(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを入力するデータ入力装置、このデータ入力装置によって入力されたデータを表示する表示装置、及び伝送路上に各機器間の通信の同期を取るための同期データを出力する同期信号出力手段を備えた操作ボードと、
伝送路上に各機器間の通信の同期を取るための同期データを出力する同期信号出力手段を備えるとともに前記操作ボードによって入力されたデータに基いて数値演算を行ない制御データを生成するＮＣユニットと、
前記ＮＣユニットによって生成された制御データに基いて工作機械を制御する制御装置とを備えた数値制御システムにおいて、
前記操作ボード、前記ＮＣユニットおよび前記制御装置のそれぞれに通信インターフェースを設けるとともに、これらの通信インターフェースを伝送路によって直列に接続し、前記伝送路上に同一のデータを流すことにより、前記操作ボード、前記ＮＣユニットおよび前記制御装置間でデータの送受信を行ない、前記操作ボードの起動後、所定時間内に前記ＮＣユニットの同期信号出力手段から同期データの出力がない場合に、前記操作ボードの同期信号出力手段から同期データを出力するよう構成したことを特徴とする数値制御システム。
【請求項２】
前記操作ボードは経過時間を計測するタイマーをさらに備え、前記タイマーで前記所定時間を計測することを特徴とする請求項１に記載の数値制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は数値制御（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；以下ＮＣという）システムに関するもので、特に、数値制御演算を行なうＮＣユニットと、このＮＣユニットにデータの入出力を行なう操作ボードやこのＮＣユニットによって制御される工作機械等の外部機器との接続性に優れたＮＣシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来のＮＣシステムの全体構成を表すシステムブロック図であり、図において、１は数値制御演算を行なうＮＣユニット、２、３および４は、それぞれ、例えば、工作機械に取り付けられたサーボモータ（図示せず）および主軸モータ（図示せず）をＮＣユニット１から送出されたデータに基いて駆動、制御するサーボアンプおよび主軸アンプ、５は手動パルス生成ダイヤル（図示せず）やＸＹ軸移動ボタン（図示せず）等の外部入出力装置が接続され、ＮＣユニット１との間でデータの入出力を行なうリモートＩ／Ｏ（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ；以下ＲＩＯという）、６はＮＣユニット１に加工データや各種加工指令を入力するキーボード、７はＮＣユニット１を含むこのＮＣシステム全体の状態やキーボード６から入力されたデータ等を表示する表示器であり、ＮＣユニット１は、それぞれ、コネクタ２５およびシリアルペアケーブル３５を介してＲＩＯ５に、コネクタ２６およびキースキャン信号ケーブル３６を介してキーボード６に、コネクタ２７および表示信号ケーブル３７を介して表示器７と接続されている。また、サーボアンプ２、３および主軸アンプ４は、コネクタ２４とシリアルペアケーブル３２、シリアルペアケーブル３３およびシリアルペアケーブル３４を介して、ＮＣユニット１にディジーチェーン接続されている。
【０００３】
図１０には、この従来のＮＣユニット１の詳細な内部構成図を示す。図において、１０は数値演算を行なうＣＰＵ、１１はＣＰＵ１０に接続されたデータバスであり、このデータバス１１を介して、ＮＣシステムの制御ソフトウェアを内蔵するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＣＰＵ１０のワークエリアとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３、サーボアンプ２、３および主軸アンプ４とのデータ通信を制御するサーボ通信インターフェース１４、ＲＩＯ５とのデータ通信を制御するＲＩＯインターフェース１５、キーボード６とのデータの入出力を制御するキーボードコントローラ１６、表示器７とのデータの入出力を制御する表示器コントローラ１７が、ＣＰＵ１０に接続されている。なお、上記したように、サーボ通信インターフェース１４、ＲＩＯインターフェース１５、キーボードコントローラ１６および表示器コントローラ１７には、各通信用ケーブルと接続するためのコネクタ２４、２５、２６、２７が接続されている。
【０００４】
以下、この従来のＮＣシステムの動作について説明する。キーボード６からキースキャン信号ケーブル３６およびキーボードコントローラ１６を介して加工データや加工指令がＮＣユニット１に入力されると、ＮＣユニット１のＣＰＵ１０はこれらのデータおよび指令を演算処理し、所定の加工を行なうために必要な制御データを生成して、サーボ通信インターフェース１４、コネクタ２４、シリアルペアケーブル３２、シリアルペアケーブル３３およびシリアルペアケーブル３４を介して、サーボアンプ２、３および主軸アンプ４に送出する。一方、ディジーチェーン接続されたサーボアンプ２、３および主軸アンプ４では、この制御データに基いてサーボモータおよび主軸モータが駆動、制御され、加工が行われる。また、この間、キーボード６から入力されたデータやサーボアンプ２、３および主軸アンプ４等から収集された工作機械の状態が、表示器コントローラ１７、コネクタ２７および表示信号ケーブル３７を介して表示器７に送出、表示され、入力データやＮＣシステムの状態が確認される。