JP2012099082A - 多軸同期動作機械のプログラム変換モジュール及びプログラム変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多軸同期動作機械のプログラム変換モジュール及びプログラム変換方法を提供する。
【解決手段】第１の機械と第２の機械との間でプログラムの変換を行うための多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールであって、複数組の第１の機械の加工プログラム及びメカニズムデータが入力される第１の入力ユニットと、複数組の第２の機械のメカニズムデータが入力される第２の入力ユニットと、第１の機械のうちの少なくとも１つをソースマシンに設定するとともに、第２の機械のうちの１つをターゲットマシンに設定する設定ユニットと、ソース及びターゲットマシンのメカニズムデータに基づいて、運動学的方法を利用してソースマシンの加工プログラムをターゲットマシンに適用される加工プログラムに変換する変換ユニットと、を備える。これにより、複数台の異機種である多軸同期動作機械の間において加工プログラムの相互変換を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、多軸同期動作機械のプログラム変換モジュール及びプログラム変換方法に関し、より詳しくは、複数台の異機種である多軸同期動作機械のプログラム変換モジュール及びプログラム変換方法に関するものである。

コンピュータ数値制御（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ、ＣＮＣ）工作機械は、プログラミング可能で且つ精密加工可能である利点を有し、プログラマーは、ワークに必要な加工工程、経路又は精度に基づいてＣＮＣ加工プログラムを作成ことができる。

一般に、プログラマーは、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアを利用して工作機械のメカニズムデータ及び所定のワーク形状に基づいて加工プログラムを作成し、それを４軸以上で且つ同期動作加工の工作機械に応用する。その１組の加工プログラムは、一種類の工作機械のみに適用することができる。図１に示すように、工作機械Ａのメカニズムデータに基づいてＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェア１１を介してＣＮＣ加工プログラム、即ちＧＭコードを生成し、当該ＧＭコードを工作機械Ａの制御器１２に入力した後、工作機械Ａに加工工程を行わせることができるが、各工作機械のメカニズムデータが異なっているため、工作機械Ａに適用できる加工プログラムであっても、工作機械Ｂ、工作機械Ｃ又はその他の異機種である工作機械に適用することはできない。

従来技術においては、異機種である４軸（以上）同期動作加工の工作機械に対しては、当該ＣＮＣ工作機械に合致する加工プログラムを書き直し、又はＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアを介して変換し直し、当該ＣＮＣ工作機械メカニズムデータに合致する加工プログラムを生成しなければならない。しかしながら、加工プログラムの書き直しは、極めて手間が掛かり、またＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアが高価であるため、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって各工作機械に適用される複数の加工プログラムを生成することは、ワークの生産コストの増加に繋がる問題があった。

上述のように、コストの節約のために、異なるメカニズムデータに基づいてＣＮＣ加工プログラムを書き直すこともなければ、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアを介してＣＮＣ加工プログラムを変換し直すこともなく、既存のＣＮＣプログラムを利用するだけで異機種である多軸同期動作機械の間においてプログラムを変換できるようにすることは、業界で解決すべき極めて重要な課題となっている。

そこで、以上のとおりの事情に鑑み、本発明は、異機種である多軸同期動作機械の間において加工プログラムの変換を行うことができる、多軸同期動作機械のプログラム変換モジュール及びプログラム変換方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、多軸同期動作機械に用いられ、異機種である第１の機械と第２の機械との間において加工プログラムの変換を行うためのプログラム変換モジュールであって、複数組の前記第１の機械の加工プログラム及びメカニズムデータが入力されるための第１の入力ユニットと、複数組の前記第２の機械のメカニズムデータが入力されるための第２の入力ユニットと、前記複数組の第１の機械のうちの少なくとも１つをソースマシンに設定するとともに、前記複数組の第２の機械のうちの１つをターゲットマシンに設定するための設定ユニットと、前記設定ユニットによって設定されたソースマシン及び前記ターゲットマシンのメカニズムデータに基づいて、運動学的方法を利用して前記ソースマシンの加工プログラムを前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムに変換するための変換ユニットと、を備えることを特徴とする多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールを提供する。

前記複数組の第１の機械の加工プログラムは、関節座標系フォーマットであり、且つ前記変換ユニットは、前記ソースマシンのメカニズムデータに基づいて、順運動学的方法を利用して前記ソースマシンの加工プログラムを関節座標系からカルテシアン(Cartesian)座標系に変換するための順方向変換部と、前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムを生成するために前記ターゲットマシンのメカニズムデータに基づいて、逆運動学的方法を利用してカルテシアン座標系に変換された前記ソースマシンの加工プログラムを関節座標系に変換するための逆方向変換部と、を備える。

