WO2014021216A1 - 数値制御システムおよび数値制御データ生成方法 - Google Patents

数値制御システムおよび数値制御データ生成方法 Download PDF

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numerical control
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康徳 加藤
正之 原田
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東芝機械株式会社
東芝システムテクノロジー株式会社
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    • G05B2219/50336—Tool, probe offset for curves, surfaces, contouring
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • Embodiments according to the present invention relate to a numerical control system and a numerical control data generation method, for example, a numerical control system and a numerical control data generation method used for a machine tool that processes an object along a contour.
  • a numerical control device used for a machine tool that processes an object along a contour defines a contour of a machining shape by combining basic shapes.
  • a machining shape is expressed by a combination of a plurality of types of basic shapes, and the type, position, and dimensions of each basic shape are set as parameters.
  • a code representing a contour shape is created by combining parameters using symbols that indicate how to combine basic shapes.
  • the basic shapes are sequentially overlapped and displayed, and the basic shapes are connected in the order of copying to define one new contour shape.
  • JP-A-4-162107 Japanese Patent Laid-Open No. 2-108104
  • the present invention has been made to solve the above problems, and has a simple operation procedure and a numerical control system and a numerical control data generation method capable of generating a contour of a machining shape in a short time. Is to provide.
  • a numerical control system is a numerical control system used in a processing apparatus that processes a processing target into a desired shape, and a storage unit that stores a plurality of basic shapes, and a plurality of basic shapes When a plurality of selected shapes overlap with a display unit that displays a plurality of selected shapes selected by the operator, the units surrounded by the line segments between the intersections of the contour lines of the selected shapes And an arithmetic unit that generates a contour of a desired shape by combining a plurality of selected unit shapes that are extracted as shapes and selected by the operator from among the plurality of unit shapes.
  • FIG. The block diagram which shows the structure of the numerical control system 1 according to 1st Embodiment, and the conceptual diagram which shows the outline of the function of the numerical control system 1.
  • FIG. The flowchart which shows operation
  • generating the outline of a process shape The figure which shows the screen displayed on the display 70 of the numerical control system 1 when producing
  • a numerical control system 1 used for a machine tool or the like that processes a processing target into a desired shape uses CAD / CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing) to provide a contour (graphic information) of a processing shape and a tool path ( Machining information) is defined, and the graphic information and the machining information are converted into a machining program executable by the numerical control system.
  • CAD / CAM Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing
  • FIG. 1A is a block diagram showing a configuration of a numerical control system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a conceptual diagram showing an outline of functions of the numerical control system 1.
  • a numerical control system 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 10 as a calculation unit, a system memory 20, a work memory 30, a storage memory 40 as a storage unit, and an operation unit.
  • a key input unit 60 and a display 70 as a display unit are provided.
  • the system memory 20 is, for example, a ROM (Read Only Memory), and stores a system program for controlling the entire numerical control system 1, a system program for interactive automatic programming, and the like.
  • the work memory 30 is, for example, a RAM (Random Access Memory), is a work program / data load area, and a work area when the work program is executed, and temporarily stores the work program, data, and the like.
  • the storage memory 40 is, for example, a HDD (Hard Disc Drive) or an SSD (Solid State Drive), a machining program converted by interactive automatic programming, a basic shape used when forming a contour of the machining shape, and the like. Is stored.
  • the system memory 20 may be composed of an HDD.
  • the key input unit 60 is, for example, a keyboard, and inputs information into the numerical control system 1 when operated by an operator.
  • the display 70 may be, for example, a CRT (Cathode Ray Tube), a liquid crystal display device, or the like.
  • the display 70 may be a touch panel display device.
  • the key input unit 60 is not necessarily provided.
  • the numerical control system 1 further includes a servo control unit, since the servo control unit is not directly related to the present embodiment, illustration and description thereof are omitted.
  • the numerical control system 1 has functions such as an interactive automatic programming function, a machining program conversion function (CAM (Computer Aided Manufacturing)), and a numerical control processing function.
  • the interactive automatic programming function is a function for generating graphic information and machining information.
  • the machining program conversion function is a function for converting graphic information and machining information into a machining program that can be executed by the numerical control system.
  • the numerical control processing function is a process for driving the machining apparatus based on the machining program. With these functions, the numerical control system 1 can process an object into a desired shape.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the numerical control system 1 when generating the contour of the machining shape.
  • 3 to 9 are diagrams showing screens displayed on the display 70 of the numerical control system 1 when generating the contour of the machining shape. The operation of the numerical control system 1 when generating the contour of the machining shape will be described with reference to FIGS.
  • the operator selects a basic shape necessary for generating a contour of a machining shape from a plurality of basic shapes stored in the storage memory 40 (S10).
  • the display 70 displays a plurality of basic shapes stored in the storage memory 40 or codes corresponding to these basic shapes.
  • the operator selects the basic shape or code displayed on the display 70 by operating the key input unit 60.
  • basic shapes B1 to B6 are displayed on the display 70 so as to be selectable.
  • the operator operates the key input unit 60 to check the box 71 corresponding to the basic shape to be selected.
  • the basic shape necessary for generating the machining shape can be selected from the basic shapes B1 to B6.
  • “B1” to “B6” are attached to each basic shape as identifiers.
  • the identifiers “B1” to “B6” may be any code that can distinguish the basic shape, and are not limited to these.
  • the basic shape may be created in advance and registered in the storage memory 40. Alternatively, the operator may draw the basic shape when generating the contour of the processed shape.
  • the basic shape is an arbitrary figure such as a straight line, a curve, a circle, an ellipse, a quadrangle, or a hole.
