JP3451594B2 - 数値制御装置における記憶手段アクセス制御方法および数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置における記憶手段アクセス制御方法および数値制御装置

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JP3451594B2 JP34898495A JP34898495A JP3451594B2 JP 3451594 B2 JP3451594 B2 JP 3451594B2 JP 34898495 A JP34898495 A JP 34898495A JP 34898495 A JP34898495 A JP 34898495A JP 3451594 B2 JP3451594 B2 JP 3451594B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械等の数値
制御(以下NCという)装置が第1記憶手段と、第1記
憶手段と比較してアクセス時間の長い第2記憶手段とを
有するものにおいて、第2記憶手段のアクセスを制御す
るためのNC装置における記憶手段アクセス制御方法お
よびNC装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、工作機械のNC化が進み、NC装
置の需要が高まっている。現在のNC装置は、内部にマ
イクロプロセッサ等のCPUを含み、NCプログラムを
解析し各制御軸のサーボモータへの制御信号を送る部分
と、工具交換等のシーケンス制御を行う部分とを有して
いる。このようなNC装置を汎用のコンピュータを利用
して実現することは可能であり、特に安価に出回るよう
になった個人用汎用コンピュータ(以下パソコンとい
う)を利用してNC装置を実現すればNC装置のコスト
を引き下げることが可能となる。ここでいうパソコンと
は、個人用(シングルユーザ)を目的とした小型の汎用
コンピュータのことであり、いわゆるOAパソコン(事
務用パソコン)の他にFAパソコン(工場用パソコン)
を含むものである。
【0003】専用のNC装置は、高度のリアルタイム性
能を要求されるので、実行するNCプログラムのデータ
や、マルチタスク処理で並行して処理を行う他のタスク
に関するプログラムやデータは全て半導体メモリから成
る主メモリに格納される。パソコンを利用したNC装置
では、パソコンが半導体メモリから成る主メモリの他
に、ハードディスク等の磁気ディスク装置を内蔵してお
り、マルチタスク処理を行う場合、NCプログラムを処
理するタスク以外のタスクが磁気ディスクをアクセスす
る場合が生じる。例えば、実行中以外のNCプログラム
を入力編集して磁気ディスクに保存したり、実行中以外
のNCプログラムを変更するために磁気ディスクから読
み出したりする場合である。このように磁気ディスクに
アクセスすると、CPUの処理がディスクアクセスに占
有され、ディスクアクセスの間は他の処理を行うことが
できない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、パソコン
では磁気ディスク装置等のアクセスにCPUの処理が占
有されるため、その間他のタスクの処理を行うことがで
きない。したがって、NCプログラムの処理を行ってい
るタスクが停止状態になり、現在実行中のNC命令と次
のNC命令との間に時間待ちが生じることがある。この
ような時間待ちが発生すると、例えば、工作機械の制御
であれば、工具の加工経路上で工具が一時停止したりし
て、工具の運動に連続性が保てなくなるため、工作物の
加工表面に送りマークを残す等の悪影響を及ぼすことに
なる。
【0005】そこで、本発明は、NC命令の実行に悪影
響を及ぼすことのないNC装置における記憶手段アクセ
ス制御方法およびNC装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の数値制御装置における記憶手段アクセス制
御方法は、第1記憶手段と、第1記憶手段と比較してア
クセス時間の長い第2記憶手段とを有し、第1記憶手段
に記憶された数値制御プログラムの各ブロックの数値制
御命令を1ブロック毎に次々に実行する数値制御装置に
おいて、数値制御プログラムの各ブロックの数値制御命
令を、その次のブロックの数値制御命令の実行までに待
ち時間があってもよい待ち可能命令と、その次のブロッ
クの数値制御命令の実行までに待ち時間があってはなら
ない待ち不可能命令とに分類しておき、数値制御プログ
ラムの実行中に前記第2記憶手段へのアクセス要求があ
った場合、次に実行するブロックである実行ブロックの
数値制御命令が待ち可能命令であれば、実行ブロックの
