JPH0519826A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＮＣ工作機械等に用いられる数値制御装置に
おいて、パワー素子や制御部品が実装されている複数の
回路基板を有機的に配設し、各回路基板に実装されてい
る電気部品及び回路の検査、メインテナンスが容易で、
かつ、操作性の優れた小型の数値制御装置を得ることを
目的とする。 【構成】 複数の回路基板5,6,10,20を所定間隔を有し
て略平行に配設し、各回路基板5,6,10,20を大電流と微
小電流の流れる少なくとも２種類の配線路が印刷された
プリントパターンを有するバックボード11に直角に装着
する構成とし、各回路基板5,6,10,20の操作部、表示
部、端子部を当該数値制御装置の筐体80正面側近傍に配
設した数値制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御により駆動制
御される装置、例えば、ＮＣ工作機械や搬送装置に用い
られる数値制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＮＣ工作機械において、加工軸等
の制御用として用いられている数値制御装置は、電装品
や電気回路が配設されている複数の基板により構成され
ていた。複数の基板としては、大電流の流れる各種のパ
ワー素子が配設されているパワーボード、加工軸を駆動
するサーボモータ等への駆動信号を増幅するためのサー
ボアンプが実装されているアンプボード、前記サーボモ
ータ等を駆動制御するための各種データの処理・管理を
行う回路等が実装されているメインボード、周辺機器
（例えば、リミットスイッチや近接スイッチ等）の信号
を入出力するためのコネクタ等が設けられているＩ／０
ボード等である。これら複数の基板（回路基板）は、所
定間隔を有して積層されており、それぞれの基板に形成
されている回路はフラットケーブル等の電線によりそれ
ぞれ接続されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
数値制御装置は複数の基板を各種フラットケーブル等に
より電気的にそれぞれを接続し、かつ積層された各基板
を所定の位置に確実に配設するために各基板には複数の
基板ささえが設けられていた。このため、複数のフラッ
トケーブル等の電線や基板ささえ等の取付金具を配置す
るための配設空間が必要となり、装置が大型になるとい
う問題があった。また、基板に実装されている大電流の
流れるパワー素子は効率高く冷却されなければならない
ために、積層されている各基板間にはある程度の冷却空
間が必要であり、この点においても装置は大型となって
いた。また、各基板が積層されてフラットケーブル等や
基板ささえ等により接続されているために、各基板に設
けられている実装品や回路の検査やメインテナンスが困
難であるという問題があった。

【０００４】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、フラットケーブル等や基板ささ
え等を用いず、各基板を有機的に、かつ、効率高く配置
し、各基板に実装されている電気部品や回路の検査、メ
インテナンスを容易に実施できる小型で操作性の優れた
数値制御装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る数値制御
装置は、実質的に直方体状に形成され、その一面を実質
的に矩形状に形成された正面とする筐体と、前記筐体内
部において前記正面に対して実質的に直交するよう配設
され、電源入出力端子と制御信号出力端子等を有するコ
ネクタ部及び電源回路の開閉操作等を行う操作部を配設
した基板を有するコネクタボード部と、前記コネクタボ
ード部の基板と実質的に平行に配設され、制御対象装置
を数値制御するための制御信号を増幅する回路を配設し
た基板を有するアンプボード部と、前記アンプボード部
の基板と実質的に平行に配設され、作動電源を形成する
回路を配設した基板を有する電源ユニット部と、前記電
源ユニット部の基板と実質的に平行に配設され、操作盤
及び外部装置より送られてきた各種データの処理、管理
を行う回路を配設した基板を有するメインユニット部
と、前記コネクタボード部、前記アンプボード部、前記
電源ユニット部及び前記メインユニット部の各基板を実
質的に平行に固定し、各基板の電装品及び回路を電気的
に接続するバックボード部とを具備する。