さらに、ＲＩＯ５に接続された各種外部入出力装置は、必要に応じてＲＩＯ５およびＲＩＯインターフェース１５を介してＣＰＵ１０との間でデータの入出力を行う。なお、上記の各動作において、ＣＰＵ１０はＲＡＭ１３をワークエリアとして使用しつつ、ＲＯＭ１２内に記憶された制御ソフトウェアに従って加工データや加工指令の演算処理を行なうとともに、データバス１１を介して各インターフェースとの間でこれらのデータの入出力を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図９および図１０に示した従来のＮＣシステムにおいては、ＮＣユニット１を各機器間の通信のマスタとして設定し、サーボアンプ２、３と主軸アンプ４、ＲＩＯ５、キーボード６および表示器７等の外部機器をこのＮＣユニット１に並列（ＮＣユニット１を中心とする星型）に接続していたため、ＮＣユニット１と外部機器との接続に必要なコネクタや通信ケーブルの数が、接続される機器の数に比例して増加し、コネクタの取り付けにスペースを取られる他、通信ケーブルの配線が複雑になるといった問題点があった。特に、近年はＮＣユニット１の小型化のため、コネクタを実装するスペースを確保するのが困難な状況にあり、コネクタ数およびケーブル配線数の削減が重要な課題となっていた。
【０００６】
また、全ての外部機器がＮＣユニット１を介して相互に接続され、ＮＣユニット１のみをマスタとして通信を行なうよう構成されているため、外部機器がスレーブとしてしか動作せず、例えば、保守等でＮＣユニット１の電源を入れられない場合には、キーボード６からサーボアンプ２、３のパラメータを設定したり、確認あるいは変更することができないといった問題点があった。
【０００７】
この発明は、従来装置の上記のような問題点を解消するためになされたもので、この発明の第１の目的は、外部機器との接続に必要なコネクタやケーブル配線の数を削減でき、ＮＣユニットの小型化およびケーブル配線の簡素化が可能なＮＣシステムを得ることを目的とする。
【０００８】
また、この発明の第２の目的は、ＮＣユニットの電源がＯＦＦの状態にあっても、キーボード６からサーボアンプ２、３等に対するパラメータの設定や確認あるいは変更が可能なＮＣシステムを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＮＣシステムは、データを入力するデータ入力装置、このデータ入力装置によって入力されたデータを表示する表示装置、及び伝送路上に各機器間の通信の同期を取るための同期データを出力する同期信号出力手段を備えた操作ボードと、伝送路上に各機器間の通信の同期を取るための同期データを出力する同期信号出力手段を備えるとともに前記操作ボードによって入力されたデータに基いて数値演算を行ない制御データを生成するＮＣユニットと、前記ＮＣユニットによって生成された制御データに基いて工作機械を制御する制御装置とを備えた数値制御システムにおいて、前記操作ボード、前記ＮＣユニットおよび前記制御装置のそれぞれに通信インターフェースを設けるとともに、これらの通信インターフェースを伝送路によって直列に接続し、前記伝送路上に同一のデータを流すことにより、前記操作ボード、前記ＮＣユニットおよび前記制御装置間でデータの送受信を行ない、前記操作ボードの起動後、所定時間内に前記ＮＣユニットの同期信号出力手段から同期データの出力がない場合に、前記操作ボードの同期信号出力手段から同期データを出力するよう構成したものである。
【００１１】
また、この発明に係るＮＣシステムは、前記操作ボードが、経過時間を計測するタイマーをさらに備え、前記タイマーで前記所定時間を計測するよう構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１であるＮＣシステムの全体構成を表すブロック構成図であり、図において、１は数値制御演算を行なうＮＣユニット、２、３および４は、それぞれ、例えば、工作機械に取り付けられたサーボモータ（図示せず）および主軸モータ（図示せず）をＮＣユニット１から送出されたデータに基いて駆動、制御するサーボアンプおよび主軸アンプ、５は外部入出力装置が接続され、この外部入出力装置とＮＣユニット１との間でデータの入出力を行なうリモートＩ／Ｏ（ＲＩＯ）、８はＮＣユニット１に加工データや各種加工指令を入力するキーボード（ＫＢ）６とＮＣユニット１を含むこのＮＣシステム全体の状態やキーボード６から入力されたデータ等を表示する表示器７を備えた操作ボードである。
【００１５】
また、ＮＣユニット１は、加工データや加工指令の数値演算を行なうＣＰＵ１０、ＣＰＵ１０に接続されたデータバス１１、ＮＣシステムの制御ソフトウェアを内蔵し、データバス１１を介してＣＰＵ１０に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２、データバス１１を介してＣＰＵ１０に接続され、ＣＰＵ１０のワークエリアとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３を備えるとともに、この実施の形態１の特徴的な構成要素として、外部機器との間でシリアル通信を行なうための高速ＨＤＬＣ通信インターフェース９を備えている。
【００１６】
