JPH02236703A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工作機械等を制御する数値制御装置に係り、特
に位置計測又は位置決め等を制御するスキップ機能を有
する数値制御装置に関する。

〔従来の技術〕

数値制御装置の中でも１軸制御用の数値制御装置は加工
及び計測等を行う一般産業機械に利用される。このよう
な産業機械では、外部信号入力に応じて軸の位置計測又
は位置決め等の制御を実行するため、数値制御装置側に
スキップ機能が要求される。

以下、スキップ機能について説明する。第３図はスキッ
プ機能の概念を示す図である。数値制御装置は点Ａｌ−
Ａ２−Ａ３を通過するような移動指令を受け、それを点
ＡＩからＡ２までの第１ブロック、Ａ２からＡ３までの
第２ブロックの順番で実行する。この移動指令の第１ブ
ロック実行中の点Ａ４の位置で外部から外部信号（スキ
ップ信号）ＳＫが入力されると、数値制御装置はこの移
動指令の残りの実行を中止して次の第２ブロックを実行
する。即ち、外部信号ＳＫの入力された点Ａ４から第２
ブロック実行後の点Ａ５へ移動する．このように、移動
指令の途中に外部から外部信号が入力された場合に、実
行中の移動指令の残りを中止して次のブロックを実行す
ることをスキップ機能という。

このスキップ機能では、外部信号の入力された時点（第
３図の点Ａ４）の座標値（現在位置）が数値制御装置内
に格納されるので、移動量が明確でない場合等の位置計
測又は位置決め等に利用することができる。例えば、工
具をタッチセンサ等につきあてての工具の測定等に利用
できる。

従来、数値制御装置内部ではこのスキップ機能を実現す
るために、外部信号（スキップ信号）をマイクロプロセ
ッサ（ＣＰＵ）の割込み信号として捉え、ソフトウェア
の割込み処理で実行し、外部信号の入力された時点の座
標値（現在位置）を認識している。

また、このスキップ機能を実現するために数値制御装置
内部に、インターバルタイマから出力されるＩＴＰ　（
補間）周期信号に同期して、その周期内のシステムクロ
ックの数を計数するサイクリックカウンタを設けている
。そして、外部信号（スキップ信号）入力と同時にその
カウンタをストップさせ、ＩＴＰ　（補間）周期毎に読
み出される現在位置レジスタの値とそのカウンタの値と
を演算処理することによって外部信号の入力された時点
の座標値（現在位置）を認識している。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記のようなソフトウエアの割込み処理の場合
、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）は外部信号を入力後、
その割込みの解析を行い、その外部信号がスキップ信号
であると認識後、座標値（現在位置）の演算を実行する
。従って、スキップ信号入力から座標値（現在位置）の
演算を実行するまでに時間が掛かるので、スキップ信号
入力時の移動速度が大きければ大きい程、正確な座標値
を認識することができなくなるという問題がある。

また、サイクリックカウンタを設けた場合、例えばシス
テムクロツクが１μｓｅｃで、ＩＴＰ（補間）周期が８
ｍｓ　ｅ　ｃの場合、８０００カウントのサイクリック
カウンタをスキップ機能専用として準備しなければなら
ず、ハードウェア上の負担が大きいという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ハ
ードウェアが簡略化され、かつ高速移動時でも高精度に
座標値を検出することのできるスキップ機能を有する数
値制御装置を提供することを目的とする。

同期して前記制御軸の現在位置データを周期的に読出し
、前記インターバルタイマカウンタの前記下位ビット以
外の上位ビットデータと前記記憶回路内の下位ビットデ
ータとを読出す割込み処理を前記外部信号入力後に実行
し、前記周期的に読み出した現在位置データと前記割込
み処理によって読み出した第１及び第２のデータとから
前記外部信号の入力された時点における前記制御軸の位
置を演算するマイクロプロセッサとを有することを特徴
とする数値制御装置が、提供される。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、外部信号の入力
された時点における制御軸の位置を検出する数値制御装
置において、システムクロックをカウントすることによ
って一定周期毎にタイミング信号を出力するインターバ
ルタイマカウンタと、前記外部信号の入力された時点で
前記インターバルタイマカウンタの下位ビットのデータ
を保持する記憶回路と、前記タイミング信号に〔作用〕 ＣＰＵの処理の時間管理を行うためのインターバルタイ
マカウンタを利用し、これの出力の一部（下位ビット）
を外部信号が入力された時点で保持する記憶回路を設け
る。インターバルタイマカウンタの上位ビットは、外部
信号が入力された時点から割り込みによってＣＰＵが読
みとるまでの間、ほとんど変化する可能性がない。従っ
て、インターバルタイマカウンタの値をそのままＣＰＵ
で読み取っても測定精度に誤差は生じないので、ＣＰＵ
はソフトウェアにより外部信号が入力された時点の細か
な単位の時間を知ることができる。

