(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＣプログラムにて加工制御が行われるＮＣ加工において、
ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工、加工要素加工または工程加工毎の任意段階における加工形状情報を抽出する加工形状情報抽出部と、
前記加工形状情報から任意段階における幾何モデルを形成する幾何モデル作成部と、
前記幾何モデルから測定プログラムを生成する測定プログラム生成部と、
を有するＮＣ加工における測定プログラム作成装置。
【請求項２】
ＮＣプログラムにて加工制御が行われるＮＣ加工において、
ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工または各加工要素加工毎にプログラムを分割する分割部と、
前記分割された作業要素加工あるいは加工要素加工毎に加工形状情報を抽出する加工要素抽出及び座標系変換部と、
前記加工形状情報から三次元座標の幾何モデルを形成する幾何モデル作成部と、
前記幾何モデルから測定パスを決定する測定パス生成部と、
前記測定パスに基づいて測定プログラムを生成する測定プログラム生成部と、
を有するＮＣ加工における測定プログラム作成装置。
【請求項３】
請求項１記載の測定プログラムを実行した加工管理装置であって、ＮＣプログラムの各工程のうち少なくとも１つの工程が終了した段階で実行された前記測定プログラムの測定結果を加工制御情報として用いる測定結果分析手段を含むＮＣ加工における加工管理装置。
【請求項４】
ＮＣプログラムにて加工制御が行われるＮＣ加工において、
ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工、加工要素加工または工程加工毎の任意段階における加工形状情報を抽出するステップと、
前記加工形状情報から任意段階における幾何モデルを形成するステップと、
前記幾何モデルから測定プログラムを生成するステップと、
を有するＮＣ加工における測定プログラム作成方法。
【請求項５】
ＮＣプログラムにて加工制御が行われるＮＣ加工において、
ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工または各加工要素加工毎にプログラムを分割するステップと、
前記分割された作業要素加工あるいは加工要素加工毎に加工形状情報を抽出するステップと、
前記加工形状情報から三次元座標の幾何モデルを形成するステップと、
前記幾何モデルから測定パスを決定するステップと、
前記測定パスに基づいて測定プログラムを生成するステップと、
を有するＮＣ加工における測定プログラム作成方法。
【請求項６】
請求項４記載の測定プログラムを実行した加工管理方法であって、前記測定プログラムはＮＣプログラムの各工程のうち少なくとも１つの工程が終了した段階で実行され、この測定結果が加工制御情報として用いられることを特徴としたＮＣ加工における加工管理方法。
【請求項７】
請求項６記載の加工管理方法において、測定結果に基づいて当該工程における形状モデルを作成して後続する加工工程への加工制御情報として供給することを特徴とするＮＣ加工における加工管理方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の方法において、
前記測定プログラムには公差データが付加されることを特徴とするＮＣ加工における測定プログラム作成方法。
【請求項９】
コンピュータに、ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工、加工要素加工または工程加工毎の任意段階における加工形状情報を抽出する手順と、
前記加工形状情報から任意段階における幾何モデルを形成する手順と、
前記幾何モデルから測定プログラムを生成する手順と、
を実行させるためのプログラムを記録した媒体。
【請求項１０】
コンピュータに、請求項４記載の測定プログラムの測定結果を加工制御方法として用いる手順を実行させるためのプログラムを記録した媒体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ＮＣ加工における測定プログラム作成及びこの測定プログラムを実行した加工管理に関し、特に数値制御情報を用いて各種の加工制御を行うＮＣ加工において、実加工に用いられるＮＣプログラムから測定プログラムを生成し、またこの生成された測定プログラムを実行した測定結果によって加工管理を行う改良された方法及び装置に関するものである。
本発明において、このような測定プログラムはＮＣプログラムの実行中であるか否かを問わず任意に生成され、この測定プログラムは当該加工に用いるばかりでなく、他の工作機械における実行時においても任意に用いられる汎用性を有し、またＮＣプログラムが修正された場合にはこの修正されたプログラムに基づいて再編集可能である。
背景技術
数値制御工作機械は、ＮＣプログラム入力によって工作機械の動作を自動制御することができ、更に近年においては、マイクロプロセッサ技術、パワーエレクトロニクス技術、あるいはソフトウェア技術と組み合わされてコンピュータ数値制御工作機械（ＣＮＣ工作機械）として各種の産業分野に広範囲に利用されている。
通常、ＮＣプログラムなどの数値制御情報には、工具割り出し指令、主軸回転数指令、送り速度指令、移動・補間指令、補助機能指令等の独自情報や加工履歴が組み込まれ、加工制御対象である工作機械に適する数値制御情報がその都度ＮＣプログラムとして作成されている。
このようにして作成されたＮＣプログラムは各種の加工に用いられるが、高品質の加工を行うためには、最終加工製品あるいは各加工工程の途中において必要な測定が行われ、この測定結果に応じて次のワークピースあるいは同一ワークピースにおける後続する工程での加工制御の修正が行われる。従来の原始的な測定は、定められた工程検査表に従い、マイクロメータやノギス等の簡単な測定具で部分的に寸法を計り、最終検査では部品の全ての重要な部分を計っていた。そして、この測定結果に問題があった場合にはＮＣ加工へのフィードバックが行われていたが、従来においては、この加工制御への測定結果の反映は経験のある技能熟練者によって作業者間の口頭あるいはメモに頼る伝達で行われており、リアルタイムにかつ自動的に測定結果を反映することはできなかった。
また、従来における簡単な工程検査では、限られた測定しか行うことができず、精密な測定は最終検査に頼っていたために、問題点の把握が遅れ、ＮＣ加工における歩留りを低下させるという欠点があった。
従来において、このような問題を解決するために、最終加工製品あるいは各工程において予め測定プログラムを作成しておき、ＮＣ加工の途中において三次元座標測定機などを用いて順次自動測定を行い、この結果をＮＣ加工に反映させる自動測定プログラミング手法が提案されており、この従来技術によれば、測定自体に対しては熟練した作業者を必要とすることなく定められた測定を迅速かつ正確に行うことが可能となっていた。
しかしながら、このような従来における自動プログラミングはＣＡＤ及びＣＡＭを用いて素材データ、最終加工形状及び工具データなどを用いて複雑な作業によって作成するために、全てのＮＣ加工において利用することができず、大掛りな装置を必要とし、かつ同一のＮＣプログラムを用いて大量に加工するような場合にしかほとんど利用することができないという問題があった。
