JP4837118B2 - 多系統プログラムの自動プログラミング方法及びその装置 - Google Patents

多系統プログラムの自動プログラミング方法及びその装置 Download PDF

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Description

本発明は、多系統プログラムの自動プログラミング方法及びその装置に関する。
加工時間が最短となる多系統用の加工プログラムを作成する場合は、オペレータが複雑な計算を行うことにより、加工時間が最短となる1.加工工程を実行する系統、2.加工工程を実行する順番、3.同時に加工する加工工程の3つの条件を決定する必要があった。
特許文献1は、各系統で加工可能な工具情報、加工工程に対応するワーク情報、優先系統決定規則に基づいて、1.加工工程を実行可能な系統、2.各系統における加工工程の加工順序、3.系統間の待ち合わせの情報を自動的に作成し、多系統工作機械用プログラムを作成する技術が開示されている。
特許文献2には、加工時間が最短となる加工順序を決定し、同時加工できない加工工程の切り込み量を自動的に調整し、同時加工できるようにする技術が開示されている。
特開平10−86040号公報 特開平7−68448号公報
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、加工時間が最短となるプログラムを作成できない。また、特許文献2に開示された技術では、加工工程の順序は、予め決められており、自動的に決定することができない問題があり、加工工程を実行する系統は、予め決められており、自動的に決定できない問題があり、さらに、加工時間が最短となる同時加工の組合せを決定するだけであり、加工工程の順番を入れ替えたり、実行系統を入れ替えたりすることはできないという問題がある。また、特許文献2に開示された技術は、加工時間をその都度計算し、並び替えの試行錯誤を行いながら、最短となる加工プログラムを探索しなければならない問題がある。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、オペレータによって入力された、加工工程を実行可能な系統、加工工程を実行可能な順番、および同時に加工可能な加工工程の3つの条件を満たす全ての加工プログラムを作成し、加工工程毎の加工時間に基づいて、加工時間が最短となる加工プログラムを選出することにより、加工時間が最短となる多系統用加工プログラムを作成することができる自動プログラミング装置を提供することである。
本願の請求項1に係る発明は、複数の制御系統の各々で複数の加工工程からなる加工プログラムを実行して加工対象物の加工を行う機械の多系統プログラムを作成する自動プログラミング装置において、加工対象物を加工するための前記加工工程を作成する加工工程作成手段と、前記加工工程毎の加工時間を計算する計算手段と、前記加工工程作成手段により作成された各加工工程について、実行可能な系統を入力する系統入力手段と、前記加工工程について、実行可能な加工順序を入力する加工順序入力手段と、前記各加工工程について、同時に実行可能な他の加工工程が存在する場合、同時に実行可能な加工工程を入力する同時実行加工工程入力手段と、前記加工工程作成手段によって作成された加工工程、前記計算手段によって計算された加工時間、前記系統入力手段によって入力された実行可能な系統、前記加工順序入力手段によって入力された実行可能な加工順序、および、前記同時実行加工工程入力手段によって入力された同時に実行可能な加工工程に基づいて、加工時間が最短となる加工プログラムを選出する選出手段と、を備えたことを特徴とする多系統プログラムの自動プログラミング装置である。
請求項2に係る発明は、複数の制御系統の各々で複数の加工工程からなる加工プログラムを実行して加工対象物の加工を行う機械の多系統プログラムを作成する自動プログラミング方法において、加工対象物を加工するための前記加工工程を作成する第1のステップと、前記加工工程毎の加工時間を計算する第2のステップと、前記第1のステップにより作成された各加工工程について、実行可能な系統を入力する第3のステップと、前記加工工程について、実行可能な加工順序を入力する第4のステップと、前記各加工工程について、同時に実行可能な他の加工工程が存在する場合、同時に実行可能な加工工程を入力する第5のステップと、前記第1のステップによって作成された加工工程と、前記第2のステップによって計算された加工時間、前記第3のステップによって入力された実行可能な系統、前記第4のステップによって入力された実行可能な加工順序、および、前記第5のステップによって入力された同時に実行可能な加工工程に基づいて、加工時間が最短となる加工プログラムを選出する第6のステップと、を有することを特徴とする多系統プログラムの自動プログラミング方法である。
