JPH0457104A - 数値制御ユニット - 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、数値制御を用いる装置、例えば、工作機械
や搬送装置に用いられる数値制御ユニットに関するもの
である。

［従来の技術］ 数値制御を用いた装置、例えば、工作機械や搬送装置を
製作する場合、さらに】軸をイ」加して新たな軸制御用
の工作機械や搬送装置とする場合等において、軸制御用
として特別に構成した数値制御装置をその都皮膜けねば
ならなかった。この従来の数値制御装置は、それぞれ別
体である、サポモータを駆動するための駆動装置と、数
値制御を実行させる制御装置と、そしてこのサーボモー
タの各種データを表示する表示装置等とを組み合せたも
のであった。また、制御する軸の数を付加する場合、そ
の付加する軸の数に合せて、前述の駆動装置、制御装置
等をさらに追加した構成のものとしていた。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来の数値制御を用いた装置において、
軸を駆動制御する数値制御装置を設けるためには、それ
ぞれ別体であり、かつ、形状に統一性のない駆動装置、
制御装置、表示装置等の各装置を、例えば、工作機械に
それぞれを設けねばならず、当該機械は内部における実
装効率が悪く、無駄な空間を有する大型のものとなって
いた。また、それぞれの駆動装置、制御装置及び表示装
置間をそれぞれ結線しなければならず、作業効率の悪い
ものとなっていた。さらに、複数の軸を付加する場合、
その機械はさらに大型で高価なものとならざるをえなか
った。

この発明は」１記のような問題を解決するためになされ
たもので、複数の軸を駆動する数値制御装置を機械内部
へ効率よく実装でき、かつ、組立作業効率の良い小型で
安価な数値制御ユニットを得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る数値制御ユニットは、 少なくとも２つのモータの数値制御の動作を予め設定し
、前記数値制御のための各種データを表示する入力表示
手段、 前記入力表示手段に通信インターフェイスを介して接続
され、前記入力表示手段の各種データを処理・管理する
データ制御手段、 前記データ制御手段にバス及び切替手段を介して接続さ
れ、前記少なくとも２つのモータを数値制御するモータ
制御手段、 前記モータ制御手段に接続され、前記少なくとも２つの
モータを駆動するモータ駆動手段、前記データ制御手段
へ少なくとも２つのモータを駆動制御するための周辺機
器の各種情報を入出力する入出力制御手段、 前記モータ制御手段にバスを介して接続され、前記デー
タ制御手段の各種データにより別のモータを駆動制御す
るように別のモータへ前記各種データを伝送する拡張手
段、 を具備する数値制御ユニットであって、前記データ制御
手段、前記モータ制御手段、前記モータ駆動手段、前記
入出力制御手段、前記拡張手段が一体に構成された、数
値制御ユニットである。

１作用」 この発明における数値制御ユニットにおいて、入力表示
手段で予め設定された少なくとも２つのモータを駆動制
御する各種データは、データ制御手段において処理・管
理される。このデータ制御手段とバスを介して各種デー
タの伝送を行なうモータ制御手段により、少なくとも２
つのモータを数値制御する。また、前記データ制御手段
とバスを介して接続された拡張手段は、この拡張手段に
接続された他の数値制御ユニットを介して別のモータに
、前記データ制御手段の各種データを伝送する。

［実施例］ 以下、この発明の数値制御ユニット１の一実施例を図を
参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例の数値制御ユニット１のマ
スクユニット２のシステムを示すブロック図、第２図は
第１図に示すマスクユニット２の外観を示す斜視図、第
３図は第２図に示すマスタユニット２に別の数値制御ユ
ニット（スレーブユニット）７３を接続して拡張したと
ころを示す斜視図、第４図は第３図に示す拡張した数値
制御ユニット１及びスレーブユニット７３のシステムを
示すフロック図である。

