CN104865890A - 进行基于表格式数据的运转的数值控制装置 - Google Patents

进行基于表格式数据的运转的数值控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种进行基于表格式数据的运转的数值控制装置，识别控制指令，计算出直到达到控制指令的目的状态为止的动作时间，决定成为开始动作的基准的时间、轴位置、或者主轴位置后开始动作。

Description

进行基于表格式数据的运转的数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种进行基于表格式数据的运转的数值控制装置，尤其涉及一种具有指定通过表格式数据控制成目的状态的基准值的功能的数值控制装置。
背景技术
作为同步于基准轴的运动且使各控制轴分别同步而进行驱动控制的方法，如下路径表运转功能是众所周知的：与基准轴位置对应地，将控制轴的位置信息存储到在存储器等设置的表格式数据中，根据存储于该表格式数据的信息使各控制轴与基准轴同步运转。在所述功能中，将设定有时间、轴位置、或者以主轴位置为基准的轴的位置、或者M代码(code)等辅助功能的表格式数据(路径表程序)存储于存储器，或通过网络连接的存储装置，依次读出表格式数据的同时驱动各轴。
在日本特开昭59-177604号公报以及日本特开2003-303005号公报中公开了这些所谓的路径表运转功能、或者称为电子凸轮控制的数值控制装置。由此，不拘于加工程序的自由工具的动作成为可能，能够实现加工时间的缩短或加工的高精度化。
以往的表格式数据中记述有如下内容：成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置(以后，记载为基准值)、以及控制与所述基准值对应的轴、主轴、或者辅助功能的指令。在对轴、主轴、或者辅助功能的状态进行控制的指令达到上述的基准值时，开始所述指令涉及的动作。例如，在控制主轴的转速的指令达到上述的基准值时开始向指定的转速进行加减速、在主轴的分度指令达到上述的基准值时开始主轴的分度动作。
这里，从主轴开始加减速至达到指定的转速为止，以及从主轴开始分度动作至结束分度为止，产生所需的动作时间。在对轴、主轴、或者辅助功能的状态进行控制的指令中，需要考虑从执行用于开始动作的指令的基准值至达到目的状态为止的动作时间，按预定指令计算所述动作时间，或者根据实际测量值来算出所述动作时间，并决定开始动作的基准值。
但是，直到主轴达到指定的转速为止的动作时间、以及主轴结束分度为止的动作时间等，对轴、主轴、或者辅助功能的状态进行控制的每个指令达到目的状态为止的动作时间，因机床的机械机构以及参数设定而不同。因此，即使运转同一表格式数据，有时因机床的机械结构以及参数设定而在消耗电力或运转时间中产生差异。其结果为，在对轴、主轴、或者辅助功能的状态进行控制的指令中，需要计算从开始动作至达到目的状态为止的动作时间、按机床的机械结构以及参数设定而制作出最佳的表格式数据，因此，作业可能变得复杂。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种数值控制装置，能够使用同一表格式数据，按机床的机械结构或者参数设定来实现最佳的控制。
本发明涉及的进行基于表格式数据的运转的数值控制装置具有：所述数值控制装置具有：识别部、决定部、制作部，所述表格式数据是记述了如下内容的数据：成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置、在所述成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置开始动作的动作开始指令、以及在所述成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置，对轴、主轴、或者辅助功能进行控制的控制指令，所述识别部对所述表格式数据中的所述控制指令进行识别，所述决定部计算出在所述识别部识别出的控制指令中达到所述控制指令的目的状态为止的动作时间，并决定成为开始所述控制指令涉及的动作的基准的时间、轴位置、或者主轴位置，所述制作部制作在由所述决定部决定的成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置开始动作的指令。
