自主控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种在机床的外围设备与机床连动地进行动作时外围设备能够自主地与机床连动的自主控制系统。
【背景技术】
[0002]以往，在机床与外围设备连动来进行动作的情况下，以计算机床内的工件、刀具、夹具等物品(item)不与外围设备干涉的时机为目的，将“基于M编码的等候控制程序”插入到机床的数值控制装置和外围设备的程序，从而防止两者的干涉(例如，日本特开平06-028019号公报、日本特开昭62-264852号公报)。
[0003]M编码表示在等候控制中从机床对外围设备指示任意动作时使用的信号组。
[0004]图12是以往技术中等候控制中的机床动作的流程图。
[0005][步骤SX01]在基于加工程序I的加工结束而更换刀具之后，机床在执行下一加工程序2之前的间隙在要使外围设备进行动作的时机将M编码发送到外围设备，待机至来自外围设备的动作完成信号到达为止。
[0006][步骤SX02]当接收来自外围设备的动作完成信号时，机床转移到基于加工程序2的加工。
[0007]另外，等候控制中的外围设备的动作流程如下。
[0008][步骤SY01]外围设备待机至从机床接收M编码信号为止，当接收来自机床的M编码信号时，外围设备开始进行动作(切肩排出等)。
[0009][步骤SY02]当动作完成时，外围设备对机床发送动作完成信号。
[0010]然而，在以往技术中，为了使机床与外围设备进行连动，需要对数值控制装置与外围设备各自的程序中插入M编码的程序，因此存在操作员花费制作等候程序的成本这种问题。另外，需要对加工程序和外围设备的程序进行制作，因此在加工程序侧发生变更的情况下，有时外围设备的程序也需要对应地变更，在这种情况下存在:变更内容对外围设备的程序带来影响的解除作业成为操作员较大负担这样的问题。
【发明内容】
[0011]因此，本发明的目的在于提供一种自主控制系统，能够在机床的外围设备与机床连动地进行动作时外围设备自主地与机床连动。
[0012]本发明的自主控制系统具备:数值控制装置，其根据加工程序对机床内的物品进行驱动控制来进行加工运转；以及外围设备，其与上述机床的加工运转连动地进行动作，其中，上述数值控制装置具备:形状数据存储部，其存储表示上述物品的形状的形状数据；加工程序预读处理部，其根据上述加工程序和上述形状数据来生成物品配置数据，该物品配置数据包含上述机床的在上述机床内的上述物品的配置和该物品配置的保持时间；以及数据输出部，其输出上述物品配置数据，上述外围设备具备:作业信息存储部，其将空间数据和作业时间关联起来进行存储，其中，上述空间数据包含与上述外围设备进行动作时占有的作业区域有关的信息，上述作业时间与上述动作所需的时间有关；干涉判断处理部，其根据上述数据输出部输出的物品配置数据、上述空间数据和上述作业时间，在上述外围设备的动作不与在上述机床内驱动的上述物品干涉的时机，指示开始上述外围设备的动作；以及程序执行部，其接受上述干涉判断处理部的指示而开始外围设备的动作。
[0013]能够设为上述加工程序预读处理部在进行实际加工之前读取上述加工程序，在上述加工运转之前生成上述物品配置数据，上述数据输出部与基于上述加工程序的加工运转同步地输出上述物品配置数据。
[0014]能够设为上述外围设备的作业时间是将实际上上述外围设备的动作所需的时间加上预定的富余时间而得到的。
[0015]能够设为进行时间调整使得上述数值控制装置的内部时钟和上述外围设备的内部时钟指向同一时刻，通过时刻范围来定义上述保持时间。
[0016]能够设为上述数值控制装置和上述外围设备预先共享上述形状数据和上述形状数据的基准位置，通过上述形状数据的基准位置来定义上述物品配置数据中包含的上述物品的配置。
[0017]能够设为将上述机床内的空间模型化为用网格划分得到的多个区域的集合，上述数值控制装置和上述外围设备预先共享坐标信息，该坐标信息表示上述多个区域的位置和范围，通过上述物品发生干涉的上述区域的上述坐标信息来定义上述物品配置数据中包含的上述物品的配置。
[0018]能够设为表示上述物品的形状的形状数据是表示上述物品的三维形状的多边形形状数据，根据三维坐标系的信息来定义上述物品配置数据和上述空间数据。
[0019]本发明通过具备上述结构，不需要操作员进行等候编程，另外，即使变更加工程序也不需要外围设备的程序变更，因此实现了降低操作员的作业成本这样的效果。
【附图说明】
[0020]本发明的上述和其它目的以及特征根据参照附图的以下实施例的说明会变得更清楚。在这些图中:
[0021]图1是说明本发明中的外围设备的自主控制技术的概要的图。
[0022]图2是本发明的实施方式中的由数值控制装置和外围设备构成的自主控制系统的主要部分框图。
[0023]图3是表示本发明的实施方式中的多边形形状数据的图。
[0024]图4是表示本发明的实施方式中的物品配置数据的图。
[0025]图5是表示本发明的实施方式中的外围设备的空间数据的图。
