JP7283875B2 - Numerical controller - Google Patents
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Description
本発明は、数値制御装置に関し、特にプログラム取得要求順序を最適化する数値制御装置に関する。 The present invention relates to a numerical controller, and more particularly to a numerical controller that optimizes the program acquisition request order.
複数プログラムの同時運転が可能な数値制御装置がある。数値制御装置がプログラムに従って制御する動作の単位を運転単位と称する。運転単位は、運転系統、又は単に系統と称されることもある。 There are numerical controllers that can run multiple programs simultaneously. A unit of operation controlled by a numerical controller according to a program is called an operation unit. An operating unit may also be referred to as an operating system, or simply a system.
図1は、各運転単位がプログラムを取得する際のフローを示している。プログラムは記憶媒体に格納されている。各運転単位は、データ取得要求制御部に対し、記憶媒体からプログラムを転送するよう要求する。データ取得要求制御部が記憶媒体からプログラムを取得し、各運転単位に引き渡す。各運転単位は、取得されたプログラムをメモリに展開して運転を行う。 FIG. 1 shows the flow when each operating unit acquires a program. A program is stored in a storage medium. Each operation unit requests the data acquisition request controller to transfer the program from the storage medium. The data acquisition request control unit acquires the program from the storage medium and hands it over to each operation unit. Each operation unit develops the obtained program in a memory and operates.
運転単位には大きく2種類ある。実際の加工を行う運転単位(以降、加工運転単位)と、図2及び図3に示すような、テーブル、ワーク交換、ローダ軸、バックドリル及び工具交換等の周辺軸を制御する運転単位(以降、周辺運転単位)である。加工運転単位は精度と密接に関連する運転単位であるため、周辺運転単位よりも安定して動作させる必要性がある。しかし稀に、加工運転単位のプログラム転送要求が、周辺運転単位のプログラム転送要求によって阻害されてしまうことがある。すなわち、タイミングによっては、周辺運転単位のプログラム転送を行っていることが原因で、加工運転単位のプログラム転送に遅れが生じてしまうことがある。これにより、スループットの低下や加工精度の低下を招く恐れがある。このような事態を回避するためには、特定の運転単位(加工運転単位)に関するプログラム転送を優先的に処理するような制御を行うことが望まれる。 There are two types of operating units. An operation unit that actually performs machining (hereinafter referred to as a machining operation unit) and an operation unit that controls peripheral axes such as a table, workpiece exchange, loader axis, back drill and tool exchange as shown in FIGS. 2 and 3 (hereinafter , peripheral driving unit). Since the machining operation unit is an operation unit closely related to accuracy, it must be operated more stably than the peripheral operation units. However, in rare cases, the program transfer request for each machining operation may be blocked by the program transfer request for each peripheral operation. That is, depending on the timing, the transfer of the program for each machining operation may be delayed due to the transfer of the program for each peripheral operation. This may lead to a decrease in throughput and a decrease in processing accuracy. In order to avoid such a situation, it is desirable to perform control such that program transfer relating to a specific operation unit (machining operation unit) is preferentially processed.
図3に、プログラム転送の阻害が生じる状況の一例を示す。プログラムの同時転送数は、ハードウェア又はソフトウェア上の理由により上限がある。例えばプログラム転送を処理するためのスロットの上限数は、ハードウェアのバッファサイズ等に依存する。データ取得要求制御部は、上限を超える数のプログラム取得要求に同時に対応することはできないため、図4に×印で示すように、一時的に、一部の要求に対する応答(プログラムの転送)を保留させざるを得ない状態が発生することがある。 FIG. 3 shows an example of a situation in which program transfer blockage occurs. There is an upper limit to the number of simultaneous program transfers for hardware or software reasons. For example, the upper limit number of slots for processing program transfers depends on the hardware buffer size and the like. Since the data acquisition request control unit cannot simultaneously respond to the number of program acquisition requests exceeding the upper limit, as indicated by the x mark in FIG. Occasionally, a situation arises that requires a hold.
