WO2012077910A2 - Ｎｃ 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템 - Google Patents

Ｎｃ 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템 Download PDF

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WO2012077910A2
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machining
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박종명
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by monitoring or safety
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35353—While machining compare real path with simulated, command path, contour display

Definitions

  • the present invention provides an air cut (uncut tool feed state) that is generated unnecessarily to shorten the machining time of a part program created for automatic machining of tapping, turning and milling in NC (numeric control) machine tools.
  • a numerical control system can be reduced.
  • Tool path generation for NC machine tools is usually created directly by the operator or by an automated method such as a CAM, interactive system or the like.
  • the user When creating a tool path through an automated system such as a CAM or an interactive system, the user enters information about the dimensions of the cutting part, the cutting tool, the machining sequence, and the machining method required for the actual cutting. Additional parameters required for generating a movement path for movement of the liver are entered. At this time, the user inputs parameters in consideration of the machining efficiency of the tool and the workpiece or the tool and the machine tool, as well as the machining efficiency of the generated tool path, and the automation systems are based on the input parameters. You will create a tool path.
  • Tool path generation software can help users to enter high-efficiency tool paths by providing the appropriate parameters or by providing various functions such as automated algorithms.
  • the retraction, movement, and approach path of the tool related to the air cut are determined by several parameters entered by the user for convenient and rapid generation of a large part program. It is determined by the allowable value. While this approach has the advantage of rapid generation of part programs, it also creates the problem of excessive air cuts.
  • the present invention is to solve this problem, the present invention is to automatically process the transition path (tool retraction, movement, approach path) generated uniformly in an automated manner for each situation, by optimizing It aims to shorten time.
  • the air cut occurring in the actual part program is recognized through a three-dimensional graphic machining simulator that can simulate the movement of the machine tool during the machining, and the air cut path is previewed.
  • the tool path is modified to a predetermined pattern by correcting the pattern with a predetermined pattern and checking whether or not a collision occurs through the simulator.
  • the present invention can be applied only at a specific location according to the intention of the user.
  • the NC machine toolpath part program modification system inputs a toolpath part program consisting of one or more machining blocks that automatically perform a toolpath for machining a workpiece using a tool of an NC machine tool.
  • the tool and the workpiece can be reduced while reducing the tool path if there is a group of continuous rapid feed processing blocks in which the processing blocks including the rapid It includes a tool path module unit 300 for modifying the continuous rapid feed processing block group so that there is no collision between .
  • the system of the present invention may further include a simulator unit 400, which simulates the part program in three dimensions for each machining block analyzed by the NC kernel unit 200. Can be.
  • a simulator unit 400 which simulates the part program in three dimensions for each machining block analyzed by the NC kernel unit 200. Can be.
  • the tool path module unit 300 modifies each machining block belonging to a group of rapid rapid machining block groups, and then simulates the modified machining block by the simulator unit 400 to generate the tool and the tool. When the collision does not occur between the workpieces can be selected as a modified machining block.
  • system of the present invention may further include a toolpath pattern modification DB 500 in which one or more modified machining block patterns are stored corresponding to the group of rapid rapid machining blocks.
  • the tool path module unit 300 extracts one or more modified machining block patterns corresponding to the continuous rapid feed machining block group from the tool path pattern modification DB 500, and then among them. It is possible to select a modified machining block pattern with the shortest tool path.
  • the NC kernel unit 200 further includes an analysis starting point code 10 and an analysis end point code 40, which are special G codes that allow the NC kernel unit 200 to recognize the starting point and end point of the analysis of the machining block. It is desirable to.
  • the present invention serves to reduce the overall machining time by shortening the transfer time of the continuous rapid feed machining block, without the user's intervention through the three-dimensional simulator 400 and the tool path module 300. It provides a function that automatically increases the efficiency of the part program.
  • FIG. 1 is a configuration block diagram of an NC machine tool path part program modification system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of modifying a tool path by a system according to the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a process of modifying a tool path pattern by the tool path correction module 300 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a part program after modification
  • N total number of machining blocks constituting the part program
  • the 'continuous rapid feed machining block group' is defined as a bundle of a plurality of machining blocks in which a rapid feed command G00 machining blocks are continuously included in a predetermined number (eg, three or more).
  • FIG. 1 is a block diagram of the NC machine tool toolpath part program modification system according to the present invention.
