JP3202217B2

JP3202217B2 - Ｎｃ加工装置

Info

Publication number: JP3202217B2
Application number: JP17994390A
Authority: JP
Inventors: 泰之阿竹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 2001-08-27
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH0467207A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、例えば変圧器の積層鉄心用の鉄板を製造す
るのに好適するNC加工装置に関する。

（従来の技術）この種のNC加工装置においては、NCデータ（いわゆる
NCコード又はNCプログラムと称しているもの）を装置に
入力するに際しては、テープに穿孔されたNCデータをテ
ープリーダによって読み取って該装置内のメモリに格納
するようにしている。また、近年は、NC加工装置とホス
トコンピュータとをシリアル回線によって接続し、NCデ
ータをコンピュータからNC加工装置へ送信して、該装置
内のメモリに格納するようにしている。

（発明が解決しようとする課題）上記従来構成では、いずれの場合においても、NCデー
タの入力は、NC加工装置の加工作業を停止させた状態で
行なっている。ところで、例えば変圧器の積層鉄心用の
鉄板を製造するに際して、変圧器が電力メーカー向けの
中形変圧器の場合には、鉄板の総枚数は数千枚に達す
る。そして、変圧器の鉄心がステップラップ鉄心である
場合には、積層する鉄板の形状が１枚毎に異なる。この
ような鉄板をNC加工装置によって製造する場合、NCデー
タを繰返しプログラムにしようとすると、非常に複雑な
プログラムになり、且つ鉄板の切断枚数の管理も難しく
なる。従って、NCデータを単純な連続プログラムにする
ことが一般的である。しかし、鉄板の枚数が多いため、
上記NCデータの容量は例えば約1Mバイト程度の大きなも
のとなってしまう。そして、このような大きなNCデータ
を上述したシリアル回線により装置に入力すると、入力
に要する時間が長く例えば１時間程度と相当に長くなっ
てしまう。しかるに、従来構成では、次に製造する機種
の鉄心のためのNCデータを入力する時に加工作業を停止
するので、加工作業の停止時間が長くなり、装置の稼動
率が低下するという不具合があった。

これを解消するために、高速のシリアル回線を用い、
NCデータの入力に要する時間を短縮する構成も考えられ
るが、この場合には、高速のシリアル回線のコストが高
いという問題点を生じる。また、フロッピーディスク装
置を用い、フロッピーディスクに予め記憶させておいた
NCデータを入力することにより、NCデータの入力に要す
る時間を短縮する構成も考えられる。しかし、装置を設
置する環境は、鉄板等を切断する作業を行なう環境であ
って粉塵等が多い作業環境であることから、フロッピー
ディスク装置の寿命、信頼性が不十分であるという欠点
がある。

そこで、本発明の目的は、装置の稼働率の低下を防止
できるものでありながら、しかもコスト安な構成にて実
現できるNC加工装置を提供するにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のNC加工装置は、複数個のNCデータを記憶する
記憶手段を備え、この記憶手段から１個のNCデータを読
み込むデータ読み出し手段と、このデータ読み出し手段
から１個のNCデータを読み出し該NCデータに基づいて材
料を加工するNC加工実行手段と、シリアル通信方式によ
り通信回線を介して外部から送信されたNCデータを受信
すると共に前記記憶手段へ記憶させる通信制御手段と、
上記データ読み出し手段,NC加工実行手段，通信制御手
段とを並行して実行制御する実行制御手段を備え、これ
ら３手段を並行して実行制御する段階で、最優先として
NC加工実行手段を続いて通信制御手段，データ読み出し
手段の順に実行制御すると共に１手段が実行中の時は他
の手段は実行待ちの状態に制御するところに特徴を有す
る。

