JP2000298510A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械動作を観察しながら手元で、操作を可能
にする。又、制御装置に障害が発生した場合、簡単に制
御部の交換ができる制御装置を提供する。 【解決手段】 ＣＰＵ１０１やメモリ１０２〜１０４等
の制御部と、該制御部に接続されたＬＣＤ１１１等の表
示部、キーボード１０７、タッチパネル１０９等の手動
データ入力部を第１の制御装置部１００として１つの可
搬性筐体内に実装し、機械に設けられたアクチュエータ
やセンサと接続するＩ／Ｏインタフェース部およびイン
バータ等で構成されるモータ駆動電源部を第２の制御装
置部として別の筐体に設け設置し、この２つの制御装置
部間を通信手段を介して接続する。第１の制御装置部を
携帯して、機械動作を監視しながら手動操作ができる。
第１の制御装置部に障害が生じた際には、この第１の制
御装置部自体を新しいものに交換することによって直ち
に復旧させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御装置やロ
ボット制御装置等の駆動源としてサーボモータ等のモー
タを有する機械の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械等を制御する従来の数値制御装
置（ＣＮＣ）においては、機械の制御処理動作を行う制
御部、該制御部に接続された表示部、各種データ、各種
指令、プログラム等を入力する入力部、機械に設けられ
たオーバトラベル検出用のリミットスイッチ等のセンサ
やクーラント用のポンプ等のアクチュエータと接続する
Ｉ／Ｏインタフェース部、機械の各軸の駆動源のサーボ
モータを駆動するサーボアンプ部を有する。これら各部
は制御装置本体として同一の筐体内に実装されている。
そして、サーボアンプと機械に搭載されているサーボモ
ータとの間、およびＩ／Ｏインタフェース部と機械に設
けられたセンサやアクチュエータとの間は、ケーブルに
よって接続されている。

【０００３】又、ロボット制御装置の場合、表示部や操
作部は教示操作盤として手で保持できる筐体に収納さ
れ、制御部、ロボットに設けたセンサやアクチュエータ
とを接続するＩ／Ｏインタフェース部、およびロボット
の各軸を駆動するサーボモータのサーボアンプ部は教示
操作盤の筐体とは別に設けられ設置された制御装置本体
の筐体内に収納されている。そして、教示操作盤の表示
部および操作部はケーブルで制御装置本体の制御部と接
続され、制御装置本体のサーボアンプおよびＩ／Ｏイン
タフェース部はロボット本体に搭載された各軸を駆動す
るサーボモータおよび各センサ、各アクチュエータとケ
ーブルで接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】数値制御装置の場合、
表示部やデータ入力部が固定位置に設置された制御装置
本体筐体内に実装されていることから、移動させること
はできない。そのため、表示部の表示内容を見たり、デ
ータ入力部を操作できる位置は限られた範囲となる。そ
の結果、表示部やデータ入力部を操作できる位置から、
該数値制御装置で制御される工作機械等の機械の動作、
動きを観察できない場合や、観察できても、その観察可
能な部分、方向が限られてくることから、微妙な動きや
位置を観察し、正確にその動作および位置決め等を手動
操作で調整することができない場合が生じる。これらの
ことから、従来の数値制御装置で制御される機械等に合
っては、手動操作による作業が困難であるという問題が
ある。

【０００５】又、ロボット制御装置においては、教示操
作盤が可搬性であり、該教示操作盤を携帯して、ロボッ
トの動作をよく観察できる位置で若しくは移動しなが
ら、教示操作盤の操作部を操作することによって、ロボ
ットを手動操作して動作教示等を行うことができる。し
かし、このロボット制御装置も上述した数値制御装置も
制御装置本体にモータに接続するためのケーブルや、表
示部や操作部との接続ケーブル、外部コンピュータとの
接続ケーブル等の多数のケーブルが接続されており、制
御部が故障したとき等においては、これらのケーブルを
取り外して、制御部内を開放し、内部部品を点検、交
換、しなければならず、保守作業が困難であった。