  • the display 70 displays the basic shape selected by the operator (hereinafter also referred to as the selected shape) among the plurality of basic shapes stored in the storage memory 40 (S20). For example, when the basic shape B3 is selected, the basic shape B3 is displayed on the display 70 as shown in FIG.
  • the operator may return to the selection screen in step S10 by operating the key operation unit 60 and select the basic shape again. If any of the selected shapes displayed on the display 70 is unnecessary, the operator operates the key operation unit 60 to delete or cancel the unnecessary selected shape in step S20. As described above, the operator operates the key operation unit 60 while looking at the display 70, thereby selecting a basic shape and determining a selection shape necessary for generating a machining shape.
  • two circular shapes B1 are selected and two square shapes B3 are selected.
  • the positions, sizes, and inclinations of the basic shapes B1 and B3 are not determined on the display 70.
  • the display 70 is a touch panel type, the operator can select the basic shape by simply touching the basic shape itself displayed on the display 70.
  • the two selected basic shapes B1 are referred to as B1a and B1b for convenience, and the two selected basic shapes B3 are referred to as B3a and B3b for convenience.
  • the key operation unit 60 determines the basic shapes B1a, B1b, B3a, and B3b as selection shapes, next, the positions, sizes, inclinations, etc. of the plurality of selection shapes B1a, B1b, B3a, B3b, etc.
  • the parameter is determined (S30).
  • the operator uses the key operation unit 60 to input numerical values of parameters for each selected shape. For example, as shown in FIG. 6, the operator inputs the coordinates (x, y), the size (diameter, diagonal length, etc.), and the tilt angle to change the position, size, and tilt of the selected shape. decide.
  • the operator may activate any selected shape using the key operation unit 60 and determine the position, size, and inclination of the selected shape in the active state. For example, when a pointing device such as a mouse is attached to the key operation unit 60, the operator may change the position, size, and inclination of each selected shape B1a, B1b, B3a, B3b using the pointing device. .
  • the operator may determine the position, size and inclination of the selected shape by operating the touch panel.
  • the operator uses the key operation unit 60 to fix parameters such as the positions, sizes, and inclinations of the selected shapes B1a, B1b, B3a, B3b. To do. Thereby, for example, as shown in FIG. 7, the selection shapes B1a, B1b, B3a, and B3b are determined.
  • the CPU 10 extracts each region surrounded by the line segment between the intersections of the outlines of the plurality of overlapping selected shapes B1a, B1b, B3a, B3b as a unit shape (S40). .
  • a unit shape S40
  • a region A1 surrounded by the line segments L1 and L2 is extracted as a unit shape.
  • the region A1 is the smallest region (surface) that can be divided by the selected shapes B1a, B1b, B3a, and B3b.
  • the region A1 is a two-dimensional surface surrounded by line segments L1 and L2.
  • the region A2 thus extracted is also extracted as a unit shape.
  • the regions A3 to A17 surrounded by line segments between the intersections of the contour lines of the selected shapes B1a, B1b, B3a, and B3b are extracted as unit shapes.
  • the regions A1 to A17 are referred to as unit shapes A1 to A17.
  • the unit shapes A2 to A17 are the minimum areas that can be classified by the selected shapes B1a, B1b, B3a, and B3b, respectively, similarly to the unit shape A1. That is, the unit shapes A2 to A17 do not include the line segments of the selected shapes B1a, B1b, B3a, and B3b, and the unit shapes A2 to A17 cannot be further divided.
  • Each of the unit shapes A2 to A17 is a two-dimensional surface.
  • step S40 When there is only one selected shape or when a plurality of selected shapes do not overlap, the operation in step S40 is of course unnecessary. In this case, the operator may select a machining start point and a machining direction for a single selected shape or each selected shape, as will be described later.
  • identifiers “A1” to “A17” are attached to each unit shape by the CPU 10 as an example of an identifier.
  • the identifiers “A1” to “A17” may be any codes that can distinguish the unit shapes, and are not limited to these.
  • the CPU 10 displays a unit shape selection table on the display 70 so that the unit shapes A1 to A17 can be arbitrarily selected as shown in FIG.
  • the operator selects unit shapes A1 to A17 corresponding to the identifiers by selecting one or more identifiers “A1” to “A17” (S50). For example, the operator checks the box 72 corresponding to the unit shapes A1 to A17 to be selected.
  • the unit shapes A1, A2, A4, A6, A11, A12, and A14 are selected.
  • CPU 10 changes the color or hatching of selected unit shapes (hereinafter also referred to as selected unit shapes) A1, A2, A4, A6, A11, A12 and A14. Thereby, the operator can easily recognize the selected unit shape.
  • selected unit shapes hereinafter also referred to as selected unit shapes
  • the CPU 10 generates a contour of a desired shape by combining a plurality of selected unit shapes A1, A2, A4, A6, A11, A12, and A14 (S60). More specifically, the CPU 10 erases a line segment shared between each of the selected unit shapes A1, A2, A4, A6, A11, A12, and A14, and a plurality of selected unit shapes A1, A2, A4, A6, A11, A12 and A14 have a single closed contour. For example, as shown in FIG. 8, there is a line segment L1 between the selected unit shapes A1 and A2. There is a line segment L3 between the selected unit shapes A2 and A11. There is a line segment L4 between the selected unit shapes A2 and A14.
  • the CPU 10 deletes unnecessary line segments that do not belong to the side of the selected unit shape (S70). That is, the CPU 10 erases a line segment that belongs only to a non-selected unit shape. As a result, as shown in FIG. 9, a machining shape 100 having a single closed contour is obtained.
