(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤ装置により作成される形状データからＮＣ工作機械に出力するＮＣプログラムを作成するＮＣプログラム作成装置であって、
形状データに対応する加工手順、加工方法、使用工具、工具形状、加工条件を含む加工情報を記憶する加工情報記憶手段と、
前記形状データと加工情報とに基づいて加工経路を作成する加工経路作成手段と、
前記加工経路の前、又は後の所定の位置に出力され、一部を変数としてＮＣプログラムの書式を形式化した形式ファイルを記憶する形式ファイル記憶手段と、
前記形式ファイルを前記形式ファイル記憶手段から読み出して加工データを作成する形式ファイル読込手段と、
前記加工データに含まれる前記形式ファイルの前記変数を前記加工情報に基づく数値に置き換える変数変換手段と、
を備えることを特徴とするＮＣプログラム作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣプログラム作成装置に関し、特に、ＮＣ工作機械に出力されるＮＣプログラムを容易に作成可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＣ工作機械は、機種毎に最適化されたＮＣプログラムにより制御される。一般にＮＣプログラムは、ＣＡＤ装置のソフトウェアを利用して作図された加工部品等の形状モデルを形状データに変換してＣＡＭ装置に出力し、ＣＡＭ装置により形状データが加工データに変換され、加工データがポスト処理装置により機種毎に最適化される。
ＣＡＤ装置により作成される形状データは、機械設計における部品としてＣＡＤ装置内に登録され、新たな加工設計を行うときの基準として再び読み出され、形状モデルに変更を加えることで、新たな部品の形状データが作成される。また、ＣＡＤ装置に部品として登録された形状データは、当該形状データに対応する加工データがＣＡＭ装置に登録されることにより、形状モデルに変更が加えられた形状データに対応した加工データを作成することを容易にしている。そして、加工データは、ポスト処理装置により部品の加工に使用するＮＣ工作機械に最適化されたＮＣプログラムに変換される。
上記のような一連のＣＡＭ−ポスト処理は、ＣＡＭ装置により例えばＡＰＴ形式と呼ばれる言語によって一般座標で工具経路が記述された加工データをポスト処理装置により機械座標に座標変換し、ポスト処理装置により加工条件に応じた工具の移動動作や回転動作等をＮＣコードと呼ばれるＧコードやＭコード、あるいは、工具を制御するＳやＴやＦなどに変換し、ＮＣコードの出力順序を制御することにより加工データをＮＣプログラムに変換している。
しかしながら、ＮＣコードは、一般にはＪＩＳにより規格化がなされているが、ＮＣ工作機械毎に持ち合わせる機能が異なるために機種毎に依存してしまう。このため、加工データを機種毎に最適化するポスト処理においては、ＮＣ工作機械の機種に応じた言語やコードを習得する必要があり、高度なスキルが要求される。また、多軸のＮＣ工作機械、例えば、５軸のマシニングセンタやターニングセンタ等の普及により、複雑な加工形状の部品であっても１つの工作機械により加工が可能となるため、一連の加工工程の中に被加工物に対する工具の加工姿勢が複雑化している。このため、ポスト処理において、工具の交換動作や被加工物に対する工具のアプローチ動作を最適化する場合に、処理工程が複雑化してしまい、簡単なポスト処理を変更しただけでも変更箇所以外の部分に影響を及ぼす虞がある。また、そのポスト処理の変更がＮＣプログラムのどこに影響を及ぼすかの予測も難しく、ポスト処理後のＮＣプログラムの検証作業やＮＣプログラムに不具合が生じたときのポスト処理のデバッグ作業に多くの時間と費用を要しているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記課題を解決するため、ＮＣプログラムの作成において高いスキルの習得を必要とすることなくＮＣ工作機械に最適化されたＮＣプログラムを容易に作成することが可能なＮＣプログラム作成装置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】
