JP2779796B2 - 数値制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、数値制御装置にかかるものであり、特に、
複数の被制御軸の制御を行う数値制御装置に関するもの
である。 ［従来の技術］ 工作物に対する工具の位置を数値情報で指令する数値
制御装置は、生産性の向上、省力化、管理の徹底などの
利点があるため、各種の工作機械に適用され、広く利用
されている。 第２図には、従来の数値制御装置の一例が示されてい
る。この図において、制御部（50）には、中央処理装置
（以下、「CPU」という。）（52）が含まれており、ま
た、データ入出力部（54）、信号入出力部（56）が各々
接続されている。 制御部（50）には、更に、演算部（58）、記憶部（6
0）、駆動部（62）が各々接続されており、駆動部（6
2）には、サーボモータ群（64）が接続されている。 これらのうち、データ入出力部（54）は、図示しない
外部データ入出力装置との間で加工データ、特に加工プ
ログラムの入出力を行うためのものであり、信号入出力
部（56）は、起動、停止などの制御データの入出力を行
うためのものである。 次に、記憶部（60）には、データエリア（60A）とプ
ログラムエリア（60B）とが設けられている。データ入
出力部（54）から入力された加工データ及び加工プログ
ラムは、データエリア（60A）に格納され、信号入出力
部（56）から入力された制御データは、プログラムエリ
ア（60B）に格納されるようになっている。 次に、演算部（58）は、サーボモータ群（64）及び主
軸の制御に必要な演算を行うものであり、例えば、駆動
指令がベクトル速度で与えられたときに、その座標軸方
向の分解速度から所定時間の移動距離を求める補間など
の演算処理が行われる。 次に、駆動部（62）は、サーボモータ群（64）が、サ
ーボモータ（64A）、サーボモータ（64B）、サーボモー
タ（64C）の三個のサーボモータから構成されているこ
とに対応して、三個の駆動回路（62A）、（62B）、（62
C）から構成されている。 なお、サーボモータ群（64）は、実際には、旋盤やボ
ール盤等の工作機械の三軸の駆動部分のサーボモータに
対応するものである。 次に、上記装置の動作について説明する。加工制御を
行うために必要なデータは、データ入出力部（54）、信
号入出力部（56）によって外部装置から入力される。こ
れらのデータは、制御部（50）によって記憶部（60）の
データエリア（60A）、プログラムエリア（60B）に各々
格納される。 次に、制御部（50）は、プログラムエリア記憶部（60
B）に格納されたプログラムやデータに基づき、データ
エリア（60A）に格納されたデータやプログラムから演
算部（58）により上述した補間などの演算を行って、駆
動部（62）に必要な駆動指令を行う。これにより、サー
ボモータ群（64）が駆動され、入力データに従って所要
の加工が実行される。 以上のように、サーボモータ群（64）のサーボモータ
（64A）、サーボモータ（64B）及びサーボモータ（64
C）は、独立して駆動されるのではなく、全体が一体に
なって駆動される。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで、以上のような従来の数値制御装置では、全
体が記憶部（60）のプログラムエリア（60B）に格納さ
れた制御用のプログラムで動作し、駆動部（62）に接続
されたサーボモータ（64A）、サーボモータ（64B）、及
びサーボモータ（64C）を独立に駆動させることができ
ない。 例えば、サーボモータ（64A）をボール盤のドリル移
動に使用し、サーボモータ（64B）とサーボモータ（64
C）を旋盤に使用するというようなことができない。 このため、各機械ごとに第２図に示すような数値制御
装置を設ける必要がある。従って、多数の機械の数値制
御を行う場合には、多大の設備装置が必要となり、コス
ト的にも好ましくないという不都合がある。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、複
数の機械を効率的に数値制御できるとともに、各機械の
制御プログラムにおける制御対象の軸名称を共通に認定
可能であり、コスト的にも有利な数値制御装置を提供す
ることを、その目的とするものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、信号入出力部から入力された制御データ
と、記憶部に格納された制御プログラムおよび加工プロ
グラムとに基づいて、演算部で必要な演算を行い、制御
