JP2003533810A - 機械加工データの直接転送を用いた工作機械の制御方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 生成システム（２０４）からサーボ駆動機械装置の制御に用いるための制御システム（２０５）へ移動経路データ（３１０）を直接転送するための方法及びシステム。例えば、原材料を機械加工するための工作機械及びコンピュータ支援設計ソフトウェアパッケージ（３０１）を含むデータ生成システム。工作機械の工具部材を指向させるための工具経路は、ＣＡＤソフトウェア（３０２）のオペレーションインターフェースを介して、ＣＡＤソフトウェアによって開かれている設計ファイルから抽出される。これに代わって、設計ファイルは最終製品の幾何学的形状ではなく、移動経路を指定するのに使用されることが可能である。ＣＡＤインタープリタアプリケーションは設計ファイルから移動経路データを抽出し、データを工作機械制御のための別の形式または中間形式に翻訳する必要をなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明は、ロボット工作機械または他のサーボ駆動される機械装置（サーボ駆
動機械装置）と該サーボ駆動機械装置の制御用データを提供するためのシステム
とのデジタル・インターフェースの分野に関する。本発明は、更に、ッ製造され
るべき部品を定義する仕様に従って材料の初期片の粗加工および／または仕上げ
加工を行なう、数値制御またはコンピュータ制御工作機械により、適切な材料か
ら装置部品を機械加工する分野に関連する。より詳細には、本発明は、製造され
るべき部品を定義する機械加工データをＣＡＤ／ＣＡＭアプリケーションから機
械コントローラへ直接転送することにより、そのような工作機械の動作を制御す
るための新しいパラダイムに関する。

【０００１】 （本発明の背景） 近代産業においては、サーボモータによって駆動される可動部品を備えた多く
の機械が存在する。これらの機械としては工業用ロボット、座標式測定機、工作
機械などがある。本願においては、これらの機械群を概して「サーボ駆動機械装
置」と呼ぶ。

【０００２】 通常、マスターシステムは、サーボコントローラにデータを供給し、次に、該
サーボコントローラはサーボモータを制御して、サーボ駆動機械装置の構成要素
を適切に操作し動作させる。工作機械は、本発明が特に関連するサーボ作動機械
の顕著な例である。

【０００３】 最初に開発された機械、または限定的な方式で製造された機械の場合、それら
の機械に特有の部品は適切な材料からなる特注品でなければならない。これは、
一般に「機械加工」によって行なわれる。機械加工プロセスにおいては、所望の
部品を製造するために必要に応じて、１片または１ストックの材料に対して機械
的切断、研磨、穿孔および仕上げが行なわれる。以下において、原料を特定の部
品に変形するために使用される機械を「工作機械」と呼ぶ。現代の工作機械は、
正確さを要する仕様に従って部品を製造するために高度に精巧かつ正確に制御さ
れる。そのような現代の工作機械の大部分は、製造されるべき部品を定義する正
確な数値指示を処理するコンピュータによって制御される。

【０００４】 最初の数値制御工作機械は１９５２年に製作された３軸線フライス盤であった
。所望の一部分を機械加工するための３軸線系におけるフライスヘッドの動きを
指定するために数値を使用した。しかしながら、機械加工の進行とともに、仕様
番号に従って、工作機械を手動で機械的に設定していた。その後電子技術が進歩
するにつれ、「数値制御」工作機械は、機械加工プロセスを自動化するために益
々精巧な電子技術を取り入れてきた。今日、数値制御工作機械はコンピュータプ
ロセッサおよび電子記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）を備えている。したがって
、今日の工作機械はコンピュータによって制御されており、「コンピュータ数値
制御機械」と呼ばれる。

【０００５】 初期のコンピュータ制御機械は穿孔テープから入力を受け取っていた。これら
のテープ上に記録された指示は、入出力（「Ｉ／Ｏ」）コマンド（例えば、スピ
ンドルまたはクーラントのオン／オフ、デフォルトのフィードレートおよびスピ
ードなど）および動作コマンド（例えば、線形または円形方式における、あるｘ
ｙｚ位置への移動）の双方であった。これらの指示が書き出された言語はＭ＆Ｇ
コードと呼ばれて来た。Ｍ＆Ｇコードはパーソナルコンピュータ用アセンブリ言
語と類似しているものとして考えることが可能である。Ｍ＆Ｇコードは、工作機
械用プログラミングの最低レベルであり、一般に、構造または型にかかわらず、
すべての工作機械によって許容される。最初のＮ／Ｃ機械が約５０年前に創られ
たが、依然小さな変更のみで同じこのＭ＆Ｇコード言語を使用して、工作機械を
プログラムしている。

【０００６】 過去５０年にわたって、多くの企業が、理想的工作機械コントローラを造るこ
とを試みた。これらのコントローラはカスタムハードウェアコンポーネントと高
度に特定化された一種のオペレーティングシステムとからなる。これらのうちの
多くは専用の閉システムであった。これらの制御システムのハードウェア用オー
プンアーキテクチャの実現の兆しが見えている一方で、今日の工作機械は大部分
において、数十年古い技術を使用している。工作機械ハードウェアコントローラ
技術に関して専用制御が維持される場合には、単にＭ＆Ｇコード環境によって機
械のプログラミングを行なうことが可能である。

【０００７】 Ｍ＆Ｇコードは、単一のファイルまたはプログラム内において、ワード、すな
わち個々のコマンドと、ブロック、すなわちラインを使用する。１ライン上のコ
マンドはすべて読み込まれ、すべて同時に実行される。Ｍ＆Ｇプログラムを作成
するために、すべての工具経路（ツールパス）のための幾何学的形状をすべて計
算することが必要である。前記幾何学的形状としては、例えば、所望の部品を機
械加工する間に工作機械の工具先端が通過する線分および弧線などがある。この
幾何学的形状から、動作および入出力コマンドが計算される。その後、これらの
コマンドはＭ＆Ｇコードで書き込まれなければならない。また、該コードはコン
トローラに入力されなければならない。元来は、Ｍ＆Ｇコードを手動でコントロ
ーラに入力するか、またはＭ＆Ｇコードをマイラーまたは紙テープへパンチして
、その後、そのマイラーまたは紙テープをコントローラの読取り装置に送り込む
必要があった。今日でさえ、複雑な部品を機械加工するためのＭ＆Ｇプログラム
を書くのは、長く退屈な作業である。

【０００８】 ５０年代の終わりおよび６０年代の初期において、多くの新しく、より柔軟な
プログラム言語が出現した。アプト（Ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ Ｐｒｏｇｒ
ａｍｍｅｄ Ｔｏｏｌｓ「ＡＰＴ」）はこれらの新しい言語の最初のもののうち
の１つであった。技術者は、ＡＰＴを使用して、工作機械の幾何学的形状、工具
先端の幾何学的形状、および工作機械のＩ／Ｏを制御する機械加工のパラメータ
を定義する。しかしながら、利用可能な機械システムが専用的であり、それぞれ
異なる性質のものであるために、ＡＰＴを使用して作成されたコマンドは、結局
、より基本的なＭ＆Ｇコードに翻訳されなければならない。ＡＰＴアプリケーシ
ョンは、ＡＰＴプログラム中のコマンドに基づいたカッターロケーション（工具
軌跡；「ＣＬ」）ファイルを生成するために計算を行なう。ＣＬファイルは、機
械加工プロセスの間に工作機械の工具先端が通過しなければならない経路の幾何
学的形状を含むアスキーファイルである。その後、このＣＬファイルは後処理プ
ログラムと呼ばれるプログラムを使用して、Ｍ＆Ｇコードに翻訳される。

