CN102221827B - 多***程序的自动编程方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多***程序的自动编程方法及其装置。在生成机械的多***程序的自动编程中，计算每个加工工序的加工时间，对于各加工工序输入能够执行的***，然后，输入加工工序的能够执行的加工顺序，上述机械通过多个控制***中的各个控制***，执行多个加工工序构成的加工程序来进行加工对象物的加工。然后，对于各加工工序，在存在能够同时执行的其他加工工序时，输入能够同时执行的加工工序。使用以上结果，选出加工时间最短的加工程序。

Description

多***程序的自动编程方法及其装置
技术领域
本发明涉及多***程序的自动编程方法及其装置。
背景技术
在生成加工时间最短的多***用加工程序时，操作者通过进行复杂的计算，需要决定以下三个：
(1)加工时间最短的、执行加工工序的***；
(2)加工时间最短的、执行加工工序的顺序，以及
(3)同时加工的加工工序。
在日本特开平10-86040号公报中公开有下述技术：根据在各***中能够加工的工具信息、与加工工序对应的工件信息、优先***决定规则，自动地生成(1)能执行加工工序的***、(2)各***中的加工工序的加工顺序、(3)***间的等待的信息，生成多***车床用程序。但是，在该技术中，无法生成加工时间最短的程序。
另一方面，在日本特开平7-68448号公报中公开有下述技术：决定加工时间为最短的加工顺序，自动调整不能同时加工的加工工序的切入量，以便能够同时加工。但是，在该技术中，加工工序的顺序和执行加工工序的***是预先决定的，都无法自动决定。并且，在该技术中，仅决定加工时间最短的同时加工的组合，无法替换加工工序的顺序以及执行***。此外，在该技术中存在每次计算加工时间时，必须在进行排序尝试的同时，探索最短的加工程序的问题。
发明内容
因此本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种自动编程装置，其能够生成满足操作者输入的(1)能执行加工工序的***、(2)能执行加工工序的顺序、以及(3)能同时加工的加工工序这三个条件的全部的加工程序，根据每个加工工序的加工时间选出加工时间最短的加工程序，由此生成加工时间最短的多***用加工程序。
为了达成上述目的，本发明的自动编程装置生成机械的多***程序，该机械通过多个控制***中的各个控制***执行多个加工工序构成的加工程序来进行加工对象物的加工，该自动编程装置具备：加工工序生成单元，其生成用于对加工对象物进行加工的所述加工工序；计算单元，其计算每个所述加工工序的加工时间；***输入单元，其对于所述加工工序生成单元生成的各加工工序，输入能够执行的***；加工顺序输入单元，其输入所述加工工序的能够执行的加工顺序；同时执行加工工序输入单元，其对于所述各加工工序，在存在能够同时执行的其他加工工序时，输入该能够同时执行的加工工序；以及选出单元，其根据所述加工工序生成单元生成的加工工序、所述计算单元计算出的加工时间、所述***输入单元输入的能够执行的***、所述加工顺序输入单元输入的能够执行的加工顺序、以及所述同时执行加工工序输入单元输入的能够同时执行的加工工序，选出加工时间最短的加工程序。
此外，本发明的自动编程方法，其生成机械的多***程序，该机械通过多个控制***中的各个控制***执行多个加工工序构成的加工程序来进行加工对象物的加工，该自动编程方法具备：(1)生成用于对加工对象物进行加工的所述加工工序的步骤；(2)计算每个所述加工工序的加工时间的步骤；(3)对于所述加工工序生成单元生成的各加工工序，输入能够执行的***的步骤；(4)输入所述加工工序的能够执行的加工顺序的步骤；(5)对于所述各加工工序，在存在能够同时执行的其他加工工序时，输入能够同时执行的加工工序的步骤；以及(6)根据所述第1步骤生成的加工工序、所述第二步骤计算出的加工时间、所述第三步骤输入的能够执行的***、所述第四步骤输入的能够执行的加工顺序、以及所述第5步骤输入的能够同时执行的加工工序，来选出加工时间最短的加工程序。
根据本发明，能够提供一种自动编程装置及其方法，能够生成满足操作者输入的能执行加工工序的***、能执行加工工序的顺序、以及能同时加工的加工工序这三个条件的全部的加工程序，根据每个加工工序的加工时间选出加工时间最短的加工程序，由此生成加工时间最短的多***用加工程序。