さらに、このような自動プログラミングによる測定プログラムは最終製品形状データ、特に製作図面を基にして作成され、実際のＮＣプログラム実行時の各作業要素、加工要素または工程中の任意段階における形状に最適な測定プログラムを提供することができないという欠点があった。
ここでいう加工要素とは、ワークの同一加工位置に対する複数の作業要素の一群をいう。すなわち、作業要素は、各工具が行う単一の加工を意味し、例えば穴あけ作業、フライス加工等の単一の作業をいう。そして、加工要素は、ワークの同一加工位置に対して複数の作業要素を組み合わせてひとつの加工を完成させることを意味し、例えばねじ穴加工の場合に、センター穴加工と下穴加工、そしてタップ加工の３つの作業要素を合せて加工要素と定義する。また、本明細書において、工程とは、工作機械上で、ワークが固定された姿勢を変えることなく行われる一連の全ての加工作業群を意味する。
さらに、近年のＮＣ加工は使用するＮＣプログラムをできるだけオープンにかつフレキシビリティの高いものとする傾向にあり、実際の実加工中においても最適加工方法を求めてしばしば修正編集が行われ、またこのような自在な変更が可能なように各プログラムがモジュール化されあるいは汎用性を有するようになってきている。この結果、従来のような製作図面から一義的に定まる加工プログラムでは実際の作業要素、加工要素あるいは工程の各段階に対応することができないという新たな問題を生じており、先端ＮＣ工作機械には適用できないという問題があった。
さらに、近年における先端ＮＣ加工は単独の工作機械のみでなく他の工作機械と連携をもってＣＩＭ（Computer Integlated Manufacturing）を構築しており、このような場合においても、従来の固定化された測定プログラムでは他の工作機械への利用あるいは測定プログラム自体に学習効果を持たせて新たな工作機械に対応させる等の対処に欠けるという問題があった。
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、従来のような製作図面から測定プログラムを作成するのではなく、実加工プログラムを解析して測定プログラムを作成し、またこの測定プログラムを用いた測定結果をＮＣ加工へ反映させて工程管理する新たな方法を提案するものである。
発明の開示
前述した目的を達成するために本発明は、ＮＣプログラムを解析し、このプログラムに含まれる実際の加工時の各段階における加工形状を幾何モデルとして抽出し、この幾何モデルに合せた測定プログラムを作成することを特徴とする。
また、このような測定プログラムが実行されると、加工途中においてリアルタイムで測定結果を得ることができ、これを後段の加工工程あるいは次回の加工に直ちに反映することができ、これによって加工プログラム自体の修正にも直ちに利用することが可能となる。
また本発明によれば、加工プログラム自体が修正された場合には、再び測定プログラムはこの新たな加工プログラムに対して修正が行われ、実際の加工途中あるいは次の加工までの間においてＮＣ加工プログラムと測定プログラムとを常に関係づけながら実行することができるという利点がある。また本発明は、ＮＣプログラムにて加工制御が行われるＮＣ加工において、ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工、加工要素加工または工程加工毎の任意段階における加工形状情報を抽出する加工形状情報抽出部と、前記加工形状情報から任意段階における幾何モデルを形成する幾何モデル作成部と、前記幾何モデルから測定プログラムを生成する測定プログラム生成部と、を有する。
更に本発明は、ＮＣプログラムにて加工制御が行われるＮＣ加工において、ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工または各加工要素加工毎にプログラムを分割する分割部と、前記分割された作業要素加工あるいは加工要素加工毎に加工形状情報を抽出する加工要素抽出及び座標系変換部と、前記加工形状情報から三次元座標の幾何モデルを形成する幾何モデル作成部と、前記幾何モデルから測定パスを決定する測定パス生成部と、前記測定パスに基づいて測定プログラムを生成する測定プログラム生成部と、を有する。
更に本発明は、請求項１記載の測定プログラムを実行した加工管理装置であって、ＮＣプログラムの各工程のうち少なくとも１つの工程が終了した段階で実行された前記測定プログラムの測定結果を加工制御情報として用いる測定結果分析手段を含む。
更に本発明は、ＮＣプログラムにて加工制御が行われるＮＣ加工において、ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工、加工要素加工または工程加工毎の任意段階における加工形状情報を抽出するステップと、前記加工形状情報から任意段階における幾何モデルを形成するステップと、前記幾何モデルから測定プログラムを生成するステップと、を有する。
更に本発明は、ＮＣプログラムにて加工制御が行われるＮＣ加工において、ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工または各加工要素加工毎にプログラムを分割するステップと、前記分割された作業要素加工あるいは加工要素加工毎に加工形状情報を抽出するステップと、前記加工形状情報から三次元座標の幾何モデルを形成するステップと、前記幾何モデルから測定パスを決定するステップと、前記測定パスに基づいて測定プログラムを生成するステップと、を有する。
更に本発明は、請求項４記載の測定プログラムを実行した加工管理方法であって、前記測定プログラムはＮＣプログラムの各工程のうち少なくとも１つの工程が終了した段階で実行され、この測定結果が加工制御情報として用いられる。
更に本発明は、請求項６記載の加工管理方法において、測定結果に基づいて当該工程における形状モデルを作成して後続する加工工程への加工制御情報として供給する。
更に本発明は、請求項６又は７記載の方法において、前記測定プログラムには公差データが付加される。
更に本発明は、コンピュータに、ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工、加工要素加工または工程加工毎の任意段階における加工形状情報を抽出する手順と、前記加工形状情報から任意段階における幾何モデルを形成する手順と、前記幾何モデルから測定プログラムを生成する手順と、を実行させるためのプログラムを記録した媒体である。
更に本発明は、コンピュータに、請求項４記載の測定プログラムの測定結果を加工制御方法として用いる手順を実行させるためのプログラムを記録した媒体である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る測定プログラム作成及び加工管理が組み込まれた数値制御システムの全体構成を示すブロック図である。
図２は、本発明に係る測定プログラム作成装置を示すブロック図である。
図３は、図２に示したシステム中の本発明に関する加工形状情報抽出部を示すブロック図である。
図４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、本発明の実施形態において用いられる実加工ＮＣプログラムの一例を示す図である。
図５は、本実施形態で用いる素材形状を示す図である。