  • HMI 100 As shown, the system according to the present invention HMI 100, NC kernel 200, tool path correction module 300, simulator 400 and tool path pattern modification DB 500 It consists of.
  • the HMI unit 100 provides a human-machine interface for a worker to input a tool path part program.
  • the operator inputs a toolpath part program composed of one or more machining blocks using the HMI unit 100.
  • the NC kernel unit or the NCK unit 200 analyzes the part program input to the HMI unit 100 for each machining block to generate respective machining block information.
  • the tool path module unit 300 sequentially calls the machining block information interpreted by the NC kernel unit 200 so that the machining block including the rapid transfer command G00 is continuously set to a predetermined number of preset numbers (eg, three). It is determined whether there is a group of continuous rapid feed processing blocks. As a result of the determination, when there is a group of rapid rapid machining blocks in which a predetermined number of rapid traverse commands G00 are included (for example, three or more), the continuous collision of the tool and the workpiece may be prevented while reducing the length of the tool path. Modify the rapid traverse block group.
  • the tool path module unit 300 may modify each machining block belonging to a group of rapid rapid machining block groups (parts having a predetermined number or more, such as three or more consecutive G00 commands), and then the simulator unit 400 which will be described later. It is judged whether or not a collision occurs between the tool and the workpiece by simulation, and selects a modified machining block when the collision does not occur.
  • the tool path module unit 300 extracts one or more modified machining block patterns corresponding to the continuous rapid-feed machining block group from the tool path pattern modification DB 500 to be described later, and then, among them, the modified machining block pattern having the shortest tool path. Select and correct the rapid traverse path according to the pattern.
  • the simulator 400 simulates the part program for each machining block analyzed by the NC kernel 200, and simulates the rapid traverse path modified by the tool path module 300 to change the tool and the workpiece. It automatically checks whether a collision does not occur, and informs the tool path module unit 300 of the collision, thereby helping the tool path module unit 300 to select a modified machining block pattern. .
  • the tool path pattern correction DB 500 stores one or more modified machining block patterns corresponding to the group of continuous rapid feed machining blocks.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a process of modifying a tool path pattern by the tool path correction module 300 of the present invention.
  • the tool path indicated by the solid line is a group of continuous rapid feed machining blocks (when a predetermined number or more of G00 machining blocks are continuously extracted) first extracted from the part program.
  • the case where three rapid traverse (G00) machining blocks are included in succession corresponds to the continuous rapid traverse machining block group.
  • Tool paths indicated by dotted lines are stored in the tool path pattern DB 500 as one or more modified processing block patterns corresponding to the group of continuous rapid feed processing blocks.
  • the correction patterns 1 to 4 are preferably designated in the order of the tool path lengths. That is, the correction pattern 1 is the correction pattern having the shortest tool path length, and the correction pattern 4 is the correction pattern with the longest tool path length, and it is preferable that the correction pattern with the short tool length has a high priority.
  • the tool path module unit 300 When the tool path module unit 300 detects a specific group of rapid traverse machining blocks, the tool path module unit 300 extracts the corresponding correction patterns 1 to 4 from the tool path pattern DB 500, and then the tool path length is shortest and has the highest priority.
  • the pattern 1 is simulated using the simulator 400 to determine whether a collision occurs between the tool and the workpiece.
  • N denotes the total number of machining blocks constituting the part program
  • M denotes the total number of modified toolpath patterns applicable to the specific continuous rapid-feed machining block group.
  • the tool path correction module unit 300 transmits the part program input to the HNI unit 100 to the NC kernel unit (hereinafter, the NCK unit) 200 (S 10). .
  • the NCK unit 200 analyzes the transmitted part program, calculates the movement of the tool for each machining block of the part program, and then generates and stores machining block information (S 20).
  • the tool path correction module unit 300 After the machining blocks (N pieces) constituting the part program are analyzed by the NCK unit 200, the tool path correction module unit 300 sequentially calls the machining block information analyzed by the NCK unit 200, The simulation unit 400 requests to simulate the movement of the machine tool by using the called processing block information (S 30, S 40, S 60).
  • the tool path correction module unit 300 checks whether a predetermined number (eg, three) of G00 machining blocks, which means rapid transfer, among the machining blocks appear in succession (S 70).
  • the simulation of the corresponding (Kth) machining block is carried out and the next (K + 1st) machining blocks are sequentially
  • the process of obtaining the analysis information for the process is repeated for the machining blocks (N) constituting the part program (S 80 and S 90).
