CN109213084A

CN109213084A - 数值控制装置

Info

Publication number: CN109213084A
Application number: CN201810701516.7A
Authority: CN
Inventors: 齐藤学
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2019-01-15
Also published as: US20190004500A1; US11226609B2; DE102018005007B4; JP6568152B2; JP2019012472A; DE102018005007A1

Abstract

本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种能够指定指令的顺序的数值控制装置。一种能够在NC程序的指令之间指定执行顺序的数值控制装置，其执行至少一个NC程序并控制多个系统。上述NC程序包括能够指定用于分别控制多个系统的指令之间的执行顺序的顺序指定指令。上述数值控制装置具备：至少一个指令解析部，其读出并解析上述NC程序中包括的指令，当通过顺序指定指令来指定上述指令的执行顺序时，输出附加了执行顺序的指令数据；以及至少一个指令执行部，其基于附加了上述指令解析部所输出的执行顺序的指令数据，按照该执行顺序来执行各系统的指令处理。

Description

数值控制装置

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种能够指定指令的顺序的数值控制装置。

背景技术

在由数值控制装置进行的机床控制所使用的多系统程序中，能够通过对系统间的等待命令进行指令来取得同步。这是对具有想要在系统间同时开始加工的程序块的情况、等待后需要计算路径的情况等有效的命令。现有的系统间的等待处理如图11所示，将等待命令预先嵌入进行等待的各个的系统NC程序中，当在程序解析处理中检测到等待命令时，暂时停止检测到的系统的NC程序解析处理。之后，等待所指定的其他系统的等待命令的到达并重新开始处理(例如，日本特开平01-295741号公报等)。

近年来，由于工序集中的推进，谋求在1台控制装置中不仅进行加工而且进行工件的处理和测量处理等。在工件的处理和测量处理的控制中，大多不需要在与其他系统之间的同时性，但是需要一边保持对处理的顺序关系的指定，一边与其他系统并列地进行控制。

例如，如图12所示，在切削加工后进行工件的运送时，可以不等运送装置的动作B的开始就开始刀具的退避行动A，另一方面，如果是在开始了刀具的退避A之后，则运送装置无论什么时候开始运送动作B都不会有干扰。另外，如图13所示，在运送装置的运送动作B比刀具的退避行动A慢，且在运送动作B的程序块b-1的结束时刻开始刀具的退避A的情况下，在程序块b-1的结束时刻不等待而覆盖程序块b-1和程序块b-2并进行运送动作B也没有问题。

然而，在使用现有技术时，为了防止各个系统间的干扰而需要将等待命令追加到NC程序中，如果使用等待命令，则刀具和运送装置会在等待程序块中产生暂时停止的瞬间，从而成为循环时间延长的原因的问题。出于防止相互干扰的目的，在仅仅一方的系统需要等待另一方系统的动作的情况下，不需要如图12、13所说明的那样进行两个系统同步的等待处理。

为了解决这样的问题，目前通过梯形程序等监视机器坐标，判断状况来互锁，或者抑制(单程序块停止)控制指令的开始处理，由此实现排除冗余，但是如果组合并列执行的NC程序与梯形程序的处理，则各个的程序需要等待对方的程序的处理结果，因此产生引起响应性下降的其他的问题。

发明内容

因此，本发明的目的为提供一种能够在NC程序的指令之间指定执行顺序的数值控制装置。

在本发明中，通过提供一种在不同系统NC程序间的等待指令中指定执行顺序关系的手段来解决上述问题。本发明的数值控制装置例如在2个系统各自的指令之间指定执行顺序关系的情况下，指定系统1的NC程序中的程序块A(指令A)为一号，指定系统2的NC程序中的程序块B(指令B)为二号。在这样进行指定的情况下，本发明的数值控制装置在执行NC程序时，在指令A开始后开始指令B的情况下，不进行指令A、指令B以及共同等待的处理，在想要在指令A开始前开始指令B的情况下，以使得抑制指令B的开始处理并等待指令A的执行开始的方式进行控制。