（作用）上記手段によれば、通信制御手段とNC加工手段とを並
行して実行制御する段階で、最優先としてNC加工実行手
段を続いて通信制御手段，データ読み出し手段の順に実
行制御すると共に１手段が実行中の時は他の手段は実行
待ちの状態に制御するようにしたので、材料を加工する
作業を実行しながら即ち加工作業を停止することなく、
通信回線を介して外部から送信されたNCデータを受信す
ると共に記憶手段へ記憶させることができる。従って、
NCデータの容量が大きくて、その入力に長い時間を要す
る場合であっても、加工作業を続けることができ、稼働
率の低下を防止できる。この場合、NCデータを送信する
通信回線としては、送信速度の遅い低速のシリアル回線
を用いることができるから、コストも安くなる。

（実施例）以下、本発明を例えばＶノッチステップラップ鉄心を
製造する装置に適用した一実施例につき図面を参照しな
がら説明する。

まず第４図及び第５図において、鉄心１は、上部及び
下部ヨーク２及び３、サイドレグ４及び５並びにセンタ
ーレグ６を連結して構成されている。各連結部では、例
えば下部ヨーク２とサイドレグ５との連結部を断面にし
て示すように、鉄板の端部が互いに階段状に重なるよう
になっている。上記鉄心１を製造するためのNC加工装置
の概略機械的構成を第６図に示す。この第６図におい
て、アンコイラー７から導出された帯状鉄板であるフー
プ材８は、第１板巾ガイド９に案内されると共に、フィ
ードロール10によって図中右方向に送られる。フィード
ロール10の右方には、フープ材８をＶカットする第1Vカ
ットシア部11及び第2Vカットシア部12並びにフープ材８
に丸孔を開ける第１丸ポンチ13及び第２丸ポンチ14が配
設されている。この第１丸ポンチ13と第２丸ポンチ14と
の間には、フープ材８を案内する第２板巾ガイド15が配
設されている。上記第２丸ポンチ14の右方には、フープ
材８を切断するスイングシア16、フープ材８を案内する
第３板巾ガイド17及びフープ材８を排出するための切り
返しロール18が配設されている。そして、切り返しロー
ル18の右方には、鉄板搬送C/V19及び鉄板仮積み装置20
が配設されている。

さて、第１図に示されるブロック図は、NC加工装置と
外部装置とを含めたシステムの概略構成を示している。
この第１図において、CADデータ作成装置21では、製品
設計即ち変圧器の設計が行なわれ、鉄心１の各部品が図
面化されてCADデータが作成される。このCADデータ作成
装置21からのCADデータを受けて、NCデータ作成装置22
はCADデータをNCデータに変換する。尚、CADデータ作成
装置21及びNCデータ作成装置22は、コンピュータから構
成されている。一方、加工コントローラ23は、NCデータ
作成装置22からNCデータを通信回線を介して入力して記
憶すると共に、第１のサーボコントローラ24、第２のサ
ーボコントローラ25及びシーケンサ26にNCデータ及び起
動信号を適宜与えることにより、前述したNC加工装置の
機械的構成を駆動制御するようになっている。この加工
コントローラ23は、例えば16ビットのマイクロコンピュ
ータを含んで構成されており、マルチタスクOS（並行処
理オペレーティング・システム）のプログラム（例えば
米国のマイクロウェア社製造のOSナイン）を有してい
る。上記加工コントローラ23は、記憶手段、通信制御手
段及びデータ読み出し手段、実行制御手段の各機能を有
している。そして、加工コントローラ23、第１のサーボ
コントローラ24、第２のサーボコントローラ25及びシー
ケンサ26からNC加工実行手段27が構成されている。ま
た、加工コントローラ23のハードウェアは、第２図に示
すように、CPU28、RAM等からなるメモリ29、ディスクコ
ントローラ30及び記憶手段であるディスク31、ビデオイ
ンターフェース32及びCRTディスプレイ33、キーボード
インターフェース34及びキーボード35、RS−232C規格を
有するシリアルインターフェース36並びに外部インター
フェース37から構成されている。

