JP6050634B2 - 数値制御装置の処理能力を考慮する加工時間予測装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、これらの先行技術は、数値制御装置が工具の速度を決めるアルゴリズムは考慮されているが、そのアルゴリズムを実行するために数値制御装置が必要とする時間については、何も考慮されていない。数値制御装置の処理をそのまま利用する方法では、一見、この時間が自動的に考慮されるように思われるが、加工時間予測は、実際の加工時間よりも遥かに短い時間で結果を出す必要があり、数値制御装置と同じように処理を実行することができないので、何らかの対策をとらない限り、この時間(そのアルゴリズムの処理を実行するために数値制御装置が必要とする時間)を考慮していないことになる。これは、従来の加工時間予測技術が、工具経路の曲率などによって速度が制限されることを除いて、数値制御工作機械が指令された通りの速度で加工を行うと仮定していることを意味する。これまでの数値制御装置により制御された工作機械による加工が、この仮定が成り立つ範囲の工具の移動速度で行われており、従来の加工時間予測技術で充分であった。
一般に、工作機械を制御する数値制御装置は、加工プログラムを解読して個々のブロックの情報を表すブロックデータを生成し、ブロックデータが表す工具経路を経路切片に分割した後、経路切片のデータを処理して機械の駆動指令を次々と生成する。高速・高精度加工のように、短いブロックで加工プログラムが構成されている場合、指令される加工速度が速くなると、数値制御装置が単位時間あたり処理すべきデータの数も増大する。
そこで本発明は、このような制限をなくし、従来の手法が適用できない速度領域でも、精度のよい加工時間の予測値を算出することが可能な加工時間予測装置を提供することを課題とする。
請求項2に係る発明は、前記処理能力を、前記数値制御装置の演算プロセッサの演算能力と、加工プログラムを構成する各ブロックに対して数値制御装置が生成するブロックデータの数に対する制約と、ブロックデータで表される工具経路を分割したセグメントに対して前記数値制御装置が生成するセグメントデータの数に対する制約の、少なくとも一つに基づいて数値化することを特徴とする請求項1に記載の加工時間予測装置である。
請求項3に係る発明は、前記処理能力を、単位時間あたり生成できるブロックデータの数、または、単位時間あたり生成できるセグメントデータの数、または、単位時間あたりに処理できる前記セグメントデータの数、のいずれか1つによって、処理能力の指標として数値化することを特徴とする請求項1に記載の加工時間予測装置である。
請求項5に係る発明は、前記処理能力の数値化を、予め測定しておいた基準機能の基準指標値と、加工プログラムで使用する数値制御装置の機能の前記予め測定しておいた基準機能の基準指標値に対する比率と、を用いて行うことを特徴とする請求項1に記載の加工時間予測装置である。
本発明は、演算プロセッサの演算能力を始めとする、数値制御装置の処理能力を考慮して加工時間を算出する、数値制御工作機械による加工の加工時間を予測する加工時間予測装置である。
有効データ数計算部90における有効データ数N_efcの計算は、一つのセグメントの移動時間の計算が終わる度に行う。その手順を、図3に示すフローチャートによって説明する。
●[ステップSA01]最初のセグメントか否かを判定する。最初のセグメントの場合はステップSA02へ進み、2番目以降のセグメントの場合はステップSA03へ進む。
●[ステップSA2]有効データ数N_efcとデータ供給の余裕N_cumに所定の初期値を設定し、セグメント移動時間の局所和T_cumを0にリセットして、終了する。
●[ステップSA3]セグメントの移動時間の局所和T_cumを数2式により更新する。
●[ステップSA04]数値制御装置は、一定の周期τ毎に、バッファ(図1の中間メモリ40に対応)にデータを供給する。それを反映するため、セグメント移動時間の局所和T_cumがτを超えたか否かを判定する。局所和T_cumがτを超えた場合(YES)にはステップSA06へ移行し、超えていない場合(NO)にはステップSA05へ移行する。
●[ステップSA05]セグメントの移動時間の局所和T_cumがτを超えていなければ、供給データ数N_sp=0,生成データ数N_cre=0としてステップSA9へ進む。