【０００６】

【作用】この発明における数値制御装置は、電源及び制
御信号等の入出力端子及び回路の開閉を行う回路遮断器
を有するコネクタボード部と、各種作動電源を形成する
電源ユニット部と、制御対象であるサーボモータ等を駆
動するための制御信号を増幅する回路を有するアンプボ
ード部と、各種データの処理・管理を行う回路を有する
メインボード部の各基板（回路基板）は、各種の配線路
を印刷したプリントパターンを有するバックボードに実
質的に直角に公知の取付手段により機械的に固定されて
おり、各基板に設けられている電気部品や回路は前記バ
ックボードの各種配線路により電気的に接続されてい
る。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の数値制御装置の一実施例を
図を参照して説明する。図１はこの発明の一実施例であ
る数値制御装置の筐体内部に配設された構成部品の配置
を示す斜視図、図２はこの実施例の数値制御装置90を２
台のサーボモータ50,51に用いる場合の構成図、図３は
図２に示す実施例の数値制御装置90の外観を示す正面
図、図４は図３の数値制御装置の筐体80の分解斜視図で
ある。図２に示すこの実施例の数値制御装置90は、２軸
を駆動する２台のサーボモータ51,52を制御することの
できる数値制御装置90であり、この数値制御装置90の外
部に設けられて、伝送ケーブルを介して接続されている
操作盤70等からの指令を受けて２台のサーボモータ50,5
1を数値制御するよう構成されている。なお、本実施例
では、制御対象装置としてサーボモータ50,51について
説明するが、この発明は制御対象装置をサーボモータ5
0,51に限定するものではなく、汎用モータやスピンドル
モータであっても同様に実施することができる。図３の
数値制御装置90の正面図に示されているように、この数
値制御装置90の筐体80の正面側を形成するフロントカバ
ー１には、複数の開口部が形成されている。例えば第１
の開口部1aは複数の接続端子22を表出させるために設け
られており、第２の開口部1bは回路遮断器21a,21bを操
作できるよう設けられている。また、第３の開口部1cに
は外部へ当該数値制御装置の各種状態を表示するＬＥＤ
が表出されている。さらに、外部装置と電気的に接続す
るコネクタのための開口部1fや、回路等を検査するチェ
ックピン24のための開口部1dや、メモリをバックアップ
するバッテリを交換するための開口部1e等が設けられて
いる。また、図３の数値制御装置90の筐体80下側より導
出しているケーブルは、当該数値制御装置を外部装置で
ある後述するスレーブユニットに電気的に接続するもの
であり、拡張バスを示している。

【０００８】図４は図３の数値制御装置90の筐体80の分
解図であり、この筐体80は正面側となるフロントカバー
１、背面側となるバックパネル２、アンダーカバー３と
トップカバー４により構成されている。アンダーカバー
３とトップカバー４には複数の通気孔が設けられてい
る。トップカバー４のファンカバー4a内には冷却ファン
が設けられており、この冷却ファンにより筐体80内部に
配設された電気部品を空冷している。

【０００９】図４に示した筐体内部に配設される電気部
品や回路を有する各基板について説明する。図１は、筐
体80内部に配設された各基板の配置を示す斜視図であ
る。図１に示すように、コネクタボード５、アンプボー
ド６、電源ユニット10及びメインユニット20の各基板
は、所定間隔を有して平行に配設され、前記バックパネ
ル２に固定されたバックボード11の基板にそれぞれ電気
的に、及びねじ止めする取付金具により機械的に接続さ
れている。

【００１０】コネクタボード５には、電源回路のオンオ
フスイッチである回路遮断器21a,21b、電源回路への駆
動電源を供給するための端子や２台のサーボモータ50,5
1を駆動する駆動信号を出力する端子等を有する端子台2
2が設けられている。

【００１１】アンプボード６にはサーボモータ50,51を
駆動するための駆動信号の増幅等を行なうサーボアンプ
の回路等が設けられており、このサーボアンプ回路の状
態をアンプボード６の正面側端部近傍に配設した複数の
ＬＥＤ23により表示するよう構成されている。また、こ
のサーボアンプの回路等の状態を検出するためのチェッ
クピン24もアンプボード６の正面側端部近傍に配設され
ている。