特許文献1には、プログラム転送に優先順位を付すことが可能な数値制御装置が記載されている。特許文献2には、複数の運転単位からのプログラム転送要求を処理できる数値制御装置が記載されている。 Patent Literature 1 describes a numerical controller capable of giving priority to program transfers. Patent Literature 2 describes a numerical controller capable of processing program transfer requests from a plurality of operating units.
しかしながら、引用文献1及び2はいずれも、複数の運転単位間でプログラム転送要求の優先度を制御するという思想や、当該思想を実現するための具体的な手法を開示していない。 However, neither of Cited Documents 1 and 2 discloses the idea of controlling the priority of program transfer requests among a plurality of operation units, nor a specific technique for realizing the idea.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、プログラム取得要求に対する応答順序を最適化する数値制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a numerical controller that optimizes the order of responses to program acquisition requests.
本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、記憶媒体に格納されたプログラムの転送を受けて複数プログラムを同時に運転することでそれぞれ同時に制御される複数の運転単位を有する数値制御装置であって、前記運転単位各々からのプログラム転送要求を受け付ける事前要求受付部と、前記プログラム転送要求を一時的に格納する待機バッファと、優先的に転送すべき前記プログラム転送要求を判断するための、データ転送速度、データ取得頻度、及びデータ取得時間の少なくともいずれかの条件である優先運転単位判断情報を格納する優先運転単位判断情報格納部と、前記優先運転単位判断情報に基づいて、前記待機バッファから、優先的に転送すべき前記プログラム転送要求である高頻度割り当て運転単位を決定する要求調整部と、高頻度割り当て運転単位を最優先で転送するデータ取得要求制御部と、を有することを特徴とする。
本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、前記優先運転単位判断情報は、前記数値制御装置の過去の運転データやその解析データに基づく情報を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、前記優先運転単位判断情報は、前記数値制御装置の現在の運転状態に基づく情報を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、前記優先運転単位判断情報は、優先して転送すべきプログラムをユーザが指定した情報を含むことを特徴とする。
A numerical control apparatus according to an embodiment of the present invention is a numerical control apparatus having a plurality of operation units that are controlled simultaneously by receiving transfer of a program stored in a storage medium and simultaneously operating a plurality of programs. a prior request receiving unit for receiving program transfer requests from each of said operating units; a standby buffer for temporarily storing said program transfer requests; and a data transfer for determining said program transfer requests to be preferentially transferred. a priority operation unit determination information storage unit that stores priority operation unit determination information that is at least one condition of speed, data acquisition frequency, and data acquisition time; and from the standby buffer based on the priority operation unit determination information, A request adjustment unit that determines a high-frequency allocation operation unit, which is the program transfer request to be preferentially transferred, and a data acquisition request control unit that transfers the high-frequency allocation operation unit with the highest priority. .
A numerical controller according to an embodiment of the present invention is characterized in that the priority operation unit determination information includes information based on past operation data of the numerical controller and its analysis data.
A numerical controller according to an embodiment of the present invention is characterized in that the priority operation unit determination information includes information based on a current operating state of the numerical controller.
A numerical controller according to an embodiment of the present invention is characterized in that the priority operation unit determination information includes information that a user designates a program to be preferentially transferred.
本発明により、プログラム取得要求に対する応答順序を最適化する数値制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a numerical controller that optimizes the order of responses to program acquisition requests.
本発明の実施の形態にかかる数値制御装置1は、図13に示すように、プログラム要求の順序を最適化することで、上記課題を解決するものである。 The numerical controller 1 according to the embodiment of the present invention solves the above problem by optimizing the order of program requests as shown in FIG.