部により制御対象の駆動部に必要な制御指令を与える数
値制御装置において、加工データ及び加工プログラムを
入出力するデータ入出力部と、各々独立して制御データ
の入出力の可能な複数の信号入出力部と、各々独立して
制御対象の駆動の可能な複数の駆動部と、各々独立して
実行可能な複数の制御プログラムとを、一台の数値制御
装置に設けるとともに、前記加工データと前記制御デー
タと前記複数の制御プログラムとを参照することによ
り、前記複数の信号入出力部と、前記複数の駆動部と、
前記複数の制御プログラムとを、任意に組合せて任意の
軸数の系統を形成する前記記憶部に格納された系統制御
手段と、前記制御プログラムにおける制御対象の軸名称
を任意に設定する前記記憶部に格納された名称設定手段
とを設け、前記制御部が、前記任意の軸数の系統毎の前
記制御プログラムに基づいて制御を行うことを特徴とす
るものである。 ［作用］ 本発明では、データ入出力部と、信号入出力部と、駆
動部と、制御プログラムと、系統制御手段と、名称設定
手段とから主に構成されている。 ここで、信号入出力部と、駆動部と、制御プログラム
とは、一台の数値制御装置に各々複数設けられている。 そして、信号入出力部は、各々独立して制御データの
入出力が可能である。駆動部は、各々独立して制御対象
の駆動が可能である。制御プログラムは、各々独立して
実行が可能である。 系統制御手段は、記憶部に格納されたプログラムであ
り、加工データと制御データと複数の制御プログラムと
を参照することにより、前記複数の信号入出力部、駆動
部、制御プログラムを、任意に組み合わせて任意の軸数
の系統を形成する。 即ち、本発明では、一台の数値制御装置に、信号入出
力部、駆動部、制御プログラムが、それぞれ複数設けら
れるとともに、これら各部が系統制御手段によって前記
各部を少なくとも１つ備えた任意の軸数の系統にグルー
プ分けされる。 また、系統制御手段は、記憶部に格納されたプログラ
ムであるため、ハードウェアの構成により系統数が制限
されることはない。言い換えれば、系統制御手段のプロ
グラムの処理内容を変更することによって、系統数の増
減が可能となる。 また、制御部は、グループ分けされた各系統毎の制御
プログラムに基づいて制御を行う。即ち、制御部は、グ
ループ分けされた各系統毎の制御プログラムに基づい
て、制御対象を駆動するための駆動部に必要な制御指令
を与えるが、このとき、制御部では各系統毎の制御プロ
グラムを同時に実行することはできず、いわゆるタスク
制御により各系統の中のいずれか一つの制御プログラム
が指定された系統順に実行されるため、各系統毎の制御
データの演算には時間的なズレが生じる。そこで、数値
制御装置の制御軸の同期性を保持するため、上記各系統
毎に演算されたデータは一括して別のタスクで出力及び
実行される。このようにして、制御部では、系統毎の各
制御プログラムを異なる入力条件で実行することが可能
になり、多系統の制御を実現することができる。 従って、各グループ毎に構成される任意の軸数の系統
毎で、それぞれ統合された制御が行われる。 名称設定手段は、制御プログラムにおける制御対象の
軸名称を、外部から手動で入力した任意の名称に設定し
て対応づけるものである。 従来の数値制御装置では、系統制御手段が設けられて
なく、被制御機械の軸も予め定められているため、被制
御機械の軸名称にはシステムで固定されたものを用いれ
ばよく、軸名称を任意に設定し変更する必要はない。例
えば、２軸旋盤を制御する場合には、Ｘ軸とＺ軸の固定
の軸に対応した数値制御装置で制御するため、軸名称を
システムに組み込まれたものをそのまま使用し、変更す
る必要はない。 しかし、本願発明の数値制御装置では、系統制御手段
によって制御対象の機械を任意の系統数に系統立てて制
御をするため、系統の変更や、被制御機械の変更により
軸名称が異なってくる。このため、システムに組み込ま
れた軸名称を固定したまま用いると、加工プログラムも
固定された軸名称を用いて作成しなければならず、系統
立てられた被制御機械の動作を事前に把握しながらプロ
グラム作成を行うことが困難となる。また、装置の稼働
中に被制御機械の各軸の位置を表示させる場合には、被
制御機械の軸名称と装置に組み込まれた軸名称との対応
が取れていないため、機械の動作確認を誤るおそれもあ
る。 本願発明の名称設定手段によれば、系統立てを変更す
るごとに軸名称を機械の被制御軸の名称に任意に変更で
きるため、加工プログラムも基本型の被制御機械の軸名
称に合わせて作成でき、プログラム作成時に機械の正し
い動作を把握することができる。このため、軸名称の混
乱によるプログラムの作成誤りを防止することができ