第２図に示すように、ベース１６には、各種の強電部品
２０が配設されているパワーボード１３、電源回路のオ
ンオフスイッチであるメインブレーカ２３、電源回路及
びサーボモータ部６８（第１図）を駆動する駆動電源の
ための端子台１４、前記強電部品２゜の冷却を行う放熱
フィン２１、回生抵抗２２及び冷却ファン２５等が設け
られている。前記パワーボード１３の第２図における上
方には、複数の基板ささえ２４によりアンプボード１２
が配設されている。このアンプホード１２には、軸を駆
動するサーボモータ部６８への駆動信号等を増幅するサ
ーボアンプ６７等が設けられている。また、この数値制
御ユニット１のマスクユニット２には、前記ベース１６
に固定されたフレーム２６にメインボード９を配設する
構造となっている。このメインホード９には、前記サー
ボモータ部６８を駆動制御するための各種データを処理
・管理するデータ制御手段及び、このブタ制御手段から
の信号とサーボモータ部６８からのフィードバック信号
を受けてサーボモータ６８ａを所定の状態に駆動制御す
るモータ制御手段が設けられている。さらに、このメイ
ンホード９の上方には、入出力ボード１０とオプション
ボード１１が複数の基板ささえ２４により保持されてい
る。この入出力ボード１０には、この数値制御ユニッ）
１（７）周辺機器の信号（例えば、リミットスイッチや
近接スイッチ等からの位置信号）を入出力するためのコ
ネクタ１８が設けられている。また、このメインボード
９にはサーボモータ部６８からのフィードバック信号を
入力するためのコネクタ１５及び後述する入力表示装置
６９（第７図）の信号を入出力するコネクタ１７が設け
られている。前記入出力ボードＩＯには、この入出力ボ
ード１０に設けられている個々の電装品のオンオフ状態
を表示する複数のＬＥＤランプ２７が設けられている。

前記メインボード９とアンプボード１２との間、メイン
ボード９と入出力ボード１０との間及びメインボード９
とオプションホード１１との間は、それぞれバスケーブ
ル１９により信号伝送できるよう接続されている。

前述のメインボード９、入出力ボードｌＯ、アンプボー
ド１２及びパワーボード１３の機能について、第１図を
参照して以下に説明する。

〈データ制御部３及び駆動制御部４〉 メインボード９には、メインＣＰＵ６０．１２０Ｍ６１
　。

ＲＡＭ６２、通信インターフェイス６３、デュアルポト
メモリ６４、づ−ボＣＰＵ６６、か設けられており、第
１図に示すように、バス７０によりそれぞれ接続されて
いる。このメインボード９はその機能により、メインＣ
ＰＵ６０、ＲＯＭ６１．　ＲＡＭ６２と通信インターフ
ェイス６３を前述のデータ制御手段であるデータ制御部
３及び、デュアルポートメモリ６４とサーボＣＰＩＪ６
６をモータ制御手段である駆動制御部４に分けることが
できる。このデータ制御部３と駆動制御部４との間は、
マスタ／スレーブ切換スイッチ７１により切離される構
成となっている。このマスタ／スレーブ切換スイッチ７
１をマスク側とすることにより、データ制御部３のメイ
ンＣＰυ６０は駆動制御部４のデュアルポートメモリ６
４を介してサーボＣＰＵ６６に各種データを伝送する構
成となる。

