CN107957912B - 程序最佳化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种程序最佳化系统，其具有：CNC模拟器，其依次读出加工程序而进行加工模拟；加工程序存储部，其向该CNC模拟器依次传输加工程序；以及传输速度控制部，其进行控制，以使传输速度成为预先确定好的下限值。当在切削区间中检测到应该读出的所述加工程序不足的缓冲不足的情况下，CNC模拟器使加工程序最佳化，生成不产生缓冲不足的最佳化加工程序。

Description

程序最佳化系统
技术领域
本发明涉及程序最佳化系统，特别是涉及在向数值控制装置传输加工程序的外部计算机中使加工程序最佳化的技术。
背景技术
控制机床等的数值控制装置(CNC)基于加工程序进行加工。该加工程序的大小存在随着加工物的精度提高而大容量化的倾向。
在例如金属模具加工用的加工程序中，其大小超过CNC的内部存储装置(DRAM等)的容量的情况也不少。作为用于应对这样的问题的方法，公知有如下技术：CNC从能够通信地连接的外部存储装置(CF卡、SD卡、USB器件等)、外部计算机(服务器等)等依次取得加工程序的一部分，并将所取得的量的加工程序向内部存储装置缓冲。根据该方法，能够实现连续的程序运转。
在从外部存储装置或外部计算机向CNC传输加工程序的情况下，其传输速度并不恒定。假设在加工程序的传输延迟、陷入到缓冲不足的情况下，在加工程序被缓冲之前机床无法进行加工，作为结果，产生未预期的减速或停止。若在切削加工中产生减速或停止，则有时产生在加工面带有切削刀痕等而加工面质量降低等问题。
此外，在进行往复动作等的机械(例如喷墨打印机)等中，即使停止也使打印头、刀具等待机到没有问题的位置(例如加工或打印范围的端部)直到充分地缓冲，从而能够确保加工对象物、打印物的品质均匀。在CNC中，也只要存在非切削程序块，就使加工暂时停止于该非切削程序块，从而能够确保加工质量。然而，加工程序是多样的，针对切削程序块的连续数的限制也不存在，因此，在产生缓冲不足的时刻，未必凑巧存在非切削程序块。而且，在CNC的内部存储装置存在容量的上限，因此，未必能够全部缓冲使非切削程序块间所含有的切削程序块运转完的加工程序。即使内部存储装置的容量没有上限，也需要暂时停止运转直至加工程序的缓冲完成，因此，可能产生周期增加这样别的问题。
针对这一点，在日本特开2016-31725号公报公开了在加工程序中指定缓冲点这样的技术。CNC在加工程序未缓冲到所指定的缓冲点的情况下，使加工暂时停止而待机到加工程序的传输完成。由此，CNC不受加工程序的传输速度(transfer rate)左右就能够执行加工。
然而，在前述的技术中，无法解决如下问题：在等待加工程序的传输的期间内运转暂时停止，因此，周期时间增加。在应该传输的加工程序明显较大的(例如几百万行)情况下，也有时运转停止时间变得过长、或没有缓冲完。
另外，在日本特开平7-239707号公报中记载有一种CNC，其特征在于，在缓存(相当于内部存储装置)内的加工程序变为空之前使切削进给速度降低；以及即使是在缓存变为空的情况下，也通过进行退刀动作，来避免切削刀痕、振动的产生。
不过，在前述的CNC中，存在如下问题：在运转中产生局部的切削进给速度的降低，因此，可能产生起因于此的加工面质量的降低。
发明内容
本发明是为了解决这些问题点而做成的，其目的在于，提供一种能够防止由加工程序传输之际的缓冲不足导致的未预期的或切削加工中的减速或停止、抑制加工面质量的降低的程序最佳化系统。
本发明的程序最佳化系统具有：CNC模拟器，其依次读出加工程序而进行加工模拟；加工程序存储部，其向所述CNC模拟器依次传输所述加工程序；传输速度控制部，其控制成所述加工程序存储部与所述CNC模拟器之间的传输速度成为预先确定好的下限值。所述CNC模拟器构成为，当在切削区间中检测到应该读出的所述加工程序不足的缓冲不足的情况下，使所述加工程序最佳化，生成不产生所述缓冲不足的最佳化加工程序。
