JPH0340403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は計算機式数値制御装置、更に具体的
に云えば、選ばれた独立の軸線の運動を調整する
様な、複数個の制御可能な運動軸線を持つ産業機
械に対する制御装置に関する。

産業機械は、例えば旋盤及びフライス盤の様に
移動能力が制限されている様な種類の機械と、例
えばロボツト及び材料取扱装置の様な移動能力が
更に広い様な種類の機械とを含む。各々の機械は
定められた幾つかの運動軸線を持つのが典型的で
ある。例えば、旋盤は工作物を保持してそれを旋
盤の縦軸線の周りに回転させるチヤツクを含むこ
とが出来る。旋盤のベツドに可動に装着された工
具は、旋盤の縦軸線と平行な１つの運動軸線と、
この縦軸線に対して垂直な第２の運動軸線とを持
つことがある。各々の運動軸線の他のどの軸線と
も独立であつてもよいし、或いは場合によつて
は、工具の運動を工作物の回転と調整するねじ切
り手順の様に、完全に従属性を持つことがある。

多くの用途では、別の軸線の運動と調整をとる
為に、１つの軸線の独立の運動を周期的に必要と
することがある。例えば多重アームを持つロボツ
トでは、１つのアームがボルトを拾い、別のアー
ムがナツトを拾う。これらの２つの動作は独立で
あるが、この後ロボツトがボルトとナツトを組立
てる場合、組立て過程には、２つのアーム、即
ち、２つの制御される運動軸線の間の調整を必要
とする。実際には、アームは、ロール、ヨー及び
ピツチ運動が出来る「手首」によつてアームに取
付けられた末端実行装置又はクランプ機構で終端
しているのが普通であるから、ロボツトの２つの
アームは幾つかの運動軸線を持つ。この各々の運
動は、物体を拾うのに独立の制御動作を必要とす
るが、その過程で、又はこの後の組立て手順の
為、調整された動作をも必要とする。

計算機式数値制御（CNC）装置では、軸線の
運動は計算機のプログラムによつて特定されてい
る。プログラムは各々の制御可能な軸線に於ける
独立の運動を特定することも出来るし、或いは２
つ或いは更に多くの軸線の間の調整された運動を
特定することが出来る。調整された運動を希望す
る軸線が、機械装置によつて、定義し得る運動群
内にあると限定されている限り、調整された運動
を行なうことが出来る。例えば、円を切削する時
の様に、２つ又は更に多くの運動軸線を調整しな
ければならないことが判つている場合、独立の２
軸線の調整運動を行なう装置を利用し得る。然
し、こういう装置は、種々の運動軸線が所望の加
工運動に従つて群分けされることがあるプログラ
ムされた加工過程の間、調整された制御と独立の
制御の間の切換えが出来ない。

この発明の目的は、計算機制御の機械装置に対
する改良された軸線制御装置を提供することであ
る。

この発明の別の目的は、計算機のプログラムの
指定により、独立の軸線運動及び調整された軸線
運動が出来る様にする軸線制御装置を提供するこ
とである。

この発明の別の目的は、軸線を不規則に運動制
御群に群分けすることが出来る様にする軸線制御
装置を提供することである。

この発明の１形式では、CNC装置が複数個の
軸線データ処理装置を含む。各々の処理装置は産
業機械の制御可能な予定の軸線に対して、軸線運
動命令データを供給する様になつている。考えら
れる各々の調整運動群に対して１つずつ、複数個
の監視データ処理装置を設けて、軸線データ処理
装置に対する制御信号を供給する。中央処理装置
（CPU）並びにそれに関連した記憶装置が、監視
及び軸線処理装置に対して命令の流れを送る。
CPUは、計算機のプログラムに応答して、各々
の装置に対する動作様式を定める設定データを軸
線処理装置に供給すると共に、この装置を或る運
動群に割当てる。運動データが、指令に基づい
て、各々の軸線処理装置に関連した局部記憶装置
に転送される。監視処理装置は、それに割当てら
れた軸線処置装置が適正な速度で運動データを処
理する様に保証する。調整軸線群に関するプログ
ラムの定めに従つて、プログラムを進める間、
CPUが軸線処理装置を相異なる運動群に割当て
直す。

この発明が更によく理解される様に、次に図面
について説明する。

第１図にはこの発明による計算機式数値制御
（CNC）装置の簡略ブロツク図が示されている。
装置の中央処理装置（CPU）１０は、インテル
8086及び8087マイクロプロセツサを基本としてい
て、装置の処理動作を行なう。装置のダイナミツ
クRAM１２（即時読出記憶装置）が装置に対す
る読取書込記憶装置を持つていて、システム母線
１４を介して装置のCPU１０並びに装置のその
他の機能的な部分に結合されている。母線１４に
接続された複数個の軸線ボード１６が工作機械１
８の各々の被動軸線に対する制御作用を行なう。
各々の軸線ボード１６は軸線機能を処理する３つ
のマイクロコンピユータと、１群の軸線の調整を
とる為のフロントエンド処理装置又は監視処理装
置として作用する１つのマイクロコンピユータと
を持つている。各々の軸線が別個のマイクロコン
ピユータに関係していて、このマイクロコンピユ
ータがその軸線に対する処理動作を行なう。軸線
処理装置の群分けは、その軸線用のマイクロコン
ピユータが配置されている特定のボード１６に無
関係である。ボードの場所に無関係に軸線用マイ
クロコンピユータを群分けすることが出来るの
で、ボード１６の間に別個の軸線通信母線２０が
設けられている。

