JPWO2016181504A1

JPWO2016181504A1 - 数値制御装置

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Publication number: JPWO2016181504A1
Application number: JP2017517523A
Authority: JP
Inventors: 正行植松; 智哉藤田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2035-05-12
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Abstract

数値制御装置（１００）は、指令位置を生成する数値制御部（１０）と、数値制御部（１０）と通信線（Ｌ１）で接続された駆動制御部（２０）と、数値制御部（１０）と通信線（Ｌ２）で、駆動制御部（２０）と通信線（Ｌ３）で接続された信号計測部（５０）と、を備え、駆動制御部（２０）は、制御対象（４０）が指令位置に追従するように制御対象（４０）に接続された駆動部（３１）を制御する指令を生成すると共に、指標信号データ（Ｄ２）を生成して通信線（Ｌ１）から数値制御部（１０）に出力すると同時に指標信号データ（Ｄ２）を通信線（Ｌ３）から信号計測部（５０）へ出力し、数値制御部（１０）は、指標信号データ（Ｄ２）を、通信線（Ｌ１）から第１の指標信号データ（Ｄ２１）として取得すると共に、通信線（Ｌ２）から第２の指標信号データ（Ｄ２２）として取得し、これら２つの指標信号データを比較して、第１の指標信号データ（Ｄ２１）に対する第２の指標信号データ（Ｄ２２）の通信の遅延を算出し、計測信号の入力時刻を求める処理を行う演算部（１１）を有する。

Description

本発明は、駆動源としてサーボモータを有する機械を制御する数値制御装置に関する。

従来、工作機械及びロボット装置では、駆動軸の位置が指令に追従するように数値制御装置が制御を行うが、位置検出器が検出する位置は本来制御したい部分の位置とは異なる。一例として、工作機械の位置検出器が取得するパラメータは、モータの回転角又はモータに機械的に接続されるテーブル又は主軸ヘッドの位置のパラメータである。しかしながら、本来制御したい部分である機械端は、テーブルに固定された被加工物又は主軸に取り付けられた工具の先端である。そのため、位置検出器が取得する値をフィードバックしつつ指令位置に追従するように制御を行っても、本来制御したい部分である機械端の追従は完全ではなく、結果として望ましい加工結果が得られない場合がある。

また、別の例として、被加工物と工具が接触する加工点又はモータ自体が発熱して熱源となり、この熱が装置に伝わることで装置の微小な変形を引き起こし、望ましい加工結果が得られない場合がある。そのため、装置の調整及び保守の際には、機械端に計測用の機器を取り付けて試験動作を行い、試験動作における計測結果をもとに位置検出器から得られる検出位置と、実際の機械端位置の誤差及び装置の変形による機械端位置のずれとを補正する補正処理を数値制御装置に行わせることで対応している。上記の補正処理を精度よく行うためには、外部の計測機器から得られる情報は、数値制御装置内で通信される位置検出器の情報と時間的に同期して得られることが望ましく、その手法の一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の実施の形態１に記載された制御装置は、サーボアンプが有する未使用のアナログ信号入力部を用いて、サーボアンプと数値制御装置との間を接続する通信手段を介して信号を取得することで、サーボモータの位置検出器又は速度検出器から得られる信号と外部計測器から得られる信号とを同期して取得する。しかしながら、このような制御装置では、同時に計測可能な外部計測器の数が、サーボアンプが有する未使用のアナログ信号入力部の数に制限されるという問題がある。特許文献１の実施の形態２に記載された制御装置は、外部計測器からの信号を取得するためのインターフェース回路ユニットを設けることで、この課題を解決している。しかしながら、このような制御装置では、サーボアンプと数値制御装置との間を接続する通信手段を介して外部計測器からの信号を制御部に通信しているため、一例として、複数の外部計測器を用いる場合のように、同時に多数の信号を取得しようとすると、通信負荷が増大する。この通信負荷が増大する通信手段は、本来、制御部がサーボモータの駆動を制御するための指令位置をサーボアンプに通信し、またサーボモータの位置検出器又は速度検出器の信号をフィードバックするために、サーボアンプがこの信号を制御部に通信するための通信手段であり、この通信手段は、サーボモータを高速に制御するために短い通信周期でデータを送受信する。