  • the tool path pattern modification DB 500 extracts corresponding M corrected tool path patterns and then sequentially corrects them. Import the toolpath pattern (i-th) and modify the G00 block according to the imported pattern (S 100 to S 150).
  • the corrected tool path pattern is determined as the corrected path (S 140).
  • the G00 blocks are modified by changing the modified tool path pattern until no collision occurs.
  • the blocks are maintained and the operation ends (S50).
  • FIG. 4 shows an example of a part program before modification
  • FIG. 5 shows an example of a part program after modification
  • FIG. 6 shows a comparison of a machining path before and after application of correction.
  • G00 refers to a non-cutting rapid feed command
  • G01 refers to a cutting machining command
  • a feed rate (F, mm / min) is specified separately from G00.
  • a 'continuous rapid feed machining block group' in which rapid feed (G00) is continuously included in a predetermined number (three or more) is indicated by a reference numeral 31.
  • the tool path correction module 300 The pattern modified by the symbol 32 is indicated by reference numeral 32.
  • FIG. 6 shows a comparison of the machining path before the application of the modification (Fig. 4) and the machining path after the application of the modification (Fig. 5).
  • the part program is composed of a plurality of machining blocks (20, 30), the analysis point code 10 and the analysis end point code using a special G code for the part that requires tool path correction Can be specified as (40).
  • the analysis point code 10 is designated as 'G500' and the analysis end code 20 is designated as 'G501'.
  • the NCK unit 200 searches whether the special G codes G500 and G501, which represent the analysis point code 10 and the analysis end point code 40, exist in the part program, and if so, the tool path correction module unit 300 ), The tool path correction starts from the analysis point codes 10 and G500 in the part program and the tool path correction operation ends in the analysis end point codes 40 and G501.
  • finding three consecutive G00 blocks to reduce the air cut and applying the tool path correction pattern is limited to the area indicated by the special G codes G500 and G501.
  • the tool path correction pattern may be defined by the user according to the type of machining such as mold machining, tapping machining, hole machining, and the like, and the information may be defined by the tool path correction module 300 and the announcement path pattern DB ( 500).

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Abstract

본 발명에 따른 NC 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템은, NC 공작기계의 공구를 이용하여 가공물을 가공하기 위한 공구경로를 자동화하여 수행하는 하나 이상의 가공블록으로 구성된 공구경로 파트 프로그램을 입력받는 HMI부(100)와, 상기 HMI부(100)에 입력된 상기 파트 프로그램을 가공블록별로 해석하여 각각의 가공블록 정보를 생성하는 NC 커널부(200)와, 상기 NC 커널부(200)에 의해 해석된 상기 가공블록 정보를 순차적으로 호출하여 급속이송 명령이 포함된 가공블록이 미리 설정된 기준개수 이상 연속적으로 포함된 연속 급속이송 가공블록 그룹이 존재하는 경우 공구 경로를 감소시키면서도 상기 공구와 상기 가공물간의 충돌이 발생하지 않도록 상기 연속 급속이송 가공블록 그룹을 수정하는 공구 경로 모듈부(300)와, 상기 파트 프로그램을 상기 NC 커널부(200)에서 해석된 상기 가공블록별로 시뮬레이션하는 시뮬레이터부(400)를 포함한다.

Description

ＮＣ 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템
본 발명은 NC(수치제어) 공작기계에 있어서 탭핑, 선삭, 밀링 가공의 자동 가공을 위해 작성된 파트 프로그램의 가공 시간을 단축시키기 위해 불필요하게 발생하는 에어컷(Air Cut, 미절삭 공구 이송 상태)을 줄일 수 있는 수치제어 시스템에 관한 것이다.
NC 공작기계를 위한 공구 경로(Tool Path) 생성은 일반적으로 작업자에 의해 직접 작성되거나, 혹은 CAM, 대화형 시스템등의 자동화된 방식에 의해 작성된다.
CAM, 대화형 시스템등의 자동화 시스템을 통해 공구 경로를 생성하는 경우, 사용자는 실 절삭을 위해 필요한 절삭 부품의 치수, 절삭 공구, 가공 순서, 가공 방법에 관한 정보를 입력하게 되며, 이 외에도 실 절삭간의 이동을 위한 이동 경로 생성에 필요한 부가적인 파라미터들을 입력하게 된다. 이 때, 사용자는 생성되는 공구 경로의 가공 효율뿐만 아니라 공구와 공작물 혹은 공구와 공작 기계와의 충돌 회피등의 가공 안전등을 고려하여, 파라미터들을 입력하게 되며, 자동화 시스템들은 입력된 파라미터에 기반하여 적절한 공구 경로를 생성하게 된다.