る。また、各軸の現在位置を表示装置等に表示する場合
には、名称設定手段により設定された被制御機械軸の名
称を被制御機械ごとに表示できるため、機械の軸との対
応を正しく認識でき、機械の動作確認を容易に判断でき
る。 ここで、制御プログラムとは、加工プログラムを解析
して実行するためのプログラムをいい、例えば、Ｃ言
語、アセンブラ言語等のコンピュータ言語で記述された
もの、またはこれらをCPU上で実行可能な形式にしたも
のである。加工プログラムとは、被加工物を加工するた
めのプログラムをいい、いわゆるNCプログラム言語で記
述されている。 尚、演算部は、前記系統制御手段によって系統に組み
合わされた制御対象間で、補間の演算を行う。即ち、演
算部は、任意のグループ内の制御対象間で、補間の演算
を行うことになる。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳
細に説明する。 第１図には、本発明にかかる数値制御装置の一実施例
が示されている。この図において、CPU（10）を含む制
御部（12）には、まずデータ入出力部（14）が接続され
ている。このデータ入出力部（14）は、第２図のデータ
入出力部（54）に対応し、加工プログラムその他の加工
データを外部データ入出力装置（図示せず）との間で授
受するものである。 次に、制御部（12）には、信号入出力装置（16）が接
続されている。この信号入出力装置（16）は、各々独立
して制御用データの入出力の可能な信号入出力部（16
A）、（16B）、（16C）によって構成されている。すな
わち、信号入出力部（16A）、（16B）、（16C）は、各
々が第２図の信号入出力部（56）と同様の機能を有す
る。 次に、制御部（12）には、演算部（18）が接続されて
いる。この演算部（18）は、上述したような補間その他
の演算を行うものである。 次に、制御部（12）には、記憶部（20）が接続されて
いる。この記憶部（20）は、プログラムエリア（20
A）、（20B）、（20C）を有している。これらのプログ
ラムエリア（20A）、（20B）、（20C）には、各々独立
して作動可能な制御プログラムが格納されている。すな
わち、プログラムエリア（20A）、（20B）、（20C）に
格納されている制御プログラムは、各々が第２図のプロ
グラムエリア（60B）に格納されているプログラムと同
様の機能を有し、各々独立して実行可能である。 次に、記憶部（20）には、データエリア（20D）が設
けられている。このデータエリア（20D）は、第２図の
データエリア（60A）と同様、加工データ及び加工プロ
グラムを格納するものであるが、その他に、後述する系
統制御手段がプログラミングされて格納されている。 次に、記憶部（20）には、データエリア（20E）が設
けられている。このデータエリア（20E）は、上述した
プログラムエリア（20A）、（20B）、（20C）に各々格
納されている制御プログラムにおける制御対象の軸名称
を、各プログラムにおいて任意に設定し、必要があれば
各プログラムで共通に設定するための名称設定手段がプ
ログラミングされて格納されている。 次に、制御部（12）には、駆動部（22）、（24）、
（26）が各々接続されている。これらの駆動部（22）、
（24）、（26）は、各々独立して動作可能であり、第２
図の駆動部（62）と同様の機能を各々有する。但し、制
御できるのは、各々一軸である。 次に、駆動部（22）、（24）、（26）には、サーボモ
ータ（28）、（30）、（32）が各々接続されている。サ
ーボモータ（28）、（30）、（32）は、必ずしも同一の
機械のものとは限らず、二台以上の機械のものでもよ
く、独立して動作可能である。 次に、上述したデータエリア（20D）に格納されてい
る系統制御手段について説明する。この系統制御手段の
実行は、制御部（12）で行われる。 第３図に示すように、まず、データ入出力部（14）お
よび信号入出力部（16）から入力されたデータと、プロ
グラムエリア（20A）ないし（20C）に格納されている制
御プログラムを参照して、いずれの制御プログラムを動
作させるかを決定する（ステップSA、SB、SC参照）。 次に、動作させる制御プログラムと、それに使用され
る制御データの入出力が行われる信号入出力部（16A）
ないし（16C）との対応を決定する（ステップSD参
照）。更に、該制御プログラムと、動作対象となる駆動
部（22）ないし（26）との対応を決定する（ステップSE
参照）。 このように、系統制御手段は、要求される制御動作の
内容に従って、信号入出力部（16A）ないし（16C）、プ
ログラムエリア（20A）ないし（20C）、駆動部（22）な
