进行与速度变化对应的三维干扰检查的数值控制装置的制作方法

本发明涉及一种针对进给速度的变动进行三维干扰检查来准确地避免冲突的数值控制装置。

背景技术：

提出了如下的数值控制装置：在根据程序的指令对机械的可动部进行驱动控制的数值控制装置中，具备计算出根据通过程序指令的速度以及速度倍率值计算出的当前时间点的预定时间后的可动部的位置(以下，称为预行位置)，通过该预行位置检查可动部与其他物件的干扰的干扰检查装置，在通过该干扰检查装置预测到干扰时，使可动部的移动进行减速停止的数值控制装置(例如，参照日本特开2008-27376号公报)。

在使用上述日本特开2008-27376号公报所公开的技术时，为了通过干扰检查装置预测干扰而使可动部的移动安全地进行减速停止，将数值控制装置计算出的从当前位置至预行位置的时间(以下，将该时间称为“预行时间”)设为不低于如下值的时间：在干扰检查所需要的时间T_P1、数值控制装置本体与干扰检查装置间进行通信所需要的时间T_P2、使移动中的可动部进行减速停止为止的时间T_P3上加上余量时间α而得的值(＝T_P1+T_P2+T_P3+α)。

预行时间是以当前的进给速度为基准时能够安全停止的时间，因此，在操作员进行了进给速度(倍率值)的变更的情况下存在如下的问题：通过干扰检查处理预测为发生干扰时有时已经发生了干扰的情况，即使在经过预定时间为止的期间(完成从变更了速度的时间点至速度变更后的基于预行位置的干扰检查为止的期间)预测为发生干扰，也无法安全地停止。

图7是以图表形式表示控制单系统单路径的机械时的、时刻T_n的可动部的当前位置与用于干扰检查的预行位置的关系的图。

如图7所示，在各时刻T_n中在T_n+1完成不低于T_P1+T_P2+T_P3+α的预行时间的预行位置P_P(T_n)的干扰检查的情况下，在当前位置的坐标值不会超过已经完成了干扰检查的预行位置的坐标值P’_P(T_n-1)的期间，即使检测出发生干扰后原则上也能够使可动部的移动安全地停止。

图8是以图表形式表示控制单系统的机械时变更了倍率的情况下的、时刻T_n的可动部的当前位置与用于干扰检查的预行位置的关系的图。

如图8所示，在时刻T₀～T₁的期间变更了倍率的情况下，在图中(1)的粗线所示的部分中，当前位置的坐标值超过已经完成了干扰检查的预行位置的坐标值，因此在该粗线所示的部分中未完成干扰检查，因此有可能发生无法安全地停止可动部。

图9A～图11表示在控制多个系统的机械时变更了倍率的情况的例子。

在控制图9A所示的系统1和图9B所示的系统2的情况下，在不变更倍率地动作时，如图10所示，在时刻T₂(图10中的符号A)的时间点判明在时刻T₁成为干扰检查的对象的系统1的预行位置与系统2的预行位置发生干扰(完成干扰检查)，因此，在各个系统的当前位置的坐标值到达引起干扰的坐标值之前能够使各可动部安全地停止。然而，在时刻T₀～T₁的期间变更了系统1的倍率的情况下，如图11所示，在完成基于T₁时间点的系统1的预行位置和系统2的预行位置的干扰检查前，在图中B的位置各个系统的当前位置的坐标值较差，因此仍发生无法使可动部安全地停止的可能性。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种针对进给速度的变动能够准确地防止冲突的数值控制装置。

在本发明的数值控制装置中，考虑在速度变更后重新计算出预行位置无法安全地进行干扰检查，通过在速度变动前进行考虑了速度变动的预行位置的干扰检查，并且安全地控制倍率的变更来解决上述课题。

