JP7448339B2 - 制御装置、産業機械及びプログラム書き込みシステム - Google Patents
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Description
産業機械を制御する制御装置には、CNCの他、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」ともいう。)がある。マイコンは、CNCに対して指示を送信したり、CNCでは行えないような各種処理を行ったりする。
CNCのプログラムの書き込みは、例えば、CNCの書き込み用のプログラムが記憶されたUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の外部メモリを用いて行うことができる。CNCが備える挿入口に外部メモリを挿入等することで、CNCが外部メモリを検出する。そして、CNCは、外部メモリに記憶された書き込み用のプログラムを、CNCの機能を用いて記憶領域に書き込む。
他方、マイコンのプログラムの書き込みは、CNCのプログラムの書き込みとは異なり、マイコンにプログラムを書き込むための専用回路が必要であった。
書き込みシステム900は、工作機械901の他、プログラム書込用回路908と、PC(パーソナルコンピュータ)909とを備える。
工作機械901は、CNC902と、マイコン904と、コネクタ906とを備える。マイコン904と、コネクタ906とは、プリント板903に取り付けられている。
プログラム書込用回路908は、マイコンへのプログラム書き込みのために用いる専用回路である。
マイコンへのプログラム書き込みの際には、作業者が、工作機械901と、プログラム書込用回路908とを、通信回線等を用いて物理的に接続する。さらに、作業者が、プログラム書込用回路908と、PC909とを物理的に接続する。
プログラム書込用回路908を介して工作機械901と、PC909とを接続することで、プログラム書込用回路908は、PC909に記憶されたマイコンのプログラムを、PC909から受信して、工作機械901のマイコン904に書き込む処理を行う。
しかし、マイコン904へのプログラムの書き込みには、上述のような機器が必要であり、工作機械901を有するユーザ自身が行う作業としては、機器の購入等の負担が大きかった。また、プログラム書込用回路908には、工作機械901と、PC909とに対して配線をする必要があるが、煩雑であり、誤配線をする可能性があった。
さらに、近年、CNCに加えてマイコンを搭載した制御装置が多く製造されるようになってきている。そのため、マイコンへのプログラムの書き込み作業については、ニーズが高まることが予想され、益々重要になると思われる。
まず、一態様の実施形態の概略を説明する。第1実施形態を含む本実施形態は、産業機械として工作機械を例示する。本実施形態は、CNC及びマイコンを搭載した工作機械において、書込回路を工作機械に内蔵することで、CNCを用いてマイコンのプログラムを書き込み可能にしたものに関する。
図1に示す工作機械1は、制御装置10を備える。制御装置10は、工作機械1の制御を行う各制御装置を含む広い概念である。具体的には、制御装置10は、CNC2と、マイコン4と、書込回路5とを備えている。なお、以降の説明において、制御装置10は、工作機械1が備える一体のものとして説明するが、これに限定されるものではない。制御装置と、工作機械とは別の装置であって、例えば、通信可能に接続した構成を備えるものであってもよい。
工作機械1は、CNC2と、マイコン4と、書込回路5とを備えている。マイコン4と、書込回路5とは、プリント板3に設けられる。プリント板3は、板状の部材であり、電子部品及び電気回路として、マイコン4と、書込回路5とが実装されている。
CNC2は、工作機械1に対する制御を行うコントローラを備えた第1の制御装置である。
CNC2は、CPU20と、記憶装置21と、入出力装置26と、通信IF(インタフェース)29とを備える。
CPU20は、中央処理装置であり、記憶装置21に記憶されたCNC2を制御する各種のプログラムを実行することにより、CNC2を統括制御する。
CPU20は、工作機械1に対する制御を行う各機能部を備える。
また、以下で説明する機能ブロックは、マイコン4へのマイコンプログラムの書き込みに必要なものを中心に記載している。
