JPWO2002032601A1

JPWO2002032601A1 - Spring manufacturing system

Info

Publication number: JPWO2002032601A1
Application number: JP2002535828A
Authority: JP
Inventors: 蜂谷　智章; 高橋　宏近; 中山　真志; 駒澤　雄一; 夏目　季佳; 大林　栄次
Original assignee: Asahi Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Asahi Seiki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: JP3947466B2; WO2002032601A1

Abstract

ばね製造システムであって、指令データに従い、クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置と、前記ばね加工装置に出力するための指令データを作成するためのデータ作成部とを有し、当該データ作成部は、画面表示手段と、加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を格納する格納手段と、加工形状要素の選択入力手段と、選択された加工形状要素のパラメータ入力手段と、入力された加工形状要素及びそのパラメータを、前記格納手段に格納された変換規則を用いて動作プログラムに変換する変換手段と、動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力するための出力手段とを有することを特徴とする。A spring manufacturing system, comprising: a spring working device for forming a spring by abutting a tool against a wire fed from a quill according to command data; and data for creating command data for output to the spring working device. A creating unit, the data creating unit includes a screen display unit, a storage unit that stores a conversion rule between a processing shape element and an operation sequence, a selection input unit of the processing shape element, and a selected processing shape element. Parameter input means, conversion means for converting the input machining shape element and its parameters into an operation program using the conversion rules stored in the storage means, and command data corresponding to the operation program to the spring processing apparatus. And output means for outputting the output.

