DE112021001810T5

DE112021001810T5 - Steuervorrichtung, datenübertragungssystem für steuervorrichtung und datenübertragungsverfahren

Info

Publication number: DE112021001810T5
Application number: DE112021001810.8T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Endou
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-12-29
Also published as: WO2021193549A1; JP7469462B2; US20230145173A1; CN115335787A; JPWO2021193549A1

Abstract

Eine numerische Steuervorrichtung 100 weist eine Hauptsteuereinheit 10, die dazu ausgelegt ist, ein Programm zu analysieren, und eine Motorsteuereinheit 20, die dazu ausgelegt ist, einen Motor zu steuern, auf. In dem Fall, bei dem Motorsteuerdaten von der Hauptsteuereinheit 10 über einen seriellen Bus an die Motorsteuereinheit 20 übertragen werden, statt alle Stücke der Motorsteuerdaten an jede Welle einzeln zu übertragen, wenn die Motorsteuerdaten ein bestimmtes Muster wiederholen, werden das Wiederholungsmuster und die Anzahl an Wiederholungen übertragen und das Wiederholungsmuster wird in der Motorsteuereinheit dupliziert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Industriemaschine, ein Datenübertragungssystem für die Steuervorrichtung und ein Datenübertragungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
Eine numerische Steuervorrichtung ist eine Vorrichtung zum Steuern einer Industriemaschine, die eine Werkzeugmaschine umfasst, erzeugt ein Steuersignal gemäß einem Programm und betreibt eine Vielzahl an Antrieben in der Industriemaschine gemäß einem voreingestellten Ablauf.
In neueren Industriemaschinen hat die Anzahl an Motoren (die Anzahl an Wellen), die gesteuert werden müssen, zugenommen. Außerdem hat die Menge an Daten, die von der numerischen Steuervorrichtung verarbeitet werden müssen, zugenommen. Zum Beispiel kann eine Werkzeugmaschine nicht nur die linearen Achsen X-Achse, Y-Achse und Z-Achse aufweisen, sondern auch Drehachsen, wie die A-Achse und B-Achse. Darüber hinaus gibt es eine Werkzeugmaschine, die gleichzeitige Bearbeitung unter Verwendung einer Vielzahl an Werkzeugen statt nur eines Werkzeugs durchführen kann. Zusätzlich wird ein Motor verwendet, um Werkzeuge auszuwechseln und Spannvorrichtungen zu bewegen. Wie oben beschrieben nimmt mit der erhöhten Anzahl an Antrieben in der Industriemaschine auch die Anzahl an Wellen, die gesteuert werden müssen, und die Menge an Daten, die von der numerischen Steuervorrichtung verarbeitet werden müssen, zu.
Üblicherweise weist eine numerische Steuervorrichtung eine Hauptsteuereinheit und eine Vielzahl an Motorsteuereinheiten auf. Die Hauptsteuereinheit analysiert ein Eingabeprogramm und erzeugt einen Befehlsimpuls. Die Motorsteuereinheiten empfangen Motorsteuerdaten umfassend mindestens eine Art von Daten eines Befehlsimpulses, eines Drehmomentbefehls, eines aktuellen Zyklus oder eines Steuermodus (Schneidmodus/Positionierungsmodus) von der Hauptsteuereinheit und gibt die Motorsteuerdaten an einen Verstärker in einem Hilfsmotor aus.
Es ist anzumerken, das der Drehmomentbefehl, der aktuelle Zyklus und der Steuermodus (Schneidmodus/Positionierungsmodus) Parameter bezüglich der Motorsteuerung sind. Die Parameter bezüglich der Motorsteuerung werden allgemein als Parameter, die in einem Bearbeitungsprogramm oder einem nichtflüchtigen Speicher bestimmt werden, bezeichnet.
In der numerischen Steuervorrichtung werden die Motorsteuerdaten, die durch die Hauptsteuereinheit erstellt werden, über die Motorsteuereinheiten an jeden Hilfsverstärker übertragen. Die Hauptsteuereinheit und die Motorsteuereinheiten sind über einen seriellen Bus miteinander verbunden. Mit der Zunahme an Motorsteuerdaten nimmt auch die Übertragungslast an diesem seriellen Bus zu.
Patentschrift 1 offenbart „eine Bus-Steuervorrichtung, wobei ein serieller Bus an eine interne Einheit und eine externe E/A-Einheit hinzugefügt wird, die mit einer Bus-Steuervorrichtung verbunden sind und regelmäßige Datenübertragung erfordern, um die Menge an Datenverkehr auf einem parallelen Bus zu reduzieren, wodurch die Leistung verbessert wird.“
Patentschrift 1: WO 98/35296
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLL
In Patentschrift 1 wird der serielle Bus hinzugefügt, um die Verkehrsmenge des Busses zu reduzieren. Das Hinzufügen eines neuen seriellen Busses erfordert jedoch nicht nur Änderungen in der physischen Auslegung, sondern macht auch die Verkehrssteuerung komplizierter. Deshalb kann, um den Busverkehr zu stabilisieren, die Datenübertragungsmenge reduziert werden.
