CN1794121A - 数字控制器 - Google Patents

Abstract

一种数字控制器，其精确恢复暂停点状态，并能够自动产生用于恢复至重新启动点状态恢复程序，而不用执行加工程序。该数字控制器是根据加工程序执行加工的数字控制器，并具有通过使用从加工程序生成的重新启动程序恢复暂停时刻状态的恢复功能。该恢复功能包括用于从重新启动程序中提取指令以执行机械操作的指令提取装置，以及以加工程序的编程顺序布置所提取的指令并生成状态恢复程序的状态恢复程序生成装置。加工程序的重新启动点之前发出的辅助功能指令和执行预设操作的、诸如宏指令的调用指令，在状态恢复程序中以加工程序的执行处理的顺序，独立于加工程序自动生成，而无需操作员的操作。

Description

数字控制器

技术领域

本发明涉及一种数字控制器，尤其涉及一种当加工程序暂停后加工又重新启动时恢复机床状态的数字控制器。

背景技术

数字控制器具有用于控制包括M指令、S指令和T指令等的辅助(miscellaneous)功能指令的辅助功能指令控制器，控制伺服轴的轴位移控制器，以及存储顺序程序的、诸如PC(编程控制器)的顺序控制器，并且该数字控制器通过接口连接至布置在机床侧上的操作面板和电源电路，以及主轴放大器、速度控制电路等。

当通过机床进行诸如切割和研磨的加工时，同时执行辅助操作，该辅助操作包括工件的附加/移除、主轴马达的激活/去激活、切断油的ON/OFF(开/关)操作和刀具选择等。

当顺序控制器接收到从辅助功能指令控制器发送的辅助功能信号(M指令)、刀具选择信号(T指令)等时，执行这些辅助操作。

当通过执行加工程序来执行加工时，例如，有时会发生这样的情况：暂停加工程序的执行以执行去除切割、刀具交换等过程中产生的金属屑的手动操作。

通常，当执行加工程序时，通过辅助功能指令控制器和轴位移控制器识别的机床的状态与机床的实际状态一致。例如，被辅助功能指令控制器识别为附加在机床上的刀具的刀具与真正附加在机床上的刀具相符合。另外，通过轴位移控制器识别出的机床各个轴的位置也与实际机床各个轴的位置一致。

通常，执行加工，且状态与加工程序执行过程中所指明的状态相互一致。然而，如果该执行被暂停，通过手动操作等来操作机床，则在中断执行后，根据暂停时间，机床的状态与控制器识别的状态各不相同。

例如，在加工程序执行期间，如果发出了打开冷却剂的指令，则在机床侧打开冷却剂。一直保持ON状态，直到发出关闭冷却剂的指令为止。

此时，如果暂停加工程序，则加工程序的执行暂停，但是在机床侧的冷却剂却仍然处于打开状态。操作员通过手动操作发出指令以关闭冷却剂，机床响应该指令，关闭冷却剂。

因此，如果重新启动加工程序，则重新启动加工，在机床侧冷却剂保持OFF状态。相反，暂停时刻的冷却剂状态却为ON状态，从而使得在重新启动时以与暂停时刻的状态不同的状态重新启动加工。

前面所述的是辅助功能的一个实例。同样，在轴位移中，在重新启动时，有时以与暂停时刻的状态不同的状态重新启动加工。例如，在除非刀具被从暂停时刻的刀具位置移开否则操作不能执行的情况下，在由于刀具位移引起的中断之后，暂停时刻的刀具位置与重新启动时的刀具位置不同。如果在上述状态下重新启动加工程序，就不能期望进行正常加工。因此，需要执行恢复操作，诸如将机械位置复位至暂停时刻的机械位置，以及恢复至暂停时刻的机械状态。

已经指出的是，上述数字控制器存在这样的问题：当在暂停之后通过执行中断处理重新启动加工程序时，需要操作员进行操作，这是要花费时间的，此外，如果未能恢复至正确状态，则机械损坏。JP 6-202723A([0042]段)提出了一种解决该问题的数字控制机床。

