JP2022011864A

JP2022011864A - 数値制御装置、数値制御装置の制御方法、及び工作機械

Info

Publication number: JP2022011864A
Application number: JP2020113256A
Authority: JP
Inventors: 喜浩宮越; Yoshihiro Miyakoshi; 剛司久野; Goji Kuno
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2022-01-17

Abstract

【課題】本発明は、複数の機器と効率よく通信し、且つ高精度に制御ができる数値制御装置、数値制御装置の制御方法、及び工作機械を提供する。
【解決手段】第一系統ＳＹＳ１は、第一通信周期で且つ互いに同期をとって動作する主軸アンプ２０１、Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４が直列に接続する。第二系統ＳＹＳ２は、第一通信周期よりも長い第二通信周期で且つ互いに同期をとって動作するＩＯ基板３０１、ＩＬ基板３０２、ＫＥＹ基板３０３が直列に接続する。ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２とが夫々並列に接続する。ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１を第一通信周期にて制御し、且つ第二系統ＳＹＳ２を第二通信周期にて制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、数値制御装置、数値制御装置の制御方法、及び工作機械に関する。

特許文献１に記載の工作機械はＣＮＣ装置、複数のサーボアンプ等を直列に接続するディジーチェーン方式で接続する。ＣＮＣ装置は、複数のサーボアンプが夫々接続する各サーボモータの位置を読み出す位置読み出し指令の同期信号を、各サーボアンプへ送信する。同期信号はＣＮＣ装置から各サーボアンプまで伝送線路を伝搬する時、伝搬遅延が発生する。ＣＮＣ装置は伝搬遅延を補正する。ＣＮＣ装置は、同一時刻の各サーボモータの位置を検出する。

特開平１０－１３３９４号公報

上記工作機械の同期方法は、ＣＮＣ装置との通信周期が長く、且つ、データ量の多い通信を実行する機器を更にサーボアンプに直列接続した場合、直列接続した機器のデータ通信の時間を確保する為、通信周期を長く設定する必要がある。この場合、工作機械は、直列接続した機器の為に長く設定した通信周期の経過を待つ必要があるので、サーボアンプとの通信周期をより短く設定できないという問題点があった。工作機械は、より短い通信周期での機器との通信を実行できないので、複数の機器と効率よく通信し且つ高精度に機器を制御できないという問題点があった。

本発明の目的は、複数の機器と効率よく通信し、且つ高精度に制御ができる数値制御装置、数値制御装置の制御方法、及び工作機械を提供することである。

請求項１の数値制御装置は、シリアル通信で通信し、且つ、互いに同期をとって動作可能な複数の機器を通信制御する制御部を備えた数値制御装置において、前記制御部は、前記複数の機器のうち、第一通信周期で且つ互いに同期をとって動作する複数の第一機器を直列に接続した第一系統と、前記複数の機器のうち、前記第一通信周期よりも長い第二通信周期で且つ互いに同期をとって動作する複数の第二機器を直列に接続した第二系統とに夫々並列に接続し、前記第一系統を前記第一通信周期にて制御し、且つ前記第二系統を前記第二通信周期にて制御する通信制御部を備えたことを特徴とする。数値制御装置は、第一系統と第二系統とが制御部に対して並列に接続する。数値制御装置は、第一系統を第一通信周期にて制御し、第二系統を第二通信周期にて制御可能である。故に数値制御装置は、通信周期の異なる第一系統と第二系統の複数の機器と効率よく通信できる。数値制御装置は、通信周期の短い複数の第一機器と通信するので、複数の第一機器を高精度に制御できる。

請求項２の数値制御装置は、前記シリアル通信はイーサキャットによる通信でもよい。数値制御装置は、イーサキャットにより、第一系統の機器が互いに同期をとってシリアル通信でき、且つ第二系統の機器が互いに同期をとってシリアル通信できる。

請求項３の数値制御装置では、前記通信制御部は、前記第一系統との同期制御開始時期と、前記第二系統との同期制御開始時期とを調整する調整制御部を備えてもよい。数値制御装置は、第一系統と第二系統との同期をとる必要がある場合、同期制御開始時期を調整することで高精度に通信できる。