Im Gebiet der numerischen Steuervorrichtungen ist eine Technologie zum Reduzieren der Datenübertragungsmenge gewünscht.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Eine Steuervorrichtung, die ein Aspekt dieser Offenbarung ist, ist eine Steuervorrichtung zum Erzeugen von Motorsteuerdaten einer Industriemaschine und zum Steuern von Antrieben in der Industriemaschine gemäß der Motorsteuerdaten, wobei die Steuervorrichtung einen Steuerdatenhalter, der dazu ausgelegt ist, Motorsteuerdaten der Antriebe für jeden Antrieb in der Industriemaschine zu halten, eine Steuermengenberechnungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Steuermenge der Antriebe für jeden Steuerzyklus zu erhalten, einen Steuerdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, die Steuermenge für jeden Steuerzyklus in Motorsteuerdaten, umfassend einen Befehlsimpuls und Daten, die mindestens einen Drehmomentbefehl, einen aktuellen Zyklus und/oder einen Steuermodus (Schneidmodus oder Positionierungsmodus) umfassen, umzuwandeln, eine Wiederholungsmusterbestimmungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Vorhandensein oder Fehlen eines Wiederholungsmusters in den Motorsteuerdaten zu bestimmen, einen Wiederholungsmustergenerator, der dazu ausgelegt ist, die Anzahl an Wiederholungen des Wiederholungsmusters zu berechnen, eine Musterdatenübertragungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Wiederholungsdaten an eine Steuereinheit für die Antriebe zu übertragen, eine Musterbenachrichtigungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Informationen bezüglich des Wiederholungsmusters, die die Anzahl an Wiederholungen aufweisen, an die Steuereinheit des Antriebs zu übertragen, und einen Musterdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, das Wiederholungsmuster entsprechend der Anzahl an Wiederholungen zu duplizieren und das duplizierte Wiederholungsmuster für jeden Steuerzyklus in den Steuerdatenhalter zu schreiben, aufweist.
Ein Datenübertragungssystem, das ein Aspekt der Offenbarung ist, ist ein Datenübertragungssystem zum Erzeugen von Motorsteuerdaten einer Industriemaschine und zum Steuern von Antrieben in der Industriemaschine gemäß der Motorsteuerdaten, wobei das Datenübertragungssystem einen Steuerdatenhalter, der dazu ausgelegt ist, Motorsteuerdaten der Antriebe für jeden Antrieb in der Industriemaschine zu halten, eine Steuermengenberechnungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Steuermenge der Antriebe für jeden Steuerzyklus zu erhalten, einen Steuerdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, die Steuermenge für jeden Steuerzyklus in Motorsteuerdaten, umfassend einen Befehlsimpuls und Daten, die mindestens einen Drehmomentbefehl, einen aktuellen Zyklus und/oder einen Steuermodus (Schneidmodus oder Positionierungsmodus) umfassen, umzuwandeln, eine Wiederholungsmusterbestimmungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Vorhandensein oder Fehlen eines Wiederholungsmusters in den Motorsteuerdaten zu bestimmen, eine Musterdatenübertragungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Wiederholungsdaten an eine Steuereinheit für die Antriebe zu übertragen, eine Musterbenachrichtigungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Informationen bezüglich des Wiederholungsmusters, die die Anzahl an Wiederholungen aufweisen, an die Steuereinheit für die Antriebe zu übertragen, und einen Musterdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, das Wiederholungsmuster entsprechend der Anzahl an Wiederholungen zu duplizieren und das duplizierte Wiederholungsmuster für jeden Steuerzyklus in den Motorsteuerdatenhalter zu schreiben, aufweist.
Ein Datenübertragungsverfahren, das ein Aspekt der Offenbarung ist, ist ein Datenübertragungsverfahren zum Übertragen von Daten von einer Hauptsteuereinheit zum Erstellen von Motorsteuerdaten einer Industriemaschine zu einer Steuereinheit zum Steuern von Antrieben in der Industriemaschine basierend auf den Motorsteuerdaten, wobei das Datenübertragungsverfahren Berechnen einer Steuermenge der Antriebe für jeden Steuerzyklus, Umwandeln der Steuermenge für jeden Steuerzyklus in Motorsteuerdaten, die einen Befehlsimpuls und Daten, die mindestens einen Drehmomentbefehl, einen aktuellen Zyklus und/oder einen Steuermodus (Schneidmodus oder Positionierungsmodus) enthalten, umfassen, Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens eines Wiederholungsmusters in den Motorsteuerdaten, Berechnen des Wiederholungsmusters, Übertragen des Wiederholungsmusters an die Steuereinheit für die Antriebe und Duplizieren des Wiederholungsmusters entsprechend der Anzahl an Wiederholungen, um die Motorsteuerdaten zu erzeugen, aufweist.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Datenübertragungsmenge reduziert werden, ohne eine interne Auslegung einer Steuervorrichtung zu verändern.
Figurenliste

1 ist eine Hardwareauslegung einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2A ist ein Diagramm, das den Fall veranschaulicht, wenn sich ein Werkzeug in eine Querrichtung bezüglich einer Z-Achse auf einer X-Z-Ebene bewegt;
2B ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Musters von Motorsteuerdaten, die durch eine Hauptsteuereinheit erzeugt werden, zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung in einer ersten Offenbarung;
4 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung in einer zweiten Offenbarung;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Datenübertragungsverfahren in der zweiten Offenbarung veranschaulicht;
6 ist ein Diagramm, das lineare Bewegung eines Werkzeugs gemäß einem Zwei-Achsen-Befehl der X- und Z-Achse veranschaulicht;
7 ist ein Diagramm, das die Bewegungsmenge jeder Achse für jeden Steuerzyklus veranschaulicht; und
8 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung in einer dritten Offenbarung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine numerische Steuervorrichtung 100 der Offenbarung beschrieben. 1 ist eine Hardwareauslegung der numerischen Steuervorrichtung 100 gemäß der Offenbarung. Die numerische Steuervorrichtung 100 weist eine Hauptsteuereinheit 10 und eine Motorsteuereinheit 20 auf. Die Hauptsteuereinheit 10 analysiert ein Bearbeitungsprogramm und erstellt Motorsteuerdaten. Die Motorsteuereinheit 20 steuert einen Hilfsverstärker 31 gemäß den Motorsteuerdaten, die durch die Hauptsteuereinheit 10 erstellt werden.
