JP3320892B2 - 生産装置及び工具 - Google Patents
生産装置及び工具Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
ワークを加工する工作機械を中心とした生産装置に関す
るものである。
あり、図において、101は図示しない加工情報入力手
段から与えられる加工情報、102は加工制御手段、1
03は加工手段、104は指令データ、105は測定デ
ータである。
102は加工情報101と測定データ105に従って加
工手段103に指令データ104を与える。加工手段1
03は指令データ104に従って加工を行うとともに、
測定データ105を加工制御手段102にフィードバッ
クする。
を示す構成図である。図において、201は加工プログ
ラム、202は加工制御手段としての数値制御装置、2
03は加工手段としての加工機である。加工プログラム
201には加工に必要な加工情報が記述されている。
202は加工プログラム201と測定データ105に従
い、加工機203に指令データ104を与える。加工機
203は指令データ104に従って加工を行うととも
に、測定データ105を数値制御装置202にフィード
バックする。
ており、加工プログラムのダウンロード、稼働状況の監
視などの情報交換は行なわれていたものの、加工情報の
相互利用などは行われていなかった。
示された記憶素子内蔵型工具の構成図である。図におい
て、1は工具、2は加工機、3は工具1に装着されたデ
ータキャリア(記憶素子)、4はデータキャリア3に対
してデータを読み書きするリードライトヘッド、5はコ
ントローラである。また、図51は特開昭61−209
858号公報に示された情報内蔵型工具の構成図であ
る。図に示すように、工具1にはメモリチップ、バーコ
ードなどにより読みとり可能な情報6が付加されてい
る。
具を加工機に装着すると、工具の持っている情報が加工
機側に読み取られ、加工機がその情報に基づいてワーク
の加工を行う。
いは特開平5−127731号公報に示された従来の生
産装置の構成図である。図において、801は加工プロ
グラム、802は解析手段、803は指令生成手段、8
04は駆動手段、805は加工手段、806は解析デー
タ、807は指令データ、808は測定データ、809
はプログラム外命令である。解析手段802、指令生成
手段803は加工制御手段に相当する。
2は、加工プログラム801をブロックごとに解析デー
タ806に変換する。指令生成手段803は解析データ
806に対して補間、平滑化、加減速、パルス分配など
の処理を行い、指令データ807を作成する。あるい
は、オーバライドや異常時の処理などのプログラム外命
令809がある場合には、指令生成手段803はプログ
ラム外命令809に応じて指令データ807を作成ある
いは変更する。駆動手段804は指令データ807と測
定データ808に基づき加工手段805の駆動制御を行
なう。
る。図において、901は加工プログラム、902は数
値制御装置(加工制御手段)、903は解析部、904
は加工プログラム記憶用RAM、905は解析用プロセ
ッサ、906はローカルRAM、907は指令生成部、
908は指令生成用プロセッサ、909はローカルRA
M、910は駆動部、911は駆動制御用プロセッサ、
912はローカルRAM、913はモータ、914は加
工機である。加工機1台に対して、1台の数値制御装置
902(すなわち1個の解析部903と1個の指令生成
部907)と、N個の駆動部910およびN個のモータ
913を備える。ここで、Nは工作機械914の主軸と
送り軸を合わせた駆動軸数である。解析部903、指令
生成部907および駆動部910は、それぞれ演算処理
を行うプロセッサ(905,908,911)と演算処
理中に一時的にデータを蓄えるローカルRAM(90
6,909,912)を備え、さらに、解析部903は
加工プログラム901を格納する加工プログラム記憶用
RAM904を備える。
では加工プログラム901をまず加工プログラム記憶用
RAM904に格納し、次に、解析用プロセッサ905
が解析データに変換する。指令生成部907では、指令
生成用プロセッサ908が解析データから指令データを
作成する。あるいはプログラム外命令915がある場合
には、これに基づき指令データを作成あるいは変更す
る。この指令データに基づき、駆動部910は駆動制御
を行いモータ913を駆動し、これにより加工機914
を制御する。
よび駆動部910は、それぞれの計算時に一時的に利用
するローカルRAM(906,909,912)を備え
ているが、加工制御中には加工制御情報は次々と大量に
生成されるので、1処理、あるいは、数処理の内には消
去され、次々と最新の加工制御情報を上書きしながら利
用される。
指令生成部907および駆動部910にはそれぞれ1つ
のプロセッサを備えた場合について説明しているが、処
理の高速化を図るために複数のプロセッサを備える場合
もあるが、その場合も、処理速度が異なるだけで、全体
としては同様の動作をする。
のように構成されているので、同じ形状の加工物を加工
しようとしても、加工機が異なれば加工プログラムなど
の加工情報を作成しなおす必要があり、作成作業の負担
が増大していた。また、加工情報の互換性がないため
に、異なる加工機間の加工ノウハウの共同利用を妨げて
いた。また、きめ細かく工具の加工条件等を加工制御に
生かすことができなかった。さらに、オンラインでの計
算時間が長くかかることにより高速加工に限界がある等
問題点があった。
工制御に、より積極的に生かすことのできる生産装置を
得ることを目的とする。
変化を加工中に加工機側に知らせることができ、それに
より加工制御をよりきめ細かく行えるようにした生産装
置を得ることを目的とする。
知が行える生産装置を得ることを目的とする。
に、より積極的に生かすことのできる工具を得ることを
目的とする。
変化を加工中に加工機側に知らせることができ、それに
より加工制御をよりきめ細かく行えるようにした工具を
得ることを目的とする。
する工具を得ることを目的とする。
産装置は、工具装着部を有する加工手段と、前記工具装
着部に装着され、加工条件及び加工ツールパスを格納す
る内部メモリと、前記内部メモリに対する情報の書き込
み・読み出しを実行すると共に、加工動作の制御信号を
生成するCPUチップと、前記内部と前記工具装着部側
との間で送受される情報を中継すると共に、前記工具装