請求項４の数値制御装置では、前記調整制御部は、前記複数の第一機器の何れか一つが発生する信号であり、前記制御部と前記第一系統との同期制御開始時期を示す第一信号を取得する第一取得部と、前記複数の第二機器の何れか一つが発生する信号であり、前記制御部と前記第二系統との同期制御開始時期を示す第二信号を取得する第二取得部と、前記第一取得部が取得した前記第一信号と前記第二取得部が取得した前記第二信号とに基づき、夫々の同期制御開始時期の差分値を取得する差分値取得部と、前記差分値取得部が取得した前記差分値に基づき、前記第二系統との同期制御開始時期が前記第一系統との同期制御開始時期と同期するように、前記第二系統との同期制御開始時期を設定する時期設定部を備えてもよい。数値制御装置は、取得した差分値に基づき第二系統との同期制御開始時期を設定することで、第一系統と第二系統との同期制御開始時期を同期できる。

請求項５の数値制御装置は、前記数値制御装置は、工具を装着した主軸と被削材を相対的に移動することで前記被削材を加工する工作機械の動作を制御するものであって、前記複数の第一機器は、前記被削材の加工に伴い制御する機器であり、前記複数の第二機器は、前記被削材の加工に伴わない機器であってもよい。数値制御装置は、被削材の加工に伴い制御する複数の第一機器と効率よく通信できる。

請求項６の数値制御装置は、前記複数の第一機器は、前記工具を装着した前記主軸を回転駆動する主軸モータを制御する主軸アンプ、及び前記主軸と前記被削材を相対的に位置決めする為の位置決めモータを制御する位置決めアンプを備え、前記複数の第二機器は、前記被削材との接触又は非接触を検出するプローブからの接触情報を含む第一情報を出力する第一基板、前記工作機械の安全性を監視する為の第二情報を出力する第二基板、前記工作機械の操作パネルの操作結果を示す第三情報を出力する第三基板を備えてもよい。数値制御装置は、主軸アンプと位置決めアンプと効率よく通信できる。

請求項７の数値制御装置の制御方法は、シリアル通信で通信し、且つ、互いに同期をとって動作可能な複数の機器を通信制御する制御部を備えた数値制御装置の制御方法において、前記制御部は、前記複数の機器のうち、第一通信周期で且つ互いに同期をとって動作する複数の第一機器を直列に接続した第一系統と、前記複数の機器のうち、前記第一通信周期よりも長い第二通信周期で且つ互いに同期をとって動作する複数の第二機器を直列に接続した第二系統とに夫々並列に接続し、前記第一系統を前記第一通信周期にて制御し、且つ前記第二系統を前記第二通信周期にて制御する通信制御ステップを備えたことを特徴とする。数値制御装置は上記ステップを実行することにより、請求項１に記載の数値制御装置と同じ効果を得ることができる。

請求項８の工作機械は、工具を装着した主軸と被削材を相対的に移動することで前記被削材を加工する工作機械において、請求項１～６の何れか一つに記載の数値制御装置を備えたことを特徴とする。工作機械は、上記数値制御装置と同じ効果を得ることができる。

工作機械１の電気的構成を示すブロック図。同期制御処理の流れ図。ＦＰＧＡ７７が処理する第一信号ＳＹＮＣ０１と第二信号ＳＹＮＣ０２との関係を示す図。第一の方法で同期制御開始時刻を再設定した場合のＣＰＵ３１の負荷を示す図。第二の方法で同期制御開始時刻を再設定した場合のＣＰＵ３１の負荷を示す図。変形例における工作機械１Ａのブロック図。変形例における工作機械１Ｂのブロック図。変形例における工作機械１Ｃのブロック図。

本発明の実施形態を説明する。以下記載するシステムの構成、処理等は、特に特定的な記載がない限り、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明する為に用いられるものである。工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに直交する。