前記課題を解決する構成として、ＣＡＤ装置により作成される形状データからＮＣ工作機械に出力するＮＣプログラムを作成するＮＣプログラム作成装置であって、形状データに対応する加工手順、加工方法、使用工具、工具形状、加工条件を含む加工情報を記憶する加工情報記憶手段と、形状データと加工情報とに基づいて加工経路を作成する加工経路作成手段と、加工経路の前、又は後の所定の位置に出力され、一部を変数としてＮＣプログラムの書式を形式化した形式ファイルを記憶する形式ファイル記憶手段と、形式ファイルを形式ファイル記憶手段から読み出して加工データを作成する形式ファイル読込手段と、加工データに含まれる形式ファイルの変数を加工情報に基づく数値に置き換える変数変換手段とを備える構成とした。
本構成によれば、ＮＣプログラムの書式を形式化した形式ファイルを形式ファイル記憶手段に記憶させておき、形式ファイル読込手段が加工経路作成手段により作成された加工経路とともに形式ファイルを読み込み、加工経路の前後に形式ファイルを配置するだけでＮＣプログラムを作成することができるので、複雑な工程を経ることなくＮＣプログラムを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ＮＣプログラム作成装置の構成を示すブロック図。
【図２】ＣＡＭ処理手段により作成される加工データの例示図。
【図３】形式ファイル記憶手段に記憶される形式ファイル群の例示図。
【図４】加工工程に対して読み出される工具交換形式ファイルの例示図。
【図５】加工データの作成からＮＣプログラムの作成までの工程図。
【図６】ポスト処理手段の処理工程図。
【０００７】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組合せのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、ＮＣプログラム作成装置１の構成を示すブロック図である。
ＮＣプログラム作成装置１は、ＣＡＤ装置２から出力される形状データに基づいて加工経路及び加工情報を含む加工データを作成するＣＡＭ処理手段３と、ＣＡＭ処理手段３によって作成された加工データを加工に使用されるＮＣ工作機械１０毎に最適なＮＣプログラムに変換するポスト処理手段４と、ＮＣプログラムを形式化した後述の複数種類の形式ファイルを記憶する形式ファイル記憶手段５とにより構成される。
ＮＣプログラム作成装置１は、ＣＡＭ処理及びポスト処理を実行するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて動作する。
【０００９】
ＣＡＤ装置２は、例えば、ＣＡＤソフトウェアを実行するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて動作する。
ＣＡＤ装置２は、当該ＣＡＤ装置２を用いて作図された加工部品の例えば、３次元の形状モデルを数値的な形状データに変換し、ＮＣプログラム作成装置１に出力する。形状データは、形状モデルの外郭形状や、外郭形状によって囲まれる面形状を数値的に表したものである。形状データは、形状モデルとともにＣＡＤ装置２に基本データとして記憶される。なお、形状データは、パラメトリックデータであっても、非パラメトリックデータであっても良い。パラメトリックデータとは、距離や長さ、角度などが数値ではなく変数で定義された図形データであって、変数を入れ替えることで図形を容易に変更することができる図形データ様式である。
【００１０】
ＣＡＭ処理手段３は、ＣＡＤ装置２によって作成された形状データに基づき加工データを作成する。ＣＡＭ処理手段３は、形状データに対応する加工手順、加工方法、使用工具、工具形状、加工条件を含む加工情報を記憶する加工情報記憶手段３１と、形状データと加工情報とに基づいて加工データを作成する加工経路作成手段３２と、後述の形式ファイル記憶手段５が記憶する形式ファイルを読み込む形式ファイル読込手段３３を備える。
【００１１】
図２は、ＣＡＭ処理手段３により作成される加工データの一例を示す。
加工データは、加工情報記憶手段３１に記憶される加工情報の加工手順に基づいて、加工経路作成手段３２により例えば、複数の加工工程（１）乃至（４）を含むように作成される。加工経路作成手段３２は、加工における加工素材に対する工具のアプローチ動作等の加工動作を自動的に設定し、例えば、金型を切削加工するときの素材である被加工物に対して工具が通過する加工経路を算出する。加工経路は、加工工程毎に設定され、加工方法に適した工具形状の工具が使用工具として選択される。なお、加工における加工素材に対する工具のアプローチ動作等とは、工具が被加工物に対して接触しないようにアプローチする動作や、被加工物に対する工具の姿勢を制御する動作等を示す。