在公开号6-202723中的数字控制机床公开了这样一种技术：存储加工程序暂停时刻的机械状态；在重新启动时将当前的机械状态与已经存储的、暂停时刻的机械状态相比较，且产生状态恢复程序，从而使得当前的机械状态与暂停时刻的机械状态之间没有差别。

图12为用于说明通过上述数字控制机床进行恢复操作的视图。该恢复操作存在这样的问题：在正常操作的情况下和程序重新启动的情况下得到了不同的结果。其原因是：如果生成了用于读取刀具库状态以及对该状态执行适当处理的程序作为刀具交换宏指令，那么在恢复操作中不能反映也不能执行该刀具交换宏指令。

作为一种将重新启动时刻执行的辅助功能指令考虑在内的技术，JP2-300801A已经众所周知。该文献公开了一种数字控制器，该数字控制器在加工程序运行期间按组存储MST指令，当执行加工恢复时恢复与每个组相对应的MST指令。

图13为用于说明通过该数字控制器进行恢复操作的视图。该恢复操作存储加工程序执行期间所执行的指令，并恢复该指令从而生成与在前面加工暂停时刻的状态相同的状态。

根据JP 6-202723A，需要存储暂停时刻的机械状态，也需找出重新启动时刻的机械状态。这导致了在机械状态检测失败的事件中状态无法恢复的问题。

此外，在JP 6-202723A中，当生成状态恢复程序时，自动生成用于对两个状态进行比较并进行操作以使重新启动时刻的机械状态与暂停时刻的机械状态相同的程序。然而，例如在通过刀具交换宏指令执行刀具交换的情况下，即使通过自动生成的状态恢复程序将机械状态恢复至暂停时刻的状态，但是在状态恢复程序中也没有执行刀具交换宏指令。这会导致有害的影响(归因于没有执行宏指令)，包括恐怕不能将状态恢复至与暂停时刻的状态相同。

根据JP 2-300801A，除非实际执行了加工程序否则MST指令不能被恢复，因此MST指令不可能应用于没有实际执行加工的加工程序。此外，即使实际执行了加工的加工程序也存在问题：不可能从加工程序中未执行过的位置开始实行重新启动。

在刀具交换宏中，如果在实际宏执行之前读出刀具库状态以对该状态执行适当的处理，则刀具库通常由辅助功能控制，这产生了问题：在启动库之前执行了部分宏，因而不能准确恢复重新启动点的刀具状态。

发明内容

本发明提供了一种数字控制器，该数字控制器精确恢复重新启动点处的状态并自动生成用于恢复重新启动点处的状态的状态恢复程序而无需执行加工程序。

本发明在状态恢复程序中，按照加工程序执行处理的顺序，独立于加工程序自动生成加工程序的重新启动点之前发出的辅助功能指令和执行预设操作的、诸如宏指令的调用指令，而无需操作员的操作。

在定位重新启动点之前要执行的状态恢复程序的指令自动生成。仅仅通过从加工程序自动产生用于恢复重新启动点的状态恢复程序，可以生成状态恢复程序而无需执行加工程序。通过在加工重新启动的定位之前执行状态恢复程序，准确地恢复了重新启动点的状态。

本发明的数字控制器根据加工程序控制机床，并且具有具有重新启动暂停的加工程序的功能。该数字控制器包括：寄存指令存储装置，用于存储执行加工程序中机床操作的寄存指令；指令提取装置，用于在将重新启动的加工程序中提取存储在所述指令存储装置中的寄存指令；状态恢复程序生成装置，通过将所述指令提取装置提取的指令以编程顺序布置在将被重新启动的加工程序中，生成加工程序被暂停时的机床状态的状态恢复程序；和执行装置，用于执行由所述状态恢复程序生成装置生成的状态恢复程序，以重新启动暂停的加工程序。