也可以是，所述CNC模拟器通过使在所述切削区间内反复出现的指令集合子程序化，来进行所述最佳化。
也可以是，所述CNC模拟器通过使所述切削区间内的多个程序块结合成1个，来进行所述最佳化。
也可以是，所述CNC模拟器通过变更所述切削区间内的切削进给速度，来进行所述最佳化。
也可以是，所述CNC模拟器通过使所述切削区间内的切削进给速度阶段性地变慢，来确定变更后的所述切削进给速度。
也可以是，所述程序最佳化系统还具有：外部计算机，其具有所述CNC模拟器、所述加工程序存储部以及所述传输速度控制部；数值控制装置，其依次读出所述最佳化加工程序而进行程序运转；以及外部存储装置，其向所述数值控制装置依次传输所述最佳化加工程序。并且，也可以是，所述CNC模拟器构成为将所述最佳化加工程序向所述外部存储装置传输。
也可以是，所述程序最佳化系统还具有：数值控制装置，具有所述CNC模拟器、所述加工程序存储部以及所述传输速度控制部，依次读出所述最佳化加工程序而进行程序运转；和外部存储装置，其向所述数值控制装置依次传输所述最佳化加工程序。
也可以是，所述程序最佳化系统还具有：外部计算机，其具有所述CNC模拟器、所述加工程序存储部以及所述传输速度控制部；和数值控制装置，其依次读出所述最佳化加工程序而进行程序运转。并且，也可以是，所述CNC模拟器构成为将所述最佳化加工程序向所述数值控制装置传输。
根据本发明，能够提供一种能够防止由加工程序传输之际的缓冲不足导致的未预期的或切削加工中的减速或停止、抑制加工面质量的降低的程序最佳化系统。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的程序最佳化系统的构成的框图。
图2是表示本发明的实施方式的程序最佳化系统的动作的流程图。
图3是表示传输速度的下限值的测定方法的一个例子的图。
图4是表示本发明的实施方式的程序最佳化系统的动作的流程图。
图5是表示程序最佳化处理的一个例子的图。
图6是表示程序最佳化处理的一个例子的图。
具体实施方式
使用图1的框图来对本发明的实施方式的程序最佳化系统100的构成进行说明。
程序最佳化系统100具有数值控制装置(CNC)110、外部计算机120以及外部存储装置130。典型而言，CNC110、外部计算机120以及外部存储装置130是通过由中央信息处理装置(CPU)按照储存到存储装置的程序执行预定的处理，来逻辑性地实现随后论述的各种处理部的信息处理装置。CNC110、外部计算机120以及外部存储装置130借助通信线路等以能够通信的方式而连接。
CNC110基于加工程序对未图示的机床等进行控制。将此称为程序运转。另外，CNC110从外部存储装置130依次接收加工程序，将所接收的该加工程序暂时蓄积到该CNC110所内置的传输缓存。将此称为缓冲(buffering)。并且，CNC110将所蓄积的该加工程序从传输缓存依次读出而进行程序运转。通常，CNC110从传输缓存删除被使用于程序运转的量所对应的加工程序。
外部计算机120实施加工程序的缓冲和程序运转的模拟、以及基于模拟结果的加工程序的最佳化。外部计算机120具有CNC模拟器121、加工程序存储部122以及传输速度控制部123。
加工程序存储部122从外部存储装置130取得加工程序而储存于预定的存储区域。
CNC模拟器121将储存到加工程序存储部122的加工程序经由传输速度控制部123读出，利用公知的方法进行缓冲和程序运转的模拟。将此称为加工模拟。CNC模拟器如果加工模拟的结果是，在某一时间点检测到因程序运转消耗的加工程序的容量赶上(达到)由于缓冲而被蓄积起来的加工程序的容量、成为加工程序的蓄积不足的状态(称为缓冲不足)的产生，则CNC模拟器121进行使加工程序最佳化的处理。即、CNC模拟器121对加工程序进行修正，以使不产生缓冲不足、且加工时间变得最短。然后，CNC模拟器121将最佳化后的加工程序向外部存储装置130传输。
