JP2779797B2 - 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、
複数の主軸を含む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）及びパ
ルス発生器用インタフェース（66）が各々接続されてい
る。このパルス発生器用インタフェース（66）には、手
動操作用パルス発生器（68）が接続されている。 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。また、手動操作用パルス発生器
（68）は、必要に応じて、制御対象の駆動量を手動で指
令して駆動部の制御軸の回転量の制御を行い、被制御機
械の位置調整をするためのものである。即ち、手動操作
用パルス発生器（68）は、その回転数に応じたパルスを
発生し、当該パルスと、数値制御装置内で予め選択され
ている倍率を乗じた値に相当する移動量または回転角度
によって制御軸の回転量の駆動制御が行われるようにな
っている。具体的には、手動操作用パルス発生器（68）
から指令を与えると、駆動部の制御軸が指令パルスに相
当する回転量で駆動を開始する。また、駆動部の駆動中
に被制御機械の位置に誤差が生じた場合にも、手動操作
用パルス発生器（68）から指令を与えることにより、制
御軸の回転量を制御して被制御機械の位置を調整するこ
とができる。この制御量は、X,Y,Zの三軸のいずれかに
投入されるが、全部に投入される場合もある。 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
命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
エリア記憶部（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。 このとき、パルス発生器用インター０フェース（66）
を介して手動操作用パルス発生器（68）からパルス制御
部（50）に入力されると、パルスと予め選択されている
倍率の乗算値に相当する移動量又は回転量によって、制
御軸の駆動制御が行われる。 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、主軸、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
（64C）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、多大の装置設備が必要となり、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、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と加工プログラ
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ととも
に、手動操作用パルス発生部によって必要な制御対象の
駆動量制御を行う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、各々独立してパルス発生の可能な
複数の手動操作用パルス発生部と、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
の手動操作用パルス発生部と、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。 ［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、手動操作用パルス発生部と、制御プログラム
と、系統制御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、手動操作用パル
ス発生部と、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。手動操作用パルス発生部は、各々
独立してパルス発生が可能である。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、手動操作用パルス発生部、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、手動操作用パルス発生部、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。 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、加工プログラム及び加工デー
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。 また、制御部（12）には、パルス発生器用インタフェ
ース部（46）が接続されている。このパルス発生器用イ
ンタフェース部（46）は、各々独立してパルス入出力の
可能な、パルス発生器用インタフェース（46A）、（46
B）、（46C）によって構成されている。すなわち、パル
ス発生器用インタフェース（46A）、（46B）、（46C）
は、各々が第２図のパルス発生器用インタフェース（6
6）と同様の機能を有する。そして、これらのパルス発
生器用インタフェース（46A）、（46B）、（46C）に
は、各々独立してパルス発生の可能な手動操作用パルス
発生器（48A）、（48B）、（48C）が各々接続されてい
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
して動作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。 更に、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）と同様に、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、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、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、二種類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）。次に、動作させる制御プログラムト、パルス発生
が行われる手動操作用パルス発生器（48A）ないし（48
C）との対応を決定する（ステップSE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SF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）、手動操作用パルス発生器（48A）ないし（4
8C）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。 ます、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。 また、手動操作用パルス発生器（48A）では、機械（3
4）に対するパルス発生が行われ、手動操作用パルス発
生器（48B）では、機械（36）に対するパルス発生が行
われ、手動操作用パルス発生器（48C）では、機械（3
8）に対するパルス発生が行われるものとする。 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、手動操作用パルス発生器（48A）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、手動操作用パルス発
生器（48B）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、手動
操作用パルス発生器（48C）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等が行われる。
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。 また、必要に応じて手動操作用パルス発生器（48A）
ないし（48C）が操作されて発生したパルスは、パルス
発生器用インタフェース（46A）ないし（46C）を各々介
して、制御部（12）に入力される。そして、上記パルス
と、数値制御装置内で予め選択されている倍率を乗じた
値に相当する移動量又は回転角度によって各系統ごとに
独立して制御軸の駆動制御が実行される。 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。 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Ｄ（42）の入出力が行われるものとする。 また、手動操作用パルス発生器（48C）では、機械（4
0）に対するパルス発生が行われ、手動操作用パルス発
生器（48A）では、機械（42）に対するパルス発生が行
われるものとする。 更に、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（42）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、手動操作用パルス発
生器（48C）と、駆動部（22）及び（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（20
C）と、手動操作用パルス発生器（48A）と、駆動部（2
6）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。 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、機械（44）に対するパルス発生が行われる手動
操作用パルス発生器（48B）と、駆動部（22）ないし（2
6）とが系統化される。この場合では、第２図に示した
装置と同様の一系統の制御が行われる。 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、複数の手動操作用パルスの発生
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、
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）はプログラムエリア、（20D）はデータエ
リア、（22）、（24）、（26）は駆動部、（28）、（3
0）、（32）はサーボモータ、（46）はパルス発生器用
インタフェース部、（48）は手動操作用パルス発生器で
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。

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と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とともに、手動操
   作用パルス発生部によって必要な制御対象の駆動量制御
   を行う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、各々独立してパルス発生の可能な複
   数の手動操作用パルス発生部と、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、前記複数の手動操作用パル
   ス発生部と、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。