入出力（Ｉ／Ｏ）制御器２２がシステム母線の
Ｉ／Ｏ動作の調整をし、システム母線１４を局部
Ｉ／Ｏ母線２４に接続する様に作用する。局部
Ｉ／Ｏ母線２４は装置を持久記憶装置２６に接続
する。記憶装置には部分プログラムと保存しなけ
ればならない装置の全てのデータとが貯蔵されて
いる。局部Ｉ／Ｏ母線２４は局部デイジタルＩ／
Ｏ２８にも接続されており、これが機械制御部３
０に機能的に関連している。局部デイジタルＩ／
Ｏ２８がデイジタル化した作動装置用の制御信号
を発生すると共に、接点入力の状態を監視する。

NC制御部３２もＩ／Ｏ制御器２２に接続され
ている。NC制御部３２は工作機械のオペレータ
及び部分プログラムに対するフロントパネルとし
て作用する。機械制御部３０は制御パネルであつ
て、これによつて工作機械のオペレータは手動動
作を行ない、部分プログラムの実行を制御するこ
とが出来る。

第１図に示すCNC装置は、装置のRAM１２に
あるプログラムを実行する装置のCPU１０の制
御の下に動作する。部分プログラムは紙テープ又
はカセツト読取器の様な外部装置からＩ／Ｏ制御
器２２を介して、又はNC制御部３２のキーボー
ドを介して入力することが出来る。装置に入力さ
れたあらゆる部分プログラムＩ／Ｏ制御器２２に
よつて持久記憶装置２６に貯蔵される。装置の
CPU１０が、Ｉ／Ｏ制御器２２及び軸線ボード
１６を通じて、部分プログラムの実行を指示す
る。部分プログラムによつてプログラムされた軸
線指令が、工作機械１８に接続された軸線ボード
１６によつて実行される。工作機械１８は軸線ボ
ード１６によつて制御される軸線送り駆動部を持
つている。軸線以外の指令は、局部デイジタル
Ｉ／Ｏ母線２４を介して工作機械１８に接続され
たＩ／Ｏ制御器２２によつて実行される。機械制
御部３０の押ボタン及び制御つまみによつて入力
された指令がＩ／Ｏ制御器２２に伝達され、最終
的には、軸線ボード１６又は局部デイジタルＩ／
Ｏ母線２４の何れかを介して、工作機械１８に伝
達される。

周知の様に、他の大抵の計算機制御装置と同じ
く、CNC装置は、結線形装置から、ソフトウエ
アを使うことによつてフアームウエア制御装置に
設定された実質的な計算機構造に発展したもので
ある、計算機のプログラム、即ち、ソフトウエア
が、こういう各々の計算機装置を、従来の結線形
装置に相当する装置に構成し直す方法になる。こ
の明細書で説明する方法も、この為、計算機プロ
グラムの形になつており、このプログラムが第２
図に示したハードウエア装置を、この発明の方法
を実施する為の特定の形で動作させる。

第２図には、３つの軸線ボードを必要とする装
置に対する軸線ボード１６の構成が高度に様式化
したブロツク図で示されている。各々の軸線ボー
ドは監視処理装置又はフロントエンド処理装置３
６と、別の３つのマイクロコンピユータ３８，４
０，４２とを持つている。各々のマイクロコンピ
ユータには複数個の読取書込み記憶装置４４の内
の対応する１つが接続されている。処理装置３６
乃至４２に対して種々のマイクロコンピユータ又
はマイクロプロセツサを使うことが出来るが、好
ましい実施例では、各々の処理装置はインテル・
コーポレーシヨンから入手し得る8051型マイクロ
コンピユータである。以下の説明では、処理装
置、マイクロプロセツサ及びマイクロコンピユー
タと云う言葉は互換性を以て使われていることを
承知されたい。

各々の軸線ボードは、ハードウエアの構成に関
する限り、実質的に同一である。次に軸線ボード
の番号１で示したブロツク図の部分について説明
すると、各々の記憶装置４４がアクセスの為にシ
ステム母線１４と軸線母線２０の両方に接続され
ていることが判る。各々の軸線ボードは他の各々
の軸線ボードと協働しなければならないから、１
つの監視処理装置３６をマスター監視処理装置と
して選定し、これは各々のマイクロコンピユータ
の間で連絡を行なう為に必要な別のタイミング及
び制御信号を供給する。以下の説明では、番号１
の軸線ボードにある処理装置３６をマスター監視
処理装置に選定していると仮定する。

