JP4840506B2 - 数値制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数の系統を制御する数値制御(Numerical Control;以下NCという)システムに関するものである。
従来の多軸多系統のNC装置は、図30のように構成されており、1台のNC装置内に複数系統の解析処理部111、112を有し、系統毎に、メモリ(図示せず)に格納された各系統のNCプログラムを夫々1ブロックずつ読み出し、補間制御部120で補間処理を行うために解析を行う。補間制御部120で補間処理の結果、各制御軸の移動パルスが生成され、軸制御部123は当該軸を駆動するサーボ制御部102、103、202、203及び主軸制御部104、204に移動パルスを出力する。
サーボ制御部102、103、202、203は指令された移動パルスに従い、結合しているサーボモータ105、106、205、206を夫々駆動し、また主軸制御部104、204は指令された移動パルスに従い、結合している主軸モータ107、207を夫々駆動する。NC装置に備えられた軸制御部123は、結合しているサーボ制御部102、103、202、203もしくは主軸制御部104、204の制御軸の駆動が可能となっている。
これは、制御系を複数セット 1つのハードウェア内に実現したものであり、夫々の系統で独立した加工プログラム及び各制御信号により制御され、同NC装置を備えるNC工作機械においては、複数の制御系統で同一または異なる製品を、夫々一つまたは複数加工できるようになっている。
なお、図30に示すNC装置の例の場合、表示装置130、PLC制御部121及び軸交換制御部122を備え、またサーボ制御部102、103、主軸制御部104、サーボモータ102,106及び主軸モータ107が、第一系統に属し、またサーボ制御部202、203、主軸制御部204、サーボモータ202,206及び主軸モータ207が、第二系統に属する。
また、従来の多軸多系統のNC装置は、軸交換制御部122により、各系統に属する制御軸の一部または全部を、系統間で交換できるように構成されている。
図31に、従来の多軸多系統のNC装置で制御可能な工作機械の一例を示す。図31の例の場合、刃物台#1を駆動するX1軸と主軸で掴んだワークを長手方向に移動するZ1軸とで第1系統が構成され、刃物台#2を駆動するX2軸とZ2軸とで第2系統が構成されている。
通常は、第1系統において、X1軸、Z1軸、S1軸に対するプログラム指令を行い、刃物台#1と主軸S1との組合せで加工を行い、また、第2系統において、X2軸、Z2軸、S2軸に対するプログラム指令を行い、刃物台#2と主軸S2との組合せで加工を行う。
従来の多軸多系統のNC装置は、更に、例えば、第2系統において、X2軸、Z1軸、S1軸に対する指令を行えるよう、軸交換制御部により、第1の系統のZ1軸と、第2の系統のZ2軸とを系統間で交換して、刃物台#2と主軸S1軸との組合せで加工を行うことで、加工時間の短縮や、複雑な加工を行うができる(例えば、特許文献1参照)。
上記のような従来のNC装置は、1つのハードウェア上で、全ての系統、軸を制御しなければならないため、制御可能な系統数及び軸数は、メモリやCPU処理速度により自ずと制約される課題があった。
このため、制御が必要な系統数及び軸数の要求が増えてくると、更に大容量のメモリや高速なCPUを搭載したNC装置を新たに開発しなければならず、開発コストが増大になるという問題点があった。
また、そのように多くの系統数、軸数を要する被制御対象は、特殊な専用工作機械もしくは大規模なNC加工システムである場合が大半であり、一般的なNC工作機械に適用可能なNC装置と共通の開発を行うと、一般的なNC工作機械に適用するには、必要以上の性能を要するハードウェアのため、製造コストが増大する課題があった。
このような問題点の一部を解決しようとするものとして、マスターとなる1台のNC装置と、複数のスレーブとなるNC装置で構成され、スレーブ側の各NC装置が、マスターのNC装置からの信号等により同期しながら、各NC装置で同期制御を行う方法が公知である。
これは、複数のスレーブのNC装置が、マスターとなる1台のNC装置と同期して運転するので、スレーブとなるNC装置を増設することにより、同時に運転可能な系統数を増やすことができる(例えば、特許文献2参照)。
また、通信路を介して複数の自動機械により制御される自動機械制御システムにおいて、複数の制御装置より間接制御される共有軸を備える自動機械を排他的に管理して、複数の自動機械を安全に安定に制御する自動機械制御システムが公知である。
これは、他の自動機械から通信路を介して間接制御可能な共有軸に対し、共有軸の占有を制御し、複数の制御装置から同時に間接制御可能とならないように排他制御を行う。上記の自動機械制御システムは、マスターの自動機械と、マスターの自動機械が占有権を取得したスレーブの自動機械とが、協調動作をする自動機械制御機械において、スレーブの自動機械を制御するマスターの自動機械が2つ以上存在する場合、スレーブの自動機械は、異なる自動機械から複数の指令を受信することになり、動作が保証されないため、他の制御装置で制御する自動機械の占有権を制御することで、安全かつ安定に制御するものである(例えば、特許文献3)。
特開平3−28908号公報・・・・・・特許文献1
特開平9−146623号公報・・・・・特許文献2
特開2005−173849号公報・・・特許文献3
しかしながら、前記特許文献2に開示のNC装置において、系統間で軸を交換できるのは、同一のCPUで制御可能な軸に限られ、NC装置の増設により、同時に運転を行う系統数を増やしても、同時に異なるNC装置の系統の制御軸を自由に制御できないという難点があった。
また、前記特許文献3に開示の動機械制御システムの場合、各自動機械の動作は、同自動機械を制御する制御装置により行われ、スレーブの自動機械の占有を許可されたマスターの自動機からの位置指令に対し、スレーブの制御装置が動作制御を行うのみで、マスターの自動機械とスレーブの自動機械の移動中の相関関係は何ら明記されておらず、マスターの制御装置の軸と、スレーブの制御装置の軸との間での補間及び同期は保証されていない。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、異なるNC装置の制御軸を意識せず、軸を組み合わせて、自由に補間制御や同期制御できるNCシステムを得ることを目的としている。
本発明の数値制御システムは、第二の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する仮想軸設定部と、この仮想軸設定部にて設定された軸の補間データを前記第二の数値制御装置に送信するとともに、前記第二の数値制御装置からのフィードバックデータを受信する第一の外部通信部と、NCプログラムを解析する第一の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記フィードバックデータに基づいて補間処理する第一の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間データを、前記外部通信部を通じて前記第二の数値制御装置に出力する仮想軸制御部とを有する第一の数値制御装置と、
自己に結合された所定の軸を、第一の数値制御装置で制御される軸として設定する外部切り換え軸設定部と、自己のフィードバックデータを前記第一の数値制御装置へ送信するとともに、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データを前記第一の数値制御装置から受信する第二の外部通信部と、NCプログラムを解析する第二の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を補間処理する第二の補間制御部と、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第一の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える軸制御権切り換え処理部とを有する第二の数値制御装置と、を備え、
前記軸制御権切り換え処理部により制御権を前記第一の数値制御装置に与えている場合、前記第一の数値制御装置が、その第一の補間制御部の補間出力に基づいて、第一の数値制御装置に結合された所定の軸と前記第二の数値制御装置に結合され前記第一の仮想軸設定部にて設定された所定の軸とを同期制御するものである。
また、本発明の数値制御システムは、第二の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する第一の仮想軸設定部と、自己に結合された所定の軸を、第二の数値制御装置で制御される軸として設定する第一の外部切り換え軸設定部と、前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データ及び自己のフィードバックデータを前記第二の数値制御装置へ送信するとともに、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データ及び前記第二の数値制御装置のフィードバックデータを前記第二の数値制御装置から受信する第一の外部通信部と、NCプログラムを解析する第一の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記第二の数値制御装置のフィードバックデータに基づいて補間処理する第一の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間データを、前記外部通信部を通じて前記第二の数値制御装置に出力する第一の仮想軸制御部と、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第二の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える第一の軸制御権切り換え処理部とを有する第一の数値制御装置と、
第一の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する第二の仮想軸設定部と、自己に結合された所定の軸を、第一の数値制御装置で制御される軸として設定する第二の外部切り換え軸設定部と、前記第二の仮想軸設定部にて設定された軸の補間データ及び自己のフィードバックデータを前記第一の数値制御装置へ送信するとともに、前記第二の外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データ及び前記第一の数値制御装置のフィードバックデータを前記第一の数値制御装置から受信する第二の外部通信部と、NCプログラムを解析する第二の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記第一の数値制御装置のフィードバックデータに基づいて補間処理する第二の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記第二の仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間データを、前記第二の外部通信部を通じて前記第一の数値制御装置に出力する第二の仮想軸制御部と、前記第二の外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第一の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える第二の軸制御権切り換え処理部とを有する第二の数値制御装置と、を備え、
