(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）統合コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）コントローラにおいて、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルを受信し、且つ少なくとも１つのＣＡＭファイルを出力するように構成されるＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラと、
ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラにおいて、
前記少なくとも１つのＣＡＭファイルを受信し、
少なくとも１つの切削工具用の制限及び制限用の少なくとも１つの代替工具経路のうちの少なくとも１つを表示し、
１つ又は複数のサーボコントローラのセットにおける少なくとも１つのサーボコントローラ用の少なくとも１つのコマンドを出力するように構成されるＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラと、
を含むシステムにおいて、
前記制限が切削速度における制限であり、制限に達した場合に、ユーザが表示された１つ又は複数の代替工具経路をリアルタイムで選択することにより、選択された以後は、不正確ＣＮＣデータで生成された工具経路は実行されず、
前記ユーザが、前記受信されたＣＡＭファイル及び前記少なくとも１つのサーボコントローラ用の前記出力された少なくとも１つのコマンドにおける少なくとも１つを、前記ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラのユーザインターフェースを介して修正できることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラが、工具速度、工具加速度、及び少なくとも１つのサーボモータ電流における少なくとも１つを決定するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラが、工具速度、工具送り及び工具加速度における少なくとも１つを制御するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラにおける少なくとも１つの機械パラメータが、前記ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラの少なくとも１つの機械パラメータに対応することを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記リアルタイム制限が、各サーボ軸の最大速度及び各サーボ軸の最大加速度における少なくとも１つを設定するように構成された運動学パラメータの決定モジュールによって設定されることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、出力された前記少なくとも１つのサーボコントローラ用の前記少なくとも１つのコマンドが、フィードホールドコマンド機能、サイクルスタートコマンド機能、及びオーバーライドコマンド機能の少なくとも１つを含むことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラからの前記少なくとも１つのＣＡＭファイルの前記出力が、ＬＡＮ接続及びメモリ装置の少なくとも１つを介して、前記ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラによって受信されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのＣＡＭファイルが、記憶されたＣＡＭ設計を含むことを特徴とするシステム。
【請求項９】
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械を修正する方法において、当該方法が、
速度、加速度及びサーボモータ電流を決定するように構成されたＣＮＣコントローラをコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）コントローラと統合することにおいて、前記統合が、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルを受信し、且つ少なくとも１つのＣＡＭファイルを出力するように構成されたＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラを生成することと、
ＣＡＭファイルを編集するように構成されたＣＡＭコントローラをＣＮＣコントローラと統合することにおいて、前記統合が、前記少なくとも１つのＣＡＭファイルを受信し、少なくとも１つの切削工具用の制限及び制限用の少なくとも１つの代替工具経路のうちの少なくとも１つを表示し、１つ又は複数のサーボコントローラのセットにおける少なくとも１つのサーボコントローラ用の少なくとも１つのコマンドを出力するように構成されたＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラを生成することと、
前記受信されたＣＡＭファイル及び前記少なくとも１つのサーボコントローラ用の前記出力された少なくとも１つのコマンドにおける少なくとも１つを、前記ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラのユーザインターフェースを介して修正することと、
を含んでおり、
