JP2014038482A - Working time prediction device in view of processing capacity of numerical control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、数値制御工作機械によりワークの加工を行う加工時間を予測する加工時間予測装置に関する。 The present invention relates to a machining time prediction apparatus for predicting a machining time for machining a workpiece by a numerically controlled machine tool.
数値制御工作機械による加工時間を予め予測することは、工作機械を効率的に運用するために重要であり、そのために、先行技術文献に挙げた技術が公知である。これらの公知技術は、特許文献１〜３のように、数値制御装置が算出する速度を予測することにより、或いは、特許文献４のように、数値制御装置の処理をそのまま利用することにより、加工時間を求めている。
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。
Predicting the machining time by the numerically controlled machine tool in advance is important for efficiently operating the machine tool, and for this purpose, the techniques listed in the prior art documents are known. These known techniques can be realized by predicting the speed calculated by the numerical control device as in Patent Documents 1 to 3, or by using the processing of the numerical control device as it is as in Patent Document 4. Seeking time.
However, although these prior arts consider an algorithm for the numerical controller to determine the speed of the tool, they do not consider anything about the time required for the numerical controller to execute the algorithm. At first glance, it seems that this time is automatically taken into account in the method that uses the processing of the numerical control device as it is, but the machining time prediction needs to produce a result in a time much shorter than the actual machining time. Yes, the processing cannot be executed in the same way as a numerical control device, so this time (the time required by the numerical control device to execute the processing of the algorithm) is taken into consideration unless some measure is taken. There will be no. This means that the conventional machining time prediction technology assumes that the numerically controlled machine tool will perform machining at the commanded speed except that the speed is limited by the curvature of the tool path, etc. To do. Machining with a machine tool controlled by a conventional numerical control apparatus has been performed at a tool moving speed within a range where this assumption is satisfied, and the conventional machining time prediction technology is sufficient.
工作機械による加工の高速・高精度化が進むと、加工プログラムで指令されるブロックの長さ（１つのブロックの指令で加工する加工経路の長さ）は短くなり、加工速度は速くなる。このような場合は、数値制御装置が単位時間あたりに実行しなければならない処理が増加し、前記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（処理時間）を無視できなくなる。その結果、実際の加工速度が数値制御装置の処理時間の影響を受けるようになり、従来の加工時間予測技術で想定されていた仮定が成り立たなくなる。
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。
As the machining speed of a machine tool increases, the length of the block commanded by the machining program (the length of the machining path machined by the command of one block) becomes shorter and the machining speed becomes faster. In such a case, the processing that the numerical control device must execute per unit time increases, and the time (processing time) required by the numerical control device to execute the processing of the algorithm cannot be ignored. As a result, the actual machining speed is affected by the processing time of the numerical control device, and the assumption assumed in the conventional machining time prediction technique is not valid.
In general, a numerical control device that controls a machine tool decodes a machining program to generate block data representing information of individual blocks, divides the tool path represented by the block data into path segments, and then converts the path segment data. It processes and produces | generates the drive command of a machine one after another. When the machining program is composed of short blocks as in high-speed and high-precision machining, the number of data to be processed per unit time by the numerical controller increases as the commanded machining speed increases.
しかし、単位時間あたり生成できるブロックデータや経路切片データの数は、数値制御装置のプロセッサの演算能力や生成したデータを保持する中間メモリ（バッファ）の容量によって制限されるため、処理できるデータの数には上限があり、処理すべきデータの数が処理できるデータの数を上回るという事態が生ずる。このような事態になると、処理できるデータの数に依存する実際の加工速度が指令速度を下回るようになり、加工時間も、予想される値より長くなる。 However, the number of block data and path intercept data that can be generated per unit time is limited by the computation capability of the processor of the numerical controller and the capacity of the intermediate memory (buffer) that holds the generated data, so the number of data that can be processed Has an upper limit, and the number of data to be processed exceeds the number of data that can be processed. In such a situation, the actual machining speed depending on the number of data that can be processed becomes lower than the command speed, and the machining time also becomes longer than expected.
