JP3623248B2 - 複合加工用自動プログラミング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭによりＮＣデータを生成する自動プログラミング装置に関し、特にパンチング加工機とレーザ加工機など複数種類の加工装置を使用して複合加工を行うための自動プログラミング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一つの加工素材に対しパンチング加工機でパンチングを行うと共に、レーザ加工機によりレーザ加工を行って一つのパーツ（板金加工製品）を完成させることが行われる。
【０００３】
上述の如き一つのパーツに対する複合加工においては、単一パーツと雖も、各加工における工具の違いにより、パンチングのＮＣデータとレーザ加工のＮＣデータとが各々必要であり、従来、この各加工のＮＣデータは、各加工専用の自動プログラミング装置によりすべて個別に作成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
各加工のＮＣデータを各加工機専用の自動プログラミング装置により個別に作成する場合は、パンチング用とレーザ加工用の二つのシステムを構成しなければならず、コンピュータ装置が２台以上必要になる。
【０００５】
また、従来の複合加工用の自動プログラミング装置は、１台のコンピュータ装置により構成されるが、しかし工具軌跡などの加工指示を行う加工指示部、板取り部などは、パンチング用とレーザ加工用とで分かれており、このためメモリ、ハードディスク等のコンピュータ資源に対する負担は２倍以上となる。
【０００６】
また、この複合加工用の自動プログラミング装置においても、加工指示、板取りなどは、パンチング用とレーザ加工用とでメニューモードが分かれおり、このため一つのパーツを作るためには、パンチング／レーザ加工の二つの加工指示、座標計算を個別のメニューモードによる個別の画面表示下にて個別に行わなければならない。これは、面倒で、ＮＣデータオペレータへの負担も大きく、オペレータが計算ミスなどのミスを生じる可能性が高く、能率よくＮＣデータを作成することが難しい。
【０００７】
また、作成されたＮＣデータはパンチング用とレーザ加工用とで個別に管理されており、このためＮＣデータの管理に対するオペレータへの負担も大きい。
【０００８】
本発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、一つの加工素材に対しパンチング加工機によるパンチングとレーザ加工機によるレーザ加工など複数の加工方法で加工を行う複合加工用のＮＣデータを、大きいコンピュータ資源を必要とすることなく、オペレータに大きな負担を掛けることなく、能率よく簡便に作成し、またＮＣデータの管理に対するオペレータの負担も軽減することができる自動プログラミング装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、加工すべきパーツの図形データを生成する図形データ生成部と、前記図形データ生成部により生成された図形データを取得しパンチング加工とレーザ加工との各工具軌跡指示を同一表示画面の図形データに対し行い、その各加工について工具軌跡データを生成する工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部と、前記図形データとパンチング加工に係る工具軌跡データとレーザ加工に係る工具軌跡データとをツリー構造により区分し、各々関連づけて格納するデータベースと、前記工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部が生成し前記データベースに格納された各加工の工具軌跡データを取得して各加工のＮＣデータを生成するＮＣデータ生成部とを有し、前記ＮＣデータ生成部は対応する加工機のＮＣデータを個別に出力するためパンチング加工用のポストプロセッサとレーザ加工用のポストプロセッサとを備え、前記工具軌跡指示を前記同一表示画面の図形データに対し行う際、ピアスパンチ加工に係る工具軌跡データと、レーザ加工でのアプローチに係る工具軌跡データとをリンクする手段を備えた複合加工用自動プログラミング装置である。
【００１０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明による複合加工用自動プログラミング装置の一実施例として、パンチング機によるパンチングとレーザ加工機によるレーザ加工を行う板金加工複合加工のための複合加工用自動プログラミング装置の構成を示している。
【００１２】
ＣＡＤ部１は、図形データ生成部であり、加工すべきパーツを示す板金図面に基づくオペレータ入力により、そのパーツの図形データを生成する。ＣＡＤ部１により生成された図形データは図形データベース３に格納される。
【００１３】
