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JP2002189510A - 加工関連情報生成装置、及びこれを備えた数値制御装置 - Google Patents

加工関連情報生成装置、及びこれを備えた数値制御装置

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Publication number
JP2002189510A
JP2002189510A JP2000390111A JP2000390111A JP2002189510A JP 2002189510 A JP2002189510 A JP 2002189510A JP 2000390111 A JP2000390111 A JP 2000390111A JP 2000390111 A JP2000390111 A JP 2000390111A JP 2002189510 A JP2002189510 A JP 2002189510A
Authority
JP
Japan
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data
processing
machining
tool
related information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000390111A
Other languages
English (en)
Inventor
Michihiko Sumino
充彦 角野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DMG Mori Co Ltd
Intelligent Manufacturing Systems International Inc
Original Assignee
Mori Seiki Co Ltd
Intelligent Manufacturing Systems International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mori Seiki Co Ltd, Intelligent Manufacturing Systems International Inc filed Critical Mori Seiki Co Ltd
Priority to JP2000390111A priority Critical patent/JP2002189510A/ja
Priority to US10/011,314 priority patent/US6772038B2/en
Priority to EP01129399A priority patent/EP1217482A3/en
Publication of JP2002189510A publication Critical patent/JP2002189510A/ja
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＡＤデータから迅速，正確にツールパスデー
タを生成でき、実加工に必要な作業情報を自動的に生成
できる加工関連情報生成装置などを提供する。 【解決手段】ＣＡＤデータから加工製品の特徴データを
抽出して加工工程及び各加工工程毎に加工領域を設定
し、素材データ及び各加工工程毎の加工モデルを生成す
る工程・加工モデルデータ生成処理部５と、生成された
工程データ及び加工モデルデータを記憶する工程・加工
モデルデータ記憶部６と、工具データベース８と、加工
条件データベース９と、工程データ，素材データ，加工
モデルデータ，工具データ，切削条件データを基にツー
ルパスデータを生成し、各工程終了後の仮想ワーク形状
データを生成するとともに、生成された工程データ，素
材データ，ツールパスデータ及び仮想ワーク形状データ
を基に加工作業情報を生成する加工関連情報生成処理部
１０と、生成されたデータを記憶する加工関連情報記憶
部１２と、加工関連情報記憶部１０に格納されたデータ
を外部に出力する出力手段２０とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣ工作機械にお
ける工具の移動経路及び切削条件などのデータからなる
ツールパスデータ、並びにその他の加工に関連するデー
タから構成される加工関連情報を自動的に生成する加工
関連情報生成装置、並びにこの加工関連情報生成装置を
備えた数値制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記ツールパスデータを自動的に
生成する装置として、ＣＡＭ（Computer aided manufac
turing）手法を用い、ＣＡＤ（Computer aided desig
n）によって作成された加工製品の設計データから上記
ツールパスデータを生成する装置が知られている。
【０００３】ＣＡＤにより作成される設計データ（以
下、ＣＡＤデータという）は、加工後の製品の最終的な