図６は、本実施形態で用いる最終加工形状を示す図である。
図７は、本実施形態で用いる工具リストを示す図である。
図８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅは、本実施形態において、前記実加工ＮＣプログラムから導かれたＧコード展開リストを示す図である。
図９は、本実施形態において、加工要素に対する作業要素と仕様工具及びプログラム分析方法を示す説明図である。
図１０は、作業要素リストを示す説明図である。
図１１は、本実施形態において、加工パターン定義の一例を示す説明図である。
図１２Ａは、工作機械に取り付けた状態の２個の座標系の関係を示す説明図である。
図１２Ｂは、図１２Ａの座標系を実際の加工形状に関連づけた相対座標系の説明図である。
図１３は、工作機械上の他の２つの座標系の関係を示す説明図である。
図１４は、座標系リストを示す説明図である。
図１５は、幾何要素パラメータリストを示す説明図である。
図１６は、幾何要素リストを示す説明図である。
図１７は、ＣＳＧプリミティブライブラリィを示す説明図である。
図１８は、ＣＳＧプリミティブの相対的な関係を示す説明図である。
図１９は、幾何要素ＣＳＧライブラリィの説明図である。
図２０は、要素測定パスライブラリィの説明図である。
図２１は、干渉チェックを説明する図である。
図２２は、図２１の干渉チェックをリスト化した説明図である。
図２３は、測定パスを決定するためのセーフティゾーンの説明図である。
図２４は、測定プログラムを作成するための公差表を示す説明図である。
図２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆは、本発明を用いて作成された測定プログラムの一例を示す図である。
図２６は、本発明に係る測定プログラムの実行及び測定値の分析処理を示す説明図である。
図２７は、図２６における測定データの流れを示す説明図である。
図２８は、測定結果の一例を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態
以下図面に基づいて、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１には、本発明に係る測定プログラム作成方法及び工程管理方法が適用された数値制御工作機械システムの全体構成が示されている。
従来と同様に、素材データと最終部品形状が与えられることにより、ＮＣプログラムが作成される。図において、素材データは素材形状と材質を含む。ＮＣプログラム作成手段２０は前記入力された素材データと最終部品形状に各種のデータベースから与えられる過去に蓄積されたノウハウデータを加味して所望のＮＣプログラムを作成する。実施形態において、データベースは、作業展開データベース２１、切削条件データベース２２、工具データベース２３、加工履歴データベース２４からなり、これらの各データベースから、過去の現場ノウハウ、現場スペックその他実際の加工に必要な条件及び使用する工作機械特有の条件がＮＣプログラム作成のために参照データとしてＮＣプログラム作成手段２０に供給されている。
以上のようにして作成されたＮＣプログラム、及び工具リストは数値制御装置２５に送られ、必要な空運転、テストカットあるいはシミュレーションを行い、図示していないＮＣプログラム修正編集を経て、数値制御装置２５の最終的に現場で用いられる実加工ＮＣプログラムとして完成する。
数値制御装置２５は工作機械２６を駆動するためにＮＣプログラム実行手段２７、サーボ制御手段２８及び誤差補正手段２９を含み、前記ＮＣプログラム及び工具リストそして素材データはそれぞれＮＣプログラム実行手段２７に入力される。ＮＣプログラム実行手段２７は、後述する測定結果を参照しながら前記各入力データにより適切な送り速度に基づいた補間処理を行ないサーボ制御手段２８にサーボ制御信号を供給し、工作機械２６をサーボ制御手段２８の出力駆動信号によって正しくＮＣプログラムに合せた送り駆動制御を行うことができる。誤差補正手段２９は、工作機械２６の温度変化などによる寸法・位置の誤差を補正するために設けられ、工作機械２６に設けられた測定器の出力を用いて温度に起因する誤差などを補正することができる。
以上のようにして、工作機械２６は、テーブルに載置されたワークピース３０に対して、所望の作業要素加工、加工要素加工そして工程加工をＮＣプログラムに従って実行し、ワークピース３０の第１姿勢における加工を完了する。
第１姿勢によるワークピース３０の工程加工が完了すると、測定機３１が測定制御装置３２の測定プログラムに従ってワークピース３０の座標測定を行い、この測定結果は測定結果分析手段３３を介して次工程の前記数値制御装置２５のＮＣプログラム実行手段２７へフィードバックされ、また必要に応じて、この測定結果は前記各データベース２１，２２，２３，２４へ供給される。以上のようにして、図示した実施形態によれば、作成されたＮＣプログラムに基づいてワークピース３０に所望の数値制御加工を施すことができ、ワークピース３０は第１姿勢での工程加工が終了した後、姿勢替えが行われ、第２姿勢において同様にＮＣプログラムに従った加工が継続的に行われる。
本発明において特徴的なことは、前記測定制御装置３２に供給される測定プログラムが数値制御装置２５に供給される実加工ＮＣプログラムから作成されることであり、このために、加工形状情報抽出部３４、幾何モデル形成部３５そして測定プログラム生成部３６が設けられている。
加工形状情報抽出部３４には工具リスト、そしてＮＣプログラム作成手段２０の出力である実加工プログラムが供給され、これらの入力データに基づいて、ＮＣプログラムを解析して各作業要素加工、加工要素加工または工程加工毎の任意段階における加工形状情報を抽出する。前記抽出された加工形状情報は幾何モデル形成部３５において、任意段階における三次元の幾何要素あるいは幾何モデルに変換され、この幾何要素又は幾何モデルに対して測定プログラム生成部３６が所定の測定パスを選択して最適な測定プログラムを生成することができる。図１から明らかなように、このようにして作成された測定プログラムは測定制御装置３２へ供給されるとともに、前記幾何モデル形成部３５の幾何モデルは測定結果分析手段３３へ供給され、また測定プログラム生成部３６の測定リストも同様に測定結果分析手段３３へ供給されている。本発明において、加工形状情報抽出部３４へは、前述した加工リスト及びＮＣプログラムばかりでなく、素材データ及び最終部品形状を供給してもよく、この場合には、例えば測定プローブの移動経路等をより簡単にかつ安全に定めることが可能となる。
従って、本発明によれば測定プログラムは常に実加工プログラムと関連づけられており、実際の加工に用いられるＮＣプログラムに応じて最適な測定プログラムを得ることが可能となり、またこのような測定プログラムの測定結果は常に数値制御装置２５に供給され、測定結果に応じた加工管理を行うことが可能となる。
図２には前述した数値制御工作機械システム（図１）における測定プログラム作成部分の詳細を示した構成が示されている。この実施形態においては、測定はＮＣ加工中の加工要素を基本単位として行い、一連の作業要素の加工が完了して加工要素が得られた時を測定タイミングとする。勿論、加工要素を複数組み合わせて工程完了の段階で測定を行うことも可能であり、実際の測定プログラムは加工要素完了あるいは工程完了を測定タイミングとする。