前記第二の軸制御権切り換え処理部が第一の数値制御装置に制御権を与えている場合、第一の数値制御装置が、その第一の補間制御部の補間出力に基づいて、第一の数値制御装置に結合された所定の軸と前記第二の数値制御装置に結合され前記第一の仮想軸設定部にて設定された所定の軸とを同期制御するとともに、前記第一の軸制御権切り換え処理部が第二の数値制御装置に制御権を与えている場合、前記第二の数値制御装置が、その第二の補間制御部の補間出力に基づいて、第二の数値制御装置に結合された所定の軸と前記第一の数値制御装置に結合され前記第二の仮想軸設定部にて設定された所定の軸とを同期制御するものである。
また、本発明の数値制御システムは、第二の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する第一の仮想軸設定部と、自己に結合された所定の軸を、第二の数値制御装置で制御される軸として設定する第一の外部切り換え軸設定部と、前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データ及び自己のフィードバックデータを前記第二の数値制御装置へ送信するとともに、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データ及び前記第二の数値制御装置のフィードバックデータを、前記第二の数値制御装置から受信する第一の外部通信部と、自己に結合された所定系統の軸と前記第二の数値制御装置に結合され前記仮想軸設定部にて設定された所定系統の軸とを入れ替える軸交換を行う第一の軸交換制御部と、NCプログラムを解析する第一の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記第二の数値制御装置のフィードバックデータに基づいて補間処理するとともに、前記軸交換制御部で交換する軸の組合せの系統で補間処理をする第一の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間出力を、前記外部通信部を通じて前記第二の数値制御装置に出力する第一の仮想軸制御部と、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第二の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える第一の軸制御権切り換え処理部とを有する第一の数値制御装置と、
第一の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する第二の仮想軸設定部と、自己に結合された所定の軸を、第一の数値制御装置で制御される軸として設定する第二の外部切り換え軸設定部と、前記第二の仮想軸設定部にて設定された軸の補間データ及び自己のフィードバックデータを前記第一の数値制御装置へ送信するとともに、前記第二の外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データ及び前記第一の数値制御装置のフィードバックデータを、前記第一の数値制御装置から受信する第二の外部通信部と、自己に結合された所定系統の軸と前記第一の数値制御装置に結合され前記第二の仮想軸設定部にて設定された所定系統の軸とを入れ替える軸交換を行う第二の軸交換制御部と、NCプログラムを解析する第二の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記第一の数値制御装置のフィードバックデータに基づいて補間処理するとともに、前記第二の軸交換制御部で交換する軸の組合せの系統で補間処理をする第二の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記第二の仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間出力を、前記第二の外部通信部を通じて前記第一の数値制御装置に出力する第二の仮想軸制御部と、前記第二の外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第一の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える第二の軸制御権切り換え処理部とを有する第二の数値制御装置と、を備え、
前記第二の軸制御権切り換え処理部が第一の数値制御装置に制御権を与えている場合、第一の数値制御装置が、その第一の補間制御部の出力に基づいて、第二の数値制御装置に結合され且つ自己に結合された所定系統の軸と軸交換された軸を、自己に結合された所定系統の軸として、自己に結合された所定系統の軸と同期制御するとともに、前記第一の軸制御権切り換え処理部が第二の数値制御装置に制御権を与えている場合、前記第二の数値制御装置が、その第二の補間制御部の出力に基づいて、第一の数値制御装置に結合され且つ自己に結合された所定系統の軸と軸交換された軸を、自己に結合された所定系統の軸として、自己に結合された所定系統の軸と同期制御するものである。
また、本発明の数値制御装置システムは、前記第一の数値制御装置及び第二の数値制御装置の少なくとも一方に、自己に結合された軸と接続される他方の数値制御装置に結合された軸との制御タイミングが一致するよう、自己に結合された軸への補間出力を遅延させる遅延制御部を設けたものである。
また、本発明の数値制御システムは、前記第一の補間制御部及び第二の補間制御部の少なくとも一方の補間出力が速度指令データであり、前記第一、第二の数値制御装置からのフィードバックデータが位置データであることを特徴とするものである。
また、本発明の数値制御システムは、前記第一の補間制御部及び第二の補間制御部の少なくとも一方の補間出力が位置指令データであり、前記第一、第二の数値制御装置からのフィードバックデータが位置データであることを特徴とするものである。
また、本発明の数値制御システムは、前記第一の補間制御部及び第二の補間制御部の少なくとも一方が、前記仮想軸設定部にて設定される軸に応じて、速度指令データ及び位置指令データの何れかを補間出力することを特徴とするものである。
本発明によれば、ハードウェアが異なる各NC装置に結合された制御軸を自由に組み合わせて補間制御や同期制御を行うことができる。
従って、1台のハードウェアで実現可能な能力以上の加工が必要な工作機械に適用する場合、NC装置を更に付加することによって、機械オペレータが、複数台のNC装置で制御されていることを意識せず、あたかも1台のNC装置で制御しているかのごとく、NC装置間の協調加工(同期制御加工)などを行うことができる。
また、安価なハードウェアを使用して、個々のNC装置の性能が低くても高機能な多軸系統制御を実現できるため、一般的な機械に対して最適な性能のNC装置に集約すれば足りるようになって、1台で全ての仕様をカバーする一般的な機械に対しては過剰仕様となる多軸多系統のNC装置を開発する必要がなくなり、よって開発コスト及び製造コストを削減できる。
また、NC装置間に跨る軸の制御タイミングを一致させることができ、ひいてはNC装置間に跨る軸の同期制御を精度よく行うことができる。
また、各系統で速度指令する主軸が別のNC装置に結合されていた場合でも、機械オペレータが、主軸を結合しているNC装置を意識せず、あたかも1台のNC装置で制御しているかのごとく、主軸の制御系統の切り換え、主軸速度制御、各系統の直線軸または回転軸の座標値に同期した周速度一定制御、主軸の回転に同期した毎回転送りやねじ切り加工などが行える。
また、各系統で位置指令する直線軸または回転軸が別のNC装置に結合されていた場合でも、機械オペレータが、直線軸または回転軸を結合しているNC装置を意識せず、あたかも1台のNC装置で制御しているかのごとく、直線軸または回転軸の制御系統の切り換え、位置決め、異なるNC装置の軸を組み合わせた移動指令の補間などが行える。
また、各系統で速度指令する主軸が別のNC装置に結合されていた場合でも、また各系統で位置指令する直線軸または回転軸が別のNC装置に結合されていた場合でも、機械オペレータが、主軸を結合しているNC装置や、直線軸または回転軸を結合しているNC装置を意識せず、あたかも1台のNC装置で制御しているかのごとく、主軸の制御系統の切り替え、主軸速度制御、各系統の直線軸または回転軸の座標値に同期した周速度一定制御、主軸の回転に同期した毎回転送りやねじ切りなどが行えるとともに、直線軸または回転軸の制御系統の切り替え、位置決め、異なるNC装置の軸を組み合わせた移動指令の補間などが行える。
本発明の実施の形態1に係るNCシステムの構成を示す要部ブロック図である。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムの軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムの仮想軸及び外部切り替え有効軸の設定例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムのプログラム例を示す図である。 図4のプログラム例に対する動作例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムにおける補間制御部の主軸指令時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムにおける仮想軸制御部の仮想主軸に対する補間出力動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムにおける制御軸制御権切り替えの通信シーケンスを示す図である。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムにおける補間制御部の動作を説明する図で、S2軸のフィードバック位置及びZ1軸の指令位置を示す図である。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムにおける補間制御部の動作を説明する図で、S2軸のフィードバック位置差分及びZ1軸の補間移動量を示す図である。 本発明の実施の形態1に係るNCシステムの変形例を示す要部ブロック図である。 本発明の実施の形態2に係るNCシステムの構成を示す要部ブロック図である。 本発明の実施の形態2に係るNCシステムのタイムチャートを示す図である。 本発明の実施の形態2に係るNCシステムの軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係るNCシステムの仮想軸及び外部切り替え有効軸の設定例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係るNCシステムのプログラム例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係るNCシステムにおける軸交換制御部の軸交換指令時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2に係るNCシステムにおける仮想軸制御部の仮想軸に対する補間出力動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の系統・軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の加工1サイクル目の系統・軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の加工2サイクル目の系統・軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の加工3サイクル目の系統・軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の加工4サイクル目の系統・軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の加工5サイクル目の系統・軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の加工6サイクル目の系統・軸構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械の加工プログラムの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械のNC#1の制御軸交換動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態3に係り、本発明に係るNCシステムを適用する工作機械のNC#2の制御軸交換動作を示すフローチャートである。 従来の多軸多系統のNC装置の構成を示すブロック図である。 従来の多軸多系統のNC装置で制御可能な工作機械の軸構成例を示す図である。