形状及び寸法などを示す形状データ、例えば座標デー
タ，数式データといったデータや寸法線などに関するデ
ータからなる。ツールパスデータ生成装置は、このよう
なＣＡＤデータから製品の形状データのみを抽出した
後、製品形状が円形なのか、矩形なのか、円柱形なの
か、角柱形なのか、凸曲面なのか、或いは凹曲面なのか
といった製品形状の特徴や、使用工具，切削条件といっ
た加工法に関するデータなど、ツールパスデータを生成
するために必要なデータを、適宜入力装置を用いたオペ
レータからの入力によって受け取り、この入力されたデ
ータ及び前記ＣＡＤデータから抽出された形状データを
基にしてツールパスデータを生成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のツールパスデータ生成装置においては、ツールパス
データを生成するために必要なデータである、製品形状
の特徴に関するデータや加工法に関するデータを、オペ
レータが入力するように設けられているので、かかるデ
ータの入力に長時間を要し、そのために当該製品の加工
に長時間を要するという問題があった。また、上記デー
タ入力の人為的なミスを完全に防止することは困難であ
り、そのために加工品が不良品となったり、或いは治工
具が損傷するといった問題を生じる。これらのことは、
金型加工のように一品製作となる加工の場合に、特に大
きな問題となる。
【０００５】また、前記ツールパスデータ生成装置によ
って生成されたツールパスデータを基にＮＣ加工プログ
ラムを生成し、このＮＣ加工プログラムを用いＮＣ工作
機械で加工を行った際に、工具のビビリや加工での過負
荷等によって期待した結果が得られなかった場合、長時
間を要する原因追求を行った後でＮＣ加工プログラムを
修正する必要があり、また、かかる修正作業を行うため
にはツールパスデータ生成装置における処理の初期段階
まで遡って作業しなければならない。その結果、ＮＣ加
工プログラムを再出力するまでに長時間を要し、その
間、工作機械を停止させなければならないため、生産性
が落ちるという問題を生じていた。
【０００６】また、上述したように、従来のツールパス
データ生成装置では、ツールパスデータの生成に用いら
れる使用工具や切削条件といったデータをオペレータが
入力するようになっている。したがって、使用する工具
や工具ホルダの種類、更にはこれらのセッティング（工
具の突き出し量）などの条件について、オペレータがこ
れを予め設定する必要があり、実際の加工に際しては、
加工者が設定された条件にしたがって工具などを準備す
る必要がある。このため、従来は、オペレータが設定し
た上記条件（加工作業情報）を作業シートに纏め、これ
を加工者に提供するようにしていた。
【０００７】しかしながら、上記作業シートの作成に
は、それ相応の時間を要するため、加工時間の短縮のた
めには、これらの作業について出来得る限り合理化する
のが好ましい。とりわけ、上述した金型加工のように一
品製作となる加工の場合には、ロスが大きくなるため、
かかる作業の合理化が望まれる。また、作成に際し、人
為的なミスも起こり得ることから、これに起因した重大
な事故を生じる可能性もある。
【０００８】本発明は以上の実情に鑑みなされたもので
あって、ＣＡＤデータを基にして迅速かつ正確にツール
パスデータを生成することができ、しかも実加工の際に
必要な作業情報を自動的に生成することが出来る加工関
連情報生成装置、並びにこれを備えた数値制御装置の提
供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するための本発明の請求項１に記載した発明は、Ｎ
Ｃ工作機械における工具の移動経路及び切削条件などの
データからなるツールパスデータ、並びにその他の加工
に関連するデータから構成される加工関連情報を自動的
に生成する装置であって、ＣＡＤを用いて作成された加
工製品の形状データに基づいて、少なくとも前記加工製
品の３次元形状に関する特徴データを抽出した後、得ら
れた特徴データに応じて加工工程を設定し、該各加工工
程毎に加工領域を設定するとともに、素材データ及び前
記各加工工程毎の加工モデルを生成する工程・加工モデ
ルデータ生成処理部と、前記工程・加工モデルデータ生
成処理部によって生成された特徴データ，加工工程，加
工領域等の工程データ、素材データ及び加工モデルデー
タを記憶する工程・加工モデルデータ記憶部と、工具に
関するデータを記憶した工具データベースと、素材材質
及び工具材質に応じた切削条件、特徴形状に応じた加工
法等の加工条件データを記憶した加工条件データベース
と、前記工程・加工モデルデータ記憶部に格納された工
程データ、素材データ及び加工モデルデータ、前記工具
データベースに格納された工具データ、並びに前記加工
条件データベースに格納された加工条件データを基に、
前記各工程において使用される工具、各工程において適
用される切削条件、各工程の加工法、及び各工程におけ
る工具の移動経路などを含んで構成されるツールパスデ
ータを生成し、各工程終了後のワーク形状に関する仮想
ワーク形状データを生成するとともに、生成された前記
