JP6261613B2 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、加工プログラムを解析して、該加工プログラム中の指令を抽出するようにした工作機械の制御装置に関する。
ＮＣ装置によって制御される近時の工作機械では、入力される加工プログラムに従ってワークの加工が行われる。加工プログラムは公知のＧコード等で記述されており、過去の加工プログラムの再利用や他の工作機械での利用が図られている。
例えば、特許文献１には、最終的に現場で実加工に用いられるＮＣ加工プログラムから加工方法を分析して必要な加工条件を抽出し、これをＮＣプログラム作成時のデータベースに反映させることができるようにしたＮＣ加工システムおよび方法が記載されている。
国際公開第１９９８／０１９８２０号
特許文献１に記載のＮＣ加工システムおよび方法によれば、現場ノウハウ、テストカットあるいはシミュレーションによってのみ得られるプログラムの修正編集を含めた加工条件を確実に抽出してデータベース化することが可能となり、データベース作成に極めて有用な知識データベースを容易に構築することが可能となる。然しながら、上述したように、ＮＣプログラムはＧコード等で記述され一般的には非常に分かりにくいため、プログラムの事前チェックは、オペレーターの熟練と注意力に加え時間を要する作業である。
従って、特許文献１のＮＣ加工システムおよび方法のように、単にＮＣプログラムを解析してデータベース化しただけでは、加工プログラム（ＮＣプログラム）中に記載された主軸回転速度、切削送り速度、座標系、工具の種類等が正しくプログラムされているのか、或いは、設定に漏れがないのか、設定値が正しいのか、通常のオペレーターが事前にチェックすることは非常に困難である。
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、オペレーターが、加工内容を容易に理解し、加工プログラムの設定の過誤を容易に発見し、加工プログラムを修正できるようにした工作機械の制御装置を提供することを目的としている。
上述の課題を解決するために、本発明によれば、加工プログラムに基づいて工作機械を制御する制御装置において、入力された加工プログラムを解析するプログラム解析部と、前記プログラム解析部で解析した解析結果に基づいて、各工程を前記加工プログラムの実行順に並べ、前記加工プログラム中の工具交換の指令であるか否かを判定して工具交換毎に、または前記加工プログラムの中の加工面の角度に変化させる指令であるか否かを判定して加工面変更毎に段落分けした工程表を作成する工程表作成部と、前記工程表作成部で作成した工程表を表示する表示部とを具備する工作機械の制御装置が提供される。
本発明によれば、加工プログラムを解析し、解析結果に基づいた工程表を表示するようにしたので、オペレーターが、加工内容を容易に理解し、加工プログラムの設定の過誤を容易に発見し、加工プログラムを修正できるようになる。
本発明による工作機械の制御装置の一例を示すブロック図である。 工程表作成方法を説明するためのフローチャートである。 工程表作成方法を説明するためのフローチャートである。 工程表作成方法を説明するためのフローチャートである。 工程表作成方法を説明するためのフローチャートである。 図１の制御装置の表示部に表示される工程表の一例である。 図３Ａの工程表の詳細を示す図である。 図１の制御装置の表示部に表示されるプレビューウィンドウの一例である。 図１の制御装置の表示部に表示される使用工具データの一例である。 図１の制御装置の表示部に表示される使用工具一覧表の一例である。 図１の制御装置の表示部に表示される座標系設定画面の一例である。 図１の制御装置の表示部に表示される使用座標系一覧表の一例である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１において、本発明の実施形態による工作機械２０の制御装置１０は、工作機械２０のＮＣ装置を含む構成とすることができ、入力部１２、読取解釈部１４、補間部１６、サーボ制御部１８、プログラム解析部２２、記憶部２４、工程表作成部２６および表示部２８を具備している。入力部１２は、ＬＡＮのようなネットワーク手段、キーボード、タッチパネル等より構成することができる。表示部２８は、工作機械２０のＮＣ装置に付属しているディスプレイによって構成することができる。
