JPH01259403A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は工作機械などを制御する数値制御装置（以下
ＮＣ装置と呼ぶ）、特にモータの回転速度を指令する指
令速度信号及び速度検出器からの検出速度信号、もしく
は前記指令速度信号及び検出速度信号をそれぞれ時間積
分した指令位置信号及び検出位置信号を逐次サンプリン
グしてグラフィック表示できるＮＣ装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第６図は、従来の数値制御装置のハードウェアの構成図
である。図において、（１）はＮＣ本体、（２）はモー
タへの指令速度などを演算するマイクロプロセッサ（以
下ＣＰＵと呼ぶ）　、（３）は読出し専用メモリ（以下
ＲＯＭと呼ぶ）　、（４）は書込み及び読出し可能なメ
モリ（以下ＲＡＭと呼ぶ）、（５）は入力データや加ニ
ブログラムなどを表示する陰極線管（以下ＣＲＴと呼ぶ
）　、（６）はキーボード、（７）はＣＲＴ　（５）や
キーボード（６）とＮＣ本体（１）の間の入出力インタ
フェース（以下■０インタフェースと呼ぶ）　、（８）
は機械系とＮＣ本体（１）間のサーボインタフェース、
（１７−１）、（＋７−２）はモータ、（＋８−１）、
（１，８−２）は速度検出器、（２１−１）、（２１−
２）はＤ−Ａ変換器である。

第７図は、加減速処理の前後における指令速度の変化を
示す特性図であり、縦軸は速度、横軸は時間を示す。同
図において破線は加減速処理前の指令速度、実線は加減
速処理後の指令速度を表わす。

第８図はモータ制御における信号処理系の系統図であり
、図において（１７）はモータ、（１８）は速度検出器
、（１９）は増巾器、（２１）はＤ−Ａ変換器、（２２
）は加減速処理器、（２３−１）、（２３−２）は時間
積分器、（２４）は偏差検出器である。

第６図〜第８図について説明する。第６図のＮＣ本体（
１）に内蔵されるＣ　Ｐ　Ｕ　（２）は各軸のモータに
指令すべき指令速度を算出し、加減速処理を行う。第８
図の信号処理系の系統図により説明をすると、まず加減
速処理前のデジタル指令速度信号が加減速処理器（２２
）に入力される。加減速処理器（２２）では、第７図の
破線で示されるような加減速処理前のデジタル指令速度
信号が実線で示されるようなデジタル指令速度信号Ｖ。

に処理されて、時間積分器（２３−１）に出力される。

時間積分器（２３−１）は入力されるデジタル指令速度
信号Ｖ。を時間積分して、その積分結果のデジタル指令
位置信号Ｐｏを偏差検出器（２４）に出力する。一方モ
ータ（１７）の回転速度は速度検出器（１８）によりデ
ジタル検出速度信号Ｖ、として時間積分器（２３−２）
に入力される。時間積分器（２３−２）は入力されるデ
ジタル検出速度信号Ｖ、を時間積分して、その積分結果
のデジタル検出位置信号Ｐ、を偏差検出器（２４）に出
力する。偏差検出器（２４〉は時間積分器（２３−１）
と（２３−２）からそれぞれ人力されたデジタル指令位
置信号Ｐ　とデジタル検出位置信号Ｐ、とのデジタル偏
差値信号Ｐ０を算出し、Ｄ−Ａ変換器（２１）に出力す
る。Ｄ−Ａ変換器（２１）は入力されるデジタル偏差値
信号ＰＥをアナログ信号に変換して増巾器（１９）に出
力する。増巾器（１９）は入力されるアナログ偏差値信
号を増巾し、モータ（１７）を駆動する信号として出力
する。モータ（１７〉は増巾器（１９）から供給される
駆動信号により駆動制御される。

なお上記第８図の説明においては、加減速処理器り２２
）、時間積分器（２３−１）、（２３−２）、及び偏差
検出器（２４）をそれぞれハードウェアとして説明した
が、ソフトウェアにより同一機能を実現することも可能
である。従ってＮＣ本体（１）にＣＰ　Ｕ　（２）、Ｒ
Ａ　Ｍ　（４）及びＲＯＭ　（３）が内蔵される本例の
ような場合は、上記モータ制御機能をデジタル信号処理
により実行するのが一般的である。