いし（26）をそれぞれ少なくとも１つ備えた任意の軸数
の任意のグループに分ける機能を有するものである。 次に、上記実施例の全体的動作について、種々の場合
を例にとって説明する。 まず、第４図を参照しながら、一軸の機械（34）、
（36）、（38）を各々独立して制御する場合について説
明する。なお、信号入出力部（16A）では、機械（34）
の制御データＤ（34）が入出力され、信号入出力部（16
B）では、機械（36）の制御データＤ（36）が入出力さ
れ、信号入出力部（16C）では、機械（38）の制御デー
タＤ（38）が入出力されるものとする。 そして、プログラムエリア（20A）ないし（20C）に、
機械（34）ないし（38）の制御プログラムが各々格納さ
れているものとする。 この場合には、上述したデータエリア（20D）の系統
制御手段により、信号入出力部（16A）と、プログラム
エリア（20A）と、駆動部（22）とが系統づけられ、信
号入出力部（16B）と、プログラムエリア（20B）と、駆
動部（24）とが系統づけられ、信号入出力部（16C）
と、プログラムエリア（20C）と、駆動部（26）とが系
統づけられる。 機械（34）ないし（38）は、信号入出力部（16A）な
いし（16C）から各々入力された制御データと、プログ
ラムエリア（20A）ないし（20C）に各々格納された制御
プログラムとに基づいて、各々独立して制御される。す
なわち、独立して、起動動作や停止動作などが行われ
る。このとき、制御部（12）では、いわゆるタスク制御
が行われる。つまり、制御部（12）では、プログラムエ
リア（20A）、（20B）、（20C）内に格納されている制
御プログラムを系統づけられた各軸における異なる条件
で、すなわち各軸が起動状態にある場合や、停止状態に
ある場合のときに実行される。しかも、実行される制御
プログラムは、現実には一つであり、各軸は時間的に独
立した状態になっている。具体的には、プログラムエリ
ア（20A）内に格納された制御プログラムに基づくも
の、プログラムエリア（20B）内に格納された制御プロ
グラムに基づくもの、プログラムエリア（20C）内に格
納された制御プログラムに基づくものが、それぞれ異な
る時間に実行され、制御データが演算される。そして、
全制御データの演算が終了すると一括して制御データを
出力及び実行するのである。従って、各軸は独立した動
作を行うことができるのである。 以上のように、この例では、装置全体が三系統の独立
した数値制御装置として機能する。 ところで、上述した一軸の機械（34）、（36）、（3
8）が、例えばすべてボール盤であるような場合には、
軸名称を各々Ｘ、Ｙ、Ｚとするよりは、共通にＸならＸ
としたほうが取扱いに都合がよい。そこで、オペレータ
は、プログラムエリア（20E）に格納されている名称設
定手段を利用して各制御プログラムの軸名称を、「Ｘ」
と設定する。 次に、第５図を参照しながら、二つのサーボモータを
有する機械（40）と、一つのサーボモータを有する機械
（42）とを、各々独立して制御する場合について説明す
る。 第５図において、信号入出力部（16A）では、機械（4
0）に対する制御データＤ（40）の入出力が行われ、信
号入出力部（16C）では、機械（42）に対する制御デー
タ（42）の入出力が行われるものとし、プログラムエリ
ア（20B）には、機械（40）を動作させる制御プログラ
ムが格納され、プログラムエリア（20C）には、機械（4
2）に動作させる制御プログラムが格納されているもの
とする。 この場合には、データエリア（20D）の系統制御手段
により、第５図に示すように、信号入出力部（16A）
と、プログラムエリア（20B）と、駆動部（22）及び（2
4）とが系統づけられ、信号入出力部（16C）と、プログ
ラムエリア（20C）と、駆動部（26）とが系統づけられ
る。 機械（40）は、プログラムエリア（20B）に格納され
た制御プログラムにより制御され、機械（42）は、プロ
グラムエリア20C）に格納された制御プログラムにより
制御される。尚、機械（40）の制御においては、二つの
サーボモータが対象であるから、演算部（18）では、補
間の演算が行われる。 以上のように、この例では、全体が二系統の独立した
数値制御装置として動作する。 この例では、機械（40）が二軸を有するので、機械
（40）、（42）の軸名称を、全て異なるように付しても
よいし、共通するように付してもよい。例えば、機械
（40）の軸名称を「Ｘ、Ｚ」とし、機械（42）の軸名称
を「Ｚ」とするように、プログラムエリア（20E）の名
称設定手段で設定処理を行う。 次に、第６図を参照しながら、本実施例の更に他の動