使用上述配置，能够在无需操作员手动操作的情况下，执行状态恢复程序的生成。

寄存指令可以包括通过多个辅助功能指令的组合、辅助功能指令和动作指令的组合或宏指令执行一系列操作的指令。

寄存指令可包括分组寄存的指令，每一组用于执行机床的相关操作，所述指令提取装置将加工程序中的分组指令提取至各个组中，所述状态恢复程序生成装置通过将提取装置所提取的指令以编程顺序布置在加工程序中，并使用各个组中最后出现的分组指令生成状态恢复程序。

在生成状态恢复程序时，通过使用各个组中最后出现的分组指令，可以避免相同类型的操作从而缩短了状态恢复所需要的时间。这是因为状态恢复由分组指令中最后设置以执行相关操作的指令确定，并且事实上其它指令对状态恢复也没有起作用。

指令提取装置提取包含在分组指令中的宏指令的引数。

状态恢复程序生成装置通过指定加工程序中的块来规定加工程序重新启动的位置。在这种情况下，可以使用加工程序中的块号码或序号来实现所述状态恢复程序生成装置的块的指定。使用这些配置，不但在执行加工程序的未执行部分的情况下，而且在执行尚未执行的加工程序的情况下，都可能设置任意选择的加工程序位置的机床状态。

指令提取装置可以从加工程序的开始至加工程序将重新启动处的块的前一块中提取寄存指令。

寄存指令可以包括主轴功能指令或刀具功能指令的辅助功能指令。

在进行将机床定位到加工程序重新启动位置的定位操作之前执行状态恢复程序。

根据本发明，可以精确地恢复重新启动点处的状态，并可以自动生成状态恢复程序以恢复重新启动点，而无需执行加工程序。

附图说明

图1为用于说明在本发明的数字控制器的第一方面中用于产生状态恢复程序的每个装置的视图；

图2为用于说明在本发明的数字控制器的第一方面中状态恢复程序的产生过程的流程图；

图3为用于说明根据本发明的第一方面的状态恢复程序生成的示意图。

图4为用于说明根据本发明的第一方面的状态恢复程序生成的示意图。

图5示出了根据本发明的第一方面的状态恢复程序和加工程序的一个实例的视图。

图6示出了根据本发明的第一方面的数字控制器的主体的结构实例。

图7为用于说明在本发明的数字控制器的第二方面中用于产生状态恢复程序的每个装置的视图；

图8为用于说明在本发明的数字控制器的第二方面中状态恢复程序的产生过程的流程图；

图9为用于说明根据本发明的第二方面的状态恢复程序生成的示意图；

图10示出了根据本发明的第二方面的状态恢复程序和加工程序的一个实例的视图；

图11为根据本发明的第二方面的数字控制器的主体的结构实例；

图12为用于说明通过常规数字控制机床执行的恢复操作的视图；

图13为用于说明通过常规数字控制器执行的恢复操作的视图。

具体实施方式

将参考图1至6说明本发明的数字控制器的第一方面，参考图7至11说明本发明的数字控制器的第二方面。所述第二方面是指在状态恢复程序的生成中使用分组指令。

本发明的数字控制器通过使用包含在加工程序中的指令产生状态恢复程序并在加工重新的定位之前执行状态恢复程序，从而精确地恢复重新启动点处的状态。通过这种做法，在加工被暂停等情况下，当加工重新启动时将机械状态恢复至暂停点。

通过执行状态恢复程序实现机械状态的恢复。通过按照加工程序执行处理的顺序，布置加工程序重新启动点之前发出的辅助功能指令和执行预置操作的、诸如宏指令的调用指令，独立于加工程序自动生成状态恢复程序。由于状态恢复程序独立于加工程序自动生成，因此无需加工程序的实际执行也不需在实际执行期间记录机械状态或者检测当前机械状态等，就能够生成状态恢复程序。

图1为用于说明在本发明的数字控制器的第一方面中用于产生状态恢复程序的每个装置的视图。

参考图1，数字控制器的第一方面具有用于读取加工程序的加工程序读取装置2；用于通过块号码或者序号指定重新启动加工程序的加工程序区域(重新启动程序)的指定装置1；用于提取包含在由指定装置1所指定的加工程序区域(重新启动程序)中的指令的指令提取装置3；用于存储指令提取装置3将提取的指令的寄存指令存储装置4；用于存储通过指令提取装置3所取出的指令的提取指令存储装置5；和基于存储在提取指令存储装置5中的提取指令生成状态恢复程序的状态恢复程序生成装置6。指令提取装置3、寄存指令存储装置4、提取指令存储装置5以及状态恢复程序生成装置6形成了通过使用重新启动程序恢复暂停时刻状态的恢复功能。

