JP2015207067A

JP2015207067A - 数値制御産業機械

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Publication number: JP2015207067A
Application number: JP2014085964A
Authority: JP
Inventors: 和美村田; Kazumi Murata; 雄一郎高杉; Yuichiro Takasugi
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2015-11-19

Abstract

【課題】不具合をできるだけ早く解決することができ、数値制御産業機械の稼働率の向上を図る数値制御産業機械の複数軸のサーボ駆動装置を提供する。
【解決手段】上記課題を達成する為に、実施形態の数値制御産業機械の複数軸のサーボ駆動装置は、モニタ装置に接続される。サーボ駆動装置には、モニタ装置と情報をやり取りする通信手段、通信手段に情報を伝えるＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＣＰＵが通信手段に伝える情報と、数値制御産業機械の各軸の位置データ、速度データ、電流データ、アラームデータ等の軸を制御する為に必要なデータ等のデータを格納しておく記憶手段が設けられる。モニタ装置には、数値制御産業機械の状態に応じた情報がサーボ駆動装置の通信手段から送信され、モニタ装置で表示される。送信される情報は、不具合が発生した場合、不具合が発生している軸の情報が優先されるように切り替えられる事を特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数軸を制御できるサーボ駆動装置を有する数値制御産業機械に係り、特に、不具合が発生した時に迅速に不具合の発生した軸を特定し、数値制御産業機械の動作状況をモニタする好適なサーボ駆動装置を有する数値制御産業機械に関する。

近年、省エネ、省スペース、コスト削減等の要求により、小型化された数値制御産業機械のサーボ駆動装置が実用化されている。
従来の数値制御産業機械の複数軸を制御できるサーボ駆動装置は、操作状況や不具合状況を表示するモニタ装置を複数軸のサーボ駆動装置がそれぞれ一つずつ有していたが、小型化の為に、モニタ装置へのそれぞれの信号を一ヵ所に集めて、スイッチなどで切り替えて別置きの一つのモニタ装置に信号を伝え、表示したいサーボ駆動装置の操作状況や不具合状況を１軸分ずつ表示するように構成している（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１６０９８４

上記従来の数値制御産業機械の複数軸のサーボ駆動装置では、操作状況等を表示するような正常の場合は問題無いが、何らかの原因で不具合が発生した時には、不具合が発生する前に表示していた内容のままで、モニタ装置の表示だけでは不具合が発生したことが分からない。例えば、モニタ装置で第２軸の操作状況等を表示していた時、第３軸で不具合が発生すると、モニタ装置の表示は第２軸の表示のままで、第３軸で不具合が発生したことはモニタ装置の表示だけでは分からない。その為、即座に不具合が発生した対象軸の不具合原因を判断することができない。従って、本発明では、不具合をできるだけ早く解決することができ、数値制御産業機械の稼働率の向上を図る数値制御産業機械の複数軸のサーボ駆動装置を提供することである。

上記課題を達成する為に、実施形態の数値制御産業機械の複数軸のサーボ駆動装置は、モニタ装置に接続される。このサーボ駆動装置には、モニタ装置と情報をやり取りする通信手段、その通信手段に情報を伝えるＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＣＰＵが通信手段に伝える情報と、数値制御産業機械の各軸の位置データ、速度データ、電流データ、アラームデータ等の軸を制御する為に必要なデータを格納しておく記憶手段が設けられる。モニタ装置には、数値制御産業機械の状態に応じた情報がサーボ駆動装置の通信手段から送信され、モニタ装置で表示される。その送信される情報は、不具合が発生した場合、不具合が発生している軸の情報が優先されるように切り替えられる。

本発明による数値制御産業機械の代表例として射出成形機を用いた場合のブロック図第１の実施例のモニタ装置、サーボ駆動装置およびモータ接続の説明ブロック図第２の実施例のモニタ装置、サーボ駆動装置およびモータ接続の説明ブロック図実施例１、２のモニタ装置およびサーボ駆動装置との情報のやり取りの説明フローチャート実施例３のモニタ装置およびサーボ駆動装置との情報のやり取りの説明フローチャート

以下，本発明を実施する為の実施形態について説明する。
（共通実施形態）（第１、第２実施形態共に共通した実施形態）
数値制御産業機械は、射出成形機、ダイカスト成形機、ガラス成形機、工作機械、精密工作機械、プレス成形機などいろいろ有り、本発明は、電動モータ、油圧、空圧で動作する数値制御産業機械に応用される。数値制御射出成形機を用い、後述する第１の実施形態と第２の実施形態の共通する部分について図１を使って以下に説明する。