●[ステップSA06]セグメントの移動時間の局所和T_cumがτを超えた場合は、要求データ数N_reqを求める。数値制御装置は、あるアルゴリズムによって、周期τ毎に、バッファ(中間メモリ40)に供給するデータ数を決めている。したがって、同じアルゴリズムを適用し、求めた数をn_reqとすると、要求データ数N_reqは数3式で与えられる。
●[ステップSA07]データ供給の余裕N_cumを考慮して供給可能データ数N_avを求め、要求データ数N_reqと供給可能なデータ数N_avから供給データ数N_spを決定する。
数式を用いて説明すると、数4式により供給データ数N_spを求める。
●[ステップSA08]データ供給を行ったので、セグメント移動時間の局所和T_cum=0 にして、セグメントの移動時間の局所和T_cumをリセットする。
●[ステップSA09]消費したデータ数N_csmを求める。一つのセグメントの移動が終了する毎に有効データ数N_efcを計算するので、N_csm=1とする。
●[ステップSA10]数8式により有効データ数N_efcを求める。
本実施形態では、数値制御装置の処理能力として、請求項2に記載の数値制御装置の演算プロセッサの演算能力のみを数値化している。ブロックデータの数に対する制約とセグメントデータの数に対する制約を数値化するには、以下のようにするとよい。
生成したブロックデータは、中間メモリ(図1の中間メモリとは異なる)に保持される。この中間メモリのサイズを、保持されるブロックデータの最大数に相当する数とすることにより、ブロックデータの数に対する制約を数値化することができる。
また、セグメントデータの数に対する制約は、図1の中間メモリ40のサイズを保持されるセグメントデータの最大数に相当する数とすることにより、或いは、有効データ数N_efcの計算において、その値をセグメントデータの最大数以下に抑えることにより、数値化することができる。
2 NC指令
10 NC指令解読部
20 速度制約処理部
21 大域速度制約処理部
22 局所速度制約処理部
23 データ量依存速度制約処理部
30 セグメントデータ生成部
40 中間メモリ
50 セグメント移動時間計算部
60 全移動時間計算部
70 基準指標記憶部
80 指標計算部
90 有効データ数計算部
NA セグメントで使用する数値制御装置の機能Aに対する指標の値
N0 基準指標値
hA 機能Aに対する指標の値の基準機能の指標の値に対する比
k 指標の文字数依存性の測定から得られた定数
n ブロックの文字数
N_sp 供給データ数
N_cre 生成データ数
N_req 要求データ数
N_av 供給可能なデータ数
N_cum データ供給の余裕
N_csm 消費したデータ数
N_pfm 処理能力の指標
N_efc 有効データ数
T_cum セグメント移動時間の局所和
T_seg 前セグメントの移動時間
Claims (5)
- 数値制御装置によって制御される工作機械による加工の加工時間を予測する加工時間予測装置であって、
前記数値制御装置が加工プログラムを解読して機械を駆動する指令を生成するための処理を実行する時の実行速度を表す処理能力を、加工プログラムのブロックの文字数を含む数式と、加工プログラムを実行して測定した値、を用いて数値化しておき、該数値化された処理能力を用いて加工時間を算出する加工時間予測装置。 - 前記処理能力を、前記数値制御装置の演算プロセッサの演算能力と、加工プログラムを構成する各ブロックに対して数値制御装置が生成するブロックデータの数に対する制約と、ブロックデータで表される工具経路を分割したセグメントに対して前記数値制御装置が生成するセグメントデータの数に対する制約の、少なくとも一つに基づいて数値化することを特徴とする請求項1に記載の加工時間予測装置。
- 前記処理能力を、単位時間あたり生成できるブロックデータの数、または、単位時間あたり生成できるセグメントデータの数、または、単位時間あたりに処理できる前記経路切片データの数、のいずれか1つによって、処理能力の指標として数値化することを特徴とする請求項1に記載の加工時間予測装置。
- 前記処理能力の指標の数値化を、更に、数値制御装置の制御軸数と、加工プログラムで使用する数値制御装置の機能と、前記加工プログラムの1ブロックを記述する文字数の、少なくとも一つに基づいて行うことを特徴とする請求項3に記載の加工時間予測装置。
- 前記処理能力の数値化を、予め測定しておいた基準機能の基準指標値と、加工プログラムで使用する数値制御装置の機能の前記予め測定しておいた基準機能の基準指標値に対する比率と、を用いて行うことを特徴とする請求項1に記載の加工時間予測装置。
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