工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部５は、ＣＡＤ部１により作成された図形データを図形データベース３より取り込み、所定の工具により図形データへの割付けを行い、工具軌跡データを生成する。工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部５により生成された工具軌跡データは工具軌跡データベース７に格納される。
【００１４】
この工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部５における工具軌跡指示（加工指示）は、パンチングとレーザ加工の各工具軌跡指示をその各加工方法による加工について同一表示画面の図形データに対し行う。これによりオペレータはパンチングとレーザ加工の各工具軌跡の指示を同一画面上で同一の図形データに対して行うことが可能になり、この加工指示作業が操作性よく行われ得るようになる。
【００１５】
この工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部５にて生成される工具軌跡データはパンチングの工具軌跡とレーザ加工の工具軌跡とを結合された各加工の統合データである。
【００１６】
板取り部９は、工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部５により作成された工具軌跡データを工具軌跡データベース７より取り出し、所定のシート（加工板材）上にパーツの配置を行う。工具軌跡データベース７より取り出される工具軌跡データは、パンチング・レーザ加工の工具軌跡が結合された状態のデータであるため、一つの操作において双方のデータが同時に取り扱われる。
【００１７】
板取り部９は、このほかに、多数個取り、複写、移動、回転、反転等の機能を持ち、工具軌跡データを歩留りよくシート上に配置することが可能である。
【００１８】
パンチング用ポストプロセッサ１１とレーザ加工用ポストプロセッサ１３は、工具軌跡データベース７に格納されている工具軌跡データを取り出し、それぞれ対応する加工機のＮＣデータを個別に出力する。なお、ポストプロセッサとはＮＣデータ作成のソフトウェアである。
ここで、ポストプロセッサがパンチング用とレーザ加工用とに分かれている理由は、各加工機、即ちパンチング加工機とレーザ加工機とに即したＮＣデータをそれぞれ生成する必要があるためである。
【００１９】
シミュレーション部１５は、パンチング用ポストプロセッサ１１とレーザ加工用ポストプロセッサ１３により生成されたＮＣデータのシミュレートを行う。このＮＣデータのシミュレートは、具体的には、描画による加工軌跡、加工順序の確認、およびシートを掴んでいるクランプ部と加工軌跡との干渉チェックなどである。
【００２０】
パンチング用ポストプロセッサ１１とレーザ加工用ポストプロセッサ１３により作成されたＮＣデータは、データ管理部１７を通してデータ管理データベース１９およびパンチング保存ＮＣデータファイル２１、レーザ保存ＮＣデータファイル２３へ格納される。
【００２１】
また図形データベース３および工具軌跡データベース７はメモリ上の中間データであるため、これらはデータ管理部１７を通してデータ管理データベース１９および保存用図形データファイル２５、保存工具軌跡データファイル２７に格納される。この各保存ファイルには保存用実データが格納され、これの管理用データ、例えば管理名称、コメント、データ作成日などは、データ管理データベース１９にて管理され、データ管理データベース１９により各種保存データが一元管理される。
【００２２】
入出力部２９は、データ管理部１７を通してデータ管理データベース１７を検索し、該当するＮＣデータを保存用ＮＣデータファイル２１、２３より取り出し、入出力媒体であるＩＣカード３１、フロッピィディスク３３、通信ケーブル３５、紙テープ３７へデータ出力する。出力されたＮＣデータは各加工機に取り込まれ、これにより各加工機にて実加工が行われる。
【００２３】
また、既存のＮＣデータ、あるいは他のコンピュータにより作成されたＮＣデータを取り込む場合には、これらの入出力媒体よりＮＣデータの読み込みを行い、データ管理部１７を通してＮＣデータをデータ管理データベース１９、各保存用ＮＣデータファイルに格納する。
【００２４】
次に複合加工のための工具軌跡データベースの構築例について説明する。
【００２５】
ＣＡＤ部１にて作成された一つの図形データに対して、１画面においてパンチング・レーザ加工の加工指示と板取りを行うためには、パンチングとレーザ加工の双方のデータを結合したデータベースを構築する必要がある。ここではその複合加工用のデータベースの構築例を説明する。
【００２６】
図２（ａ）はＣＡＤ部１で作成されたパーツの図形データの例である。この図形データは、二つの図形定形穴（角穴１４、長丸穴１５）と、複数の図形要素（１〜１３）の集合が一つの閉ループを構成している例である。
【００２７】