前記制限が切削速度における制限であり、制限に達した場合に、ユーザが表示された１つ又は複数の代替工具経路をリアルタイムで選択することにより、選択された以後は、不正確ＣＮＣデータで生成された工具経路は実行されないことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、１つ又は複数のサーボコントローラの１つ又は複数のパラメータを決定することにおいて、前記１つ又は複数の既存のサーボコントローラの前記決定された１つ又は複数のパラメータが、前記ＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラ及び前記ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラに入力されることを更に含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年６月１９日出願の仮特許出願第６１／６６１，４５８号明細書の優先権及び利益を主張し、その仮出願の内容は、これによって、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、その幾つかの実施形態において、一般に、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システム及びコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械に関し、特にＣＡＭシステムによる工作機械プログラム生成並びにＣＮＣコントローラ及びサーボコントローラによる工作機械軸制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
「部品プログラム」は、ＣＡＭシステムによって生成される機械語におけるプログラムである。ＣＡＭシステムは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）設計、即ち部品の幾何学的設計と、ＣＮＣ機械仕様との間のインターフェースである。最初のＣＮＣコントローラは、ＥＩＡ／ＩＳＯ６９８３と呼ばれる標準機械コード、即ちＧ及びＭコードプログラムを用いた。この標準は、今日でもまだ広く用いられている。しかしながら、この標準には多くの弱点がある。第１に、それは、本質的には、ライン（Ｇ０１）、円（Ｇ０２及びＧ０３）、及び早送り移動（Ｇ００）の観点における工具軌道の記載である。複雑な部品、例えば三次元（３Ｄ）部品に対して、小さなＧ０１ラインを備えたスプライン曲線を離散化し近似する必要性があり得、次に小さなＧ０１ラインは、新しいスプライン曲線を形成するために、ＣＮＣによって再度組み立てられる。第２に、座標がテキストファイルで書かれなければならないという事実故に、精度の問題が存在する。第３に、ＣＮＣオペレータは、ＣＡＭシステムに本来的に知られていない方法で、自分の都合に合わせて速度及び送りを変更するが、それは、非能率をもたらす可能性がある。
【０００４】
これらの問題に対処するために多くの努力がなされた。新しい標準である１４６４９ＳＴＥＰ−ＮＣ（ＳＴＥＰ−ＮＣ）が、古い標準ＥＩＡ／ＩＳＯ６９８３と取って代わる意図で作成された。ＳＴＥＰ−ＮＣの目標は、ＣＮＣに基づいて工具経路を今までどおり変更及び測定できるような、許容誤差を含む機械独立形式における工具経路の広範囲な記載であるということである。しかしながら、これは、全く不可能である。何故なら、工具経路が、原則としては「工具移動」であるからである。従って、工具経路は、常に、機械形状及び機械の物理的制限とリンクされる。ＩＳＯ標準、即ちＧ及びＭコードが、単に座標及び送り速度であるのに対して、ＳＴＥＰ標準は、オペレータが形状及び所望の精度を指定できるようにするカッターファイルにおける基本戦略を有する。しかしながら、この情報をカッター速度及び送りに変換することが、ＣＮＣ、即ちＳＴＥＰ  ＣＮＣにとってやはり限界である。ＳＴＥＰアプローチは、工具経路が、形状だけでなく、工具進路、即ち経路に沿って移動する工具であることを考慮しない。全ての機械は、工具経路が困難になり得る或るエリア又は方向を有し、機械から独立して工具経路を生成することはできない。
【０００５】
これらの問題を解決するための別の努力は、ＣＡＭコンピュータとＣＮＣコントローラとの間のインターフェースをブリッジすることによって、ＣＡＭシステムにおいてサーボコントローラコマンドを直接計算することによる。しかしながら、この解決法は、最適ではない。何故なら、ＣＮＣ上で、速度、即ちＣＮＣオーバーライド機能を変更することが不可能であるからである。このアプローチの作成者及び／又は発明者は、オペレータが機械上の速度をこれ以上は変更すべきでないと主張する。しかしながら、静的速度は、部品が機械加工される方法故に、実行可能ではない。ＩＳＯ標準において、送り速度は、Ｆコマンドによって指定され、且つ或る材料クラス及び対応する工具用の検証された速度を含む切削データベースから理想的には提供される。新材料が用いられる場合に、速度は、変更されなければならない。加えて、或る曲率用に、速度は適合されるべきである。使用されるＣＮＣ機械に依存して、ＣＮＣ機械の力学は、機械加工される曲率用に切削データベースにおいて指定された送り速度を可能にしない可能性がある。これらの理由で、全ての部品は、理想的には最初に低速で実行されるべきである。次に、小さな増分で、速度は、オペレータの経験に基づいて、機能において増加されても良い。場合によっては、例えば、大きな体積が製造される場合に、部品は、どんな既存のＣＡＭシステムよりも最適化され得、１００％を超える速度がテストされても良い。小さな切削問題は、オペレータが機械上の速度及び切削条件を変更することを介して、更に最適化されても良い。
【０００６】
これらの問題を解決するための別の努力は、部品プログラムをＣＮＣ機械に送信する前に、ＣＡＭシステムにおいて機械加工部品プログラムを検証することによる。他の変形は、ＣＮＣソフトウェアのシミュレーションをオフラインで提供する。このアプローチの欠点は、非常に多くのＣＮＣパラメータが設定されなければならないので、シミュレーションが、機械上のＣＮＣシステムと本当に同一かどうかを決して確信し得ないことである。従って、検証されたオフラインシミュレーションは、ＣＮＣ機械上で実行された場合に、やはり問題を引き起こす可能性がある。