図5は、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置1の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。数値制御装置1は、工作機械を含む産業用機械の制御を行う装置である。数値制御装置1は、CPU11、ROM12、RAM13、不揮発性メモリ14、バス10、軸制御回路16、サーボアンプ17、インタフェース18を有する。数値制御装置1には、サーボモータ50、入出力装置60が接続される。
FIG. 5 is a schematic hardware configuration diagram showing essential parts of the numerical controller 1 according to the embodiment of the present invention. The numerical control device 1 is a device that controls industrial machines including machine tools. The numerical controller 1 has a CPU 11 , a
CPU11は、数値制御装置1を全体的に制御するプロセッサである。CPU11は、ROM12に格納されたシステム・プログラムをバス10を介して読み出し、システム・プログラムに従って数値制御装置1全体を制御する。
The CPU 11 is a processor that controls the numerical controller 1 as a whole. The CPU 11 reads the system program stored in the
ROM12は、例えば工作機械等の産業用機械の各種制御を実行するためのシステム・プログラムを予め格納している。
The
RAM13は、一時的な計算データや表示データ、入出力装置60を介してオペレータが入力したデータやプログラム等を一時的に格納する。
The
不揮発性メモリ14は、例えば図示しないバッテリでバックアップされており、数値制御装置1の電源が遮断されても記憶状態を保持する。不揮発性メモリ14は、入出力装置60から入力されるデータやプログラム等を格納する。不揮発性メモリ14に記憶されたプログラムやデータは、実行時及び利用時にはRAM13に展開されても良い。
The
軸制御回路16は、産業用機械の動作軸を制御する。軸制御回路16は、CPU11が出力する軸の移動指令量を受けて、動作軸の移動指令をサーボアンプ17に出力する。
The
サーボアンプ17は、軸制御回路16が出力する軸の移動指令を受けて、サーボモータ50を駆動する。
The
サーボモータ50は、サーボアンプ17により駆動されて産業用機械の動作軸を動かす。サーボモータ50は、典型的には位置・速度検出器を内蔵する。位置・速度検出器は位置・速度フィードバック信号を出力し、この信号が軸制御回路16にフィードバックされることで、位置・速度のフィードバック制御が行われる。
A
なお、図5では軸制御回路16、サーボアンプ17、サーボモータ50は1つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる産業用機械に備えられた軸の数だけ用意される。例えば親軸、子軸の2軸を制御する場合、軸制御回路16、サーボアンプ17、サーボモータ50は2セット用意される。
Although only one
入出力装置60は、ディスプレイやハードウェアキー等を備えたデータ入出力装置であり、典型的にはMDI又は操作盤である。入出力装置60は、インタフェース18を介してCPU11から受けた情報をディスプレイに表示する。入出力装置60は、ハードウェアキー等から入力された指令やデータ等をインタフェース18を介してCPU11に渡す。
The input/
本実施の形態にかかる数値制御装置1の特徴的な機能構成を、従来の数値制御装置の機能構成と対比して示す。 A characteristic functional configuration of the numerical controller 1 according to the present embodiment is shown in comparison with the functional configuration of a conventional numerical controller.
図6は従来の数値制御装置の機能構成を示すブロック図である。従来の数値制御装置は、各運転単位からのプログラム転送要求を受け付ける待機バッファ、待機バッファにプログラム運転要求が到着した順に記憶媒体から運転単位へプログラムを転送するデータ取得要求制御部を有する。図7のフローチャートに示すように、従来の数値制御装置は、プログラム転送要求を受け付けた時点の空き処理スロットで、直ちにプログラム転送処理を開始する。仮にその時点で空きスロットがなければ、プログラム転送要求は拒否される。そのため、タイミング次第では、図6に示すように、周辺運転単位2や3の要求を処理している間、加工運転単位1の要求を拒否せざるを得ない場合(図中に×印で示す)が生じうる。 FIG. 6 is a block diagram showing the functional configuration of a conventional numerical controller. A conventional numerical controller has a standby buffer that receives a program transfer request from each operating unit, and a data acquisition request control unit that transfers a program from a storage medium to an operating unit in the order in which program operation requests arrive in the standby buffer. As shown in the flow chart of FIG. 7, the conventional numerical controller immediately starts program transfer processing in an empty processing slot at the time of receiving the program transfer request. If there are no empty slots at that time, the program transfer request is rejected. Therefore, depending on the timing, as shown in FIG. 6, while the requests of the peripheral operation units 2 and 3 are being processed, there is no choice but to reject the request of the machining operation unit 1 (indicated by the x mark in the figure). ) can occur.