従来上記指令位置信号Ｐ。と検出位置信号ＰＤとの偏差
値信号Ｐ、の変化を検出する場合は、モータ（１７）に
出力する電圧、例えばＤ−Ａ変換器（２１）の出力信号
の変化をオシロスコープで４−１定已ていた。同様にモ
ータフ１７）の回転検出速度ＶＤの変化を検出する場合
は、速度検出器（１８）からの出力信号の変化をオシロ
スコープで測定していた。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のＮＣ装置は以上のように構成されているので、サ
ーボ系の速度変化を検出する場合、メモリ式のオシロス
コープを使用しても加減速の微小な変化が不鮮明であっ
たり、またオシロスコープの持ち運び等が不便であるな
どの問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、前記指令速度信号ｖ　５検出速度信号ｖ　
１および偏差値信号Ｐ６の変化を、従来のオシロスコー
プよりも細部まで鮮明に検出表示できるＮＣ装置を得る
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るＮＣ装置は、モータの回転速度を指令す
る指令速度信号及び速度検出器からの検出速度信号、も
しくは前記指令速度信号及び検出速度信号をそれぞれ時
間積分した指令位置信号及び検出位置信号をそれぞれ周
期的にサンプリングするサンプリング手段と、前記サン
プリング手段によりサンプリングされたサンプルデータ
を逐次格納する記憶器と、前記サンプルデータを前記記
憶器に逐次書込み及び読出しを行う書込み読出し制御手
段と、前記書込み読出し制御手段により前記記憶器から
逐次読出された前記サンプルデ−夕をグラフィック表示
する表示手段とを備えたものである。

［作用］ この発明に係るＮＣ装置は、モータの回転速度を指令す
る指令速度信号及び速度検出器からの検出速度信号、も
しくは前記指令速度信号及び検出速度信号をそれぞれ時
間積分した指令位置信号及び検出位置信号をそれぞれ周
期的にサンプリングして得られたサンプルデータを逐次
記憶器に格納し、前記記憶器から逐次読出された前記サ
ンプルデータをグラフィック表示器によりグラフィック
表示するものである。

［実施例コ 第１図はこの発明の数値制御装置の一実施例を示す図で
あり、（１）〜（８）　、（１７−１）〜（１ｇ−２）
は上記従来装置と全く同一のものである。（９）は、サ
ンプリングしたデータを一時格納するバッファ、（ｔｏ
−１）、（１０−２）は各軸モータを制御するアンプユ
ニット、（１１−１）、（１１−２）はＣＰ　Ｕ　、　
（１２−１）、（１２−２）はＲＯＭ　、　（１３−１
）、（１３−２）はＲＡＭ、　（１４−１）、（１４−
２）ハフ　ンプユニット（１０−１）、（１０−２＞と
ＮＣ本体（１）とのインタフェース（以下ＮＣインタフ
ェースと呼ぶ）　、（１５−１）、（１５−２）はアン
プユニット（１０−１）、（１０−２）と機械系とのイ
ンタフェース（以下ＭＯインタフェースと呼ぶ）　、（
１６）はＮＣ本体（１）とアンプユニット（１０−１）
、（１０−２）を結合するパスライン、（１９−１）、
（１９−２）は増巾器である。

第２図は加減速後の速度変化をグラフィック表示した説
明図であり、同図（ａ）は加減速後の速１文変化図、同
図（ｂ）は減速停止時の速度変化図、同図（ｅ）は同図
（ｂ）の破線内を拡大した拡大図である。

第３図はデータのサンプリング処理実行時のタイミング
チャートである。

第４図はサンプリング処理用及びグラフィック表示用フ
ローチャートであり、同図（ａ）はサンプリング処理用
フローチャート、同図（ｂ）はグラフィック表示用フロ
ーチャートである。

第５図は円弧指令実行時の２次元座標における指令位置
及び検出位置の変化表示図である。

第１図〜第５図の説明をする。まずＮＣ本体（１）に内
蔵されるＣ　Ｐ　Ｕ　（２）は各軸のモータに指令すべ
き指令速度を算出し、この指令速度信号をサーボインタ
フェース（８）及びパスライン（１６）を介してアンプ
ユニット（１０−１）、（１０−２）に転送する。

アンプユニット（１０−１）、（１０−２）テは内蔵す
るＮＣインク７　エース（１４−１）、（１４−２）を
介してｃＰＵ（１１−１）、（１１−２）にこの指令速
度信号が供給される。