本发明的数值控制装置根据来自程序的指令对机械的可动部进行驱动控制，该数值控制装置具备检查上述机械的可动部与其他物件的干扰的干扰检查装置，通过该干扰检查装置预测到干扰时，使上述可动部的移动减速停止。并且，该数值控制装置具备：进给速度倍率指令部，其指令上述可动部的进给速度的倍率值；指令解析部，其对程序进行预读并解析，生成预读程序块指令数据；以及路径计算部，其以如下方式构成：求出对通过上述干扰检查装置预测干扰而使可动部的移动安全减速停止所需要的时间(预行时间)加上剩余时间而得的时间(剩余预行时间)，根据上述预读程序块指令数据计算出设定了至少包含能够通过上述进给速度倍率指令部指令的大致最大倍率值的至少1个倍率值时的、与该倍率值对应的上述剩余预行时间后的可动部的至少1个剩余预行位置，向上述干扰检查装置输出多个剩余预行位置。并且，上述干扰检查装置根据多个上述剩余预行位置进行干扰检查。

上述路径计算部构成为除了多个上述剩余预行位置外，还向上述干扰检查装置输出通过上述预读程序块指令数据指令的指令路径，上述干扰检查装置构成为根据多个上述剩余预行位置和上述指令路径进行干扰检查。

上述数值控制装置还具备根据来自上述干扰检查装置的指令限制倍率值的变更的进给速度倍率变更部，上述干扰检查装置构成为根据上述剩余预行位置进行干扰检查，在作为上述干扰检查的结果检测出干扰的情况下，向上述进给速度倍率变更部指令限制倍率值的变更。

通过本发明，即使存在速度变更的情况下，也能够以机械不发生干扰的方式安全地控制进给速度。

附图说明

根据参照附图的以下的实施例的说明，使本发明的上述以及其他目的和特征变得更加明确。

图1是表示在本发明的数值控制装置中，假设可动部以最大的进给速度从当前位置移动，计算出预行位置的坐标值并进行干扰检查的例子的图。

图2是说明对本发明的数值控制装置所具备的干扰检查装置输出的路径信息的图。

图3是说明本发明的数值控制装置所具备的倍率限制功能的概要的图。

图4是说明本发明的数值控制装置的多系统控制时的倍率限制功能的概要的图。

图5是本发明的一实施方式的数值控制装置的功能框图。

图6是在图5的数值控制装置上执行的倍率限制处理的流程图。

图7是说明现有技术的干扰检查处理的图。

图8是说明变更了现有技术的倍率时干扰检查处理的问题的图。

图9A和图9B是表示多系统控制时各系统的可动部的路径的图。

图10是说明现有技术的多系统控制时的干扰检查处理的图。

图11是说明现有技术的多系统控制时变更了倍率的情况下的干扰检查处理的问题的图。

具体实施方式

在本发明的数值控制装置中，针对成为干扰检查的对象的可动部计算出从当前时刻的当前位置想要到达预行时间后的预行位置的坐标值时，假设该可动部以最大进给速度(倍率值最大时的进给速度)为上限的预定速度(预定的倍率值)移动，计算出预行位置的坐标值。

图1表示在本发明的数值控制装置中，假设可动部以最大的进给速度从当前位置移动，计算出预行位置的坐标值并进行干扰检查的例子。

如图1所示，将时刻T_n的当前位置设为P_c(T_n)，将可动部以最大的进给速度从当前位置P_c(T_n)移动时的预行时间后的预行位置设为P_MP(T_n)，将预行位置P_MP(T_n)的干扰检查结束的时间点设为P’_MP(T_n)的情况下，即使假定在中途操作员提升了倍率值，根据该倍率值移动的可动部的坐标值处的干扰检查也已经完成。

此时，也可以输出从当前位置以最大的进给速度为上限的预定速度到预行位置的路径的块信息，例如，如图2所示，通过当前位置所处的第1块的块终点位置和直线插补(切削进给)指令的信息，或通过第2块的圆弧的中心位置、预行位置、圆弧插补指令的信息。

通过设置这样的功能，能够进行考虑了从当前位置至预行位置的路径的高精度的干扰检查。

此外，在计算假设以上述的预定倍率值移动的预行位置的坐标值时，计算出经过预行时间加上剩余时间而得的时间后的可动轴的位置(以下，称为剩余预行位置)的坐标值，进行该剩余预行位置处的干扰检查。这样，在从当前位置到剩余预行位置为止的路径中有可能发生干扰的情况下，限制/变更相应的系统的倍率值的变更(以下，将这样的功能称为“倍率限制功能”)。通过这样的功能，按如下方式限制/变更倍率值的变更。

