能夠分散地執(zhí)行多個(gè)軸的軸控制處理的數(shù)值控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)值控制裝置，特別涉及在具有多核心處理器的數(shù)值控制裝置中，能夠使該多核心處理器的多個(gè)核心分散地執(zhí)行軸控制處理從而提高性能的數(shù)值控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置的控制軟件的處理中，存在以下處理，即以各種內(nèi)插處理和用于生成向各控制軸的分配數(shù)據(jù)的軸控制處理為代表的實(shí)時(shí)性高的處理、以進(jìn)行加工程序的分析和進(jìn)行內(nèi)插準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的生成的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)處理、進(jìn)行與畫(huà)面顯示和操作對(duì)應(yīng)的動(dòng)作的HMI (human-machine interface:人機(jī)界面)處理為代表的實(shí)時(shí)性低的處理。
[0003]實(shí)時(shí)性高的軸控制處理需要在既定的周期內(nèi)完成，因此如果軸控制處理的時(shí)間隨著控制軸數(shù)的增加而增大，則難以在既定周期內(nèi)向?qū)崟r(shí)性低的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)處理、HMI處理等分配處理時(shí)間。例如，在使在模具加工中指示的由微小線段構(gòu)成的加工程序高速地運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，需要短時(shí)間地大量進(jìn)行加工程序的分析和內(nèi)插準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的生成，但如果成為軸控制處理的時(shí)間這樣地增大的狀況，則不充分地進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)處理、HMI處理，因此產(chǎn)生以下的問(wèn)題，即無(wú)法達(dá)到指令速度，分配脈沖中途中斷而加工面紊亂，畫(huà)面顯示的更新和操作的響應(yīng)變慢。
[0004]以平緩地進(jìn)行加工程序的分析和內(nèi)插準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的生成為目的，在日本特開(kāi)昭63-181005號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi)平1-195507號(hào)公報(bào)中，提出了以下的技術(shù)，即將加工程序的分析和內(nèi)插準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的生成分割為多個(gè)工序，使得多CPU的各個(gè)CPU分擔(dān)地處理該分割后的各工序而進(jìn)行處理。
[0005]另夕卜，以削減成本為目的，在日本特開(kāi)2014-35564號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了以下的技術(shù)，即提供一種將以前分開(kāi)的數(shù)值控制處理器和時(shí)序控制處理器分別整合為一個(gè)處理器的多核心的一個(gè)的具有多核心處理器的數(shù)值控制裝置，并且通過(guò)高速的串行總線連接處理器和外圍控制LSI，由此謀求削減LSI的銷(xiāo)，能夠進(jìn)行外圍控制LSI的整合。
[0006]數(shù)值控制裝置的控制軟件的處理量通過(guò)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的多軸化、多系統(tǒng)化、高功能化的需求而逐年增加，基于多軸化的軸控制處理的增加特別顯著。另外，為了實(shí)現(xiàn)更高速并且高精度的加工，還要求進(jìn)一步縮短實(shí)時(shí)性高的軸控制處理的既定周期，作為結(jié)果需要在更短時(shí)間進(jìn)行更多的處理。
[0007]在上述日本特開(kāi)昭63-181005號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi)平1-195507號(hào)公報(bào)所記載的多CPU的硬件結(jié)構(gòu)中，成本也與CPU數(shù)的增加一起上升，進(jìn)而安裝它的外圍的硬件電路也變得復(fù)雜，因此設(shè)計(jì)、維護(hù)所花費(fèi)的工時(shí)增大。另外，這些公知技術(shù)直接減輕了加工程序的分析和內(nèi)插準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的生成處理時(shí)間，但并沒(méi)有直接減輕因機(jī)床的多軸化產(chǎn)生的軸控制處理的增加，因此作為對(duì)近年來(lái)的要求的對(duì)策是不充分的，進(jìn)而也可以通過(guò)采用動(dòng)作頻率高的CPU來(lái)提高處理的速度，但產(chǎn)生發(fā)熱和消耗功率增大這樣的問(wèn)題，并不面在向在制造現(xiàn)場(chǎng)等嚴(yán)酷的環(huán)境下使用的機(jī)床的控制中使用的處理器。
