KR100609810B1 - 수치제어장치및수치제어시스템 - Google Patents

Abstract

액정 표시 장치와 일체화하여, 소형화, 박형화한 수치 제어 장치를 제공한다.

CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 교환가능하게 접속되어 CNC 제어 기능을 행하는 CPU 카드(111), 서보 카드(112), 표시 제어 카드(113)를 실장하고, 액정 표시 장치(121)의 배면에 고정한다. 또한, 프린트 회로 기판(110)에는 PMC(114), 스핀들 인터페이스 회로(115), 메모리 수단(116)을 실장하고, 이들 요소를 버스 접속하여 소형, 박형의 CNC 제어부를 구성한다. 기계 각 축의 서보 모터(141, 142, …)와 CNC 제어부는 1개의 광섬유 케이블로 구성한 시리얼 서보 버스(130)로 접속한다. 또한, 확장 버스로서 멀티태스크 버스를 이용하여 옵션 기능을 부가할 수 있도록 한다.

Description

수치 제어 장치 및 수치 제어 시스템

본 발명은 수치 제어 장치에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치를 갖는 수치 제어 장치 및 소형화한 컴퓨터 내장 수치 제어 장치(이하 CNC 장치라고 함)에 관한 것이다.

CNC 장치를 구비하는 공작 기계에 있어서의 표시/조작 유닛은, 오퍼레이터가 감시 및 조작할 필요에 의해 기계의 전면에 배치되어 있는 기계 조작반에 실장되어 있다. 그러나, CNC 제어부나 서보 앰프는 배치 장소를 특별한 장소로 한정할 필요가 없고 CNC 제어부의 외형 및 서보 앰프의 외형이 크기 때문에 기계 강전반에 실장되고, CNC의 표시/조작 유닛과 CNC 제어부의 사이는 케이블로 결합되어 있다. CNC의 표시/조작 유닛의 표시 장치로서는 CRT 표시 장치나 액정 표시 장치(이하, 'LCD'라고 함)가 이용되고 있다. 특히, 수치 제어 장치의 표시 장치를 기계조작반 등과 겸하여 사용할 경우에는, CRT 표시 장치는 깊이가 깊어서, 점유 공간이 커진다고 하는 결점이 있지만, LCD는 깊이가 작아 소형으로 형성할 수 있다.

그러나, CRT 표시 장치의 경우에는 CNC 제어부와 CRT 표시 장치간을 직접 긴 케이블로 접속하여도 문제가 없지만, LCD의 경우에는 긴 케이블로 직접 접속할 수 없고, 액정 제어 신호에 대한 동기 회로를 필요로 하여, 그만큼 비용을 향상시킨다고 하는 문제가 있다.

CNC 제어부에서 CRT 장치를 제어하기 위한 신호는 수평 동기 신호, 수직 동기 신호, 적, 녹, 청의 색 신호 등이 좋고, 또한 색 신호는 아날로그 신호이고, 색의 밝기는 각각의 색 데이터의 레벨(전압 레벨)로 결정되기 때문에, 이 레벨의 변동이 전송중 약간 변화하여도 밝기가 크게 변하지 않는다. 또한, 색 신호에 시간적 어긋남이 생기더라도, 그 시간적 어긋남이 크지 않으면, 색의 변화가 없어 인간의 눈으로 차이를 인식할 수 없고, 색 신호의 레벨 변화나 시간적 차이에 대한 허용도는 크다. 그 때문에, CNC 제어부와 CRT 장치간을 케이블로 접속하여 색 신호 등의 화상 제어 신호를 송신하여도, 그 케이블의 길이가 기계 크기의 범위내 정도(통상 케이블의 길이는 약 10m 정도)이면, 이 케이블에 의한 전송 과정에서 생기는 색 신호 레벨의 변화나 시간적 어긋남 정도는 인간이 인식할 수 있는 정도의 밝기의 변화나 색의 변화는 생기지 않는다. 그렇기 때문에, CNC 제어부와 CRT 장치간을 직접 케이블로 접속하기만 해도 충분하다.

한편, LCD에서는, 표준 LCD에서 512색 내지 26만색의 표시가 가능하고, 이색 신호는 디지털 신호이므로 3×3개(512색) 내지 6×3개(26만색)의 신호선이 필요하고, 또한 수평, 수직 동기 신호 등의 액정 제어 신호선을 필요로 한다. 색 신호가 디지털 신호이므로, 색 신호의 상위 비트에 잘못이 생기면 (「1」이여야 할 신호가 「0」이거나, 「0」이여야 할 신호가 「1」이면), 밝기는 50 % 변동하게 된다.

또한, LCD에서는 도트 표시이고, 현재 640×480 내지 800×600 도트의 표시가 가능하고, 변동이 없는 화면을 표시하기 위해서는 1초 사이에 60 내지 80회의 주기로 1 화면을 표시할 필요가 있다. 그 때문에, 25 MHz(= (640+α)×(480+α)×60) 내지 40 MHz(= (800+α)×(600+α)×80) 정도의 클럭으로 전송할 필요가 있다. 게다가, 1 라인 단위로 표시를 행하기 때문에, 색 데이터를 정확하게 받아들이기 위해서는 색 데이터에 동기된 25 MHz 내지 40 MHz의 샘플링 클럭이 필요해진다. 그러나, 전송용 구동·수신 회로 및 케이블의 특성 때문에, 신호의 지연 시간에 변동이 발생하고, 25 MHz 이상의 클럭이나 시간의 어긋남 없이 긴(10m 정도) 거리 전송하는 것은 매우 곤란하다. 클럭과 색 데이터 신호의 사이에서 지연 시간에 차가 있으면 색 데이터를 샘플링할 수 없게 되거나, 색 데이터 신호에 지연 시간의 변동이 있으면 동일한 도트로서 보내진 색 데이터가 별도의 데이터로서 샘플링되어버려 별도의 도트로 표시되어 상이한 색의 표시로 된다.

그렇기 때문에, CNC 제어부와 LCD 사이는 긴 케이블로 접속할 수 없어, 종래에는 LCD측에 상기 색 신호 등의 액정 제어 신호에 대한 동기 회로를 설치할 필요가 있다.

CNC 장치를 구비하는 공작 기계의 비용을 저감하기 위해서는, 공작 기계 본체의 비용 저감을 꾀하는 것은 물론이고, CNC 공작 기계의 비용 중에서 큰 비율을 차지하는 CNC 장치 및 기타 기계 전장품의 비용 저감을 꾀하는 것이 중요하다. 비용 저감을 꾀하는 방법으로서, 양산함에 따른 비용 저감을 상정할 수 있지만, 공작 기계는 20년, 30년 사용되기 때문에, 소비재와 같이 수요가 많은 것이 아니라 양산 효과에 의한 비용 저감을 꾀하는 데에는 한계가 있다. 그러나, 공작 기계에 사용되는 CNC 장치는 각종 공작 기계에 사용되는 것으로 공작 기계에 대해서는 범용성이 있기 때문에, 어느 정도의 양산 효과를 얻을 수 있어, CNC 장치의 비용 저감은 공작 기계의 비용 저감에 크게 기여한다.

비용 저감의 방법으로서, 각종 용도로 사용되고 범용성이 있고, 양산 효과로 저비용으로 제공할 수 있는 퍼스널 컴퓨터로 CNC 장치를 구성하는 것이 제안되어 있다. 그러나, CNC 장치와 퍼스널 컴퓨터는 사용 환경, 요구되는 기능이 상이하여, 공작 기계에서 요구되는 기능을 얻기 어렵다.

CNC 장치가 사용되는 공장 현장의 환경은, 퍼스널 컴퓨터가 사용되는 사무소 등의 환경과 비교하여, 현격하게 혹독한 사용 환경에서 사용되는 것이다. CNC 장치는, 온도는 0 내지 45도, 습도에 관해서는 최대 95 %, 진동에 관해서는 최대 0.5G, IEC(International Electrotechnical Commission) 규격에 준거한 전원의 순단(瞬斷)에 대한 대책, 분진, 금속 가루, 물, 절삭유 등의 영향을 받지 않게 하기 위한 대책 등이 요구되는 것에 대하여, 퍼스널 컴퓨터는, 온도는 0 내지 35도이고, 습도, 진동, 전원의 순단에 대한 대책, 분진, 금속 가루, 물, 절삭유 등에 대한 밀폐성에 대해서도 대처되어 있지 않아, 사용 환경에 대처하기 위한 구조가 CNC 장치와는 크게 다르고, CNC 장치는 퍼스널 컴퓨터와 비교하여 혹독한 사용 환경에 견딜 수 있는 구조가 요구된다.