Description

技術分野
本発明は、線細工ばねを自動加工するための加工プログラムの製作が容易なばね製造システムに関する。
背景技術
線細工ばねは、ばね線材を冷間で種々の形状に塑性加工して得られるもので、ＪＩＳ規格などで規定されているコイル状に形成された引張りあるいは圧縮バネのほか、その目的、用途に応じた各種寸法、形状および各形状の組合わせに形成される。
この種の線細工ばねを加工するためのばね成型機には、一般的なＮＣコントローラが使用される。
ＮＣコントローラに加工手順をプログラムするには、一般の切削機械では、ＣＡＤなどの支援システムがあり、形状とパラメータ指示だけでその形状に切削加工できるが、ばねの場合には、三次元幾何形状が複雑に絡まったものであり、またこのためばね成型機では、直交軸が主体の一般的工作機械と異なり、回転軸が多く該種プログラム方法は適用できないものとされていた。
従って、ばねの製造の場合には、従来では、ＧコードというＮＣコントローラに特有のプログラミング言語を利用するのが通常であり、実質的にこれ以外の選択肢は無かった。
Ｇコードは、アドレスと称される１文字の英字とそれに付加される数値を組み合わせてコントローラへの指令を表現する。アドレスと数値を併せたものをワードと称する。デイメンジョンワードと呼ばれるワードは、軸名称（Ｘ、Ｙ、Ｚ・・・）をアドレスに持つワードであり、その軸への移動指令として解釈される。
軸の移動以外に、準備機能および補助機能がある。
準備機能は、Ｇをアドレスに持つワードであり、数値に応じて様々な動作の仕方をコントローラに指示する。例えば、Ｇ００は早送り、Ｇ０１は直線補間による加工、Ｇ０２は反時計まわりの円弧補間による加工、Ｇ０３はＧ０２と逆に時計回りの円弧補間による加工、Ｇ０４は時間待ち、Ｇ９０は絶対位置指令モード、Ｇ９１は相対移動距離指令モード、等々であり、これらはＧコードの呼称の元となったワードであり、頻繁に使用される。
また、補助機能は、Ｍをアドレスに持つワードであり、数値に応じて各種の補助的な機能の実行をコントローラに指示する。補助機能の実行は、外部のシーケンサ等で行われる場合が多く、その際コントローラは、Ｍの後の数値をそのままで、もしくはＢＣＤコード等にデコードして、デジタル出力ポートに出力するだけである。
なお、一般的なＮＣコントローラをそのまま使用するのでなく、ばね成型機向けにカスタマイズされたコントローラを使用することもあるが、Ｇコードによるプログラム方式には変わりが無く、もっぱらばね成型機という特定の機械を制御することを目的として、新しい準備機能を追加してアドレスＧに付加する数値を割り当てるだけであり、モード指定の準備機能をアドレスＧと何らかの数値で、書くことはやはり人間の作業者が行わなければならない。
以上のごとく、Ｇコードによるプログラムは、人間にとっては意味の無い数値の組み合わせで表現され、またプログラム言語としての機能が低く、例えば、変数を使った計算や条件分岐ができない。
よって、Ｇコードをそのまま使用したプログラミングは、作業者にとって大きな負担である。
Ｇコードを生成するブリブロセッサを作れば、人間がプログラミングに使用するのはＧコードで無くても良いように出来るが、Ｇコードの構文は構造化されていないため、プリプロセッサの作成および改造が難しいなどの欠点があった。
なお、ばね形状の雛型を多く用意しておき、そのばね形状を選択した上でパラメータを入力することにより特定の形状のばね成形を可能とすることは比較的容易である。しかし、この方法では、雛型にないばね形状を自由に作成することができない。
そこで、本発明は、感覚的に分りやすい入力により、かつ柔軟に、ばね加工のプログラミングができるシステム及び方法を提供することを目的とする。
発明の開示
請求の範囲１記載の発明は、
ばね製造システムであって、
指令データに従い、クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置と、
前記ばね加工装置に出力するための指令データを作成するためのデータ作成部とを有し、
当該データ作成部は、
画面表示手段と、
加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を格納する格納手段と、
加工形状要素の選択入力手段と、
選択された加工形状要素のパラメータ入力手段と、
入力された加工形状要素及びそのパラメータを、前記格納手段に格納された変換規則を用いて動作プログラムに変換する変換手段と、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力するための出力手段と
を有することを特徴とするばね製造システムである。
本発明は、「ばね」は複数の加工形状要素の集合体、例えば曲げ、コイリングなどを連続的につなげたものであり、各加工形状要素は、複数の幾何要素、例えば曲げであるなら、曲げ角度、曲げＲと繰出し長さの集合体であり、加えて、各幾何要素は各軸のツールの動作に対応するものであるから、前記幾何要素の集合体を一つのユニットとして各加工要素を構築できることに着眼し、作りたいばねの形状と、この形状に係わる各加工形状要素の寸法等のパラメータを入力することで、最終的に加工指令データを作成できるようにしたばね製造システムを提供するものである。
前述のように、加工形状要素とは、動作シーケンスに変換可能な複数の幾何要素の集合体を意味する。たとえば、曲げ成形、コイリング、テーパコイリング、ワイヤ送りなど、適宜定義可能である。
これら加工形状要素及びパラメータを順次指定していることで、さまざまな形状のばねが製造可能となる。
このために、前記のような加工形状要素をあらかじめ規定しておき、制御手段において選択入力可能としておく。加工形状要素と動作シーケンスとの対応は変換規則の格納手段に格納される。この場合の格納手段とは、このような加工形状要素と動作シーケンスとの対応規則の格納部分を意味するのみであり、まとまった領域を１箇所に確保することは必要としない。
加工形状要素の選択入力手段及びパラメータ入力手段において入力されたばね形状のデータは、データ作成部の変換手段において動作プログラムに変換される。ここにいう動作プログラムとは動作シーケンスに対応するプログラムであり、ばね加工装置に出力する指令データそのものでもよいし、人が認識可能な段階におけるプログラムでもよい。後者の場合には、さらにこれをばね加工装置が判別可能な指令データに変換することになる。
そして、この動作プログラムに対応する指令データがばね加工装置に対し出力される。ここにいうばね加工装置とは、指令データを入力することによりこれに対応した動作が可能なＮＣ等のばね加工装置である。
以上により柔軟なばね製造が可能となる。
請求の範囲２記載の発明は、
加工形状要素の選択入力手段及びパラメータ入力手段が、
ディスプレイ上に表示される表形式の入力欄の形式を有し、
かつパラメータ入力の際には、選択された加工形状要素に必要なパラメータ要素のみが入力可能とされる
ことを特徴とする請求の範囲１記載のばね製造システムである。
表形式の入力を可能とすることで、感覚的に容易でかつ明快な入力が可能となる。また、当該加工形状要素に必要なパラメータのみの入力を可能とすることで、ユーザが該当する加工形状要素のパラメータ位置を探したり、その加工形状要素に不要な数値入力を間違えて行うことを防止できる。
請求の範囲３記載の発明は、
選択入力された加工形状要素とパラメータの示すばね形状を連続的にグラフィック表示するグラフィック表示手段を有する
ことを特徴とする請求の範囲１又は請求の範囲２記載のばね製造システムである。
入力されている加工形状要素に対応するグラフィック表示がなされることで、ユーザが、現在入力しているばねの形状を感覚的に確認しつつ数値入力することが可能となる。
請求の範囲４記載の発明は、
前記データ作成部が動作プログラムの編集手段を有する
ことを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれか記載のばね製造システムである。
動作プログラムを編集することを可能とすることで、形状の微調整等、細かな設定が可能となる。
請求の範囲５記載の発明は、
前記データ作成部が動作プログラムの実行可否判断手段を有する
ことを特徴等する請求の範囲１乃至請求の範囲４のいずれか記載のばね製造システムである。
入力された加工形状要素とパラメータから生成された動作プログラムは、現実には実行不可能である場合が存するので、これをチェックするものである。
請求の範囲６記載の発明は、
クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置を動作させるためのソフトウェアであって、
加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を示す変換テーブルを有し、
加工形状要素を選択入力するステップ、
選択された加工形状要素のパラメータ入力するステップ、
選択された加工形状要素及びそのパラメータを前記変換テーブルを用いて動作プログラムに変換するステップ、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力するステップを有することを特徴とするソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲７記載の発明は、
加工形状要素のパラメータ入力手段が、
加工形状要素及びパラメータを表形式で表示し、
かつパラメータ入力の際には選択された加工形状要素に必要なパラメータ要素のみが入力可能とされる
ことを特徴とする請求の範囲６記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲８記載の発明は、
選択入力された加工形状要素とパラメータの示すばね形状を連続的にグラフィック表示する
ことを特徴とする請求の範囲６又は請求の範囲７記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲９記載の発明は、
動作プログラムの編集が可能である
ことを特徴とする請求の範囲６乃至請求の範囲８のいずれか記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲１０記載の発明は、
動作プログラムの実行可否判断をするステップを有する
ことを特徴とする請求の範囲６乃至請求の範囲９のいずれか記載のソフトウェアを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
請求の範囲１１記載の発明は、
動作シーケンスに変換可能な加工形状要素をあらかじめ定義しておくことにより、クイルから繰出される線材に工具を衝合させてばねを成形するばね加工装置の動作プログラム作成方法であって、
加工形状要素を選択する手順、
選択された加工形状要素のパラメータを入力する手順、
前記選択された加工形状要素及びそのパラメータとを動作プログラムに変換する手順、
動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力する手順、を有することを特徴とするばね加工装置のプログラム作成方法である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
第１図は、本発明の全体構成を示すシステム図である。図において、１はばね加工装置、２はデータ作成部である。
ばね加工装置１は、ワイヤＷの供給用クイル１０１の周囲に切断折曲げ用の複数のツールユニット１０２をクイル１０１に向けて進退可能に放射状配置し、またクイル１０１の対向位置に左右巻回および折曲げ用の複数のツールを設けた工具保持板１０３を進退可能に配置した多軸加工機であり、クイル１０１より供給されたワイヤＷをプログラム内容に従って加工するものである。
このばね加工装置１は、例えば８軸のツールを有し、各軸は以下の軸記号と動作との関係が設定されている。
Ｚ軸・・・ワイヤ送り、
Ｃ軸・・・カットオフ、
Ｉ軸・・・クイル、
Ｗ軸・・・ユニット進退、
Ｕ軸・・・ユニット旋回、
Ｋ軸・・・ツール回転、
Ｙ軸・・・サーボスライド、
Ｘ軸・・・カーリング。
データ作成部２は、画面表示手段２０１を含む。これは通常はディスプレイにより実現される。
また、データ作成部は、変換規則格納手段２０２、加工形状要素の選択入力手段２０３、パラメータ入力手段２０４、動作プログラムへの変換手段２０５、指令データへのコード化手段２０６、指令データ出力手段２０７を有する。これらは通常コンピュータ装置及びそのソフトウェアにより実現される。
変換規則格納手段２０２は、加工形状要素と動作シーケンスとの変換規則を格納する。
そして、データ作成部における、ばね加工データ作成のためのソフトウェアが起動されると、加工形状要素選択の入力手段２０３による加工形状要素を選択入力するステップ、及びパラメータ入力手段２０４による、選択された加工形状要素のパラメータ入力するステップを繰り返し経て、ユーザによるばね形状の入力が行われる。その際、加工形状要素とこれに対応するパラメータが入力される都度、動作プログラムへの変換手段２０５によって、選択された加工形状要素及びそのパラメータが動作プログラムに変換される。この際、前記変換規則格納手段２０２に格納されている変換規則が使用される。これらステップを繰り返すことにより、ユーザが求めるばね形状を加工するための動作プログラムが作成されていく。
本実施例においては動作プログラムはユーザが認識しやすい表形式の数値とされているため、動作プログラムは作成された後、指令データへのコード化手段２０６により、ばね加工装置が認識可能な指令データに変換される。そして、指令データ出力手段２０７により、動作プログラムに対応する指令データをばね加工装置に対し出力される。
このように、ユーザが対話形式により、加工形状要素をマウス等で指定し、さらに表示画面に沿ってパラメータ入力のために数値のキー入力を順次繰返すことで、その数値入力に応じたステップ毎の駆動プログラムが生成され、実行キーを押すことで、プログラム内容に沿ってばね加工装置１を駆動し、これにより所要形状のばねの製造が可能となる。また、プログラム内容が実行不可の内容を含んでいる場合には、警告が発生するとともに、実行不可能となる。
次に、以上の動作を実現するためのソフトウェアの表示内容と、操作について第２図以下の図面を用いて説明する。
先ず、第２図は、該当ソフトウェアを起動したばかりの初期画面を示し、この初期画面は、通常のウィンドウズ画面と同様に、表示画面の上部にメニューバーやタイトルバー、ツールバーなどを表示し、その内側上段左に加工形状要素及びパラメータを入力・表示するための表（以下、「第１の表」という）１０が表示されている。さらに右に加工形状要素の説明を表示するヘルプ・グラフィックス１２が表示され、下段に動作プログラムを表形式で表示するための表（以下、「第２の表」という）１４が表示されている。