前記駆動制御部４は、データ制御部３より送られてくる
２つのサーボモータ６８ａ、　６８ａの運転制御指令信
号に基づいて実行され、２つのサーボモータ６８ａ、　
６８ａのフィードバック制御を行う。また、この駆動制
御部４はサーボモータ６８ａの運転状態のデータをデー
タ制御部３へ送出する。この駆動制御部４に設けられた
サーボＣＰＬ１６６は、高速信号処理プロセッサ、高速
メモリ、Ｕ／Ｄカウンタ、Ａ／Ｄコンバータ、ＰＷＭコ
ンバータ等により構成されている。サーボＣＰＵ６６の
高速信号処理プロセッサにおいて、高速メモリ内の制御
プログラムに基づき、デュアルポートメモリ６４を通じ
て送られてくる２つのサーボモータ６８ａ、６８ａへの
運転指令信号は、分配部、位置制御部、速度制御部、電
流制御部そしてＰＷＭコンバータの順に伝送される。こ
の→ノ゛−ポＣＰＵ６６から出力された信号は、サーボ
アンプ６７において増幅され、各サーボモータ６８ａ、
　６８ａへ伝えられる。この時、サーボアンプ６７にお
いて増幅された信号は、サーボＣＰＵ６６においてＡ／
Ｄコンバー夕を介して電流制御部へフィードバックされ
る。

また、各サーボモータ６８ａ、　６８ａにそれぞれ設け
られた各検出器６８ｂ、　６８ｂの出力信号は、サーボ
ＣＰＵ６６のＵ／Ｄカウンタを介して位置制御部及び速
度制御部へフィードバックされる。また、各サーボモー
タ６８ａ、　６８ａの駆動制御のためのフィードバック
された各種データは、デュアルポートメモリ６４を介し
てデータ制御部３へ伝送される。

前記データ制御部３の通信インターフェイス６３は、こ
のマスクユニット２の外部に設けた、後述する小型で携
帯型の入力表示装置６９（第７図）とケーブルを介して
接続されている。したがって、この入力表示装置６９か
らの各種データは、このメインボード９において処理・
管理され、また、このメインボード９からの各種データ
は入力表示装置６９に表示される。

く入出力ボード１０〉 前記入出力ボードＩＯには、この数値制御ユニット１が
設けられている装置、たとえばＮＣ工作機械のりミツ！
・スイッチや近接スイッチ等の周辺機器からの位置信号
を受けたり、たとえばソレノイドリレー等へ作動指令を
発信したりする入出力インターフェイス６５か設けられ
ている。この入出力インターフェイス６５には、第５図
に示す入力回路５と、第６図に示す出力回路６か設けら
れている。

第５図と第６図に示すようにこれらの入力回路５と出力
回路６は、フォトカプラとタイオードを組み合せたもの
である。このように回路を構成することにより、この入
力回路５と出力回路６に数値制御ユニット１の周辺機器
の入出力信号端子を接続する場合に、その入出力信号の
極性に注意を払う必要かない構成となる。また、これら
の入力回路５と出力回路６には、モニター用としてのＬ
ＥＤ２７がそれぞれ設けられており、励起された回路を
表示する構成となっている。

〈アンプボード１２及びパワーボード１３〉前述のアン
プボード１２及びパワーボード１３には、２つのサーボ
モータ６８ａ、　６８ａを駆動するためのサボアンプ６
７が設けられており、前記サーボＣＰＵ６６からの信号
を受けて２つのサーボモータ６８ａ６８ａを駆動してい
る。これらのサーボモータ６８ａ６８ａには、検出器６
８ｂがそれぞれ設けられており、この検出器６８ｂによ
りサーボモータ６８の回転数等か検出され、その検出さ
れた信号は前記サーボＣＰ［６６ヘフイードバツクされ
ている。このように、本実施例の数値制御ユニット１は
、１つのサーボＣＰＵ６６で２個のサーボモータ６８ａ
、　６８ａを駆動制御する構成としているので、この２
個のサーボモータ６８ａ、　６８ａが駆動する各軸、た
とえばＸ軸、Ｙ軸移動による２次元動作を精密に補間す
ることができる。