図２において、ＮＣプログラム４０は加工形状情報抽出部３４のＮＣプログラム解析部４１へ供給され、ＮＣプログラム解析部４１は別途供給されている工具データと前記ＮＣプログラム４０とからまずＮＣプログラムを作業要素に分割し、この作業要素情報を加工要素抽出部４２へ供給する。加工要素抽出部４２においては、複数の作業要素を組み合わせて、ＮＣプログラム上の加工要素を抽出して出力する。また、ＮＣプログラム解析部４１はＮＣプログラムにある座標データを座標系変換部４３に供給し、ＮＣ加工用に作成されている座標系を測定用の三次元座標系に変換する。このようにして抽出あるいは変換された加工要素リスト及び座標系リストは幾何モデル作成部３５の幾何要素作成部４４に供給され、ＮＣプログラム４０によって指定されている加工要素が通常の三次元座標系における幾何要素として変換出力される。本実施形態においては、この幾何要素はさらに幾何モデル作成処理部４５において幾何モデルに合成され、これが測定プログラム生成部３６に供給される。勿論、本発明において、前記幾何モデルへの変換は必ずしも必要でなく、幾何要素作成部４４の出力である幾何要素リストをそのまま測定プログラム生成部３６へ供給することも可能である。また、幾何モデル作成処理部４５で作成された幾何モデル４６は図１に示したように、測定結果分析手段３３に供給される。
測定プログラム生成部３６には前記幾何モデルあるいは幾何要素リストが供給されると共に、測定機３１のプローブ情報４７及び公差情報４８、その他の必要な情報４９が供給されており、これらの与えられた入力情報に基づいて測定プログラム５０を生成して、これを図１に示した測定制御装置３２へ供給する。
図２は、本実施例におけるＮＣプログラム４０から測定プログラム５０を形成するための概略的なステップを説明したが、以下にそれぞれの詳細についてさらに詳しく説明する。
作業要素及び加工要素の抽出
まず作業要素を抽出するためのＮＣプログラム解析部４１の詳細を図３から図１１を用いて説明する。
図３は前述した加工形状情報抽出部３４（図２）における本発明に係るＮＣプログラム解析部４１の部分を拡大して示したものであり、ＮＣプログラム解析部４１には前述したように実加工ＮＣプログラム、素材データ、そして工具リストが入力され、また、必要に応じて素材データ、最終加工形状も入力される。
ＮＣプログラム解析部４１において、前記入力された各データは記憶装置６０に記憶され、実加工ＮＣプログラムが１ブロックずつ解析され、数値データ変換部６１によってデータ変換され、Ｇコード展開リスト生成部６２においてＧコード展開リストとして各データが登録される。この時、マクロプログラムやサブプログラム等１ブロックで複数の動作をする場合には、ＲＳ−２７４−Ｄフォーマットに従い基本命令に展開後、Ｇコード展開リストに登録する。このＧコードへの展開は本発明において必ずしも必要ではないが、この実施形態においては実加工ＮＣプログラムをコンピュータ処理するために解析の容易なＧコードへ展開している。
ＮＣプログラム解析部４１においては、前記Ｇコード展開リストを参照しながら作業要素への分割部６３において連続した実加工プログラムが作業要素毎に分割される。
前記分割部６３における各作業要素加工毎へのプログラム分割は、通常の場合、シーケンス番号（Ｎ番号）、工具割り出し（Ｔコード）、工具交換（Ｍ６）及びオプショナルストップ（Ｍ０１）に注目して行うことが好適である。実際上、このような作業要素へのプログラム分割は、まず工具交換に着目し、工具交換の間は単一の工具が用いられるのでこれを作業要素の区切りとして用いることができる。しかしながら、同一の工具を用いて複数の作業要素加工が行われる場合があり、例えば同一のドリルにて複数の下穴を穴開けするような場合があるので、前記工具交換に加えて工具軌跡パターンを読み取り、これによって作業要素加工毎の分割を確実に行うことが好適である。
図４Ａ，４Ｂ，４Ｃには本実施形態で用いられる実加工ＮＣプログラムの一例が示されており、Ｏ０００１なるプログラム番号が付されている。
図５はこの実加工ＮＣプログラムにおいて加工される素材形状が示されており、また図６にはこの実加工プログラムによって図５で示した素材から製作される最終加工形状が示され、これらの素材データ（材質を含む）及び最終加工形状は前述したようにＮＣプログラム解析部４１にデータ供給されている。図６から明らかなように、この加工においては、素材の上面フライス加工、側面フライス加工そして正面の２個のねじ穴加工及び上面の４個の面取り付穴開け加工そしてスロット溝加工が求められている。
このような加工に対して、ＮＣプログラム作成手段２０は加工手順を定め、これを作業要素に展開し、各作業要素毎の使用工具を決定し、さらに各工具毎の切削条件を定める。
図７はプログラムＯ０００１に用いられる工具リストを示し、各工具番号はＴコードで示され、それぞれの工具データが図示のようにリスト化され、この工具リストは前述したようにＮＣプログラム解析部４１に供給されている。
ＮＣプログラム解析部４１においては、まず実加工ＮＣプログラムが記憶装置６０に記憶された後数値データ変換部６１を経てＧコード展開リスト生成部６２によってコンピュータで解析し易いＧコード展開リストに変換される。図８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅは前記実加工プログラムＯ０００１がＧコードに展開された状態のリストを示し、両者は行番号によってリンクされており、その内容は実質的に全く同一である。
実施形態における実加工プログラムは、シーケンスＮ番号１から９の９種類に区別され、これら９個のシーケンスはそれぞれ別個の工具を用いた作業として区別されている。勿論、本発明においては、同一の工具を用いた場合においても素材の異なる加工位置を加工するものは、異なる作業要素として認識しており、前述したように工具の加工軌跡パターンからプログラムが作業要素に分割される。しかしながら、説明を簡略化するために、以下においては前記９個のシーケンス番号（Ｎ）に分けて各作業要素加工毎の加工条件抽出を例示する。
Ｎ１の作業要素の解析
行番号４でＴ１が指令され、行番号５でＭ６（工具交換）を行っているので、行番号７から次のＭ６（工具交換）が指令されるまでは工具Ｔ１で加工されることが理解される。本実施形態においては、このような一群のプログラムをシーケンス番号Ｎ１として示しているが、実際の実加工ＮＣプログラムにおいてはこのようなシーケンス番号は工作機械に対して何らの意味もないことは明らかである。
工具Ｔ１は前述した図７に示す工具リストのＴコード１から、直径１００ｍｍのフェイスミルであることが理解される。次に、行番号７はワーク座標系Ｇ５４を指定しており、本実施形態においては、座標系Ｇ５４は図６に示した最終加工形状の上面を示しており、これを第１工程の加工と定義する。
行番号１０で初めて切削送りとなり、切削面はＺ０．１の座標である（行番号９）。またフェイスミルの降下点は行番号７によって（１６０、５０）というＸＹ座標に設定されている。行番号１０から１３はＺ座標は同じで移動軸はＸ、Ｙ、Ｘ、Ｙの交互に移動していることが分り、このような工具軌跡パターンをパターン定義記憶部６４に記憶されている定義データと照合することによって、この作業要素が面加工要素であると判断することができる。図９には加工要素に対する作業要素と使用工具、プログラム分析方法のパターン定義の一例が示されており、このようなパターン定義を用いて前記作業要素加工の認定が行われる。