入力部１２へは加工プログラム３０、工具データ３２、ワークデータ３４が入力される。加工プログラム３０は例えばＣＡＭシステムによって生成することができる。工具データ３２は、エンドミル、ドリル、タップのような工具の種類、工具半径、工具長、刃数のような工具の情報を各工具の工具番号に関連付けてデータ化したものである。工具データ３２は、工場内で用いられる全ての工具についてサーバー内に格納しておき該サーバーからＬＡＮ経由で入力部１２へ送出したり、或いは、ＣＡＭオペレーターまたは工作機械２０のオペレーターによって手入力したりすることができる。ワークデータ３４は、加工プログラム３０に従って加工されるワークのどの面のどの点を原点とするかのワーク座標系データである。ワークデータ３４は、ＣＡＤシステム（図示せず）からＬＡＮ経由で入力部１２へ送出したり、或いは、ＣＡＭオペレーターまたは工作機械２０のオペレーターによって手入力したりすることができる。
入力部１２へ入力された加工プログラム３０は、矢印１２ａで示すように、読取解釈部１４へ出力され、読取解釈部１４は、この加工プログラムを読取り解釈して動作指令１４ａを出力する。この動作指令は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の送り量と送り速度とを含んでいる。読取解釈部１４が出力した動作指令１４ａは補間部１６へ送出される。
補間部１６は、受け取ったＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の動作指令１４ａを補間関数に基づいて補間演算し、送り速度に合ったＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置指令（パルス位置指令）１６ａをサーボ制御部１８に出力する。サーボ制御部１８は、受け取ったＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各位置指令１６ａから工作機械２０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸を駆動するための電流値１８ａが、工作機械２０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のサーボモータ（図示せず）に出力される。
加工プログラム３０は、また、矢印１２ｂで示すように、プログラム解析部２２へ送出される。プログラム解析部２２では、Ｇコード等で記載されている加工プログラムが解析され、矢印２２ａで示すように、加工プログラムが１ワード毎に工程表作成部２６へ送出される。また、工程表作成部２６へは、矢印１４ｂで示すように、読取解釈部１４から実行中のプログラムブロックの情報が送出される。工程表作成部２６は、プログラム解析部２２から１ワード毎に読み取った加工プログラムと、記憶部２４からの工具データとに基づいて、工程表を作成する。該工程表は表示部２６に表示される。
図３Ａを参照すると、表示部２８に表示される工程表の一例が図示されている。図３Ａにおいて、ウインドウ１００は、工程表の領域１０２と加工プログラムの領域１０４とを含んでいる。工程表と加工プログラムとを同時に表示することにより、オペレーターは工程表と加工プログラムとを同時に参照して、加工プログラム中の間違いを見つけやすくなる。また、工程表の一部をポインティングデバイスやカーソルまたはタップして選択することによって、加工プログラムの該当箇所がハイライト等で表示され、カーソルが加工プログラムの該当箇所に移動する。更に、加工プログラム実行中は、読取解釈部１４からの実行中のプログラムブロック情報に基づいて現在実行されている工程を強調表示する。これにより、工程表と実際の加工プログラムとの対応が容易に理解できる。
図３Ｂを参照すると、領域１０２に表示される工程表の全体が示されている。本例において、工程表２００は、加工プログラム中の各工程を実行順に並べて作成されており、工具交換または加工面変更毎に段落分けされている。工程表２００は、また、工具の種類２０２、サブプログラム２０４、加工面角度２０６、座標系指定２０８、主軸回転速度２１０、切削送り速度２１２、工具長補正値２１４、工具径補正値２１６の項目を含んでいる。
図３Ｂでは、工具の種類２０２として、１：フェースミル、２：ドリルおよび３：エンドミルが示されている。サブプログラム２０４の詳細は、参照符号２０４ａにて示す部分に記載されている。更に、図３Ｂの例では、加工面角度２０６としてＡ軸、Ｃ軸の回転送り軸の角度０．０°が示され、通常Ｇ５４〜Ｇ５９のコードで指示されるワーク座標系指定２０８としてＧ５４、Ｇ５５、Ｇ５６が示され、主軸回転速度２１０として、４０００（１／ｍｉｎ）、６０００（１／ｍｉｎ）、８０００（１／ｍｉｎ）が示され、切削送り速度２１２として２４００（ｍｍ／ｍｉｎ）、エラー、１２０００（ｍｍ／ｍｉｎ）が示され、工具長補正値２１４として８０．１２３４（ｍｍ）、２３４．５６７８（ｍｍ）、１１１．２２２２（ｍｍ）が示され、工具径補正値２１６として６２．５（ｍｍ）、４．０（ｍｍ）が示されている。エラー表示は、該当する値が加工プログラム中に記載されていないことを意味している。