〈拡張ハスインターフェイス７２〉 前述のメインボード９には、拡張パスインタフェイス７
２が設けられており、例えば、この数値制御ユニットｌ
に別の回路を追加するためのオプションボード１１（第
１図に図示）を接続したり、別のサーボモータを駆動制
御するためのスレーブユニット７３を接続できる構成と
なっている。このスレーブユニット７３は、前述のマス
クユニット２と同じ構成であり、マスタ／スレーブ切換
スイッチ７１をスレーブ側に切換えたものである。すな
わち、スレーブユニット７３はマスクユニット２のデー
タ制御部３が切り離された状態のものである。第３図に
、このマスクユニット２にスレーブユニット７３を２つ
接続したものを示す。これらのスレーブユニット７３．
７３は、ハスケーブル１９を介して、マスクユニット２
に接続されている。第４図は第３図のように接続された
マスクユニット２と２つのスレーブユニット７３．７３
のシステムヲ示スフロック図である。

制御駆動する軸数やこの数値制御ユニッＩ−１の外部か
らの各種データ等を増加させる場合、前述のマスクユニ
ット２と同じ構成のスレーブユニット７３をマスクユニ
ット２に接続する。この場合、スレーブユニット７３の
マスタ／スレーブ切換スイッチ７１はスレーブ側に切換
えられており、このスレーブユニット７３のメインＣＰ
Ｕ６０、ＲＯＭ６１、ＲＡＭ６２、通信インターフェイ
ス６３のデータ制御部３は、バス７０から切り離されて
いる。このように、マスタユニット２にスレーブユニッ
ト７３が接続されて、拡張された数値制御ユニット１及
びスレーブユニット７３は、マスタユニット２のデータ
制御部３により、必要とされる軸数等に合せて設けられ
た複数のサーボモータ６８ａ、　６８ａ、　６８ａ・・
・を駆動制御する構成となっており、各軸間の精密な補
間が行える構成となっている。

〈入力表示装置６９〉 次に、前述のマスタユニット２のデータ制御部３におけ
る通信インターフェイス６３と各種、データの伝送を行
う入力表示装置６９について説明する。

第７図はこの入力表示装置６９の外観を示す正面図、第
８図は第７図の入力表示装置６９のシステムを示すブロ
ック図である。第７図において、その正面には、サーボ
モータ６８ａを駆動制御するための設定を行う押釦群２
８と、各種データを表示する表示パネル３０が設けられ
ている。また、この正面には、非常停止釦３２がその上
部に配設されており、サーボモータ６８ａの非常停止と
設定の変更等を行うために設けられている。第７図に示
すように、この入力表示装置６９の左側面には、パワー
スイッチ３４とメモリープロテクトキースイッチ３３が
設けられている。パワースイッチ３４はこの入力表示装
置６９の電源のオンオフを行う切換スイッチである。

メモリーフロテクトキースイッチ３３は、メインボード
９のデータ制御部３に記憶されたユーザープログラムを
保護するためのものであり、このデータ制御部３に記憶
されたユーザプログラムの変更等は、キー３３ａによる
解禁動作をしなければ、この入力表示装置６９による変
更はできない構成となっている。また、この入力表示装
置６９の右側面には、手動パルス発生器３１の回転スイ
ッチ３１ａが設けられており、サーボモータ６８ａの手
動操作時（ハンドルモード運転時）に、この回転スイッ
チ３１ａを回動させることにより、その回動の角度に応
じた速度でサーボモータ６８ａは駆動される構成となっ
ている。さらに、この右側面には、インクロックスイッ
チ３９とメモリカードリーダライタ３５が設けられてお
り、このメモリカードリーダライタ３５にはメモリカー
ド３６が装着され、メインボード９のデータ制御部３の
記憶容量をバックアップする構成となっている。この携
帯型の入力表示装置６９には、拘止具３８か設けられて
おり、装置本体の筐体等に装着されるものとなっている
。

以下に前述の入力表示装置６９の操作を行う押釦群２８
について説明する。前記押釦群２８は、ファンクション
キー２９、表示モード選択キー５２、運転モード選択キ
ー５３、スタート／ホールドキー５４、機能キー５５、
三用途キー５６、シフトキー５７、機械キー５８等によ
り構成されており、装置本体の状態を示すレディとアラ
ーム等の表示ランプ５９がその近傍に設けられている。