また、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４、ＲＩＯ５、操作ボード８の各々にも、この高速ＨＤＬＣ通信インターフェースに対応したシリアル通信インターフェース（図示せず）が備えられており、こうして、この高速ＨＤＬＣ通信インターフェース９の一方をデータバス１１を介してＣＰＵ１０に接続するとともに、他方には、単一のコネクタ２９と伝送路である高速シリアル通信ペアケーブル４１、４２、４３、４４、４５を介して、それぞれ、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４、ＲＩＯ５および操作ボード８をディジーチェーン形式でＮＣユニット１に順次直列に接続することにより、ＮＣユニット１、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４、ＲＩＯ５および操作ボード８間で、同一のデータが送受信されるよう構成されている。
【００１７】
図２には、この実施の形態１における操作ボード８の詳細な構成を表すブロック図を示す。上記したように、この実施の形態１では、ＮＣユニット１に加工データや各種加工指令を入力するキーボード６とこのキーボード６を制御するキーボードコントローラ１６、および、ＮＣシステム全体の状態やキーボード６から入力されたデータ等を表示する表示器７とこの表示器７を制御する表示器コントローラ１７が操作ボード８内に収納されている。また、キーボード６および表示器７は、それぞれ、シリアル通信インターフェースとして高速ＨＤＬＣ通信インターフェースである表示器用ＨＤＬＣ通信インタフェース１８およびキーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９を介して、サーボアンプ２、３やＲＩＯ５、ＮＣユニット１の高速ＨＤＬＣ通信インターフェースに直列に接続されており、こうして、キーボード６および表示器７が、ＮＣユニット１を介しないでサーボアンプ２、３等の各機器と通信を行なうことができ、ＮＣユニット１の電源ＯＦＦ時にも、この操作ボード８が各外部機器との通信のマスタとして動作することにより、操作ボード８と各機器との間で互いにデータの送受信が可能となるよう構成されている。
【００１８】
また、この実施の形態１では、手動パルス生成ダイヤル２０とこの手動パルス生成ダイヤル２０を制御するパルスダイヤルコントローラ２１、および、ＸＹ軸移動ボタン２２とこのＸＹ軸移動ボタン２２を制御する移動ボタンコントローラ２３も操作ボード８内に収納されており、キーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９を介して、サーボアンプ２、３やＲＩＯ５、ＮＣユニット１との間でデータの入出力が可能となるよう構成されている。なお、キーボードコントローラ１６、パルスダイアルコントローラ２１、移動ボタンコントローラ２３およびキーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９は、全体として、これらの外部入出力装置とＮＣユニット１等との間で高速ＨＤＬＣ通信を行なう機械入出力インターフェースコントローラ２４を構成している。
【００１９】
図３には、この実施の形態１において、高速シリアル通信ペアケーブル４１、４２、４３、４４、４５により、ＮＣユニット１とサーボアンプ２、３や操作ボード８等の外部機器間で送受信されるデータの構成例を示す。図に示すように、高速シリアル通信ペアケーブル４１、４２、４３、４４、４５は、外部機器からＮＣユニット１へ入力される方向（以下、上り方向と呼ぶ）とＮＣユニット１から外部機器に出力される方向（以下、下り方向と呼ぶ）の２本の伝送路を有しており、それぞれの伝送路で異なったデータが送られる。また、この高速シリアル通信ペアケーブル４１、４２、４３、４４、４５を用いた通信の基本周期は、１１１μｓであり、上り方向、下り方向とも、基本周期内のデータ構成が異なる２種類の転送パターンを交互に繰り返すことにより、通信が行われる。
【００２０】
まず、下り方向の基本周期のデータ構成は次の２種類である。すなわち、第１のパターンでは、まず、ＮＣシステムに接続された各機器の通信の同期を取るため、ＮＣユニット１から各機器に対して同期データ７０が送出され、この同期データ７０の立ち上がり時間によって基本周期の基準点が決定される。こうして、同期データ７０によって各機器の同期が取られると、次に、ＮＣユニット１からサーボアンプ２、３および主軸アンプ４に対してデータ７１が基本周期の１μｓ〜３５μｓに期間に送出され、続いて、ＮＣユニット１からＲＩＯ５へデータ７２が３５μｓ〜６９μｓに、さらに、ＮＣユニット１から操作ボード８へデータ７３が６９μｓ〜１１１μｓの期間に送出される。
【００２１】
また、第２のパターンは、まず、ＮＣユニット１から同期データ７４（１μｓ）が送出された後、ＮＣユニット１からサーボアンプ２、３（主軸アンプ４を含む）へのデータ７５（１μｓ〜３５μｓ）が、続いてＮＣユニット１からＲＩＯ５０へデータ７６（３５μｓ〜６９μｓ）が、さらに、サーボアンプ２、３（主軸アンプ４を含む）から操作ボード８へのデータ７７（６９μｓ〜１１１μｓ）が送出される。なお、上記したように、これらの２つのデータ構成のパターンは交互に生成され、また、アイドル状態ではアイドル状態を示すデータパターンがＮＣユニット１から出力される。
【００２２】
