JP2646353B2 - 高信頼性数値制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工作機械等を制御する数値制御装置の数値制
御方式に関する。

従来の技術 数値制御方式においては、数値制御装置が指令プログ
ラムを読み取り、解読し、解読結果に基づき各軸に対し
パルス分配を行い、加減速制御、位置制御、速度制御、
電流制御等を行って各軸のサーボモータを駆動し、指令
プログラムで指令した形状通りの加工をワークに対して
行うものであるが、上記各動作の段階でなんらかの原因
により、誤動作が生じ、希望する製品の形状が加工され
なかった場合、従来は始めから再度加工を行うしか方法
がなかった。

発明が解決しようとする問題点 加工が終了し、その後ワークに対し誤った加工が施さ
れていることを発見した場合、該ワークは廃棄するしか
方法がないが、しかし、加工するワークが高価なもので
あったり、材料の入手が困難なものや、工数のかかるワ
ークであると、一度加工が終了して、誤った加工が施さ
れているとして廃棄するようであるば、非常に不経済な
こととなる。

そこで、本発明の目的は、数値制御方式における各処
理動作の誤動作を検出し、誤った加工が施されることを
防止することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、フィードバック制御を行うサーボ系を持ち
機械を数値制御する数値制御部を備える数値制御装置に
シュミレート手段と比較照合手段を設け、上記シュミレ
ーション手段は、指令プログラムの読み取りから上記サ
ーボ系の処理までのシュミレート処理を行って上記数値
制御部の処理と同一のシュミレート処理を行い、上記比
較照合手段は、上記数値制御部及びシュミレーション手
段における各処理工程の対応する工程の処理結果を複数
それぞれ比較照合し、上記数値制御部とシュミレート手
段を同期して処理を行い、上記較照合手段の各比較照合
が不一致又は所定以上の誤差が生じた場合、数値制御装
置を非常停止させることによって上記問題点を解決し
た。

作 用 指令プログラムにしたがって数値制御部は各行程の処
理を行う。一方シュミレート手段も指令プログラムにし
たがって数値制御部の処理と同期して同一の処理をシュ
ミレートする。そのため、数値制御部及びシュミレート
手段の各行程の処理に誤動作が生じなければ、上記比較
照合手段からは信号は出されず、数値制御部は処理を進
めて工作機械等を駆動制御し、ワークに対し加工を行
う。しかし、各行程の処理のうち数値制御部又はシュミ
レート手段のどちらか一方で誤動作が生じ、比較照合手
段で比較するデータ間に不一致又は誤差が生じると、数
値制御部を非常停止させ、加工を中断させる。そのた
め、ワークに対し、誤った加工が行われる前に加工が停
止されるから、ワークに対し誤った加工が施されること
はなくなる。

実施例 図は本発明の一実施例の数値制御方式を実行する数値
制御装置のブロック図であり、１は数値制御部、２は本
発明によって付加された数値制御処理をシュミレートす
るシュミレート手段、３は数値制御部１とシュミレート
手段２の各処理行程の処理結果を、比較する比較照合手
段を示し、各手段で行われる処理ブロックを示してい
る。数値制御部１は従来の数値制御装置と同様に、NCテ
ープ又はホストコンピュータ等から送られてくる指令プ
ログラム10を読み取り、解読12aし、手動入力キースイ
ッチから入力されたオフセットデータ11を加味して実行
データを作成し、該実行データに基づいてパルス分配13
aし、加減速制御14aを行い、ピッチエラー補正やバック
ラッシ補正15aを行って、次に、サーボモータ20に設け
られているパルスコーダ21からのフィードバック信号
と、加減速制御14a後の移動指令に基づいて、位置制御1
6a、速度制御17aを行い、次に、サーボアンプ19からサ
ーボモータ20に出力される電流値のフィードバック信号
と速度制御18a後のトルク指令に基づき電流制御18aを行
ってサーボアンプ19へ駆動電流を出力し、サーボアンプ
19を介してサーボモータ20を駆動する。23aはプログラ
マブルマシーンコントローラ（以下PMCという）で、入
力ユニット24a、出力ユニット25aが接続され、PMC23aに
は入出力回路22aが接続され、指令プログラムを解読12a
しＭコード,Sコード,Tコード,Bコードが読まれると、該
入出力回路22aを介してPMC23aに入力されPMC23aの出力
は、入出力回路22aを介して数値制御部１のマイクロコ
ンピュータに入力されるようになっている。