【０００９】 ６０年代および７０年代において、コンピュータがそれほど高価ではなく、よ
り高性能になるに従って、機械設計をコンピュータ利用設計（「ＣＡＤ」）プロ
グラムを使用して行うことが多くなってきた。コンピューター利用製造（「ＣＡ
Ｍ」）プログラムは、ユーザーが、ＣＡＤプログラムに定義された幾何学的形状
を使用して、工作機械をプログラムするための工具経路を立案することを可能に
する。本願では、ＣＡＤ、ＣＡＭおよびＣＡＤ／ＣＡＭプログラムは、一般に「
設計アプリケーション」と呼ばれる汎用クラスのソフトウェアパッケージに属す
るものと見なす。ＣＡＭアプリケーションによって定義された工具経路は、ＣＬ
またはＡＰＴファイルの形式でインポートされる。前記ＣＬまたはＡＰＴファイ
ルは、機械コントローラに転送される前に、Ｍ＆Ｇコードに依然翻訳されなけれ
ばならない。これは使用に際し、今日でも標準的に実施されている。

【００１０】 ＣＡＤ／ＣＡＭアプリケーションを使用して工作機械をプログラムする典型的
な工程を図１に例示する。図１に示したように、ＣＡＤ／ＣＡＭアプリケーショ
ンはワークステーション（１００）上で実行される。ＣＡＤ／ＣＡＭアプリケー
ションを使用して、工作機械および製造されるべき部品の双方の幾何学的形状を
指定するＣＡＤ／ＣＡＭファイル（１０１）を作成する。本願では、ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭまたは同様のソフトウェアパッケージによって作成された設計情報を含むフ
ァイル（１０１）ファイルなどのファイルを概して「設計ファイル」と呼ぶ。

【００１１】 次に、ＣＡＤ／ＣＡＭアプリケーション、または恐らく別個のアプリケーショ
ンは、ＣＡＤ／ＣＡＭファイルを用いて、機械加工プロセス全体にわたる工作機
械チップ用のカッターロケーションデータを計算し、ＣＬファイル（１０２）を
作成する。ＣＬファイル（１０２）はアスキーファイルである。その後、ＣＬフ
ァイル（１０２）をＭ＆Ｇコード（１０３）に翻訳することが可能である。その
Ｍ＆Ｇコード（１０３）もアスキーファイルである。ＣＬファイル（１０２）か
らＭ＆Ｇコード（１０３）への翻訳は、一般にポストプロセッサーによって行な
われる。その後、Ｍ＆Ｇコード（１０３）は工作機械コントローラ（１０４）に
送信され、工作機械コントローラ（１０４）は前記コードを用いて、特定の部品
を機械加工する工程全体にわたって工作機械（図示せず）を制御する。

【００１２】 ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアからのＣＬファイル（１０２）のエクスポートを
初めとして、各ＣＬファイルは、親ＣＡＤ／ＣＡＭファイル（１０１）に対して
一方向的に関連付けられている。したがって、親ＣＡＤ／ＣＡＭファイル（１０
１）への任意の変更はインポートされたＣＬファイル（１０２）には反映されず
、新しい「子」アスキーＣＬファイル（１０２）の生成を必要として、変更は常
に親から子へ流れるであろう。同様に、Ｍ＆Ｇコードファイルを準備する機械工
による子ファイル（１０２）の変更は、恐らく、親設計ファイル（１０１）の変
更または修正を果たさなかった。

【００１３】 設計が進行するとともに、このようなデータの一方向的な流れは、全ての関連
ファイルの流れを維持したり、旧ファイルを削除する作業において非常に問題と
なる。従って、当業界において、変更を容易にする工作機械の制御、工作機械コ
ントローラに供給される制御ファイルの更新および管理をより良好に行なうため
の方法およびシステムが必要とされている。

【００１４】 工作機械コントローラ同士の間において、「標準」Ｍ＆Ｇコードであるにもか
かわらず、ばらつきの問題が生じる。実際には、Ｍ＆Ｇコードは工作機械間にお
いて一貫していない。Ｍ＆Ｇコードを標準化するための努力はなされたが、まだ
成功していない。この問題は、Ｍ＆Ｇ規格が、一部の改良型プロセス工作機械が
利用可能とした機能の多くを実施するための柔軟性を有していないという事実か
ら主に生じる。これらの改良型工作機械の製造者は、コードアーキテクチャ上に
新しい機械加工技術を強要するための独自の新しいコマンドを使用して、既存の
規格を拡張してきた。そうでなければこれらの技術をサポートすることは不可能
であった。

【００１５】 例えば、多くの現代の工作機械コントローラが、真の非一様有理Ｂスプライン
曲線（「ＮＵＲＢＳ」）を機械加工するように工作機械に命令することが可能で
ある。これらのコントローラは、たとえそれがＭ＆Ｇコード規格の一部でなくて
も、ＮＵＲＢＳ用コードとして非標準Ｍ＆Ｇコードを認識する。

【００１６】 その結果、標準Ｍ＆Ｇコードに基づくことを意味する場合でさえ、現在、機械
製造者および型ごとにプログラミングインターフェースおよび言語が異なってい
る。

【００１７】 従って、当業界において、異なる構造および型の工作機械間の一貫しないＭ＆
Ｇコード形式の問題を回避する方法およびシステムが必要とされている。 ＣＬファイルおよびＭ＆Ｇコードにおいて、幾何学的形状を製造するために、
切削工具の先端が通過する幾何学的形状が一連の点として表わされる。これらの
点は、切削工具の経路を定義する。この経路は、直線分および円形または螺旋形
の弧線で構成される。線形でも円形でもない経路は、不連続な点または小さな線
分によって近似される。消費材製品において、彫刻された表面および自由形表面
は益々使用される。ＣＡＤベンダーは、複雑な曲線、表面および立体をモデル化
するために、ソフトウェアにおいて大きな進歩を遂げた。しかし、それらを製造
するために使用される工具および技術は数十年間使用されてきたものと同じもの
である。

【００１８】 複雑な表面は、ＣＡＤプログラムの内部では単一の方程式によって表わされ得
る。しかしながら、工作機械コントローラに供給される指示においては、そのよ
うな表面が、必要精度を得るために、何千もの線分として表わされる必要があり
得る。図１に図示した従来のデータの流れの使用いて、この精度における損失を
回避する方法はない。