附图说明
通过参照附图对以下的实施例进行说明，本发明的上述以及其他的目的以及特征将会变得明确。在这些附图中，
图1A是说明双***车床(1主轴)的图。
图1B是说明在双***车床(1主轴)中带有铣头的图。
图1C是说明双***车床(2主轴)的图。
图2A是说明双***车床(2主轴)的图。
图2B是说明在双***车床(2主轴)中带有铣头的图。
图3A是说明3***车床(2主轴)的图。
图3B是说明在3***车床(2主轴)中带有铣头的图。
图4是说明4***车床(2主轴)的图。
图5是具有本发明的多***自动编程装置的功能的数值控制装置的概要图。
图6说明通过加工工序(1)～加工工序(4)加工的区域。
图7是说明操作者输入的条件的图。
图8是表示对多***程序进行自动编程的全部处理的算法的流程图。
图9是表示求出满足可执行顺序的条件的执行序列的全部组合的处理的算法的流程图。
图10是说明执行图9所示的流程图时的向处理的输入、在存储区域中生成的序列缓冲区、和对决定的执行序列进行存储的区域的图。
图11是表示对执行加工工序的***的组合进行计算的算法的流程图。
图12是说明执行图11所示的流程图时的向处理的输入、在存储区域中生成的执行***缓冲区、和对决定的执行***进行存储的区域的图。
图13是表示在前后的工序能够同时加工的情况下、计算同时加工的全部组合的算法的流程图。
图14是说明执行图13所示的流程图时的向处理的输入、在存储区域中生成的同时加工缓冲区、和对决定的同时加工工序的存储区域的图。
图15是说明求出满足可执行顺序的条件的执行序列的全部组合的图。
图16是说明计算执行加工工序的***的全部组合的图。
图17是表示在前后的工序能够同时加工的情况下，计算同时加工的全部组合的算法的流程图。
图18是说明求出每个加工工序的加工时间的图。
图19是说明选出加工时间最短的加工程序的图。
具体实施方式
图1A～图4A是说明多***车床的图。图1A说明双***车床(1主轴)，图1B说明带有铣头的双***车床(1主轴)，图1C是说明双***车床(2主轴)的图。图2A是说明双***车床(2主轴)，图2B是说明带有铣头的双***车床(2主轴)的图。图3A是说明3***车床(2主轴)、图3B是说明带有铣头的3***车床(2主轴)的图。图4是说明4***车床(2主轴)的图。
图5是具有本发明的多***自动编程装置的功能的数值控制装置的概要图。数值控制装置50能够按照加工程序对图1A～图4所示的多***车床进行驱动控制来对工件进行加工。
数值控制装置50具备处理器51、通过总线56与该处理器51连接的ROM、RAM、非易失性RAM等存储器52、由液晶显示装置等构成的显示装置53、由输入数据或指令的键盘等构成的输入单元54、对驱动各多***的可动轴的电动机进行控制的第1～第n***轴控制电路55-1～55-n。
在存储器52中存储各***的程序，并且存储有程序的编译处理的软件，特别是存储有用于执行与本发明有关的多***的自动程序的软件。
第1～第n***轴控制部55-1～55-n基于处理器51执行各***的程序分配的移动指令和来自设置在电动机的位置/速度检测器的反馈信号，进行位置/速度的反馈控制，并且进行电流反馈，来控制各***的电动机，在相互协调各***的各轴的同时进行同步，或独立地使其移动。基于该数值控制装置50的多***的驱动控制动作与现有的具有多***控制功能的数值控制装置的驱动控制动作相同。另外，可以由个人计算机等信息处理装置来构成本发明的自动编程装置。
图6是说明根据加工工序(1)～加工工序(4)加工的区域的图。图6中的(1)～(4)的符号表示加工工件的顺序。图6表示使用图1A～图1C和图2A以及图2B所示的2***车床，根据加工工序(1)～加工工序(4)对工件W进行加工的例子。
根据图6可知，操作者需要在加工工序(1)之后执行加工工序(2)，在加工工序(1)之后执行加工工序(3)，在加工工序(3)之后执行加工工序(4)。此外，能够认识到加工工序(2)能够与加工工序(3)或加工工序(4)同时执行，加工工序(3)能够与加工工序(2)同时执行，加工工序(4)能够与加工工序(2)同时执行。此外，操作者能够根据各个加工工序的加工内容来认识在哪个***中执行各加工工序。
图7是输入画面例。操作者如图6说明的那样，能够向多***程序的自动编程装置(参照图5)输入加工工序的能够执行的序顺的条件、能够执行加工工序的***、以及与能够同时加工的加工工序有关的数据。多***程序的自动编程装置将操作者输入的信息存储在存储装置(在图5中为存储器52)。
