【手続補正書】
【提出日】平成20年3月5日(2008.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】              明細書
【発明の名称】          数値制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  １組のサーボ制御部と駆動部で複数個のサーボモータ部を制御する数値制御装置において、
前記複数個のサーボモータ部のサーボモータにブレーキをかけると共に、前記複数個のサーボモータ部のうち制御すべき１個のサーボモータ部を選択して前記１組のサーボ制御部と駆動部に接続する接続切り替え手段を備え、
前記複数個のサーボモータ部の各サーボモータにはブレーキがかけられており、前記選択された１個のサーボモータ部のサーボモータのブレーキを解除し、前記１組のサーボ制御部と駆動部とで前記選択された１個のサーボモータ部を制御した後、前記選択された１個のサーボモータ部のサーボモータにブレーキをかけることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】  請求項１に記載の数値制御装置において、
前記複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数の入力接点が同時にＯＮしたことを検出した場合、もしくは前記複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数のブレーキが解除された場合、警報出力もしくは非常停止する誤動作防止手段を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項３】  請求項１または２に記載の数値制御装置において、
前記複数個のサーボモータ部の各サーボモータの仕様の最大電流値を記憶する記憶手段と、
前記選択された１個のサーボモータ部のサーボモータの仕様の最大電流値が前記記憶手段に記憶された各サーボモータの仕様の最大電流値のうち最大でない場合は前記仕様の最大電流値に基づいて前記サーボ制御部に電流制限をかける電流制限手段と
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、１組のサーボ制御部と駆動部で複数個のサーボモータ部を制御する数値制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術を第８図の構成図で簡単に説明する。第８図は一例として、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）仕様のローダまたは治工具類の位置決めに使用される数値制御システムについて図示した。この３軸は輪郭制御の様に、同時に２軸以上が動作することはなく、単軸でシーケンシャルに動作するシステムである。第８図で示されるように、作業者が操作盤１０上の起動ボタン（図略）を押すと、プログラマブルコントローラ（以下ＰＬＣという。）２０を介して起動指令が数値制御部３０に送られる。数値制御部３０にはメインのコンピュータ（図略）およびメモリ（図略）が搭載されており、メインのコンピュータはメモリに記述されたプログラムに基づき各制御軸に移動指令を出力する。この移動指令は下位のサーボ制御部４０Ｘ〜４０Ｚの入力指令となる。サーボ制御部４０Ｘ〜４０Ｚでは位置、速度、電流制御が処理される。電流制御の出力は下位駆動部５０Ｘ〜５０Ｚの制御信号となる。この制御信号は駆動部５０Ｘ〜５０Ｚを制御し、サーボモータ部７０Ｘ〜７０Ｚの回転に必要なトルクを発生させる。駆動部５０Ｘ〜５０Ｚはそれに接続されるサーボモータ部７０Ｘ〜７０Ｚの容量によって、流せる最大電流が決まっており、そのため駆動部とそれに接続されるサーボモータ部はペアになっている。この制御構成と機能は、更に制御軸数が増えても全く同じである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では各サーボモータが単軸で動作し、他のサーボモータとシーケンシャルに動作する場合においても、図８のようなサーボ制御部４０Ｘ〜４０Ｚ、駆動部５０Ｘ〜５０Ｚ、電流センサ１５０Ｘ〜１５０Ｚがサーボモータ部７０Ｘ〜７０Ｚの数だけ必要であった。