이 때, 공구 경로는 가공 생산성을 결정짓는 주요 요소로서, 적절한 공구의 선택, 적절한 이송속도(feed)등의 선택은 가공 시간과 연관된 주요 인자들이며, 이때문에, CAM, 대화형 시스템등의 자동화된 공구 경로 생성 소프트웨어들은 사용자로 하여금 적절한 파라미터를 입력할 수 있도록 도와주거나 혹은 자동화된 알고리즘등의 다양한 기능들을 제공함으로써 효율성이 높은 공구 경로를 생성하도록 도와 주게 된다.
그러나, 실질적으로 실 절삭이외에도 에어컷(Air Cut)의 최소화는 공구경로의 효율성을 결정짓는 중요한 또 다른 요소로서, 많은 자동화 시스템에서 간과하고 있는 부분이다.
즉, 방대한 가공 프로그램의 편리하고 빠른 생성을 위해 에어컷과 관련된 공구의 후퇴, 이동, 접근 경로의 결정은 사용자가 입력한 몇 가지의 파라미터에 의해 결정되고 있으며, 일반적으로 이러한 파라미터는 안전을 고려하여 여유있는 값으로 결정된다. 이러한 방식이 가공 프로그램의 빠른 생성에는 장점을 가지나, 에어컷을 과도하게 발생시키는 문제도 발생시킨다.
본 발명은 이러한 문제를 해결코자 하는 것으로, 본 발명은 자동화된 방식으로 일률적으로 생성되는 트랜지션(transition) 경로 (공구의 후퇴, 이동, 접근 경로)를 각 상황에 맞추어 개별화하고, 이를 최적화 함으로써, 가공 시간을 단축시키는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 이를 위해, 가공중 공작 기계의 움직임을 실제와 동일하게 시뮬레이션 할 수 있는 3차원 그래픽 가공 시뮬레이터를 통해 실제 파트 프로그램에서 발생하는 에어컷을 인지하고, 에어컷 경로를 미리 정해진 패턴으로 수정하고, 수정된 경로를 시뮬레이터를 통해 충돌 발생 여부를 체크함으로써, 공구 경로를 미리 정해진 패턴으로 수정하게 된다.
또한, NC 커널부(NC Kernel)에게 본 발명의 실행과 중지를 명령할 수 있는 특수 G코드를 도입함으로써, 본 발명이 사용자의 의도에 따라 특정 위치에서만 적용될 수 있도록 하는 것도 가능하다.
더 구체적으로, 본 발명에 따른 NC 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템은 NC 공작기계의 공구를 이용하여 가공물을 가공하기 위한 공구경로를 자동화하여 수행하는 하나 이상의 가공블록으로 구성된 공구경로 파트 프로그램을 입력받는 HMI부(100)와, 상기 HMI부(100)에 입력된 상기 파트 프로그램을 가공블록별로 해석하여 각각의 가공블록 정보를 생성하는 NC 커널부(200)와, 상기 NC 커널부(200)에 의해 해석된 상기 가공블록 정보를 순차적으로 호출하여 급속이송 명령이 포함된 가공블록이 미리 설정된 기준개수 이상 연속적으로 포함된 연속 급속이송 가공블록 그룹이 존재하는 경우 공구 경로를 감소시키면서도 상기 공구와 상기 가공물간의 충돌이 발생하지 않도록 상기 연속 급속이송 가공블록 그룹을 수정하는 공구 경로 모듈부(300)를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 시스템은 시뮬레이터부(400)를 더 포함할 수 있는데, 시뮬레이터부(400)는 상기 파트 프로그램을 상기 NC 커널부(200)에서 해석된 상기 가공블록별로 3차원으로 시뮬레이션할 수 있다.
시뮬레이터부(400)를 이용하여, 공구 경로 모듈부(300)는 연속 급속이송 가공블록 그룹에 속한 각 가공블록을 수정한 다음 수정된 가공블록을 상기 시뮬레이터부(400)에 의해 시뮬레이션시켜 상기 공구와 상기 가공물간에 충돌이 발생하지 않는 경우에 수정된 가공블록으로 선정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 시스템은 연속 급속이송 가공블록 그룹에 대응하여 하나 이상의 수정 가공블록 패턴이 저장된 공구경로 패턴 수정 DB(500)를 더 포함할 수 있다.
