JPH0969004A

JPH0969004A - 数値制御装置

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Publication number: JPH0969004A
Application number: JP8031183A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kurakake; 三津雄鞍掛; Masuo Ogura; 万寿夫小倉
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 1997-03-11
Also published as: TW385379B; DE69626091D1; WO1997000469A1; EP0777167A4; EP0777167B1; EP0777167A1; DE69626091T2; US5940292A

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置と一体化し、小型化、薄型化し
た数値制御装置を提供する。【解決手段】ＣＮＣ制御部プリント板１０に交換可能
に接続されＣＮＣ制御機能を行なうＣＰＵカード１１、
サーボカード１２、表示制御カード１３を実装し、液晶
表示装置２１の背面に固定する。さらにプリント板１０
にはＰＭＣ１４、スピンドルインターフェース回路１
５、メモリ手段１６を実装し、これら要素をバス接続し
小型、薄型のＣＮＣ制御部を構成する。機械各軸のサー
ボモータ４１、４２・・とＣＮＣ制御部は１本の光ファ
イバケーブルで構成したシリアルサーボバス３０で接続
する。さらに、拡張バスとしてマルチタスクバスを用い
オプション機能を付加できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は数値制御装置に関
し、特に小型化したコンピュータ内臓数値制御装置（以
下ＣＮＣ装置という）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＮＣ装置を備える工作機械における表
示／操作ユニットは、オペレータが監視及び操作する必
要から機械の全面に配置されている機械操作盤に実装さ
れている。しかし、ＣＮＣ制御部やサーボアンプは配設
場所を特別な場所に限定する必要がないことやＣＮＣ制
御部の外形及びサーボアンプの外形が大きいこと等から
機械強電盤に実装され、ＣＮＣの表示／操作ユニットと
ＣＮＣ制御部の間はケーブルで結合されている。ＣＮＣ
の表示／操作ユニットの表示装置としては、ＣＲＴ表示
装置や液晶表示装置（以下ＬＣＤという）が用いられて
いる。ＣＲＴ表示装置は奥行きがあり、占有空間が大き
くなるという欠点があるが、ＬＣＤは奥行きが小さく小
型に形成できる。

【０００３】しかし、ＣＲＴ表示装置の場合には、ＣＮ
Ｃ制御部とＣＲＴ表示装置間を直接長いケーブルで接続
しても問題がないが、ＬＣＤの場合には、長いケーブル
で直接接続できず、液晶制御信号に対する同期回路を必
要とし、その分コストを向上させるという問題がある。

【０００４】ＣＮＣ制御部からＣＲＴ装置を制御するた
めの信号は、水平同期信号、垂直同期信号、赤、緑、青
の色信号等でよく、かつ、色信号はアナログ信号であ
り、色の明るさはそれぞれの色データのレベル（電圧レ
ベル）で決まることから、このレベルの変動が伝送中わ
ずかに変化しても明るさが大きく変わることはない。ま
た、色信号に時間的ずれが生じても、その時間的ずれが
大きくなければ、色の変化はなく人間の目で差異を認識
することはなく、色信号のレベルの変化や時間的ずれに
対する許容度は大きい。そのため、ＣＮＣ制御部とＣＲ
Ｔ装置間をケーブルで接続し色信号等の画像制御信号を
送信しても、そのケーブルの長さが機械の大きさの範囲
内程度（通常このケーブルの長さは約１０ｍ程度）であ
れば、このケーブルによる伝送過程において生じる色信
号のレベルの変化や時間的ずれ程度では人間が認識でき
るほどの明るさの変化や色の変化は生じない。そのた
め、ＣＮＣ制御部とＣＲＴ装置間を直接ケーブルで接続
するだけで足りる。

【０００５】一方、ＬＣＤにおいては、標準的なＬＣＤ
において５１２色〜２６万色の表示が可能であり、この
色信号はデジタル信号であることから３×３本（５１２
色）〜６×３本（２６万色）の信号線が必要で、さらに
水平、垂直同期信号等の液晶制御信号線を必要とする。
色信号がデジタル信号であることから、色信号の上位ビ
ットにミスが生じると（「１」であるべき信号が「０」
であったり、「０」であるべき信号が「１」である
と）、明るさは５０％変動しすることになる。

【０００６】また、ＬＣＤにおいては、ドット表示であ
り、現在６４０×４８０〜８００×６００ドットの表示
が可能で、チラツキのない画面を表示するには１秒間に
６０〜８０回の周期で１画面を表示する必要がある。そ
のため、２５ＭＨｚ（＝（６４０＋α）×（４８０＋
α）×６０）〜４０ＭＨｚ（＝（８００＋α）×（６０
０＋α）×８０）程度のクロックで伝送する必要があ
る。しかも、１ライン単位で表示を行なうことから、色
データを正しく取り込むためには色データに同期した２
５ＭＨｚ〜４０ＭＨｚのサンプリングクロックが必要と
なる。しかし、伝送用駆動・受信回路及びケーブルの特
性から、信号の遅れ時間にバラツキが発生し、２５ＭＨ
ｚ以上のクロックや時間のずれなしに長い（１０ｍ程
度）距離伝送することは非常に困難である。クロックと
色データの信号の間で遅れ時間に差があると色データを
サンプリングすることができなくなったり、色データの
信号に遅れ時間のバラツキがあると同一のドットとして
送られた色データが別のデータとしてサンプリングされ
てしまい、別のドットに表示され異なった色の表示とな
る。そのため、ＣＮＣ制御部とＬＣＤ間は長いケーブル
で接続することができず、従来は、ＬＣＤ側に前記色信
号等の液晶制御信号に対する同期回路を設ける必要があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＣＮＣ装置を備える工
作機械のコストを低減するには、工作機械本体のコスト
低減を図ることはもちろん、ＣＮＣ工作機械のコストの
内で大きな割合を占めるＣＮＣ装置及びその他機械電装
品のコスト低減を図ることが重要である。コスト低減を
図る方法として、量産することによるコスト低減が想定
できるが、工作機械は２０年、３０年と使用されるもの
であることから、消費財のように需要が多いものではな
く量産効果によるコスト低減を図ることには限界があ
る。しかし、工作機械に使用されるＣＮＣ装置は、各種
工作機械に使用されるものであり工作機械に対しては汎
用性があるから、ある程度の量産効果が得られ、ＣＮＣ
装置のコスト低減は工作機械のコスト低減に大きく寄与
する。