工程データ，素材データ，ツールパスデータ及び仮想ワ
ーク形状データを基に加工作業情報を生成する加工関連
情報生成処理部と、前記加工関連情報生成処理部によっ
て生成されたデータを記憶する加工関連情報記憶部と、
加工関連情報記憶部に格納されたデータを外部に出力す
る出力手段とを設けて構成したことを特徴とする加工関
連情報生成装置に係る。
【００１０】本発明に係る加工関連情報生成装置による
と、まず、工程・加工モデルデータ生成処理部におい
て、ＣＡＤにより作成された加工製品の設計データか
ら、ツールパスデータの生成に不必要な、例えば、寸法
線などのデータが除去され、ツールパスデータの生成に
必要な形状データのみが抽出された後、抽出された形状
データから、少なくとも加工製品の３次元形状に関する
特徴が抽出される。なお、ここに云う３次元形状の特徴
とは、加工製品の３次元形状が、円形なのか、矩形なの
か、円柱形なのか、角柱形なのか、凸曲面なのか或いは
凹曲面なのかといった形状的な特徴を意味している。
【００１１】つぎに、抽出された特徴データを基に、得
られた特徴データに応じて加工工程及び各加工工程毎の
加工領域が設定される。具体的には、各特徴形状毎に加
工領域を設定し、設定された各加工領域について荒加
工，中仕上げ加工，仕上げ加工といった工程を設定した
り、或いは同一工具で加工可能な領域を一つの加工領域
としてそれぞれ荒加工，中仕上げ加工，仕上げ加工とい
った工程を設定する手法がとられる。また、前記加工製
品の形状データを基に、素材形状と、各加工工程におけ
る加工終了後の加工モデル形状が生成される。尚、素材
形状や加工モデル形状は、加工製品形状に各加工工程に
おける加工代を順次オフセットすることによって得られ
る。そして、生成された特徴データ，加工工程，加工領
域等の工程データ、素材データ及び加工モデルデータが
工程・加工モデルデータ記憶部に格納される。
【００１２】次に、加工関連情報生成処理部において、
前記工程・加工モデルデータ記憶部に格納された工程デ
ータ、素材データ及び加工モデルデータ、前記工具デー
タベースに格納された工具データ、並びに前記加工条件
データベースに格納された加工条件データを基に、前記
各工程において使用される工具、各工程において適用さ
れる切削条件、各工程の加工法、及び各工程における工
具の移動経路などを含んだツールパスデータが生成され
る。尚、ここに云う加工法は、等高線加工や走査線加
工，円弧補間，直線補間や切込み方向といった加工モー
ド，所定加工サイクルの繰り返し加工における送りピッ
チ，各加工領域の加工順序などを内容とするものであ
る。
【００１３】また、各工程終了後のワーク形状たる仮想
ワーク形状データが生成され、前記工程・加工モデルデ
ータ生成処理部において生成された前記工程データ，素
材データ、並びに前記ツールパスデータ及び仮想ワーク
形状データを基に加工作業情報が生成される。尚、ここ
に云う加工作業情報とは、段取作業に必要な工具情報や
切削油使用の有無などの情報の他、切削条件，加工見積
時間，工具消費量，工具寿命予測情報，加工後のワーク
形状など加工に関連する全ての情報の内、少なくとも１
以上のものが含まれる。
【００１４】そして、以上のようにして生成されたツー
ルパスデータや加工作業情報が加工関連情報として加工
関連情報記憶部に格納され、格納されたデータが要求に
応じて出力手段を介し、画像や文字情報として表示若し
くは印字により、又は電子データのまま外部に出力され
る。
【００１５】このように、この発明によれば、ツールパ
スデータを生成するために、加工製品の特徴形状に関す
るデータや、使用工具，切削条件といった加工法に関す
るデータなどを、オペレータが入力する必要が無く、し
たがって、かかるデータ入力の時間が不要であり、この
ため、ツールパスデータを迅速に生成することができ、
ひいては当該加工製品を迅速に加工することができると
いう効果が奏される。また、人為的な入力ミスも起こり
得ないため、かかる入力ミスによって加工製品が不良品
となったり、或いは治工具が損傷するといった問題が生
じることもない。そして、このような本発明の効果は、
特に、金型加工のような一品製作となる加工において顕
著なものとなる。
【００１６】尚、本発明におけるツールパスデータと
は、ＮＣ工作機械における工具の移動経路，回転数，移
動速度に関するデータなどＮＣ工作機械を動作させる全
ての情報を含むものであって、後にＮＣ加工プログラム
やサーボ機構などを直接駆動するためのモーションデー
タを生成するための基礎となるデータを意味する。
【００１７】また、加工の段取に必要な情報を含む加工
関連情報を自動的に生成することができるので、作業シ
ートの作成作業における人為的なミスを防止し、合理化
を図ることが出来る。また、このようにして生成される
加工関連情報を活用することで、加工の際の段取を容易
且つ短時間の内に行うことができ、更に、加工時間を予
め把握することにより、最適な加工時間帯（昼間又は夜
間）を選択するといったことも可能となる。即ち、短時
間で加工が終了すると判れば有人運転時間中に加工を行