也可以是，所述识别部具有：识别条件决定部，其通过表格式数据、或者参数、或者信号输入来决定识别所述控制指令的条件。
或者也可以是，所述决定部具有：基准值变更部，其通过来自外部设备的输入、或信号状态来变更所决定的成为开始动作的基准的时间、轴位置、或者主轴位置。
或者也可以是，所述制作部具有：开始条件附加部，其将开始动作的条件附加到制作出的指令中。
或者也可以是，所述数值控制装置具有变换处理部，通过所述变换处理部将通过文本文件制作出的表格式数据变换为执行形式数据而存储到存储部，一边从所述存储部读出所述执行形式数据，一边控制轴位置、主轴位置、或者辅助功能，所述变换处理部具有所述识别部、所述决定部、以及所述制作部。
或者也可以是，所述数值控制装置具有：指令插入部，在基于所述变换处理部的、从表格式数据向执行形式数据的变换处理时，所述指令插入部将由所述制作部制作出的开始动作的指令插入到执行形式数据。
本发明通过具有以上的结构能够提供一种数值控制装置，能够使用同一表格式数据，按机床的机械结构或者按参数设定来实现最佳的控制的数值控制装置。
附图说明
根据参照附图进行的以下的实施例的说明，可以明确本发明的上述以及其它目的以及特征。
图1是表示本发明的概念的图。
图2A、图2B是表示第一实施方式中的表格式数据的图。
图3是表示第一实施方式中的主轴以及轴的动作的图。
图4A、图4B是表示第二实施方式中的表格式数据的图。
图5A、图5B是表示第二实施方式中的主轴以及轴的动作的图。
图6是表示进行基于表格式数据的运转的实施方式的动作流程的流程图。
图7是表示在将表格式数据变换为二进制数据等执行形式数据时，进行控制指令的识别、动作时间的计算、控制指令的变换等的实施方式的动作流程的流程图。
图8A、图8B是表示以往技术中的表格式数据的图。
图9是表示以往技术中的主轴以及轴的动作的图。
图10A、图10B是表示以往技术中的表格式数据的图。
图11A、图11B是表示以往技术中的主轴以及轴的动作的图。
具体实施方式
首先，对以往技术的说明和以往技术的课题进行说明。
在以往技术中，即使是同一表格式数据的运转，因机床的机械结构以及参数设定而造成从执行对轴、主轴、或者辅助功能的状态进行控制的指令开始至到达目的状态为止的动作时间不同，有时无谓地消耗电力或运转时间延长。
以下，通过具体的示例来进行说明。首先，通过基于表格式数据的主轴S的控制，来对无谓地消耗电力的示例进行说明。在本示例中，将成为用于执行对轴、主轴、或者M代码等辅助功能进行控制的指令的基准的时间、轴位置、或者主轴位置统称为基准值来进行处理。
图8A、图8B表示表格式数据，图8A表示主轴S的表格式数据<S1>，图8B表示轴X的表格式数据<X1>。在图8A中，L是以实际时间表示执行指令的表格式数据所记述的基准值(单位msec)的地址，指令S0、S4000分别是为了将主轴的转速设为0(rpm)、4000(rpm)而开始加减速的指令。
并且，在图8B中，L是以实际时间表示执行指令的表格式数据所记述的基准值(单位msec)的地址，指令X10.0、X45.0、X50.0分别为表示在所述基准值轴X所在的表格式数据所记述的坐标值(单位mm)的机械坐标的地址。这里，关于图8B的数据，在基准值L1000～L2000期间将轴定位于坐标值45.0，在基准值L2000～L3000期间在轴达到坐标值50.0之前进行切削加工。
这里，假设如下情况：通过不同的机床来共同使用了图8A、图8B所示的表格式数据(图8A的主轴S的表格式数据<S1>、以及图8B的轴X的表格式数据<X1>)。设成两个机床A、B在主轴达到指定转速为止的加速时间存在差异，并设成机床A中主轴达到指定转速(4000(rpm))为止的加速时间为1000msec，机床B中主轴达到指定转速(4000(rpm))为止的加速时间为500msec。
图9表示此时的动作样子，图9(a)表示机床A的主轴S的动作，图9(b)表示机床B的主轴S的动作，图9(c)表示机床A、机床B共同的轴X的动作。