Es ist anzumerken, dass in 1 eine Motorsteuereinheit 20 mit einer Hauptsteuereinheit 10 verbunden ist. Es können jedoch eine Vielzahl an Motorsteuereinheiten 20 vorhanden sein.
Die Hauptsteuereinheit 10 weist einen Motorsteuerdatenhalter 11, der dazu ausgelegt ist, Motorsteuerdaten zu speichern, eine CPU 12, die dazu ausgelegt ist, Berechnung und Steuerung gemäß einem Programm, das in einem Hauptspeicher gehalten wird, durchzuführen, und eine DMAC (Steuerung für direkten Speicherzugriff) 13, die dazu ausgelegt ist, die Datenübertragung zu steuern, auf.
Der Motorsteuerdatenhalter 11 ist ein Register zum Übertragen von Motorsteuerdaten auf jeder Welle an die Motorsteuereinheit 20. Die DMAC 13 liest die Motorsteuerdaten aus dem Motorsteuerdatenhalter 11 aus und überträgt die Daten an die Motorsteuereinheit 20, ohne die CPU 12 zu durchlaufen.
Die Motorsteuereinheit 20 weist einen Motorsteuerdatenhalter 21, eine CPU 22 und eine DMAC 23 auf. Der Motorsteuerdatenhalter 21 ist ein Register, das dazu ausgelegt ist, Daten, die von der Hauptsteuereinheit 10 übertragen werden, temporär zu halten. Die DMAC 23 schreibt die Daten, die von der Hauptsteuereinheit 10 an den Motorsteuerdatenhalter 21 übertragen werden. Die Motorsteuereinheit 20 ist mit n Hilfsverstärkern 31₁ bis 31_n verbunden. Ein Speicherbereich des Motorsteuerdatenhalters 21 ist den Hilfsverstärkern 31₁ bis 31_n der ersten bis n-ten Welle zugeordnet. Die Motorsteuerdaten werden zu jedem Steuerzyklus übertragen. Die numerische Steuervorrichtung 100 führt Echtzeitverarbeitung zum Verarbeiten der Motorsteuerdaten, die zu jedem Steuerzyklus übertragen werden, ohne Verzögerung durch.
Wie in 2A veranschaulicht, wenn ein Werkzeug in einer Querrichtung hinsichtlich der Z-Achse in einer XZ-Ebene bewegt wird, werden gleichzeitig Motoren für die X-Achse und Z-Achse angetrieben. Die Motorsteuerdaten werden zu jedem Steuerzyklus von der Hauptsteuereinheit 10 an die Motorsteuereinheit 20 übertragen. 2B stellt ein Beispiel von Motorsteuerdaten, die durch die Hauptsteuereinheit 10 erzeugt werden, dar. Um das Werkzeug wie in 2A veranschaulicht zu bewegen, werden X-Achsen-Befehlsimpulse P_xa -> P_xb -> P_xa -> P_xb -> ... und Z-Achsen-Befehlsimpulse P_zc -> P_zc -> P_zc -> P_zc -> ... wie in 2B gezeigt erstellt. Die Motorsteuerdaten werden durch Hinzufügen von Daten, die mindestens einen Drehmomentbefehl, einen aktuellen Zyklus und/oder einen Steuermodus (Schneidmodus/Positionierungsmodus) umfassen, zu diesem Befehlsimpuls erhalten.
Die Motorsteuerdaten für die X-Achse sind Wiederholungen von P_xa und P_xb und die Motorsteuerdaten für die Z-Achse sind Wiederholungen von P_zc. In der numerischen Steuervorrichtung der Offenbarung wird, wenn die Motorsteuerdaten Wiederholungen aufweisen, die Verkehrsmenge zwischen der Hauptsteuereinheit 10 und der Motorsteuereinheit 20 durch Übertragen nur der Anzahl an Wiederholungen und eines Wiederholungsmusters an die Motorsteuereinheit 20 reduziert.
Die Hauptsteuereinheit 10 und die Motorsteuereinheit 20 sind über einen seriellen Bus verbunden. Der serielle Bus ist ein Bus, der dazu ausgelegt ist, Daten durchgehend auf einer Übertragungsleitung zu übertragen. Da es nur eine Übertragungsleitung gibt, nimmt mit der erhöhten Anzahl an Wellen, die durch die numerische Steuervorrichtung 100 gesteuert werden, die Datenmenge der Motorsteuerdaten und die Verkehrsmenge des seriellen Busses zu. Da Steuerung der Industriemaschine ein Echtzeitprozess ist, der sich ständig verändernde Daten ohne Verzögerung ausführt, ist es notwendig, Verzögerung aufgrund von Datenübertragung zu vermeiden. Die numerische Steuervorrichtung 100 der Offenbarung verhindert Verkehrsverzögerung durch Reduzieren der Menge an Daten, die übertragen werden.
[Erste Offenbarung] 3 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung 100 in einer ersten Offenbarung. Eine Hauptsteuereinheit 10 in der numerischen Steuerung 100 weist eine Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41, die dazu ausgelegt ist, ein Bearbeitungsprogramm zu analysieren, einen Motorsteuerdatengenerator 42, der dazu ausgelegt ist, Motorsteuerdaten zu erzeugen, eine Motorsteuerdatenübertragungsvorrichtung 43, die dazu ausgelegt ist, die Motorsteuerdaten an eine Motorsteuereinheit 20 zu übertragen, und eine Musterbenachrichtigungsvorrichtung 44, die dazu ausgelegt ist, Informationen bezüglich des Wiederholungsmusters zu übertragen, auf.