【０００６】そこで、本発明は、制御装置によって制御
される機械動作を移動して観察できると共に手元で、操
作が可能な制御装置を提供することにある。さらには、
制御装置に障害が発生した場合、簡単に制御部の交換が
容易な制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、数値制御装置
やロボット制御装置等の制御装置において、マン・マシ
ンインタフェース部である表示部やデータ入力部若しく
は操作部、およびこれに関係する制御電源で駆動される
制御部、を１つの可搬性の筐体に収納する。又、動力電
源を必要とするインバータ等のモータ駆動電源、更には
機械に設けられたセンサやアクチュエータと接続するＩ
／Ｏインタフェース等の制御部は機械と共に、若しくは
機械近傍に設置する。そして、この２つの制御部を通信
手段で接続する。可搬性の制御装置部を携帯して機械の
操作が可能となり、機械の動作、可動部の位置を正確に
把握して操作することができる。又、可搬性の制御部に
障害が発生した場合には、この部分を新しいものに代え
ることによって、簡単に障害復旧ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、制御装置を第１の制御
装置部と第２の制御装置部とに分割し、第１の制御装置
部は可搬性とし、第２の制御装置部は機械と共に設置さ
れた固定型とするものである。

【０００９】図１は本発明の一実施形態である数値制御
装置（ＣＮＣ）における第１の制御装置部１００のブロ
ック図であり、この第１の制御装置部１００は、数値制
御装置の制御部、表示部、データ入力部で構成され、可
搬型筐体に収納されている。又、図２は、この数値制御
装置における第２の制御装置部２００が設けられた機械
の要部ブロック図であり、機械と共に数値制御装置の一
部を構成するモータ駆動電源をなすサーボアンプ部およ
びＩ／Ｏインタフェース部が機械と共に設置され固定さ
れている。

【００１０】第１の制御装置部１００は、この数値制御
装置を全体的に制御するプロセッサ１０１を有し、該プ
ロセッサ１０１は、バス１２１を介してＲＯＭ１０２に
格納されたシステムプログラムを読み出し、このシステ
ムプログラムに従って数値制御装置全体を制御する。
又、バス１２１に接続されたＤＲＡＭ１０３には、一時
的な計算データ、表示データ等が格納される。さらに、
バス１２１にはバッテリ１０５でバックアップされたＳ
ＲＡＭ１０４が接続され数値制御装置の電源がオフにさ
れても記憶状態を保持される不揮発性メモリとして構成
されている。該ＳＲＡＭ１０４には、加工プログラムや
各種パラメータ設定値等が記憶される。

【００１１】さらに、上記バス１２１には、キーボード
インタフェース１０６を介してキーボード１０７、タッ
チパネルインタフェース１０８を介してタッチパネル１
０９、ＬＣＤ制御回路１１０を介してＬＣＤ（液晶ディ
スプレイ）１１１、シリアルＩ／Ｏ制御回路１１２およ
びシリアルポート１１３を介してＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ
−４２２、ＩＲＤＡ等が接続され、ＰＣＭＣＩＡインタ
フェースを介してメモリカード１１５が接続されるよう
になっている。

【００１２】さらに、上記バス１２１にはこの数値制御
装置で制御される工作機械等の各軸のサーボモータの位
置、速度のフィードバック制御およびスピンドルモータ
の速度制御等を行うためのサーボ制御回路・スピンドル
制御回路１１６および、機械に設けられたセンサからの
信号を受信し機械に設けられた各種アクチュエータを駆
動してシーケンス制御を行うＩ／Ｏ制御回路１１７が接
続されている。これらサーボ制御回路・スピンドル制御
回路１１６およびＩ／Ｏ制御回路１１７は通信制御回路
１１８に接続され、通信線Ｌ１を介して第２の制御装置
部２００に接続されている。

【００１３】上記キーボード１０７としては、機械の各
軸を手動ボタン操作で駆動し移動させるジョグキーや機
械をリセット状態にするリセットキー等の使用頻度の高
いキーおよびファンクションキーを備えている。さら
に、フルキーボードとしての機能は、タッチパネル１０
９を使用してソフトウエアでシュミレーションができる
と共に、従来の数値制御装置が有する機械操作盤の機能
も、このタッチパネル１０９を用いてエミュレーション
できるようになっている。

【００１４】上記ＬＣＤ１１１は、従来と同様に加工プ
ログラムや各種パラメータの設定画面等を表示できる。
又、シリアルポート１１３は、ホストコンピュータ等と
の通信に用いられる。メモリカード１１５は加工プログ
ラムの入力や出力保存に用いられる。

【００１５】さらにこの第１の制御装置部１００は、該
第１の制御装置部の各手段に電源を供給する電源制御回
路１１９を備え、該電源制御回路１１９は電源線Ｌ２に
よって第２の制御装置部２００の交流を直流に変換する
ＡＣ／ＤＣ変換装置２１３から直流電力の供給を受ける
ようにされている。又非常停止ボタン１２０をも備え、
信号線Ｌ３によって、第２の制御装置部２００の非常停
止制御回路２１４に接続されている。

