をワーク加工手段５０に出力する一方で、変数確認用文字列作成手段４２に対して、ＮＣプログラム読取り手段３０から出力されたプログラム行、当該プログラム行に含まれる変数および該変数に該当する変数値とを出力する。

本発明の数値制御装置では、上記した変数置換手段４１の処理に加えて、更に、変数確認用文字列作成手段４２が変数置換手段４１経由で取得したプログラム行に含まれる変数及び変数に該当する変数値により１行分の変数確認用文字列を作成する処理を実行し（ステップＳＡ０５とステップＳＡ０７〜ステップＳＡ１１）、変数確認用ＮＣプログラム書込み手段４３が変数確認用文字列を変数確認用ＮＣプログラム２３に追記する形で書込む（ステップＳＡ１２）。以下に、変数確認用文字列作成手段４２による変数確認用文字列の作成方法を、代表的な３種類のカスタムマクロ変数指令を例にして説明するが、変数確認用文字列の作成方法は３種類に限定されるものでは無く、また、カスタムマクロ変数指令の種類に応じてオペレータが把握しやすい変数確認用文字列を作成するよう設計的な範囲で変更してもよい。

第１の作成方法は、「変数＝＜式＞」のように左辺の変数に右辺の＜式＞の演算結果を設定する指令の場合に行う（ステップＳＡ０７）。＜式＞には定数、変数、関数のいずれかが単独で指令されるか、またはこれらが加算（＋）、減算（−）、ＯＲ等の演算子により結合して指令される。この場合は、左辺には変数とコメント形式の＜式＞の演算結果により変数確認用文字列を作成し、右辺には＜式＞内の変数をその変数値に置換えた文字列とコメント形式の変数名により変数確認用文字列を作成する（ステップＳＡ０８）。

図４は第１の作成方法で実行用ＮＣプログラムから作成される変数確認用文字列の例を示す。図４では、指令文が「Ｎ４＃２０＝＃４０＋ＲＯＵＮＤ［＃４１］」であり、変数「＃４０」の変数値が３．０、かつ変数「＃４１」の変数値が１．８である場合の変換例を示している。このような場合、上記した変換ルールに則って、左辺の変数「＃２０」は文字列「＃２０（５．０）」に置換えられ、右辺の式「＃４０＋ＲＯＵＮＤ［＃４１］」は、文字列「３．０（＃４０）＋ＲＯＵＮＤ［１．８（＃４１）］」に置換えられる。結果として上記指令文から、変数確認用文字列「Ｎ４＃２０（５．０）＝３．０（＃４０）＋ＲＯＵＮＤ［１．８（＃４１）］」が作成される。なお、ＲＯＵＮＤ［］関数は引数を四捨五入した結果を返す関数である。

第２の作成方法は、条件分岐指令「ＩＦ［変数ＧＴ変数］ＧＯＴＯ８」などのように、条件式（［］で指令された部分を指す）で変数を使用する指令の場合に行う（ステップＳＡ０９）。この条件分岐指令は、左辺の変数が右辺の変数より大きいまたは等しい、という条件式が成立した場合にシーケンス番号８のブロックへジャンプし、条件式が成立しない場合はＮＣプログラムの動作に影響を与えない、という指令である。このような指令については、変数をその変数値に置換えた文字列とコメント形式の変数名により置換えた変数確認用文字列を作成する（ステップＳＡ１０）。

図５は第２の作成方法で実行用ＮＣプログラムから作成される変数確認用文字列の例を示す。図５では、指令文が「Ｎ５ＩＦ［＃２０ＧＴ＃３０］ＧＯＴＯ８」であり、変数「＃２０」の変数値が５．０、かつ変数「＃３０」の変数値が６．０の場合の変換例を示している。このような場合、上記した変換ルールに則って、条件式の左辺の変数「＃２０」は文字列「５．０（＃２０）」に置換えられ、右辺の変数「＃３０」は文字列「６．０（＃３０）」に置き換えられる。結果として、上記指令文から、変数確認用文字列「Ｎ５ＩＦ［５．０（＃２０）ＧＴ６．０（＃３０）］ＧＯＴＯ８」が作成される。

第３の作成方法は、「Ｙ＃１０」のように単純に変数の値を使用するワード指令の場合に行う。この場合は、変数をその変数値に置換えた文字列と、コメント形式の変数名により、変数確認用文字列を作成する（ステップＳＡ１１）。例えば、指令文が「Ｙ＃１０」であり、変数「＃１０」の変数値が２００．０の場合、上記指令文から、変数確認用文字列「Ｙ２００．０（＃１０）」が作成される。

第１から第３の作成方法で１行のプログラム行の解析が終了すると、変数確認用文字列作成手段４２が作成した１行分の変数確認用文字列を、当該文字列を変数確認用ＮＣプログラム書込み手段４３が変数確認用ＮＣプログラム２３に追記する形で書込む（ステップＳＡ１２）。

この後、再び実行するように指令されている実行用ＮＣプログラム２１に未解析のプログラム行があるかどうかを判定し（ステップＳＡ０２）、実行用ＮＣプログラム２１がある場合には実行用ＮＣプログラム２１から１行を読取り（ステップＳＡ０３）、変数確認用文字列の作成（ステップＳＡ０５、およびステップＳＡ０７からステップＳＡ１１）と、変数確認用文字列の変数確認用ＮＣプログラムへの書込み（ステップＳＡ１２）と、ワークの加工（ステップＳＡ１３）を繰り返す。実行用ＮＣプログラム２１に未解析のプログラム行が無い場合に、実行用ＮＣプログラム２１の実行は終了する。