シュミレート手段は、数値制御部１に入力される同一
の指令プログラム10、及びオフセットデータ11が入力さ
れるようになっており、これら入力されたデータを解読
12bし、実行形式データを作成し、この実行形式データ
に基づいて、パルス分配13b、加減速制御14b、ピッチエ
ラー補正及びバックラッシ補正15bを行う点は数値制御
部１の処理と同一である。次に、加減速制御14bされた
分配パルスに基づき、位置制御シュミレート16b、速度
制御シュミレート17b、電流制御シュミレート18bを行
う。又、位置シュミレート16bの結果、当該軸の現在位
置算定26を行う。一方、サーボモータ20には、新たにパ
ルスコーダ29を外部に取り付け、該パルスコーダ29から
のパルスを現在値カウンタ28でカウントし、上記現在値
算定26で算出された現在値と該現在値カウンタ28の値を
比較し、現在値比較27を行う。又、該シュミレート手段
２にも、数値制御部１のPMC23aと同じように、同じシー
ケンス制御を行うPMC23bが設けられ、数値制御部１と同
じように、入力ユニット24b、出力ユニット25b、入出力
回路22bが接続されている。

比較照合手段３は、数値制御部１及びシュミレート手
段２が読取った指令プログラムが、両者同一であるか比
較照合30し、プログラム読取りの誤動作を検出する。そ
して、両者のプログラムの１ブロックの解読12a,12bが
終了するまで待合わせ31を行い、両者とも実行形式のデ
ータが作られると、両者同時にパルス分配を開始させ
る。その後、両者の加減速制御14a,14bからの分配パル
スを比較照合32し、数値制御部１の位置制御16aで検出
される加減速制御14aからの指令とパルスコーダ21から
のフィードバック信号との差から生じる位置偏差値と、
シュミレート手段２の位置制御シュミレート16bによっ
て求められる位置偏差値を比較33する。又、数値制御部
１の速度制御17a、及び電流制御18aで各々求められる速
度指令値、電流指令値と、シュミレート手段２の速度制
御シュミレート17b、電流制御シュミレート18bで求めら
れる速度指令値、電流指令値を各々比較34,35し、又、
サーボアンプ19から出力されるサーボモータ20への電流
値と、電流制御シュミレート18bで求められる電流値を
比較し、数値制御部１内の各行程での処理結果とシュミ
レート手段２での各行程のシュミレート結果を比較す
る。さらに数値制御部１の入出力回路22aとシュミレー
ト手段２の入出力回路22bの各々のRAM内に記憶されてい
る情報を各ビット毎比較し入出力データの照合37を行
う。以上の比較照合を同期して行い、照合が一致しなか
ったとき、又は、比較結果、誤差が所定以上であると非
常停止指令を出力し、数値制御部１の動作を停止させる
ようになっている。

次に、全体の動作を説明すると、数値制御部１、シュ
ミレート手段２は同一指令プログラム10を１ブロック毎
読取り、該指令プログラム10を照合30し、一致していな
い場合は、ホストコンピュータからのデータの転送又は
プログラムの読取りに誤動作が生じたとして、非常停止
信号を出力する。又、指定プログラムの照合30が一致し
ているときは、該ブロックが解読12a,12bされ両者の解
読結果が出力されるまで、待合わせ31を行い、その後パ
ルス分配13a,13bを同時に開始し、加減速制御14a,14bか
らの分配パルスを照合32し、このときも照合が一致しな
ければ、パルス分配処理13a,13b、加減速制御14a,14bに
誤動作が生じたとして非常停止信号を出力する。又位置
偏差値比較33、速度指令値比較34、電流指令値比較35、
電流値比較36を各々行って、両者の誤差が所定値以上で
あると、これらの各処理に誤動作が生じたとして、非常
停止信号を出力する。入出力データの照合37において
も、入出力データが一致しない場合には、PMC23a,23b、
入力ユニット24a,24b、入出力回路22a,22b、および解読
12a,12bが正常動作しなかったとして、非常停止信号を
出力する。さらに、サーボモータ20に新たに外付けした
パルスコーダ29からの信号により現在値カウンタ28でサ
ーボモータ20で駆動される軸の現在値と、位置制御シュ
ミレート16bからの信号で現在位置算定26した現在値を
比較27し、一致しない場合もパルスコーダ21,29等の誤
動作として、非常停止信号を出力し、どれか一つでも非
常停止信号が出力されると、数値制御装置及び工作機械
は停止する。