また、加工経路には、使用工具による加工が加工条件を満たすように最適な工具回転速度や送り速度が自動で設定される。例えば、加工工程には、荒削り、仕上げ、外形削り等の工程が挙げられる。
【００１２】
形式ファイル読込手段３３は、加工経路作成手段３２により作成された加工経路に対応する後述の形式ファイル群を読み出して加工データを作成する。具体的には、形式ファイル読込手段３３は、加工経路を構成する各加工工程に適した形式ファイルを読み込み、各加工工程の前後の所定の位置に形式ファイルを出力することにより加工データが作成される。
【００１３】
ポスト処理手段４は、変数変換手段４１と、ＮＣコード変換手段４２とを備え、ＣＡＭ処理手段３から出力される加工データと加工情報とに基づいてＮＣプログラムを作成する。変数変換手段４１は、加工データの形式ファイルにおいて変数で表記された部分の数値変換を行う。例えば、図４に示すように、工具交換形式ファイルの場合、ＣＡＭ処理手段３により読み出された工具交換形式ファイルの変数[Ａ１]、[Ａ２]が、加工情報に含まれる工具変数[Ａ１]、[Ａ２]、・・・に対応する工具番号に置き換えられる。即ち、変数変換手段４１は、ＣＡＭ処理手段３から出力される加工データの変数部分に加工情報に基づいた数値、換言すれば、工具番号を代入する。よって、ポスト処理手段４では、ＮＣプログラムの形式ファイルに相当する部分を作成する必要がないので、ポスト処理にかかる負担を減少させることができる。
ＮＣコード変換手段４２は、各加工工程において一般座標や被加工物を基準とした座標を基準として記述される工具経路をＮＣコードに変換するとともにＮＣ工作機械の機械座標に変換する。つまり、ＣＡＭ処理手段３で生成された工具経路をＮＣプログラムにおける加工プログラム文に変換する。
【００１４】
図３は、形式ファイル記憶手段５に記憶される形式ファイル群の一例を示す。
形式ファイル記憶手段５は、ＮＣプログラムの作成対象たるＮＣ工作機械の加工機軸数に対応して前記形状データから工具の加工経路を作成する動作、被加工物に対する工具のアプローチ動作等以外のＮＣプログラムの書式を部分的に分割してプログラム文を形式化した複数の形式ファイルを記憶する。
形式ファイルには、例えば、ＮＣプログラム全体に対するヘッダー形式を記述した総合ヘッダー形式ファイル、工具の交換を指示する工具交換指令形式を記述した工具交換形式ファイル、加工工程の前に記述される工程ヘッダー形式を記述した工程ヘッダー形式ファイル、工程ヘッダー形式に対応し、加工工程の後に記述される工程フッター形式を記述した工程フッター形式ファイル、総合ヘッダー形式ファイルに対応する総合フッター形式ファイルが含まれる。上記形式ファイルは、形状データ毎に形式ファイル群としてＮＣプログラム作成装置１に記憶される。なお、形式ファイルの種類は上記に限らず、適宜形式化することができる。
【００１５】
総合ヘッダー形式ファイルは、加工データの全般に対するヘッダーを所定の書式で形式化したものであって、テキストデータとして記述される。例えば、加工プログラムのファイル名や、機械座標における加工原点の設定、加工原点に対する工具の移動の指示等の設定が記述される。
工具交換形式ファイルは、加工に使用する工具の交換を指示するための形式を所定の書式で形式化したものであって、テキストデータとして記述される。具体的には、ＪＩＳに規定されるＧコードにより表わされるワークの使用座標系、例えば、Ｇ５４、Ｇ５５、Ｇ５６、Ｇ５７等に対応して工具交換形式ファイルが選択されて読み出される。本例では、使用座標系がＧ５４及びＧ５５のときには、工具交換形式ファイルα１が選択され、Ｇ５６のときには工具交換形式ファイルα２が選択され、Ｇ５７のときには工具交換形式ファイルα３が選択される。なお、特殊な工具を使用する場合には、工具交換形式ファイルα４が選択される。各工具交換形式ファイルα１乃至α４において、工具交換形式ファイルによって交換指令が出力される工具は、工具番号が変数[Ａ１],[Ａ２]、・・・、[Ａｋ]等として例えば、通し符号となるように表記される。
図４は、加工工程（１）に対して読み出される工具交換形式ファイルα１の一例を示す。例えば、工具交換形式ファイルα１では、２回の工具の交換の記述がある。そこで、ＣＡＭ処理手段３では、工具交換形式ファイルα１の工具番号記述欄に、工具変数[Ａ１],[Ａ２]のように記述する。
【００１６】