表示パネル３０には前記表示モード選択キー５２による
選択により、運転プログラム、サーボモータ位置、数値
制御ユニット外部のデータ、カードのデータなどの各種
データが表示される。運転モード選択キー５３は、メモ
リ運転（自動運転）、編集操作、手動パルス発生器３１
によるハンドルモード運転（手動運転）、ジョグ送り運
転、原点復帰モードなどの各種運転モードを選択するも
のである。メモリ運転の起動又は−時停止は、前記スタ
ート／ホールドキー５４により行われる。三用途キー５
６は、この三用途キー５６のみを押圧すると、各キーの
右下部に四角で区切られた部分に書かれている、アルフ
ァへ’／　）又は数字キーを表示するものとして機能し
、シフトキー５７と同時に押圧すると、各キーの右上部
に丸で囲まれた部分に書かれているアルファへ、トキー
を表示するものとして機能し、機械操作キー５８と同時
に押すと、各キーの左側に書かれている手動運転用キー
として機能する、３種類の用途に使用されるものである
。機能キー５５は、サイクル停止、シングルブロック運
転及び各種指令を教授するティーチングなどの機能のオ
ンオフ動作等に用いられる。

次に、この入力表示装置６９の内部構成について、第８
図を用いて説明する。第８図にこの入力装置６９の内部
構成をブロック図で示す。この入力表示装置６９は、入
力表示装置６９のＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２
、表示装置インターフェイス８３、メモリーカードイン
ターフェイス８４、操作部インターフェイス８５、通信
インターフェイス８６及び手動パルス発生器インターフ
ェイス８７により構成されており、各種データを伝送で
きるようにバス８８かそれぞれ接続されている。表示装
置インターフェイス８３は、前述の表示パネル３０に各
種データを表示さぜるための各種データの処理を行い、
メモリカードインターフェイス８４は、メモリカードリ
ーダライタ３５に装着されたメモリカード３６の各種デ
ータを処理するものである。操作部インターフェイス８
５は、押釦群２８からの各種データや、レディとアラー
ム等の表示ランプ５９の処理を行うものであり、手動ハ
Ｊｌ／　ス発生器インターフェイス８７は手動パルス発
生器３１の回転スイッチ３１．ａの回動角のデータ等を
処理するものである。通信インターフェイス８６は、マ
スクユニット２のメインボード９における通信インター
フェイス６３との間で各種データの伝送を行うものであ
る。

以」二のように構成された入力表示装置６９の各機能に
ついて説明する。入力表示装置６９のＲＯＭ８１内に格
納された制御プログラムに基つき入力表示装置６９のＣ
ＰＵ８０は、次のような機能を有する。

１、押釦群２８等による入力データを通信インターフェ
イス８６を通じてマスタユニット２のデータ制御部３（
メインＣＰＵ６０．　ＲＯＭ６１、ＲＡＭ６２）−＼伝
送する。

２、マスタユニット２のデータ制御部３から通信インタ
ーフェイス８６を介して送られてくる各種データに基つ
き、表示ランプ５９を点灯さＵる。

３、マスクユニット２のデータ制御部３から通信インタ
ーフェイス８６を介して送られてくる各種ブタを表示パ
ネル３０に表示させる。

４、手動パルス発生器３１の回転スイッチ３１ａの回動
角に応じて出力されるパルス列をノＪウンｌ−Ｌ、、単
位時間当りの入力量として通信インターフェイス８６を
通じて、データ制御部３へ伝送する。

５、メモリカーｌ５３６の各種データを表示パネル３０
に表示させる。

６、メモリカード３６の各種データを通信インターフ１
．イス８６を介してデータ制御部３へ伝送する。

７、メモリカー１・３６に通信インターフェイス８６を
介して伝送されたデータ制御部３のデータを書き込む。

以上のような機能を有する入力表示装置６９のＣＰ［８
０により、入力表示装置６９は前述のマスクユニット２
との各種データの伝送を行い、例えば、２つのサーボモ
ータ６８ａ　６８ａを駆動制御する。