【００１９】 上述したように、ＮＵＲＢＳのような複雑な経路を扱う性能を有する非常に高
価な工作機械コントローラがいくつか存在する。これにより、そのような工作機
械が、複雑な表面を直線補間によるよりもより速くかつ滑らかに製造することを
可能にする。工作機械コントローラに所望のＮＵＲＢＳ用の仕様を伝達する際に
問題がある。工作機械コントローラと通信するために、（恐らく各曲線のために
単一の方程式を使用する）ＣＡＤ／ＣＡＭ設計ファイル中で指定されたＮＵＲＢ
Ｓを、Ｍ＆Ｇコードによって使用される線分幾何形状に翻訳しなければならない
。その後、工作機械コントローラは、Ｍ＆Ｇコードの線分指示を、（恐らく一連
の点によってＮＵＲＢＳ曲線を書き込むことにより指定される）工作機械によっ
て使用されるＮＵＲＢＳコマンドに翻訳することもある。このようにＮＵＲＢＳ
を線分へ変換し、その後、真のＮＵＲＢＳ表示へ戻すことにより、ＮＵＲＢＳを
定義する際に精度の不要な損失を生じる。

【００２０】 従って、当業において、線分ベースのＭ＆Ｇコードの介在による改良型工作機
械コントローラによって使用される可能な異なるＮＵＲＢＳ表示に対してＣＡＤ
／ＣＡＭアプリケーションによって作成された１つのＮＵＲＢＳ表示を送信する
ことに関連した精度の不必要な損失を回避するシステムおよび方法がより必要と
されている。

【００２１】 （発明の概要） 本発明の目的は、上記に記載した要望およびその他の要望を満たすことにある
。特に、本発明の目的は、ＣＡＤ／ＣＡＭまたは他の設計アプリケーションで生
成されたデータに基づいて特定の部品を機械加工するために工作機械コントロー
ラをプログラムする、改善されたシステムおよび方法を提供することにある。本
発明のさらなる目的は、親設計ファイル中の部品設計の改版を反映する、一連の
子ファイルの管理に関連した問題を回避する工作機械コントローラをプログラム
するシステムおよび方法を提供することにある。

【００２２】 本発明の別のさらなる目的は、異なる工作機械の構造および型において使用さ
れるＭ＆Ｇコードの様々な形式における改良型コマンドのばらつきによって生じ
る問題を回避する工作機械コントローラをプログラムするシステムおよび方法を
提供することにある。また、本発明のさらなる目的は、ＮＵＲＢＳのような曲線
を指定する際に、例えばＭ＆Ｇコードの中で使用される直線セグメントの近似に
よる、それらの曲線の翻訳表示に関連する精度の不必要な損失を回避する工作機
械コントローラをプログラムするシステムおよび方法を提供することにある。

【００２３】 本発明の付加的な目的、利点および新規な特長については、これらの資料を読
むかまたは本発明を実行することにより当業者が理解または習得し得る詳細な説
明に述べる。本発明の目的および利点は、添付の特許請求の範囲に示された手段
によって達成され得る。

【００２４】 要約すると、本発明は、従来のＣＡＤワークステーションの概念的な統合化お
よび工作機械コントローラを提供する。該工作機械コントローラは、好ましくは
、２つのプロセッサ、または各々プロセッサを備える２台のコンピュータを有す
る。第１のプロセッサは、設計ファイルを生成、再検討（レビュー）、または修
正するために使用可能である設計アプリケーション、すなわちＣＡＤ、ＣＡＤ／
ＣＡＭ、または同様のソフトウェアパッケージを実行する。第２のプロセッサは
、工作機械の制御のために必要なソフトウェアを実行する。

【００２５】 工作機械の制御は、第２のプロセッサ上で実行されるソフトウェアにより、完
全に行なわれ得る。いくつかのアプリケーションまたはオブジェクトを含み得る
、このソフトウェアは、一般に「動作制御ソフトウェア」と呼ばれる。工作機械
コントローラの一部として、付加的なハードウェアアーキテクチャは要求されな
い。

【００２６】 移動経路データは、工作機械の少なくとも１つの工具ヘッド（ツールヘッド）
が所望の製品を製造するために移動されなければならない少なくとも１つの経路
を指定する。設計アプリケーション、例えばＣＡＤ／ＣＡＭパッケージのアプリ
ケーション・プログラム・インターフェース（ＡＰＩ）が公開されていて利用可
能な場合、移動経路データを設計ファイルから直接抽出することが可能である。
次に、動作制御ソフトウェアは、その工具経路データを使用して、工作機械を駆
動し、特定の製品を製造することが可能である。

【００２７】 設計アプリケーションのＡＰＩが利用不可能な場合には、設計アプリケーショ
ン、例えばＣＡＤ／ＣＡＭパッケージは、動作制御ソフトウェアに対する移動経
路データを直接機械加工動作制御ソフトウェア（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍａｃｈｉｎｉ
ｎｇ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ）のＡＰＩセットに渡
し得る。その後、動作制御ソフトウェアは、工作機械を駆動し、かつ特定の製品
を製造するために工具経路データを使用することが可能である。

【００２８】 好ましくは、移動経路データは、任意の工具経路における少なくとも１つの工
作機械の工具ヘッドの位置および向きと、任意の工具経路における任意の点とを
指定するＣ＋＋動作オブジェクトの形式で渡される。好ましくは、動作オブジェ
クトは３つの他のオブジェクト、すなわち、サーボ駆動機械装置要素の制御用の
フィードレートおよびスピードレートを決定する速度オグジェクト、それらの移
動経路における速度の推移を制御するための速度プロフィールジェネレータオブ
ジェクト、および各移動経路を定義する情報を含む経路オブジェクトを含む。

【００２９】 ＣＡＤシステムから抽出された移動経路データは、通常はデカルト座標系に存
在するであろう。従って、動作制御ソフトウェアは、デカルト工具経路データを
適切な基準フレームに翻訳する。サーボコントローラアプリケーションは、その
基準フレームから工作機械のサーボモータを駆動するためのサーボ制御信号を生
成することが可能である。

【００３０】 （好ましい実施の形態の詳細な説明） 添付図面は本発明を示すものであり、かつ明細書の一部である。以下の記載と
共に、それらの図面は、本発明の原理を明示し説明する。

【００３１】 本発明は、新規かつオープンなデジタル制御インターフェース用ソフトウェア
・アーキテクチャを提供する。当業者によって認識されるように、この新しいイ
ンターフェースアーキテクチャは、制御システムと接続されるサーボ制御される
機械に制御データが送信されるすべてのシステムで利用することが可能である。

【００３２】 本発明のデジタル制御インターフェースおよび付随する原理の好ましい応用例
としては、所定仕様に従って機械部品を製造するための工作機械の工作機械コン
トローラがある。例えば、本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭパッケージのような既存の
設計アプリケーションおよび工作機械コントローラの能力を利用して、ＣＡＤに
よって生成された部品の設計図を、工作機械を適切に制御するのに必要な指示へ
、より直接的かつ効率的に転送することが可能な、新しいパラダイムを提供する
。本発明のプロセスは「直接機械加工（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）」
と呼ばれる。

