JPH06105405B2 - 工作機械における制御用通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は工作機械の制御装置本体と制御対象との間の通
信システムに関し、特に制御対象接続用の制御用インタ
ーフェイス装置の工作機械各部への分散，設置と直列伝
送通信によって実現される工作機械における通信システ
ムに関する。

（従来の技術） 数値制御工作機械における制御装置構成要素は、 コンピュータを内蔵した制御全般を一括して行なう制
御装置本体； 工作機械の各部に取付けられ、各部の状態を検出した
り状態を変化させる様に動作させる装置、例えばソレノ
イドバルブやリミットスイッチ，位置検出器等の制御対
象； 制御装置本体からの命令を処理，解析し、各制御対象
を駆動させてその駆動結果を逆に制御装置本体に送り返
すための機能を有する制御用インターフェイス装置； の３つに大きく分類でき、上記〜を制御装置の３構
成要素と呼ぶことにする。上記３構成要素〜を制御
装置本体と制御用インターフェイス装置との間、制御用
インターフェイス装置と各制御対象との間を各々通信網
で接続することにより数値制御装置としてのシステム構
成を得て動作している。

従来における各構成要素の構成と通信網の接続は、第６
図又は第７図で示される様なシステム形態で行なわれて
いる。第６図のシステムでは数値制御装置コンピュータ
部分（CPU）111と数値制御装置コンピュータ側通信用イ
ンターフェイス装置（ホスト通信インターフェイス）11
2とで制御装置本体110を構成している。制御装置本体11
0には並列伝送線102を介して複数の通信／制御対象制御
用インターフェイス装置101が接続されており、制御装
置本体110及び通信／制御対象制御用インターフェイス
装置101は数値制御装置箱100内に収納されている。そし
て、各通信／制御対象制御用インターフェイス装置101
は、工作機械200の各制御対象（ソレノイドバルブ，リ
ミットスイッチ，位置検出器等）201,202,203,204に接
続されている。第６図に示される形態は、制御装置本体
110と制御用インターフェイス装置101とを数値制御装置
箱100内に納め、その間の通信を連鎖状の並列伝送方式
で行っており、各制御用インターフェイス装置101と各
制御対象201〜204とは１対１の電線接続になっている。

また、第７図のシステム例では数値制御装置箱120内に
制御装置本体130が設けられ、制御装置本体130は数値制
御装置コンピュータ部分（CPU）131及び数値制御コンピ
ュータ側通信用インターフェイス装置（ホスト通信イン
ターフェイス）132で構成されている。そして、工作機
械210には制御対象211〜213が設けられており、工作機
械210と制御装置本体130とは制御用インターフェイス装
置箱220を介して接続されており、制御用インターフェ
イス装置箱220内には並列伝送線222で相互接続された複
数の通信／制御対象制御用インターフェイス装置221が
収められており、通信用インターフェイス装置132と制
御用インターフェイス装置221の１つとは直列伝送線121
で接続されている。この第７図のシステムでは制御用イ
ンターフェイス装置221の１つが直列伝送，並列伝送の
変換機能を有し、制御装置本体130と制御用インターフ
ェイス装置箱220との間は直列伝送方式で通信を行なう
ようになっている。制御用インターフェイス装置221の
相互間は上記切替機能を持つ制御用インターフェイス装
置の並列伝送通信機能を使用しており、連鎖状の並列伝
送方式で通信を行なうようになっている。制御用インタ
ーフェイス装置221と工作機械210内の各制御対象211〜2
13との間は、第６図のシステムと同様に１対１の電線接
続となっている。

従来の方式であるこのような第６図，第７図の装置で異
なる点は、第７図のシステムでは制御用インターフェイ
ス装置221の中に通信の直列伝送，並列伝送の変換機能
を持つものがある点、第６図のシステムでは制御装置本
体110からの通信の入出力が並列伝送方式であるのに対
し第７図では直列伝送方式である点、第６図では制御装
置本体110と制御用インターフェイス装置101とが数値制
御装置箱110内に集中して設置されているのに対し、第
７図では制御用インターフェイス装置221のみを集中さ
せ、制御用インターフェイス装置箱220を別に設置して
いる点である。この制御用インターフェイス装置箱220
は、特に数値制御装置箱120の近くに設置する必要がな
い点で異なっている。