【０００８】コスト低減の方法として、各種用途に使用
され汎用性があり、量産効果で低コストで提供できるパ
ーソナルコンピュータ（以下パソコンという）でＣＮＣ
装置を構成することが提案されている。しかし、ＣＮＣ
装置とパソコンでは、使用環境、要求される機能が異な
り、工作機械で要求される使用を得ることは難しい。

【０００９】ＣＮＣ装置が使用される工場現場の環境
は、パソコンが使用される事務所等の環境と比較し、格
段に厳しい使用環境で使用されるものである。ＣＮＣ装
置は、温度は０〜４５度、湿度については最大９５％、
振動については最大０．５Ｇ、ＩＥＣ（International
Electrotechnical Commission)規格に準拠した電源の瞬
断に対する対策、粉塵、金属粉、水、切削油などの影響
を受けにくくするための対策などが要求されることに対
して、パソコンは、温度は０〜３５度であり、湿度、振
動、電源の瞬断に対する対策、粉塵、金属粉、水、切削
油などに対する密閉性についても対処されておらず、使
用環境に対するための構造がＣＮＣ装置とは大きく異な
り、ＣＮＣ装置はパソコンと比較し厳しい使用環境に絶
え得る構造が要求される。

【００１０】例えば、ＣＮＣ装置においては、フロッピ
ーディスクは温度、湿度、振動等の点で、工場等の使用
環境に適せず問題があるので使用ができなく、またハー
ドティスクも温度、振動の点でＣＮＣ装置の動作条件を
満足しないので、基本的には使用されず、オプション機
能に使用されるのみである。これら磁気を利用した記憶
媒体の代わりにＣＮＣ装置では、ソフトウエアを格納す
るためのフラッシュメモリ（電気的に書き換え可能な不
揮発性半導体メモリ）、ＮＣ加工プログラム、各種パラ
メータなどを記憶しておくためのバッテリでバックアッ
プされたＳＲＡＭ（書き換え可能な揮発性半導体メモ
リ）などで構成し、工場等の厳しい動作条件が要求され
る使用環境に絶え得る構造とされている。

【００１１】また、ＣＮＣ装置は工作機械の各軸のサー
ボモータをリアルタイムに制御する必要があり、そのた
めに高速演算処理能力が要求されるが、パソコンはWind
ow等の市販のＯ／Ｓを使用するものでリアルタイム性に
欠け十分な能力を発揮できない。さらに、現在のＣＮＣ
装置には、リアルタイムで高速演算処理を行なうため
に、ＮＣへの動作指令を解釈して各サーボモータに対す
る移動指令をサーボ制御部に与える機能及びキーボード
と表示装置を通じて機械オペレータのコミュニケーショ
ンを行なうための機能を実行するＣＮＣメインプロセッ
サ、機械との間でＯＮ／ＯＦＦ信号の送受信を行なって
機械のシーケンス制御を実行するためのＰＭＣ（プログ
ラマブルマシンコントローラ）専用のプロセッサ、サー
ボ制御を高速演算処理するために通信の信号処理に開発
されたＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）等の複
数のプロセッサを備え、高速演算処理を可能にして工作
機械を制御するものである。しかし、パソコンでは１つ
のプロセッサしか備えておらず、高速でリアルタイムで
工作機械を制御することが要求される制御装置に適用す
ることは難しい。

【００１２】さらに、ＣＮＣ装置は、単機能の機種から
高機能の機種、標準的な性能のものから高精度の機種の
工作機械に適用できるようにして汎用性を与えるために
各種オプション機能を付加可能にする必要がある。例え
ば、機械加工のワークのハンドリングを行なうためのロ
ード制御機能、金型加工データなどの連続する微小ブロ
ックのＮＣデータを複数ブロック先読みして加減速制御
を行ない高精度を維持したまま高速加工を実現するため
の演算処理を行なうＲＩＳＣ（Reduced Instruction Se
t Computer) 機能、イーサネット，ＲＳ−４２２，ＲＳ
−２３２Ｃなどを通じて外部のコンピュータとのデータ
転送を行なうための通信機能、機械メーカが各機械に対
して独自に開発したソフトウエアをＣＮＣ装置のプロセ
ッサとは独立して走らせるためのカスタマイズ機能等を
付加可能にする必要がある。そのため、ＣＮＣ装置にこ
れら機能を実行する装置、回路等を接続可能に構成して
おかねばならない。

【００１３】しかし、パソコンでは、このような高速演
算処理能力が要求される工作機械における様々の種類の
オプションが付加できる構造とはなっていない。パソコ
ンでは、オプション拡張用のバスとしてＩＳＡバスが仕
様として採用され、該ＩＳＡバスは、バス幅が１６ビッ
ト、バスを通じてアクセスできる全アドレス空間が１６
ＭＢ、バスに接続された各ディバイスがバスのマスタに
なれないものであり、高速演算処理能力が要求される工
作機械における様々の種類のオプションを付加できる構
造とはなっていない。