しかし、まれにカウンタの桁上げがありその値が変化し
てしまうことがあるので、その桁上げを中間キャリフラ
グとして記憶する。これにより、ＣＰＵは補正演算を行
い、正確な値を演算処理する．〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を実施するための数値制御装置のハード
ウエアの概略構成図である。図において、マイクロプロ
セッサ（ＣＰＵ）１はＲＯＭ２に格納されたシステムプ
ログラムに従って数値制御装置全体を制御する。ＲＯＭ
２にはＥＦＲＯＭあるいはＥＥＦＲＯＭが使用される。

ＲＡＭ３はＤＲＡＭ等が使用され、各種のデータあるい
は入出力信号が格納される。位置制御回路４はマイクロ
プロセッサ１からの位置指令を受けて、サーボモータ６
を制御するための速度指令信号をサーボアンプ５に出力
する。サーボアンプ５はこの速度指令信号を増幅し、サ
ーボモータ６を駆動する。

サーボモータ６には図示していないが位置帰還信号を出
力する位置検出器と速度帰還信号を出力するタコジェネ
レー夕とがそれぞれ結合されている。位置検出器にはパ
ルスコーダ等が使用され、位置帰還パルスを位置制御回
路４にフィードバックする。タコジェネレー夕はサーボ
モータ６の回転速度に応じた電圧信号をサーボアンプ５
にフィードバックする。

ボールネジ７はサーボモータ６に結合されており、サー
ボモータ６の回転に同期して回転する。

タッチセンサ８はボールネジ７の回転によって移動し、
被測定物に接触すると接触信号を出力する。

スキップ信号発生回路１０はタッチセンサ８の接触信号
を入力し、スキップ信号を発生する。このスキップ信号
はレジスタ１２へ出力されると共に、バス９を介してマ
イクロプロセッサ１への割込み信号として出力される。

タッチセンサ８の現在位置データは位置制御回路４から
バス９を介してＲＡＭ３に格納される。この格納のタイ
ミングはインターバルタイマカウンタ１ｌの出力するＩ
ＴＰ（補間）周期信号によって行われる。

インターバルタイマカウンタ１１はシステムクロックを
入力し、それをカウントすることによって所定のタイミ
ング信号を出力する。ＩＴＰ周期信号は通常８ｍｓ　ｅ
　ｃであり、システムクロックは１μｓｅｃである。従
って、インターバルタイマカウンタ１１はシステムクロ
ックを８０００カウント毎にＩＴＰ周期信号を出力する
。

レジスタ１２はインターバルタイマカウンタ１１の下位
ビット（ＬＳＢ）のデータを格納し、スキップ信号発生
回路１０のスキップ信号によってそのデータを保持する
。レジスク１２内のデータはバッファ１４を介してバス
９へ出力される。インターバルタイマ１１の上位ビット
（ＭＳＢ）は、バッファ１４を介してバス９へ直接出力
される。

レジスタ１２はインターバルタイマカウンタ１ｌの約２
０μｓｅｃ分（１６〜３２カウント分）を格納できる容
量とする。

中間キャリーフラッグ発生回路１３はインターバルタイ
マカウンタ１１の下位ビット（ＬＳＢ）と上位ビット（
ＭＳＢ）との境界で生じた桁上げを示すフラッグを発生
する。発生したフラッグはバッファ１４を介してバス９
へ出力される。バッファ１４のデータはマイクロプロセ
ッサ１からの続出し指令によって読み出される。