本发明的顺序关系的指定不仅针对多个程序块的开始时刻，也能够对一号指令A的执行结束和二号指令B的执行开始指定顺序关系。另外，本发明的顺序关系的指定，也可以是3个系统以上的各个指令间的顺序指定，通过一号→二号→三号的连续编号来进行指定。

而且，本发明的一个方式为一种数值控制装置，其执行至少一个NC程序并控制多个系统，其中，上述NC程序包括能够指定用于分别控制上述多个系统的指令之间的执行顺序的顺序指定指令，该数值控制装置具备：至少一个指令解析部，其读出并解析上述NC程序中包括的指令，当通过上述顺序指定指令来指定该指令的执行顺序时，输出附加了执行顺序的指令数据；以及至少一个指令执行部，其基于附加了上述指令解析部输出的执行顺序的指令数据，按照该执行顺序来执行各系统的指令处理。

通过本发明，NC程序生成者不输入复杂的控制指令就可以一边保持对处理的顺序关系的指定，一边并行控制多个系统，因此不会产生多余的等待和暂时停止，也不会降低程序处理的响应性，从而能够提高加工的循环时间。

附图说明

参照附图根据以下实施例的说明来明确本发明的上述以及其他目的、特征。这些附图中：

图1是表示第一实施方式的数值控制装置和通过该数值控制装置进行驱动控制的加工机的主要部件的概略硬件结构图。

图2是第一实施方式的数值控制装置的概略功能框图。

图3是第一实施方式的数值控制装置所执行的执行顺序指定处理的概略流程图。

图4是表示2个系统间的执行顺序指定的例子的图。

图5是表示2个系统间的执行顺序指定时的时序图。

图6是表示通过1个程序控制2个系统时的执行顺序指定的例子的图。

图7表示通过1个程序控制2个系统时的执行顺序指定时的时序的图。

图8是表示多个系统间的执行顺序指定的例子的图。

图9是表示多个系统间的执行顺序指定时的时序图。

图10是第二实施方式的数值控制装置的概略功能框图。

图11是表示现有技术的系统间的等待处理的例子的图。

图12是说明现有技术的系统间的等待处理的问题的图。

图13是说明现有技术的系统间的等待处理的其他问题的图。

具体实施方式

以下表示用于实现本发明的数值控制装置的结构例。

图1是表示本发明第一实施方式的数值控制装置和通过该数值控制装置进行驱动控制的加工机的主要部件的概略硬件结构图。本实施方式的数值控制装置1所具备的CPU11是整体地控制数值控制装置1的处理器。

CPU11经由总线20读出存储在ROM12中的系统/程序，并按照该系统/程序来控制控制装置1整体。RAM13中存储暂时的计算数据和显示数据以及由操作员经由后述的显示器/MDI单元70输入的各种数据等。

非易失性存储器14构成为例如通过未图示的电池进行备份等，即使控制装置1的电源被切断也能保持存储状态的存储器。非易失性存储器14中除了存储经由接口15读入的加工程序和经由后述的显示器/MDI单元70输入的加工程序，还存储有包括用于加工的刀具的切削条件推荐值的刀具数据等。非易失性存储器14还存储了用于运行NC加工程序的NC加工程序运行处理用程序等，但是这些程序在执行时将被扩展到RAM13。另外，在ROM12中预先写入用于执行NC程序的生成以及编辑所需要的编辑模式的处理等的各种系统/程序(包括指令执行顺序指定功能的系统/程序)。

接口15是用于将控制装置1与适配器等外部设备72连接的接口。从外部设备72侧读入加工程序和各种参数等。另外，能够使在控制装置1内编辑的NC程序经由外部设备72存储于外部存储单元。PMC(可编程机器控制器)16通过内置在控制装置1中的时序程序将信号经由I/O单元17输出给加工机的周围装置(例如类似用于刀具更换的机器人手的制动器)并进行控制。另外，接收加工机的主体所配备的操作盘的各种开关等的信号，在进行必要的信号处理后传输给CPU11。

显示器/MDI单元70是具备了显示器、键盘等的手动数据输入装置，接口18接收来自显示器/MDI单元70的键盘的指令、数据并传输给CPU11。接口19与具备了手动驱动各轴时所使用的手动脉冲发生器等的操作盘71连接。