  • the CPU 10 determines the machining start point and the machining direction according to the operator's selection (S80). For example, the operator operates the key input unit 60 to designate any point Sp of the machining shape 100 as a machining start point. Further, the operator designates the machining direction by designating another point Dp of the machining shape 100. For example, the direction toward the point Dp specified next to the processing start point Sp (the direction of the arrow in FIG. 9) is the processing direction. As a result, the contour, the machining start point, and the machining direction of the machining shape 100 are determined. That is, the graphic information and the processing information are determined.
  • the numerical control system 1 converts the graphic information and the machining information into a machining program that can be executed by the numerical control system using an automatic programming language such as CAD / CAM (S90).
  • the machine tool can machine the object into a desired shape by machining the object according to the machining program (S100).
  • the numerical control system 1 extracts the minimum region surrounded by the line segments between the intersections of the outlines of a plurality of basic shapes as a unit shape, and performs processing by combining the selected unit shapes.
  • the contour of the shape is generated. That is, after selecting the basic shape and setting the parameters, the operator can generate a desired machining shape simply by selecting a unit shape displayed on a two-dimensional surface as described with reference to FIG. Can do. Therefore, the operator does not need to select a plurality of basic shape line segments and does not need to consider the selection order of the line segments or basic shapes.
  • the numerical control system 1 according to the present embodiment has a simple operation procedure, does not require a skilled technique, and can generate a contour of a machining shape in a short time.
  • the numerical control system 1 includes the pointing device
  • the operator can easily and simply click on the basic shape or the unit area with the pointing device when selecting the basic shape and the unit area. You can select smoothly. That is, by using the pointing device, it is not necessary to display the identifiers attached to each basic shape or unit area.
  • the position, size and inclination of the selected shape can be easily changed with a pointing device.
  • the operator can move the selected shape by dragging it with a pointing device.
  • the operator can change the size or inclination of the selected shape by dragging one end of the selected shape with the pointing device.
  • the display 70 is a touch panel display device
  • the operator can easily and smoothly select the basic shape or the unit area by simply touching the display 70 in selecting the basic shape and the unit area. it can.
  • the display of the identifier attached to each basic shape or unit area becomes unnecessary even by using the touch panel display device.
  • the position, size and inclination of the selected shape can be easily changed on the display 70
  • the operator can move the selected shape by dragging on the display 70.
  • the operator can change the size of the selected shape by widening or narrowing the two fingers (pinch operation) while keeping the two fingers in contact with the display 70.
  • the operator can change the inclination of the selected shape by rotating the display 70 while keeping two fingers in contact therewith.
  • FIG. 10A is a block diagram showing the configuration of the numerical control system 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10B is a conceptual diagram showing an outline of functions of the numerical control system 1 according to the second embodiment.
  • the numerical control system 1 includes a numerical control device 11 and a remote operation unit 12 separated from the numerical control device 11.
  • the remote operation unit 12 includes a CPU 10, a system memory 20, a work memory 30, a storage memory 40, a key input unit 60, and a display 70, and is connected to the numerical control device 11 so as to be communicable.
  • the remote operation unit 12 is, for example, a personal computer or a tablet terminal, and executes the interactive automatic programming function (generation of graphic information and processing information) in the first embodiment.
  • the remote operation unit 12 is used for selecting a basic shape or a unit shape, and generates graphic information and machining information.
  • the method for generating graphic information and processing information may be the same as the method according to the first embodiment.
  • the remote operation unit 12 transmits the machining shape to the numerical controller 11 after the machining shape is generated.
  • the numerical control device 11 receives graphic information and machining information from the remote operation unit 12, and executes machining program conversion and numerical control processing.
  • the remote operation unit 12 has an interactive automatic programming function
  • the numerical controller 11 has a CAM function.
  • the remote operation unit 12 may have a CAM function.
  • the remote operation unit 12 may convert the graphic information and the machining information into a machining program and transmit the machining program to the numerical controller 11.
  • Which of the numerical control device 11 and the remote operation unit 12 is to have the CAM function may be determined according to the processing capacity and load of each CPU (system) of the numerical control prime minister 11 and the remote operation unit 12.
  • the CAM function may be provided on the numerical control device 11 or the remote operation unit 12 with the larger processing capability.
  • the operator can create graphic information and processing information by operating the remote operation unit 12 at a position away from the numerical control device 11.
  • the object is actually processed, so the environment is not so good, and the operator often uses gloves.
  • it is not preferable to operate the key input unit 60 of the numerical controller 11 for a long time, and it is difficult to operate the key input unit 60 with gloves.
  • it may not be possible to operate with gloves.
  • the operator can create graphic information and processing information by operating the remote operation unit 12 separated from the numerical controller 11. Accordingly, the operator can create graphic information and processing information in an office away from the numerical control device 11, for example. In this case, the environment is relatively good and no gloves are required. Therefore, the operation of the remote operation unit 12 is easy. Since gloves are unnecessary, there is no problem even if the remote operation unit 12 is a touch panel type tablet terminal. The operator can easily change the parameter of the selected shape by the pinch operation.
  • the created graphic information and processing information can be wirelessly transmitted from the remote operation unit 12 to the numerical controller 11.
  • the numerical control device 11 may immediately execute the machining program conversion with the reception of the graphic information and the machining information as a trigger. Thereby, the numerical control device 11 can prepare a machining program before the operator arrives at the numerical control device 11 after the creation of the graphic information and the machining information. As a result, the operator can start the numerical control process immediately after arriving at the numerical control device 11.