【０００７】
最後に、これらの問題を解決するための努力は、ＣＡＭソフトウェアをＣＮＣと同じ処理ユニット上に配置することを伴った。幾つかのバージョンにおいて、両方のユニットが、同じプロセッサ上を動作しても良い。ＣＮＣプロセッサに位置するＣＡＤインタープリタによってＣＡＤファイルを読み出すことを提案する者もいた。そのとき、このインタープリタは、モーションオブジェクト、即ち工具経路及び工具軌道情報の両方を含むファイルを生成することになろう。これは、ＥＩＡ／ＩＳＯ６９８３コードインターフェースの改善であるが、しかしそれは、プログラムされた工具経路に反するＣＮＣの予測不能な挙動に取り組まず、解決もしない。
【発明の概要】
【０００８】
例示的なシステム実施形態は、ＣＮＣ統合（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ）コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）コントローラであって、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルを受信し、且つ少なくとも１つのＣＡＭファイルを出力するように構成され得るＣＮＣ統合コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）コントローラと、ＣＡＭ統合（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ）ＣＮＣコントローラであって、少なくとも１つのＣＡＭファイルを受信し、且つ１つ又は複数のサーボコントローラのセットにおける少なくとも１つのサーボコントローラ用の少なくとも１つのコマンドを出力するように構成され得るＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラと、を含み得るコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムを含んでも良い。幾つかの実施形態において、ユーザは、受信されたＣＡＭファイル及び少なくとも１つのサーボコントローラ用の出力された少なくとも１つのコマンドにおける少なくとも１つを、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラのユーザインターフェースを介して修正しても良い。追加のシステム実施形態において、ＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラは、工具速度、工具加速度、及び少なくとも１つのサーボモータ電流における少なくとも１つをＣＡＭによって決定するように構成されても良い。追加のシステム実施形態において、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラは、工具速度、工具送り及び工具加速度における少なくとも１つをＣＡＭによって制御するように構成されても良い。追加のシステム実施形態において、ＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラにおける少なくとも１つの機械パラメータは、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラの少なくとも１つの機械パラメータに対応しても良い。追加のシステム実施形態において、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラは、少なくとも１つの切削工具用のリアルタイム制限及びリアルタイム制限用の少なくとも１つの代替工具経路戦略における少なくとも１つをＣＡＭによって表示するように更に構成されても良い。追加のシステム実施形態において、リアルタイム制限は、切削速度における制限であっても良い。追加のシステム実施形態において、リアルタイム制限は、各サーボ軸の最大速度及び各サーボ軸の最大加速度における少なくとも１つを設定するように構成された運動学パラメータの決定モジュールによって設定されても良い。追加のシステム実施形態において、サーボコントローラの少なくとも１つのための少なくとも１つのコマンドのユーザ修正出力は、フィードホールドコマンド機能、サイクルスタートコマンド機能、及びオーバーライドコマンド機能の少なくとも１つを含んでも良い。追加のシステム実施形態において、ＣＮＣ統合ＣＡＭコントローラからの少なくとも１つのＣＡＭファイルの出力は、ＬＡＮ接続及びメモリ装置の少なくとも１つを介して、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラによって受信されても良い。追加のシステム実施形態において、少なくとも１つのＣＡＭファイルは、記憶されたＣＡＭ設計を含んでも良い。
【０００９】
例示的な方法実施形態は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械を修正する方法であって、速度、加速度及びサーボモータ電流を決定するように構成され得るＣＮＣコントローラをコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムと統合することであって、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステムが、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルを受信し、且つ少なくとも１つのＣＡＭファイルを出力するように構成され得ることと、ＣＡＭファイルを編集するように構成されたＣＡＭシステムをＣＮＣコントローラと統合することであって、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラが、少なくとも１つのＣＡＭファイルを受信し、且つ１つ又は複数のサーボコントローラのセットにおける少なくとも１つのサーボコントローラ用の少なくとも１つのコマンドを出力するように構成され得ることと、受信されたＣＡＭファイル及び少なくとも１つのサーボコントローラ用の出力された少なくとも１つのコマンドにおける少なくとも１つを、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラのユーザインターフェースを介して修正することと、を含み得る方法を含んでも良い。