ＣＰ　Ｕ　（１１−１）、（１１−２）はそれぞれ入力
された指令速度信号に加減速処理を行い、この加減速処
理後の指令速度信号Ｖ。を時間積分して指令位置信号Ｐ
ｏを算出し、また速度検出器（ｌｌｉ−１）、（１８−
２）がら帰還された検出速度信号Ｖ、を時間積分して検
出位置信号Ｐ、を算出する。そしてｃ　ｒ　ｔｙ　（１
１−１）、（１１−２）は前記指令位置信号Ｐ。と検出
位置信号Ｐ、との偏差値信号Ｐ。を算出し、この偏差値
信号ＰＥをＭＯインタフェース（１５−１）、（１５−
２）及び増ＩＪ器（１９−１）、（１９−２）を介して
モータ（１７−１）、（１７−２）へ出力する。

グラフィック表示を行う場合は、ユーザが設定した表示
データの種類や横軸及び縦軸のスケールをもとにして、
ＮＣ本体（１）のＣＵ　Ｐ　（２）からアンプユニット
（１０−１）、（１０−２）のＣＰ　Ｕ　（１１−１）
、（１１−２）へサンプリングするデータのアドレス信
号とサンプリング起動フラグセット信号を出力する。

ＣＰ　Ｕ　（１１−１）、（１１−２）は前記サンプリ
ング起動フラグ信号がセットされると、周期的に各軸の
制御処理後にデータのサンプリングを実行する。データ
のサンプリングが完了するとサンプリング起動フラグを
クリアする。

以下第３図について、このデータのサンプリング処理を
実行する場合のタイミングを説明する。

ＣＰ　Ｕ　（２）はその処理動作として、図中Ａで示さ
れるタイミングにＣＵ　Ｐ　（１１−１）に対してサン
プリングデータのアドレス信号とサンプリング起動フラ
グのセット信号を送出する。ｃ　Ｐ　Ｕ　（１１−１）
では少くとも図中Ｂで示されるＣ　Ｐ　Ｕ　（２）の処
理タイミングか、それ以前にサンプリング起動フラグが
セットされる。そしてＣＰ　Ｕ　（１１−１）はこの図
中Ｂで示されるタイミングから軸制御処理Ｐ１の終了後
にデータサンプリングＳ１を行い、この１対の動作を周
期的に繰り返す。そして最後のデータのサンプリングＳ
　が終了すると図中Ｃで示されるタイミングでサンプリ
ング起動フラグをクリアする。

以下第４図（ａ）について、サンプリング処理用フロー
チャートの説明をする。ＣＰ　Ｕ　（２）の処理として
は、ステップ３０でデータサンプリングの起動かどうか
を判断し、起動のときはステップ３１に移り、起動てな
いときはステップ３３にジャンプする。ステップ３１で
はサンプリングデータのアドレス信号を出力し、ステッ
プ３２に移る。ステップ３２ではサンプリング起動フラ
グのオン信号を出力し、ステップ３３に移る。ステップ
３１及び３２でＣＰＵ（２）から出力されたサンプリン
グデータのアドレス信号とサンプリング起動フラグのオ
ン信号はサーボインタフェース（８）及びＮＣインター
フェース（１４−１）を介してＣＰ　Ｕ　（１１−１）
に転送される。ＣＰ　Ｕ　（１１−１）の処理としては
、ステップ４０でサンプリング起動フラグがオンかどう
か判断し、オンのときはステップ４１に移り、オンてな
いときはステップ４５にジャンプする。ステップ４１で
はサンプリングデータのアドレス信号を読込み、ステッ
プ４２に移る。ステップ４２では実際にデータをサンプ
リングして読込み、ステップ４３に移る。ステップ４３
ではサンプリングされたデータを出力し、ステップ４４
に移る。ステップ４３で出力されたサンプルデータはＮ
Ｃインタフェース（１４−１）及びサーボインタフェー
ス（８）を介してバッファ（９）に格納される。ステッ
プ４４ではバッファ（９）のデータを格納するアドレス
を更新し、ステップ４５に移る。ステップ４５ではバッ
ファ（９）のデータ格納アドレスが最後かどうかの判断
をし、最後ならばステップ４６に移り、最後でなければ
エンドに移り終了する。

ステップ４６ではサンプリングを終了させるため、サン
プリング起動フラグのクリア信号を出力して、ステップ
４７に移る。ステップ４７では格納アドレスの初期化を
行って終了する。ステップ４６で出力された起動フラグ
クリア信号はＮＣインタフェース（１４−１）及びサー
ボインタフェース（８）を介してＣＰ　Ｕ　（２）に転
送される。ＣＰ　Ｕ　（２）はステップ３３でバッファ
（９）に格納されているサンプルデータのグラフィック
表示を行い終了する。