したがって、数値制御装置に備わったプロセッサの演算能力や保持できるデータの数による制約を考慮しない従来の加工時間予測手法は、実際の加工時間よりも短い値を予測してしまう。すなわち、従来の加工時間予測手法は、その適用が、数値制御装置の処理能力が影響しない範囲の指令速度に限定される、という問題があった。
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。
Therefore, the conventional machining time prediction method that does not take into account the restrictions due to the computing capability of the processor provided in the numerical control device and the number of data that can be held predicts a value shorter than the actual machining time. That is, the conventional machining time prediction method has a problem that its application is limited to a command speed in a range where the processing capability of the numerical control device does not affect.
Therefore, an object of the present invention is to provide a machining time prediction apparatus that eliminates such limitations and can accurately calculate a predicted value of a machining time even in a speed region to which a conventional method cannot be applied.
そして、本願の請求項１に係る発明は、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である。
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。
The invention according to claim 1 of the present application is a machining time prediction device for predicting a machining time of machining by a machine tool controlled by a numerical control device, wherein the numerical control device decodes a machining program to This is a machining time predicting device that quantifies a processing capability representing an execution speed when executing a process for generating a command to drive, and calculates a machining time using the quantified processing capability.
According to a second aspect of the present invention, the processing capacity is divided into the calculation capacity of the arithmetic processor of the numerical control apparatus, the restriction on the number of block data generated by the numerical control apparatus for each block constituting the machining program, 2. The machining according to claim 1, wherein the segmentation is performed based on at least one of restrictions on the number of segment data generated by the numerical controller for segments obtained by dividing a tool path represented by data. It is a time prediction device.
The invention according to claim 3 is characterized in that the processing capacity is the number of block data that can be generated per unit time, the number of segment data that can be generated per unit time, or the number of the segment data that can be processed per unit time. The machining time prediction apparatus according to claim 1, wherein any one of them is digitized as an index of processing capacity.
請求項４に係る発明は、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。
The invention according to claim 4 describes the numerical value of the processing capacity index, further describes the number of control axes of the numerical control device, the function of the numerical control device used in the machining program, and one block of the machining program. It is based on at least one of the number of characters, The processing time prediction apparatus of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
The invention according to claim 5 is the reference index value of the reference function that has been measured in advance and the reference function that has been measured in advance of the function of the numerical controller used in the machining program. The processing time prediction apparatus according to claim 1, wherein the processing time prediction apparatus uses a ratio to a reference index value.
本発明により、従来の加工時間予測技術の課題であった指令速度に関する制約が不要になり、すべての指令速度で精度のよい加工時間の予測が可能になる。高速・高精度加工においては、加工プログラムが短い長さのブロックで構成され、指令速度も大きいので、本発明は、特に、このような加工において有効である。 According to the present invention, the restriction on the command speed, which has been a problem of the conventional machining time prediction technique, becomes unnecessary, and the machining time can be accurately predicted at all the command speeds. In high-speed and high-precision machining, the machining program is composed of short-length blocks and the command speed is large, so the present invention is particularly effective in such machining.
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention is a machining time predicting device that predicts the machining time of machining by a numerically controlled machine tool, which calculates machining time in consideration of the processing capability of a numerical control device including the computing capability of an arithmetic processor.
この加工時間予測装置は、数値制御装置が加工プログラムで与えられた工具経路を分割した工具経路切片に対して生成するセグメントデータを用いて、単位時間あたりに処理できるセグメントデータの最大数によって処理能力を数値化し、数値制御装置が各時点で実際に処理できるセグメントデータの数を予測することによって、加工時間を算出する。従来の数値制御装置の処理能力を考慮しない加工時間予測装置では、指令速度が大きくなると予測値の誤差が増加するのに対し、本発明の加工時間装置では、すべての速度領域で、精度よく加工時間を予測できる。 This machining time prediction device uses the segment data generated by the numerical control device for the tool path segment obtained by dividing the tool path given by the machining program, and the processing capacity is determined by the maximum number of segment data that can be processed per unit time. The machining time is calculated by predicting the number of segment data that the numerical control device can actually process at each time point. In the machining time prediction device that does not consider the processing capacity of the conventional numerical control device, the error of the predicted value increases as the command speed increases, whereas in the machining time device of the present invention, machining is performed accurately in all speed regions. Can predict time.
