(57)【要約】【課題】大容量のハードウェア資源を必要とせず、単純な処理で精度悪化等のデータの確認が可能な数値制御装置を提供する。【解決手段】数値制御装置１０は、加工プログラムに従ってサーボモータ１２に指令パルスを与えるパルス指令部１４と、該指令パルスとサーボモータ１２に取り付けたエンコーダ１６等の位置検出器による位置フィードバックパルスとの偏差を求めて、サーボモータ１２の位置ループ制御を行う制御部１８と、加工プログラムの運転中に、サーボモータ１２への指令パルスとフィードバックパルスとの差の絶対値を所定周期毎に積算する積算部２０と、積算部２０により積算された値を、加工精度を表す指標として加工プログラムと対応付けて記憶する記憶部２２とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工プログラムに従ってサーボモータに指令パルスを与えるパルス指令部と、
該指令パルスと前記サーボモータの位置を検出する位置検出器によるフィードバックパルスとの偏差を求めて位置ループ制御を行う制御部と、
前記加工プログラムの運転中に、前記指令パルスと前記フィードバックパルスの差の絶対値を所定周期毎に求め、該差の絶対値の積算値を求める積算部と、
前記積算値を、加工精度を表す指標として前記加工プログラムと対応付けて記憶する記憶部と、
を有することを特徴とする、数値制御装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記積算部による積算の開始及び終了を指示する加工プログラム中のブロックのシーケンス番号と、前記記憶部に記憶された積算値とを対応付けて記憶することを特徴とする、請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記記憶部に記憶された積算値と予め定めた閾値とを比較し、前記積算値が前記予め定めた閾値以上になった場合にその旨を作業者に通知する機能を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記記憶部は、予め定めた閾値を複数記憶し、前記制御部は、記憶された前記閾値から前記積算値と比較すべき閾値を選択する機能を有することを特徴とする、請求項３に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等に使用されるサーボモータの数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータを用いた工作機械等では、サーボモータによる位置決めに高い精度が要求されるが、その精度は時間が経つにつれ悪化する傾向があるため、定期的に精度の悪化を確認することが必要である。例えば特許文献１には、モータの移動量を検出するエンコーダから出力されるフィードバック値を積算してモータの軌跡位置座標を求め、これと位置指令軌跡との差を制御誤差として算出する技術が開示されている。
【０００３】
また特許文献２には、位置指令値と位置フィードバック値との差と、許容偏差値との差分の総和より偏差を偏差演算部で演算して偏差積算値とし、該偏差積算値を履歴データとして偏差積算値データ履歴に格納する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７３１２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２２１３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータの位置決め精度の悪化を長期間にわたって確認するためには、一般に非常に多くのデータが必要であり、それらを保存するためには大容量のハードウェア資源が必要であった。また、データが膨大であるが故に、外部に出力するにも時間がかかっていた。さらに、大量のデータを簡単に確認するためには、パソコン上で自動的に比較したり、人間が見やすい形に図形化して比較したりする等の処理や工夫が必要であった。
【０００６】
図６は、円弧補間で全円を指令した場合の測定データを、人間が見やすい形に図形化した場合の一例であり、より詳細には図６（ａ）は加工精度の調整を行った直後の測定データを図形化したものを示し、図６（ｂ）は加工精度の調整から長期間経過し、加工精度が悪化した際の測定データを図形化したものを示している。このような図形化による比較を行うためには、例えば図７に示すような非常に多くのデータ数が必要となる。図７は、図６のような図形化を行うために必要な測定データの一部を例示している。
【０００７】
一方特許文献２の発明は、さらに速度指令値、電流指令値、モータの状態を計測する温度、振動や湿度センサなどからなる外部センサからの状態値等の値を積算しておき、短期的なモータの運転状況の把握や解析を可能にし、アラーム検出にかかる処理時間を短縮や原因となる箇所の特定を容易にすることを目的とするものであり、加工精度の悪化を長期にわたって確認することに関して何ら開示されていない。また特許文献２の発明では、偏差積算値は単純に履歴データとして格納されるのみであると解されるため、直線補間、円弧補間等の動作別に許容偏差値を設定することができず、結果的に余分に大きい許容偏差値を設定せざるを得なかった。
【０００８】