また、第３図は加工コントローラ23のブロック図であ
り、この第３図において、通信制御手段であるNCデータ
格納部38は、通信回線を介して前記NCデータ作成装置22
からNCデータを受信すると共に、受信したNCデータをデ
ィスク31に記憶させる。このディスク31は、１個のNCデ
ータの容量が1Mバイト程度であるときに、複数例えば10
個のNCデータを記憶できるようになっている。一方、デ
ータ読み出し手段であるデータ読出し部39は、ディスク
31から所望の１個のNCデータを読出して、メモリ29に記
憶させる。この場合、メモリ29の容量は16Kバイト程度
であるので、NCデータを複数回に分けて記憶させる。そ
して、NCデータ実行部40は、メモリ29に記憶されたNCデ
ータを受けて、該NCデータを例えば数十バイトずつ及び
起動信号を前記第１のサーボコントローラ24、第２のサ
ーボコントローラ25及びシーケンサ26へ与える。ここ
で、第１のサーボコントローラ24、第２のサーボコント
ローラ25及びシーケンサ26は、それぞれCPU（例えば８
ビットのマイクロコンピュータ）を有している。第１の
サーボコントローラ24は、与えられたNCデータに基づい
て同時４軸制御を行なうものであり、具体的には前記フ
ィードロール10、切り返しロール18、第１丸ポンチ13の
Ｘ軸及び第１丸ポンチ13のＹ軸を駆動制御する。第２の
サーボコントローラ25は、与えられたNCデータに基づい
て同時４軸制御を行なうものであり、具体的には前記第
１板巾ガイド９、第２板巾ガイド15、第３板巾ガイド17
及び第２丸ポンチ14のＹ軸を駆動制御する。シーケンサ
26は、与えられたNCデータに基づいて動作制御を行なう
ものであり、具体的には前記Ｖカット動作、ポンチ動
作、シア動作の各駆動、スイングシア16の旋回駆動、コ
ンベア類のモータの駆動、その他のアクチュエータの駆
動を制御する。そして、第１のサーボコントローラ24、
第２のサーボコントローラ25及びシーケンサ26は、与え
られたNCデータについての駆動制御が完了したとき、加
工コントローラ23へそれぞれ完了信号を与えるようにな
っている。また、加工コントローラ23において、メイン
コントロール部41は、NCデータ格納部38、データ読出し
部39及びNCデータ実行部40の実行を制御するものであ
り、この場合、各部38,39,40が独立して同時に実行され
るように制御される。上記メインコントロール部41は、
操作者による各種指示を入力する入力部42から入力信号
を受けると共に、表示部43に表示信号を与えて該表示部
43にNCデータの格納状態や実行状態を表示する。この入
力部42及び表示部43についても、NCデータ格納部38、デ
ータ読出し部39及びNCデータ実行部40と同様にして、各
部が独立して同時に実行される。

ここで、加工コントローラ23は、各部を独立して同時
に実行するために、マルチタスクOSを備えていると共
に、NCデータ実行タスク群、通信制御タスク群、データ
読出しタスク群及びCRTキーボードタスク群を備えてい
る。これら各タスク群については、後述する。

次に、上記構成の作用について説明する。

鉄心１の上部ヨーク２或いは下部ヨーク３の鉄板を切
断する場合、ステップラップ構造とするために、第７図
に示すように、鉄板44の２つのポンチ孔44a,44b間の距
離Ａを一定にし、距離Ｂ及びＣを１枚毎に少しずつ変え
るようにしている。以下、第８図に従って鉄板44の切断
工程を説明する。