このような数値制御装置の信号の流れは第８図で示すよ
うに、まず制御装置本体（110,130）から各制御対象（2
01〜204,211〜213）に対して状態検出や動作を指示する
命令が送出される（ステップS1）。各制御用インターフ
ェイス装置（101,221）はその命令を読込み、自己に関
するものに対してその命令内容を解釈し（ステップS2,S
3）、制御対象に対して命令内容の動作を行なわしめる
ための信号を送出する（ステップS4）。各制御対象は制
御用インターフェイス装置からの信号を受け、状態検出
や実動作を実行し（ステップS5）、その結果を制御用イ
ンターフェイス装置に信号として送出する（ステップS
6）。再度、制御用インターフェイス装置は制御対象か
らの信号を読込み、その信号を逆に制御装置本体へ送出
する（ステップS7）。制御装置本体は制御用インターフ
ェイスからの信号を読込んで内部処理を行なう（ステッ
プS8）。以上で一連の処理としての信号の流れは終了す
る。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の通信網で欠点となっていることは、並列
伝送方式の通信では通信距離が長くとれないことであ
る。この為、制御用インターフェイス装置は必然的に集
中して設置されることとなり、工作機械各部に設置され
た各制御対象との接続電線が長いものになってしまう。
したがって、数値制御装置箱と制御対象との間の配線量
が多く、数値制御装置の設置時間や電線切れ等の不具合
時の回復作業時間が大きなものとなってしまう問題があ
った。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本
発明の目的は、数値制御装置箱と制御対象との間の通信
方式を変更し、制御用インターフェイス装置を工作機械
各部に取付けるようにして電気配線量を減少させ、更に
各インターフェイス装置との通信は全てシリアル転送と
して通信距離の増大を図った工作機械における制御用通
信システムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は工作機械における制御用通信システムに関する
もので、本発明の上記目的は、コンピュータを内蔵した
制御装置本体と、工作機械各部の状態を検出したり動作
させたりするために前記工作機械各部に設けられた制御
対象と、前記制御装置本体及び制御対象を接続するため
の制御用インターフェイス装置とで構成される数値制御
装置において、前記制御用インターフェイス装置を前記
工作機械各部に設けられている前記各制御対象の近くに
分散して設置し、前記制御用インターフェイス装置と前
記制御装置本体との間を直列伝送による通信網で結合す
ることによって達成される。

（作用） 本発明の工作機械における制御用通信網は、コンピュー
タ（CPU）を内蔵した制御装置本体と、工作機械各部に
取付けられ各部の状態を検出したり動作させたりする制
御対象と、前記制御装置本体及び制御対象を接続するた
めの制御用インターフェイス装置とを有しており、前記
制御装置本体と前記制御用インターフェイス装置との間
を光ファイバ等による直列転送方式で通信を行なう。各
制御用インターフェイス装置は工作機械の各電気接点へ
接続するのに近い位置の工作機械各部に設置されてい
る。各制御用インターフェイス装置から電気接点への配
線は従来と同一の電気配線となるが、制御用インターフ
ェイス装置が工作機械各部に近接して設置されているた
めに配線量は大幅に減少する。本発明によれば、電気配
線量減少による装置の設置や交換作業の容易化，製造コ
ストダウン，信頼性向上，保守の容易化や電気接点増設
の容易化が図れる。

（実施例） 第１図〜第３図はそれぞれ本発明の実施例を示す装置の
ブロック図であり、基本的な構成要素として示されてい
る数値制御装置コンピュータ部分（CPU）３及び数値制
御装置コンピュータ側通信用インターフェイス装置（ホ
スト通信インターフェイス）４で制御装置本体２を構成
しており、この制御装置本体２及び工作機械10内の制御
対象21〜28に関しての機能は上述した従来のものと全く
同一である。なお、制御装置本体２は数値制御装置箱１
内に収納されており、数値制御装置コンピュータ側通信
用インターフェイス装置4,制御用インターフェイス装置
11〜18はいずれも直列伝送用にインターフェイス仕様が
変更になっているが、それ以外の機能に関しては従来の
ものと全く同一である。また、各構成要素の機能は従来
のものとほとんど変わらないが、システム構成は大きく
異なっている。すなわち、制御用インターフェイス装置
11〜18は各々制御対象21〜28に対して距離的に近いとこ
ろに各々分散して設置されており、これにより制御用イ
ンターフェイス装置11〜18と制御対象21〜28とを１対１
で結ぶ電線の配線長を短くすることができる。次に、制
御用インターフェイス装置11（15）と数値制御装置コン
ピュータ側通信用インターフェイス装置４との接続を直
列伝送方式による通信で行なう。この直列伝送方式を使
用する事により、通信距離の増大，通信用線の減少が図
られるのである。