射出成形機 1の射出成形動作は、型締め動作、押出し動作、計量動作、射出動作、ノズルタッチ動作が有り、それぞれの動作を電動モータで数値制御装置 10が制御している。数値制御装置 10は、内蔵または外置きされたサーボ駆動装置に動作指令を与え、サーボ駆動装置がそれぞれの動作をつかさどるモータを制御する。
また、サーボ駆動装置には、モニタ装置
20が内蔵または外置きされ、サーボ駆動装置の操作状況や不具合状況を表示する。モニタ装置 20は、常時取り付けられていても良いし、必要な時にサーボ駆動装置に接続されても良い。

モニタ装置 20とサーボ駆動装置とは、ＲＳ２３２Ｃで接続され、必要な情報をやり取りする。
正常に運転されている場合の例を説明する。サーボ駆動装置からモニタ装置 20に各軸の位置データ、速度データ等が送信され、モニタ装置 20では、それらのデータを表示する。モニタ装置 20からは、モニタ装置 20でオペレータが操作した情報等をサーボ駆動装置に送信する。オペレータが電流を確認したい場合、電流を確認するという図示しないボタンを押したことを知らせるデータをモニタ装置 20からサーボ駆動装置に送信する。それに応じて、サーボ駆動装置はモニタ装置 20に各軸の電流データを送信するといったように、サーボ駆動装置とモニタ装置 20はデータをやり取りする。

不具合が発生した場合は、数値制御装置
10あるいはサーボ駆動装置がどこで不具合が発生しているかを判断し、不具合が発生した軸の、不具合が発生した時点のデータ、不具合が発生する以前のデータをモニタ装置 20に送信する。

具体的な処理の流れの例を図４を使って説明する。
射出成形機 1が正常に運転している場合、電源投入時、モニタ装置 20は第１軸の情報を表示している。モニタ装置 20を操作することにより、第２軸以降の情報を表示する場合もある。また、情報は、射出成形機 1の動作によって刻々と変わっているので、定期的に情報を更新する必要が有り、モニタ装置 20は更新された情報を表示する。

モニタ装置 20は、サーボ駆動装置に対して、表示対象軸のアラームデータ等の表示するデータを要求する（S20）。サーボ駆動装置は、モニタ装置 20からの要求を受信する（S10）と、アラームが発生していないかを確認し（S11）、アラームが発生していたら、発生軸が何かを確認し、その軸に応じたアラーム番号を設定し、アラームが発生したその他の位置データ等の必要なデータを準備し、モニタ装置 20に送信する（S12）。アラームが発生していない場合は、アラーム番号は設定せず、現在表示している軸（以下表示軸を記す）の位置データ等の必要なデータを準備し、モニタ装置 20に送信する（S13）。

モニタ装置 20は、回答を受信する（S24）と、アラームが発生していないかを確認し（S25）、アラームが発生していたら、アラームが発生している軸が表示軸かを確認し（S22）、表示軸であれば、アラーム情報を追加若しくは変更し、その他の情報は更新し、表示する（S23）。アラームが発生している軸が表示軸以外であれば、アラームが発生している軸の情報を表示する（S26）。アラームが発生していない場合は、表示データを更新する（S21）。

モニタ装置 20とサーボ駆動装置の情報をやり取りする通信手段 100は、イーサネット（登録商標）、ＲＳ２３２Ｃ、ＲＳ４２２、ＲＳ４８５等の有線での通信や、Ｗｉ−Ｆｉ、BLUETOOTH（登録商標）等の無線での通信でもよい。
（第１の実施形態）（１ＣＰＵで２軸以上を制御する場合）
第１の実施形態について図２を使って説明する。
サーボ駆動装置 11には、モニタ装置 20と情報をやり取りする通信手段 100、その通信手段 100に情報を伝え、制御軸全てを制御する１つのＣＰＵ 101、ＣＰＵ 101が通信手段 100に伝える情報と、射出成形機 1の各軸の位置データ、速度データ、電流データ、アラームデータ等の軸を制御する為に必要なデータ等のデータを格納しておくことができ、ＣＰＵ 101が読み書きできる記憶手段 102、モータ（30〜32、・・・）を駆動するモータ駆動手段（103〜105、・・・）が設けられる。
また、記憶手段 102には、現時点のデータの他に記憶容量に応じて以前のデータも記憶しておく。記憶容量が大きければより古い情報も記憶できる。より古い情報が確認できれば、不具合をより速く解決できる場合が有る。