図２（ａ）に示された図形データのデータベース構造は図３に示されている。
【００２８】
このデータベース構造は一般的に用いられているツリー構造の形式を用いている。このツリーを構成している各要素をノード（ｎｏｄｅ＝節）、各要素をつなぐ線をエッジ（エッジ＝枝）と呼ぶことにする。また、あるノードに対してエッジにより結ばれた左側のノードが親ノードになる。
【００２９】
以下、図３に示された各ノードについて説明する。
【００３０】
ａ．オリジナルパーツ：
このノード以下のすべてのデータが１パーツを構成していることを表す。この単位により後述するシートへの配置を行う。
【００３１】
ｂ．図形：
このノード以下に１パーツに対するすべての図形データが格納される。図形データの検索を行う際に、このノード以下を対象にすればよく、これにより検索効率を上げることができる。
【００３２】
ｃ．閉経路：
このノード以下にある図形要素が連続であり、且つ閉ループをなしていることを表している。もし、閉ループでない場合は、このノードの種類が“開経路”となる。
【００３３】
ｄ．要素：
このノードが一つの図形要素（直線・円弧）を表現している。
【００３４】
ｅ．定形穴：
このノードが一つの穴形状を表現する。この例では単発の角穴１４と、単発の長丸穴１５が存在することを表している。
【００３５】
ｆ．加工：
このノード以下に１パーツに対するすべての工具軌跡データが格納される。工具軌跡データの検索を行う際に、このノード以下を対象にすればよく、これにより検索効率を上げることができる。
【００３６】
なお、図３に示されたデータベースでは、まだ工具軌跡の割付けが行われる前の状態であるから、このノード以下にはデータは存在していない。
【００３７】
図２（ｂ）は図２（ａ）の図形データに対して工具軌跡の割付けを行った例を示している。
【００３８】
定形穴・角穴１４には角金型で格子加工１０１を行い、定形穴・長丸穴１５には長丸金型で単発加工１０２を行っている。また閉経路にはレーザ経路加工が割付けられ、アプローチ１０４以下、図形閉経路をなぞるようにレーザ直線、円弧（１０４〜１１８）が割付けられている。１０３の丸金型による単発加工はレーザによるピアッシング加工の代わりに金型でピアスを加工するためのものである。このピアスパンチ加工は複合加工の特徴である。
【００３９】
図４は図２（ｂ）に示されている如く、工具軌跡の割付けを行われた後のデータベース構造を示している。図４にて点線枠に囲まれた領域のデータが割付けにより“加工”ノード以下に生成されたものである。
【００４０】
以下、図４に示してある加工ノード以下の各ノードについて説明する。
【００４１】
ｇ．金型加工：
このノード以下にあるデータが金型による加工であることを表している。一つのパーツの金型工具軌跡はすべてこのノードの下に格納される。
【００４２】
パンチング用ポストプロセッサ１１において、タレットパンチプレス用のＮＣデータを作成するときはこのノード以下のデータを検索していく。
【００４３】
ｈ．レーザ加工：
このノード以下にあるデータがレーザによる加工であることを表している。一つのパーツのレーザ工具軌跡はすべてこのノードの下に格納される。
【００４４】
レーザ加工用ポストプロセッサ１３において、レーザ加工機用のＮＣデータを作成するときはこのノード以下のデータを検索していく。
【００４５】
ｉ．金型工具軌跡：
このノードが一つの金型加工を表現する。この例では角金型による格子加工１０１、長丸金型による単発加工１０２および丸金型による単発加工を表している。
【００４６】
ｊ．レーザ経路：
このノードが一つのレーザ経路加工を表現する。この例では経路加工が外径加工であることを表している。
【００４７】
ｋ．レーザ要素：
このノードが一つのレーザ加工要素（アプローチ、リリース、直線加工、円弧加工）を表している。この例ではアプローチ１０４よりレーザ加工が開始され、順に直線１０５、円弧１０６と加工していく順番によりデータが格納されていく。
【００４８】
また、ピアスパンチ加工（上述のようにレーザによるピアッシング加工の代わりにピアスを丸金型で行う加工）である金型工具軌跡１０３とレーザ要素（アプローチ）１０４はリンクポインタで結ばれており、どちらかのデータを編集、削除するときにリンク先のデータを取得できるようになっている。これは、例えば加工指示において消去コマンドでアプローチ１０４を消去したときに自動的にピアスパンチ加工である金型加工１０３を消去するためのものである。ピアスパンチ加工の単独での加工は加工不良となるためで、オペレータの消し忘れを防止している。
【００４９】
図５は加工するシート上に工具軌跡を割付けたパーツ（図２（ｂ）のパーツ）を配置した例である。パーツＡはパーツ呼び出し後配置したもので、パーツＢはパーツＡを複写して配置を行ったものである。さらにパーツＣは、呼び出し配置後、多数個取り指示を行ったものである。
【００５０】