前に述べた様に、軸線用マイクロコンピユータ
を調整運動群に群分けすることは、軸線用マイク
ロコンピユータの場所がどの特定のボードにある
かに無関係である。例えばマイクロコンピユータ
３８は全て同じ群の一部分と定義することが出来
るが、この運動群は各々の軸線ボード１６からの
マイクロコンピユータを１群にすることを必要と
する。この代りに、軸線ボード１のマイクロコン
ピユータ３８，４０を、装置内にある他の任意の
軸線ボードからの任意の１つ又は更に多くのマイ
クロコンピユータと１つの群にしてもよい。軸線
制御用のマイクロコンピユータが群に形成される
時、各々の群は１つの監視マイクロプロセツサ３
６に割当てられる。従つて、今考えている構成の
装置は、監視処理装置の数だけの群しか持つこと
が出来ない。この構成では１つの軸線ボードに１
つの監視処理装置しかないから、３つの軸線ボー
ドを持つ第２図に示した様な装置では、３つの限
定運動群しかとることが出来ない。各々の軸線ボ
ード１６内で、特定のハードウエアの接続が、ど
のマイクロコンピユータが監視処理装置になるか
を決定する。然し、特定のマイクロコンピユータ
を特定の運動群の一部分として選定することは、
CPU１０によつて軸線ボードに書込まれる１種
類のデータである設定定数によつて決定される。
電力が印加された後の初期設定の後、CPU１０
によつて軸線ボードに書込まれる最初のデータは
常に設定定数である。設定定数は必要に応じて任
意の時に変えることが出来る。軸線の群分けは、
CNC装置が接続されている特定の機械又は工作
機械の形式によつて決定されるのが普通である
が、この群分けを動的に変えることが望ましい場
合がある。これは例えば、部分プログラムを通じ
て設定定数を変えることによつて行なうことが出
来る。群分けを制御する為のソフトウエアの好ま
しい使い方の１例は、多重アームの持つロボツト
の様な独立の軸線制御部の調整をとる場合であ
る。ロボツトが２つの要素を独立に取つて、その
後２つの要素を組立てる様に設計されている場
合、部分プログラムの命令は、各々のアームを制
御する軸線の調整をとることによつて組立て動作
を行なうことを必要とする。この動作は、各々の
アームの末端実行装置又はクランプが一般的には
ロール、ヨー及びピツチ運動が出来る為、１つの
アームあたり２つ以上の軸線を必要とする場合が
ある。この構成では、ソフトウエアのプログラム
が、細かい移動の最後の部分に対し、調整される
軸線を特定の監視処理装置に割当てる。各々のボ
ードにあるマイクロコンピユータをその特定のマ
イクロコンピユータがどの場所にあるかに関係な
く、群に形成することが出来る様にする為には、
各々のマイクロコンピユータが、他の各々のマイ
クロコンピユータに関連する移動又は位置データ
にアクセスを持つ様にすることが必要である。好
ましい実施例では、この調整された情報の転送
は、処理装置３６に関連した１つの記憶装置４４
にある第１の位置を、マイクロプロセツサ３６か
らのデータを受取る様に割当て、他の各々の記憶
装置４４にある同様な第１の位置をこのデータの
写しを周期的に受取る様に割当てることによつて
行なわれる。同様に、処理装置３８に関連した１
つの記憶装置４４では、第２の位置が処理装置３
８からのデータを受取り、他の各々の記憶装置４
４にある同様な第２の位置がこのデータの写しを
受取る様に割当てられる。付加的な割当てが行な
われて、各々の記憶装置４４が、写し取られるデ
ータに対する位置と、他の全ての記憶装置からの
データの写しを受取る位置とを持つ様にする。こ
のデータの転送は、マスター・マイクロプロセツ
サ３６を通じて行なわれ、このマイクロプロセツ
サは適当な時刻に転送を行なう為に同期信号を供
給する。データを転送する又はデータを放送する
典型的な動作は、以下放送様式と呼ぶが、この様
式では、マスター処理装置３６が、全ての記憶装
置４４をアドレスしながら、１つの記憶装置４４
に読取信号を出し、他の各々の記憶装置に書込み
信号を出す。図示の実施例では、記憶装置４４は
256バイトの記憶装置である。８ビツトのアドレ
スが位置を定める。別の４アドレス・ビツト
（A8−A11）が16個の記憶装置４４の１つを識別
する。

１つの記憶装置４４からのデータを他の全ての
記憶装置に写し取る為には、アドレスの下位の８
ビツトが全ての記憶装置に供給され、追加の４つ
のアドレス・ビツトA8−A11を使つてどの記憶
装置を読取るかを表わす。他の全ての記憶装置は
書込み信号を受取る。この様な読取又は書込みの
決定は、読取／書込み復合論理装置６２（第３図
に示す）で行なわれる。その結果、１番目の記憶
装置４４の特定の記憶位置にあるデータが、他の
各々の記憶装置４４の各位置に写し取られる。こ
の後、マスター処理装置３６が各々の記憶装置４
４に放送すべき全てのデータのアドレスを遂次的
に歩進し、こうして各々の記憶装置のこの部分に
記憶データが写し取られる。記憶装置４４内で
は、各々の軸線用マイクロコンピユータからの移
動情報に対して、独特のアドレス位置が割当てら
れている。この為、処理装置４０が処理装置３８
の運動群にある場合、処理装置４０は、処理装置
３８によつて供給された最近の移動データを得る
為に、記憶装置の区域内の何処を見ればよいかが
常に判つている。