このうち第１の表１０は、オペレータが実際に加工形状要素を指定しつつ数値入力により寸法を指定するもので、加工手順に沿って縦軸左側にステップ番号０１、０２、０３・・・を縦列表示し、横軸上部に指令内容およびこれに関連する送り長さ、成形方向、曲げＲ、曲げ角度、ＯＤ（ｓ）、ＯＤ（Ｅ）、巻数、正逆ＬＲ、芯金ＬＲ、巻センサーなどの項目を横列表示し、これら縦横で囲われた、内側を記載欄として縦横の罫線で仕切っている。
ヘルプ・グラフィックス１２には、前記クイル１０１の側面図および正面図および加工形状要素のパラメータが表示され、この表示は加工形状要素の選択毎に変更表示される。
第２の表１４は、第１の表１０に関連する実際の軸の駆動番号００１、００２、００３・・・を縦軸として左側に縦列表示し、ラベル、完全同期、速度、および１軸から８軸までの表示とその下に軸名、ホームポジションＨＰを表示上部に横列表示し、これら縦横で囲われる内部を縦横の罫線で仕切ったもので、上段の第１の表１０に入力がなされると、変換操作後各ステップ毎の各軸の動作と移動距離に自動変換して表示を行う。
各表１０、１４は画面の右側縦方向に沿って水平／垂直のスクロールバーを表示し、カーソルによる移動が可能となっている。
以上の初期画面から、ユーザが新規作成を選択すると対話ボックス１８が開き、ここで新規作成時におけるプログラム名の入力をおこなう。
その後、第２図に示すように加工形状要素の選択待ち状態となる。
加工形状要素は、上から順に「フォーミング（１）」、「送り曲（１）」、「コイル（１）」、「テーパコイル（１）」、「Ｂフォーミング（１）」、「フォーミング（２）」、「送り曲（２）」、「コイル（２）」、「テーパコイル（２）」、「Ｂフォーミング（２）」、「ワイヤ」からなるもので、線細工ばねの加工に必要なコマンドを含んでいる。
以上の加工形状要素は動作シーケンスとの変換規則に従って動作プログラムに変換されるが、この変換規則の例を以下に示す。
フォーミング（曲げ成形）
［条件１．］この成形直前に、コイリング（テーパコイルを含む）がない場合。
（１）ワイヤ送り
（２）クイル＋ユニット旋回＋ツール回転（ツールＦのスタート位置）
※以上は前位置から方向データにより近道での回転
（３）ユニット進退（前進）
（４）ツール回転（ツールイン）・・・曲げ
（５）ユニット進退（後退）・・・ホームポジション復帰
［条件２．］この成形直前に、コイリング（テーパコイルを含む）がある場合。
（１）ワイヤ送り＋（１／２コイル径相当分）余分送り
（２）クイル＋ユニット旋回＋ツール回転（ツールＦのスタート位置）
※以上は前位置から方向データにより近道での回転
（３）ユニット進退（前進）＋１／２コイル径相当分）余分送りの引込み
（４）ツール回転（ツールイン）
（５）ユニット進退（微量の前進）
（６）ユニット進退（後退）
線送り曲げ
［条件１．］この成形直前に、コイリング（テーパコイルを含む）がない場合。
（１）ワイヤ送り
（２）クイル＋ユニット旋回＋ツール回転（ツールＲｏｒＬのスタート位置）
（３）ユニット進退（前進）
（４）ツール回転（ワイヤとツール先端が接する位置）
（５）ツール回転＋ワイヤ送り（例、曲げＲ×α）＋ユニット進退（少量後退）
（６）ワイヤ送り（例、曲げＲ×（曲げ角度／３６０°−α））
（７）ユニット進退（後退）
［条件２．］この成形直前に、コイリング（テーパコイルを含む）がある場合。
曲げ成形と同様（１）、（３）が変化する。
コイリング（テーパコイリングも同様）
［条件：無し］
（１）ワイヤ送り
（２）クイル＋ユニット旋回＋ツール回転（ツールＲｏｒＬのスタート位置）
（３）ユニット進退（前進）
（４）ツール回転（ワイヤとツール先端が接する位置）
（５）ツール回転＋ワイヤ送り（例、コイル径Ｒ×α）＋ユニット進退（少量後退）
（６）ワイヤ送り（＋ツール回転＋ユニット進退）
※かっこ内はテーパコイリングの時のみ
（７）ワイヤ送り（巻センサによるスキップ制御）＋巻センサＯＮ
（８）ワイヤ送り（巻増し）
（９）ユニット進退（後退）
※（７）、（８）は巻センサが選択された時にのみ展開される。このとき（６）のワイヤ送り量は、（７）の量×ｋの分減算される）
以上のように、加工形状要素は、ツールの動作順序として展開され、これに従い動作プログラムが作成される。
ユーザの側からみると、第２図における前記各種コマンド（加工形状要素）の中から、マウス操作により、例えば最初に「フォーミング（１）」を選択すると、第１の表１０には第３図に示すように、ステップ０１に指令内容として「フォーミング（１）」が表示され、フォーミング動作に必要なパラメータである送り長さ、成形方向、曲げＲ、曲げ角度、正逆ＬＲ、芯金ＬＲの記載欄のみがアクティブな表示となり、これら記載欄のみキー入力が可能となる。
なお、ここにおいて、「フォーミング（１）」、「フォーミング（２）」等、同一名称の加工形状要素にいくつかの種類が存するものがあるが、これは、ツールの逃げ方等、直接の形状とは関係のないところでツールの動作シーケンスが異なる方法があった方がよい場合が存するため、いくつかのパターンが用意されているものである。
次いで、ユーザが各記載欄に数値をキー入力し、タスクバー中の形状表示ボタンをクリックすると、第４図に示すように、その時点におけるばね形状をグラフィック表示するばね形状グラフィックス表示欄２０が開き、線図が表示される。
この図形は、ばね加工装置１におけるクイル１０１のワイヤ繰出し位置を原点とするＸＹＺ軸座標上に展開される三次元線図であり、数値入力内容に応じて繰出された線の寸法と方向がアクティブな状態で三次元グラフィック表示される。なお、このばね形状グラフィックス表示欄２０のスクロールバーを操作することで、各軸側方向を垂直水平に変化でき、ユーザにとって最も見やすい位置を選択できる。
以上のようにして各ステップ毎に順次加工形状要素を指定し、寸法（パラメータ）を入力する作業を繰返し、必要なばね形状が完成すれば、入力操作を終了する。
なお、第５図に示すようにばね形状グラフィックス表示欄２０には、各ステップ毎に加工される図形の累積形状が表示される。
そして、ユーザが第１の表１０の各ステップにカーソルを移動することで、当該ステップにおける加工形状がアクティブとなるように変換され、どの欄でどのような加工がなされているかを端的に表示する。このため入力操作終了後のパラメータ変更もやりやすいものとなる。
また、オペレータの最終入力ステップの次のステップには自動的にワイヤのカットオフ工程が組込まれている。これはばね加工の最終工程では必ずカットされて製品とされるからである。また、このようなコマンドは、ユーザ入力とした場合による誤入力発生を防止するために設けられる。
入力操作終了後に、ユーザがタスクバー中のプログラム変換ボタンをマウスクリックすると、第６図に示すごとく、第２の表１４にその数値が各軸の変位量に変換されて移植されると同時に、第１の表１０およびヘルプ・グラフィックス表示欄１２が消え、第２の表１４のみが全画面表示される。
この後は、メニューバーにある「ＡＵＴＯ」ボタンをマウスクリックすることで実行可能状態となる。この状態では図示しないが、製造個数などを問い合せる対話ボックスが開くので、これに製造個数をキー入力した上で、キーボードの実行キーを押せば、プログラム内容に従ってばね加工装置１の動作がなされ、順次ばねが反復製造される。
但し、入力した各数値の累積結果が加工限界値を越えた場合には警告表示がなされ、この場合には変換はなされず、再び第２の表の数値を書換えるなどの修正処理を行い、この結果が正しければ、プログラム変換ボタンによる第２の表の表示が可能となる。
なお、加工限界値とは例えば、各部の曲げを指示した結果、得られるばねの三次元形状がクイル１０１裏側に突出して面板に干渉したり、各ツールが届かない寸法や位置になる場合である。
なお、本実施形態では、新規プログラムの製作から製作実行までの手順を示したが、保存してある既存のプログラムを開いてそのまま、製造プログラムを実行しても良いし、一部追加変更などの改変して編集した後、製造プログラムを実行しても良く、改変する場合においては、既存のプログラムに一部修正を加えるだけで良いため、製作がさらに簡便となる。
産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、作りたいばねの形状に係わる各加工形状要素とそのパラメータをパソコンの画面上に表示された表示欄を見ながら欄内に選択入力することで動作プログラムを製作できるため、従来のＧコードによるプログラミング方法に比べて、作業が容易で、変更も簡単に出来る。
また、本発明は、ばね形状の入力時、入力しつつあるばね形状、もしくはすでに入力したばね形状を、グラフィック表現することによりビジュアルなプログラミングを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法が適用されるばね製造システムの構成を示す全体図である。
第２図は加工形状要素の選択入力手段における画面表示を示す説明図である。
第３図はパラメータ入力手段における画面表示を示す説明図である。
第４図は入力途中におけるグラフィック表示手段によるグラフィック表示状態（右上部）を示す説明図である。
第５図は入力操作完了時点における画面表示を示す説明図である。
第６図は　動作プログラムへの変換が表示された状態を示す説明図である。
符号の説明
１　ばね加工装置
２　データ作成部
２０１　画面表示手段
２０２　変換規則格納手段
２０３　加工形状要素の選択入力手段
２０４　パラメータ入力手段
２０５　動作プログラムへの変換手段
２０６　指令データへのコード化手段
２０７　指令データ出力手段
１０　表形式の入力欄
１８　加工形状要素の選択入力欄
２０　ばね形状グラフィックス表示欄TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spring manufacturing system that can easily produce a machining program for automatically machining a wire spring.
Background Art A wire spring is obtained by cold-working a spring wire material into various shapes in a cold state. In addition to a tension or compression spring formed in a coil shape defined by JIS standards and the like, its purpose, It is formed in various sizes, shapes and combinations of shapes according to the application.
A general NC controller is used for a spring forming machine for processing this kind of wire spring.
In order to program the machining procedure into the NC controller, a general cutting machine has a support system such as CAD, which can cut into the shape only by designating the shape and parameters. In the case of a spring, a three-dimensional geometric shape is required. It is complicated and entangled. For this reason, in a spring forming machine, unlike a general machine tool mainly composed of orthogonal axes, the number of rotating axes is large, so that this kind of programming method cannot be applied.
Therefore, in the case of manufacturing a spring, conventionally, a programming language called G code, which is specific to the NC controller, is usually used, and there is substantially no other option.
The G code expresses a command to the controller by combining one letter called an address and a numerical value added thereto. The combination of the address and the numerical value is called a word. A word called a dimension word is a word having an axis name (X, Y, Z...) As an address, and is interpreted as a movement command to the axis.
In addition to axis movement, there are preparation and auxiliary functions.
The preparation function is a word having G as an address, and instructs the controller to perform various operations according to the numerical value. For example, G00 is fast-forward, G01 is processing by linear interpolation, G02 is processing by counterclockwise circular interpolation, G03 is processing by clockwise circular interpolation contrary to G02, G04 is time waiting, G90 is absolute position command mode, G91 is a relative movement distance command mode and the like, and these are words that are the basis of the name of the G code and are frequently used.