このようにシート上にオペレータが任意の位置にパーツを配置することが可能で、なおかつ、１パーツ内の金型／レーザを同時に扱えるので、オペレータ負担が軽減される。
【００５１】
またこの配置において、他のパーツを呼び出し配置することができ、歩留りがよい加工が可能となる。
【００５２】
図６はパーツの配置完了後のデータベース構造を示している。図６にて点線枠に囲まれた領域のデータがパーツを配置することより新たに生成されたものである。
【００５３】
以下、図６に示してある新規生成の各ノードについて説明する。
【００５４】
ｌ．リピートパーツ：
このノードのデータはオリジナルパーツａのシート上の配置状態を表現するデータである。パーツに対する配置が行われると、このデータが格納される。
【００５５】
シート上の描画において、パーツの実体のデータを複写して表現すると、データベース上のデータ容量が膨大なものになり、メモリの圧迫、データ検索時間の増大等の問題を引き起こしてしまう。そこで、ここでは、このことをオリジナルパーツに対するリピートデータにより表現し、実体のデータを持たないようにしてある。
【００５６】
次に複合加工のためのデータ管理データベースの構築例について説明する。
【００５７】
複合加工の保存データとしては、図形データ、各加工機毎のＮＣデータ、各加工機毎の工具軌跡データが考えられる。これらの保存データを一元的に管理し、オペレータが１パーツ名称で扱うためには、複合加工用のデータ管理用データベースを構築する必要がある。
【００５８】
ここでは図７に示されたデータ管理の概念図を参照して複合加工用のデータ管理データベースの構築例を説明する。
【００５９】
このデータ管理においては、データ管理データベース１９と保存用実ファイル（２１〜２７）が使用される。
【００６０】
データ管理データベース１９は、システム内の“グループ（ａ）”を管理するグループデータ管理部と、１グループ内の“パーツ（ｂ）”を管理するパーツデータ管理部に分かれて構成される。
【００６１】
“グループ”とはオペレータがパーツデータを管理しやすいように分割していくディレクトリィのことである。グループ名称はオペレータが任意に設定することができる。“パーツ”はオペレータが保存時にパーツ名称を設定し指定グループに格納する。
【００６２】
保存用実ファイルは各保存データごとに一つのファイルとして構成される。グループ、パーツの関係は保存実ファイルのファイル名称にて行われる。詳細については後述する。また、１パーツに対して図形データは１個として管理されている。これは複数機械による複合加工といえども、元となる図形データはただ一つとしているからである。
【００６３】
ＮＣデータと工具軌跡データとは各加工機のタイプ（ＮＣタレットパンチプレス、レーザ加工機等）ごとにペアで管理される。このＮＣデータを呼び出すか、工具軌跡データを呼び出すかは、各機能により異なる場合がある。またオペレータの判断により選択する場合もある。
【００６４】
図８はデータ管理データベース内の詳細を示したものである。
【００６５】
グループデータ管理部は各グループ名称を１レコードとして格納している。このファイル上のレコード番号がグループ管理番号として発番されていく。有無フラグとはそのレコードの使用／未使用を表すものである。
【００６６】
パーツデータ管理部はパーツデータに関連する各種情報を１レコードに格納したものの集まりである。各種情報の内容を下記に示す。
【００６７】
〈パーツデータ内の各種情報〉
ａ．識別フラグ：
各保存データ（図形、ＮＣ、工具軌跡）の有無を示す。
【００６８】
ｂ：パーツ名称：
オペレータが保存時に設定した名称
ｃ．材料名称：
使用するワークの材質、板厚の名称（システムで設定）
ｄ．コメント：
オペレータが保存時に設定したコメント
ｅ．パーツ寸法ｘ、ｙ：
加工するパーツのＸ、Ｙ寸法（システムで設定）
ｆ．日付：
保存した最新の日付（システムで設定）
ｇ．ＮＣデータ情報：
ＮＣデータに関する情報（システムで設定）で保存ＮＣデータごとに持っている。
【００６９】
ｇ−１．ＮＣデータ日付： ＮＣデータを保存した日付
ｇ−２．機械タイプ ： 加工機の種別を表す
ｇ−３．機械名称 ： 加工機の名称
パーツデータのレコード番号がパーツデータ管理番号として発番される。
【００７０】
保存実ファイルのファイル名称は、図８に示されている如く、グループ管理番号＋パーツデータ管理番号＋データ識別子により表される。
【００７１】
例えば、グループ名称［ＴＥＳＴ］、パーツ名称［Ａ−１］という図形データを読み込みたいときには、以下の手順で処理が行われる。
【００７２】
１）指定されたグループ名称［ＴＥＳＴ］をグループデータ管理部より検索し、グループ名称に対応するグループ管理番号［２］を取得する。
【００７３】
２）取得されたグループ管理番号［２］に対するパーツデータ管理部の読み込みを行う。
【００７４】
３）指定されたパーツ名称［Ａ−１］をパーツデータ管理部より検索し、パーツ名称に対応するパーツデータ管理番号［１］を取得する。