  • SYMBOLS 1 Numerical control system, 10 ... CPU, 20 ... System memory, 30 ... Work memory, 40 ... Storage memory, 60 ... Key input part, 70 ... Display, 11 ... Numerical control device, 12 ... Remote operation unit

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Abstract

［課題］操作手順が簡単であり、かつ、短時間に加工形状の輪郭を生成することができる数値制御システムおよび数値制御データ生成方法を提供する。 ［解決手段］本発明に係る実施形態に従った数値制御システムは、加工対象を所望の形状に加工する加工装置に用いられる数値制御システムであって、複数の基本形状を記憶する記憶部と、複数の基本形状のうち操作者によって選択された複数の選択形状を表示する表示部と、複数の選択形状が重複する場合、該複数の選択形状の輪郭線の交点間の線分によって囲まれた各領域を単位形状として抽出し、複数の単位形状のうち操作者によって選択された複数の選択単位形状を組み合わせることによって所望の形状の輪郭を生成する演算部とを備えている。

Description

数値制御システムおよび数値制御データ生成方法
　本発明による実施形態は、数値制御システムおよび数値制御データ生成方法に係わり、例えば、輪郭に沿って対象物を加工する工作機械に用いられる数値制御システムおよび数値制御データ生成方法に関する。
　従来から、輪郭に沿って対象物を加工する工作機械に用いられる数値制御装置は、基本形状を組み合わせて加工形状の輪郭を定義している。
　例えば、特許文献１において、加工形状は、複数種類の基本形状の組み合わせにより表現され、各基本形状の種類、位置、寸法はパラメータとして設定される。基本形状の組み合わせ方を指示する記号を用いてパラメータを結合することにより、輪郭形状を表すコードを作成している。特許文献２においては、基本形状を順次重ねて複写して表示し、複写順に基本形状を連結して１つの新たな輪郭形状を定義している。
　また、複雑な加工形状を生成する場合、複数の基本形状同士の交点間の線分を順次選択することによって、加工形状の輪郭を生成する技術もある。
特開平４－１６２１０７号公報 特開平２－１０８１０４号公報
　このように、基本形状を組み合わせて加工形状の輪郭を定義する場合、基本形状のパラメータを設定するために、あるいは、基本形状を連結して加工形状の輪郭を生成するために、操作手順が非常に複雑かつ多くなっていた。
　また、基本形状の線分を順次選択して加工形状の輪郭を生成する場合、やはり操作手順が難解かつ煩雑になる。例えば、必要な線分の一部が選択されていない場合、輪郭線が閉じなくなるため、加工形状が生成できない。また、基本形状の線分を加工順に従って選択する場合、対象物の加工手順を意識して輪郭生成作業を行う必要がある。
　このように操作手順が複雑化すると、所望の加工形状を得るために時間が掛かる。また、操作者によって操作手順も異なる場合が生じ、操作者は、短時間で加工形状の輪郭を生成するために、数値制御装置の操作に熟練する必要があった。
　そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、操作手順が簡単であり、かつ、短時間に加工形状の輪郭を生成することができる数値制御システムおよび数値制御データ生成方法を提供することである。
　本発明に係る実施形態に従った数値制御システムは、加工対象を所望の形状に加工する加工装置に用いられる数値制御システムであって、複数の基本形状を記憶する記憶部と、複数の基本形状のうち操作者によって選択された複数の選択形状を表示する表示部と、複数の選択形状が重複する場合、該複数の選択形状の輪郭線の交点間の線分によって囲まれた各領域を単位形状として抽出し、複数の単位形状のうち操作者によって選択された複数の選択単位形状を組み合わせることによって所望の形状の輪郭を生成する演算部とを備えている。
第１の実施形態に従った数値制御システム１の構成を示すブロック図、および、数値制御システム１の機能の概略を示す概念図。 加工形状の輪郭を生成する際の数値制御システム１の動作を示すフロー図。 加工形状の輪郭を生成する際に、数値制御システム１のディスプレイ７０に表示される画面を示す図。 加工形状の輪郭を生成する際に、数値制御システム１のディスプレイ７０に表示される画面を示す図。 加工形状の輪郭を生成する際に、数値制御システム１のディスプレイ７０に表示される画面を示す図。 加工形状の輪郭を生成する際に、数値制御システム１のディスプレイ７０に表示される画面を示す図。 加工形状の輪郭を生成する際に、数値制御システム１のディスプレイ７０に表示される画面を示す図。 加工形状の輪郭を生成する際に、数値制御システム１のディスプレイ７０に表示される画面を示す図。 加工形状の輪郭を生成する際に、数値制御システム１のディスプレイ７０に表示される画面を示す図。 第２の実施形態に従った数値制御システム１の構成を示すブロック図、および、第２の実施形態による数値制御システム１の機能の概略を示す概念図。
　以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
（第１の実施形態）
　加工対象を所望の形状に加工する工作機械等に用いられる数値制御システム１は、ＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing）を用いて、加工形状の輪郭（図形情報）および工具の経路（加工情報）を定義し、該図形情報および該加工情報を数値制御システムが実行可能な加工プログラムに変換する。
　図１（Ａ）は、本発明に係る第１の実施形態に従った数値制御システム１の構成を示すブロック図である。図１（Ｂ）は、数値制御システム１の機能の概略を示す概念図である。