図１０には作業要素リストの一例が示され、本実施形態においては、このような作業要素が加工要素抽出部４２及び座標系変換部４３へ供給される。
勿論、図１０に示す作業要素は一例であり、このような比較的大きな作業要素ばかりでなく、この作業要素をさらに分割した作業要素を定義することも本発明において好適であり、このような作業要素の定義レベルは工作機械の精度、あるいは加工システム全体の分解能に応じて任意に定義づけることが可能である。
シーケンスＮ１に対してさらにプログラムを解析すると、行番号１０、１１、１２と行番号１５、１６、１７はＺ座標が異なるだけで同じ軌跡であり、これ以下に同一工具の作業要素がないことから行番号１５、１６、１７が仕上げ加工であると判断できる。
次に、行番号１９から行番号３０まではワーク座標系Ｇ５５、すなわち、本実施形態において、図６に示した最終加工形状の正面加工の座標系を指令しているのでこれを第２工程と判断する。行番号２２、２３、２４と行番号２７、２８、２９はＺ点が異なるだけで同じ軌跡であるため、またＺ座標が０．１の差であるため、行番号２２、２３、２４が荒加工、そして行番号２７、２８、２９が仕上げ加工と判断する。さらに切削領域がワーク全体を覆っているので面加工要素と判断する。
以下同様にシーケンスＮ２からＮ９までの作業要素に対する解析を簡単に説明する。
Ｎ２の作業要素の解析
行番号３１より主軸工具がＴ２となり、Ｎ２の作業要素に移行する。Ｔ２は図７の工具リストから直径３ｍｍのセンタドリルであると認識され、この結果Ｎ２の作業要素は穴加工要素と判断され、以下に述べる第１工程における５つの作業要素及び第２工程における２個の作業要素が抽出される。
第１工程（Ｇ54）
座標1(70.000,50.000)座標2(-70.000,50.000)
座標3(-70.000,50.000)座標4(70.000,-50.000)
座標5(30.000,0.000)
第２工程（Ｇ55）
座標1(40.000,0.000)座標2(-40.000,0.000)
Ｎ３の作業要素の解析
行番号４７により主軸工具がＴ３となり、Ｎ３の作業要素に移行する。工具Ｔ３は工具リストより直径２０ｍｍのドリルであると認識し、Ｎ３の作業要素は穴加工要素と判断し以下の５つの作業要素が抽出される。
第１工程（Ｇ54）
座標1(70.000,50.000)座標2(-70.000,50.000)
座標3(-70.000,50.000)座標4(70.000,-50.000)
Ｎ４の作業要素の解析
行番号５７により主軸工具がＴ４となり、直径３０ｍｍのドリルであることからＮ４の作業要素は穴加工要素と判断し、以下の４個の作業要素が抽出される。
第１工程（Ｇ54）
座標1(30.000,0.000,-19.9)
座標2(-70.000,50.000)座標3(-70.000,-50.000)
座標4(70.000,-50.000)
Ｎ５の作業要素の解析
行番号６８により主軸工具がＴ５すなわち直径２５ｍｍのエンドミルに交換されている。
通常、エンドミル、フェイスミルなどにおいては、対応可能な加工パターンの種類が多く、単に使用工具のみではいかなる作業要素かの判定が難しいが、本実施形態においては、分割部６３と加工要素抽出部４２とにおいて工具加工軌跡を加工パターン定義と照合することによってこれらの判断が行われ、既にフェイスミル及びドリルに対していくつかの例示を行ったが、さらに図１１にはこれらの加工パターン定義と加工要素との対応関係の一例を示す。
シーケンスＮ５の作業要素に戻って、行番号７１から行番号７４によって工程１（Ｇ５４）座標３（３０，０）で加工面（Ｚ−１９．９）に降下していることが分り、また行番号７５から行番号８１は同一平面を移動し、行番号７５の座標（−５０，０）と行番号８０の座標（−５０，０）が同じ座標であるため、閉じた軌跡であることが判断できる。また、行番号５から行番号８０は行番号７５でＧ４１の左側補正がかけられているため、軌跡に対して内側であると判断される。そして、その軌跡に対してＧ４１で工具半径分内側にシフトした軌跡を設け、さらにその軌跡に対して工具半径分シフトした軌跡を求める。しかし、この場合、軌跡が無くなっており、これらの工具軌跡から、行番号７５から行番号８０を工具が移動すると内側が削り残らないと判断し、ポケット加工要素と判断できる。これは、図１１に示した加工パターン定義から加工要素ポケットに関しエンドミルを使用した場合のパターンとなっており、このような複雑なプログラムに対しても、図１１のようなパターン定義を用いて確実にプログラムの解析を行うことが可能となる。
行番号７５の移動はアプローチとして判断され、また行番号８１の移動は逃げと判断される。そしてこのアプローチ量及び逃げ量は図１２のポケット加工要素パターンリストに格納される。
行番号８２でワーク面より上に移動し、行番号８３で第２工程（Ｇ５５）の座標（４０，０）に位置決めされる。行番号８６から行番号８８は同一平面を移動し、行番号８７で１周縁の軌跡を移動し、先ほどと同様にその軌跡に対して行番号８６でＧ４１の左側補正がかけられているため、軌跡に対して内側であると判断される。それに対してＧ４１で工具半径分内側にシフトした軌跡を求め、さらに工具半径分シフトした軌跡を求める。しかしながら、この場合判断１によって軌跡がなくなり、この結果内側が削り残らないと判断し、ポケット加工要素と判断される。同様に行番号９３から行番号９５もポケット加工要素と判断される。しかしながら、このポケット加工要素の中心座標をシーケンスＮ２、Ｎ４の作業要素で前加工されているという条件から、このポケットの形状が円であることから穴加工要素であると最終的に判断される。このように、シーケンスＮ５に対しても加工パターン定義を用いることによって作業要素の認識を行なうことができる。
Ｎ６の作業要素の解析
行番号９７により主軸工具がＴ６となり直径２５ｍｍのエンドミルが用いられる。
行番号１０５から行番号１０８の移動は、同一平面上であり、行番号１０５と行番号１０８の座標が同じであるため閉じた形状と判断できる。また、この軌跡と工具系を判断１で照合する。その結果、内側に削り残しがないことが分れば、これをポケット加工要素と判断できる。そして、その軌跡はシーケンスＮ５の軌跡と同一であるため、仕上げ加工であると判断され、シーケンスＮ５の作業要素１の加工は荒加工であると判断することができる。そして、行番号１０５から行番号１０８の点を仕上り形状と判断する。
Ｎ７の作業要素の解析
行番号１１１により主軸工具がＴ７となり、直径８．２ｍｍのドリルと認識する。従って、シーケンスＮ７は穴加工要素であると判断され、以下の作業要素が抽出される。
第１工程（Ｇ55）
座標1(40.000,0.000)
座標2(-40.000,0.000)
Ｎ８の作業要素の解析
行番号１１９により主軸工具がＴ８となり直径２５ｍｍの面取り工具であることが認識される。行番号１２４から行番号１２８へＺ軸が上昇するまでＧ８１の穴開け固定サイクルで固定しているため、Ｎ８の作業要素は穴加工要素と判断される。
第１工程（Ｇ54）
座標1(70.000,50.000)
座標2(-70.000,50.000)
座標3(-70.000,-50.000)
座標4(70.000,-50.000)
第２工程（Ｇ55）
座標1(40.000,0.000)
座標2(-40.000,0.000)