そのため、制御軸数が増えると上記部品数が比例して増え、コストが高くなり、またそれらを収納する制御箱も大型になるという問題があった。本発明の目的は、コストを低減するとともに、それらを収納する制御箱を小型にすることができる１組のサーボ制御部と駆動部で、複数個のサーボモータ部を制御する制御手段を有する数値制御システム、その記録媒体およびその装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、１組のサーボ制御部と駆動部で複数個のサーボモータ部を制御する数値制御装置において、前記複数個のサーボモータ部のサーボモータにブレーキをかけると共に、前記複数個のサーボモータ部のうち制御すべき１個のサーボモータ部を選択して前記１組のサーボ制御部と駆動部に接続する接続切り替え手段を備え、前記複数個のサーボモータ部の各サーボモータにはブレーキがかけられており、前記選択された１個のサーボモータ部のサーボモータのブレーキを解除し、前記１組のサーボ制御部と駆動部とで前記選択された１個のサーボモータ部を制御した後、前記選択された１個のサーボモータ部のサーボモータにブレーキをかけることを特徴とするものである。
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、前記複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数の入力接点が同時にＯＮしたことを検出した場合、もしくは前記複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数のブレーキが解除された場合、警報出力もしくは非常停止する誤動作防止手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の数値制御装置において、前記複数個のサーボモータ部の各サーボモータの仕様の最大電流値を記憶する記憶手段と、前記選択された１個のサーボモータ部のサーボモータの仕様の最大電流値が前記記憶手段に記憶された各サーボモータの仕様の最大電流値のうち最大でない場合は前記仕様の最大電流値に基づいて前記サーボ制御部に電流制限をかける電流制限手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】
請求項１に記載の発明では、各サーボモータにはブレーキがかけられており、制御すべき１個のサーボモータ部として選択されたサーボモータ部のサーボモータのブレーキが解除されて、当該サーボモータが１組のサーボ制御部と駆動部とで選択されたサーボモータ部が制御され、その後選択されたサーボモータ部のサーボモータのブレーキがかけられるように作用する。
また、請求項２に記載の発明では、複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数の入力接点が同時にＯＮしたことを検出した場合、もしくは複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数のブレーキが解除された場合、警報出力もしくは非常停止するように作用する。
さらに、請求項３に記載の発明では、選択された１個のサーボモータ部のサーボモータの仕様の最大電流値が記憶手段に記憶された各サーボモータの仕様の最大電流値のうち最大でない場合に仕様の最大電流値に基づいて前記サーボ制御部に電流制限をかけるように作用する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１から図７に基づいて説明する。図１は本発明を実施するための数値制御システムの全体構成図である。１０は作業者が操作を行う操作盤である。操作盤１０は数値制御装置３００と入出力のやり取りを行うＰＬＣ２００とに接続されている。ＰＬＣ２００には動作・ブレーキ接続切り替え手段２００Ａと誤動作防止手段２００Ｂが設けられている。数値制御装置３００は上位のＰＬＣ２００および下位のサーボ制御部４０と通信用Ｉ／Ｆ１０４を介して接続されている。