用于控制加工机所具备的轴的轴控制电路30接收来自CPU11的轴的移动指令量，并将轴的指令输出给伺服放大器40。伺服放大器40接收该指令，并驱动使加工机所具备的轴进行移动的伺服电动机50。轴的伺服电动机50内置有位置/速度检测器，并将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈给轴控制电路30，进行位置/速度的反馈控制。另外，在图1的硬件结构图中仅一个一个地表示了轴控制电路30、伺服放大器40、伺服电动机50，但是实际会根据成为控制对象的轴的数量而准备为多个。

主轴控制电路60接收针对加工机的主轴旋转指令，将主轴速度信号输出给主轴放大器61。主轴放大器61接收该主轴速度信号，以被指令的转速使加工机的主轴电动机62旋转，并驱动刀具。

位置编码器63与主轴电动机62耦合，位置编码器63与主轴的旋转同步地输出反馈脉冲，通过CPU11读取该反馈脉冲。

图2是表示将用于实现本发明的执行顺序指定功能的系统/程序安装到图1所示的数值控制装置1中的、本发明一个实施方式的数值控制装置的主要部件的概略功能框图。通过图1所示的控制装置1所具备的CPU11对执行顺序指定功能的系统/程序进行执行并控制数值控制装置1的各部的动作，由此来实现图2所示的各个功能程序块。本实施方式的数值控制装置1具备指令解析部100、指令执行部120、插值部122、伺服控制部124。在本实施方式的数值控制装置1中，在各系统中准备指令解析部100、指令执行部120、插值部122，另外，对每个驱动成为控制对象的轴的伺服电动机50准备伺服控制部124。另外，确保用于在非易失性存储器14中存储NC程序的NC程序存储区域200，在NC程序存储区域200中预先存储控制各系统的NC程序。

另外，在NC程序存储区域200中存储的NC程序可以对每个系统准备一个NC程序，但是也可以在一个程序中包括用于控制多个系统的指令，此时，指令解析部100只准备同时执行的NC程序的数量。

指令解析部100从NC程序存储区域200逐次读出NC程序中包括的指令程序块，解析读出的指令程序块，并生成指令数据。指令解析部100所生成的指令数据中例如包括用于控制成为控制对象的各系统的轴的移动指令数据。指令解析部100在从NC程序读出的程序块中包括对指令的执行顺序进行指定的顺序指定指令的情况下，生成赋予了由该顺序指定指令所指定的执行顺序的指令数据。指令解析部100赋予指令数据的执行顺序可以表示为能够确定预定顺序的标签(1、2、3……等)。另外，指令解析部100赋予指令数据的执行顺序也可以表示为能够对每个指定执行顺序的指令的组可识别的预定顺序进行确定的标签(1A、2A、3A……、1B、2B、3B……、等)，通过这样设置能够在NC程序中指定多个组的执行顺序。指令解析部100将所生成的指令数据输出给在每个系统中准备的指令执行部120。

指令执行部120是针对从指令解析部100接收到的指令数据来控制在考虑了执行顺序的时刻的执行的功能单元。指令执行部120例如在指令数据包括移动指令数据时，将该移动指令数据传输给插值部122。指令执行部120例如可以将从指令解析部110接收到的指令数据累积于队列中，将位于队列前面的指令数据传输给插值部122。

此时，指令执行部120对没有指定指令的执行顺序的指令数据，不进行执行顺序检查而传输给插值部122，对于指定了指令的执行顺序的指令数据，在与其他系统的指令执行部120之间进行执行顺序检查，当来到执行的序号时传输给插值部122。关于指令执行部120的执行顺序检查的方法，例如列举有使用在各个系统的指令执行部120之间共享的共享计数器的方法、将通过在各个系统的指令执行部120之间的程序间通信将已开始执行的执行顺序的标签值通知(而且各个指令执行部120存储已开始执行的执行顺序的标签值)给其他系统的指令执行部120的方法等，但是如果按照指定的执行顺序传输指令数据，则可以使用任何一个方法。另外，在使用能够确定多个指令组中的每个组可识别的预定顺序的标签(A1、A 2、A 3……、B 1、B2、B3……、等)时，例如对多个指令组的每个组准备共享计数器等，只要以能够对应多个顺序标签的组的方式进行安装即可。