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1を、図1〜図11を用いて説明する。なお、この実施の形態1は、本発明を、NC旋盤を2台並べた加工ラインに適用した場合の例である。
図1は本発明の実施の形態1に係るNCシステムの構成を示す要部ブロック図であり、101、201は夫々別個にCPUを有し夫々独立して制御可能なNC装置で、NC装置101は一方のNC旋盤に搭載され、またNC装置201は他方のNC旋盤に搭載される。
102、103はNC装置101と結合された制御軸のサーボ制御部、104はNC装置101と結合された主軸制御部、105、106はサーボ制御部102、103が駆動するサーボモータで、NC装置101に位置情報をフィードバックする位置検出器を有する。
107は主軸制御部104が駆動する主軸モータで、この主軸モータで制御される主軸に、NC装置101に位置情報をフィードバックする位置検出器が設けられている。また、202、203、208はNC装置201と結合された制御軸のサーボ制御部、204はNC装置201と結合された主軸制御部、205、206、209はサーボ制御部202、203、208が駆動するサーボモータで、NC装置201に位置情報をフィードバックする位置検出器を有する。207は主軸制御部204が駆動する主軸モータで、この主軸モータで駆動される主軸に、NC装置201に位置情報をフィードバックする位置検出器が設けられている。
なお、NC装置201の軸制御部223にフィードバックされた位置情報は、NC装置101の補間制御部120にもフィードバックされる。
また、NC装置101とNC装置201とで共用される表示装置130は、表示画面、キーボードなどを有するもので、公知のものである。
また、NC装置101、201は、CPU、メモリなどからなる公知のハードウェア構成を有し、以下に説明する処理部、制御部、設定部などがソフトウエアにより構成され、搭載されている。
NC装置101は、解析処理部111、補間制御部120、PLC制御部121、軸制御部123を備える。
また、NC装置201は、解析処理部211、補間制御部220、PLC制御部221、軸制御部223を備える。
NC装置101の解析処理部111は、メモリ(図示せず)に格納されたNCプログラムを1ブロックずつ読み出し、補間処理などを行うため解析を行う。補間制御部120は、解析処理部111の解析結果を受け、また軸制御部223、外部通信部253、外部通信部153、仮想軸制御部151を通じて送られたNC装置201からのフィードバックデータ(前記主軸の検出器により検出された位置情報など)に基づいて所定時間毎の補間処理を行う。また、この補間制御部120は、NC装置201に結合された制御軸(例えば主軸モータ207にて制御される主軸)に対して仮想軸が設定されている場合、その仮想軸の補間処理も行う。補間処理の結果、各制御軸の補間単位当たりの移動量が生成され、軸制御部123は、結合しているサーボ制御部102、103及び主軸制御部104に対して、各制御軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量を出力する。サーボ制御部102、103及び主軸制御部104は、指令された移動量に従い、結合しているモータ105〜107を駆動する。
またNC装置201の解析処理部211は、メモリ(図示せず)に格納されたNCプログラムを1ブロックずつ読み出し、補間処理などを行うため解析を行う。補間制御部220は、解析処理部111の結果を受け、所定時間毎の補間処理を行う。補間処理の結果、各制御軸の補間単位当たりの移動量が生成され、軸制御部223は、結合しているサーボ制御部202、203、208及び主軸制御部204に対して、各制御軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量を出力する。サーボ制御部202、203、208及び主軸制御部204は、指令された移動量に従い、結合しているモータ205〜207、209を駆動する。
なお、補間制御部120の詳細機能は、図6、図9及び図10を用いて後述する。
また、PLC制御部121、221は、NCプログラムより指令される補助指令(M指令)などを処理するもので、公知のものであるので、その説明は省略する。
更に、NC装置101は、仮想軸制御部151、外部通信部153、仮想軸設定部155を備え、NC装置201は、外部通信部253、軸制御権切り替え処理部254、外部切り替え軸設定部256を備える。
NC装置101が備える仮想軸制御部151は、補間制御部120によって補間処理された制御軸のうち、NC装置101の軸制御部123が制御可能な軸以外の軸の制御を行うために備えられたもので、仮想軸設定部155にて設定される仮想軸の制御を行う。図1に示すNCシステムの場合、例えばNC装置201に結合された主軸モータ207にて制御される主軸が仮想軸として設定されておれば、仮想軸制御部151はその主軸モータ207を制御する。
即ち、仮想軸制御部151は、補間制御部120で補間処理された、仮想軸設定部155にて設定された仮想軸に対する指令位置(仮想軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量)を、外部通信部153、外部通信部253を通じて、NC装置201の軸制御部223に送信することにより、仮想軸の制御を行う。
なお、外部通信部153とNC装置201の外部通信部253とは、双方向シリアル通信、イーサネット(登録商標)もしくはバスの通信路で結合され、一定周期毎に相互に通信を行う。このため、仮想軸制御部151が送信する指令位置(仮想軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量)を、外部通信部153、253を通じてNC装置201の軸制御部223に送信でき、またNC装置201にフィードバックされた位置情報を、軸制御部223、外部通信部253、153、仮想軸制御部151を通じてNC装置101の補間制御部120に送信できる。
NC装置201が備える軸制御権切り替え処理部254は、軸制御部223により制御可能な軸のうち、NC装置201の外部切り替え軸設定部256において外部切り替え有効軸として設定された制御軸に対し、同NC装置201が備える補間制御部220の補間処理の結果生成される補間移動量に従い軸の移動を行うか、外部のNC装置101が備える補間制御部120の補間処理の結果生成される仮想制御軸に対する補間移動量を、外部通信部253を介して受信し、受信した補間移動量に従い軸の移動を行うか、の制御権を切り替えるものである。また、軸制御権切り替え処理部254は、外部のNC装置101で運転される加工プログラムの指令、またはNC装置201で運転される加工プログラムの指令によって、優先度に従い、制御権が切り替えられる。
なお、制御権の切り替えは、PLC制御部221からの信号により行うことも可能である。
また、仮想軸設定部155及び外部切り替え軸設定部256の機能は、図3を用いて後述する。
図2は本発明の実施の形態1に係るNCシステムの軸構成例を示す図である。NC装置101とNC装置201は、別CPUで動作する装置であるので、夫々のNC装置は独立して、各々の制御系統で別のNCプログラムに従い運転を行う。また、NC装置101とNC装置201は外部通信部153と外部通信部253により結合される。
この例の場合、NC装置101は、X1軸、Z1軸、S1軸(主軸)が結合された1系統構成のNC装置としている。NC装置101の第1系統で実行するNCプログラム140により、X1軸、Z1軸、S1軸は、夫々X、Z、Sのアドレスでプログラム指令可能である。また、NC装置201は、X2軸、Z2軸、Y2軸、S2軸(主軸)が結合された1系統構成のNC装置としている。NC装置201の第1系統で実行するNCプログラム240により、X2軸、Z2軸、Y2軸、S2軸は、夫々X、Z、Y、Sのアドレスでプログラム指令可能である。
更に、NC装置101においては、NC装置101に結合されたX1軸、Z1軸、S1軸が、NCプログラム140のX、Z、Sのアドレスで指令可能な軸構成に加えて、Gコード(例えばG44指令)により制御主軸を切り替えSアドレスで指令を与える、もしくは専用のS指令(S2=)で指令を与える仮想の主軸(S2軸)が設定される。
図3に、図2に示すような軸構成としたNCシステムにおける仮想軸及び外部切り替え有効軸の設定例を示す。NC装置101においては、仮想軸設定部155にて、X1軸、Z1軸、S1軸が、NC装置101に結合された01局、02局、03局のサーボ制御部もしくは主軸制御部の軸として設定され、S2軸が仮想軸としてNC装置101の仮想軸出力局V01に割り付けられ、NC装置101のS2軸に対する補間出力移動量はNC装置201を示すM02の入力局P01に対し、送信するように設定される。
一方、NC装置201においては、外部切り替え軸設定部256にて、X2軸、Z2軸、Y2軸、S2軸が、NC装置201に結合された01局、02局、03局、04局のサーボ制御部もしくは主軸制御部の軸として設定され、更に、S2軸は、入力局P01が選択された場合に入力局P01が受信した補間出力に従い制御される外部切り替え有効軸として設定される。また、入力局P01は、NC装置101を示すM01の出力局V01に対し通信を行うように設定される。
なお、このような設定は、機械稼動前に行われ、また表示装置130に図3に示すような設定画面を表示し、オペレータがNC装置101,201の備えられているキーボードより入力することにより行われる。
また、各NCプログラムの先頭に前記設定内容を記述し、各NCプログラムの読込み時に各設定部155、256に前記設定をさせるようにしてもよい。
また、図6は、図4に示すようなNCプログラムで主軸に対する指令がされたときの、補間制御部の主軸の選択に対するフローチャートである。
即ち、ステップS501で、S指令ブロックもしくはG96指令(周速度一定制御指令)ブロックかどうか、即ち主軸に対する指令か否かを判別する。主軸に対する指令ブロックでない場合は、処理を終了し、主軸に対する指令ブロックの場合は、ステップS502で、G44指令(仮想軸として設定された主軸の選択指令)がモーダル中かどうかを判定する。