図３Ａの工程表１０２を作成するプログラムは、制御装置１０の加工データを管理するプログラムのサブルーチンとして構成することができるので、工程表１０２を加工データと関連付けて保存することによって、この工程表１０２を後日再利用する際に、例えば図３Ｃに示すようなプレビューウィンドウとして表示することによって、加工プログラムの内容を容易に理解することが可能となる。一例として図３Ｃに示す加工データ管理のプレビューウィンドウ３００は、工程表を表示する領域３０２と加工プログラムのファイル名を列挙して表示する領域３０４とを含み、領域３０４内の任意のプログラム名をクリックまたはタップすることによって、該加工プログラムに対応した過去に作成した工程表が領域３０２に表示される。
図３Ｂに示した工程表２００は、工具の種類２０２、サブプログラム２０４、加工面角度２０６、座標系指定２０８、主軸回転速度２１０、切削送り速度２１２、工具長補正値２１４、工具径補正値２１６を含んでいたが、これらの項目のうち特定の項目のみを表示するようにしてもよい。例えば、図４Ａに示すように、特定の加工プログラムで使用される工具のみのデータが表示するようにできる。図４Ａの例では、加工プログラムＯ３００で使用する工具の工具番号４００、工具ポットの有無４０２、工具の種類４０４、工具径４０６、工具長４０８、刃数４１０が表示されている。このように、特定の加工プログラムで用いる工具に関連したデータのみを表示することによって、設定ミスを低減できる。更に、特定の１つの加工プログラムではなく、図４Ｂに示すように、実行する可能性のある複数の加工プログラムで使用される工具の全てを抽出して一覧表示するようにもできる。図４Ｂの例では、プログラム番号５００に対して使用する工具の番号５０２−１〜５０２−１４が○印で示されている。これによって、使用する可能性のある工具を過誤により工具マガジンから取り出してしまうことが防止可能となる。
更に、図５Ａに示すように、特定の加工プログラムで使用される座標系のみを表示するようにしてもよい。図５Ａの例では、プログラム番号Ｏ１００の加工プログラムで用いられるワーク座標系指令Ｇ５４、Ｇ５５、Ｇ５４．１の定義が表示されている。このように、特定の加工プログラムで用いる座標系のみを表示することによって、設定ミスを低減できる。更に、特定の１つの加工プログラムではなく、図５Ｂに示すように、実行する可能性のある複数の加工プログラムで使用される座標系の全てを抽出して一覧表示するようにもできる。図５Ｂの例では、ワーク座標系指令Ｇ５４およびＧ５４．１が加工プログラムＯ１００とＯ２００で重複していることを示している。そうした場合に、ワーク座標系指令が複数の加工プログラムで重複している旨の警告６００を表示するようにできる。これによって、過誤により座標系を重複して使用してしまうことが防止可能となる。
以下、図２Ａ〜図２Ｄのフローチャートを参照して、工程表の作成方法を説明する。
工程表作成プログラムが起動すると（ステップＳ１０）、先ず、工程表作成部２６がプログラム解析部２２から加工プログラムの１ワードを読み取る（ステップＳ１２）。次いで、ステップＳ１４〜ステップＳ２６で、この１ワードが工具番号、主軸回転速度、切削送り速度、加工面割出し、工具長補正量、工具径補正量、傾斜面指定の何れかであるかが判定される。前記１ワードが工具番号、主軸回転速度、切削送り速度、加工面割出し、工具長補正量、工具径補正量、傾斜面指定の何れかである場合、つまりステップＳ１４〜ステップＳ２６の何れかでＹｅｓの場合、指令値がメモリーの所定領域に保存または格納され（ステップＳ２８）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