本発明により、オペレータによって入力された、加工工程を実行可能な系統、加工工程を実行可能な順番、および同時に加工可能な加工工程の3つの条件を満たす全ての加工プログラムを作成し、加工工程毎の加工時間に基づいて、加工時間が最短となる加工プログラムを選出することにより、加工時間が最短となる多系統用加工プログラムを作成することができる自動プログラミング装置およびその方法を提供できる。
2系統旋盤(1主軸)、2系統旋盤(1主軸)ミリングヘッド付き、2系統旋盤(2主軸)を説明する図である。 2系統旋盤(2主軸)、2系統旋盤(2主軸)ミリングヘッド付きを説明する図である。 3系統旋盤(2主軸)、3系統旋盤(2主軸)ミリングヘッド付きを説明する図である。 4系統旋盤(2主軸)を説明する図である。 本発明の多系統の自動プログラミングの装置として機能する数値制御装置の概要部図である。 加工工程が加工する領域を説明する図である。 オペレータが入力する条件を説明する図である。 多系統プログラムを自動プログラミングする全体の処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。 実行可能順番の条件を満たす実行順列の全ての組み合わせを求める処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。 図9に示されるフローチャートを実行する場合の処理への入力と記憶領域に生成される順列バッファと決定した実行順列を記憶する領域を説明する図である。 加工工程を実行する系統の組み合わせを計算するアルゴリズムを示すフローチャートである。 図11に示されるフローチャートを実行する場合の処理への入力と記憶領域に生成される実行系統バッファと決定した実行系統を記憶する領域を説明する図である。 前後の工程で同時加工できる場合は、同時加工とする、全ての組み合わせを計算するアルゴリズムを示すフローチャートである。 図13に示されるフローチャートを実行する場合の処理への入力と記憶領域に生成される同時加工バッファと、決定した同時加工工程の記憶領域を説明する図である。 実行可能順番の条件を満たす実行順列の全ての組み合わせを求めることを説明する図である。 加工工程を実行する系統の組み合わせを全て計算することを説明する図である。 前後の工程で同時加工できる場合は同時加工とする全ての組み合わせを計算することを説明する図である。 加工工程毎の加工時間を求めることを説明する図である。 加工時間が最短となる加工プログラムを選出することを説明する図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1〜図4は、多系統旋盤を説明する図であり、図1は、2系統旋盤(1主軸)、2系統旋盤(1主軸)ミリングヘッド付き、2系統旋盤(2主軸)を説明する図であり、図2は、2系統旋盤(2主軸)、2系統旋盤(2主軸)ミリングヘッド付きを説明する図であり、図3は、3系統旋盤(2主軸)、3系統旋盤(2主軸)ミリングヘッド付きを説明する図であり、図4は、4系統旋盤(2主軸)を説明する図である。
図5は、本発明の多系統の自動プログラミングの装置として機能する数値制御装置の概要部図である。数値制御装置50は、加工プログラムに従って図1〜図4に図示した多系統旋盤を駆動制御しワークを加工することができる。
プロセッサ51とバス56で接続された、ROM、RAM、不揮発性RAM等のメモリ52、液晶表示装置などで構成される表示装置53、データや指令を入力するキーボード等で構成される入力手段54、各多系統の可動軸を駆動するモータを制御する第1〜第n系統軸制御回路55−1〜55−nを備えている。
メモリ52には、各系統のプログラムが格納されているとともに、プログラムの編集処理のソフトウェアが格納されており、特に、本発明に関係した多系統の自動プログラミングを実行するソフトウェアが格納されている。
系統軸制御部55−1〜55−nは、プロセッサ51が各系統のプログラムを実行して分配される移動指令と、モータに設けられた位置・速度検出器からのフィードバック信号に基づいて、位置・速度のフィードバック制御を行い、さらには電流フィードバックを行って、各系統のモータを制御し、各系統の各軸を互いに協調しながら同時に同期、又は独立して移動させるものである。この数値制御装置50による多系統の駆動制御動作は従来の多系統制御機能を有する数値制御装置と同一の動作であり変わりはない。なお、本発明に係る自動プログラミング装置を、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成してもよい。