【００３３】 直接機械加工は、ＣＬのようなアスキーファイルおよびＣＡＤ設計ファイル外
に存在するＭ＆Ｇコードファイルの必要性を排除する。より正確に言えば、工作
機械コントローラによって元のＣＡＤ設計ファイルを読み込み、そのファイルか
ら特定の製品を製造するための工作機械を制御するのに必要な関連機械加工デー
タをすべて抽出することが可能である。

【００３４】 本発明のこの特定用途の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する
。図２に示されるように、本発明による工作機械コントローラ（２００）は従来
のＣＡＤワークステーション（１００）の主要な機能のうちの一部を組込んでい
てもよい。特に、コントローラ（２００）は、ＣＡＤソフトウェアパッケージが
実行される第１のプロセッサ（２０３）を備え得る。このプロセッサ（２０５）
は、例えば、陰極線管モニター、ＬＣＤなどの表示装置（２０１）と、例えば、
キーボードおよびマウス、トラックボール、ジョイスティックなどのユーザー入
力装置（２０２）の双方に接続されている。従って、コンピュータ支援による設
計図は、別のワークステーションにおいてではなく、工作機械コントローラ（２
００）のハードウェア上で作成または修正することが可能である。

【００３５】 もちろん、工作機械コントローラ（２００）のハードウェア（２０１，２０２
）上における表示、再検討、および／または変更のために、別のＣＡＤワークス
テーションで生成された設計ファイルをプロセッサ（２０３）に送信することも
可能である。例えば、フロッピディスク上で、またはワークステーションとコン
トローラ（２００）との間における有線または無線のネットワーク接続を含む任
意の他のファイル転送手段によって、工作機械コントローラ（２００）にＣＡＤ
ファイルを転送することが可能である。

【００３６】 図２の例において、第１のプロセッサ（２０３）は、更に別のプロセッサ（２
０４）を備える演算処理装置（２０５）の一部である。一般に、第１のプロセッ
サ（２０３）はＣＡＤまたはＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアパッケージ、または他
の設計アプリケーションを実行する。一方、第２のプロセッサ（２０４）はＣＡ
Ｄソフトウェアによって生成されたデータを使用するのに必要なソフトウェアを
実行して、工作機械を制御する。

【００３７】 第２のプロセッサ（２０４）上で実行されるソフトウェアは、一般に「動作制
御ソフトウェア」と呼ばれ、工作機械を制御するための完成したシステムである
。付加的なコントローラハードウェアは必要ではない。

【００３８】 第２のプロセッサ（２０４）のソフトウェアが、工作機械と通信し、同工作機
械を制御することが可能であるように、システム・インターフェース（２０６）
が、工作機械コントローラ（２００）と工作機械（図２に図示せず）との間に備
えられる。第２のプロセッサ（２０４）とシステム・インターフェース（２０６
）との間に接続（２０７）が提供される。システム・インターフェース（２０６
）について、以下により詳細に説明する。

【００３９】 図２に示したデュアルプロセッサユニット（２００）が好ましいが、本願に記
載しているような第１または第２のプロセッサを各々備える、２台の別個のコン
ピュータユニット（例えば２台のＰＣ）でも本発明を実行することが可能である
。本発明の実施の際にＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＮＴ型プロセッサを使用する
ことが可能である。

【００４０】 直接機械加工を最良に行なうために、公知のアーキテクチャを備えたＣＡＤ／
ＣＡＭシステムおよび機械コントローラの双方を有して、それら本質的な機能を
使用可能にすることが必要である。例えば、特定の部品を機械加工するために、
製造されるべき部品の設計図から各工作機械経路、つまり移動経路データの数学
的な表示を作成しなければならない。

【００４１】 ＣＡＤまたはＣＡＤ／ＣＡＭのパッケージは、アプリケーション・プログラム
・インターフェース（ＡＰＩ）を有する。ＡＰＩはＯＳと設計アプリケーション
との間のインターフェースである。ＡＰＩは、設計アプリケーションがＯＳと通
信する方法、およびＯＳが設計アプリケーションに対して利用可能にするサービ
スを定義する。

【００４２】 工作機械を制御する動作制御ソフトウェアがそのＡＰＩを介して設計アプリケ
ーションにアクセスし、該設計アプリケーションによって開かれた設計ファイル
から工作機械に対する工具経路を抽出することが可能である場合に、直接機械加
工は最良に作動するであろう。不都合にも、従来のＣＡＤ／ＣＡＭパッケージは
、この抽出を行なうのに必要な機能性を備えた公に利用可能なＡＰＩを有してい
ないようである。しかしながら、設計アプリケーションのＡＰＩが利用可能な場
合、本発明の最良の実施は、単に設計アプリケーションのＡＰＩを介して、設計
ファイルデータから工作機械経路を直接抽出することであり得る。この抽出は、
好ましくは、第２のプロセッサ（２０４）上で実行されるソフトウェアによって
行なわれるであろう。その後、第２のプロセッサ（２０４）の機械コントローラ
ソフトウェアがこれらの工作機械経路を用いて、工作機械を制御し、特定の部品
を製造することが可能である。

【００４３】 概してそうであるように、ＣＡＤ／ＣＡＭパッケージ用のＡＰＩが利用可能で
ない場合であっても、本発明の原理は、なお直接機械加工を提供することが可能
である。この場合、ＤＭＡＣ動作制御ソフトウェアは、工具経路情報を直接機械
加工ソフトウェアへ渡すために、ＣＡＤ／ＣＡＭパッケージが呼び出し可能なＡ
ＰＩセットを提供するであろう。

【００４４】 本発明において工具経路がコントローラにどのように渡されるかを理解するた
めには、第１のプロセッサ（２０３）および第２のプロセッサ（２０４）上で実
行されるソフトウェアのアーキテクチャに関して理解することが必要である。図
３に示すように、２つの主要なアプリケーション、すなわちＣＡＤインタプリタ
（３０１）および動作コントローラ（３０５）が、本発明のデュアルプロセッサ
ーシステム上で実行される。上記の説明と同様に、かつ図３に示すように、好ま
しくは、ＣＡＤインタプリタ（３０１）は、第１のプロセッサ（２０３）上で実
行される。一方、動作コントローラ（３０５）は、好ましくは、第２のプロセッ
サ（２０４）上で実行される。

【００４５】 ＣＡＤインタプリタ（３０１）は設計アプリケーションと見なされる。ＣＡＤ
インタプリタ（３０１）は、ＣＡＤパッケージで作成された設計ファイル（３０
９）を理解でき、その設計ファイル（３０９）から、関連する機械加工情報、す
なわち設計ファイル（３０９）中にデータによって表わされる工作機械経路を抽
出することが可能である。ＣＡＤインタプリタ（３０１）は、特定の部品を製造
するために制御されるコントローラまたは工作機械に関する情報をほとんど必要
としない。しかしながら、工作機械の工具ヘッドを案内するために、動作コント
ローラ（３０５）が使用する移動経路データを提供するのはＣＡＤインタプリタ
（３０１）である。