【００１６】図５この第１の制御装置部１００の外観を
示す図である。この第１の制御装置部１００は可搬可能
に小型に作成されており、操作面には、上述したよう
に、ジョグキー、リセットキー等の使用頻度の高い固有
機能のキー１０７ａ、ファンクションキー１０７ｂ、非
常停止ボタン１２０を備え、中央部にはＬＣＤ１１１お
よびタッチパネル１０９、が配置されている。又１３０
は、この第１の制御装置部１００と第２の制御装置部２
００と接続する信号線Ｌ１，Ｌ３、電源線Ｌ２を収納し
たケーブルでありコネクタ１３１を介して該第１の制御
装置部１００に接続されている。

【００１７】第２の制御装置部２００は、工作機械の各
送り軸を駆動するサーボモータの駆動電源としてのイン
バータ等で構成されたサーボアンプが設けられている。
図２に示す例では、４つの送り軸のサーボモータ２０７
〜２１０が設けられ各サーボモータ２０７〜２１０を駆
動するサーボアンプ２０１〜２０４が設けられている。
なお、この実施形態では、各サーボアンプ２０１〜２０
４および後述するスピンドルアンプ２０５は、交流を直
流に変換するコンバータと該コンバータで直流に変換さ
れた電源から、トランジスタ等のスイッチング素子によ
って任意の周波数の交流を発生させ、モータのＰＷＭ制
御等を行うインバータで構成されている。さらに、スピ
ンドルモータ２１１を駆動する駆動電源としてのスピン
ドルアンプ２０５が設けられている。又、機械に設けら
れた各軸のオーバートラベル等を検出するリミットスイ
ッチ等のセンサやクーラント用ポンプ等のアクチュエー
タと接続する機械側Ｉ／Ｏインタフェース２０６が設け
られ、これらサーボアンプ２０１〜２０４、スピンドル
アンプ２０５、機械側Ｉ／Ｏインタフェース２０６は、
デイジー・チェイン方式で接続され、第１の制御装置部
１００の通信制御回路１１８と信号線Ｌ１で接続されて
いる。各サーボモータ２０７〜２１０には、各サーボモ
ータ２０７〜２１０の回転位置・速度を検出する位置速
度検出器２０７ａ〜２１０ａが取り付けられており、こ
の位置・速度検出器の出力は各サーボアンプ２０１〜２
０４、信号線Ｌ１、通信制御回路１１８を介してサーボ
制御回路１１６にフィードバックされている。さらに、
スピンドルモータ２１１には速度検出器２１１ａが取り
付けられておりこの検出器２１１ａで検出された速度
も、同様にスピンドル制御回路１１６にフィードバック
されている。

【００１８】又、上記サーボアンプ２０１〜２０４およ
びスピンドルアンプ２０５は、電磁接触器回路（ＭＣ
Ｃ）２１２を介して、交流電源に接続されている。又、
この電磁接触器２１２は非常停止制御回路２１４を介し
て通信線Ｌ３によって、非常停止釦１２０に接続されて
いる。又、第２の制御装置部２００には交流電源を直流
電源に変換するＡＣ／ＤＣ変換器２１３を備え、直流電
源を電源線Ｌ２を介して第１の制御装置部１００の電源
制御回路１１９に供給している。この第２の制御装置部
２００は工作機械の固定位置に取り付けられている。

【００１９】以上のように構成されており、加工プログ
ラムは、キーボード１０７やタッチパネル１０９を介し
て作成されＳＲＡＭ１０４に格納されているか、又はホ
ストコンピュータからシリアルポート１１３、シリアル
I／Ｏ制御回路１１２を介して、若しくはメモリカード
１１５よりＰＣＭＣＩＡインタフェースを介して、すで
にＳＲＡＭ１０４に格納されているとする。プロセッサ
１０１は、加工プログラムを読み出し、各軸への移動指
令、スピンドルモータの回転指令であれば、サーボ制御
回路・スピンドル制御回路１１６に出力し、該サーボ制
御回路・スピンドル制御回路１１６で該移動指令又は回
転速度指令とフィードバックされてくる位置、速度のフ
ィードバック信号に基づいて、位置、速度のフィードバ
ック制御さらには電流制御を行い、ＰＷＭ信号等のモー
タ駆動制御信号を通信制御回路１１８によってケーブル
Ｌ１を介して第２の制御装置部２００に送り、各サーボ
アンプ２０１〜２０４およびスピンドルアンプ２０５
は、このモータ制御信号に基づいて、各サーボモータ２
０７〜２１０、スピンドルモータ２１１を駆動制御す
る。