一方、上り方向の基本周期のデータ構成は次の２種類となる。すなわち、第１のパターンでは、まず、同期データ用の待機時間（１μｓ）が確保される。ここで、ＮＣユニット１が稼動している場合には、この待機時間中にＮＣユニット１から各機器に対して前述した同期データ７０が送出されることにより、各機器の同期が取られる。また、ＮＣユニット１が稼動しておらず、同期データ７０が出力されない場合は、ＮＣシステムに接続された各機器の通信の同期を取るため操作ボード８が通信のマスタとなってこの上り方向の同期データ８０を伝送路に送出する。なお、その動作の詳細は後述する。こうして、同期データ７０または８０によって各機器の同期が取られると、次に、サーボアンプ２、３および主軸アンプ４からＮＣユニット１に対してデータ８１が基本周期の１μｓ〜３５μｓの期間に送出され、続いて、ＲＩＯ５からＮＣユニット１へデータ８２が３５μｓ〜６９μｓに、さらに、操作ボード８からＮＣユニット１へデータ８３が６９μｓ〜１１１μｓの期間に送出される。
【００２３】
また、第２のパターンは、同期データ８４に続いてサーボアンプ２、３および主軸アンプ４からＮＣユニット１へのデータ８５が１μｓ〜３５μｓに、次にＲＩＯ５からＮＣユニット１へのデータ８６が３５μｓ〜６９μｓに、さらに、操作ボード８からサーボアンプ２、３（主軸アンプ４を含む）へのデータ８７が６９μｓ〜１１１μｓの期間に送出される。なお、下り方向と同様に、これらの２つのデータ構成のパターンは交互に生成され、また、基本周期中にこれらのデータが送出されていない時にはアイドル状態を表すデータパターンが操作ボード８から出力される。
【００２４】
なお、ＮＣユニット１とサーボアンプ２、３および主軸アンプ４間で送受信されるデータ７１、７５、８１、８５の具体的な例としては、工具やワークの座標、目的とする移動速度などの制御情報、アラーム等のステータス情報およびサーボアンプ２、３および主軸アンプ４のパラメータなどがある。また、ＮＣユニット１と操作ボード８およびＲＩＯ５との間で送受信されるデータ７２、７３、７６、８２、８３、８６としては、機械接点情報等がある。さらに、操作ボード８とサーボアンプ２、３および主軸アンプ４間では、サーボアンプ２、３および主軸アンプ４のパラメータやアラーム等のステータス情報がデータ７７、８７により送受信される。
【００２５】
また、ＮＣユニット１、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４、ＲＩＯ５および操作ボード８間のデータの送受信は、基本的に、ＨＤＬＣ手順による通信を用いており、例えば、キーボード６からキーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９を介してＮＣユニット１へ、「現在実行中の加工プログラムを表示せよ」といった表示指令をパケット８３で送ると、この要求に対するデータ（加工プログラム）がパケット７３によって一定バイトづつＮＣユニット１から操作ボード８に送られ、表示器用ＨＤＬＣ通信インターフェース１８を介して表示器７によって表示される。また、例えば、操作ボード８からサーボアンプ２、３や主軸アンプ４に対して、パラメータ等を要求する指令をパケット８７で送ると、その要求を満たすデータ７７がサーボアンプ２、３および主軸アンプ４から操作ボード８へと出力される。
【００２６】
図４には、ＮＣユニット１と各外部機器間で送受信される同期データ以外のデータ（７１、７２、７３、７５、７６、７７、８１、８２、８３、８５、８６、８７）のデータ構造を示す。図に示すように、各データは、開始フラグ９１、局アドレス９２、送信データ９３、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check：巡回冗長検査）９４、終了フラグ９５の順番でデータが構成されており、受信側の高速ＨＤＬＣ通信インタフェースは、局アドレス９２を読み取ってそれが自分に一致している場合に、自分宛てのデータと判断して続きの送信データ９３、ＣＲＣ９４および終了フラグ９５を受信し、一致しない場合は、自分宛てではないものと判断し、次の開始フラグ９１を受信するまで待機する。例えば、サーボアンプ２の局アドレスがＦＦ００で、データ中の局アドレス９２がＦＦ００であれば、サーボアンプ２は局アドレス９２に続くデータ９３〜９５を受信した後メモリに取り込み、局アドレス９２がＦＦ００以外であれば次の開始フラグ９１を待つ。なお、それぞれの機器には、予め固有の局アドレスを設定しておく。
【００２７】
以下では、上記図３、図４および図５を用いてこの実施の形態１の動作について説明する。なお、図５は、ＮＣユニット１、操作ボード８、サーボアンプ２、３（主軸アンプ４を含む）およびＲＩＯ５の動作の流れを示したフローチャートであり、上記図３に示したデータ構成の第１のパターンと第２のパターンは送受信されるデータ内容が異なるのみで、動作としては同一であるため、以下では最初の基本周期（１１１μｓ）間の動作を中心に説明する。
【００２８】
まず、ＮＣユニット１の動作について説明する。ステップＳ１０１において、ＮＣユニット１の電源がＯＮされると、ステップＳ１０２およびステップＳ１０３で高速ＨＤＬＣ通信インターフェース９に内蔵された基本周期をカウントするタイマーがＯＮおよびリセットされ、ステップＳ１０４でＮＣユニット１の高速ＨＤＬＣ通信インターフェース９から操作ボード８、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４およびＲＩＯ５に対して同期データ７０が生成、出力される。こうして、同期データ７０がタイマーのリセット後１μｓ内に出力され、ＮＣユニット１、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４、ＲＩＯ５および操作ボード８の同期が取られると、ステップＳ１０５で各機器に内蔵されたタイマーによって経過時間が監視され、１μｓ後にステップＳ１０６に移行してＮＣユニット１とサーボアンプ２、３（主軸アンプ４を含む）間でデータ７１、８１（第１のパターンの場合）または７５、８５（第２のパターンの場合）が送受信される。