(1)在提高倍率值的情况下，禁止向通过上述干扰检查检测出发生干扰的预定倍率值的变更。

(2)在降低倍率值的情况下，以与指令的值相同的比率降低相应系统的倍率值。

图3表示在本发明的数值控制装置中，计算出假设可动部以最大进给速度从当前位置移动时经过了预行时间加上剩余时间而得的时间后的位置即剩余预行位置的坐标值，并进行干扰检查的例子。

本发明的数值控制装置在干扰检查中在图中＜1＞的坐标位置存在干扰物等情况下，在从该干扰检查完成时(时刻T₀)的之后的时刻倍率的变更被抑制，因此即使在从时刻T₀至时刻T₁之间操作员提高了倍率值，该倍率的变更也被抑制，因此可动部追寻P_LC(T₁)、P_LC(T₂)、P_LC(T₃)的路径。

图4表示在数值控制装置中控制多个系统的机械时，计算出假设各系统的可动部以最大的进给速度从当前位置移动时经过了预行时间加上剩余时间而得的时间后的位置即剩余预行位置的坐标值，并进行干扰检查的例子。

数值控制装置在干扰检查中在图4中的＜1＞所示的部分，系统1和系统2有可能发生干扰，因此在从该干扰检查完成时(时刻T₀)的之后的时刻抑制倍率的变更。然后，即使在从时刻T₀至时刻T₁之间操作员提高了倍率值，该倍率的变更也被抑制，系统1的可动部追寻P_1LC(T₁)、P_1LC(T₂)、P_1LC(T₃)的路径。

另外，关于剩余时间，例如既可以如图3、图4所示那样设定到干扰检查完成为止需要的时间，也可以考虑到可动轴的移动停止所需要的时间而将T_P1+T_P2+T_P3设为剩余时间。

通过设置这样的功能，在有可能发生干扰的情况下，倍率变更被抑制，因此在发生干扰时能够安全地停止。

图5是本发明的一实施方式的数值控制装置的功能框图。本发明的数值控制装置1具备指令解析部10、分配处理部11、移动指令输出部12、加减速处理部13、伺服控制部14、预行位置计算部15、路径计算部16、进给速度倍率变更部17。

指令解析部10从程序20读出每一程序块的指令，转换为执行形式的数据，生成预读程序块指令数据21，存储在作业用存储器(未图示)等中。

分配处理部11逐块地读出预读程序块指令数据21，根据由该程序块指令的各轴移动量、速度以及经由进给速度倍率指令部4指令的倍率值(％)，求出每个分配周期向各轴可动部(各轴的伺服电动机)指令的分配移动量，将该分配移动量加到当前位置寄存器(未图示)来更新当前坐标位置(以下称为当前位置)。

此外，分配处理部11将求出的分配移动量经由移动指令输出部12输出到加减速处理部13。如后所述，移动指令输出部12在被从干扰检查装置2输入了轴停止指令时，停止将从分配处理部11输出的移动指令的分配移动量输出到加减速处理部13，只要没有从干扰检查装置2输入轴停止指令，则将移动指令输出到加减速处理部13。

在加减速处理部13中，接受移动指令并进行加减速处理，对控制伺服电动机3的伺服控制部14输出该加减速处理后的移动量的移动指令。在伺服控制部14中，根据该移动指令、来自安装于伺服电动机3(或通过伺服电动机3驱动的可动部)的位置/速度检测器的位置以及速度的反馈，进行位置以及速度的反馈控制、基于来自检测驱动电流的电流检测器的电流反馈的电流的反馈控制，经由放大器对伺服电动机3进行驱动控制。另外，在图5中，仅示出了1个伺服电动机3，但对机床所具有的各轴(各可动部)的伺服电动机进行同样的控制，各可动部进行位置/速度的控制。

预行位置计算部15求出由伺服电动机3驱动的可动部从当前位置在预行时间后移动的位置即预行位置。根据可动部的当前位置、设定或计算出的预行时间、预读程序块指令数据21以及经由进给速度倍率指令部4输入的倍率值(％)来计算预行位置。然后，预行位置计算部15为了进行干扰检查向干扰检查装置2输出预行时间和预行位置的坐标值。