また、本発明は、多軸同期動作機械に用いられ、異機種である第１の機械と第２の機械との間において加工プログラムの変換を行うためのプログラム変換方法であって、（１）複数組の第１の機械の加工プログラム及びメカニズムデータを入力するとともに、複数組の第２の機械のメカニズムデータを入力する工程と、（２）前記複数組の第１の機械のうちの少なくとも１つをソースマシンに設定するとともに、前記複数組の第２の機械のうちの１つをターゲットマシンに設定する工程と、（３）前記ソースマシン及び前記ターゲットマシンのメカニズムデータに基づいて、運動学的方法を利用して前記ソースマシンの加工プログラムを前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムに変換する工程と、を備えることを特徴とする多軸同期動作機械のプログラム変換方法を提供する。

前記第１の機械のメカニズムデータは、ＧＭコード、マクロ（Ｍａｃｒｏ）、グローバル変数又はローカル変数、機械パラメータ又は加工プログラム領域関数（Ｒｅｇｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。

従来の技術に比して、本発明に係る多軸同期動作機械に用いられるプログラム変換モジュール及びプログラム変換方法は、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって生成されたＣＮＣ加工プログラムをメカニズムデータの異なる機械に適用される加工プログラムに変換できるため、１組の加工プログラム（ＧＭコード）を一台の多軸同期動作機械のみにしか用いられず、異機種である複数の多軸同期動作機械には用いられないという従来の問題を回避することができる。

従来のＣＮＣ工作機械による加工プログラムの生成のフローである。 本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールの応用の枠組みを示した図である。 本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換方法のフローである。 本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールのメカニズムデータ入力用のヒューマンインタフェースの模式図である。 本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールの１つの実施形態の枠組みを示した図である。 本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換方法が適用される１つの具体的な実施例を示した図である。

以下、具体的な実施例を用いて本発明の実施形態を説明する。この技術分野に精通した者は、本明細書の記載内容によって簡単に本発明のその他の利点や効果を理解できる。本発明は、その他の異なる実施例によって実施や応用を行うことが可能である。

図２は、本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールの応用の枠組みを示した図である。本発明に係るプログラム変換モジュール２は、第１の入力ユニット２１と、第２の入力ユニット２２と、設定ユニット２３と、変換ユニット２４とを備える。

第１の入力ユニット２１により、複数組の第１の機械の加工プログラム及びメカニズムデータが入力される。第１の機械は、例えば多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３であり、多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３の加工プログラムは、それぞれＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって生成される。また、第１の入力ユニット２１は、ＧＭコード入力ユニット、マクロ（Ｍａｃｒｏ）グローバル変数又はローカル変数入力ユニット、機械パラメータ入力ユニット、加工プログラム領域関数入力ユニット及び／又はヒューマンインタフェースであってもよい。第１の入力ユニット２１には、外部からのＧＭコード、マクロ（Ｍａｃｒｏ）グローバル変数又はローカル変数、機械パラメータ又は加工プログラム領域関数が入力されてもよい。

第２の入力ユニット２２により、複数組の第２の機械のメカニズムデータ、例えば多軸同期動作機械Ｍ４のメカニズムデータが入力される。機械のメカニズムデータとは、軸機械形式、各軸回転方向定義又はワークの回転軸中心からのシフト量である。

設定ユニット２３は、複数組の多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３のうちの少なくとも１つをソースマシンに設定するとともに、前記第２の機械のうちの１つをターゲットマシンに設定する。図２において、一台の多軸同期動作機械Ｍ４のメカニズムデータのみが入力されるため、多軸同期動作機械Ｍ４はターゲットマシンである。

変換ユニット２４は、設定ユニット２３によって設定されたソースマシン（多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３）及び多軸同期動作機械Ｍ４のメカニズムデータに基づいて、運動学的方法を利用して当該ソースマシンの加工プログラムを多軸同期動作機械Ｍ４に適用される加工プログラムに変換する。多軸同期動作機械Ｍ１をソースマシンに設定すると、変換ユニット２４は、多軸同期動作機械Ｍ１及び多軸同期動作機械Ｍ４のメカニズムデータに基づいて、多軸同期動作機械Ｍ１の加工プログラムを多軸同期動作機械Ｍ４に適用される加工プログラムに変換する。