数値制御装置３００内部では通信用Ｉ／Ｆ１０４とＢＵＳ用Ｉ／Ｆ１０６が接続されている。また、ＢＵＳ用Ｉ／Ｆ１０６にはメインＣＰＵ１０８、ＲＯＭ１１０、ＲＡＭ１１２および電源バックアップＲＡＭ（以下ＢＲＡＭという。）１１４が接続されている。サーボ制御部４０内部では通信用Ｉ／Ｆ１３０とＢＵＳ用Ｉ／Ｆ１２０が接続されている。また、ＢＵＳ用Ｉ／Ｆ１２０には制御ＣＰＵ１２２、ＲＯＭ１２４、ＲＡＭ１２６およびＡ／Ｄ変換器１２８が接続されている。また、サーボ制御部４０と下位駆動部５０とは通信用Ｉ／Ｆ１３０で接続されている。駆動部５０から出た動力線には電流センサ１５０が取り付けられており、電流センサ１５０の出力はＡ／Ｄ変換器１２８に接続されている。また、駆動部５０には動力・ブレーキ・位置信号接続切り替え装置６０が接続されている。また、接続切り替え装置６０はサーボモータ部７０Ｘ〜７０Ｚとサーボ制御部４０内の通信用Ｉ／Ｆ１３０に接続されている。サーボモータ部７０Ｘ〜７０Ｚはサーボモータ７０ＸＭ〜７０ＺＭ、ブレーキ７０ＸＢ〜７０ＺＢおよび位置検出器７０ＸＥ〜７０ＺＥで構成されている。
【０００７】
次に、動力・ブレーキ・位置信号接続切り替え装置６０の構成を図２および図３で説明する。図２はＰＬＣ２００のプログラムを示しており、数値制御装置３００のメインＣＰＵ１０８により、選択されている制御軸の入力接点（例えば図２の１８０Ｘ）がＯＮするとマグネットリレーＭＳＸ１８０ＭＸをＯＮする。このマグネットリレーＭＳＸ１８０ＭＸの接点は図３の接続切り替え装置６０に使用されており、選択されたサーボモータ（例えば図３のＭＸ７０ＸＭ）が動作有効になる。また、ブレーキについても選択された制御軸のブレーキは解除されるため、メインＣＰＵ１０８により選択されている制御軸の入力接点（例えば図２の１９０Ｘ）がＯＮするとマグネットリレーＣＲＸ１９０ＣＸをＯＮする。このマグネットリレーＣＲＸ１９０ＣＸの接点は図３の接続切り替え装置６０に使用されており、選択されたブレーキ（例えば図３のＢＫＸ７０ＸＢ）がＯＦＦになる。
【０００８】
次に、同時に２個以上のサーボモータが動作をしないようにした誤動作防止手段２００Ｂについてその構成を図４で説明する。図４はＰＬＣ２００のプログラムを示しており、３つのサーボモータ用マグネットスイッチＭＳＸ１８０ＭＸ、ＭＳＹ１８０ＭＹおよびＭＳＺ１８０ＭＺの内少なくとも２つ以上の接点がＯＮした場合は異常検出コイルＤＡ１９５Ａまたは、ＤＢ１９５ＢがＯＮする。また、３つのブレーキ用マグネットスイッチＣＲＸ１０ＣＸ、ＣＲＹ１９０ＣＹおよびＣＲＺ１９０ＣＺの内少なくとも２つ以上の接点がＯＮした場合は異常検出コイルＤＣ１９５Ｃまたは、ＤＤ１９５ＤがＯＮする。異常検出コイルＤＡ１９５Ａ、ＤＢ１９５Ｂ、ＤＣ１９５ＣまたはＤＤ１９５ＤがＯＮすると数値制御装置３００のＢＲＡＭ１１４の装置異常フラグ領域１１４Ｆに装置異常フラグ「１」が書き込まれる。数値制御装置３００内のメインＣＰＵ１０８はこの領域を絶えず監視している。
【０００９】
次に、電流制限値演算手段の構成を図１で説明する。電流制限値演算手段の構成は、数値制御装置３００内のメインＣＰＵ１０８がＲＯＭ１１０に記述されているプログラムを解読することによって、ＢＲＡＭ領域のＸ軸最大電流値１１４Ｃ、Ｙ軸最大電流値１１４Ｄ、Ｚ軸最大電流値１１４Ｅに書き込まれている最大電流値を読み出し、演算することによって成り立つ。
【００１０】
次に、本実施形態の動作について説明する。作業者が操作盤１０の起動ボタン（図略）を押すと、その起動指令はＰＬＣ２００を介して数値制御装置３００内のメインＣＰＵ１０８により、ＲＡＭ１１２内に書き込まれる。メインＣＰＵ１０８は電源ＯＮとともに動作を開始しており、ＲＯＭ１１０内に記述されたプログラムに従って動作を実行する。また、ＢＲＡＭ１１４内には制御軸の動作プログラムおよび各種パラメータ（１１４Ａ〜１１４Ｅ）が作業者によって事前に入力されている。メインＣＰＵ１０８はＲＯＭ１１０内に記述されたプログラムに従って、ＲＡＭ１１２に起動指令が書き込まれたことを検知する。メインＣＰＵ１０８はＢＲＡＭ１１４内に記述された制御軸を読み取り、ＢＵＳ用Ｉ／Ｆ１０６、通信用Ｉ／Ｆ１０４を介してＰＬＣ２００に選択されている制御軸を知らせる。