数值控制系统和数值控制数据生成方法

摘要

提供一种操作顺序简单且能够在短时间内生成加工形状的轮廓的数值控制系统和数值控制数据生成方法。按照本发明的实施方式的数值控制系统被用于将加工对象加工为期望的形状的加工装置，所述数值控制系统具备：存储部，存储多个基本形状；显示部，显示多个基本形状中的被操作者选择的多个选择形状；以及运算部，在多个选择形状重复的情况下，将被该多个选择形状的轮廓线的交点间的线段包围的各区域提取为单位形状，组合多个单位形状中的被操作者选择的多个选择单位形状，由此，生成期望的形状的轮廓。

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及数值控制系统和数值控制数据生成方法，例如，涉及用于沿着轮廓来加工对象物的机床的数值控制系统和数值控制数据生成方法。

背景技术

历来，用于沿着轮廓来加工对象物的机床的数值控制装置组合基本形状来定义加工形状的轮廓。

例如，在专利文献1中，加工形状由多种基本形状的组合来表现，各基本形状的种类、位置、尺寸被设定为参数。通过使用对基本形状的组合方法进行指示的记号结合参数来制作表示轮廓形状的码（code）。在专利文献2中，对基本形状依次重叠复制并显示，按照复制顺序连结基本形状来定义一个新的轮廓形状。

此外，也存在以下技术：在生成复杂的加工形状的情况下，通过依次选择多个基本形状彼此的交点间的线段来生成加工形状的轮廓。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4–162107号公报；

专利文献2：日本特开平2–108104号公报。

发明内容

发明要解决的课题

像这样，在组合基本形状来定义加工形状的轮廓的情况下，由于设定基本形状的参数或者由于连结基本形状来生成加工形状的轮廓，操作顺序非常地复杂且多。

此外，在依次选择基本形状的线段来生成加工形状的轮廓的情况下，操作顺序仍然费解且繁杂。例如，在需要的线段的一部分未被选择的情况下，轮廓线不闭合，因此，不能生成加工形状。此外，在按照加工顺序来选择基本形状的线段的情况下，需要意识到对象物的加工顺序来进行轮廓生成作业。

当像这样使操作顺序复杂化时，为了得到期望的加工形状要花费时间。此外，产生操作顺序根据操作者也不同的情况，操作者为了在短时间内生成加工形状的轮廓，需要熟练操作数值控制装置。

于是，本发明是为了解决上述问题点而完成的，因此，提供操作顺序简单且能够在短时间内生成加工形状的轮廓的数值控制系统和数值控制数据生成方法。

用于解决课题的方案

按照本发明的实施方式的数值控制系统，用于将加工对象加工为期望的形状的加工装置，其中，具备：存储部，存储多个基本形状；显示部，对多个基本形状中的被操作者选择的多个选择形状进行显示；以及运算部，在多个选择形状重复的情况下，将被该多个选择形状的轮廓线的交点间的线段包围的各区域作为单位形状提取，将多个单位形状中的被操作者选择的多个选择单位形状组合，由此，生成期望的形状的轮廓。

附图说明

图1是示出按照第一实施方式的数值控制系统1的结构的框图以及示出数值控制系统1的功能的概略的概念图。

图2是示出生成加工形状的轮廓时的数值控制系统1的工作的流程图。

图3是示出在生成加工形状的轮廓时显示于数值控制系统1的显示器70的画面的图。

图4是示出在生成加工形状的轮廓时显示于数值控制系统1的显示器70的画面的图。

图5是示出在生成加工形状的轮廓时显示于数值控制系统1的显示器70的画面的图。

图6是示出在生成加工形状的轮廓时显示于数值控制系统1的显示器70的画面的图。

图7是示出在生成加工形状的轮廓时显示于数值控制系统1的显示器70的画面的图。

图8是示出在生成加工形状的轮廓时显示于数值控制系统1的显示器70的画面的图。

图9是示出在生成加工形状的轮廓时显示于数值控制系统1的显示器70的画面的图。

图10是示出按照第二实施方式的数值控制系统1的结构的框图以及示出第二实施方式的数值控制系统1的功能的概略的概念图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本实施方式并不限定本发明。