　図１（Ａ）に示すように、数値制御システム１は、演算部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、記憶部としてのシステムメモリ２０、ワークメモリ３０、ストレージメモリ４０と、操作部としてのキー入力部（key input unit）６０と、表示部としてのディスプレイ７０とを備えている。
　システムメモリ２０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）であり、数値制御システム１全体を制御するシステムプログラム、および、対話型自動プログラミング用のシステムプログラム等を格納している。ワークメモリ３０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）であり、加工プログラムやデータのロード領域や加工プログラム実行時における作業領域であり、加工プログラムやデータ等を一時的に格納する。ストレージメモリ４０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）であり、対話型自動プログラミングによって変換された加工プログラム、および、加工形状の輪郭を形成する際に用いられる基本形状等を格納している。尚、システムメモリ２０は、ＨＤＤで構成されていてもよい。
　キー入力部（key input unit）６０は、例えば、キーボードであり、操作者が操作することによって情報を数値制御システム１内に入力する。
　ディスプレイ７０は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶表示装置等でよい。ディスプレイ７０は、タッチパネル式表示装置であってもよい。この場合、ディスプレイ７０は、操作部の機能も兼ね備えるので、キー入力部６０は必ずしも設ける必要はない。尚、数値制御システム１は、サーボ制御ユニットをさらに備えるが、サーボ制御ユニットは本実施形態に直接関係ないので、その図示および説明を省略する。
　図１（Ｂ）に示すように、数値制御システム１は、対話式自動プログラミング機能、加工プログラム変換機能（ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing））、数値制御処理機能等の機能を有する。対話式自動プログラミング機能は、図形情報および加工情報を生成する機能である。加工プログラム変換機能は、図形情報および加工情報を、数値制御システムが実行可能な加工プログラムに変換する機能である。数値制御処理機能は、加工プログラムに基づいて加工装置を駆動する処理である。これらの機能により、数値制御システム１は、対象物を所望の形状に加工することができる。
　図２は、加工形状の輪郭を生成する際の数値制御システム１の動作を示すフロー図である。図３～図９は、加工形状の輪郭を生成する際に、数値制御システム１のディスプレイ７０に表示される画面を示す図である。図２～図９を参照して、加工形状の輪郭を生成する際の数値制御システム１の動作を説明する。
　まず、操作者は、ストレージメモリ４０に格納されている複数の基本形状から、加工形状の輪郭を生成するために必要な基本形状を選択する（Ｓ１０）。このとき、ディスプレイ７０は、ストレージメモリ４０に格納されている複数の基本形状、または、それらの基本形状に対応する符号を表示する。操作者は、キー入力部６０を操作することによってディスプレイ７０に表示された基本形状または符号を選択する。
　例えば、図３に示すように、基本形状Ｂ１～Ｂ６がディスプレイ７０上において選択可能に表示されている。操作者は、キー入力部６０を操作して、選択すべき基本形状に対応するボックス７１にチェックを入れる。これにより、加工形状を生成するために必要な基本形状が基本形状Ｂ１～Ｂ６から選択され得る。「Ｂ１」～「Ｂ６」は、識別子として各基本形状に付されている。識別子「Ｂ１」～「Ｂ６」は、基本形状を区別することができる符号であればよく、これらに限定されない。
　尚、基本形状は、予め作成してストレージメモリ４０に登録されていてもよい。あるいは、操作者が、加工形状の輪郭を生成する際に基本形状を描画してもよい。基本形状は、例えば、直線、曲線、円、楕円、四角形、孔等の任意の図形である。
　基本形状が選択されると、ディスプレイ７０は、ストレージメモリ４０に格納された複数の基本形状のうち、操作者によって選択された基本形状（以下、選択形状ともいう）を表示する（Ｓ２０）。例えば、基本形状Ｂ３が選択されると、図４に示すように基本形状Ｂ３がディスプレイ７０に表示される。他の基本形状をさらに選択する場合には、操作者は、キー操作部６０を操作することによってステップＳ１０の選択画面へ戻り、再度、基本形状を選択し直せばよい。また、ディスプレイ７０に表示された選択形状のいずれかが不要な場合には、ステップＳ２０において、操作者は、キー操作部６０を操作して、不要な選択形状をデリートまたはキャンセルする。このように、操作者は、ディスプレイ７０を見ながらキー操作部６０を操作することによって、基本形状を取捨選択し、加工形状の生成に必要な選択形状を決定する。本実施形態では、例えば、図５に示すように、円形状Ｂ１が２つ選択され、四角形状Ｂ３が２つ選択されている。このとき、基本形状Ｂ１、Ｂ３の位置、大きさおよび傾きは、ディスプレイ７０上において決定されていない。ディスプレイ７０がタッチパネル式である場合、操作者は、ディスプレイ７０に表示された基本形状自体に単に触れることによって該基本形状を選択することができる。
　尚、選択された２つの基本形状Ｂ１を便宜的にＢ１ａ、Ｂ１ｂと称し、選択された２つの基本形状Ｂ３を便宜的にＢ３ａ、Ｂ３ｂと称する。
　操作者がキー操作部６０を操作して基本形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂを選択形状として決定すると、次に、複数の選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂの位置、大きさ、傾斜等のパラメータを決定する（Ｓ３０）。操作者は、キー操作部６０を用いて各選択形状のパラメータの数値を入力する。例えば、図６に示すように、操作者は、座標（ｘ、ｙ）、大きさ（直径、対角線の長さ等）および傾斜角度を入力することによって、選択形状の位置、大きさおよび傾斜を決定する。