着部に装着されると前記加工条件及び前記加工ツールパ
スを前記工具装着部側に送信するデータ交換結合部とを
有する工具と、前記工具装着部を介して前記工具側から
受信した前記加工条件、前記加工ツールパス及び前記制
御信号に従って前記加工手段の動作を制御して加工を実
行する加工制御手段とを備えたものである。
着部を有する加工手段と、前記工具装着部に装着される
工具であって、当該工具に適した加工条件を格納する内
部メモリと、加工対象と接触する加工部の状態を検出す
るセンサと、前記内部メモリに対する情報の書き込み・
読み出しを実行すると共に、前記加工動作の制御信号を
生成するCPUチップと、前記内部と前記工具装着部側
との間で送受される情報を中継すると共に、前記工具装
着部に装着されると前記加工条件、前記センサの検出情
報及び前記制御信号を前記工具装着部側に送信するデー
タ交換結合部とを有する工具と、前記工具装着部を介し
て前記工具から受信した前記加工条件及び前記制御信号
に従って前記加工手段の動作を制御して加工を実行する
と共に、前記工具側から前記センサの検出情報を受ける
と、当該検出情報に従って加工条件を変更する加工制御
手段とを備えたものである。
着部を有する加工手段と、前記工具装着部に装着される
工具であって、当該工具の形状に沿ってその内部に連設
させた複数のCPUチップからなり、加工中に前記CP
Uチップ間で自己の有無を通知するCPU間情報が送受
されるCPUチップ群と、前記内部と前記工具装着部側
との間で送受される情報を中継するデータ交換結合部と
を有する工具と、前記データ交換結合部を介して取得し
たCPU間情報に基づいて前記工具の折損箇所を検知す
る加工制御手段とを備えたものである。
した加工条件、加工プログラムや寿命管理情報などの情
報を工具に格納するよう構成し、加工前、あるいは加工
中に加工制御装置と通信を行ないながら加工を遂行す
る。
サにより工具の状態変化を検出し、その検出データを加
工機側に送る。
した箇所より先の能動素子からの信号が届かないことに
より、工具折損などの異常事態の発生を検出する。
る説明の理解を助けるための参考例について説明する。
図1は参考例1による生産装置を示す構成図であり、図
において、101は図示しない加工情報入力手段から与
えられる加工情報、102は加工制御手段、103は加
工手段、104は指令データ、105は測定データであ
る。これらは従来例と同じである。また、111は通信
手段、112はデータベース、113は変換手段であ
る。なお、加工手段103は、図示のものを含めて複数
台存在し、加工制御手段102はそれぞれ加工手段10
3毎に設けられている。
加工手段103向けに用意されたものであり(図示の加
工手段向けの場合もあり、図示以外の加工手段向けの場
合もある)、当該加工情報101の属性を示す情報(以
下、「属性情報」と呼ぶ)を合わせ持っている。属性情
報としては、例えば加工形状、加工機名、工具名、加工
ブロックごとの機能などがある。加工制御手段102
は、与えられた加工情報101が当該加工手段103に
適用可能なものである場合、その加工情報101と測定
データ105とに基づいて加工手段103に指令データ
104を与える。加工手段103は、その指令データ1
04に従って加工を行うと共に、測定データ105を加
工制御手段102にフィードバックする。
らのリクエストにより、加工情報101とデータベース
112を通信手段111を通じて参照し、必要に応じて
加工情報101を、当該加工手段103に適用可能な形
のデータに自動的に変換し、加工制御手段102に送り
返す。なお、図示例においては、加工制御手段102の
外部にデータベース112を置いているが、加工制御手
段102の内部にデータベース112を配置してもよ
い。
段113の中で行われる処理の流れを示すフローチャー
トである。この処理が開始すると、まず、ステップST
1で変換元(=変換する前)の加工情報101から当該
加工情報101の属性を示す情報を読み込む。属性情報
には上記以外のものを含めてもよい。もちろん、上記以
外の情報を含めれば、より正確な加工情報を伝達できる
し、また上記より少ない情報量とすれば、誤変換の可能
性はあるが、簡便に加工情報を伝達できるようになる。
ここでは、上述した各情報(加工形状、加工機名、工具
名、加工ブロックごとの機能)が含まれている場合につ
いて説明する。
み込んだ属性情報のうちの加工機名が、変換元と変換先
で一致しているか否かをチェックする。変換元と変換先
が一致しているということは、変換元の加工情報101
が変換先の加工手段103向けのものであることに外な
らないので、この場合は明らかに何の変換の必要もな
く、ステップST7にジャンプして、そのまま変換元の
加工情報101に基づいて加工を行なう。変換元の加工
機名と変換先の加工機名が一致していない場合には、加
工情報101を変換するためにステップST3に移る。
み込んだ属性情報のうちの加工形状が、変換先の加工機
において加工可能か否かをチェックする。もし加工可能
ならばステップST4に移り、加工不可能ならばエラー
を発生する。ステップST4では、変換元情報の形式に
従って、変換元の加工情報101を解釈し、寸法、加工
条件などの加工仕様を読み取る。次にステップST5に
進んで、ステップST4で読み取った加工仕様を、変換
先の加工情報の形式に従って展開および変換し、変換先
の加工情報を作成する。そして、ステップST6に進ん
で、変換された加工仕様が、変換先の加工機および工具
の加工仕様を満たすかどうかをチェックする。もし満た
さなければ、エラーを発生する。満たす場合は、ステッ
プST7に移り、変換された加工情報に基づいて加工手
段103に指令データ104を与えて加工を行う。
際には、以下のデータベース112を参照する。 (1)変換先の加工機のデータベース(加工機の仕様、
加工可能形状及び使用工具に係るデータを含む) (2)変換元の加工機の加工形状毎のデータベース(加
工動作とその形式に係るデータを含む) (3)変換先の加工機の加工形状毎のデータベース(加
工動作とその形式に係るデータを含む) (4)変換のルールを示したデータベース これらに関しては以下の具体例の説明の中で詳細に説明
する。
削加工機の加工プログラムの変換の具体例をあげ、図2
のフローチャートに沿って詳しく説明する。
際に、マシニングセンタ用の加工プログラムから、旋盤
用のプログラムに変更して加工する場合の例を、図3か
ら図11を用いて説明する。