図１、図２を参照し、工作機械１を説明する。工作機械１は、例えばテーブル上面に保持した被削材に対し、Ｚ軸方向に延びる主軸に装着した工具をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動して加工（例えばドリル加工、タップ加工、側面加工等）を行う縦型工作機械である。工作機械１は図示しない主軸機構、主軸移動機構等を備える。工作機械１は、主軸移動機構により、工具を装着した主軸と被削材を相対的に移動することで被削材を加工する。

図１を参照し、工作機械１の電気的構成を説明する。図１に示す如く、工作機械１は数値制御装置２９、第一系統ＳＹＳ１、第二系統ＳＹＳ２、主軸モータ５１、Ｘ軸モータ５２、Ｙ軸モータ５３、Ｚ軸モータ５４等を備える。数値制御装置２９はコントローラ２１を備える。コントローラ２１は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、記憶装置３９等を備える。ＣＰＵ３１は後述の同期制御処理を実行する。ＲＯＭ３２は同期制御処理を行うプログラムを記憶する。ＲＡＭ３３は種々のデータ等を一時的に記憶する。記憶装置３９は、被削材の加工を行う加工プログラム等を記憶する。

ＣＰＵ３１はＦＰＧＡ７７に接続する。ＦＰＧＡ７７は、経路Ｌ１を介して主軸アンプ２０１と接続し、経路Ｌ２を介してＩＯ基板３０１と接続する。ＦＰＧＡ７７は、主軸アンプ２０１、ＩＯ基板３０１が出力する後述の第一信号ＳＹＮＣ０１と第二信号ＳＹＮＣ０２の信号処理を行う。

ＣＰＵ３１は経路Ｌ３を介して第一系統ＳＹＳ１に接続する。第一系統ＳＹＳ１は、主軸アンプ２０１、Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４を備える。第一系統ＳＹＳ１は、主軸アンプ２０１、Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４が直列に接続する。

主軸アンプ２０１、Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４は、被削材の加工に伴い制御する機器である。主軸アンプ２０１、Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４は、制御対象である主軸モータ５１、Ｘ軸モータ５２、Ｙ軸モータ５３、Ｚ軸モータ５４に夫々接続する。主軸アンプ２０１は、工具を装着した主軸を回転駆動する主軸モータ５１を制御する。Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４は、主軸と被削材を相対的に位置決めする為のＸ軸モータ５２、Ｙ軸モータ５３、Ｚ軸モータ５４（以下、総称して「位置決めモータ」ともいう）を制御する。

主軸モータ５１、Ｘ軸モータ５２、Ｙ軸モータ５３、Ｚ軸モータ５４はエンコーダ５１Ａ～５４Ａを備える。エンコーダ５１Ａ～５４Ａは主軸モータ５１、Ｘ軸モータ５２、Ｙ軸モータ５３、Ｚ軸モータ５４等の駆動軸の回転位置等を検出し、検出結果を各アンプ２０１～２０４に夫々出力する。ＣＰＵ３１は各アンプ２０２～２０４によるエンコーダ５２Ａ～５４Ａの回転位置等の検出結果に基づき位置決めモータのＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標値を検出可能である。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の座標値は、例えば主軸の位置情報である。ＣＰＵ３１は、シリアル通信により、主軸アンプ２０１によるエンコーダ５１Ａの回転位置等の検出結果に基づき主軸モータ５１の回転位置を検出可能である。ＣＰＵ３１は、該位置情報等に基づき、各アンプ２０１～２０４を制御して被削材の加工を行う。

ＣＰＵ３１は、経路Ｌ４を介して第二系統ＳＹＳ２に接続する。第二系統ＳＹＳ２は、ＩＯ基板３０１、ＩＬ基板３０２、ＫＥＹ基板３０３等が直列に接続する。第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２とは、ＣＰＵ３１に並列に接続する。

