1 OSECアーキテクチャの概要

加工法記述言語：OSEL

現在のNC装置で一般的に利用されているEIAコード（Gコード）の体系は1960年代に開発されたもので、ISOなどにより工作機械のための標準データフォーマットとして国際的に標準化が行われた。その結果、技術開発の出発点がそのレベルに合わされ、NC装置が今日のようにブラックボックス化して発展したというのも事実である。しかし、当時の技術レベルに合わせて設計されたものが陳腐化し、それを防ぐために改良を重ねられてきた結果、次のような問題点が指摘されている。

工具・機械指令などに関して、作業する機械に依存したデータとなってしまう。CAMで生成された機械に依存しないデータを、機械で稼動できるデータへ変換するためには個別の機械に対応したポストプロセッサが必要である。つまり個別の機械に対するデータレベルでの互換性がない。
NC装置メーカ各社が、マクロや拡張EIAコードなど、差別化のための独自の拡張を行ってきている。つまりNC装置メーカ毎の互換性がない。これにより各社は最新の技術による製品の差別化とユーザの囲い込みを行ってきたが、その閉鎖性が指摘されている。
金型などで多用される曲線・曲面を加工するためのデータに関して、CAMの出力などでは曲線を点列に分解する方法が一般的なので、データ量が膨大になる。データのダウンロード中、現場のネットワークが独占されてしまったりする。
ブラックボックス化されているためユーザレベルでの拡張・改良が困難である。マクロの利用だけでは限られたことしかできないため、ユーザ自身による拡張は限界がある。また一部のメーカを除き、NC装置メーカはユーザからの要望による無償の改良に追われている。

こうした問題点の解決に加え、エンドユーザや機械メーカなどにあまた蓄積されている固有の生産技術を、ソフトウェアの形でパッケージ化し、再利用可能にするための手法を提案することが加工法記述言語OSEL (OSE Language)の目的である。これはさらに、ネットワークを中心とするであろう将来の産業社会の中で、ソフトウェア化された固有の生産技術が流通し調達できるような新たなビジネス環境への転換という大きなパラダイムシフトへの提言をも行うものである。これは、産業のグローバル化により空洞化が叫ばれている昨今、現場での「もの作り」を中心としたビジネスから、「もの作り」で得られた生産にかかわる知識やノウハウをもとにした新たなビジネス環境への転換を促すものである。

加工法記述言語OSELの特徴を以下に列挙する。

加工ノウハウのソフトウェア部品化
穴・溝といった加工特徴に基づき加工プロセスの記述ができる。これは現在注目を浴びているフィーチャーベースのCADシステムに対応したCAMを考慮したものである。ソフトウェアとしてパッケージ化するにオブジェクト指向の考え方を利用していて、加工ノウハウはクラスライブラリの形で部品化される。このクラスライブラリ化により拡張性を保証している。
作業する機械から独立した記述
機械に依存しないレベルと依存するレベルという２段階処理により加工プログラムの可搬性を保証している。このため２種類のクラスライブラリが規定されている。一方は機械に依存しない加工ノウハウの含まれる加工特徴クラスライブラリであり、他方は個別の機械に対応した機械クラスライブラリである。
広範なプログラミングレベル
軸の直線動作・円弧動作といった原始的な動作制御コマンドを最終出力としている。こうした原始的な軸動作指令からより高度な加工プロセスの記述にわたっての広範なプログラミングが可能である。
実時間／非実時間処理の切り分け
実時間で行うべき処理と行う必要のない処理を明確に切り分けたため、ハードウェアなどの規模に応じた実装の選択が可能である。具体的には、工具径補正など処理に時間を要するものは非実時間処理とし、実時間処理は位置指令の吐き出しなど比較的単純な処理に限定されている。
曲線・曲面の直接表現
曲線による加工を関数呼び出しの形で直接指令できるようにした。これは金型など曲面が多用される加工プログラムの大きさの圧縮に貢献する。曲面の補間精度は制御系の実装に応じたものとなる。
既存のEIAコード・CLデータへの後方互換性を考慮
今までの資産の活用を考慮し、EIAコード・CLデータが使える方法もあわせて提示している。