第３図は第３Ａ図及び第３Ｂ図で構成されてい
るが、この図には１つの軸線ボード１６の簡略ブ
ロツク図が示されている。この図から判る様に、
各々の軸線ボード１６は４つの部分に分れてい
る。第１の部分は監視処理装置の部分１（SP１）
と呼び、第２の部分は軸線１と呼び、第３の部分
は軸線２と呼び、第４の部分は軸線３と呼ぶ。軸
線１乃至軸線３の各部分は同一である。監視処理
装置の部分は、軸線用処理装置の部分と実質的に
同じであるが、マイクロコンピユータ３６が監視
特性を持つ為に必要な或る余分の部品を持つてい
る。然し、前に述べた様に、各々のマイクロコン
ピユータ３６，３８，４０，４２は8051型マイク
ロコンピユータで構成することが出来る。監視処
理装置を軸線用処理装置と識別するインターフエ
イス回路の他に、軸線用処理装置の部分は各々サ
ーボ・インターフイス４６をも持つている。サー
ボ・インターフエイス４６は工作機械１８の制御
サーボに対する駆動信号を供給すると共に、工作
機械に取付けられた位置帰還装置から位置帰還情
報を受取る。

第２図について述べた様に、各々のマイクロコ
ンピユータ３６乃至４２には１つの記憶装置４４
が付設されており、これをRAMと呼ぶことがあ
る。更に、各々の記憶装置４４及びマイクロコン
ピユータ３６乃至４２は、記憶装置４４とボー
ド・データ母線５２及びボード母線５３の間に略
同一のハードウエアの相互接続部を持つている。
判り易くする為、各々の母線１４，２０はデータ
母線、アドレス母線及び制御母線で構成されるも
のとして示してある。周知の様に、システム母線
のアドレス情報が、母線１４を介してデータが伝
達される特定のRAM記憶装置を、又はそこから
記憶装置内のデータが母線１４を介してCPU１
０に伝達される記憶装置を同定する。図示の構成
では、母線１４のデータは両方向トランシーバ５
０を介してボード・データ母線５２に送られ、そ
の後両方向トランシーバ５８を介して記憶装置４
４に送られる。両方向トランシーバ５０がそのボ
ードの監視処理装置３６によつて発生されるシス
テム選択（SYS SEL）信号によつて制御され
る。両方向トランシーバ５８は復号論理信号５４
からの反転LOCAL信号によつて制御される。
各々のマイクロコンピユータとそれに関連した記
憶装置との間のデータの転送は対応する両方向ト
ランシーバ５６を介して行なわれる。各々のトラ
ンシーバ５６は復号論理装置５４によつて発生さ
れるLOCAL信号によつて制御される。

マスター監視マイクロコンピユータ３６が放送
様式の間、両方向トランシーバ６０を付能する放
送選択信号（BRCST SEL）、放送書込み信号
（BCWRT）、放送アドレス・ラツチ付能信号
（BCALE）及びアドレスされる記憶装置４４を
同定する上位の４アドレス・ビツト（A8−A11）
を軸線制御母線２０に発生する。信号BCWRT
及びBCALEは周知の様に使われる。マスター監
視処理装置３６は軸線母線２０を介して全ての軸
線ボード１６にある全てのマイクロコンピユータ
に対してサイクル同期信号を供給し、その動作を
同期させる。以上説明した且つ第３Ａ図で監視処
理装置３６から出るものとして示した信号は、指
定されたマスター監視処理装置３６のみによつて
発生される。

放送様式では、記憶装置４４の間のデータ転送
は、やはり復号論理装置５４からのLOCAL信号
によつて制御される両方向トランシーバ５８を介
して行なわれる。この場合、トランシーバ５８は
反転したLOCAL信号、即ち、LOCALによつて
付勢される。両方向トランシーバが必要とする方
向信号は周知の様に、適当な読取及び書込み信号
から導き出される。ボードの間で転送すべき情報
も、放送選択信号BRCST SELによつて付勢さ
れる両方向トランシーバ６０を通過する。この信
号はマスター監視マイクロコンピユータ３６から
出る。各々の記憶装置４４に対する読取及び書込
み信号（RD及びWR）は関連した読取／書込み
論理回路６２から供給される。部分SP1について
第３Ａ図に示す様に、読取／書込み論理回路６２
は、第３Ｂ図に示した各部分AX１，AX２，AX
３に必要であるが、回路６２は第３Ａ図に示され
ている。読取／書込み論理回路６２はシステム制
御母線１４からの読取及び書込み指令（SRD及
びSWR）、軸線母線２０からの放送書込み
（BCWR）及び放送選択（BRCST SEL）、ボー
ドの監視処理装置３６からのシステム選択信号
（SYS SEL）、チツプ選択回路６１からのチツプ
選択信号（CS１）及びその部分の関連したマイ
クロコンピユータからの局部読取（LRD１）及
び局部書込み（LWR１）信号を受取る。こうし
て受取つた信号は組合せて用いられ、記憶装置４
４に対して必要に応じて読取又は書込み信号を発
生する。

