專利名稱：數(shù)值控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制機床等的數(shù)值控制裝置。
背景技術(shù)：
圖5是通過數(shù)值控制裝置進行模擬軸控制的電動機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。從數(shù)值控制裝置10通過模擬軸控制對電動機(例如主軸用電動機)的放大器施加模擬電壓(速度指令)，電動機以與該施加的模擬電壓成比例的速度旋轉(zhuǎn)。
具體來說，數(shù)值控制裝置10通常把-10V～+10V的模擬電壓作為模擬軸的速度指令輸出給模擬放大器20。模擬放大器20把從電動機驅(qū)動用3相AC電源22經(jīng)由電磁開關(guān)供給的電力，與該速度指令的模擬電壓成比例地放大，經(jīng)由動力線24對電動機23供給電流，使電動機23以與速度指令(模擬電壓)相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)。這時，用速度檢測器25檢測電動機23的轉(zhuǎn)速，將該檢測速度信號反饋給模擬放大器20。模擬放大器20控制電流的輸出以使檢測速度與指令的速度相同。
這樣，在數(shù)值控制裝置10的模擬軸控制中，用模擬電壓可以指令電動機23的速度，但是，相對于數(shù)值控制裝置10所指令的速度，實際產(chǎn)生的模擬電壓肯定會有誤差，在接受的模擬放大器20一側(cè)也會發(fā)生誤差。因此，電動機23的速度與指令速度并不完全一致。當指令為速度＝0時，這就特別成問題。也就是說，產(chǎn)生下面這樣的問題雖然已指令了速度＝0，但由于模擬電壓的誤差電壓23以低速(速度≠0)進行旋轉(zhuǎn)。
為了避免這種現(xiàn)象，在所述速度指令之外，同時從數(shù)值控制裝置10向模擬放大器20發(fā)送表示速度指令是否有效的許可信號。即，數(shù)值控制裝置10進行以下控制在指令為速度＝0時，停止發(fā)送許可信號，使指令的模擬電壓無效；另一方面，在進行速度＝0以外的速度指令時，發(fā)送許可信號，使模擬電壓有效。
模擬放大器20僅在接受了許可信號的期間，判斷速度指令有效；如果許可信號的發(fā)送停止，則進行控制以使電動機23的速度成為“0”?；蛘?，停止經(jīng)由動力線24的對電動機23的電流輸出。
另外，數(shù)值控制裝置10輸出異常停止信號，對電磁開關(guān)進行開/關(guān)控制，所述電磁開關(guān)是切斷由電動機驅(qū)動用3相AC電源22提供給模擬放大器20的電力的電磁開關(guān)。該異常停止信號在數(shù)值控制裝置10為警報狀態(tài)或由操作人員按動了異常停止按鈕等異常停止時，切斷向模擬放大器20的動力的供給。異常停止信號有時從數(shù)值控制裝置10直接輸出，有時則通過與數(shù)值控制裝置10連接的輸入/輸出單元(IO單元)等輸出。
圖6是以該現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置10中的輸出速度指令、許可信號、異常停止信號的電路為中心，表示數(shù)值控制裝置10的主要部分的方框圖。
CPU(處理器)11求取向所控制的模擬軸的速度指令，確定與求出的速度指令相對應(yīng)的模擬電壓輸出值，把與該已確定的輸出值相對應(yīng)的數(shù)字值寫入D/A(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換器12中。D/A轉(zhuǎn)換器12把該被寫入的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬值并進行輸出。放大器13對該輸出的模擬電壓進行放大。然后，把放大后的模擬電壓作為速度指令輸出給模擬放大器20。
CPU11在速度指令值為“0”以外時，在向D/A轉(zhuǎn)換器12輸出速度指令(數(shù)字值)的同時，對輸出許可信號的驅(qū)動器16進行用于發(fā)出許可信號的寫入。另一方面，當速度指令值為“0”時，對驅(qū)動器16進行用于停止許可信號的發(fā)送的寫入。
另外，在發(fā)生了警報時或未圖示的異常停止按鈕被按動時，CPU11經(jīng)由驅(qū)動器17輸出異常停止信號，關(guān)閉電磁開關(guān)21切斷向模擬放大器20的電力供給。
在進行上述模擬軸控制動作的現(xiàn)有數(shù)值控制裝置10中，在將數(shù)字值的速度指令轉(zhuǎn)換成模擬電壓的D/A轉(zhuǎn)換器12中出現(xiàn)問題，或者在對該D/A轉(zhuǎn)換器12的輸出電壓進行放大，并作為速度指令輸出模擬電壓的放大器13中出現(xiàn)問題的情況下，存在輸出異常的模擬電壓，電動機23不按照數(shù)值控制裝置10的CPU11所指令的速度指令進行動作的情況?，F(xiàn)有的數(shù)值控制裝置沒有檢查作為該速度指令的模擬電壓輸出是否正常的方法，由數(shù)值控制裝置控制的機床等機械、裝置將進行異常動作，這是不希望出現(xiàn)的，并且是危險的。例如，作為模擬軸控制當被控制的電動機是機床的主軸電動機時，在主軸異常旋轉(zhuǎn)無法進行正常的加工的情況下，成為導(dǎo)致刀具破損等的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種數(shù)值控制裝置，其將數(shù)字值的速度指令轉(zhuǎn)換成模擬電壓并輸出給使電動機以與模擬電壓成比例的速度進行旋轉(zhuǎn)的模擬放大器。