插值部122通过每个插值周期的移动距离来分割通过从指令执行部120传输的指令数据(中包括的移动指令数据)所指令的指令路径，并生成插值数据。

伺服控制部124基于插值部122生成的插值数据来控制对成为控制对象的轴进行驱动的伺服电动机50。

图3是例示在执行顺序的检查中使用计数器时的指令解析部100以及指令执行部120的每个控制周期的处理动作的流程图。在图3所示的例子中，指令执行部120将队列用于指令数据的管理，另外将各系统的指令执行部120所共享的1个共享计数器C用于系统间的执行顺序检查。在处理的开始时刻，在共享计数器C中将表示顺序的标签的最小顺序(表示顺序的标签为1、2、3……时，为1)设置为初始值。

[步骤SA01]指令解析部100从存储在NC程序存储区域200中的NC程序取得指令A。

[步骤SA02]指令解析部100判定在步骤SA01取得的指令A中是否有顺序指定。如果有顺序指定，处理转到步骤SA03，如果没有顺序指定，处理转到步骤SA04。

[步骤SA03]指令解析部100生成将所指定的顺序标签即顺序标签C_A附加给指令A的指令数据A，并输出给执行指令A的系统的指令执行部120。

[步骤SA04]指令解析部100根据指令A来生成指令数据A，并输出给执行指令A的系统的指令执行部120。

[步骤SA05]指令执行部120将指令数据A累积在队列中。

[步骤SA06]指令执行部120判定插值部122是否没有执行中的指令。如果没有执行中的移动指令，处理转到步骤SA07，如果有执行中的指令，结束这次的控制周期的处理。

[步骤SA07]指令执行部120参照队列前头的指令数据即指令数据B。

[步骤SA08]指令执行部120判定指令数据B是否是带有顺序标签。如果判定指令数据B带有顺序标签，处理转到步骤SA09，如果没带有顺序标签，处理转到步骤SA11。

[步骤SA09]指令执行部120判定指令数据B所附带的顺序编号C_B的值与共享计数器C所表示的值是否一致。如果一致，处理转到步骤SA10，如果不一致，结束这次的控制周期的处理。

[步骤SA10]指令执行部120使共享计数器C所表示的值增加1。

[步骤SA11]指令执行部120从队列取出指令数据B并传输至插值部122。

图4、图5表示在系统程序间指定了执行顺序时的本发明的实施例。

图4中，NC程序O1001是用于控制第一系统即运送装置的NC程序，NC程序O2001是用于控制第二系统即具备刀具的加工机的NC程序。在图4所示的例子中，在各个NC程序中规定在用刀具加工了工件后使刀具从工件退避的动作(NC程序O2001的程序块N20～N40)、以及之后通过运送装置取出工件的动作(NC程序O1001的程序块N20～N40)。在图4所示的例子中的指令“M100P3”是顺序指定指令的例子，是通过在该指令的后面赋予J1、J2、J3来对用于针对接下来的程序块的指令指定执行顺序的顺序标签1、2、3、……进行指定的指令。图4所示的例子的NC程序O2001的顺序指定指令“M100P3J1”将接下来的程序块即NC程序O2001的程序块N40的执行顺序指定为一号，NC程序O1001的顺序指定指令“M100P3J2”将接下来的程序块即NC程序O1001的程序块N40的执行顺序指定为二号。

通过本发明的数值控制装置1执行这样的各系统的NC程序，如图5的时序图所示，NC程序O2001的程序块N20的执行先于NC程序O1001的程序块N20的执行完成，当开始执行NC程序O2001的程序块N40时(共享计数器C的值增加1)，当NC程序O1001的程序块N40的指令数据来到了指令执行部120的队列的开头时，共享计数器C的值已经成为2，因此该指令直接被传输给插值部122来执行。