次に、本実施例の動作を説明する。サーボモータ６はマ
イクロプロセッサ１の移動指令に応じて回転し、タッチ
センサ８を移動させる。移動するタッチセンサ８の現在
位置データはインターバルタイマ１１のＩＴＰ周期信号
毎にＲＡＭ３に格納される。そして、移動指令の途中に
タッチセンサ８から接触信号が発生すると、スキップ信
号発生回路１０からスキップ信号が出力される。スキッ
プ信号はレジスタ１２とマイクロプロセッサ１に取り込
まれる。

レジスタ１２はスキップ信号の入力と同時にインターバ
ルタイマカウンタ１１の下位ビット（ＬＳＢ）のデータ
を保持する。一方、マイクロプロセッサ１はスキップ信
号によってバッファ１４のデータを読み出すための割込
み処理を実行する。

このときマイクロプロセッサ１はスキップ信号入力後、
その割込みの解析を行ってからバッファ１４のデータを
読み出す。従って、バッファ１４にマイクロプロセッサ
１から読出し信号が入力された時点ではインターバルタ
イマカウンタ１１の値は変化していることになる。即ち
、スキップ信号発生からバッファ１４を読出すまでの間
にインターバルタイマカウンタ１１はシステムクロック
をカウントする。

しかし、この間に変化するのはインターバルタイマカウ
ンタ１１の下位ビット（ＬＳＢ）であり、上位ビット（
ＭＳＢ）はほとんど変化しない。従って、マイクロプロ
セッサ１からの読出し信号入力時点で、バッファ１４の
データを読み出すことによって、スキップ信号発生時の
インターバルタイマカウンタ１１の値を正確に読み出す
ことができる。

レジスタ１２にはスキップ信号発生からバッファ１４の
読出しまでの間に発生するシステムクロックを充分に吸
収することができる程度の容量のものを設けているが、
マイクロプロセッサ１が他の優先度の高い処理を実行し
ていてバッファ１４の読出しまでに時間が掛かった場合
、下位ビット（ＬＳＢ）と上位ビット（ＭＳＢ）との間
で桁上げが発生し、正確な値を読み取ることができなく
なる。そこで、桁上げの発生を検出するために上位ビッ
ト（ＭＳＢ）の下位側に中間キャリーフラグ発生回路１
３を設け、桁上げの有無をフラグとして立てるようにす
る。従って、マイクロプロセッサ１はバッファｌ４のデ
ータを読出し、桁上げフラグが立っている場合はその分
を減算して補正処理する。

次に上記実施例の数値制御装置をトランスファーライン
上で使用する場合について説明する。

自動車産業分野に代表される多量生産ライン向けの加工
機械及び組立・検査機械等の制御装置として、ＮＣ装置
をライン上に組み込んだトランスファーライン用ＮＣ装
置が使用されるようになってきている。このトランスフ
ァーライン上で加工が終了した後に、その加工結果を測
定する測定ステーションを設ける場合がある、以下、そ
の計測ステーションの実施例について説明する。

第２図は本発明の数値制御装置をトランスファーライン
上で使用する場合の実施例の全体構成を示す図である。

本実施例では一軸制御ＮＣ装置を対象に説明する。

主制御手段２０は通信プロトコル制御手段２２、系統間
制御手段２８、テープ記憶手段２９及びＰＣ制御手段２
１から構成される。通信プロトコル制御手段２２は外部
に設けられたＬＡＮ２３との間のプロトコルを制御する
。系統間制御手段２８はＣＲＴ／ＭＤ　Ｉ　２　４、手
動パルス発生器２５及び外部インターフェース（ＲＳ−
２３２Ｃ）２６の各系統間の制御を行い、またシリアル
ボート管理も行う。テープ記憶手段２９は系統間制御手
段２８からのデータを一時的に記憶する。ＰＣ制御手段
２１はＤＩ／ＤＯ２７を介して外部信号のやりとりを行
う。また、ＰＣ制御手段２１は加工ステーションの一軸
制御ＮＣ装置４３ａ及び測定ステーションの一軸制御Ｎ
Ｃ装置４３ｂにシリアル・リンク・制御回路（ＳＬＣ）
３２ａ及び３２ｂを介して通信回線Ｌ１、Ｌ２及びＬ３
で接続される。シリアル・リンク・制御回路（ＳＬＣ）
３２ａ及び３２ｂは一軸制御ＮＣ装置のシーケンス制御
を実行するＰＣ部３１ａ及び３ｌｂ内に設けられる。図
では一軸制？ＩＩＩＮＣ装置は２つだけ示したが、トラ
ンスファーライン４１の状態によってはこれ以上の連結
でもよいことはいうまでもない。