【００１４】以上のことから、パソコンを用いて現在Ｃ
ＮＣ装置に要求されている機能、構成を得ることは難し
く、現在のＣＮＣ装置を用いて工作機械のコスト低減を
図ることが望まれる。工作機械のコスト低減を図る方法
として、機械を小型化する方法が考えられ、この工作機
械を小型化するには、機械操作盤を小型化し、ＣＮＣ装
置をも小型化する必要がある。特に、機械操作盤を小型
化しさらに薄型化すれば、機械操作盤の設置可能な位置
が増大し、操作性がよくかつ占有空間が小さいことから
工作機械を小型化する上で貢献できる。

【００１５】そこで、本発明は、機械操作盤に配置する
ＣＮＣの表示／操作ユニットを小型化し、かつ、ＣＮＣ
制御部も薄型化することによってＣＮＣ装置を小型化し
てコストの低減を図ったＣＮＣ装置を提供することを目
的とする。さらに、本発明の他の目的は容易に機能を変
更できる数値制御装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、数値制御装置
において、液晶表示装置を有し該液晶表示装置の背面に
該平面と平行にプリント板を取り付け、該プリント板に
数値制御処理を実行する数値処理回路と、数値制御回路
で求められた各軸のサーボモーターの移動指令に基づい
てサーボ処理を実行するサーボ処理回路と、表示制御の
信号を生成する回路とを実装して該プリント板でＣＮＣ
制御部を構成し、該プリント板と液晶表示装置間の電気
的接続をケーブルのみで接続することによって表示のた
めの同期回路を必要としないものとした。特に、前記数
値処理回路は、加工プログラムに基づいて各軸への移動
指令を計算し、機械とのＯＮ／ＯＦＦ信号の送信受信を
行なうと共にキーボードと液晶表示装置を通じてオペレ
ータとのコミニュケーションを制御する回路を備える。

【００１７】また、前記プリント板を液晶表示装置の表
示側面積以下の面積で構成することによって、小型で薄
型の数値制御装置を構成する。なお、前記液晶表示装置
の代わりにプラズマディスプレイ若しくはエレクトロル
ミネッセンスを用いてもよい。さらに、前記数値処理回
路、サーボ処理回路、表示制御の信号を生成する回路の
少なくとも１つの回路を前記プリント板よりも小さなプ
リント板に実装しモジュール化して、該モジュールを交
換可能にして、数値制御装置の機能の変更、版数の変
更、サーボモータの数の変更、表示装置の変更を容易に
する。また、モジュール化した表示制御の信号を生成す
る回路の代わりにパーソナルコンピュータ機能を備えた
ボードを装着してパーソナルコンピュータ機能を実行で
きるようにもする。

【００１８】また、前記表示制御の信号を生成する回路
の代わりに、パーソナルコンピュータ機能を実行する回
路を実装し液晶表示装置を省略し、かつパーソナルコン
ピュータ機能をも実現したＣＮＣ制御部を構成する。前
記ＣＮＣ制御部を構成するプリント板にＣＮＣオプショ
ン拡張用のマルチタスクバス及び該プリント板の上方に
オプション機能の回路を実装したオプションプリント板
用の拡張スロットを設け、該拡張スロットと前記マルチ
タスクバスを接続しオプションプリント板とバス接続す
ることによって各種オプション機能を実現できるように
する。

【００１９】また、前記プリント板に設けられたＣＮＣ
制御部とサーボアンプとの接続は光ファイバーケーブル
で構成されたシリアルサーボバスによりでデージーチェ
ーン形式で複数のサーボアンプと接続することによって
ケーブルの数を少なくする。

【００２０】さらに、前記ＣＮＣ制御部を構成するプリ
ント板に、制御対象の機械のシーケンス制御を行なう回
路、工作機械のスピンドルモータに対する回転指令をス
ピンドルアンプに対して送出する回路、電源回路、加工
プログラムを記憶するメモリ回路、外部機器とのデータ
転送を行なう回路を実装することによって１枚のプリン
ト板でＣＮＣ制御部の機能を実現できるようにする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の数値制御装置のＣ
ＮＣ制御部及び表示部の一実施形態の構成を示す機能ブ
ロック図である。本発明の数値制御装置はＣＮＣ制御部
を１枚のプリント板１０で構成し、該ＣＮＣ制御部プリ
ント板１０には、ハードウエアをより小さなプリント板
に実装することによってモジュール化したＣＰＵカード
１１、サーボカード１２、表示制御カード１３が該ＣＮ
Ｃ制御部プリント板１０に交換可能に実装されている。
さらに、機械とのシーケンス制御を行なうＰＭＣ（プロ
グラマブル・マシン・コントローラ）１４の回路、スピ
ンドルアンプとのスピンドルインターフェース回路１
５、ＣＮＣのソフトウエアを格納するためのフラッシュ
メモリ（電気的に書き換え可能な不揮発性半導体メモ
リ）及びＮＣ加工プログラムや各種パラメータなどを記
憶しておくためのバッテリでバックアップされたＳＲＡ
Ｍ（書き換え可能な揮発性半導体メモリ）で構成された
メモリ回路１６、拡張制御バス３１を制御するための拡
張制御バス制御回路１７が設けられ、これらＣＰＵカー
ド１１、サーボカード１２、表示制御カード１３、ＰＭ
Ｃ回路１４、スピンドルインターフェース回路１５、メ
モリ回路１６及びバス制御回路１７はバス１９によって
それぞれ接続されている。さらに、前記の各要素にＤＣ
電源を供給する電源１８を有する。