如图9(a)所示，由于在机床A中主轴达到指定转速(4000(rpm))为止的加速时间为1000msec，因此当在基准值L1000主轴开始加速时，在基准值L2000达到指定转速。此时，如图9(c)所示，由于在基准值L2000轴X开始切削加工，因此在刚刚好的时刻主轴达到指定转速。
与此相对地，由于在机床B中主轴达到指定转速(4000(rpm))为止的加速时间为500msec，因此当在基准值L1000主轴开始加速时，在基准值L1500达到指定转速。这里，由于图8B的表格式数据指定的轴X的切削加工开始的基准值是L2000，因此如图9(b)所示，从L1500～L2000，主轴不得不以指定的转速保持旋转来等待切削加工的开始，从而无谓地消耗电力。
接下来，通过基于表格式数据的主轴S的控制，来延长运转时间的示例进行说明。图10A、图10B表示表格式数据，图10A表示主轴S的表格式数据<S2>，图10B表示轴X的表格式数据<X2>。在图10A中，L是以实际时间表示执行指令的表格式数据所记述的基准值(单位msec)的地址，指令S3000是为了将主轴的转速设为3000(rpm)而开始加减速的指令，G96是开始主轴的分度的指令。
并且，在图10B中，L是以实际时间表示执行指令的表格式数据所记述的基准值(单位msec)的地址，指令X10.0、X45.0、X50.0分别为表示在所述基准值轴X所在的表格式数据所记述的坐标值(单位mm)的机械坐标的地址。这里，关于图10B的数据，在基准值L1000～L2000期间将轴定位于坐标值45.0，在基准值L2000～L3000期间在轴达到坐标值50.0之前进行切削加工。
这里，假设如下情况：通过不同的机床来共同使用了图10A、图10B所示的表格式数据(图10A的主轴S的表格式数据<S2>、以及图10B的轴X的表格式数据<X2>)。设成两个机床A、B在主轴的分度时间存在差异，并设成机床A中主轴的分度时间为1000msec，机床B中主轴的分度时间为1500msec。
图11A、图11B表示此时的动作样子，图11A(a)表示机床A的主轴S的动作，图11A(b)表示机床A的轴X的动作，图11B(c)表示机床B的主轴S的动作，图11B(d)表示机床B的轴X的动作。
如图11A(a)所示，由于在机床A中主轴的分度时间为1000msec，因此当在基准值L1000主轴开始减速时，在基准值L2000结束分度。此时，如图11A(b)所示，由于在基准值L2000轴X开始切削加工，因此在刚刚好的时刻主轴的分度结束。
与此相对地，由于在机床B中主轴的分度时间为1500msec，因此如图11B(c)所示，当在基准值L1000主轴开始减速时，结束分度的基准值为L2500。这里，由于图10B的表格式数据指定的轴X的切削加工开始的基准值是L2000，因此如图11B(d)所示，轴X在基准值L2000进行了定位之后，从L2000到L2500，在主轴的分度结束为止待机，从分度结束的基准值L2500开始切削加工。其结果为，由于使此后的表格式数据所记述的基准值延迟待机时间的500msec来进行控制，因此运转时间变长。
由于这些课题，操作员按机床的机械结构以及参数设定来计算或者测定从执行对轴、主轴、或者辅助功能进行控制的指令开始至达到目的状态为止的动作时间，计算出用于向下一工序转移的基准值。因此，需要按机床的机械结构、以及参数设定来制作出最佳的表格式数据，但是需要制作出较多的表格式数据，因此，可能变得复杂。
在本发明中，通过提供如下单元，即使是不同的机床的机械结构以及不同的参数设定，也能够通过同一表格式数据来实现最佳的控制，所述单元包括：识别部，其能以表格式数据指定控制轴、主轴、或者辅助功能的指令和成为达到所述指令涉及的目的状态的基准的时间、轴位置、或者主轴位置(以后，记载为基准值)，并识别所述指令以及所述基准值；决定部，计算出达到所述指令的目的状态为止的动作时间，并决定开始动作的基准值；以及制作部，其从所述指令制作出开始动作的指令。
表示与图1的若干实施例相关的概念的图。首先，预先准备SA1那样的、规定了基准值与指令的对应关系的表格式数据。可以将这些表格式数据存储于数值控制装置内的存储器、与数值控制装置连接的外部存储部或通过网络连接的存储装置等中。