【００１２】電源ユニット10はこの数値制御装置90にお
ける各種必要電源（本実施例ではＤＣ5V,ＤＣ24Vであ
る。）を形成するユニットであり、また、メモリーの内
容を保存するためのバックアップ電源としてのバッテリ
が装着されるようバッテリケース28が設けられている。
電源ユニット10の正面側端部近傍には、電源の入出力状
態を表示するＬＥＤ26や電源電圧を確認するチェックピ
ン27が配設されている。

【００１３】メインユニット20は、バックボード11に接
続されるメインボード８と、このメインボード８に接続
されるＩ／０ボード９を具備するものであり、場合によ
っては、このメインボード８にオプションボード12が接
続され得るよう構成されている。メインボード８には、
前記サーボモータ50,51を数値制御するための各種デー
タの処理・管理を行う演算回路や、サーボモータ50,51
を駆動する駆動制御回路等が設けられている。また、メ
インボード８には、サーボモータ50,51からのフィード
バック信号を入力するためのコネクタ及び前記操作盤70
の信号を入出力するコネクタ等が設けられている。Ｉ／
０ボード９は、この数値制御装置90の周辺機器からの信
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や回路等が設け
られている。

【００１４】図５から図９は、バックボード11、コネク
タボード５、アンプボード６、電源ユニット10及びメイ
ンユニット20のそれぞれの正面図を示している。図５に
示すバックボード11には、コネクタボード５を電気的に
接続するための第１のコネクタ14と第２のコネクタ15、
アンプボード６を電気的に接続するための第３のコネク
タ16と第４のコネクタ17、電源ユニット10を電気的に接
続するための第５のコネクタ18、メインユニット20を電
気的に接続するための第６のコネクタ19が配設されてい
る。また、このバックボード11の背面側には大電流の流
れるパワー素子（図５において破線で示す）であるパワ
ートランジスタモジュール、パワートランジスタ、ダイ
オードモジュール等がネジにより電気的に取付けられて
おり、筐体80のバックパネル２の背面から突出するよう
に設けられている冷却フィン52（図１参照）により空冷
される構成となっている。すなわち、この実施例の数値
制御装置90において大電流が流れて発熱し、冷却を必要
とする電気部品は、このバックボード11の背面に集中し
て配設されており、筐体80の背面から突設する冷却フィ
ン52に機械的に接続されて効率高く冷却されている。ま
た、サーボモータ50,51の運転停止時に使用する回生抵
抗54は、前記冷却フィン52と並設されて、筐体80の配面
から突設されている。これらの高熱を発する電気部品
は、バックボード11の背面側に設けられており、筐体80
内部に配設されている電気部品から実質的に隔絶された
状態となってる。

【００１５】図６は、コネクタボード５の正面図であ
り、その上部に２つの回路遮断器21aと21bが正面側近傍
に配設されており、その下部に電源入出力端子、非常停
止信号入力端子、２つのサーボモータ50,51への出力端
子等を有する端子台22が設けられている。

【００１６】図７は、アンプボード６の正面図であり、
その上部には過電流や過電圧等の回路状態を表示する複
数のＬＥＤ23が配設されており、その下部には回路の状
態を確認するチェックピン24と回路におけるサーマルス
イッチの切換え等を行なうための端子25等が設けられて
いる。

【００１７】図８は、電源ユニット10の正面図であり、
その上部にＡＣ電源の入力及びＤＣ電源の出力状態等を
示すＬＥＤ26が設けられており、その下部にその電源電
圧を確認するチェックピン27及びメモリバックアップ用
のバッテリが収納されるバッテリケース28が配設されて
いる。このバッテリケース28はバッテリが正面側から交
換できるよう構成されている。なお、本実施例では、Ｄ
Ｃ24Vの電源を形成する第１の直流電源ユニット33とＤ
Ｃ5Vの電源を形成する第２の直流電源ユニット34が、こ
の電源ユニット10に設けられている。