ＰＬＣ２００はこの情報を受け取り、接続切り替え装置６０の動力およびブレーキ回路を選択されている制御軸に切り替える。また、メインＣＰＵ１０８はＢＵＳ用Ｉ／Ｆ１０６、通信用Ｉ／Ｆ１０４および通信用Ｉ／Ｆ１３０を介して接続切り替え装置６０の位置信号を選択された制御軸に切り替える。次に、メインＣＰＵ１０８はＢＲＡＭ１１４内に記述された制御軸の動作プログラムを読み出し、制御する制御軸の位置指令値を生成する。生成された位置指令値はサーボ制御部４０内のＲＡＭ１２６内に書き込まれる。次に、制御ＣＰＵ１２２はＲＯＭ１２４内に記述されたプログラムに従って指定された制御軸の位置、速度および電流制御を行う。
【００１１】
次に、指令された制御軸の接続切り替わりの動作を図５のフローチャートで説明する。まず、ステップ５００でサーボＯＮ指令軸があるか、ないかをチェックする。サーボＯＮ指令軸がなければ、ステップ５００を繰り返す。サーボＯＮ指令軸があれば、ステップ５０２に進み、動力・ブレーキ・位置信号切り替え装置６０を指令された軸が有効になるように切り替える（例として第Ｎ軸が指令軸とする。）。次に、ステップ５０４に進み、指令軸（Ｎ）のサーボをＯＮする。次に、ステップ５０６に進み、サーボ力が十分出るまでタイマＴ１のタイムアップを待つ。タイマＴ１がタイムアップしたら、ステップ５０８に進み、指令軸（Ｎ）のブレーキをＯＦＦする。次に、ステップ５１０に進み、ブレーキ力がなくなるまでタイマＴ２のタイムアップを待つ。タイマＴ２がタイムアップしたら、次に、ステップ５１２に進み、指令軸（Ｎ）のパルス分配を実行する。次に、ステップ５１４に進み、指令軸（Ｎ）のパルス分配が完了したかをチェックする。指令軸（Ｎ）のパルス分配が完了していなければ、ステップ５１２に戻り、パルス分配を続行する。指令軸（Ｎ）のパルス分配が完了していれば、次に、ステップ５１６に進み、指令軸（Ｎ）のブレーキをＯＮする。次に、ステップ５１８に進み、ブレーキ力が十分出るまでタイマＴ３のタイムアップを待つ。タイマＴ３がタイムアップしたら、次に、ステップ５２０に進み、指令軸（Ｎ）のサーボをＯＦＦする。
【００１２】
次に、図６に基づいて、誤動作防止手段の動作を説明する。ステップ６００でメインＣＰＵ１０８は、ＢＲＡＭ１１４内の装置異常フラグ領域１１４Ｆに書き込まれた装置異常フラグを読み込む。次に、ステップ６０２に進み、装置異常フラグが「１」か「０」かをチェックする。装置異常フラグが「１」の場合は、ステップ６０４に進み異常表示を行い、更にステップ６０６に進んで非常停止を実行する。また、装置異常フラグが「０」の場合は、正常状態を維持する。
【００１３】
次に、電流制限値演算手段の動作を図７で説明する。先ず、ステップ７２０で、制御軸が仕様の最大電流値が最大のサーボモータか、否かをチェックする。制御軸が仕様の最大電流値が最大のサーボモータではない場合には、ステップ７２２に進み、数値制御装置３００のＢＲＡＭ１１４内のＸ軸最大電流値１１４Ｃ、Ｙ軸最大電流値１１４Ｄ、Ｚ軸最大電流値１１４Ｅに書き込まれている仕様の最大電流値のうち最大のものを最大電流値Ｉamaxとして読み出す。次に、ステップ７２４に進み、数値制御装置３００のＢＲＡＭ１１４内のＸ軸最大電流値１１４Ｃ、Ｙ軸最大電流値１１４Ｄ、Ｚ軸最大電流値１１４Ｅに書き込まれている仕様の最大電流値のうち制御軸のものの最大電流値Ibmaxを読み出す。次に、ステップ７２６に進み、電流制限値IlimをIbmax／Iamaxから演算で求める。次に、ステップ７２８に進み電流制限値をIlimに設定してＯＮする。制御軸が仕様の最大電流値が最大のサーボモータの場合には、ステップ７３０に進み、電流制限を解除する。
【００１４】