チツプ選択回路６１は軸線母線２０から４つの
アドレス・ビツトA8、A9、A10、A11、並びに
ボードのスイツチからの２つのボード選択信号を
受取る。ボード選択スイツチは取付ける時に４つ
までのボードの内の１つを選択する様に設定され
る。アドレス・ビツトA8−A11が、放送様式の
各工程の間に読取るべき特定の１つの記憶装置４
４を選択する為に、マスター監視処理装置３６に
よつて書込まれる。チツプ選択回路６１はボード
選択信号と４つのアドレス・ビツトとを使つて、
記憶装置４４の内のどれを読取るべきかを同定す
る為に、必要に応じてチツプ選択信号CS１，CS
２，CS３，CS４を発生する。各々の記憶装置
は、データを書込む為に記憶装置をアドレスする
のと、関連したマイクロコンピユータが記憶装置
４４と連絡している時にデータを読出す為に記憶
装置をアドレスするのとの両方の目的の為に、ア
ドレス・ラツチ６５が付設されている。アドレ
ス・ラツチを使うこと、並びにマイクロコンピユ
ータからアドレス・ラツチにどの様にアドレスが
供給されるかは周知であり、こゝでは説明しな
い。前に述べた様に、軸線制御装置の監視又はマ
スター処理装置として作用するマイクロコンピユ
ータ３６が、装置内にある他の各々のマイクロコ
ンピユータの動作を同期させる為に、タイミング
信号としてのサイクル同期を供給する。各々の軸
線ボードの監視処理装置３６が、システム母線と
軸線ボードとの間でデータが転送される期間を定
めるタイミング信号SYS SELを供給する。マス
ター監視処理装置３６は、軸線ボードにある種々
のマイクロコンピユータの記憶装置４４の間でデ
ータ転送を行なう為の期間を制御する信号
BRCST SELを供給する。

こゝで第４図について簡単に説明すると、この
図には、軸線用マイクロコンピユータとシステム
母線の間でデータを交換する為に、マイクロコン
ピユータ３６によつて定められるタイミングを示
す時間線図が示されている。装置の典型的なサイ
クル時間は、遂行しなければならないタスクの複
雑さ並びに数に応じて、２ミリ秒程度にすること
が出来る。前に述べた様に、マスター監視処理装
置３６が、軸線ボードにある全てのマイクロコン
ピユータのプログラムを同期させる為に、信号
CYCLE SYNCを供給する。このサイクル期間
の内、２つの部分は局部的な連絡の為に空けてお
き、一層長い時間はボードのマイクロコンピユー
タと装置の処理装置との間のシステム母線による
連絡の為に空けておく。システム母線の期間の
間、中央処理装置１０が、種々の監視及び軸線制
御装置を構成している各々の記憶装置からデータ
を読取り又はデータを書込むことが出来る。マイ
クロコンピユータ３６が記憶装置４４の間でデー
タを放送する為に、２ミリ秒のタイミング・サイ
クルの一部分を設定する。タイミング・サイクル
は、例えば放送時間に150マイクロ秒を割当てる
ことが出来る。

この発明が更によく理解される様に、次に１つ
の軸線部分の動作の機能的なブロツク図を示す第
５図について説明する。１形式の動作では、監視
マイクロコンピユータ３６がその群内にある各々
の軸線用マイクロコンピユータに対し、そのマイ
クロコンピユータに関連した軸線を各々のサイク
ル時間の間に駆動することの出来る最大距離を表
わす値を供給する。この信号を値は、監視マイク
ロコンピユータに供給される百分率オーバライド
信号として表わされる、工作機械のオペレータが
設定した送り速度のオーバライドによつて変える
ことが出来る。この値は送り保留指令を供給する
ことによつてゼロに減少し、全ての運動を実質的
に停止することが出来る。監視マイクロコンピユ
ータからの信号は、移動の初めに、又は工作機械
が最終位置に近づく時、移動速度を下げたい場
合、加速度又は減速度成分の関数として変えるこ
とが出来る。百分率オーバライド信号が監視マイ
クロコンピユータに供給されるか、又は加速度及
び減速度制御信号が印加されなければ、軸線用マ
イクロコンピユータに供給される値は実質的に一
定の速度である。然し、装置がねじ切り様式又は
軸線が移動する距離がスピンドルの回転数に比例
しなければならない様な他の動作様式になつた場
合、一定の値の代りに、２ミリ秒の期間内のスピ
ンドルの角度化に比例する値が使われる。図面に
示してないが、軸線ボードの１つの軸線部分を用
いて、スピンドル位置変換器に対するインターフ
エイスとし、スピンドルの角度変化を測定するこ
とが出来る。スピンドルの角度変化のこの値を放
送時間の間に監視処理装置に伝達する。

軸線用マイクロコンピユータの内部では、補間
器が監視マイクロコンピユータからの最大距離の
値を表わす信号を受取り、その信号をこの特定の
マイクロコンピユータによつて制御される軸線が
サイクル時間の間に移動する距離を表わす信号に
変換する。マイクロコンピユータの内部では、軸
線が移動すべき合計距離が予め装入されている距
離計数器が、この距離計数器にある値から、補間
器によつて発生された信号を減算することによつ
て更新される。その結果、距離計数器に貯蔵され
ている値は、各々のサイクル時間の間、補間器が
発生した値だけゼロに向つて減少する。距離計数
器に貯蔵されている値がゼロに達すると、この軸
線がその移動を完了したことを示す信号が発生さ
れ、運動群の中にある全ての軸線が夫々の移動を
完了した時、外部記憶装置にあるバツフアから処
理装置内にある内部記憶装置へ新しいデータが転
送される。この時、この運動群に対する監視処理
装置が、外部記憶装置４４から運動群の処理装置
にある内部記憶装置にデータが転送され、CPU
が次の動作に対するデータを書込むべきであるこ
と表わすサービス要請割込みをCPU１０に対し
て発生する。軸線用マイクロコンピユータは位置
帰還制御装置の一部分である位置誤差レジスタを
も持つている。位置誤差レジスタの出力がアナロ
グ信号に変換されて、工作機械自体の中にあるサ
ーボ駆動装置に供給される。軸線モータのサーボ
駆動装置の実際の位置が位置帰還装置よつて監視
され、この帰還装置が帰還インターフエイスを介
して位置誤差レジスタに対する信号を発生する。
マイクロコンピユータは位置レジスタとして作用
して、軸線用マイクロコンピユータによつて制御
される装置の実際の位置を表わす帰還データを供
給する。