G44指令がモーダル中でない場合はS1軸選択中と判定(ステップS503)し、ステップS504で、仮想軸設定部の設定情報からS1軸が仮想主軸かどうかを判定する。S1軸が仮想主軸でない場合は、この補間制御部が所属するNC装置の接続軸と判断し、ステップS505で軸制御部に対し速度指令を出力する。ステップS504でS1軸が仮想主軸と判定した場合は、ステップS506で、S1軸の速度制御の補間出力を仮想軸制御部に出力し、後述するように、仮想軸制御部では、S1軸に登録している出力局に対し出力し、当該NC装置が制御権を取得する。
ステップS502で、G44指令モーダル中の場合は、S2軸選択中と判定(ステップS507)し、ステップS508で、仮想軸設定部の設定情報からS2軸が仮想主軸かどうかを判定する。S2軸が仮想主軸でない場合は、この補間制御部が所属するNC装置の接続軸と判断し、ステップS509で軸制御部に対し速度指令を出力する。ステップS508でS2軸が仮想主軸と判定した場合は、ステップS510で、S2軸の速度制御の補間出力を仮想軸制御部に出力し、後述するように、仮想軸制御部では、S2軸に登録している出力局に対し出力し、当該NC装置が制御権を取得する。
このフローにおいて、図2に示す軸構成で、且つ図3に示す仮想軸及び外部切り替え有効軸の設定を行った場合には、ステップS504での判定は、S1は仮想主軸でないと判断され、ステップS505に移行し、またステップS508での判定は、S2は仮想主軸であると判断され、ステップS510に移行する。
また、図7は、仮想軸制御部151における、仮想軸に対する速度制御補間出力のフローチャートである。ステップS550で、仮想軸の設定かどうか判定する。仮想軸設定の場合、ステップS551で、仮想軸が、主軸または回転軸(直線軸X軸、Y軸、Z軸まわりのA軸、B軸、C軸など)かを判定する。仮想軸が主軸または回転軸の場合、ステップS552で仮想軸の制御権があるかどうかを判定する。制御権がある場合、ステップS553で、仮想軸に設定された出力局に、当該仮想軸の速度制御の補間結果を出力する。
また、NC装置101において仮想軸として設定されたS2軸の選択指令がNCプログラム140よりなされた場合、仮想軸制御部151は外部通信部153及び外部通信部253を経由し、軸制御権切り替え処理部254に対して、制御権の切り替え要求を行い、軸制御権切り替え処理部254は、S2軸の制御権を外部入力局P01の指令に切り替えることで、NC装置101に制御権を与える。このときの、NC装置101とNC装置201間におけるS2軸の制御権切り替えの通信シーケンスを図8に示す。
即ち、図8に示すように、NC装置101において仮想軸として設定され、NC装置201に結合された、S2軸の選択指令がなされた場合、外部通信部を介して、NC装置101からNC装置201に対して、S2軸の制御権切り替え要求が送信される。
次いで、NC装置201は、外部切り替え有効軸であるS2軸の制御権を入力局P01に切り替え、NC装置101に対して、制御権切り替え完了を通知する。
以降、NC装置101は、仮想軸S2軸に対する指令に従い、移動量を所定の通信周期に従い、NC装置201に送信する。
次いで、NC装置201においてS2軸の制御権の切り替えがなされ、制御権が別のNC装置に切り替わった場合、NC装置201は、NC装置101に対し、制御権が切り離されたことを通知する。
なお、上記の通信シーケンスの如何に係らず、NC装置201は、NC装置101にS2軸のフィードバック位置情報を送信し、NC装置101は、受信したフィードバック位置情報に従い、S2軸での毎回転送り指令、ねじ切り指令を行う。
図2に示すような軸構成で、図3に示すように設定されたNCシステムにおいて、図4に示すNCプログラムが実行された場合、即ちNCプログラム140がNC装置101の第1系統で運転され、NCプログラム240がNC装置201の第1系統で運転された場合、NC装置201に結合され、仮想軸として設定されたS2軸は、図5に示すように動作する。
即ち、NCプログラム240がNC装置201の第1系統で運転され、N10ブロックにおいて、S2軸に対し1000r/minの速度指令が与えられ、同速度で回転を行う。
次いで、NC装置101の第1系統で運転されるNCプログラム140のN30ブロックにて、G44指令により、NC装置101に仮想軸として設定されたS2軸の選択指令がなされ、S500指令により、500r/minの速度指令が与えられる。このとき、NC装置201の軸制御権切り替え処理部254は、切り替え要求の順に優先度を決定し、S2軸の制御権をNC装置101の指令に切り替え、S2軸は、NC装置101で与えられた速度指令の500r/minで回転を行い、N31ブロック(G95:毎回転送り指令(工具を主軸1回転あたりどれだけ送るかを指令する切削送り指令))にて、S2軸の回転速度に対し、1回転辺り1mmの毎回転送り速度でZ1軸が移動し、旋削を行う。なお、毎回転送り指令は、同期制御の一種である。
次いで、NC装置201の第1系統で運転されるNCプログラム240のN40ブロックにて、G43指令によりNC装置201の第1系統におけるS2軸の選択指令がなされ、800r/minの速度指令が与えられる。NC装置201の軸制御権切り替え処理部254は、S2軸の制御権をNC装置201で与えられた速度指令に切り替え、S2軸は、NC装置201で与えられた速度指令の800r/minで回転を行う。
次いで、NC装置101の第1系統で運転されるNCプログラム140のN50ブロックにおいて、S2軸に対し300r/minの速度指令が与えられ、NC装置101に仮想軸として設定されたS2軸の選択指令がなされ、NC装置201はS2軸の制御権をNC装置101の指令に切り替え、S2軸は、NC装置101で与えられた速度指令の300r/minで回転を行う。そして、NC装置101に結合されたX1軸及びZ1軸によりねじ切りバイトを固定した工具台を駆動し、またNC装置201に結合されたS2軸でワークを回転させる主軸を駆動する機械構成となっている場合、N51ブロック(G33:ねじ切り指令)にて、S2軸の回転速度に対し、0.5mmピッチのねじ切り加工を行う。なお、ねじ切り指令も同期制御の一種である。
このねじ切り加工時に、本NCシステムは図9及び図10に示すように動作する。なお、図9はS2軸のフィードバック位置及びZ1軸の指令位置を示し、また図10はS2軸のフィードバック位置差分及びZ1軸の補間移動量を示す図である。
即ち、NC装置101の補間制御部120は、ねじ切り指令がされた後、軸制御部223、外部通信部253、外部通信部153、仮想軸制御部151を通じてNC装置201からのフィードバックされるS2軸のフィードバック位置データから、所定の角度位置(1回転基準位置)をまたぐ変化が発生することを検出し、S2軸が所定の角度位置を通過するのを待つ。次いで、S2軸が1回転基準位置を通過したことを検出した時、1回転基準位置からのフィードバック位置変化量(ΔP)を算出し、初回のZ1軸移動量を算出する。次いで、ねじ切り指令の終点座標まで、フィードバック位置データの変化量に対してZ1軸(ねじ切りリード軸)の移動量を算出し、Z1軸の移動量を算出する。
ねじのピッチがP[mm]で、NC装置101がS2軸のフィードバック位置データを受信する周期ΔTs[ms]当たりのフィードバック位置データの変化量がΔP[度]の場合、補間単位時間ΔTi[ms]当たりのねじ切りリード軸(Z1軸)の補間移動量は下記式で算出できる。
(Z1軸補間移動量)=P×(ΔTi/ΔTs)×ΔP/360
例えば、NC装置101の補間処理周期(ΔTi)が4ms、NC装置101とNC装置201が通信しNC装置201からフィードバック位置データを受信する周期(ΔTs)が8ms、S2軸が300r/minで回転して、ピッチ0.5mmのねじ切りを行う場合、S2軸のフィードバック位置データはΔTs(8ms)周期毎に値が更新され、変化量ΔPは19度であった場合、Z1軸の補間処理周期(ΔTi)当たりの補間移動量は、
(Z1軸補間移動量)=0.5[mm]×(4/8)×19[度]/360
=0.013mm
として算出され、同補間移動量を出力する。なお、上記計算式で、補間移動量の計算上の端数は、端数処理がなされなければいけないことは言うまでも無い。上記補間移動量計算を行うことで、NC装置101に結合されたZ1軸は、NC装置201に結合されたS2軸が1回転する毎に、0.5mmの補間移動を行い、ねじ切りを行う。
なお、図1の例では記載を省略しているが、図11に示すように、NC装置101に、NC装置201の軸制御権切り替え処理部254、外部切り替え軸設定部256と実質的に同一の機能を有する軸制御権切り替え処理部154、外部切り替え軸設定部156を備え、またNC装置201に、NC装置101の仮想軸制御部151、仮想軸設定部155と実質的に同一の機能を有する仮想軸制御部251、仮想軸設定部255を備える構成としてもよい。
即ち、NC装置101とNC装置201とを同一の構成としてもよい。
図11に示すような構成とした場合、仮想軸制御部151が送信する指令位置を、外部通信部153、253を通じてNC装置201の軸制御部223に送信できるとともに、NC装置101にフィードバックされた位置情報を、軸制御部123、外部通信部153、253、仮想軸制御部251を通じてNC装置201の補間制御部220に送信できる。また、仮想軸制御部251が送信する指令位置を、外部通信部253、153を通じてNC装置101の軸制御部123に送信できるとともに、NC装置201にフィードバックされた位置情報を、軸制御部223、外部通信部253、153、仮想軸制御部151を通じてNC装置101の補間制御部120に送信できる。
また、NC装置201の仮想軸設定部255でNC装置101に結合された所定の軸(例えば主軸モータ107で制御される軸)を仮想軸として設定するとともに、NC装置101の外部切り替え軸設定部156で、その仮想軸として設定されたNC装置101に結合された所定の軸(例えば主軸モータ107で制御される軸)を、外部切り替え軸設定部156において外部切り替え有効軸として設定すれば、NC装置201側から、NC装置101に結合された所定の軸をNC装置201に結合された軸と同期制御することができる。
以上説明したように、この実施の形態1によれば、1台のハードウェアで実現可能な能力以上の加工が必要な工作機械に適用する場合、NC装置を更に付加することによって、機械オペレータが、複数台のNC装置で制御されていることを意識せず、あたかも1台のNC装置で制御しているかのごとく、NC装置間の協調加工(同期制御加工)などを行うことができる。
また、安価なハードウェアを使用して、個々のNC装置の性能が低くても高機能な多軸系統制御を実現できるため、一般的な機械に対して最適な性能のNC装置に集約すれば足りるようになって、1台で全ての仕様をカバーする一般的な機械に対しては過剰仕様となる多軸多系統のNC装置を開発する必要がなくなり、よって開発コスト及び製造コストを削減できる。
また、各系統で速度指令する主軸が別のNC装置に結合されていた場合でも、機械オペレータが、主軸を結合しているNC装置を意識せず、あたかも1台のNC装置で制御しているかのごとく、主軸の制御系統の切り換え、速度制御、各系統の直線軸または回転軸の座標値に同期した周速度一定制御、主軸の回転に同期した毎回転送り及びねじ切り加工が行える。
実施の形態2.