まず、第８図（ａ）に示すように、フープ材８をセッ
トすると共に、この位置で第８図（ｂ）に示すように、
第2Vカットシア部12により１枚目の鉄板のＶカットを行
なう。この後、フープ材８を右方に移動させ、第８図
（ｃ）に示すように、第１及び第２丸ポンチ13及び14に
より１枚目の鉄板にポンチ孔を明けると共に、スイング
シア16により廃材（斜線で示す部分）を切断する。続い
て、フープ材８を右方に移動させ、第８図（ｄ）に示す
ように、第1Vカットシア部11により２枚目の鉄板のＶカ
ットを行なう。そして、フープ材８を右方に移動させ、
第８図（ｅ）に示すように、スイングシア16により廃材
（斜線で示す部分）を切断する。この後、フープ材８を
右方に移動させ、第８図（ｆ）に示すように、第１及び
第２丸ポンチ13及び14により２枚目の鉄板にポンチ孔を
明けると共に、スイングシア16を旋回させる。続いて、
フープ材８を右方に移動させ、第８図（ｇ）に示すよう
に、第2Vカットシア部12により３枚目の鉄板のＶカット
を行なう。そして、フープ材８を右方に移動させ、第８
図（ｈ）に示すように、スイングシア16により切断する
ことにより１枚目の鉄板が製造される。以下、続いて、
フープ材８を右方に移動させ、第８図（ｉ）に示すよう
に、第1Vカットシア部11により４枚目の鉄板のＶカット
を行なうと共に、スイングシア16を旋回させる。更に、
フープ材８を右方に移動させ、第８図（ｊ）に示すよう
に、第１及び第２丸ポンチ13及び14により３枚目の鉄板
にポンチ孔を明ける。この後、フープ材８を右方に移動
させ、第８図（ｋ）に示すように、スイングシア16によ
り切断することにより２枚目の鉄板が製造される。続い
て、フープ材８を右方に移動させ、第８図（ｌ）に示す
ように、第１及び第２丸ポンチ13及び14により４枚目の
鉄板にポンチ孔を明けると共に、スイングシア16を旋回
させる。そして、フープ材８を右方に移動させ、第８図
（ｍ）に示すように、第2Vカットシア部12により５枚目
の鉄板のＶカットを行なう。それから、フープ材８を右
方に移動させ、第８図（ｎ）に示すように、スイングシ
ア16により切断することにより３枚目の鉄板が製造され
る。この後、フープ材８を右方に移動させ、第８図
（ｏ）に示すように、第1Vカットシア部11により６枚目
の鉄板のＶカットを行なうと共に、スイングシア16を旋
回させる。続いて、フープ材８を右方に移動させ、第８
図（ｐ）に示すように、第１及び第２丸ポンチ13及び14
により５枚目の鉄板にポンチ孔を明ける。以下、ほぼ同
様な作業を繰り返し行なう。

さて、マルチタスクOSの作用について、第９図ないし
第16図を参照して説明する。このマルチタスクOSによ
り、NCデータ実行タスク群、通信制御タスク群、データ
読出しタスク群及びCRTキーボード制御タスク群が並行
して実行制御されるのであるが、実際には（微小時間の
レベルでは）、各タスク群は所定の優先順位に基づいて
時分割で実行されている。以下、各タスク群について簡
単に説明した後、優先順位に基づく時分割実行制御につ
いて説明する。

まず、NCデータ実行タスク群は、第９図に示すよう
に、NCデータ解釈部45と、このNCデータ解釈部45からそ
れぞれNCデータを受ける第１軸制御部46、第２軸制御部
47及びI/O制御部48等からなる。ここで、各制御部46〜4
8はそれぞれCPUを含んで構成されている。また、第10図
に示すフローチャートにおいて、NCデータ実行タスク群
がスタートすると、「WAIT」状態となり（ステップS
1）、ここで、データ読出しタスク群から起動イベント
を入力すると、NCデータのうちの１番目の命令を読出す
（ステップS2）。続いて、読出したNCデータを実行する
と共に（ステップS3）、「WAIT」状態になる（ステップ
S4）。上記実行により、具体的には、フープ材８が移動
されたり、ポンチ孔が明けられたり、或いはスイングシ
ア16により切断されたりする動作が実行開始する。そし
て、実行が完了すると、軸制御部46,47またはI/O制御部
48から完了信号を受けて、「終了・中断」であるか否か
の判断を行なう（ステップS5）。「終了・中断」であれ
ば、ステップ１へ戻る。「終了・中断」でなければ、NC
データの次の命令を読出すための準備処理を行なう。即
ち、命令のシーケンスNOを更新し（ステップS6）、NCデ
ータの読出し即ちステップS2へ行く。ここで、メモリ29
に展開されているNCデータについて全て実行を終了した
場合（ステップS7で「YES」へ行き）、データ読出しイ
ベントを発行し（ステップS8）、データ読出しタスク群
を実行して、メモリ29に次のNCデータを展開させてか
ら、ステップS2へ行く。