【００２２】本発明においては、高集積ＬＳＩを開発す
ると共に高密度表面実装部品を採用することによってＣ
ＮＣ制御部の各要素を小型化し、ＣＮＣ制御部を１枚の
プリント板１０で構成し、かつこのＣＮＣ制御部プリン
ト板１０の面積を液晶表示装置の表面積とほぼ同等の大
きさにし、このＣＮＣ制御部プリント板１０を液晶表示
装置の裏に実装することによってＣＮＣ制御部（液晶制
御回路）と液晶表示装置との間を結ぶケーブルを短く
（２０〜３０ｃｍ）することにより、液晶のための同期
回路を不要とし、さらに、表示装置をも含めて小型で薄
型のＣＮＣ制御部を構成している。

【００２３】ＣＰＵカード１１は、数値制御処理を実行
する回路を実装するもので、加工プログラム等から指令
される動作指令を解釈して各軸のサーボモータに対する
移動指令を計算する機能、動作指令を解釈して機械との
間でＯＮ／ＯＦＦ信号の送受信を行なう機能及びキーボ
ードと液晶等の表示部を通じて機械オペレータとコミュ
ニケーションを行なう機能等を実行するプロセッサ１１
ａ、さらに、ＣＮＣの制御プログラムを格納するＤＲＡ
Ｍ１１ｂ、その他の周辺回路１１ｃで構成されている。
周辺回路１１ｃにはケーブル３４により機械操作盤２０
のキーボート２４と接続されたＭＤＩインタフェース、
フロッピーディスク等の外部記憶媒体からのＮＣ加工プ
ログラム等の入力を行なうためのインタフェース、手動
パルス発生器のインタフェース等が含まれる。このＣＰ
Ｕカード１１は、図１では図示されていないコネクタに
よって、ＣＮＣ制御部プリント板１０に交換可能に結合
されており、ＣＰＵカード１１を交換することにより、
数値制御装置の機能をより高級な機能を有するものに交
換したり、あるいは同一レベル機能で版数アップしたも
のに交換することもできる。

【００２４】サーボカード１２はＣＰＵカード１１から
指令される各軸の移動指令と、各サーボモータに内蔵さ
れた位置・速度検出器（以下パルスコーダという）から
ケーブル３０を介してフィードバックされる位置、速度
及び電流のフィードバック信号によって各軸のサーボモ
ータの位置のフィードバック制御、速度のフィードバッ
ク制御及び電流制御を行ないサーボアンプへの指令を生
成するディジタルシグナルプロセッサ（ＤＰＣ）１２
ａ、後述するシリアルサーボバス３０を制御するシリア
ル転送制御回路１２ｂ、ＳＲＡＭ１２ｃ等で構成されて
いる。なお、サーボカード１２は、ＣＮＣ制御部プリン
ト板１０に交換可能に結合されており、サーボモータの
数等が変化したときに、サーボカード１２を交換するこ
とにより対応することができる。

【００２５】表示制御カード１３は、プロセッサやメモ
リで構成された液晶制御回路１３ａを実装し、該表示制
御カード１３はプリント板１０に設けられたコネクタを
介してケーブルで機械操作盤２０の液晶表示装置２１に
接続され、該液晶表示装置２１は加工プログラム、加工
形状、工具形状、工具軌跡等を表示する。また、加工プ
ログラムの作成、編集にも使用される。表示制御カード
１３と液晶表示装置２１とのインタフェースはＴＴＬレ
ベルで、ドットクロック、水平同期信号、垂直同期信
号、赤、緑、青の各色信号、バックライト・オンオフ信
号等の各信号と、電源供給線からなる。液晶表示装置２
１としては、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶表示
装置、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）液晶表示装置
が使用できる。また、カラーあるいはモノクロのいずれ
も使用できる。なお、この表示制御カード１３も、ＣＮ
Ｃ制御部プリント板１０に交換可能に結合されており、
後述するように、この表示制御カード１３に代えて市販
のパソコンボードを実装しパーソナルコンピュータを組
み込むようにしてもよい。

【００２６】ＰＭＣ１４にはシーケンスプログラムを格
納するために使用するフラッシュメモリが含まれ、機械
の各種センサ及びアクチュエータとの間で信号を送受信
するためのケーブル３２が接続されている。拡張バス制
御回路１７には、オプション拡張用バス３１が接続され
ており、該拡張用バス３１は、高速演算処理及び各種様
々なオプションを接続できるように専用のマルチタスク
バスを用いている。この拡張用バス３１は、バス幅が３
２ビット、バスを通じてアクセスできる全アドレス空間
が２５６ＭＢ、バスに接続される各ディバイスのプロセ
ッサがバスのマスタになることができるマルチタスクバ
スとすることによって高速性及び拡張性を図っている。

【００２７】上述したように、本発明においては、ＣＮ
Ｃ制御部（ＣＮＣ制御部プリント板１０）が液晶表示装
置の裏面に配置されていることから、該ＣＮＣ制御部は
表示／操作ユニットが配置される機械装置盤に配設され
ることになる。その結果、機械強電盤に配置される各軸
サーボアンプとＣＮＣ制御部のサーボ制御部（サーボカ
ード１２）間を結ぶケーブル３０が長くなる。従来は、
ＣＮＣ制御部と各軸サーボアンプ間はそれぞれ専用のケ
ーブルで夫々接続されていることから、サーボモータの
数（軸数）だけケーブルを設けていた。このように各サ
ーボアンブ毎にケーブルを設けると、ＣＮＣ制御部とサ
ーボアンプ間の距離が長いことから太いケーブルが占め
る割合が増大し、かつ大きな機械強電盤が必要となり、
その分、空間を占有し、装置制御装置全体を大きくし、
かつコストを増大させる原因になる。