また、記憶装置21は、書込回路用ドライバ22と、マイコンプログラム23とを記憶している。書込回路用ドライバ22は、書込回路5にマイコンプログラム23を送信するのに用いるソフトウェアである。マイコンプログラム23は、マイコン4に適用するプログラムそのものである。
通信IF29は、例えば、RS232C用コネクタ等の所定のコネクタによって構成され、書込回路5との間で直接接続するための通信制御デバイスである。
マイコン4は、マイクロコントローラ(MCU)であり、CNC2とは異なる、例えば、工作機械1に対する補助制御を行う第2の制御装置である。
マイコン4は、CPU40と、記憶装置41と、通信IF49とを備える。
CPU40は、記憶装置41のプログラム記憶領域42に記憶されたマイコン4を制御するマイコンプログラムを実行することにより、マイコン4を統括制御する。
通信IF49は、例えば、RS232C用コネクタ等の所定のコネクタによって構成され、書込回路5との間で直接接続するための通信制御デバイスである。
書込回路5は、CNC2及びマイコン4に各々接続され、CNC2の指示に基づいて、マイコン4のプログラム記憶領域42に対してプログラムを書き込む処理を行う書込装置である。
書込回路5は、CPU50と、通信IF59a及び59bとを備える。
CPU50は、記憶装置(図示せず)に記憶された書込回路5を制御するプログラムを実行することにより、書込回路5を統括制御する。
通信IF59a及び59bは、例えば、RS232C用コネクタ等の所定のコネクタによって構成される。通信IF59aは、CNC2との間で直接接続するための通信制御デバイスである。また、通信IF59bは、マイコン4との間で直接接続するための通信制御デバイスである。
次に、第1実施形態の工作機械1におけるマイコンプログラムの書き込み処理を説明する。
図2は、工作機械1での書き込み処理を示すフローチャートである。
S2において、CPU20は、S1で指定されたマイコンプログラム23を、通信IF29を介して書込回路5に対して送信する。その際、CPU20は、書込回路用ドライバ22を用いて、書込回路5が認識できる形式に指示等を変換する。
S4において、CPU50は、マイコン4に対して書き込み処理を実行する。CPU50は、通信IF59bを介して、マイコンプログラム23をマイコン4に送信する。
S5において、マイコン4のCPU40は、書込回路5から通信IF49を介して受信したマイコンプログラム23を、プログラム記憶領域42に書き込む。ここで、マイコン4のプログラム記憶領域42に書き込む指示は、書込回路5から行われる。
S7において、CNC2のCPU20は、書き込み結果を受信する。CPU20は、書き込み結果を、例えば、入出力装置26に出力してもよい。その後、CNC2は、本処理を終了する。
次に、第2実施形態について説明する。
第2実施形態では、第1実施形態に加えて、工作機械の電源を制御に関する説明を加えたものである。なお、以降の説明において、上述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第2実施形態である工作機械201の構成について、図3を参照して説明する。
図3に示す工作機械201は、制御装置210が、CNC202と、マイコン204と、書込回路5と、電源開閉装置207とを備え、さらに電力供給装置209を備えている。なお、制御装置210が、電力供給装置209を備えるようにしてもよい。
工作機械201は、マイコン204へのプログラムの書き込み処理中に、CNC202が電源開閉装置207を制御して、電源を入れ続けるようにする。
CNC202は、CPU220と、記憶装置221と、入出力装置26と、開閉出力装置227と、通信IF29とを備える。
CPU220は、記憶装置221に記憶されたCNC202を制御する各種のプログラムを実行することにより、CNC202を統括制御する。CPU220は、マイコン204に書き込むマイコンプログラムの指定を受け付けた場合に、指定に基づくマイコンプログラムを、書込回路5に送信する処理を行う。また、CPU220は、書込回路5にマイコンプログラムを送信する処理を行うと共に、開閉出力装置227を介して電源開閉装置207の電源開閉素子207aを閉じる(ONする)信号を、電源開閉装置207に送信する。
記憶装置221は、CPU220により実行されるプログラム等を記憶する記憶領域である。
開閉出力装置227は、電源開閉装置207に対する信号を送信する装置である。
マイコン204は、CPU240と、記憶装置241と、開閉出力装置247と、通信IF49とを備える。