【００４６】 以下により詳細に記載するように、動作コントローラ（３０５）は、第２のプ
ロセッサ（２０４）上で実行されるアプリケーションであり、かつ本発明の動作
制御ソフトウェアの一部である。また動作コントローラ（３０５）は、第１のプ
ロセッサ（２０３）上のＣＡＤインタプリタ（３０１）から工具経路データ（３
１０）を受信する。動作コントローラ（３０５）は、ＣＡＤインタプリタ（３０
１）からの工具経路データ（３１０）を、工作機械を適切に制御して特定の製品
を製造するために使用され得るデータに翻訳する役目を果たす。動作コントロー
ラ（３０５）は更に移動接触点（ｍｏｖｅ ｔａｎｇｅｎｃｙ）を決定する。動
作コントローラ（３０５）は、これらの作業を行なう２つのサブシステムを含ん
でいる。

【００４７】 通常はＣＡＤインタプリタ（３０１）によって提供される移動経路データ（３
１０）は、デカルト座標系において工具経路を指定する。動作コントローラ（３
０５）は、工具経路データをデカルト空間からジョイント空間（ｊｏｉｎｔ−ｓ
ｐａｃｅ）へマップするために第１動作プランナー（３０７）を実行する。ジョ
イント空間は、工具ヘッドまたは工作機械のヘッドの可能な経路を定義する座標
系である。軌道プランナー（３０８）は、ジョイント空間のデータから、特定の
経路を通って工具ヘッドまたは工作機械のヘッドを適切に移動させるのに必要な
アクチュエーター値を計算する。

【００４８】 図３に示したように、その後、アクチュエーター値は、本発明の動作制御ソフ
トウェアの更に一部であるサーボコントローラアプリケーション（３０６）に送
信される。サーボコントローラ（３０６）は、工作機械ヘッドまたは工具ヘッド
を特定の工具経路を通って移動させ、その結果、工作機械上の原材料から所望の
部品の製造するために、サーボ制御ループを実行する責任を負う。

【００４９】 好ましくは、本発明のシステムは、Ｃ＋＋コンピュータ言語を使用して書かれ
たオブジェクトを使用する。Ｃ＋＋オブジェクトは、構成要素（サブデータ構造
または変数）および該構成要素に関連する方法（オブジェクト上で呼び出すこと
が可能である関数）の両方を有し得るデータ構造である。関数は更にオブジェク
トにそのオブジェクトにおいて適切な関数を呼び出すことにより質問を「問う」
ことが可能である。「回答」は、その関数の返り値によって受信される。

【００５０】 Ｃ＋＋オブジェクトは、更に継承（ｉｎｈｅｒｉｔａｎｃｅ）および同質多形
（ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ）の特性を有している。継承とは、オブジェクトク
ラスが親クラスからの特性を継承するという能力を述べている。そのため、子（
または導出された）クラスに対して定義されたいかなる特定の構成要素または方
法はまた、親クラスの全ての構成要素、方法および特性を有するだろう。従って
、導出クラスのオブジェクトは、子クラスの構成要素または親クラスの構成要素
としてのどちらとして扱ってもよい。同質多形とは、同一の親クラスから導出さ
れる全てのクラスが、同一のインターフェースを有することを可能にし、その結
果、オブジェクトはそれらのクラスを親クラスとして外部的に扱うことが可能で
ある。しかしながら、インターフェースの関数が呼び出される場合、オブジェク
トの挙動は、オブジェクトの導出クラスに依って非常に異なり得る。

【００５１】 動作コントローラ（３０５）は、上記した特殊機能を行なう構成要素オブジェ
クト（３０７および３０８）を含んでいる。運動学オブジェクト（３０７）は、
デカルト値をジョイント値に変換する。ジョイントリストオブジェクト（３０８
）は次にジョイント値をアクチュエーター値に変換する。ジョイントリストオブ
ジェクト（３０８）は、好ましくは被制御の工作機械の各ジョイントの特定のジ
ョイント・アクチュエータオブジェクトを含んでいる。したがって、ジョイント
からアクチュエーターへの変換は、各ジョイントに対して別個のジョイントアク
チュエーターオブジェクトによって行なわれる。その後、アクチュエーター位置
および速度はソフトウェアサーボコントローラ（３０６）に渡される。動作コン
トローラ（３０５）が使用する運動学オブジェクトおよびジョイントアクチュエ
ーターオブジェクトは、実際には基本クラスから導出され、それらのオブジェク
トが表わす変換の種類（例えば、運動学のための３軸線または５軸線工作機械、
およびジョイントアクチュエーター用のギア式ねじ（ｇｅａｒｅｄ ｓｃｒｅｗ
）またはボールねじ）に基づいて異なるだろう。

【００５２】 サーボコントローラアプリケーション（３０６）は、サーボ制御ループの閉鎖
およびモータとの通信のような作業を行なうオブジェクトに対するポインタを含
んでいる。（図４＆５を参照）。動作コントローラ（３０５）でのように、サー
ボコントローラアプリケーション（３０６）は基本クラスから導出されるオブジ
ェクトを含んでいる。例えば、サーボコントローラは、サーボ制御ループを実行
するオブジェクトを含む。しかし、そのオブジェクトは、同オブジェクトが実行
する制御法則（例えばＰＩＤなど）に基づいた様々な導出クラスのうちの１つに
なるだろう。

【００５３】 機械加工情報は、好ましくは、動作オブジェクト（３０２）と呼ばれるＣ＋＋
オブジェクトによって、ＣＡＤインタプリタ（３０１）から動作コントローラ（
３０５）へ送られる。動作コントローラ（３０５）がＣＡＤインタプリタ（３０
１）から動作オブジェクト（３０２）を受信した後、動作コントローラ（３０５
）は動作オブジェクト（３０２）を問い合わせることにより必要な工具経路情報
をすべて得る。動作オブジェクト（３０２）はＣＡＤインタプリタ（３０１）に
よって作成され、工具経路に沿って工具ヘッドが動作する間に任意の時間に工具
が位置すべき位置および向きを動作コントローラ（３０５）に伝える。その後、
動作プロセッサ（３０５）は、工具の位置、向きなどをサーボコントローラ（３
０６）が使用するアクチュエーター値に変換するために、上述したように、該動
作プロセッサ（３０５）が含んでいるＣ＋＋オブジェクトを用いる。その後、サ
ーボコントローラ（３０６）は、制御法則を用いて、工作機械のモータに適用す
るためのトルクを計算し、それらの値を達成する。前記制御法則は、システムに
格納されており、かつ制御される工作機械に特有である。