使用提供给数字控制器的CPU以及存储在诸如ROM的存储装置中的软件，通过计算装置可以实现加工程序读取装置2以及恢复功能的装置(3至6)。

图2为用于说明数字控制器的第一方面中状态恢复程序的产生过程的流程图。将参考图1中示出的各个装置进行说明。

当状态恢复程序生成时，操作员，例如在加工程序的暂停时刻，设置加工重新启动的重新启动点，确定到重新启动点的机械状态被恢复为止加工程序执行的程序范围，并通过使用指定装置1规定即将被重新启动的加工程序。例如可通过块号码或者序号规定重新启动加工程序的位置，该块号码或者序号可以为暂停时刻所执行块号码或者序号。可替代地，可以指定紧接暂停时刻执行的块号码或序号的前一块号码或序号。

如果存储了暂停时刻执行的块号码或序号，则可以代替操作员自动发出指令。

指令提取装置3从根据上述过程在加工程序的规定而获得的重新启动程序中读取指令块(步骤S1)，并做出判断在已被读取得指令块中是否包含有寄存辅助功能指令或寄存调用指令(步骤S2和步骤S3)。

辅助功能指令包括：旋转和停止主轴功能；规定主轴旋转频率等的主轴功能指令；以及诸如规定所使用的刀具号等的刀具功能指令，辅助功能指令被预先指定并寄存在存储装置中。例如，调用指令是宏指令，是通过组合多个辅助功能指令来执行前述操作的指令。这些指令被预先指定并存储在寄存指令存储装置4中。

在步骤S2和3的判定中，如果在重新启动程序中包含有被记录的辅助功能指令或者调用指令，将这些执行机械操作的指令，诸如辅助功能指令和调用指令，存储在提取指令存储装置(缓冲器)5中(步骤S4)。

重复步骤S1至S4的处理到重新启动位置(步骤S5)，通过所得到的指令生成状态恢复程序(步骤S6)。

图3和4为用于说明状态恢复程序生成的示意图。图3示出了恢复至暂停时刻机械状态的情况，而图4恢复至任意机械状态的情况，并不限于暂停时刻。图3和4中所写的号码为的图1中所示装置的附图标记。

参考图3，当在加工程序执行的过程中发生暂停时，在加工程序中指定重新启动的程序区域(重新启动程序)。图3中使用阴影部分示出重新启动程序。从重新启动程序中提取寄存指令以产生状态恢复程序。执行所产生的状态恢复程序，从而恢复重新启动点处的机械状态。

在图4中，与图3相同，当暂停加工程序的执行时，在加工程序中指定重新启动的程序区域(重新启动程序)。在该点，重新启动点可以设置为未被实际执行的加工区域。该图示出了以这样一种方式设置重新启动点的实例：未执行程序夹在暂停点和重新启动点之间。

随后，以与图3中相同的方式从重新启动程序中生成状态恢复程序。然后，执行状态恢复程序以生成已经设置的重新启动点处的机械状态。

图5示出了状态恢复程序和加工程序的一个例子。

M10、M11、M20、M06等表示的指令为用于规定主轴的激活/去激活、刀具交换等的代码，并被预先寄存。从加工程序中提取出这些寄存指令以生成状态恢复程序。

生成的状态恢复程序是执行机械操作的指令，且这些指令的执行恢复机械状态。

图6示出了根据第一方面的数字控制器的主体的结构实例。数字控制器10的主体具有控制部11和输出接口33，作为驱动控制机床43的结构。根据存储在存储部21中的加工程序执行诸如主轴控制和刀具选择的处理。