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ブロックデータを生成し、ブロックデータからブロックを細分化した工具経路の切片（セグメント）を表すセグメントデータを生成して、セグメントデータを基に加工速度を決める。加工速度は、先読みした工具経路の末端で所定の速度（通常は０とする）にならねばならない。生成されたセグメントデータが先読み経路を表し、先読み経路が長いほど現在の速度を大きくできるので、指令速度が大きい時は多くのセグメントデータが必要になる。セグメントデータは、工作機械を制御する数値制御装置に内蔵されたプロセッサを動作させて生成されるので、単位時間あたり生成されるセグメントデータの数は、プロセッサの演算能力に依存する。したがって、数値制御装置が算出する速度を用いて加工時間を求める加工時間予測では、速度の予測に用いるセグメントデータの数を決めるところで、数値制御装置の処理能力を考慮すればよい。 A numerical control device that controls a machine tool decodes a machining program to generate block data, generates segment data representing a segment (segment) of a tool path obtained by subdividing a block from the block data, and generates segment data based on the segment data. Determine the processing speed. The machining speed must be a predetermined speed (usually 0) at the end of the pre-read tool path. The generated segment data represents a prefetch path, and the longer the prefetch path, the larger the current speed. Therefore, when the command speed is high, a lot of segment data is required. Since the segment data is generated by operating a processor built in a numerical control device that controls the machine tool, the number of segment data generated per unit time depends on the computing power of the processor. Therefore, in the machining time prediction for obtaining the machining time using the speed calculated by the numerical control device, the processing capability of the numerical control device may be taken into consideration when determining the number of segment data used for speed prediction.
特許文献１では、工具経路をセグメントに分割し、セグメント毎に移動時間を求め、各セグメントの移動時間を足し上げて加工時間とする方法が開示されている。これには、セグメントデータを中間メモリ（バッファ）（図１参照）に蓄積し、蓄積されたセグメントが先読みされた工具経路を表すと考えて速度を決める処理も含まれている。そこで、本発明では、この方法をそのまま採用し、数値制御装置の処理能力に基づいてセグメントデータの数を決める処理を追加することにより、処理能力を考慮した加工時間予測を実現する。 Patent Document 1 discloses a method of dividing a tool path into segments, obtaining a movement time for each segment, and adding the movement time of each segment to obtain a machining time. This includes processing for storing segment data in an intermediate memory (buffer) (see FIG. 1) and determining the speed on the assumption that the stored segment represents a pre-read tool path. Therefore, in the present invention, this method is employed as it is, and a processing time prediction considering processing capability is realized by adding processing for determining the number of segment data based on the processing capability of the numerical control device.
数値制御装置の処理能力は、単位時間あたり生成できるセグメントデータの最大数で表すこととし、これを処理能力の指標とする。加工時間が数値制御装置の処理能力の影響を受ける時は、数値制御装置は、できる限り指令された加工速度を実現しようとして、余裕なしで動いている。一般に、総制御軸数、加工プログラムのブロックの指令に基づいて使用する数値制御装置の機能、および、加工プログラムのブロックの文字数によって、数値制御装置が処理に要する時間は異なるので、処理能力の指標はこれらに依存する。 The processing capability of the numerical controller is represented by the maximum number of segment data that can be generated per unit time, and this is used as an index of processing capability. When the machining time is affected by the processing capability of the numerical control device, the numerical control device is moving without margin in order to achieve the commanded processing speed as much as possible. In general, the time required for processing by the numerical control device varies depending on the total number of control axes, the function of the numerical control device used based on the machining program block command, and the number of characters in the machining program block. Depends on these.
処理能力の指標の値は、実際に数値制御装置を動作させて計測する。これらの処理能力の指標の値を予め測定して加工時間予測装置に保持し、総制御軸数、加工プログラムにより実際に使用する数値制御装置の機能に応じて、対応する処理能力の指標の値を取り出す。ブロックの文字数に対する依存性には、後述する規則性があるので、ある文字数の時の指標の値を測定しておき、実際の値と記憶した値、および、この規則を用いて、処理能力の指標の値を決める。処理能力の指標の値の測定によって異なる処理能力の指標の間に何らかの関係が認められたならば、記憶する指標の数を減らして、関連する指標の値を記憶した指標から求めるようにする。 The index value of the processing capability is actually measured by operating the numerical controller. These processing capacity index values are measured in advance and stored in the machining time prediction device. Depending on the total number of control axes and the function of the numerical controller actually used by the machining program, the corresponding processing capacity index value Take out. Since the dependency on the number of characters in the block has regularity described later, the index value at the time of a certain number of characters is measured, the actual value and the stored value, and this rule is used to determine the processing capacity. Determine the value of the indicator. If some relationship is recognized between the different processing power indexes by measuring the processing power index value, the number of stored indexes is reduced and the related index value is obtained from the stored indexes.