【００２０】又、Ｉ／Ｏ制御回路１１７は、格納されて
いるシーケンスプログラムに基づいて、機械側Ｉ／Ｏイ
ンタフェース２０６、信号線Ｌ１、通信制御回路１１８
を介して、機械に設けられたセンサからの信号を検出
し、機械に設けられた各種アクチュエータの駆動信号を
出力する。

【００２１】以上の各動作は、従来の数値制御装置の動
作と何ら変わりはない。本発明の従来の数値制御装置と
の違いは、図１および図５に示すように、制御装置にお
ける動力電源を必要とし、直接機械部品との接続を必要
とする手段のサーボアンプ２０１〜２０４、スピンドル
アンプ２０５、Ｉ／Ｏインタフェース２０６等を除き、
マン・マシンインタフェース部および該インタフェース
に関連する手段、制御電源で駆動する手段等を第１の制
御装置部１００に収納するようにしたものであり、この
実施形態では、プロセッサ１０１、各種メモリ１０２〜
１０４等の制御部、キーボード１０７、タッチパネル１
０９等の手動データ入力部、表示部としてのＬＣＤ１１
１、さらには、他のコンピュータ等との接続のためのシ
リアルＩ／Ｏ制御部１１２、ＰＣＭＣＩＡインタフェー
ス１１４等の制御用電圧の電源で作動する制御手段を格
納した第１の制御装置部１００を可搬性の筐体内に収納
し、該第１の制御装置部１００と機械との接続を行う第
２の制御装置部２００とを１本のケーブル等の通信手段
によって接続した点にある。これにより、第１の制御装
置部１００は持ち運びができることになる。該数値制御
装置で制御される機械の可動部（工具、ワーク等）の動
きがよく観察できる位置に該第１の制御装置部１００を
保持して移動し、該位置で、機械の動き観察しながら該
第１の制御装置部１００の筐体表面に設けられたジョグ
スイッチ等の手動送り手段を操作し、機械可動部を移動
させることができる。そのため、より正確に、所望する
位置に機械可動部を位置決めすことができ、機械可動部
を観察しながらの手動送り動作を正確で容易に行うこと
ができる。

【００２２】又、キーボード等のデータ入力手段や表示
手段は第１の制御装置部１００に一体化されていること
から、これらの装置と制御部（プロセッサ１０１）とを
接続するケーブル等を必要とせず、携帯用の第１の制御
装置部１００に常時接続されるケーブルは前述したよう
に、信号線Ｌ１，Ｌ３および電力線Ｌ２を収納する１本
のケーブルとなる。そして、この第１の制御装置部１０
０に障害が生じた際には、ケーブルと第１の制御装置部
１００とをコネクタ１３１部で分離し（若しくはケーブ
ルと第２の制御装置部２００とを分離し）、新しい第１
の制御装置部と交換するだけで、この障害を復帰させる
ことができるものであり、非常に簡単に、かつ素早く障
害を復旧させることができるものである。

【００２３】図３は、本発明をロボット制御装置に適用
したときの第１の制御装置部３００のブロック図であ
る。図１に示した数値制御装置の第１の制御装置部１０
０と相違する点は、非常停止釦と共にデットマンスイッ
チ３２０が設けられている点であり、他の構成は図１に
示した数値制御装置の第１の制御装置部と同様であるの
で、詳細な説明は省略する。

【００２４】このロボット制御装置において、非常停止
釦とデットマンスイッチは直列に接続され、非常停止釦
が押されるか、デットマンスイッチの押圧が解かれると
ロボットを非常停止させるものである。

【００２５】又、このロボット制御装置における第２の
制御装置部は、図４に示す通り、図２に示した数値制御
装置における第２の制御装置部２００とほぼ同一であ
る。ただし、ロボットはスピンドルモータを備えておら
ず、よってロボット制御装置にはスピンドルアンプを備
えていない。ロボットの各軸を駆動する各サーボモータ
のモータ駆動電源としてサーボアンプをそれそ゛れ備え
ている点で図２に示す第２の制御装置部２００と相違す
るのみである。