特開２００１−２２４１９号公報

しかしながら、上記従来の技術である特許文献１の実施の形態２に記載された技術によれば、複数の外部計測器を用いる場合のように、同時に多数の信号を取得しようとすると、制御対象の駆動を制御するために必要な通信を行うための通信手段における通信負荷が増大する。そのため、制御対象の駆動を制御するための通信が阻害され、制御対象の本来の動作に支障を来すおそれがある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御対象の駆動を制御するための通信が阻害されず、制御対象の本来の動作への影響を抑えた数値制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制御対象の指令位置を生成する数値制御部と、前記数値制御部と第１の通信手段で接続された駆動制御部と、前記数値制御部と第２の通信手段で接続され、前記駆動制御部と第３の通信手段で接続された信号計測部と、を備え、前記駆動制御部は、前記制御対象が前記指令位置に追従するように前記制御対象に接続された駆動部を制御する指令を生成すると共に、指標信号データを生成して前記第１の通信手段を介して前記数値制御部に出力すると同時に前記指標信号データを前記第３の通信手段を介して前記信号計測部へ出力し、前記数値制御部は、前記指標信号データを、前記第１の通信手段を介して第１の指標信号データとして取得すると共に、前記信号計測部及び前記第２の通信手段を介して第２の指標信号データとして取得し、前記第１の指標信号データと前記第２の指標信号データとを比較して、前記第１の指標信号データに対する前記第２の指標信号データの通信の遅延を算出し、前記計測信号の入力時刻を求める処理を行う演算部を有することを特徴とする数値制御装置である。

本発明によれば、制御対象の駆動を制御するための通信が阻害されず、制御対象の本来の動作への影響を抑えた数値制御装置を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる数値制御装置とその周辺の構成を示すブロック図実施の形態１において、時刻を横軸とし、検出位置データ及び２つの指標信号データを示す図実施の形態２にかかる数値制御装置とその周辺の構成を示すブロック図実施の形態２において、時刻を横軸とする２つの検出位置データを示す図実施の形態３において、時刻を横軸とし、計測信号のデータと検出位置データとをプロットし、検出位置データに関連付けられた時刻データのうち時刻ｔ_ｎの前後を示す拡大図実施の形態３において、記憶部に記憶された時刻データと、検出位置データと、リサンプリングされた計測信号のデータとを組み合わせたテーブルデータを示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる数値制御装置とその周辺の構成を示すブロック図である。図１に示す数値制御装置１００は、制御対象４０の指令位置を生成する数値制御部１０と、数値制御部１０と第１の通信手段である通信線Ｌ１で接続された駆動制御部２０と、数値制御部１０と第２の通信手段である通信線Ｌ２で接続された信号計測部５０とを備え、駆動制御部２０は、制御対象４０が指令位置に追従するように制御対象４０に接続された駆動部３１を制御する指令を生成すると共に信号計測部５０が取得した計測信号を数値制御部１０に出力させ、数値制御部１０は、駆動制御部２０が生成して出力する指標信号データＤ２を、第１の通信手段である通信線Ｌ１を介して第１の指標信号データＤ２１として取得すると共に、信号計測部５０及び第２の通信手段である通信線Ｌ２を介して第２の指標信号データＤ２２として取得し、第１の指標信号データＤ２１と第２の指標信号データＤ２２とを比較して、第１の指標信号データＤ２１に対する第２の指標信号データＤ２２の通信の遅延を算出し、計測信号の入力時刻を求める処理を行う演算部１１を有する。

駆動制御部２０は、第３の通信手段である通信線Ｌ３で信号計測部５０と接続され、第１の通信手段である通信線Ｌ１を介して数値制御部１０に第１の指標信号データＤ２１を出力する第１の入出力部２２と、第３の通信手段である通信線Ｌ３を介して信号計測部５０に第２の指標信号データＤ２２を出力する第２の入出力部２３とを備え、第２の入出力部２３は、第２の指標信号データＤ２２をアナログ値として出力するデジタルアナログ変換器を含む。このような構成によれば、時刻の同期に用いる指標信号を異なる通信手段で出力することが可能になる。

なお、駆動装置３０は、駆動部３１と、駆動部３１の位置、速度及び電流の少なくともいずれか１つの状態量を検出して、検出した状態量を駆動制御部２０に出力する検出器３２とを備える。また、以下の説明では、検出器３２は位置検出器であるとして説明するがこれに限定されるものではない。