接下来，如SA2所示，通过识别部读出表格式数据，从其中提取出基准值L3000、SE1000的控制指令。另外，SE是结束动作的指令，SS是开始动作的指令。在提取时，作为控制成目的状态的控制指令，能够通过表格式数据、参数设定、或者信号输入来决定提取的指令。由此，能够根据表格式数据的运转过程中记述成表格式数据的、多个控制成目的状态的控制指令，与机械结构、运转状况等对应地设定用于提取最佳的控制指令的条件。更近一步，在发生警报等引起的减速停止过程中，还能指定成不提取控制成目的状态的控制指令。然后，将该控制指令通知给下一决定部。
如SA3所示，在决定部中，按机床的机械结构或参数设定来计算出达到控制指令涉及的目的状态为止的动作时间，以该结果为基准来决定开始动作的基准值。这里，为了调节因倍率(override)的设定而产生的基准值与实际时间的差分，还设置对所述决定部决定的基准值进行进一步变更的基准值变更部。然后，将提取出的控制指令以及决定的开始基准值通知给下一制作部。
如SA4所示，在制作部中通过所述决定的基准值来制作开始动作的指令。具体来说，与机床的机械特性等对应地，将基准值的动作开始时间从3000msec变更为2500msec。这里，还设置开始条件附加部，所述开始条件附加部将用于开始动作的条件附加到制作出的开始动作的指令中。作为用于开始动作的条件，能够指定用于允许动作开始的控制模式或输入信号等。
另外，SA2、SA3、SA4所示的识别部、决定部、制作部涉及的动作不限于基于表格式数据的运转过程中，也能够在将表格式数据变换为二进制数据等的执行形式数据时执行，还能够以将通过制作部制作出的动作开始指令插入到二进制数据等执行形式数据内的方式来进行。
如上所述，不需要按机床的机械结构以及参数设定来制作表格式数据，能够通过同一表格式数据按机床的机械结构以及参数设定来进行最佳的控制。
(第一实施方式)
接下来，对本发明的若干实施方式进行说明。首先，说明通过基于表格式数据涉及的主轴S的控制，使电力消耗量最佳化的示例。在本实施方式中，也将成为用于控制轴、主轴、或者M代码等辅助功能的指令的基准的时间、轴位置、或者主轴位置统称为基准值来进行处理。
图2A、图2B表示表格式数据，图2A表示主轴S的表格式数据<S3>，图2B表示轴X的表格式数据<X3>。在图2A中，L是以实际时间表示执行指令的表格式数据所记述的基准值(单位msec)的地址，指令S0是开始为了使主轴的转速为0(rpm)的加减速的指令，SE4000是结束为了使主轴的转速为4000(rpm)的加减速的指令。
并且，在图2B中，L是以实际时间表示执行指令的表格式数据所记述的基准值(单位msec)的地址，指令X10.0、X45.0、X50.0分别为表示在所述基准值轴X所在的表格式数据所记述的坐标值(单位mm)的机械坐标的地址。这里，关于图2B的数据，在基准值L1000～L2000期间将轴定位于坐标值45.0，在基准值L2000～L3000期间在轴达到坐标值50.0之前进行切削加工。
这里，假设如下情况：通过不同的机床来共同使用了图2A、图2B所示的表格式数据(图2A的主轴S的表格式数据<S3>、以及图2B的轴X的表格式数据<X3>)。设成两个机床A、B在主轴达到指定转速为止的加速时间存在差异，并设成机床A中主轴达到指定转速(4000(rpm))为止的加速时间为1000msec，机床B中主轴达到指定转速(4000(rpm))为止的加速时间为500msec。这里，能够从施加的控制指令、机床中的进给速度和电动机的性能等，计算出各机床的加速时间。
图3表示此时的动作样子，图3(a)表示机床A的主轴S的动作，图3(b)表示机床B的主轴S的动作，图3(c)表示机床A、机床B共同的轴X的动作。
如图3(a)所示，由于在机床A中主轴达到指定转速(4000(rpm))为止的加速时间为1000msec，因此当在基准值L1000主轴开始加速时，在基准值L2000达到指定转速。此时，如图3(c)所示，由于在基准值L2000轴X开始切削加工，因此在刚刚好的时刻主轴达到指定转速。