　操作者は、キー操作部６０を用いていずれかの選択形状をアクティブ状態にし、このアクティブ状態の選択形状の位置、大きさおよび傾斜を決定してもよい。例えば、キー操作部６０にマウス等のポインティングデバイスが付属する場合、操作者は、そのポインティングデバイスを用いて各選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂの位置、大きさおよび傾斜を変更してもよい。
　さらに、ディスプレイ７０がタッチパネル式である場合、操作者は、選択形状の位置、大きさおよび傾斜をタッチパネルにおける操作によって決定してもよい。
　全ての選択形状の位置、大きさおよび傾斜が決定されると、操作者は、キー操作部６０を用いて、選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂの位置、大きさおよび傾斜等のパラメータを固定する。これにより、例えば、図７に示すように、選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂが決定される。
　選択形状のパラメータが固定されると、ＣＰＵ１０は、重複する複数の選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂの輪郭線の交点間の線分によって囲まれた各領域を単位形状として抽出する（Ｓ４０）。例えば、図８に示すように、選択形状Ｂ１ａおよびＢ３ａの交点Ｃ１とＣ２との間には線分Ｌ１およびＬ２がある。そして、線分Ｌ１およびＬ２によって囲まれた領域Ａ１は、単位形状として抽出される。領域Ａ１は、選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂによって区分け可能な最小の領域（面）である。即ち、領域Ａ１内には、選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂの線分が含まれておらず、領域Ａ１は、これ以上分割することはできない。領域Ａ１は、線分Ｌ１、Ｌ２によって囲まれた二次元の面である。
　交点Ｃ１、Ｃ２の他、選択形状Ｂ３ａおよびＢ３ｂの交点Ｃ３、Ｃ６、並びに、選択形状Ｂ３ｂおよびｂ１ｂの交点Ｃ４、Ｃ５を考慮すると、交点Ｃ２とＣ３との間の線分Ｌ３、交点Ｃ１とＣ６との間の線分Ｌ４、交点Ｃ３とＣ４との間の線分Ｌ５、交点Ｃ５とＣ６との間の線分Ｌ６、および、交点Ｃ４とＣ５との間の線分（円弧）Ｌ７によって囲まれた領域Ａ２も、単位形状として抽出される。同様に、選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂの輪郭線の交点間の線分によって囲まれた各領域Ａ３～Ａ１７が単位形状として抽出される。以下、領域Ａ１～Ａ１７を単位形状Ａ１～Ａ１７と称する。
　単位形状Ａ２～Ａ１７は、それぞれ単位形状Ａ１と同様に、選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂによって区分け可能な最小の領域である。即ち、各単位形状Ａ２～Ａ１７内には、選択形状Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３ａ、Ｂ３ｂの線分が含まれておらず、各単位形状Ａ２～Ａ１７は、それぞれそれ以上分割することはできない。また、単位形状Ａ２～Ａ１７は、それぞれ二次元の面である。
　選択形状が単一のみである場合や複数の選択形状が重複しない場合、ステップＳ４０の動作は勿論不要である。この場合、操作者は、単一の選択形状または各選択形状について、後述するように、加工始点および加工方向を選択すればよい。
　「Ａ１」～「Ａ１７」は、識別子の一例としてＣＰＵ１０によって各単位形状に付される。識別子「Ａ１」～「Ａ１７」は、単位形状を区別することができる符号であればよく、これらに限定されない。
　ＣＰＵ１０は、図８に示すように、単位形状Ａ１～Ａ１７を任意に選択できるように単位形状選択テーブルをディスプレイ７０に表示させる。操作者が単数または複数の識別子「Ａ１」～「Ａ１７」を選択することによって該識別子に対応する単位形状Ａ１～Ａ１７を選択する（Ｓ５０）。例えば、操作者は、選択すべき単位形状Ａ１～Ａ１７に対応するボックス７２にチェックを入れる。本実施形態では、図８に示すように、単位形状Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ１１、Ａ１２およびＡ１４が選択されている。
　ＣＰＵ１０は、選択された単位形状（以下、選択単位形状ともいう）Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ１１、Ａ１２およびＡ１４の色またはハッチングを変更する。これにより、操作者は、選択単位形状を容易に認識することができる。
　次に、ＣＰＵ１０は、複数の選択単位形状Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ１１、Ａ１２およびＡ１４を組み合わせることによって、所望の形状の輪郭を生成する（Ｓ６０）。より詳細には、ＣＰＵ１０は、選択単位形状Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ１１、Ａ１２およびＡ１４のそれぞれの間で共有されている線分を消去し、複数の選択単位形状Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ１１、Ａ１２およびＡ１４を単一の閉じた輪郭にする。例えば、図８に示すように、選択単位形状Ａ１とＡ２との間には、線分Ｌ１がある。選択単位形状Ａ２とＡ１１との間には、線分Ｌ３がある。選択単位形状Ａ２とＡ１４との間には、線分Ｌ４がある。選択単位形状Ａ２とＡ４との間には、線分Ｌ５がある。ＣＰＵ１０は、このような選択単位形状Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ１１、Ａ１２およびＡ１４同士間にある線分Ｌ１、Ｌ３～Ｌ５、Ｌ８～Ｌ１０を消去し、選択単位形状Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ１１、Ａ１２およびＡ１４を繋げる。これにより、１つの輪郭が生成される。