なお、実行中の実行用ＮＣプログラム２１がサブプログラムを呼出す場合は、書込み中の変数確認用ＮＣプログラム２３に続けて書込むか、サブプログラム用に別の変数確認用ＮＣプログラム２３を作成するかを、オペレータがあらかじめ設定しておき、各機能手段はその設定に従って変数確認用ＮＣプログラム２３を作成する。

図６は本実施の形態における変数確認用ＮＣプログラムの作成例を示す図である。実行用ＮＣプログラム２１を実行すると、ＮＣプログラム解析手段４０により、変数確認用ＮＣプログラム２３が作成される。図６下に示す表は、実行用ＮＣプログラム２１で使用されている変数に対応する変数値がどのように変化するかを、ＮＣプログラムのシーケンス番号と共に示している。

実行中ＮＣプログラムのシーケンス番号Ｎ２とＮ４とＮ８の変数は、上記の第１の方法（ステップＳＡ０７、ステップＳＡ０８）で変数確認用ＮＣプログラム２３に書込まれる。同様にシーケンス番号Ｎ５の変数は上記の第２の方法（ステップＳＡ０９、ステップＳＡ１０）、シーケンス番号Ｎ３とＮ９の変数は上記の第３の方法（ステップＳＡ１１）で、それぞれ変数確認用ＮＣプログラム２３に書込まれる。

ここまで、カスタムマクロ変数を例として説明してきたが、変数確認用文字列作成手段４２は使用する変数の種類に応じて異なる動作をするように実装することができる。
例えば、数値制御装置の工具長補正機能では、ＮＣプログラムを作成した時に想定した工具長の値と、ＮＣプログラムを実行する時に使用する工具の工具長の値とのずれを工具長補正量テーブルに設定することにより、ＮＣプログラムを変更することなく工具長の値のずれを補正することができる。この工具長補正機能の指令方法の一例は、Ｇ４３コード（正方向）あるいはＧ４４コード（負方向）により工具長を補正する方向を指令し、かつＨコードにより工具長補正量テーブルに設定した番号を指令する方法である。

このような方法による指令が実行用ＮＣプログラム２１から読取った１行のプログラム行に含まれている場合、変数確認用文字列作成手段４２は、コメント形式のＧ４３コードあるいはＧ４４コードと、工具長を補正した後の軸の移動指令と、コメント形式の工具長補正量テーブルの設定番号により、変数確認用文字列を作成するようにすればよい。
例えば、指令文が「Ｇ４３Ｚ１００．０Ｈ２」であり、工具長補正量テーブルの設定番号２の値が０．５である場合、Ｚ軸の移動指令はＺ１００．０＋０．５＝Ｚ１００．５となるので、「（Ｇ４３）Ｚ１００．５（Ｈ２）」という変数確認用文字列を作成することで、オペレータは変数確認用ＮＣプログラムの該当行を一見するだけで工作機械の制御に用いられた変数の変数値を容易に把握することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより、その他の態様で実施することができる。
例えば、上記実施の形態では、実行用ＮＣプログラムの読み込みを１行（１ブロック）単位で行っているが、読み込む単位は本発明を適用する数値制御装置の仕様に合わせて設計的に変更することが可能である。

１０数値制御装置
２０記憶媒体
２１実行用ＮＣプログラム
２２変数値テーブル
２３変数確認用ＮＣプログラム
３０ＮＣプログラム読取り手段
４０ＮＣプログラム解析手段
４１変数置換手段
４２変数確認用文字列作成手段
４３変数確認用ＮＣプログラム書込み手段
５０ワーク加工手段
６０表示・入力機器

Claims

変数を含む実行用ＮＣプログラムに基づいて、ワークを加工する工作機械を制御する数値制御装置において、
前記実行用ＮＣプログラムの実行状況を示す変数確認用ＮＣプログラムを記憶するための変数確認用ＮＣプログラム記憶領域と、
前記実行用ＮＣプログラムを所定単位毎に順次読み取るＮＣプログラム読取り手段と、
前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムを解析するＮＣプログラム解析手段と、
前記ＮＣプログラム解析手段が解析した結果に基づいて前記工作機械を制御するワーク加工手段と、
前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムの実行時点で前記変数に割り当てられている変数値を逐次保持する変数値テーブルと、
を備え、
前記ＮＣプログラム解析手段は、変数置換手段、変数確認用文字列作成手段、変数確認用ＮＣプログラム書込み手段、を有し、
前記変数置換手段は、
前記変数値テーブルから取得される変数値に基づいて、前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムに含まれる変数を前記変数値に置換したプログラムを前記ワーク加工手段に出力すると共に、前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムと前記変数値テーブルから取得した変数値とを前記変数確認用文字列作成手段へ出力し、
前記変数確認用文字列作成手段は、
前記変数置換手段から入力された前記ＮＣプログラム読取り手段が読取った所定単位のプログラムと前記変数値テーブルから取得された変数値とに基づいて前記所定単位のプログラム内の前記変数に影響される指令に含まれる文字列を変数確認用文字列に置換し、
変数確認用ＮＣプログラム書込み手段は、
前記置換した前記所定単位のプログラムを前記変数確認用ＮＣプログラム記憶領域に記憶する、
ことを特徴とする数値制御装置。
前記変数確認用ＮＣプログラムは数値制御装置で実行可能であり実行用ＮＣプログラムと同等のワーク加工ができる、
ことを特徴とする請求項１に記載された数値制御装置。
前記変数確認用文字列は、前記変数を示す文字列、及び前記変数に割り当てられている変数値を示す文字列を含む、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。