(57)【要約】【課題】  従来より高い精度の経路情報を作成することができる経路情報変換装置及びプログラム並びに方法を提供する。【解決手段】  経路情報変換装置１００のＮＣデータファイル読み出し部１４１は、ＣＡＭシステムが算出したＮＣデータファイルを読み出す。倍率データ入力受け付け部１４２は、倍率を入力部１２０から受け付け、縮小経路計算部１４３は、ＮＣデータファイル内の経路情報を縮小し、ＮＣデータファイル出力部１４４は、縮小して変換したＮＣデータファイルを出力部１３０に表示する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
経路情報算出装置によって算出される経路情報を変換する経路情報変換装置に用いられるプログラムであって、
前記経路情報算出装置が算出した経路情報を読み出すステップと、
倍率情報の入力を受け付けるステップと、
前記入力される倍率情報と前記読み出された経路情報に含まれる加工工具を移動させる移動量とに基づいて、当該倍率情報に応じた移動量を計算して縮小経路情報を生成するステップと、
前記縮小経路情報を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項２】
前記経路情報算出装置によって計算される経路情報に含まれる精度情報がａであり、前記縮小経路情報に含まれる精度情報がｂであり、前記倍率情報とｂとに基づいて算出される精度情報がｃである場合に、ａ＜ｃであることを特徴とする請求項１記載のプログラム。
【請求項３】
経路情報算出装置によって算出される経路情報を変換する経路情報変換装置に用いられるプログラムであって、
前記経路情報の基準である加工原点の位置情報の入力を受け付けるステップと、
前記入力された加工原点の位置情報に基づいて加工工具を移動させる移動情報を生成し、前記経路情報と共に出力するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項４】
経路情報算出装置によって算出される経路情報を変換する経路情報変換装置であって、
前記経路情報算出装置が算出した経路情報を読み出す経路情報読み出し手段と、
倍率情報の入力を受け付ける倍率情報入力受け付け手段と、
前記入力される倍率情報と前記読み出された経路情報に含まれる加工工具を移動させる移動量とに基づいて、当該倍率情報に応じた移動量を計算して縮小経路情報を生成する縮小経路計算手段と、
前記縮小経路情報を出力する縮小経路情報出力手段と、
を具備することを特徴とする経路情報変換装置。
【請求項５】
経路情報算出装置によって算出される経路情報を変換する経路情報変換装置に用いられる経路情報変換であって、
前記経路情報算出装置が算出した経路情報を読み出し、
倍率情報の入力を受け付け、
前記入力される倍率情報と前記読み出された経路情報に含まれる加工工具を移動させる移動量とに基づいて、当該倍率情報に応じた移動量を計算して縮小経路情報を生成し、
前記縮小経路情報を出力する
ことを特徴とする経路情報変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細精密加工を行うための工具の動作を制御する経路情報を作成する経路情報変換装置及びプログラム並びに方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型化する携帯電話等に用いる器具や、医療分野における試薬の流路等、微細加工に必要な器具の必要性が急激に増している。この急速に進んでいる微細精密加工において、既に、高い精度で工具を動かす工作機械が開発されている。そして、この工作機械を動かすためには、工具の動作を制御する制御データであるＮＣデータも、非常に高いデータ精度で作成されたものを用いることが望ましい。ここで、ＮＣデータは、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ―ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）から作成されるモデルデータ（加工形状情報）に基づいて、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムによって生成される。
【特許文献１】特開２００１−９２５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来のＣＡＭシステムにおいて作成されるＮＣデータでは、ＣＡＭシステムに推奨されている精度が工作機械の精度より劣る場合が多く、その推奨精度より高い精度で計算をさせた場合に、エラーを起こしてＮＣデータが出力できなかったり、一方、データの丸め込みが起こって精度が荒くなったりすることがあった。