また、本実施例の２軸用の数値制御ユニット１を、１軸
又は奇数軸用と１７で用いる場合、この数値制御ユニッ
トＩの１つを１軸用として用いて奇数軸に対応させるこ
とかできる。

なお、本実施例では２軸用位で拡張できる数値制御ユニ
ットｌについて説明したが、同じような構成で３軸用位
で拡張できるように構成することもできる。

［発明の効果］ 以」−のように、この発明によれば、例えば少なくとも
２軸用のデータ制御手段、モータ制御手段、モータ駆動
手段、入出力制御手段および拡張手段をユニット化する
ことにより、例えば複数の軸を駆動制御する数値制御ユ
ニットなどを装置内部へ効率よく実装でき、さらに拡張
した軸数の数値制御や多くの周辺機器からの複数の情報
にも対応することができ、かつ、組立作業効率の良い、
小型で安価な数値制御ユニソ］−が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の数値制御ユニッ１−１の一実施例ノ
マスクユニット２のシステムを示スフロック図、第２図
は第１図の数値制御ユニッｌ−１の外観を示す斜視図、
第３図は第２図のマスクユニット２にス１／−ブユニノ
１７３を接続ｌ、て拡張したところを示す斜視図、第４
図は第３図に示す拡張［。 た数値制御ユニット１のシステトを示ずブロック図、第
５図は入力回路５を示す電気回路図、第６図は出力回路
６を示す電気回路図、第７図はこの発明の入力表示装置
６９の一実施例の外観を示す正面図、第８図は第７図の
入力表示装置６９のシステムを示すブロック図である〇 図において、１は数値制御ユニッ［・１２はマスタユニ
ット、３はデータ制御部、４は駆動制御部、６５は入出
力インターフェイス、６７はサーボアンプ、６８はサー
ボモータ部、６９は入力表示装置、７］はマスタ／スレ
ーブ切換スイッチ、７２ハ拡張ハスインターフエイスで
ある。 なお、 各図中、 同一符号は同 又は相当部分 を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２つのモータの数値制御の動作を予め
   設定し、前記数値制御のための各種データを表示する入
   力表示手段、 前記入力表示手段に通信インターフェイスを介して接続
   され、前記入力表示手段の各種データを処理・管理する
   データ制御手段、 前記データ制御手段にバス及び切替手段を介して接続さ
   れ、前記少なくとも２つのモータを数値制御するモータ
   制御手段、 前記モータ制御手段に接続され、前記少なくとも２つの
   モータを駆動するモータ駆動手段、前記データ制御手段
   へ少なくとも２つのモータを駆動制御するための周辺機
   器の各種情報を入出力する入出力制御手段、 前記モータ制御手段にバスを介して接続され、前記デー
   タ制御手段の各種データにより別のモータを駆動制御す
   るように別のモータへ前記各種データを伝送する拡張手
   段、 を具備する数値制御ユニットであって、前記データ制御
   手段、前記モータ制御手段、前記モータ駆動手段、前記
   入出力制御手段、前記拡張手段が一体に構成された数値
   制御ユニット。
2. （２）請求項（１）記載の数値制御ユニットと同じ構成
   の少なくとも１つの他の数値制御ユニットに接続され、
   当該他の数値制御ユニットの中の切換手段により当該他
   の数値制御ユニットのデータ制御手段のみを切り離した
   状態にある当該他の数値制御ユニットであるスレーブユ
   ニットを、数値制御ユニットの拡張手段に接続して別の
   モータを数値制御する請求項（１）記載の数値制御ユニ
   ット。
3. （３）周辺機器の各種情報に対応させるように拡張する
   ためのオプションボードを接続するための拡張手段を具
   備する請求項（１）記載の数値制御ユニット。