공구경로 패턴 수정 DB(500)를 이용함으로써 공구 경로 모듈부(300)는 상기 연속 급속이송 가공블록 그룹에 대응한 하나 이상의 수정 가공블록 패턴들을 상기 공구경로 패턴 수정 DB(500)에서 추출한 후 이들 중 공구경로가 최단인 수정 가공블록 패턴을 선정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면 파트 프로그램 내에 상기 NC 커널부(200)가 상기 가공블록의 해석의 시점과 종점을 인식하도록 하는 특수 G코드인 해석 시점 코드(10) 및 해석 종점 코드(40)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 연속 급속 이송 가공블록의 이송 시간을 단축시킴으로써 전체적인 가공 시간을 줄여주는 기능을 하게 되며, 3차원 시뮬레이터부(400)와 공구 경로 모듈부(300)를 통해 사용자의 개입 없이 가공 프로그램의 효율을 자동으로 높여주는 기능을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 NC 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템의 구성 블록도
도 2는 본 발명에 따른 시스템에 의해 공구경로를 수정하는 과정을 나타낸 흐름도
도 3은 본 발명의 공구 경로 수정 모듈부(300)에 의한 공구경로 패턴 수정과정을 설명하기 위한 개념도
도 4는 수정 전 파트 프로그램의 일 예를 도시한 도면
도 5는 수정 후 파트 프로그램의 일 예를 도시한 도면
도 6은 수정 적용 전과 후의 가공 경로를 비교하여 도시하고 있다.
* 부호의 설명 *
100: HMI부 200: NCK(NC 커널)부
300: 공구경로 수정 모듈부 400: 시뮬레이터부
500: 공구경로 패턴 수정 DB 10: 해석 지점 코드
20, 30: 가공블록 40: 해석 종점 코드
31: 수정전 연속 급속이송 가공블록 그룹
32: 수정후 공구경로 패턴 가공블록
N: 파트 프로그램을 구성하는 가공블록의 총개수
M: 적용가능한 수정 공구경로 패턴의 개수
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 '연속 급속이송 가공블록 그룹'은 급속이송 명령(G00) 가공블록이 소정 개수(예: 3개) 이상 연속적으로 포함된 복수개의 가공블록들의 묶음으로 정의한다.
도 1은 본 발명에 따른 NC 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템의 구성 블록도이다.
도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 시스템은 HMI부(100), NC 커널(kernel)부(200), 공구경로 수정 모듈부(300), 시뮬레이터부(400) 및 공구경로 패턴 수정 DB(500)로 구성된다.
HMI부(100)는 작업자가 공구 경로 파트 프로그램을 입력하기 위한 사용자- 기계연계 인터페이스(Human-Machine Interface)를 제공한다. 작업자는 HMI부(100)를 이용하여 하나 이상의 가공블록으로 구성된 공구경로 파트 프로그램을 입력한다.
NC 커널부 또는 NCK부(200)는 HMI부(100)에 입력된 파트 프로그램을 가공블록별로 해석하여 각각의 가공블록 정보를 생성한다.
공구 경로 모듈부(300)는 NC 커널부(200)에 의해 해석된 가공블록 정보를 순차적으로 호출하여 급속이송 명령(G00)이 포함된 가공블록이 미리 설정된 기준개수(예: 3개) 이상 연속적으로 포함된 연속 급속이송 가공블록 그룹이 존재하는지 판단한다. 판단결과 급속이송 명령(G00)이 소정 개수(예: 3개) 이상 포함된 연속 급속이송 가공블록 그룹이 존재하는 경우 공구 경로의 길이를 감소시키면서도 상기 공구와 상기 가공물간의 충돌이 발생하지 않도록 상기 연속 급속이송 가공블록 그룹을 수정한다.
공구 경로 모듈부(300)는 연속 급속이송 가공블록 그룹(G00 명령이 소정개수 이상, 예컨대 3개 이상 연속된 부분)에 속한 각 가공블록을 수정한 다음 수정된 가공블록을 후술할 시뮬레이터부(400)에 의해 시뮬레이션시켜 공구와 상기 가공물간에 충돌이 발생하지 않는지 판단하고, 충돌이 발생하지 않는 경우에 수정된 가공블록으로 선정한다.