　さらに、ＣＰＵ１０は、選択単位形状の辺に属さない不要な線分を消去する（Ｓ７０）。即ち、ＣＰＵ１０は、非選択の単位形状のみに属する線分を消去する。これにより、図９に示すように、単一の閉じた輪郭を有する加工形状１００が得られる。
　次に、ＣＰＵ１０は、操作者の選択に従って加工始点および加工方向を決定する（Ｓ８０）。例えば、操作者は、キー入力部６０を操作して、加工形状１００のいずれかの点Ｓｐを加工の開始点として指定する。さらに、操作者は、加工形状１００の他の点Ｄｐを指定することによって、加工方向を指定する。例えば、加工始点Ｓｐの次に指定された点Ｄｐに向かう方向（図９の矢印の方向）が加工方向である。これにより、加工形状１００の輪郭、加工始点および加工方向が決定される。即ち、上記図形情報および加工情報が決定される。
　その後、数値制御システム１は、ＣＡＤ／ＣＡＭ等の自動プログラミング言語を用いて図形情報および加工情報を数値制御システムが実行可能な形式の加工プログラムに変換する（Ｓ９０）。工作機械は、この加工プログラムに従って対象物を加工することによって、該対象物を所望の形状に加工することができる（Ｓ１００）。
　このように、本実施形態による数値制御システム１は、複数の基本形状の輪郭線の交点間の線分によって囲まれた最小領域を単位形状として抽出し、選択された単位形状を組み合わせることによって加工形状の輪郭を生成している。即ち、基本形状の選択およびパラメータの設定後、操作者は、図８を参照して説明したように、二次元の面で表示された単位形状を選択するだけで所望の加工形状を生成することができる。従って、操作者は、複数の基本形状の線分を選択する必要もなく、かつ、線分または基本形状の選択順を考慮する必要もない。その結果、本実施形態による数値制御システム１は、操作手順が簡単であり、熟練した技術も不要であり、かつ、短時間に加工形状の輪郭を生成することができる。
　尚、上述の通り、数値制御システム１がポインティングデバイスを備えている場合、基本形状の選択および単位領域の選択等において、操作者は、基本形状または単位領域をポインティングデバイスでクリックするだけで簡単かつスムーズに選択することができる。即ち、ポインティングデバイスを用いることによって、各基本形状または単位領域に付されている識別子の表示は不要になる。
　また、選択形状の位置、大きさ、傾斜もポインティングデバイスで簡単に変更できる。例えば、操作者は、ポインティングデバイスで選択形状をドラッグすることによって移動させることができる。操作者は、ポインティングデバイスで選択形状の一端をドラッグすることによって選択形状の大きさや傾斜を変更することができる。
　また、ディスプレイ７０がタッチパネル式表示装置である場合、基本形状の選択および単位領域の選択等において、操作者は、基本形状または単位領域をディスプレイ７０にタッチするだけで簡単かつスムーズに選択することができる。また、タッチパネル式表示装置を用いることによっても、各基本形状または単位領域に付されていた識別子の表示は不要になる。
　選択形状の位置、大きさ、傾斜もディスプレイ７０で簡単に変更できる。例えば、操作者は、ディスプレイ７０上において選択形状をドラッグすることによって移動させることができる。操作者は、ディスプレイ７０に２本の指を接触させたまま該２本の指を広げたり、狭めたりすること（ピンチ動作）によって選択形状の大きさを変更することができる。操作者は、ディスプレイ７０に２本の指を接触させたまま回転させることによって選択形状の傾斜を変更することができる。
（第２の実施形態）
　図１０（Ａ）は、本発明に係る第２の実施形態に従った数値制御システム１の構成を示すブロック図である。図１０（Ｂ）は、第２の実施形態による数値制御システム１の機能の概略を示す概念図である。
　第２の実施形態では、数値制御システム１は、数値制御装置１１と、該数値制御装置１１から分離したリモート操作部１２を備えている。リモート操作部１２は、ＣＰＵ１０、システムメモリ２０、ワークメモリ３０、ストレージメモリ４０、キー入力部６０およびディスプレイ７０を備えており、数値制御装置１１と通信可能に接続されている。
　リモート操作部１２は、例えば、パーソナルコンピュータまたはタブレット端末であり、第１の実施形態における対話式自動プログラミング機能（図形情報および加工情報の生成）を実行する。リモート操作部１２は、基本形状または単位形状の選択のために用いられ、図形情報および加工情報を生成する。図形情報および加工情報の生成手法は、第１の実施形態による手法と同様でよい。リモート操作部１２は、加工形状の生成後、該加工形状を数値制御装置１１へ送信する。
　数値制御装置１１は、リモート操作部１２から図形情報および加工情報を受け取り、加工プログラム変換、および、数値制御処理を実行する。このように、第２の実施形態では、リモート操作部１２は対話式自動プログラミング機能を有し、数値制御装置１１はＣＡＭ機能を有する。
　代替的に、リモート操作部１２がＣＡＭ機能を有していてもよい。この場合、リモート操作部１２が図形情報および加工情報を加工プログラムに変換して、数値制御装置１１へ加工プログラムを送信すればよい。
　数値制御装置１１およびリモート操作部１２のいずれにＣＡＭ機能を持たせるかについては、数値制御総理１１およびリモート操作部１２のそれぞれのＣＰＵ（システム）の処理能力および負荷に応じて決定すればよい。例えば、数値制御装置１１およびリモート操作部１２のうち処理能力の大きい方にＣＡＭ機能を持たせてもよい。あるいは、数値制御装置１１およびリモート操作部１２のうち負担の少ない方にＣＡＭ機能を持たせてもよい。
　第２の実施形態によれば、操作者は、数値制御装置１１から離れた位置において、リモート操作部１２を操作して図形情報および加工情報を作成することができる。一般に、数値制御装置（加工装置）１１の近傍では、対象物の加工を実際に行なうため、環境があまり良くなく、かつ、操作者は手袋を使用している場合が多い。このため、数値制御装置１１のキー入力部６０を長時間操作することは好ましくなく、また、手袋によってキー入力部６０を操作し難い。特に、タッチパネル式のディスプレイ７０において操作する場合、手袋によって操作できない場合がある。