本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第1實施方式具備A/D轉(zhuǎn)換器，把速度指令的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值；監(jiān)視單元，監(jiān)視由所述A/D轉(zhuǎn)換器已轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，判斷該數(shù)字值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)；和許可信號發(fā)送單元，把用于通知所述模擬電壓有效的許可信號向所述模擬放大器進行發(fā)送。另外，當所述監(jiān)視單元判斷為超出了預(yù)先設(shè)定的范圍時，停止由所述許可信號發(fā)送單元進行的許可信號的發(fā)送，對所述模擬放大器進行指令停止電動機的驅(qū)動或停止向電動機的電力供給。
本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第2實施方式具備A/D轉(zhuǎn)換器，把速度指令的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值；監(jiān)視單元，監(jiān)視由所述A/D轉(zhuǎn)換器已轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，判斷該數(shù)字值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)；異常停止信號發(fā)送單元，發(fā)送用于切斷輸入給模擬放大器的電源的異常停止信號。另外，當所述監(jiān)視單元判斷為已超出了預(yù)先設(shè)定的范圍時，通過所述異常停止信號發(fā)送單元發(fā)送異常停止信號，切斷向所述模擬放大器輸入的電源。
在所述第1、第2方式的數(shù)值控制裝置中，所述監(jiān)視單元可以用下面的監(jiān)視單元來替代把所述數(shù)字值的速度指令和由所述A/D轉(zhuǎn)換器已轉(zhuǎn)換的數(shù)字值進行比較，判斷該差值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)值控制裝置，因為可以檢測模擬軸控制中的速度指令的模擬電壓的異常，所以電動機不會異常旋轉(zhuǎn)，可以防止電動機的誤動作。


通過參照附圖對以下實施方式進行說明，本發(fā)明上述及其他的目的及特征將會變得明確。在附圖中圖1是本發(fā)明一實施方式的數(shù)值控制裝置的主要部分與由該數(shù)值控制裝置控制的模擬軸電動機的驅(qū)動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示圖1的數(shù)值控制裝置的CPU在每個恒定周期執(zhí)行的許可信號及異常停止信號的發(fā)送處理的一個方式的流程圖；圖3是表示判斷與速度指令(模擬值)相對應(yīng)的數(shù)字值(來自圖1的A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出)是正常還是異常的例子的表；圖4是表示圖1的數(shù)值控制裝置的CPU在每個恒定周期執(zhí)行的許可信號及異常停止信號的發(fā)送處理的其他方式的流程圖；圖5是通過現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置進行模擬軸控制的電動機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖6是構(gòu)成圖5的電動機控制系統(tǒng)的數(shù)值控制裝置的，以發(fā)送速度指令、許可信號及異常停止信號的電路為中心的主要部分的方框圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明一實施方式的數(shù)值控制裝置的主要部分與由該數(shù)值控制裝置控制的模擬軸電動機的驅(qū)動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖1所示的由數(shù)值控制裝置控制的模擬軸電動機的驅(qū)動控制系統(tǒng)具備放大器14，對輸出給模擬放大器20的速度指令的模擬電壓進行輸入并把它轉(zhuǎn)換為規(guī)定電壓；把來自該放大器14的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值并輸出給CPU11的A/D轉(zhuǎn)換器15，并且在后面敘述的方式中的進行許可信號及異常停止信號處理這點上，與圖6所示的由現(xiàn)有數(shù)值控制裝置控制的模擬軸電動機的驅(qū)動控制系統(tǒng)不同。在圖1中，對與圖6所示的現(xiàn)有技術(shù)例的要素相對應(yīng)的要素賦予相同的符號。
在圖1的數(shù)值控制裝置10中，與現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置(圖6)相同，CPU(處理器)11求取向所控制的模擬軸的速度指令，確定與求出的速度指令相對應(yīng)的模擬電壓輸出值，把與該輸出值相對應(yīng)的數(shù)字值寫入D/A(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換器12中。另一方面，D/A轉(zhuǎn)換器12把該寫入的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬值并進行輸出。放大器13對該輸出的模擬電壓進行放大。然后，把放大后的模擬電壓作為速度指令輸出給模擬放大器20。