【００１８】図９はメインボード８とＩ／０ボード９を
有するメインユニット20の正面図であり、メインボード
８の上部にはメインボード８における演算回路等におけ
る異常等を表示する複数のＬＥＤ29、その下部に外部装
置と接続するための各種コネクタ群が配設されている。
例えばコネクタ30には２台のサーボモータ50,51等から
の位置信号等が入力され、コネクタ31は操作盤70からの
伝送ケーブルが接続される。端子32は、この数値制御装
置90をマスタユニットとするかスレーブユニットとする
かの切換スイッチ用端子である。この端子32に接続され
た切換スイッチを切換えることにより、複数の数値制御
装置90の１台をマスタユニットとし、他をスレーブユニ
ットとして前記マスタユニットの数値制御装置90に接続
することにより、制御対象できるサーボモータ等の数量
を増やすことが可能となる。また、このメインボード８
には所定の間隔を有してメインボード８と平行にＩ／０
ボード９が取付けられており、このＩ／０ボード９には
コネクタ33が設けられている。前記メインボード８のＬ
ＥＤ29や各種コネクタ群及びＩ／０ボード９のコネクタ
33は全てメインユニット20の正面側端部近傍に配設され
て、この数値制御装置90のフロントカバー１の開口部か
ら表出されるよう構成されている。

【００１９】以上のように、この数値制御装置90の筐体
80内部に配設されているコネクタボード５、アンプボー
ド６、電源ユニット10、メインユニット20のＬＥＤや端
子台やチェックピン等は全て筐体80の正面側に配設され
て、フロントカバー１の開口部より表出するよう構成さ
れているため、操作性の優れた数値制御装置90となって
いる。このように、大電流の流れる強電回路を有する基
板と制御信号等の微小電流の流れる制御回路を有する基
板とをバックボード11で機械的に支持し、かつ対応する
回路に電気的に接続するために、バックボード11の基板
には大電流用配線路としてのプリントパターンや微小電
流用配線路としてのプリントパターン等の複数の種類の
配線路が印刷されている。大電流用配線路としてのプリ
ントパターンは、例えば、70μmの厚みを有する幅の広
いものを用いており、微小電流用配線路としてのプリン
トパターンは35μmの厚みを有する幅の狭いものを使用
している。本実施例においてバックボード11に用いた複
数の種類の配線路を印刷したプリントパターンの一部を
図10示す。

【００２０】図11は本実施例の数値制御装置90における
主要な構成をブロック図で示したものである。操作盤70
と伝送ケーブルを介して接続されているメインユニット
20には、ＣＰＵ40、ＲＯＭ41、ＲＡＭ42、操作盤インタ
フェース43、スレーブユニットを接続する場合に使用す
る拡張バスインタフェース44、サーボモータ50,51の制
御信号及び検出信号を処理する駆動制御部45及びＩ／０
ボード９に設けられているＩ／０インタフェース46が設
けられている。メインユニット20に設けられている前記
構成要素は、バスによりそれぞれ接続されて、伝送信号
が入出力されるよう構成されている。駆動制御部45から
出力された制御信号は、アンプボード６のサーボアンプ
47やバックボード11のパワー素子等において増幅され、
コネクタボード５のコネクタ部48を介して２台のサーボ
モータ51,52へそれぞれ伝送される。また、各サーボモ
ータ51,52に設けられた検出器からの検出信号は前記コ
ネクタ部48を介して前記駆動制御部45へフィードバック
される構成となっている。

【００２１】コネクタボード５のコネクタ部48には駆動
電源（本実施例の数値制御装置においてはＡＣ200/220
V)が接続されており、この駆動電源は電源ユニット10の
電源部49やアンプボード６、パワー素子へ入力されてい
る。電源部49へ入力された駆動電源は、電源部49におい
て各種必要電源に変換され、各基板に実装されている電
気部品や回路へ前述のバックボード11に印刷された各種
のプリントパターンを介して入力される。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明の数値制御装置
によれば、コネクタボード、アンプボード、電源ユニッ
ト及びメインユニットの各基板が所定間隔を有して平行
に配設されており、且つこれらが、パワー素子等をその
背面に実装したバックボードに電気的及び機械的に、そ
して実質的に直角に接続されているので、従来の装置に
おいて必要であった各基板を電気的に接続するフラット
ケーブル等や機械的に接続する基板ささえ等のための大
きな配設空間が不要となり、かつ、各基板の脱着が容易
となるため、各基板に実装されている電気部品や回路の
検査、メインテナンスを容易に実施できる操作性の優れ
た小型の数値制御装置を得ることができる。