そこで本発明は、大容量のハードウェア資源を必要とせず、単純な処理で加工精度を指標化する機能を備えた数値制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、加工プログラムに従ってサーボモータに指令パルスを与えるパルス指令部と、該指令パルスと前記サーボモータの位置を検出する位置検出器によるフィードバックパルスとの偏差を求めて位置ループ制御を行う制御部と、前記加工プログラムの運転中に、前記指令パルスと前記フィードバックパルスの差の絶対値を所定周期毎に求め、該差の絶対値の積算値を求める積算部と、前記積算値を、加工精度を表す指標として前記加工プログラムと対応付けて記憶する記憶部と、を有することを特徴とする、数値制御装置を提供する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の数値制御装置において、前記記憶部は、前記積算部による積算の開始及び終了を指示する加工プログラム中のブロックのシーケンス番号と、前記記憶部に記憶された積算値とを対応付けて記憶することを特徴とする、数値制御装置を提供する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の数値制御装置において、前記制御部は、前記記憶部に記憶された積算値と予め定めた閾値とを比較し、前記積算値が前記予め定めた閾値以上になった場合にその旨を作業者に通知する機能を有することを特徴とする、数値制御装置を提供する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の数値制御装置において、前記記憶部は、予め定めた閾値を複数記憶し、前記制御部は、記憶された前記閾値から前記積算値と比較すべき閾値を選択する機能を有することを特徴とする、数値制御装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、指令パルスとフィードバックパルスの差の絶対値を所定周期毎に求め、該差の絶対値の積算値を、ある測定区間全体での加工精度を表す１つの指標として求めることができる。従って、加工精度の悪化を確認するためのデータ数は極めて少なくなるため、データ保存のためのハードウェア資源は最少量で済む。またデータの確認においても単純に１つの数値を比較・観察すればよいので、特段複雑な処理も必要ない。さらに積算値を加工プログラムと対応付けて記憶することにより、動作別に積算値を保存して比較することも可能である。
【００１４】
積算の開始及び終了を指示する加工プログラム中のブロックのシーケンス番号と、記憶部に記憶された積算値とを対応付けて記憶することにより、加工精度に関係しないブロックを効率的に除外して積算値を求めることができる。
【００１５】
記憶部に記憶された積算値と予め定めた閾値とを比較し、積算値が予め定めた閾値以上になった場合にその旨を作業者に通知することにより、作業者は容易かつ迅速に適切な処置をとることができる。
【００１６】
予め定めた閾値を複数記憶し、記憶された閾値から積算値と比較すべき閾値を選択することにより、加工プログラム中の異なる動作別に適切な閾値を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る数値制御装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の数値制御装置によって得られる積算値の計算例を示す図である。
【図３】積算値の経時変化を、所定の閾値をともに示すグラフである。
【図４】積算の開始及び終了を行うための加工プログラムの具体例を示す図である。
【図５】積算の開始及び終了を行うための加工プログラムの他の具体例を示す図である。
【図６】従来技術における円弧補間で全円を指令した場合の測定データを図形化した例であって、（ａ）加工精度の調整を行った直後の測定データを図形化した例を示す図であり、（ｂ）加工精度が悪化した際の測定データを図形化した例を示す図である。
【図７】図６のような図形化を行うために必要な測定データの一部を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に係る数値制御装置の基本構成を示す図である。数値制御装置１０は、加工プログラムに従って加工を行う工作機械（図示せず）が有するサーボモータ１２に指令パルスを与えるパルス指令部１４と、該指令パルスとサーボモータ１２に取り付けたエンコーダ１６等の位置検出器による位置フィードバックパルスとの偏差を求めて、サーボモータ１２の位置ループ制御を行う制御部１８とを有する。数値制御装置１０はさらに、加工プログラムの運転中に、サーボモータ１２への指令パルスとフィードバックパルスとの差の絶対値を所定周期毎に積算する積算部２０と、積算部２０により積算された値を、加工精度を表す指標として加工プログラムと対応付けて記憶する記憶部２２とを有する。なお記憶部２２には、上記加工プログラムの名称、日時の情報、加工プログラムの開始／終了を指示するシーケンス番号等を記憶させることができる。
【００１９】
図１に示すように、積算部２０で計算され記憶部２２に記憶された積算値のデータは、表示制御部２４を介して適当な表示装置２６に表示することができる。また積算値のデータは、外部出力部２８を介して適当な外部記憶装置３０に保存することもできる。
【００２０】
図２は、数値制御装置１０の積算部２０の積算結果の一例を示す表であり、具体的には、ある所定周期又は一定周期に含まれる測定タイミングｔ１−ｔ５の各々における、サーボモータへの指令パルス値Ｃと、サーボモータからのフィードバックパルス値Ｆとを示している。積算部２０が行う計算の所定周期とは、例えばサーボモータのループ制御時のサンプリング周期と同じでもよいし、該サンプリング周期より長い周期でもよい。図２はさらに、ＣとＦとの差（この場合はＹ座標の差）の絶対値Ｄと、差の絶対値Ｄの積算値ΣＤとを示している。