図6は、加工工程が加工する領域を説明する図である。図中(1)〜(4)の符号は、ワークを加工する順番を表している。図6は、図1や図2に示される2系統旋盤によって加工工程(1)〜加工工程(4)によって、ワークWを加工する場合を説明している。 図6から明らかなように、オペレータは、加工工程(2)は加工工程(1)より後に実行し、加工工程(3)は加工工程(1)より後に実行し、加工工程(4)は加工工程(3)の後に実行する必要がある。また、加工工程(2)は、加工工程(3)または加工工程(4)と同時に実行可能であり、加工工程(3)は加工工程(2)と同時に実行可能であり、加工工程(4)は加工工程(2)と同時に実行可能であることを認識できる。また、オペレータは、各加工工程をどの系統で実行するかも、それぞれの加工工程の加工内容に応じて認識できる。
図7は、入力画面例である。オペレータは、図6について説明したように、加工工程の実行可能な順番の条件、加工工程を実行可能な系統、および同時に加工可能な加工工程に関するデータを多系統プログラムの自動プログラミング装置(図5参照)に入力することができる。多系統プログラムの自動プログラミング装置は、オペレータが入力した情報を記憶装置(図5においてはメモリ52)に記憶する。
NO.1、NO.2、NO.3、NO.4は、加工工程の番号を表し、加工種は各加工工程の加工の種類を表す。
加工工程の実行条件において、実行可能な順番が加工工程毎に設定される。実行可能な系統は、それぞれの加工工程に設定される。そして、同時加工可能な加工工程に関するデータが記憶される。
図7に示される入力画面例では、加工工程が4つ、実行加工な系統が系統1と系統2の2つの場合であるが、加工工程は4つに限定されず、また、実行可能な系統は、系統1、系統2の二つに限定されない。
図7は上述したように、系統1、系統2を備えた機械を用いてワークWを4つの工程からなる加工プログラムによって加工する場合に自動プログラミング装置に入力する場合の例である。工程の数が増加したり、機械の系統が増加した場合には、それらに対応した入力表示画面が表示される。
図8は、多系統プログラムを自動プログラミングする全体の処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●[ステップSA100]全加工工程の加工工程毎の加工時間を求める。なお、可動軸の移動速度、加工距離などのデータを基に加工工程の加工時間を求める方法は従来公知の方法であるので、詳細な記載を省略する。
●[ステップSA101]ネストカウンタと順列番号を表すhを、h=1に初期化する。
●[ステップSA102]実行可能順番の条件を満たす実行順列の全ての組み合わせを求める。具体的な求め方は、図9のフローチャートの処理によって実行順列の全ての組合せを求めることができる。
●[ステップSA103]K=1とする。Kは実行可能順番の条件を満たす順列の番号を示す。
●[ステップSA104]ネストカウンタと順列番号を表すjを、j=1に初期化する。
●[ステップSA105]K番目の実行順列における実行系統の組み合わせを全て計算する。具体的には、図11のフローチャートの処理によって実行系統の組み合わせを全て計算する。
●[ステップSA106]L=1とする。Lは、K番目の実行順列における実行系統の組合せの番号である。
●[ステップSA107]ネストカウンタと順列番号を表すsを、s=1に初期化する。
●[ステップSA108]L番目の実行系統の組み合わせにおける同時加工可能な全ての組み合わせを計算する。具体的には、図13のフローチャートの処理によって同時加工可能な全ての組み合わせを計算する。
●[ステップSA109]M=1とする。Mは、L番目の実行系統の組合せにおける同時加工可能な組合せの番号である。
●[ステップSA110]M番目の同時加工可能な組み合わせにおけるプログラム全体の加工時間を計算する。
●[ステップSA111]加工時間は最短か否か判断し、最短の場合にはステップSA112へ移行し、最短でない場合にはステップSA113へ移行する。
●[ステップSA112]最短の加工時間、および、加工時間が最短となるプログラムを記憶する。
●[ステップSA113]Mに1を加算した値を新たにMとする。
●[ステップSA114]MはMmaxより大きいか否か判断し、大きい場合はステップSA115へ移行し、大きくない場合にはステップSA110へ移行する。