在机床B的情况下，由于主轴达到指定转速(4000(rpm))为止的加速时间为500msec，因此考虑到机床B的加速时间，将加速的开始时刻从基准值L1000变更为基准值L1500。由此，如图3(b)所示，由于在基准值L2000主轴的转速达到4000(rpm)，因此在机床B中也不会以主轴保持旋转的方式等待切削加工的开始，不会消耗无谓的电力，主轴能够在刚刚好的时刻达到指定转速。图3(c)是表示机床A、B共同的轴X的动作的图。
(第二实施方式)
接下来，说明通过基于表格式数据涉及的主轴S的控制，使运转时间最佳化的实施方式。图4A、图4B表示表格式数据，图4A表示主轴S的表格式数据<S4>，图4B表示轴X的表格式数据<X4>。在图4A中，L是以实际时间表示执行指令的表格式数据所记述的基准值(单位msec)的地址，指令S3000是开始为了使主轴的转速为3000(rpm)的加减速的指令，GE96是结束主轴的分度的指令。
并且，在图4B中，L是以实际时间表示执行指令的表格式数据所记述的基准值(单位msec)的地址，指令X10.0、X45.0、X50.0分别为表示在所述基准值轴X所在的表格式数据所记述的坐标值(单位mm)的机械坐标的地址。这里，关于图4B的数据，在基准值L1000～L2000期间将轴定位于坐标值45.0，在基准值L2000～L3000期间在轴达到坐标值50.0之前进行切削加工。
这里，假设如下情况：通过不同的机床来共同使用了图4A、图4B所示的表格式数据(图4A的主轴S的表格式数据<S4>、以及图4B的轴X的表格式数据<X4>)。这里，设成两个机床A、B在主轴的分度时间存在差异，并设成机床A中主轴的分度时间为1000msec，机床B中主轴的分度时间为1500msec。
图5A、B表示此时的动作样子，图5A(a)表示机床A的主轴S的动作，图5A(b)表示机床A的轴X的动作，图5B(c)表示机床B的主轴S的动作，图5B(d)表示机床B的轴X的动作。
如图5A(a)所示，由于在机床A中主轴的分度时间为1000msec，因此当在基准值L1000主轴开始减速时，在基准值L2000结束分度。此时，如图5A(b)所示，由于在基准值L2000轴X开始切削加工，因此在刚刚好的时刻主轴的分度结束。
与此相对地，由于在机床B中主轴的分度时间为1500msec，因此当在基准值L1000主轴开始减速时，主轴的分度结束而基准值为L2500。在本实施方式中，考虑到机床B的主轴分度时间，将减速的开始时刻从基准值L1000变更为基准值L500。由此，如图5B(d)所示，在基准值L2000轴X的定位结束，因此，在刚刚好的时刻主轴的分度结束。由此，在机床A、B双方中，能够使用同一表格式数据，削减不必要的待机时间从而进行最佳的控制。
接下来，根据图6的流程图，按步骤对进行基于表格式数据的运转的本实施方式的流程图进行说明。
(步骤SB1)判定在表格式数据中指令是否存在。在指令存在时(是)向步骤SB2前进，在指令不存在时(否)向步骤SB9前进。
(步骤SB2)读出指令。
(步骤SB3)判定控制指令是否存在。在控制指令存在时(是)向步骤SB4前进，在控制指令不存在时(否)向步骤SB8前进。
(步骤SB4)提取控制指令。
(步骤SB5)计算出各机床中的、在步骤SB4中提取出的控制指令的所需时间。
(步骤SB6)根据步骤SB5计算出的控制指令的所需时间，决定动作的开始基准值。
(步骤SB7)将动作的控制指令变更为基于在步骤SB6中决定的开始基准值的动作开始指令。
(步骤SB8)一边进行基准值的达到判定，一边执行指令，返回到步骤SB1。
(步骤SB9)判定处理中的指令是否存在。指令存在时(是)向步骤SB10前进，指令不存在时(否)向步骤SB11前进。
(步骤SB10)一边进行基准值的达到判定，一边执行指令，返回到步骤SB9。
(步骤SB11)进行运转停止处理。
接下来，根据图7的流程图，按步骤对将表格式数据变换为二进制数据等执行形式数据时，进行控制指令的识别、动作时间的计算、控制指令的变换等的实施方式进行说明。
(步骤SC1)判定在表格式数据中指令是否存在。指令存在时(是)向步骤SC2前进，指令不存在时(否)结束表格式数据的变换。
(步骤SC2)读出指令。
(步骤SC3)判定控制指令是否存在。控制指令存在时(是)向步骤SC4前进，控制指令不存在时(否)向步骤SC8前进。