い、その終了後に、次のワークの加工又は段取りを行う
ことができ、生産性が向上する。一方、加工に長時間を
要すると判れば夜間の無人運転時間帯を選択して加工を
行うことができる。また、必要工具本数や加工時間が判
ることからワーク完成にかかる費用を加工前に算出する
ことができ、費用見積を素早く提出することができる。
【００１８】尚、上記加工関連情報生成処理部によって
生成されたツールパスデータは、請求項２に係る発明の
ように、ＮＣ加工プログラム生成処理部を設け、これを
ＮＣ加工プログラムに変換して外部に出力するようにし
たり、請求項３に係る発明のように、モーションデータ
生成処理部を設け、これをモーションデータに変換して
外部に出力するようにすると良い。このようにすれば、
得られた加工プログラムやモーションデータをオンライ
ンによりＮＣ工作機械の数値制御装置に直接入力した
り、或いはフロッピー（登録商標）ディスクなどの記録
媒体を介して数値制御装置に入力することができる。こ
のように、これらの発明によると、ツールパスデータの
生成をＮＣ工作機械に連動させないで、即ちオフライン
で行うことができるため、ＮＣ工作機械の稼働率を向上
させることができる。尚、ここに云うモーションデータ
はＮＣ工作機械のサーボ機構などを直接駆動するための
データを意味する。
【００１９】一方、本発明の請求項４に係る発明のよう
に、生成されたツールパスデータを基に即時これを実
行，処理することによって、加工することもできる。
尚、請求項４に係る発明は、工具の移動経路，切削条件
等を含むツールパスデータに基づいて、ＮＣ工作機械の
作動を制御する数値制御装置であって、前記請求項１乃
至３記載のいずれかの加工関連情報生成装置と、前記加
工関連情報生成処理部によって生成されたツールパスデ
ータに基づき順次処理を実行して前記ＮＣ工作機械の作
動を制御する実行処理部とを設けて構成したことを特徴
とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。
【００２１】（第１の実施形態）まず、本発明の第１の
実施形態について図１に基づき説明する。図１は、本実
施形態に係る数値制御装置の主要な構成を示したブロッ
ク図である。
【００２２】同図に示すように、本例の数値制御装置１
は、バスラインを介して相互に接続された形状データ生
成処理部３，工程・加工モデルデータ生成処理部５，工
具・加工条件データベース更新処理部７，加工関連情報
生成処理部１０，加工関連情報書換処理部１３，モーシ
ョンデータ生成処理部１４及びＮＣ加工プログラム生成
処理部１６の各処理部、ＣＡＤデータ記憶部２，形状デ
ータ記憶部４，工程・加工モデルデータ記憶部６，工具
データベース８，加工条件データベース９，加工関連情
報生成用基礎データ記憶部１１，加工関連情報記憶部１
２，モーションデータ記憶部１５及びＮＣ加工プログラ
ム記憶部１７の各記憶部、入出力インターフェース１
８、並びにこの入出力インターフェース１８に接続され
る入力装置１９及び出力装置２０を備えてなる。そし
て、前記入出力インターフェース１８に外部装置として
のＮＣ工作機械の各作動部２１が接続されている。以
下、各部の詳細について説明する。
【００２３】前記ＣＡＤデータ記憶部２は、オンライン
により若しくはフロピーディスクなどの記録媒体を介し
て入力装置１９から入力される加工製品に関するＣＡＤ
データを格納する機能部である。ＣＡＤデータは本例の
数値制御装置１とは別体の装置を用いて作成されるもの
で、加工後の製品の最終的な形状や寸法を示す設計デー
タなどからなり、例えば製品形状についての座標データ
や数式データの他、仕上面精度，素材材質や素材形状と
いったデータからなる。尚、このＣＡＤデータには、通
常、ツールパスデータの生成に不必要な、例えば、寸法
線などについてのデータも含まれている。
【００２４】前記形状データ生成処理部３は、上記のよ
うにしてＣＡＤデータ記憶部２に格納されたＣＡＤデー
タから、寸法線に係るデータなどツールパスデータの生
成に不必要なデータを除去して、当該ツールパスデータ
の生成に必要なデータのみを抽出する処理部である。そ
して、この形状データ生成処理部３において抽出された
形状データが上記形状データ記憶部４に格納される。形
状データ記憶部４に格納される形状データを基に、これ
を視覚できるように表示した製品形状の一例を図４に示
す。図示するように、この加工製品（ワーク）３０は表
面が波打ったような状態の波状曲面部３１（自由曲
面）、並びにこの波状曲面部３１に形成された凸部（四
角錐体）３２及び凹部３３から構成されている。
【００２５】前記工程・加工モデルデータ生成処理部５
は、図２に示した処理を順次実行する。具体的には、ま
ず、形状データ記憶部４に格納された形状データを読み
込み（ステップＳ１）、この形状データによって設定さ
れる領域の中から加工を行うべき領域を認識する（ステ
ップＳ２）。
【００２６】ついで、認識された加工領域内における加
工製品の３次元形状に関する特徴を抽出する（ステップ
Ｓ３）。特徴抽出処理は、前記形状データから直接抽出
される当該領域における比較的単純な形状要素、例え