Die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 erhält ein Bearbeitungsprogramm, das in einem nichtflüchtigen Speicher, nicht gezeigt, oder dergleichen aufgezeichnet wird, und analysiert dann ein Programm für jeden Block (eine Leitung) des Bearbeitungsprogramms, um die Bewegungsmenge jeder Achse für jeden Steuerzyklus zu berechnen.
Der Motorsteuerdatengenerator 42 wandelt die Bewegungsmenge für jeden Steuerzyklus, die durch die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 berechnet wird, von einem physischen Einheitssystem, wie Meter oder Zoll, in eine elektrische Motorbefehlseinheit unter Verwendung eines Impuls um. Da die Motorsteuerdaten ein ganzzahliges Vielfaches der Mindestbefehlseinheit sind, führt der Motorsteuerdatengenerator 42 Anpassung durch Durchschnittsverteilung für jeden bestimmten Zyklus derart durch, dass sich der Antrieb in der Industriemaschine problemlos bewegt.
Die Motorsteuerdatenübertragungsvorrichtung 43 überträgt die Motorsteuerdaten, die durch den Motorsteuerdatengenerator 42 erzeugt werden, an einen Motorsteuerdatenhalter 51 in der Motorsteuereinheit 20. Wie in 1 veranschaulicht kann der Motorsteuerdatenhalter 51 die Motorsteuerdaten jeder Welle halten. Die Motorsteuerdaten jeder Welle werden in einem Haltebereich jeder Welle dupliziert. Die Motorsteuerdatenübertragungsvorrichtung 43 wird durch die DMAC 13 und die CPU 12 verkörpert.
Oben erwähnte Funktionalitäten sind ähnlich jener der herkömmlichen numerischen Steuervorrichtung 100. Die Hauptsteuereinheit 10 der Offenbarung weist ferner eine Wiederholungsmusterbestimmungsvorrichtung 45, einen Wiederholungsmustergenerator 46, eine Musterdatenübertragungsvorrichtung 47 und eine Musterbenachrichtigungsvorrichtung 44 auf.
Die Wiederholungsmusterbestimmungsvorrichtung 45 bestimmt, ob ein Wiederholungsmuster in den Motorsteuerdaten vorhanden ist oder nicht. Das Wiederholungsmuster wird aus einer Kombination einer Vielzahl an Elementen erstellt. Im Fall von 2B bildet eine Kombination der drei Elemente P_xa, P_xb, und P_zc das Wiederholungsmuster.
Der Wiederholungsmustergenerator 46 wandelt das detektierte Wiederholungsmusterelement von einem Einheitssystem einer physischen Länge, wie zum Beispiel Meter oder Zoll, in eine Motorbefehlseinheit mit einem elektrischen Impuls um.
Die Musterdatenübertragungsvorrichtung 47 erhält Musterdaten von dem Wiederholungsmustergenerator 46, um die Musterdaten zu jedem Steuerzyklus von der Hauptsteuereinheit 10 an einen Speicher in der Motorsteuereinheit 20 zu übertragen. Die Musterdatenübertragungsvorrichtung 47 identifiziert Wiederholungsmusterdaten zum Beispiel durch Verwenden einer Adresse der Wiederholungsmusterdaten oder dergleichen. Das heißt, die Musterdatenübertragungsvorrichtung erkennt, welche Adresse des Wiederholungsmusterhalters 52 die Wiederholungsmusterdaten für welches Muster auf welcher Achse hält.
Die Musterbenachrichtigungsvorrichtung 44 überträgt Identifizierungsinformationen des Wiederholungsmusters und Informationen über die Anzahl an Wiederholungen an die Motorsteuereinheit 20. Die Motorsteuereinheit 20 dupliziert ein Wiederholungsmuster an das Register für die entsprechende Welle auf der Basis der Anzahl an Wiederholungen und dem Wiederholungsmuster, die von der Musterbenachrichtigungsvorrichtung 44 erhalten werden, und erzeugt Motorsteuerdaten.
Als nächstes wird eine Auslegung der Motorsteuereinheit 20 beschrieben. Die Motorsteuereinheit 20 weist den Motorsteuerdatenhalter 51, der dazu ausgelegt ist, die Motorsteuerdaten zu halten, einen Wiederholungsmusterhalter 52, der dazu ausgelegt ist, ein Wiederholungsmuster zu halten, einen Musterinformationshalter 53, der dazu ausgelegt ist, Informationen bezüglich eines Wiederholungsmusters zu halten, einen Wiederholungsmusterdatengenerator 54, der dazu ausgelegt ist, Motorsteuerdaten aus einem Wiederholungsmuster zu erzeugen, und eine Motorsteuervorrichtung 55, die dazu ausgelegt ist, einen Hilfsmotor unter Verwendung der Motorsteuerdaten, die in dem Motorsteuerdatenhalter 51 gehalten werden, zu steuern, auf.
Der Motorsteuerdatenhalter 51, der Wiederholungsmusterhalter 52 und der Musterinformationshalter 53 sind zum Beispiel als ein Shared Memory mit der Hauptsteuereinheit 10 ausgelegt. Es besteht eine Entsprechung zwischen Adressen des Shared Memory der Hauptsteuereinheit 10 und der Motorsteuereinheit 20. Die Hauptsteuereinheit 10 und die Motorsteuereinheit 20 erkennen gegenseitig, welche Daten in welchem Bereich für die andere Einheit in dem Speicher gehalten werden. Das heißt, die Adressen des Shared Memory fungieren als Datenidentifizierungsinformationen.