このようなＮＣデータを生成するシステムとして、例えば特許文献１に示す技術が提案されている。一方、この特許文献１に示す技術は、ＣＡＭシステムに推奨されている精度でＮＣデータを出力するため、そのＣＡＭシステムの性能以上の精度が要求された場合には、やはり計算エラーやデータ丸め込みの問題が発生するという問題がある。
【０００４】
この発明は上記の点を鑑みてなされたもので、従来より高い精度の経路情報を作成することができる経路情報変換装置及びプログラム並びに方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、経路情報算出装置によって算出される経路情報を変換する経路情報変換装置に用いられるプログラムであって、前記経路情報算出装置が算出した経路情報を読み出すステップと、倍率情報の入力を受け付けるステップと、前記入力される倍率情報と前記読み出された経路情報に含まれる加工工具を移動させる移動量とに基づいて、当該倍率情報に応じた移動量を計算して縮小経路情報を生成するステップと、前記縮小経路情報を出力するステップとをコンピュータに実行させるプログラムである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記経路情報算出装置によって計算される経路情報に含まれる精度情報がａであり、前記縮小経路情報に含まれる精度情報がｂであり、前記倍率情報とｂとに基づいて算出される精度情報がｃである場合に、ａ＜ｃであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、経路情報算出装置によって算出される経路情報を変換する経路情報変換装置に用いられるプログラムであって、前記経路情報の基準である加工原点の位置情報の入力を受け付けるステップと、前記入力された加工原点の位置情報に基づいて加工工具を移動させる移動情報を生成し、前記経路情報と共に出力するステップとをコンピュータに実行させるプログラムである。
【０００８】
請求項４の発明は、経路情報算出装置によって算出される経路情報を変換する経路情報変換装置であって、前記経路情報算出装置が算出した経路情報を読み出す経路情報読み出し手段と、倍率情報の入力を受け付ける倍率情報入力受け付け手段と、前記入力される倍率情報と前記読み出された経路情報に含まれる加工工具を移動させる移動量とに基づいて、当該倍率情報に応じた移動量を計算して縮小経路情報を生成する縮小経路計算手段と、前記縮小経路情報を出力する縮小経路情報出力手段とを具備することを特徴とする経路情報変換装置である。
【０００９】
請求項５の発明は、経路情報算出装置によって算出される経路情報を変換する経路情報変換装置に用いられる経路情報変換であって、前記経路情報算出装置が算出した経路情報を読み出し、倍率情報の入力を受け付け、前記入力される倍率情報と前記読み出された経路情報に含まれる加工工具を移動させる移動量とに基づいて、当該倍率情報に応じた移動量を計算して縮小経路情報を生成し、前記縮小経路情報を出力することを特徴とする経路情報変換方法である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、経路情報算出装置が作成した経路情報を読み出し、倍率情報の入力を受け付け、倍率情報と、経路情報に含まれる加工工具を移動させる移動量とに基づいて移動量を計算した縮小経路情報を出力するため、データの丸め込み等を低減し、経路情報算出装置が作成する経路情報の精度を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によれば、経路情報算出装置によって計算される経路情報に含まれる精度情報がａであり、縮小経路情報に含まれる精度情報がｂであり、倍率情報とｂとに基づいて算出される精度情報がｃである場合に、ａ＜ｃであるため、経路情報算出装置の精度より更に高い精度の経路情報を作成することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明によれば、加工原点の位置情報の入力を受け付け、それに基づいて加工工具の移動情報を生成して出力することができるため、従来、人間が移動情報を計算し手入力していた手間を省くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本実施形態における経路情報変換装置１００の構成図である。ここでいう経路情報変換装置１００とは、微細加工用の工具の動作を制御するためのＮＣデータを算出してＮＣデータファイルを作成するＣＡＭシステム（経路情報算出装置）の算出結果を利用し、処理を行う装置である。なお、ＣＡＭシステムは、上記と同じ機能を持つプログラムでも良い。また、ＮＣデータとは、工具を移動する移動量（以下、経路情報という）や、工具を移動する速度（以下、送り速度という）を示す情報を含むデータを指す。