【００５４】 図４は、アナログモータを使用して、工作機械の一部を駆動して、所望の工具
経路を通って機械ヘッドを移動させる本発明の実施形態を示す。そのような実施
形態において、サーボコントローラ（３０６）はデジタル−アナログドライバ（
４０２）を備える。デジタル−アナログドライバ（４０２）は、システム・イン
ターフェース（２０６）中のデジタル−アナログ変換器ボード（４０４）にモー
タ（４０６）のデジタル制御信号を伝達する。変換器ボード（４０４）からのア
ナログ制御信号は増幅されて（４０７）、モータ（４０６）に供給される。各モ
ータ（４０６）に関連したセンサ（４０５）は、例えば、モータ（４０５）の実
際のトルク、位置、速度および加速度を検知して、システム・インターフェース
（２０６）中のアナログ−デジタル変換器ボード（４０３）にアナログ信号を供
給する。その後、デジタル化されたセンサ信号は、サーボコントローラ（３０６
）のアナログ−デジタルドライバ（４０１）に供給され、フィードバックループ
を完成する。該フィードバックループは、サーボコントローラ（３０６）が特定
の工具経路に従って、所望されるようにモータ（４０６）を駆動することを可能
にするだろう。

【００５５】 このプロセスは、付加的なハードウェアを必要としないソフトウェアとして完
全に実施されることが可能であり、好ましくは実施される。したがって、閉じた
ハードウェアアーキテクチャを排除することが可能である。

【００５６】 図５は、所望の工具経路を通って機械ヘッドを移動させる目的で工作機械の一
部を駆動するために、デジタルモータが使用される本発明の別の実施形態を示す
。この実施形態において、システム・インターフェース（２０６）は、高速のデ
ータ網（５０６）上で各モータユニットのデジタルモータインターフェース（５
０３）と通信するシリアル通信デバイス（５０２）を備える。トルク設定値を指
定する制御信号が、デジタルモータインターフェース（５０３）によって受信さ
れ、アナログ信号に変換される。該アナログ信号は、その後、モータアンプ（５
０４）で増幅され、特定の工具経路を通って工作機械を移動させるのに必要なよ
うに、それぞれのモータ（５０５）を駆動するために使用される上記のように、
センサは、完全にソフトウェアにより作動されるサーボループを完成する。

【００５７】 本願に述べるように、本発明の直接機械加工方法およびシステムは、従来の機
械加工技術に対して多くの長所を有する。直接機械加工は、ＣＬファイルおよび
Ｍ＆Ｇコードにおいて用いられる単なる不連続のポイントデータの代わりに、真
の設計幾何学的形状を使用するために、設計から製造に至る最新のプロセスに関
連する多くの問題を排除する。機械加工が元の設計幾何学的形状に基づくので、
幾何学的情報の損失または近似はない。

【００５８】 更に、新しいファイルが作成されないので、不注意に使用されて部品を不正確
に機械加工し得る、システム上に存在する古いＣＬファイルおよびＭ＆Ｇファイ
ルに関する問題を有さない。設計ファイルへの変更は、制御される工作機械の操
作に直接反映される。直接機械加工に関連して、元のモデルに対して現場でアク
セスできるという間接的な利点がある。多くの機械加工センターが、コントロー
ラ（２００）に存在するＣＡＤモデルを用いて、製造過程内検査を行うことが可
能であると同時に、この検査は、タッチプローブを使用して行われ、Ｍ＆Ｇファ
イル中のカッターロケーション点からの推定とは対照的に、モデル自体に対して
評価され得る。更に、コントローラ（２００）に対して、該コントローラ（２０
０）がネットワーク接続されている製品データ管理（ＰＤＭ）システムから設計
ファイルをチェックするように要求して、旧部品を機械加工する可能性を更に排
除することが可能である。

【００５９】 ＣＡＤファイル（３０９）から工具経路を作成し、その工具経路データを組込
むための動作オブジェクトを生成する方法の例について、以下においてより詳細
に説明する。一般に、２種類の機械加工、すなわち粗加工（ｒｏｕｇｈｉｎｇ）
および仕上げ加工（ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）がある。粗加工は原料から大部分の材
料を除去する。一方、仕上げ加工は、に原料の表面をその部品に対して指定され
た正確な表面と一致させようとする。この例では、フライス削り動作（ｍｉｌｌ
ｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）における仕上げ用工具経路についてのみ検討する
。

【００６０】 工具経路は、部品の表面と工具との間の接触点（ｔａｎｇｅｎｔ ｐｏｉｎｔ
）の経路ではなく、工作機械の工具ヘッドの先端の中心が辿る経路を表わす。正
面削りのようないくつかの単純な動作において、工具先端は接触点であり、よっ
て工具経路は加工面上に直接存在する。ポケットを機械加工するようなやや複雑
な機械加工において、エンドミルの側面が切削を行う。この場合、工具経路は、
機械加工面から工具の半径分だけ偏位した表面上に位置する。

【００６１】 そのような表面は工具と同じ半径を備えた球状の先端を有するボールエンドミ
ルを使用して機械加工されることが多いので、自由形表面を機械加工する場合、
事態は少し複雑である。工具先端位置は次の方程式を使用して、ボールエンドミ
ルに対して計算される。

【００６２】 Ｐ（ｓ，ｔ）＝Ｑ（ｓ，ｔ）＋ＲＮ（ｓ，ｔ）−［０，０，Ｒ］ 上記式中、Ｒがボールエンドミルの半径である場合、Ｑ（ｓ，ｔ）は接触点であ
り、Ｎ（ｓ，ｔ）は各接触点Ｑ（ｓ，ｔ）における表面法線（ｓｕｒｆａｃｅ
ｎｏｒｍａｌｓ）である。工具の球状先端が部品表面に対して正接する場合、工
具先端の中心は、部品表面から工具の半径だけ偏位した面上に位置するであろう
。３軸線機械加工の場合のように、工具が垂直に整列される場合、工具先端は、
工具の球状の部分の中心よりＺ方角へ丁度１半径分だけ低くなる。工具先端が従
う表面を生成するために、表面は機械加工面から偏位され、次に、ボールエンド
ミルの半径分だけＺ軸線に沿って下げられる。その後、この表面は鉛直面によっ
て交差されて実際の工具経路を定義する。

【００６３】 上記したＣ＋＋環境において、動作コントローラ（３０５）に渡された動作オ
ブジェクトはすべて、動作オブジェクト（３０２）から出されたクラスの実際の
構成要素である。特定の制御目的のために、動作オブジェクト（３０２）からの
様々な導出クラスがあり得る。この構成は、渡されたオブジェクトが動作オブジ
ェクト（３０２）のインターフェースを有する限り、動作コントローラ（３０５
）はどのような種類の動作オブジェクトが該動作コントローラ（３０５）に渡さ
れるか認識していないということ、すなわち動作コントローラ（３０５）は付加
的な情報を必要としない点において簡潔である。これは、ＣＡＤインタプリタ（
３０１）おいて新しい動作オブジェクトが創成・統合され、動作コントローラ（
３０５）がそれ自体は更新されることなく、それらの動作オブジェクトを理解す
ることが可能であることを意味する。

【００６４】 上記で注意したように、動作コントローラ（３０５）に渡された動作オブジェ
クトは通常はデカルト座標において工具経路を指定するであろう。これは、機械
加工操作中の経路のような規定された経路に従う動作を指定するためには便利な
方法である。従って、動作オブジェクト（３０２）の特定の子クラスは基本デカ
ルト動作オブジェクトクラスと呼ばれることがある。簡潔にするため、以下にお
いて、動作オブジェクトへの言及はすべて基本デカルト動作オブジェクトへの言
及であると了解されるだろう。