【００７５】
４）１），２）により取得されたグループ管理番号［２］とパーツデータ管理番号［１］に図形データであることを示すデータ識別子［００１］を加えて、保存実ファイル名［Ｇ００２Ｄ００１．００１］を取得する。
【００７６】
５）４）で取得された保存実ファイル名称のファイルを読み込む。
【００７７】
上述の実施例においては、一つのコンピュータ装置上に、金型加工指示とレーザ加工指示を結合した加工指示部に加えて、板取り部、シミュレーション部を構成し、１画面上にて加工指示、確認、編集、配置が行われる。
【００７８】
以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明による複合加工用自動プログラミング装置によれば、
（１）一つのコンピュータ装置上に金型加工指示とレーザ加工指示を結合した加工指示部が構成され、１画面上にて加工指示、確認、編集、配置が行われる。
【００８０】
これにより、従来困難であったパンチング／レーザ加工等の複数の工具軌跡の座標計算が一つの座標系で取り扱われるようになり、オペレータの計算ミスを軽減することができる。また、一つの図形データを元に工具（金型、レーザ）を割付けていくので“加工指示もれ”を事前にチェックすることができる。
【００８１】
（２）加工指示部、更に板取り部およびシミュレーション部を各加工について一本化することが可能になり、これによりシステムに対する必要な資源（メモリ、ディスク容量等）の縮小が可能になる。
【００８２】
（３）作成されたタレットパンチ用／レーザ加工用のＮＣデータが図形データとともに一つの名称（パーツ名称）で一元管理され、これにより従来、繁雑であったオペレータによるＮＣデータ管理業務を軽減することができる。
【００８３】
（４）ピアスパンチ加工の単独での加工は加工不良となるため、加工指示において消去コマンドでアプローチを消去したときに自動的にピアスパンチ加工である金型加工を消去することができオペレータの消し忘れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合加工用自動プログラミング装置の一実施例として、パンチングとレーザ加工を行う板金加工用複合加工のための自動プログラミング装置の構成を示すブロック線図である。
【図２】（ａ）はＣＡＤ部で作成されたパーツの図形データの例を、（ｂ）は図形データに対して工具軌跡の割付けを行った例を示す説明図である。
【図３】図形データのデータベース構造例を示す説明図である。
【図４】工具軌跡の割付け後のデータベース構造例を示す説明図である。
【図５】加工するシート上に工具軌跡を割付けたパーツを配置した例を示す説明図である。
【図６】パーツ配置完了後のデータベース構造例を示す説明図である。
【図７】データ管理を概念に示す概念図である。
【図８】データ管理データベース内の詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ＣＡＤ部
３ 図形データベース
５ 工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部
７ 工具軌跡データベース
９ 板取り部
１１ パンチング用ポストプロセッサ
１３ レーザ加工用ポストプロセッサ
１５ シミュレーション部
１７ データ管理部
１９ データ管理データベース ２１ パンチング保存ＮＣデータファイル
２３ レーザ保存ＮＣデータファイル
２５ 保存用図形データファイル
２７ 保存工具軌跡データファイル
２９ 入出力部

Claims (1)

1. 加工すべきパーツの図形データを生成する図形データ生成部と、
   前記図形データ生成部により生成された図形データを取得しパンチング加工とレーザ加工との各工具軌跡指示を同一表示画面の図形データに対し行い、その各加工について工具軌跡データを生成する工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部と、
   前記図形データとパンチング加工に係る工具軌跡データとレーザ加工に係る工具軌跡データとをツリー構造により区分し、各々関連づけて格納するデータベースと、
   前記工具軌跡指示・工具軌跡データ生成部が生成し前記データベースに格納された各加工の工具軌跡データを取得して各加工のＮＣデータを生成するＮＣデータ生成部とを有し、
   前記ＮＣデータ生成部は対応する加工機のＮＣデータを個別に出力するためパンチング加工用のポストプロセッサとレーザ加工用のポストプロセッサとを備え、
   前記工具軌跡指示を前記同一表示画面の図形データに対し行う際、ピアスパンチ加工に係る工具軌跡データと、レーザ加工でのアプローチに係る工具軌跡データとをリンクする手段を備えたことを特徴とする複合加工用自動プログラミング装置。

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