●[ステップSA115]Lに1を加算した値を新たにLとする。
●[ステップSA116]LはLmaxより大きいか否か判断し、大きい場合はステップSA117へ移行し、大きくない場合にはステップSA107へ移行する。
●[ステップSA117]Kに1を加算した値を新たにKとする。
●[ステップSA118]KはKmaxより大きいか否か判断し、大きい場合は処理を終了し、大きくない場合にはステップSA104へ移行し処理を継続する。
上述したフローチャートにおいて、Kmaxは実行可能順番の条件を満たす実行順列の数であり、Lmaxは実行順列における実行系統の組合せの数であり、Mmaxは、同時可能な組合せにおける同時加工可能な組合せの数である。
図9は、実行可能順番の条件を満たす実行順列の全ての組み合わせを求める処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。ただし、nは工程総数、hはネストカウンタおよび順列番号である。
●[ステップSB100]i=1に初期化する。iは加工工程の番号を表す。
●[ステップSB101]ネストh−1用順列バッファのデータを、ネストh用順列バッファにコピーする。なお、h=1の場合には、コピーするデータがないのでこのステップの処理を行わない。
●[ステップSB102]ネストh用順列バッファの中に工程(i)が存在するか否か判断し、存在する場合にはステップSB110へ移行し、存在しない場合にはステップSB103へ移行する。
●[ステップSB103]工程(i)は実行可能な順番か否か判断し、実行可能な場合にはステップSB104へ移行し、実行可能でない場合にはステップSB110へ移行する。
●[ステップSB104]工程(i)をネストh用順列バッファのh番目に格納する。
●[ステップSB105]ネストh用順列バッファにn個の工程が格納されたか否か判断し、格納された場合にはステップSB106へ移行し、格納されていない場合にはステップSB107へ移行する。
●[ステップSB106]決定した実行順列を記憶する。
●[ステップSB107]hに1を加算した値をhとする。
●[ステップSB108]再帰呼出しする。
●[ステップSB109]hから1を減算した値をhとする。
●[ステップSB110]iに1を加算した値を新たにiとする。
●[ステップSB111]iはnより大きいか否か判断し、nより大きい場合には処理を終了し、大きくない場合にはステップSB102へ戻り、処理を継続する。
図10は、図9に示されるフローチャートを実行する場合の処理への入力と記憶領域に生成される順列バッファと決定した実行順列を記憶する領域を説明する図である。図10(a)の処理への入力とは、図8のフローチャートの処理から、図9のフローチャートの処理を行う際に渡されるデータである。図9のフローチャートの処理に入力されるデータは、図10(a)に記載されているように、工程総数n、加工工程の実行可能順番、ネストカウンタおよび順列番号を表すhである。図10(b)は、図9のステップSB108の再帰処理を実行する中で生成されるバッファである。図10(c)は、図9のステップSB106で行われる決定した実行順列の記憶領域を説明する図である。
図11は、加工工程を実行する系統の組み合わせを計算するアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。ただし、nは工程総数、jは順列番号である。
●[ステップSC100]ネストj−1用加工系統バッファのデータを、ネストj用加工系統バッファにコピーする。なお、j=1の時は、コピーするデータがないのでこのステップの処理を行わない。
●[ステップSC101]ネストj用加工系統バッファのj番目の工程は、系統1で実行可能か否か判断し、実行可能である場合にはステップSC102へ移行し、実行可能でない場合にはステップSC109へ移行する。
●[ステップSC102]ネストj用加工系統バッファのj番目の工程の実行系統に1を設定する。
●[ステップSC103]ネストj用加工系統バッファのn個の工程の実行系統が決定したか否か判断し、決定した場合にはステップSC104へ移行し、決定していない場合にはステップSC105へ移行する。
●[ステップSC104]決定した実行系統を記憶し、ステップSC108へ移行する。
●[ステップSC105]jに1を加算した値をjとする。
●[ステップSC106]再帰呼出しをする。
●[ステップSC107]jから1を減じた値をjとする。