NO.(1)、NO.(2)、NO.(3)、NO.(4)表示加工工序的编号，“加工种类”表示各加工工序的加工种类。
在加工工序的执行条件中，针对每个加工工序设定能够执行的顺序。对各个加工工序设定能够执行的***。并且，存储与能够同时加工的加工工序相关的数据。
在图7所示的输入画面例中，“加工工序”是4个，“能够执行的***”是***1和***2这2个。但是，“加工工序”不限定于4个，此外，“能够执行的***”不限定于***1、***2这两个。
图7如上所述，是在使用具备***1、***2的机械，通过由4个工序构成的加工程序来对工件W进行加工的情况下，对自动编程装置进行输入时的例子。在工序的数目增加，机械的***增加时，显示与这些对应的输入显示画面。
图8是表示对多***程序进行自动编程的全部处理的算法的流程图。以下按照各步骤进行说明。
“步骤SA100”在整个加工工序中求出每个加工工序的加工时间。另外，根据可动轴的移动速度、加工距离等数据求出加工工序的加工时间的方法是现有公知的方法，所以省略详细记载。
“步骤SA101”将表示嵌套计数器以及序列编号的“h”初始化为h＝1
“步骤SA102”求出满足可执行顺序的条件的执行序列的全部组合。关于具体的求法，能够通过图9的流程图的处理，求出执行序列的所有组合。
“步骤SA103”设K＝1。K表示满足可执行顺序的条件的序列的编号。
“步骤SA104”将表示嵌套计数器以及序列编号的“j”初始化为j＝1。
“步骤SA105”计算第K执行序列的执行***的全部组合。具体地说，通过图11的流程图的处理，来计算执行***的全部组合。
“步骤SA106”设L＝1。L是第K执行序列的执行***的组合的编号。
“步骤SA107”将表示嵌套计数器以及序列编号的“s”初始化为s＝1。
“步骤SA108”计算在第L执行***的组合中的能够同时加工的全部组合。具体地说，通过图13的流程图的处理来计算能够同时加工的全部组合。
“步骤SA109”设M＝1。M是第L执行***的组合中能够同时加工的加工工序的组合的编号。
“步骤SA110”计算第M能够同时加工的组合中的全体程序的加工时间。
“步骤SA111”判断加工时间是否最短，在为最短时转移到步骤SA112，在不是最短时转移到步骤SA113。
“步骤SA112”存储最短的加工时间以及加工时间最短的程序。
“步骤SA113”把对M加上1后的值重新赋予M。
“步骤SA114”判断M是否大于Mmax，在大时转移到步骤SA115，在不大时转移到步骤SA110。
“步骤SA115”把对L加上1后的值重新赋予L。
“步骤SA116”判断L是否比Lmax大，在大时转移到步骤SA117，在不大时转移到步骤SA107。
“步骤SA117”把对K加上1后的值重新赋予K。
“步骤SA118”判断K是否比Kmax大，在大时结束处理，在不大时转移到步骤SA104继续进行处理。
在上述流程图中，Kmax是满足可执行顺序的条件的执行序列数，Lmax是执行序列中的执行***的组合数，Mmax是能够同时的组合中的能够同时加工的组合数。
图9是表示求出满足可执行顺序的条件的执行序列的全部组合的处理的算法的流程图。以下，按照各步骤进行说明。但是，n是工序总数，h是嵌套计数器以及序列编号。
“步骤SB100”将表示加工工序的编号的i初始化为i＝1。
“步骤SB101”将嵌套h-1用序列缓冲区的数据复制到嵌套h用序列缓冲区。另外，在h＝1时，因为没有复制的数据所以不进行该步骤的处理。
“步骤SB102”判断在嵌套h用序列缓冲区中是否存在工序(i)，当存在时转移到步骤SB110，当不存在时转移到步骤SB103。
“步骤SB103”判断工序(i)是否处于能够执行的顺序，当是能够执行的顺序时转移到步骤SB104，在不是能够执行的顺序时，转移到步骤SB110。
“步骤SB104”将工序(i)存储在嵌套h用序列缓冲区的第h。
“步骤SB105”判断在嵌套h用序列缓冲区中是否存储了n个工序，当存储了时转移到步骤SB106，当没有存储时转移到步骤SB107。
“步骤SB106”存储决定的执行序列。
“步骤SB107”把对h加上1后的值重新赋予h。
“步骤SB108”递归调用。
“步骤SB109”把从h减去1后的值重新赋予h。
“步骤SB110”把对i加上1后的值重新赋予i。
“步骤SB111”判断i是否大于n，当比n大时结束处理，当不大于n时返回到步骤SB102继续进行处理。