用いた場合の工具軌跡図である。図において、121は
ワーク、122はワーク原点、123はエンドミル、1
24はアプローチ点、125は工具軌跡、126は最終
加工形状である。円筒形のワーク121は、その上面が
XY平面に平行となるように取りつけ、ワーク121の
上面の中心をワーク原点122とする。エンドミル12
3は、まず早送りでアプローチ点124まで接近し、次
に図に示すような工具経路125で切削送りを行なうこ
とにより、ワーク121を最終加工形状126に加工す
る。すなわち、円筒の外周面を加工する。
グラムの概略を示す。()の中には属性情報が記述され
ている。プログラムの第1行には加工形状、第2行には
加工機の種類、第3行には工具の種類、それ以降にはブ
ロックごとの機能が記されている。これらの順番は変更
してもよい。プログラムの変換処理の最初は、図2のフ
ローチャートに従って、属性情報を読み込む。変換元の
加工機名は、マシニングセンタであり、一方変換先の加
工機名は旋盤であるので、両者は一致せず、ステップS
T3に移る。
旋盤)において、要求される加工形状(=円筒外周)が
加工できるか、またそのための工具を備えているかをチ
ェックする。そのために、変換先の加工機の機能データ
ベースを参照する。図5は旋盤の機能定義データベース
の内容を示す。この機能定義データベースでは、加工機
の仕様と加工可能形状を定義する。すなわち、ストロー
クや主軸回転数などの仕様と、加工形状ごとの加工可能
性と、加工可能な場合には使用工具をも定義する。円筒
外周の場合には、バイトを用いて加工可能であることが
わかるので、ステップST4に移る。ちなみに、図6は
マシニングセンタの機能定義データベースの内容を示
す。この図から、確かにエンドミルを用いて円筒外周加
工が可能であることがわかる。
形式に従って、加工情報を解析し、加工仕様を読み取
る。そのために、変換元の加工機の該加工形状の加工に
関するデータベースを参照する。図7はマシニングセン
タにおける円筒外周削り機能を記述したデータベースの
内容を示す。動作名欄には、円筒外周削りを構成する一
連のアプローチ、エントリ、外周削り、エグジットの4
つの動作名が記されている。形式欄には、各動作のプロ
グラム形式が列挙されている。この形式は一通りである
とは限らず、複数の形式が許される場合も多い。この形
式が与えられ、かつ変換のプログラムに各ブロックの属
性が印づけられているので、容易に変換元のプログラム
を解析し、加工仕様を読み取ることができる。その解釈
法は加工仕様欄に示されている。図4に示されたプログ
ラムを図7の形式に従って解釈すると、例えば、アプロ
ーチ点は絶対座標でX=−150,Z=10であるこ
と、円の半径は100であることなどがわかる。なお、
形式欄に指定していないコードは、デフォルトの変換ル
ールに従う。図8は変換ルールを示すデータベースであ
る。図においては、例えば、送り速度は工具推奨条件を
用いる、主軸回転数は切削速度が等しくなるように変更
する、などが指定されている。
形式に従って、加工仕様を展開し、変換先の加工情報を
作成する。そのために、変換先の加工機の該加工形状に
関するデータベースを参照する。図9は旋盤における円
筒外周削り機能を記述したデータベースの内容を示す。
図7と同様に円筒外周削りを構成する一連の動作名、動
作の形式、加工仕様との対応が記されている。前述の手
続きにより、寸法、位置、加工条件などがわかっている
ので、前記動作の順番に簡単にプログラム化することが
できる。図10は変更後の加工プログラムの内容を示
す。
換した加工仕様が、変換先の加工機と工具の加工仕様を
満たすか否かをチェックする。この場合には、満たして
いるのでステップST7に進む。ステップST7では、
図10に示されたステップST5で変換した加工プログ
ラムに従い加工を行う。図11は図10の加工プログラ
ムにより加工を行う場合の工具軌跡図である。図におい
て、127はバイトであり、その他の構成要素は図3と
同一である。バイト127は、まず早送りでアプローチ
点124まで接近し、次に図に示すような工具経路12
5で切削送りを行なうことにより、ワークを最終加工形
状126を加工する。これにより、旋盤で同等の加工を
実現できることがわかる。
を用いて説明する。第2の具体例は貫通穴加工を行う際
に、マシニングセンタ用の加工プログラムから、ロボッ
ト型加工機用のプログラムに変更して加工する場合の例
である。図12はマシニングセンタ上での工具軌跡図、
図18はロボット加工機上での工具軌跡図である。これ
らの図において、130はドリル、131はワーク、1
32はワーク原点、134は第1アーム、135は第2
アームである。図12に示すように、この加工では、
(X,Y)=(55,50)の点まで早送りでアプロー
チした後、Z方向に前進し、ドリル加工を行ない、その
後早送りで後退する。
元の加工プログラムから属性情報を読み込む。加工機は
マシニングセンタであることがわかる。次に、ステップ
ST2では、変換先と変換元の加工機の一致/不一致を
チェックする。この場合は異なるので、ステップST3
に移る。ステップST3では、図14に示す変換先の加
工機のデータベースを参照し、変換先の加工機(ロボッ
ト型ドリル加工機)における該加工形状(貫通穴)の加
工可能性をチェックする。本具体例の場合は、ドリルを
用いて貫通穴の加工が可能であることが分かる。
の加工機(マシニングセンタ)の該加工形状(貫通穴)
に関するデータベースを参照し、変換元のプログラム形
式に従って図13に示した変換元のプログラムを解釈
し、加工仕様を求める。ステップST5では、図16に
示す変換先の加工機(ロボット型ドリル加工機)の該加
工形状(貫通穴)に関するデータベースを参照し、ステ
ップST4で求めた加工仕様を、変換先のプログラム形
式に従って展開することにより、図17に示す変換先の
加工プログラムを作成する。なお、このとき、図8に示
した変換ルールに従い、直交座標(X,Y)から関節座
標(P,Q)に公式に基づいて変換する。この際、ロボ
ット型ドリル加工機のアームの長さL,Mを、図14に
示すデータベースから参照する。
換した加工仕様が、変換先の加工機と工具の加工仕様を
満たすか否かをチェックする。本具体例では、満たして
いるのでステップST7に進む。ステップST7では、
図17に示すステップST5で変換した加工プログラム
に従い加工を行う。図18は図17の加工プログラムに