(步骤SC4)提取控制指令。
(步骤SC5)计算出各机床中的、在步骤SC4中提取出的控制指令的所需时间。
(步骤SC6)根据步骤SC5计算出的控制指令的所需时间，决定动作的开始基准值。
(步骤SC7)将动作的控制指令变更为基于在步骤SC6中决定的开始基准值的动作开始指令。
(步骤SC8)将表格式数据变换为二进制数据等执行形式数据后，返回到步骤SC1。
另外，在图7的流程图中，对将表格式数据变换为二进制数据等执行形式数据时，进行控制指令的识别、动作时间的计算、控制指令的变换等的示例进行了说明，但是还能控制成将制作部制作出的动作的开始指令插入到变换而得的二进制数据等执行形式数据。
在以上的实施方式中，对在表格式数据中作为规定的基准值使用时间，作为指令使用主轴的旋转速度、和进行X轴的定位以及切削加工的示例进行了说明，但是不限于此。作为基准值，也能够使用成为控制对象的轴的位置、主轴的位置来代替时间，指示其他的加工、或指示X轴以外的Y轴、Z轴、主轴的动作，针对M代码等辅助功能进行指令，来代替X轴的定位或切削加工。
另外，在本实施方式中，使用由存储于存储器等中的表格式数据指定的示例，来对作为控制成目的状态的控制指令而提取的指令进行了说明，但是也能够通过参数的设定或信号输入进行指定来代替基于表格式数据的指定。
更进一步，在本实施方式中，通过与各机床的性能等对应地调整动作的开始时间的示例进行了说明，但是作为动作的开始时间的调整要因并非只限于各机床的性能，也可以通过进一步调整因倍率的设定等而产生的与基准值的差分等其他要因来调整动作的开始时间。
并且，在动作开始时，也能够附加用于设定允许动作的开始的控制模式等开始动作的条件。

Claims (6)

1.一种进行基于表格式数据的运转的数值控制装置，其特征在于，
所述数值控制装置具有：识别部、决定部、制作部，
所述表格式数据是记述了如下内容的数据：
成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置、
在所述成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置开始动作的动作开始指令、以及
在所述成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置，对轴、主轴、或者辅助功能进行控制的控制指令，
所述识别部对所述表格式数据中的所述控制指令进行识别，
所述决定部计算出在所述识别部识别出的控制指令中达到所述控制指令的目的状态为止的动作时间，并决定成为开始所述控制指令涉及的动作的基准的时间、轴位置、或者主轴位置，
所述制作部制作在由所述决定部决定的成为基准的时间、轴位置、或者主轴位置开始动作的指令。
2.根据权利要求1所述的进行基于表格式数据的运转的数值控制装置，其特征在于，
所述识别部具有：识别条件决定部，其通过表格式数据、或者参数、或者信号输入来决定识别所述控制指令的条件。
3.根据权利要求1所述的进行基于表格式数据的运转的数值控制装置，其特征在于，
所述决定部具有：基准值变更部，其通过来自外部设备的输入、或信号状态来变更所决定的成为开始动作的基准的时间、轴位置、或者主轴位置。
4.根据权利要求1所述的进行基于表格式数据的运转的数值控制装置，其特征在于，
所述制作部具有：开始条件附加部，其将开始动作的条件附加到制作出的指令中。
5.根据权利要求1所述的进行基于表格式数据的运转的数值控制装置，其特征在于，
所述数值控制装置具有变换处理部，
通过所述变换处理部将通过文本文件制作出的表格式数据变换为执行形式数据而存储到存储部，一边从所述存储部读出所述执行形式数据，一边控制轴位置、主轴位置、或者辅助功能，
所述变换处理部具有所述识别部、所述决定部、以及所述制作部。
6.根据权利要求5所述的进行基于表格式数据的运转的数值控制装置，其特征在于，
所述数值控制装置具有：指令插入部，在基于所述变换处理部的、从表格式数据向执行形式数据的变换处理时，所述指令插入部将由所述制作部制作出的开始动作的指令插入到执行形式数据。
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