また、通信制御タスク群は、第11図に示すように、受
信データを受けて割込み処理を行なう受信割込み処理部
49、受信データをディスク31に書き込む受信処理部50、
送信処理部51及び応答データを送信して割込み処理を行
なう送信割込み処理部52から構成されている。この場
合、受信割込み処理部49から受信処理部50へ起動イベン
トが与えられ、受信処理部50から送信処理部51へ起動イ
ベントが与えられ、送信処理部51から送信割込み処理部
52へ起動イベントが与えられる。尚、データの授受はパ
ケット単位で行なわれ、１パケット受信に対して必ず返
答を送信するようになっている。そして、第12図に示す
フローチャートにおいて、通信制御タスク群がスタート
すると、「WAIT」状態となり（ステップT1）、ここで、
受信割込み処理部49から受信処理部50へ起動イベントが
与えられると、１パケット分のNCデータを取り込む（ス
テップT2）。続いて、取り込んだNCデータをディスク31
に書き込む（ステップT3）と共に、送信処理部51に対し
起動イベントを発行する（ステップT4）。そして、最終
パケットであるか否かの判断を行ない（ステップT5）、
最終パケットでなければ、ステップT1へ戻る。最終パケ
ットであれば、受信終了処理を行なって（ステップT6）
から、ステップT1へ戻る。

また、データ読出しタスク群について説明するに、第
13図に示すフローチャートにおいて、データ読出しタス
ク群がスタートすると、「WAIT」状態となり（ステップ
U1）、ここで、CRTキーボードタスク群から起動イベン
トを入力すると、ディスク31から１個のNCデータのうち
メモリ29に展開できる分量を読出して、メモリ29に展開
する（ステップU2）。続いて、NCデータの全てを読出し
たか否かを判断し（ステップU3）、全てを読出した場合
は、ステップU1へ戻る。全てを読出していない場合は、
「WAIT」状態となり（ステップU4）、ここで、NCデータ
実行タスク群から次のデータ（メモリ29に展開できる分
量）取出しのための起動イベントが入力されるのを待
つ。上記起動イベントが入力されると、ステップU2へ行
ってデータの取出しを行なう。

また、CRTキーボード制御タスク群は、第14図に示す
ように、キー入力を受けてキー入力割込み処理を行なう
キー入力割込み処理部53、キーボード処理部54、メイン
コントロール部41及び表示部43からなる。そして、第15
図に示すフローチャートにおいて、CRTキーボード制御
タスク群がスタートすると、「WAIT」状態となり（ステ
ップV1）、ここで、操作者によりキー入力されて、キー
入力割込み処理部53から起動イベントを入力すると、該
キー入力のコマンドを解釈する（ステップV2）。続い
て、該コマンドの内容に応じて種々の処理を行なう、例
えばコマンドがNCデータ実行開始であれば、データ読出
しのための起動イベントを発行する（ステップV3〜
５）。この後は、ステップV1へ戻る。

さて、上述した各タスク群が並行して実行制御される
場合における優先順位について第16図を参照して説明す
る。この第16図に示すように、NCデータ実行タスク群の
優先順位を最も高くなるようにし、以下、通信制御タス
ク群、データ読出しタスク群、CRTキーボード制御タス
ク群の順となるように設定している。従って、NCデータ
実行タスク群は、起動条件が整えば、他のタスクが実行
中であってもそのタスクの実行を中断させて実行され
る。そして、NCデータ実行タスク群が「WAIT」状態にな
ると、他のタスクが実行可能になる。即ち、優先順位の
低いタスクは、起動条件が整っても優先順位の高いタス
クが実行されている間は、実行待ち状態となって優先順
位の高いタスクが「WAIT」状態になるのを待たなければ
ならない。