追加の方法実施形態は、１つ又は複数のサーボコントローラの１つ又は複数のパラメータを決定することであって、１つ又は複数の既存のサーボコントローラの決定された１つ又は複数のパラメータが、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム及びＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラに入力され得ることを更に含んでも良い。
【００１０】
例示的な方法実施形態はまた、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルから形状を入力することと、経路に沿って移動する工具をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）統合コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムによって定義することと、１つ又は複数の特徴及び１つ又は複数の関連動作のセットをＣＮＣ統合ＣＡＭシステムによって生成することと、１つ又は複数のシミュレーションをＣＮＣ統合ＣＡＭシステムによって実行することであって、１つ又は複数のシミュレーションが、運動学パラメータの決定モジュール並びに補間及び分配モジュールを利用する統合仮想機械シミュレータを用いて実行され得ることと、入力、定義、生成、及び実行ステップの反復ループに基づき得るＣＡＭファイルを、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステムによって決定することと、を含む方法を含んでも良い。追加の方法実施形態において、運動学パラメータの決定モジュールは、物理的制限が超過されないことを保証して、１つ又は複数のサーボ増幅器のセットを保護しても良い。追加の方法実施形態において、補間及び分配モジュールは、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラとして正確な数学的表現を用いることによって、精度の損失が発生しないことを保証しても良い。
【００１１】
実施形態は、添付の図面の図において例として示され、決して限定ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、先行技術ＣＡＭシステム及びＣＮＣコントローラをトップレベルの流れ図に示す。
【図２】図２は、先行技術ＣＮＣコントローラを機能ブロック図に示す。
【図３】図３は、工具スペース及び機械スペースを示す問題の工具経路の斜視図を示す。
【図４】図４は、統合ＣＡＭ及びＣＮＣシステムの例示的な実施形態をトップレベルの流れ図に示す。
【図５】図５は、例示的なＣＮＣ統合ＣＡＭシステムを機能ブロック図に示す。
【図６】図６は、例示的なＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラを機能ブロック図に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、先行技術ＣＡＭシステム（２０１）及びＣＮＣコントローラ（４０１）の一般的な環境をトップレベルの流れ図に示す。ＣＡＤシステムによって生成されるＣＡＤファイル（１０１）は、ＣＡＭシステム（２０１）の一般的な入力である。場合によっては、ＣＡＤデータが、ＣＡＭシステム（２０１）に直接入力されても良い。かかるシステムはまた、基本的なＣＡＤ機能を提供しても良い。
【００１４】
ＣＡＭシステム（２０１）の主な目的は、部品に関する幾何学的な情報を含むＣＡＤファイル（１０１）を機械コマンドファイル（３０１）に変形することであり、機械コマンドファイル（３０１）は、特定のＣＮＣ機械用の順次コマンドを含む。機械コマンドファイル（３０１）はまた、カッター位置ファイルと呼ばれても良い。機械コマンドファイル（３０１）は、標準機械コード、例えばＥＩＡ／ＩＳＯ６９８３標準に従って書かれても良い。
【００１５】
場合によっては、機械コマンドファイル（３０１）は、仮想工作機械シミュレータ（２０２）によってチェックされても良い。この検証プロセスは、生成されたコードがＣＮＣ機械上で動作することを保証することが可能で、このシミュレーションの利点は、それが、使用されるＣＮＣ機械及び検証される部品の複雑さに依存する、後の機械上での検証の必要性を回避し得るということである。機械上での検証は、大きな非切削時間又はデッドタイムに帰着し、従って、状況によっては望ましくない。次に、機械コマンドファイル（３０１）は、例えばＵＳＢ接続又はＬＡＮ接続によって、ＣＮＣコントローラ（４０１）に入力されても良い。
【００１６】
ＣＮＣコントローラ（４０１）は、オペレータの命令に基づいた機械コマンドファイル（３０１）を処理する。オペレータは、フィードホールド（６０１）コマンド、サイクルスタート（６０２）コマンド、又は速度オーバーライド（６０３）コマンドを発行することができる。ＣＮＣ自体は、機械の制限の全てを知っており、最終的な速度、送り及び加速度を決定する。これらの決定は、サーボコントローラ（５０１、５０２）の少なくとも１つのためのコマンドを生成する。
【００１７】
