CN104423317A - 取得驱动轴的停止原因及与其相关的信息的数据取得装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种取得驱动轴的停止原因及与其相关的信息的数据取得装置。所述数据取得装置具备：动作状况取得部，其从数值控制装置取得动作状况数据；执行位置取得部，其从数值控制装置取得加工程序中的执行位置；停止原因取得部，其从数值控制装置取停止原因信息，该停止原因信息得表示与驱动轴停止时的停止原因相关的信息；以及存储部，其将动作状况数据、执行位置以及停止原因信息与各自的取得时间关联起来存储。

Description

取得驱动轴的停止原因及与其相关的信息的数据取得装置

技术领域

本发明涉及一种同机床一起使用的数据取得装置。

背景技术

在使用了由数值控制装置控制的机床的、至少部分被自动化了的加工系统中，从提高生产性观点上看，缩短结束一连串工序所需要的时间即缩短周期时间是非常重要的。周期时间主要由机床的至少一个驱动轴动作的运转时间和所有的驱动轴停止的停止时间构成。运转时间与加工精度有关，一般缩短运转时间则加工精度有可能下降。因此，缩短周期时间需要优先缩短停止时间。

现有的数据取得装置一般从数值控制装置取得表示机床的驱动轴的动作状况的数据和加工程序的信息。因此，操作员仅能知道与驱动轴的停止时间以及驱动轴处于停止状态时的程序的执行位置相关的信息。因此，操作员需要一边推定驱动轴停止的原因一边调整加工程序或参数，由此来尝试缩短停止时间。

在JPA-2011-39708号公报中公开了如下的机床控制系统：根据实际的采样信号计算出周期时间的基准值以及其分散，并且通过比较加工所需要的周期时间与基准值，自动地检测出异常的发生。此外，在JPA-2011-39708号公报中公开了：在采样对象信息时同时取得加工程序的块序号，由此能够容易地确认采样结果与加工程序之间的关系。

在JPA-2010-92405号公报中公开了如下的数值控制装置：通过使执行加工时的加工负载的时间图与加工程序在显示器装置的同一画面上对应地显示，能够根据加工负载的大小有效地修正加工程序。

然而，在现有的数据取得装置中，不能确定驱动轴的停止原因，因此为了缩短驱动轴的停止时间就需要反复试验，需要较多的工作量或时间。因此，正在寻求一种向操作员提供有助于有效地缩短驱动轴的停止原因的信息的数据取得装置。

发明内容

根据本发明涉及的第一方式，提供一种数据取得装置，其从根据加工程序以及加工条件控制驱动轴的机床的数值控制装置，取得表示所述驱动轴的动作状况的动作状况数据，该数据取得装置具备：动作状况取得部，其从所述数值控制装置取得所述动作状况数据；执行位置取得部，其从所述数值控制装置取得所述加工程序中的执行位置；停止原因取得部，其从所述数值控制装置取得停止原因信息，该停止原因信息表示与所述驱动轴停止时的停止原因相关的信息；以及存储部，其将所述动作状况数据、所述执行位置以及所述停止原因信息与各自的取得时间关联起来存储。

根据本发明涉及的第二方式，在第一方式涉及的数据取得装置中，所述动作状况数据是针对所述驱动轴的移动指令。

根据本发明涉及的第三方式，在第一或第二方式涉及的数据取得装置中，所述数据取得装置还具备：显示部，其将所述动作状况数据、所述执行位置以及所述停止原因信息以时间顺序的图或表的形式进行显示，以便能够将所述动作状况数据、所述执行位置以及所述停止原因信息进行相互对比。

根据本发明涉及的第四方式，在第一至第三方式中任一个方式涉及的数据取得装置中，所述数据取得装置还具备：停止时间计算部，其根据所述停止原因信息以及所述动作状况数据，针对每个停止原因计算出停止时间；以及停止时间显示部，其以图或表的形式显示每个停止原因的所述停止时间。

根据本发明涉及的第五方式，在第一至第四方式中任一个方式涉及的数据取得装置中，所述数据取得装置还具备：停止时间计算部，其根据所述停止原因信息、所述动作状况数据以及所述执行位置，针对每个执行位置计算出停止时间；以及停止时间显示部，其以图或表的形式显示每个执行位置的所述停止时间。

