JPH074729B2 - 数値制御工作機械に於けるワーク加工プログラムの作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は数値制御工作機械に於けるワーク加工プログラ
ムの作成方法に関するものであり、更に詳しくは、ICカ
ード等の第１、第２および第３の記憶媒体に工具情報、
ワーク素材情報および最終製品の形状情報を分けて記憶
させ、未加工のワークをマシニングセンタに供給した時
点で、未加工ワークの加工に先立って、第１、第２およ
び第３の記憶媒体の情報をデータ処理装置で演算処理し
て、該ワークの加工の直前に、当該ワークの加工プログ
ラムを作成する数値制御工作機械に於けるワーク加工プ
ログラムの作成方法に関するものである。

従来の技術 従来におけるワーク加工プログラムの作成は、ワークが
実際にマシニングセンタに搬入される時点よりも遥かに
以前に、例えば、ワークの加工計画が決定した時点の直
後等に作成されている。

そして、ワーク加工プログラムは、ワークの素材形状と
最終製品の形状とを主たる要素として、どのような工具
を使用し、どのような方法で加工するかが決定され、作
成される。これと共に、当該加工プログラムに必要な工
具リストが作成され、この工具リストに挙げられた工具
が工具マガジン等へ装填準備される。

上記加工プログラムは、NC制御装置等に予め登録され、
ワークがマシニングセンタに搬入されてきたとき、呼び
出されて当該加工プログラム通りの手順で加工が行われ
る。

要するに、従来のワーク加工プログラムの作成方法は、
予じめパターン化した情報をいくつか用意しておき、加
工内容に応じて、ワークが実際にマシニングセンタに搬
入される時点より遥かに以前に、例えば、ワークの加工
計画が決定した時点の直後等に、これ等の情報を人手に
よって組合わせてプログラムを作成しており、しかも、
プログラムの作成には人間が介在している。

発明が解決しようとする問題点 従来のように、ワーク加工プログラムを予め作成してNC
制御装置等に登録しておき、実際にワークを加工すると
き、上記加工プログラムを呼び出して加工する方式で
は、工具リストの作成ミス、工具マガジンへの工具の装
填ミス等により、必要な工具が工具マガジンに無い場合
が発生することがあり、このような場合、機械が停止
し、無人運転の場合では、その停止が長時間に亘り、加
工能率を著しく低下させることになる。

また、加工プログラムの作成後に、設計変更や改良等に
よって最終製品の形状が変更になったり、或いは、素材
形状が変更されると、従来の方式では、加工プログラム
全体を作成し直す必要があり、大変な手間がかかる等の
問題点があった。

問題点を解決するための手段 斯かる問題点に鑑みて本発明は、マシニングセンタ（1
a）（1b）…の工具マガジン（６）或いはFMSの集中工具
室（３）に収納されている総ての工具についての工具デ
ータを、工具段取りステーション（５）で自動工具プリ
セッタ（４）及びロボット装置（12a）により、工具か
ら分離された第１の記憶媒体（10）に記憶させて記憶媒
体の収納・検索装置に検索可能に収納しておき、 一方、ワーク段取りステーション（８）に搬入される総
てのワークについての固有のワーク素材データをワーク
に付設された第２の記憶媒体（15）に記憶させておき、 さらに、上記ワーク段取りステーション（８）に搬入さ
れた総てのワークについての固有の最終製品の形状デー
タ及び加工時の移動軌跡を記憶させた記憶媒体の収納・
検索装置（10a）からロボット装置（12b）により検索し
て当該ワークに付設された第３の記憶媒体（16）に記憶
させておき、 上記第２および第３の記憶媒体（15）（16）が付設され
たワークがマシニングセンタ（1a）（1b）…に搬入され
ると、その都度、ワークに付設の第２と第３の記憶媒体
（15）（16）に記憶されたワーク素材データ及び最終製
品の形状データと第１の記憶媒体に記憶された工具デー
タとを合わせて当該ワークの加工プログラムを該当する
マシニングセンタ（1a）（1b）…のところで作成するこ
とを要旨とするものである。