また、本発明に係るプログラム変換モジュール２は、複数組の多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３の加工プログラムとメカニズムデータ及び少なくとも１組の第２の機械（多軸同期動作機械Ｍ４）のメカニズムデータを蓄積するための蓄積ユニット（図示せず）を備える。

図２に示すように、変換ユニット２４は、順方向変換部２４１と逆方向変換部２４２とを備える。順方向変換部２４１は、ソースマシン（多軸同期動作機械Ｍ１）のメカニズムデータに基づいて、順運動学的方法を利用してソースマシン（多軸同期動作機械Ｍ１）の加工プログラムを関節座標系からカルテシアン座標系に変換する。

逆方向変換部２４２は、ターゲットマシン（多軸同期動作機械Ｍ４）のメカニズムデータに基づいて、逆運動学的方法を利用してカルテシアン座標系に変換された前記ソースマシン（多軸同期動作機械Ｍ１）の加工プログラムを関節座標系に変換し、前記ターゲットマシン（多軸同期動作機械Ｍ４）に適用される加工プログラムを生成する。

具体的には、本発明に係るプログラム変換モジュール２は、複数台の多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３の加工プログラム及びメカニズムデータを受信し、少なくとも１台の第２の機械（多軸同期動作機械Ｍ４）のメカニズムデータを受信し、多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３のうちの少なくとも一台をソースマシンに設定してもよい。１台のソースマシンを設定すると、一対一の加工プログラムの変換とあり、１台以上のソースマシンを設定すると、マルチ（複数）対一の加工プログラムの変換となり、即ち複数台の機械の加工プログラムを１台のターゲットマシンに適用される１組の加工プログラムとして統合する。

次に、図２を合せて参照しながら本発明に係る多軸同期動作機械に用いられるプログラム変換方法のフローを説明する。図３を参照して、ステップＳ３１において、第１の入力ユニット２１により複数組の第１の機械（多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３）の加工プログラム及びメカニズムデータを入力するとともに、第２の入力ユニット２２により複数組の第２の機械（多軸同期動作機械Ｍ４）のメカニズムデータを入力する。ここで、それらの加工プログラムは、関節座標系フォーマットである。

ステップＳ３２において、設定ユニット２３は、複数組の第１の機械（多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３）のうちの少なくとも１つをソースマシンに設定するとともに、それらの第２の機械のうちの１つ（多軸同期動作機械Ｍ４）をターゲットマシンに設定する。

次に、ソースマシン（多軸同期動作機械Ｍ１、Ｍ２及びＭ３）及びターゲットマシン（多軸同期動作機械Ｍ４）のメカニズムデータに基づいて、運動学的方法を利用して当該ソースマシンの加工プログラムを当該ターゲットマシン（多軸同期動作機械Ｍ４）に適用される加工プログラムに変換する。即ち、ステップＳ３３において、変換ユニット２４は、設定されたソースマシンのメカニズムデータに基づいて、順運動学的方法を利用して設定されたソースマシンの加工プログラムを関節座標系からカルテシアン座標系に変換し、さらにステップＳ３４において、設定されたターゲットマシン（多軸同期動作機械Ｍ４）に適用される加工プログラムフォーマットとなるように、設定されたターゲットマシン（多軸同期動作機械Ｍ４）のメカニズムデータに基づいて、逆運動学的方法を利用してカルテシアン座標系に変換されたソースマシンの加工プログラムを関節座標系に変換する。

また、ステップＳ３１において、機械のメカニズムデータの入力方法は、ＧＭコード、マクロ（Ｍａｃｒｏ）、グローバル変数又はローカル変数、機械パラメータ、加工プログラム領域関数又はヒューマンインタフェースによる入力方法を含む。ここで、該ヒューマンインタフェースによって入力されたデータは、多軸機械形式、各軸回転軸方向定義又はワークの回転軸中心からのシフト量等のメカニズムデータであってもよく、多軸機械形式は、５軸機械形式であってもよい。図４は、本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールのヒューマンインタフェース４を示し、ヒューマンインタフェース４を利用して多軸機械形式、各軸回転軸方向定義又はワークの回転軸中心からのシフト量等のメカニズムデータを入力する。ここで、ヒューマンインタフェース４によって入力された多軸機械形式は、ヒューマンインタフェース４によって入力された５軸機械形式であってもよい。

上述した図２に示すプログラム変換モジュール及び図３に示すプログラム変換方法によれば、本発明は、異なるメカニズムデータに基づいて加工プログラムを書き直す必要もなければ、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアを介して加工プログラムを変換しなす必要もなく、異機種である多軸同期動作機械の間においてプログラムの変換を行うことができるため、従来の技術に比して時間やコストを節約することができる。