数値制御部１０は、演算部１１と、第１の入出力部１２と、第２の入出力部１３と、記憶部１４と、タイマ１５とを備える。駆動制御部２０は、演算部２１と、数値制御部１０の第１の入出力部１２に通信線Ｌ１を介して接続された第１の入出力部２２と、第２の入出力部２３と、検出値入力部２４と、インバータ回路２５とを備える。駆動装置３０は、駆動部３１と、駆動制御部２０の検出値入力部２４に通信線Ｌ５を介して接続された検出器３２とを備える。駆動部３１は、動力線Ｐを介してインバータ回路２５に接続され、駆動軸Ｑを介して制御対象４０に接続されている。信号計測部５０は、演算部５１と、駆動制御部２０の第２の入出力部２３に通信線Ｌ３を介して接続された信号入力部５２と、数値制御部１０の第２の入出力部１３に通信線Ｌ２を介して接続された信号出力部５３と、記憶部５４とを備える。信号計測部５０の信号入力部５２に通信線Ｌ４を介して接続された計測器６０は、制御対象４０に取り付けられている。

なお、図１において、デジタル信号の通信手段である通信線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５は実線矢印で表し、アナログ信号の通信手段である通信線Ｌ３，Ｌ４は破線矢印で表している。

次に、図１に示す数値制御装置の動作について説明する。数値制御部１０の演算部１１は、記憶部１４に記憶された制御対象４０の運動を制御するプログラムを用いて駆動部３１の位置指令を生成し、第１の入出力部１２及び通信線Ｌ１を介して駆動制御部２０の第１の入出力部２２へ位置指令を出力する。

駆動制御部２０は、第１の入出力部２２が取得した位置指令と、検出値入力部２４が取得した駆動部３１の検出位置データＤ１とを用いて、制御対象４０の運動が演算部１１で生成された位置指令に追従するようにインバータ回路２５を制御して、インバータ回路２５に接続された動力線Ｐを介して駆動部３１に駆動電力を供給する。

駆動装置３０は、駆動制御部２０から動力線Ｐを介して供給される駆動電力によって駆動部３１を駆動し、駆動部３１に機械的に接続された駆動軸Ｑを介して制御対象４０を運動させる。ここで、駆動軸Ｑは、駆動部３１の駆動を制御対象４０に直接伝達しても良いし、駆動部３１の駆動を変換して伝達しても良い。一例として、駆動部３１がサーボモータであり、駆動軸Ｑがボールねじである場合には、駆動部３１の駆動は回転運動であるが、駆動軸Ｑによって回転運動が直線方向の並進運動に変換され、制御対象４０には直線方向の並進運動が伝達される。

検出器３２は、駆動部３１の位置を検出し、検出した位置の値を検出位置データＤ１として、第５の通信手段である通信線Ｌ５を介して駆動制御部２０へ出力する。ここで、検出器３２は、駆動部３１の状態量として位置を検出するものとしたが、駆動部３１の速度又は駆動部３１に供給される駆動電力の電流値を検出するものとしてもよい。又は、検出器３２は、これらの位置、速度及び電流値のうち複数を検出する構成であってもよい。

数値制御部１０及び駆動制御部２０は、一定の時間周期で動作し、通信線Ｌ１を介して互いの動作周期を同期させる。インバータ回路２５及び検出値入力部２４の動作は数値制御部１０及び駆動制御部２０の動作周期に従う。そのため、この動作周期は、数値制御装置１００が制御対象４０の運動を制御する制御周期となる。また、通信線Ｌ１を介して行う数値制御部１０と駆動制御部２０との間の通信は、制御周期に同期した周期又は制御周期に同期し且つ制御周期の整数倍の周期で行われることが望ましい。

タイマ１５は、制御対象４０の運動を制御するプログラムによる制御が開始されたタイミングで計時を開始する。演算部１１は、制御周期毎にタイマ１５のカウントする時刻を記憶部１４に記憶させる。タイマ１５の動作及び記憶部１４への時刻の記憶は、制御対象４０の運動を制御するプログラムの終了と同時に停止させる。

ここで、簡単のため、図１においては、１つの数値制御部１０に対し、１つの駆動制御部２０と、１つの駆動装置３０とを有する構成を示し、制御対象４０は１つの駆動軸Ｑを有するものとして説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。制御対象が２つ以上の駆動軸を有し、この駆動軸の数と同数の駆動装置及び駆動制御部を有し、各駆動制御部の有する第１の入出力部が、数値制御部の有する複数の第１の入出力部に通信線を介して並列に接続される構成であっても良い。