ところで、NCデータ実行タスク群は、実際にアクチュ
エータを制御する部分の大部分がCPUを有してハードウ
ェア化されているので、ソフトウェア上の負荷はそれら
に起動信号を与えることだけになる。このため、起動信
号を与えてからアクチュエータ制御部からの完了信号を
受け取るまでの期間が「WAIT」期間となり、この期間は
かなり長い時間となるため、他のタスクを十分実行する
ことが可能となる。

このような構成の本実施例によれば、マルチタスクOS
により、NCデータ実行タスク群と通信制御タスク群とを
並行して実行制御する段階で、最優先としてNCデータ実
行タスク群を続いて通信制御タスク群，データ読出しタ
スク群の順に実行制御すると共に１タスク群が実行中の
時は他のタスク群は実行待ちの状態に制御するようにし
たので、鉄心を製造する作業を実行しながら即ち加工作
業を停止することなく、通信回線を介してNCデータ作成
装置22から送信されたNCデータを受信すると共にディス
ク31へ記憶させることができる。従って、NCデータの容
量が大きくて、その入力に長い時間を要する場合であっ
ても、加工作業を続けることができ、稼働率の低下を防
止できる。この場合、NCデータを送信する通信回線とし
ては、送信速度の遅い低速のシリアル回線を用いること
ができるから、コストも安くし得る。

尚、上記実施例では、ディスク31へ10個のNCデータを
記憶可能に構成したので、10個の機種の鉄心をほぼ連続
的に製造することができ、装置の稼働率を大幅に向上で
きる。

［発明の効果］本発明は以上の説明から明らかなように、通信制御手
段とNC加工手段とを並行して実行制御する実行制御手段
を備え、これら３手段を並行して実行制御する段階で、
最優先としてNC加工実行手段を続いて通信制御手段，デ
ータ読み出し手段の順に実行制御すると共に１手段が実
行中の時は他の手段は実行待ちの状態に制御するように
した。その結果、装置の稼働率の低下を防止できるもの
でありながら、しかもコスト安な構成にて実現できると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はシステ
ムの概略構成を示すブロック図、第２図は加工コントロ
ーラのハードウェア構成を示す図、第３図は加工コント
ローラのブロック図、第４図は鉄心の正面図、第５図は
第４図中Ｖ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は機械的構成の
斜視図、第７図は鉄板の平面図、第８図は鉄板の加工工
程を示す図、第９図はブロック図、第10図はフローチャ
ート、第11図はブロック図、第12図はフローチャート、
第13図はフローチャート、第14図はブロック図、第15図
はフローチャート、第16図はマルチタスクOSの作用を示
すタイムチャートである。図面中、23は加工コントローラ（記憶手段、通信制御手
段、実行制御手段）、27はNC加工手段、31はディスク
（記憶手段）を示す。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 B23Q 15/00 G05B 19/05

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個のNCデータを記憶する記憶手段と、この記憶手段から１個のNCデータを読み込むデータ読み
出し手段と、このデータ読み出し手段から１個のNCデータを読み出し
該NCデータに基づいて材料を加工するNC加工実行手段
と、シリアル通信方式により通信回線を介して外部から送信
されたNCデータを受信すると共に前記記憶手段へ記憶さ
せる通信制御手段と、上記データ読み出し手段,NC加工実行手段，通信制御手
段とを並行して実行制御する実行制御手段を備え、これら３手段を並行して実行制御する段階で、最優先と
してNC加工実行手段を続いて通信制御手段，データ読み
出し手段の順に実行制御すると共に１手段が実行中の時
は他の手段は実行待ちの状態に制御することを特徴とす
るNC加工装置。