[0008]另一方面，在日本特開(kāi)2014-35564號(hào)公報(bào)所記載的具有多核心處理器的數(shù)值控制裝置的情況下，能夠在削減成本的同時(shí)將發(fā)熱、消耗功率進(jìn)行抑制而降低，但并不直接減輕因機(jī)床的多軸化造成的軸控制處理的增加，因此與上述的日本特開(kāi)昭63-181005公報(bào)、日本特開(kāi)平1-195507號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)一樣，作為對(duì)近年來(lái)的要求的對(duì)策并不充分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于:提供一種數(shù)值控制裝置，其動(dòng)作頻率比較低，也將發(fā)熱、消耗功率抑制得較低，并且使用比多CPU結(jié)構(gòu)更廉價(jià)的多核心處理器，具備用于將軸控制處理分割為任意的軸數(shù)量單位而使多核心處理器的多個(gè)核心分散地執(zhí)行的單元。
[0010]本發(fā)明的數(shù)值控制裝置具備具有多個(gè)核心的多核心處理器，控制由多個(gè)軸構(gòu)成的機(jī)械，在既定周期的時(shí)間內(nèi)完成由對(duì)上述多個(gè)軸的每個(gè)軸處理的軸區(qū)別處理、在軸之間共同地處理的共同處理構(gòu)成的軸控制處理。該數(shù)值控制裝置進(jìn)而具備:執(zhí)行開(kāi)始請(qǐng)求部，其向上述多個(gè)核心分別請(qǐng)求執(zhí)行按照任意的軸數(shù)量單位將上述多個(gè)軸的上述軸控制處理分割為多個(gè)的多個(gè)分割軸區(qū)別處理；分割軸區(qū)別處理執(zhí)行部，其分別配置在上述多個(gè)核心，接受上述執(zhí)行開(kāi)始請(qǐng)求部的請(qǐng)求，執(zhí)行上述分割軸區(qū)別處理；執(zhí)行完成監(jiān)視部，其監(jiān)視上述分割軸區(qū)別處理執(zhí)行部進(jìn)行的上述多個(gè)分割軸區(qū)別處理的完成狀態(tài)。
[0011]上述數(shù)值控制裝置也可以在上述執(zhí)行開(kāi)始請(qǐng)求部請(qǐng)求使上述多個(gè)核心的每個(gè)分散地執(zhí)行上述多個(gè)分割軸區(qū)別處理時(shí)，使用核心間中斷。
[0012]也可以是上述分割軸區(qū)別處理執(zhí)行部向核心間共享存儲(chǔ)器寫(xiě)入分割軸區(qū)別處理的完成狀態(tài)，另外上述執(zhí)行完成監(jiān)視部監(jiān)視上述核心間共享存儲(chǔ)器。
[0013]本發(fā)明通過(guò)具有以上的結(jié)構(gòu)，在控制軸數(shù)量多的機(jī)床的情況下，也能夠使用多核心處理器短時(shí)間地進(jìn)行實(shí)時(shí)性高的軸控制處理，進(jìn)而還能夠充分確保對(duì)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)處理、HMI處理等實(shí)時(shí)性低的處理的分配時(shí)間。因此，在將發(fā)熱、消耗功率抑制得較低的同時(shí)比較廉價(jià)地提高數(shù)值控制裝置整體的性能，因此能夠?qū)?yīng)機(jī)床的多軸/多系統(tǒng)化、高功能化的要求。
[0014]進(jìn)而，即使在將來(lái)控制軸數(shù)量增加的情況下，只要使用核心數(shù)量多的多核心處理器使與增加量的軸有關(guān)的軸控制處理分散即可，針對(duì)控制軸數(shù)增加的對(duì)應(yīng)變得容易。
【附圖說(shuō)明】
[0015]根據(jù)參照附圖的以下的實(shí)施例的說(shuō)明能夠了解本發(fā)明的上述和其他目的和特征。
[0016]圖1是說(shuō)明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的主要部分的框圖。
[0017]圖2是表示不使用多核心處理器而通過(guò)一個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)的、現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置進(jìn)行的、在通常時(shí)和軸控制處理的增大時(shí)的每個(gè)既定周期執(zhí)行的處理的概要的圖。
[0018]圖3是表示在圖2所示的軸控制處理增大時(shí)的每個(gè)既定周期執(zhí)行的處理中由4個(gè)“共同處理”和3個(gè)“軸區(qū)別處理”構(gòu)成軸控制處理的例子的圖。
[0019]圖4是針對(duì)圖3所示的“軸區(qū)別處理〈1>”表示使用了具有4個(gè)核心的多核心處理器的軸控制處理的分散例子的圖。
[0020]圖5是表示圖1的數(shù)值控制裝置的在多核心處理器的任意一個(gè)核心上執(zhí)行的執(zhí)行開(kāi)始請(qǐng)求處理的流程的流程圖。
[0021]圖6是表示圖1的數(shù)值控制裝置的在多核心處理器的任意一個(gè)核心上執(zhí)行的向本核心分配的分割軸區(qū)別處理的流程的流程圖。