次に本発明の実施の形態2を、図12〜図18を用いて説明する。なお、この実施の形態2は、本発明を、NC旋盤を2台並べた加工ラインに適用した場合の例である。
図12は本発明の実施の形態2に係るNCシステムの構成を示す要部ブロック図であり、101、201は夫々別個にCPUを有し夫々独立して制御可能なNC装置で、NC装置101は一方のNC旋盤に搭載され、またNC装置201は他方のNC旋盤に搭載される。
102、103、108、109はNC装置101と結合された制御軸のサーボ制御部、104はNC装置101と結合された主軸制御部、105、106、110、111はサーボ制御部102、103、108、109が駆動するサーボモータで、NC装置101に位置情報をフィードバックする位置検出器を有する。107は主軸制御部104が駆動する主軸モータで、この主軸モータで制御される主軸に、NC装置101に位置情報をフィードバックする位置検出器が設けられている。また、202、203、208、210はNC装置201と結合された制御軸のサーボ制御部、204はNC装置201と結合された主軸制御部、205、206、209、211はサーボ制御部202、203、208,210が駆動するサーボモータで、NC装置201に位置情報をフィードバックする位置検出器を有する。207は主軸制御部204が駆動する主軸モータで、この主軸モータで駆動される主軸に、NC装置201に位置情報をフィードバックする位置検出器が設けられている。
なお、NC装置201の軸制御部223にフィードバックされた位置情報は、NC装置101の補間制御部120にもフィードバックされ、NC装置101の軸制御部123にフィードバックされた位置情報は、NC装置201の補間制御部220にもフィードバックされる。
また、NC装置101とNC装置201とで共用される表示装置130は、表示画面、キーボードなどを有するもので、公知のものである。
また、NC装置101、201は、CPU、メモリなどからなる公知のハードウェア構成を有し、以下に説明する処理部、制御部、設定部などがソフトウエアにより構成され、搭載されている。
NC装置101は、解析処理部111、補間制御部120、PLC制御部121、軸制御部123を備える。
またNC装置201は、解析処理部211、補間制御部220、PLC制御部221、軸制御部223を備える。
解析処理部111、211は、メモリ(図示せず)に格納されたNCプログラムを1ブロックずつ読み出し、補間処理などを行うため解析を行う。補間制御部120は、解析処理部111の結果を受け、また軸制御部223、外部通信部253、外部通信部153、仮想軸制御部151を通じて送られたNC装置201からのフィードバックデータに基づいて所定軸の所定時間毎の補間処理を行う。また、この補間制御部120は、NC装置201に結合された制御軸(例えば主軸モータ207にて制御される主軸)に対して仮想軸が設定されている場合、その仮想軸の補間処理も行う。補間処理の結果、各制御軸の補間単位当たりの移動量が生成され、軸制御部123は、結合しているサーボ制御部102、103及び主軸制御部104に対して、各制御軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量を出力する。サーボ制御部102、103、108、109及び主軸制御部104は、指令された移動量に従い、結合しているモータ105〜107、110、111を駆動する。
また、補間制御部220は、解析処理部211の結果を受け、また軸制御部123、外部通信部153、外部通信部253、仮想軸制御部251を通じて送られたNC装置101からのフィードバックデータに基づいて所定軸の所定時間毎の補間処理を行う。また、この補間制御部220は、NC装置101に結合された制御軸(例えば主軸モータ107にて制御される主軸)に対して仮想軸が設定されている場合、その仮想軸の補間処理も行う。補間処理の結果、各制御軸の補間単位当たりの移動量が生成され、軸制御部223は、結合しているサーボ制御部202、203、208、210及び主軸制御部204に対して、各制御軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量を出力する。サーボ制御部202、203、208、210及び主軸制御部204は、指令された移動量に従い、結合しているモータ205〜207、110、111を駆動する。
また、補間制御部120、220は、図6、図9及び図10を用いて前述した通りの動作も行う。
また、PLC制御部121、221は、NCプログラムより指令される補助指令(M指令)などを処理するもので、公知のものであるので、その説明は省略する。
更に、NC装置101は、軸交換制御部122、仮想軸制御部151、遅延制御部152、外部通信部153、軸制御権切り替え処理部154、仮想軸設定部155、外部切り替え軸設定部156を備え、NC装置201は、軸交換制御部222、仮想軸制御部251、遅延制御部252、外部通信部253、軸制御権切り替え処理部254、仮想軸設定部255、外部切り替え軸設定部256を備える。
軸交換制御部122は、NC装置101におけるプログラム指令等により、系統に属する制御軸の一部または全部の交換を行う。また、軸交換制御部222は、NC装置201におけるプログラム指令等により、系統に属する制御軸の一部または全部の交換を行う。本実施の形態2の軸交換制御部122、222においては、仮想軸設定された軸も軸交換できる制御軸の対象となる。
NC装置101が備える仮想軸制御部151は、補間制御部120によって補間処理された制御軸のうち、NC装置101の軸制御部123が制御可能な軸以外の軸の制御を行うために備えられたもので、仮想軸設定部155にて設定される仮想軸の制御を行う。
即ち、仮想軸制御部151は、補間制御部120で補間処理された、仮想軸設定部155にて設定された仮想軸に対する指令位置(仮想軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量)を、外部通信部153、外部通信部253を通じて、NC装置201の軸制御部223に送信することにより、仮想軸設定部155にて設定される仮想軸の制御を行う。図12に示すNCシステムの場合、例えばNC装置201に結合された主軸モータ207にて制御される軸が仮想軸として設定されておれば、仮想軸制御部151はその主軸モータ207を制御する。
なお、外部通信部153とNC装置201の外部通信部253とは、双方向シリアル通信、イーサネット(登録商標)もしくはバスの通信路で結合され、一定周期毎に相互に通信を行う。このため、仮想軸制御部151が送信する指令位置(仮想軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量)を、外部通信部153、253を通じてNC装置201の軸制御部223に送信できる。また、NC装置201にフィードバックされた位置情報を、軸制御部223、外部通信部253、153、仮想軸制御部151を通じてNC装置101の補間制御部120に送信できる。
また、NC装置201が備える仮想軸制御部251も、NC装置101が備える仮想軸制御部151と同様の機能を有するものである。即ち、補間制御部220によって補間処理された制御軸のうち、NC装置201の軸制御部223が制御可能な軸以外の軸の制御を行うために備えられたもので、仮想軸設定部255にて設定される仮想軸の制御を行う。
即ち、仮想軸制御部251は、補間制御部220で補間処理された、仮想軸設定部255にて設定された仮想軸に対する指令位置(仮想軸の加減速等の処理を行った後の単位周期当たりの移動量)を、外部通信部253、外部通信部153を通じて、NC装置101に送信することにより、仮想軸設定部155にて設定される仮想軸の制御を行う。図12に示すNCシステムの場合、例えばNC装置101に結合された主軸モータ107にて制御される主軸が仮想軸として設定されておれば、仮想軸制御部251はその主軸モータ107を制御する。
また、本実施の形態2のNC装置において、NC装置201に結合された軸をNC装置101の仮想軸として割り当て、NC装置101の補間制御部120において、NC装置101に結合した軸と仮想軸とが補間処理されたとき、NC装置201に結合された制御軸を駆動するサーボ制御部もしくは主軸制御部への指令は、仮想軸制御部155、外部通信部153、外部通信部253、軸制御切り替え処理部254、軸制御部223を経由して出力されるため、NC装置101に結合された制御軸を駆動するサーボ制御部もしくは主軸制御部に対し出力する場合に比べて、応答が遅れることになる。NC装置101の遅延制御部152は、この応答遅れによる出力タイミングのずれを補正するために設けられたもので、図13のタイムチャートに示すように、同タイミングの補間出力に対し、NC装置101に結合された軸に対する移動量を一旦バッファリングし、軸制御部123への出力を遅延させるものである。この結果、その遅延を、NC装置101がNC装置201に結合されたサーボ制御部もしくは主軸制御部に出力するまでの時間または周期とすることによって、NC装置101、NC装置201とも同一のタイミングで出力を行うことができる。
また、NC装置201の遅延制御部252も、NC装置101の遅延制御部152と同様の機能を有するもので、NC装置201において、NC装置201に結合された軸とNC装置101に結合された仮想軸とで補間処理が施され、各々の移動量が、対応するサーボ制御部、もしくは、主軸制御部に伝わる時間が同時期になるように、補間制御部220から軸制御部223に出力する移動量を一旦バッファリングし、軸制御部223への出力を遅延させるものである。
また、NC装置101が備える軸制御権切り替え処理部154は、軸制御部123により制御可能な軸のうち、NC装置101の外部切り替え軸設定部156において外部切り替え有効軸として設定された制御軸に対し、同NC装置101が備える補間制御部120の補間処理の結果生成される補間移動量に従い軸の移動を行うか、外部のNC装置201が備える補間制御部220の補間処理の結果生成される仮想制御軸に対する補間移動量を、外部通信部153を介して受信し、受信した補間移動量に従い軸の移動を行うか、の制御権を切り替えるものである。軸制御権切り替え処理部154は、外部のNC装置201で運転される加工プログラムの指令、またはNC装置101で運転される加工プログラムの指令によって、優先度に従い、制御権が切り替えられる。
なお、制御権の切り替えは、PLC制御部からの信号により行うことも可能である。
また、NC装置201が備える軸制御権切り替え処理部254は、NC装置101の軸制御権切り替え処理部154と同様の機能を有するものである。即ち、軸制御部223により制御可能な軸のうち、NC装置201の外部切り替え軸設定部256において外部切り替え有効軸として設定された制御軸に対し、同NC装置201が備える補間制御部220の補間処理の結果生成される補間移動量に従い軸の移動を行うか、外部のNC装置101が備える補間制御部120の補間処理の結果生成される仮想制御軸に対する補間移動量を、外部通信部253を介して受信し、受信した補間移動量に従い軸の移動を行うか、の制御権を切り替えるものである。
なお、仮想軸設定部155、255及び外部切り替え軸設定部156、256の機能は、図15を用いて後述する。
図14は本発明の実施の形態2に係るNCシステムの軸構成例を示す図である。NC装置101とNC装置201は、別CPUで動作する装置であるので、夫々のNC装置は独立して、各々の制御系統で別々のNCプログラムに従い運転を行う。また、NC装置101とNC装置201は外部通信部153と外部通信部253により結合される。
この例の場合、NC装置101は、X11軸、Z11軸、C11軸で構成される第1系統と、X12軸、Z12軸で構成する第2系統の2系統構成のNC装置としている。NC装置101の第1系統で実行するNCプログラム140により、X11軸、Z11軸、C11軸は、夫々、X、Z、Cのアドレスで位置決め指令が可能である。また、NC装置101の第2系統で実行するNCプログラム140により、X12軸、Z12軸は、夫々X、Zの軸アドレスで位置決め指令が可能である。なお、C11軸は、Sアドレスによる速度指令により、回転指令が可能な主軸C軸制御軸として割り当てられ、C11軸として位置決め指令だけでなく、S11軸としても動作する。