用于存储机械状态的结构包括：输入接口31，用于通过外部输入部41输入加工程序的块号码或者序号；指令提取部13，用于提取包含在通过上述输入确定的重新启动程序中的寄存指令；用于存储所提取的指令的提取指令存储部22；状态恢复程序生成部14，通过使用存储在提取指令存储部22中的指令生成状态恢复程序；存储所生成的状态恢复程序的状态恢复程序存储部23；输出接口33，用于将通过执行存储在状态恢复程序存储部23中的状态恢复程序所得到的指令信号发送至机床43，等等。控制部11所需要的计算处理由计算部12执行。寄存指令可以存储在指令提取部13中，而不是存储部21中。

除了上述结构之外，控制部11通过输出接口32连接至显示部42，这使得可以显示和检查输入部41规定的块号码或序号、重新启动程序、状态恢复程序等。

下面，将说明本发明的数字控制器的第二方面。根据第二方面，在状态恢复程序生成中使用了分组指令。对于分组指令，仅仅使用这些指令中的最后的指令来生成和执行状态恢复程序。这降低了状态恢复所需要的指令的数量，并防止了相同的指令被执行多次，从而缩短了状态恢复所需要的时间。

图7为用于说明在本发明的数字控制器的第二方面中用于产生状态恢复程序的每个装置的视图。

在图7中，数字控制器的第二方面几乎与第一方面相同，具有用于读取加工程序的加工程序读取装置2；用于指定将在加工程序中重新启动的程序范围的指定装置1；用于提取包含在由指定装置1所指定重新启动程序中的指令的指令提取装置3；用于对指令提取装置3所提取的指令进行分组和存储的分组指令存储装置7；用于存储通过指令提取装置3所取出的指令的提取指令存储装置5；和基于存储在提取指令存储装置5中的提取指令生成状态恢复程序的状态恢复程序生成装置6。

除了指令提取装置3、提取指令存储装置5以及状态恢复程序生成装置6之外，根据第二方面的存储功能还包括分组指令存储装置7，代替了第一方面的寄存指令存储装置4。

分组指令存储装置7将辅助功能指令和调用指令按照功能进行分类。由分组指令确定的机械状态并不依赖于分组指令中间出现的指令，而是由最后出现的指令确定。

由于这个原因，第二方面的指令提取装置3参照分组指令存储装置7中存储的分组指令从重新启动程序中提取分组指令。状态恢复程序生成装置6仅仅提取在分组指令中最后出现的指令，并生成状态恢复程序。

使用提供给数字控制器的CPU以及存储在诸如ROM的存储装置中的软件，通过计算装置可以实现加工程序读取装置2以及恢复功能的装置(3至7)。

图8为用于说明在数字控制器的第二方面中状态恢复程序的产生过程的流程图。将参考图2中示出的装置进行说明。除了分组指令的使用之外，该产生过程几乎与第一方面的产生过程相同。

与第一方相相同，指令提取装置3从重新启动程序中读取指令块(步骤S11)，并做出判断在已被读取的指令块中是否包含有寄存辅助功能指令或寄存调用指令。

辅助功能指令或者调用指令被预先分组和寄存，并存储在寄存指令存储装置4中(步骤S12和13)。

在步骤S12和S13的判断中，如果在重新启动程序中包含有寄存辅助功能指令或者调用指令，则执行机械操作的指令，诸如这些辅助功能指令和调用指令，就存储在提取指令存储装置5(缓冲器)中。此外，如果指令为分组指令，组名等也被存储(步骤S14)。

重复步骤S11至S14的处理到重新启动位置(步骤S15)。

在存储在提取指令存储装置5(缓冲器)中的指令中包含分组指令的情况下(步骤S16)，删除除了最后出现的最后指令之外的指令(步骤S17)，并生成状态恢复程序(步骤S18)。

图9为用于说明状态恢复程序生成的示意图。尽管图9示出了暂停时刻的机械状态的恢复的情况，但是同样适用于任意机械状态恢复的情况，并不限于暂停时刻，图9中的号码为图7中所示装置的附图标记。

