CN105700467A - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明的根据加工程序控制多个机械控制轴的数值控制装置中，对上述多个机械控制轴分别指定动作的优先度，具备：指令分析部，其分析加工程序并生成控制多个机械控制轴的指令；程序块执行开始判定部，其根据指令数据判定多个机械控制轴的动作是否产生干扰，在判定为产生干扰的情况下，将控制引起干扰的多个机械控制轴中优先度低的机械控制轴的动作的指令开始的定时调整为不产生干扰、并且在最短时间完成定位的时间。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及具备以下功能的数值控制装置，即在多个控制点的定位中对控制点指令设定优先度并调整优先度低的指令的移动开始定时，由此避免干扰。
背景技术
目前，对于向多个控制点的定位指令，如果有干扰的可能性，则不在同一程序块中而分为不同程序块来记载和执行(日本特开2006-075916号公报等)。
例如，如图8A、B所示，在机床1中以L轴控制供料器2、以A轴控制门3的情况下，如果在同一程序块中指令供料器2的后退动作、门3的关闭动作则进行干扰，因此L轴和A轴分为不同的程序块进行了指令。
在如现有技术那样，在分为不同程序块记载各个控制点指令的方法中，到上一个模块的控制动作结束为止不开始下一个程序块的控制动作，因此各控制对象不干扰，但到早先指示的程序块的动作结束为止无法开始下一个程序块，因此早先指示的动作前进而成为不干扰的状态后的时间成为浪费的等待时间。
使用图9A～E详细解释在现有技术中发生的浪费的等待时间。
图9A～E是表示在通过供料器设置工件并使供料器后退后，关闭门并开始加工动作的动作控制的流程的图。在图示的机床1中，用L轴进行供料器2的定位控制，用A轴进行门3的开闭控制，依照图9(a)所示的加工程序进行供料器2和门3的控制。
如果依照图9A的加工程序控制供料器2和门3，则如图9B～E所示，在供料器2结束工件4的设置操作而后退时门3开始关闭，如果完全闭紧则通过工具5开始工件4的加工。在现有技术中，在程序O0001的N10程序块中供料器2后退，但到供料器2完全后退为止不开始N20的程序块的执行。如果供料器2的动作慢，则到开始门3的关闭动作为止产生浪费的等待时间。
作为与本发明类似的现有功能，有“开始位置指定碰头功能”，但在多系统的系统中，该功能是进行对其他系统碰头的功能，无法用于在同一系统内的碰头。另外，需要在加工程序中指令进行碰头的坐标值，但根据移动距离和移动速度正确地求出能够避免干扰的坐标值并不容易。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种数值控制装置，其在使用了加工程序的多个控制点的定位中，如果同时开始定位则进行干扰，但如果在不同程序块中指示则到完成为止花费时间的情况下，对控制点指令设定优先度，调整优先度低的指令移动开始的定时，由此能够避免干扰、并且能够在最短时间进行定位。
本发明的数值控制装置在根据加工程序控制多个机械控制轴的数值控制装置中，对上述多个机械控制轴分别指定动作的优先度，具备：指令分析部，其分析上述加工程序并生成控制上述多个机械控制轴的指令数据；以及程序块执行开始判定部，其根据上述指令数据判定上述多个机械控制轴的动作是否产生干扰，在判定为产生干扰的情况下，将开始指令的定时调整为不产生上述干扰、并且在最短时间中完成定位的时间，上述指令是控制引起上述干扰的上述多个机械控制轴中优先度低的机械控制轴的动作的指令。
上述程序块执行开始判定部根据引起上述干扰的上述多个机械控制轴的移动路径求出引起上述干扰的上述多个机械控制轴进行干扰的区域即干扰区域，根据引起上述干扰的上述多个机械控制轴中优先度高的机械控制轴离开上述干扰区域的定时、引起上述干扰的上述多个机械控制轴中优先度低的机械控制轴进入上述干扰区域的定时，调整开始指令的定时，该指令是控制引起上述干扰的上述多个机械控制轴中优先度低的机械控制轴的动作的指令。
可以以上述多个机械控制轴的动作时间为基准计算上述定时的调整。
可以以上述多个机械控制轴的坐标值为基准计算上述定时的调整。
上述数值控制装置可以还具备指定开始指令的定时的单元，该指令是根据来自上述数值控制装置外部的输入信号控制优先度低的机械控制轴动作的指令。