传输速度控制部123将从外部存储装置130向CNC110传输加工程序之际的传输速度的下限值预先保持为加工模拟的参数，进行控制，以使加工程序从加工程序存储部122向CNC模拟器121的传输速度成为该下限值。
外部存储装置130在预定的存储区域预先储存有加工程序，进行针对CNC110依次发送加工程序的处理。在本实施方式中，首先，外部存储装置130将最佳化前的加工程序向外部计算机120发送，从外部计算机120接收最佳化后的加工程序。然后，外部存储装置130将最佳化后的该加工程序向CNC110发送。
接下来，使用图2的流程图来对图1的程序最佳化系统100的动作进行说明。
步骤S1：CNC110对外部存储装置130与CNC110之间的传输速度进行测定、计算或假定，确定传输速度的下限值。传输速度的测定、计算能够通过公知的方法实施。例如，如图3所示，在预定的时间内对外部存储装置130与CNC110之间的传输速度进行实测(实际测量)，能够将在该时间内所测定的传输速度的最低值确定为下限值。例如，只要传输速度的实测值处于23Kbps～100Mbps的范围内，下限值就能够确定为23Kbps。此外，通过将测定值中的例外的值去除，不考虑由突发的主要原因导致的传输速度的下降，也能够求出进行一定程度稳定的传输过程中的下限值。
或者，也能够根据CNC100的内部软件的处理构造确定下限值。即、在CNC100的内部处理的构造上，在保证了某一时间t最低X字节的传输的情况下，能够通过r＝x/t计算下限值r。
典型而言，外部存储装置130经由保证恒定的传输速度的总线等与CNC110连接。然而，如果能够对传输速度的下限值进行测定、计算或假定，则外部存储装置130也可以经由网络与CNC110连接。在例如外部存储装置130是服务器的情况下等，能够经由网络与CNC110连接。即本实施方式以能够确定超过0的值作为传输速度的下限值为前提，未设想传输速度为0的状况。
在图3中示出传输速度的下限值r的确定方法的一个例子。
步骤S2：CNC110将在步骤S1中确定好的下限值r、加工模拟所需要的各信息(例如机械构成、CNC系统构成、系统参数等能对缓冲和程序运转的速度带来影响的信息)向外部计算机120传输。
步骤S3：外部存储装置130将加工程序向外部计算机120传输。在此所传输的加工程序是最佳化前的加工程序。加工程序存储部122储存所接收的加工程序。
步骤S4：外部计算机120的CNC模拟器121使用在步骤S3中储存到加工程序存储部122的加工程序和在步骤S2中取得的信息，来实施加工模拟。加工模拟能够通过公知的方法实施。
步骤S5：传输速度控制部123进行速度控制，以使得在加工模拟之际从加工程序存储部122向CNC模拟器121的数据传输以在步骤S1中确定好的下限值进行。
步骤S6：CNC模拟器121在加工模拟期间对传输缓存进行监视，对缓冲不足的产生进行检测。在切削程序块中产生了缓冲不足的情况下，记录该切削程序块。
步骤S7：CNC模拟器121确定在步骤S6中所记录的切削程序块的前后的非切削程序块。
步骤S8：CNC模拟器121进行使包括了在步骤S6中所记录的切削程序块和在步骤S7中确定的非切削程序块的切削区间最佳化的处理。即、对加工程序存储部122内的加工程序进行修正，而生成如下加工程序：处于在步骤S1中确定好的下限值时也不产生缓冲不足，且所预测的加工时间变得最短。最佳化处理能够通过例如以下那样的方法来实现。
(a)确定在切削区间内反复出现的指令集合，将确定好的该指令集合汇总成子程序。由此，子程序在CNC110(CNC模拟器121)中保存第1次所传输的量，不进行第2次以后的传输就足矣。因而，能够减少加工程序的传输量。
在该最佳化方法(a)中，不产生路径、速度的变更。
(b)将切削区间内的多个程序块结合。例如能够将多个线段的加工指令汇总于1个线段。具体而言，通过将由多个线段构成的折线、曲线以1个线段近似，能够减少加工程序的量自身。
在该最佳化方法(b)中，一般产生路径变更。
