JP2007213113A - 数値制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単で汎用性のある数値制御装置システムでモータ間での高速、高精度な同期制御を実現する。
【解決手段】 数値制御装置１と、複数のモータ制御装置２、３、４と、通信装置１５で構成され、通信装置１５が、位置指令分割部２０で受信した制御指令の中の位置指令を数値制御装置１の制御周期の位置指令から複数のモータ制御装置２、３、４の制御周期の位置指令に分割し、位置指令を複数のモータ制御装置２、３、４に送信する制御する数値制御システムにおいて、通信装置１５に、複数のモータ制御装置２、３、４の検出データを基に同期補正を行う軸の同期誤差を演算し、同期誤差を同期補正を行う軸の前記モータ制御装置２、３、４の制御周期の位置指令に加算する同期制御部２１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、数値制御装置とモータを制御する複数のモータ制御装置とを備えた数値制御システムに関し、特にモータ制御装置間で高速、高精度な同期制御を行う数値制御システムに関する。

数値制御システムで同期制御を行う例としては、１つのモータ制御装置内で別のモータ制御装置との同期の処理を行うものがある。(例えば特許文献１参照、従来例１)
図３は従来例１の数値制御システムの構成を示す図である。
図３において、３１は加工プログラムを解析し、各モータ制御装置の位置指令やフィードフォワード量などの制御指令を作成する数値制御装置（以下ＮＣと表す）、３２、３３、３４はＮＣ３１から受信した制御指令に従ってモータを駆動するモータ制御装置、３５、３６、３７は各モータ制御装置３２、３３、３４から位置、速度、トルクなどの検出データやアラームなどのステータス情報をＮＣ３１に送信するデータ送信部、３８はＮＣ３１からの制御指令を各モータ制御装置３２、３３、３４に送信するデータ送信部、３９、４０、４１は各モータ制御装置３２、３３、３４のデータ受信部、４２はＮＣ３１のデータ受信部、４３は受信ライン、４４は送信ライン、４５は他のモータ制御装置３２、３４の検出データを受信するモータ制御装置３３の第２データ受信部、４６は受信ライン４３、送信ライン４４を使用せず、直接モータ制御装置３２、３３同士で通信を行う専用データ線である。また、モータ制御装置３２、３３、３４にはモータが接続されていて、モータにより機械の軸を動作させる。なお、図３のモータ制御装置３２、３３、３４は特許文献１では数値制御駆動装置に相当する。

次に各部の動作について説明する。
図３において、ＮＣ３１は、所定の制御周期（Ｔｓ１とする）毎にモータ制御装置３２、３３、３４とデータの送受信を行う。ＮＣ３１からは、各モータ制御装置３２、３３、３４に制御指令が送信される。
モータ制御装置３２、３３、３４からは、位置、速度、トルクなどの検出データやアラームなどのステータス情報がＮＣ３１に送信され、ＮＣ３１では、次の制御周期での制御指令演算やモニタ表示や警告表示に用いられる。

次に、モータ制御装置３２が制御する軸をマスタ軸、モータ制御装置３３が制御する軸をスレーブ軸として同期制御を行う例について説明する。モータ制御装置３３は、第２データ受信部４５によってモータ制御装置３２の検出データをＮＣ３１を介さずに直接受信し、受信した検出データの中の位置データを基に、同期補正指令を計算し、ＮＣ３１からの位置指令を補正し、モータを駆動する。モータ制御装置３２の制御周期をＴｓ２とすると、Ｔｓ２はＴｓ１より短くＮＣ３１で補正処理を行うより高速に処理できるため、高精度な同期制御が実現できる。
また、モータ制御装置３２、３３を専用データ４６で接続し、受信ライン４３、送信ライン４４を経由せずにデータのやり取りを行う方法もある。