将预行位置计算部15使用的预行时间设为如下的值：对加上干扰检查装置2进行干扰检查处理时所需要的时间T_P1、预行位置计算部15与干扰检查装置2进行通信所需要的时间T_P2、移动中可动部进行减速停止所需要的时间T_P3而得到值(T_P1+T_P2+T_P3)，加上预定的余量时间α而得的值。一般，预行位置计算部15和干扰检查装置2的通信时间T_P2是在该系统的结构被决定后几乎没有变动的一定值，能够通过测定求出。此外，减速停止所需要的时间T_P3是由加减速处理部13的结构所决定的一定值。另一方面，干扰检查装置2进行干扰检查处理所需要的时间T_P1根据多个可动部的动作位置而变动，但通常着眼于此后要进行干扰检查的可动部的位置位于上次进行了干扰检查的可动部的位置的近旁，例如，可以将通过干扰检查装置2刚刚执行的干扰检查所需要的时间反馈给预行位置计算部15，并将该时间设为干扰检查所需要的时间T_P1。

从预行位置计算部15接受了预行时间和预行位置的坐标值的干扰检查装置2存储工具和工件的轮廓形状以及机械的轮廓形状等，根据从预行位置计算部15发送的各可动部的位置检查是否发生了工具与其他物体的干扰，根据该检查结果对移动指令输出部12输出轴停止指令。干扰检查装置2由个人计算机等信息处理装置构成。

另外，对于预行位置计算部15和干扰检查装置2的处理细节，已在上述的日本特开2008-27376号公报等现有技术中被公开，因此在此省略说明。

上述的数值控制装置1的结构是公知的结构。并且，在本实施方式中，在数值控制装置1的内部设有路径计算部16、进给速度倍率变更部17。

路径计算部16求出由伺服电动机3驱动的可动部从当前位置在剩余预行时间后移动的位置即剩余预行位置。该路径计算部16与预行位置计算部15的不同点在于，在求出可动部的预行位置时，输出该可动部从当前位置假定以最大的进给速度为上限的预定速度移动时的剩余预行位置的坐标值。

在可经由进给速度倍率指令部4指令的倍率值的最大值例如为200％的情况下，路径计算部16根据由预读程序块指令数据21的程序块指令的各轴移动量以及速度，假设指令了以倍率值200％为上限的预先设定的多个倍率值(例如，200％、170％、130％的3个值)，计算出可动部移动时的多个剩余预行位置的坐标值，根据剩余预行时间和计算出的各个剩余预行位置的坐标值，对干扰检查装置2指令干扰检查，在通过该指令的干扰检查检测出发生干扰时，对后述的进给速度倍率变更部17输出限制/修正倍率值的变更的信号。

另外，使路径计算部16计算出指令了大致最大的倍率值时的剩余预行位置的坐标值，即使仅对该剩余预行位置进行干扰检查，也能够得到本发明的效果，但在该情况下，检测发生干扰的路径的范围的幅度有可能变宽，限制倍率值的变更的范围变大。因此，如上所述根据多个倍率值计算出多个剩余预行位置的坐标值来进行干扰检查，由此能够限定检测发生干扰的倍率值的范围来限定用于限制倍率值的变更的范围，能够更有效地利用本发明的功能。

路径计算部16既可以准备多个路径计算部16，各个路径计算部16根据各自的倍率值计算出剩余预行位置的坐标值，也可以通过1个路径计算部16计算出多个剩余预行位置的坐标值。

此外，路径计算部16在对干扰检查装置2指令进行干扰检查时，对干扰检查装置2输出通过预读程序块指令数据21的程序块指令的与路径相关的信息。例如在图2的说明中如上述那样，也可以将该与路径相关的信息作为通过当前位置所处的第1块的块终点位置和直线插补(切削进给)指令的信息，或通过第2块的圆弧的中心位置、预行位置、圆弧插补指令的信息而输出。从路径计算部16接受了与路径相关的信息的干扰检查装置2在进行基于来自路径计算部16的预行时间和预行位置的坐标值的干扰检查时，能够进行考虑了与路径相关的信息的更精密的干扰检查。