(c)变更切削区间内的切削进给速度。CNC模拟器121使切削区间内的切削进给速度阶段性地变更且反复执行加工模拟。其结果，如果能够确定出不产生缓冲不足的最快的切削速度，则能够将该切削区间的切削速度变更成确定好的最快的切削速度。
在该最佳化方法(c)中，产生速度变更。
步骤S9：CNC模拟器121将在步骤S8最佳化后的加工程序向外部存储装置130传输。外部存储装置130将最佳化后的加工程序向CNC110传输。由此，在CNC110中，因程序运转中的缓冲不足导致的未预期的或切削加工中的减速或停止被抑制。即使产生减速，速度变更也在非切削程序块中进行，因此，不产生加工品位的降低。
在此，使用图4的流程图和图5，进一步具体地说明已采用了所述的最佳化方法(c)的情况的CNC模拟器121的动作。
步骤SC1：CNC模拟器121对是否设定了下限值进行确认。在已设定的情况下，转向步骤SC2，在未设定的情况下，转向步骤SC9。
步骤SC2：CNC模拟器121开始以所设定的下限值为传输速度的加工模拟。执行加工程序的前头程序块。
步骤SC3：CNC模拟器121对缓冲不足的产生进行监视。在所执行的程序块是切削程序块、且检测到缓冲不足的产生的情况下，转向步骤SC4，在其他的情况下，转向步骤SC7。
步骤SC4：CNC模拟器121确定在检测到缓冲不足的切削程序块与其前后的非切削程序块之间夹着的切削区间。
在图5中示出切削区间的具体例。在原来的程序中，设为在作为切削程序块的“N100”中检测到缓冲不足。在该情况下，如图所示那样，确定出被前后的非切削程序块夹着的切削区间。
步骤SC5：只要处于在步骤SC4中所确定的切削区间内，则CNC模拟器121变更切削速度。生成例如以当前的切削速度的n％(n＜100)为新的切削速度的加工程序。
在图5中示出修正处理的具体例。在原来的程序中，切削程序块N101的切削速度的指令值是“F700”。在修正后的程序中，指令值被变更成作为原来的指令值的90％的“F630”。
步骤SC6：CNC模拟器121从前头程序块起再次执行在步骤SC5中修正后的程序。
步骤SC7：如果所执行的程序块不是最终程序块，则转向步骤SC8，如果是最终程序块，则转向步骤SC9。
步骤SC8：执行下一程序块。
步骤SC9：当在步骤SC5中实施了切削进给速度的变更的情况下，转向步骤SC10，在未实施变更的情况下，结束该处理。
步骤SC10：生成反映了步骤SC5中的切削进给速度的变更结果的加工程序，向外部存储装置130传输而结束该处理。
在本实施方式的程序最佳化系统100中，外部计算机120考虑传输速度的下限值而进行加工模拟，由此来事先预测缓冲不足的产生。并且，对加工程序进行修正，以便不产生缓冲不足。由此，能够防止未预期的或切削加工中的减速或停止，抑制加工面质量的降低。
另外，外部计算机120确定出能够消除缓冲不足的最快的切削速度。由此，尽可能不牺牲加工速度，就能够消除缓冲不足。
此外，本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当变更。本发明在其保护范围内能够进行实施方式的任意的构成要素的变形、或者实施方式的任意的构成要素的省略。
例如，在上述的实施方式中，在图2的步骤S9中，CNC模拟器121将最佳化后的加工程序向外部存储装置130传输。在此，CNC模拟器121也可以将最佳化后的加工程序反映于加工程序存储部122。由此，外部计算机120能够反复适用例如多个最佳化方法而使加工程序最佳化。
外部计算机120能够将多个最佳化方法组合而使加工程序最佳化。将例如上述的最佳化方法(a)～(c)以(a)>(b)>(c)的顺序适用，只要在能够消除缓冲不足的阶段结束最佳化处理，就能够进行尽量抑制了对加工的影响的最佳化。另外，通过将多个最佳化方法叠加来适用，能够获得针对缓冲不足的抗性更高的加工程序。