（第一实施方式）

用于将加工对象加工为期望的形状的机床等的数值控制系统1使用CAD/CAM（Computer Aided Design（计算机辅助设计）/Computer Aided Manufacturing（计算机辅助制造））来定义加工形状的轮廓（图形信息）和工具的路线（加工信息），将该图形信息和该加工信息变换为数值控制系统能执行的加工程序。

图1（A）是示出按照本发明的第一实施方式的数值控制系统1的结构的框图。图1（B）是示出数值控制系统1的功能的概略的概念图。

如图1（A）所示，数值控制系统1具备：作为运算部的CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）10、作为存储部的系统存储器20、工作存储器30、存储存储器（storage memory）40、作为操作部的键输入部（key input unit，键输入单元）60、以及作为显示部的显示器70。

系统存储器20例如为ROM（Read Only Memory，只读存储器），储存有对数值控制系统1整体进行控制的系统程序和对话型自动编程用的系统程序等。工作存储器30例如为RAM（Random Access Memory，随机存取存储器），其为加工程序和数据的加载区域、在加工程序执行时的作业区域，临时储存加工程序和数据等。存储存储器40例如为HDD（Hard Disc Drive，硬盘驱动器）或SSD（Solid State Drive，固态启动器），储存有通过对话型自动编程而被变换的加工程序和在形成加工形状的轮廓时使用的基本形状等。再有，系统存储器20也可以由HDD构成。

键输入部（key input unit）60例如为键盘，操作者通过操作来将信息输入到数值控制系统1内。

显示器70例如可以为CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）、液晶显示装置等。显示器70也可以是触摸面板式显示装置。在该情况下，显示器70也兼备操作部的功能，因此，不一定需要设置键输入部60。再有，数值控制系统1还具备伺服控制单元，但是，由于伺服控制单元与本实施方式没有直接关系，所以，省略其图示和说明。

如图1（B）所示，数值控制系统1具有对话式自动编程功能、加工程序变换功能（CAM（Computer Aided Manufacturing））、数值控制处理功能等功能。对话式自动编程功能为生成图形信息和加工信息的功能。加工程序变换功能为将图形信息和加工信息变换为数值控制系统能执行的加工程序的功能。数值控制处理功能为基于加工程序来驱动加工装置的处理。利用这些功能，数值控制系统1能够将对象物加工为期望的形状。

图2是示出生成加工形状的轮廓时的数值控制系统1的工作的流程图。图3~图9是示出在生成加工形状的轮廓时显示于数值控制系统1的显示器70的画面的图。参照图2~图9，对生成加工形状的轮廓时的数值控制系统1的工作进行说明。

首先，操作者从储存在存储存储器40中的多个基本形状中选择为了生成加工形状的轮廓所需要的基本形状（S10）。此时，显示器70显示储存在存储存储器40中的多个基本形状或与这些基本形状对应的符号。操作者通过操作键输入部60来选择显示于显示器70的基本形状或符号。

例如，如图3所示，基本形状B1~B6以能选择的方式被显示在显示器70上。操作者对键输入部60进行操作，在要选择的基本形状所对应的框71中填入勾选记号。由此，能够从基本形状B1~B6中选择为了生成加工形状所需要的基本形状。“B1”~“B6”作为标识符被赋予给各基本形状。标识符“B1”~“B6”只要是能够区别基本形状的符号即可，并不限定于这些。

再有，基本形状被预先制作并注册到存储存储器40中也可。或者，操作者在生成加工形状的轮廓时描绘基本形状也可。基本形状例如为直线、曲线、圆、椭圆、四边形、孔等任意的图形。