NC装置201は、X21軸、Z21軸、Y21軸、C21軸、V21軸(回転軸)で構成された1系統構成のNC装置としている。NC装置201の第1系統で実行するNCプログラム240により、X21軸、Z21軸、Y21軸、C21軸、V21軸は、夫々、X、Z、Y、C、Vの軸アドレスで位置決め指令が可能である。なお、C21軸は、Sアドレスによる速度指令により、回転指令が可能な主軸C軸制御軸として割り当てられ、C21軸として位置決め指令だけでなく、S21軸としても動作する。
更に、NC装置101においては、NC装置101に結合された制御軸(X11軸、Z11軸、C11軸、X12軸、Z12軸)に加えて、仮想の位置決め軸として、仮想C21軸、及び、仮想V21軸が設定される。また、NC装置201においては、NC装置201に結合された制御軸(X21軸、Z21軸、Y21軸、C21軸、V21軸)に加えて、仮想の位置決め軸として、仮想C11軸が設定される。
図15に、図14に示すような軸構成としたNCシステムにおける仮想軸及び外部切り替え有効軸の設定例を示す。NC装置101においては、第1系統のX11軸、Z11軸、C11軸(S11軸)、第2系統のX12軸、Z12軸が結合され、仮想軸として、C21軸、V21軸が割り当てられている。また、NC装置201においては、第1系統のX21軸、Z21軸、Y21軸、C21軸(S21軸)、V21軸が結合され、仮想軸として、C11軸が割り当てられている。
図15の設定例の場合、仮想軸設定部155により、NC装置101側の仮想軸の通信局V01〜V04のうち、V01局にC21軸が仮想軸として設定され、通信の接続先として、NC装置201を示すM02の外部切り替え有効軸のP01局に割り付けられている。また、V02局にV21軸が設定され、通信の接続先として、NC装置201を示すM02の外部切り替え有効軸のP02局に割り付けられている。
また、外部切り替え軸設定部156により、NC装置201側の外部切り替え有効軸の通信局P01〜P04のうち、P01局には、C21軸が外部切り替え軸として設定されており、NC装置101で、仮想C21軸に対する指令を行う場合は、NC装置101の仮想軸通信局V01とNC装置201の外部切り替え軸通信局P01が所定の周期で通信を行い、NC装置201の外部切り替え軸通信局P01に設定された、NC装置201に結合されているC21軸の制御権を切り替えて、移動を行うように設定される。また、P02局には、V21軸が外部切り替え軸として設定されており、NC装置101で、仮想V21軸に対する指令を行う場合は、NC装置101の仮想軸通信局V02とNC装置201の外部切り替え軸通信局P02が所定の周期で通信を行い、NC装置201の外部切り替え軸通信局P02に設定された、NC装置201に結合されているV21軸の制御権を切り替えて、移動を行うように設定される。
また、仮想軸設定部255により、NC装置201側の仮想軸の通信局V01〜V04のうち、V01局にC11軸が仮想軸として設定され、通信の接続先として、NC装置101を示すM01の外部切り替え有効軸のP01局に割り付けられている。
また、外部切り替え軸設定部256により、NC装置101側の外部切り替え有効軸の通信局P01〜P04のうち、P01局には、C11軸が外部切り替え軸として設定されており、NC装置201で、仮想C11軸に対する指令を行う場合は、NC装置201の仮想軸通信局V01とNC装置101の外部切り替え軸通信局P01が所定の周期で通信を行い、NC装置101の外部切り替え軸通信局P01に設定された、NC装置201に結合されているC11軸の制御権を切り替えて、移動を行うように設定される。
なお、このような設定は、機械稼動前に行われ、また表示装置130に図15に示すような設定画面を表示し、オペレータがNC装置101,201の備えられているキーボードより入力することにより行われる。
また、各NCプログラムの先頭に前記設定内容を記述し、各NCプログラムの読込み時に各設定部155、156、255、256に前記設定をさせるようにしてもよい。
図17は、図14に示す軸構成で、且つ図15に示すように設定されている状態で、図16に示すような軸交換(G140)指令がなされた場合、NC装置の軸交換制御部122,222の動作を示すフローチャートである。
即ち、ステップS1100で、G140指令かどうか判定し、G140指令の場合、ステップS1101で、交換が必要な軸をチェックする。具体的には、G140 X=X12 Z=Z12 C=C11;指令がなされた場合、X指令の制御軸がX12軸、Z指令の制御軸がZ12軸、C指令の制御軸がC11軸として保有しているかどうか判定し、保有していない制御軸に対しては、軸の交換を要求する。
次いで、ステップS1102で、交換要求軸が交換可能な状態にあるかどうかを判定し、交換可能な状態にある場合は、ステップS1103で、軸の制御権を確保し、交換を行う。次に、ステップS1104で、交換要求軸が全て交換完了した場合は、ステップS1105で、G140指令ブロックを完了し、次ブロックに進む。
また、図18は、この実施の形態2における仮想軸制御部151、251の仮想軸に対する補間出力のフローチャートである。ステップS1150で、仮想軸の設定かどうか判定する。仮想軸設定の場合、ステップS1151で、仮想軸が主軸(例えばS11軸、S21軸)または回転軸(例えばV21軸、C11軸、C21軸)かを判定する。仮想軸が主軸または回転軸の場合、ステップS1152で、仮想軸が主軸制御モードかどうか判定する。主軸制御モードが選択されている場合、ステップS1153で仮想軸の制御権があるかどうかを判定する。制御権がある場合、ステップS1154で、仮想軸に設定された出力局に、当該仮想軸の速度制御の補間出力を出力する。
ステップS1151で、仮想軸が位置指令を与える直線軸(例えばX11軸、Z11軸、X12軸、Z12軸、X21軸、Z21軸、Y21軸)の場合、もしくは、ステップS1152で、仮想軸(主軸または回転軸)が主軸制御モードでなく、位置指令を与える回転軸の場合、ステップS1155で、仮想軸の制御権があるかどうかを判定する。制御権がある場合、ステップS1156で、仮想軸に設定された出力局に、当該仮想軸の位置制御の補間出力を出力する。
図14に示すような軸構成で、図15に示すように仮想軸などが設定されたNCシステムにおいて、図16に示すNCプログラムが実行された場合、NCシステム101、201は次の通り動作する。即ち、NC装置101の第2系統で運転するNCプログラム142のN2ブロックにおいて、G140 X=X12 Z=Z12 C=C11;指令により、NC装置101の第2系統は、最初に同系統を構成しているX12軸、及び、Z12軸に加え、NC装置101の第1系統のC11軸を、第2系統に交換して制御権を取得し、X12軸、Z12軸、C11軸に対する位置指令を夫々、X、Z、Cアドレスで指令を行う。
次いで、NC装置101の第1系統で動作するNCプログラム141のN1ブロックにおいて、G140 X=X11 Z=Z11 C=C21;指令により、NC装置101の第1系統は、X11軸、Z11軸の制御権に加え、NC装置201に結合されたC21軸の制御権を取得する。このとき、NC装置101は、図8で説明したシーケンスと同様のシーケンスで、仮想軸通信局V01からNC装置201の外部切り替え有効軸通信局P01と通信を行い、C21軸の制御権を取得し、NC装置201は、C21軸の制御を、外部切り替え有効軸通信局P01に切り替える。NC装置101の第1系統は、C21に対する指令位置を、所定の周期でNC装置201に送信し、NC装置101の補間出力に従い、C21軸の制御を行うことができる。
同様にして、NC装置201の第1系統で動作するNCプログラム241のN4ブロックにおいて、G140 X=X21 Z=Z21 Y=Y21 C=C11;指令により、NC装置201は、NC装置101に結合されたC11軸の制御を行える。
次いで、NC装置101の第2系統で動作するNCプログラム142のN3ブロックにおいて、G140 X=X12 Z=Z12 V=V21;指令により、NC装置101はX12軸、Z12軸、V21軸の制御権を取得する。NC装置201はその前に実行されるN4ブロックにおいてV21軸の制御権を事前に開放しているが、NC装置101がV21軸の制御権を取得したことを受けて、NC装置101とNC装置201は所定周期で通信を行い、NC装置101で生成された仮想軸としてのV21軸に対する補間出力を、NC装置201の外部切り替え有効軸通信局P02と所定周期で通信し、NC装置201に結合されたV21軸に出力する。NC装置201は、V21軸のフィードバック位置をNC装置101に送信する。
なおこの実施の形態2にあっても、NC装置101、201間の系統に跨る制御軸の組合せ(例えば、X11軸、Z11軸及びS21軸の組合せ、X12軸、Z12軸及びS21軸の組合せ、X21軸、Z21軸及びS11軸の組合せ)により、図1で説明したような、毎回転送り制御、ねじ切り加工などの同期制御が可能である。例えば、X21軸、Z21軸及びS11軸の組合せ構成(X21軸及びZ21軸でねじ切りバイト固定した工具台を移動し、S11軸にてワークを回転させる構成)とし、NC装置201からの補間出力でねじ切り加工を行う場合、NC装置101のS11軸の位置検出器からのフィードバック位置データを、NC装置201の補間制御部220に取込み、実施の形態1で説明した場合と同様に、補間制御部220でZ21軸の移動量を演算しZ21軸に対し出力することにより、Z21軸がZ軸方向に送られ、S11軸にて回転されるワークにねじを施すことができる。
以上説明したように、この実施の形態2によれば、当該NC装置に結合された制御軸または仮想制御軸を組み合わせて系統を構成し、また系統間で軸交換を行い、系統を構成する軸の組合せを入れ替え、補間制御や同期制御を行うようにした。また仮想軸の補間出力を、別のNC装置と通信して、別のNC装置に結合された制御軸に対して送り、仮想軸を制御できるようにしたので、当該NC装置に結合された制御軸だけでなく、異なるCPUで動作するNC装置の制御軸を組み合わせて系統を構築し、補間制御や同期制御を行なうことができる。
また、一般的なNC工作機械に適用可能な、系統数、制御軸数のNC装置を組合せて補間を行うことができるので、専用の高性能なハードウェアを開発することなく、同時に運転可能な系統数を増やし、かつNC装置のハードウェアに関わらず、系統間での制御軸の交換を行い、必要な軸をもって系統を構成し、NC制御を行うことができる。
また、NC装置間に跨る軸の制御タイミングを一致させることができ、ひいてはNC装置間に跨る軸の同期制御を精度よく行うことができる。
また、各系統で位置指令する直線軸または回転軸が別のNC装置に結合されていた場合でも、機械オペレータが、直線軸または回転軸を結合しているNC装置を意識せず、あたかも1台のNC装置で制御しているかのごとく、直線軸または回転軸の制御系統の切り換え、位置決め、異なるNC装置の軸を組み合わせた移動指令の補間制御が行える。
また、各系統で速度指令する主軸が別のNC装置に結合されていた場合でも、また各系統で位置指令する直線軸または回転軸が別のNC装置に結合されていた場合でも、機械オペレータが、主軸を結合しているNC装置や、直線軸または回転軸を結合しているNC装置を意識せず、あたかも1台のNC装置で制御しているかのごとく、主軸の制御系統の切り替え、速度制御、各系統の直線軸または回転軸の座標値に同期した周速度一定制御、主軸の回転に同期した毎回転送り及びねじ切りが行えるとともに、直線軸または回転軸の制御系統の切り替え、位置決め、異なるNC装置の軸を組み合わせた移動指令の補間が行える。
なお、実施の形態2で説明した遅延制御部を、実施の形態1のNC装置101に設けることも可能で、この遅延制御部をNC装置101に設ければ、実施の形態1においても、NC装置101に結合された制御軸とNC装置201に結合された制御軸との間の制御タイミングを一致させることができる。
実施の形態3.