このような直列伝送方式による通信網で、通信線の接続
法が数値制御装置コンピュータ側通信用インターフェイ
ス装置４より見て樹木の枝状となるものが第１図の装
置、同じく環状になるものが第２図の装置、連鎖状にな
るものが第３図の装置である。すなわち、第１図のシス
テムでは制御用インターフェイス装置11〜18に対してそ
れぞれ制御対象21〜28が接続されており、インターフェ
イス装置４及び11が光ファイバ等の直列伝送線５で接続
され、制御用インターフェイス装置11と制御用インター
フェイス装置12及び15との間はそれぞれ直列伝送線30及
び33で接続されている。同様に制御用インターフェイス
装置12と制御用インターフェイス装置13及び14との間は
直列伝送線31及び32で、制御用インターフェイス装置15
と制御用インターフェイス装置16〜18との間は直列伝送
線34〜36でそれぞれ接続されている。また、第２図のシ
ステムでは制御用インターフェイス装置11及び15がそれ
ぞれ直列伝送線５及び６で通信用インターフェイス装置
４に接続され、制御用インターフェイス装置11及び12の
間が直列伝送線40で、制御用インターフェイス装置12及
び13の間が直列伝送線41で、制御用インターフェイス装
置13及び14の間が直列伝送線42で、制御用インターフェ
イス装置14及び16の間が直列伝送線43で、制御用インタ
ーフェイス装置16及び17の間が直列伝送線44で、制御用
インターフェイス装置17及び15の間が直列伝送線45でそ
れぞれ接続されている。第３図のシステムは、インター
フェイス装置４及び15の間が直列伝送線で接続されてい
ない点を除いて第２図のシステムと全く同一である。上
記３種の接続法で信号の流れを制御装置本体２を起点と
する環状のものと、連鎖状にするものとで通信は行なわ
れる。

一方、第４図及び第５図はそれぞれ本発明を実現する制
御用インターフェイス装置の構成例を示している。制御
用インターフェイス装置は全て同一構成であるので、こ
こでは制御用インターフェイス装置11について説明す
る。第４図の制御用インターフェイス装置11は、直列伝
送によるデータを受信又は送信するための直列伝送入出
力回路1101〜1108と、各制御対象21に対するインターフ
ェイス及びデータ処理を行なうための制御用回路1110と
で構成されている。また、第５図に示す制御用インター
フェイス装置11は上述と同様の直列伝送入出力回路1120
〜1128と、制御用回路1140と、直列伝送入出力回路112
2,1123,1125,1127の各出力データを入力して直列伝送入
出力回路1120に入力するオア回路（OR）1130とで構成さ
れている。ここにおいて、第４図，第５図に示す直列伝
送送受信回路の構成が異なっているのは、第１図に示さ
れている様な通信網構成で数値制御装置コンピュータ側
通信用インターフェイス装置４をデータの流れの始点，
終点とする環状の流れとする場合と、同通信用インター
フェイス装置４を始点とし、制御用インターフェイス装
置11を中継点又は終点としてデータを数値制御装置コン
ピュータ側通信用インターフェイス装置４に返す形式の
連鎖状のデータの流れを実現するためである。前者のデ
ータの流れの処理を行なうためには第４図の制御用イン
ターフエイス装置11を、後者用には第５図の制御用イン
ターフェイス装置11を使用する。