参照附图示出的本发明示例的实施方式的详细说明，从而使这些以及其他本发明的目的、特征以及优点更加明确。

附图说明

图1是说明本发明的一实施方式涉及的数据取得装置的结构的概略图。

图2是表示按照本发明的一实施方式在数据取得装置中执行的处理流程的流程图。

图3是按照在图2中说明的数据取得装置的处理显示的时间顺序数据的显示例。

图4是表示按照本发明的一实施方式在数据取得装置中执行的处理流程的流程图。

图5是按照在图4中说明的数据取得装置的处理显示的每个停止原因的停止时间的显示例。

图6是表示按照本发明的一实施方式在数据取得装置中执行的处理流程的流程图。

图7是按照在图6中说明的数据取得装置的处理显示的每个程序块序号的停止时间的显示例。

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。图1是说明本发明的一实施方式涉及的数据取得装置10的结构的概略图。在图1中，除了数据取得装置10外，还示出了具有多个驱动轴的机床50和根据预定的加工程序以及加工条件来控制机床50的数值控制装置60。

机床50通过使各种类型的任意的刀具相对于工件(未图示)进行相对移动来执行被要求的加工处理。机床50具有单个或多个(图示的例子中为两个)驱动轴，并具备用于使各驱动轴旋转的伺服电动机52。通过数值控制装置60控制这些伺服电动机52，使机床50的刀具相对于工件定位到预定位置。机床50例如可以是具有分别向相互正交的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向(主轴方向)延伸的进给轴的加工中心。另外，还可以使安装工件的作业工作台相对于机床50的刀具进行移动。此时，伺服电动机52与形成工作台的进给轴的驱动轴连接。

伺服电动机52具备向机床50的驱动轴施加动力的输出轴52a和编码器54，其中，所述编码器54检测伺服电动机52的动作状况，例如伺服电动机52的角度位置、速度以及扭矩。也可以在伺服电动机52的输出轴52a与机床50的驱动轴之间，根据需要设置减速机或者将旋转运动转换成直线运动的运动转换机构部。

数值控制装置60按照任意的加工程序以及加工条件控制伺服电动机52，即控制机床50的驱动轴。可以将数值控制装置60一体地装入到机床50中，也可以将数值控制装置60设置成独立于机床50。机床50的伺服电动机52经由线路56与数值控制装置60连接，能够收发控制信号以及来自编码器54的检测信号。上述的数值控制装置60的结构以及功能是已知的，因此在本说明书中省略其详细说明。

如图1所示，数据取得装置10具备动作状况取得部12、执行位置取得部14、停止原因取得部16、存储部18、停止时间计算部20以及显示部22。此外，为了能够执行后述的处理，数据取得装置10具有组合了公知的结构要素的硬件结构。数据取得装置10例如具备存储控制程序的ROM、按照控制程序执行各种运算的CPU、临时存储运算结果的RAM、键盘以及鼠标等输入单元、以及液晶显示器等显示装置，但数据取得装置10的结构并不局限于此。

动作状况取得部12从数值控制装置60以预定的采样周期例如以Δt的周期取得表示驱动轴的动作状况的数据，例如驱动轴的位置、速度以及扭矩的指令数据和检测数据(以下，称为“动作状况数据”)。经由安装在伺服电动机52上的编码器54取得动作状况数据中的检测数据。将通过动作状况取得部12取得的动作状况数据依次存储到存储部18中。此外，动作状况取得部12取得动作状况数据，并且取得动作状况数据的取得时间。因此，将动作状况数据与其取得时间关联起来存储到存储部18中。

执行位置取得部14从数值控制装置60以预定的采样周期例如以Δt的周期取得加工程序中的执行位置(以下，称为“执行位置”)。执行位置是能够确定正在执行对应于一连串的加工处理而制作的加工程序的哪一部分处理的信息即可。例如，执行位置包括加工程序的块序号、程序序号、G代码以及M代码，但并不局限于此。将通过执行位置取得部14取得的执行位置依次存储到存储部18中。此外，执行位置取得部14取得执行位置并且取得执行位置的取得时间。因此，将执行位置与其取得时间关联起来存储到存储部18中。