另一方面，当NC程序O2001的程序块N20的执行没有结束而未开始NC程序O2001的程序块N40的执行时(共享计数器C的值为初始值保持不变)，在NC程序O1001的程序块N40的指令数据来到了指令执行部120的队列的开头的时刻，共享计数器C的值为1，因此直至NC程序O2001的程序块N20的执行结束且NC程序O2001的程序块N40的执行开始为止，不进行该指令数据的执行而进行等待。

图6、图7表示在通过1个程序进行2个系统的控制时指定执行顺序的本发明的实施例。

图6中，NC程序O1001是用于控制第一系统即运算装置和第二系统即具备刀具的加工机双方的NC程序，控制第一系统的程序块包括指令“PATH1”，控制第二系统的程序块包括指令“PATH2”。另外，在图6所示的例子中，导入用于指定指令间的执行顺序的顺序指定指令“//->”，通过使用该顺序指定指令，从而能够指定为直到开始执行该顺序指定指令之前所记载的指令为止，无法开始该记号之后所记载的指令。顺序指定指令“//->”可以在一个程序块中记载为多个，例如当通过一个程序控制3个系统时，通过2个顺序指定指令“//->”来划分控制各系统的3个指令，由此能够在3个系统的指令之间指定任意的执行顺序。另外，在通过1个NC程序控制所有的系统时，指令解析部100如上述那样对所有系统只准备为一个，一个指令解析部100生成所有系统的指令数据。例如，指令解析部100读入图6所示的N40程序块并进行解析，分别生成用于系统1的带顺序标签的指令数据、用于系统2的带顺序标签的指令数据，分别输出给系统的指令执行部120。

如果通过本发明的数值控制装置1执行这样的各系统NC程序，则如图7的时序图所示，程序块N21的执行先于程序块N22的执行完成，当开始执行程序块N40的系统2的指令(在顺序指定指令“//->”的左边记载的指令)时(共享计数器C的值增加1)，当程序块N40的系统1的指令数据(基于在顺序指定指令“//->”的右边记载的指令“G01Z-100”的指令数据)来到了指令执行部120的队列的开头时，共享计数器C的值已经成为2，因此该指令数据直接被传输给插值部122来执行。

另一方面，当程序块N21的执行没有结束且未开始程序块N40的系统2的指令(在顺序指定指令“//->”的左边记载的指令)时(共享计数器C的值为初始值保持不变)，在程序块N40的系统1的指令数据(基于在顺序指定指令“//->”的右边记载的指令“G01Z-100”的指令数据)来到了指令执行部120的队列的开头时，共享计数器C的值为1，因此直至程序块N22的执行结束且程序块N40的系统2的指令开始为止，不进行该指令数据的执行而进行等待。

图8、图9表示在多个程序的程序间指定了执行顺序时的本发明的实施例。

图8中，NC程序O1001是用于控制第一系统的NC程序，NC程序O2001是用于控制第二系统的NC程序，NC程序O3001是用于控制第三系统的NC程序，NC程序O4001是用于控制第四系统的NC程序，通过各个NC程序的程序块N30的顺序指定指令“M100P3”来指定各个NC程序的程序块N40的指令的执行顺序。在图8所示的例子中，NC程序O2001的程序块N40被指定为执行顺序1，NC程序O1001的程序块N40以及NC程序O4001的程序块N40被指定为执行顺序2，NC程序O3001的程序块N40被指定为执行顺序3。另外，在该例子中，当具有多个指定了相同的执行顺序的指令时，在这些指令之间不定义顺序关系，如果在执行了被指定为执行顺序1的指令后，则也能够执行被指定为执行顺序2的指令中的任意一个。

如果通过本发明的数值控制装置1执行这样的各系统NC程序，则如图9的时序图所示，当在NC程序O1001的程序块N20的执行完成的时刻没有开始NC程序O2001的程序块N40的执行时，等待NC程序O1001的程序块N40的执行，另一方面，当在NC程序O4001的程序块N20的执行完成的时刻开始NC程序O2001的程序块N40的执行时，不用等待NC程序O4001的程序块N40就进行执行。另外，关于NC程序O3001的程序块N40，不等待其执行，直到开始执行NC程序O1001的程序块N40、NC程序O2001的程序块N40、NC程序O4001的程序块N40为止。