図２は、先行技術ＣＮＣコントローラ（４０１）の内容の追加的な詳細を機能ブロック図に示す。かかるＣＮＣコントローラ（４０１）は、２つのプロセッサ、即ち第１のプロセッサ（４２５）及び第２のプロセッサ（４２６）を含んでも良い。これらのプロセッサ（４２５、４２６）が、より古いマイクロコントローラにおいて埋め込まれた状況で見つけられ得るのに対して、現代のＰＣアーキテクチャは、産業用途ＰＣの形をしていても良い。高性能設計は、異なるオペレーティングシステムを備えた１つの産業用途ＰＣ上で両方のタスクを実行し得る。第１のプロセッサ（４２５）は、マン−マシンインターフェース（ＭＭＩ）を扱っても良い。第１のプロセッサ（４２５）におけるモジュールは、ＣＮＣディスプレイ（４１０）及びＣＮＣプログラムエディタ（４１１）を含んでも良い。第２のプロセッサ（４２６）は、サーボコントローラ（５０１、５０２）の少なくとも１つに送信され得るサンプリングされたコマンドへの、機械コマンドファイル（３０１）に含まれる機械コマンドコードの変換を扱っても良い。第２のプロセッサ（４２６）におけるモジュールは、運動学パラメータの決定（４２１）モジュール及び補間及び分配（４２２）モジュールを含んでも良い。運動学パラメータの決定（４２１）モジュールは、物理的制限が超過されないことを保証して、サーボ増幅器及びＣＮＣ機械全体を保護する物理的要素であっても良い。加えて、運動学パラメータの決定モジュール（４２１）は、機械が高品質で移動し切削し、且つＣＮＣパラメータセット、例えば各サーボ軸の最大速度及び各サーボ軸の加速度に基づくことを保証する。
【００１８】
図３は、工具スペース（３０５）及び機械スペース（３０７）を示す問題の工具経路（３００）の斜視図を示す。工具経路は、単に形状であるだけではなく、同様に工具進路、即ち経路に沿って移動する工具である。全ての機械は、工具経路を操縦するのが困難になり得るエリア又は方向を有する。図３における工具（３０３）の端点用の滑らかな工具経路は、これらの工具の位置変更を達成するために、必要な工具位置決め及び対応するＣＮＣ機械の制限故に機械スペースにおいて問題になる。
【００１９】
図４は、統合ＣＡＭ及びＣＮＣシステムの例示的な実施形態をトップレベルの流れ図に示す。ＣＡＭシステムは、ＣＮＣ統合（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ）ＣＡＭシステム（７０１）である。仮想機械シミュレータ（７０７）が、今やＣＡＭシステム（７０１）内に統合される。ＣＮＣシミュレータは、先行技術（２０２、図１）において任意選択のインジケータとして用いられたが、それは、現在ではＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）に統合される。ＣＮＣコントローラは、ＣＡＭ統合（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ）ＣＮＣコントローラ（９０１）である。ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）の入力は、ＣＡＭファイル（８０１）であり、ＣＡＭファイル（８０１）は、ＣＡＭ設計を記憶するために用いられる１つ又は複数のＣＡＭファイルで構成されても良い。フィードホールド（６０１）コマンド、サイクルスタート（６０２）コマンド、及びオーバーライド（６０３）コマンドのＣＮＣ機能もまた、利用可能である。
【００２０】
事実上全てのＣＮＣ機械は、本システムを装備されても良い。幾つかの実施形態において、既存のＣＮＣ機械は、このシステムを後付けされても良く、既存のサーボコントローラは、それらのパラメータがＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）に入力される限り、保持されても良い。例示的な本実施形態において、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）及びＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）は、結合される。その結果、不正確ＣＮＣデータで生成された工具経路は、実行されない。
【００２１】
例示的な実施形態は、（ａ）速度、加速度及びサーボモータ電流を決定するＣＮＣ機能のＣＡＭシステム内における統合、及び（ｂ）ＣＡＭ編集機能のＣＮＣシステム上の統合を含む、ＣＮＣシステムとＣＡＭシステムの完全な統合を含む。この例示的な実施形態において、速度、送り及び加速度は、もはやＣＮＣによってではなく、ＣＡＭシステムによって制御される。従って、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）における機械パラメータは、各特定のＣＮＣ機械に対して微調整され得る。これを行う際に、新しい特徴がＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）にプログラムされる場合は常に、システムの制限が知られている。
【００２２】
この例示的な実施形態において、機械コマンドファイル（３０１、図１〜２）、例えばＧコードを記憶する要件はない。ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）から、ユーザ又はオペレータは、ＣＡＭファイル（８０１）としてプロジェクトを直接記憶しても良い。次に、このＣＡＭファイル（８０１）は、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）に送信されても良く、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）においてユーザは、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）におけるのと同じソフトウェアを、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）で利用可能である。従って、ユーザは、オフラインＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）におけるように、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）において結果としてのプログラムの任意の部品も変更しても良い。この例示的な実施形態において、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）及びＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）の両方とも、同じプロセッサ上にあっても良く、２つの間のインターフェースは、もはや機械コマンドファイル（３０１、図１〜２）ではなく、ソフトウェア構造である。これは、可能な高度の精度を保証する。何故なら、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって設計されるような正確な数学的形式が、保持されるからである。