演算部２１は、検出器３２が取得した検出位置データＤ１の時間変化を監視し、駆動部３１の動作において特徴的となる検出位置データＤ１の変化を判定し、これをトリガとしてパルス信号のデータを生成する。ここで、特徴的な検出位置データＤ１の変化には、駆動部３１が停止状態から駆動を開始して、検出位置データＤ１の値が、停止状態にあった時の値から予め設定された値ｄだけ離れた値に更新される動作を例示することができる。演算部２１が生成するパルス信号データは、第１の指標信号データＤ２１として、駆動制御部２０の第１の入出力部２２及び通信線Ｌ１を介して数値制御部１０へ出力される。このように、指標信号をパルスの形で専用に出力することで、時刻同期の処理を容易にすることができる。

また、駆動制御部２０は、検出位置データＤ１及び数値制御部１０から取得した指令位置データに代表される、駆動制御部２０の内部で処理されるデータをデジタルアナログ変換して出力する第２の入出力部２３を有する。駆動制御部２０は、第２の入出力部２３及び通信線Ｌ３を介して、信号計測部５０へ第２の指標信号データＤ２２を出力する。

信号計測部５０が有する信号入力部５２は、一定のサンプリング周期で取得した複数のアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログデジタル変換回路を含む。信号入力部５２は、少なくとも、通信線Ｌ３を介して駆動制御部２０から取得した第２の指標信号データＤ２２がアナログ変換された信号と、通信線Ｌ４を介して計測器６０から取得したアナログ信号である計測信号Ｓとをデジタル変換する。信号入力部５２においてデジタル変換された信号は、サンプリング周期の１周期毎に組とされて記憶部５４に記憶される。信号入力部５２のサンプリング周期は、駆動制御部２０の第２の入出力部２３が出力する信号のデータ更新周期よりも短く、データ更新周期の１／２よりも短いことが望ましい。

また、信号計測部５０の信号出力部５３と数値制御部１０の第２の入出力部１３との間で通信線Ｌ２を介して行われる通信は、数値制御部１０及び駆動制御部２０を動作させる制御周期に同期し、この制御周期に等しい周期で、又は制御周期に対して２の累乗倍の周期で行われる。ここで、２の累乗倍としては、２倍、４倍又は８倍を例示することができる。また、通信線Ｌ２を介する通信は、制御対象４０の運動を制御するプログラムによる制御が開始されたタイミングで初回の通信を行い、プログラムによる制御が終了したタイミングに最も近いタイミングの通信を最後の通信として、プログラムによる制御が終了した後は通信を行わない。

なお、図１には、計測器６０が１つのみ図示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。複数の計測器によって制御対象４０の状態を計測し、複数の計測器の各々と信号入力部５２とを各々個別に通信線で接続し、複数の計測信号Ｓを同時にサンプリングする構成としても良い。

信号出力部５３は、数値制御部１０の第２の入出力部１３の通信周期毎に、前回の通信時から記憶部５４に記憶していたサンプリングデータを、通信線Ｌ２を介して数値制御部１０に出力する。出力を完了したサンプリングデータは記憶部５４の記憶領域を確保するために消去され、又は新たにサンプリングされるデータで上書きされる。信号入力部５２は、信号出力部５３から数値制御部１０にデータを出力している間にも、アナログ変換された第２の指標信号データＤ２２及び計測信号Ｓをサンプリングし続ける。

記憶部５４は、サンプリングした信号を時間的に欠けることなく記憶するために、信号出力部５３と数値制御部１０の第２の入出力部１３との間の通信周期の１周期分でサンプリングされる信号のデータ総数よりも大きい記憶領域を備えるものとする。記憶部５４の記憶領域は、信号出力部５３と数値制御部１０の第２の入出力部１３との間の通信周期の１周期分でサンプリングされる信号のデータ総数の２倍以上とすることが望ましい。

数値制御部１０は、第１の入出力部１２から第１の指標信号データＤ２１を取得すると共に、第２の入出力部１３から計測信号Ｓ及びアナログ変換された第２の指標信号データＤ２２を信号計測部５０にてサンプリングしたデータを取得して記憶部１４に記憶する。