【００２８】そこで、本発明は、図２に示すように、Ｃ
ＮＣ制御部と各サーボアンプ間を１本の光ファイバケー
ブルでデージーチェーン形式で接続するシリアルサーボ
バス３０を用いた。該シリアルサーボバス３０は、ＣＮ
Ｃ制御部のサーボカード１２内にシリアルサーボバス３
０を制御するためのシリアル転送制御回路１２ｂを設け
ると共に、各サーボアンプ４１、４２・・にも同様にシ
リアル転送制御回路４１ａ、４２ａ・・を設け、シリア
ル転送制御回路１２ｂとサーボアンプ４１のシリアル転
送制御回路４１ａ間、シリアル転送制御回路４１ａと次
のサーボアンプ４２のシリアル転送制御回路４２ａと、
以下順次各シリアル転送制御回路間を光ファイバケーブ
ルで接続して構成している。各サーボアンプ４１、４２
・・はシリアル転送制御回路４１ａ、４２ａ・・に接続
されサーボモータに流す電流を制御するインバータ回路
４１ｂ、４２ｂ・・サーボモータの電流を検出しディジ
タルデータに変換するＡ／Ｄ変換器４１ｃ、４２ｃ・・
サーボモータの位置・速度検出器（パルスコーダ）４１
ｄ、４２ｄ・・からの信号を取り込む回路を備え、５０
Mbps程度の高速な転送速度でデータを転送することによ
って、従来のＣＮＣ制御部と各サーボアンプをそれぞれ
ケーブルで接続する構成とは変わりがない性能を維持す
ることができるようにしている。

【００２９】このシリアルサーボバス３０は、サーボ処
理を行なうサーボカード１２に実装されたＤＳＰ（ディ
ジタルシグナルプロセッサ）による最も短い演算周期１
２５μｓ以内に、ＣＮＣ制御部と各サーボアンプ４１、
４２・・間で８台分のサーボモータの制御のために必要
なすべての信号を転送できるもので、ＣＮＣ制御部のシ
リアル転送制御回路１２ｂは、アドレス情報、データ、
コントロール信号等をシリアル信号に変換して送信し、
各サーボアンプ４１、４２・・のシリアル転送制御回路
４１ａ、４２ａ・・は、各サーボアンプに当てられたデ
ータを読取る。また、必要なデータをシリアルサーボバ
ス３０に送る。したがって、ハードウエア的にはシリア
ル線であるが通常のパラレルバスと同じような制御が可
能である。

【００３０】例えば、各サーボアンプ４１、４２・・か
らＣＮＣ制御部へテータを転送する例をとると、サーボ
モータ電流値データ１６ビットとパルスコーダ４１ｄ、
４２ｄ〜４８ｄからの出力データ６４ビットを転送する
が、これを４４ビットの送信データに分割し１６ビット
の誤り訂正符号を付加して転送し、受信先のシリアル転
送制御回路１２ｂ（４１ａ、４２ａ・・）を通過させる
ことによって誤りが訂正されたデータを得るようにし
て、高速高信頼のデータ転送ができるようにした。

【００３１】なお、ＣＮＣ制御部と各サーボアンプの間
の光ファイバケーブル接続は、図３に示すようにループ
状であってもよい。図４は本発明のＣＮＣ制御部及び表
示装置を有する数値制御装置を用いた工作機械のブロッ
ク図である。ＣＮＣ制御部は図１で説明したように、Ｃ
ＮＣ制御部プリント板１０に実装されバス１９で接続さ
れたＣＰＵカード１１、サーボカード１２、表示制御カ
ード１３、ＰＭＣ１４、スピンドルインタフェイス１
５、メモリ手段１６、拡張バス制御回路１７及び電源回
路１８で構成され、表示制御カード１３には液晶表示装
置２１が接続されている。一方、機械側制御部４０はサ
ーボアンプ４１，４２・・スピンドルアンプ４５，ＤＩ
／ＤＯプリント板４６からなり、さらに図示されていな
い機械側強電回路を含む。

【００３２】ＣＮＣ制御部と機械操作盤２０のキーボー
ド２４間を接続するはケーブル３４でキーボード２４と
ＣＰＵカード１１は接続される。また、ＣＮＣ制御部の
サーボカード１２のシリアル転送制御回路１２ｂと機械
制御部４０のサーボアンプ４１のシリアル転送制御回路
４１ａ間には上述したシリアルサーボバスを形成する１
本の光ファイバケーブル３０で接続され、また各サーボ
アンプ４１、４２・・間もシリアルサーボバスを形成す
る光ファイバケーブルで接続されることによってＣＮＣ
制御部と各サーボアンプは接続されている。また、機械
制御部４０のスピンドルアンプ４５はＣＮＣ制御部のス
ピンドルインタフェイス１５とケーブル３３で接続さ
れ、また、機械制御部４０のＤＩ／ＤＯプリント板４６
はＣＮＣ制御部のＰＭＣ１４とケーブル３２で接続さ
れ、機械の各種センサ及びアクチュエータの動作信号等
を送受信できるように構成されている。

【００３３】このように、機械操作盤２０に配置された
ＣＮＣ制御部と機械強電盤に配置された機械制御部４０
間は、３本のケーブルで接続するのみで足り、ケーブル
が占める空間が小さくなり、数値制御装置、さらには工
作機械自体を小型化することができると共に、ケーブル
の数が少ないことから、コスト低減を図ることができ
る。