CPU240は、記憶装置241のプログラム記憶領域42に記憶されたマイコン204を制御するマイコンプログラムを実行することにより、マイコン204を統括制御する。また、CPU240は、平常時において、開閉出力装置247を介して電源開閉装置207の電源開閉素子207aの制御信号を、電源開閉装置207に送信する。
記憶装置241は、CPU240により実行されるプログラム等を記憶する記憶領域である。
開閉出力装置247は、電源開閉装置207に対する信号を送信する装置である。
電源開閉装置207は、例えば、メカニカルリレーや、SSR(Solid State Relay)であり、電力供給装置209からCNC202に供給される電力のON/OFFを切り替える装置である。
電源開閉装置207は、電源開閉素子207aを備える。電源開閉素子207aは、電力のON/OFFの切り替えを行う部材である。
電源開閉装置207は、ORゲートを介して、CNC202及びマイコン204に接続されており、CNC202及びマイコン204の双方から信号の受信が可能になっている。電源開閉装置207は、CNC202又はマイコン204から受信した信号に基づき、電源開閉素子207aの切り替えを行う。
電力供給装置209は、CNC202に対して電力を供給する装置である。
次に、第2実施形態の工作機械201におけるマイコンプログラムの書き込み処理を説明する。
図4は、工作機械201での書き込み処理を示すフローチャートである。
図4のS201の処理は、第1実施形態(図2)のS1の処理と同様である。
S202において、CNC202のCPU220は、電源開閉装置207の電源開閉素子207aの制御を開始する。より具体的には、CPU220は、電源開閉素子207aを閉じる(ONする)信号を、開閉出力装置227を介して送信し続ける。これにより、以降の処理の間、CPU220が電力供給を制御する。
S203からS208までの処理は、第1実施形態(図2)のS2からS7までの処理と同様である。なお、S202とS203との処理は、同時に行ってもよいし、S203の処理を行ってから遅滞なくS202の処理を行ってもよい。
よって、マイコン204にマイコンプログラム23を書き込んでいる間、マイコン204により電源制御が不能な状態であるときでも、CNC202からの信号によって電源を入れ続けることが可能になる。よって、工作機械201を安定稼働させることができる。
次に、第3実施形態について説明する。
第3実施形態では、工作機械が複数のマイコンを備える場合のものである。
第3実施形態である工作機械301の構成について、図5を参照して説明する。
図5に示す工作機械301は、制御装置310が、CNC2と、マイコン304A及び304Bと、書込回路5とを備えている。
[マイコン304A及び304B]
マイコン304A及び304Bは、第1実施形態(図1)のマイコン4と同様の機能ブロックを備える。マイコン304Aの通信IF49と、マイコン304Bの通信IF(図示せず)とは、いずれも書込回路5の通信IF59bに接続されている。
以降の説明において、マイコン304A、304Bを区別しない場合には、単にマイコン304として記載する。
次に、第3実施形態の工作機械301におけるマイコンプログラムの書き込み処理を説明する。
工作機械301におけるマイコンプログラムの書き込み処理は、第1実施形態(図2)と同様である。
作業者は、例えば、入出力装置26を介して、記憶装置21に記憶されているマイコンプログラム23を、マイコン304に書き込む指示をする。ここで、作業者は、書き込み対象を、工作機械301が備える全てのマイコン304(マイコン304A及び304B)としてもよいし、書き込み対象にするマイコン304(マイコン304A又は304B)を指定してもよい。
第1実施形態(図2)のS4に相当する処理において、書込回路5のCPU50は、CNC2から受信した指示にしたがったマイコン304に対して書き込み処理を実行する。
なお、実施例では、マイコン304を2つ備えるものを例に説明したが、3つ以上であってもよい。
次に、第4実施形態について説明する。
第4実施形態は、マイコンプログラムを、サーバによって保存し、書き込み時にCNCに転送するものである。
第4実施形態であるプログラム書き込みシステム400について、図6を参照して説明する。
図6に示すプログラム書き込みシステム400(制御システム)は、サーバ400Sと、複数の工作機械401A、401B、401Cとを備える。