数値制御命令を実行した後、前記第2記憶手段へのアク
セスを実行し、実行ブロックの数値制御命令が待ち不可
能命令であれば、実行ブロックの数値制御命令を実行し
た後、前記第2記憶手段へのアクセスを実行することな
く、次のブロックの処理を行うことを特徴とする。
【0007】また、上記数値制御装置における記憶手段
アクセス制御方法において、前記数値制御装置は工作機
械を制御するものであり、前記待ち可能命令としては工
作物に加工を行わない命令を分類し、前記待ち不可能命
令としては工作物に加工を行う命令を分類しておくこと
ができる。
【0008】本発明の数値制御装置は、第1記憶手段
と、第1記憶手段と比較してアクセス時間の長い第2記
憶手段とを有し、第1記憶手段に記憶された数値制御プ
ログラムの各ブロックの数値制御命令を1ブロック毎に
次々に実行すなわち制御信号に変換する数値制御装置で
あって、数値制御プログラムの各ブロックの数値制御命
令を、その次のブロックの数値制御命令の実行までに待
ち時間があってもよい待ち可能命令と、その次のブロッ
クの数値制御命令の実行までに待ち時間があってはなら
ない待ち不可能命令とに分類して、それを記憶しておく
命令種類記憶手段と、数値制御プログラムの実行中に前
記第2記憶手段へのアクセス要求があった場合、次に実
行するブロックである実行ブロックの数値制御命令が待
ち可能命令であれば、実行ブロックの数値制御命令を実
行した後、前記第2記憶手段へのアクセスを実行し、実
行ブロックの数値制御命令が待ち不可能命令であれば、
実行ブロックの数値制御命令を実行した後、前記第2記
憶手段へのアクセスを実行することなく、次のブロック
の処理を行うアクセス制御手段とを有する。
【0009】また、上記数値制御装置において、前記数
値制御装置は工作機械を制御するものであり、前記待ち
可能命令としては工作物に加工を行わない命令を分類
し、前記待ち不可能命令としては工作物に加工を行う命
令を分類しておくことができる。
【0010】また、上記数値制御装置において、前記第
1記憶手段は半導体メモリであり、前記第2記憶手段は
外部記憶装置であることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図1に本発明のNC装置の構成を
示す。パソコン1は、マイクロプロセッサ等のCPU2
1、DRAM等の半導体メモリから成る主メモリ22、
割り込みコントローラ、バスコントローラ等を含むマザ
ーボード2と、マザーボード2に接続されたメインバス
3と、メインバス3上に設けられた複数の拡張スロット
4を有している。拡張スロット4には各種入出力用の拡
張ボードや外部記憶装置へのインターフェースボード等
を取り付けることができ、パソコン1の機能を拡張する
ことが可能となっている。メインバス3はこれらの拡張
ボードとマザーボード2とを接続するためのバスであ
り、マザーボード2上のCPU21は、メインバス3を
介して各拡張ボードにアクセスする。メインバス3のデ
ータバス幅は16ビットまたは32ビットである。
【0012】マザーボード2には、メインバス3を介す
ることなく、パソコン内蔵の外部記憶装置5が接続され
ている。外部記憶装置5には、フレキシブルディスク装
置、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置等が含ま
れる。また、マザーボード2には、シリアルポート、C
RTインターフェース等を介して、NC操作盤10が接
続されている。NC操作盤10には、CRT等のディス
プレイとフィルムスイッチ等から成るキーボードとが配
置されており、NCプログラムの入力や編集が行える。
また、NC操作盤10のディスプレイには、制御軸の座
標値、例えば工作機械の制御であれば、工具の位置やテ
ーブルの位置を表示することもできる。さらに、必要な
らばNC操作盤10にNCプログラム入力装置としての
フレキシブルディスク装置または紙テープ読取器を設置
しておく。
【0013】拡張スロット4の1つに、各制御軸のサー
ボモータに制御信号を送るためのNCボード6を取り付
ける。また、他の拡張スロット4にPLC(プログラマ
ブル・ロジック・コントロール)ボード7を取り付け
る。PLCボード7はシーケンス制御のための制御信号
を出力したり、各可動部材の位置情報を入力したりする
ためのものである。NCボード6とPLCボード7を1
枚の拡張ボードにまとめることができれば拡張スロット
4の使用個数も1つで済ますことができる。
【0014】工作機械の加工用NCプログラムとして
は、図2に示すようなものが挙げられる。このようなN
Cプログラムは、NC操作盤10から入力され、パソコ
ン1に内蔵された外部記憶装置5にASCIIコード等
の適宜のコードにより格納される。また、NCプログラ