또한, 공구 경로 모듈부(300)는 연속 급속이송 가공블록 그룹에 대응한 하나 이상의 수정 가공블록 패턴들을 후술할 공구경로 패턴 수정 DB(500)에서 추출한 후 이들 중 공구경로가 최단인 수정 가공블록 패턴을 선정하고, 패턴에 맞추어 급속 이송 경로를 수정한다.
시뮬레이터부(400)는 파트 프로그램을 NC 커널부(200)에서 해석된 가공블록 별로 시뮬레이션하며, 상기 공구 경로 모듈부(300)에서 수정된 급속 이송 경로를 시뮬레이션 함으로써 수정된 급속 이송 경로가 공구와 가공물의 충돌을 발생시키지 않는지 여부를 자동으로 체크하며, 충돌 여부를 공구 경로 모듈부(300)에 알려줌으로써, 공구 경로 모듈부(300)가 수정 가공 블록 패턴을 선정할 수 있도록 도와주는 역할을 수행한다.
공구경로 패턴 수정 DB(500)에는 연속 급속이송 가공블록 그룹에 대응하여 하나 이상의 수정 가공블록 패턴이 저장되어 있다.
도 3은 본 발명의 공구 경로 수정 모듈부(300)에 의한 공구경로 패턴 수정과정을 설명하기 위한 개념도이다.
실선으로 표시된 공구경로는 최초에 파트 프로그램 중에서 추출된 '연속 급속이송 가공블록 그룹(G00 가공블록이 소정개수 이상 연속된 경우)'이다. 도시된 예에서는 급속이송(G00) 가공블록이 3개 연속으로 포함된 경우가 연속 급속이송 가공블록 그룹에 해당한다.
점선으로 표시된 공구경로는 연속 급속이송 가공블록 그룹에 대응한 하나 이상의 수정 가공블록 패턴들로서, 공구 경로 패턴 DB(500)에 저장되어 있다.
도시된 예에서는 수정패턴 1~4의 총 4가지 수정 가공블록 패턴이 예시되어 있다. 수정패턴 1~4는 공구경로길이 순서로 지정되는 것이 바람직하다. 즉, 수정패턴 1은 가장 공구경로길이가 짧은 수정패턴이고 수정패턴 4는 가장 공구경로길이가 긴 수정패턴으로서, 공구길이가 짧은 수정패턴이 우선순위가 높게 설정되는 것이 바람직하다.
공구 경로 모듈부(300)는 특정 연속 급속이송 가공 블록 그룹을 검출한 경우 대응하는 수정패턴 1~4를 공구 경로 패턴 DB(500)에서 추출한 후, 공구경로길이가 가장 짧아 우선순위가 가장 높은 수정 패턴 1부터 시뮬레이터(400)를 이용하여 시뮬레이션시켜 공구와 가공물간에 충돌이 발생하는지 판단한다.
만약, 수정 패턴 1의 시뮬레이션 결과 충돌이 발생하지 않은 경우에는 원래의 연속 급속이송 가공 블록 그룹(실선)을 수정 패턴 1(점선)으로 변경한다.
그러나, 수정 패턴 1의 시뮬레이션 결과 충돌이 발생한 경우에는 다음 우선순위인 수정 패턴 2로 시뮬레이션시켜 충돌이 발생하는지 여부를 판단한 후, 충돌이 발생하지 않은 경우에는 원래의 연속 급속이송 가공 블록 그룹(실선)을 수정 패턴 2로 변경하고, 충돌이 발생한 경우에는 동일한 방법으로 다음 우선순위인 수정 패턴 3, 4의 순으로 각각 시뮬레이션하여 충돌 여부를 체크한 후 충돌이 발생하지 않은 수정 패턴을 선정한다.
다음으로, 도 1 및 도 2 내지 도 6을 참조로 본 발명에 따른 시스템에 의해 공구경로를 수정하는 과정을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템에 의해 공구경로를 수정하는 과정을 나타낸 흐름도이다. 흐름도에서 N은 파트 프로그램을 구성하는 가공블록의 총 개수를 의미하고, M은 특정 연속 급속이송 가공 블록 그룹에 대응하여 적용가능한 수정 공구경로 패턴의 총 개수를 의미한다.