作用 マシニングセンタ（1a）（1b）・・・の工具マガジン
（６）或いはFMSの集中工具室（３）に収納されている
総ての工具についての工具データは、工具段取りステー
ション（５）で自動工具プリセッタ（４）及びロボット
装置（12a）により、工具から分離された第１の記憶媒
体（10）に記憶させて記憶媒体の収納・検索装置に検索
可能に収納しておく。

一方、ワーク段取りステーション（８）に搬入された総
てのワークについての固有のワーク素材データをワーク
に付設された第２の記憶媒体（15）に記憶させ、かつ、
最終製品の形状データ及び加工時の移動軌跡をロボット
装置（12b）により、記憶媒体の収納・検索装置（10a）
から検索して当該ワークに付設された第３の記憶媒体
（16）に記憶させておく。

そして、ワークがマシニングセンタに搬入されると、そ
のワークに付設してある第２と第３の記憶媒体（15）
（16）に記憶されたワーク素材データ及び最終製品の形
状データと第１の記憶媒体に記憶された工具データとを
合わせて当該ワークの加工プログラムをマシニングセン
タのところで、加工直前に作成する。

上記の如く、加工プログラムは、マシニングセンタに未
加工のワークが搬入されたとき、該マシニングセンタの
ところで、かつ、加工直前に作成するため、使用工具
は、第１の記憶媒体の収納・検索装置に残存している工
具のなかから、加工に最適の工具を選ぶことが出来、こ
のことにより、ワークの実際の加工に際して、工具なし
で機械が停止することを防止することができる。

また、ワーク素材の形状が変更された場合は、ワーク段
取りステーション（８）に搬入された時点で、当該ワー
クに付設された第２の記憶媒体（15）に記憶させるデー
タを変更して記憶させればよく、さらに、最終製品の形
状が変更された場合には、記憶媒体の収納・検索装置
（10a）内の該当する第３の記憶媒体の記憶データをロ
ボット装置（12b）で呼び出して更新させればよく、簡
単に対処できる。

実施例 第１図は本発明システムの模式的説明図であり、第２図
は本発明システムを複数台の数値制御工作機械とその中
央コンピュータとからなるFMS［フレキシブル・マニュ
ファクチャリング・システム］に適用した実施態様を示
すワーク加工ラインの平面図である。

第２図に見られるように、FMSは、常法に従って複数台
のマシニングセンタ（1a）（1b）・・・、中央コンピュ
ータ若しくは数値制御装置（２）、集中工具室（３）、
自動工具プリセッタ（４）、工具段取りステーション
（５）、工具マガジン（６）及び工具搬送台車（７）、
ワーク段取りステーション（８）及びパレットストレー
ジ（９）から構成されている。

本発明に於いては、前記集中工具室（３）、自動工具プ
リセッタ（４）、工具段取りステーション（５）、工具
マガジン（６）、工具搬送台車（７）からなる工具の収
納・供給経路、並びにワーク段取りステーション
（８）、パレットストレージ（９）からなるワークの供
給経路に、それぞれ無接点方式の情報書き込み／読み出
しヘッド（13）を備えた第１の記憶媒体（10）および第
３の記憶媒体（16）の収納・検索装置（10b）（10a）を
配置すると共に、これらの記憶媒体の収納・検索装置
（10b）（10a）に前記第１の記憶媒体（10）および第３
の記憶媒体（16）を受け渡し操作するためのロボット装
置（12a）（12b）とデータ処理装置（11）とを接続する
ことによってワーク加工プログラムの作成システムを構
成している。