OSELにおける処理の流れの概略を図 3-10に示す。

FS図 3-10 OSELにおける処理の流れ

最上位レベルでの記述であるOSEL-F (Feature OSEL)では、加工プログラムは穴・溝といった加工特徴の記述、例えば「貫通穴をドリルで開けよ」といった形で入力される。OSEL-Fは加工特徴クラスライブラリと工具クラスライブラリを利用して、機械独立な中間記述である OSEL-I (Intermediate OSEL)に展開される。OSEL-Iは機械クラスライブラリを利用して、機械に依存した実行フォーマットであるOSEL-X (eXecutable OSEL)に展開される。実時間で処理する必要のあるのは、このOSEL-Xプログラムの解釈処理部（OSEL実行系：OSEL-EX）以降である。

加工特徴クラスライブラリでは、機械に依存しない加工方法が、穴・溝・側面といった加工特徴に基づくクラス毎のメソッドの形で定義されている。図 3-11に加工特徴クラスの基底クラスの概略図を示す。機械メーカ・エンドユーザなどは、この基底クラスの派生クラスを自由に加えることによって、独自の加工ノウハウを加えていくことが可能である。

機械クラスライブラリでは仮想的なプログラム座標系から物理的な機械座標系への変換や実I/O指令など、機械に依存した処理への展開がメソッドの形で記述されている。工具クラスライブラリは工具に関するデータライブラリで、加工特徴クラスライブラリからは工具の寸法や加工条件を得るために、機械クラスライブラリからは実際の工具の名称を得るために参照される。

図 3-11 加工特徴クラスの基底クラスの概略図（Coadの記述による）

オープンコントローラへのOSEL処理系の実装としては、コントローラのシステム構成やユーザ要求などに応じて、図 3-10の実装モデルA・B・Cと示された3つのモデルから選択できる。実装モデルAでは、コントローラは一番抽象度の高いOSEL-Fプログラムを受け取り、軸制御まで一貫して行う。CAD/CAMの機能を備えた高度なコントローラではこの構成になると思われる。実装モデルBでは、コントローラは機械独立な中間記述である OSEL-Iを受け取る。機械依存部分以下をコントローラが受けもつ形態である。実装モデルCでは、コントローラは実行フォーマットであるOSEL-Xプログラムを受け取る。低機能なシステムでも実装可能な構成である。

加工法記述言語OSELによる加工プログラムの例

穴明け加工を行う加工プログラムOSEL-F（図 3-12）とそこで使われている『貫通穴』加工特徴クラスライブラリ（図 3-13）をプログラミング言語Javaを用いてを実装した例を添付する。この例では理解を容易にするため一部簡略化してある。

public class Sample { // サンプルプログラム
public static void main(String args[]) {
//
// 本来、この部分で位置・直径・深さの定義が行われる
//

ThroughHole hole = new ThroughHole(pos, dia, depth); // 加工特徴『貫通穴』の定義
hole.centerdrilling(); // センタドリル加工
hole.drilling(); // ドリリング加工
}
}

図 3-12 OSEL-F加工プログラムのJavaによるサンプルプログラミング例

public class ThroughHole extends Hole { // 加工特徴『貫通穴』クラスの定義

Vect3 position; // 属性：位置

double diameter; // 属性：直径

double depth; // 属性：深さ

public ThroughHole(Vect3 pos, double dia, double d) { // 『貫通穴』のコンストラクタ

position = pos;

diameter = dia;

depth = d;

}

public void drilling() { // 加工法『ドリリング』メソッドの定義

Tool tool = toolfordrilling(diameter); // 穴明け用工具選定

machining_center.toolchange(tool); // 工具交換

Vect3 initial = getinitial(); // 逃げ点

Vect3 reference = getreference(); // 加工開始点

Vect3 target = gettarget(); // 貫通穴の底の位置

machining_center.toolmove(initial); // 逃げ点へ移動

machining_center.toolmove(reference); // 加工開始点へ移動

machining_center.spindle_on(Osel.CW); // スピンドル・正転

machining_center.coolant_on(); // クーラント・オン

machining_center.toolline(target); // 貫通穴の底へ直線移動

machining_center.toolmove(reference); // 加工開始点へ戻る

machining_center.spindle_off(); // スピンドル・停止

machining_center.coolant_off(); // クーラント・オフ

}

図 3-13 『貫通穴』加工特徴クラスライブラリのJavaによるサンプルプログラミング例