Ｎ９の作業要素の解析
行番号１３４において主軸工具がＴ９となりＭ１０タップに交換される。従って、シーケンスＮ７の作業要素は穴加工要素と判断される。
第１工程（Ｇ55）
座標1(40.000,0.000)
座標2(-40.000,0.000)
以上のようにして、実加工プログラムが順次解析され、各作業要素に分割抽出される。
以上のようにして、ＮＣプログラムが作業要素毎に分割されるが、いくつかの作業要素に関し図４Ａ，４Ｂ，４Ｃの実加工ＮＣプログラムから解析した結果を簡単にまとめると、図６のＧ54面にあるスロットはシーケンスＮ１の前段の作業にてＺ＝０に面を形成している。そして、この面はＺ＝０．５と０とで２回削られているが、Ｚ＝０の方が深いので、この面が作業要素として抽出される。そして、シーケンスＮ２の中段において、Ｘ３０，Ｙ０によりセンター穴がその位置関係から上記の面に空けられているので、ここにセンター作業要素が生成されていることが理解される。
前記面の作業要素は同様に下記の作業要素にも適用される。
シーケンスＮ４の前半において、前記作成されたセンター作業要素の上に下穴が開けられ、穴作業要素が形成されていることが理解される。
また、シーケンスＮ５の前半部分においてスロットを加工しているので、スロット作業要素が完成していることが理解される。
さらに、シーケンスＮ６では仕上げのスロット加工がなされ、前述したと同様のスロット作業要素が形成されている。
このように、ＮＣプログラム解析部４１においては、ＮＣプログラム４０を用いて各作業要素を分割して解析することができる。
以上のように分割して解析された作業要素は加工要素抽出部４２において加工要素リストに変換される。実際上、ＮＣ加工途中における測定は作業要素よりも加工要素を基にして行うことが好適であり、これは、加工要素の完成によって、素材の同一位置における１つの形状加工が完成するからである。
前述した複数の作業要素から、その加工位置及び工具の種類によって加工要素への集積作業が行われ、各作業要素間の関係はプログラムの加工順番から理解可能である。例えば、複数の作業要素のうちセンター作業要素と穴要素とはその位置関係から、加工要素に対してはセンター作業要素を考慮する必要がなく、同様に複数のスロット作業要素に対しても同一位置に対して行われる作業は最終的なスロット作業のみを加工要素とて抽出すれば良いことが理解される。
このようにして、加工要素抽出部４２からは測定に必要な加工要素リストを抽出することができ、これが幾何モデル作成部３５に供給される。
座標変換
以上のようにして加工要素リストが得られた場合においても、これをそのまま測定プログラムに利用することはできない。すなわち、ＮＣプログラム上において、加工座標系はパレット上に固定されたワークの姿勢と関係しており、例えば図６に示した加工形状は、実際上工作機械のパレット上においては図１２Ａのように、その上面加工は座標Ｇ５４として示され、同様に正面の加工は座標Ｇ５５として示されている。加工プログラム上において、Ｇ５４とＧ５５とはパレット上で姿勢替えをして加工されるか、あるいは工具の基準面を姿勢替えして加工され、この結果プログラム上の座標面は図１２Ｂに示される実際の加工形状における座標面と異なる。本実施形態におけるＮＣプログラム加工例においては、図６に示した加工形状の上面と正面は同一パレット上にあり、同一工程にて加工されている。しかしながら、これは加工上の便宜のためであって、図１２Ｂに示した実際の形状における上面と正面の幾何学的位置関係とは異なる。前述したように、加工プログラムにおいては、図１２Ａのように、上面の座標は座標系Ｇ５４を基準にし、一方正面の座標は座標系Ｇ５５を基準とし、すなわち座標系Ｇ５５は座標系Ｇ５４を単にＸＹＺ方向に平行移動したものとなっているが、実際の加工形状の座標系Ｇ５４とＧ５５は図１２Ｂで示されるようにＸＹＺ方向の平行移動と回転が行われている。これをマトリクスを用いて表現すれば次のようになる。
数式１
0003687980.tif 000002
従って、座標系変換部４３においては、前記ＮＣプログラム加工座標と実際の形状座標との変換を前記座標系変換によって行い、これを幾何モデル作成部３５の幾何要素作成部４４へ供給している。
図２において、座標系変換部４３には工作機械からの座標系５１が入力されており、これは、例えば加工プログラムによっては、工程替えが行われた時にパレット上のワーク位置が不定値になった時に有効であり、このような場合は工作機械からの座標系を入力し、加工形状に合わせた座標変換を有効に行うことが可能となる。
図６に示した加工形状と異なり、例えば図１３で示されるような単一のワークに対して異なる座標系Ｇ５６、Ｇ５７が設定されたような場合には、単に両座標系が平行移動しているので、両者間の相対位置のみを演算することによって容易に座標変換が行われ、この場合の好適な座標変換式を以下に示す。
数式２
0003687980.tif 000003
また、加工途中において通常の場合工程が完了した段階において測定が行われるが、この時にワークは工作機から測定機へ移動される場合がある。このような場合、ワークは測定機のテーブル上にいかなる方向にも固定可能である。従って、このような場合には、測定機は例えば図１２Ａに示した座標系Ｇ５４、Ｇ５５のいずれかの基準となる座標系例えばＧ５４がどのように置かれたか分らないので、従来の測定プログラムを作成するための作成プログラムを用いてこの基準座標であるＧ５４を得るために必要な幾何要素を計り、座標系Ｇ５４の位置を知ることができる。このようにして、測定機自身の座標系（機械系）と座標系Ｇ５４の相対関係を記憶する。この結果、部品形状の寸法座標は座標系Ｇ５４を基準としているのでプローブはこの座標系を基に移動することができ、実際の測定作業においてこのようなデータを測定プログラムに供給することができる。このような測定機における座標変換の式を以下に示す。
数式３
0003687980.tif 000004
勿論、一方の基準となる座標系例えばＧ５４が分れば、Ｇ５５座標系も前記基準となる座標系Ｇ５４から容易に求めることができる。図１４は各座標系間の相対関係を示しており、座標系Ｇ５５は基準となる座標系Ｇ５４との相対位置を座標パラメータとして記憶しており、また基準となる座標系Ｇ５４は測定機に据え付けられた時の前記機械系との演算によって数式３を用いて求められたパラメータを入力することによって容易に知ることが可能となる。
勿論、実際の測定においては、測定機はフィクスチャを用いて部品を一定位置に置き、前記基準となる座標系Ｇ５４を１回だけ測定してこれを記憶し、各形状毎に個別にＧ５４を測定する操作は省略されている。
幾何モデルあるいは幾何要素リストの作成
以上のようにして、幾何要素作成部４４には加工要素リストと座標系変換データが供給され、これらの入力情報に基づいて幾何要素リストが作成される。
図１５は幾何要素パラメータリストの一例が示されており、面付き穴、段付き穴、段付きネジ穴、スロット、円形スロットなどが一部図示した形状の寸法値及び中心となるＰ点の座標値として示され、加工形状における幾何要素のパラメータリストがこのように作成される。
また、これらの各幾何要素は図１６で示されるような幾何要素リストとして座標系、実施形態によればＧ５４、Ｇ５５と関連づけて記憶され、これによって各幾何要素の座標位置を正確に示すことができる。