図8は、本実施の形態にかかる数値制御装置1の機能構成を示す図である。数値制御装置1は、本発明の特徴的な動作を実現するための処理部として、事前要求受付部101、待機バッファ102、要求調整部103、データ取得要求制御部104、優先運転単位判断情報格納部105を有する。図9のフローチャートを参照しつつ、これらの処理部の動作について説明する。
FIG. 8 is a diagram showing the functional configuration of the numerical control device 1 according to this embodiment. The numerical controller 1 includes, as processing units for realizing the characteristic operations of the present invention, a prior
事前要求受付部101は、各運転単位からのプログラム転送要求を受け付けて、待機バッファ102に一時的に蓄積する。これにより、プログラム転送要求は待ち状態となる(S101)。
Advance
要求調整部103は、優先運転単位判断情報格納部105に格納されている優先運転単位判断情報に基づいて、プログラム転送要求を実行する優先度を決定する。
The
優先運転単位判断情報には、例えば以下のような情報が含まれる。
・ユーザ設定
・ユーザが予め指定した、取得頻度の高い(又は低い)プログラム名(又はプログラム番号等)であるか。
・取得頻度の高い(又は低い)プログラムを格納するためにユーザが予め指定したフォルダ又はメモリ領域内に存在するプログラムか。
・運転状態
・取得頻度が高い(又は低い)ことが予め判っているプログラムが実行されているか。
・取得頻度が高い(又は低い)ことが予め判っている機能を利用する運転単位であるか。
・高速な、すなわちデータ転送速度が所定の閾値以上である(又は低速な、すなわちデータ転送速度が所定の閾値未満である)記憶媒体や通信方式を使用してプログラムを取得しているか。
・過去の運転データやその解析データ
・過去に運転した時に、データ取得頻度又は時間が所定の閾値以上(又は未満)であったプログラムか。
The priority operation unit determination information includes, for example, the following information.
・User setting ・Whether it is a program name (or program number, etc.) with a high (or low) frequency of acquisition specified in advance by the user.
・Does the program exist in a folder or memory area specified in advance by the user for storing programs with high (or low) acquisition frequency?
・Operating state ・Are programs that are known in advance to be frequently acquired (or low) being executed?
・Does the operation unit use a function whose frequency of acquisition is known to be high (or low)?
・Whether the program is acquired using a high-speed storage medium or communication method, that is, the data transfer rate is equal to or higher than a predetermined threshold (or a low-speed storage medium, that is, the data transfer rate is less than the predetermined threshold).
・Past driving data and its analysis data ・When the program was driven in the past, was the data acquisition frequency or time equal to or greater than (or less than) a predetermined threshold value?
要求調整部103は、待機バッファ102に格納されているデータ転送要求において要求されているプログラムが、優先運転単位判断情報で指定されたプログラムに該当するか否かを判断する。該当する場合、その運転単位におけるプログラムの取得頻度を上げる(又は下げる)。すなわち、他の運転単位と比べて優先的に(又は劣後して)プログラム転送処理を開始する。
The
例えば、取得頻度が高い(又は低い)ことが予め判っているプログラムには、例えば微小線分やパルスデータ等を含むプログラムがある。要求調整部103は、待機バッファ102に格納されているデータ転送要求において要求されているプログラムが、このようなプログラムであるか否かを判定する。例えば微小線分を指令として含むプログラムであれば、要求調整部103は、このプログラムを要求した運転単位のプログラム取得頻度を上げる処理を行う。
For example, programs that are known to have a high (or low) frequency of acquisition include, for example, programs containing minute line segments, pulse data, and the like. The
また、例えば、待機バッファ102に格納されているデータ転送要求において要求されているプログラムが、データ転送速度が所定の閾値未満である低速な記憶媒体に格納されている場合、要求調整部103は、このプログラムを要求した運転単位のプログラム取得頻度(優先度)を上げる処理を行う。
Further, for example, when the program requested in the data transfer request stored in the
要求調整部103により「プログラム取得頻度を上げる」処理が行われた運転単位を、高頻度割り当て運転単位と称する。一方、かつて高頻度割り当て運転単位であって、要求調整部103により「プログラム取得頻度を下げる」処理が行われた運転単位は、もはや高頻度割り当て運転単位とは称されない。要求調整部103は、高頻度割り当て運転単位からのプログラム転送要求については、次に空き処理スロットが生じた際に、当該処理スロットで強制的に(先着のプログラム転送要求が存在したとしても)転送を実行する。
An operation unit for which the
