意外と驚かれる、「加工機を動かすにはプログラムが必須」というはなし
こんにちは、製造部の松田です。
製造業ではない業界に務めている友人に
私の仕事内容（レーザー加工機の操作）を話す際、
「図面をもらってプログラムして、機械を操作して…」
といった手順について説明をしたところ、
「え、プログラミングもしてるの！？」
と驚きの反応が返ってくることが複数ありました。
現代の製造業に欠かせない"NC工作機"では
(NC ＝ Numerically Controlled、数値制御の意味)
プログラムを読み込ませて挙動させます。
いわゆるソフトウェアの”プログラミング”よりは
簡単な作業ですがプログラムを作ることは事実。
さて今回は、
加工機に読み込むプログラムとはどんなものなのか、
どうやってプログラムは作成するのか、
というテーマで製造業を覗いでみたいと思います。
NC加工機には、プログラムしたNCデータを読み込ませます
NC加工機＝数値制御で動く加工機械には、
レーザー加工機やマシニングセンターなど
いわゆる製造業の機械の多くが含まれます。
例えばこんな感じのやつですね↓↓↓
字のごとく「数値制御」して動かす機械なので、
機械に数字を教えてあげなくてはいけません。
この数字というのは、主に座標＝位置情報です。
加工する位置を、どこからどこまで動かすか
という情報でNCデータは構成されています。
機械がNCデータに書き込まれた座標に従って
加工するポイントを移動させることにより、
結果として物が切れたりしているイメージです。
NCデータは、CAD→CAMの順で作成します
ではNCデータはどのように作成するのでしょうか。
機械に正しく動いてもらうために必要な情報は以下2つです。
座標（位置情報）＝どこからどこまで動くか
経路＝どんな順番で"座標"を動くか
イメージでいえば、修学旅行の引率に近いかもしれません(笑)
生徒にどこからどこまで移動してもらうか、
（集合場所から、〇〇まで歩いて移動する）
修学旅行はどんな順番で目的地を回るか、
（金閣寺→銀閣寺なのか、銀閣寺→金閣寺なのか）
正しい場所に移動してもらわないと先に進みませんし、
良い順番で回らないと非効率な計画になってしまいます。
この「座標」と「経路」はそれぞれCADとCAMで作成します。
（製造業でない方でも聞いたことがあるのではないでしょうか）
まず座標を決定するためにCADを作成します。
CADは、図面という形でアウトプットされることが多いです。
切り出すイメージで書いてみた図(面)
図面は、加工してできる輪郭を書いているわけなので、
要するに、これが機械が知りたい座標になるわけです。
上図でいうと200×200（角R5）の輪郭ですね。
CADデータ＝図面というイメージもありますが、
図面はあくまでCADの描画を抜き取ったものであり、
パソコンにあるCADデータは座標情報の塊です。
CADデータができたところで、CAMに移ります。
CAMでは、主に経路情報を作成します。
CADデータをCAMソフトウェアに渡すと、
CADで書かれた製品のラインを読み取り、
どんな順番でラインをなぞるか設定できます。
経路情報を付与しようとしている様子
これが経路情報となるわけです。
座標情報に経路情報を設定できたら完成目前。
CAMソフトウェアでNCデータとして出力します。
ここで、次のような疑問が浮かんだ皆さん、鋭いです。
一足飛びにNCデータ？CAMデータは無いの？
CADソフトとCAMソフトって一体でいいんじゃ？
それぞれにお答えしますと、
＜１＞
CAMデータがあることもあります。
これはソフトウェアによります。
ただし最終的に機械に渡すのはNCデータです。
拡張子が「〇〇.NC」となります。
＜２＞
一体型のものもあります。これもソフトウェアによりけりです。
有名どころではAutoCADです。名前の通りCADのみソフトです。
一方で、私が普段使用している三菱電機のレーザー加工機では、
純正ソフトがCAD・CAM一体型で、NCデータの作成までできます。
私の単なる持論ですが、CAD・CAMが分かれているのではなく、
CADソフト単体で存在することに意味があるからだと思います。
というのは、CAMは使用する加工機に依存するからです。
経路やその他の情報などCAMソフトで設定できる内容は、
加工機のスペックによって大きく左右されてしまいます。
一方で、CADデータは単なる座標情報のため、
どんな加工機を使用していようが関係ありません。
そのため業界でデファクトとなるCADソフトがあれば
（もしくはデファクトとなるCADデータ形式があれば）
様々な人とコラボレーションが可能になるわけです。
"プログラム"するといっても、
いわゆるコーディングではありません
NCデータは「Gコード」なるもので書かれています。
先ほどのCADの座標データ、CAMの経路データというのは
Gコードの形となってNCプログラムを構成します。
『NCプログラムとは？NC装置とよく使われるNCコードの種類を解説』
（はじめの工作機械）
「コードをプログラムするって、コーディングじゃん！」
と思われるかもしれませんが、
いわゆるソフトウェアエンジニアの方たちがやる
PythonだとかC言語のコーディングとは様子が異なり、
前述のCADやCAMソフトで直観的に操作＝プログラムします。
先ほどの300×300のなかに200×200の図形を描く際も、
Gコードを手打ちしてプログラムするわけではなく、
画面上で直観的に線分を書いているだけです。
直観的に操作し設定したものをNCデータとして出力すると、
ソフトが勝手に良い感じのGコードに変換してくれます。
言うなれば、ノーコードのプログラミングのイメージです。
NCデータをどうやって機械に読み込ませる？
NCデータをCAMソフトで作成しました。
じゃあこれをどう加工機に渡すか？という話ですが、
ネットワーク回線で通信して渡す
USBなど外部ディスクに入れて渡す
という２パターンが一般的だと思います。
「いやいや、今の時代にUSBかい！！」
とツッコまれる方もいるかと思いますが、
USB移動にもメリットがあるんです。
ネットワーク回線による通信のメリットは
何といっても手軽で高速なところですが、
デメリットとして
加工機に通信ケーブルをつなぐ初期投資
ネットワークを介してデータが外部に漏れる可能性
という２つが挙げられます。
もちろん、USBにも同様のデメリットはあります。
データを逐一USBに保存する手間
USB紛失などによってデータが外部に漏れる可能性
しかし回線をつなぐ初期投資が不要であったり、
ネットワーク障害の復旧も不要だったりと、
シンプルであることのメリットもあるわけです。
おわりに
ここまで記事をお読みいただきありがとうございました。
機械オペレーターの経験がある方であれば、
NC機械を動かすにはプログラムが必須というのは
意識すらしないレベルに当たり前の話ですが、
全く製造業にタッチしたことないといった場合は、
機械をうまく操作して切削など色々やっている、
という認識も確かにできなくはないな思いました。
昔ながらの旋盤やフライス盤を見ることがありますが
あちらは職人が手の感覚で加工されていますしね。
（もちろんNC旋盤・NCフライス盤もありますが）
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