●[ステップSC108]ネストj用加工系統バッファのj番目の工程は、系統2で実行可能であるか否か判断し、実行可能な場合にはステップSC109へ移行し、実行可能でない場合にはステップSC110へ移行する。
●[ステップSC109]ネストj用加工系統バッファのj番目の工程の実行系統に2を設定する。
●[ステップSC110]ネストj用加工系統バッファのn個の工程の実行系統が決定したか否か判断し、決定した場合にはステップSC111へ移行し、決定していない場合にはステップSC112へ移行する。
●[ステップSC111]決定した実行系統を記憶する。
●[ステップSC112]jに1を加算した値をjとする。
●[ステップSC113]再帰呼出しをする。
●[ステップSC114]jから1を減じた値をjとし、処理を終了する。
図12は、図11に示されるフローチャートを実行する場合の処理への入力と記憶領域に生成される実行系統バッファと決定した実行系統を記憶する領域を説明する図である。図12(a)の処理への入力とは、図8および図9のフローチャートの処理から、図11のフローチャートの処理を行う際に渡されるデータである。図12(b)は、図11のステップSC106およびステップSC113の再帰処理を実行する中で生成されるバッファである。図12(c)は、図11のステップSC104およびステップSC111で記憶される決定した実行系統の記憶領域を説明する図である。
図13は、前後の工程で同時加工できる場合は、同時加工とする、全ての組み合わせを計算するアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。ただし、nは工程総数、sは順列番号である。
●[ステップSD100]ネストs−1用同時加工バッファのデータを、ネストs用同時加工バッファにコピーする。
●[ステップSD101]ネストs用同時加工バッファのs番目の同時加工工程番号は、既に設定済みか否か判断し、設定済みの場合はステップSD111へ移行し、設定していない場合にはステップSD102へ移行する。
●[ステップSD102]ネストs用同時加工バッファのs番目の工程とs−1番目の工程は同時加工可能か否か判断し、可能である場合にはステップSD103へ移行し、可能でない場合にはステップSD104へ移行する。
●[ステップSD103]ネストs用同時加工バッファのs番目の同時加工工程番号にs−1を設定する。
●[ステップSD104]ネストs用同時加工バッファのn個の工程の同時加工が決定したか否か判断し、同時加工が決定した場合にはステップSD105へ移行し、決定していない場合にはステップSD106へ移行する。
●[ステップSD105]決定した同時加工の組み合わせを記憶する。
●[ステップSD106]sに1を加算したものをsとする。
●[ステップSD107]再帰呼び出しの処理を行う。
●[ステップSD108]sから1を減算したものをsとする。
●[ステップSD109]ネストs用同時加工バッファのs番目とs+1番目の工程は同時加工可能か否か判断し、同時加工可能である場合にはステップSD110へ移行し、同時加工可能でない場合にはステップSD111へ移行する。
●[ステップSD110]ネストs用同時加工バッファのs番目の同時加工工程番号にs+1を設定する。
●[ステップSD111]ネストs用同時加工バッファのn個の工程の同時加工が決定したか否か判断し、決定した場合にはステップSD112へ移行し、決定していない場合にはステップSD113へ移行する。
●[ステップSD112]決定した同時加工の組み合わせを記憶する。
●[ステップSD113]sに1を加えた値をsとする。
●[ステップSD114]再帰呼び出し処理を行う。
●[ステップSD115]sから1を減じた値をsとし、処理を終了する。
図14は、図13に示されるフローチャートを実行する場合の処理への入力と記憶領域に生成される同時加工バッファと決定した同時加工工程を記憶する領域を説明する図である。図14(a)の処理への入力とは、図8、図9、図11のフローチャートの処理から、図13のフローチャートの処理を行う際に渡されるデータである。図14(b)は、図13のステップSD107およびステップSD114の再帰処理を実行する中で生成されるバッファである。図14(c)は、図13のステップSD105およびステップSD112で記憶される決定した同時加工工程の記憶領域を説明する図である。
次に、図6、図7、図15〜図19に示される実施例を用いて図8、図9、図11、および図13の処理を説明する。