ば、円柱形状や角柱形状といった形状要素を抽出する比
較的簡単な処理の単純形状抽出処理と、前記形状データ
から直接抽出することができない自由曲面などについて
当該領域における特徴形状を抽出するという複雑な処理
である自由曲面特徴形状抽出処理の２つの処理からな
る。
【００２７】ここで自由曲面特徴形状抽出処理について
もう少し詳しく説明すると、本例では、面積投射法を用
いて当該抽出処理を実行している。この面積投射法を用
いた抽出処理は、図５に示すように、微小三角形で構成
される仮想像を上記形状データから得られるワーク表面
に投射した後、ワーク表面に結像された微小三角形に法
線を設定し、設定された各法線の方向を分析して当該部
分の形状特徴を抽出するというものである。尚、図５
は、図４に示したワーク３０に前記仮想像を投射した状
態を示している。
【００２８】例えば、図６に示すように、円錐台形状を
した形状部分３４は当該部分についての各法線３５が互
いに交差することなく放射状に広がった状態となり、ま
た、図７に示すように、垂直面を有する形状部分３６は
当該部分についての各法線３７が全て水平となり、ま
た、図８に示すように、傾斜面を有する形状部分３８は
当該部分についての各法線３９が全て所定の角度を持っ
たものとなり、また、図示は省略するが、凹形状の場合
は各法線が交差する。したがって、かかる法線の方向を
分析することにより該当領域における特徴形状を決定す
ることができる。自由曲面特徴形状抽出処理において
は、このような手法により特徴形状を抽出する。
【００２９】次に、上記のようにして抽出された特徴デ
ータを基に、得られた特徴データに応じて加工工程及び
各加工工程毎の加工領域を設定する（ステップＳ４）。
この処理には、各特徴形状毎に加工領域を設定し、設定
された各加工領域について荒加工，中仕上げ加工，仕上
げ加工といった工程を設定したり、或いは同一工具で加
工可能な領域を一つの加工領域としてそれぞれ荒加工，
中仕上げ加工，仕上げ加工といった工程を設定する手法
がとられる。
【００３０】ついで、加工製品の形状データを基に、素
材形状と、各加工工程における加工終了後の加工モデル
形状を生成し（ステップＳ５）、得られた特徴データ，
加工工程データ，素材データ及び加工モデルデータを前
記工程・加工モデルデータ記憶部６に格納して処理を終
了する（ステップＳ６）。
【００３１】工具データベース８は、工具や工具ホルダ
の種類（型式，材質など）、工具径，工具長といった寸
法データやこれらの画像データなどからなる工具情報を
記憶する機能部であり、また、加工条件データベース９
は、特徴形状に応じた加工モード（等高線加工，走査線
加工，直線補間，円弧補間，エアカットの回避処理種別
などの加工法）、素材材質に応じ各工具種類ごとに設定
された切削速度、回転当りの切削量や取り代などからな
る加工条件データを記憶する機能部であり、それぞれ各
データが前記入力装置１９から入力される。
【００３２】前記加工関連情報生成処理部１０は、前記
工程・加工モデルデータ記憶部６に格納された特徴デー
タ，工程データ，素材データ及び加工モデルデータ、工
具データベース８に格納された工具データ、並びに加工
条件データベース９に格納された加工条件データを基
に、ツールパスデータやその他の加工関連情報を生成す
る処理を行う。
【００３３】具体的には、加工関連情報生成処理部１０
は、図３に示した処理を実行する。即ち、まず、ステッ
プＳ１１においてカウンタｎを初期化し（ｎ＝１）、つ
いでステップＳ１２において前記工程・加工モデルデー
タ記憶部６に格納されたｎ工程目の特徴データ，工程デ
ータ，加工前の加工モデルデータ（但し、１工程目は素
材データ）及び加工後の加工モデルデータを読み込む。
【００３４】次に、読み込んだ加工モデルデータを解析
して、相互に交差する２面について、その交差部のＲ
（半径）寸法を抽出し、抽出されたＲ寸法から最小のも
のを決定し（ステップＳ１３）、決定されたＲ寸法を基
に、当該工程で使用可能な工具の直径（最小Ｒ寸法以
下）を決定した後、決定された工具の直径及び加工モデ
ルデータから得られる他の寸法データ（例えば、穴加工
がある場合には、穴の深さ寸法など）を基に、前記工具
データベース８を検索し、当該工程で使用することがで
きる工具（工具ホルダを含む）を抽出して使用工具を決
定し、決定した使用工具データを加工工程毎に前記加工
関連情報生成用基礎データ記憶部１１に格納する（ステ
ップＳ１４）。
【００３５】次に、決定された使用工具データ、前記特
徴データ、工程データ及び素材データを基に、前記加工
条件データベース９を検索して当該工程の加工条件を決
定し、決定した加工条件を加工工程毎に前記加工関連情
報生成用基礎データ記憶部１１に格納する（ステップＳ
１５）。即ち、前記特徴データを基に、各加工領域につ
いて、最適な加工モード，切削条件などを設定し、当該
工程が所定加工サイクルの繰り返し加工を行う場合に
は、仕上面粗度などからその送りピッチを設定し、複数
の加工領域において共通した工具が用いられる場合に
は、この加工領域がなるべく連続して加工されるように