軸線用マイクロコンピユータは、位置誤差レジ
スタにある誤差の大きさの監視装置をそのプログ
ラム内に持つている。何等かの理由でサーボ駆動
装置が、補間器によつて発生された出力信号によ
つて指示される位置を密接に追跡することが出来
ない場合、レジスタにある誤差は過大になること
がある。誤差限界検出回路が位置誤差レジスタに
貯蔵されている値を監視して、貯蔵されている誤
差が予定の限界より大きい場合、誤差限界信号を
発生する。誤差限界信号を用いて加工作業を調整
し、或いはオペレータに問題があることを知らせ
ることが出来る。

前に説明した様に、この発明を実施する時は、
これまで図面について説明した装置を、所望の動
作を行なう様にプログラムすることによつて達成
するのが好ましい。第６図はこの発明を実施する
為に、計算機のプログラムと関連して使うことが
出来るフローチヤートを示している。第１図に示
した好ましい実施例の装置はインテル・コーポレ
ーシヨンのマイクロプロセツサ及びマイクロコン
ピユータを利用しており、その為、周知のプログ
ラミング方式を利用している。従つて、軸線ボー
ド１６に構成されている軸線制御部とインターフ
エイス接続する為のCPU１０に対する装置全体
の実行プログラムを説明することは不要であると
考えられる。第６図は軸線制御ボード１６に用い
る監視マイクロプロセツサに対する高水準のフロ
ーチヤートを示す。装置に最初に電力が印加され
た時、監視プログラムが初期設定される。プログ
ラムの動作の初めに、監視処理装置は最初に、自
分がマスター監視処理装置になるかどうかを決定
しなければならない。そうなる場合、マスター監
視マイクロコンピユータに要求される付加的なタ
スクを遂行しなければならない。マイクロプロセ
ツサ又はマイクロコンピユータがマスターになら
ない場合、マスター監視マイクロコンピユータか
らサイクル同期信号が供給されるのを待つ或る遊
び時間がある。一旦このサイクル同期信号を受取
ると、監査マイクロコンピユータは幾つかの遂次
的なタスクを遂行し始める。この１つのタスク
は、前に述べたタイミング信号（SYS SEL）を
発生することである。この信号の初めはサイクル
同期を受取つた時から調時され、マイクロコンピ
ユータのタイマは、この信号の初めまでの時間に
設定される。次のタスクはデータ転送タスクであ
る。タイマの時間が切れ、システム選択信号が出
た後、そのマイクロコンピユータに割当てられた
運動群に対する増分的な最大距離（送りカウン
ト）を計算するタスクが続く。一旦こういうタス
クが完了すると、監視マイクロコンピユータはサ
イクル同期信号の終りを待つループに入る。この
信号の終りで、システム選択信号が終了し、新し
いデータ・フラグを受取る。新しいデータ・フラ
グは、CPUによつて、監視装置の１つの記憶装
置４４に書込まれるデータの一部分であつて、運
動群にある全ての記憶装置に新しいバツフア・デ
ータ又は新しい設定データが装入されたことを示
す。その後、監視処理装置は放送すべきデータの
自分の部分を自分の外部記憶装置に書込み、プロ
グラムはプログラムのマスター以外の部分の初め
に戻る。

マスター監視マイクロコンピユータは、他の監
視マイクロコンピユータと同じタスクをする他
に、種々のタイマを設定すると共にサイクル同期
信号を制御する責任がある。サイクル同期信号を
発生する前に、タイマがセツトされ、データ転送
の為の転送時間を設定する。マスター監視マイク
ロコンピユータは、サイクル同期信号を発生した
後、データ転送を行なう。これは他の全ての監視
マイクロコンピユータによつて行なわれるデータ
転送と同一である。転送タイマの時間が切れ、記
憶装置利用可能時間の終りを求める別のタイマが
セツトされ、、記憶装置使用可能信号が発生され
て、前に述べたシステム母線の期間が始まつたこ
とをCPU１０に知らせる。システム選択信号
（SYS SEL）がこの時真になる。マスター監視
マイクロコンピユータは増分的な最大距離を計算
するタスクをも行なう。この後、記憶装置利用可
能タイマの時間が切れ、タイマは放送時間の終り
に対して設定され、サイクル同期信号が終了し
（高になり）、システム母線の選択時間が完了した
ことを他の全ての処理装置に知らせる。記憶装置
利用可能信号及びシステム選択信号が終了する。
マスター以外の処理装置の場合と同じく、外部記
憶装置４４から新しいデータ・フラグを読取り、
放送すべきデータを処理装置の１つの記憶装置４
４に書込む。次に、放送選択信号を軸線母線２０
に発生する。この後放送アドレス並びに前に述べ
た放送書込み信号が軸線母線２０に書込まれる。
次にマスター監視マイクロコンピユータは割当て
られた放送時間が切れるのを待ち、最初の出発点
に戻つて、上に述べた全てのタスクを繰返す。