本发明通过具备以上的结构，在同一程序块、或不同程序块中指令了进行干扰的多个控制点的定位指令的情况下，也能够不干扰地在最短时间进行定位，因此作为结果能够缩短周期时间。
附图说明
根据参照附图说明以下的实施例能够了解本发明的上述和其他目的和特征。
图1是表示现有技术和本发明中的供料器、门、加工动作的开始定时的不同的时序图。
图2是说明本发明的控制对象的移动路径和干扰区域的图。
图3是本发明的实施方式的数值控制装置的功能框图。
图4是表示本发明的加工程序的例子的图。
图5是说明本发明优先度低的控制对象的动作开始定时的计算方法的图。
图6A、B、C是表示由本发明控制的供料器和门的动作例子的图。
图7是本发明的实施方式的程序块执行开始判定处理的概要流程图。
图8A、B是说明由现有技术的数值控制装置控制的供料器和门的控制相关的问题的图。
图9A、B、C、D、E是表示由现有技术的数值控制装置控制的供料器和门的动作例子的图。
具体实施方式
最初说明本发明的基本技术概要。在本发明中，对向各控制点的指令指定优先度，数值控制装置自动地调整优先度低的指令移动开始的定时，由此能够避免干扰、并且能够在最短时间进行定位。
在本发明中，作为开始动作的定时的调整方法，提出以下方法，即在同一程序块中记载优先度高的指令和低的指令并在程序块内调整移动开始的定时的方法、作为不同的程序块进行记载并调整优先度低的指令的程序块开始的定时的方法。在任意的情况下，都如图1所示，在各控制点相互不干扰的定时开始动作。通过这样进行控制，与现有技术相比，能够排除浪费的时间，缩短整体的操作时间。
本发明中的干扰的判定在程序块执行开始的定时中，在各控制点直线移动的前提下，考虑到表示控制点的起点→终点的线段，在XY平面、YZ平面、ZX平面的3个平面中判定线段的交点的有无。如果在各平面中有交点，并且各交点的坐标在各平面中一致，则有可能由于移动的定时而进行干扰。实际上，控制对象有形状，因此预先根据参数等指定相对于各控制点的形状，如图2所示，求出对控制点的坐标值加上了形状的移动路径，考虑到各移动路径重叠的干扰区域而判定有无干扰。
此外，也可以在加上形状时，预先存储以控制点的坐标值为基准位置的控制对象的正确形状，求出在移动时控制对象通过的区域作为移动路径，但如果表现为包含控制对象的形状的简易的多边形形状(例如与X轴、Y轴、Z轴平行的简单的长方体形状等)，则只要通过求出该多边形形状的各端点的移动路径，就能够简单地求出加上了该控制对象的形状的移动路径、各移动路径进行重叠的干扰区域。
接着，在有干扰可能性的情况下，根据控制对象的移动速度和到干扰区域的距离，计算到各控制对象进入干扰区域为止的时间(TAin、TBin)和到离开为止的时间(TAout、TBout)。如果该时间在各控制对象重复，则2个控制对象同时进入干扰区域，因此会干扰。在3个平面中进行同样的判定，判定最终的干扰的有无。
另外，在判定为进行干扰的情况下，在到优先度高的控制对象离开干扰区域为止的期间，调整优先度低的控制对象的动作开始的定时使得优先度低的控制对象不进入干扰区域。进行调整的时间例如是在图2中与重复的时间对应的到优先度高的控制对象离开干扰区域为止的时间(TAout)和到优先度低的控制对象进入到干扰区域为止的时间(TBout)之间差分。通过该调整使得优先度高的控制对象离开干扰区域的定时与优先度低的控制对象进入干扰区域的定时变得一致，从而避免干扰。
此外，作为定时的调整方法，除了上述那样的以时间为基准的调整以外，还可以进行以坐标值为基准的调整。可以根据以下的公式(1)计算优先度高的控制对象开始动作后经过了TAout-TBin后的坐标值。
坐标值＝起点坐标值+移动速度×(TAout-TBin)……(1)
优先度低的控制对象在优先度高的控制对象的坐标值大于上述坐标值时(根据移动方向下降时)开始动作，由此能够避免干扰。在以坐标值为基准的调整中，在根据进给速度倍率等而变更了移动速度的情况下，也能够进行正确的判定。
在以时间、坐标值的任意一个为基准的情况下，如果优先度低的控制点的动作结束，则即使优先度高的控制点正在移动，也进而开始下一个程序块的执行，因此能够在最短时间进行定位。
以下，使用附图说明本发明的技术结构。图3是本发明实施方式的数值控制装置的主要部分框图。
本实施方式的数值控制装置10具备存储器11、指令分析部12、程序块执行开始判定部13、插补处理部14、坐标更新部15、加减速处理部16。