ムは、他のNC装置やCAD/CAM装置等により作ら
れフレキシブルディスクや紙テープに保存されていたも
のをNC操作盤10のフレキシブルディスク装置や紙テ
ープ読取器によって読み取り、外部記憶装置5のハード
ディスク装置に格納することもできる。
【0015】図2のNCプログラムを簡単に説明する
と、1行目の「O1234」は、このプログラムのプロ
グラム番号である。次の行の「N001」は、実際のプ
ログラム部分の行番号であって、シーケンス番号と呼
ぶ。次の「G54 G90」がプログラムの命令の部分
である。命令の内容は、G54がワーク座標系の選択で
あり、G90が座標位置を絶対指定とするものである。
シーケンス番号から行末のセミコロン「;」(エンド・
オブ・ブロック:EOB)までの部分をブロックと呼
ぶ。このような工作機械へのNC命令が順次続いてい
る。
【0016】パソコン1のマザーボード2内のCPU2
1は、外部記憶装置5に格納された図2のようなNCプ
ログラムを主メモリにロードし、それを解析して1ブロ
ックずつのNC命令に分離し、NCボード6が解釈可能
な命令形式に変換して、1ブロックの命令毎にNCボー
ド6の受信可能状態を確認してからNCボード6に送出
する。NCボード6は、受け取ったNC命令に従ってパ
ルス分配等を行い、各制御軸の制御モータのサーボアン
プに駆動信号を送出する。NC命令が終了し、NC命令
のバッファに空きができると受信可能状態をマザーボー
ド2側に知らせる。このような動作を1ブロック毎に繰
り返すことになる。
【0017】また、図2の「N002」行は主軸の回転
数毎分250回転(S250)で主軸正転(M03)さ
せるものであるが、この命令は、PLCボード7に対し
て送出され、PLCボード7が外部のI/Oボードに対
して制御信号を出力するものである。このようにNC命
令の中には、NCボード6が実行する命令と、PLCボ
ード7が実行する命令とが混在している。マザーボード
2のCPU21は、これらの命令を適宜両ボードに振り
分けて送出するようにしてもよいし、メインバス3の共
通のI/Oアドレスに出力して、各ボードが自分に対す
る命令を判断してそれを取り込み実行するようにしても
良い。
【0018】「N003」行の「G00 X0 Y0」
は、(X,Y)=(0,0)の座標位置(Z軸は変化無
し)まで早送りを行うものである。「N004」行は、
G00(モーダルなGコード)が省略されているが、
「N003」行と同じく早送りの命令であり、(X,
Y,Z)=(0,0,−9.8)の座標位置まで早送り
を行う。「N005」行の「G01」は直線補間による
切削送り命令であり、「N006」行の「G03」は円
弧補間による切削送り命令である。「N007」行と
「N008」行はG00命令すなわち早送り命令を実行
するものである。
【0019】ここで、G00(早送り命令)のように工
作物の加工が行われない命令では、この命令の後の次の
命令が実行されるまでに待ち時間が発生しても工作物に
対する実害はない。しかし、「N005」行や「N00
6」行のように、そのブロックの終了時に工作物を切削
している命令においては、次の命令を時間遅れなく実行
し加工動作が滑らかに連続する必要がある。これらの命
令において次の命令までに時間遅れが発生すると、工作
物の加工表面に送りの不連続による送りマークが付く等
の悪影響を及ぼすことになる。
【0020】図3は、パソコン1のCPU21が実行し
ているソフトウェアの構成を表している。パソコン1の
外部記憶装置5やNCボード6、PLCボード7等のハ
ードウェアに直接アクセスするのは、原則として基本ソ
フトウェアであるOS(オペレーション・システム)1
1が行う。OS11が単純なものである場合は、マルチ
タスク処理をサポートしていないので、マルチ・タスク
・モニタ12を動作させ、NC装置として満足すべきリ
アルタイム性能を維持しつつ、マルチタスク処理を行
う。
【0021】マルチタスクの1つのタスクとして、NC
処理プログラム13が実行されている。このNC処理プ
ログラム13が、前述のように外部記憶装置5に格納さ
れた図2のようなNCプログラムを主メモリ22にロー
ドし、それを1ブロック毎に処理してNCボード6、P
LCボード7に命令データを送出する。NC処理プログ
ラム13が解析し処理を終了して、これからNCボード
6、PLCボード7に命令データを送出するブロックを
実行ブロックと呼ぶ。実行ブロックの命令データがNC
ボード6等に送出されると、工作機械に対してそのブロ
ックの制御が行われる。実行ブロックは、マルチ・タス
ク・モニタ12を通して送出される。
【0022】マルチタスクの他のタスクとして、NCプ
ログラムの編集プログラム14が実行されている。この