（第２の実施形態）（複数のＣＰＵで軸を制御する場合）
第２の実施形態について図３を使って説明する。
サーボ駆動装置１（11）には、モニタ装置 20と情報をやり取りする通信手段 100、その通信手段に情報を伝え、第１軸を制御する第１のＣＰＵ１（120）、ＣＰＵ１（120）が通信手段 100に伝える情報と、射出成形機 1の第１軸の位置データ、速度データ、電流データ、アラームデータ等の第１軸を制御する為に必要なデータ等のデータを格納しておく記憶手段１（121）、モータ１（30）を駆動するモータ駆動手段１（122）が設けられる。

更に、第２軸を制御する第２のＣＰＵ２（130）、射出成形機 1の第２軸の位置データ、速度データ、電流データ、アラームデータ等の第２軸を制御する為に必要なデータ等のデータを格納しておく記憶手段２（131）、モータ２（31）を駆動するモータ駆動手段２（132）が設けられる。
同様にして、その他の軸の場合もＣＰＵ、射出成形機 1の軸の位置データ、速度データ、電流データ、アラームデータ等の軸を制御する為に必要なデータ等のデータを格納しておく記憶手段、モータを駆動するモータ駆動手段が設けられる。

モニタ装置 20とのやり取りは、第２の実施形態では、ＣＰＵ１（120）が行う。第２軸以降の軸のＣＰＵとＣＰＵ１（120）とのやり取りは、図では、簡単に矢印で示しているが、実際には、シリアル通信やメモリーなどを使って行う。例えば、第２軸で異常が生じた場合は、第２軸のＣＰＵ２（130）がモニタ装置 20で表示するのに必要な情報をＣＰＵ１（120）に送信し、ＣＰＵ１（120）がモニタ装置 20に送信する。

上記方法ではＣＰＵ１（120）が異常になるとモニタ装置 20に表示ができなくなるが、ＣＰＵ１（120）と通信手段 100との接続を図示しない切換手段を設けて、異常になったＣＰＵ１（120）の代わりに正常なＣＰＵに切り替え、モニタ装置 20とのやり取りを行わせることができる。
また、各軸の記憶手段には、現時点のデータの他に記憶容量に応じて以前のデータも記憶しておく。記憶容量が大きければより古い情報を記憶できる。より古い情報が確認できれば、不具合をより速く解決できる場合が有る。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

（第３の実施形態）（第１、第２の実施形態の処理の流れの変形例）
構成については、第１、第２の実施形態で示した内容と同じであり、（共通実施形態）で示した処理の流れの変形例を図５を使って説明する。
モニタ装置 20は、サーボ駆動装置に対して、表示対象軸のアラーム内容をコード化したアラームコードを要求する（S40）。サーボ駆動装置は、モニタ装置 20からの要求を受信する（S30）と、アラームが発生していないかを確認し（S31）、アラームが発生していたら、発生軸が何かを確認し、その軸に応じたアラームコードを準備し、モニタ装置 20に送信する（S32）。アラームが発生していない場合は、アラームが無いというコードを準備し、モニタ装置 20に送信する（S33）。モニタ装置 20は、回答を受信する（S41）と、アラームが発生している軸が現在表示している軸（表示軸）以外なら、アラーム発生軸へ通信を切り替えるようにサーボ駆動装置に要求する（S43）。サーボ駆動装置は、アラーム発生軸へ通信を切り替えるように要求を受信すると（S34）、モニタ装置 20からの表示軸データ要求を待つ。モニタ装置 20は、アラーム発生軸へ通信を切り替えるようにサーボ駆動装置に要求した後、表示軸データをサーボ駆動装置に要求する（S44）。サーボ駆動装置は、モニタ装置 20からの要求を受信する（S35）と、アラームが発生している表示軸データを準備し、モニタ装置 20に送信する（S36）。モニタ装置 20は、回答を受信する（S45）と、受信したデータを用いて表示する（S46）。

アラームが発生している軸が表示軸若しくはアラームが発生していなければ、表示軸データをサーボ駆動装置に要求する（S44）。以降は前記と同様に、サーボ駆動装置は、モニタ装置 20からの要求を受信する（S35）と、表示軸データを準備し、モニタ装置 20に送信（S36）し、モニタ装置 20は、回答を受信する（S45）と、受信したデータを用いて表示する（S46）。
以上の処理を定期的に繰り返すことにより、不具合が発生した時、不具合が発生した軸の表示に切り替わり、不具合を早く解決することができ、稼働率の向上を図ることができる。