よる加工を示す工具軌跡図である。これにより、ロボッ
ト型ドリル加工機で同等の加工を実現できることがわか
る。
を参照しながら説明する。第3の具体例は、止まり穴加
工を行う際に、多軸ボール盤用の加工プログラムから、
単軸ボール盤用のプログラムに変更して加工する場合の
例である。
ある。図において、140は4軸ドリル、141はワー
ク、142はワーク原点である。多軸ボール盤は(X,
Y)=(0,0)の点まで早送りでアプローチした後、
Z方向に深さ10だけ前進してドリル加工を行ない、そ
の後、早送りで後退する。このとき、多軸ボール盤には
4軸ドリル140が装着されているので、ワーク141
上の4ヶ所に穴が開けられる。
元の加工プログラムから属性情報を読み込む。加工機は
多軸ボール盤であることがわかる。次に、ステップST
2では、変換先と変換元の加工機の一致/不一致をチェ
ックする。この場合は異なるのでステップST3に移
る。ステップST3では、図21に示す変換先の加工機
のデータベースを参照し、変換先の加工機(マシニング
センタ)における該加工形状(止まり穴)の加工可能性
をチェックする。本具体例の場合は、ドリルを用いて止
まり穴の加工が可能であることがわかる。
の加工機(多軸ボール盤)の該加工形状(止まり穴)に
関するデータベースを参照し、図20の変換元のプログ
ラム形式に従って変換元のプログラムを解釈し、加工仕
様を求める。ステップST5では、図22に示す変換先
の加工機(マシニングセンタ)の該加工形状(止まり
穴)に関するデータベースを参照し、ステップST4で
求めた加工仕様を、変換先のプログラム形式に従って展
開することにより、図24に示すような変換先の加工プ
ログラムを作成する。なお、このとき、図8に示した変
換ルールに従い、多軸工具の各工具位置をアプローチ位
置として、工具位置ごとに繰り返し展開する。すなわ
ち、工具位置は、(X,Y)={(−25,−25),
(25,−25),(25,25),(−25,2
5)}の4点であり、この工具位置ごとに繰り返し展開
する。このとき、重複するS/T/M/Fコードは省略
する。ここで、Sコードは主軸機能、Tコードは工具機
能、Mコードは補助機能、Fコードは送り機能を意味す
る。例えば、次の各符号は()内の内容を意味する。 S3000; (主軸回転数3000回転/分) T23; (23番の工具に交換する) M05; (補助機能第5番=主軸停止)
タベースを参照して求める。この工具データベースに
は、工具の形状、寸法、推奨加工条件、材質などを記載
する。
換した加工仕様が、変換先の加工機と工具の加工仕様を
満たすか否かをチェックする。本具体例では、満たして
いるのでステップST7に進む。ステップST7では、
ステップST5で変換した図24の加工プログラムに従
い加工を行なう。図26は図24の加工プログラムによ
る加工を示す工具軌跡図である。図26において、14
3は単軸のドリルである。これによりマシニングセンタ
で同等の加工を実現できることがわかる。
に属性情報を記入したが、属性情報を加工プログラムと
は分離して、別個のプログラムとして構成してももちろ
んよい。
加工する場合に、ある一つの加工手段103用の加工情
報を一つ作成しさえすれば、その他の任意の加工手段用
の加工情報を、前記一つの加工情報を変換することによ
って得ることができる。そのため、加工手段ごとに加工
情報を作成し直す必要がなくなり、加工情報の作成効率
が向上する。
図において、151は標準加工情報である。その他の構
成要素は、図1に示された参考例1と全く同一である。
標準加工情報とは、複数ある加工手段103の種類に依
存しない標準的な情報のことであり、特定の加工手段1
03向けに用意されてはいない。
段103の種類に依存しない情報のみを記述した標準加
工情報151を作成する。図28は標準加工情報の一例
を示す。この図に示すように、標準加工情報151には
少なくとも形状情報を記述する。変換手段113はデー
タベース112を参照して、前記標準情報151を、当
該加工手段103に適用可能な形の情報に変換する。そ
して、この変換された加工情報と計測データ105に基
づき、加工制御手段102が加工手段103を制御し、
加工を行なう。
述したが、例えば、面粗さや公差といった要求精度に関
する精度情報を含めてもおいてもよい。その場合は、要
求精度を満たす加工条件を自動的に選択することも可能
となる。
状を加工する場合に、簡単な形式の標準加工情報を一つ
作成しさえすれば、それを任意の加工手段用の加工情報
に変換することができる。そのため、加工手段ごとに加
工情報を作成し直す必要がなく、加工情報の作成効率が
向上する。
化した形の参考例3による生産装置を示す構成図であ
る。図において、201は加工情報が含まれている加工
プログラム、202は加工制御手段としての数値制御装
置、203は加工手段としての加工機である。また、2
11は通信装置、212は記憶装置、213は変換装置
である。この実施例の生産装置においては、記憶装置2
12上にデータベースを構築し、数値制御装置202、
変換装置213、記憶装置212間を通信装置211で
接続する。数値制御装置202は、加工プログラム20
1を読み込み属性情報をチェックする。属性情報内の加
工機名と、図示の加工機203が一致していれば変換す
る必要がないので、図示の加工プログラム201に従っ
て加工機203を制御し、加工を行なう。一方、属性情
報内の加工機名と図示の加工機203とが一致していな
ければ、変換装置213は、数値制御装置202からの
リクエストにより、加工プログラム201と記憶装置2
12を通信手段211を通じて参照し、加工プログラム
201を自動的に加工機203向けの加工プログラムに
変換し、加工制御手段202に送り返す。そして、数値
制御装置202は、変換された加工プログラムに従い加
工機203を制御して加工を行なう。なお、図29にお
いては、数値制御装置202の外部に記憶装置212を
置いているが、数値制御装置202の内部に備えてもも
ちろんよい。また、加工プログラム201は特定の加工
機用の形式で記述されていてもよいし、加工機の種類に
よらない標準的な形式で記述されていてもよい。
22は工場内ネットワーク、202−1、202−2、
202−3、202−4は加工手段である工作機械を制
御する加工制御手段としてのCNC装置(コンピュータ
数値制御装置)である。このようにネットワーク化され
た各CNC装置は、図31に示すような次のプロトコル