作態様について説明する。 同図には、機械（44）が、三つのサーボモータを有す
る場合の例が示されている。この場合には、制御データ
Ｄ（44）の入出力が行われる信号入出力部（16B）と、
制御プログラムが格納されているプログラムエリア（20
A）と、駆動部（22）ないし（26）とが系統化されてい
る。この例では、第２図に示した装置と同様の一系統の
制御が行われる。 そして、各制御軸の名称は、同一の機械であるから、
異なったものとする必要があり、例えば「Ｘ、Ｙ、Ｚ」
と付される。しかし、いずれの軸にいずれの名称を付す
るかは任意であり、プログラムエリア（20E）の名称設
定手段で適宜設定される。 尚、本発明は、何ら上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、上記実施例では、最大三つの独立した系
統を構築することができるが、二系統でもよいし、それ
以上の系統を構築できるようにしてもよい。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、系統制御手段
が、一台の数値制御装置に設けられた複数の信号入出力
部と、複数の駆動部と、複数の制御プログラムとを、任
意に組合せて任意の軸数の系統を形成し、制御部が、前
記任意の軸数の系統毎の制御プログラムと加工プログラ
ムとに基づいてタスク制御を実行するため、複数の各部
を効率的に数値制御できるとともに、制御対象の軸名称
を任意に設定でき、コスト的にも有利になるという効果
がある。 また、系統制御手段がプログラムであり、プログラム
の変更により、系統数を増減することができるため、装
置が複雑化せず、保守も容易になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す回路ブロック図、第２
図は従来の数値制御装置を示す回路ブロック図、第３図
は系統制御手段の機能を説明する説明図、第４図ないし
第６図は第１図の実施例の動作態様を示す説明図であ
る。 図において、（12）は制御部、（16）は信号入出力装
置、（18）は演算部、（20）は記憶部、（20A），（20
B），（20C），（20E）はプログラムエリア、（20D）は
データエリア、（22）、（24）、（26）は駆動部、（2
8）、（30）、（32）はサーボモータである。 なお、各図中同一符号は、同一又は相当部分を示すもの
とする。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−131105（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−81706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−3006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−60407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−204008（ＪＰ，Ａ) 実公 昭56−321（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．信号入出力部から入力された制御データと、記憶部
   に格納された制御プログラムおよび加工プログラムとに
   基づいて、演算部で必要な演算を行い、制御部により制
   御対象の駆動部に必要な制御指令を与える数値制御装置
   において、 加工データ及び加工プログラムを入出力するデータ入出
   力部と、各々独立して制御データの入出力の可能な複数
   の信号入出力部と、各々独立して制御対象の駆動の可能
   な複数の駆動部と、各々独立して実行可能な複数の制御
   プログラムとを、一台の数値制御装置に設けるととも
   に、 前記加工データと前記制御データと前記複数の制御プロ
   グラムとを参照することにより、前記複数の信号入出力
   部と、前記複数の駆動部と、前記複数の制御プログラム
   とを、任意に組合せて任意の軸数の系統を形成する前記
   記憶部に格納された系統制御手段と、 前記制御プログラムにおける制御対象の軸名称を任意に
   設定する前記記憶部に格納された名称設定手段とを設
   け、 前記制御部が、前記任意の軸数の系統毎の前記制御プロ
   グラムに基づいて制御を行うことを特徴とする数値制御
   装置。 ２．前記演算部は、前記系統制御手段によって組み合わ
   された制御対象間で、補間の演算を行う特許請求の範囲
   第１項に記載の数値制御装置。