又、シュミレート手段２には出力ユニット25bも設け
られているので、数値制御部１の出力ユニット25aの出
力データと該出力ユニット25bの出力データを比較し、
一致しない場合は、数値制御装置および工作機械の動作
を停止させるようにしてもよい。

以上のように、数値制御方式によって処理される各行
程の処理結果データを、同一指令プログラムにより同期
して数値制御をシュミレートするシュミレート手段との
各行程の処理結果データとを各々比較し、照合し、一致
又は所定以上の誤差があると、数値制御装置及び工作機
械を停止するようにしたので、工作機械がワークに対
し、誤動作による誤加工を行う前に工作機械が停止し、
ワークを不良品にすることはなくなる。

なお、上記実施例では、サーボモータ20等を１個のみ
示し１軸のみシュミレート手段と比較するようにした
が、数値制御部１で制御される全軸に対し、この比較、
照合を行ってもよく、又ある特定軸のみ比較、照合を行
わせるようにしてもよい。

発明の効果 以上述べたように、本発明は、数値制御処理の各行程
の処理毎に誤動作が生じていないかチェックされ、誤動
作が生じている場合には、数値制御装置および数値制御
装置で制御される工作機械を非常停止させるので、ワー
クに対し誤った加工が施される前に、加工が停止され、
ワークを無駄にすることがなく、高価なワークや入手困
難なワーク、工数の多いワークに対する数値制御加工に
最適である。しかも、数値制御処理の各行程の処理毎に
誤動作が生じていないかチェックされるから、誤動作が
生じた場合、その誤動作は数値制御装置のどの行程の処
理によって生じたものか認識することが可能で、異常発
生の原因を容易に発見することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例のブロック図である。 １……数値制御部 ２……シュミレート手段 ３……比較、照合手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−74686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−75312（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−166013（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−122107（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−113102（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィードバック制御を行うサーボ系を持ち
   機械を数値制御する数値制御部を備える数値制御装置に
   シュミレート手段と比較照合手段を設け、 上記シュミレーション手段は、指令プログラムの読み取
   りから上記サーボ系の処理までのシミュレート処理を行
   って上記数値制御部の処理と同一のシュミレート処理を
   行い、 上記比較照合手段は、上記数値制御部及びシュミレーシ
   ョン手段における各処理工程の対応する工程の処理結果
   を複数それぞれ比較照合し、 上記数値制御部とシュミレート手段を同期して処理を行
   い、上記較照合手段の各比較照合が不一致又は所定以上
   の誤差が生じた場合、数値制御装置を非常停止させるよ
   うにした高信頼性数値制御方式。
2. 【請求項２】上記シュミレーション手段は、シュミレー
   ト処理によって得られた機械への出力データ及び機械か
   らの入力データをも記憶し、上記比較照合手段は、少な
   くとも、上記数値制御部の移動指令と上記シュミレーシ
   ョン手段で求められる移動指令との比較照合と、上記数
   値制御部のサーボ系の処理により求められる位置偏差と
   上記シュミレーション手段で求められる位置偏差との比
   較照合と、上記数値制御部と上記シュミレーション手段
   のそれぞれの出力、入力データの比較照合とを行う特許
   請求の範囲第１項記載の高信頼性数値制御方式。
3. 【請求項３】上記比較照合手段は、上記数値制御部及び
   シュミレーション手段がそれぞれ読み取った指令プログ
   ラムの比較照合をも行う特許請求の範囲第２項記載の高
   信頼性数値制御方式。
4. 【請求項４】上記比較照合手段は、上記数値制御部と上
   記シュミレーション手段のサーボ系の処理における速度
   指令値、電流指令値の比較照合をも行う特許請求の範囲
   第２項または第３項記載の高信頼性数値制御方式。