第７図は第６図について述べたデータ転送タス
クの拡大フローチヤートである。このタスクは最
初にスピンドルの角度変化のデータ、並びに運動
群にある軸線に対する全ての運動完了データを外
部記憶装置から内部記憶装置に写し取ることを含
む。運動が完了したと判定され、新しいデータが
CPUによつてバツフアに書込まれた時、バツフ
ア・データ、即ち、この運動群が次に行なうべき
移動を表わすデータが、バツフアからマイクロプ
ロセツサ内部記憶装置に写し取られ、装置の
CPUに対するサービス要請割込みが発生されて、
CPUによつて、運動群にある処理装置の外部記
憶装置４４のバツフアに新しいデータを書込むこ
とを要請する。運動が完了しているが、新しいバ
ツフア・データが外部記憶装置にない場合、新し
いデータ・フラグを検査して、新しい設定データ
が外部記憶装置にあるかどうかを調べ、あれば、
このデータが内部記憶装置に写し取られる。運動
が完了していないか或いは新しいバツフア・デー
タ或いは新しい設定データがなければ、表示し得
るデータを処理装置の内部記憶装置から対応する
１つの外部記憶装置４４に写し取つて、CPUの
アクセスが出来る様にする。

増分的な最大距離を計算するタスクが第８図に
示されている。このタスクの最初の検査は、送り
保留指令が発生されているかどうかを判定するこ
とである。送り保留が発生されていれば、増分的
な最大距離は直ちにゼロに設定される。これは全
ての軸線の運動を停止したいからである。送り保
留が設定されていなければ、このタスクは機械が
ねじ切り様式にあるか或いは１回転あたりの距離
の様式にあるかを判定する。この何れかの動作様
式が選択されていると、１サイクルあたりのスピ
ンドルの角度変化が、送り速度オーバライドの計
算の為、入力信号として供給される。そうでない
場合、送り速度オーバライドの計算に対する入力
は一定値に定められる。何れの場合でも、オーバ
ライド出力は２つの入力の内の一方と送り速度オ
ーバライド信号との積に等しく設定される。この
タスクは加速度又は減速度係数を用いるべきかど
うかを判定する。何れかの場合、この係数は０と
１の間に設定され、オーバライド出力信号に乗ぜ
られて、増分的な最大距離の信号を発生する。

第９Ａ図には、軸線用マイクロコンピユータに
於ける全体的なデータ処理のフローチヤートが示
されている。初期設定タスクが、Ｉ／Ｏポートを
正しい状態に設定すると云う様な初期条件の為の
正しい形態に処理装置を設定する。一旦サイクル
同期信号を受取ると、第９Ｂ図に示すフローチヤ
ートに示す様に、データ転送が開始されて進行す
る。このタスクは第７図に示した監視処理装置に
ついて述べたものと同様であるが、軸線用処理装
置はサービス要請割込みを発生せず、クロスタ
イ・データが内部記憶装置に写し取られる点だけ
が異なる。データ転送タスクの後に補間タスク及
び距離計算タスクが続く。次にプログラムは帰還
の変化を測定し、位置誤差を計算し、位置ぎめ誤
差が限界内であるかどうかを判定するタスクに進
む。この時軸線用処理装置は、放送時間の初めを
表わすサイクル同期信号を待つ。放送する必要の
あるデータが、放送様式で外部記憶装置に書込ま
れる。最後に、位置ループの利得を設定する為
に、位置誤差に利得定数を乗じ、その結果をデイ
ジタル・アナログ変換器に書込む。

第１０図は第９Ａ図に示した補間タスクのフロ
ーチヤートを示す。最初のタスクは切削過程が円
形であるか非円形であるかを判定し、非円形であ
れば、次に移動がねじ切り用のものであるかどう
かを判定することである。ねじ切り用の補間で
は、監視マイクロプロセツサからの最大距離の値
及び指令ブロツクのデータを用いて、出力を計算
する。ねじ切り様式では、監視処理装置から供給
される最大距離の値は、スピンドルの角度変化を
表わす。同じ様に一次補間を行なわれる。切削過
程が円形であれば、クロスタイ結合の軸線の円弧
の中心のオフセツトはクロスタイ・データ入力を
用いて更新しなければならない。クロスタイ軸線
は円の平面内の他方の軸線である。クロスタイ・
データは放送様式を通じて受取る。その後、円弧
の中心のオフセツト、監視マイクロプロセツサか
らの増分的な最大距離の値及び指令ブロツクのデ
ータを用いて、補間器の出力を計算する。

第１１図は第９Ａ図の残り距離計算タスクを示
す。各々の指令ブロツクのデータは、そのブロツ
クで移動すべき合計距離を持つている。新しい指
令ブロツクのデータをバツフアから内部記憶装置
に写し取る時、前の距離は新いいデータ・ブロツ
クのこの合計残り距離に設定される。各々の増分
的な移動によつて、この距離が減少して行く。こ
のタスクは最初に新しい距離を計算しなければな
らない。この新しい距離は、前の距離から補間器
の出力の距離を差し引いた値に等しい。計算した
新しい距離がゼロより大きい場合、増分的な移動
は補間器の出力に等しい。新しい距離がゼロより
小さいか又はゼロに等しい場合、増分的な移動は
前の距離に等しいとおき、運動完了データに使う
為、距離ゼロ・フラグをセツトする。