예를 들면, CNC 장치에 있어서는, 플로피디스크는 온도, 습도, 진동 등의 관점에서, 공장 등의 사용 환경에 적합하지 않은 문제가 있기 때문에 사용할 수 없고, 또한 하드디스크도 온도, 진동의 관점에서 CNC 장치의 동작 조건을 만족하지 않기 때문에 기본적으로는 사용되지 않고, 옵션 기능에 사용될 뿐이다. 이들 자기(磁氣)를 이용한 기억 매체 대신에 CNC 장치에서는, 소프트웨어를 저장하기 위한 플래시메모리(전기적으로 재기록 가능한 불휘발성 반도체 메모리), NC 가공 프로그램, 각종 파라메터 등을 기억해 두기 위한 배터리에서 백업된 SRAM(재기록 가능한 휘발성 반도체 메모리) 등으로 구성하여, 공장 등의 혹독한 동작 조건이 요구되는 사용 환경에 견딜 수 있는 구조로 되어 있다.

또한, CNC 장치는 공작 기계 각 축의 서보 모터를 리얼 타임으로 제어할 필요가 있고, 그 때문에 고속 연산 처리 능력이 요구되지만, 퍼스널 컴퓨터는 윈도우 등의 시판되는 O/S를 사용하는 것이므로 리얼 타임성이 결여되어 충분한 능력을 발휘할 수 없다. 또한, 현재의 CNC 장치에서는, 리얼 타임으로 고속 연산 처리를 행하기 위해서, NC로의 동작 지령을 해석하여 각 서보 모터에 대한 이동 지령을 서보 제어부에 부여하는 기능 및 키 보드와 표시 장치를 통하여 기계 오퍼레이터의 커뮤니케이션을 행하기 위한 기능을 실행하는 CNC 메인 프로세서, 기계와의 사이에서 ON/OFF 신호의 송수신을 행하여 기계의 시퀀스 제어를 실행하기 위한 PMC(프로그래머블 머신 컨트롤러) 전용의 프로세서, 서보 제어를 고속 연산 처리하기 위해서 통신의 신호 처리용으로 개발된 DSP(디지털 시그널 프로세서) 등의 복수개의 프로세서를 구비하여, 고속 연산 처리를 가능하게 하여 공작 기계를 제어하는 것이다. 그러나, 퍼스널 컴퓨터에서는 1개의 프로세서만 구비하고 있어서, 고속으로 리얼 타임으로 공작 기계를 제어하는 것이 요구되는 제어 장치에 적용하는 것은 어렵다.

또한, CNC 장치는 단순 기능의 기종으로부터 고기능의 기종, 표준적인 성능의 것으로부터 고정밀도인 기종의 공작 기계에 적용할 수 있도록 하여 범용성을 부여하기 위해서 각종 옵션 기능을 부가 가능하게 할 필요가 있다. 예를 들면, 기계 가공의 공작물 핸드링을 행하기 위한 로드 제어 기능, 금형 가공 데이터 등의 연속하는 미소 블럭의 NC 데이터를 복수개 블럭을 미리 읽어서 가감속 제어를 행하여 고정밀도를 유지한 채로 고속 가공을 실현하기 위한 연산 처리를 행하는 RISC(Reduced Instruction Set Computer) 기능, 이더넷(Ethernet), RS-422, RS-232C 등을 통하여 외부 컴퓨터와의 데이터 전송을 행하기 위한 통신 기능, 기계 메이커가 각 기계에 대해서 독자적으로 개발한 소프트웨어를 CNC 장치의 프로세서와는 독립되게 빨리 처리할 수 있게 하기 위한 커스템화된 기능 등을 부가 가능하게 할 필요가 있다. 그 때문에, CNC 장치에 이들 기능을 실행하는 장치, 회로 등을 접속가능하게 구성하고 있지 않으면 안된다.

그러나, 퍼스널 컴퓨터에서는, 이러한 고속 연산 처리 능력이 요구되는 공작기계에 있어서의 여러가지 종류의 옵션을 부가할 수 있는 구조로는 되어 있지 않다. 퍼스널 컴퓨터에서는 옵션 확장용 버스로서 ISA 버스가 사양으로서 채용되고, 이 ISA 버스는 버스폭이 16 비트, 버스를 통해서 억세스할 수 있는 전체 어드레스 공간이 16 MB, 버스에 접속된 각 디바이스가 버스의 마스터가 될 수 없는 것이고, 고속 연산 처리 능력이 요구되는 공작 기계에 있어서의 여러가지 종류의 옵션을 부가할 수 있는 구조로는 되어 있지 않다.

이상의 것으로부터, 퍼스널 컴퓨터를 이용하여 현재 CNC 장치에 요구되고 있는 기능, 구성을 얻는 것은 어렵고, 현재의 CNC 장치를 이용하여 공작 기계의 비용 저감을 꾀하는 것이 요구된다. 공작 기계의 비용 저감을 꾀하는 방법으로서, 기계를 소형화하는 방법이 고려되고, 이 공작 기계를 소형화하기 위해서는 기계 조작반을 소형화하고, CNC 장치도 소형화할 필요가 있다. 특히, 기계 조작반을 소형화하고 또한 박형화하면, 기계 조작반의 설치 가능한 위치가 증대하여 조작성이 좋고 또한 점유 공간이 작기 때문에 공작 기계를 소형화하는 데에 있어서 공헌할 수 있다.

그래서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기계 조작반에 배치하는 CNC의 표시/조작 유닛을 소형화하고, 또한 CNC 제어부도 박형화함으로써 CNC 장치를 소형화하여 비용의 저감을 꾀한 CNC 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 액정 표시 장치와 일체화한 수치 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 수치 제어 장치의 다양화에 따라 용이하게 기능을 변경할 수 있는 수치 제어 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명은 액정 표시 장치를 갖는 수치 제어 장치에 있어서, 상기 액정 표시 장치의 배면에 실장된 적어도 액정 제어 회로를 포함하는 베이스 프린트 회로 기판과, 상기 베이스 프린트 회로 기판에 결합되고 CNC 기능을 갖는 CNC 카드와, 상기 베이스 프린트 회로 기판에 결합되고 각 축의 위치 제어 기능을 갖는 서보 카드를 갖는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치가 제공된다.

액정 표시 장치의 배면에 베이스 프린트 회로 기판을 설치하고, 베이스 프린트 회로 기판에 CNC 카드 및 서보 카드를 결합한다. 이에 따라, 거의 액정 표시 장치 크기의 수치 제어 장치를 구성한다.

또한, 본 발명은, 수치 제어 장치에 있어서, 디지털 신호가 표시 입력으로 되는 박형 표시 장치의 배면에, 이 표시 장치와 대향하는 자세로 그 표시 장치에 결합되는 1매의 프린트 회로 기판을 설치하고, 이 프린트 회로 기판에 커넥터를 통해 교환 가능하게 결합되는 수치 제어 처리를 실현하기 위한 프로세서 및 집적 회로를 구비한 1 또는 복수개의 카드 형상의 회로 및 상기 표시 장치로 보내는 제어 신호를 생성하기 위한 카드 형상의 회로를 구비하도록 했다.

또, 표시 장치를 액정 표시 장치로 하여, 이 액정 표시 장치의 배면에, 그 배면을 포함하는 평면과 평행하게 프린트 회로 기판을 부착하고, 이 프린트 회로 기판에, 수치 제어 처리를 실행하는 수치 처리 회로와, 수치 제어 회로에서 구해진 각 축의 서보 모터의 이동 지령에 기초하여 서보 처리를 실행하는 서보 처리 회로와, 표시 제어의 신호를 생성하는 회로를 실장하여 이 프린트 회로 기판에서 CNC 제어부를 구성하고, 이 프린트 회로 기판과 액정 표시 장치 사이를 케이블만으로 전기적으로 접속함으로써 표시를 위한 동기 회로를 필요로 하지 않도록 하였다. 특히, 상기 수치 처리 회로는 가공 프로그램에 기초하여 각 축으로의 이동 지령을 계산하고, 기계와의 ON/OFF 신호의 송신 수신을 행함과 동시에 키 보드와 액정 표시 장치를 통하여 오퍼레이터와의 커뮤니케이션을 제어하는 회로를 구비한다.