第二系統ＳＹＳ２は、被削材の加工に伴わない機器で構成している。ＩＯ基板３０１は、例えば被削材の形状計測時、被削材との接触又は非接触を検出するプローブ（図示略）からの接触情報を含む第一情報を受信する。ＩＯ基板３０１は、通信指令に応じてプローブからの接触情報を含む第一情報をＣＰＵ３１に出力する。ＩＬ基板３０２は、工作機械１の安全性を監視する為の第二情報を受信し、通信指令に応じてＣＰＵ３１に出力する。第二情報は、例えばドアの開閉を検知するセンサ（図示略）が出力する開閉情報である。第二情報は、例えばインターロック機構のロック状態又はロック解除状態の情報も含む。ＫＥＹ基板３０３は、工作機械１の操作パネル（図示略）の操作結果を示す第三情報を受信し、通信指令に応じて第三情報をＣＰＵ３１に出力する。

ＣＰＵ３１は、イーサキャット（ＥｔｈｅｒＣＡＴ：ＥｔｈｅｒｆｏｒＣｏｎｔｒｏｌＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（登録商標）により、第一系統ＳＹＳ１及び第二系統ＳＹＳ２と夫々シリアル通信する。ＣＰＵ３１はホストとして機能し、第一系統ＳＹＳ１、第二系統ＳＹＳ２の機器を夫々スレーブ群として通信制御する。

図２を参照し、同期制御処理を説明する。工作機械１の電源投入時、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶したプログラムを読み出し、同期制御処理を実行する。同期制御処理を実行すると、ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１のスレーブ群の時刻を初期化する（Ｓ１）。ＣＰＵ３１は、第二系統ＳＹＳ２のスレーブ群の時刻を初期化する（Ｓ３）。

ＣＰＵ３１は、イーサキャットのＤＣ機能を用いて、第一系統ＳＹＳ１のスレーブ群の時刻同期を実施する（Ｓ５）。ＤＣ機能とは、マスタが専用の指令を夫々のスレーブに送信し、送信した指令に対する夫々のスレーブの応答結果から機器間の通信遅延情報を取得し、取得した通信遅延情報に基づいて夫々のスレーブの時計を補正することで、夫々のスレーブの時計を同期することをいう。第一系統ＳＹＳ１の機器は、ＤＣ機能により、第一通信周期で且つ互いに同期をとって動作可能である。例えば、第一通信周期は１ｍｓｅｃ毎である。ＣＰＵ３１は、主軸アンプ２０１、Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４について同期するので、被削材の加工に伴う第一系統ＳＹＳ１が同期して通信できる。

ＣＰＵ３１は、イーサキャットのＤＣ機能を用いて、第二系統ＳＹＳ２のスレーブ群の時刻同期を実施する（Ｓ７）。第二系統ＳＹＳ２の機器は、ＤＣ機能により、第一通信周期よりも長い第二通信周期で且つ互いに同期をとって動作可能である。例えば、第二通信周期は４ｍｓｅｃ毎であり、通信データ量は第一系統ＳＹＳ１よりも多い。ＣＰＵ３１は、ＩＯ基板３０１、ＩＬ基板３０２、ＫＥＹ基板３０３について同期するので、被削材の加工に伴わない第二系統ＳＹＳ２が同期して通信できる。

ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１のスレーブ群の同期制御を開始する（Ｓ９）。ＣＰＵ３１は第二系統ＳＹＳ２のスレーブ群の同期制御を開始する（Ｓ１１）。Ｓ９、Ｓ１１の処理では、ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２に対して同期制御開始指令を出力するものとする。

ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１との同期制御開始時期を示す第一信号ＳＹＮＣ０１（図３参照）を取得する（Ｓ１３）。第一信号ＳＹＮＣ０１は、ＣＰＵ３１が第一系統ＳＹＳ１に同期制御開始指令を出力した時に、第一系統ＳＹＳ１の最初のスレーブである主軸アンプ２０１が発生する信号である。エッジ時刻ｔ１は、第一信号ＳＹＮＣ０１が立ち上がる時刻であり、第一系統ＳＹＳ１との同期制御開始時期を示す。この時、主軸アンプ２０１は、ＦＰＧＡ７７に対して第一信号ＳＹＮＣ０１を出力する。