HMI부(100)에 파트 프로그램이 입력되면 공구경로 수정 모듈부(300)는 HNI부(100)에 입력된 파트 프로그램을 NC커널부(이하, NCK부)(200)에 전달한다(S 10).
NCK부(200)는 전달된 파트 프로그램을 해석하고, 파트 프로그램의 각 가공블록마다 공구의 움직임을 계산한 다음 가공블록 정보를 생성 및 저장한다(S 20).
NCK부(200)에 의해 파트 프로그램을 구성하는 가공블록들(N개)이 해석된 후, 공구 경로 수정 모듈부(300)는 NCK부(200)가 해석한 가공블록 정보들을 순차적으로 호출하고, 호출된 가공블록 정보를 이용하여 시뮬레이션부(400)에 공작 기계의 움직임을 시뮬레이션하도록 요청한다(S 30, S 40, S 60).
이러한 과정을 반복하는 동안 공구 경로 수정 모듈부(300)는 가공블록들 중 급속 이송을 의미하는 G00 가공블록이 소정개수(예: 3개)가 연달아 나타났는지 여부를 체크한다(S 70).
체크 결과 급속 이송을 의미하는 G00 가공블록이 소정개수(예: 3개)가 연달아 나타나지 않은 경우에는 해당(K번째) 가공블록의 시뮬레이션을 수행하고 순차적으로 다음(K+1번째) 가공블록에 대해 대한 해석 정보를 가져오는 과정을 파트 프로그램을 구성하는 가공블록들(N개)에 대해 반복한다(S 80, S 90).
반면, 체크결과 급속 이송을 의미하는 G00 가공블록이 소정개수(예: 3개)가 연달아 나타난 경우에는 공구경로 패턴 수정 DB(500)에서 대응하는 M개의 수정 공구경로 패턴을 추출한 후, 순차적으로 수정 공구경로 패턴(i번째)을 가져오고, 가져온 패턴에 따라서 G00 블록을 수정한다(S 100~ S 150).
즉, 공구경로 패턴 수정 DB(500)에서 추출된 M개의 수정 공구경로 패턴별로 순차적으로 수정된 G00 블록(i번째)을 시뮬레이션부(400)에 의해 시뮬레이션시켜서, 공구와 피삭재간에 충돌이 발생하는지 여부를 체크한다(S 100, S 110, S 120, S 130).
체크결과 충돌이 발생하였다면, 공구경로 패턴 수정 DB(500)에서 다음 수정 공구경로 패턴(i+1번째)을 가져와 G00 블록을 수정하며, 이러한 작업은 M개의 수정 공구경로 패턴(i= 1, 2, ... M)에 대해 반복적으로 수행한다(S 130, S 150)
반면, 체크결과 충돌이 발생하지 않았다면, 해당 수정 공구경로 패턴을 수정된 경로로 결정한다(S 140).
이와 같이 M개의 수정 공구경로 패턴에 대해 각각 시뮬레이션시킨 후, 충돌이 발생하지 않을 때까지 수정 공구 경로 패턴을 바꿔가면서 G00 블록들을 수정하고, 만일 충돌이 발생하지 않는 패턴이 없다면, 수정 이전 상태의 G00 블록들을 유지하고 작업을 종료한다(S 50).
다음으로 도 4 내지 도 6을 참조로 수정 전후의 파트 프로그램 및 그에 따른 가공경로 수정 과정의 일 실시예를 설명하기로 한다.
도 4는 수정 전 파트 프로그램의 일 예를, 도 5는 수정 후 파트 프로그램의 일 예를 도시하고 있고, 도 6은 수정 적용 전과 후의 가공 경로를 비교하여 도시하고 있다. 도 4 및 도 5에서 G00은 비절삭 급속 이송 명령을 의미하고, G01은 절삭가공 명령을 의미하며 G01 명령에서는 G00과 달리 이송속도(F, mm/분)가 별도로 지정된다.
도 4에는 급속이송(G00)이 소정개수(3개) 이상 연속적으로 포함되어 있는 '연속 급속이송 가공블록 그룹'이 도면부호 31로 표시되어 있고, 도 5에서는 공구 경로 수정 모듈부(300)에 의해 수정된 패턴이 도면부호 32로 표시되어 있다.
그리고 도 6에는 수정 적용전(도 4)의 가공경로와 수정 적용후(도 5)으 가공경로를 비교하여 도시하고 있다.