【００２３】
例示的な実施形態は、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）の正確なＣＮＣ運動学計算をＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）に統合し、且つＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）のＣＡＭ機能及び数学をＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）に統合する。これを行う際に、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）は、もはや機械コマンドファイル（３０１、図１〜２）を出力せず、代わりに、プログラムされた工具軌道を１つ又は複数の純粋なＣＡＭファイルに保存する（８０１）。次に、これらのＣＡＭファイル（８０１）は、ＣＡＭモジュール、即ちＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）を統合したＣＮＣコントローラによって読み出されても良い。
【００２４】
正確なＣＮＣ運動学は、工具の各選択及び／又はＣＡＭ特徴のプログラミングにおいて利用可能であり、１つ又は複数の選択肢が、現場で比較されても良い。サーボ軸を逆転することによってもたらされる切削マークの生成は、ＣＡＭプログラムに直ちに示され得る。ＣＡＭシステムは、切削速度における制限を現場で示しても良い。制限に達した場合に、ユーザは反応し、１つ又は複数の代替工具経路戦略を選択しても良い。この例示的な実施形態において、運動学計算のオーナーは、もはやＣＮＣコントローラではなく、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）である。これは、ＣＡＭソフトウェア及びＣＮＣソフトウェアが両方ともＣＮＣ機械で利用可能なので達成される。
【００２５】
次に、オフラインで生成可能なプログラムされた軌道は、ネットワーク（例えばＬＡＮ接続）又はメモリ装置（例えばＵＳＢスティック）によってＣＮＣ機械に転送される。このプログラムされた軌道は、機械コマンド言語で書かれる必要はない。代わりに、それは、１つ又は複数のＣＡＭファイル（８０１）に記憶され、それによって、全ての設計特微、選択肢、選択等の経過を追う。これらの全てのアイテムは、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）によってＣＮＣ機械上でやはり変更されても良い。
【００２６】
ユーザによって変更されない場合に、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）は、速度変更も加速度変更もなしに、プログラムされた通りに正確に、意図された軌道を実行する。ユーザが、より良い切削性能のために運動学を変更することを決定した場合に、ユーザは、ＣＡＭ編集機能又はＣＮＣオーバーライド（６０３）機能を用いても良い。
【００２７】
従来のＣＡＭシステムにおいて、機械コマンドファイル（３０１、図１〜２）は、或る精度で座標を書くことに本来的に制限されている。この精度は、一般に、０．０１ｍｍ〜０．００１ｍｍである。しかしながら、オリジナルＣＡＤファイル（１０１、図１）において、それらの値は、０．０１ｍｍ及び／又は０．００１ｍｍ未満であり得、それは、小さな誤差に帰着し得る。この誤差は、精度の半分、例えば０．００５ｍｍ〜０．０００５ｍｍである。小ブロック長さは、小さな間隔、例えば０．１ｍｍを備えた点である。小ブロック長さを指定することは、離散化故に、ブロック方向における突然の変化を引き起こす可能性がある。これらの点が、従来のＣＮＣ機械によって実行される場合に、ブロック速度は増加せず、工具位置は急に変化する。５軸ＣＮＣ機械において、工具方向におけるこの突然の変化は、ワークピースにおける対応する誤差と共に、チャター、即ち工具の振動に帰着する可能性がある。
【００２８】
本実施形態における軌道の実行中に、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）は、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）によって採用されるような正確な数学的表現を用いても良い。この表現は、ライン、円、ｎ次多項式、又は任意の他の数学関数であっても良い。このプロセスを通して、精度の損失を考慮する必要はない。複雑な形状は、それらがＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）内で数学的にプログラムされる通りに、まさに正確に製造され得る。
【００２９】