以降の説明において、工作機械401A、401B、401Cを区別しない場合には、単に工作機械401として記載する。また、各工作機械401が備える各装置も、各工作機械401を区別しない場合には、同様に英字を省略する。
サーバ400Sと各工作機械401とは、例えば、インターネット回線等により通信可能に接続されている。
サーバ400Sは、マイコンプログラムを記憶する記憶装置である。サーバ400Sは、例えば、マイコンプログラムを、バージョンごとに記憶していてもよい。サーバ400Sは、図示しないが、上述した記憶装置の他、制御部と、通信部とを備える。
工作機械401は、制御装置410が、CNC402と、マイコン4と、書込回路5とを備える。
CNC402は、CPU420と、記憶装置421と、入出力装置26と、通信IF29a及び29bとを備える。
CPU420は、記憶装置421に記憶されたCNC402を制御する各種のプログラムを実行することにより、CNC402を統括制御する。CPU420は、サーバ400Sとの間では、通信IF29bを介して接続する。そして、CPU420は、サーバ400Sに記憶されたマイコンプログラムをCNC402にダウンロードして、ダウンロードしたマイコンプログラム23を、記憶装置421に記憶させる。
記憶装置421は、CPU420により実行されるプログラム等を記憶する記憶領域である。また、記憶装置421は、サーバ400Sからダウンロードしたマイコンプログラム23を記憶する。
通信IF29aは、書込回路5との間で直接接続するための通信制御デバイスである。また、通信IF29bは、サーバ400Sに接続するための通信制御デバイスである。
次に、第4実施形態の工作機械401におけるマイコンプログラムの書き込み処理を説明する。
まず、CNC402のCPU420は、サーバ400Sとの間で通信をし、例えば、マイコン4に書き込ませるためのマイコンプログラムが、サーバ400Sにある場合には、サーバ400Sからマイコンプログラムをダウンロードする。そして、CPU420は、ダウンロードしたマイコンプログラム23を、記憶装置421に記憶させる。
その後の工作機械401におけるマイコンプログラムの書き込み処理は、第1実施形態(図2)と同様である。
また、マイコンプログラムの管理を、サーバ400Sにさせればよいため、便利である。
さらに、サーバ400Sは、複数の工作機械401のCNC402に、マイコンプログラムを転送できるので、作業者が1つ1つの工作機械の位置に赴いて、外部メモリを用いてマイコンプログラムを提供するよりも、作業者の手間を極力少なくすることができる。
なお、実施例では、複数の工作機械401とサーバ400Sとが接続したシステムを例に説明したが、サーバ400Sに接続可能な工作機械401は、1つでもよいし、数に制限はない。
上述した各実施形態では、産業機械として工作機械を例示すると共に、工作機械が制御装置と一体になっており、CNCとマイコンとを備えるものを例に説明したが、これに限定されない。上述したように、工作機械と、制御装置とを別の装置にして、通信可能に接続した構成を備えるものであってもよい。
また、第1の制御装置としてCNCに代えて、例えば、産業用ロボットを制御するロボットコントローラ等であってもよい。さらに、第2の制御装置としてマイコンに代えて、CPUカード、モータ用の駆動装置等の制御回路等であってもよい。
上述した第2実施形態では、CNCが電源開閉装置の制御を行うものを説明したが、これに限定されない。電源開閉装置の制御は、マイコンプログラムを書き込んでいるマイコン以外の装置が行えばよい。例えば、PLC(Programmable Logic Controller)が電源開閉装置の制御を行ってもよい。また、第3実施形態の構成であれば、書き込みをしていない他のマイコンが電源開閉装置の制御を行ってもよい。
(1)工作機械1が、工作機械1の制御を行うCNC2と、CNC2とは異なる制御を行い、書き込み可能な記憶装置41を備えたマイコン4と、CNC2及びマイコン4に接続され、CNC2からの指示に基づいて、マイコン4の記憶装置41に対してプログラムを書き込む書込回路5と、を備える。
これにより、工作機械1は、CNC2からマイコン4に対して、書込回路5を用いてマイコンプログラムを書き込むことができる。
これにより、CNC2において、書き込み対象のプログラムの指定を受け付けたことに応じて、書込回路5に指定されたプログラムを送信し、書込回路5は、マイコン4にプログラムを書き込むことができる。