(情報フォーマット)を有している。 (1) 特定のCNC装置を指定し、そのCNC装置の
保持するデータについて問い合わせるプロトコル。 (2) (1)の問い合わせに対し、自分の保持するデ
ータを問い合わせ者に対して返答するプロトコル。 (3) 不特定のCNC装置を指定し、そのCNC装置
の保持するデータについて問い合わせるプロトコル。 (4) (3)の問い合わせに対し、自分の保持するデ
ータを問い合わせ者に対して返答するプロトコル。 そして、これらのプロトコルによりCNC装置間で通信
を行い、必要な加工条件を入手し、入手した加工条件に
基づいて加工を始めることができるようになっている。
各プロトコルは、そのメッセージの発信者と、そのメッ
セージを受信すべき受信者の識別子を2バイトで表現
し、その後にメッセージの本体である複数バイトの並び
があり、最後の1バイトがEOM文字である。このと
き、発信/受信者の識別子は2バイトとしているが、多
くのCNC装置が接続された環境下や、広域網に接続す
る場合には、さらに多くのバイト数を割り当ててもよ
い。また、受信者が全ての装置である場合には識別子の
2バイトをFFFFとする。
示すフローチャートである。この図において、加工を開
始しようとしたところ、NCプログラムに示された加工
条件が、自分自身の加工条件データベースに存在しない
ことが分かった時、全てのCNC装置に向けてその存在
を問い合わせる(ステップST1)。この結果、存在し
ているCNC装置は返答を行なう。この返答の結果に基
づき、各CNC装置に向けて、今調べようとしている加
工条件を持っているかどうかを問い合わせる(ステップ
ST2)。問い合わせる内容に含まれるデータは、特定
の工具の特定のワーク材質毎の最適加工条件(送り、切
削速度,切り込み)、または加工特性数式モデルのパラ
メータの少なくとも一つである。次にそれに対する返答
を自分のデータベースに格納する(ステップST3)。
例えば夜間などに行われる処理の内容を示すフローチャ
ートである。この処理では、各CNC装置が、接続され
ている全てのCNC装置に対し、全ての加工条件を転送
するように要求を出し、自分にない物を取り込むように
動作することで、加工条件データベースの統一を行な
う。
NC装置間でデータのやり取りを行う場合、つまり他か
ら引き出して来たデータをそのままの形で適用すること
ができない場合は、必要に応じて実施例1のように、変
換手段を利用してデータを適用可能な形に変換した後、
自分のデータベースに格納する。
おいて、大量の記憶装置を持ったCNC装置を1台置
き、記憶装置を持たないCNC装置を複数台接続する形
態をとる場合は、前記(1)、(2)のプロトコルで通
信するのが有効である。また、同容量の記憶装置を持つ
CNC装置を複数台接続する形態を取る場合は、前記
(3)、(4)のプロトコルで通信するのが有効であ
る。さらに、ネットワーク内に加工条件を自動決定する
システムが存在する場合には、前記(1)、(2)のプ
ロトコルで通信することにより加工条件を入手するのが
有効である。
示すように一本のバスに複数のCNC装置を接続した形
態にしてもよいが、そうすると各CNC装置からのメッ
セージが衝突する可能性があり、これを検知する手段を
備える必要があるが、図33に示すようなリング状のネ
ットワーク222の経路を組めば、衝突検知の必要がな
くなる。この場合は自分に関係のないメッセージは、次
のCNC装置に転送して行き、関係のある物は所定の反
応をして、自分が発信したメッセージであればそこで止
めてしまえばよい。
る。図において、301は工具本体、302は工具ホル
ダである。工具本体301と工具ホルダ302により工
具300が構成されている。303、304は接触ある
いは非接触でデータの受け渡しを行うデータ交換結合
部、305はCNC装置、306は工具本体301内に
埋設された能動素子としてのCPU(中央演算装置)、
307は同じく工具本体301内に埋設されたメモリで
ある。メモリ307はCPU306に接続され、CPU
306の信号線はデータ交換結合部303に接続されて
いる。そして、CPU306は、データ交換結合部30
3、304を介してCNC装置305と情報交換するよ
うになっている。なお、図中省略しているが、工具30
0内の能動素子であるCPU306の動作に必要な電力
の供給は、データ交換結合部303、304を介して行
うことは言うまでもない。
た加工条件および加工すべき形状に係るツールパスが記
憶されており、加工中あるいは加工前に、この工具30
0が主軸あるいはチャックに取りつけられた時点で、デ
ータ交換結合部303、304を介して、CPU306
とCNC装置305が相互に通信を行う。そして、その
通信結果に基づき、CNC装置305が工作機各軸の動
作を決定する。なお、メモリ307に対する加工ツール
パスの記憶動作は、加工機外に設けたプログラミングス
テーション等でデータ交換結合部303、304を介し
て行うことができる。
内蔵した場合、CPU306のプログラムも工具300
に内蔵されることになる。従って、工具外にプログラム
がある場合のように、工具300を装着するたびに工具
とプログラムの一致を確認する手間が不要となる。ま
た、CPU306が内蔵されていることにより、加工条
件の設定を自動で確実に行うことができる。また、従来
検出できなかった情報を制御信号として利用することも
可能になり、高度な加工ができるようになる。
る。この実施例2は、図34の実施例1における工具3
00に、A/D変換器308と、工具300の加工部の
状態変化を検出するセンサ309を新たに付加したもの
である。センサ309の検出信号はA/D変換器308
を介してCPU306に取り込まれ、そのままCNC装
置305に送られる。また、必要に応じてその検出デー
タはメモリ307に蓄えられる。センサ309として
は、熱センサ、振動センサなどが利用できる。この実施
例では、加工中に発熱が多くなり、工具本体301の加
工部が異常な温度になった時、その温度上昇によりまた
は直接振動の増加により、いわゆるびびりが発生して、
異常加工状態に陥っていることが検知され、その検出情
報がCNC装置に送られるようになっている。そして、
CNC装置が、その検出情報に基づいて、加工条件をよ
り安全な側に再設定して、工具の折損や寿命の短縮化を
防ぐ。この装置によれば、従来検出できなかった情報を
制御信号として利用でき、インプロセス加工制御を実現