ＣＰＵ３１は、第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期を示す第二信号ＳＹＮＣ０２（図３参照）を取得する（Ｓ１５）。第二信号ＳＹＮＣ０２は、ＣＰＵ３１が第二系統ＳＹＳ２に同期制御開始指令を出力した時に、第二系統ＳＹＳ２の最初のスレーブであるＩＯ基板３０１が発生する信号である。エッジ時刻ｔ２は、第二信号ＳＹＮＣ０２が立ち上がる時刻であり、第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期を示す。ＩＯ基板３０１は、ＦＰＧＡ７７に対しても第二信号ＳＹＮＣ０２を出力する。

ＣＰＵ３１は、取得した第一信号ＳＹＮＣ０１と第二信号ＳＹＮＣ０２とに基づき、夫々の同期制御開始時期の差分値ＳＢ１（図３参照）を取得する（Ｓ１７）。差分値ＳＢ１は、ＦＰＧＡ７７が演算する値であり、第一信号ＳＹＮＣ０１のエッジ時刻ｔ１と第二信号ＳＹＮＣ０２のエッジ時刻ｔ２との差分である。ＣＰＵ３１は、ＦＰＧＡ７７が出力する差分値ＳＢ１を取得する。

ＣＰＵ３１は、差分値ＳＢ１だけ同期制御がずれた状態であるので、第二系統ＳＹＳ２のスレーブ群の同期制御を停止する（Ｓ１９）。ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２との同期を行う為に第二系統ＳＹＳ２のスレーブ群の第二信号ＳＹＮＣ０２の発生時刻を再設定する（Ｓ２１）。

同期制御開始時期の再設定方法を説明する。本実施形態は２つの方法を説明する。第一の方法は同期制御開始時期を一致する方法である。ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２の夫々の同期制御開始時期について、第二信号ＳＹＮＣ０２の立ち上がり時刻を差分値ＳＢ１が０となるように再設定する。第二信号ＳＹＮＣ０２の立ち上がり時刻から差分値ＳＢ１を減算した時刻をＣＰＵ３１は再設定する。ＣＰＵ３１は、再設定した同期制御開始時期に基づき、第二系統ＳＹＳ２のスレーブ群の同期制御を開始する（Ｓ２３）。ＣＰＵ３１は、処理を終了する。

図４に示すように、ＣＰＵ３１は１ｍｓｅｃの周期、つまり時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５毎にシリアル通信を実行して、第一系統ＳＹＳ１を制御する。ＣＰＵ３１は、時刻ｔ１、ｔ５で第二系統ＳＹＳ２を制御する。ＣＰＵ３１は、時刻ｔ１、ｔ５の４ｍｓｅｃ毎に、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２とのデータを同時期に生成する。その際、差分値ＳＢ１が０となるように第二信号ＳＹＮＣ０２を設定しているので、系統間の時刻ずれを補正する必要がなく平易に生成可能となる。

第二の方法について説明する。第二の方法は差分値ＳＢ１を規定値に合わせる方法である。ＣＰＵ３１は、第二信号ＳＹＮＣ０２の立ち上がり時刻が予め定めた規定値の分だけずれた状態となるように、第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期を再設定する。規定値は、例えば５００μｓｅｃである。ＣＰＵ３１は、再設定した同期制御開始時期に基づき、第二系統ＳＹＳ２のスレーブ群の同期制御を開始する（Ｓ２３）。

図５に示すように、ＣＰＵ３１は、差分値ＳＢ１を規定値の５００μｓｅｃに合わせている。つまり、第二系統ＳＹＳ２の同期制御開始時期は、第一系統ＳＹＳ１の同期制御開始時期から５００μｓｅｃ遅れている。

ＣＰＵ３１は、例えば１ｍｓｅｃの周期、つまり時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５毎にシリアル通信を実行して、第一系統ＳＹＳ１を制御する。ＣＰＵ３１は、４ｍｓｅｃ毎の周期、つまり時刻ｔ１'、ｔ４'毎にシリアル通信を実行して、第二系統ＳＹＳ２を制御する。故に、第二の方法は、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２のデータを同時期に生成することがないので、ＣＰＵ３１の負荷を低減できる。

ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２とを同期して制御できる。例えばＣＰＵ３１は、プローブを利用した被削材の形状計測を行う場合にも、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２との同期制御を高精度に行うことができる。この場合、ＣＰＵ３１は、各アンプ２０１～２０４からの位置情報と、プローブからの接触情報である第一情報を同期して取得できるので、被削材の形状計測を高精度に実行できる。

以上説明したように、第一系統ＳＹＳ１は、第一通信周期で且つ互いに同期をとって動作する主軸アンプ２０１、Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４を直列に接続する。第二系統ＳＹＳ２は、第一通信周期よりも長い第二通信周期で且つ互いに同期をとって動作するＩＯ基板３０１、ＩＬ基板３０２、ＫＥＹ基板３０３等の機器を直列に接続する。ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１と、第二系統ＳＹＳ２とに夫々並列に接続する。ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１を第一通信周期で制御し、第二系統ＳＹＳ２を第二通信周期で制御する。故に、ＣＰＵ３１は、通信周期の異なる第一系統ＳＹＳ１の機器と第二系統ＳＹＳ２の機器と効率よく通信し、且つ高精度に制御できる。ＣＰＵ３１は、通信周期の遅い第二系統ＳＹＳ２とは別に第一系統ＳＹＳ１と通信可能となるので、第一系統ＳＹＳ１を高精度に制御できる。ＣＰＵ３１は、第二系統ＳＹＳ２の機器のように通信周期が遅い機器を第一系統ＳＹＳ１に直列接続した場合に比べて、第一系統ＳＹＳ１との通信周期をより短く設定できる。故に、ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１と高速で通信可能となるので、第一系統ＳＹＳ１を高精度に制御できる。

シリアル通信はイーサキャットによる通信である。ＣＰＵ３１は、イーサキャットにより第一系統ＳＹＳ１の機器が互いに同期をとってシリアル通信でき、且つイーサキャットにより第二系統ＳＹＳ２の機器が互いに同期をとってシリアル通信できる。

ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１との同期制御開始時期と、第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期とを調整する。ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２との同期をとる必要がある場合に高精度に通信できる。

ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１との同期制御開始時期を示す第一信号ＳＹＮＣ０１を取得する。第一信号ＳＹＮＣ０１は、第一系統ＳＹＳ１の主軸アンプ２０１が発生する信号である。ＣＰＵ３１は、第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期を示す第一信号ＳＹＮＣ０１を取得する。ＣＰＵ３１は、第二系統ＳＹＳ２のＩＯ基板３０１が発生する信号である。ＣＰＵ３１は、取得した第一信号ＳＹＮＣ０１と取得した第二信号ＳＹＮＣ０２とに基づき、夫々の同期制御開始時期の差分値ＳＢ１を取得する。ＣＰＵ３１は、取得した差分値ＳＢ１に基づき、第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期が第一系統ＳＹＳ１との同期制御開始時期と同期するように、第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期を設定する。ＣＰＵ３１は、取得した差分値ＳＢ１に基づき第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期を設定することで、第一系統ＳＹＳ１と第二系統ＳＹＳ２との同期制御開始時期を同期できる。

ＣＰＵ３１は、工具を装着した主軸と被削材を相対的に移動することで被削材を加工する機械の動作を制御する。第一系統ＳＹＳ１の機器は、被削材の加工に伴い制御する機器である。第二系統ＳＹＳ２の機器は、被削材の加工に伴わない機器である。ＣＰＵ３１は、被削材の加工に伴い制御する第一系統ＳＹＳ１との通信を効率よく実行できる。