【００１４】
１１０は、ＣＡＭシステムが作成したＮＣデータファイルを記憶するメモリである。１２０は、キーボードやマウス等で構成する入力部である。１３０は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）等で構成する出力部である。
【００１５】
１４０は、経路情報変換装置１００の動作を統括して制御する制御部である。１４１は、メモリ１１０内のＮＣデータファイルを読み出すＮＣデータファイル読み出し部（経路情報読み出し手段）である。１４２は、入力部１２０から倍率データを受け付けて、メモリ１１０に格納する倍率データ入力受け付け部（倍率情報入力受け付け手段）である。１４３は、ＮＣデータファイルを読み出し、経路情報を縮小する縮小経路計算部である。１４４は、経路情報を縮小したＮＣデータファイルを出力するＮＣデータファイル出力部（縮小経路情報出力手段）である。
ここで、制御部１４０は、上記のＮＣデータファイル読み出し部１４１、倍率データ入力受け付け部１４２、縮小経路計算部１４３、及びＮＣデータファイル出力部１４４を含んでいる。
【００１６】
上記の経路情報変換装置１００は、ＣＰＵ（中央演算装置）（図示せず）を実装しており、上述したＮＣデータファイル読み出し部１４１、倍率データ入力受け付け部１４２、縮小経路計算部１４３、及びＮＣデータファイル出力部１４４の各機能を実現するプログラム（図示せず）をメモリ１１０上にロードして実行することで実現する。
なお、上記の各機能は、専用のハードウェアを用いて実現されても良い。
【００１７】
次に、ＣＡＭシステムが算出したＮＣデータファイルを経路情報変換装置１００に格納し、ＮＣデータファイル内の経路情報を縮小して新たなＮＣデータファイルを作成する動作を、図面を参照して説明する。
図２は、ＮＣデータファイルの経路情報を縮小することで変換する動作を示すフローチャートである。まず、ユーザは、ＣＡＭシステムに、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ―ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）から作成されるモデルデータ（加工形状情報）を入力する。次いで、モデルデータの大きさ（例えば、モデルデータの幅が最大となる箇所の長さ等）を示すモデルサイズ、工具の大きさを示す工具サイズ、トレランス（ＣＡＭシステム上のデータ精度を示す精度情報）をＣＡＭシステムに入力する。そして、モデルサイズ、工具サイズ、トレランスの情報が含まれるＮＣデータファイルを作成させ、経路情報変換装置１００のメモリ１１０に入力する。ここで、モデルサイズ、工具サイズ、トレランスの情報が含まれるＮＣデータファイルとは、入力されたモデルサイズ、工具サイズ、トレランスを満たすＮＣデータファイルを指す。
例えば、モデルサイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ、工具サイズ：Ｒ０．０５ｍｍ、トレランス：０．００１ｍｍと入力してＮＣデータファイルを作成させる。ここで、トレランスに設定する値は、ＣＡＭシステムによって計算されるＮＣデータファイルの経路情報に含まれるトレランスがａであり、ＮＣデータファイル出力部１４４が作成するＮＣデータファイルに含まれる精度情報がｂであり、倍率データ入力受け付け部１４１が受け付ける倍率データとｂとに基づいて算出されるトレランスがｃである場合に、ａ＜ｃを満たす値である。即ち、加工に必要な精度と、後述する縮小倍率の逆数を掛け合わせた結果の値より小さい値であり、加工に必要な精度が０．００１ｍｍ、縮小倍率が０．５（１／２）の場合、０．００１×２＝０．００２より小さな値である０．００１を設定する。
【００１８】
図３は、経路情報変換装置１００の起動後に、出力部１３０が表示する画面のイメージ図である。ファイル一覧表示欄３０１は、メモリ１１０に格納されたＮＣデータファイル名を表示する。ユーザは、ファイル一覧表示欄３０１を見て、入力部１２０を介して所望のファイル名をファイル指定欄３０２に入力し、“開く”ボタン３１０を押下する。これを受けて、経路情報変換装置１００のＮＣデータファイル読み出し部１４１は、メモリ１１０から指定されたＮＣデータファイルを読み出し（ステップＳ１）、その内容を変換前ファイル内容表示欄３０３に表示する。ここで、ＣＡＭシステムが算出したＮＣデータファイルの一例を、本図の変換前ファイル内容表示欄３０３に示してある。このＮＣデータファイルは、例えば約１万行程度のデータからなる。