更に詳しく説明すると、第２図において、各マシニング
センタ（1a）（1b）・・・の工具マガジン（６）（６）
・・・及び集中工具室（３）に収納されている総ての工
具についての工具データが、第３図に例示するICカード
で代表される第１の記憶媒体（10）に個別に記憶させて
あり、かつ、収納・検索装置（10b）に検索可能に収納
してある。ICカードで代表される第１の記憶（10）は、
第３図に見られるように、磁気結合用コイル（10c）に
より電力・タイミング信号、読み出しシリアル信号及び
書き込みシリアル信号の授受が行なえ、メモリ（10d）
内のデータをアクセスできる外部記憶媒体であり、これ
に対応してロボット装置（12a）（12b）側に取り付けら
れる前記書き込み／読み出しヘッド（13）側にも上記コ
イル（10c）に対応するコイル（13c）が設けられてい
る。第３図に於いて、参照番号（14）は両コイル（10
c）（13c）間に発生する磁力線を示している。再び第２
図に戻って説明すると、中央コンピュータ若しくは数値
制御装置（２）からの検索指令があると、収納・検索装
置（10b）が例えば、回転し、該当する記憶媒体（10）
を所定位置に位置決めし、ロボット装置（12a）がその
第１の記憶媒体（10）の記憶データを書き込み／読み出
しヘッド（13）で読み出す。これにより、工具搬送台車
（７）が該当する工具を集中工具室（３）或いは工具マ
ガジン（６）から工具段取りステーション（５）へ搬出
し、これをロボット装置（12a）が自動工具プリセッタ
（４）へ装着する。自動工具プリセッタ（４）は、当該
工具の工具長、工具径等を計測し、その工具の元の寸法
値に対する補正値を求め、また寿命値、工具プリセッタ
値等を演算し、その結果をロボット装置（12a）の書き
込み／読み出しヘッド（13）を通して前記収納・検索装
置（10b）の所定位置に位置決めされている第１の記憶
媒体（10）に必要な工具データを更新或いは書き込む。
これが済めば、工具は工具搬送台車（７）で元に戻し、
次の第１の記憶媒体（10）を検索し、上記動作を反復す
る。これを集中工具室（３）及び工具マガジン（６）に
収納されている総ての工具について行う。

一方、ワーク段取りステーション（８）の方では、搬入
された総てのワークについて、ワーク素材データをワー
クに付設された第２の記憶媒体（15）に記憶させ、か
つ、上記ワーク段取りステーション（８）に搬入された
総てのワークについて、最終製品の形状データをロボッ
ト装置（12b）により、記憶媒体の収納・検索装置（10
a）から検索して当該ワークの第３の記憶媒体（16）に
記憶させ、該第３の記憶媒体（16）をワークに付設させ
ておくものである。尚、上記第２と第３の記憶媒体（1
5）（16）は、第３図に示した記憶媒体（10）と同一で
ある。

上記ワーク段取りステーション（８）でワーク素材デー
タ及び最終製品の形状データを当該ワークに付設の第２
と第３の記憶媒体（15）（16）に記憶させたワークは、
搬送台車（17）により、空いているマシニングセンタへ
搬入され、空いているものがないときには、パレットス
トレージ（９）へ一旦ストレージされ、空きがでたマシ
ニングセンタへ順次搬送される。

マシニングセンタへワークが搬入されると、そのワーク
に付設の第２と第３の記憶媒体（15）（16）に記憶され
たワーク素材データ及び最終製品の形状データをデータ
処理装置（11）で演算し、当該ワークの加工に必要な工
具に関する工具データを記憶させた第１の記憶媒体（1
0）を前記収納・検索装置（10b）から検索してデータ処
理装置（11）に取り込み、前記ワーク素材データ及び最
終製品の形状データと合わせて当該ワークの加工プログ
ラムをマシニングセンタのところで、かつ、加工直前に
作成する。