存储器11由RAM等构成，存储有控制机床的驱动轴、供料器、门等机械控制轴30的NC程序。
指令分析部12从存储器11读出NC程序并分析，生成表示机床的驱动轴、供料器、门等的机械控制轴30的移动指令的指令数据。
作为本发明的特征结构的程序块执行开始判定部13通过后述的程序块执行开始判定处理，计算基于控制供料器、门等的机械控制轴30的程序块的机械控制轴30的动作开始定时，根据计算出的定时调整由指令分析部12输出的指令数据使得机械控制轴30不进行干扰。
插补处理部14根据通过程序块执行开始判定部13调整后的指令数据执行插补处理，生成插补数据。坐标更新部15根据插补处理部14生成的插补数据，更新机械控制轴30的坐标值，求出机械控制轴30的机械坐标值。然后，加减速处理部16根据通过坐标更新部15更新后的机械坐标值进行加减速处理，通过各伺服电动机20对各机械控制轴30进行驱动控制。
以下，说明通过程序块执行开始判定部13执行的程序块执行开始判定处理。
在图4A、图4B中表示本实施方式的程序的记载例子。在本实施方式中，为了定义机械控制轴30的动作的优先度而导入地址P，在指令乃至程序块中记载单词“Pn”(n为整数)，由此表示n的值越小则越是使该指令乃至程序块优先地动作。
在图4中，程序O0002是将本发明应用于同一程序块的情况，接着P1后的指令是优先度高的指令(供料器轴的控制指令)，接着P2后的指令是优先度低的指令(门轴的控制指令)。
另外，程序O0003是应用于不同程序块的情况，指示了P1的N10的程序块是优先度高的程序块，指示了P2的N20的程序块是优先度低的程序块。在本实施方式的数值控制装置10中，如果这样在不同程序块中记载单词Pn，则指令分析部12读入记载了单词Pn的记载了控制不同轴的指令的相邻的所有程序块，生成指令数据，根据该指令数据，程序块执行开始判定部13执行程序块执行开始判定处理。
在程序块执行开始判定处理中，首先使用上述方法，对控制点的移动路径加上形状并判定有无干扰。可知判定有无干扰的结果是在各个移动区域交叉的情况下，根据各控制点的移动速度发生干扰。
接着，使用图5所示的公式来计算并比较到有限度高的控制对象离开干扰区域为止的时间(TAout)、到优先度低的控制对象进入干扰区域为止的时间(TBin)。
然后，如果TAout≦TBin，则即使2个控制点同时开始动作，也是在优先度高的控制对象通过了干扰区域后，优先度低的控制对象到达干扰区域，因此不进行干扰。在该情况下，在程序O0002中，同时开始供料器轴的后退动作和门的关闭动作，如果在N20中优先度低的控制对象(门)的动作结束，则即使优先度高的控制对象(供料器)正在动作，也开始下一个程序块即N30。另外，在程序O0003中，开始连续执行N10的程序块和N20的程序块。如果在N20中优先度低的控制对象(门)的动作结束，则即使优先度高的控制对象(供料器)正在动作，也开始下一个程序块即N30。
如果TAout>TBin，则如果2个控制点同时开始动作，则在优先度高的控制对象离开干扰区域之前，优先度低的控制对象先到达干扰区域，因此两者干扰。在该情况下，在程序O0002中，进行控制使得在供料器轴开始后退后经过TAout-TBin的时间后开始门的关闭动作，如果优先度低的门的关闭动作结束，则开始下一个程序块即N30的程序块的执行。另外，在程序O0003中，在开始N10程序块后，在经过了TAout-TBin的时间后开始执行N20的程序块，如果N20的执行结束，则开始N30。
在程序O0002、O0003的任意一个的情况下，都是在供料器轴离开干扰区域同时门进入干扰区域，因此供料器轴和门不会干扰。
图6A～C是表示在本实施方式的数值控制装置中执行图4所示的程序，一边使供料器2后退一边关闭门3而开始加工动作的动作控制的流程的图。
如图所示那样，供料器2结束工件4的设置操作并后退。在本发明中，与现有技术不同，在供料器2完全后退之前，在通过上述程序块执行开始判定处理决定的定时，门3开始动作。作为门3和供料器2不干扰的定时而计算门3的动作开始定时，因此进行控制使得在供料器2离开干扰区域的同时门3进入干扰区域，两者没有干扰。
然后，如果门3关闭，则即使供料器2正在移动，也开始工具5对工件4的加工。作为结果，在图1所示的定时执行供料器2的动作开始、门3的动作开始、加工动作的开始，因此与现有技术相比，能够排除浪费的时间，缩短整体的操作时间。