또한, 상기 프린트 회로 기판을 액정 표시 장치의 표시측 면적 이하의 면적으로 구성함으로써, 소형이고 박형인 수치 제어 장치를 구성한다. 또, 상기 액정 표시 장치 대신에 플라즈마 디스플레이 혹은 일렉트로 루미네센스를 이용하여도 좋다. 또한, 상기 수치 처리 회로, 서보 처리 회로, 표시 제어의 신호를 생성하는 회로중 적어도 1개의 회로를 상기 프린트 회로 기판보다도 작은 프린트 회로 기판에 실장하여 모듈화하고, 이 모듈을 교환 가능하게 하여, 수치 제어 장치의 기능의 변경, 판수의 변경, 서보 모터수의 변경, 표시 장치의 변경을 용이하게 한다. 또한, 모듈화한 표시 제어의 신호를 생성하는 회로 대신에 퍼스널 컴퓨터 기능을 구비한 보드를 장착하여 퍼스널 컴퓨터 기능을 실행할 수 있게도 한다.

또한, 상기 표시 제어의 신호를 생성하는 회로 대신에, 퍼스널 컴퓨터 기능을 실행하는 회로를 실장하여 액정 표시 장치를 생략하고, 또한 퍼스널 컴퓨터 기능도 실현한 CNC 제어부를 구성한다.

상기 CNC 제어부를 구성하는 프린트 회로 기판에 CNC 옵션 확장용 멀티태스크 버스 및 이 프린트 회로 기판의 상측에 옵션 기능의 회로를 실장한 옵션 프린트 회로 기판용의 확장 슬롯을 설치하고, 이 확장 슬롯과 상기 멀티태스크 버스를 접속하여 옵션 프린트 회로 기판과 버스 접속함으로써 각종 옵션 기능을 실현할 수 있게 한다.

또한, 상기 프린트 회로 기판에 설치된 CNC 제어부와 서보 앰프와의 접속은 광섬유 케이블로 구성된 시리얼 서보 버스에 의해서 데이지-체인 형식으로 복수개의 서보 앰프와 접속함으로써 케이블의 수를 적게 한다.

또한, 상기 CNC 제어부를 구성하는 프린트 회로 기판에, 제어 대상 기계의 시퀀스 제어를 행하는 회로, 공작 기계의 스핀들 모터에 대한 회전 지령을 스핀들 앰프에 대해서 송출하는 회로, 전원 회로, 가공 프로그램을 기억하는 메모리 회로, 외부 기기와의 데이터 전송을 행하는 회로를 실장함으로써 1매의 프린트 회로 기판에서 CNC 제어부의 기능을 실현할 수 있게 한다.

이하, 본 발명의 한 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 수치 제어 장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 수치 제어 장치는 베이스 프린트 회로 기판(10), 베이스 프린트 회로 기판(10)에 교환 가능하게 접속되는 CNC 카드(20), 베이스 프린트 회로 기판(10)에 교환가능하게 접속되는 서보 카드(30)와, 베이스 프린트 회로 기판(10)과 결합되는 액정 표시 장치(40)로 구성된다. 베이스 프린트 회로 기판(10)은 수치 제어 장치의 베이스가 되는 프린트 회로 기판으로, 버스 제어 회로(11), PMC(프로그래머블·머신·콘트롤러)(12), 가공 프로그램 등을 저장하는 SRAM(13), 액정 표시 장치(40)로 보내는 표시 신호를 생성하는 액정 제어 회로(14)로 이루어지고, 이들 요소는 버스(15)에 의해서 각각 접속되어 있다. 또한, 상기 각 요소에 DC 전원을 공급하는 전원(16)을 갖는다. 또한, PMC(12)에는 래더 프로그램을 받아들이기 위해서 사용하는 플래쉬 메모리(12a)가 포함된다. 또, 버스 제어 회로(11)의 외부 버스(11a)는 외부 확장용으로서 기존의 퍼스널 컴퓨터를 접속할 수 있다.

한편, CNC 카드(20)는 CNC 프로세서(21), CNC의 제어 프로그램을 저장하는 DRAM(22), CNC 주변 회로(23)로 구성되어 있다. CNC 주변 회로(23)에는 MDI(메뉴얼·데이터·입력)와의 인터페이스, 수동 펄스 발생기와의 인터페이스 등이 포함된다. 이 CNC 카드(20)는 도시되어 있지 않은 커넥터에 의해 베이스 프린트 회로 기판(10)에 교환 가능하게 결합되어 있고, CNC 카드(20)를 교환함으로써, 수치 제어 장치의 기능을 보다 고급 기능을 갖는 것으로 교환하거나, 혹은 동일 레벨 기능으로 그레이드업한 것으로 교환할 수도 있다.

또한, 서보 카드(30)는 디지털·서보·프로세서(31)와 시리얼·서보·버스(32) 등으로 구성되어 있다. 디지털·서보·프로세서(31)는 CNC 카드(20)로부터 각 축의 분배 펄스를 받아, 각 축의 서보 모터를 구동하기 위한 구동 신호를 출력한다. 이들 구동신호는 시리얼·서보·버스(32)에 의해서 후술하는 서보 앰프로 출력된다. 또한, 서보 카드(30)는 스핀들 모터를 제어하는 스핀들 제어 신호도 출력한다. 또, 서보 카드(30)는 베이스 프린트 회로 기판(10)에 교환 가능하게 결합되어 있고, 서보 모터의 수 등이 변화되었을 때에, 서보 카드(30)를 교환함으로써 대응할 수 있다.

액정 표시 장치(40)는 액정 제어 회로(14)에 접속되어 가공 프로그램, 가공 형상, 공구 형상, 공구 궤적 등을 표시한다. 또한, 가공 프로그램의 작성, 편집에도 사용된다. 액정 제어 회로(14)와 액정 표시 장치(40)와의 인터페이스는 TTL 레벨이고, 도트 클럭, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호, 적, 녹, 청의 각 색 신호 4 비트, 백라이트·온 오프 신호 등의 각 신호와, 전원 공급선으로 이루어진다. 액정 표시 장치(40)로는 TFT(Thin Film Transistor) 액정 표시 장치, STN(Super Twisted Nematic) 액정 표시 장치를 사용할 수 있다. 또한, 컬러 혹은 모노크롬 중 어느 것이나 사용할 수 있다.

다음에 상기한 수치 제어 장치를 사용한 수치 제어 시스템에 관해서 설명한다. 제2도는 본 발명의 수치 제어 시스템의 블럭도이다. 수치 제어 시스템은 수치 제어부(50), 기계측 제어부(60) 및 공작 기계부(70)로 구성되어 있다. 수치 제어부(50)는 제1도에서 설명한 바와 같이, 베이스 프린트 회로 기판(10), CNC 카드(20), 서보 카드(30), 액정 표시 장치(40)로 구성되어 있다. 한편, 기계측 제어부(60)는 서보 앰프(61, 62, 63, 64, …), 스핀들 앰프(68), DI/DO 프린트 회로 기판(69)으로 이루어지고, 또한 도시되어 있지 않은 기계측 강전 회로를 포함한다.