[0026]图6是表示本发明的实施方式中的干涉判断处理的概要的图。
[0027]图7是本发明的实施方式中的在数值控制装置和外围设备上执行的各处理的序列图。
[0028]图8是本发明的实施方式中的加工程序预读处理部所执行的处理的概要流程图。
[0029]图9是本发明的实施方式中的干涉判断处理部所执行的处理的概要流程图。
[0030]图10是说明本发明的实施方式中的使用网格模型的数据表现的图。
[0031]图11是说明本发明的实施方式中的使用物品的基准位置的数据表现的图。
[0032]图12是以往技术中的等候控制中的机床的动作流程图。
【具体实施方式】
[0033]首先在实施方式中对本发明的外围设备的自主控制技术的概要进行说明。
[0034]本发明的数值控制装置在执行加工程序时，预读加工程序的内容，制作表示机床内的物品配置的数据以及记录有保持该配置的时间的数据，并发送至外围设备。另外，外围设备针对从数值控制装置提供的数据对照自身的作业范围和作业时间，在确保了可动作时间的时机进行动作，由此进行自主控制。
[0035]通过引入这种方法，如图1的本发明的概要流程图所示，与以往技术相比不需要使用M编码等等候控制的程序，由此实现机床与机器人进行协作的动作。
[0036]图2是本发明的一个实施方式中的由数值控制装置和外围设备构成的系统的主要部分框图。本实施方式的数值控制装置10由加工程序预读处理部11、运转执行部12、数据输出部13以及伺服控制部14构成。
[0037]加工程序预读处理部11在进行基于该加工程序100的加工运转之前，预读并分析在数值控制装置10所具备的存储器(未图示)等中存储的加工程序100，生成物品配置数据120，该物品配置数据120是与配置了各物品的位置有关的数据，各物品是在该加工程序100进行的加工运转中作为控制对象的机床所具备的各物品。
[0038]在加工程序预读处理部11进行的物品配置数据120的生成处理中，除了使用加工程序100以外，还使用作为控制对象的使用于机床的刀具、工件、夹具等占据机床内一部分的物品的形状数据。这些物品的形状数据例如生成为通过多边形表示物品的形状的数据，在基于加工程序开始加工运转之前与各物品固有的ID关联起来设定于数值控制装置10的存储器(未图示)等中。
[0039]作为使用多边形的物品的形状数据的一例，如图3所示，也可以生成为表示能够在内部容纳该物品的长方体形状的数据，这样采用简单的形状，即使运算能力低的数值控制装置10、外围设备20也能够高速地运算物品的配置等。此外，关于相对于坐标轴朝向发生变化的物品、形状发生变化的物品，以即使物品的朝向、形状发生变化也能够在内部容纳程度的大小来形成长方体即可。
[0040]如图4所示，加工程序预读处理部11通过对加工程序100进行分析，计算出各物品在机床内的坐标位置以及该各物品在机床内保持坐标位置的时间，生成使保持物品配置的保持时间与各物品的坐标信息相关联的物品配置数据120。在每次各物品的配置发生变化时生成物品配置数据120。
[0041]然后，所生成的物品配置数据120通过数据输出部13被输出到外围设备。物品配置数据120的输出不会与基于该物品配置数据120的生成源的加工程序进行的加工运转大致延迟而被输出到外围设备。
[0042]数据输出部13对物品配置数据120的输出与运转执行部12中基于加工程序100的加工运转同步地输出。
[0043]运转执行部12经由加工程序预读处理部11来读出加工程序，根据该加工程序生成并输出对主轴电机15、伺服电机16等的指令数据。伺服控制部14接收运转执行部12所输出的指令数据，根据该指令数据来控制主轴电机15、伺服电机16等。
[0044]另一方面，本实施方式的外围设备20具备干涉判断处理部21、程序执行部22以及外围设备硬件控制部23。
[0045]干涉判断处理部21接收数据输出部13所输出的物品配置数据120，判断在物品配置数据120中记录的各物品在机床内的位置是否与外围设备本身的动作干涉，在不干涉的时机向程序执行部22输出执行程序的指令。
[0046]在基于干涉判断处理部21的干涉判断处理中，除了使用从数据输出部13接收的物品配置数据120以外，还使用在使外围设备动作程序140进行动作时外围设备本身作为作业区域而占据的机床内的空间数据以及与从外围设备动作程序140的开始至结束为止的作业时间有关的数据。图5是在三维空间内展现的外围设备的空间数据以及与作业时间有关的数据的一例。由外围设备的设计人员将这些数据预先设定于外围设备的存储器(未图示)中。此外，将该作业时间设定为即使数值控制的作业开始时机稍微延迟也具有不会与机床干涉的余量的作业时间即可。
[0047]干涉判断处理部21被视为从接收到物品配置数据120的时间点起按在机床内在该物品配置数据120中表示的顺序配置各物品。然后，根据在该物品配置数据120中示出的各物品的形状数据的配置和外围设备的空间数据，提取各物品与外围设备的作业空间不会干涉的时间段，在提取出的时间段比外围设备的作业时间长的情况