前述したように、図6は、ワークWを加工工程(1)〜(4)によって加工することを示している。また、図7は、図6に示される加工を行う場合に、多系統の自動プログラミング装置(例えば、数値制御装置50)に入力する条件を説明している。図7は、オペレータが入力する条件を説明する図である。オペレータは、加工工程の実行可能な順番の条件、加工工程を実行可能な系統、同時に加工可能な加工工程の条件を入力させる。
図15は、実行可能順番の条件を満たす実行順列の全ての組み合わせを求めることを説明する図である。図9に示されるアルゴリズムの処理によって、図7に示される条件を満たす実行可能順番の条件を満たす実行順列は、図15の符号1、符号3、符号4で示される3つの順列である。
次に、実行可能順番の条件を満たす実行順列に対して、図11に示されるアルゴリズムの処理によって、図7に示される条件を満たす加工工程を実行する系統の組み合わせは、図16に示される6つと計算される。図16は、加工工程を実行する系統の組み合わせを全て計算することを説明する図である。
図16の符号1−1、符号1−2は、図15の符号1の順列で加工工程を実行する系統の全ての組み合わせである。符号3−1、符号3−2は、図15の符号3の順列で加工工程を実行する系統の全ての組み合わせである。また、符号4−1、符号4−2は、図15の符号4の順列で加工工程を実行する系統の全ての組み合わせである。
そして、図16に示される加工工程を実行する系統の全ての組み合わせに対して、図13に示されるアルゴリズムの処理によって、図7に示される条件を満たす全ての組み合わせは、符号1−1−1、符号3−2−1、および符号3−2−2の3つである。
次に、図8に示されるアルゴリズムの処理によって、図17の符号1−1−1、符号3−2−1、符号1−1−2で示される加工工程毎の加工時間を求め、図18に示されるように、符号1−1−1−1、符号3−2−1−1、符号1−1−2−2に示す計算結果が得られる。そして、加工時間が最短となるのは、図19に示される符号3−2−1−1の順列からなる加工プログラムと、符号1−1−2−2の順列からなる加工プログラムの2つである。
50 数値制御装置
51 プロセッサ
52 メモリ
53 表示装置
54 入力手段

Claims (2)

  1. 複数の制御系統の各々で複数の加工工程からなる加工プログラムを実行して加工対象物の加工を行う機械の多系統プログラムを作成する自動プログラミング装置において、
    加工対象物を加工するための前記加工工程を作成する加工工程作成手段と、
    前記加工工程毎の加工時間を計算する計算手段と、
    前記加工工程作成手段により作成された各加工工程について、実行可能な系統を入力する系統入力手段と、
    前記加工工程について、実行可能な加工順序を入力する加工順序入力手段と、
    前記各加工工程について、同時に実行可能な他の加工工程が存在する場合、同時に実行可能な加工工程を入力する同時実行加工工程入力手段と、
    前記加工工程作成手段によって作成された加工工程、前記計算手段によって計算された加工時間、前記系統入力手段によって入力された実行可能な系統、前記加工順序入力手段によって入力された実行可能な加工順序、および、前記同時実行加工工程入力手段によって入力された同時に実行可能な加工工程に基づいて、加工時間が最短となる加工プログラムを選出する選出手段と、
    を備えたことを特徴とする多系統プログラムの自動プログラミング装置。
  2. 複数の制御系統の各々で複数の加工工程からなる加工プログラムを実行して加工対象物の加工を行う機械の多系統プログラムを作成する自動プログラミング方法において、
    加工対象物を加工するための前記加工工程を作成する第1のステップと、
    前記加工工程毎の加工時間を計算する第2のステップと、
    前記第1のステップにより作成された各加工工程について、実行可能な系統を入力する第3のステップと、
    前記加工工程について、実行可能な加工順序を入力する第4のステップと、
    前記各加工工程について、同時に実行可能な他の加工工程が存在する場合、同時に実行可能な加工工程を入力する第5のステップと、
    前記第1のステップによって作成された加工工程と、前記第2のステップによって計算された加工時間、前記第3のステップによって入力された実行可能な系統、前記第4のステップよって入力された実行可能な加工順序、および、前記第5のステップによって入力された同時に実行可能な加工工程に基づいて、加工時間が最短となる加工プログラムを選出する第6のステップと、
    を有することを特徴とする多系統プログラムの自動プログラミング方法。
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