【００２９】
次に、このＮＣユニット１とサーボアンプ２、３間のデータの送受信が１μｓ〜３５μｓの間に完了すると、ステップＳ１０７で経過時間が監視され、３５μｓ後にステップＳ１０８に移行して、３５μｓ〜６９μｓ間にＮＣユニット１とＲＩＯ５間でデータ７２、８２または７６、８６が送受信される。同様に、ステップＳ１０９で経過時間が監視され６９μｓが経過すると、ステップＳ１１０では、ＮＣユニット１と操作ボード８間でデータ７３、８３が送受信され、ステップＳ１１１でタイマーの経過時間が基本周期である１１１μｓを経過した時点で、基本周期の開始点であるステップＳ１０３に戻ることにより、次の基本周期に移行し、以下同様に、この基本周期の動作が繰り返される。なお、このＮＣユニット１と操作ボード８間でのデータ７３、８３の送受信は図３に示したように、２基本周期毎に１回だけ通信される。
【００３０】
次に、操作ボード８の動作について説明する。ステップＳ２０１において電源がＯＮされると、操作ボード８は、ステップＳ２０２およびステップＳ２０３において、各高速ＨＤＬＣ通信インターフェースに内蔵されたタイマーをＯＮおよびリセットし、ステップＳ２０４でタイマーの経過時間が計測される。そして、経過時間が１μｓ以下の場合には、ステップＳ２０５に移行し、ＮＣユニット１からの同期データ７０の受信待機状態となり、同期データ７０が下り方向の伝送路において受信されるとステップＳ２０６に移行してＮＣユニット１から出力された同期データ７０によって各タイマーがリセットされ、ＮＣユニット１と操作ボード８の同期が取られる。また、ステップＳ２０５で同期データ７０が受信されない場合、ステップＳ２０４に戻り、ステップＳ２０４とステップＳ２０５を繰り返すことにより経過時間が１μｓになるまでＮＣユニット１から同期データ７０が出力された否かが監視される。
【００３１】
ここで、例えば、ＮＣユニット１の電源がＯＦＦ状態にある場合等で、ＮＣユニット１から同期データ７０が出力されない場合、ステップ２０５の判定結果は常に「Ｎ」となるため、この結果、経過時間が１μｓになった時点でステップＳ２０４の判定結果が「Ｙ」となって、ステップＳ２０７に移行する。この場合、ＮＣユニット１からは同期データ７０が出力されないため、操作ボード８がマスタとなって、通信の同期を取る必要があり、操作ボード８は、ステップＳ２０７において、例えば、キーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９のタイマーをリセットするとともに、ステップＳ２０８において各機器を同期させるための同期データ８０をキーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９から上り方向の伝送路に出力する。
【００３２】
こうして、ＮＣユニット１が動作している場合には、ステップＳ２０６によってＮＣユニット１のタイマーと操作ボード８のタイマーが同期され、ＮＣユニット１が動作していない場合には、ステップ２０８において操作ボード８が同期データ８０を出力することにより、ステップＳ２０７によってリセットされた操作ボード８のタイマーと各機器のタイマーが同期される。すなわち、ＮＣユニット１の通信機能が動作している場合には、ＮＣユニット１の同期データ７０によって、また、ＮＣユニット１の通信機能が動作していない場合には、操作ボード８から出力された同期データ８０を基準として全機器の同期が取られる。
【００３３】
上記ステップＳ２０６またはステップＳ２０８において、ＮＣユニット１と操作ボード８の同期が取られると、ステップＳ２０９では、この基準時間に基いてタイマーの経過時間が計測され、６９μｓとなった時点でステップＳ２１０に移行して、ＮＣユニット１と操作ボード８間でデータ７３、８３（第１のパターンの場合）が、また、操作ボード８とサーボアンプ２、３および主軸アンプ４間でデータ７７、８７（第２のパターンの場合）が送受信される。そして、これらのデータの送受信が完了すると、ステップＳ２１１で基本周期の完了が監視され、１１１μｓ経過した時点でステップＳ２０３に戻ることにより、新しい基本周期に移行する。
【００３４】
次に、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４およびＲＩＯ５の動作について説明する。ステップＳ３０１において電源がＯＮされると、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４およびＲＩＯ５は、ステップＳ３０２において、それぞれ、内蔵されたタイマーをＯＮする。そして、ステップＳ３０３で同期データの受信が上り方向および下り方向の両伝送路上で監視され、ＮＣユニット１が稼動している場合はＮＣユニット１からの同期データ７０（下り方向の伝送路）を、また、ＮＣユニット１が動作していない場合は操作ボード８から出力される同期データ８０（上り方向の伝送路）を受信した段階で、ステップＳ３０４に移行し、各機器内、例えば、各高速ＨＤＬＣ通信インターフェース内のタイマーをリセットすることによりＮＣユニット１および操作ボード８の動作と同期が取られる。