在图9中，当在加工程序中执行暂停时，在加工程序中指定重新启动的程序区域，如阴影部分所示。从指定的程序区域中提取寄存指令。在这些指令为分组指令的情况下，使用组名存储所提取的指令。使用存储的指令和组名，按照顺序排布这些指令。在该点，对于指令组，仅仅提取每个组中最后的指令，即最后出现的指令，从而生成状态恢复程序。通过执行所产生的状态恢复程序，将机械状态恢复至重新启动点。

重新启动点可以是暂停重新启动时的机械状态，或者可以设置为加工没有实际执行处的部分。

图10示出了状态恢复程序和加工程序的一个实例。

M10、M11、M20、M06等表示的指令为用于规定主轴的激活/去激活、刀具交换等的代码，并被如上所述地预先寄存。将这些寄存指令从加工程序中提取出来。在该点，如果指令被分类为组，则根据其组名等存储指令组。

例如，作为指令组，组1包括M10、M11和M12，组2包括M20和M21。组3为调用M06指令的指令。

基于提取和存储的指令和指令组执行状态恢复程序的生成。关于指令组，仅使用每个组中的最后指令以生成状态恢复程序。例如在指令组包括M10、M11和M12的情况下，在图10中最后指令的M代码为M11，因此删除M10，仅使用M11。在指令组包括M20和M21的情况下，由于最后指令的M代码为M20，因此仅使用M20。

在如组3中示出的用于调用M06的指令的指令的情况下，读出其中仅写入了原始加工程序的“M06 T0101”，从而生成状态恢复程序。通过执行状态恢复程序，恢复机械状态。

被分类为组的宏指令存储了其引数(arguments)。在上述实例中，“M06”的分组宏指令存储了引数“T0101”。

如果存储了引数，就可以和原始加工程序的宏指令那样进行执行，这使得可以恢复暂停时刻的状态。

图11为根据第二方面的数字控制器的主体的结构实例。数字控制器的主体10几乎与第一结构实例的结构相同，且包括存储分组指令的存储部24。

Claims (9)

1.一种用于根据加工程序控制机床的数字控制器，其具有重新启动暂停的加工程序的功能，所述数字控制器包括：

寄存指令存储装置，用于存储执行加工程序中机床操作的寄存指令；

指令提取装置，用于在将重新启动的加工程序中提取存储在所述指令存储装置中的寄存指令；

状态恢复程序生成装置，通过将所述指令提取装置提取的指令以编程顺序布置在将被重新启动的加工程序中，生成加工程序被暂停时的机床状态的状态恢复程序；和

执行装置，用于执行由所述状态恢复程序生成装置生成的状态恢复程序，以重新启动暂停的加工程序。

2.根据权利要求1所述的数字控制器，其中，

寄存指令包括通过多个辅助功能指令的组合、辅助功能指令和动作指令的组合或宏指令执行一系列操作的指令。

3.根据权利要求1所述的数字控制器，其中，

寄存指令包括分组寄存的指令，每一组用于执行机床的相关操作，所述指令提取装置将加工程序中的分组指令提取至各个组中，所述状态恢复程序生成装置通过将提取装置所提取的指令以编程顺序布置在加工程序中，并使用各个组中最后出现的分组指令生成状态恢复程序。

4.根据权利要求3所述的数字控制器，其中，

所述指令提取装置提取包含在分组指令中的宏指令的引数。

5.根据权利要求1所述的数字控制器，其中，

所述状态恢复程序生成装置通过指定加工程序中的块来规定加工程序重新启动的位置。

6.根据权利要求5所述的数字控制器，其中，

使用加工程序中的块号码或序号来实现所述状态恢复程序生成装置的块的指定。

7.根据权利要求5所述的数字控制器，其中，

所述指令提取装置从加工程序的开始至加工程序将重新启动处的块的前一块中提取寄存指令。

8.根据权利要求1所述的数字控制器，其中，

所述寄存指令包括主轴功能指令或刀具功能指令的辅助功能指令。

9.根据权利要求1所述的数字控制器，其中，

在进行将机床定位到加工程序重新启动位置的定位操作之前执行状态恢复程序。

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