図１は、本発明の一実施形態を示すブロック図である。加工時間予測装置１は、例えば、パーソナルコンピュータによって構成され、ＮＣ指令解読部１０、速度制約処理部２０、セグメントデータ生成部３０、中間メモリ（バッファメモリ）４０、セグメント移動時間計算部５０、全移動時間計算部６０、基準指標記憶部７０、指標計算部８０、有効データ数計算部９０を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The processing time prediction apparatus 1 is constituted by, for example, a personal computer, and includes an NC
本実施形態における加工時間予測装置１の構成は、基準指標記憶部７０と指標計算部８０、および、有効データ数計算部９０を除いて、特許文献１の実施形態の構成と同じであり、両者に共通する、ＮＣ指令解読部１０、速度制約処理部２０、セグメントデータ生成部３０、中間メモリ４０、セグメント移動時間計算部５０、全移動時間計算部６０の動作も同じである。
The configuration of the machining time prediction apparatus 1 in the present embodiment is the same as the configuration of the embodiment of Patent Document 1 except for the reference
次に、工作機械を制御する数値制御装置の処理能力を考慮した加工時間の予測の手順を説明する。前記特許文献１に開示される構成要素の内容と動作について本発明と共通する点は、要点のみを記述する。ＮＣ指令解読部１０は、ＮＣ指令（加工プログラム）２を入力として受け取り、その内容を解読してＮＣ指令（加工プログラム）２に記述されるブロック毎の指令データに変換してブロックデータを生成する。生成されたブロックデータは、ブロックの始点と終点の位置、経路の種類、工具の速度の情報を含む。経路の種類は、経路が直線か円弧かなどの経路の形状や５軸加工における制御方式などの動きの種類を指定する情報を含み、これによって、各加工プログラムのブロックで使用する数値制御装置の機能を特定することができる。
Next, a procedure for predicting the machining time in consideration of the processing capability of the numerical control device that controls the machine tool will be described. Regarding the contents and operations of the components disclosed in Patent Document 1, only the main points are described in common with the present invention. The NC
速度制約処理部２０は、大域速度制約処理部２１、局所速度制約処理部２２、データ量依存速度制約処理部２３を含む。大域速度制約処理部２１は、工具経路の曲率など、工具経路の幾何学的形状に基づいてセグメント全体にわたって速度の上限値を設定する。局所速度制約処理部２２は、後述するセグメントデータ生成部３０で生成されたセグメントデータについて、隣接するセグメント間の速度、加速度、加加速度の差が予め設定された上限値以下になるように、セグメント終点の速度に対する上限値を設定する。セグメントデータ生成部３０は、ブロックを更に分割してセグメントを生成し、個々のセグメントを記述するセグメントデータを中間メモリ（バッファメモリ）４０へ格納する。なお、これらの手順は、特許文献１の実施形態と同じである。
The speed
本発明を特徴づけるのが、基準指標記憶部７０、指標計算部８０、および、有効データ数計算部９０であり、これらはデータ量依存速度制約処理部２３で使用するデータの数を決める。基準指標記憶部７０は、基準となる機能（基準機能）について、ブロックの文字数がある値の時に測定した処理能力の指標の値（基準指標値）を、また、基準となる機能以外の機能について、基準機能と同じブロック文字数で測定した処理能力の指標の値を基準指標値に対する比率の形で保持している（図２参照）。比率ではなく、値自体を保持してもよいが、比率は数値制御装置に用いられるプロセッサが異なっても変わらないと考えられるため、異なるプロセッサを搭載した数値制御装置について、基準機能の基準指標値を測定するだけでよい。図２に、基準指標記憶部７０に保持されているデータの一例を示す。基準指標値は２．３である。機能Ａの指標の比率は０．８、機能Ｂの指標の比率は０．９、・・・、機能Ｚの指標の比率は０．５、文字数依存性を決める定数は０．０１である。
The present invention is characterized by a reference
指標計算部８０では、ブロックデータから、移動時間を計算しようとしているセグメントで使用する数値制御装置の機能を特定し、基準指標記憶部７０からその機能に対応した指標の値を取得すると共に、同じく、ブロックデータからブロックの文字数を取得し、これらの値を用いて指標の値を計算する。計算には数１式を用いる。
In the
ここで、ＮAはセグメントで使用する数値制御装置の機能Ａに対する指標値、Ｎ0は、基準機能の基準指標値、ｈAは機能Ａに対する指標値の基準機能の基準指標値に対する比、ｋは指標の文字数依存性の測定から得られた定数、ｎはブロックの文字数を表す。数１式の右辺に現われる諸量の中、ｎは移動時間を求めるセグメントを含むブロックのブロックデータから読み取り、その他の量は基準指標記憶部７０から取得する。
Here, N A is an index value for the function A of the numerical controller used in the segment, N 0 is a reference index value for the reference function, h A is a ratio of an index value for the function A to a reference index value for the reference function, k Is a constant obtained from measurement of the dependence of the index on the number of characters, and n is the number of characters in the block. Among various quantities appearing on the right side of Equation 1, n is read from the block data of the block including the segment for which the movement time is obtained, and the other quantities are obtained from the reference