第１の入出力部１２から通信線Ｌ１を介して数値制御部１０に取得されるデータは、取得された時点で、タイマ１５がカウントする時刻に関連付けられて記憶部１４に記憶される。ここで、第１の入出力部１２から通信線Ｌ１を介して数値制御部１０に取得されるデータは、代表的には、検出位置データＤ１及び第１の指標信号データＤ２１である。このようにして、通信線Ｌ１を介して取得された各データは、時間的に同期したデータ列として扱われる。

数値制御部１０において、第２の指標信号データＤ２２及び計測信号Ｓは、第２の入出力部１３及び通信線Ｌ２を介する通信の通信周期毎にデータ列として取得される。通信線Ｌ１，Ｌ２を介して取得されるこれら２つのデータ列は、信号計測部５０の信号入力部５２が備えるアナログデジタル変換回路のサンプリング周期毎に取得されたアナログ信号である。複数のデータ列の各々において、個々の隣接するデータは、信号入力部５２のサンプリング周期に等しい時間間隔である。制御対象４０の運動を制御するプログラムによる制御が開始されたタイミングで行われる、通信線Ｌ２を介する初回の通信で取得されるデータ列における先頭データは、前記通信時にタイマ１５がカウントする時刻に関連付けて記憶部１４に記憶される。記憶部１４には、信号計測部５０の信号入力部５２のサンプリング周期がパラメータとして予め記憶されており、先頭データにおいては、各データの１つ手前のデータに関連付けられた時刻にサンプリング周期の時間を加えた値を関連付けて記憶部１４に記憶する。

図２は、時刻を横軸とし、検出位置データ及び２つの指標信号データを示す図である。具体的には、タイマ１５がカウントした時刻を横軸とし、第１の入出力部１２から取得された検出位置データＤ１及び第１の指標信号データＤ２１と、第２の入出力部１３から取得された第２の指標信号データＤ２２とを示す図である。ここでは、駆動部３１がサーボモータであり、駆動軸Ｑがボールねじであり、制御対象４０を滑らかに３往復駆動させた場合に、検出器３２が検出した検出位置データを例示している。

図２において、時刻Ｔ_０は制御対象４０の運動を制御するプログラムを開始した時刻であり、時刻Ｔ_１は第１の指標信号データＤ２１のパルス波形が立ちあがる時刻であり、時刻Ｔ_２は第２の指標信号データＤ２２のパルス波形が立ちあがる時刻であり、時刻Ｔ_３は制御対象４０の運動を制御するプログラムが終了する時刻である。

第１の指標信号データＤ２１の波形と第２の指標信号データＤ２２の波形は、もとは同一の指標信号データＤ２の波形であるので、両者のデータ列をプロットした波形は合同になる。しかしながら、第２の指標信号データＤ２２には、駆動制御部２０の第２の入出力部２３におけるデジタルアナログ変換に要する時間と、通信線Ｌ２を介して行われる通信の初回通信で取得されるデータ列の先頭データが関連付けられる時刻データと該データが実際にサンプリングされた時刻とが必ずしも一致しないことにより生じる時間のずれとが含まれることで、時間ΔＴだけ信号の遅延が発生する。

演算部１１は、記憶部１４に記憶された第１の指標信号データＤ２１を評価し、第１の指標信号データＤ２１の立ち上がり時刻を判定する処理を行い、該データに関連付けられた時刻データを時刻Ｔ_１として記憶部１４に記憶する。同様に、演算部１１は、記憶部１４に記憶された第２の指標信号データＤ２２を評価し、第２の指標信号データＤ２２の立ちあがり時刻を判定する処理を行い、該データに関連付けられた時刻データを時刻Ｔ_２として記憶部１４に記憶する。