また、本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールは、多軸同期動作機械の制御器の内部に設けてもよく、又は多軸同期動作機械の制御器の外部に設け、電気ケーブル、ネットワーク等の有線又は無線方式を介して当該制御器に接続してもよい。

図５は、本発明に係るプログラム変換モジュール５が多軸同期動作機械の制御器６に接続されたことを示す模式図である。第１の入力ユニット５１により複数組の第１の機械の加工プログラム及びメカニズムデータを入力するととともに、第２の入力ユニット５２により多軸同期動作機械のメカニズムデータを入力する。設定ユニット５３は、複数組の第１の機械のうちの少なくとも１台をソースマシンに設定し、変換ユニット５４は、それらのソースマシン及び前記多軸同期動作機械のメカニズムデータに基づいて、運動学的方法を利用してそれらのソースマシンの加工プログラムを前記多軸同期動作機械に適用される加工プログラムに変換し、次に変換ユニット５４は、変換された加工プログラムを該多軸同期動作機械の制御器６に伝送する。制御器６のインタプリタモジュール６１は、変換された該多軸同期動作機械に適用される加工プログラムを解釈するとともに、制御モジュール６２を介して該多軸同期動作機械に加工工程を行わせるように制御する。

図６は、本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換方法の具体的な実施例である。図６に示すように、多軸同期動作機械７１及び多軸同期動作機械７２は、異機種の機械であり、多軸同期動作機械７１は、回転軸Ａ及びＣを有し、多軸同期動作機械７２は、回転軸Ｂ及びＣを有する。ここで、回転軸Ａは、Ｘ方向であり、回転軸Ｂは、Ｙ方向である。従って、多軸同期動作機械７１及び多軸同期動作機械７２には、同一組の加工プログラムを使用することが不可能であるため、この実施例において、多軸同期動作機械７１をソースマシンに設定し、多軸同期動作機械７２をターゲットマシンに設定し、多軸同期動作機械７１に本来適用される加工プログラムを、本発明に係る多軸同期動作機械のプログラム変換モジュールを介して多軸同期動作機械７２に適用される加工プログラムに変更することによって、加工を行うことができる。

上述のように、本発明に係る多軸同期動作機械に用いられるプログラム変換モジュール及びプログラム変換方法によれば、本来の加工プログラムを異機種である多軸同期動作機械に適用される加工プログラムに変換することができ、さらに複数台の異機種である多軸同期動作機械の加工プログラムを１台の多軸同期動作機械に適用される加工プログラムとして統合することができ、これにより本来の加工プログラムは、異機種である多軸同期動作機械に広汎に適用されることが可能となり、加工プログラムの変換の時間やコストを減少することができる。

上記のように、これらの実施の形態は本発明の原理および効果・機能を例示的に説明するに過ぎず、本発明は、これらによって限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、特許請求の範囲に定義される。本発明は、この技術分野に精通した者により本発明の主旨を逸脱しない範囲で色々な修正や変更をすることが可能であり、そうした修正や変更は本発明の特許請求の範囲に入るものである。

１１ ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェア
１２ 工作機械Ａ制御器
２、５ プログラム変換モジュール
２１、５１ 第１の入力ユニット
２２、５２ 第２の入力ユニット
２３、５３ 設定ユニット
２４、５４ 変換モジュール
２４１ 順方向変換部
２４２ 逆方向変換部
４ ヒューマンインタフェース
６ 制御器
６１ インタプリタモジュール
６２ 制御モジュール
７１、７２ 多軸同期動作機械
Ａ、Ｂ、Ｃ 回転軸
Ｓ３１−Ｓ３４ 工程

Claims (16)