当选择基本形状时，显示器70显示储存在存储存储器40中的多个基本形状中的被操作者选择的基本形状（以下，也称为选择形状）（S20）。例如，当选择基本形状B3时，如图4所示那样，基本形状B3被显示于显示器70。在进一步选择其它的基本形状的情况下，操作者只要通过操作键操作部60来向步骤S10的选择画面返回并再次重新选择基本形状即可。此外，在不需要显示于显示器70的选择形状的任一个的情况下，在步骤S20中，操作者操作键操作部60来删除或取消不需要的选择形状。像这样，操作者一边观察显示器70一边对键操作部60进行操作，由此，对基本形状进行取舍选择来决定加工形状的生成所需要的选择形状。在本实施方式中，例如，如图5所示，选择2个圆形状B1，选择2个四边形形状B3。此时，在显示器70上未决定基本形状B1、B3的位置、大小和倾斜度。在显示器70为触摸面板式的情况下，操作者能够通过仅对显示于显示器70的基本形状本身进行触摸来选择该基本形状。

再有，为了方便将被选择的2个基本形状B1称为B1a、B1b，为了方便将被选择的2个基本形状B3称为B3a、B3b。

当操作者对键操作部60进行操作来将基本形状B1a、B1b、B3a、B3b决定为选择形状时，接着，决定多个选择形状B1a、B1b、B3a、B3b的位置、大小、倾斜度等参数（S30）。操作者使用键操作部60来输入各选择形状的参数的数值。例如，如图6所示，操作者通过输入坐标（x, y）、大小（直径、对角线的长度等）和倾斜角度来决定选择形状的位置、大小和倾斜度。

操作者也可以使用键操作部60来使任一个选择形状为活动状态，并且，决定该活动状态的选择形状的位置、大小和倾斜度。例如，在鼠标等定点设备附属于键操作部60的情况下，操作者也可以使用该定点设备来变更各选择形状B1a、B1b、B3a、B3b的位置、大小和倾斜度。

进而，在显示器70为触摸面板式的情况下，操作者也可以通过触摸面板中的操作来决定选择形状的位置、大小和倾斜度。

当决定了全部的选择形状的位置、大小和倾斜度时，操作者使用键操作部60来固定选择形状B1a、B1b、B3a、B3b的位置、大小和倾斜度等参数。由此，例如，如图7所示那样决定选择形状B1a、B1b、B3a、B3b。

当选择形状的参数被固定时，CPU10将由重复的多个选择形状B1a、B1b、B3a、B3b的轮廓线的交点间的线段所包围的各区域提取为单位形状（S40）。例如，如图8所示，在选择形状B1a和B3a的交点C1与C2之间存在线段L1和L2。然后，将被线段L1和L2包围的区域A1提取为单位形状。区域A1是能由选择形状B1a、B1b、B3a、B3b划分的最小的区域（面）。即，在区域A1内不包括选择形状B1a、B1b、B3a、B3b的线段，区域A1不能再分割。区域A1为被线段L1、L2包围的二维的面。

当除了交点C1、C2之外还考虑选择形状B3a和B3b的交点C3、C6以及选择形状B3b和b1b的交点C4、C5时，将被交点C2与C3之间的线段L3、交点C1与C6之间的线段L4、交点C3与C4之间的线段L5、交点C5与C6之间的线段L6、以及交点C4与C5之间的线段（圆弧）L7包围的区域A2也提取为单位形状。同样地，将被选择形状B1a、B1b、B3a、B3b的轮廓线的交点间的线段包围的各区域A3~A17提取为单位形状。以下，将区域A1~A17称为单位形状A1~A17。

单位形状A2~A17分别与单位形状A1相同地，为能由选择形状B1a、B1b、B3a、B3b划分的最小的区域。即，在各单位形状A2~A17内不包括选择形状B1a、B1b、B3a、B3b的线段，各单位形状A2~A17分别不能再分割。此外，单位形状A2~A17分别为二维的面。

在选择形状仅仅是单一的情况或多个选择形状不重复的情况下，当然不需要步骤S40的工作。在该情况下，操作者只要针对单一的选择形状或各选择形状如在后面叙述那样选择加工起点和加工方向即可。