時刻Ｔ_２と時刻Ｔ_１の差分である時間ΔＴから、第２の指標信号データＤ２２のデータ列が含む信号の遅延時間が算出される。第２の指標信号データＤ２２に関連付けられた時刻データ列の各々の値から前記遅延時間を差し引いた値が、第２の指標信号データＤ２２に関連付けられた時刻データの値として更新される。これにより、第２の指標信号データＤ２２と計測信号Ｓのデータが含む時間の遅延が補正されて、計測信号Ｓに関連付けられた時刻データは、計測信号Ｓが計測器６０にて計測された時刻、すなわち遅延を含まない時刻となり、第１の検出位置データＤ１及び指令位置のように、数値制御部１０と駆動制御部２０の間で通信されるデータの値とを比較することが可能になる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、計測信号のデータの遅延を補正し、正しい時刻に同期して取得することが可能になる。また、本実施の形態によれば、複数の計測器を用いて、複数の異なる計測信号を同時に計測するような場合であっても、通信線の通信負荷を増大させることなく、計測することが可能となる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置とその周辺の構成を示すブロック図である。図３に示す数値制御装置１００ａは、図１に示す数値制御装置の駆動制御部２０に代えて駆動制御部２０ａを備える点が異なり、その他の構成は図１に示す数値制御装置と同じである。

図３に示す数値制御装置１００ａの駆動制御部２０ａでは、演算部２１ａは、検出値入力部２４ａから取得される検出位置データＤ１の値から指標信号データＤ２を生成せず、検出位置データＤ１を第１の入出力部２２ａから数値制御部１０に通信すると共に、検出位置データＤ１を第２の入出力部２３ａにてデジタルアナログ変換し、信号計測部５０に出力する。

信号計測部５０は、計測器６０が計測する計測信号Ｓと、アナログ変換された検出位置データＤ１をアナログデジタル変換してサンプリングし、サンプリングした信号データを数値制御部１０に通信する。したがって、数値制御部１０は、第２の入出力部１３からサンプリングされた計測信号Ｓとアナログ変換された検出位置データＤ１をサンプリングしたデータＤ１２とを取得し、第１の入出力部１２から検出位置データＤ１を取得し、これらのデータを記憶部１４に記憶する。

図４は、時刻を横軸とする２つの検出位置データを示す図である。具体的には、タイマ１５がカウントした時刻を横軸とし、第１の入出力部１２から取得された検出位置データＤ１及び第２の入出力部１３から取得された検出位置データＤ１２を示す図である。ここでは、駆動部３１がサーボモータであり、駆動軸Ｑがボールねじであり、制御対象４０を滑らかに３往復駆動させた場合に、検出器３２が検出した検出位置データを例示している。

図４において、時刻Ｔ_０は制御対象４０の運動を制御するプログラムを開始した時刻であり、時刻Ｔ_１は検出位置データＤ１の値が初期値から値ｄだけ増加した値となる時刻であり、時刻Ｔ_２は検出位置データＤ１２の値が初期値から値ｄだけ増加した値となる時刻であり、時刻Ｔ_３は制御対象４０の運動を制御するプログラムが終了する時刻である。ここで、値ｄは、検出位置データＤ１，Ｄ１２の値に関するしきい値であって、予め設定された任意の値であり、数値制御部１０が有する記憶部１４に記憶される。

検出位置データＤ１２の波形は、もとは検出位置データＤ１であるので、両者のデータ列をプロットした波形は合同になる。しかしながら、検出位置データＤ１２には、駆動制御部２０ａの第２の入出力部２３ａにおけるデジタルアナログ変換に要する時間と、通信線Ｌ２を介して行われる通信の初回通信で取得されるデータ列の先頭データが関連付けられる時刻データと該データが実際にサンプリングされた時刻とが必ずしも一致しないことにより生じる時間のずれとが含まれることで、時間ΔＴだけ信号の遅延が発生する。

演算部１１は、記憶部１４に記憶された検出位置データＤ１を評価し、検出位置データＤ１の値が初期値から値ｄだけ増加したところのデータを判定する処理を行い、該データに関連付けられた時刻データを時刻Ｔ_１として記憶部１４に記憶する。同様に、演算部１１は、記憶部１４に記憶された検出位置データＤ１２を評価し、検出位置データＤ１２の値が初期値から値ｄだけ増加したところのデータを判定する処理を行い、該データに関連付けられた時刻データを時刻Ｔ_２として記憶部１４に記憶する。

時刻Ｔ_２と時刻Ｔ_１の値の差分である時間ΔＴから、検出位置データＤ１２のデータ列が含む信号の遅延時間が算出される。検出位置データＤ１２に関連付けられた時刻データ列の各々の値から、この遅延時間を差し引いた値が、検出位置データＤ１２に関連付けられた時刻データの値として更新される。これにより、指標信号データＤ１２と計測信号Ｓのデータが含む時間の遅延が補正されて、計測信号Ｓに関連付けられた時刻データは、計測信号Ｓが計測器６０にて計測された正しい時刻、すなわち遅延を含まない時刻となり、検出位置データＤ１及び指令位置のように、数値制御部１０と駆動制御部２０ａの間で通信されるデータの値とを比較することが可能になる。