图10说明执行图9所示的流程图时的向处理的输入、在存储区域中生成的序列缓冲区、和对决定的执行序列进行存储的区域。图10(a)的“向处理的输入”是在进行图9的流程图的处理时从图8的流程图的处理转交的数据。对图9的流程图的处理输入的数据如图10(a)记载的那样，是工序总数n、加工工序的可执行顺序、以及表示嵌套计数器以及序列编号的h。图10(b)是在执行图9的步骤SB108的递归处理过程中生成的缓冲区。图10(c)说明在图9的步骤SB106中进行存储的决定的执行序列的存储区域。
图11是表示对执行加工工序的***的组合进行计算的算法的流程图。以下，按照各步骤进行说明。但是，n是工序总数、j是序列编号。
“步骤SC100”将嵌套j-1用加工***缓冲区的数据复制到嵌套j用加工***缓冲区。另外，在j＝1时，由于没有复制的数据，所以不进行该步骤的处理。
“步骤SC101”判断嵌套j用加工***缓冲区的第j工序能否在***1中执行，当能够执行时转移到步骤SC102，当不能执行时转移到步骤SC109。
“步骤SC102”对嵌套j用加工***缓冲区的第j工序的执行***设定1。
“步骤SC103”判断嵌套j用加工***缓冲区的n个工序的执行***是否已决定，当已决定时，转移到步骤SC104，当没有决定时转移到步骤SC105。
“步骤SC104”存储已决定的执行***，转移到步骤SC108。
“步骤SC105”把对j加上1后的值重新赋予j。
“步骤SC106”递归调用。
“步骤SC107”把从j减1后的值重新赋予j。
“步骤SC108”判断嵌套j用加工***缓冲区的第j工序能否在***2中执行，当能够执行时转移到步骤SC109，当无法执行时转移到步骤SC110。
“步骤SC109”对嵌套j用加工***缓冲区的第j工序的执行***设定2。
“步骤SC110”判断嵌套j用加工***缓冲区的n个工序的执行***是否已决定，当已决定时转移到步骤SC111，当没有决定时转移到步骤SC112。
“步骤SC111”存储已决定的执行***。
“步骤SC112”把对j加上1后的值重新赋予j。
“步骤SC113”递归调用。
“步骤SC114”将从j减1后的值重新赋予j，结束处理。
图12说明执行图11所示的流程图时的向处理的输入、在存储区域中生成的执行***缓冲区、和对决定的执行***进行存储的区域。图12(a)的“向处理的输入”是在进行图11的流程图的处理时从图8以及图9的流程图的处理转交的数据。图12(b)是在执行图11的步骤SC106以及步骤SC113的递归处理的过程中生成的缓冲区。图12(c)是说明在图11的步骤SC104以及步骤SC111中存储的、已决定的执行***的存储区域的图。
图13是表示在前后的工序能够同时加工的情况下，对同时加工的全部组合进行计算的算法的流程图。下面，按照各步骤说明。其中，n是工序总数，s是序列编号。
“步骤SD100”将嵌套s-1用同时加工缓冲区的数据复制到嵌套s用同时加工缓冲区。
“步骤SD101”判断嵌套s用同时加工缓冲区的第s同时加工工序编号是否已经设定完毕，当设定完毕时转移到步骤SD111，当还没有设定时转移到步骤SD102。
“步骤SD102”判断嵌套s用同时加工缓冲区的第s工序与第s-1工序能否同时加工，当能够同时加工时转移到步骤SD103，当无法同时加工时转移到步骤SD104。
“步骤SD103”对嵌套s用同时加工缓冲区的第s同时加工工序编号设定s-1。
“步骤SD104”判断是否决定了嵌套s用同时加工缓冲区的n个工序的同时加工，当决定了同时加工时转移到步骤SD105，当没有决定时转移到步骤SD106。
“步骤SD105”存储已决定的、同时加工的组合。
“步骤SD106”把对s加上1后的值重新赋给s。
“步骤SD107”进行递归调用的处理。
“步骤SD108”把从s减1后的值重新赋给s。
“步骤SD109”判断嵌套s用同时加工缓冲区的第s和第s+1工序能否同时加工，当能够同时加工时转移到步骤SD110，当无法同时加工时转移到步骤SD111。
“步骤SD110”对嵌套s用同时加工缓冲区的第s个同时加工工序编号设定s+1。
“步骤SD111”判断嵌套s用同时加工缓冲区的n个工序的同时加工是否已决定，当已决定时转移到步骤SD112，当没有决定时转移到步骤SD113。
“步骤SD112”存储已决定的、同时加工的组合。
“步骤SD113”把对s加上1后的值重新赋给s。
“步骤SD114”进行递归调用的处理。
“步骤SD115”把从s减1后的值重新赋给s，结束该处理。
图14说明执行图13所示的流程图时的向处理的输入、在存储区域中生成的同时加工缓冲区、和对决定的同时加工工序进行存储的区域。图14(a)的“向处理的输入”是在进行图13的流程图的处理时从图8、图9、图11的流程图的处理转交的数据。图14(b)是在执行图13的步骤SD107以及步骤SD104的递归处理的过程中生成的缓冲区。图14(c)说明在图13的步骤SD105以及步骤SD112中存储的、已决定的同时加工工序的存储区域。
然后，使用在图6、图7、图15～图19中表示的实施例来说明图8、图9、图11以及图13的处理。
如前所述，图6表示根据加工工序(1)～(4)对工件W进行加工。此外图7说明在进行图6所示的加工时，对多***自动编程装置(例如，数值控制装置50)输入的条件。图7是说明操作者输入的条件的图。操作者输入加工工序的能够执行的顺序的条件、能够执行加工工序的***、能够同时加工的加工工序的条件。
图15是说明求出满足可执行顺序的条件的执行序列的全部组合的图。通过图9所示的算法的处理，满足图7所示的可执行顺序的条件的执行序列是通过图15的符号1、符号3、符号4表示的3个序列。
然后，对于满足可执行顺序的条件的执行序列，通过图11所示的算法的处理，执行满足图7所示的条件的加工工序的***的组合被计算为图16(A)～图16(F)所示的6个。图16是说明计算执行加工工序的***的全部组合的图。
图16的符号(1-1)以及符号(1-2)是按照图15的符号1的序列，执行加工工序的***的全部组合。符号(3-1)以及符号(3-2)是通过图15的符号3的序列执行加工工序的***的全部组合。此外，符号(4-1)以及符号(4-2)是通过图15的符号4的序列执行加工工序的***的全部组合。
然后，对于图16所示的执行加工工序的***的全部组合，通过图13所示的算法的处理，满足图7所示的条件的全部组合是图17所示的符号(1-1-1)、符号(3-2-1)、符号(3-2-2)这三个。
然后，通过图8所示的算法的处理，求出通过图17的符号(1-1-1)、符号(3-2-1)、符号(1-1-2)表示的每个加工工序的加工时间，如18所示，能够得到符号(1-1-1-1)、符号(3-2-1-1)、符号(1-1-2-2)表示的计算结果。并且，加工时间最短的是图19所示的符号(3-2-1-1)的序列构成的加工程序和符号(1-1-2-2)的序列构成的加工程序这两个。

Claims (2)

1.一种自动编程装置，其生成机械的多***程序，该机械通过多个控制***中的各个控制***执行多个加工工序构成的加工程序来进行加工对象物的加工，所述自动编程装置的特征在于，具备：
加工工序生成单元，其生成用于对加工对象物进行加工的所述加工工序；
计算单元，其计算每个所述加工工序的加工时间；
***输入单元，其对于所述加工工序生成单元生成的各加工工序，输入能够执行的***；
加工顺序输入单元，其输入所述加工工序的能够执行的加工顺序；
同时执行加工工序输入单元，其对于所述各加工工序，在存在能够同时执行的其他加工工序时，输入该能够同时执行的加工工序；以及
选出单元，其根据所述加工工序生成单元生成的加工工序、所述计算单元计算出的加工时间、所述***输入单元输入的能够执行的***、所述加工顺序输入单元输入的能够执行的加工顺序、以及所述同时执行加工工序输入单元输入的能够同时执行的加工工序，选出加工时间最短的加工程序。
2.一种自动编程方法，其生成机械的多***程序，该机械通过多个控制***中的各个控制***执行多个加工工序构成的加工程序来进行加工对象物的加工，所述自动编程方法的特征在于，具备：
第一步骤，生成用于对加工对象物进行加工的所述加工工序；
第二步骤，计算每个所述加工工序的加工时间；
第三步骤，对于所述第一步骤生成的各加工工序，输入能够执行的***；
第四步骤，输入所述加工工序的能够执行的加工顺序；
第五步骤，对于所述各加工工序，在存在能够同时执行的其他加工工序时，输入能够同时执行的加工工序；以及
第六步骤，根据所述第1步骤生成的加工工序、所述第二步骤计算出的加工时间、所述第三步骤输入的能够执行的***、所述第四步骤输入的能够执行的加工顺序、以及所述第5步骤输入的能够同时执行的加工工序，来选出加工时间最短的加工程序。
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