停止原因取得部16从数值控制装置60以预定的采样周期例如以Δt的周期取得表示机床50的驱动轴停止时的停止原因的信息(以下，称为“停止原因信息”)。“驱动轴停止”表示针对与机床50的进给轴对应的所有驱动轴的移动指令为0的状态，即所有的驱动轴停止的状态。

作为驱动轴的停止原因例如可以例举以下几种：(1)待机到加工中心的主轴达到预定的速度为止的时间；(2)待机到确认驱动轴针对位置指令的定位完成为止的时间；以及(3)待机到确认按照M代码执行的辅助处理完成为止的时间，但并不局限于这些。停止原因取得部16能够按各停止原因针对是否产生该停止原因来取得停止原因信息。

将通过停止原因取得部16取得的停止原因信息依次存储到存储部18中。此外，停止原因取得部16取得停止原因信息并且取得停止原因信息的取得时间。因此，将停止原因信息以与其取得时间关联起来的状态存储到存储部18中。

如上所述，存储部18分别存储从动作状况取得部12、执行位置取得部14以及停止原因取得部16输出的动作状况数据、执行位置以及停止原因信息。根据需要，通过停止时间计算部20以及显示部22读出存储在存储部18中的动作状况数据、执行位置以及停止原因信息。

停止时间计算部20能够根据停止原因信息以及动作状况数据按停止原因计算出停止时间，并且能够根据停止原因信息、动作状况数据以及执行位置按执行位置计算出停止时间。

显示部22根据操作员的操作将所请求的信息显示在未图示的显示装置中。将通过显示部22显示的信息经由显示装置作为视觉信息提供给操作员。

接下来，参照图2对数据取得装置10的处理流程进行说明。图2是表示按照本发明的第一实施方式在数据取得装置10中执行的处理流程的流程图。根据本实施方式，数据取得装置10的显示部22按时间顺序将动作状况数据、执行位置以及停止原因信息能相互对比地进行显示。

当加工程序开始时，在时间t作为初始值输入0。(步骤S11)

启动动作状况取得部12，从数值控制装置60取得在时间t的机床50的驱动轴的动作状况数据(步骤S12)。在本实施方式中，作为动作状况数据，从数值控制装置60取得向驱动轴施加的X轴方向以及Y轴方向中的移动指令。

启动执行位置取得部14，从数值控制装置60取得在时间t的加工程序中的执行位置(步骤S13)。在本实施方式中，取得由数值控制装置60执行的加工程序的块序号。

进而，启动停止原因取得部16，取得在时间t的停止原因信息(步骤S14)。停止原因取得部16互相识别应当考虑的各停止原因来取得停止原因信息，当存在停止原因时输出输出值“1”，当不存在停止原因时输出输出值“0”。

在本实施方式中，作为停止原因考虑的对象有：(1)从加工程序开始到数值控制装置60接收到主轴的速度到达信号(SAR信号)为止的待机时间；(2)从对所有驱动轴的移动指令成为0的时刻到数值控制装置60接收到所有驱动轴的定位完成信号(INPOS信号)为止的待机时间；以及(3)在对所有的驱动轴的移动指令为0的状态，且确认按照M代码执行的辅助处理完成为止的待机时间，即接收到表示数值控制装置60完成辅助处理的辅助处理完成信号(FIN信号)为止的待机时间。

换言之，在本实施方式中，停止原因取得部16能够相互识别地取得分别与“等待速度到达信号”引起的第一停止原因、“到位检查(in position check)”引起的第二停止原因、以及“等待FIN”引起的第三停止原因对应的停止原因信息。

例如，停止原因取得部16当取得第一停止原因信息时，根据从数值控制装置60取得的信息，判定在时间t是否接收到SAR信号。然后，当加工程序开始后、且没有接收到SAR信号时，停止原因取得部16输出表示存在“等待速度到达信号”引起的第一停止原因的输出值“1”。