本発明による通信網としてのデータの流れは次の様にな
る。

数値制御装置コンピュータ部分３より状態検出や動作を
指示するデータが送出されると、数値制御装置コンピュ
ータ側通信用インターフェイス装置４により直列伝送デ
ータに変換されて直列伝送線５又は６上に送出される。
直列伝送によるデータの流れを環状とした場合、各制御
用インターフェイス装置は直列伝送されて来たデータで
自己に関するもの又は自己に関する部分を取込み、その
データに従って制御対象に対して状態検出や動作を行な
わせる。制御対象は指示された動作を実行し、その結果
は制御用インターフェイス装置が再度読取る。読取った
結果は制御用インターフェイス装置で再び直列伝送用デ
ータに変換され、制御用インターフェイス装置より直列
伝送線に結果データとして送出される。送出された結果
データは次段の制御用インターフェイス装置に入力され
る。この時のデータは次段の制御用インターフェイス装
置には不要なデータなので、何も処理されずにデータと
してはそのまま通過する。このような工程を繰返してデ
ータは各制御用インターフェイス装置間を流れ、最終的
に数値制御装置コンピュータ側通信用インターフェイス
装置４に信号が返され、ここで直列伝送データに変換さ
れて数値制御装置コンピュータ部分３に結果のデータと
して送り込まれる。これにより通信は完了する。

一方、データの流れを連鎖状とした場合でも、基本的な
動作は環状の場合と同一である。異なる点は、制御用イ
ターフェイス装置から送出される結果の直列伝送型デー
タが、直接数値制御装置コンピュータ側通信用インター
フェイス装置４に読込まれる事である。

尚、本発明の実施例ではソレノイドバルブやリミットス
イッチ検出器を制御対象としているが、これに限定され
るものではなく、操作パネル，テープリーダー，モータ
コントロールユニット等の制御装置本体と接続される機
器の全てを制御対象として扱うことができる。

（発明の効果） 以上のように本発明の通信システムによれば、数値制御
装置の制御用インターフェイス装置を各制御対象の近く
に設置することができ、数値制御装置箱と接続しなけれ
ばならない電線数を減少させることができる。又長距離
電線数が減少することにより、装置の設置や交換作業の
容易化、製造コストのダウン、信頼性の向上、保守の容
易化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置のブロック図、第
２図及び第３図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す装
置のブロック図、第４図は本発明による信号環状形態を
実現する制御用インターフェイス装置のブロック図、第
５図は本発明による信号連鎖形態を実現する制御用イン
ターフェイス装置のブロック図、第６図及び第７図はそ
れぞれ従来システムの例を示すブロック図、第８図はそ
の動作例を示すフローチャートである。 1,100,120……数値制御装置箱、2,110,130……制御装置
本体、3,111,131……数値制御装置コンピュータ部分（C
PU）、4,112,132……数値制御装置コンピュータ側通信
用インターフェイス装置（ホスト通信インターフェイ
ス）、10,200,210……工作機械、11〜18……制御用イン
ターフェイス装置、21〜28,201〜204,211〜213……制御
対象。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンピュータを内蔵した制御装置本体と、
   工作機械各部の状態を検出したり動作させたりするため
   に前記工作機械各部に設けられた制御対象と、前記制御
   装置本体及び制御対象を接続するための制御用インター
   フェイス装置とで構成される数値制御装置により制御さ
   れる工作機械における制御用通信システムにおいて、 前記制御装置本体と前記各制御用インターフェイス装置
   との間の接続が、前記制御装置本体を起点とし前記各制
   御用インターフェイス装置を分岐点とする枝状に広がる
   形態になっており、 前記各制御用インターフェイス装置と前記制御装置本体
   との間を直列伝送による通信網で結合したことを特徴と
   する工作機械における制御用通信システム。
2. 【請求項２】前記制御装置本体と前記各制御用インター
   フェイス装置との間の信号の流れが、前記制御装置本体
   を起点とし、前記各制御用インターフェイス装置を中継
   点とし、終点を前記制御装置本体とする環状の形態とな
   っていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械に
   おける制御用通信システム。
3. 【請求項３】前記制御装置本体と前記各制御用インター
   フェイス装置との間の信号の流れが、前記制御装置本体
   を起点とし、前記各制御用インターフェイス装置を中継
   点又は終点とする連鎖状の形態となっていることを特徴
   とする請求項１に記載の工作機械における制御用通信シ
   ステム。