【００１９】
次に、ユーザは、入力部１２０から、所望の縮小倍率を倍率指定欄３０５に入力する。また、送り速度を、送り速度指定欄３０６に入力する。例えば、利用する工具毎に推奨されている送り速度の値、或いは経験によって最適と予想される送り速度の値を入力する。そして、ユーザによって、入力部１２０から“変換”ボタン３１１が押下されると、経路情報変換装置１００の倍率データ入力受け付け部１４２が、入力された倍率データ及び送り速度データを受け付けて取得する（ステップＳ２）。そして、縮小経路計算部１４３が、ステップＳ１で読み出されたＮＣデータファイルの内容を参照し、経路情報が記述されている部分の数値、即ち、工具移動量に、ステップＳ２で取得した倍率データを掛け合わせ、縮小する（ステップＳ３）。ここで、縮小とは、縮小経路計算部１４３が、ＮＣデータファイルからｘｙｚ座標軸上の値を示すデータのフォーマットを検出し、検出したフォーマット内の座標の値にステップＳ２で入力された倍率データを掛け合わせる（座標値×倍率）ことを指す。また、ここでいうｘｙｚ座標軸とは、加工の際に、工具を動かす方向を示すために用いる座標軸である。図４は、加工用工具ｔとｘｙｚ座標軸との関係を説明する図である。ＣＡＭシステムは、ＮＣデータファイル内に記されたｘｙｚ座標値に従って、加工用工具ｔを動かし、微細加工を行う。
ここで、縮小経路計算部１４３は、上述のステップＳ３において、入力された送り速度データに対応する送り速度情報の計算も同時に行っている。
【００２０】
次に、経路情報変換装置１００のＮＣデータファイル出力部１４４は、変換後ファイル内容表示欄（図３の３０４）に、前述のステップＳ３で縮小された結果のＮＣデータファイルを出力部１３０に表示する（ステップＳ４）。変換前ファイル内容表示欄３０３のＮＣデータファイルが縮小経路計算部１４４によって縮小された結果の例を、図３の変換後ファイル内容表示欄３０４に示す。ここで、変換前ファイル内容表示欄３０３に表示されているｘｙ座標値３０３ａは、変換後ファイル内容表示欄３０４ａに対応しており、変換前のｘｙ座標値３０３ａの“Ｘ１０．”及び“Ｙ５．”のそれぞれの値に、倍率指定欄３０５に入力された倍率“０．５”が掛け合わされ、その計算結果が変換後のｘｙ座標値３０４ａの“Ｘ５．”及び“Ｙ２．５”として生成される。
【００２１】
その後、ユーザは、入力部１２０から“保存”ボタン３１２を押下すると、経路情報変換装置１００は、変換後のＮＣデータファイルを作成する。そして、ユーザから“終了”ボタン３１４が押下されると、経路情報変換装置１００は、処理を終了する。
【００２２】
以上説明した実施形態によれば、ＣＡＭシステムが作成したＮＣデータファイルを読み出し、指定された倍率を、ＮＣデータファイル内のｘｙｚ座標の値に掛け合わせて縮小し、その結果を出力するため、従来ではデータの丸め込みが発生していたＣＡＭシステムで作成したＮＣデータファイルを、精度が向上するように書き換えることができる。
【００２３】
以下では、従来のＣＡＭシステムのみで作成したＮＣデータファイルと、上述の縮小変換を行った場合のＮＣデータファイルの精度の比較を示す。図５の（ア）の下図は、ＣＡＤから作成したモデルデータである理想加工形状ａと、従来の方法によるＮＣデータファイルで加工される結果の実加工形状ｂのイメージ図であり、図内の楕円部分５０１の拡大図が（ア）の上図である。また、同図の（イ）の下図は、（ア）と同様の理想加工形状ａと、経路情報変換装置１００による変換後のＮＣデータファイルで加工される結果の実加工形状ｃのイメージ図であり、図内の楕円部分５０２の拡大図が（イ）の上図である。工作機械は、図５（ア）の実加工形状ｂ、及び（イ）の実加工形状ｃのように、ＮＣデータファイルに記述されたｘｙ座標点同士をつなぐ直線的な動きをするため、理想加工形状ａの通りに工具を動かすことは不可能である。しかし、本図の（イ）に示すように、図１における経路情報変換装置１００によって、ＮＣデータファイルの縮小変換を行うことによって、ｘｙ座標点を（ア）より大量に取ることができ、それらを結んだ線が理想加工形状ａに近づき、データ精度を高めることができる。従って、ＣＡＭシステムの計算性能に左右されることなく、理想加工形状に近い加工形状を描くことのできるＮＣデータファイルを作成することができる。
【００２４】