Der Motorsteuerdatenhalter 51 hält die Motorsteuerdaten, die durch die Motorsteuervorrichtung 55 zum Steuern des Hilfsverstärkers 31 verwendet werden. Wie in 1 veranschaulicht werden die Motorsteuerdaten für jede Welle in der Industriemaschine gehalten. Die Motorsteuervorrichtung 55 gibt ein Steuersignal an den Hilfsverstärker 31 basierend auf den Motorsteuerdaten, die in dem Motorsteuerdatenhalter 51 gehalten werden, aus.
Der Wiederholungsmusterhalter 52 hält das Wiederholungsmuster, das durch den Wiederholungsmustergenerator 46 erzeugt wird.
Der Musterinformationshalter 53 hält Daten bezüglich Wiederholung, wie zum Beispiel die Identifizierungsinformationen des Wiederholungsmusters, die Anzahl an Wiederholungen und Identifizierungsinformationen einer Welle, die Wiederholung durchführt, die von der Musterbenachrichtigungsvorrichtung 44 übertragen werden.
Der Wiederholungsmustergenerator 46 erhält das Wiederholungsmuster von dem Wiederholungsmusterhalter 52 basierend auf den Informationen, die in dem Musterinformationshalter 53 gehalten werden, um das Wiederholungsmuster in einen Speicherbereich der entsprechenden Welle in dem Motorsteuerdatenhalter 51 zu schreiben.
Die Motorsteuervorrichtung 55 liest die Motorsteuerdaten gemäß einem Steuerzyklus und gibt die gelesenen Motorsteuerdaten an den Hilfsverstärker 31 für jeden Motor aus. Der Hilfsverstärker 31 steuert die Drehzahl und das Drehmoment des Motors gemäß den Motorsteuerdaten.
Wie oben beschrieben werden in der numerischen Steuervorrichtung 100 der Offenbarung statt Übertragen aller Stücke der Motorsteuerdaten jeder Welle einzeln, wenn die Motorsteuerdaten ein bestimmtes Muster wiederholen, Informationen über das Wiederholungsmuster und die Anzahl an Wiederholungen übertragen, um die Menge an Daten, die an die Motorsteuereinheit übertragen werden müssen, zu reduzieren.
Wenn die Menge an Übertragungsdaten abnimmt, nimmt die Übertragungslast des seriellen Busses ab, wodurch Übertragungsverzögerung vermieden wird. Zusätzlich wird eine Auslastung der Hardwareressourcen, wie zum Beispiel der CPU und der DMAC, reduziert. Somit ist es möglich, die Menge an erzeugter Wärme zu reduzieren.
[Zweite Offenbarung] Als nächstes wird eine zweite Offenbarung beschrieben.
4 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung 100 in der zweiten Offenbarung, die eine Bewegungsbefehlsbestimmungsvorrichtung 48 aufweist, die dazu ausgelegt ist, als die Wiederholungsmusterbestimmungsvorrichtung 45, die in 3 veranschaulicht ist, zu dienen.
Die Bewegungsbefehlsbestimmungsvorrichtung 48 detektiert, ob ein Wiederholungsmuster vorhanden ist oder nicht, basierend auf einem Befehl eines Programms. Zum Beispiel bestimmt die Bewegungsbefehlsbestimmungsvorrichtung 48, da das Wiederholungsmuster bei linearer Bewegung erzeugt wird, wenn Befehle wie G01 (Schneidvorschubbefehl), G00 (Eilgangbefehl) und G53 (Maschinenkoordinierungsbefehl) in dem Programm beschrieben sind, dass das Wiederholungsmuster erzeugt wurde.
Die numerische Steuervorrichtung 100 beginnt einen iterativen Prozess basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Bewegungsbefehlsbestimmungsvorrichtung 48. Es ist anzumerken, dass die Erkennung des Wiederholungsmusters unter Verwendung des Programms ein Beispiel ist. Das Vorhandensein oder Fehlen des Wiederholungsmusters kann unter Verwendung eines anderen Verfahrens detektiert werden.
Ein Datenübertragungsverfahren in der zweiten Offenbarung wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Bei der zweiten Offenbarung wird das Vorhandensein oder Fehlen des Wiederholungsmusters von einem Befehl, der in einem Programm beschrieben wird, bestimmt. Nach Bestimmung, dass das Wiederholungsmuster vorhanden ist, wird das Datenübertragungsverfahren der Offenbarung gestartet. Hinsichtlich des Datenübertragungsverfahrens führen die erste Offenbarung und die zweite Offenbarung das ähnliche Verarbeiten durch.
Zuerst erhält die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 ein Bearbeitungsprogramm von einem nichtflüchtigen Speicher, nicht gezeigt, (Schritt S1). Als nächstes analysiert die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 das Bearbeitungsprogramm für jeden Block (eine Leitung) (Schritt S2). Die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 berechnet die Bewegungsmenge jeder Achse pro Block (Schritt S3).
Die Bewegungsbefehlsbestimmungsvorrichtung 48 bestimmt, ob Code G, der in dem Programm beschrieben wird, Code G des Wiederholungsmusters ist oder nicht. Hier, wenn der Code G nicht Code G in dem Wiederholungsmuster ist (Schritt S4; NEIN), wird die Bewegungsmenge jeder Achse pro Steuerzyklus berechnet (Schritt S5), eine Einheit in Metern oder Zoll wird in die Motorbefehlseinheit umgewandelt (Schritt S6). Darüber hinaus werden die Motorsteuerdaten, die mindestens einen Drehmomentbefehl, einen aktuellen Zyklus und einen Steuermodus (Schneidmodus/Positionierungsmodus) umfassen, erzeugt (Schritt S7).