The auxiliary function is a word having M as an address, and instructs the controller to execute various auxiliary functions according to the numerical value. In many cases, the execution of the auxiliary function is performed by an external sequencer or the like. At this time, the controller simply outputs the numerical value after M to the digital output port as it is or by decoding it into a BCD code or the like.
In addition, instead of using a general NC controller as it is, a controller customized for a spring molding machine may be used. However, there is no change in the programming method using the G code. In order to control the mode, only a new preparation function is added and a numerical value to be added to the address G is simply assigned, and the preparation function for mode designation is written with the address G and some numerical value. There must be.
As described above, a program based on the G code is expressed by a combination of numerical values meaningless to humans, and has a low function as a programming language. For example, calculations using variables and conditional branches cannot be performed.
Therefore, programming using the G code as it is is a heavy burden on the operator.
If you create a Bible processor that generates G code, you can make it unnecessary for humans to use G code for programming, but since the syntax of G code is not structured, it is difficult to create and modify a preprocessor. There were drawbacks.
Note that it is relatively easy to prepare a large number of spring shape templates, select a spring shape, and input parameters to form a spring having a specific shape. However, with this method, it is not possible to freely create a spring shape that is not in the model.
Therefore, an object of the present invention is to provide a system and a method capable of flexibly programming a spring process by an input which is intuitively understandable.
DISCLOSURE OF THE INVENTION The invention described in claim 1 is
A spring manufacturing system,
According to the command data, a spring working device that forms a spring by abutting a tool against a wire rod fed from a quill,
A data creation unit for creating instruction data for outputting to the spring working device,
The data creation unit,
Screen display means;
Storage means for storing a conversion rule between a processing shape element and an operation sequence;
Means for selecting and inputting a machining shape element;
Parameter input means for the selected machining shape element,
Conversion means for converting the input machining shape element and its parameters into an operation program using a conversion rule stored in the storage means;
An output unit for outputting command data corresponding to the operation program to the spring working device.
According to the present invention, the "spring" is an assembly of a plurality of processing shape elements, for example, bending, coiling, etc., continuously connected.Each processing shape element has a plurality of geometrical elements, for example, bending if it is bending. It is an assembly of the angle, the bending R and the extension length. In addition, since each geometric element corresponds to the operation of the tool of each axis, each of the processing elements is defined as an assembly of the geometric elements as one unit. Focusing on the fact that construction is possible, a spring manufacturing system capable of finally creating machining command data by inputting parameters such as the shape of a spring to be made and dimensions of each machining shape element related to the shape is provided. Things.
As described above, the processing shape element means an aggregate of a plurality of geometric elements that can be converted into an operation sequence. For example, bending, coiling, taper coiling, wire feeding, and the like can be appropriately defined.
By sequentially specifying these processing shape elements and parameters, springs of various shapes can be manufactured.
For this purpose, the processing shape element as described above is defined in advance, and can be selectively input by the control means. The correspondence between the machining shape element and the operation sequence is stored in the conversion rule storage means. The storage means in this case only means a storage part of such a correspondence rule between the processing shape element and the operation sequence, and it is not necessary to secure a coherent area at one place.
The data of the spring shape input by the selection input means and the parameter input means of the processing shape element is converted into an operation program by the conversion means of the data creation unit. The operation program referred to here is a program corresponding to an operation sequence, and may be the command data itself output to the spring working device or a program at a stage that can be recognized by a person. In the latter case, this is further converted into command data that can be distinguished by the spring working device.
Then, command data corresponding to the operation program is output to the spring working device. The spring working device referred to here is a spring working device such as an NC that can perform an operation corresponding to the input of command data.
As described above, a flexible spring can be manufactured.
The invention described in claim 2 is
The processing shape element selection input means and the parameter input means,
It has the form of a tabular input field displayed on the display,
2. The spring manufacturing system according to claim 1, wherein, at the time of inputting parameters, only parameter elements necessary for the selected processing shape element can be input.
By enabling the input in the table format, the input can be easily and clearly made intuitively. In addition, by enabling input of only the parameters necessary for the processing shape element, it is possible to prevent the user from searching for the parameter position of the processing shape element or inputting an unnecessary numerical value to the processing shape element by mistake. it can.