本発明においては第１乃至第３の記憶媒体（10）（15）
（16）として３種類のメモリカード［ICカード］が使用
されている。

第１の記憶媒体（10）に記憶すべき工具データとして
は、マシニングセンタ（1a）（1b）・・・の工具マガジ
ン（６）（６）・・・内、或いはFMSの構成要素である
集中工具室（３）内に収納されている総ての工具につい
ての収納位置、種類、属性［工具ナンバー、工具の寸
法］、加工情報［切削条件、切削負荷パターン又は切削
基準値］、補正値［自動工具プリセッタ（４）から送出
される工具及び工具径の補正値］、寿命値［設定値及び
寿命実績値］、工具プリセット値を測定するための自動
工具プリセッタ（４）の制御プログラム並びにワークの
加工プログラムによって選択された特定の工具を前記集
中工具室（３）内の収納位置から工具段取りステーショ
ン（５）へ移動させるための工具搬送台車（７）の制御
プログラム及び位置情報等が挙げられる。

また、第２の記憶媒体（15）が記憶すべき情報として
は、ワークの段取りステーション（８）に搬入された総
てのワークについての位置情報、素材の形状、加工スケ
ジュール［複数個のワークの内、どのワークから加工を
開始するのか順序並びにこのようにして選択された個々
のワークに於ける加工の種類と順序］等が挙げられる。

これに対し、第３の記憶媒体（16）には、型加工された
ワークの最終寸法、形状、加工時の移動軌跡等の最終製
品の形状に関する情報が記憶されている。

尚、最終製品の形状データとワーク素材データとは、ワ
ーク段取りステーション（８）に於いて第２の記憶媒体
（15）に第３の記憶媒体（16）から最終製品の形状デー
タを書き込むことによって１個の記憶媒体上に記憶させ
ることもできる。

上記３種類の情報を第１図に示すようにデータ処理装置
（11）によって自動的に処理することによって、最適切
削条件、例えば、送り速度、切込量、工具回転数の最適
値や、切削代を特定するための領域指定や座標変換値或
いはスケーリング等の制御パラメータを含んだ数値制御
加工プログラムが作成される。

斯くして得られた加工プログラムに従ってワークを加工
することによって所望の寸法と形状を有する最終製品が
製造される。

具体的には、先ず、ワーク素材データと最終製品の形状
データとから、加工領域がデータ処理装置（11）内で求
められ、次に、当該加工領域に対してどのような加工を
どのような工具で行うかをデータ処理装置（11）内でパ
ターンで判別させている。このパターンで判別させる方
式は、例えば、特公昭59−8843号公報、特開昭59−1849
10号公報等に紹介されている手段を利用することができ
る。これにより、当該加工の種類とそれに適する使用工
具が求められ、これらから当該加工領域での工具の移動
経路並びに取り代がデータ処理装置（11）内で演算され
る。

例えば、工具の移動経路（Ｐ）の演算は、第４図に示す
ように、最も一般的なピックフィードスキップ方式
（Ｑ）により、ワーク素材形状（Ｗ）を、加工領域内
で、その上面の一端等から水平にトレースさせ、これを
最終製品の形状に至るまで一定の切込量毎に反復させ、
途中で最終製品の形状に干渉する部分では当該干渉を回
避させてトレースさせ、このトレースにおける一定移動
距離毎の三次元位置座標値を検出記憶させ、これらの位
置座標値間を直線補間して連続した工具の移動経路
（Ｐ）を求める。これは、前記した第３の記憶媒体（1
6）に、ワークの最終寸法、形状と共に、加工時の移動
軌跡等として記憶されているものを使用する。即ち、工
具をどのような軌跡で移動させるかをパターンとして第
３の記憶媒体（16）に最終製品の形状データと共に記憶
させておき、このパターンに従って前記トレースを行な
わせ、工具の移動経路（Ｐ）を求める。

次に、この演算された移動経路で素材から最終製品形状
を加工するのに最適の工具データをデータ処理装置（1
1）内で前記工具段取りステーション（５）側の収納・
検索装置（10b）から自動的に検索させ、この工具デー
タをデータ処理装置（11）内に取り込む。