して、高度な加工を行うことができるようになる。
内蔵し、該センサ309をCPU306に接続した場合
はノイズを拾いにくくなる。即ち、センサ309の信号
線の長さに差が出るため、ノイズを拾う可能性が大幅に
減少する。また、工具本体301内のCPU306がデ
ータ転送に関与することになるため、転送データ量を減
らすことができ、ノイズの影響を避けやすくなる。
成図である。この生産装置においては、長い棒状の工具
本体301の内部に、長さ方向に一定間隔をおいてCP
U306を複数個埋め込んでいる。この場合、隣り合っ
たCPU306同士は通信線で繋がっており、各CPU
306は自分より刃先側のCPU306から来たメッセ
ージを受け取り、一定時間をおいて自分より刃元側のC
PU306にメッセージを送る。このメッセージはここ
では整数値としてある。そして、刃先側から来た値に1
を足して刃元側に渡す。また、自分より刃先側のCPU
からのメッセージが一定時間届かなければ、0という値
を刃元側へ送る。こうすることで、刃元のCPU306
はメッセージである整数値を見ることで、どこから先が
動いていないかを判断でき、そのことにより工具本体3
01のどの部分から先が折れたかを判定することができ
る。なお、複数のCPU306を埋め込んだ場合でも、
本実施例のように順次メッセージを刃先側から刃元側に
伝える構成にすれば、CPU306からの配線数が最小
限で済み、刃元部での配線数が増えることもない。
は、例えば、図36に示すように工具本体301を中空
に構成して、その内孔351に順番にCPU306を挿
入し、最後に樹脂でモールドして構成する方法が一般的
である。CPU306以外にセンサを挿入してもよい。
また、別の方法として、工具本体301の中心に信号線
が通る程度の小径孔352を穿設すると共に、刃物のつ
いていない工具本体301の側面を選んで横穴353を
あけ、そこにCPU306を埋め込んで樹脂でモールド
し、CPU306の配線を前記小径孔352を通して刃
元側に延ばすようにしてもよい。
CPU306にはROM361やRAM362が付設さ
れ、バス363を介して相互接続されており、各CPU
306は通信線365により隣接するCPU306に接
続されている。図39は各CPU306でそれぞれ行わ
れる処理内容を示すフローチャートである。(a)は左
側(刃先側)のCPU306の処理内容、(b)は右側
(刃元側)のCPU306の処理内容を示している。各
処理では、左隣からのメッセージを受信したときには、
メッセージの値に1を足して右隣のCPUにメッセージ
を送信し、左隣からのメッセージが一定時間なかったと
きには、メッセージの値を0にリセットして右隣のCP
Uにメッセージを送信し、これを繰り返している。
図において、801は加工情報を含む加工プログラム、
802は解析手段、803は指令生成手段、804は駆
動手段、805は加工手段、806は解析データ、80
7は指令データ、808は測定データ、809はプログ
ラム外命令であり、これらは従来例と同様である。ま
た、810は指令データ807を保存する大容量の記憶
手段であり、指令生成手段803と駆動手段804との
間に配置されている。
先立ち、解析手段802は加工プログラム801を解析
し、解析データ806に変換する。また、指令生成手段
803は、解析データ806から指令データ807を作
成し、大容量の記憶手段810に保存する。また、オー
バライドなどのプログラム命令809があるときは、指
令データを変更する。ここまではオフラインで計算す
る。次に、加工時には、駆動手段804が、オンライン
で記憶手段810に保存された指令データ807を読み
出しながら、指令データ807と測定データ808に基
づき加工機805の駆動制御を行なう。
ば、解析手段802および指令生成手段でのオンライン
の計算が不用となる。そのため、加工時の計算時間は実
質上、保存された指令データ807を読み出すだけの時
間となり、その結果、極めて高速に加工制御できるよう
になる。ただ、この場合には、プログラム外命令809
はオンライン処理されないので、異常時の処理やオーバ
ライドのオンラインでの変更は不可能である。しかし、
過去の使用において問題のなかった加工プログラム80
1で加工を行なう場合には、異常が発生したり、オンラ
インでオーバライドを変更することは稀であるため、同
じ加工プログラム801で繰り返し加工を行なう場合に
は有効である。
図において、810は解析データ806を保存する大容
量の記憶手段であり、解析手段802と指令生成手段8
03との間に配置されている。その他の構成は、図40
に示されたものと同一である。次に動作について説明す
る。まず、加工に先立ち、解析手段802は、オフライ
ン処理を行なう。すなわち、解析手段802は、加工プ
ログラム801を解析し、解析データ806を大容量の
記憶手段810に保存する。次に、加工時には、指令生
成手段803および駆動手段804がオンラインで処理
を行なう。すなわち、指令生成手段803が、記憶手段
810に保存された解析データ806あるいはプログラ
ム外命令809に基づき指令データ807を作成し、ま
た、駆動手段804が、指令データ807と測定データ
808に従って加工機805の駆動制御を行なう。
ば、解析手段802でのオンラインの計算が不用となる
ので、計算時間が短縮されると共に、指令生成手段80
3はオンライン処理を行なっているので、プログラム外
命令809に対しても従来と同様にオンラインで対応で
きる。
6では、加工制御情報の代表的なものとして指令データ
807あるいは解析データ806を記憶手段810に保
存したが、もちろん、それ以外の加工制御情報を保存し
ても良い。例えば、解析手段802あるいは指令生成手
段803内での中間データ(図示せず)を保存するため
に用いてもよい。その場合には、その中間データまでは
オフラインで計算を行ない、その中間データを記憶手段
に保存し、加工時にはその続きの計算をオンラインで行
なうことになる。
いて、810は指令データ807を保存する大容量の記
憶手段である。また、駆動手段804A、804B、・
・804Nと加工手段805A、805B、・・805
Nは対になって複数個備えられており、1個の記憶手段
810に接続されている。その他の構成要素は、図40
に示されたものと全く同一である。
算の部分は実施例3とまったく同一である。一方、オン
ライン計算の部分では、複数の駆動手段804A〜80