ステップＳ１４〜ステップＳ２６の何れもＮｏの場合、ステップＳ３０において、前記１ワードがサブプログラムの呼び出し指令であるか否かが判定される。前記１ワードがサブプログラムの呼び出し指令である場合（ステップＳ３０でＹｅｓの場合）、工程表にサブプログラムの指令値が書き出され（ステップＳ３４）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードがサブプログラムの呼び出し指令でない場合（ステップＳ３０のでＮｏの場合）、ステップＳ３２において、前記１ワードがワークの座標系指定の指令であるか否かが判定される。前記１ワードがワークの座標系指定の指令である場合（ステップＳ３２でＹｅｓの場合）、工程表にワークの座標系指定の指令値が書き出され（ステップＳ３４）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードがワークの座標系指定の指令でない場合（ステップＳ３２でＮｏの場合）、ステップＳ３４において、前記１ワードが工具交換指令であるか否かが判定される。前記１ワードが工具交換指令である場合（ステップＳ３４でＹｅｓの場合）、前記メモリー領域に工具番号の値が格納されているか否かが判定される（ステップＳ３６）。ステップＳ３６において、前記メモリー領域に工具番号が格納されていない場合（ステップＳ３６でＹｅｓの場合）、工程表に警告（エラー）が表示される（ステップＳ４０）。工具番号が前記メモリー領域に格納されている場合（ステップＳ３６でNoの場合）、メモリーに格納されている値（工具番号）が工程表に書き込まれ、該メモリー領域がクリアされ（ステップＳ３８）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードが工具交換指令でない場合（ステップＳ３４でＮｏの場合）、ステップＳ４２において、前記１ワードが主軸起動指令であるか否かが判定される。前記１ワードが主軸起動指令である場合（ステップＳ４２でＹｅｓの場合）、所定のメモリー領域に主軸回転速度の値が格納されているか否かが判定される（ステップＳ４４）。ステップＳ４４において、前記メモリー領域に主軸回転速度が格納されていない場合（ステップＳ４４でＹｅｓの場合）、工程表に警告（エラー）が表示される（ステップＳ４６）。工具番号が前記メモリー領域に格納されている場合（ステップＳ４４でＮｏの場合）、メモリーに格納されている値（主軸回転速度）が工程表に書き込まれ、該メモリー領域がクリアされ（ステップＳ３８）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードが主軸起動指令でない場合（ステップＳ４２でＮｏの場合）、ステップＳ４８において、前記１ワードが工具長補正指令であるか否かが判定される。前記１ワードが工具長補正指令である場合（ステップＳ４８でＹｅｓの場合）、所定のメモリー領域に工具長補正値が格納されているか否かが判定される（ステップＳ５０）。ステップＳ５０において、前記メモリー領域に工具長補正値が格納されていない場合（ステップＳ５０でＹｅｓの場合）、工程表に警告（エラー）が表示される（ステップＳ５２）。工具長補正値が前記メモリー領域に格納されている場合（ステップＳ５０でＮｏの場合）、メモリーに格納されている値（工具長補正値）が工程表に書き込まれ、該メモリー領域がクリアされ（ステップＳ３８）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードが工具長補正指令でない場合（ステップＳ４８でＮｏの場合）、ステップＳ５４において、前記１ワードが工具径補正指令であるか否かが判定される。前記１ワードが工具径補正指令である場合（ステップＳ５４でＹｅｓの場合）、所定のメモリー領域に工具径補正値が格納されているか否かが判定される（ステップＳ５６）。ステップＳ５６において、前記メモリー領域に工具径補正値が格納されていない場合（ステップＳ５６でＹｅｓの場合）、工程表に警告（エラー）が表示される（ステップＳ６０）。工具径補正値が前記メモリー領域に格納されている場合（ステップＳ５６でＮｏの場合）、メモリーに格納されている値（工具径補正値）が工程表に書き込まれ、該メモリー領域がクリアされ（ステップＳ５８）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードが工具径補正指令でない場合（ステップＳ５４でＮｏの場合）、ステップＳ６２において、前記１ワードが傾斜面割出し指令であるか否かが判定される。前記１ワードが傾斜面割出し指令である場合（ステップＳ６２でＹｅｓの場合）、所定のメモリー領域に傾斜面指定値が格納されているか否かが判定される（ステップＳ６４）。ステップＳ６４において、前記メモリー領域に傾斜面指定値が格納されていない場合（ステップＳ６４でＹｅｓの場合）、工程表に警告（エラー）が表示される（ステップＳ６６）。