ワークはトランスファーライン４１によって矢印４２の
方向へ移動する。そして、加工ステーションの一軸制御
ＮＣ装置４３ａによって制御される工具４０によって所
定の加工が施される。加工ステーションでの加工終了後
、ワークはトランスファーライン４１によって次の測定
ステーションに移動する。測定ステーションではタッチ
センサ３９を制御する一軸制′４１］ＮＣ装置によって
ワークの加工状態が計測される。

一軸制御ＮＣ装置４３ａと１軸制御ＮＣ装置４３ｂとは
制御対象が工具４０かクッチセンサ３９かの違いを除け
ば共に同じ構成であるので、ここでは一軸制御ＮＣ装置
４３ａについて説明する。

一軸制御ＮＣ装置４３ａは軸制御機能を実行するＮＣ部
３５ａとシーケンス制御機能を実行するＰＣ部３１ａと
からなる。

ＮＣ部３５ａは第１図のＣＰＵＩ、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３
等で構成される。サーボアンプ３６ａはＮＧ部３５ａか
ら軸の移動指令を受け、サーボモータ３７ａの回転を制
御する。サーボモータ３７ａに直結してあるボールネジ
によって工具４０（タッチセンサ３９）は移動する。ト
ランスファーライン４１上を移動してきたワークはこの
工具４０によって所望形状に加工される。ワークは加工
終了後、トランスファーライン４１上を移動し、次の測
定ステーションへ移動する。

ＰＣ部３１ａは図示していないが、全体を制御するＣＰ
Ｕと、ＰＭＣを制御する管理プログラム及び機械を制御
するラダーブログ・ラム等を格納するＲＯＭと、入出力
信号及び各種のデータを格納するＲＡＭとからなる。イ
ンターフエイス（Ｄｒ／Ｄｏ）３３ａは機械側との入力
（ＤＩ）及び出力（ＤＯ）の授受を行う。測定ステーシ
ョンではこのインターフェイス３３ｂを介してタッチセ
ンサ３９の接触信号が一軸制御ＮＣ装置４３ｂ内へ取り
込まれる。

ＰＣ制御手段２１はホストＣＰＵ，ホストＳＬＣ及びＲ
ＡＭを有する。ホストＣＰＵはホストＳＬＣ及びＲＡＭ
を制御する。ＲＡＭには入出力信号及び各種のデータが
記憶される。

ホス｝ＳＬＣは一軸制御ＮＣ装置４３ａ内のローカルＳ
ＬＣ３２ａと通信回線（ＲＳ−４２２）Ｌ１を介して接
続される。また、加工ステーションのローカルＳＬＣ３
２ａと測定ステーションのローカルＳＬＣ３２ｂとの間
も同様に通信回線（ＲＳ−４２２）Ｌ２を介して接続さ
れる。この通信回線に光ケーブルを用いて光通信を行っ
てもよい。

ローカルＳＬＣ３２ａ内にはデータ通信用の入カメモリ
と出力メモリを有する。各軸間の通信はこの入力メモリ
と出力メモリに情報をリード・ライトすることにより行
われる。即ち、一軸制御ＮＣ装置４３ｂがスキップ機能
を実行してワークの測定を終了すると、その測定結果を
ローカルＳＬＣ３２ｂ内の出力メモリにライトする。す
ると、ＰＣ制御手段２１のホストＳＬＣはその出力メモ
リのデータを通信回線を介して読み込み、加工ステーシ
ョンの一軸制４１１ＮＣ装置４３ａのローカルＳＬＣ３
　２　ａ内の入力メモリにライトする。一軸制４ＢＮＣ
装置４３ａは入力メモリをリードし、測定結果に応じた
補正を加えて次のワークの加工制御を実行する。