Die Motorsteuerdatenübertragungsvorrichtung 43 überträgt die Motorsteuerdaten für jeden Steuerzyklus an den Motorsteuerdatenhalter 51. Die Motorsteuervorrichtung 55 erhält die Motorsteuerdaten von dem Motorsteuerdatenhalter 51, um den Hilfsverstärker 31 zu steuern (Schritt S8).
In Schritt S4, wenn der Code G der Code G in dem Wiederholungsmuster ist (Schritt S4; JA), berechnet der Wiederholungsmustergenerator 46 die Bewegungsmenge eines Elements, das in dem Wiederholungsmuster enthalten ist, für jeden Steuerzyklus, Daten, die mindestens einen Drehmomentbefehl, einen aktuellen Zyklus und/oder einen Steuermodus (Schneidmodus/Positionierungsmodus) umfassen, und die Anzahl an Wiederholungen (Schritt S9), wandelt die Einheit in Meter oder Zoll der Bewegungsmenge in die Motorbefehlseinheit um (Schritt S10) und erzeugt Wiederholungsmusterdaten (Schritt S11).
Die Musterdatenübertragungsvorrichtung 47 überträgt das Wiederholungsmuster an den Wiederholungsmusterhalter 52 (Schritt S12). Die Musterbenachrichtigungsvorrichtung 44 überträgt Informationen bezüglich Wiederholung, wie zum Beispiel das Wiederholungsmuster, das verwendet werden soll, die Anzahl an Wiederholungen und eine Achse, an den Musterinformationshalter 53 (Schritt S13).
Der Musterdatengenerator 54 erhält Informationen bezüglich Wiederholung von dem Musterinformationshalter 53 und schreibt ein Wiederholungsmuster eine vorbestimmte Anzahl an Malen in den Motorsteuerdatenhalter 51 für die entsprechende Welle (Schritt S14). Die Motorsteuervorrichtung 55 erhält die Motorsteuerdaten von dem Motorsteuerdatenhalter 51 und steuert den Hilfsverstärker 31 (Schritt S8).
[Spezifisches Beispiel der Offenbarung] Es wird ein Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 100 mit Bezug auf ein Beispiel, wenn das Werkzeug durch einen Zwei-Achsen-Befehl der X- und Z-Achse linear bewegt wird, beschrieben. Wenn Block „G01 UΔx WΔz Ef“ in einem Bearbeitungsprogramm beschrieben ist, wird das Werkzeug mit einer Geschwindigkeit f von Punkt A zu Punkt B bewegt, wie in 6 veranschaulicht. Die Bewegungsmenge des Werkzeugs in einer X-Achsrichtung beträgt Δx und die Bewegungsmenge davon in der Z-Achsrichtung beträgt Δz.
In diesem Fall berechnet die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 die Anzahl an Datenübertragungen K (Male) durch die folgende Gleichung basierend auf einem Bewegungsvektor AB von Punkt A zu Punkt B (die Bewegungsmenge jeder Achse), einer Vorschubrate f und einem Steuerzyklus (Übertragungszyklus) T. $K = \frac{A B}{f \times T}$
Als nächstes berechnet die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 die Bewegungsmenge jeder Achse für jeden Steuerzyklus der Motorsteuerdaten aus der folgenden Gleichung. $Bewegungsmenge der X - Achse fur jeden Steuerzyklus : Δ X_{t} = \frac{Δ x}{K}$
$Bewegungsmenge der Z - Achse f \ddot{u} r jeden Steuerzyklus : Δ Z_{t} = \frac{Δ z}{K}$
Die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 wandelt die Bewegungsmenge jeder Achse für jeden Steuerzyklus in eine Ganzzahl in der Einheit eines Mindestbewegungsbefehls um und führt derart Anpassung durch, dass ein Bewegungsbefehl für jeden Übertragungszyklus ein Mittelwert wird. Als ein Resultat bewegt sich jede Welle problemlos. Insbesondere wenn die Bewegungsmenge Δx in der X-Achsrichtung durch die Anzahl an Übertragungen K dividiert wird, kann die Bewegungsmenge unteilbar sein und es wird ein Rest erzeugt. Der Rest wird derart angepasst, um gleichmäßig bezüglich der Anzahl an Übertragungen K verteilt zu werden. Durch Spalten des Rests wird ein Wiederholungsmuster erhalten, bei dem der Rest mit regelmäßigem Intervall angepasst wird.
Die Anzahl an Wiederholungen kann durch „K/Anzahl an Elementen des Wiederholungsmusters“ berechnet werden. Zum Beispiel, wenn sich die Bewegungsmenge jeder Achse für jeden Steuerzyklus wie in 7 veranschaulicht verändert, wiederholt sich die Bewegungsmenge der X-Achse für jeden Steuerzyklus „ΔXta → ΔXtb“ K/2-Mal und die Bewegungsmenge der Z-Achse wiederholt sich für jeden Steuerzyklus „ΔZta → ΔZta → ΔZta → ΔZtb“ K/4-Mal.