有効データ数計算部９０は、指標計算部８０で求めた指標の値を用いて、セグメントデータバッファ（中間メモリ４０）にあるセグメントの中で先読みした工具経路を構成するセグメントの数（有効データ数Ｎ＿ｅｆｃ）を求める。これは、セグメントデータバッファ（中間メモリ４０）へのデータの取り込みは、加工時間予測装置が加工時間をシミュレーションする工作機械を制御する数値制御装置の処理能力を考慮せずに行い、その代わりに、バッファ（中間メモリ４０）にあるデータの中で速度の計算に使うデータの数として有効データ数Ｎ＿ｅｆｃを決めることを意味する。したがって、一般に、有効データ数計算部９０で求められた有効データ数はバッファ（中間メモリ４０）にあるデータの総数とは異なる。
The effective data
＜本発明における有効データ数の計算フロー＞
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。
<Flow for calculating the number of valid data in the present invention>
The calculation of the valid data number N_efc in the valid data
[Step SA01] It is determined whether or not it is the first segment. In the case of the first segment, the process proceeds to step SA02, and in the case of the second and subsequent segments, the process proceeds to step SA03.
[Step SA2] A predetermined initial value is set to the number of valid data N_efc and the margin N_cum of data supply, the local sum T_cum of segment movement times is reset to 0, and the process ends.
[Step SA3] The local sum T_cum of the movement time of the segment is updated by the equation (2).
ここで、Ｔ＿ｓｅｇは、前セグメントの移動時間を表し、その値は移動時間の計算で得られている。数２式の右辺のセグメント移動時間の局所和Ｔ＿ｃｕｍは更新前の値を、また、左辺のＴ＿ｃｕｍは更新後の値を表す。後述する数式においても、右辺と左辺に同じ変数が現われる場合は、右辺の変数は更新前の値を、左辺の変数は更新後の値を表す。
●［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。
Here, T_seg represents the moving time of the previous segment, and the value is obtained by calculating the moving time. The local sum T_cum of the segment movement times on the right side of Equation 2 represents a value before update, and T_cum on the left side represents a value after update. Also in the mathematical expression described later, when the same variable appears on the right side and the left side, the variable on the right side represents the value before the update, and the variable on the left side represents the value after the update.
[Step SA04] The numerical controller supplies data to the buffer (corresponding to the
[Step SA05] If the local sum T_cum of the movement times of the segments does not exceed τ, the number of supply data N_sp = 0 and the number of generated data N_cre = 0, and the process proceeds to Step SA9.
[Step SA06] If the local sum T_cum of the segment movement times exceeds τ, the number of requested data N_req is obtained. The numerical controller determines the number of data to be supplied to the buffer (intermediate memory 40) for each period τ by a certain algorithm. Therefore, when the same algorithm is applied and the obtained number is n_req, the requested data number N_req is given by Equation 3.