한편, 바람직한 실시예에 따르면 파트 프로그램 내에서 공구 경로 수정이 필요한 영역을 특수 G코드를 이용하여 해석 시점 코드(10) 및 해석 종점 코드(40)로 지정할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 것과 같이 파트 프로그램은 복수개의 가공 블록들(20, 30)으로 구성되어 있는데, 공구 경로 수정이 필요한 부분을 특수 G코드를 이용하여 해석 시점 코드(10) 및 해석 종점 코드(40)로 지정할 수 있다. 도시된 예에서는 해석 지점 코드(10)를 'G500'로, 해석 종점 코드(20)를 'G501'로 지정하였다.
NCK부(200)는 파트 프로그램 중 해석 시점 코드(10) 및 해석 종점 코드(40)를 의미하는 특수 G 코드(G500, G501)이 존재하는지를 검색하여, 존재하는 경우, 공구 경로 수정 모듈부(300)는 파트 프로그램에서 해석 시점 코드(10, G500)으로부터 공구 경로 수정이 개시되고 해석 종점 코드(40, G501)에서 공구 경로 수정 작업이 종료된다.
해석 시점 코드(10, G500) 및 해석 종점 코드(20, G 501)을 지정함으로써 전체 파트 프로그램 중 작업자가 수정을 원하는 영역을 임의로 지정함으로써 연산 처리에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있게 된다.
즉, 에어컷(Air Cut)을 줄이기 위해 3개의 연속된 G00 블록을 찾고, 공구 경로 수정 패턴을 적용하는 것은 특수 G코드(G500, G501)에 의해 표시된 영역에 한정한다.
또한, 바람직한 실시예에 따르면 공구 경로 수정 패턴은 금형 가공, 탭핑 가공, 홀 가공등의 가공의 종류에 따라서 사용자에 의해 정의될 수도 있고 이러한 정보는 공구 경로 수정 모듈(300) 및 공고 경로 패턴 DB(500)에 저장될 수 있다.
이상 여기에서는 본 발명이 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
즉, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아니라 설명하기 위한 것이기 때문에 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 가공물을 가공하기 위한 공구경로를 자동화하여 수행하는 하나 이상의 가공블록으로 구성된 공구경로 파트 프로그램을 입력받는 HMI부(100)와,
    상기 HMI부(100)에 입력된 상기 파트 프로그램을 가공블록별로 해석하여 각각의 가공블록 정보를 생성하는 NC 커널부(200)와,
    상기 NC 커널부(200)에 의해 해석된 상기 가공블록 정보를 순차적으로 호출하여 급속이송 명령이 포함된 가공블록이 미리 설정된 기준개수 이상 연속적으로 포함된 연속 급속이송 가공블록 그룹이 존재하는 경우 공구 경로를 감소시키면서도 상기 공구와 상기 가공물간의 충돌이 발생하지 않도록 상기 연속 급속이송 가공블록 그룹을 수정하는 공구 경로 모듈부(300)
    를 포함하는 NC 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 파트 프로그램을 상기 NC 커널부(200)에서 해석된 상기 가공블록별로 시뮬레이션하는 시뮬레이터부(400)를 더 포함하고,
    상기 공구 경로 모듈부(300)는 상기 연속 급속이송 가공블록 그룹에 속한 각 가공블록을 수정한 다음 수정된 가공블록을 상기 시뮬레이터부(400)에 의해 시뮬레이션시켜 상기 공구와 상기 가공물간에 충돌이 발생하지 않는 경우에 수정된 가공블록으로 선정하는 것을 특징으로 하는 NC 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연속 급속이송 가공블록 그룹에 대응하여 하나 이상의 수정 가공블록 패턴이 저장된 공구경로 패턴 수정 DB(500)를 더 포함하고,
    상기 공구 경로 모듈부(300)는 상기 연속 급속이송 가공블록 그룹에 대응한 하나 이상의 수정 가공블록 패턴들을 상기 공구경로 패턴 수정 DB(500)에서 추출한 후 이들 중 공구경로가 최단인 수정 가공블록 패턴을 선정하는 것을 특징으로 하는 NC 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 파트 프로그램은 상기 NC 커널부(200)가 상기 가공블록의 해석의 시점과 종점을 인식하도록 하는 해석 시점 코드(10) 및 해석 종점 코드(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NC 공작기계 공구경로 파트 프로그램 수정 시스템.
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