Als nächstes multipliziert der Motorsteuerdatengenerator 42 die Bewegungsmenge jeder Achse, die durch die Bearbeitungsprogrammanalysevorrichtung 41 erzeugt wird, mit einem Koeffizient (Befehlskoeffizient oder Feedbackkoeffizient), um die Einheit in Zoll oder Meter in die Motorbefehlseinheit umzuwandeln. Daten, die durch Hinzufügen mindestens des Drehmoments, des aktuellen Zyklus und/oder des Steuermodus (Schneidmodus/Positionierungsmodus) dazu erhalten werden, entsprechen den Motorsteuerdaten. Gleichungen für Einheitsumwandlung lauten wie folgt. Hier bezeichnet C einen Befehlskoeffizient und 1/D bezeichnet einen Feedbackkoeffizient. $X - Achse - Motorsteuerdaten : X_{p} = Δ X_{t} \times \frac{C}{D}$
$Z - Achse - Motorsteuerdaten : Z_{p} = Δ Z_{t} \times \frac{C}{D}$
Es ist anzumerken, dass es, wenn normale Motorsteuerdaten erzeugt werden, notwendig ist, Einheitsumwandlungsvorgänge für alle Daten durchzuführen. In dem Fall, bei dem das Wiederholungsmuster verwendet wird, wenn das Wiederholungsmuster einmal umgewandelt wird, ist es jedoch nicht notwendig, einen Einheitsumwandlungsvorgang für die anderen Daten durchzuführen. Der Wiederholungsmustergenerator 46 führt einen Einheitsumwandlungsvorgang nur einmal für das Wiederholungsmuster, das eine Vielzahl von Malen wiederholt wird, durch.
Die folgenden Gleichungen veranschaulichen Beispiele, bei denen eine Einheitsumwandlung für die Elemente (Xa, Xb), die in einem X-Achsen-Wiederholungsmuster enthalten sind, durchgeführt wird und eine andere Einheitsumwandlung für die Elemente (Za, Zb), die in einem Z-Achsen-Wiederholungsmuster enthalten sind, durchgeführt wird, um die Anzahl an Wiederholungen zu berechnen.
[Gleichung 4]
X-Achsen-Motorsteuerdaten: $X_{p a} = Δ X_{p a} \times \frac{C}{D}, X_{p b} = Δ X_{p b} \times \frac{C}{D}$
X-Achsen-Wiederholungsmuster: K/2-Mal
Z-Achsen-Motorsteuerdaten: $Z_{p a} = Δ Z_{p a} \times \frac{C}{D}, Z_{p b} = Δ Z_{p b} \times \frac{C}{D}$
X-Achsen-Wiederholungsmuster: K/4-Mal
Die Motorsteuerdatenübertragungsvorrichtung 43 überträgt die Motorsteuerdaten von der Hauptsteuereinheit 10 an die Motorsteuereinheit 20 zu jedem Steuerzyklus T. Wenn die Motorsteuerdaten, die übertragen werden sollen, normale Motorsteuerdaten sind, werden alle Motorsteuerdaten, die durch den Motorsteuerdatengenerator 42 erzeugt werden, zu jedem Steuerzyklus an den Motorsteuerdatenhalter 51 übertragen. Im Gegensatz dazu, wenn die Motorsteuerdaten, die übertragen werden sollen, ein Wiederholungsmuster sind, werden die Motorsteuerdaten, die durch den Motorsteuerdatengenerator 42 erzeugt werden, mindestens einmal an den Motorsteuerdatenhalter 51 übertragen. Danach wird das Wiederholungsmuster jedoch dupliziert.
Das Wiederholungsmuster, das eine Basis für die Duplikation ist, wird durch die Musterdatenübertragungsvorrichtung 47 an den Wiederholungsmusterhalter 52 übertragen.
Der Musterdatengenerator 54 in der Motorsteuereinheit 20 liest die Wiederholungsdaten, die in dem Wiederholungsdatenhalter 52 gespeichert sind, und dupliziert die gelesenen Wiederholungsdaten in dem Motorsteuerdatenhalter 51 eine vorbestimmte Anzahl an Malen.
Es ist anzumerken, dass auch wenn das oben angeführte Beispiel einem Wiederholungsmuster des Werkzeugs, das sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, entspricht, es möglich ist, ein Wiederholungsmuster davon in dem Fall von Beschleunigung oder Entschleunigung zu erzeugen. In diesem Fall wird ein inkrementelles Muster oder ein dekrementelles Muster gemäß Beschleunigung bzw. Entschleunigung erzeugt und dann wird ein Referenzwiederholungsmuster hinzugefügt.
[Dritte Offenbarung]
8 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung 100 in einer dritten Offenbarung. Die numerische Steuervorrichtung 100 aus 8 ist mit einer Speichervorrichtung 49 für übertragene Muster in einer Hauptsteuereinheit 10 versehen. Die Musterdatenübertragungseinheit 47 verifiziert, ob ein Wiederholungsmuster, das übertragen werden soll, übertragen wurde oder nicht, und überträgt nur andere Daten, wie zum Beispiel die Anzahl an Wiederholungen, wenn das Wiederholungsmuster übertragen wurde. In der dritten Offenbarung kann die Datenübertragungsmenge durch Reduzieren der Anzahl an Malen, die das Wiederholungsmuster übertragen wird, weiter reduziert werden.
Auch wenn eine Ausführungsform oben beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht nur auf die oben angeführte Offenbarung beschränkt und kann durch Vornehmen angemessener Änderungen in verschiedenen Ausführungsformen implementiert werden.