此外，停止原因取得部16当取得第二停止原因信息时，根据从数值控制装置60取得的信息，判定在时间t针对所有驱动轴是否接收到INPOS信号。然后，当针对所有驱动轴的移动指令为0、且没有接收到INPOS信号时，停止原因取得部16输出表示存在“到位检查”引起的第二停止原因的输出值“1”。另外，“到位检查”是作为确认伺服电动机52是否到达指令位置的方法而执行的，具体而言，当移动指令成为0后，通过判断位置偏差是否进入预定的到位范围内来执行“到位检查”。

进而，停止原因取得部16当取得第三停止原因信息时，根据从数值控制装置60取得的信息，判定在时间t是否接收到表示按照M代码执行的辅助处理结束的FIN信号。然后，当对所有驱动轴的移动指令为0、且正在执行M代码、且没有接收到FIN信号时，停止原因取得部16输出表示存在“等待FIN”引起的第三停止原因的输出值“1”。

再次返回到图2，将在步骤S12～S14中取得的动作状况数据、执行位置以及停止原因信息，在与各自的取得时间t关联起来的状态下存储到存储部18中(步骤S15)。

接下来，判时刻间t是否到达表示采样期间结束的结束时间(步骤S16)。在步骤S16中，当判定为没有到达结束时间时，进入步骤S17，在当前的时间t上加上“Δt”。然后，再次执行步骤S12～S15的处理。

在步骤S16中，当判定为时间t到达结束时间时，进入步骤S18，启动显示部22，将动作状况数据、执行位置以及停止原因信息按时间顺序以能相互对比的方式进行显示。

图3是在骤S18中，通过显示部22显示的时间顺序数据的显示例。在图3的上段的图中，分别用虚线表示X轴方向的移动指令、用实线表示Y轴方向的移动指令。中段的图表示停止原因产生的时刻。点线表示与“等待速度到达信号”对应的停止原因，虚线表示与“到位检查”对应的停止原因，实线表示与“等待FIN”对应的停止原因。下段的图示出了程序的块序号1～9。各图的横轴表示从加工程序开始起的经过时间。可以将横轴的经过时间表示成使预定的采样时间的结束时间为100的相对值，也可以表示成实际的经过时间。

如图3所示，通过将针对驱动轴的移动指令、停止原因以及加工程序的块序号按时间顺序能够对比地进行显示，操作员就能够容易地识别在驱动轴的停止时间、停止原因以及加工程序的哪个阶段中驱动轴停止等信息。此外，按时间顺序显示加工程序的块序号，因此能够容易地确定驱动轴处于停止状态时的加工程序的执行位置。然后，操作员根据从图3的显示内容得出的信息，通过适当地修正加工程序或参数，就能够缩短驱动轴的停止时间。

图4是表示根据本发明的第二实施方式在数据取得装置10中执行的处理流程的流程图。根据本实施方式，数据取得装置10的显示部22按停止原因合计停止时间来进行显示。图4所示的步骤S21～S27的处理与关于图2上述的步骤S11～S17相同，因此省略其说明。

在本实施方式中，在步骤S28启动数据取得装置10的停止时间计算部20，根据在步骤S22中取得的动作状况数据、在步骤S24中取得的停止原因数据，计算出每个停止原因的停止时间。

然后，启动显示部22，在显示器装置上显示在步骤S28中计算出的每个停止原因的停止时间(步骤S29)。

图5是在步骤S29中通过显示部22显示的每个停止原因的停止时间的显示例。从图5可知，在该显示例中，要考虑的三个停止原因中与“到位检查”对应的停止原因引起的停止时间最长。操作员根据这一情况，例如通过放大到位检查宽度，能够缩短到确认驱动轴定位完成为止的时间。由此，加工程序能够在短时间内转移到下次指令的执行，结果是能够缩短驱动轴的停止时间。

图6是表示按照本发明的第三实施方式，在数据取得装置10中执行的处理流程的流程图。根据本实施方式，数据取得装置10的显示部22按执行位置合计停止时间来进行显示。图6所示的步骤S31～37的处理与关于图2上述的步骤S11～S17相同，因此省略其说明。

在本实施方式中，在步骤S38启动数据取得装置10的停止时间计算部20，根据在骤S32中取得的动作状况数据、在步骤S33中取得的加工程序中的执行位置、以及在步骤S34中取得的停止原因信息，计算出每个执行位置的停止时间。