また、以下に、従来の方法と上述の縮小変換を行う方法とのＮＣデータファイルのサイズの違いを説明する。原寸大のモデルデータを元に従来の方法を行った場合のＮＣデータファイルの計算結果は、１１ＭＢである。一方、同一のトレランスで、２倍の大きさのモデルデータを元に上述の縮小変換を行う方法を行った場合のＮＣデータファイルは、２３ＭＢである。このデータ量の増加は加工形状の精度の向上に対応している。経験上、従来方法と縮小変換を行う方法とで出力されるＮＣデータファイルのデータ容量の差は、縮小変換を行った場合の方が、変換後のデータ容量の方が５０％以上多くなる事実が確認されており、このことからも、経路情報変換装置１００によってＮＣデータ精度を向上することができることが分かる。
【００２５】
また、同様に、原寸大のモデルデータを元に従来の方法を行った場合と、２倍の大きさのモデルデータを元に上述の縮小変換の方法を行った場合とにおけるコンピュータが要する計算時間の差を、以下に示す。同じトレランスでＮＣデータファイルを作成した際に、コンピュータが要する計算時間は、上述の縮小変換方法の場合の方が、従来方法の場合より約３０％〜５０％程度長くかかる。しかし、変換処理を行った最終的なデータ精度を見越し、計算時のデータ精度を粗くすることで、縮小変換方法の場合は、従来方法と同等レベルか約２０％〜５０％程度の時間短縮が可能であると見込まれる。また、縮小変換の方法の場合、ＮＣデータファイル作成において、必ず必要な作業である、モデルデータの修正、追加面の作成において、モデルデータを大きくして作業可能となるため、作業効率が大幅に向上することができる。
例えば、モデルサイズが２ｍｍ×２ｍｍの場合の平均的なＮＣデータ作成に要する時間は、従来においては３時間であったが、経路情報変換装置１００を用いてＮＣデータファイル変換処理を行った場合は２時間である。
【００２６】
なお、上述の実施形態において、加工座標の基準である加工原点の位置を移動させても良い。その場合、図３の加工原点移動用のｘ座標入力欄３０７、ｙ座標入力欄３０８に所望の原点移動値を入力する。経路情報変換装置１００は、座標移動情報を示すデータをＮＣデータと共に出力し、工作機械はこの原点移動を示す座標移動情報に従って工具を動かしてから、ＮＣデータファイルの記述に従って加工を行う。これにより、変換処理を施したＮＣデータファイルを、必要に応じて異なる位置に施すことができるので、従来、作業者が工作機械を直接操作することで行っていた加工原点の移動を、ＮＣデータファイル作成と同時に行うことができるようになり、加工現場の作業者の負担が軽減し、加工作業時のミスを減らすことが可能となる。
【００２７】
また、上述の実施形態において、ＣＡＭシステムに予め、モデルデータ、モデルサイズ、工具サイズ、トレランスを入力し、ＮＣデータファイルを作成させた場合について説明したが、経路情報変換装置１００とＣＡＭシステムを連携させ、ユーザから入力される縮小倍率に応じて、モデルサイズ、工具サイズ、トレランスに、拡大した値を設定し、ＮＣデータファイルを作成しても良い。その場合、まず、ユーザによって、図３の倍率入力欄３０５から入力される縮小倍率（例えば１／２）の逆数（２倍）を、モデルサイズに掛け合わせて、ＮＣデータファイルを作成する。その後、上述の実施形態におけるステップＳ３と同様の処理を行い、経路が１／２倍に縮小されるように変換されたＮＣデータファイルを生成する。これにより、縮小する倍率に合わせて加工形状を拡大させたＮＣデータファイルを作成することができ、ユーザの手間が省ける。
【００２８】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本実施形態における経路情報変換装置１００の構成図である。
【図２】同実施形態による、ＮＣデータファイルの経路情報を縮小して変換する動作を示すフローチャートである。
【図３】同実施形態における、経路情報変換装置の起動後に出力部が表示する画面のイメージ図である。
【図４】同実施形態における、加工用工具とｘｙｚ座標軸との関係を説明する図である。
【図５】同実施形態における、（ア）理想加工形状ａと、従来の方法によるＮＣデータファイルで加工される結果の実加工形状ｂのイメージ図と拡大図、及び（イ）理想加工形状ａと、経路情報変換装置１００による変換後のＮＣデータファイルで加工される結果の実加工形状ｃのイメージ図と拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００…経路情報変換装置
１１０…メモリ
１２０…入力部
１３０…出力部
１４０…制御部
１４１…ＮＣデータファイル読み出し部
１４２…倍率データ入力受け付け部
１４３…縮小経路計算部
１４４…ＮＣデータファイル出力部
ｔ…加工用工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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