【００３４】ＣＰＵカード１１のプロセッサ１１ａは、
メモリ手段１６のＳＲＡＭに記憶されたＮＣ加工プログ
ラムを順次読取り該ＮＣ加工プログラムによる指令に基
づき、指令が機械の各種アクチュエータに対するＯＮ／
ＯＦＦ指令であれば、ＰＭＣ１４、ケーブル３２を介し
て機械制御部４０のＤＩ／ＤＯプリント板４６を介して
工作機械６０の各種アクチュエータにＯＮ／ＯＦＦ信号
を送信し、スピンドル駆動指令であれば、指令速度の駆
動指令をＰＭＣ１４、ケーブル３３を介しスピンドルア
ンプ４５に出力してスピンドルを駆動し、工具等の移動
指令であれば、ＣＰＵカード１１のプロセッサ１１ａは
各軸への移動指令の分配計算を行ないサーボカード１２
に送信する。サーボカード１２のプロセッサ１２ａは、
受信した各軸毎の移動指令とシリアルサーボバス３０を
介して送られてくる対応するサーボモータの位置、速度
及び電流フィードバック信号にも基づいて位置のフィー
ドバック制御、速度のフィードバック制御、電流のフィ
ードバック制御を行ない、シリアル転送制御回路１２
ｂ、シリアルサーボバス３０を介して各サーボアンプ４
１、４２・・への駆動指令を出力し各サーボモータを駆
動する。この数値制御装置としての動作は、前記シリア
ルサーボバスを介してサーボアンプに駆動指令を出力す
る点で相違するのみで、他の動作は従来と同等である。

【００３５】次に本発明の数値制御装置の構造について
説明する。図５は本発明の数値制御装置の正面図であ
る。数値制御装置の正面は液晶表示装置２１のみが見
え、その中心に液晶表示画面２２が配置されており、そ
の下部にソフトキー２３が複数配置されている。ソフト
キー２３は、その機能が液晶表示画面によって変化する
キーである。

【００３６】図６は本発明の数値制御装置の背面図であ
る。液晶表示装置２１の背面には、液晶表示装置２１の
裏面に設けられた菅２０ａ・・を介して所定間隔を隔て
てＣＮＣ制御部プリント板１０がネジによって取り付け
られている。該ＣＮＣ制御部プリント板１０には上述し
たようにＣＰＵカード１１、サーボカード１２、表示制
御カード１３が着脱自在に装着され、また、電源１８や
ＰＭＣ１４、スピンドルインターフェース１５、メモリ
回路１６、拡張バス制御回路１７等を構成するＬＳＩ７
０等が実装されている。前記ＣＰＵカード１１、サーボ
カード１２、表示制御カード１３には一端に設けられた
コネクタ７１、７１、７１とＣＮＣ制御部プリント板１
０に設けられたコネクタ７２、７２、７２で電気的に接
続され、他端を菅７３・・を介してネジでＣＮＣ制御部
プリント板１０に固定されるように構成され、ＣＮＣ制
御部プリント板１０に着脱自在に実装されている。

【００３７】また、ＣＮＣ制御部プリント板１０には、
オプションプリント板を接続するための拡張バス３１用
のコネクタ７４、液晶表示装置２１と電気的に接続する
ためのコネクタ７５、シリアルサーボバス３０、スピン
ドルアンプ４５との接続のためのケーブル３３、機械制
御部４０のＤＩ／ＤＯプリント板５０と接続するための
ケーブル３２、キーボード２４との接続のためのケーブ
ル３４等を接続するコネクタ７６、７６・・・が複数設
けられている。コネクタ７５と液晶表示装置２１に設け
られたコネクタ８０に結合されたケーブル８１によって
ＣＮＣ制御部の表示制御カード１３と液晶表示装置２１
を電気的に接続されている。

【００３８】以上は該数値制御装置の基本的機能を実行
するに必要な基本的な構成であるが、この構成にオプシ
ョン機能を実行するプリント板を付加する構成について
説明する。オプションプリント板としては、機械加工の
ワークのハンドリングを行なわせるためのローダ制御ボ
ード、金型加工データなど連続する微小ブロックのＮＣ
データを複数ブロック先読みして加減速制御を行なうた
めのＲＩＳＣボード、イーサネット、ＲＳ−４２２、Ｒ
Ｓ−２３２Ｃなどを通じて外部のコンピュータとデータ
転送を行なうための通信ボード、工作機械メースが機械
の個性化のために開発したソフトをＣＮＣ制御部のプロ
セッサとは独立して実行させることができるカスタマイ
ズボード等の様々なもが予想され、本実施形態では、こ
れらのオプションプリント板を接続可能にしている。

【００３９】図７は、ＣＮＣ制御部プリント板１０にオ
プションプリント板を付加する構造を説明する説明図で
ある。符号９０はオプションプリント板９３、９４を付
加するためのオプション拡張スロットで、該スロット９
０は、底面が開放されたコの字状の形状を有し、オプシ
ョンプリント板９３、９４が挿入される挿入口に対向す
る面には、オプションプリント板９３、９４に設けられ
たコネクタ９３ａ、９４ａ（図示せず）と結合するコネ
クタ９１ｂ、９１ｃ、及びこれらコネクタ９１ｂ、９１
ｃと電気的に接続され、ＣＮＣ制御部プリント板１０に
設けられた拡張バス３１が接続されたコネクタ７４と結
合するコネクタ９１ａを一端に備える側板９１が設けら
れている。

【００４０】図７では、この側板９１が拡張スロット９
０から分離されているが、組み立て時においては、この
側板を拡張スロット９０に固定し、コネクタ９１ａをＣ
ＮＣ制御部プリント板１０のコネクタ７４に結合させ、
かつこの拡張スロット９０の解放された底面側をＣＮＣ
制御部プリント板１０にネジ等で固定するものである。
また、オプションプリント板９３，９４には側板９１に
設けられたコネクタ９１ｂ、９１ｃと結合するコネクタ
９３ａ，９４ａ以外に、一側（図７において下方側）に
外部機械とケーブルで接続するための１以上のコネクタ
９３ｂ、９４ｂ（図示せず）が設けられている。これに
対応して、拡張スロット９０の一側面（図７において下
方の側端）には、オプションプリント板９３，９４を拡
張スロット９０に装着した状態で前記１以上のコネクタ
９３ｂ、９４ｂが対応する位置には、ケーブルのコネク
タを通すための孔が設けられている。