以下、本発明を多軸自動旋盤に適用した場合の実施の形態3を、図19〜図29を用いて説明する。
図19は実施の形態3に係るNCシステムで制御を行う工作機械の一例を示す図である。この工作機械は多軸自動旋盤で、加工するワークを把持し回転させる主軸が、主軸ドラムにS1からS6まで計6個搭載されており、主軸ドラムが旋回することによって、主軸の配置が決められたステーションに移動するようになっている。また、各ステーションでワークを加工するために、ステーションごとに工具T1からT6が配置され、夫々、独立した系統で制御される。
本実施の形態3においては、工具T1はX1軸及びZ1軸で動作し、工具T2はX2軸及びZ2軸で動作し、工具T3はX3軸及びZ3軸で動作し、工具T4はX4軸及びZ4軸で動作し、工具T5はX5軸、Z5軸及びY5軸で動作し、工具T6はX6軸、Z6軸及びY6軸で動作するものとする。また、主軸S1軸はC1軸として位置制御でき、主軸S2軸はC2軸として位置制御でき、主軸S3軸はC3軸として位置制御でき、主軸S4軸はC4軸として位置制御でき、主軸S5軸はC5軸として位置制御でき、主軸S6軸はC6軸として位置制御できるものとする。
上記のような工作機械をNC制御するためには、合計で6系統20軸制御できるNC装置が必要であるが、本実施の形態3においては、工具T1はNC装置1(以下NC#1)に接続されたX1軸及びZ1軸で動作し、工具T2はNCNC#1に接続されたX2軸及びZ2軸で動作し、工具T3はNC#1に接続されたX3軸及びZ3軸で動作し、工具T4はNC#1に接続されたX4軸及びZ4軸で動作し、工具T5はNC装置2(以下NC#2)に接続されたX5軸、Z5軸、及び、Y5軸で動作し、工具T6はNC#2に接続されたX6軸、Z6軸、及び、Y6軸で動作するものとする。また、主軸S1軸からS6軸は、NC#2に接続され、夫々、主軸S1軸はC1軸として位置制御でき、主軸S2軸はC2軸として位置制御でき、主軸S3軸はC3軸として位置制御でき、主軸S4軸はC4軸として位置制御でき、主軸S5軸はC5軸として位置制御でき、主軸S6軸はC6軸として位置制御できるように配置している。また、NC#1は、仮想軸として、主軸S1軸(C1軸)、主軸S2軸(C2軸)、主軸S3軸(C3軸)、主軸S4軸(C4軸)、主軸S5軸(C5軸)、主軸S6軸(C6軸)の各主軸/C軸を保有する。
即ち、図20に示すように、NC#1は、接続軸としてX1軸、Z1軸、X2軸、Z2軸、X3軸、Z3軸、X4軸、Z4軸の計8軸、仮想軸としてS1軸(C1軸)、S2軸(C2軸)、S3軸(C3軸)、S4軸(C4軸)、S5軸(C5軸)、S6軸(C6軸)の計6軸で、合わせて14軸の制御を行い、NC#2は、接続軸としてX5軸、Z5軸、Y5軸、X6軸、Z6軸、Y6軸、S1軸(C1軸)、S2軸(C2軸)、S3軸(C3軸)、S4軸(C4軸)、S5軸(C5軸)、S6軸(C6軸)の計12軸の制御を行う。更に、NC#2に接続されたS1軸(C1軸)、S2軸(C2軸)、S3軸(C3軸)、S4軸(C4軸)、S5軸(C5軸)、S6軸(C6軸)は、夫々、NC#1の仮想軸S1軸(C1軸)、S2軸(C2軸)、S3軸(C3軸)、S4軸(C4軸)、S5軸(C5軸)、S6軸(C6軸)の指令に従い駆動するように切り替えられる、外部切り替え軸として設定する。
なお、この設定は、図12に示す仮想軸設定部及び外部切り替え設定部にて設定される。
また、初期の配置としては、NC#1において、仮想軸のS1軸(C1軸)、S2軸(C2軸)は、系統1から系統4で制御権を持たないため、未使用軸としてフリーの状態とする。また、NC#2において、接続軸のS3軸(C3軸)、S4軸(C4軸)、S5軸(C5軸)、S6軸(C6軸)は、同様にNC#2の系統1から系統2で制御権を持たないため、未使用軸としてフリーの状態とする。
本実施の形態3の工作機械において、1サイクル目の加工開始前に、主軸ドラムが旋回し、ステーション1に主軸S1、ステーション2に主軸S6、ステーション3に主軸S5、ステーション4に主軸S4、ステーション5に主軸S3、ステーション6に主軸S2が配置される。
この後、ステーション1において、工具T1と主軸S1の組み合わせで加工を行い、同時に、ステーション2において工具T2と主軸S6の組み合わせ、ステーション3において工具T3と主軸S5の組み合わせ、ステーション4において工具T4と主軸S4の組み合わせ、ステーション5において工具T5と主軸S3の組み合わせ、ステーション6において工具T6と主軸S2の組み合わせで加工を行うように、加工開始前に、図21に示す系統及び軸構成に配置が切り替わり、各系統で、プログラム指令に対する補間及び同期運転を行う。
次いで、2サイクル目の加工開始前に、主軸ドラムが旋回し、ステーション1に主軸S2、ステーション2に主軸S1、ステーション3に主軸S6、ステーション4に主軸S5、ステーション5に主軸S4、ステーション6に主軸S3が配置される。
この後、ステーション1において、工具T1と主軸S2の組み合わせで加工を行い、同時に、ステーション2において工具T2と主軸S1の組み合わせ、ステーション3において工具T3と主軸S6の組み合わせ、ステーション4において工具T4と主軸S5の組み合わせ、ステーション5において工具T5と主軸S4の組み合わせ、ステーション6において工具T6と主軸S3の組み合わせで加工を行う。即ち、図22に示す系統及び軸構成に配置され、各系統で、プログラム指令に対する補間及び同期運転を行う。
以降、1サイクル毎に主軸ドラムが旋回し、各ステーションに配置される主軸が順次変化し、図23から図26に示す系統及び軸構成に配置され、各サイクルでの加工を行い、6サイクル目では、図27に示す系統及び軸構成に配置され、ステーション1において、工具T1と主軸S6の組み合わせで加工を行い、同時に、ステーション2において工具T2と主軸S5の組み合わせ、ステーション3において工具T3と主軸S4の組み合わせ、ステーション4において工具T4と主軸S3の組み合わせ、ステーション5において工具T5と主軸S2の組み合わせ、ステーション6において工具T6と主軸S1の組み合わせで加工を行う。
次いで、7サイクル目では、主軸ドラムが旋回し、ステーション1に主軸S1、ステーション2に主軸S6、ステーション3に主軸S5、ステーション4に主軸S4、ステーション5に主軸S3、ステーション6に主軸S2が配置されるので、図21に示す軸構成に戻り、1サイクル目と同様の構成で加工を行い、以降、1〜6サイクルと同様の加工を繰り返し実行する。
上記のように、各工具を制御する系統において、ワークを回転または位置決めする主軸が順次切り替わるが、各ステーションにおいて、主軸の回転に同期して旋削もしくはねじ切りを行う場合は、主軸の回転に同期して、工具の移動を補間しなければならない。また、各ステーションにおいてミル加工等を行う場合は、主軸を位置制御軸(C軸)に切り替えて、工具の送り軸と主軸の回転軸(C軸)を同時に補間が必要となる。
本実施の形態の工作機械を制御するNCシステムの場合、図27に示すように、NC#1の系統1においてステーション1(ST1)の加工プログラムP1を実行し、NC#1の系統2においてステーション2(ST2)の加工プログラムP2を実行し、NC#1の系統3においてステーション3(ST3)の加工プログラムP3を実行し、NC#4の系統4においてステーション4(ST4)の加工プログラムP4を実行し、NC#2の系統1においてステーション5(ST5)の加工プログラムP5を実行し、NC#2の系統2においてステーション6(ST6)の加工プログラムP6を実行し、各ステーションに配置された工具に適した加工を実行する。
また、加工を実行する前に、各主軸が所定のステーション位置になるように、主軸ドラムを旋回する必要があるので、ステーション1(ST1)においては、主軸ステーション切り替えのためのプログラムM1、ステーション2(ST2)においては、主軸ステーション切り替えのためのプログラムM2、ステーション3(ST3)においては、主軸ステーション切り替えのためのプログラムM3、ステーション4(ST4)においては、主軸ステーション切り替えのためのプログラムM4、ステーション5(ST5)においては、主軸ステーション切り替えのためのプログラムM5、ステーション6(ST6)においては、主軸ステーション切り替えのためのプログラムM6が実行され、主軸ドラムを旋回し、S1軸(C1軸)からS6軸(C6軸)の配置をローテーションする。
このとき、NC#1の主軸ステーション切り替えプログラム内で、図28のフローチャートに従い、各系統のC軸(主軸)の軸交換要求が行われ、例えば、NC#1の系統1においては、1サイクル目はX1軸、Z1軸、C1軸(S1軸)の軸構成、2サイクル目は、X1軸、Z1軸、C2軸(S2軸)の軸構成、3サイクル目は、X1軸、Z1軸、C3軸(S3軸)の軸構成、4サイクル目は、X1軸、Z1軸、C4軸(S4軸)の軸構成、5サイクル目は、X1軸、Z1軸、C5軸(S5軸)の軸構成、6サイクル目は、X1軸、Z1軸、C6軸(S6軸)の軸構成となり、1サイクル毎に、随時、各系統の制御主軸(C軸)を切り換えて、加工を繰り返す。
また、NC#2の主軸ステーション切り替えプログラム内では、図29のフローチャートに従い、各系統のC軸(主軸)の軸交換要求が行われ、例えば、NC#2の系統1においては、1サイクル目はX5軸、Z5軸、Y5軸、C3軸(S3軸)の軸構成、2サイクル目は、X5軸、Z5軸、Y5軸、C4軸(S4軸)の軸構成、3サイクル目は、X5軸、Z5軸、Y5軸、C5軸(S5軸)の軸構成、4サイクル目は、X5軸、Z5軸、Y5軸、C6軸(S6軸)の軸構成、5サイクル目は、X5軸、Z5軸、Y5軸、C1軸(S1軸)の軸構成、6サイクル目は、X5軸、Z5軸、Y5軸、C2軸(S2軸)の軸構成となり、1サイクル毎に、随時、各系統の制御主軸(C軸)を切り換えて、加工を繰り返す。
このとき、NC#1の各系統で制御する主軸(C軸)は、各系統においてC軸制御(位置指令)モードか、主軸制御モードかにより、夫々補間出力を、位置指令データまたは速度指令データとして、NC#2に送信され、NC#2は、対応する外部切り替え軸を、NC#1から送信される補間出力に従い、位置制御もしくは速度制御を行う。更に、NC#2は制御軸のフィードバック位置データをNC#1に送信し、NC#1は、NC#2から送られるフィードバック位置を周期的に取得し、変化量に同期して毎回転送りもしくはねじ切り加工等を行うことができる。
以上のように、工程の切り替わりで、系統間で交換しなければならない軸は、本発明の実施の形態3の場合、S1軸(C1軸)からS6軸(C6軸)の6軸に限られ、交換が必要な軸のみ、同制御軸を接続しているNC装置において外部切り替え軸として設定し、同制御軸を接続していないNC装置では、仮想軸として設定することで、各NC装置間で共通に制御ができ、かつ各NC装置の系統において、異なるNC装置に接続された制御軸であることを機械オペレータが意識せず、必要な軸を組み合わせて補間制御及び同期制御を行うことができる。
本発明の数値制御システムは、NC工作機械を複数台並べて一連の加工を行う場合などにおいて、制御軸数や制御系統数を増加させるために用いられるのに適している。
101、201 NC装置
102、103、108、109、202、203、208、210 サーボ制御部
104、204 主軸制御部
105、106、110、111、205、206、209、211 サーボモータ
107、207 主軸モータ
111、112、211、212 解析処理部
120、220 補間制御部
121、221 PLC制御部
122、222 軸交換制御部
123、123 軸制御部
130 表示装置
140、240 NCプログラム