編集プログラム14により、作業者は、NC加工中でも
他の加工のために、NCプログラムをNC操作盤10か
ら入力したり、そのNCプログラムを編集して外部記憶
装置5としての磁気ディスク等に保存したり、実行中以
外のNCプログラムを変更するために磁気ディスク等か
ら読み出したりすることができる。このように磁気ディ
スク等にアクセスすると、CPU21の処理がディスク
アクセスに占有され、ディスクアクセスの間は他の処理
を行うことができない。このようなディスクアクセスに
より待ち時間が発生すると、実行中のNC命令によって
は加工に悪影響が出るので、ディスクアクセスは全てマ
ルチ・タスク・モニタ12を通して行うようにする。
【0023】マルチ・タスク・モニタ12はハードディ
スクに代表される磁気ディスク等のアクセスを制限し、
実行中のNCプログラムによる加工に悪影響が出ないよ
うにする。このマルチ・タスク・モニタ12が、請求項
3の発明におけるアクセス制御手段に対応する。また、
主メモリ22中には、各NC命令がその次のブロックの
NC命令の実行までに待ち時間があってもよい待ち可能
命令と、その次のブロックのNC命令の実行までに待ち
時間があってはならない待ち不可能命令とに分類して、
それを記憶しておく命令種類記憶テーブルが存在する。
この命令種類記憶テーブルが、請求項3の発明における
命令種類記憶手段に対応する。図2のNCプログラムに
おいては、G54、G90、S250、M03、G00
等は待ち可能命令であり、G01、G03のように加工
を行う命令は待ち不可能命令とすることができる。
【0024】図4は、マルチ・タスク・モニタ12が行
っているディスクアクセスと実行ブロックの送出の処理
を表すフローチャートである。マルチ・タスク・モニタ
12はフロー121で現在NCプログラム実行中である
かどうかを判断する。実行中でなければ、「No」に進
み通常のディスクアクセスを行う。すなわち、フロー1
22で各タスクからディスクアクセスの要求が有るかど
うかを判定し、有ればディスクアクセスを実行する。そ
の後、処理の最初に戻る。フロー121の判断が「Ye
s」の場合は、フロー124に進み、NC処理プログラ
ム13から渡された実行ブロックのNC命令を解釈す
る。次に、フロー125で各タスクからディスクアクセ
スの要求が有るかどうかを判定し、無ければ「No」の
フロー129に進み、ディスクアクセスは行わず、実行
ブロックをNCボード6等に送出して実行する。その
後、処理の最初に戻る。
【0025】フロー125の判定が「Yes」の場合
は、フロー126でさらに実行ブロックのNC命令が待
ち可能命令かどうかを、主メモリ22中の命令種類記憶
テーブルを参照して判定する。実行ブロックのNC命令
が待ち不可能命令であるときは、「No」の処理とな
り、ディスクアクセスは行わず、実行ブロックをNCボ
ード6等に送出して実行する。ディスクアクセスは待ち
可能命令の処理になるまで待ち状態になる。すなわち、
待ち不可能命令の実行時にはディスクアクセスは行われ
ず、ディスクアクセスによる待ち時間も生じない。フロ
ー126の判定が「Yes」であれば実行ブロックをN
Cボード6等に送出して実行した後、ディスクアクセス
を実行する。この場合ディスクアクセスによる待ち時間
が生じても、実行中の命令は待ち可能命令であるので、
加工に対する悪影響は生じない。フロー128,129
の後は、処理の最初に戻る。
【0026】なお、この実施の形態では、NC装置はパ
ソコンを利用したものとしたが、パソコンを利用しない
NC装置であっても、半導体メモリ等の第1記憶手段
と、第1記憶手段と比較してアクセス時間の長い磁気デ
ィスク装置等の第2記憶手段とを有しているものであれ
ば、本発明を適用できる。
【0027】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果を奏する。
【0028】マルチタスク処理を行っていても、アクセ
ス時間の長い記憶手段へのアクセスによる待ち時間によ
って、数値制御に悪影響を及ぼすことがない。工作機械
を制御する場合は、加工品質を悪化させることもなく工
作機械としての性能および信頼性を高くすることができ
る。
【0029】数値制御装置の記憶手段として、安価なア
クセス時間の長い記憶手段を採用でき、数値制御装置の
製造コストを引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のNC装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】図2は、NCプログラムの例を示す図である。
【図3】図3は、パソコン1およびパソコン1上のソフ
トウェアの構成を示すブロック図である。