データ取得要求制御部104は、要求調整部103が決定した優先度に従ってプログラム転送要求を実行する。すなわち、待機バッファ102からプログラム転送要求を取り出し、次に空く処理スロットを使用して、要求されたプログラムの記憶媒体からの取得及び運転単位への転送を実行する。高頻度割り当て運転単位が存在する場合は当該運転単位を最優先で転送し、その他の運転単位は可能な限り等頻度で転送する。高頻度割り当て運転単位が存在しない場合は、全ての運転単位を等頻度で転送する。
The data acquisition
図10乃至図13を用いて、従来の数値制御装置と対比しつつ、本実施の形態にかかる数値制御装置1の動作例について説明する。この例では、プログラム転送処理に同時に使用できる処理スロット数が2であるものとする。 An operation example of the numerical controller 1 according to the present embodiment will be described in comparison with a conventional numerical controller using FIGS. 10 to 13. FIG. In this example, it is assumed that the number of processing slots that can be used simultaneously for program transfer processing is two.
図10は、従来の数値制御装置によるプログラム転送処理の動作例を示す図である。グラフの横軸は時間(1マスは1制御周期)を示している。この例では、運転単位3→2→1の順に周期的にプログラム転送要求が発生している。運転単位2及び3の転送処理にそれぞれ3制御周期を要するとした場合、タイミングによっては、図10に示すように、運転単位1のプログラム転送要求が毎度拒絶される(×印で示す)事態も生じうる。 FIG. 10 is a diagram showing an operation example of program transfer processing by a conventional numerical controller. The horizontal axis of the graph indicates time (one square corresponds to one control cycle). In this example, program transfer requests are generated periodically in the order of operation units 3→2→1. Assuming that the transfer processing of the operation units 2 and 3 each requires three control cycles, depending on the timing, as shown in FIG. can occur.
図11及び図12は、本実施の形態の数値制御装置1によるプログラム転送処理の動作例を示す図である。この例でも、運転単位3→2→1の順に周期的にプログラム転送要求が発生している。プログラム転送要求は、一旦待機バッファ102に蓄えられ、要求調整部103により高頻度割り当て運転単位が決定される。
11 and 12 are diagrams showing an operation example of program transfer processing by the numerical controller 1 of the present embodiment. In this example as well, program transfer requests are generated periodically in the order of operation unit 3→2→1. The program transfer request is temporarily stored in the
図12は、高頻度割り当て運転単位が存在しない場合の動作例である。この場合、全運転単位に可能な限り等頻度に空きスロットが割り当てられる。図中の★印は優先運転単位、すなわち次に空きスロットが生じた際にデータ転送が実行される運転単位を示している。要求調整部103は、各運転単位に対し可能な限り等頻度でプログラム転送処理が実行されるよう、優先運転単位を決定する。
FIG. 12 shows an operation example when there is no high-frequency allocation operation unit. In this case, empty slots are assigned to all operating units as frequently as possible. The star in the figure indicates a priority operation unit, that is, an operation unit in which data transfer is executed when an empty slot occurs next time. The
図11は、高頻度割り当て運転単位が存在しない場合の動作例である。この場合、高頻度割り当て運転単位に最優先で空きスロットが割り当てられる。その他の運転単位には、可能な限り等頻度に空きスロットが割り当てられる。図中に白い矢印で示されているように、高頻度割り当て運転単位が発生すると、その時点での優先運転単位が、強制的に高頻度割り当て運転単位に変更される。高頻度割り当て運転単位の転送処理が終了すると、優先運転単位は元の状態(変更前の優先運転単位)に戻される。 FIG. 11 shows an operation example when there is no high-frequency allocation operation unit. In this case, empty slots are assigned with the highest priority to the frequently assigned operation units. Empty slots are assigned to other operating units as often as possible. As indicated by white arrows in the figure, when a high frequency allocation operation unit occurs, the priority operation unit at that time is forcibly changed to the high frequency allocation operation unit. When the transfer processing of the high-frequency allocation operation unit ends, the priority operation unit is returned to its original state (priority operation unit before change).