傾斜面指定値が前記メモリー領域に格納されている場合（ステップＳ６４でＮｏの場合）、メモリーに格納されている値（傾斜面指定値）が工程表に書き込まれ、該メモリー領域がクリアされ（ステップＳ５８）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードが傾斜面割出し指令でない場合（ステップＳ６２のでＮｏの場合）、ステップＳ６８において、前記１ワードが切削モード切換指令であるか否かが判定される。前記１ワードが切削モード切換指令ではない場合（ステップＳ６８でＮｏの場合）、ステップＳ７０で前記１ワードがプログラム終了指令であるか否かが判定される。プログラム終了指令である場合（ステップＳ７０でＹｅｓの場合）、工程表作成プログラムは終了し（ステップＳ７２）、プログラム終了指令ではない場合（ステップＳ７０Ｎｏの場合）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードが切削モード切換指令である場合（ステップＳ６８でＹｅｓの場合）、ステップＳ７４において早送りモードから切削送りモードへの変更指令であるか否か判定される。前記１ワードが早送りモードから切削送りモードへの変更指令ではない場合（ステップＳ７４でＮｏの場合）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
前記１ワードが早送りモードから切削送りモードへの変更指令である、つまり切削開始が指令されている場合（ステップＳ７４でＹｅｓの場合）、加工面の角度に変化があれば加工面の角度情報を工程表に書き込む（ステップＳ７６）。次に、切削送り速度が所定のメモリー領域に格納されているか否かが判定される（ステップＳ７８）。ステップＳ７８で前記メモリー領域に切削送り速度が格納されていない場合（ステップＳ７８でＹｅｓの場合）、工程表に警告（エラー）が表示され（ステップＳ８２）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。ステップＳ７８で前記メモリー領域に切削送り速度が格納されている場合（ステップＳ７８でＮｏの場合）、切削送り速度が工程表に書き込まれ（ステップＳ８０）、フローはステップＳ１２へ帰還して加工プログラムの次の１ワードが読み込まれる。
図３Ａの工程表は、使用工具を基準として表示されており、「どの工具で、どの加工プログラムを使用して、どの加工面のどの座標系で、どのような加工条件で」加工しているのかが明確になる。また工程表を工具を基準とするのではなく、加工面を基準として表示することによって、「どの加工面を、どの工具を使用し、どの加工プログラム使用し、どのような加工条件で」加工するのかが明確になる。
既述したように、必要なプログラム関連情報が加工プログラム中に記載されていなかったり、呼び出される場所にサブプログラムが存在しない場合に警告（エラー）を表示することによって、加工プログラムの修正が容易になる。
１０ 制御装置
１２ 入力部
１４ 読取解釈部
１６ 補間部
１８ サーボ制御部
２０ 工作機械
２２ プログラム解析部
２４ 記憶部
２６ 工程表作成部
２８ 表示部
３０ 加工プログラム
３２ 工具データ
３４ ワークデータ

Claims (4)

  1. 加工プログラムに基づいて工作機械を制御する制御装置において、
    入力された加工プログラムを解析するプログラム解析部と、
    前記プログラム解析部で解析した解析結果に基づいて、各工程を前記加工プログラムの実行順に並べ、前記加工プログラム中の工具交換の指令であるか否かを判定して工具交換毎に、または前記加工プログラムの中の加工面の角度に変化させる指令であるか否かを判定して加工面変更毎に段落分けした工程表を作成する工程表作成部と、
    前記工程表作成部で作成した工程表を表示する表示部と、
    を具備することを特徴とした工作機械の制御装置。
  2. 前記工作機械の制御装置は入力部を更に具備しており、該入力部に前記加工プログラムが、工具データおよびワークデータと共に入力される請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記工程表は、工具の種類、サブプログラム、加工面角度、座標系指定、主軸回転速度、切削送り速度、工具長補正値、工具径補正値に関する情報を含む請求項１に記載の制御装置。
  4. 前記加工プログラム中に記載されている指令と、前記工具の種類、サブプログラム、加工面角度、座標系指定、主軸回転速度、切削送り速度、工具長補正値、工具径補正値に関する情報とが矛盾する場合に、前記工程表中にエラー表示をするようにした請求項３に記載の制御装置。
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