【００２１】
図２からわかるように、測定タイミングｔ１では指令パルス値Ｃとフィードバックパルス値Ｆとの間に差はないため、差の絶対値Ｄはゼロである。しかし測定タイミングｔ２−ｔ５では値Ｃ及びＦ間に差が生じているため、各測定タイミングでの差の絶対値Ｄはゼロより大きい値となり、この場合の積算値ΣＤは０．０１７となる。この積算値ΣＤが、ある所定周期における加工精度を表す１つの数値として上述の記憶部２２に記憶される。なお図２に示す数値の単位は任意でよい。
【００２２】
図３は、上述のようにして求めた積算値ΣＤを時系列でプロットしたものである。通常、工作機械の加工精度は、再調整等をしなければ時間の経過とともに悪化していくので、積算値ΣＤは右肩上がりのグラフで表現される。このように本発明では、加工精度の悪化は１つの数値の経時変化で把握することができる。また、ある所定周期での加工精度を表すために複数の数値を使用し又は記憶する必要はなく、差の絶対値の積算値という１つの指標のみで表現することができ、故に記憶すべき値も差の絶対値の積算値のみで足りる。従って加工精度を指標化する値として該積算値のみを記憶することにより、必要な記憶部の容量を大幅に節約することができる。
【００２３】
なお加工精度を表す上記積算値は、オペレータが認識しやすい形態に適宜編集することができる。例えば積算値が非常に小さい値であって小数点以下の桁数が一瞥しただけでは把握し難い場合は、該積算値に１０nを乗算してもよい。また積算値を所定の数値範囲毎にグルーピングし、個々の積算値がいずれのグループに属するかを表示することもできる。
【００２４】
本発明では、上述の差の絶対値の積算値を予め定めた閾値と比較して、該予め定めた閾値を超えた場合に警告メッセージの表示や発報等の措置をとることができる。例えば図３に示すように、工作機械の加工精度悪化が許容範囲ではあるが再調整をすべき時期であることを示す第１の閾値Ｓ１を予め設定しておき、積算値ΣＤが第１の閾値Ｓ１を超えた場合に、数値制御装置の画面等を切替えて再調整を促す警告メッセージを表示したり、発報によりその旨をオペレータに認知させたりすることができる。さらに、加工精度がさらに悪化して許容範囲を超えていることを示す第２の閾値Ｓ２を予め設定しておき、積算値ΣＤが第２の閾値Ｓ２を超えた場合に、工作機械を強制停止する等の措置をとることができる。もちろん、ΣＤが第２の閾値Ｓ２を超えたときに警告メッセージの表示や発報をしてもよい。また閾値は複数定めておき、加工精度を測定する加工プログラム又は加工プログラム内のブロックの各々に合わせて適宜閾値を選択して使い分けることもできる。このような機能は上記制御部１８が行ってもよいし、他の手段を用いて行ってもよい。
【００２５】
図４は、加工プログラムへの積算処理の対応付けを行うプログラム例を示している。具体的には、図２に示したような積算の開始及び終了を指示する命令を加工プログラムに挿入する。図４の例では、「Ｎ０００３  Ｍ２０１」及び「Ｎ０００５  Ｍ２００」なる行又はブロックがそれぞれ積算の開始指令及び終了指令である。すなわち図４の例では、両行の間の「Ｎ０００４  Ｇ１７  Ｇ０３  Ｉ−１００．０」なる行又はブロックの実行中のみ積算処理が有効となる。このようにすることにより、位置決め指令等の加工精度に関係ないブロックを除いた積算を行うことができる。
【００２６】
図５は、加工プログラムへの積算処理の対応付けの他の例であって、積算の開始及び終了を外部からの信号により指示するプログラム例を示す図である。「Ｎ０００３  Ｇ０４  Ｘ１．０」は外部からの積算開始信号の立上がりを検出する行又はブロックであり、該信号の検出により数値制御装置は積算開始準備状態となり、該ブロックの実行終了時から積算が開始されるようになっている。また。「Ｎ０００５  Ｇ０４  Ｘ１．０」は外部からの積算開始信号の立下がりを検出する行又はブロックであり、該信号の検出により数値制御装置は積算終了準備状態となり、該ブロックの実行終了時に積算が終了するようになっている。従って図５の例の場合も、実質的に両ブロック間の「Ｎ０００４  Ｇ１７  Ｇ０３  Ｉ−１００．０」なるブロックの実行中のみ積算処理が行われる。
【００２７】
差の絶対値の積算値ΣＤの記憶部２２への記憶は、加工プログラムに対応付けて行われる。具体的には、加工精度を表す数値である差の絶対値の積算値と、積算の開始及び終了を指示した行又はブロックの行番号又はシーケンス番号とを関連付けて保存する。このようにすることにより、１つの加工プログラム内であっても、異なる複数の条件（動作）での加工精度を測定することができる。
【００２８】
なお積算の開始指令と終了指令との間で加工プログラムが変更された場合、加工精度の測定条件が変わることがあるが、数値制御装置では加工プログラムの同一性については関知しなくともよい。加工プログラムの同一性の保証には、加工プログラムの保護のための既存技術を利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０    数値制御装置
１２    サーボモータ
１４    パルス指令部
１６    エンコーダ
１８    制御部
２０    積算部
２２    記憶部
２４    表示制御部
２６    表示装置
２８    外部出力部
３０    外部記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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