The invention described in claim 3 is:
3. The spring manufacturing system according to claim 1, further comprising graphic display means for continuously and graphically displaying a selected and input processed shape element and a spring shape indicated by a parameter.
By performing the graphic display corresponding to the input processing shape element, the user can input a numerical value while intuitively confirming the shape of the currently input spring.
The invention described in claim 4 is:
The spring manufacturing system according to any one of claims 1 to 3, wherein the data creation unit includes an operation program editing unit.
By making it possible to edit the operation program, fine settings such as fine adjustment of the shape can be made.
The invention described in claim 5 is:
The spring manufacturing system according to any one of claims 1 to 4, wherein the data creation unit includes means for determining whether the operation program can be executed.
The operation program generated from the input machining shape elements and parameters may not be executable in practice, and is therefore checked.
The invention described in claim 6 is:
Software for operating a spring working device that forms a spring by abutting a tool against a wire rod fed from a quill,
Having a conversion table indicating a conversion rule between the processing shape element and the operation sequence,
A step of selecting and inputting a machining shape element;
Inputting parameters of the selected machining shape element,
Converting the selected processing shape element and its parameters into an operation program using the conversion table,
A computer-readable recording medium on which software is recorded, comprising a step of outputting command data corresponding to an operation program to a spring working device.
The invention described in claim 7 is:
The parameter input means of the processing shape element is
Display machining shape elements and parameters in table format,
7. A computer-readable recording medium storing software according to claim 6, wherein only parameter elements necessary for the selected machining shape element can be input at the time of parameter input.
The invention described in claim 8 is:
A computer-readable recording medium on which software according to claim 6 or 7 is displayed, in which a selected and input processed shape element and a spring shape indicated by a parameter are continuously displayed graphically.
The invention described in claim 9 is:
A computer-readable recording medium recording software according to any one of claims 6 to 8, wherein an operation program can be edited.
The invention described in claim 10 is
A computer-readable recording medium on which software according to any one of claims 6 to 9 has a step of determining whether or not an operation program can be executed.
The invention described in claim 11 is:
An operation program creating method for a spring processing apparatus for forming a spring by abutting a tool against a wire rod fed from a quill by previously defining a processing shape element that can be converted into an operation sequence,
The procedure for selecting the machining shape element,
Inputting the parameters of the selected machining shape element,
A procedure for converting the selected machining shape element and its parameters into an operation program,
Outputting a command data corresponding to an operation program to the spring working device.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing the overall configuration of the present invention. In the figure, 1 is a spring working device, and 2 is a data creation unit.
The spring processing apparatus 1 radially arranges a plurality of tool units 102 for cutting and bending around the supply quill 101 for supplying the wire W so as to be able to advance and retreat toward the quill 101. This is a multi-axis machine in which a tool holding plate 103 provided with a plurality of bending tools is provided so as to be able to advance and retreat, and processes a wire W supplied from the quill 101 in accordance with a program.
The spring working device 1 has, for example, an eight-axis tool, and the relationship between the following axis symbols and movements is set for each axis.
Z axis: Wire feed,
C axis: cut-off,
I axis: quill,
W axis: unit advance / retreat,
U axis: unit rotation,
K axis: Tool rotation,
Y axis: servo slide,
X axis: Curling.
The data creation unit 2 includes a screen display unit 201. This is usually achieved by a display.
The data creation unit includes a conversion rule storage unit 202, a processing shape element selection input unit 203, a parameter input unit 204, an operation program conversion unit 205, a command data encoding unit 206, and a command data output unit 207. Have. These are usually realized by a computer device and its software.
The conversion rule storage unit 202 stores a conversion rule between a processing shape element and an operation sequence.
Then, when software for creating spring machining data in the data creating unit is started, a step of selecting and inputting a machining shape element by the input unit 203 for selecting a machining shape element and a step of selecting the machining by the parameter inputting unit 204 are performed. After repeating the step of inputting the parameters of the shape element, the user inputs the spring shape. At this time, every time a machining shape element and a parameter corresponding thereto are input, the selected machining shape element and its parameter are converted into an operation program by the operation program conversion means 205. At this time, the conversion rules stored in the conversion rule storage means 202 are used. By repeating these steps, an operation program for processing the spring shape desired by the user is created.
In the present embodiment, since the operation program is a numerical value in a tabular form that is easy for the user to recognize, after the operation program is created, the command data that can be recognized by the spring working device is encoded by the coding means 206 into the command data. Is converted to Then, the command data output means 207 outputs command data corresponding to the operation program to the spring working device.