このように測定ステーションの測定結果を通信回線によ
って加工ステーションへフィードバックすることができ
る。

このＳＬＣはＩＭＢＰＳ以上の転送能力を持つので、手
の情報交換速度は非常に高速になる。また、プライオリ
ティ制御は主制御手段２０が行うので、他の軸が待ち状
態におちいるデッドロック状態の発生を未然に防止する
ことができる。

本実施例では数値制御装置として一軸制御ＮＣ装置を例
に説明したが、これ以外のＦＡ装置、例えばトランスフ
ァーライン用のＮＣ装置やロボット制御装置等に適用し
ても本発明の効果を奏することは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ハードウェアが簡
略化でき、かつ高速移動時でも高精度に座標値を検出す
ることのできるスキップ機能を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための数値制御装置のハード
ウエアの概略構成図、 第２図は本発明の数値制御装置をトランスファーライン
上で使用する場合の実施例の全体構成を示す図、 第３図はスキップ機能の概念を示す図である。 １　　　　プロセッサ ２・−−一−−一一・−・〜・ＲＯＭ ３　−−−−−−−−−−−−−−−　Ｒ　Ａ　Ｍ４　
　　一位置制御回路 ｏ−−−−−−−−−−・−・−・スキップ信号発生回
路１　　　・−・−インターバルタイマカウンタ２−−
−−−−−・−・−　レジスタ ３　　　　・中間キャリーフラグ発生回路０−−一〜−
・−〜−−一−−−一主制御手段１、Ｌ２、Ｌ３−・−
・一・−・通信回線１　−−−−−−−−−−−−−−
−　｝ランスファーライン特許出願人　ファナック株式
会社 代理人　　　弁理士　　服部毅巖

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）外部信号の入力された時点における制御軸の位置
   を検出する数値制御装置において、 システムクロックをカウントすることによって一定周期
   毎にタイミング信号を出力するインターバルタイマカウ
   ンタと、 前記外部信号の入力された時点で前記インターバルタイ
   マカウンタの下位ビットのデータを保持する記憶回路と
   、 前記タイミング信号に同期して前記制御軸の現在位置デ
   ータを周期的に読出し、前記インターバルタイマカウン
   タの前記下位ビット以外の上位ビットデータと前記記憶
   回路内の下位ビットデータとを読出す割込み処理を前記
   外部信号入力後に実行し、前記周期的に読み出した現在
   位置データと前記割込み処理によって読み出した第１及
   び第２のデータとから前記外部信号の入力された時点に
   おける前記制御軸の位置を演算するマイクロプロセッサ
   とを有することを特徴とする数値制御装置。
2. （２）前記外部信号が入力してから前記上位ビットデー
   タ及び下位ビットデータを読み出すまでの間に前記イン
   ターバルタイマカウンタの下位ビットに桁上げが生じた
   ことを示すフラグを立てる手段を設け、前記上位ビット
   データ及び下位ビットデータと前記フラグとから前記外
   部信号の入力された時点における前記制御軸の位置を演
   算することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の数
   値制御装置。
3. （３）前記外部信号はスキップ信号であり、前記前記制
   御軸のスキップ位置を検出することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の数値制御装置。
4. （４）ワークの加工を制御する第１の数値制御装置をト
   ランスファーライン上の加工ステーションに、ワークの
   測定を制御する第２の数値制御装置をトランスファーラ
   イン上の計測ステーションにそれぞれ有するトランスフ
   ァーライン用の数値制御装置において、 前記第２の数値制御装置は特許請求の範囲第１項記載の
   数値制御装置で構成され、 前記第１及び第２の数値制御装置は上下通信可能なよう
   に通信回線によって接続され、 前記第２の数値制御装置の計測結果は前記通信回線を介
   して前記第１の数値制御装置にフィードバックされ、 前記第１の数値制御装置は前記フィードバックされた計
   測結果に応じて軸制御を実行することを特徴とする数値
   制御装置。
5. （５）前記第１及び第２の数値制御装置は上下通信可能
   なように接続された主制御手段によって共通に制御され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の数値制
   御装置。