本実施の形態によれば、要求調整部103が優先運転単位判断情報に基づいて高頻度割り当て運転単位を決定し、データ取得要求制御部104は高頻度割り当て運転単位を最優先で転送する。これにより、精度に重要な影響を及ぼす運転単位などを優先して動作させることができるので、精度やスループットが向上する。
According to the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、データ取得要求制御部104は高頻度割り当て運転単位以外の運転単位については可能な限り等頻度で処理スロットを割り当てて転送を行う。これにより、プログラムを取得できない運転単位が生じることを抑制できる。
Further, according to the present embodiment, the data acquisition
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない限り適宜変更可能である。例えば、上述の実施の形態では、高頻度割り当て運転単位として1つの運転単位を選定した。しかしながら、例えば要求調整部103は、優先運転単位判断情報の各々に重み付けをするなどして、転送処理の優先度を複数段階で評価できるように構成しても良い。この場合、データ取得要求制御部104は、最も優先度の高い運転単位から順に転送処理を行う。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate without impairing the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, one operating unit is selected as the frequently assigned operating unit. However, for example, the
1 数値制御装置
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 不揮発性メモリ
18 インタフェース
10 バス
16 軸制御回路
17 サーボアンプ
50 サーボモータ
60 入出力装置
101 事前要求受付部
102 待機バッファ
103 要求調整部
104 データ取得要求制御部
105 優先運転単位判断情報格納部
1 numerical controller 11 CPU
12 ROMs
13 RAM
14
Claims (4)
前記運転単位各々からのプログラム転送要求を受け付ける事前要求受付部と、
前記プログラム転送要求を一時的に格納する待機バッファと、
優先的に転送すべき前記プログラム転送要求を判断するための、データ転送速度、データ取得頻度、及びデータ取得時間の少なくともいずれかの条件である優先運転単位判断情報を格納する優先運転単位判断情報格納部と、
前記優先運転単位判断情報に基づいて、前記待機バッファから、優先的に転送すべき前記プログラム転送要求である高頻度割り当て運転単位を決定する要求調整部と、
高頻度割り当て運転単位を最優先で転送するデータ取得要求制御部と、を有することを特徴とする
数値制御装置。 A numerical controller having a plurality of operation units controlled simultaneously by simultaneously operating a plurality of programs upon receiving transfer of a program stored in a storage medium,
a pre-request receiving unit that receives a program transfer request from each of the operating units;
a standby buffer that temporarily stores the program transfer request;
priority operation unit determination information storage for storing priority operation unit determination information which is at least one of data transfer speed, data acquisition frequency, and data acquisition time for determining the program transfer request to be preferentially transferred; Department and
a request adjuster that determines, from the standby buffer, a high-frequency allocation operation unit, which is the program transfer request to be preferentially transferred, based on the priority operation unit determination information;
and a data acquisition request control unit that transfers a high-frequency allocation operation unit with the highest priority.
請求項1に記載の数値制御装置。 2. The numerical controller according to claim 1, wherein the priority operation unit determination information includes information based on past operation data of the numerical controller and its analysis data.
請求項1に記載の数値制御装置。 The numerical controller according to claim 1, wherein the priority operation unit determination information includes information based on a current operating state of the numerical controller.
請求項1に記載の数値制御装置。 2. The numerical controller according to claim 1, wherein the priority operation unit determination information includes information indicating a program to be preferentially transferred by a user.
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