第４図（ｂ）についてグラフィック表示用フローチャー
トの説明をする。ＣＰ　Ｕ　（２）はステップ５０でグ
ラフィック表示が起動かどうかを判断し、起動のときは
ステップ５１に移り、起動でないときはエンドに移り終
了する。ステップ５１では表示条件として時間スケール
（横軸）と速度スケール（縦軸）をセットしてステップ
５２に移る。ステップ５２では表示開始アドレスのセッ
トを行いステップ５３に移る。ステップ５３で横軸及び
縦軸を表示し、ステップ５４に移る。ステップ５４で表
示データをプロット表示して終了する。

以上のフローチャートで示されたプログラム処理により
第２図の各図に示されるような速度変化を表示すること
ができる。同図（ｂ）は２次遅れの減速停止時の速度変
化図であり、破線内の部分を同図（Ｃ）のように拡大し
た検査することにより、適切な時定数を設定することが
できる。

また指令速度信号Ｖ　と検出速度信号Ｖ、を同時にサン
プリングして、同一画面に表示することにより、モータ
（１７−１）、（１７−２）などの機械系の異常をチエ
ツクすることができる。さらに第５図のように指令位置
と検出位置との変化を同時に表示することも可能である
。これらの場合は同時に２種類のデータをサンプリング
して格納するため、バッファ（９）のメモリ容量をその
分用窓する必要がある。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、ＮＣ装置における各軸
の指令速度と検出速度、もしくは指令位置と検出位置の
それぞれの信号をサンプリングして記憶し、この記憶し
た複数のサンプルデータを同一画面に対比させてグラフ
ィック表示させるようにしたので、オシロスコープを使
わずに上記速度変化や位置変化が詳細に観察可能となり
、サーボ機械系のチエツクに効果を有する。

また各軸の加減速や停止時の速度変化を拡大して微細に
検査することができるので、適切な加減速時定数やサー
ボパラメータの設定に効果をａする。

さらにまた第５図のように２次元座標や、さらに３次元
座標により指令位置と検出位置との変化を対比させて表
示できるので、サーボ制御動作が視覚的に容易に理解さ
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の数値制御装置の一実施例を示す図、
第２図は加減速後の速度変化をグラフィック表示した説
明図、第３図はデータのサンプリング処理実行時のタイ
ミングチャート、第４図はサンプリング処理用及びグラ
フィック表示用フローチャート、第５図は円弧指令実行
時の２次元座標における指令位置及び検出位置の変化表
示図、第６図は従来の数値制御装置の構成図、第７図は
加減速処理の前後における指令速度の変化を示す特性図
、第８図はモータ制御における信号処理系の系統図であ
る。 図において、（１）はＮＣ本体、（２）はＣＰＵ。 （３）はＲＯＭ、（４）はＲＡＭ、（５）はＣＲＴ。 （６）はキーボード、（７）は■０インタフェース、（
８）はサーボインタフェース、（９）はバッファ、（１
０−１）、（１０−２）はアンプユニット、（ＩＩ−１
）、（ｊｌ−２）はＣＰ　Ｕ　、　（１２−１）、（１
２−２）はＲＯＭ　、　（１３−１）、（１３−２）は
ＲＡＭ、　（１４−１）、（１４−２）はＮＣインタフ
ェース、（１５−１）、（１５−２）はＭＯインタフェ
ース、（１Ｇ）はパスライン、（１７）、（１７−１）
、（１７−２）はモータ、（１８）、（１ｇ−１）、（
１ｇ−２）は速度検出器、（１９）、（１９−１）、（
１９−２）は増１１】器、（２１）、（２１−１）、（
２１−２）はＤ−Ａ変換器、（２２）は加減速処理器、
（２３−１）、（２３−２）は時間積分器、（２４）は
偏差検出器である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モータの回転速度を指令する指令速度信号及び速度検出
   器より帰還された検出速度信号、もしくは前記指令速度
   信号を時間積分した指令位置信号及び前記検出速度信号
   を時間積分した検出位置信号をそれぞれ周期的にサンプ
   リングするサンプリング手段と、 前記サンプリング手段によりサンプリングされた前記指
   令速度信号及び検出速度信号、もしくは指令位置信号及
   び検出位置信号のサンプルデータを逐次格納する記憶器
   と、 前記サンプルデータを前記記憶器に逐次書込み及び読出
   しを行う書込み読出し制御手段と、前記書込み読出し制
   御手段により前記記憶器から逐次読出された前記サンプ
   ルデータをグラフィック表示する表示手段とを備えたこ
   とを特徴とする数値制御装置。