“A1”~“A17”作为标识符的一个例子，通过CPU10赋予给各单位形状。标识符“A1”~“A17”只要为能够区别单位形状的符号即可，并不限定于这些。

如图8所示，CPU10以能够任意地选择单位形状A1~A17的方式使单位形状选择表显示于显示器70。操作者通过选择一个或多个标识符“A1”~“A17”来选择与该标识符对应的单位形状A1~A17（S50）。例如，操作者在要选择的单位形状A1~A17所对应的框72中填入勾选记号。在本实施方式中，如图8所示那样选择单位形状A1、A2、A4、A6、A11、A12和A14。

CPU10变更被选择的单位形状（以下，也称为选择单位形状）A1、A2、A4、A6、A11、A12和A14的颜色或阴影线。由此，操作者能够容易地识别选择单位形状。

接着，CPU10通过组合多个选择单位形状A1、A2、A4、A6、A11、A12和A14来生成期望的形状的轮廓（S60）。更详细地，CPU10擦除在选择单位形状A1、A2、A4、A6、A11、A12和A14的每一个之间共有的线段，使多个选择单位形状A1、A2、A4、A6、A11、A12和A14成为单一的闭合轮廓。例如，如图8所示，在选择单位形状A1与A2之间存在线段L1。在选择单位形状A2与A11之间存在线段L3。在选择单位形状A2与A14之间存在线段L4。在选择单位形状A2与A4之间存在线段L5。CPU10擦除处于这样的选择单位形状A1、A2、A4、A6、A11、A12和A14彼此之间的线段L1、L3~L5、L8~L10，连接选择单位形状A1、A2、A4、A6、A11、A12和A14。由此，生成1个轮廓。

进而，CPU10擦除不属于选择单位形状的边的不需要的线段（S70）。即，CPU10擦除仅属于非选择的单位形状的线段。由此，如图9所示那样，得到具有单一的闭合的轮廓的加工形状100。

接着，CPU10按照操作者的选择来决定加工起点和加工方向（S80）。例如，操作者对键输入部60进行操作来将加工形状100的任一个点Sp指定为加工的开始点。进而，操作者通过指定加工形状100的其它点Dp来指定加工方向。例如，朝向接着加工起点Sp被指定的点Dp的方向（图9的箭头的方向）为加工方向。由此，决定了加工形状100的轮廓、加工起点和加工方向。即，决定了上述图形信息和加工信息。

之后，数值控制系统1使用CAD/CAM等自动编程语言来将图形信息和加工信息变换为数值控制系统能执行的形式的加工程序（S90）。机床能够通过按照该加工程序来加工对象物而将该对象物加工为期望的形状（S100）。

像这样，本实施方式的数值控制系统1将被多个基本形状的轮廓线的交点间的线段包围的最小区域提取为单位形状，组合所选择的单位形状，由此，生成加工形状的轮廓。即，在基本形状的选择和参数的设定之后，操作者如参照图8进行说明的那样能够仅通过选择在二维的面显示的单位形状来生成期望的加工形状。因此，操作者既不需要选择多个基本形状的线段，并且，也不需要考虑线段或基本形状的选择顺序。其结果是，关于本实施方式的数值控制系统1，操作顺序简单，也不需要熟练的技术，并且，能够在短时间内生成加工形状的轮廓。

再有，如上所述，在数值控制系统1具备定点设备的情况下，在基本形状的选择和单位区域的选择等中，操作者能够仅通过用定点设备点击基本形状或单位区域来简单且流畅地进行选择。即，通过使用定点设备，从而不需要赋予给各基本形状或单位区域的标识符的显示。

此外，还能够用定点设备简单地变更选择形状的位置、大小、倾斜度。例如，操作者能够通过用定点设备对选择形状进行拖曳来使其移动。操作者能够通过用定点设备对选择形状的一端进行拖曳来变更选择形状的大小、倾斜度。

此外，在显示器70为触摸面板式显示装置的情况下，在基本形状的选择和单位区域的选择等中，操作者能够仅通过在显示器70中触摸基本形状或单位区域来简单且流畅地进行选择。此外，通过使用触摸面板式显示装置，从而也不需要赋予给各基本形状或单位区域的标识符的显示。