【００２６】このロボット制御装置においても、マン・
マシンインタフェース部および動力電源よりも低圧の制
御電源で駆動される制御部を第１の制御装置部として可
搬性の筐体に収納し、動力電源を使用するサーボアンプ
等のモータ駆動電源や機械側Ｉ／Ｏインタフェースを第
２の制御装置部として設置し制御部を分離し、この２つ
の制御装置部間を１本のケーブル等によって、通信手段
で接続するようにしたから、可搬性の第１の制御装置部
に常時接続されるケーブルは１本となり、この第１の制
御装置部に障害が発生した場合には、この第１の制御装
置部とケーブルを接続するコネクタ部で分離して新たな
第１の制御装置部をケーブルに接続するだけで、簡単に
障害復旧が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、制御部、データ入力部や操作
部および表示部で構成される第１の制御装置部を可搬性
の筐体内に収容し、制御装置の他の部分であるモータ駆
動電源部や機械側のＩ／Ｏインタフェース部の第２の制
御装置部を別の筐体に収納し設置し、この２つの制御装
置部間を通信手段で接続するようにしたから、可搬性の
筐体の第１の制御装置部を保持し、移動して機械可動部
の動き、位置を観察できる位置で、該制御装置を操作す
ることができるから、機械の手動操作が容易となり、か
つ正確に意図した動作および位置決めを手動で行うこと
ができる。

【００２８】又、第１の制御装置部が通信手段で第２の
制御装置部と接続されているだけであるから、該第１の
制御装置部の交換が容易となり、該第１の制御装置部に
障害が発生したときは、可搬性の第１の制御装置部のみ
を交換するだけで直ちに復旧させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である数値制御装置（ＣＮ
Ｃ）における第１の制御装置部のブロック図である。

【図２】同実施形態の数値制御装置における第２の制御
装置部を示すのブロック図である。

【図３】本発明の第２の実施形態であるロボット制御装
置における第１の制御装置部のブロック図である。

【図４】同第２の実施形態のロボット制御装置における
第２の制御装置部を示すのブロック図である。

【図５】第１の実施形態における数値制御装置の第１の
制御装置部の外観図である。

【符号の説明】

１００ 数値制御装置の第１の制御装置部 ２００ 数値制御装置の第２の制御装置部 ３００ ロボット制御装置の第１の制御装置部 ４００ ロボット制御装置の第２の制御装置部

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月１６日（２０００．２．１
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、数値制御装置
やロボット制御装置等の制御装置において、マン・マシ
ンインタフェース部である表示部やデータ入力部若しく
は操作部、およびこれに関係する機械の制御処理動作を
行う制御部、を１つの可搬性の筐体に収納する。又、動
力電源を必要とするインバータ等のモータ駆動電源、更
には機械に設けられたセンサやアクチュエータと接続す
るＩ／Ｏインタフェース等の制御部は機械と共に、若し
くは機械近傍に設置する。そして、この２つの制御部を
通信手段で接続する。可搬性の制御装置部を携帯して機
械の操作が可能となり、機械の動作、可動部の位置を正
確に把握して操作することができる。又、可搬性の制御
部に障害が発生した場合には、この部分を新しいものに
代えることによって、簡単に障害復旧ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 義幸 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地ファナック株式会社内 Ｆターム(参考） 5H269 AB01 AB33 BB10 BB12 CC17 GG02 GG08 JJ02 JJ13 KK01 KK03 KK05 NN16 PP03 PP15 QC01 QC02 QD02 QE21

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御部と、該制御部に接続された表示
   部、データ入力部、モータ駆動電源部とを備えた制御装
   置において、 前記制御部、表示部およびデータ入力部を１つの可搬性
   筐体内に実装し、 別の筐体に実装された前記モータ駆動電源部とを通信手
   段を介して前記可搬性の筐体内の制御部と接続したこと
   を特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置は数値制御装置である請求
   項１記載の制御装置。
3. 【請求項３】 制御部と、該制御部に接続された表示
   部、操作部、モータ駆動電源部とを備えたロボット制御
   装置において、 前記制御部、表示部および操作部を１つの可搬性筐体内
   に実装し、 別の筐体に実装された前記モータ駆動電源部とを通信手
   段を介して前記可搬性の筐体内の制御部と接続したこと
   を特徴とするロボット制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御装置は機械に設けられたアクチ
   ュエータやセンサに接続されるＩ／Ｏインタフェース部
   を更に備え、該Ｉ／Ｏインタフェース部を前記別の筐体
   に実装したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御部はロボットに設けられたアク
   チュエータやセンサに接続されるＩ／Ｏインタフェース
   部を備え、該Ｉ／Ｏインタフェース部を前記別の筐体に
   実装したことを特徴とする請求項３記載のロボット制御
   装置。