다음에 서보 카드와 서보 앰프의 접속에 대하여 상세히 설명한다. 제3도는 서보 카드와 서보 앰프와의 접속을 도시한 도면이다. 서보 카드(30)는 시리얼·서보·버스(35)에 의해 서보 앰프(61)에 접속된다. 마찬가지로, 서보 앰프(62)는 시리얼·서보·버스(36)에 의해서 서보 앰프(62)에 접속되고, 서보 앰프(62)는 시리얼·서보·버스(37)에 의해서 서보 앰프(63)에 접속되고, 서보 앰프(63)는 시리얼·서보·버스(38)에 의해서 서보 앰프(64)에 접속된다. 또한, 서보 앰프(64)는 시리얼·서보·버스(39)에 의해 다른 서보 앰프를 접속할 수 있다. 이와 같이 서보 카드(30)와 서보 앰프(61) 등을 데이지-체인 형식으로 접속하였기 때문에, 서보 앰프의 갯수가 증가하여도, 서보 카드(30)로부터 하드 웨어의 라인은 1개로 충분하고, 또한 서보 카드(30)의 인터페이스 커넥터는 1개로 족하여 서보 카드(30)를 더욱 소형화할 수 있다.

서보 카드(30)에서 시리얼·서보·버스(35)로는 어드레스 정보, 데이터, 컨트롤 신호를 시리얼 신호로 변환하여 보내고, 서보 앰프(61, 62, 63, 64)는 시리얼·서보 버스로부터 각 서보 앰프 앞으로 보내진 데이터를 판독한다. 또한, 필요한 데이터를 시리얼·데이터·버스로 보낸다. 따라서, 하드웨어적으로는 시리얼선이지만, 통상의 패러렐 버스와 동일한 제어가 가능하다.

다음에 본 발명의 수치 제어 장치의 구조에 대하여 설명한다. 제4도는 본 발명의 수치 제어 장치의 정면도이다. 수치 제어 장치의 정면은 액정 표시 장치(40)만이 보이고, 그 중심으로 액정 표시 화면(41)이 배치되어 있고, 그 하부에 소프트 키(12)가 배치되어 있다. 소프트 키는, 그 기능이 액정 표시 화면에 의해서 변화하는 키이다.

제5도는 본 발명의 수치 제어 장치의 평면도이다. 액정 표시 장치(40)의 배면에는 베이스 프린트 회로 기판(10)이 부착되어 있고, 그 위에 보호 플레이트(18)가 설치되어 있다. 베이스 프린트 회로 기판(10)과 액정 표시 장치(40)는 케이블(17a)로 접속되어 있다. 또한, 제4도에 도시한 소프트 키(42)는 케이블(17b)로 베이스 프린트 회로 기판(10)과 접속되어 있다.

제6도는 베이스 프린트 회로 기판과 CNC 카드의 결합 상태를 도시한 도면이다. 베이스 프린트 회로 기판(10) 상에는, CNC 카드(20)가 커넥터(19a)와 커넥터(24)를 통해 접속되고, 그 반대측에서는 나사(26)로 관(27)을 통하여 기구적으로 CNC 카드(20)가 고정되어 있다. 또한, CNC 카드(20)상에는 DRAM(22)이 모듈에 합쳐져 실장되어 있다. 또한, 베이스 프린트 회로 기판(10) 상에는 버스 제어 회로(11), PMC(12) 등을 구성하기 위한 표면 실장 부품(19b, 19c)이 실장되어 있다. 또한, 베이스 프린트 회로 기판(10) 상에는 외부와의 접속용 인터페이스 커넥터(19d)도 실장되어 있다. 또한, 서보 카드(30)도 CNC 카드(20)와 마찬가지로 베이스 프린트 회로 기판(10)에 실장되어 있다. 또, 제3도에서는 서보 카드(30)와 서보 앰프(61)의 접속은 직접 접속되도록 표시하고 있지만, 서보 카드(30)는 작아서 인터페이스 커넥터를 실장하는 것은 곤란하므로, 베이스 프린트 회로 기판(10)을 경유하여, 베이스 프린트 회로 기판(10) 상의 커넥터와 서보 앰프(61)가 접속하도록 하여도 좋다.

제4도, 제5도 및 제6도에서 명백해진 바와 같이, 수치 제어 장치는 거의 액정 표시 장치의 외형 치수에 포함되어, 거의 수치 제어 장치의 크기는 의식할 필요가 없을 정도로 소형인 수치 제어 장치를 구성할 수 있다.

또한, 표시 장치에 안쪽 깊이가 좁은 액정 표시 장치를 사용하였으므로, 전체로서도 극히 소형인 수치 제어 장치를 구성할 수 있다.

또한, CNC 카드를 교환함으로써, CNC의 사양 혹은 판수를 용이하게 변경할 수 있다. 서보 카드의 교환에 대해서도 마찬가지이다.

제7도는 본 발명의 수치 제어 장치의 CNC 제어부 및 표시부의 한 실시 형태의 구성을 도시한 기능 블럭도이다. 본 발명의 수치 제어 장치는 CNC 제어부를 1매의 프린트 회로 기판(110)으로 구성하고, 이 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에는 하드웨어를 보다 작은 프린트 회로 기판에 실장함으로써 모듈화한 CPU 카드(111), 서보 카드(112), 표시 제어 카드(113)가 이 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 교환 가능하게 실장되어 있다. 또한, 기계와의 시퀀스 제어를 행하는 PMC(프로그래머블·머신·콘트롤러)(114)의 회로, 스핀들 앰프와의 스핀들 인터페이스 회로(115), CNC의 소프트웨어를 저장하기 위한 플래시 메모리(전기적으로 재기록 가능한 불휘발성 반도체 메모리) 및 NC 가공 프로그램이나 각종 파라메터 등을 기억해두기 위한 배터리로 백업된 SRAM(재기록 가능한 휘발성 반도체 메모리)으로 구성된 메모리 회로(116), 확장 제어 버스(131)를 제어하기 위한 확장 제어 버스 제어 회로(117)가 설치되고, 이들 CPU 카드(111), 서보 카드(112), 표시 제어 카드(113), PMC 회로(114), 스핀들 인터페이스 회로(115), 메모리 회로(116) 및 버스 제어 회로(117)는 버스(119)에 의해서 각각 접속되어 있다. 또한, 상기한 각 요소에 DC 전원을 공급하는 전원(118)을 갖는다.

본 발명에 있어서는, 고집적 LSI를 개발함과 동시에 고밀도 표면 실장 부품을 채용함으로써 CNC 제어부의 각 요소를 소형화하고, CNC 제어부를 1매의 프린트 회로 기판(110)으로 구성하고, 또한 이 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)의 면적을 액정 표시 장치의 표면적과 거의 동등한 크기로 하여, CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)을 액정 표시 장치 뒤에 실장함으로써 CNC 제어부(액정 제어 회로)와 액정 표시 장치와의 사이를 연결하는 케이블을 짧게(20 내지 30 cm) 함으로써, 액정을 위한 동기 회로가 필요없고, 또한 표시 장치도 포함시켜서 소형으로 박형의 CNC 제어부를 구성하고 있다.

CPU 카드(111)는 수치 제어 처리를 실행하는 회로를 실장함으로써, 가공 프로그램 등으로부터 지령되는 동작 지령을 해석하여 각 축의 서보 모터에 대한 이동 지령을 계산하는 기능, 동작 지령을 해석하여 기계와의 사이에서 ON/OFF 신호의 송수신을 행하는 기능 및 키보드와 액정 등의 표시부를 통하여 기계 오퍼레이터와 커뮤니케이션을 행하는 기능 등을 실행하는 프로세서(111a), 또한 CNC 제어 프로그램을 저장하는 DRAM(111b), 그 밖의 주변 회로(111c)로 구성되어 있다. 주변 회로(111c)에는 케이블(134)에 의해 기계 조작반(120)의 키보드(124)와 접속된 MDI 인터페이스, 플로피디스크 등의 외부 기억 매체로부터의 NC 가공 프로그램 등의 입력을 행하기 위한 인터페이스, 수동 펄스 발생기의 인터페이스 등이 포함된다. 이 CPU 카드(111)는 제7도에서는 도시되어 있지 않은 커넥터에 의해 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 교환가능하게 결합되어 있고, CPU 카드(111)를 교환함으로써, 수치 제어 장치의 기능을 보다 고급 기능을 갖는 것으로 교환하거나, 혹은 동일 레벨 기능으로 판 개수를 증가한 것으로 교환할 수도 있다.