工程ヘッダー形式ファイルは、各工程の工具経路の前に記述されるヘッダーを所定の書式で形式化したものであって、テキストデータとして記述される。工程ヘッダー形式ファイルは、加工工程の工程名や、加工工程における工具の移動指示や座標系の設定などが記述される。工程ヘッダー形式ファイルの書式内容は、加工方法と使用座標系によって異なる。本例の加工方法では、ミーリングと旋削とのいずれかから選択される。そして、選択された加工方法の使用座標系によってそれぞれ異なる工程ヘッダー形式ファイルが選択され、読み出される。具体的には、加工方法がミーリングで使用座標系がＧ５４のときには工程ヘッダー形式ファイルβ１が選択され、Ｇ５５のときには工程ヘッダー形式ファイルβ２、Ｇ５６のときには工程ヘッダー形式ファイルβ３、Ｇ５７のときには工程ヘッダー形式ファイルβ４が選択される。また、加工方法が旋削で使用座標系がＧ５４のときには工程ヘッダー形式ファイルβ５、Ｇ５５のときには工程ヘッダー形式ファイルβ６、Ｇ５６のときには工程ヘッダー形式ファイルβ７、Ｇ５７のときには工程ヘッダー形式ファイルβ８が選択される。
工程フッター形式ファイルは、各工程の工具経路の後に記述されるフッターを所定の書式で形式化し、テキストデータとして記述したものである。工程フッター形式の書式内容は、加工方法によって異なり、例えば、加工方法がミーリングのときには工程フッター形式ファイルγ１が選択され、加工方法が旋削のときには工程フッター形式ファイルγ２が選択され、読み出される。
総合フッター形式ファイルは、ＮＣプログラムの全般に対するフッター形式を所定の書式で形式化し、テキストデータとして記述したものである。総合フッター形式ファイルは、総合ヘッダー形式ファイルに記述される内容を解除したり、ＮＣプログラムの終了を指示する内容が記述される。
なお、テキストデータとは、ＮＣプログラムの作成者が直接的に理解しうる言語、または、ＮＣコードにより記述されることを示す。ＮＣプログラムを作成するＮＣ工作機械のコンピュータに理解可能なコンピュータ言語によりプログラムを作成し、形式化したものであっても良い。
【００１７】
即ち、ＮＣプログラムは、所定の書式が規定されているため、１つのＮＣプログラムに対して複数回同様の書式が要求される。そこで、複数回使用される書式を形式ファイルとして予め作成しておき、ＣＡＭ処理手段３において、加工データ作成手段３２が作成する加工経路に対応する形式ファイルを順次読み込ませることにより加工データを作成し、ポスト処理に係る負担を軽減させることが可能となる。また、各形式ファイルにおいて、異なる部分のみを変数で記述することにより、同一形式の形式ファイルを繰り返し使用することを可能とする。また、各形式ファイルは、異なる形状データのＮＣプログラム作成時にも使用できるため、新たな加工モデルに対するＮＣプログラムを作成する工程を高速化することができる。
【００１８】
図５は、ＣＡＭ処理手段３による加工データの作成工程からポスト処理手段４を経てＮＣプログラムが作成されるまでの工程図である。図６は、ポスト処理手段４の処理工程を示す。
以下、ＮＣプログラム作成装置１によるＮＣプログラムの作成手順について説明する。
まず、ＣＡＭ処理手段３が、ＣＡＤ装置２から出力された加工部品の形状データに対応する加工情報を読み出し、形状データと加工情報とに基づいて加工工程（１）〜（４）毎の工具経路（１）〜（４）を作成する。工具経路（１）〜（４）には、加工方法、使用座標系、使用工具、加工条件がＮＣコードにより記述される。
次に、形式ファイル読込手段３３は、加工工程（１）〜（４）毎の工具経路（１）〜（４）の前後に形式ファイルの読み込みを行う。具体的には、工具経路（１）に記述される加工方法、使用座標系、使用工具に基づいて、工具経路（１）よりも前に、総合ヘッダー形式ファイル、工具交換形式ファイルα１、工程ヘッダー形式ファイルβ１の順に読み込みを行い、工具経路（１）の後に工程フッター形式ファイルγ１を読み込む。
また、工具経路（２）に記述される加工方法、使用座標系、使用工具に基づいて、工具経路（２）の前に、工程ヘッダー形式ファイルβ２の読み込みを行い、工具経路（２）の後に工程フッター形式ファイルγ１を読み込む。なお、工具経路（１）及び工具経路（２）では、使用工具が共に同一の工具“Ａ”が指定されているため、工具経路（２）の加工に関しては、工具交換形式ファイルの読み出しを行わない。