実施の形態１では駆動制御部２０の演算部２１が指標信号データＤ２を生成し、数値制御部１０と信号計測部５０に通信するのに対し、本実施の形態では、検出位置データＤ１を数値制御部１０と信号計測部５０に通信する。このように、検出器３２から状態量を取得し、実施の形態１の指標信号データに代えて状態量の値である検出位置データＤ１を使用することで、本実施の形態に係る数値制御装置は、駆動制御部２０ａの演算部２１ａを動作させるプログラムにおいて、指標信号データＤ２を生成して通信するための処理が不要であり且つ数値制御部１０の記憶部１４に記憶させるデータ数を削減することができる、という効果を奏する。

実施の形態３．
実施の形態１，２においては、数値制御部の記憶部に記憶された計測信号のデータは、計測信号が計測された正しい時刻を示す時刻データと関連付けられているが、計測信号Ｓのデータ列は数値制御部が記憶する他のデータ列に対して、異なる時間間隔で記憶される。ここで、他のデータ列には、指令位置に関するデータ及び検出位置データＤ１を例示することができる。そこで、計測信号Ｓのデータを利用して、数値制御部が制御対象の運動をより正確に制御するための補正パラメータを算出するためには、計測信号Ｓのデータが検出位置データＤ１に関連付けられた時刻データに関連付けられていることが望ましい。

図５は、時刻を横軸とし、計測信号Ｓのデータと検出位置データＤ１とをプロットし、検出位置データＤ１に関連付けられた時刻データの１つである時刻ｔ_ｎの前後を示す拡大図である。図５を用いて、計測信号Ｓのデータから、検出位置データＤ１と時刻データを共有する計測信号Ｓ１のデータを算出する方法を示す。

図５において、黒丸で示す点（ｔ_ｎ，Ｄ１_ｎ）は、時刻ｔ_ｎにおける検出位置データＤ１の値をプロットした点であり、黒四角で示す点（ｔ_ｍ−，Ｓ_ｍ−），（ｔ_ｍ＋，Ｓ_ｍ＋）は、計測信号Ｓのデータに関連付けられた時刻データのうちで、時刻ｔ_ｎより早く且つ時刻ｔ_ｎに最も近い時刻ｔ_ｍ−と、時刻ｔ_ｎより遅く且つ時刻ｔ_ｎに最も近い時刻ｔ_ｍ＋における、計測信号Ｓのデータの値を各々プロットしたものである。図５において、白四角で示す点（ｔ_ｎ，Ｓ１_ｎ）は、点（ｔ_ｍ−，Ｓ_ｍ−）と点（ｔ_ｍ＋，Ｓ_ｍ＋）を結んだ線分上の、時刻ｔ_ｎにおける点である。図５における幾何学的な関係より、Ｓ１_ｎは下記の式（１）によって表される。

検出位置データＤ１と検出位置データＤ１に関連付けられたすべての時刻データに関して、上記の式（１）の計算を行って得られる計測信号Ｓ１のデータ列は、検出位置データＤ１と時刻データを共有するよう、計測信号Ｓのデータをリサンプリングしたものであり、計測信号Ｓ１のデータ列を記憶部１４に記憶させることで、計測信号Ｓ１のデータを利用して、数値制御部１０が、制御対象４０の運動をより正確に制御するための補正パラメータを算出することが可能となる。

また、本実施の形態における数値制御部は、図１，３に図示していない表示部が追加された構成であり、この表示部は、記憶部に記憶された１つ以上のデータ列を組み合わせて表示する。

図６は、記憶部１４に記憶された時刻データと、検出位置データＤ１と、リサンプリングされた計測信号Ｓ１のデータとを組み合わせたテーブルデータを示す図である。なお、これらのデータは、図２，４に示すように、関連付けられた時刻データに対して各データをプロットし、グラフとして表示されていてもよい。

また、本実施の形態における数値制御部は、図１，３に図示していない第３の入出力部が追加された構成であり、この第３の入出力部は、上述の組み合わされた複数のデータ列をまとめてひとつのデータファイルとして変換し、外部の記憶媒体へ出力する。ここで、外部の記憶媒体には、フラッシュメモリを例示することができる。