図５は、例示的なＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）を機能ブロック図に示す。この実施形態において、仮想機械シミュレータ（７０７）は、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）に統合される。図１の先行技術において、仮想機械シミュレータ（２０２、図１）は、発行された機械コマンドファイル（３０１、図１〜２）をチェックするために用いられ、誤差が見つかった場合に、プロセス全体が、やり直されなければならなかった。この例示的な実施形態において、仮想機械シミュレータ（７０７）は、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１、図４及び６）と同じソフトウェア、同じＣＮＣパラメータ、及び同じ運動学パラメータの決定（９２１）にアクセスすることができる。次に、運動学パラメータの決定（９２１）用の論理は、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）において特徴がプログラムされる場合には常に、用いられても良い。これを行う際に、各ＣＡＭ特徴は、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１、図４及び６）において利用可能であるのと同じ論理でシミュレートされても良く、各特徴は、物理的に正確であり得る。図１〜２の先行技術において、ＣＮＣコントローラ（４０１、図１〜２）は、単に、切削データベースから速度及び送りを定義した幾何学的な道具だった。既存の部品プログラムは、ライン及び円、又は２つの表面、即ち工具半径及びＣＡＤシステムからの数学的に定義された表面間の断面図の計算結果を用いたスプラインの座標で指定された工具経路を含む。これらの点の計算及び記憶は、情報の喪失に帰着し得る。本システムは、ＣＮＣの実行者が、計算される新しい点を必要とするまで、これらの表面をその原形のままにしておく。この例示的な実施形態において、運動学の決定（９２１）は、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）に統合される。ＣＡＤファイル（１０１）から、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）は、形状（７０２）を入力する。次に、反復ループにおいて、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）は、工具（７０３）を定義且つ／又は導入し、１つ又は複数の特徴（７０４）を生成し、１つ又は複数の動作（７０５）を生成し、且つ１つ又は複数のシミュレーション（７０６）、即ちシミュレーション（７０６）が、運動学の決定（９２１）モジュール並びに補間及び分配（４２２）モジュールを用いる統合仮想機械シミュレータ（７０７）を使用する１つ又は複数のシミュレーション（７０６）を実行する。ひとたびプロセスが完了すると、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）は、ＣＡＭファイル（８０１）を出力する。
【００３０】
例示的なＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）は、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１）が、対応するＣＮＣ機械用の完全なＣＮＣパラメータ及びＣＮＣソフトウェアを含み、且つ対応するＣＮＣ機械が、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１、図４及び６）を含む限りは、１を超えるＣＮＣ機械用の部品プログラムを出力する。
【００３１】
図６は、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）に統合されたＣＡＭ機能の例示的な実施形態を機能ブロック図に示す。ＣＡＭファイル（８０１）は、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）によって読み出されても良い。この例示的なＣＡＭファイル（８０１）は、典型的な機械コマンドファイル（３０１、図１〜２）より多くの情報を含み得る。工具経路軌道の全ての態様は、ＣＮＣ統合ＣＡＭシステム（７０１、図４〜５）におけるのと同じ方法で、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）上で編集されても良い。ユーザは、ＣＡＭ及びＣＮＣディスプレイ（９１０）並びにＣＡＭエディタ（９１１）を介し、機械のＭＭＩを用いて工具経路軌道を編集しても良い。運動学パラメータの決定（９２１）モジュールは、物理的制限が超過されないことを保証して、サーボ増幅器及びＣＮＣ機械全体を保護する。補間及び分配（４２２）モジュールは、ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）自体として、正確な数学的表現を用いても良い。それによって、精度の無損失が保証され得る。ＣＡＭ統合ＣＮＣコントローラ（９０１）における補間及び分配（４２２）モジュールから、サーボコントローラ（５０１、５０２）の少なくとも１つのためのコマンドが、発行されても良い。従って、フィードホールド（６０１）、サイクルスタート（６０２）及びオーバーライド（６０３）のＣＮＣ特有のオペレータ機能は、やはり全て利用可能である。
【００３２】
上記の実施形態の特定の特徴及び態様の様々な組み合わせ及び／又はサブ組み合わせが行われ、やはり本発明の範囲内に入り得ることが考えられる。従って、開示された発明の可変モードを形成するために、開示された実施形態の様々な特徴及び態様が、互いに組み合わされるか又は代用され得ることが理解されるべきである。更に、本明細書において例として開示された本発明の範囲が、上記で説明された特定の開示された実施形態によって限定されたべきでないことが意図されている。
【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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【図６】
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