【００３５】
また、ステップＳ３０５ではタイマーによって経過時間が監視され、１μｓ経過した時点でステップＳ３０６に移行し、１μｓ〜３５μｓの間にサーボアンプ２、３とＮＣユニット１間でデータ７１、８１、７５、８５が送受信される。次に、ステップＳ３０７で経過時間が３５μｓ経過するとステップＳ３０８に移行し、３５μｓ〜６９μｓ間にＲＩＯ５とＮＣユニット１間でデータ７２、８２、７６、８６が送受信され、さらに、ステップＳ３０９で経過時間が６９μｓになるとステップＳ３１０に移行し、サーボアンプ２、３と操作ボード８間でデータ７７、８７が送受信される。なお、このサーボアンプ２、３とＲＩＯ５に内蔵されたタイマーは、基本周期１１１μｓまでカウントアップするとステップＳ３０３で同期データを受信し、ステップＳ３０４でリセットされるまでその値を保持する。また、データ７７、８７の送受信は、図３に示したように、第２のパターンにおいてのみ行われる。
【００３６】
図６および図７には、それぞれ、ＮＣユニット１の通信機能が停止している場合の、この実施の形態１の動作を表すフローチャートと送受信されるデータの構成を示す。図において、破線部はそのような動作やデータの送受信が行われないことを表している。図６に示すようにＮＣユニット１の通信機能が停止している場合、ＮＣデータ１から同期データ７０が出力されないため、操作ボード８は、ステップＳ２０４においてＮＣユニット１のＯＦＦ状態を検知すると、ステップＳ２０７およびステップＳ２０８に移行し、各機器に同期データ８０を出力することにより、ＮＣユニット１に替ってマスタとして機能するようになる。
【００３７】
また、図７に示すように、ＮＣユニット１の通信機能が停止している場合、下り方向のデータ７０〜７６はＮＣユニット１から各機器に向けて出力されず、サーボアンプ２、３から操作ボード８に出力されるデータ７７のみが下り方向の伝送路を使用して送信される。
【００３８】
以上、この実施の形態１によれば、ＮＣユニット１、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４、ＲＩＯ５および操作ボード８にシリアル通信インターフェースを設けるとともに、これらのシリアル通信インターフェースを高速シリアル通信ペアケーブル４１、４２、４３、４４、４５によってディジーチェーン形式で直列に接続することにより各機器間のデータの送受信を行なうよう構成したため、周辺装置とのデータの伝送路を単一の通信配線にまとめることができ、ＮＣユニット１に接続される配線の数およびコネクタ数を削減することが可能となって、ＮＣユニット１の小型化と省配線を実現することができる。
【００３９】
また、ＮＣユニット１、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４、ＲＩＯ５、キーボード６および表示器７の各機器間で送受信されるデータが、高速シリアル通信ペアケーブル４１、４２、４３、４４、４５によって伝送されるデータの基本周期内に時分割的に含まれるよう構成したため、１つの伝送路により、複数の機器間でのデータの送受信が可能となる効果がある。
【００４０】
また、ＮＣユニット１、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４、ＲＩＯ５および操作ボード８を、高速シリアル通信ペアケーブル４１、４２、４３、４４、４５によってディジーチェーン形式で直列に接続するとともに、操作ボード８内に、ＮＣユニット１の通信機能の停止を検知し、この停止時に同期データ８０を出力して、ＮＣシステムを構成する各機器の通信の同期を取るよう構成したキーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９（同期信号出力手段）を備えたため、この操作ボード８が通信動作のマスタとして機能することができ、ＮＣユニット１の停止時にも、操作ボード８とサーボアンプ２、３や主軸アンプ４、ＲＩＯ５間でデータの送受信が可能となる効果がある。
【００４１】
また、操作ボード８にデータを入力するキーボード６およびデータを表示する表示器７を収納したため、例えば、保守等でＮＣユニット１の電源を入れられない場合にも、操作ボード８からサーボアンプ２、３等のパラメータの設定や、サーボアンプ２、３等の各種状態データの表示が可能となる効果がある。
【００４２】
また、ＮＣユニット１および操作ボード８に、同期信号出力手段を備えるとともに、操作ボード８に経過時間を計測するタイマーを備え、操作ボード８の起動後、所定時間内にＮＣユニット１から同期データの出力がない場合に、操作ボード８の同期信号出力手段から同期データを出力するよう構成したため、ＮＣユニット１の非稼動時に自動的に操作ボード８が通信のマスタとして動作することができ、操作ボード８の通信機能の立ち上げが容易になる効果がある。
【００４３】