4Nが、記憶手段810に保存された指令データ807
を読み出しながら、この指令データ807とそれぞれの
測定データ808A〜808Nに基づき、それぞれの加
工手段805A〜805Nの駆動制御を行なう。この生
産装置によれば、複数台の加工手段805A〜805N
を並行して極めて高速に加工制御することができる。
は指令データ806を保存する大容量の記憶手段であ
る。また、指令生成手段803A〜803N、駆動手段
804A〜804Nおよび加工手段805A〜805N
は対になって複数個備えられ、1個の記憶手段810に
接続されている。その他の構成要素は、図41に示され
たものと全く同一である。
算の部分は実施例8とまったく同一である。一方、オン
ライン計算の部分では、複数の指令生成手段803A〜
Nが記憶手段810に保存された解析データ806ある
いはそれぞれのプログラム外命令809A〜809Nに
基づき、指令データ807A〜807Nを作成する。駆
動手段804A〜804Nは、この指令データ807A
〜807Nとそれぞれの測定データ808A〜808N
に基づきそれぞれの加工手段805A〜805Nの駆動
制御を行なう。
ば、複数台の加工手段805A〜805Nを並行して高
速に加工制御することができ、しかも、プログラム外命
令809A〜809Nに対しても従来と同様にオンライ
ンで対応することができる。
成図である。図において、920は大容量のハードディ
スクであり、指令生成部907と駆動部910との間に
配置されている。その他の構成は、図53に示された従
来例と全く同一である。
先立ち、解析部903は加工プログラム901を解析
し、解析データに変換する。また、指令生成部907
は、解析データやプログラム外命令915から指令デー
タを作成し、大容量のハードディスク920に保存す
る。ここまではオフラインで計算する。次に、加工時に
は、それぞれの駆動部910が、オンラインで、ハード
ディスク920に保存された指令データを読み出しなが
ら、モータ913の駆動制御を行い、加工機914上で
加工を行う。
ば、参考例5で述べたものと同じ効果が得られる。な
お、解析用プロセッサ905および指令生成用プロセッ
サ908の計算速度は加工時間に影響しないので、計算
速度の遅い低価格のプロセッサを用いてもよい。また、
加工プログラム901を指令データに変換し、ハードデ
ィスク920に格納する機能を持つ加工制御装置あれ
ば、数値制御装置以外でももちろんよく、例えば、CA
D/CAM、FAコンピュータ、EWS(エンジニアリ
ングワークステーション)、パソコン等のさまざまな機
器を利用することができる。特に、オフラインで計算す
るため計算速度は遅くともよいので、計算速度の遅い機
器をも利用可能である。そのため、柔軟性に富むシステ
ムを構築することができる。
成図である。図において、920は大容量のハードディ
スクであり、解析部903と指令生成部907の間に配
置されている。その他の構成は、図53に示された従来
例と全く同一である。
先立ち、解析部903はオフラインで加工プログラム9
01を解析し、解析データに変換し、大容量のハードデ
ィスク920に保存する。ここまではオフラインで計算
する。次に、加工時には、オンラインで、ハードディス
ク920に保存された解析データを読み出しながら、指
令データを作成する。あるいは、プログラム外命令91
5がある場合には、指令データを作成あるいは変更す
る。この指令データに基づき駆動部910がモータ91
3を駆動制御し、加工機914上で加工を行う。
ば、参考例5で述べたものと同様の効果が得られる。な
お、解析用プロセッサ905の計算速度は加工時間に影
響しないので、計算速度の遅い低価格のプロセッサを用
いてもよい。また、加工プログラム901を解析データ
に変換しハードディスク920に格納する機能を持つ加
工制御装置あれば、数値制御装置以外でももちろんよ
く、例えば、CAD/CAM、FAコンピュータ、EW
S、パソコン等のさまざまな機器を利用できる。特に、
オフラインで計算するため計算速度は遅くともよいの
で、計算速度の遅い機器も利用できる。そのため、柔軟
性に富むシステムを構築できる。
る。図において、920は指令データを保存する大容量
のハードディスク、921は通信部である。加工機91
4とその駆動軸数個の駆動部910およびモータ913
は複数組備えられ、1個のハードディスク920に通信
部921を通じて接続されている。その他の構成は、図
53に示された従来例と全く同一である。
ば、1台の加工機914に対して、数値制御装置を1台
ずつ備えている必要はない。従って、生産装置全体とし
て、簡単で低価格な構成で加工を行なうことができる。
もちろん、大容量のハードディスク920に指令データ
以外のデータを格納してもよい。その場合には、オンラ
イン計算に必要な部分を各加工機914ごとに備えれば
良い。特に、解析データを格納する場合には、各加工機
914ごとに、指令データ作成部907および制御軸数
個の駆動部910とモータ913を備えればよい。
の代表的なものとして、ハードディスクを用いたが、例
えば、RAM、ROM、光ディスク、CD−ROMなど
の同様の大容量の記憶装置を用いても同様の効果があ
る。
2、CD−ROMチェンジャ923、CD−ROMドラ
イブ924を設けた装置の構成図である。次に動作につ
いて説明する。CD−ROMチェンジャ923には指令
データが記録されたCD−ROM922がストックされ
ており、加工に必要なデータを格納したCD−ROM9
22がCD−ROMドライブ924に挿入される。CD
−ROMドライブ924で読み込んだ指令データに基づ
き、駆動部910はモータ913を駆動制御し、加工機
914上で加工を行う。加工に先立ち、オフライン計算
すら不要で、必要な情報を含むCD−ROM922をC
D−ROMチェンジャ923にセットするだけでよい。
CD−ROM922は、例えば、加工機、工具、ワー
ク、形状あるいは加工の種類ごとに分類して利用する。
1と同様に、CD−ROM922の記憶データに基づい
て、複数の加工機914を同時に制御することももちろ
ん可能である。また、指令データ以外の加工制御情報を
CD−ROM922に格納しておいても良いことはいう
までもない。
ば、工具装着部を有する加工手段と、前記工具装着部に
装着され、加工条件及び加工ツールパスを格納する内部
メモリと、前記内部メモリに対する情報の書き込み・読
み出しを実行すると共に、加工動作の制御信号を生成す