进给速度倍率变更部17接受来自干扰检查装置2的指令，限制/修正经由进给速度倍率指令部4指令的倍率值的变更。该进给速度倍率变更部17将在通常状态下经由进给速度倍率指令部4指令的倍率值直接设定为输出到分配处理部11的倍率值，但是，

(1)在从干扰检查装置2接受了限制/修正预定倍率值的变更的信号的情况下，通过进给速度倍率指令部4进行了提高倍率值的指令时，无视变更为预定的倍率值以上的指令，由此禁止倍率值的变更，

(2)在通过进给速度倍率指令部4进行了降低倍率值的指令的情况下，控制以指令了成为该指令的对象的系统的倍率值相同的比率下降。

作为倍率值的限制方法，例如考虑在通过多个倍率值(例如200％、170％、130％的3个值)进行了干扰检查时，在170％的倍率值下的剩余预行位置不发生干扰，在200％的倍率值下的剩余预行位置发生干扰的情况下，禁止使倍率值高于170％的变更的方法，或者，也可以采用其他的限制变更的方法。

图6是在本发明的一实施方式的数值控制装置上执行的倍率限制功能的处理的流程图。另外，在图6的流程图中，虚线箭头表示数据或信号的流动。

[步骤SA01]指令解析部10从程序20读出每一块的指令，变换为执行形式的数据，生成预读程序块指令数据21，存储在作业用存储器(未图示)等中。

[步骤SA02]分配处理部11从预读程序块指令数据21一块一块地读入。

[步骤SA03]判定程序是否结束。在程序结束的情况下本处理结束，在程序没有结束的情况下向步骤SA04前进。

[步骤SA04]进给速度倍率变更部17判定是否从干扰检查装置2接受了限制/修正倍率值的变更的信号。在从干扰检查装置2接受了限制/修正倍率值的变更的信号的情况下，向步骤SA06前进，未接受的情况下向SA05前进。

[步骤SA05]进给速度倍率变更部17判断为没有进行倍率值的限制，将经由进给速度倍率指令部4指令的值设定为倍率值。

[步骤SA06]进给速度倍率变更部17判定经由进给速度倍率指令部4指令的值是相当于降低倍率值的值还是在限制变更的预定的倍率值以内提高的值。在相当于某一个的情况下，向步骤SA07前进，在不是的情况下(使倍率值高于所限制的预定倍率值的情况下)向步骤SA08前进。

[步骤SA07]在指令的值是低于倍率值的值的情况下，进给速度倍率变更部17以与指定的预定倍率值相同的比率降低并更新所设定的倍率值，指令的值为在被限制变更的预定的倍率值以内提高的值的情况下，进给速度倍率变更部17将指令的值设定为倍率值。

[步骤SA08]分配处理部11取得通过进给速度倍率变更部17设定的倍率值。

[步骤SA09]分配处理部11根据通过在步骤SA02中读出的程序块指令的各轴移动量以及速度、在步骤SA08中取得的倍率值，计算出每个分配周期向各轴可动部(各轴的伺服电动机)指令的分配移动量，输出到移动指令输出部12。

[步骤SA10]分配处理部11将在步骤SA09中计算出的分配移动量加到当前位置寄存器中来更新当前坐标位置。

[步骤SA11]路径计算部16根据从预读程序块指令数据21读出的数据，计算出以倍率值的最大值为上限的多个倍率值中的多个剩余预行位置的坐标值，根据该计算出的结果对干扰检查装置2指令进行干扰检查。

[步骤SA12]判定是否完成了读出的程序块的分配处理。在分配处理完成的情况下返回到步骤SA02，在分配处理未完成的情况下返回到步骤SA04。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式的例子，通过增加适当的变更，能够以各种方式实施。

例如，对于在路径计算部16计算时所使用的多个倍率值，在上述的实施方式中作为预先设定的倍率值而进行了说明，但该设定既可以在数值控制装置出厂时设定，也可以在操作员等开始作业前设定。此外，也可以通过程序等在加工中动态地变更设定。并且，也可以变更进行干扰检查的倍率值的个数。这样，能够进行与加工状况对应的灵活的干扰检查。