[0022]圖7是表示圖1的數(shù)值控制裝置的在多核心處理器的任意一個(gè)核心上執(zhí)行的用于等待分割軸區(qū)別處理的完成的執(zhí)行完成監(jiān)視處理的流程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1是說(shuō)明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的主要部分的框圖。
[0024]數(shù)值控制裝置10具備多核心處理器30、整合化外圍控制LSI11、由電動(dòng)機(jī)控制部處理器14及其外圍控制LSI15構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)控制部13、進(jìn)行與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器20之間的通信的放大器接口部16，這些元件分別通過(guò)內(nèi)部總線22連接。
[0025]多核心處理器30具備第一核心31?第四核心34的4個(gè)核心、產(chǎn)生中斷中特別是CHJ核心之間的中斷的核心間中斷產(chǎn)生部35、為了傳送來(lái)自各種設(shè)備的狀態(tài)變化等而產(chǎn)生中斷的中斷控制部36，這些元件通過(guò)處理器內(nèi)部總線37連接。多核心處理器30進(jìn)而具備用于在各核心31?34之間共享信息的在核心間通信中使用的核心間共享存儲(chǔ)器。例如，使用DRAM12作為核心間共享存儲(chǔ)器。
[0026]多核心處理器30對(duì)用于控制與數(shù)值控制裝置10連接的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器20的加工程序進(jìn)行分析處理，根據(jù)該分析處理的結(jié)果執(zhí)行移動(dòng)指令生成處理而生成移動(dòng)指令，經(jīng)由整合化外圍控制LSI11和內(nèi)部總線22，向電動(dòng)機(jī)控制部13的外圍控制LSI15的內(nèi)部RAM(未圖示)發(fā)送該生成的移動(dòng)指令。
[0027]由電動(dòng)機(jī)控制部13的電動(dòng)機(jī)控制部處理器14讀取寫(xiě)入到該內(nèi)部RAM的移動(dòng)指令，生成向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器20發(fā)送的電動(dòng)機(jī)控制用的數(shù)據(jù)。然后，電動(dòng)機(jī)控制部處理器14經(jīng)由內(nèi)部總線22向放大器接口部16的通信控制LSI17發(fā)送該生成的電動(dòng)機(jī)控制用的數(shù)據(jù)。
[0028]放大器接口部16的通信控制LSI17向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器20發(fā)送寫(xiě)入到該內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)。然后，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器20驅(qū)動(dòng)相當(dāng)于機(jī)床(未圖示)所具備的多個(gè)軸的電動(dòng)機(jī)21，控制機(jī)床(未圖示)。
[0029]另外，多核心處理器30還執(zhí)行可編程設(shè)備控制處理(PMC處理)，其根據(jù)來(lái)自與數(shù)值控制裝置10連接的機(jī)床(未圖示)的輸入數(shù)據(jù)等，執(zhí)行預(yù)定的時(shí)序控制用程序。并且，根據(jù)PMC處理結(jié)果，向機(jī)械側(cè)I/O單元18發(fā)送用于根據(jù)PMC處理結(jié)果控制機(jī)械的各機(jī)械元件的信號(hào)。
[0030]顯示器/MDI單元19是具備顯示器、鍵盤(pán)等的手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入裝置。整合化外圍控制LSI11接受來(lái)自鍵盤(pán)的指令和數(shù)據(jù)并向多核心處理器30發(fā)送，并且向顯示器/MDI單元19的顯示器輸出通過(guò)在多核心處理器30上執(zhí)行的顯示處理輸出的顯示指令。
[0031]圖2是表示不使用多核心處理器而通過(guò)一個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)的、現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置的、在通常時(shí)和軸控制處理的增大時(shí)的每個(gè)既定周期執(zhí)行的處理的概要的圖。
[0032]圖2所示的“軸控制處理”是各種內(nèi)插處理、對(duì)各控制軸的分配脈沖生成處理等實(shí)時(shí)性高的處理，需要在既定周期內(nèi)結(jié)束控制軸數(shù)量的處理。
[0033]另一方面，“自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)處理”是用于對(duì)為了驅(qū)動(dòng)機(jī)床而加工工件由用戶生成指示的加工程序進(jìn)行分析，生