서보 카드(112)는 CPU 카드(111)로부터 지령되는 각 축의 이동 지령과, 각 서보 모터에 내장된 위치·속도 검출기(이하 펄스 코더라고 함)로부터 케이블(130)을 통해 피드백되는 위치, 속도 및 전류의 피드백 신호에 의해 각 축의 서보 모터 위치의 피드백 제어, 속도의 피드백 제어 및 전류 제어를 행하는 서브 앰프로의 지령을 생성하는 디지털 시그널 프로세서(DSP)(112a), 후술하는 시리얼 서보 버스(130)를 제어하는 시리얼 전송 제어 회로(112b), SRAM(112c) 등으로 구성되어 있다. 또, 서보 카드(112)는 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 교환가능하게 결합되어 있고, 서보 모터수 등이 변화했을 때에 서보 카드(112)를 교환함으로써 대응할 수 있다.

표시 제어 카드(113)는 프로세서나 메모리로 구성된 액정 제어 회로(113a)를 실장하고, 이 표시 제어 카드(113)는 프린트 회로 기판(110)에 설치된 커넥터를 통해 케이블로 기계 조작반(120)의 액정 표시 장치(121)에 접속되고, 이 액정 표시 장치(121)는 가공 프로그램, 가공 형상, 공구 형상, 공구 궤적 등을 표시한다. 또한, 가공 프로그램의 작성, 편집에도 사용된다. 표시 제어 카드(113)와 액정 표시 장치(121)와의 인터페이스는 TTL 레벨로, 도트 클럭, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호, 적, 녹, 청의 각 색 신호, 백 라이트·온 오프 신호 등의 각 신호와, 전원 공급선으로 이루어진다. 액정 표시 장치(121)로서는 TFT(Thin Film Transistor) 액정 표시 장치, STN(Super Twisted Nematic) 액정 표시 장치를 사용할 수 있다. 또한, 컬러 혹은 흑백 사진 중 어느 것이나 사용할 수 있다. 또, 이 표시 제어 카드(113)도 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 교환 가능하게 결합되어 있고, 후술하는 바와 같이, 이 표시 제어 카드(113) 대신에 시판되는 퍼스널 컴퓨터 보드를 실장하여 퍼스널 컴퓨터를 조립하여도 좋다.

PMC(114)에는 시퀀스 프로그램을 저장하기 위해서 사용하는 플래시 메모리가 포함되고, 기계의 각종 센서 및 액튜에이터와의 사이에서 신호를 송수신하기 위한 케이블(132)이 접속되어 있다. 확장 버스 제어 회로(117)에는 옵션 확장용 버스(131)가 접속되어 있고, 이 확장용 버스(131)는 고속 연산 처리 및 각종 여러가지 옵션을 접속할 수 있도록 전용의 멀티태스크 버스를 이용하고 있다. 이 확장용 버스(131)는, 버스 폭이 32 비트, 버스를 통하여 억세스할 수 있는 전체 어드레스 공간이 256 MB, 버스에 접속되는 각 디바이스의 프로세서가 버스의 마스터로 될 수 있는 멀티태스크 버스로 함으로써 고속성 및 확장성을 꾀하고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 CNC 제어부(CNC 제어부 프린트 회로 기판(110))가 액정 표시 장치의 이면에 배치되어 있기 때문에, 이 CNC 제어부는 표시/조작 유닛이 배치되는 기계 장치만에 배치되게 된다. 그 결과, 기계 강전반에 배치되는 각 축 서보 앰프와 CNC 제어부의 서보 제어부(서보 카드(112)) 사이를 연결하는 케이블(130)이 길어진다. 종래에는, CNC 제어부와 각 축 서보 앰프 사이는 각각 전용의 케이블로 각각 접속되어 있기 때문에, 서보 모터의 수(축 수)만큼 케이블을 설치하고 있었다. 이와 같이 각 서보 앰프마다 케이블을 설치하면, CNC 제어부와 서보 앰프간의 거리가 길기 때문에 굵은 케이블이 차지하는 비율이 증대하여, 더욱 큰 기계 강전반이 필요해져서, 그 만큼 공간을 점유하여, 장치 제어 장치 전체를 크게 하고, 또한 비용을 증대시키는 원인이 된다.

그래서, 본 발명은, 제8도에 도시한 바와 같이, CNC 제어부와 각 서보 앰프간을 1개의 광섬유 케이블로 데이지-체인 형식으로 접속하는 시리얼 서보 버스(130)를 이용하였다. 이 시리얼 서보 버스(130)는 CNC 제어부의 서보 카드(112) 내에 시리얼 서보 버스(130)를 제어하기 위한 시리얼 전송 제어 회로(112b)를 설치함과 동시에, 각 서보 앰프(141, 142, …)에도 마찬가지로 시리얼 전송 제어 회로(141a, 142a, …)를 설치하고, 시리얼 전송 제어 회로(112b)와 서보 앰프(141)의 시리얼 전송 제어 회로(141a)간, 시리얼 전송 제어 회로(141a)와 다음 서보 앰프(142)의 시리얼 전송 제어 회로(142a)와, 이하 순차 각 시리얼 전송 제어 회로간을 광섬유 케이블로 접속하여 구성하고 있다. 각 서보 앰프(141, 142, …)는 시리얼 전송 제어 회로(141a, 142a, …)에 접속되어 서보 모터에 흐르는 전류를 제어하는 인버터 회로(141b, 142b, …), 서보 모터의 전류를 검출하여 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기(141c, 142c, …), 서보 모터의 위치·속도 검출기(펄스 코더)(141d, 142d, …)로부터의 신호를 받아들이는 회로를 구비하고, 50 Mbps 정도의 고속 전송 속도로 데이터를 전송함으로써, 종래의 CNC 제어부와 각 서보 앰프를 각각 케이블로 접속하는 구성과는 다름이 없는 성능을 유지할 수 있도록 하고 있다.

이 시리얼 서보 버스(130)는 서보 처리를 행하는 서보 카드(112)에 실장된 DSP(디지털 시그널 프로세서)에 의한 가장 짧은 연산 주기 125 ㎲ 이내에, CNC 제어부와 각 서보 앰프(141, 142, …) 사이에서 8대분의 서보 모터의 제어를 위해 필요한 모든 신호를 전송할 수 있는 것이고, CNC 제어부의 시리얼 전송 제어 회로(112b)는 어드레스 정보, 데이터, 컨트롤 신호 등을 시리얼 신호로 변환하여 송신하고, 각 서보 앰프(141, 142, …)의 시리얼 전송 제어 회로(141a, 142a, …)는 각 서보 앰프에 해당하는 데이터를 판독한다. 또한, 필요한 데이터를 시리얼 서보 버스(130)로 보낸다. 따라서, 하드웨어적으로는 시리얼선이지만 통상의 패러랠 버스와 동일한 제어가 가능하다.

예를 들면, 각 서보 앰프(141, 142, …)로부터 CNC 제어부로 데이터를 전송하는 예를 들면, 서보 모터 전류치 데이터 16 비트와 펄스 코더(141d, 142d 내지 148d)로부터의 출력 데이터 64 비트를 전송하지만, 이것을 44 비트의 송신 데이터로 분할하여 16 비트의 오류 정정 부호를 부가하여 전송하고, 수신측의 시리얼 전송 제어 회로(112b, 141a, 142a, …)를 통과시킴으로써 오류가 정정된 데이터를 얻도록 하여, 고속 고신뢰의 데이터 전송을 할 수 있도록 하였다.

또, CNC 제어부와 각 서보 앰프 간의 광섬유 케이블 접속은 제9도에 도시한 바와 같이 루프형이어도 좋다.

제10도는 본 발명의 CNC 제어부 및 표시 장치를 갖는 수치 제어 장치를 이용한 공작 기계의 블럭도이다. CNC 제어부는 제7도에서 설명한 바와 같이, CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 실장되어 버스(119)로 접속된 CPU 카드(111), 서보 카드(112), 표시 제어 카드(113), PMC(114), 스핀들 인터페이스(115), 메모리 수단(116), 확장 버스 제어 회로(117) 및 전원 회로(118)로 구성되고, 표시 제어 카드(113)에는 액정 표시 장치(121)가 접속되어 있다. 한편, 기계측 제어부(140)는 서보 앰프(141, 142, …), 스핀들 앰프(145), DI/DO 프린트 회로 기판(146)으로 이루어지고, 또한 도시되어 있지 않은 기계측 강전 회로를 포함한다.