【００４１】オプションプリント板９３，９４をガイド
溝９２、９２にそって挿入しオプションプリント板９
３，９４のコネクタ９３ａ、９４ａと拡張スロットのコ
ネクタ９１ｂ、９１ｃと結合させることによって、オプ
ションプリント板９３，９４は、コネクタ９３ａ、９４
ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ａ、７４を介してＣＮＣ制御
部のＣＮＣ制御部プリント板１０とバス接続する。ま
た、上述した拡張スロック９０の側板に設けられた孔を
通してケーブルのコネクタをオプションプリント板９
３，９４のコネクタ９３ｂ、９４ｂに結合し、このオプ
ションプリント板９３，９４と外部機械間を電気的に接
続する。

【００４２】図８はＣＮＣ制御部プリント板１０にオプ
ション拡張スロット９０を取り付けたときのＣＮＣ制御
部及び表示装置の側面図であり、この実施形態では、Ｃ
ＮＣ制御部プリント板１０のＣＰＵカード１１、サーボ
カード１２の位置にオプション拡張スロット９０が跨が
るように取り付けられ、これらのカード１１，１２と間
隔を隔てて平行にオプションプリント板９３，９４が取
り付けられている。

【００４３】オプション機能をさらに増加するには、オ
プションプリント板をさらに付加することができるよう
なオプション拡張スロットを用いて、オプションプリン
ト板を上述した方法でさらに増加すればよく、拡張バス
として、マルチタスクバスの専用バスを用いたから数値
制御装置のオプション機能を必要なだけ増加させること
ができる。

【００４４】以上、説明したように、本実施形態では、
上述した構成及び図５、図６、図７及び図８から明らか
なように、数値制御装置はほぼ液晶表示装置の表示面方
向から見た面積範囲内に収められ、厚みも薄く構成され
小型でかつ薄型の数値制御装置が構成される。

【００４５】また、本実施形態では、ＣＰＵカード１
１、サーボカード１２をＣＮＣ制御部プリント板１０に
着脱自在に実装していることから、ＣＰＵカード１１を
交換することによって数値制御装置の機能をより高級な
機能を有するものに交換したり、あるいは同一レベル機
能で版数アップしたものに交換することもできる。さら
に、サーボモータの数等が変化したときに、サーボカー
ド１２を交換することによって工作機械等の機械の軸数
が変化した時にも簡単に対応できる。

【００４６】また、表示制御カード１３もＣＮＣ制御部
プリント板１０に着脱自在に実装していることから、該
表示制御カード１３に代えて、市販されている超小型で
カードサイズのパソコンボードを実装することによって
ＣＮＣ装置のオプションとしてパソコンを組み込むこと
もできる。

【００４７】図９は、前記表示制御カード１３に代えて
パソコンボード１００を実装した時の機能ブロック図で
あり、該パソコンボード１００には、プロセッサ、ＤＲ
ＡＭ、ハードディスク制御回路、グラフィック制御回路
等を実装し、ハードディスクが接続でき、また、パソコ
ン用の拡張バスＩＳＡを介して他の機器と接続が可能に
なる。なお、前記実施形態では、表示装置として液晶表
示装置を用いたが、この液晶表示装置に代え、小型で薄
型の表示装置を構成できるプラズマディスプレイや、Ｅ
Ｌ（エレクトロルミネンス）等の薄型表示装置を用いて
もよい。この場合には、前記表示制御カード１３は、こ
れらプラズマディスプレイやＥＬ表示装置を制御する表
示制御カードとなり、これをＣＮＣ制御部プリント板１
０に実装すればよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、薄型表
示装置の背面にプリント板を設けて、その上にＣＰＵカ
ード、サーボカード及び表示制御カードを設けＣＮＣ制
御部を構成したので、殆ど数値制御装置の大きさを意識
しない程度に小型で奥行きの小さな数値制御装置を構成
することができる。また、表示装置とＣＮＣ制御部間の
接続は短いケーブルでよいことから、表示のための同期
回路等を設ける必要がなく、その分コストを低減でき
る。さらに、数値制御装置を小型化できるから数値制御
装置を用いる工作機械等を小型化することができその分
コストを低減することができる。かつ、ＣＮＣ制御部及
び表示装置を一体的で小型化、薄型化できるから、この
ＣＮＣ制御部及び表示装置が装着される機械操作盤の設
置位置を選ばず、最適な場所に配置することができる。

【００４９】さらに、ＣＰＵカードを交換することによ
り、数値制御装置の機能の変更、版数の変更等が容易に
でき、そのうえ、サーボカードを交換することにより、
サーボモータの軸数等が変化しても容易に対応できる。
また、サーボカードとサーボモータの間をデージーチェ
ーン形式のシリアルサーボバスで接続したので、サーボ
モータの数に関係なく数値制御装置側のインタフェース
コネクタは１個でよく、サーボカードをより小型化で
き、ケーブルの数が少なくなることから小型の機械を形
成することができ、その分機械のコストを低下させるこ
とができる。