然后，启动显示部22，在显示器装置上显示在步骤S38计算出的每个执行位置的停止时间(步骤S39)。

图7是表示在步骤S39中通过显示部22显示的每个执行位置的停止时间的显示例。从图7所示的显示例中可知，在块3以及块6的工序中停止时间最长。因此，操作员根据该显示信息，通过对与块3以及块6对应的加工程序施加适当的修正，能够缩短停止时间。从而，结果是能够缩短加工所需要的周期时间。

示出了分别通过柱形图显示每个停止原因的停止时间以及每个执行位置的停止时间的例子，但也可以通过折线图、饼图等任意的公知形状的图或表进行显示。此外，将动作状况数据、停止原因信息以及执行位置按时间顺序显示的方式，只要是能相互比对的方式，则可以用任意方式进行显示，例如可以以表形式进行显示。

发明效果

根据具备上述结构的数据取得装置，能够将与表示驱动轴的动作状况的数据、程序的执行位置以及停止原因相关的信息，与各自的取得时间关联起来进行取得。由此，操作员通过比较按时间顺序相互对应的各信息，就能够容易地确定驱动轴停止的原因。此外，由于按时间顺序依次取得程序的执行位置，因此能够容易地确定驱动轴处于停止状态时的执行位置。

此外，根据具备计算出按停止原因或按加工程序的执行位置产生的停止时间的停止时间计算部的数据取得装置，操作员能够容易地确定成为驱动轴停止原因的停止原因或执行位置。

这样，本发明涉及的数据取得装置能够取得有助于缩短驱动轴的停止时间的信息，并将其提供给操作员。操作员根据这些信息调整加工程序或参数，由此能够有效地缩短停止时间。其结果是能够有效地缩短周期时间。

以上，对本发明的各种实施方式以及变形例进行了说明，但本领域的技术人员明确，通过其他实施方式以及变形例，也能够得到与本发明相同的作用效果。尤其，在不脱离本发明范围的情况下，能够削除或置换所述的实施方式以及变形例的结构要素，还可以附加公知的技术手段。此外，本领域的技术人员应当明确，通过任意地组合在本说明书中明示或暗示的多个实施方式的特征也能够实施本发明。

Claims (5)

1.一种数据取得装置(10)，其从根据加工程序以及加工条件控制驱动轴的机床(50)的数值控制装置(60)，取得表示所述驱动轴的动作状况的动作状况数据，其特征在于，该数据取得装置具备：

动作状况取得部(12)，其从所述数值控制装置(60)取得所述动作状况数据；

执行位置取得部(14)，其从所述数值控制装置(60)取得所述加工程序中的执行位置；

停止原因取得部(16)，其从所述数值控制装置(60)取得停止原因信息，该停止原因信息表示与所述驱动轴停止时的停止原因相关的信息；以及

存储部(18)，其将所述动作状况数据、所述执行位置以及所述停止原因信息与各自的取得时间关联起来存储。

2.根据权利要求1所述的数据取得装置(10)，其特征在于，

所述动作状况数据是针对所述驱动轴的移动指令。

3.根据权利要求1或2所述的数据取得装置(10)，其特征在于，

所述数据取得装置还具备：显示部(22)，其将所述动作状况数据、所述执行位置以及所述停止原因信息以时间顺序的图或表的形式进行显示，以便能够将所述动作状况数据、所述执行位置以及所述停止原因信息进行相互对比。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的数据取得装置(10)，其特征在于，

所述数据取得装置还具备：

停止时间计算部(20)，其根据所述停止原因信息以及所述动作状况数据，针对每个停止原因计算出停止时间；以及

停止时间显示部(22)，其以图或表的形式显示每个停止原因的所述停止时间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的数据取得装置(10)，其特征在于，

所述数据取得装置还具备：

停止时间计算部(20)，其根据所述停止原因信息、所述动作状况数据以及所述执行位置，针对每个执行位置计算出停止时间；以及

停止时间显示部(22)，其以图或表的形式显示每个执行位置的所述停止时间。