Bezugszeichenliste

100: NUMERISCHE STEUERVORRICHTUNG
10: HAUPTSTEUEREINHEIT
11: MOTORSTEUERDATENHALTER
12: CPU
13: DMAC
20: MOTORSTEUEREINHEIT
21: MOTORSTEUERDATENHALTER
22: CPU
23: DMAC
31: HILFSVERSTÄRKER
41: BEARBEITUNGSPROGRAMMANALYSEVORRICHTUNG
42: MOTORSTEUERDATENGENERATOR
43: MOTORSTEUERDATENÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG
44: MUSTERBENACHRICHTIGUNGSVORRICHTUNG
45: WIEDERHOLUNGSMUSTERBESTIMMUNGSVORRICHTUNG
46: WIEDERHOLUNGSMUSTERGENERATOR
47: MUSTERDATENÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG
48: BEWEGUNGSBEFEHLSBESTIMMUNGSVORRICHTUNG
49: SPEICHERVORRICHTUNG FÜR ÜBERTRAGENE MUSTER
51: MOTORSTEUERDATENHALTER
52: WIEDERHOLUNGSMUSTERHALTER
53: MUSTERINFORMATIONSHALTER
54: MUSTERDATENGENERATOR
55: MOTORSTEUERVORRICHTUNG

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 9835296 [0008]

Claims

Steuervorrichtung zum Erzeugen von Motorsteuerdaten einer Industriemaschine und Steuern von Antrieben in der Industriemaschine gemäß den Motorsteuerdaten, wobei die Steuervorrichtung Folgendes aufweist: einen Steuerdatenhalter, der dazu ausgelegt ist, die Motorsteuerdaten der Antriebe für jeden Antrieb in der Industriemaschine zu halten; eine Steuermengenberechnungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Steuermenge der Antriebe für jeden Steuerzyklus zu erhalten; einen Steuerdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, die Steuermenge für jeden Steuerzyklus in Motorsteuerdaten umfassend einen Befehlsimpuls und Daten, die mindestens einen Drehmomentbefehl und/oder einen Steuermodus eines aktuellen Zyklus enthalten, umzuwandeln; eine Wiederholungsmusterbestimmungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Vorhandensein oder Fehlen eines Wiederholungsmusters in den Motorsteuerdaten zu bestimmen; einen Wiederholungsmustergenerator, der dazu ausgelegt ist, die Anzahl an Wiederholungen des Wiederholungsmusters zu berechnen; eine Musterdatenübertragungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Wiederholungsmuster an eine Steuereinheit für die Antriebe zu übertragen; eine Musterbenachrichtigungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Informationen bezüglich des Wiederholungsmusters, umfassend die Anzahl an Wiederholungen, an die Steuereinheit für die Antriebe zu übertragen; und einen Musterdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, das Wiederholungsmuster die Anzahl an Wiederholungen zu duplizieren und das duplizierte Wiederholungsmuster für jeden Steuerzyklus in den Steuerdatenhalter zu schreiben.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die Folgendes aufweist: eine Programmanalysevorrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein Programm zu analysieren; und eine Bewegungsbefehlsbestimmungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Vorhandensein oder Fehlen eines Wiederholungsmusters basierend auf einem Befehl, der in dem Programm beschrieben ist, zu detektieren.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei, die Steuervorrichtung, wenn die Bewegungsbefehlsbestimmungsvorrichtung das Vorhandensein oder Fehlen eines Wiederholungsmusters detektiert, Betrieb des Wiederholungsmustergenerators, der Musterdatenübertragungsvorrichtung, der Musterbenachrichtigungsvorrichtung und des Musterdatengenerators startet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die eine Speichervorrichtung für übertragene Musterdaten aufweist, die dazu ausgelegt ist, ein übertragenes Wiederholungsmuster zu speichern, wobei die Musterdatenübertragungsvorrichtung nur ein Wiederholungsmuster, das nicht zuvor übertragen wurde, überträgt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Musterdatenübertragungsvorrichtung das Wiederholungsmuster unter Verwendung eines seriellen Busses überträgt.
Datenübertragungssystem zum Erzeugen von Motorsteuerdaten einer Industriemaschine und Steuern von Antrieben in der Industriemaschine gemäß den Motorsteuerdaten, wobei das Datenübertragungssystem Folgendes aufweist: einen Steuerdatenhalter, der dazu ausgelegt ist, die Motorsteuerdaten der Antriebe für jeden Antrieb in der Industriemaschine zu halten; eine Steuermengenberechnungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Steuermenge der Antriebe für jeden Steuerzyklus zu erhalten; einen Motorsteuerdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, die Steuermenge für jeden Steuerzyklus in Motorsteuerdaten umfassend einen Befehlsimpuls und Daten, die mindestens einen Drehmomentbefehl, einen aktuellen Zyklus und/oder einen Steuermodus enthalten, umzuwandeln; eine Wiederholungsmusterbestimmungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Vorhandensein oder Fehlen eines Wiederholungsmusters in den Motorsteuerdaten zu bestimmen; eine Musterdatenübertragungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Wiederholungsmuster an eine Steuereinheit für die Antriebe zu übertragen; eine Musterbenachrichtigungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Informationen bezüglich des Wiederholungsmusters, umfassend die Anzahl an Wiederholungen, an die Steuereinheit für den Antrieb zu übertragen; und einen Musterdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, das Wiederholungsmuster die Anzahl an Wiederholungen zu duplizieren und das duplizierte Wiederholungsmuster für jeden Steuerzyklus in den Steuerdatenhalter zu schreiben.
Datenübertragungsverfahren zum Übertragen von Daten von einer Hauptsteuereinheit zum Erzeugen von Motorsteuerdaten einer Industriemaschine an eine Steuereinheit zum Steuern von Antrieben in der Industriemaschine basierend auf den Motorsteuerdaten, wobei das Datenübertragungsverfahren Folgendes aufweist: Berechnen einer Steuermenge der Antriebe für jeden Steuerzyklus; Umwandeln einer Steuermenge für jeden Steuerzyklus in Motorsteuerdaten umfassend einen Befehlsimpuls und Daten, die mindestens einen Drehmomentbefehl, einen aktuellen Zyklus und/oder einen Steuermodus enthalten; Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens eines Wiederholungsmusters in den Motorsteuerdaten; Berechnen der Anzahl an Wiederholungen des Wiederholungsmusters; Übertragen des Wiederholungsmusters an die Steuereinheit für die Antriebe; und Duplizieren des Wiederholungsmusters die Anzahl an Wiederholungen, um die Motorsteuerdaten zu erzeugen.