【図4】図4は、マルチ・タスク・モニタ12の処理を
表すフローチャートである。
【符号の説明】
1…パソコン 2…マザーボード 3…メインバス 4…拡張スロット 5…外部記憶装置 6…NCボード 7…PLCボード 10…NC操作盤 21…CPU 22…主メモリ
───────────────────────────────────────────────────── 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 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1記憶手段(22)と、第1記憶手段
    (22)と比較してアクセス時間の長い第2記憶手段
    (5)とを有し、第1記憶手段(22)に記憶された数
    値制御プログラムの各ブロックの数値制御命令を1ブロ
    ック毎に次々に実行する数値制御装置において、 数値制御プログラムの各ブロックの数値制御命令を、そ
    の次のブロックの数値制御命令の実行までに待ち時間が
    あってもよい待ち可能命令と、その次のブロックの数値
    制御命令の実行までに待ち時間があってはならない待ち
    不可能命令とに分類しておき、 数値制御プログラムの実行中に前記第2記憶手段(5)
    へのアクセス要求があった場合、次に実行するブロック
    である実行ブロックの数値制御命令が待ち可能命令であ
    れば、実行ブロックの数値制御命令を実行した後、前記
    第2記憶手段(5)へのアクセスを実行し、 実行ブロックの数値制御命令が待ち不可能命令であれ
    ば、実行ブロックの数値制御命令を実行した後、前記第
    2記憶手段(5)へのアクセスを実行することなく、次
    のブロックの処理を行うことを特徴とする数値制御装置
    における記憶手段アクセス制御方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載した数値制御装置における
    記憶手段アクセス制御方法であって、数値制御装置は工
    作機械を制御するものであり、前記待ち可能命令として
    は工作物に加工を行わない命令を分類し、前記待ち不可
    能命令としては工作物に加工を行う命令を分類しておく
    ものである数値制御装置における記憶手段アクセス制御
    方法。
  3. 【請求項3】第1記憶手段(22)と、第1記憶手段
    (22)と比較してアクセス時間の長い第2記憶手段
    (5)とを有し、第1記憶手段(22)に記憶された数
    値制御プログラムの各ブロックの数値制御命令を1ブロ
    ック毎に次々に実行すなわち制御信号に変換する数値制
    御装置であって、 数値制御プログラムの各ブロックの数値制御命令を、そ
    の次のブロックの数値制御命令の実行までに待ち時間が
    あってもよい待ち可能命令と、その次のブロックの数値
    制御命令の実行までに待ち時間があってはならない待ち
    不可能命令とに分類して、それを記憶しておく命令種類
    記憶手段と、 数値制御プログラムの実行中に前記第2記憶手段(5)
    へのアクセス要求があった場合、次に実行するブロック
    である実行ブロックの数値制御命令が待ち可能命令であ
    れば、実行ブロックの数値制御命令を実行した後、前記
    第2記憶手段(5)へのアクセスを実行し、実行ブロッ
    クの数値制御命令が待ち不可能命令であれば、実行ブロ
    ックの数値制御命令を実行した後、前記第2記憶手段
    (5)へのアクセスを実行することなく、次のブロック
    の処理を行うアクセス制御手段(12)とを有する数値
    制御装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載した数値制御装置であっ
    て、数値制御装置は工作機械を制御するものであり、前
    記待ち可能命令としては工作物に加工を行わない命令を
    分類し、前記待ち不可能命令としては工作物に加工を行
    う命令を分類しておくものである数値制御装置。
  5. 【請求項5】請求項3に記載した数値制御装置であっ
    て、前記第1記憶手段(22)は半導体メモリ(22)
    であり、前記第2記憶手段(5)は外部記憶装置(5)
    である数値制御装置。
JP34898495A 1995-12-21 1995-12-21 数値制御装置における記憶手段アクセス制御方法および数値制御装置 Expired - Fee Related JP3451594B2 (ja)

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