ここで、Ｔ＿ｓｅｇは、前セグメントの移動時間を表し、移動時間の計算で得られている。
●［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。
Here, T_seg represents the moving time of the previous segment, and is obtained by calculating the moving time.
[Step SA07] The suppliable data number N_av is obtained in consideration of the data supply margin N_cum, and the supplied data number N_sp is determined from the requested data number N_req and the suppliable data number N_av.
If it demonstrates using a numerical formula, supply data number N_sp will be calculated | required by Formula 4.
ここで、Ｎ＿ａｖは供給可能なデータ数を表し、データ供給の余裕Ｎ＿ｃｕｍと、生成データ数Ｎ＿ｃｒｅの和（数５式）で与えられる。 Here, N_av represents the number of data that can be supplied, and is given by the sum of the data supply margin N_cum and the number of generated data N_cre (Equation 5).
ここで、データ供給の余裕Ｎ＿ｃｕｍは、生成したデータの数と実際に供給したデータの数との差を足し上げたもので、ｍ番目のセグメントの有効データ数を求める時は数６式で与えられる。 Here, the data supply margin N_cum is obtained by adding up the difference between the number of generated data and the number of actually supplied data. It is done.
ここで、Ｎ＿ｃｒｅ（ｉ）とＮ＿ｓｐ（ｉ）は、それぞれ、ｉ番目のセグメントの移動時間を計算した時の生成データ数と供給データ数を表す。生成したデータ数Ｎ＿ｃｒｅは、処理能力の指標Ｎ＿ｐｆｍを用いて数７式で与えられる。 Here, N_cre (i) and N_sp (i) represent the number of generated data and the number of supplied data when the movement time of the i-th segment is calculated, respectively. The number of generated data N_cre is given by Equation 7 using a processing capability index N_pfm.
Ｎ＿ｐｆｍは、単位時間あたり生成できるデータの最大数であるから、数７式は前セグメントの移動が行われている間に準備できるセグメントデータの数である。
●［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。
Since N_pfm is the maximum number of data that can be generated per unit time, Equation 7 is the number of segment data that can be prepared while the previous segment is being moved.
[Step SA08] Since the data is supplied, the local sum T_cum of the segment movement time is set to 0, and the local sum T_cum of the segment movement time is reset.
[Step SA09] The number of consumed data N_csm is obtained. Since the valid data number N_efc is calculated every time movement of one segment is completed, N_csm = 1 is set.
[Step SA10] The number of valid data N_efc is obtained from Equation 8.
●［ステップＳＡ１１］データ供給の余裕Ｎ＿ｃｕｍを数９式によって更新する。 [Step SA11] The data supply margin N_cum is updated by the following equation (9).
有効データ数Ｎ＿ｅｆｃを求めた後の処理は、特許文献１の処理と同じである。すなわち、まず、データ量依存速度制約処理部２３で、セグメントデータバッファの先頭から有効データ数に等しい数のセグメントデータ（有効データ）を用いて減速曲線を求める。
The processing after obtaining the number of valid data N_efc is the same as the processing of Patent Document 1. That is, first, the data amount dependent speed
図４に示すように、一般に、有効データはセグメントデータバッファ（図１の中間メモリ４０を参照）に格納されたセグメントデータの一部であり、移動が停止する点の近くなどの特別な場合は、セグメントデータバッファ（中間メモリ４０）に格納された全てのデータが有効データになる。
As shown in FIG. 4, in general, valid data is part of the segment data stored in the segment data buffer (see
セグメント移動時間計算部５０で、セグメントの速度変化を表す速度カーブを求め、セグメントの移動に要する時間を計算する。続いて、全移動時間計算部６０において、得られた値をセグメント移動時間の累積値に加算する。これらの手続きの詳細は特許文献１に記載されているので、ここでは説明を省略する。全てのセグメントの移動時間の加算が終了した時、セグメント移動時間の累積値が全移動時間を与える。全移動時間を加工時間としてもよいが、例えば、公開技報文献１の方法などの公知の方法により、加減速による遅れや機械運動の遅れを加算すれば、より精度のよい加工時間予測値が得られる。
The segment moving
なお、本発明の実施形態は、特許文献１の実施形態を拡張するものであるが、本発明の方法はこれに限定されるものではなく、先読みした工具経路の長さを数値制御装置の処理能力と関係付けることができる限り、適用することができる。例えば、スプライン曲線のようなパラメトリック曲線で工具経路が表現されている場合は、パラメトリック曲線を構成する曲線要素をセグメントと考えて、本発明の実施形態の方法を適用すればよい。したがって、それらは、本発明の技術的範囲に含まれる。 The embodiment of the present invention extends the embodiment of Patent Document 1, but the method of the present invention is not limited to this, and the length of the pre-read tool path is processed by the numerical controller. As long as it can be related to ability, it can be applied. For example, when the tool path is expressed by a parametric curve such as a spline curve, the curve element constituting the parametric curve may be considered as a segment and the method of the embodiment of the present invention may be applied. Therefore, they are included in the technical scope of the present invention.