也能够通过显示器70简单地变更选择形状的位置、大小、倾斜度。例如，操作者能够通过在显示器70上拖曳选择形状来使其移动。操作者能够通过保持使2根手指与显示器70接触的状态并张开该2根手指或并拢该2根手指（夹动作）来变更选择形状的大小。操作者能够通过保持使2根手指与显示器70接触的状态并使所述2根手指旋转来变更选择形状的倾斜度。

（第二实施方式）

图10（A）是示出按照本发明的第二实施方式的数值控制系统1的结构的框图。图10（B）是示出第二实施方式的数值控制系统1的功能的概略的概念图。

在第二实施方式中，数值控制系统1具备数值控制装置11和与该数值控制装置11分离的远程操作部12。远程操作部12具备CPU10、系统存储器20、工作存储器30、存储存储器40、键输入部60、以及显示器70，以能与数值控制装置11通信的方式被连接。

远程操作部12例如为个人计算机或平板终端，执行第一实施方式中的对话式自动编程功能（图形信息和加工信息的生成）。远程操作部12为了基本形状或单位形状的选择而被使用，生成图形信息和加工信息。图形信息和加工信息的生成手法可以与第一实施方式的手法相同。远程操作部12在加工形状的生成之后向数值控制装置11发送该加工形状。

数值控制装置11从远程操作部12接收图形信息和加工信息，执行加工程序变换和数值控制处理。像这样，在第二实施方式中，远程操作部12具有对话式自动编程功能，数值控制装置11具有CAM功能。

代替地，远程操作部12也可以具有CAM功能。在该情况下，只要远程操作部12将图形信息和加工信息变换为加工程序并向数值控制装置11发送加工程序即可。

关于使数值控制装置11和远程操作部12的哪一个具有CAM功能，只要根据数值控制总管11和远程操作部12的每一个的CPU（系统）的处理能力和负荷来决定即可。例如，既可以使数值控制装置11和远程操作部12中的处理能力大的一方具有CAM功能。或者，也可以使数值控制装置11和远程操作部12中的负担少的一方具有CAM功能。

根据第二实施方式，操作者能够在离开数值控制装置11的位置操作远程操作部12来制作图形信息和加工信息。通常，在数值控制装置（加工装置）11的附近，实际进行对象物的加工，因此，环境不太好，并且，操作者使用手套的情况较多。因此，不优选长时间操作数值控制装置11的键输入部60，此外，难以通过手套来操作键输入部60。特别地，在触摸面板式的显示器70中进行操作的情况下，存在不能通过手套来操作的情况。

与此相对地，根据第二实施方式，操作者能够通过操作与数值控制装置11分离的远程操作部12来制作图形信息和加工信息。因此，操作者例如能够在离开数值控制装置11的办公室中制作图形信息和加工信息。在该情况下，环境比较良好，也不需要手套。因此，远程操作部12的操作是容易的。由于不需要手套，所以，即使远程操作部12为触摸面板式的平板终端也没有问题。操作者能够通过上述夹动作来简单地变更选择形状的参数。

进而，能够通过无线将制作后的图形信息和加工信息从远程操作部12向数值控制装置11发送。数值控制装置11也可以将接收到图形信息和加工信息作为触发来立刻执行加工程序变换。由此，在图形信息和加工信息的制作后，在操作者到达数值控制装置11之前，数值控制装置11能够准备加工程序。其结果是，操作者能够在到达数值控制装置11的立刻开始数值控制处理。

对本发明的若干个实施方式进行了说明，但是，这些实施方式是作为例子而出示的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够通过其它的各种方式来实施，并且，能够在不偏离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形与被包括在发明的范围或主旨内相同地被包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

附图标记的说明

1…数值控制系统、10…CPU、20…系统存储器、30…工作存储器、40…存储存储器、60…键输入部、70…显示器、11…数值控制装置、12…远程操作部。