【００６５】 図６に示したように、これら、導出された動作オブジェクト（６００）は、好
ましくは特定クラスの３つの構成要素、すなわち、速度オブジェクト（６０１）
、速度プロフィールジェネレータ（「ＶＰＧ」）オブジェクト（６０２）および
経路オブジェクト（６０３）を含む。速度オブジェクト（６０１）は、使用され
るべき送りと速度を決定する。ＶＰＧオブジェクト（６０２）は速度の推移を制
御する。また、経路オブジェクト（６０３）は、経路の幾何学的形状に関する情
報をすべて含む。

【００６６】 まさに動作オブジェクト（６００）のように、経路オブジェクト（６０３）は
また、特定の経路が導出される基本クラスである。経路オブジェクトは（６０３
）助変数方程式として幾何学的形状を記憶する。これらの助変数方程式によって
、経路オブジェクト（６０３）は、曲線に沿った任意の点における工具の所望の
位置および向きを動作オブジェクト（６００）に伝えることが可能である。動作
オブジェクト（６００）はこの幾何学的形状を速度オブジェクト（６０１）およ
びＶＰＧオブジェクト（６０２）に含まれる情報と組み合わせて、任意の時間に
おける位置および向きを計算する。経路オブジェクト（６０３）は常に導出クラ
スの構成要素であるので、動作オブジェクトは該動作オブジェクトが協働してい
る経路オブジェクトの種類の仕様を必要としない。

【００６７】 コントローラへ幾何学的形状を転送するこの方式は、Ｍ＆Ｇコードによって現
在行われているものとは非常に異なり、いくつかの大きな意味を有する。図１の
従来技術のシステムにおいて、工作機械コントローラ（１０４）には、工具経路
を定義するために必要とされる最小限の幾何学的情報が与えられている。その後
、コントローラ（１０４）は、この幾何学的形状を使用して連続移動経路を書き
込む。例えば、２つの終点が線分を定義する。２つの終点、中心点および回転方
向が、螺線または弧線を定義する。

【００６８】 幾何学的な情報を送信するために、本発明の多形のＣ＋＋オブジェクトを使用
することにより、動作コントローラ（３０５）がどの種類の経路を受信したかを
知る必要がなくなる。更に、前記経路は、単に、任意のレベルの必要な詳細に対
するその幾何学的形状を動作コントローラ（３０５）に伝えることが可能である
一般的な曲線としてのみ知られている。

【００６９】 本願に述べたような多形のＣ＋＋オブジェクトの使用により、図１に示したよ
うな従来のシステムで要求されていたよりはるかに大量のデータ処理および記憶
を必要とする。しかしながら、現代のコントローラはデータ流のそのような増加
を扱うために十分に速く、かつ十分なメモリを有しているので、これは重要な問
題ではない。直接機械加工の重要な１つの利点は、コントローラが、それが必要
とする情報量を正確に受信するということである。最終的に、入出力指令が駆動
モータに送信された場合、曲線はすべて小さな不連続のセグメントへ分解されな
ければならない。従来、ＡＰＴファイルをインポートする場合、曲線はＣＡＭプ
ログラムによって不連続化される。直接機械加工においては、動作コントローラ
が曲線を不連続化する。これは、コントローラが常にその最良の公差で機械加工
することを可能にする。

【００７０】 上記記載は単に発明を図示し説明するために示されたものである。上記記載は
、すべてを網羅するものではなく、本発明を開示したその形態のみに制限するも
のではない。上記の教示から見て、多くの変更および変化が可能である。

【００７１】 好ましい実施形態は、本発明およびその実用上の応用の原理について最良に説
明するために選択されて記載された。前記記載は、当業者が特定の使用に適合す
るように、様々な実施形態において、および様々な変更を伴って本発明を最良に
利用できるように企図されている。本発明の範囲は特許請求の範囲によって定義
されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 工作機械コントローラをプログラムするために使用される従来の
システムおよびデータ構造を示すブロック図。

【図２】 本発明による工作機械コントローラシステムを示すブロック図。

【図３】 図２に示した演算処理装置のより詳細なブロック図。

【図４】 第１の実施形態による図２に示したサーボコントローラオブジェ
クトおよびシステム・インターフェースのより詳細なブロック図。

【図５】 別の実施形態による、図２に示したサーボコントローラオブジェ
クトおよびシステム・インターフェースのより詳細なブロック図。

【図６】 図３のＣＡＤインタプリタによって生成された動作オブジェクト
のブロック図。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年６月７日（２００２．６．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００２８】 設計アプリケーションのＡＰＩが利用不可能な場合には、設計アプリケーショ
ン、例えばＣＡＤ／ＣＡＭパッケージは、移動経路データを直接機械加工動作制
御ソフトウェア（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔ
ｒｏｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ）のＡＰＩセットを用いて動作制御ソフトウェアに渡
し得る。その後、動作制御ソフトウェアは、工作機械を駆動し、かつ特定の製品
を製造するために工具経路データを使用することが可能である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００４３】 概してそうであるように、ＣＡＤ／ＣＡＭパッケージ用のＡＰＩが利用可能で
ない場合であっても、本発明の原理は、なお直接機械加工を提供することが可能
である。この場合、動作制御ソフトウェアは、工具経路情報を直接機械加工ソフ
トウェアへ渡すために、ＣＡＤ／ＣＡＭパッケージが呼び出し可能なＡＰＩセッ
トを提供するであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジェンセン、チャールズ グレゴリー アメリカ合衆国 84604 ユタ州 プロボ ノース 2600 イースト 498 (72)発明者 バセット、 シー ポーター アメリカ合衆国 84097 ユタ州 オレム ノース 760 イースト 1027 (72)発明者 ギミレ、ギリシュ シー． アメリカ合衆国 97124 オレゴン州 ヒ ルズボロ エヌイー トラリー シーティ 288 (72)発明者 マクブライド、コリー リン アメリカ合衆国 84042 ユタ州 リンド ン イースト 300 サウス 119 (72)発明者 ボズレー、ジョナサン エドワード アメリカ合衆国 85747 アリゾナ州 ト ゥーソン イースト ヴィア デル ファ ンダンゴ 10040 Ｆターム(参考） 5B046 AA05 5H269 AB01 AB19 BB08 QB04 QC01 QC02 QC03 QD02 QD03