するなど、加工効率を考慮して各加工領域の加工順序を
決定する。
【００３６】次に、上記使用工具データ、特徴データ、
工程データ、素材データ及び加工モデルデータを基に、
各加工領域について、設定された加工順序に従って順
次、工具の移動経路，回転数，移動速度等の内容を含む
ツールパスデータを生成し、生成したツールパスデータ
を加工工程毎に前記加工関連情報生成用基礎データ記憶
部１１に格納する（ステップＳ１６）。
【００３７】次に、生成されたツールパスデータを基に
加工シミュレーションを実施して加工条件の最適化を図
るとともに、シミュレーションを実施して得られた加工
後のワーク形状（仮想ワーク形状）データを加工工程毎
に前記加工関連情報生成用基礎データ記憶部１１に格納
する処理を行う（ステップＳ１７）。尚、加工関連情報
生成用基礎データ記憶部１１には、素材形状データも格
納される。
【００３８】次に、上述のようにして生成され、前記加
工関連情報生成用基礎データ記憶部１１に格納された各
データを基に、当該加工工程における工具の消費量，工
具が摩耗限界に至る時間（見積），加工準備に要する時
間（見積），加工に要する時間（見積）や加工コスト
（見積）を算出するとともに、これらを当該加工工程前
後のワーク形状（画像情報）や工具のセットアップ情報
（型式や画像情報）などとともに集約した加工作業情報
を生成し、生成した加工作業情報と前記ツールパスデー
タとを加工関連情報として加工関連情報記憶部１２に格
納する（ステップＳ１８）。
【００３９】加工関連情報生成処理部１０は、以上の処
理を全ての加工工程について実施して、上述した各デー
タを各加工工程毎に生成し、生成した各加工工程の加工
関連情報を加工関連情報記憶部１２に格納して、処理を
終了する（ステップＳ１９，Ｓ２０）。
【００４０】かかる加工関連情報生成処理部１０によっ
て生成される加工関連情報の一例を図９〜図１７に例示
する。図９〜図１１に例示したものは、荒加工工程，中
仕上げ加工工程，仕上げ加工工程の各工程における工具
セットアップ情報（工具段取情報）を集約したものであ
り、各工程における加工前及び加工後のワーク画像、工
具及び工具ホルダ類の型式，メーカ，寸法や画像、工具
番号、補正番号などが表形式で集約されている。また、
図１２〜図１６に例示したものは、各加工工程における
加工内容を集約したものであり、加工後のワーク画像、
工具の番号及び寸法、切削条件、加工法、加工時間、工
具消費量などの情報が表形式で集約されている。また、
図１７に例示したものは、当該ワークの全加工工程にお
ける加工概要を集約したものであり、各工程における加
工前後のワーク画像や加工の概要が表形式で集約されて
いる。これらの情報により、オペレータは各工程におい
て必要な工具や、各工程における加工内容、全加工工程
の概要を素早く、しかも正確に理解することができる。
【００４１】前記モーションデータ生成処理部１４は、
ＮＣ工作機械に設けられたサーボ機構などを直接駆動す
るためのモーションデータを生成する処理部であり、加
工関連情報記憶部１２に格納されたツールパスデータを
基に前記モーションデータを生成し、生成したモーショ
ンデータを、入出力インターフェース２１を介してＮＣ
工作機械の各作動部２１に出力するとともに、モーショ
ンデータ記憶部１５に格納する。ＮＣ工作機械の各作動
部２１は受信したモーションデータに従って駆動され、
これによりワークが加工される。尚、かかるモーション
データ生成処理部１４が請求項４に云う実行処理部とし
ての役割を果たす。
【００４２】また、加工関連情報書換処理部１３は、前
記加工関連情報記憶部１２に格納されたデータを変更す
る処理部であり、前記入力装置１９からデータの入力を
受けてこれを実行する。尚、このようにして加工関連情
報が変更されると、工具データベース８，加工条件デー
タベース９に格納されたデータの内、前記変更に関係し
たデータが、工具・加工条件データベース更新処理部７
によって更新される。このデータ更新機能により、実加
工によって得られた知見を次回の加工に反映させること
ができる、即ち、学習機能を持たせることができる。ま
た、工具・加工条件データベース更新処理部７は、前記
入力装置１９からデータの入力を受けて、工具データベ
ース８，加工条件データベース９に格納されたデータを
更新するようにもなっている。
【００４３】また、本例では前記ＮＣ加工プログラム生
成処理部１６が設けられており、上記のようにして生成
されたツールパスデータからＮＣ加工プログラムを生成
することができるようになっている。ＮＣ加工プログラ
ム生成処理部１６は、前記加工関連情報記憶部１２に記
憶されたツールパスデータを基に、一般的に使用される
ＮＣ加工プログラム（例えば、ＩＳＯフォーマット）を
生成する処理部であり、生成されたＮＣ加工プログラム
はＮＣ加工プログラム記憶部１７に格納される。
【００４４】また、前記出力装置２０は、ディスプレイ
や印字装置並びにフロッピーディスクなどの記録媒体に
データを格納する装置からなり、前記ＣＡＤデータ記憶
部２，形状データ記憶部４，工程・加工モデルデータ記