一方、数値制御システムで、モータ制御装置の負荷軽減のため、ＮＣとモータ制御装置の間に通信装置を置き、その通信装置で、従来モータ制御装置で行っていた演算の一部を行うようにしたものがある。（従来例２）
図４は従来例２の通信制御システムの構成を示す図である。
図４において１は加工プログラムを解析し、各モータ制御装置の制御指令を作成する数値制御装置（ＮＣ）、２、３、４は受信した制御指令に従ってモータを駆動するモータ制御装置、２５はＮＣ１と各モータ制御装置２、３、４の間に位置し、ＮＣ１から位置指令やフィードフォワード量などの制御指令を受信し、その制御指令の指令を分割する演算を行い、演算結果を各モータ制御装置２、３、４に送信するとともに、各モータ制御装置２、３、４からの検出データやステータスデータなどを受信しそれをＮＣ１へ送信する通信装置、２０は通信装置２５内に有り、ＮＣ１から受信した制御指令の中の位置指令をモータ制御装置２、３、４の制御周期の位置指令に分割する位置指令分割部、５、６、７は各モータ制御装置２、３、４から位置、速度、トルクなどの検出データやアラームなどのステータス情報を通信装置２５経由でＮＣ１に送信するデータ送信部、８はＮＣ１から受信した制御指令を演算した結果をモータ制御装置２、３、４に送信するモータデータ送信部、９、１０、１１は各モータ制御装置２、３、４のデータ受信部、１２は通信装置２５のモータ制御装置２、３、４からのデータを受信するモータデータ受信部、１６、１９はＮＣ１と通信装置２５との通信に使用されるＮＣ１の制御データ送信部と、制御データ受信部、１８、１７は通信装置２５の制御データ送信部と制御データ受信部である。また、モータ制御装置２、３、４にはモータが接続されていて、モータにより機械の軸を動作させる。

次に各部の動作について説明する。
図４において、ＮＣ１は、所定の制御周期（Ｔｓ１とする）毎に通信装置２５とデータの送受信を行う。ＮＣ１からは、各モータ制御装置２、３、４に対する制御指令が送信される。
通信装置２５からは、各モータ制御装置２、３、４の位置、速度、トルクなどの検出データやアラームなどのステータス情報がＮＣ１に送信され、ＮＣ１では、次の制御周期での制御指令演算やモニタ表示や警告表示に用いられる。この通信装置２５で制御指令の中の位置指令の分割を行う。

図５は位置指令の分割を説明する図である。
ＮＣ１は所定の制御周期Ｔｓ１で位置指令を通信装置２５に送信する。
位置指令分割部２０では、この位置指令をモータ制御装置２、３、４の制御周期（Ｔｓ２とする）での位置指令に分割する。例えば、Ｔｓ１が４ｍｓ、Ｔｓ２が１ｍｓとし、ＮＣ１からの位置指令が２０とすると、Ｔｓ２はＴｓ１の１／４であるので、２０を１／４した５を最初のＴｓ２の位置指令とし、以降各Ｔｓ２に、１０、１５、２０という位置指令を作成し、モータ制御装置２、３、４に出力する。なお、位置指令はここでは絶対値とする。
特許第３４１９１５８号公報（第７−８頁、図１、図５）

従来例１の数値制御システムでは、モータ制御装置に内蔵されている通信部により、ＮＣとデータの送受信を行いながら、モータ制御装置間でも直接データの送受信を行うため、モータ制御装置間データ授受の特別な制御処理が必要であった。あるいは、ＮＣとの送信ライン、受信ラインとは別にモータ制御装置に専用のデータ線や、ＲＡＭを設けるなど、他のモータ制御装置の検出データを受信する特別なハードウエアと制御処理が必要であり、処理が複雑になったり、モータ制御装置が専用設計となり、汎用性に欠けたりするという問題があった。
また、従来例２の数値制御システムでは、同期制御は従来どおりＮＣ側で行っているため、高速、高精度な同期制御が行えないという問題があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、簡単で汎用性のある数値制御装置システムでモータ間での高速、高精度な同期制御を実現することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、数値制御装置と、モータを制御する複数のモータ制御装置と、前記数値制御装置と前記複数のモータ制御装置の間に位置する通信装置で構成され、前記通信装置が、前記数値制御装置から位置指令やフィードフォワード量などのモータの制御指令を受信し、位置指令分割部で該受信した制御指令の中の位置指令を前記数値制御装置の制御周期の位置指令から前記複数のモータ制御装置の制御周期の位置指令に分割し、該分割された位置指令を前記複数のモータ制御装置に送信することでモータの動作を制御する数値制御システムにおいて、前記通信装置に、前記複数のモータ制御装置の検出データを基に同期補正を行う軸の同期誤差を演算し、該同期誤差を同期補正を行う軸の前記モータ制御装置の制御周期の位置指令に加算する同期制御部を備えることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によると、数値制御システムの通信装置に、モータ制御装置の検出データを基に同期補正を行う軸の同期誤差を演算し、同期誤差を同期補正を行う軸のモータ制御装置の制御周期の位置指令に加算する同期制御部を備えるので、モータ制御装置に特別な制御処理やハードウエアを準備することなく、簡単で汎用性のある数値制御装置システムでモータ制御装置間での高速、高精度な同期制御を実現することができる。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の数値制御システムの構成を示す図である。
本発明が従来と異なる点は、通信装置１５にモータ間の同期制御を行う同期制御部２１を備えた点であり、図１において１５の通信装置、２１の同期制御部以外の構成、動作は従来例２の図４と同一である。また、通信装置１５も同期制御部２１に関するところ以外は従来例２の通信装置２５の動作と同一であり、ここでは同一部の構成、動作の説明は省略する。