141、142、241 NCプログラム
151、251 仮想軸制御部
152、252 遅延制御部
153、253 外部通信部
154、254 軸制御切り替え処理部
155、255 仮想軸設定部
156、256 外部切り替え軸設定部

Claims (7)

  1. 第二の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する仮想軸設定部と、この仮想軸設定部にて設定された軸の補間データを前記第二の数値制御装置に送信するとともに、前記第二の数値制御装置からのフィードバックデータを受信する第一の外部通信部と、NCプログラムを解析する第一の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記フィードバックデータに基づいて補間処理する第一の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間データを、前記外部通信部を通じて前記第二の数値制御装置に出力する仮想軸制御部とを有する第一の数値制御装置と、
    自己に結合された所定の軸を、第一の数値制御装置で制御される軸として設定する外部切り換え軸設定部と、自己のフィードバックデータを前記第一の数値制御装置へ送信するとともに、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データを前記第一の数値制御装置から受信する第二の外部通信部と、NCプログラムを解析する第二の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を補間処理する第二の補間制御部と、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第一の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える軸制御権切り換え処理部とを有する第二の数値制御装置と、を備え、
    前記軸制御権切り換え処理部により制御権を前記第一の数値制御装置に与えている場合、前記第一の数値制御装置が、その第一の補間制御部の補間出力に基づいて、第一の数値制御装置に結合された所定の軸と前記第二の数値制御装置に結合され前記第一の仮想軸設定部にて設定された所定の軸とを同期制御することを特徴とする数値制御システム。
  2. 第二の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する第一の仮想軸設定部と、自己に結合された所定の軸を、第二の数値制御装置で制御される軸として設定する第一の外部切り換え軸設定部と、前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データ及び自己のフィードバックデータを前記第二の数値制御装置へ送信するとともに、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データ及び前記第二の数値制御装置のフィードバックデータを前記第二の数値制御装置から受信する第一の外部通信部と、NCプログラムを解析する第一の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記第二の数値制御装置のフィードバックデータに基づいて補間処理する第一の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間データを、前記外部通信部を通じて前記第二の数値制御装置に出力する第一の仮想軸制御部と、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第二の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える第一の軸制御権切り換え処理部とを有する第一の数値制御装置と、
    第一の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する第二の仮想軸設定部と、自己に結合された所定の軸を、第一の数値制御装置で制御される軸として設定する第二の外部切り換え軸設定部と、前記第二の仮想軸設定部にて設定された軸の補間データ及び自己のフィードバックデータを前記第一の数値制御装置へ送信するとともに、前記第二の外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データ及び前記第一の数値制御装置のフィードバックデータを前記第一の数値制御装置から受信する第二の外部通信部と、NCプログラムを解析する第二の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記第一の数値制御装置のフィードバックデータに基づいて補間処理する第二の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記第二の仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間データを、前記第二の外部通信部を通じて前記第一の数値制御装置に出力する第二の仮想軸制御部と、前記第二の外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第一の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える第二の軸制御権切り換え処理部とを有する第二の数値制御装置と、を備え、
    前記第二の軸制御権切り換え処理部が第一の数値制御装置に制御権を与えている場合、第一の数値制御装置が、その第一の補間制御部の補間出力に基づいて、第一の数値制御装置に結合された所定の軸と前記第二の数値制御装置に結合され前記第一の仮想軸設定部にて設定された所定の軸とを同期制御するとともに、前記第一の軸制御権切り換え処理部が第二の数値制御装置に制御権を与えている場合、前記第二の数値制御装置が、その第二の補間制御部の補間出力に基づいて、第二の数値制御装置に結合された所定の軸と前記第一の数値制御装置に結合され前記第二の仮想軸設定部にて設定された所定の軸とを同期制御することを特徴とする数値制御システム。
  3. 第二の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する第一の仮想軸設定部と、自己に結合された所定の軸を、第二の数値制御装置で制御される軸として設定する第一の外部切り換え軸設定部と、前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データ及び自己のフィードバックデータを前記第二の数値制御装置へ送信するとともに、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データ及び前記第二の数値制御装置のフィードバックデータを、前記第二の数値制御装置から受信する第一の外部通信部と、自己に結合された所定系統の軸と前記第二の数値制御装置に結合され前記仮想軸設定部にて設定された所定系統の軸とを入れ替える軸交換を行う第一の軸交換制御部と、NCプログラムを解析する第一の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記第二の数値制御装置のフィードバックデータに基づいて補間処理するとともに、前記軸交換制御部で交換する軸の組合せの系統で補間処理をする第一の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間出力を、前記外部通信部を通じて前記第二の数値制御装置に出力する第一の仮想軸制御部と、前記外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第二の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える第一の軸制御権切り換え処理部とを有する第一の数値制御装置と、 第一の数値制御装置に結合された所定の軸を、自己が制御する軸として設定する第二の仮想軸設定部と、自己に結合された所定の軸を、第一の数値制御装置で制御される軸として設定する第二の外部切り換え軸設定部と、前記第二の仮想軸設定部にて設定された軸の補間データ及び自己のフィードバックデータを前記第一の数値制御装置へ送信するとともに、前記第二の外部切り換え軸設定部にて設定された軸の補間データ及び前記第一の数値制御装置のフィードバックデータを、前記第一の数値制御装置から受信する第二の外部通信部と、自己に結合された所定系統の軸と前記第一の数値制御装置に結合され前記第二の仮想軸設定部にて設定された所定系統の軸とを入れ替える軸交換を行う第二の軸交換制御部と、NCプログラムを解析する第二の解析処理部と、この解析処理部の解析結果を前記第一の数値制御装置のフィードバックデータに基づいて補間処理するとともに、前記第二の軸交換制御部で交換する軸の組合せの系統で補間処理をする第二の補間制御部と、この補間制御部の補間出力が前記第二の仮想軸設定部にて設定された軸の補間データである場合、その補間出力を、前記第二の外部通信部を通じて前記第一の数値制御装置に出力する第二の仮想軸制御部と、前記第二の外部切り換え軸設定部にて設定された軸を、自己が制御するか、前記第一の数値制御装置が制御するかの制御権を切り換える第二の軸制御権切り換え処理部とを有する第二の数値制御装置と、を備え、
    前記第二の軸制御権切り換え処理部が第一の数値制御装置に制御権を与えている場合、第一の数値制御装置が、その第一の補間制御部の出力に基づいて、第二の数値制御装置に結合され且つ自己に結合された所定系統の軸と軸交換された軸を、自己に結合された所定系統の軸として、自己に結合された所定系統の軸と同期制御するとともに、前記第一の軸制御権切り換え処理部が第二の数値制御装置に制御権を与えている場合、前記第二の数値制御装置が、その第二の補間制御部の出力に基づいて、第一の数値制御装置に結合され且つ自己に結合された所定系統の軸と軸交換された軸を、自己に結合された所定系統の軸として、自己に結合された所定系統の軸と同期制御することを特徴とする数値制御システム。
  4. 前記第一の数値制御装置及び第二の数値制御装置の少なくとも一方に、自己に結合された軸と接続される他方の数値制御装置に結合された軸との制御タイミングが一致するよう、自己に結合された軸への補間出力を遅延させる遅延制御部を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の数値制御システム。
  5. 前記第一の補間制御部及び第二の補間制御部の少なくとも一方の補間出力が速度指令データであり、前記第一、第二の数値制御装置からのフィードバックデータが位置データであることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載の数値制御システム。
  6. 前記第一の補間制御部及び第二の補間制御部の少なくとも一方の補間出力が位置指令データであり、前記第一、第二の数値制御装置からのフィードバックデータが位置データであることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載の数値制御システム。
  7. 前記第一の補間制御部及び第二の補間制御部の少なくとも一方が、前記仮想軸設定部にて設定される軸に応じて、速度指令データ及び位置指令データの何れかを補間出力することを特徴とする請求項1〜請求項6の何れかに記載の数値制御システム。
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