なお、上記実施の形態１では、操作ボード８のキーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９が同期データ８０を出力するよう構成した例を示したが、表示器用ＨＤＬＣ通信インターフェース１８に同期データ８０の出力機能（同期信号出力手段）を与えてもよく、また、手動パルス生成ダイアル２０およびＸＹ軸移動ボタン２２のそれぞれに独立したＨＤＬＣ通信インターフェースを設け、キーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９を介さずに、直接他の高速ＨＤＬＣ通信インタフェースに直列に接続するよう構成してもよい。さらに、表示器コントローラ１７をキーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース１９に接続し、機械入出力インターフェースコントローラ２４を操作ボード８の統合されたＨＤＬＣ通信インターフェースとして使用するよう構成することも可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態１では、ＮＣユニット１および操作ボード８の両方が同期データを出力するよう構成し、ＮＣユニット１の通信機能が停止している場合に操作ボード８が同期データを出力し、通信のマスタ機能を動作させるよう構成した例を示したが、同期信号出力手段を操作ボード８のみに設け、操作ボード８のみによって通信の同期を取るよう構成してもよい。
【００４５】
また、操作ボード８以外の、例えば、ＲＩＯ５等の機器に同期信号出力手段を設けてもよく、この場合も、ＮＣユニット１の通信機能停止時にこの機器が通信動作のマスタとなることにより、各機器間でのデータの送受信が可能となる。さらに、複数の機器に同期信号出力手段を設け、予め設定された優先順位に従って、順次各機器が同期データの出力の適否を判断し、動作している機器の中で最も優先順位の高い機器が同期データを出力するよう構成してもよい。
【００４６】
さらに、上記実施の形態１では、キーボード６と表示器７を操作ボード８内に収納した例を示したが、キーボード６および表示器７とこれに対応したコントローラ１６、１７およびＨＤＬＣ通信インタフェース１９、１８を、それぞれ別々に、ＮＣユニット１やサーボアンプ２、３等にディジーチェーン形式で接続してもよい。
【００４７】
実施の形態２．
図８には、この発明の実施の形態２であるＮＣシステムの動作を表すフローチャートを示す。図において、ＮＣユニット１のステップＳ１２１〜ステップＳ１３１のステップは、それぞれ、図５のステップＳ１０１〜ステップＳ１１１のステップと全く同様であり、説明を省略する。また、操作ボード８、サーボアンプ２、３およびＲＩＯ５のステップＳ２２８以降およびステップＳ３２８以降は、それぞれ、図５のステップＳ２０９以降およびステップＳ３０５以降と同様の動作であり、説明を省略する。
【００４８】
この実施の形態２においては、操作ボード８の電源がステップＳ２２１でＯＮされると、ステップＳ２２２およびステップＳ２２３で操作ボード８内のタイマーがＯＮおよびリセットされ、ＮＣユニット１からの下り方向の同期データ７０の受信を待機することなく、ステップＳ２２４に移行して上り方向の同期データ８０を生成し、ＮＣシステム内の各機器に出力する。その後、ステップＳ２２５で、ＮＣユニット１からの下り方向の同期データ７０の受信が監視され、ステップＳ２２５においてＮＣユニット１からの同期データ７０が受信されない場合、ステップＳ２２６に移行して、タイマーが１μｓ経過するまで、ステップＳ２２５での同期データ７０の受信確認が繰り返される。そして、タイマーが１μｓ経過しても同期データ７０が受信されない場合、ＮＣユニット１が稼動していないものと判断し、操作ボード８内のタイマーを基準時間として設定して、ステップＳ２２８以降のデータ通信を行なう。
【００４９】
一方、ステップＳ２２５において、１μｓ以内に同期データ７０が受信された場合、ＮＣユニット１が稼動状態にあるため、ステップＳ２２７に移行してこの同期データ７０によってタイマーをリセットすることにより、操作ボード８のタイマーがＮＣユニット１のタイマーに同期され、ステップＳ２２８以降において、ＮＣユニット１のタイマーを基準として各機器間のデータ通信が実施される。
【００５０】
また、サーボアンプ２、３や主軸アンプ４およびＲＩＯ５は、ステップＳ３２１で電源がＯＮされると、ステップＳ３２２で各タイマーがＯＮされ、ステップＳ３２３でＮＣユニット１からの下りの同期データ７０の受信待機状態となる。そして、ステップＳ３２３で同期データ７０が受信されない場合、サーボアンプ２、３等は、ステップＳ３２４に移行して操作ボード８からの上りの同期データ８０が受信されていないか確認し、いずれの同期データ７０、８０とも受信されていない場合は、ステップＳ３２３に戻る。ステップＳ３２４において、上りの同期データ８０の受信が確認された場合は、操作ボード８が稼動していることを意味しており、ステップＳ３２５でこの同期データ８０によってタイマーをリセットすることにより、一旦、各機器のタイマーを操作ボード８のタイマーに同期させる。
【００５１】
一方、ＮＣシステムの構成によっては、ステップＳ３２４で上りの同期データ８０を受信した後に、ＮＣユニット１からの下りの同期データ７０を受信する可能性があるため、サーボアンプ２、３等は、ステップＳ３２５で、一旦各機器のタイマーを操作ボード８のタイマーに同期させた後も、ステップＳ３２６で経過時間を監視しつつ、１μｓだけステップＳ３２３に戻って下りの同期データ７０の受信が監視される。そして、この間に、下りの同期データ７０が受信されない場合、ＮＣユニット１が稼動していないものと判断され、ステップＳ３２６からステップＳ３２８に移行して、以後、操作ボード８からの上りの同期データ８０を基準としてデータ通信が行われる。なお、ステップＳ３２３からステップＳ３２６の繰り返し動作の中で、一旦ステップＳ３２５においてタイマーが同期された後は、タイマーが再度リセットされないようステップＳ３２５は迂回して動作される。