次に、同期制御部２１による同期制御について説明する。
図２は同期補正指令を説明する図である。
この例では、同期制御部２１で、特定の複数軸間において、受信した検出データの中の位置データを基に同期補正指令を作成し、図２に示すようにＴｓ２での位置指令に加算し、モータデータ送信部８に出力する。モータデータ送信部８はこれをモータ制御装置２、３、４のいずれかに送信することによって、同期制御を実現する。
モータ制御装置２、３、４の制御周期Ｔｓ２はＮＣ１の制御周期Ｔｓ１に比べて短いため、ＮＣ１の制御周期よりも速く、同期誤差の補正を行うことができる。そのため、高精度な同期制御が実現できる。

例えば、図１の構成の数値制御システムにおいて、モータ制御装置２が制御する軸をマスタ軸、モータ制御装置３が制御する軸をスレーブ軸としてガントリー制御の同期制御を行う例について説明する。
ガントリー制御では、マスタ軸位置とスレーブ軸位置が一致するように同期制御を行う。したがって、同期制御部２１では、マスタ軸のモータ制御装置２の位置データを基に式１を用いて同期誤差を計算し、図２のようにＮＣ１から受信した位置指令をＴｓ２に分割した位置指令に同期誤差を補正する同期補正指令を加算してモータデータ送信部８を経由してモータ制御装置３に補正した位置指令を送信する。なお、この同期誤差補正の演算はＴｓ２の周期毎に行う。
同期誤差＝（マスタ軸の位置）−（スレーブ軸の位置） ・・・（１）
また、同期制御においてマスタ軸、およびスレーブ軸の設定は、予め、通信装置１５のメモリなどに記憶しておくか、同期制御開始時に、ＮＣ１から通信装置に指令しても良い。

このように、数値制御システムの通信装置に、モータ制御装置の検出データを基に同期補正を行う軸の同期誤差を演算し、同期誤差を同期補正を行う軸のモータ制御装置の制御周期の位置指令に加算する同期制御部を備えるので、モータ制御装置に特別な制御処理やハードウエアを追加することなく、簡単で汎用性のある数値制御装置システムでモータ間での、高速、高精度な同期制御を実現することができる。

本発明の数値制御システムの構成を示す図 同期補正指令を説明する図 従来例１の数値制御システムの構成を示す図 従来例２の数値制御システムの構成を示す図 位置指令の分割を説明する図

符号の説明

１、３１ 数値制御装置（ＮＣ）
２、３、４、３２、３３、３４ モータ制御装置
５、６、７、３５、３６、３７、３８ データ送信部
８ モータデータ送信部
９、１０、１１、３９、４０、４１、４２ データ受信部
１２ モータデータ受信部
１３、４３ 受信ライン
１４、４４ 送信ライン
１５、２５ 通信装置
１６、１８ 制御データ送信部
１７、１９ 制御データ受信部
２０ 位置指令分割部
２１ 同期制御部

Claims (1)

1. 数値制御装置（１）と、
   モータを制御する複数のモータ制御装置（２、３、４）と、
   
   前記数値制御装置（１）と前記複数のモータ制御装置（２、３、４）の間に位置する通信装置（１５）で構成され、
   前記通信装置（１５）が、
   
   前記数値制御装置（１）から位置指令やフィードフォワード量などのモータの制御指令を受信し、位置指令分割部（２０）で該受信した制御指令の中の位置指令を前記数値制御装置（１）の制御周期の位置指令から前記複数のモータ制御装置（２、３、４）の制御周期の位置指令に分割し、該分割された位置指令を前記複数のモータ制御装置（２、３、４）に送信することでモータの動作を制御する数値制御システムにおいて、
   前記通信装置（１５）に、前記複数のモータ制御装置（２、３、４）の検出データを基に同期補正を行う軸の同期誤差を演算し、該同期誤差を同期補正を行う軸の前記モータ制御装置（２、３、４）の制御周期の位置指令に加算する同期制御部（２１）を備えることを特徴とする数値制御システム。

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