CNC 제어부와 기계 조작반(120)의 키보드(124) 간을 접속하는 케이블(134)로 키보드(124)와 CPU 카드(111)는 접속된다. 또한, CNC 제어부의 서보 카드(112)의 시리얼 전송 제어 회로(112b)와 기계 제어부(140)의 서보 앰프(141)의 시리얼 전송 제어 회로(141a)간에는 상술한 시리얼 서보 버스를 형성하는 1개의 광섬유 케이블(130)로 접속되고, 또한 각 서보 앰프(141, 142, …) 사이도 시리얼 서보 버스를 형성하는 광섬유 케이블로 접속됨으로써 CNC 제어부와 각 서보 앰프가 접속되어 있다. 또한, 기계 제어부(140)의 스핀들 앰프(145)는 CNC 제어부의 스핀들 인터페이스(115)와 케이블(133)로 접속되고, 또한 기계 제어부(140)의 DI/DO 프린트 회로 기판(146)은 CNC 제어부의 PMC(114)와 케이블(132)로 접속되어, 기계의 각종 센서 및 액튜에이터의 동작 신호 등을 송수신할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이, 기계 조작반(120)에 배치된 CNC 제어부와 기계 강전반에 배치된 기계 제어부(140) 사이는 3개의 케이블로 접속하는 것만으로 충분하여, 케이블이 차지하는 공간이 작아져서, 수치 제어 장치 또한 공작 기계 자체를 소형화할 수 있음과 동시에, 케이블의 수가 적기 때문에 비용 저감을 꾀할 수 있다.

CPU 카드(111)의 프로세서(111a)는 메모리 수단(116)의 SRAM에 기억된 NC 가공 프로그램을 순차 판독하고 이 NC 가공 프로그램에 의한 지령을 기초로 하여, 지령이 기계의 각종 액튜에이터에 대한 ON/OFF 지령이면, PMC(114), 케이블(132)을 통해 기계 제어부(140)의 DI/DO 프린트 회로 기판(146)을 통해 공작 기계(160)의 각종 액튜에이터에 ON/OFF 신호를 송신하고, 스핀들 구동 지령이면, 지령 속도의 구동 지령을 PMC(114), 케이블(133)을 통하여 스핀들 앰프(145)에 출력하여 스핀들을 구동하고, 공구 등의 이동 지령이면, CPU 카드(111)의 프로세서(111a)는 각 축으로의 이동 지령의 분배 계산을 행하는 서보 카드(112)로 송신한다. 서보 카드(112)의 프로세서(112a)는 수신한 각 축마다의 이동 지령과 시리얼 서보 버스(130)를 통해 보내져 오는 대응하는 서보 모터의 위치, 속도 및 전류 피드백 신호에도 기초하여 위치의 피드백 제어, 속도의 피드백 제어, 전류의 피드백 제어를 행하고, 시리얼 전송 제어 회로(112b), 시리얼 서보 버스(130)를 통해 각 서보 앰프(141, 142, …)로의 구동 지령을 출력하여 각 서보 모터를 구동한다. 이 수치 제어 장치에서의 동작은 상기 시리얼 서보 버스를 통해 서보 앰프에 구동 지령을 출력하는 점에서 상위할 뿐이고, 다른 동작은 종래와 동등하다.

다음으로 본 발명의 수치 제어 장치의 구조에 대하여 설명한다. 제11도는 본 발명의 수치 제어 장치의 정면도이다. 수치 제어 장치의 정면은 액정 표시 장치(121)만이 보이고, 그 중심에 액정 표시 화면(122)이 배치되어 있고, 그 하부에 소프트 키(123)가 복수개 배치되어 있다. 소프트 키(123)는 그 기능이 액정 표시 화면에 의해 변화하는 키이다.

제12도는 본 발명의 수치 제어 장치의 배면도이다. 액정 표시 장치(121)의 배면에는 액정 표시 장치(121)의 이면에 설치된 관(120a …)을 통해 소정 간격을 두고 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)이 나사에 의해 설치되어 있다. 이 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에는 상술한 바와 같이 CPU 카드(111), 서보 카드(112), 표시 제어 카드(113)가 착탈이 자유롭게 장착되고, 또한 전원(118)이나 PMC(114), 스핀들 인터페이스(115), 메모리 회로(116), 확장 버스 제어 회로(117) 등을 구성하는 LSI(170) 등이 실장되어 있다.

상기 CPU 카드(111), 서보 카드(112), 표시 제어 카드(113)에는 한 단에 설치된 커넥터(171, 171, 171)와 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 설치된 커넥터(172, 172, 172)로 전기적으로 접속되고, 다른 단을 관(173 …)을 통해 나사로 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 고정되도록 구성되어, CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 착탈이 자유롭게 실장되어 있다.

또한, CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에는 옵션 프린트 회로 기판을 접속하기 위한 확장 버스(131)용 커넥터(174), 액정 표시 장치(121)와 전기적으로 접속하기 위한 커넥터(175), 시리얼 서보 버스(130), 스핀들 앰프(145)와의 접속을 위한 케이블(133), 기계 제어부(140)의 DI/DO 프린트 회로 기판(150)과 접속하기 위한 케이블(132), 키보드(124)와의 접속을 위한 케이블(134) 등을 접속하는 커넥터(176, 176, …)가 복수개 설치된다. 커넥터(175)와 액정 표시 장치(121)에 설치된 커넥터(180)에 결합된 케이블(181)에 의해 CNC 제어부의 표시 제어 카드(113)와 액정 표시 장치(121)를 전기적으로 접속하고 있다.

이상은 수치 제어 장치의 기본적 기능을 실행하는데 필요한 기본적인 구성이지만, 이 구성에 옵션 기능을 실행하는 프린트 회로 기판을 부가하는 구성에 대하여 설명한다.

옵션 프린트 회로 기판으로서는 기계 가공의 공작물의 핸드링을 행하게 하기 위한 로더 제어 보드, 금형 가공 데이터 등 연속하는 미소 블럭의 NC 데이터를 복수개 블럭 미리 읽어서 가감속 제어를 행하기 위한 RISC 보드, 이더넷(Ethernet), RS-422, RS-232C 등을 통해 외부의 컴퓨터와 데이터 전송을 행하기 위한 통신 보드, 공작 기계 메이커가 기계의 개성화를 위해 개발한 소프트를 CNC 제어부의 프로세서와는 독립하여 실행시킬 수 있는 커스텀화 보드 등의 여러가지의 것이 예상되고, 본 실시 형태에서는 이들 옵션 프린트 회로 기판을 접속 가능하게 하고 있다.

제13도는 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 옵션 프린트 회로 기판을 부가하는 구조를 설명하는 설명도이다. 부호(190)는 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)을 부가하기 위한 옵션 확장 슬롯이고, 이 슬롯(190)은 기저면이 개방된 コ자형의 형상을 갖고, 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)이 삽입되는 삽입구에 대향하는 면에는 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)에 설치된 커넥터(193a, 194a)(도시하지 않음)와 결합하는 커넥터(191b, 191c) 및 이들 커넥터(191b, 191c)와 전기적으로 접속되고, CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 설치된 확장 버스(131)가 접속된 커넥터(174)와 결합하는 커넥터(191a)를 한 단에 구비하는 측판(191)이 설치된다.

제13도에서는 측판(191)이 확장 슬롯(190)으로부터 분리되어 있지만, 조립 시에 있어서는, 이 측판을 확장 슬롯(190)에 고정하고, 커넥터(191a)를 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)의 커넥터(174)에 결합시키고, 또한 이 확장 슬롯(190)의 해방된 기저면측을 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 나사 등으로 고정하는 것이다. 또한, 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)에는 측판(191)에 설치된 커넥터(191b, 191c)와 결합하는 커넥터(193a, 194a) 이외에, 한쪽 측(제13도에 있어서 하측)에 외부 기계와 케이블로 접속하기 위한 하나 이상의 커넥터(193b, 194b)(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이것에 대응하여, 확장 슬롯(190)의 일측면(제13도에 있어서 하측의 측단)에는 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)을 확장 슬롯(190)에 장착한 상태로 상기 하나 이상의 커넥터(193b, 194b)가 대응하는 위치에는 케이블의 커넥터를 통과시키기 위한 홀이 설치되어 있다.