憶部６，工具データベース８，加工条件データベース
９，加工関連情報生成用基礎データ記憶部１１，加工関
連情報記憶部１２，モーションデータ記憶部１５，ＮＣ
加工プログラム記憶部１７に格納された各データをディ
スプレイに表示したり、印字装置によってプリントアウ
トしたり、フロッピーディスクなどの記録媒体に格納し
たりすることができるようになっている。従って、オペ
レータは加工関連情報記憶部１２に格納された加工関連
情報をディスプレイに表示させたり、印字装置によって
プリントアウトしてこれを分析した後、上記修正処理を
行うことができる。尚、かかる出力装置２３が、請求項
１乃至３に云う出力手段としての役割を果たす。また、
ＮＣ加工プログラムを記録媒体に格納し、これを介して
他のＮＣ工作機械で当該ＮＣ加工プログラムを実行させ
ることができる。
【００４５】以上詳述したように、本例の数値制御装置
１によれば、ワークの特徴形状に関するデータや、使用
工具，切削条件といった加工法に関するデータなどを、
オペレータが入力する必要が無く、したがって、かかる
データ入力の時間が不要であり、このため、ツールパス
データを迅速に生成することができ、ひいてはワークを
迅速に加工することができるという効果が奏される。ま
た、人為的な入力ミスも起こり得ないため、かかる入力
ミスによってワークが不良品となったり、或いは治工具
が損傷するといった問題が生じることもない。特に、金
型加工のような一品製作となる加工においてはそのメリ
ットが大きい。
【００４６】また、加工の段取に必要な情報を含む加工
関連情報を自動的に生成することができるので、作業シ
ートの作成作業における人為的なミスを防止し、その合
理化を図ることが出来る。また、このようにして生成さ
れる加工関連情報を活用することで、加工の際の段取を
容易且つ短時間の内に行うことができ、更に、加工時間
を予め把握することにより、最適な加工時間帯（昼間又
は夜間）を選択するといったことも可能となる。即ち、
短時間で加工が終了すると判れば有人運転時間中に加工
を行い、その終了後に、次のワークの加工又は段取りを
行うことができ、生産性が向上する。一方、加工に長時
間を要すると判れば夜間の無人運転時間帯を選択して加
工を行うことができる。また、必要工具本数や加工時間
が判ることからワーク完成にかかる費用を加工前に算出
することができるので、費用見積を素早く提出すること
ができる。
【００４７】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明の具体的な態様がこれに限定されるもので
ないことは言うまでもない。例えば、上例では、形状デ
ータ生成処理部３，工程・加工モデルデータ生成処理部
５，工具・加工条件データベース更新処理部７，加工関
連情報生成処理部１０，加工関連情報書換処理部１３，
モーションデータ生成処理部１４及びＮＣ加工プログラ
ム生成処理部１６の各処理部、ＣＡＤデータ記憶部２，
形状データ記憶部４，工程・加工モデルデータ記憶部
６，工具データベース８，加工条件データベース９，加
工関連情報生成用基礎データ一時記憶部１１，加工関連
情報記憶部１２，モーションデータ記憶部１５及びＮＣ
加工プログラム記憶部１７の各記憶部からなる加工関連
情報生成装置をＮＣ工作機械の数値制御装置１内に組み
込んだ構成としたが、この加工関連情報生成装置を数値
制御装置１とは別に、独立した装置として構成しても良
い。尚、この場合にも、上述した入出力インターフェー
ス１８や、この入出力インターフェース１８に接続され
る入力装置１９及び出力装置２０を設けるのが好まし
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る数値制御装置の主要
な構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の工程・加工モデルデータ生成処理
部における処理手順を示したフローチャートである。
【図３】本実施形態の加工関連情報生成処理部における
処理手順を示したフローチャートである。
【図４】本実施形態の形状データ生成処理部における処
理を説明するための説明図である。
【図５】本実施形態の工程・加工モデルデータ生成処理
部における特徴抽出処理を説明するための説明図であ
る。
【図６】本実施形態の工程・加工モデルデータ生成処理
部における特徴抽出処理を説明するための説明図であ
る。
【図７】本実施形態の工程・加工モデルデータ生成処理
部における特徴抽出処理を説明するための説明図であ
る。
【図８】本実施形態の工程・加工モデルデータ生成処理
部における特徴抽出処理を説明するための説明図であ
る。
【図９】本実施形態の加工関連情報生成処理部において
生成される加工関連情報の一例を示した説明図である。
【図１０】本実施形態の加工関連情報生成処理部におい
て生成される加工関連情報の一例を示した説明図であ
る。
【図１１】本実施形態の加工関連情報生成処理部におい
て生成される加工関連情報の一例を示した説明図であ
る。
【図１２】本実施形態の加工関連情報生成処理部におい