るCPUチップと、前記内部と前記工具装着部側との間
で送受される情報を中継すると共に、前記工具装着部に
装着されると前記加工条件及び前記加工ツールパスを前
記工具装着部側に送信するデータ交換結合部とを有する
工具と、前記工具装着部を介して前記工具側から受信し
た前記加工条件、前記加工ツールパス及び前記制御信号
に従って前記加工手段の動作を制御して加工を実行する
加工制御手段とを備えたので、加工条件の設定が確実に
行なえるようになり、工具メーカの推奨通りの加工が行
なえるようになるとともに、プログラミングステーショ
ンを工場内あるいは工具ストックヤードに設けることで
集中管理が行なえるようになり、工場内の生産システム
の統合化を図ることができるという効果がある。
する加工手段と、前記工具装着部に装着される工具であ
って、当該工具に適した加工条件を格納する内部メモリ
と、加工対象と接触する加工部の状態を検出するセンサ
と、前記内部メモリに対する情報の書き込み・読み出し
を実行すると共に、前記加工動作の制御信号を生成する
CPUチップと、前記内部と前記工具装着部側との間で
送受される情報を中継すると共に、前記工具装着部に装
着されると前記加工条件、前記センサの検出情報及び前
記制御信号を前記工具装着部側に送信するデータ交換結
合部とを有する工具と、前記工具装着部を介して前記工
具から受信した前記加工条件及び前記制御信号に従って
前記加工手段の動作を制御して加工を実行すると共に、
前記工具側から前記センサの検出情報を受けると、当該
検出情報に従って加工条件を変更する加工制御手段とを
備えたので、工具の状態に応じて加工条件を変えなが
ら、インプロセス加工制御を行うことができるという効
果がある。
する加工手段と、前記工具装着部に装着される工具であ
って、当該工具の形状に沿ってその内部に連設させた複
数のCPUチップからなり、加工中に前記CPUチップ
間で自己の有無を通知するCPU間情報が送受されるC
PUチップ群と、前記内部と前記工具装着部側との間で
送受される情報を中継するデータ交換結合部とを有する
工具と、前記データ交換結合部を介して取得したCPU
間情報に基づいて前記工具の折損箇所を検知する加工制
御手段とを備えたので、折損した箇所より先のCPUブ
ロックからの信号が届かないことにより、工具折損など
を検出できるという効果がある。
ーチャートである。
工機上の工具軌跡図である。
工プログラムを示すプログラム図である。
工機の機能定義データベースを示す表図である。
工機の機能定義データベースを示す表図である。
工機の該加工形状の機能定義データベースを示す表図で
ある。
を示す表図である。
工機の該加工形状の機能定義データベースを示す表図で
ある。
加工プログラムを示すプログラム図である。
加工機上の工具軌跡図である。
加工機上の工具軌跡図である。
加工プログラムを示すプログラム図である。
加工機の機能定義データベースを示す表図である。
加工機の機能定義データベースを示す表図である。
加工機の該加工形状の機能定義データベースを示す表図
である。
加工プログラムを示すプログラム図である。
加工機上の工具軌跡図である。
加工機上の工具軌跡図である。
加工プログラムを示すプログラム図である。
加工機の機能定義データベースを示す表図である。
加工機の機能定義データベースを示す表図である。
加工機の該加工形状の機能定義データベースを示す表図
である。
加工プログラムを示すプログラム図である。
タベースを示す表図である。
加工機上の工具軌跡図である。
すプログラム図である。
である。
05,805A〜805N 加工手段、112 データ
ベース、113 変換手段、151 標準加工情報、2
02−1〜202−4,305 CNC装置(加工制御
手段)、300工具、303,304 データ交換結合
部、306 CPU(能動素子)、309 センサ、8
01 加工プログラム(加工情報)、914 加工機
(加工手段)、810 記憶手段、902 数値制御装
置(加工制御手段)、920 ハードディスク(記憶手
段)、922 CD−ROM(記憶手段)、923 C
D−ROMチェンジャ(記憶手段)、924 CD−R
OMドライブ(記憶手段)。
Claims (3)
- 【請求項1】 工具装着部を有する加工手段と、 前記工具装着部に装着され、加工条件及び加工ツールパ
スを格納する内部メモリと、前記内部メモリに対する情
報の書き込み・読み出しを実行すると共に、加工動作の
制御信号を生成するCPUチップと、前記内部と前記工
具装着部側との間で送受される情報を中継すると共に、
前記工具装着部に装着されると前記加工条件及び前記加
工ツールパスを前記工具装着部側に送信するデータ交換
結合部とを有する工具と、 前記工具装着部を介して前記工具側から受信した前記加
工条件、前記加工ツールパス及び前記制御信号に従って
前記加工手段の動作を制御して加工を実行する加工制御
手段と を備えた生産装置。 - 【請求項2】 工具装着部を有する加工手段と、 前記工具装着部に装着される工具であって、当該工具に
適した加工条件を格納する内部メモリと、加工対象と接
触する加工部の状態を検出するセンサと、前記内部メモ
リに対する情報の書き込み・読み出しを実行すると共
に、前記加工動作の制御信号を生成するCPUチップ
と、前記内部と前記工具装着部側との間で送受される情
報を中継すると共に、前記工具装着部に装着されると前
記加工条件、前記センサの検出情報及び前記制御信号を
前記工具装着部側に送信するデータ交換結合部とを有す
る工具と、 前記工具装着部を介して前記工具から受信した前記加工
条件及び前記制御信号に従って前記加工手段の動作を制
御して加工を実行すると共に、前記工具側から前記セン
サの検出情報を受けると、当該検出情報に従って加工条
件を変更する加工制御手段と を備えた生産装置。 - 【請求項3】 工具装着部を有する加工手段と、 前記工具装着部に装着される工具であって、当該工具の
形状に沿ってその内部に連設させた複数のCPUチップ
からなり、加工中に前記CPUチップ間で自己の有無を
通知するCPU間情報が送受されるCPUチップ群と、
前記内部と前記 工具装着部側との間で送受される情報を
中継するデータ交換結合部とを有する工具と、 前記データ交換結合部を介して取得したCPU間情報に
基づいて前記工具の折損箇所を検知する加工制御手段と
を備えた生産装置。
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