In this way, the user specifies the processing shape element with a mouse or the like in an interactive manner, and further repeats the key input of numerical values sequentially for the parameter input along the display screen, so that each step corresponding to the numerical input is performed. A driving program is generated, and by pressing the execution key, the spring working device 1 is driven in accordance with the contents of the program, so that a spring having a required shape can be manufactured. Further, when the program content includes an unexecutable content, a warning is issued and the program becomes unexecutable.
Next, display contents and operations of software for realizing the above operation will be described with reference to FIGS.
First, FIG. 2 shows an initial screen immediately after the corresponding software is started. This initial screen displays a menu bar, a title bar, a toolbar, and the like at the upper part of the display screen, similarly to a normal Windows screen. A table (hereinafter, referred to as a “first table”) 10 for inputting and displaying a processing shape element and a parameter is displayed on the inner upper left side. Further, a help graphic 12 for displaying the explanation of the processing shape element is displayed on the right, and a table (hereinafter, referred to as a “second table”) 14 for displaying the operation program in a table format is displayed on the lower part. .
Among them, the first Table 10 shows the case where the operator designates the dimensions by numerical input while actually designating the processing shape elements. Step numbers 01, 02, 03... Displayed in tandem, the contents of the command and the associated feed length, forming direction, bending R, bending angle, OD (s), OD (E), number of turns, forward / reverse LR, core metal LR, winding sensor at the top of the horizontal axis Are displayed in a row, and the inside of the box, which is enclosed in the vertical and horizontal directions, is partitioned by vertical and horizontal ruled lines as a description column.
The help graphics 12 displays a side view and a front view of the quill 101 and parameters of the processing shape element, and this display is changed and displayed every time the processing shape element is selected.
The second table 14 displays the actual axis driving numbers 001, 002, 003,... Related to the first table 10 on the vertical axis on the left side, and displays the labels, the full synchronization, the speed, and the one axis. The display of up to eight axes, the axis names and the home position HP below the axes are displayed in a row at the top of the display, and the inside enclosed by the vertical and horizontal directions is divided by vertical and horizontal ruled lines. Then, after the conversion operation, the operation is automatically converted into the operation of each axis and the moving distance for each step and the display is performed.
Each of Tables 10 and 14 displays a horizontal / vertical scroll bar along the vertical direction on the right side of the screen, and can be moved by a cursor.
When the user selects new creation from the above initial screen, a dialog box 18 opens, where a program name for new creation is input.
Thereafter, as shown in FIG. 2, a state of waiting for the selection of the processed shape element is entered.
The processing shape elements are “forming (1)”, “feed song (1)”, “coil (1)”, “taper coil (1)”, “B forming (1)”, and “forming (2)” in order from the top. , "Send song (2)", "Coil (2)", "Taper coil (2)", "B forming (2)", and "Wire". Commands required for processing wire-work springs. Contains.
The above processed shape elements are converted into an operation program in accordance with a conversion rule for an operation sequence. An example of this conversion rule is shown below.
Forming (bending)
[Condition 1. When there is no coiling (including a tapered coil) immediately before this molding.
(1) Wire feed (2) Quill + unit rotation + tool rotation (start position of tool F)
* Above is a short cut rotation from the previous position according to the direction data (3) Unit advance / retreat (forward)
(4) Tool rotation (tool-in): bending (5) Unit advance / retreat (retreat): home position return [Condition 2. When there is a coiling (including a tapered coil) immediately before the molding.
(1) Wire feed + (equivalent to 1/2 coil diameter) extra feed (2) Quill + unit rotation + tool rotation (start position of tool F)
* The above is a short cut rotation from the previous position according to the direction data (3) Unit advance / retreat (forward) + equivalent to 1/2 coil diameter) Pull in extra feed (4) Tool rotation (tool in)
(5) Unit advance / retreat (small amount of advance)
(6) Unit advance / retreat (retreat)
Line feed bending [Condition 1. When there is no coiling (including a tapered coil) immediately before this molding.
(1) Wire feed (2) Quill + unit rotation + tool rotation (start position of tool RorL)
(3) Unit advance / retreat (forward)
(4) Tool rotation (position where wire and tool tip touch)
(5) Tool rotation + wire feed (eg, bending R x α) + unit advance / retreat (retreat a small amount)
(6) Wire feed (eg, bending R × (bending angle / 360 ° −α))
(7) Unit advance / retreat (retreat)
[Condition 2. When there is a coiling (including a tapered coil) immediately before the molding.
(1) and (3) change similarly to the bending.
Coiling (same for tapered coiling)
[Condition: None]
(1) Wire feed (2) Quill + unit rotation + tool rotation (start position of tool RorL)
(3) Unit advance / retreat (forward)
(4) Tool rotation (position where wire and tool tip touch)
(5) Tool rotation + wire feed (eg, coil diameter R x α) + unit advance / retreat (retreat a small amount)
(6) Wire feed (+ tool rotation + unit retreat)
* The value in parentheses is only for taper coiling. (7) Wire feed (skip control by winding sensor) + winding sensor ON
(8) Wire feed (rewinding)
(9) Unit advance / retreat (retreat)
* (7) and (8) are developed only when the winding sensor is selected. At this time, the wire feed amount in (6) is subtracted by the amount of (7) × k.)
As described above, the machining shape elements are developed as the operation order of the tool, and the operation program is created in accordance with this.