【００５２】
また、この１μｓの間に、ステップＳ３２３でＮＣユニット１からの下りの同期データ７０が受信された場合には、ＮＣユニット１が稼動状態にあるため、ステップＳ３２３からステップＳ３２７に移行して、一旦、操作ボード８に同期させたタイマーをこの同期データ７０によってリセットすることにより、サーボアンプ２、３等のタイマーがＮＣユニット１のタイマーに同期され、以後、この基準時間がステップＳ３２８以降の処理において利用される。
【００５３】
なお、上記したように、サーボアンプ２、３、主軸アンプ４およびＲＩＯ５に内蔵されたタイマーは、マスタとして機能しないため、同期データ７０または８０を受信した段階でリセットされ、時間経過とともにカウントアップし、１１１μｓになるとその値を保持し、再度、同期データ７０または８０によってリセットされるまでその値を保持する。
【００５４】
以上説明したように、この実施の形態２のような動作手順によっても、実施の形態１と同様に動作させることが可能であり、この他、全く同様の効果を奏する種々の制御手順を採用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００５７】
データを入力するデータ入力装置およびこのデータ入力装置によって入力されたデータを表示する表示装置を備えた操作ボードと、前記操作ボードによって入力されたデータに基いて数値演算を行ない制御データを生成するＮＣユニットと、前記ＮＣユニットによって生成された制御データに基いて工作機械を制御する制御装置とを備えた数値制御システムにおいて、前記操作ボード、前記ＮＣユニットおよび前記制御装置のそれぞれに通信インターフェースを設けるとともに、これらの通信インターフェースを伝送路によって直列に接続し、前記伝送路上に同一のデータを流すことにより、前記操作ボード、前記ＮＣユニットおよび前記制御装置間でデータの送受信を行なうよう構成したため、前記ＮＣユニットの非動作時に前記操作ボードが通信動作のマスタとして自動的に機能するため、前記操作ボードの立ち上げが容易となる効果がある。
【００５８】
また、この発明に係るＮＣシステムは、前記操作ボードは経過時間を計測するタイマーをさらに備え、前記タイマーで前記所定時間を計測するようにしたため、前記ＮＣユニットの非動作時に前記操作ボードが通信動作のマスタとして自動的に機能するため、前記操作ボードの立ち上げが容易となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１であるＮＣシステムのシステム構成を表すブロック図。
【図２】  この発明の実施の形態１である操作ボードの内部構成を示すブロック図。
【図３】  この発明の実施の形態１であるＮＣシステムの伝送路上を送受信されるデータの構成図。
【図４】  この発明の実施の形態１であるＮＣシステムのデータ構成図。
【図５】  この発明の実施の形態１であるＮＣシステムの動作を表すフローチャート。
【図６】  この発明の実施の形態１であるＮＣシステムの、ＮＣユニット非動作時の動作を表すフローチャート。
【図７】  この発明の実施の形態１であるＮＣシステムの、ＮＣユニット非動作時の伝送路上を送受信されるデータの構成図。
【図８】  この発明の実施の形態２であるＮＣシステムの動作を表すフローチャート。
【図９】  従来のＮＣシステムのシステム構成を表すブロック図。
【図１０】  従来のＮＣユニットの内部構成を表すブロック図。
【符号の説明】
１  ＮＣユニット
２  サーボアンプ（制御装置）
３  サーボアンプ（制御装置）
４  主軸アンプ（制御装置）
５  ＲＩＯ
６  キーボード（データ入力装置）
７  表示器（表示装置）
８  操作ボード
９  高速ＨＤＬＣ通信インターフェース（通信インターフェース、同期信号出力手段）
１０  ＣＰＵ
１１  データバス
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１６  キーボードコントローラ
１７  表示器コントローラ
１８  表示器用ＨＤＬＣ通信インターフェース（通信インターフェース）
１９  キーボード用ＨＤＬＣ通信インターフェース（通信インターフェース、同期信号出力手段）
２０  手動パルス生成ダイアル
２１  パルスダイアル用コントローラ
２２  ＸＹ軸移動ボタン
２３  移動ボタン用コントローラ
２４  機械入出力インターフェースコントローラ
２９  コネクタ
４１、４２、４３、４４、４５  高速シリアル通信ペアケーブル（伝送路）
７０、７４  ＮＣユニットが出力する同期データ
７１、７５  ＮＣユニットからサーボアンプへ送信されるデータ（制御データ）
７２、７６  ＮＣユニットからＲＩＯへ送信されるデータ
７３  ＮＣユニットから操作ボードへ送信されるデータ
７７  サーボアンプから操作ボードへ送信されるデータ
８０、８４  操作ボードが出力する同期データ
８１、８５  サーボアンプからＮＣユニットへ送信されるデータ
８２、８６  ＲＩＯからＮＣユニットへ送信されるデータ
８３  操作ボードからＮＣユニットへ送信されるデータ
８７  操作ボードからサーボアンプへ送信されるデータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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