图7是本实施方式的数值控制装置10的由程序块执行开始判定部13执行的程序块执行开始判定处理的概要流程图。
[步骤SA01]求出对各控制对象的控制点加上了形状后的移动路径，判定在各控制对象之间是否有可能产生干扰，在有可能产生干扰的情况下，计算到基于优先度高的指令的控制对象离开干扰区域为止的时间TAout、到基于优先度低的指令的控制对象进入干扰区域为止的时间TBin并进行比较，判定是否实际产生干扰。
[步骤SA02]在步骤SA01中判定为产生干扰的情况下，根据到基于优先度高的指令的控制对象离开干扰区域为止的时间TAout、到基于优先度低的指令的控制对象进入干扰区域为止的时间TBin，计算优先度低的控制对象开始的定时。
[步骤SA03]根据从指令分析部12输出的指令数据，开始优先度高的指令的动作。
[步骤SA04]根据在步骤SA02中计算出的定时，调整开始优先度低的指令的动作的定时。
[步骤SA05]根据从指令分析部12输出的指令数据，在步骤SA04中调整了的定时后，开始优先度低的指令的动作。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式的例子，通过施加适当的变更，能够以其他的形式实施。
例如，在上述实施方式中，作为控制对象表示了供料器和门的例子，但控制对象并不限于供料器、门，只要是有可能干扰的控制对象，则能够应用于任意的对象。
另外，在上述实施方式中表示了应用于2个控制对象的例子，但也可以应用于3个以上的控制对象。在该情况下，针对各个控制对象的组合执行程序块执行开始判定处理，在不干扰的定时下开始各控制对象的动作即可。
进而，在上述实施方式中，通过程序块执行开始判定部13执行的程序块执行开始判定处理，调整控制优先度低的机械控制轴的动作的指令开始的定时，但除此以外，也可以设置指定开始指令的定时的单元，该指令是根据来自上述数值控制装置外部的输入信号控制优先度低的机械控制轴动作的指令。通过这样构成，能够在在比程序块执行开始判定部13调整后的优先度低的机械控制轴的动作开始定时更早的定时，由操作者操作操作盘等开始优先度低的机械控制轴的动作，或者根据从设置在机床、加工环境等中的传感器等产生的信号、从通过PMC等执行的供料程序产生的信号等，能够开始优先度低的机械控制轴的动作，能够进行与状况对应的更灵活的动作控制。

Claims (5)

1.一种数值控制装置，根据加工程序控制多个机械控制轴，其特征在于，
对上述多个机械控制轴分别指定动作的优先度，
该数值控制装置具备：
指令分析部，其分析上述加工程序并生成控制上述多个机械控制轴的指令数据；以及
程序块执行开始判定部，其根据上述指令数据判定上述多个机械控制轴的动作是否产生干扰，在判定为产生干扰的情况下，将开始指令的定时调整为不产生上述干扰、并且在最短时间中完成定位的时间，上述指令是控制引起上述干扰的上述多个机械控制轴中优先度低的机械控制轴的动作的指令。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述程序块执行开始判定部根据引起上述干扰的上述多个机械控制轴的移动路径求出引起上述干扰的上述多个机械控制轴进行干扰的区域即干扰区域，根据引起上述干扰的上述多个机械控制轴中优先度高的机械控制轴离开上述干扰区域的定时、引起上述干扰的上述多个机械控制轴中优先度低的机械控制轴进入上述干扰区域的定时，调整开始指令的定时，该指令是控制引起上述干扰的上述多个机械控制轴中优先度低的机械控制轴的动作的指令。
3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，
以上述多个机械控制轴的动作时间为基准计算上述定时的调整。
4.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，
以上述多个机械控制轴的坐标值为基准计算上述定时的调整。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的数值控制装置，其特征在于，
上述数值控制装置还具备指定开始指令的定时的单元，该指令是根据来自上述数值控制装置外部的输入信号控制优先度低的机械控制轴动作的指令。
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