なお、処理能力の指標の値は、ブロック長を短い値に揃えた加工プログラムを、非常に速い指令速度で実行することにより、測定する。このような加工プログラムを、指令速度を変えて実行すると、ある指令速度以上の加工では、加工時間が指令速度によらずに一定になる飽和状態が出現する。飽和状態においては、実速度は、ブロック長×消費データ数で決まる一定の値になる。この時の消費データ数は、供給データ数に等しいので、単位時間あたりの消費データ数を求めることにより、処理能力の指標が得られる。 Note that the value of the processing power index is measured by executing a machining program in which the block length is set to a short value at a very high command speed. When such a machining program is executed while changing the command speed, a saturation state in which the machining time becomes constant irrespective of the command speed appears in machining at a certain command speed or higher. In the saturated state, the actual speed is a constant value determined by block length × number of consumed data. Since the number of consumed data at this time is equal to the number of supplied data, an index of processing capability can be obtained by obtaining the number of consumed data per unit time.
また、飽和状態においては、ブロックデータの生成、セグメントデータの供給、セグメントデータの消費の３つが釣り合っているので、これらの数は等しく、その内の何れも、処理能力の指標として用いることができる。 In the saturated state, the generation of block data, the supply of segment data, and the consumption of segment data are balanced, so these numbers are equal, and any of them can be used as an index of processing capability. .
また、予め、各機能について処理能力の指標を測定しておくとしたが、この時の機能は単一の機能である必要はない。例えば、機能Ａと機能Ｂを組み合わせて使用した時の指標の値を、図２の表に登録しておいてもよい。
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。
In addition, although the processing capability index is measured in advance for each function, the function at this time does not have to be a single function. For example, the index value when the function A and the function B are used in combination may be registered in the table of FIG.
In the present embodiment, as the processing capability of the numerical controller, only the arithmetic capability of the arithmetic processor of the numerical controller according to claim 2 is digitized. In order to quantify the restriction on the number of block data and the restriction on the number of segment data, the following is preferable.
The generated block data is held in an intermediate memory (different from the intermediate memory in FIG. 1). By setting the size of the intermediate memory to a number corresponding to the maximum number of block data to be held, the restriction on the number of block data can be quantified.
Further, the restriction on the number of segment data is that the size of the
１ 加工時間予測装置
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
1 Machining time prediction device 2 NC command
10 NC command decoding part
20 speed
30 segment
The index value for the function A of the numerical control unit used in the N A segment N 0 reference index value h The ratio of the index value for the A function A to the reference function index value k Obtained from the measurement of the dependence of the index on the number of characters Constant n Number of blocks
N_sp Number of supplied data N_cre Number of generated data N_req Number of requested data N_av Number of suppliable data N_cum Margin of data supply N_csm Number of consumed data N_pfm Capacity indicator N_efc Number of valid data T_cum Local sum of segment movement time T_seg Movement time of previous segment T_seg
Claims (5)
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。 A machining time prediction device for predicting machining time of machining by a machine tool controlled by a numerical control device,
The numerical control device quantifies the processing capability representing the execution speed when executing the processing for generating a command for driving the machine by decoding the processing program, and processing is performed using the numerical processing capability. Machining time prediction device that calculates time.
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