　これに対し、第２の実施形態によれば、操作者は、数値制御装置１１から分離したリモート操作部１２を操作することによって図形情報および加工情報を作成することができる。従って、操作者は、例えば、数値制御装置１１から離れたオフィスにおいて、図形情報および加工情報を作成することができる。この場合、環境は比較的良好であり、手袋も不要である。従って、リモート操作部１２の操作が容易である。手袋が不要であるので、リモート操作部１２がタッチパネル式のタブレット端末であっても問題ない。操作者は、上記ピンチ動作によって簡単に選択形状のパラメータを変更することができる。
　さらに、作成後の図形情報および加工情報は、リモート操作部１２から数値制御装置１１へ無線で送信することができる。数値制御装置１１は、図形情報および加工情報を受信したことをトリガーとして、直ぐに加工プログラム変換を実行してよい。これにより、図形情報および加工情報の作成後、操作者が数値制御装置１１へ到着するまでに、数値制御装置１１は、加工プログラムを準備することができる。その結果、操作者は、数値制御装置１１へ到着した直ぐに数値制御処理を開始することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１・・・数値制御システム、１０・・・ＣＰＵ、２０・・・システムメモリ、３０・・・ワークメモリ、４０・・・ストレージメモリ、６０・・・キー入力部、７０・・・ディスプレイ、１１・・・数値制御装置、１２・・・リモート操作部

Claims (15)

  1. 　加工対象を所望の形状に加工する加工装置に用いられる数値制御システムであって、
    　複数の基本形状を記憶する記憶部と、
    　前記複数の基本形状のうち操作者によって選択された複数の選択形状を表示する表示部と、
    　前記複数の選択形状が重複する場合、該複数の選択形状の輪郭線の交点間の線分によって囲まれた各領域を単位形状として抽出し、複数の前記単位形状のうち操作者によって選択された複数の選択単位形状を組み合わせることによって前記所望の形状の輪郭を生成する演算部とを備えた数値制御システム。
  2. 　前記演算部は、前記単位形状を識別する識別子を各単位形状に付し、操作者が前記識別子を選択することによって該識別子に対応する前記単位形状を選択することを特徴とする請求項１に記載の数値制御システム。
  3. 　前記演算部は、複数の前記選択単位形状間で共有されている線分を消去し、複数の前記選択単位形状を単一の閉じた輪郭を有する前記所望の形状にすることを特徴とする請求項１に記載の数値制御システム。
  4. 　前記演算部は、複数の前記選択単位形状間で共有されている線分を消去し、複数の前記選択単位形状を単一の閉じた輪郭を有する前記所望の形状にすることを特徴とする請求項２に記載の数値制御システム。
  5. 　前記所望の形状の輪郭を生成した後に、前記演算部は、操作者の選択に従って加工の始点および加工方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の数値制御システム。
  6. 　前記所望の形状の輪郭を生成した後に、前記演算部は、操作者の選択に従って加工の始点および加工方向を決定することを特徴とする請求項２に記載の数値制御システム。
  7. 　前記加工装置は、前記選択形状または前記選択単位形状を選択するために用いられる操作部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の数値制御システム。
  8. 　前記加工装置と分離されており、前記記憶部、前記表示部、前記演算部を含み、前記基本形状または前記単位形状を選択するために用いられるリモート操作部を備え、
    　前記リモート操作部は、前記所望の形状の生成後、該所望の形状を前記加工装置へ送信することを特徴とする請求項１に記載の数値制御システム。
  9. 　複数の基本形状を記憶する記憶部と、前記複数の基本形状を表示する表示部と、所望の形状の輪郭を生成する演算部とを備えた数値制御システムにおいて実行され、前記加工対象を所望の形状に加工する加工装置に用いられる数値制御データ生成方法であって、
    　複数の基本形状のうち操作者によって選択された複数の選択形状を表示し、
    　前記複数の選択形状が重複する場合、該複数の選択形状の輪郭線の交点間の線分によって囲まれた各領域を単位形状として抽出し、
    　複数の前記単位形状のうち操作者によって選択された複数の選択単位形状を組み合わせることによって前記所望の形状の輪郭を生成することを具備した数値制御データ生成方法。
  10. 　前記演算部は、前記単位形状を識別する識別子を各単位形状に付し、操作者が前記識別子を選択することによって該識別子に対応する前記単位形状を選択することを特徴とする請求項９に記載の数値制御データ生成方法。
  11. 　前記演算部は、複数の前記選択単位形状間で共有されている線分を消去し、複数の前記選択単位形状を単一の閉じた輪郭を有する前記所望の形状にすることを特徴とする請求項９に記載の数値制御データ生成方法。
  12. 　前記演算部は、複数の前記選択単位形状間で共有されている線分を消去し、複数の前記選択単位形状を単一の閉じた輪郭を有する前記所望の形状にすることを特徴とする請求項１０に記載の数値制御データ生成方法。
  13. 　前記所望の形状の輪郭を生成した後に、操作者の選択に従って加工の始点および加工方向を決定することをさらに具備する請求項９に記載の数値制御データ生成方法。
  14. 　前記所望の形状の輪郭を生成した後に、操作者の選択に従って加工の始点および加工方向を決定することをさらに具備する請求項１０に記載の数値制御データ生成方法。
  15. 　前記数値制御システムは、前記加工装置と分離されており前記基本形状または前記単位形状を選択するために用いられるリモート操作部を備え、
    　前記所望の形状の生成後、該所望の形状を前記リモート操作部から前記加工装置へ送信することをさらに具備する請求項９に記載の数値制御データ生成方法。
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