From the user's point of view, when the user selects “forming (1)” from the various commands (machining shape elements) in FIG. 2 by operating the mouse, for example, first, FIG. As shown in step 01, "forming (1)" is displayed as the instruction content in step 01, and the parameters required for the forming operation, namely, the feed length, the forming direction, the bending R, the bending angle, the forward / reverse LR, and the core metal LR are displayed. Only the entry fields are active, and only these entry fields can be keyed.
Here, there are several types of processing shape elements with the same name, such as “forming (1)” and “forming (2)”. There are cases where it is better to have a method in which the operation sequence of the tool is different in a place irrelevant to the above, so that some patterns are prepared.
Next, when the user key-inputs a numerical value in each of the description fields and clicks a shape display button in the task bar, a spring shape graphics display field 20 for graphically displaying the spring shape at that time opens as shown in FIG. , A diagram is displayed.
This figure is a three-dimensional diagram developed on the XYZ axis coordinates with the origin of the wire feeding position of the quill 101 in the spring processing device 1, and the size and direction of the line drawn out according to the numerical input contents are active. Is displayed in a three-dimensional graphic. By operating the scroll bar in the spring-shaped graphics display field 20, each axis side direction can be changed vertically and horizontally, and a position that is most visible to the user can be selected.
As described above, the operation of sequentially designating the processing shape element for each step and inputting the dimension (parameter) is repeated, and when the necessary spring shape is completed, the input operation is completed.
In addition, as shown in FIG. 5, the cumulative shape of the figure processed for each step is displayed in the spring shape graphics display column 20.
Then, when the user moves the cursor to each step in the first table 10, the processing shape in that step is converted to be active, and what field is being processed is displayed in a simple manner. . This makes it easy to change parameters after the input operation is completed.
Further, a wire cut-off process is automatically incorporated in a step subsequent to the final input step by the operator. This is because the product is always cut in the final step of the spring processing. Such a command is provided to prevent occurrence of an erroneous input due to a user input.
After the input operation is completed, when the user clicks the mouse on the program conversion button in the task bar, as shown in FIG. 6, the numerical value is converted into the displacement amount of each axis and transplanted into the second table 14 at the same time. The first table 10 and the help graphics display column 12 disappear, and only the second table 14 is displayed on the full screen.
Thereafter, the "AUTO" button on the menu bar is clicked with the mouse to enter an executable state. In this state, although not shown, a dialog box for inquiring the number of products to be manufactured is opened. After inputting the number of manufactured products to this key and pressing the execution key of the keyboard, the operation of the spring working device 1 is performed in accordance with the contents of the program. The spring is repeatedly manufactured.
However, if the accumulated result of each input numerical value exceeds the processing limit value, a warning is displayed. In this case, no conversion is performed, and correction processing such as rewriting the numerical value in the second table is performed again. If this result is correct, the second table can be displayed by the program conversion button.
Note that the processing limit value is, for example, a case where, as a result of instructing bending of each part, the obtained three-dimensional shape of the spring protrudes to the back side of the quill 101 and interferes with the face plate, or has a dimension or position that cannot be reached by each tool. .
In this embodiment, the procedure from the production of a new program to the execution of the production has been described. However, the stored existing program may be opened and the production program may be executed as it is, or a part of the program may be added or changed. After the modification and editing, the manufacturing program may be executed. In the case of modification, the production program is further simplified because only a part of the existing program needs to be modified.
INDUSTRIAL APPLICABILITY As is clear from the above description, according to the present invention, each processing shape element relating to the shape of a spring to be produced and its parameters are displayed in a display column displayed on a screen of a personal computer. Since an operation program can be produced by selecting and inputting into the device, the operation can be performed easily and the change can be easily performed as compared with the conventional programming method using the G code.
According to the present invention, when a spring shape is input, visual programming can be realized by graphically expressing the spring shape being input or the spring shape already input.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing the configuration of a spring manufacturing system to which the method of the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory view showing a screen display in the selection input means for a processing shape element.
FIG. 3 is an explanatory view showing a screen display on the parameter input means.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a graphic display state (upper right part) by the graphic display means during input.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a screen display at the time of completion of the input operation.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which conversion to an operation program is displayed.
EXPLANATION OF SYMBOLS 1 Spring processing device 2 Data creation unit 201 Screen display unit 202 Conversion rule storage unit 203 Processing shape element selection input unit 204 Parameter input unit 205 Conversion unit to operation program 206 Coding unit to command data 207 Command data Output means 10 Tabular input field 18 Machining shape element selection input field 20 Spring shape graphics display field