従って、このような幾何要素リストを用いて所定の測定パスに基づいた測定プログラムを生成することが可能となるが、さらに図２の実施形態においては、前記幾何要素リストは幾何モデルに変換される。すなわち、幾何モデル作成処理部４５においては前記幾何要素リストをさらにコンピュータで処理の容易な例えばＣＳＧ（Constructive Solid Geometry）プリミティブライブラリィを用いて表現可能である。このようなＣＧＳプリミティブライブラリィの一例が図１７に示されており、これらの各プリミティブは図１８に示すオペレータすなわち各プリミティブ間の関係がユニオン、インターセクション、サブストラクション及びネゲーションの関係として表現可能である。図１９には幾何要素を前記ＣＳＧライブラリィによって表現した一例が示され、例えば面付き穴は２個の円錐と１個の円筒から表現可能である。前記図１７で示すように、幾何モデルを構成するプリミティブは、ブロック（直方体）、球、円筒、円錐、角錐などの簡単な三次元的なものから構成されており、通常の機械加工で得られる形状はこの程度のプリミティブで十分に表現可能である。すなわち、前記いくつかのプリミティブは図１８に示されるオペレータを用いて連結体を構成され、必要な幾何要素モデルを形成することができる。前記オペレータは
１．ユニオン：２つのプリミティブまたは連結体が占める全ての部分
２．インターセクション：２つのプリミティブまたは連結体の共通部分
３．サブストラクション：１つのプリミティブまたは連結体から他のプリミティブまたは連結体を差し引いた部分
４．ネゲーション：１つのプリミティブまたは連結体を除く全ての部分
と定義される。
測定パスの決定
幾何要素作成部４４から出力された幾何要素リストあるいは幾何モデル作成処理部４５から出力された幾何モデルは各加工要素あるいは工程毎の形状そして加工される幾何要素が順番にデータとして含まれており、勿論前述したように、各幾何要素のパラメータも抽出され、かついずれの座標系に属するかのデータも有している。
これらのデータにより、測定プログラム生成部３６はまず測定パスを決定するが、このために各幾何要素付近での測定パスは図２０に示される測定パスライブラリィを参照して決定される。
そして、この測定パスを決定する際には、干渉チェックが必要であり、例えば図２１で示されるような形状の場合、２個の円柱穴が交差しており、両者の交差位置においてはハッチングで示すように干渉部が形成され、この干渉部においては測定自体が不可能となるからである。図２２はこのような干渉部をリストとして示したものであり、前記測定パスを決定する際には図２２の干渉リストを参照して、干渉が生じる場合には当該測定点を排除して残った測定点の間に測定点を付加することが好適である。
以上のようにして各幾何要素毎の測定パスが作成され、次にこれらを全体の測定パスとして連結する。通常、これらの連結には以下の２つの手法のいずれかが用いられる。
第１はプローブの移動軌跡を幾何要素で表現し、これと加工形状との干渉をチェックし、干渉がない測定パスを選択する。
第２は素材データがある場合、図２３で示すように形状の周囲にセーフティゾーンを設定し、各幾何要素の測定が終了した段階で常にプローブをセーフティゾーンに戻す手法である。図２３において、例えば上面の穴４ＣＲから側面の穴５１ＣＲにプローブ移動する時には直線的にプローブが移動するとワークピースに衝突するので、常にセーフティゾーンまで戻りこのセーフティゾーン上を移動して次の幾何要素測定点まで移動する。
以上のようにして、測定パスが決定されると、測定プログラム生成部３６は図２に示したように、必要に応じて、プローブ情報４７、公差情報４８及びその他の情報４９を加えて必要な測定プログラム５０を作成する。前記公差情報４８はその一例が図２４に示されており、これらの穴公差、寸法公差を測定プログラムに反映させることができる。例えば、照合コマンド（公称値と実測値を比較するコマンド）を決定する際に、幾何要素の公差を一般公差から自動的に決定し、このように定められた公差を用いて照合コマンドを決定することも可能である。
前記公差情報以外の必要な情報としては下記のものが挙げられる。
１．測定プログラム特有のもの
ａ  プログラム名
ｂ  プログラムファイル名
ｃ  結果出力ファイル名
ｄ  結果出力デバイス
ｅ  結果出力フォーマット
ｆ  その他（プロセスコントロール情報等）
２．測定機特有のもの
ａ  データム面の設定
ｂ  ユニット（ｍｍ／ｉｎｃｈ）
ｃ  移動・測定スピード
ｄ  測定動作パラメータ
ｅ  プローブ（測定値）情報
ｆ  照合情報
ｇ  その他（プローブ補正用マスターボール等）
３．初期座標系設定特有のもの
ａ  自動測定・手動測定の切り換え
ｂ  座標系の呼出し
以上の各情報は本発明で用いるＮＣプログラム自体には含まれていないので、通常の場合予め作業者が入力するが、例えば測定機に関しては、その初期値が設定されているので、特に個別的に入力する必要はない。また、希望値が初期値と異なる場合は、予め用意された初期値を入れたテンプレートを作成しておくことによってテンプレートの選択のみで容易に入力可能である。
以上のようにして、本発明によれば、ＮＣプログラム４０を解析して測定プログラム５０が容易に作成可能である。図２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆに、本実施形態の測定プログラム作成方法によって作成された測定プログラム例を示す。
本発明において、図１に示した加工形状情報抽出部３４、幾何モデル作成部３５、測定プログラム生成部３６のプログラムは、それぞれの手順を記憶した媒体として構成することができ、これらの媒体は、フロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、ＲＯＭ等の形式で供給することができる。
加工管理
本発明は、前述したように測定プログラムをＮＣプログラムから形成することを特徴とし、実加工と密接に関係した測定プログラムを得ることができるが、さらに、この測定プログラムを用いて実加工中の加工形状を測定しながら、これをさらに工作機械の加工管理にフィードバックしてＮＣ加工プログラムとの関連性をさらに強めることができる。
図２６には、測定プログラム５０を用いて測定制御装置３２が測定機３１を制御している状態を示す。測定制御装置３２は測定機３１のプローブに対して所定の測定プログラムにて定義づけられた測定パスを指令し、プローブは任意の段階にある加工形状を自動測定する。そして、この測定値は測定制御装置３２から測定データとして測定データ収集部７０に送られ、ここで所望のヘッダ情報が加えられてデータベース７１に蓄積される。測定結果分析手段３３は前記測定データ収集部７０及び蓄積データベース７１と共にプロセスアナライザ７２を含み、測定結果の分析値が工作機械２６にフィードバックされ、後続する加工工程にこの測定結果を反映させることができる。
図２７は各工程における測定結果の流れを示し、本実施形態においては、いずれかの選択された工程に対してそれぞれ測定作業が実行され、得られた測定データは直ちにプロセスアナライザ７２によって診断され、その結果が次の工程あるいは必要に応じて全工程の加工管理にフィードバックされている。
再び、図２６に戻りさらに詳細に説明する。
前記測定制御装置３２は測定機３１の測定結果から、公差外の結果が出た場合あるいは危険範囲の測定値であった場合には直ちにこれをエラー測定データとして工作機械２６に通知し、加工の一時中止あるいは後加工における切削量の変更等の指示を行う。