帰還変化を測定するタスクが第１２図に示され
ている。このタスクでは、位置帰還装置の現在位
置を第３Ｂ図に示したサーボ・インターフエイス
回路４６にある現在帰還位置レジスタから読取
り、この現在位置から前の位置を差し引くことに
より、帰還変化を決定する。次に、或る最初のゼ
ロ基準からの累算変化合計を保持する位置レジス
タに、この帰還位置変化を代数的に加算する。次
に現在位置を前の位置レジスタに貯蔵する。帰還
変化の計算値も位置誤差の計算に使われる。これ
は前に述べた第９図のフローチヤートに示したタ
スクである。

以上説明したこの発明の特定の実施例はマーク
センチユリー2000CNCに使える形で説明したが、
当業者であれば、この構成は他のCNC装置で使
う様に改造することも容易であることは明らかで
あろう。マークセンチユリー2000CNCのインス
トラクシヨン・マニユアル、部分プログラミン
グ・マニユアル及び保守案内には、この発明を
CNC装置に使う場合が更に詳しく記載されてお
り、装置のハードウエアの説明も更に含まれてい
る。従つて、この発明の範囲は特許請求の範囲の
記載のみによつて限定されることを承知された
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は計算機式数値制御装置の簡略ブロツク
図、第２図は複数の軸線のデータ処理装置の１つ
の構成を示す様式化したブロツク図、第３図は第
２図の処理装置をハードウエアで構成した場合の
簡略ブロツク図、第４図は軸線処理装置の間のデ
ータの伝達に関する時間線図、第５図は１個の軸
線処理装置の動作を示す機能的な簡略ブロツク
図、第６図及び第９Ａ図はこの発明の１つの構成
例を示す計算機のフローチヤート、第７図、第８
図及び第９Ｂ図乃至第１２図は、第６図及び第９
Ａ図のフローチヤートの主な工程を更に詳しく示
す拡大フローチヤートである。 主な符号の説明、１０：中央処理装置、１４：
システム母線、１８：工作機械、２０：軸線母
線、２２：Ｉ／Ｏ制御器、３６：監視処理装置、
３８，４０，４２：軸線用処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中央処理装置、複数個の監視処理装置、複数
   個の軸線データ処理装置、当該計算機式数値制御
   装置に予備設定データを供給する入力手段、及び
   前記処理装置並びに当該産業機械装置の間で連絡
   を行なう通信母線手段を持つていて、各々の軸線
   データ処理装置が予定の１つの運動軸線を制御す
   る様に割当てられている様な、複数個の制御可能
   な運動軸線を持つ産業機械装置を制御する為の計
   算機、式数値制御装置を作動する方法に於て、対
   応する１つの監視処理装置によつて制御される産
   業機械装置の１群の軸線に対する動作様式を定め
   るデータを各々の監視処理装置に供給し、各々の
   軸線データ処理装置に対し、各々の軸線データ処
   理装置によるデータの処理を制御する監視処理装
   置を定める命令を中央処理装置から軸線データ処
   理装置に供給し、対応する軸線データ処理装置に
   よつて制御される運動軸線に対する所望の運動に
   対応するデータを、中央処理装置から各々の軸線
   データ処理装置に供給し、監視処理装置に対し
   て、各々の軸線データ処理装置に強制的に所望の
   運動データを処理させる様に指示し、こうして軸
   線データ処理装置から産業機械装置に信号が送ら
   れて所望の運動を行なわせる工程から成る方法。 ２ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、
   各々の監視処理装置にデータを供給する工程が、
   その装置に対して割当てられた数を定める予備設
   定データを各々の監視処理装置に供給し、監視処
   理装置に対して割当てられた軸線データ処理装置
   を同定して、監視処理装置に増分的な運動のデー
   タを供給する工程から成る方法。 ３ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、指
   令された各々の運動に対し、この運動を行なう為
   の調整される軸線の所望の群分けを決定し、所望
   の群分けに対して軸線データ処理装置の割当てを
   やり直す工程を含む方法。 ４ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、軸
   線運動群の中にある調整される１対の処理装置の
   各々の処理装置の間で増分的な運動のデータを交
   換し、交換した増分的な運動のデータの関数とし
   て、各々の調整される軸線データ処理装置によつ
   て完成すべき増分的な運動を決定する工程を含む
   方法。 ５ 特許請求の範囲４に記載した方法に於て、
   各々の処理装置から対応する外部記憶装置に増分
   的な運動のデータを書込み、各々の外部記憶装置
   からの増分的な運動のデータを他の全ての外部記
   憶装置に写しとる放送様式を設定する工程によ
   り、データが交換される方法。 ６ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、計
   算機式数値制御装置が軸線データ処理装置及び監
   視処理装置で構成される群内の任意の処理装置の
   間でデータを交換する為の通信母線手段を含んで
   いて、群内の各々の処理装置から対応する外部記
   憶装置にデータを書込み、各々の外部記憶装置か
   らデータを他の全ての外部記憶装置に写しとる放
   送様式を設定する工程により、データが交換され
   る方法。