【００２３】また、この発明の数値制御装置によれば、
高熱を発生するパワー素子等をバックボードの背面に配
置して、筐体の背面より突設する冷却フィンに接触する
ように構成することにより、冷却効率の高い数値制御装
置を得ることができ、かつ、高熱を発生するパワー素子
等は各基板に実装されている電気部品から隔離されてい
るため、前記電気部品はパワー素子等の熱による影響を
受けることの少ない数値制御装置を得ることができる。

【００２４】さらに、この発明の数値制御装置によれ
ば、コネクタボード、アンプボード、電源ユニット及び
メインユニットの各基板のＬＥＤ等の表示部や接続端子
等の操作部が筐体正面に表出するように構成されている
ために操作性の優れた数値制御装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である数値制御装置の筐体
内部に配設された構成部品の配置を示す斜視図

【図２】図１の数値制御装置を２台のサーボモータに用
いる場合の構成図

【図３】図２の数値制御装置の外観を示す正面図

【図４】図３の数値制御装置の筐体の分解斜視図

【図５】図１に示すバックボードの正面図

【図６】図１に示すコネクタボードの正面図

【図７】図１に示すアンプボードの正面図

【図８】図１に示す電源ユニットの正面図

【図９】図１に示すメインユニットの正面図

【図１０】図５のバックボードのプリントパターンを示
す図

【図１１】この発明の数値制御装置の構成を示すブロッ
ク図

【符号の説明】

５ コネクタボード ６ アンプボード 10 電源ユニット 11 バックボード 20 メインユニット 52 冷却フィン 80 筐体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に直方体状に形成され、その一面
   を実質的に矩形状に形成された正面とする筐体、 前記筐体内部において前記正面に対して実質的に直交す
   るよう配設され、電源入出力端子と制御信号出力端子等
   を有するコネクタ部及び電源回路の開閉操作等を行う操
   作部を配設した基板を有するコネクタボード部、 前記コネクタボード部の基板と実質的に平行に配設さ
   れ、制御対象装置を数値制御するための制御信号を増幅
   する回路を配設した基板を有するアンプボード部、 前記アンプボード部の基板と実質的に平行に配設され、
   作動電源を形成する回路を配設した基板を有する電源ユ
   ニット部、 前記電源ユニット部の基板と実質的に平行に配設され、
   前記制御対象装置を数値制御するための各種データの処
   理、管理を行う回路を配設した基板を有するメインユニ
   ット部、 前記コネクタボード部、前記アンプボード部、前記電源
   ユニット部及び前記メインユニット部の各基板に対して
   実質的に直角に配設されて前記各基板を固定し、各基板
   の電装品及び回路を電気的に接続するバックボード部、 を具備することを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】 コネクタボード部、アンプボード部、電
   源ユニット部及びメインユニット部の各基板において、
   接続端子、回路検査端子、回路遮断器、作動表示部等の
   操作表示機能が筐体の正面側近傍に設けられている請求
   項１記載の数値制御装置。
3. 【請求項３】 バックボード部に少なくとも２種類の配
   線路のプリントパターンが印刷されている基板を有する
   請求項１記載の数値制御装置。
4. 【請求項４】 筐体の正面と実質的に平行に配設された
   バックボード部の基板の一方の面にコネクタボード部、
   アンプボード部、電源ユニット部及びメインユニット部
   の各基板が配設され、他方の面に大電流の流れるパワー
   素子が配設されており、前記パワー素子を冷却する冷却
   手段を前記筐体の背面から突設するよう構成した請求項
   ２記載の数値制御装置。