以上説明したように、本実施の形態の数値制御装置によれば、計測信号Ｓのデータを制御パラメータの補正に用いて計算処理を行うことが容易になる。また、同期した計測信号Ｓ１のデータを他のデータと共に表示することで、取得した計測信号Ｓのデータを保守及び調整の作業者がその場で評価することが容易となる。さらには、前記データをデータファイルとして出力することで、パーソナルコンピュータを用いた解析作業をオフラインでも行うことができる。

なお、以上説明した実施の形態１から３において説明した数値制御装置には、各構成間の通信が通信線を介して行われる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各構成間の通信が無線通信であってもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０数値制御部、１１，２１，２１ａ，５１演算部、１２，２２，２２ａ第１の入出力部、１３，２３，２３ａ第２の入出力部、１４，５４記憶部、１５タイマ、２０，２０ａ駆動制御部、２４，２４ａ検出値入力部、２５，２５ａインバータ回路、３０駆動装置、３１駆動部、３２検出器、４０制御対象、５０信号計測部、５２信号入力部、５３信号出力部、６０計測器、１００，１００ａ数値制御装置。

Claims

制御対象の指令位置を生成する数値制御部と、
前記数値制御部と第１の通信手段で接続された駆動制御部と、
前記数値制御部と第２の通信手段で接続され、前記駆動制御部と第３の通信手段で接続された信号計測部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記制御対象が前記指令位置に追従するように前記制御対象に接続された駆動部を制御する指令を生成すると共に、指標信号データを生成して前記第１の通信手段を介して前記数値制御部に出力すると同時に前記指標信号データを前記第３の通信手段を介して前記信号計測部へ出力し、
前記数値制御部は、前記指標信号データを、前記第１の通信手段を介して第１の指標信号データとして取得すると共に、前記信号計測部及び前記第２の通信手段を介して第２の指標信号データとして取得し、前記第１の指標信号データと前記第２の指標信号データとを比較して、前記第１の指標信号データに対する前記第２の指標信号データの通信の遅延を算出し、前記計測信号の入力時刻を求める処理を行う演算部を有することを特徴とする数値制御装置。
前記駆動制御部は、
前記第１の通信手段を介して前記数値制御部に前記第１の指標信号データを出力する第１の入出力部と、
前記第３の通信手段を介して前記信号計測部に前記第２の指標信号データを出力する第２の入出力部とを備え、
前記第２の入出力部は、前記第２の指標信号データをアナログ値として出力するデジタルアナログ変換器を含むことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
前記信号計測部は、
一定のサンプリング周期で複数のアナログ信号を取得して、前記複数のアナログ信号を変換してデジタル信号を出力するアナログデジタル変換器を含む信号入力部と、
前記デジタル信号を前記サンプリング周期の１周期毎に組として記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記デジタル信号を前記第２の通信手段の通信周期毎に前記数値制御部に出力する信号出力部とを備え、
前記複数のアナログ信号には、前記駆動制御部の前記第２の入出力部からアナログ出力される前記第２の指標信号データが含まれることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
前記駆動部と、前記駆動部の位置、速度及び電流の少なくともいずれか１つの状態量を検出して前記状態量を前記駆動制御部に出力する検出器とを含む駆動装置に接続され、
前記駆動制御部は、前記検出器から前記状態量を取得し、前記状態量の変化又は前記数値制御部から取得する前記指令位置の変化をトリガとして前記指標信号データをパルス出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の数値制御装置。
前記駆動部と、前記駆動部の位置、速度及び電流の少なくともいずれか１つの状態量を検出して前記状態量を前記駆動制御部に出力する検出器とを含む駆動装置に接続され、
前記駆動制御部は、前記検出器から前記状態量を取得し、前記指標信号データに代えて前記状態量の値である検出位置データを使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の数値制御装置。
前記数値制御部が取得した前記計測信号のデータから、関連付けられた時刻データを前記検出位置データと共有する計測信号のデータの値を算出することを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
前記時刻データに同期された前記計測信号のデータと、前記指標信号データ、前記検出位置データ及び前記指令位置のデータの少なくとも１つ以上のデータとを組み合わせて表示し、又はデータファイルとして出力することを特徴とする請求項６に記載の数値制御装置。