这样，在具备了上述结构的本发明的数值控制装置1中，针对NC程序追加简单的记载，由此能够在控制各系统的NC程序的指令之间指定执行顺序。在本发明的数值控制装置1中，通过梯形程序等监视机器坐标，不需要判断状况并互锁，也不需要抑制控制指令的开始处理(单程序块停止)，因此能够不降低程序执行中的响应性而指定执行顺序。

在上述实施方式中，示出了指定了执行顺序的指令主要是移动指令的情况的实施例，但是本发明的执行顺序指定功能也能够应用于移动指令以外的指令。图11是表示本发明第二实施方式的数值控制装置的主要部件的概略功能框图。通过图1所示的数值控制装置1所具备的CPU11对执行顺序指定功能的系统/程序进行执行，并且控制数值控制装置1的各部的动作来实现图11所示的各个功能程序块。本实施方式的数值控制装置1具备：指令解析部100、指令执行部120、插值部122、伺服控制部124、测量部126。在本实施方式的数值控制装置1中，在各系统中准备指令解析部100、指令执行部120，另外，在处理移动指令的各个系统中准备插值部122，在处理未图示的测量装置的各系统中准备测量部126，进一步地，对驱动成为控制对象的轴的每个伺服电动机50准备伺服控制部124。关于其它结构与第一实施方式相同。

在这样构成的本实施方式的数值控制装置1中，与第一实施方式同样，各个指令解析部100从NC程序存储区域200解析NC程序中包括的指令程序块，生成按照顺序指定指令赋予了执行顺序的指令数据，各个指令执行部120在执行赋予了执行顺序的指令数据时，以为了保护所指定的执行顺序而对插值部122或测量部126传输指令数据的方式进行动作。通过这样的各功能单元的动作，也能够容易地进行例如在刀具移动结束后取得测量装置的值这样的、组合了移动控制和测量控制等其它处理的执行顺序的控制。

以上说明了本发明的实施方式，但是本发明并不仅限于上述实施方式的例子，可以通过增加适当的变更以各种方式来实施。

例如，在上述实施方式中，通过将顺序指定指令“M100P3”或顺序指定指令“//->”追加到NC程序内，从而能够指定执行顺序，但是作为该顺序指定指令如果是可识别为其它指令的字符串，则可以在NC程序的标准范围内使用任意的字符串。另外，关于表示执行顺序的标签也可以使用J1、J2、J3以外的字符串，进而即使在使用能够确定多个指令组中的每个组可识别的预定顺序的标签的情况下，如果是可识别为其它指令等，则也可以在NC程序的标准范围内使用任意的字符串。

另外，在上述实施方式中示出了对多个指令的开始时刻指定执行顺序的例子，但是在之前的执行顺序的指令结束后的时刻，可以指定能够开始下一个执行顺序的指令的顺序关系。另外，可以使用不同的指令和记号来区分使用这样的顺序关系的指定方法和针对多个指令的开始时刻的执行顺序的指定。

进一步地，在上述实施方式中示出了通过个别程序控制多个系统中的每一个的例子以及通过1个程序控制多个系统整体的例子，但是也可以将这些混合，对多个系统进行分组(各个组包括1个以上的系统)，通过个别的程序控制各个组。这种情况下也能够通过适当使用顺序指定指令来控制各指令的执行顺序。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式的例子，能够通过增加的适当的变更以其他方式来实施。

Claims

1.一种数值控制装置，其执行至少一个NC程序并控制多个系统，其特征在于，

上述NC程序包括能够指定用于分别控制上述多个系统的指令之间的执行顺序的顺序指定指令，

该数值控制装置具备：

至少一个指令解析部，其读出并解析上述NC程序中包括的指令，当通过上述顺序指定指令来指定该指令的执行顺序时，输出附加了执行顺序的指令数据；以及

至少一个指令执行部，其基于附加了上述指令解析部所输出的执行顺序的指令数据，按照该执行顺序来执行各系统的指令处理。