옵션 프린트 회로 기판(193, 194)을 가이드 홈(192, 192)을 따라서 삽입하여 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)의 커넥터(193a, 194a)와 확장 슬롯의 커넥터(191b, 191c)와 결합시킴으로써, 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)은 커넥터(193a, 194a, 191b, 191c, 191a, 174)를 통해 CNC 제어부의 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)과 버스 접속한다. 또한, 상술한 확장 슬롯(190)의 측판에 설치된 홀을 통해서 케이블의 커넥터를 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)의 커넥터(193b, 194b)에 결합하고, 이 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)과 외부 기계 사이를 전기적으로 접속한다.

제14도는 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 옵션 확장 슬롯(190)을 장착했을 때의 CNC 제어부 및 표시 장치의 측면도이고, 이 실시 형태에서는 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)의 CPU 카드(111), 서보 카드(112)의 위치에 옵션 확장 슬롯(190)이 걸치도록 장착되고, 이들 카드(111, 112)와 간격을 두고 평행하게 옵션 프린트 회로 기판(193, 194)이 장착되어 있다.

옵션 기능을 더욱 증가시키기 위해서는, 옵션 프린트 회로 기판을 더욱 부가할 수 있는 옵션 확장 슬롯을 이용하여, 옵션 프린트 회로 기판을 상술한 방법으로 더욱 증가하면 좋고, 확장 버스로서 멀티태스크 버스의 전용 버스를 이용하였기 때문에 수치 제어 장치의 옵션 기능을 필요한 만큼 증가시킬 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 상술한 구성 및 제11도, 제12도, 제13도 및 제14도에서 명백해진 바와 같이, 수치 제어 장치는 거의 액정 표시 장치의 표시면 방향에서 본 면적 범위 내에 수납되고, 두께도 얇게 구성되어 소형이고 또한 박형인 수치 제어 장치가 구성된다.

또한, 본 실시 형태에서는 CPU 카드(111), 서보 카드(112)를 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 착탈이 자유롭게 실장하고 있기 때문에, CPU 카드(111)를 교환함으로써 수치 제어 장치의 기능을 보다 고급 기능을 갖는 것으로 교환하거나, 혹은 동일 레벨 기능으로 판 개수를 증가한 것으로 교환할 수도 있다. 또한, 서보 모터의 수 등이 변화했을 때에, 서보 카드(112)를 교환함으로써 공작 기계 등의 기계의 축 수가 변화했을 때에도 간단히 대응할 수 있다.

또한, 표시 제어 카드(113)도 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 착탈이 자유롭게 실장하고 있기 때문에, 이 표시 제어 카드(113) 대신에 시판되어 있는 초소형으로 카드 사이즈의 퍼스널 컴퓨터 보드를 실장함으로써 CNC 장치의 옵션으로서 퍼스널 컴퓨터를 조립할 수도 있다.

제15도는 상기 표시 제어 카드(113) 대신에 퍼스널 컴퓨터 보드(200)를 실장했을 때의 기능 블럭도이고, 이 피스널 컴퓨터 보드(200)에는 프로세서, DRAM, 하드디스크 제어 회로, 그래픽 제어 회로 등을 실장하고, 하드디스크를 접속할 수 있고, 또한 퍼스널 컴퓨터용 확장 버스 ISA를 통해 다른 기기와 접속이 가능해 진다.

또, 상기 실시 형태에서는 표시 장치로서 액정 표시 장치를 이용하였지만, 이 액정 표시 장치 대신에, 소형으로 박형인 표시 장치를 구성할 수 있는 플라즈마 디스플레이나, EL(일렉트로 루미네센스) 등의 박형 표시 장치를 이용하여도 좋다. 이 경우에는, 상기 표시 제어 카드(113)는 이들 플라즈마 디스플레이나 EL 표시 장치를 제어하는 표시 제어 카드로 되고, 이것을 CNC 제어부 프린트 회로 기판(110)에 실장하면 좋다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따르면, 액정 표시 장치의 배면에 베이스 프린트 회로 기판을 설치하여, 그 위에 CNC 카드 및 서보 카드를 설치하도록 구성하였으므로, 거의 수치 제어 장치의 크기를 의식하지 못할 정도로 소형인 수치 제어 장치를 구성할 수 있다.

또한, 표시 장치로서 액정 표시 장치를 사용하였기 때문에, 더욱 깊이가 작은 수치 제어 장치를 구성할 수 있다.

또한, CNC 카드를 교환함으로써, 수치 제어 장치 기능의 변경, 판수의 변경 등을 용이하게 할 수 있다.

게다가, 서보 카드를 교환함으로써, 서보 모터의 축 수 등이 변화하여도 용이하게 대응할 수 있다.

또한, 서보 카드와 서보 모터 간을 데이지-체인 형식으로 접속하였으므로, 서보 모터의 수에 관계없이 수치 제어 장치측의 인터페이스 커넥터는 1개로 되어, 서보 카드를 더욱 소형화할 수 있다.

게다가, 스핀들 앰프도 서보 카드에 포함하도록 하였으므로, 서보 모터 및 스핀들 모터의 제어도 1매의 서보 카드로 제어할 수 있다.

또한, 수치 제어부는 액정 표시 장치의 배면에 전부 실장되기 때문에, 기계측 제어부에 서보 앰프, 스핀들 앰프, DI/DO 프린트 회로 기판을 실장하도록 하면, 구성이 단순한 수치 제어 시스템을 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 박형 표시 장치의 배면에 프린트 회로 기판을 설치하고, 그 위에 CPU 카드, 서보 카드 및 표시 제어 카프를 설치하여 CNC 제어부를 구성하였으므로, 거의 수치 제어 장치의 크기를 의식하지 않을 정도로 소형이고 깊이가 짧은 수치 제어 장치를 구성할 수 있다. 또한, 표시 장치와 CNC 제어부 간의 접속은 짧은 케이블이 좋기 때문에, 표시를 위한 동기 회로 등을 설치할 필요가 없어, 그만큼 비용을 저감할 수 있다. 또한, 수치 제어 장치를 소형화할 수 있기 때문에 수치 제어 장치를 이용하는 공작 기계 등을 소형화할 수 있어 그만큼 비용을 저감할 수 있다. 또한, CNC 제어부 및 표시 장치를 일체적으로 소형화, 박형화할 수 있기 때문에, 이 CNC 제어부 및 표시 장치가 장착되는 기계 조작반의 설치 위치를 선택하지 않고, 최적의 장소에 배치할 수 있다.

또한, CPU 카드를 교환함으로써, 수치 제어 장치 기능의 변경, 판수의 변경 등을 용이하게 할 수 있고, 게다가 서보 카드를 교환함으로써, 서보 모터의 축 수 등이 변화하여도 용이하게 대응할 수 있다.

또한, 서보 카드와 서보 모터 간을 데이지-체인 형식의 시리얼 서보 버스로 접속하였기 때문에, 서보 모터의 수에 관계없이 수치 제어 장치측의 인터페이스 커넥터는 1개로도 되고, 서보 카드를 보다 소형화할 수 있어서, 케이블의 수가 적어지기 때문에 소형의 기계를 형성할 수 있어, 그 만큼 기계의 비용을 저하시킬 수 있다.

또한, 확장 버스로서 멀티태스크 버스를 이용하였기 때문에, 수치 제어 장치에 대해 요구되는 각종 여러가지 옵션 기능을 간단하게 부가할 수 있고, 종래의 수치 제어 장치와 마찬가지로, 옵션 기능을 필요에 따라서 부가함으로써 단순 기능의 기종으로부터 고기능의 기종, 표준적인 성능의 것으로부터 고정밀도인 기종의 공작 기계에 적용할 수 있도록 하여 범용성을 부여할 수 있기 때문에, 기본이 되는 CNC 제어부를 양산함으로써 그 비용을 저감할 수 있다.