【００５０】さらに、拡張バスとしてマルチタスクバス
を用いたので、数値制御装置に対して要求される各種様
々のオプション機能を簡単に付加することができ、従来
の数値制御装置と同様に、オプション機能を必要に応じ
て付加することによって単機能の機種から高機能の機
種、標準的な性能のものから高精度の機種の工作機械に
適用できるようにして汎用性を与えることができるの
で、基本となるＣＮＣ制御部を量産することによってそ
のコストを低減することができる。また、ＣＮＣ制御部
プリント板、ＣＰＵカード、サーボカード、表示制御カ
ード、オプションプリント板等と、各種機能をモジュー
ル化し、それぞれを交換可能としていることから、故障
が生じた時、故障が生じているプリント板やカードを交
換するだけでよく、故障に対する対応が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の数値制御部及び表示装置の一実施形態
の機能ブロック図である。

【図２】本発明の実施形態におけるＣＮＣ制御部と各サ
ーボモータの接続方法を説明するである。

【図３】ＣＮＣ制御部と各サーボモータの接続する他の
方法を説明する図である。

【図４】本発明の一実施形態を用いた工作機械のブロッ
ク図である。

【図５】本発明の一実施形態の正面図である。

【図６】同背面図である。

【図７】同実施形態においてオプションプリント板を付
加する構造の説明図である。

【図８】同実施形態においてオプション拡張用スロット
をＣＮＣ制御部プリント板に取り付けたときの側面図で
ある

【図９】表示制御カードの代わりにパソコンボードを取
り付けたときの本発明の数値制御部及び表示装置の一実
施形態の機能ブロック図である。

【符号の説明】

１０ＣＮＣ制御部プリント板１１ＣＰＵカード１２サーボカード１３表示制御カード２０機械操作盤２１液晶表示装置３０シリアルサーボバス４０機械側制御部６０工作機械

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示装置を有する数値制御装置にお
いて、前記液晶表示装置の背面に該平面と平行にプリン
ト板を取り付け、該プリント板に数値制御処理を実行す
る数値処理回路と、数値制御回路で求められた各軸のサ
ーボモーターの移動指令に基づいてサーボ処理を実行す
るサーボ処理回路と、表示制御の信号を生成する回路と
を実装して該プリント板でＣＮＣ制御部を構成し、該プ
リント板と液晶表示装置間の電気的接続をケーブルのみ
で接続したことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】前記数値処理回路は、加工プログラムに
基づいて各軸への移動指令を計算し、機械とのＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号の送信受信を行なうと共にキーボードと液晶表
示装置を通じてオペレータとのコミニュケーションを制
御する回路を備える請求項１記載の数値制御装置。
【請求項３】前記ＣＮＣ制御部を構成するプリント板
は、液晶表示装置の表示側面積以下の面積で構成されて
いる請求項１、請求項２記載の数値制御装置。
【請求項４】前記液晶表示装置の代わりにプラズマデ
ィスプレイ若しくはエレクトロルミネッセンスを用いる
請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の数値
制御装置。
【請求項５】前記ＣＮＣ制御部を構成するプリント板
において、前記数値処理回路、サーボ処理回路、表示制
御の信号を生成する回路の少なくとも１つの回路は前記
プリント板よりも小さなプリント板に実装しモジュール
化して、該モジュールを交換可能にした請求項１乃至請
求項４記載のいずれか１項に記載の数値制御装置。
【請求項６】前記表示制御の信号を生成する回路を前
記プリント板よりも小さなプリント板に実装しモジュー
ル化して、該モジュールを交換可能にし、該モジュール
の代わりにパーソナルコンピュータ機能を備えたボード
を装着可能にしてパーソナルコンピュータ機能を実行で
きるようにした請求項１乃至請求項４記載のいずれか１
項に記載の数値制御装置。
【請求項７】１枚のプリント板に数値制御処理を実行
する数値処理回路と、数値制御回路で求められた各軸の
サーボモーターの移動指令に基づいてサーボ処理を実行
するサーボ処理回路と、パーソナルコンピュータ機能を
実行する回路とを実装し、該プリント板でパーソナルコ
ンピュータ機能をも実現したＣＮＣ制御部を構成したこ
とを特徴とする数値制御装置。
【請求項８】前記ＣＮＣ制御部を構成するプリント板
にＣＮＣオプション拡張用のマルチタスクバスを備え、
該プリント板の上方にオプション機能の回路を実装した
オプションプリント板用の拡張スロットを設け、該拡張
スロットと前記マルチタスクバスを接続しオプションプ
リント板とバス接続した請求項１乃至請求項７記載のい
ずれか１項に記載の数値制御装置。
【請求項９】前記プリント板に設けられたＣＮＣ制御
部とサーボアンプとの接続は光ファイバーケーブルで構
成されたシリアルサーボバスによりでデージーチェーン
形式で複数のサーボアンプと接続することを特徴とする
請求項１乃至請求項８記載のいずれか１項に記載の数値
制御装置。
【請求項１０】前記ＣＮＣ制御部を構成するプリント
板に、制御対象の機械のシーケンス制御を行なう回路を
実装している請求項１乃至請求項９記載のいずれか１項
に記載の数値制御装置。
【請求項１１】前記ＣＮＣ制御部を構成するプリント
板に、加工プログラムに基づいて、工作機械のスピンド
ルモータに対する回転指令をスピンドルアンプに対して
送出する回路を実装している請求項１乃至請求項１０記
載のいずれか１項に記載の数値制御装置。
【請求項１２】前記ＣＮＣ制御部を構成するプリント
板に、電源回路を実装する請求項１乃至請求項１１記載
のいずれか１項に記載の数値制御装置。
【請求項１３】前記ＣＮＣ制御部を構成するプリント
板に、加工プログラムを記憶するメモリ回路を実装する
請求項１乃至請求項１２記載のいずれか１項に記載の数
値制御装置。
【請求項１４】前記ＣＮＣ制御部を構成するプリント
板に、外部機器とのデータ転送を行なう回路を実装する
請求項１乃至請求項１３記載のいずれか１項に記載の数
値制御装置。