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボ駆動機械装置と制御システムとをインターフェースす
   るためのシステムであって、 前記サーボ駆動機械装置用の移動経路データを生成する設計アプリケーション
   を実行する第１のプロセッサと、 第１のプロセッサとインターフェースする第２のプロセッサと、該第２のプロ
   セッサは第１のプロセッサ上の前記設計アプリケーションから前記移動経路デー
   タを受信する動作制御ソフトウェアを実行することとを備え、 第２のプロセッサ上の前記動作制御ソフトウェアは、前記設計アプリケーショ
   ンからの移動経路データに従って、前記サーボ駆動機械装置を制御するシステム
   。
2. 【請求項２】 前記サーボ駆動機械装置は、設計仕様に従って原材料を機械
   加工するための工作機械である請求項１に記載のシステム。
3. 【請求項３】 前記設計アプリケーションは、コンピュータ支援設計／コン
   ピューター支援製造ソフトウェアパッケージである請求項２に記載のシステム。
4. 【請求項４】 動作制御ソフトウェアは、前記コンピュータ支援設計／コン
   ピューター支援製造ソフトウェアパッケージのアプリケーション・プログラム・
   インターフェースを使用して、前記設計アプリケーションから前記移動経路デー
   タを抽出する請求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】 前記設計アプリケーションは、前記動作制御ソフトウェアの
   アプリケーション・プログラム・インターフェースを介して、前記移動経路デー
   タを前記動作制御ソフトウェアに渡す請求項１に記載のシステム。
6. 【請求項６】 前記設計アプリケーションによって前記移動経路データを生
   成、再検討、または編集するために、前記第１のプロセッサとインターフェース
   された表示装置およびユーザー入力デバイスを更に備える請求項１に記載のシス
   テム。
7. 【請求項７】 前記設計アプリケーションは、前記移動経路データを含む動
   作オブジェクトを作成し、前記移動経路データは、前記サーボ駆動機械装置の工
   具ヘッドがそれに沿って移動することになる移動経路を定義し、かつ、 前記設計アプリケーションは、前記動作オブジェクトを第２のプロセッサ上の
   前記動作制御ソフトウェアに渡す請求項１に記載のシステム。
8. 【請求項８】 前記動作オブジェクトが、 前記サーボ駆動機械装置の構成要素を制御するためのフィードレートおよびス
   ピードレードを決定する速度オブジェクトと、 前記移動経路中における速度の推移を制御するための速度プロフィールジェネ
   レータオブジェクトと、 各移動経路を定義する情報を含む経路オブジェクトとを含む請求項７に記載の
   システム。
9. 【請求項９】 前記設計アプリケーションによる前記移動経路データ出力が
   工具経路をデカルト座標系において指定し、前記動作制御ソフトウェアは、前記
   デカルト工具経路データを前記サーボ駆動機械装置のモータを駆動するためのサ
   ーボ制御信号に翻訳する請求項１に記載のシステム。
10. 【請求項１０】 前記動作制御ソフトウェアは動作コントローラアプリケー
    ションおよびサーボコントローラアプリケーションを含み、 前記動作コントローラアプリケーションは、前記デカルト工具経路データを前
    記サーボ駆動機械装置によって定義された座標系へマップし、 前記サーボコントローラアプリケーションは、前記動作コントローラアプリケ
    ーションからのマップされたデータに従って、前記サーボ駆動機械装置のサーボ
    へ送信するための制御信号を生成する請求項９に記載のシステム。
11. 【請求項１１】 特定の設計に従って、原材料の供給物を機械加工するため
    に工作機械を操作する方法であって、コンピュータ支援設計／コンピューター支
    援製造ソフトウェアパッケージによって開かれた設計ファイルから、工具経路デ
    ータを前記コンピュータ支援設計／コンピューター支援製造ソフトウェアパッケ
    ージのアプリケーション・プログラム・インターフェースを介して、抽出するこ
    とを含む方法。
12. 【請求項１２】 前記工作機械の特定の要素が、前記設計ファイルから抽出
    された前記工具経路データによって定義された工具経路に沿って移動されるよう
    に、前記工具経路データに従って前記工作機械を制御することを更に含む請求項
    １１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記コンピュータ支援設計／コンピューター支援製造ソフ
    トウェアパッケージによって前記設計ファイルを修正することと、 前記修正済設計ファイルから修正済工具経路データを抽出することと、 前記工作機械の特定の構成要素が、前記修正済の設計ファイルから抽出された
    前記修正済の工具経路データによって定義された工具経路に沿って移動されるよ
    うに、前記修正済工具経路データに従って、前記工作機械を制御することとを更
    に含む請求項１１に記載の方法。
14. 【請求項１４】 サーボ駆動機械装置と制御システムをインターフェースす
    る方法であって、 前記サーボ駆動機械装置用の移動経路データを生成する設計アプリケーション
    を実行することと、 前記設計アプリケーションによる出力と同じ形式で前記移動経路データを受信
    する動作制御ソフトウェアを実行することと、 前記設計アプリケーションからの前記移動経路データに従って、前記動作制御
    ソフトウェアによって前記サーボ駆動機械装置を制御することとからなる方法。
15. 【請求項１５】 前記設計アプリケーションおよび前記動作制御ソフトウェ
    アを異なるプロセッサ上で実行することを更に含む請求項１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記サーボ駆動機械装置によって原材料を機械加工するこ
    とを更に含み、前記サーボ駆動機械装置は前記移動経路データによって定義され
    た製品を製造する工作機械である請求項１４に記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記設計アプリケーションは、コンピュータ支援設計／コ
    ンピューター支援製造ソフトウェアパッケージである請求項１４に記載の方法。
18. 【請求項１８】 工具経路が最終製品の幾何学的形状とは異なって指定され
    るファイルを生成するためにコンピュータ支援設計ソフトウェアパッケージを使
    用することと、 前記設計アプリケーションによって、前記ファイルから前記移動経路データを
    生成することとを更に含む請求項１４に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記設計アプリケーションによって前記移動経路データを
    編集することを更に含む請求項１４に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記設計アプリケーションによって前記移動経路データを
    再検討することを更に含む請求項１４に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記設計アプリケーションによって、前記移動経路データ
    を含む動作オブジェクトを生成することと、前記移動経路データは、前記サーボ
    駆動機械装置の構成要素がそれに沿って移動される移動経路を定義することと、 前記動作オブジェクトを前記動作制御ソフトウェアへ渡すこととを更に含む請
    求項１４に記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記設計アプリケーションによる前記移動経路データ出力
    がデカルト座標系において工具経路を指定し、該方法は、前記デカルトの工具経
    路データを前記サーボ駆動機械装置のモータを駆動するためのサーボ制御信号へ
    翻訳することを含む請求項１４に記載の方法。
23. 【請求項２３】 サーボ駆動機械装置と制御システムとをインターフェース
    するためのシステムであって、 前記サーボ駆動機械装置用の移動経路データを生成するのための手段と、 前記移動経路データを生成するための手段による出力と同じ形式で前記移動経
    路データを受信する動作制御ソフトウェアを実行するための手段と、 前記移動経路データに従って前記サーボ駆動機械装置を制御するための手段と
    からなるシステム。
24. 【請求項２４】 前記サーボ駆動機械装置は、前記移動経路データによって
    定義された製品を製造するために原材料を機械加工するための手段を備える請求
    項２３に記載のシステム。
25. 【請求項２５】 前記移動経路データを生成するための手段が、コンピュー
    タ支援設計／コンピューター支援製造ソフトウェアパッケージである請求項２３
    に記載のシステム。
26. 【請求項２６】 前記移動経路データを再検討および編集するための手段を
    さらに備える請求項２３に記載のシステム。