そして最後に、加工領域、工具の移動経路、取り代、並
びに工具データをデータ処理装置（11）内で自動的に編
集して当該ワークの加工プログラムを作成する。

上記演算、検索、編集等のプログラム作成手順は、デー
タ処理装置（11）内に予めフォーマットとして登録して
おくことが可能であるため、上記加工プログラムの自動
作成が可能となる。

発明の効果 本発明によれば、FMSの集中工具室等に現在収納されて
いる工具及びその工具データのなかから最適の工具及び
その工具データを検索して加工プログラムを作成する方
法であるため、工具無しで機械が長時間停止することは
なく無人運転における効率低下を防止できる。

また、本発明は、ワーク素材データ及び最終製品の形状
データを、ワーク段取りステーションに搬入された時点
で、当該ワークに付設の記憶媒体に記憶させる方法であ
るため、ワーク素材の変更、最終製品形状の変更があっ
た場合、これらのデータだけ修正しておけばよく、簡単
容易に対処できる利点がある。

更に、また、本発明は、マシニングセンタに、未加工ワ
ークが搬入されたとき、該マシニングセンタのところ
で、かつ、加工直前に、第１と第２の記憶媒体の記憶情
報から、当該ワークの加工に最適の工具を選んで加工プ
ログラムを作成することができる。従って、実際のワー
クの加工に際して、必要な工具が工具マガジンに無いな
どの事態が発生することはなく、また、設計変更や改良
等によって最終製品の形状が変更になったり、或いは、
素材形状が変更されても、ワーク段取りステーション
で、第２または第３の記憶媒体への入力情報を変更する
だけで、マシニングセンタのところで、かつ、加工直前
に、最適の加工プログラムを作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明システムの模式的説明図であり、第２図
は本発明システムを複数台の数値制御工作機械とその中
央コンピュータとからなるFMSに適用した実施態様を示
すワーク加工ラインの平面図である。また第３図は情報
の書き込み／読み出しヘッドと記憶媒体との間の情報伝
達要領の説明図である。第４図は、本発明方法に於い
て、工具の移動経路を演算させる要領の一例を示す説明
図である。 （1a）（1b）……マシニングセンタ、（２）……中央コ
ンピュータ若しくはNC装置、（３）……集中工具室、
（４）……工具プリセッタ、（５）……工具段取りステ
ーション、（６）……工具マガジン、（７）……工具搬
送台車、（８）……ワーク段取りステーション、（９）
……パレットストレージ、（10）（15）（16）……記憶
媒体、（11）……データ処理装置、（10a）（10b）……
記憶媒体の収納・検索装置、（12a）（12b）……ロボッ
ト装置、（17）……ワーク搬送台車。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−118319（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−23952（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マシニングセンタの工具マガジン或いはFM
   Sの集中工具室に収納されている総ての工具についての
   工具データを、工具段取りステーションで自動工具プリ
   セッタ及びロボット装置により、工具から分離された第
   １の記憶媒体に記憶させて記憶媒体の収納・検索装置に
   検索可能に収納しておき、 一方、ワーク段取りステーションに搬入される総てのワ
   ークについての固有のワーク素材データをワークに付設
   された第２の記憶媒体に記憶させておき、 さらに、上記ワーク段取りステーションに搬入された総
   てのワークについての固有の最終製品の形状データ及び
   加工時の移動軌跡を記憶させた記憶媒体の収納・検索装
   置からロボット装置により検索して当該ワークに付設さ
   れた第３の記憶媒体に記憶させておき、 上記第２および第３の記憶媒体が付設されたワークがマ
   シニングセンタに搬入されると、その都度、ワークに付
   設の第２と第３の記憶媒体に記憶されたワーク素材デー
   タ及び最終製品の形状データと第１の記憶媒体に記憶さ
   れた工具データとを合わせて当該ワークの加工プログラ
   ムを該当するマシニングセンタのところで作成すること を特徴とする数値制御工作機械に於けるワーク加工プロ
   グラムの作成方法。