1. 多軸同期動作機械に用いられ、異機種である第１の機械と第２の機械との間において加工プログラムの変換を行うためのプログラム変換モジュールであって、
   複数組の前記第１の機械の加工プログラム及びメカニズムデータが入力されるための第１の入力ユニットと、
   複数組の前記第２の機械のメカニズムデータが入力されるための第２の入力ユニットと、
   前記複数組の第１の機械のうちの少なくとも１つをソースマシンに設定するとともに、前記複数組の第２の機械のうちの１つをターゲットマシンに設定するための設定ユニットと、
   前記設定ユニットによって設定された前記ソースマシン及び前記ターゲットマシンのメカニズムデータに基づいて、運動学的方法を利用して前記ソースマシンの加工プログラムを前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムに変換するための変換ユニットと、
   を備えることを特徴とする多軸同期動作機械のプログラム変換モジュール。
2. 前記第１の機械及び前記第２の機械のメカニズムデータは、ＧＭコード、マクロ（Ｍａｃｒｏ）、グローバル変数又はローカル変数、機械パラメータ又は加工プログラム領域関数（Ｒｅｇｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）であることを特徴とする請求項１に記載のプログラム変換モジュール。
3. 前記複数組の第１の機械の加工プログラムとメカニズムデータ及び前記複数組の第２の機械のメカニズムデータを蓄積するための蓄積ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプログラム変換モジュール。
4. 前記複数組の第１の機械の加工プログラムは、関節座標系であることを特徴とする請求項１に記載のプログラム変換モジュール。
5. 前記変換ユニットは、
   前記ソースマシンのメカニズムデータに基づいて、順運動学的方法を利用して前記ソースマシンの加工プログラムを関節座標系からカルテシアン座標系に変換するための順方向変換部と、
   前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムを生成するために前記ターゲットマシンのメカニズムデータに基づいて、逆運動学的方法を利用してカルテシアン座標系に変換された前記ソースマシンの加工プログラムを関節座標系に変換するための逆方向変換部と、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載のプログラム変換モジュール。
6. 前記メカニズムデータは、軸機械形式、各軸回転軸方向定義又はワークの回転軸中心からのシフト量であることを特徴とする請求項１に記載のプログラム変換モジュール。
7. 前記プログラム変換モジュールは、前記設定されたターゲットマシンの制御器が前記変換ユニットによって変換された前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムを実行するために、前記ターゲットマシンの制御器の外部に接続されることを特徴とする請求項１に記載のプログラム変換モジュール。
8. 前記プログラム変換モジュールは、前記設定されたターゲットマシンの制御器が前記変換ユニットによって変換された前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムを実行するために、前記ターゲットマシンの制御器の内部に設置されることを特徴とする請求項１に記載のプログラム変換モジュール。
9. 多軸同期動作機械に用いられ、異機種である第１の機械と第２の機械との間において加工プログラムの変換を行うためのプログラム変換方法であって、
   （１）複数組の前記第１の機械の加工プログラム及びメカニズムデータを入力するとともに、複数組の前記第２の機械のメカニズムデータを入力する工程と、
   （２）前記複数組の第１の機械のうちの少なくとも１つをソースマシンに設定するとともに、前記複数組の第２の機械のうちの１つをターゲットマシンに設定する工程と、
   （３）前記ソースマシン及び前記ターゲットマシンのメカニズムデータに基づいて、運動学的方法を利用して前記ソースマシンの加工プログラムを前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムに変換する工程と、
   を備えることを特徴とする多軸同期動作機械のプログラム変換方法。
10. 前記工程（１）には、前記複数組の第１の機械の加工プログラムとメカニズムデータ及び前記複数組の第２の機械のメカニズムデータを蓄積する工程をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のプログラム変換方法。
11. 前記複数組の第１の機械の加工プログラムは、関節座標系であることを特徴とする請求項９に記載のプログラム変換方法。
12. 前記工程（３）は、
    （３−１）前記ソースマシンのメカニズムデータに基づいて、順運動学的方法を利用して前記ソースマシンの加工プログラムを関節座標系からカルテシアン座標系に変換する工程と、
    （３−２）前記ターゲットマシンに適用される加工プログラムを生成するために前記ターゲットマシンのメカニズムデータに基づいて、逆運動学的方法を利用してカルテシアン座標系に変換された前記ソースマシンの加工プログラムを関節座標系に変換する工程と、
    を備えることを特徴とする請求項１１に記載のプログラム変換方法。
13. 前記メカニズムデータは、軸機械形式、各軸回転軸方向定義又はワークの回転軸中心からのシフト量であることを特徴とする請求項９に記載のプログラム変換方法。
14. 前記第１の機械及び前記第２の機械のメカニズムデータの入力方法は、ＧＭコード、マクロ（Ｍａｃｒｏ）、グローバル変数又はローカル変数、機械パラメータ、加工プログラム領域関数又はヒューマンインタフェースによる入力方法を含むことを特徴とする請求項９に記載のプログラム変換方法。
15. 前記ヒューマンインタフェースによって入力されたデータは、多軸機械形式、各軸回転軸方向定義又はワークの回転軸中心からのシフト量であることを特徴とする請求項１４に記載のプログラム変換方法。
16. 前記ヒューマンインタフェースによって入力された多軸機械形式は、５軸機械形式であることを特徴とする請求項１４に記載のプログラム変換方法。

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