て生成される加工関連情報の一例を示した説明図であ
る。
【図１３】本実施形態の加工関連情報生成処理部におい
て生成される加工関連情報の一例を示した説明図であ
る。
【図１４】本実施形態の加工関連情報生成処理部におい
て生成される加工関連情報の一例を示した説明図であ
る。
【図１５】本実施形態の加工関連情報生成処理部におい
て生成される加工関連情報の一例を示した説明図であ
る。
【図１６】本実施形態の加工関連情報生成処理部におい
て生成される加工関連情報の一例を示した説明図であ
る。
【図１７】本実施形態の加工関連情報生成処理部におい
て生成される加工関連情報の一例を示した説明図であ
る。
【符号の説明】
１ 数値制御装置 ３ 形状データ生成処理部 ５ 工程・加工モデルデータ生成処理部 ８ 工具データベース ９ 加工条件データベース １０ 加工関連情報生成処理部 １２ 加工関連情報記憶部 １４ モーションデータ生成処理部 １６ ＮＣ加工プログラム生成処理部 １９ 入力装置 ２１ 出力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角野 充彦 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 Ｆターム(参考） 5H269 AB01 AB19 EE01 EE11 KK03 QA02 QA05 QB15 QC06 QD06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＮＣ工作機械における工具の移動経路及
    び切削条件などのデータからなるツールパスデータ、並
    びにその他の加工に関連するデータから構成される加工
    関連情報を自動的に生成する装置であって、 ＣＡＤを用いて作成された加工製品の形状データに基づ
    いて、少なくとも前記加工製品の３次元形状に関する特
    徴データを抽出した後、得られた特徴データに応じて加
    工工程を設定し、該各加工工程毎に加工領域を設定する
    とともに、素材データ及び前記各加工工程毎の加工モデ
    ルを生成する工程・加工モデルデータ生成処理部と、 前記工程・加工モデルデータ生成処理部によって生成さ
    れた工程データ、素材データ及び加工モデルデータを記
    憶する工程・加工モデルデータ記憶部と、 工具に関するデータを記憶した工具データベースと、 素材材質及び工具材質に応じた切削条件、特徴形状に応
    じた加工法等の加工条件データを記憶した加工条件デー
    タベースと、 前記工程・加工モデルデータ記憶部に格納された工程デ
    ータ、素材データ及び加工モデルデータ、前記工具デー
    タベースに格納された工具データ、並びに前記加工条件
    データベースに格納された加工条件データを基に、前記
    各工程において使用される工具、各工程において適用さ
    れる切削条件、各工程の加工法、及び各工程における工
    具の移動経路などを含んで構成されるツールパスデータ
    を生成し、各工程終了後のワーク形状に関する仮想ワー
    ク形状データを生成するとともに、生成された前記工程
    データ，素材データ，ツールパスデータ及び仮想ワーク
    形状データを基に加工作業情報を生成する加工関連情報
    生成処理部と、 前記加工関連情報生成処理部によって生成されたデータ
    を記憶する加工関連情報記憶部と、 加工関連情報記憶部に格納されたデータを外部に出力す
    る出力手段とを設けて構成したことを特徴とする加工関
    連情報生成装置。
  2. 【請求項２】 前記加工関連情報生成処理部によって生
    成されたツールパスデータを基に、ＮＣ加工プログラム
    を生成するＮＣ加工プログラム生成処理部を更に備え、 前記出力手段が、前記ＮＣ加工プログラム生成処理部に
    よって生成されたＮＣ加工プログラムを外部に出力する
    ように構成されてなる請求項１記載の加工関連情報生成
    装置。
  3. 【請求項３】 前記加工関連情報生成処理部によって生
    成されたツールパスデータを基に、ＮＣ工作機械のサー
    ボ機構などを駆動するためのモーションデータを生成す
    るモーションデータ生成処理部を更に備え、 前記出力手段が、前記モーションデータ生成処理部によ
    って生成されたモーションデータを外部に出力するよう
    に構成されてなる請求項１又は２記載の加工関連情報生
    成装置。
  4. 【請求項４】 工具の移動経路及び切削条件などのデー
    タからなるツールパスデータに基づいて、ＮＣ工作機械
    の作動を制御する数値制御装置であって、 前記請求項１乃至３記載のいずれかの加工関連情報生成
    装置と、 前記加工関連情報生成処理部によって生成されたツール
    パスデータに基づき順次処理を実行して前記ＮＣ工作機
    械の作動を制御する実行処理部とを設けて構成したこと
    を特徴とする数値制御装置。
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