尚、上記実施例において、複数個のサーボモータ部のサーボモータにブレーキをかけると共に、複数個のサーボモータ部のうち制御すべき１個のサーボモータ部を選択して１組のサーボ制御部と駆動部に接続する接続切り替え手段は、ＰＬＣ２００とメインＣＰＵ１０８とＢＲＡＭ１１４と動力・ブレーキ・位置信号接続切り替え装置６０で構成され、この機能は図５のフローチャートのステップ５００〜ステップ５２０で達成される。また、複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数の入力接点が同時にＯＮしたことを検出した場合、もしくは複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数のブレーキが解除された場合、警報出力もしくは非常停止する誤動作防止手段は、ＰＬＣ２００とメインＣＰＵ１０８とＢＲＡＭ１１４で構成され、この機能は図６のフローチャートのステップ６００〜ステップ６０６で達成される。また、選択された１個のサーボモータ部のサーボモータの仕様の最大電流値が記憶手段に記憶された各サーボモータの仕様の最大電流値のうち最大でない場合は仕様の最大電流値に基づいてサーボ制御部に電流制限をかける電流制限手段は、メインＣＰＵ１０８とＢＲＡＭ１１４と制御ＣＰＵ１２２で構成され、この機能は図７のフローチャートのステップ７２０〜ステップ７２８で達成される。
【００１５】
【他の実施形態】
なお、上述した実施例においては、１組のサーボ制御部と駆動部で、複数個のサーボモータを制御する制御手段を有すると述べたが、複数個のサーボアンプで複数個より多いサーボモータで構成される数値制御システムに本発明手段を適用しても良い。また、制御していないサーボモータにはブレーキをかけ、もし同時に２個以上のサーボモータが動作したことを検出した場合には、警報を出力し、非常停止をする誤動作防止手段を有すると述べたが、非常停止にせず、警報のみを出力しても良い。
【００１６】
【発明の効果】
複数個のサーボモータ部の各サーボモータにはブレーキがかけられており、選択された１個のサーボモータ部のサーボモータのブレーキを解除し、１組のサーボ制御部と駆動部とで選択された１個のサーボモータ部を制御した後、選択された１個のサーボモータ部のサーボモータにブレーキをかけるように構成としたので、１組のサーボ制御部と駆動部で複数個のサーボモータ部を制御することを可能とし、これによりコストの低減と制御箱の小型化が図れる。また、選択されていないサーボモータ部のサーボモータにブレーキをかけることにより安全性が大幅に向上する。
また、複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数の入力接点が同時にＯＮしたことを検出した場合、もしくは複数個のサーボモータ部のサーボモータのうち複数のブレーキが解除された場合、警報出力もしくは非常停止するようにしたので、誤動作が防止され安全性がさらに向上する。
さらに、選択された１個のサーボモータ部のサーボモータの仕様の最大電流値が記憶手段に記憶された各サーボモータの仕様の最大電流値のうち最大でない場合は仕様の最大電流値に基づいてサーボ制御部に電流制限をかけるようにしたので、仕様の最大電流値が小さなサーボモータに誤って大電流を流してしまい、サーボモータを焼損させるような事態を予防でき安全性と信頼性が向上する。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する全体構成図。
【図２】本発明の一実施例における動力・ブレーキ切り替えのＰＬＣの回路図。
【図３】本発明の一実施例における動力・ブレーキ・位置信号接続切り替え装置の構成図。
【図４】本発明を一実施例における装置異常検出のＰＬＣの回路図。
【図５】本発明の一実施例における制御軸切り替えのフローチャート図。
【図６】本発明の一実施例における誤動作防止手段のフローチャート図。
【図７】本発明の一実施例における電流制限値演算手段のフローチャート図。
【図８】従来のサーボ制御システム構成図。
【符号の説明】
１０… 操作盤
２０… プログラマブルコントローラ（従来構成）
３０… 数値制御装置(従来構成)
４０… サーボ制御部
５０… 駆動部
６０… 動力・ブレーキ・位置信号接続切り替え装置
７０Ｘ、７０Ｙ、７０Ｚ… サーボモータ部
１０８… メインＣＰＵ
１１０、１２４… ＲＯＭ
１１２、１２６… ＲＡＭ
１１４… ＢＲＡＭ
１２８… Ａ／Ｄ変換器
２００… プログラマブルコントローラ（本発明構成）
３００… 数値制御装置（本発明構成）