另外，在上述的实施方式中，外部计算机120仅在缓冲不足被预测的情况下执行了最佳化处理，但本发明并不限定于此。外部计算机120也可以不管是否产生缓冲不足都执行最佳化处理。由此，在使用了最佳化方法(a)和(b)的情况下，能够削减加工程序的大小。
另外，也可以是，在应用最佳化方法(c)、缓冲不足未被预测的情况下，在不产生缓冲不足的范围内使切削进给速度阶段性地提升，求出切削进给速度的上限值而进行以该上限值修正加工程序的处理。由此，能够提升例如粗加工程序中的切削进给速度，也能够获得使加工效率提高的效果。在图6中示出其变形例的修正处理的具体例。在原来的程序中、切削程序块N100的切削速度的指令值是“F3000”、“F2000”。在修正后的程序中，指令值变更成作为原来的指令值的110％的“F3300”、“F2200”。
另外，在上述的实施方式中，将外部计算机120和CNC110设为独立的装置进行了说明。然而，CNC110也可以具备外部计算机120的构成要素即CNC模拟器121和加工程序存储部122等。在该情况下，考虑了，CNC110首先将从外部存储装置130取得的加工程序在内部假想地测试运转，以其结果最佳化后的加工程序进行程序运转。
另外，在上述的实施方式中，CNC模拟器121将最佳化后的加工程序向外部存储装置130进行了传输。然而，CNC模拟器121也可以将最佳化后的加工程序向CNC110直接传输。在该情况下，传输速度控制部123不使用外部存储装置130与CNC110之间的传输速度的下限值，而应该使用外部计算机120与CNC110之间的传输速度的下限值，作为传输速度的下限值。

Claims (7)

1.一种程序最佳化系统，其具有：CNC模拟器，其依次读出加工程序来进行加工模拟；加工程序存储部，其向所述CNC模拟器依次传输所述加工程序；以及传输速度控制部，其控制成所述加工程序存储部与所述CNC模拟器之间的传输速度成为预先确定好的下限值，其特征在于，
所述CNC模拟器当在切削区间中检测到应该读出的所述加工程序不足的缓冲不足的情况下，使所述加工程序最佳化，生成不产生所述缓冲不足的最佳化加工程序，
所述CNC模拟器通过变更所述切削区间内的切削进给速度，来进行所述最佳化，
在缓冲不足未被预测的情况下，在不产生缓冲不足的范围内使所述切削进给速度阶段性地提升，求出切削进给速度的上限值而进行以该上限值修正加工程序的处理。
2.根据权利要求1所述的程序最佳化系统，其特征在于，
所述CNC模拟器通过使在所述切削区间内重复出现的指令集合子程序化，来进行所述最佳化。
3.根据权利要求1所述的程序最佳化系统，其特征在于，
所述CNC模拟器通过将所述切削区间内的多个程序块结合成1个，来进行所述最佳化。
4.根据权利要求1所述的程序最佳化系统，其特征在于，
所述CNC模拟器通过使所述切削区间内的切削进给速度阶段性地变慢，来确定变更后的所述切削进给速度。
5.根据权利要求1所述的程序最佳化系统，其特征在于，
该程序最佳化系统还具有：
外部计算机，其具有所述CNC模拟器、所述加工程序存储部以及所述传输速度控制部；
数值控制装置，其依次读出所述最佳化加工程序来进行程序运转；以及
外部存储装置，其向所述数值控制装置依次传输所述最佳化加工程序，
所述CNC模拟器将所述最佳化加工程序向所述外部存储装置传输。
6.根据权利要求1所述的程序最佳化系统，其特征在于，
该程序最佳化系统还具有：
数值控制装置，其具有所述CNC模拟器、所述加工程序存储部以及所述传输速度控制部，并依次读出所述最佳化加工程序来进行程序运转；以及
外部存储装置，其向所述数值控制装置依次传输所述最佳化加工程序。
7.根据权利要求1所述的程序最佳化系统，其特征在于，
该程序最佳化系统还具有：
外部计算机，其具有所述CNC模拟器、所述加工程序存储部和所述传输速度控制部；以及
数值控制装置，其依次读出所述最佳化加工程序来进行程序运转，
所述CNC模拟器将所述最佳化加工程序传输给所述数值控制装置。
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