Claims

A spring manufacturing system,
According to the command data, a spring working device that forms a spring by abutting a tool against a wire rod fed from a quill,
A data creation unit for creating instruction data for outputting to the spring working device,
The data creation unit,
Screen display means;
Storage means for storing a conversion rule between a processing shape element and an operation sequence;
Means for selecting and inputting a machining shape element;
Parameter input means for the selected machining shape element,
Conversion means for converting the input machining shape element and its parameters into an operation program using a conversion rule stored in the storage means;
An output unit for outputting command data corresponding to the operation program to the spring working device.

The processing shape element selection input means and the parameter input means,
It has the form of a tabular input field displayed on the display,
2. The spring manufacturing system according to claim 1, wherein at the time of parameter input, only a parameter element necessary for the selected machining shape element can be input.

3. The spring manufacturing system according to claim 1, further comprising graphic display means for continuously graphically displaying the selected and input processed shape element and the spring shape indicated by the parameter.

The spring manufacturing system according to any one of claims 1 to 3, wherein the data creation unit includes an operation program editing unit.

The spring manufacturing system according to any one of claims 1 to 4, wherein the data creation unit includes means for determining whether an operation program can be executed.

Software for operating a spring working device that forms a spring by abutting a tool against a wire rod fed from a quill,
Having a conversion table indicating a conversion rule between the processing shape element and the operation sequence,
A step of selecting and inputting a machining shape element;
Inputting parameters of the selected machining shape element,
Converting the selected processing shape element and its parameters into an operation program using the conversion table,
A computer-readable recording medium on which software is recorded, comprising a step of outputting command data corresponding to an operation program to a spring working device.

The parameter input means of the processing shape element is
Display machining shape elements and parameters in table format,
7. The computer readable recording medium according to claim 6, wherein only parameter elements necessary for the selected machining shape element can be input at the time of parameter input.

8. A computer-readable recording medium on which software according to claim 6 or 7 is displayed, wherein the selected and input processed shape element and the spring shape indicated by the parameter are continuously displayed graphically.

9. A computer-readable recording medium recording software according to any one of claims 6 to 8, wherein an operation program can be edited.

10. A computer-readable recording medium recording software according to any one of claims 6 to 9, further comprising a step of determining whether the operation program can be executed.

An operation program creating method for a spring processing apparatus for forming a spring by abutting a tool against a wire rod fed from a quill by previously defining a processing shape element that can be converted into an operation sequence,
The procedure for selecting the machining shape element,
Inputting the parameters of the selected machining shape element,
A procedure for converting the selected machining shape element and its parameters into an operation program,
A procedure for outputting command data corresponding to the operation program to the spring working device,
A method for creating a program for a spring working apparatus, comprising: