JP2020184179A - 加工制御システム及び加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】条件分岐が含まれる加工プログラムやサブプログラムを呼び出す加工プログラムを実行するときの生産効率の低下を抑制すること。【解決手段】本開示の一態様に係る加工制御システムは、複数のデータブロックを含む加工プログラムを記憶するプログラム記憶部と、前記加工プログラムの一部を一時的に記憶するプログラムキャッシュ部と、前記複数のデータブロックの前記プログラムキャッシュ部への転送順序を特定するスケジュール情報を記憶するスケジュール記憶部と、前記スケジュール情報に基づいて前記プログラム記憶部から前記プログラムキャッシュ部への前記データブロックの転送を制御する転送制御部と、前記プログラムキャッシュ部から前記データブロックを読み出して加工に必要な処理を行う加工処理部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、加工制御システム及び加工システムに関する。

マシニングセンタ等の加工装置の数値制御装置は、加工プログラムに基づいてツールやワークの位置を制御する。数値制御装置は、演算装置と記憶装置とを有するコンピュータ装置によって構成される。多種のワークを加工する場合や、複雑な加工を行う場合、そのために必要な加工プログラムのデータ量が大きくなるため、加工プログラムのすべてを数値制御装置の内部記憶装置に記憶させておくことが難しいことがある。

このため、例えばサーバ、外部記憶装置等、数値制御装置に接続される外部装置に必要な加工プログラムを記憶させておき、必要に応じて加工プログラム又は加工プログラムの一部を数値制御装置に転送する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−５３６２８号公報

特許文献１に記載のシステムは、ホストコンピュータに複数のプログラムを記憶し、スケジュールデータに従ってホストコンピュータから数値制御装置に順番にプログラムを転送する。また、特許文献１には、サイズが大きいプログラムをデータブロック単位に分割して順番に転送することが記載されている。

加工プログラムの中には、条件分岐を有し、記載順に実行されないものがある。このため、特許文献１に記載のシステムにおいて、データブロック単位でプログラムを転送する場合、加工プログラムに条件分岐が含まれていると、条件分岐後に実行すべきデータブロックが数値制御装置に転送されていない可能性がある。この場合、数値制御装置は、必要なデータブロックをホストコンピュータに要求し、そのデータブロックが転送されるまでの間、加工を停止して待機することが必要となる。

また、加工プログラムをメインプログラムとサブプログラムとに分けて記述し、メインプログラムからサブプログラムを呼び出す構成とされる場合もある。この場合も、サブプログラムを呼び出す際に、数値制御装置にサブプログラムが読み込まれていない可能性がある。このため、条件分岐が含まれる加工プログラムやサブプログラムを呼び出す加工プログラムを実行するときの生産効率の低下を抑制することができる技術が求められる。

本開示の一態様に係る加工制御システムは、複数のデータブロックを含む加工プログラムを記憶するプログラム記憶部と、前記加工プログラムの一部を一時的に記憶するプログラムキャッシュ部と、前記複数のデータブロックの前記プログラムキャッシュ部への転送順序を特定するスケジュール情報を記憶するスケジュール記憶部と、前記スケジュール情報に基づいて前記プログラム記憶部から前記プログラムキャッシュ部への前記データブロックの転送を制御する転送制御部と、前記プログラムキャッシュ部から前記データブロックを読み出して加工に必要な処理を行う加工処理部と、を備える。

本開示に係る加工制御システムは、条件分岐もしくはサブプログラムの呼び出しが含まれる加工プログラムの実行時の生産効率の低下を抑制することができる。

本開示の一実施形態に係る加工システムの構成を示す模式図である。 図１の加工システムにおけるスケジュール情報の一例を示す模式図である。 図１の加工システムにおけるスケジュール情報の初期設定の例を示す模式図である。 図１の加工システムにおける実際の実行順序の一例を示す模式図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る加工システム１００の構成を示すブロック図である。

加工システム１００は、加工制御システム１０と、加工制御システム１０によって制御される加工装置２０とを備える。加工制御システム１０は、それ自体が本開示に係る加工制御システムの一実施形態である。

加工制御システム１０は、複数のデータブロックを含む加工プログラムを記憶するプログラム記憶部１と、加工プログラムの一部を一時的に記憶するプログラムキャッシュ部２と、複数のデータブロックのプログラムキャッシュ部への転送順序を特定するスケジュール情報を記憶するスケジュール記憶部３と、スケジュール記憶部３からスケジュール情報を読み込んで一時的に記憶するスケジュールキャッシュ部４と、スケジュール情報に基づいてプログラム記憶部１からプログラムキャッシュ部２へのデータブロックの転送を制御する転送制御部５と、プログラムキャッシュ部２からデータブロックを読み出して加工に必要な処理を行う加工処理部６と、加工処理部６のプログラムキャッシュ部２からのデータの読み出しを仲介する読み出し制御部７と、加工処理部６が読み出したデータブロックの順番を記憶する実行順序記憶部８と、スケジュール記憶部３のスケジュール情報を実行順序記憶部８が記憶した順番と一致させるよう書き換えるスケジュール更新部９と、を備える。

本実施形態の加工システム１００において、プログラムキャッシュ部２、スケジュールキャッシュ部４、転送制御部５、加工処理部６、読み出し制御部７、実行順序記憶部８、及びスケジュール更新部９は、数値制御装置１１に設けられ、プログラム記憶部１及びスケジュール記憶部３は、数値制御装置１１に例えばシリアルバス、ネットワーク等を介して接続される外部装置１２に設けられる。

数値制御装置１１は、内部メモリ、ＣＰＵ等を有するコンピュータ装置によって構成され得る。また、外部装置１２は、別のコンピュータ装置により構成されるサーバや、例えばＵＳＢメモリ、外付けハードディスクドライブ等の数値制御装置１１に対して着脱可能な外部記憶装置等によって構成され得る。

転送制御部５、加工処理部６、読み出し制御部７及びスケジュール更新部９は、数値制御装置１１のＣＰＵに適切な処理プログラムを導入することによりそれぞれ実現される。転送制御部５、加工処理部６、読み出し制御部７及びスケジュール更新部９は、機能上区別されるものであり、物理的構造及びプログラム構造において区分できるものでなくてもよい。

プログラムキャッシュ部２、スケジュールキャッシュ部４、及び実行順序記憶部８は、転送制御部５、加工処理部６、読み出し制御部７及びスケジュール更新部９を構成するＣＰＵが読み書き可能な内部メモリの記憶領域を割り当てることによってそれぞれ実現される。

プログラム記憶部１及びスケジュール記憶部３は、外部装置１２の記憶装置の記憶領域を割り当てることによってそれぞれ実現される。

プログラム記憶部１は、複数のデータブロックを含む加工プログラム全体を記憶する。加工プログラムのデータブロックは、加工装置の１つの動作を定義する単位情報である。加工プログラムは、例えばＧコード及びＭコードによって記述される。複数のデータブロックの中には、条件分岐を規定するデータブロックが含まれ得る。また、加工プログラムは、メインプログラムと１又は複数のサブプログラムとに分けて記述され、メインプログラムからサブプログラムを呼び出す構成とされてもよい。

プログラムキャッシュ部２は、加工プログラムの一部のデータブロックを一時的に記憶する。加工処理部６が必要とするデータブロックを予めプログラムキャッシュ部２に記憶させておくことにより、加工処理部６がデータブロックを読み出すために必要とされる時間を短縮し、加工プログラムの実行速度を向上することができる。

スケジュール記憶部３は、プログラム記憶部１からプログラムキャッシュ部２に転送するデータブロックの順序を記述するスケジュール情報を記憶する。スケジュール記憶部３に記憶されるスケジュール情報は、例として、図２に示すような内容とすることができる。図２のスケジュール情報は、プログラム番号、転送開始行番号、及び転送行数を１組の情報として一行に記載され、複数組の情報が転送する順番に記述されている。プログラム番号は、メインプログラム又はサブプログラムを特定する番号乃至ファイル名とすることができる。なお、スケジュール情報では、転送行数を用いて記述しているため、加工プログラムにおいて連続して記述された複数のデータブロックが１行の情報に含まれることもある。また、図２には、分かりやすいよう、データの意味を示す「プログラム番号」、「転送開始行番号」及び「転送行数」とのテキストを記載しているが、実際のスケジュール情報にこれらのテキストは含まれていなくてもよい。

本実施形態において、スケジュール情報は、後述するように、前回の加工プログラム実行時の加工処理部６によるデータブロックの読み込み順序であり、加工プログラムを実行する度にスケジュール更新部９によって更新される。このため、最初に加工プログラムを実行する際には、スケジュール更新部９により更新されたスケジュール情報が存在しない。そこで、最初にスケジュール記憶部３には、初期設定として、オペレータが入力した順序や、図３に示すように加工プログラムのメインプログラムの記述順序と同じ順序をスケジュール情報として記憶させてもよい。

スケジュールキャッシュ部４は、加工プログラムの実行開始時に、スケジュール記憶部３に記憶されたスケジュール情報が転送され、スケジュール情報を一時的に記憶する。これにより、加工プログラムの実行中に読み出し速度が低いスケジュール記憶部３からスケジュール情報を読み出す必要を排除又は低減することができるので、加工処理部６に待ちが生じ難くすることができる。

転送制御部５は、スケジュールキャッシュ部４に記憶されたスケジュール情報を参照してプログラム記憶部１からプログラムキャッシュ部２へのデータブロックの転送を制御する。具体的には、転送制御部５は、プログラム記憶部１から加工プログラムのデータブロックを、原則としてスケジュール情報に記述された順番通りにプログラムキャッシュ部２に転送する。また、転送制御部５は、読み出し制御部７からの要求があった場合には、読み出し制御部７から要求されたデータブロックを優先的に転送する割り込み処理を行う。このため、初期設定としてスケジュール記憶部３に上述のようなスケジュール情報が記憶されていても、その都度、メインプログラム又はサブプログラムの必要なデータブロックをプログラム記憶部１からプログラムキャッシュ部２に転送して適切な処理を行うことができる。

加工処理部６は、プログラムキャッシュ部２から加工プログラムを読み込んで順番に処理することにより、加工装置２０を適切に動作させる駆動指令を生成する。このため、加工処理部６は、読み出し制御部７に、必要なデータブロックのプログラム番号及び行番号を通知する。

読み出し制御部７は、加工処理部６が必用とするデータブロックをプログラムキャッシュ部２から読み出して加工処理部６に転送する。このため、読み出し制御部７は、必用なデータブロックがプログラムキャッシュ部２に記憶されているかどうかを確認し、プログラムキャッシュ部２に記憶されていない場合は転送制御部５に必用とするデータブロックをプログラム記憶部１からプログラムキャッシュ部２に読み込ませるよう要求（キャッシュ要求）する。

実行順序記憶部８は、加工処理部６が読み出して実行したデータブロックの順番を記憶する。図４に、実行順序記憶部８が記憶する実行順序の内容を例示する。図４のデータでは、図２のスケジュール情報の内容と、２行目に記述されるデータブロックが異なっている。同じ加工プログラムに基づいて同じ製品の加工を行ったとしても、例えば工具の摩耗、温度変化等により、その条件が変化して、メインプログラムが呼び出すサブプログラムが異なったりして、実行するデータブロックの順序が変化する場合がある。

スケジュール更新部９は、スケジュール記憶部３のスケジュール情報を実行順序記憶部８が記憶した加工処理部６によるデータブロックの読み出し順序に一致させるよう書き換える。スケジュール更新部９は、加工処理部６における待ち時間の短縮のために、転送制御部５によるプログラム記憶部１からプログラムキャッシュ部２への加工プログラムの転送と重複しないタイミングでケジュール情報を書き換えるよう構成されてもよい。

加工装置２０は、加工システム１００によって制御され、直接的には数値制御装置１１の加工処理部６からの駆動指令に従って加工を行う。具体的には、加工装置２０は、ワーク及び工具を、加工システム１００からの指示に従って相対移動させることによって、ワークを加工する装置である。加工装置２０の具体的構成としては、特に制限されず、例えばマシニングセンタ、旋盤、レーザ加工機等することができる。

以上のように、加工制御システム１０を備える加工システム１００は、転送制御部５により、プログラム記憶部１に記憶された加工プログラムのデータブロックを、スケジュール記憶部３に記憶されたスケジュール情報に従う順番でプログラムキャッシュ部２に転送するので、加工プログラムに条件分岐やサブプログラムの呼び出しが含まれていても、加工処理部６が実行しようとするデータブロックを読み込むための待ち時間を低減して、生産性を向上することができる。また、このような待ち時間の低減により、予定外に加工が中断することに起因する加工精度の低下を抑制することもできる。

特に、加工制御システム１０は、スケジュール更新部９によって、スケジュール記憶部３のスケジュール情報を、実行順序記憶部８に記憶した実際のデータブロックの実行順序に一致させるよう書き換える。このため、加工制御システム１０は、加工処理部６がデータブロックを読み込むための待ち時間をより確実に低減することができる。

また、加工制御システム１０は、プログラム記憶部１及びスケジュール記憶部３が外部装置１２に設けられるため、多数の加工プログラムを記憶させたり、容易に異なる加工プログラムを導入したりすることができる。数値制御装置１１から外部装置１２の記憶領域にアクセスする場合、その読み出し速度が低くなりやすいため、プログラム記憶部１から加工プログラムをプログラムキャッシュ部２に転送することにより、加工処理部６の加工プログラム読み込みのための待ち時間を低減して生産性を向上できる加工制御システム１０の効果が顕著となる。

以上、本開示に係る加工システム及び加工方法の実施形態について説明したが、本開示に係る加工システム及び加工方法は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本開示から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本開示に係る加工システム及び加工方法による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

上述の実施形態では、プログラム記憶部及びスケジュール記憶部は、外部装置に設けられるものとして説明したが、本開示に係る加工制御システムにおいて、プログラム記憶部及びスケジュール記憶部は、数値制御装置内に設けられてもよい。例として、プログラム記憶部及びスケジュール記憶部が数値制御装置のディスク記憶装置等の比較的低速な記憶装置に記憶される場合には、スケジュール情報に従ってプログラムキャッシュ部に一時的にデータブロックを記憶させることにより、加工処理部における待ち時間を短縮して生産効率を向上することができる。また、プログラム記憶部及びスケジュール記憶部の一方だけが外部装置に設けられ、他方が数値制御装置内に設けられてもよい。

本開示に係る加工制御システムにおいて、スケジュールキャッシュ部、実行順序記憶部及びスケジュール更新部は省略してもよい。

上述の実施形態では、転送制御部と読み出し制御部とを独立した構成要素として説明したが、転送制御部が読み出し制御部の機能を包含してもよい。つまり、本開示に係る加工制御システムにおいて、転送制御部は、スケジュール情報に記述された順番に、加工処理部の処理に応じて必要とされるデータブロックの転送を割り込ませる判断を行うよう構成されてもよい。

１ プログラム記憶部
２ プログラムキャッシュ部
３ スケジュール記憶部
４ スケジュールキャッシュ部
５ 転送制御部
６ 加工処理部
７ 読み出し制御部
８ 実行順序記憶部
９ スケジュール更新部
１０ 加工制御システム
１１ 数値制御装置
１２ 外部装置
２０ 加工装置
１００ 加工システム

Claims (5)

1. 複数のデータブロックを含む加工プログラムを記憶するプログラム記憶部と、
   前記加工プログラムの一部を一時的に記憶するプログラムキャッシュ部と、
   前記複数のデータブロックの前記プログラムキャッシュ部への転送順序を特定するスケジュール情報を記憶するスケジュール記憶部と、
   前記スケジュール情報に基づいて前記プログラム記憶部から前記プログラムキャッシュ部への前記データブロックの転送を制御する転送制御部と、
   前記プログラムキャッシュ部から前記データブロックを読み出して加工に必要な処理を行う加工処理部と、
   を備える加工制御システム。
2. 前記加工処理部が読み出した前記データブロックの順番を記憶する実行順序記憶部と、
   前記スケジュール記憶部の前記スケジュール情報を前記実行順序記憶部が記憶した順番と一致させるよう書き換えるスケジュール更新部と、
   をさらに備える、請求項１に記載の加工制御システム。
3. 前記スケジュール記憶部から前記スケジュール情報を読み込んで一時的に記憶するスケジュールキャッシュ部をさらに備え、
   前記転送制御部は、前記スケジュールキャッシュ部に記憶された前記スケジュール情報を参照して前記データブロックの転送を制御する、請求項１又は２に記載の加工制御システム。
4. 前記プログラムキャッシュ部、前記転送制御部及び前記加工処理部は、加工装置の数値制御装置に設けられ、
   前記プログラム記憶部及び前記スケジュール記憶部は、前記数値制御装置に接続される外部装置に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の加工制御システム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の加工制御システムと、
   前記加工処理部によって制御される加工装置と、
   を備える、加工システム。

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