また、工具経路（３）に記述される加工方法、使用座標系、使用工具に基づいて、工具経路（３）の前に、工具交換形式ファイルα２、工程ヘッダー形式ファイルβ２の読み込みを行い、工具経路（３）の後に工程フッター形式ファイルγ１を読み込む。
また、工具経路（４）に記述される加工方法、使用座標系、使用工具に基づいて、工具経路（４）の前に、工具交換形式ファイルα３、工程ヘッダー形式ファイルβ８の読み込みを行い、工具経路（４）の後に工程フッター形式ファイルγ２を読み込む。
そして、工程フッター形式ファイルγ２の後に、総合フッター形式ファイルを読み込むことで加工データが作成される。
【００１９】
次に、ＣＡＭ処理手段３によって作成された加工データと加工情報とが、ポスト処理手段４に出力される。
ポスト処理手段４では、加工データの変数で表わされた部分に、番号付けされた使用工具の工具番号を代入する。また、各加工工程（１）〜（４）に記述される使用座標系をＮＣ工作機械の機械座標系に変換し、ＮＣプログラムを作成する。そして、ＮＣプログラムは、ネットワークや記憶媒体を介してポスト処理手段４からＮＣ工作機械１０に出力される。
【００２０】
以上説明したように、ＣＡＭ処理手段３とポスト処理手段４とは別に、ＮＣプログラム作成装置１に複数の形式ファイルを記憶させておき、ＣＡＭ処理手段３による加工データの作成時に形式ファイルをＣＡＭ処理手段３に読み込ませて加工データを作成することにより、ポスト処理手段４によりＮＣプログラムを作成するときの負担を軽減することができる。
即ち、従来のＮＣプログラム作成装置では、ＣＡＭ処理手段により加工経路のみが作成された加工データをポスト処理手段が加工データにおける加工経路以外のプログラム部分を作成するとともに、加工経路をＮＣ工作機械に最適なＮＣプログラムとなるように処理していたため、ポスト処理手段に係る負担が大きかった。そこで、本発明のように、ＮＣ工作機械の加工機軸の構成に合わせた加工経路の変換作業及びアプローチ動作以外のＮＣプログラムの書式を形式化した形式ファイルをＣＡＭ処理手段３やポスト処理手段４とは別に構成し、ＣＡＭ処理手段３による加工データの作成時に形式ファイルを読み込んで、形式的にＮＣプログラムに必要な構成を整え、ポスト処理手段４によって加工データにおける変数部分を加工情報に基づいて数値を代入することで、ＮＣプログラムを作成することができる。
よって、ポスト処理手段４にかかる負担を軽減させることができる。また、形式ファイルをＮＣプログラムでも直接利用可能なＧコード、Ｍコード等のＮＣコードにより記述しておくことで、ＣＡＭ処理手段３やポスト処理手段４で言語変換を行う必要がないため、形状データに変更が加えられたときでも、形式ファイルに変更を加えることで、容易に対応することができる。つまり、従来は、ポスト処理手段４で実行されるＣＡＭソフトウェアと例えば対話形式によりオペレータが処理することによりＮＣプログラムを作成していたため、ポスト処理の変更による影響を可視化することができなかったが、本発明の方法によれば、ＮＣプログラムを作成する書式が形式化され、テキストデータにより記述した形式で予め用意されているので、形状データ、加工方法に変更があったときでも、形式データに容易に変更を加えることを可能とするとともにＮＣプログラムの作成を容易に行うことが可能となる。
【００２１】
なお、上記形態において、ＣＡＤ装置２は、ＮＣプログラム作成装置１とは、異なるコンピュータにより構成するとして説明したが、ＣＡＤ装置２とＮＣプログラム作成装置１とを１つのコンピュータで構成しても良い。また、ＮＣプログラム作成装置１が、ＣＡＭ処理手段３とポスト処理手段４と形式ファイル記憶手段５とを備えるように構成したが、ＣＡＭ処理手段３と、ポスト処理手段４と、形式ファイル記憶手段５とを別々のコンピュータで構成し、互いに情報の送受信が可能なネットワークを構成しても良い。
【００２２】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２３】
１  ＮＣプログラム作成装置、２  ＣＡＤ装置、３  ＣＡＭ処理手段、
４  ポスト処理手段、５  形式ファイル記憶手段、３１  加工情報記憶手段、
３２  加工経路作成手段、３３  形式ファイル読込手段、４１  変数変換手段、
４２  ＮＣコード変換手段。
【図１】
0005763352.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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