1 射出成形機
10 数値制御装置
11〜15 サーボ駆動装置１〜サーボ駆動装置５
30〜35 モータ１〜モータ５
100 通信手段
101 １ＣＰＵで２軸以上を制御する場合のＣＰＵ
102 １ＣＰＵで２軸以上を制御する場合の記憶手段
103〜105 １ＣＰＵで２軸以上を制御する場合のモータ駆動手段１〜モータ駆動手段３
120、130、140 複数のＣＰＵで軸を制御する場合のＣＰＵ１〜ＣＰＵ３
121、131、141 複数のＣＰＵで軸を制御する場合の記憶手段１〜記憶手段３
122、132、142 複数のＣＰＵで軸を制御する場合のモータ駆動手段１〜モータ駆動手段３
S10〜S13 サーボ駆動装置でソフト的に処理する内容
S20〜S26 モニタ装置 20でソフト的に処理する内容
S30〜S36 サーボ駆動装置でソフト的に処理する内容
S40〜S46 モニタ装置 20でソフト的に処理する内容

Claims

動作状況をモニタすることができる数値制御産業機械において、
前記数値制御産業機械の動作状況を表示するモニタ装置と、
前記モニタ装置と情報をやり取りする通信手段と、
前記通信手段に前記情報を伝え、前記数値制御産業機械を動かす複数の軸を制御するＣＰＵと、
前記情報と前記数値制御産業機械を動かす複数の軸を制御する為に必要なデータを含むデータを格納しておくことができ、前記ＣＰＵが読み書きできる記憶手段と、
前記数値制御産業機械の複数の軸を動かす複数のモータと、
前記複数のモータを駆動することができ、前記ＣＰＵが制御する複数のモータ駆動手段と、
を備えるサーボ駆動装置を制御する数値制御装置と、
を備え、
前記数値制御産業機械で不具合が発生した時に、前記モニタ装置の表示を即座に不具合が発生した軸の前記情報表示に切り替えることを特徴としたサーボ駆動装置を有する数値制御産業機械。
前記情報は、前記数値制御産業機械の各軸の位置データ、速度データ、電流データ、アラームデータを含み、前記各軸を制御する為に必要なデータであることを特徴とする請求項１記載の数値制御産業機械。
動作状況をモニタすることができる数値制御産業機械において、
前記数値制御産業機械の動作状況を表示するモニタ装置と、
前記モニタ装置と前記情報をやり取りする通信手段と、
前記通信手段に前記情報を伝え、前記数値制御産業機械を動かす第１軸を制御する第１のＣＰＵと、
前記情報と前記数値制御産業機械を動かす第１軸を制御する為に必要な第１軸のデータを含むデータを格納しておくことができ、前記第１のＣＰＵが読み書きできる第１の記憶手段と、
前記数値制御産業機械の第１の軸を動かす第１のモータと、
前記第１のモータを駆動することができ、前記第１のＣＰＵが制御する第１のサーボ駆動手段と、
前記数値制御産業機械を動かす第２の軸を制御する第２のＣＰＵと、
前記数値制御産業機械を動かす第２の軸を制御する為に必要な第２軸のデータを含むデータを格納しておくことができ、前記第２のＣＰＵが読み書きできる第２の記憶手段と、
前記数値制御産業機械の第２の軸を動かす第２のモータと、
前記第２のモータを駆動することができ、前記第２のＣＰＵが制御する第２のサーボ駆動手段と、
を備えるサーボ駆動装置を制御する数値制御装置と、
を備え、
前記数値制御産業機械で不具合が発生した時に、前記モニタ装置の表示を即座に不具合が発生した軸の前記表示情報表示に切り替えることを特徴としたサーボ駆動装置を有する数値制御産業機械。
前記情報は、前記数値制御産業機械の各軸の位置データ、速度データ、電流データ、アラームデータを含み、前記各軸を制御する為に必要なデータであることを特徴とする請求項３記載の数値制御産業機械。
前記第１のＣＰＵに異常が生じた時には、他の軸のＣＰＵ、記憶手段が前記通信手段に前記情報を伝えるよう切り替わることを特徴とする請求項３記載の数値制御産業機械。