또한, CNC 제어부 프린트 회로 기판, CPU 카드, 서보 카드, 표시 제어 카드, 옵션 프린트 회로 기판 등과, 각종 기능을 모듈화하여 각각을 교환 가능하게 하고 있기 때문에, 고장이 발생했을 때, 고장이 발생된 프린트 회로 기판이나 카드를 교환하는 것만으로 되므로, 고장에 대한 대응이 간단해진다.

제1도는 본 발명의 수치 제어 장치의 구성을 도시한 블럭도.

제2도는 본 발명의 수치 제어 시스템의 블럭도.

제3도는 서보 카드와 서보 앰프와의 접속을 도시한 도면.

제4도는 본 발명의 수치 제어 장치의 정면도.

제5도는 본 발명의 수치 제어 장치의 평면도.

제6도는 베이스 프린트 회로 기판과 CNC 카드의 결합 상태를 도시한 도면.

제7도는 본 발명의 수치 제어부 및 표시 장치의 한 실시 형태의 기능 블럭도.

제8도는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 CNC 제어부와 각 서보 모터의 접속 방법을 설명하는 도면,

제9도는 CNC 제어부와 각 서보 모터를 접속하는 다른 방법을 설명하는 도면.

제10도는 본 발명의 한 실시 형태를 이용한 공작 기계의 블럭도.

제11도는 본 발명의 한 실시 형태의 정면도.

제12도는 본 발명의 한 실시 형태의 배면도.

제13도는 본 발명의 한 실시 형태에 있어서 옵션 프린트 회로 기판을 부가하는 구조의 설명도.

제14도는 본 발명의 한 실시 형태에 있어서 옵션 확장용 슬롯을 CNC 제어부 프린트 회로 기판에 장착했을 때의 측면도.

제15도는 표시 제어 카드를 대신해서 퍼스널 컴퓨터 보드를 장착했을 때의 본 발명의 수치 제어부 및 표시 장치의 한 실시 형태의 기능 블럭도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 베이스 프린트 회로 기판 20 : CNC 카드

30 : 서보 카드 40 : 액정 표시 장치

50 : 수치 제어부 60 : 기계측 제어부

110 : CNC 제어부 프린트 회로 기판 111 : CPU 카드

112 : 서보 카드 113 : 표시 제어 카드

120 : 기계 조작반 121 : 액정 표시 장치

130 : 시리얼 서보 버스 140 : 기계측 제어부

160 : 공작 기계

Claims (15)

1. 수치 제어 장치에 있어서,

   액정 표시 장치와,

   상기 액정 표시 장치의 배면에, 상기 배면을 포함하는 평면과 평행하게 장착된 프린트 회로 기판을 포함하는 CNC 제어부, 및

   상기 프린트 회로 기판과 상기 액정 표시 장치를 상호 전기적으로 접속하는 케이블

   을 포함하고,

   상기 프린트 회로 기판은,

   버스,

   상기 버스에 결합되고, 수치 제어 처리를 실행하는 수치 처리 회로,

   상기 버스에 결합되고, 상기 수치 처리 회로에서 얻어지는 각 축의 서보 모터에 대한 이동 지령에 따라 서보 처리를 행하며, 상호 직렬로 결합되는 서보 증폭기들을 포함하는 서보 처리 회로- 상기 서보 증폭기들은 상기 서보 처리 회로와도 직렬로 결합됨 -, 및

   상기 버스 및 상기 액정 표시 장치에 결합되고 표시 제어 신호를 생성하는 표시 제어 신호 생성 회로

   를 포함하며,

   상기 프린트 회로 기판의 표면적은 상기 액정 표시 장치의 표면적의 일부와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
2. 제7항에 있어서, 상기 수치 처리 회로는 가공 프로그램에 기초하여 각 축으로의 이동 지령을 계산하고, 기계와의 ON/OFF 신호의 송수신을 행함과 함께 키보드와 액정 표시 장치를 통하여 오퍼레이터와의 커뮤니케이션을 제어하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
3. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 CNC 제어부를 구성하는 상기 프린트 회로 기판은 액정 표시 장치의 표면적 이하의 면적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
4. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 액정 표시 장치 대신에 플라즈마 디스플레이 혹은 일렉트로 루미네센스에 의한 표시 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
5. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 CNC 제어부를 구성하는 프린트 회로 기판에 있어서, 상기 수치 처리 회로, 상기 서보 처리 회로, 상기 표시 제어 신호 생성 회로 중 적어도 1개의 회로를 상기 프린트 회로 기판 보다도 작은 프린트 회로 기판에 실장하여 모듈화하고, 상기 모듈화한 회로를 교환 가능하게 한 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
6. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 표시 제어 신호 생성 회로를 상기 프린트 회로 기판 보다도 작은 프린트 회로 기판에 실장하여 모듈화하고, 상기 모듈을 교환 가능하게 하여, 상기 모듈 대신에 퍼스널 컴퓨터 기능을 구비한 보드를 장착 가능하게 해서 퍼스널 컴퓨터 기능을 실행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
7. 수치 제어 장치에 있어서,

   프린트 회로 기판을 포함하는 CNC 제어부를 포함하고,

   상기 프린트 회로 기판은:

   버스,

   상기 버스에 결합되고, 수치 제어 처리를 실행하는 수치 처리 회로,

   상기 버스에 결합되고, 상기 수치 처리 회로에 의해 계산된 각 축의 서보 모터에 대한 이동 지령에 따라 서보 처리를 실행하는 서보 처리 회로, 및

   상기 버스에 결합되고, 상기 프린트 회로 기판을 이용하여 구현되는 퍼스널 컴퓨터 기능을 실행하는 회로- 상기 회로는 프로세서, DRAM, HDD 제어 회로 및 VGA 제어 회로를 포함함 -

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
8. 제7항, 제8항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CNC 제어부를 구성하는 상기 프린트 회로 기판에 CNC 옵션 확장용의 멀티태스크 버스를 구비하고, 상기 프린트 회로 기판의 상방측에 옵션 기능의 회로를 실장한 옵션 프린트 회로 기판용의 확장 슬롯을 설치하고, 상기 확장 슬롯과 상기 멀티태스크 버스를 접속하여 옵션 프린트 회로 기판과 버스 접속한 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
9. 제7항, 제8항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프린트 회로 기판에 설치된 CNC 제어부와 서보 앰프와의 접속은 광섬유 케이블로 구성된 시리얼 서보 버스에 의해 데이지-체인 형식으로 복수개의 서보 앰프와 접속하는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
10. 제7항, 제8항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CNC 제어부를 구성하는 상기 프린트 회로 기판에, 제어 대상 기계의 시퀀스 제어를 행하는 회로를 실장하고 있는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
11. 제7항, 제8항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CNC 제어부를 구성하는 상기 프린트 회로 기판에, 가공 프로그램에 기초하여, 공작 기계의 스핀들 모터에 대한 회전 지령을 스핀들 앰프에 대해서 송출하는 회로를 실장한 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
12. 제7항, 제8항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CNC 제어부를 구성하는 상기 프린트 회로 기판에, 전원 회로를 실장하는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
13. 제7항, 제8항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CNC 제어부를 구성하는 상기 프린트 회로 기판에, 가공 프로그램을 기억하는 메모리 회로를 실장하는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
14. 제7항, 제8항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CNC 제어부를 구성하는 상기 프린트 회로 기판에, 외부 기기와의 데이터 전송을 행하는 회로를 실장하는 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.
15. 수치 제어 장치에 있어서,

    디지털 신호가 표시 입력으로 되는 박형 표시 장치와, 상기 박형 표시 장치의 배면에, 상기 표시 장치와 대향하는 자세로 상기 표시 장치에 결합되는 1매의 프린트 회로 기판과, 상기 프린트 회로 기판에 커넥터를 통해 교환 가능하게 결합되는, 수치 제어 처리를 실현하기 위한 프로세서 및 집적 회로를 포함하는 1 또는 복수매의 카드 형상의 회로 기판 및 상기 표시 장치로 보내는 제어 신호를 생성하기 위한 카드 형상의 회로 기판을 포함하고, 상기 프린트 회로 기판 및 상기 카드 형상의 회로 기판의 각각은 서로 버스 접속되며, 상기 카드 형상의 회로 기판의 표면적은 상기 박형 표시 장치의 표면적의 일부와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 수치 제어 장치.