第一系統ＳＹＳ１の主軸アンプ２０１は、工具を装着した主軸を回転駆動する主軸モータ５１を制御する。第一系統ＳＹＳ１のＸ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４は、主軸と被削材を相対的に位置決めする為の位置決めモータを制御する。第二系統ＳＹＳ２のＩＯ基板３０１は、被削材との接触又は非接触を検出するプローブからの接触情報を含む第一情報を出力する。ＩＬ基板３０２は、工作機械１の安全性を監視する為の第二情報を出力する。ＫＥＹ基板３０３は、工作機械１の操作パネルの操作結果を示す第三情報を出力する。故に、ＣＰＵ３１は、主軸アンプ２０１とＸ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４との通信を効率よく実行でき、且つ各アンプを高精度に制御できる。

本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能である。上記実施形態の工作機械１は、主軸がＺ軸方向に延びる縦型工作機械であるが、本発明は主軸が水平方向に延びる横型工作機械にも適用できる。上記実施形態の工作機械１は、主軸が被削材に対して相対的に移動したがこれに限らない。工作機械１は、例えば被削材を固定したテーブルが移動するものであってもよい。

図６に示すように、変形例の工作機械１Ａは、ＦＰＧＡ７７の代わりにＡＳＩＣ７８を実装してもよい。ＡＳＩＣ７８は、ＦＰＧＡ７７が実行した処理を実行し、ＦＰＧＡ７７と同様に差分値ＳＢ１を演算する。図７に示す変形例の工作機械１Ｂは、ＦＰＧＡ７７内部にＣＰＵ３１Ａを実装してもよい。ＣＰＵ３１Ａは、ＣＰＵ３１が実行する処理を実行する。この場合、ＦＰＧＡ７７内部の演算部７７Ａは差分値ＳＢ１を演算する。

図８に示すように、変形例の工作機械１Ｃは、ＦＰＧＡ７７内部に仮想スレーブＳＬ１、ＳＬ２を実装してもよい。仮想スレーブＳＬ１は、ＣＰＵ３１と主軸アンプ２０１に接続し、第一系統ＳＹＳ１の最初のスレーブとして機能する。仮想スレーブＳＬ１は、ＣＰＵ３１の同期制御開始指令を受信すると、第一信号ＳＹＮＣ０１を発生する。仮想スレーブＳＬ２は、ＣＰＵ３１とＩＯ基板３０１に接続し、第二系統ＳＹＳ２の最初のスレーブとして機能する。仮想スレーブＳＬ２は、ＣＰＵ３１の同期制御開始指令を受信すると、第二信号ＳＹＮＣ０２を発生する。ＦＰＧＡ７７の演算部７７Ａは、発生した第一信号ＳＹＮＣ０１と第二信号ＳＹＮＣ０２に基づき差分値ＳＢ１を演算する。数値制御装置２９は、仮想スレーブＳＬ１、ＳＬ２をＦＰＧＡ７７内部に設けることで、上記実施形態に比べて通信経路を短く設定できる。従って、数値制御装置２９は、通信経路長に起因した信号の伝搬誤差等が小さくなる。故に、数値制御装置２９は、演算部７７Ａが演算する差分値ＳＢ１を高精度に演算できる。

ＣＰＵ３１は、第一系統ＳＹＳ１、第二系統ＳＹＳ２との同期制御を実行したが、これに限らず３以上の系統において同期制御を実行してよい。第一系統ＳＹＳ１の構成は上記実施形態に限らず、被削材を加工に伴う機器を更に備えてもよい。第二系統ＳＹＳ２の構成は上記実施形態に限らず、被削材の加工に伴わない機器を更に備えてもよい。

以上説明にて、数値制御装置２９は本発明の制御部の一例である。主軸アンプ２０１、Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４は複数の第一機器の一例である。ＩＯ基板３０１、ＩＬ基板３０２、ＫＥＹ基板３０３は複数の第二機器の一例である。Ｘ軸アンプ２０２、Ｙ軸アンプ２０３、Ｚ軸アンプ２０４は位置決めアンプの一例である。ＩＯ基板３０１は第一基板の一例である。ＩＬ基板３０２は第二基板の一例である。ＫＥＹ基板３０３は第三基板の一例である。

Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ２３の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の通信制御部の一例である。Ｓ１３の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第一取得部の一例である。Ｓ１５の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第二取得部の一例である。Ｓ２１の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の調整制御部の一例である。Ｓ１７の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の差分値取得部の一例である。Ｓ２１の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の時期設定部の一例である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ工作機械
２９数値制御装置
３１、３１ＡＣＰＵ
３２ＲＯＭ
３３ＲＡＭ
７７ＦＰＧＡ
７８ＡＳＩＣ
２０１主軸アンプ
２０２Ｘ軸アンプ
２０３Ｙ軸アンプ
２０４Ｚ軸アンプ
３０１ＩＯ基板
３０２ＩＬ基板
３０３ＫＥＹ基板

Claims

シリアル通信で通信し、且つ、互いに同期をとって動作可能な複数の機器を通信制御する制御部を備えた数値制御装置において、
前記制御部は、
前記複数の機器のうち、第一通信周期で且つ互いに同期をとって動作する複数の第一機器を直列に接続した第一系統と、
前記複数の機器のうち、前記第一通信周期よりも長い第二通信周期で且つ互いに同期をとって動作する複数の第二機器を直列に接続した第二系統と
に夫々並列に接続し、
前記第一系統を前記第一通信周期にて制御し、且つ前記第二系統を前記第二通信周期にて制御する通信制御部
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
前記シリアル通信はイーサキャットによる通信である
ことを特徴する請求項１に記載の数値制御装置。
前記通信制御部は、
前記第一系統との同期制御開始時期と、前記第二系統との同期制御開始時期とを調整する調整制御部
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御装置。
前記調整制御部は、
前記複数の第一機器の何れか一つが発生する信号であり、前記制御部と前記第一系統との同期制御開始時期を示す第一信号を取得する第一取得部と、
前記複数の第二機器の何れか一つが発生する信号であり、前記制御部と前記第二系統との同期制御開始時期を示す第二信号を取得する第二取得部と、
前記第一取得部が取得した前記第一信号と前記第二取得部が取得した前記第二信号とに基づき、夫々の同期制御開始時期の差分値を取得する差分値取得部と、
前記差分値取得部が取得した前記差分値に基づき、前記第二系統との同期制御開始時期が前記第一系統との同期制御開始時期と同期するように、前記第二系統との同期制御開始時期を設定する時期設定部
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
前記数値制御装置は、工具を装着した主軸と被削材を相対的に移動することで前記被削材を加工する工作機械の動作を制御するものであって、
前記複数の第一機器は、前記被削材の加工に伴い制御する機器であり、
前記複数の第二機器は、前記被削材の加工に伴わない機器である
ことを特徴する請求項１～４の何れかに記載の数値制御装置。
前記複数の第一機器は、前記工具を装着した前記主軸を回転駆動する主軸モータを制御する主軸アンプ、及び前記主軸と前記被削材を相対的に位置決めする為の位置決めモータを制御する位置決めアンプを備え、
前記複数の第二機器は、前記被削材との接触又は非接触を検出するプローブからの接触情報を含む第一情報を出力する第一基板、前記工作機械の安全性を監視する為の第二情報を出力する第二基板、前記工作機械の操作パネルの操作結果を示す第三情報を出力する第三基板を備えた
ことを特徴する請求項５に記載の数値制御装置。
シリアル通信で通信し、且つ、互いに同期をとって動作可能な複数の機器を通信制御する制御部を備えた数値制御装置の制御方法において、
前記制御部は、
前記複数の機器のうち、第一通信周期で且つ互いに同期をとって動作する複数の第一機器を直列に接続した第一系統と、
前記複数の機器のうち、前記第一通信周期よりも長い第二通信周期で且つ互いに同期をとって動作する複数の第二機器を直列に接続した第二系統と
に夫々並列に接続し、
前記第一系統を前記第一通信周期にて制御し、且つ前記第二系統を前記第二通信周期にて制御する通信制御ステップ
を備えたことを特徴とする数値制御装置の制御方法。
工具を装着した主軸と被削材を相対的に移動することで前記被削材を加工する工作機械において、
請求項１～６の何れか一つに記載の数値制御装置を備えたことを特徴とする工作機械。