書込回路5がマイコン204にプログラムを書き込み中は、マイコン204が電力供給装置209の制御が不能になるが、これにより、CNC202が、マイコン204に代わって電力供給装置209の制御を行えるようにできる。
これにより、1つのCNC2に対して複数のマイコン304A及び304Bが実装されている場合においても、マイコン304に対してプログラムを書き込むことができる。
これにより、サーバ400Sから送信されたプログラムを工作機械401が受信し、CNC402の記憶装置421に記憶させた上で、CNC402から書込回路5を用いてマイコン4にプログラムを書き込ませることができる。
2,202,402(402A~402C) CNC
3 プリント板
4,204,304(304A,304B) マイコン
5 書込回路
10,210,310,410 制御装置
20,40,50,220,240 CPU
11,241 プログラム編集部
21,41,221,241,421 記憶装置
22 書込回路用ドライバ
23 マイコンプログラム
26 入出力装置
29,29a,29b,49,59a,59b 通信IF
42 プログラム記憶領域
207 電源開閉装置
207a 電源開閉素子
209 電力供給装置
227,247 開閉出力装置
400 プログラム書き込みシステム
400S サーバ
Claims (7)
- 産業機械の制御を行う制御装置であって、
前記産業機械の制御を行う第1の制御装置と、
プリント基板に設けられ、前記第1の制御装置に対する指示及び/又は前記第1の制御装置が行えない前記産業機械に対する補助制御を行い、書き込み可能な記憶部を備えた第2の制御装置と、
前記プリント基板に設けられ、前記第1の制御装置及び前記第2の制御装置の各々に対して個々の接続部により接続され、前記第1の制御装置からの指示に基づいて、前記第2の制御装置の前記記憶部に対してプログラムを書き込む書込装置と、
を備える、制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置において、
前記第1の制御装置は、書き込み対象のプログラムの指定を受け付けた場合に、指定に基づく前記書き込み対象のプログラムを前記書込装置が認識可能な形式に変換した後に、前記書込装置に送信する送信処理を行い、
前記書込装置は、受信した前記書き込み対象のプログラムを、前記第2の制御装置の前記記憶部に書き込む書き込み処理を行う、制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の制御装置において、
前記第1の制御装置に対して電力を供給する電力供給装置と、
前記電力供給装置による前記第1の制御装置に対する電力の供給を、前記第1の制御装置と、前記第2の制御装置との双方から制御可能にする電源開閉装置と、
を備え、
前記第2の制御装置は、前記電源開閉装置に対する制御を行い、
前記第1の制御装置は、前記書込装置による前記第2の制御装置へのプログラム書き込み中の場合にのみ、前記第2の制御装置に代わって前記電源開閉装置に対する制御を行う、制御装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれかに記載の制御装置において、
前記第1の制御装置に対して複数の前記第2の制御装置を前記プリント基板に備え、
前記書込装置は、前記第1の制御装置の指示に基づいて、前記指示に対応する前記第2の制御装置の前記記憶部に対してプログラムを書き込む、
制御装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の制御装置を含む産業機械。
- 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の制御装置を1以上備え、
前記第2の制御装置に書き込むプログラムを記憶する記憶装置を備えるプログラム書き込みシステムであって、
前記記憶装置に対して1以上の前記制御装置が接続され、
前記記憶装置は、書き込み対象のプログラムを前記1以上の制御装置に転送する、プログラム書き込みシステム。 - 請求項5に記載の産業機械を1以上備え、
前記第2の制御装置に書き込むプログラムを記憶する記憶装置を備えるプログラム書き込みシステムであって、
前記記憶装置に対して1以上の前記産業機械が接続され、
前記記憶装置は、書き込み対象のプログラムを前記1以上の産業機械に転送する、プログラム書き込みシステム。
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