測定制御装置３２は通常の測定データを測定データ収集部７０へ送り、測定データには以下のようなヘッダ情報が付加される。
１．ヘッダ特有のもの
ａ  ヘッダの名前
ｂ  ヘッダのファイル名
ｃ  日付（ヘッブ作成日）
ｄ  部品名
ｅ  単位
ｆ  測定項目の数
２．測定項目特有のもの
ａ  測定項目の名前
ｂ  フィーチャの名前
ｃ      値
ｄ  上限許容値
ｅ  下限許容値
ｆ  ＵＣＬ（アッパーコントロールリニット）
ｇ  ＬＣＬ（ロウアーコントロールリミット）
３．加工プロセス特有のもの
ａ  誤差要因
ｂ  許容誤差
ｃ  誤差関連
ｄ  環境温度
プロセスアナライザー７２は前記データベース７１に蓄積された測定デーを用いて統計、解析そして診断を行い、ＸバーＲバー図ＸバーＳ図あるいはトレンドなどの管理図を作成し、工作機械２６にその結果を指示する。
図２８には測定値が公称値に対してどのような関係にあるかを示すグラフであり、上限値あるいは下限値を越えたものは公差外の危険範囲として直ちに工作機械２６に指示されるが、公差限界に近い範囲にあるものも危険範囲として、前工程のチェックあるいは後工程への通知が行われる。
本発明によれば、加工途中においてリアルタイムで測定結果を容易に得ることができるので、これを後続する工程に対して直ちに指示し、後工程での工具の送り量などに測定結果を容易に反映させることができる。
また、前述したプロセスアナライザ６２から得られる管理データは従来周知のＦＭＥＡ（フェイラモード及びエフェクトアナリシス）やＦＴＡ（フェイラツリーアナリシス）等の診断プログラムによって解析され、これらの診断プログラムは本発明における加工プログラムと測定プログラムの修正変更を順次学習することによってその確度を高めることが可能となる。さらに、図３２で明らかなように、工作機械２６のモーションダイナミックスからの主軸動力を時系列でデータ収集し、これをＦＦＴ（高速フーリエ変換）や他のハードウェアを用いてスペクトラム分析し、波形の高調波成分を数値化したりその分散を計算することができ、この時に、測定された表面粗さあるいは寸法測定結果と合わせて工具の切れ味低下、工具の磨耗、製品の取付不良、機械誤差などの判断を行うことも可能である。これらの判断は前述したプロセスアナライザのＦＴＡ等の診断プログラムに組み込むことが好適である。
更に図３２から明らかなように、工作機械２６の状態情報はデータベース７１へ供給され、データベース７１には、更に誤差データベース７３及び誤差要因データベース７４からの各種の誤差あるいは誤差要因診断プログラムデータが供給されており、これらを用いてプロセスアナライザ７２は前述した解析情報ばかりでなく、形態の各要素、すなわち、寸法、形状、姿勢、位置あるいは荒さをそれぞれ工作機械２６へデータとして供給することができる。従って、工作機械２６はこれらの管理データをもとに次工程の加工制御を最適に行うことが可能となる。
本発明において、図２６に示した測定データ収集部７０、データベース７１、プロセスアナライザ７２及び必要に応じて誤差データベース７３、誤差要因データベース７４、そして測定制御装置３２のプログラムは、これらの手順を媒体に記憶することができ、これらの媒体としては、フロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、ＲＯＭ等の形式で供給することができる。
発明の効果
以上説明したように、本発明によれば、ＮＣ加工において、実加工ＮＣプログラムから測定プログラムを直接作成することができ、任意の加工段階において最適なかつ詳細な測定結果を容易に得ることが可能となる。
また、本発明における測定プログラムは従来のような複雑な自動プログラミングを必要とすることなく、ＮＣプログラムの大きさに拘らず作成可能であり、また常にこの測定プログラムは実加工ＮＣプログラムと対応しており、いずれかが修正された場合には他方に対してもそれを反映させることができ、工作機械の加工管理を加工プログラム及び測定プログラムの両面から互いに関連づけながら支援することが可能となる。
さらに、本発明における測定プログラムはＮＣ加工プログラムが適用された工作機械ばかりでなく、その他の工作機械に対しても同様に機能することができ、また各測定プログラムは作業要素、加工要素あるいは工程のいずれかに対して任意段階でのモジュール化された測定プログラムの集合として構築されるので、極めて汎用性の高い測定プログラムを作成することができる。また、これらの測定プログラムは測定に必要なノウハウを常に最新の状態で盛り込むことができ、このようにして盛り込まれたノウハウを保有しながら他の工作機械へも適用可能であり、汎用性に優れるばかりでなく、広い拡張性を有する利点がある。
本発明に係る測定プログラムが実行された測定結果は常に加工工程の後段あるいは前段に反映可能であり、加工管理データとして極めて優れた測定値を提供可能である。
【図１】
0003687980.tif 000005
【図２】
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【図３】
0003687980.tif 000007
【図４Ａ】
0003687980.tif 000008
【図４Ｂ】
0003687980.tif 000009
【図４Ｃ】
0003687980.tif 000010
【図５】
0003687980.tif 000011
【図６】
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【図７】
0003687980.tif 000013
【図８Ａ】
0003687980.tif 000014
【図８Ｂ】
0003687980.tif 000015
【図８Ｃ】
0003687980.tif 000016
【図８Ｄ】
0003687980.tif 000017
【図８Ｅ】
0003687980.tif 000018
【図９】
0003687980.tif 000019
【図１０】
0003687980.tif 000020
【図１１】
0003687980.tif 000021
【図１２Ａ】
0003687980.tif 000022
【図１２Ｂ】
0003687980.tif 000023
【図１３】
0003687980.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0003687980.tif 000030
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0003687980.tif 000033
【図２３】
0003687980.tif 000034
【図２４】
0003687980.tif 000035
【図２５Ａ】
0003687980.tif 000036
【図２５Ｂ】
0003687980.tif 000037
【図２５Ｃ】
0003687980.tif 000038
【図２５Ｄ】
0003687980.tif 000039
【図２５Ｅ】
0003687980.tif 000040
【図２５Ｆ】
0003687980.tif 000041
【図２６】
0003687980.tif 000042
【図２７】
0003687980.tif 000043
【図２８】
0003687980.tif 000044