而且，把從放大器13輸出的速度指令(模擬電壓)輸入給放大器14。在該放大器14中使輸入電壓的振幅衰減，以適合于A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器15的輸入電壓范圍。然后，把放大器14的輸出輸入給A/D轉(zhuǎn)換器15。把輸入到該A/D轉(zhuǎn)換器15中的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值并輸入給CPU11。在CPU11中，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出(數(shù)字值)進行后述的處理，由此來控制許可信號、異常停止信號的開關(guān)。
另外，與現(xiàn)有技術(shù)相同，CPU11經(jīng)由驅(qū)動器16把許可信號輸出給模擬放大器20。而且，CPU11經(jīng)由驅(qū)動器17把異常停止信號輸出給電磁開關(guān)21。該電磁開關(guān)21從電動機驅(qū)動用3相AC電源22向模擬放大器20提供電力。
圖2是表示本實施方式的數(shù)值控制裝置10的CPU11在每個恒定周期執(zhí)行的許可信號及異常停止信號的發(fā)送的控制處理的流程圖。
CPU11讀取從A/D轉(zhuǎn)換器15輸出的數(shù)字值(與輸出到模擬放大器20的速度指令相對應(yīng)的值)，判斷該數(shù)字值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)(步驟100)。在此，判斷來自A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出值(數(shù)字值)是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，就相當于判斷輸出給模擬放大器20的速度指令(模擬值)是否為異常值。
例如，在輸出給模擬放大器20的速度指令的模擬電壓不在-10V～+10V的范圍的情況下，在判斷為異常值的情況下，使用參數(shù)等預(yù)先設(shè)定與該范圍相對應(yīng)的數(shù)字值(來自A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出)。圖3表示在把判斷為正常的范圍設(shè)為該模擬電壓為-10V～+10V時，判斷與此時的范圍相對應(yīng)的數(shù)字值是正常還是異常的例子。其表示為在作為來自A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出的數(shù)字值處于判斷為正常的范圍的下限值「00101010」和上限值「11010101」之間時，判斷為正常；當處于該范圍之外時，判斷為異常。
在該步驟100，在判斷為與輸出給模擬放大器20的速度指令(模擬電壓)相對應(yīng)的數(shù)字值(來自A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出)超出通過參數(shù)等已設(shè)定的正常的范圍(異常值)時，停止向模擬放大器20發(fā)送許可信號。進而，經(jīng)由驅(qū)動器17將異常停止信號輸出給電磁開關(guān)21關(guān)閉電磁開關(guān)21，切斷從電動機驅(qū)動用3相AC電源向模擬放大器20的電力供給(步驟108)。
如上面說明的那樣，在判斷為數(shù)字值(來自A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出)超出正常的范圍時，停止許可信號的發(fā)送，同時把異常停止信號輸出給電磁開關(guān)21，但也可以代替上述這種方法僅進行其中任意一個處理。例如，如果進行如下的處理停止向模擬放大器20發(fā)送許可信號，并且不向電磁開關(guān)21發(fā)送異常停止信號，由于繼續(xù)向模擬放大器提供電力，所以在模擬電壓被判斷為異常時，通過停止許可信號的發(fā)送，可以使電動機緊急停止。
由于停止了向模擬放大器20的許可信號的發(fā)送，模擬放大器20對由模擬放大器20驅(qū)動的電動機23的速度進行控制使其為“0”。另外，由于經(jīng)由電磁開關(guān)21提供的電力被切斷，電動機23停止。
另一方面，在判斷為與輸出給模擬放大器20的速度指令(模擬電壓)相對應(yīng)的數(shù)字值(來自A/D轉(zhuǎn)換器的輸出)處在已設(shè)定的范圍內(nèi)，為正常時，判斷在當前周期求出的速度指令是否為“0”(步驟101)。如果速度指令不是“0”，則把許可信號經(jīng)由驅(qū)動器16輸出給模擬放大器20(步驟102)。
在許可信號發(fā)送給模擬放大器的期間，模擬放大器20判斷輸入給模擬放大器20的速度指令有效，以與該速度指令的模擬電壓成比例的速度驅(qū)動電動機23。如上述說明的那樣，輸入給模擬放大器20的速度指令是使用D/A轉(zhuǎn)換器12把CPU11輸出的速度指令(數(shù)字值)轉(zhuǎn)換成模擬電壓，并進一步使用放大器13對該已轉(zhuǎn)換的模擬電壓進行放大后的指令。
如果速度指令為“0”，則停止向模擬放大器20發(fā)送許可信號(步驟103)。由此，模擬放大器20進行控制使電動機23的速度為“0”。另外，停止向動力線24輸出的電流輸出。
然后，CPU11判斷是否處于警報狀態(tài)(步驟104)。如果不是警報狀態(tài)，判斷異常停止按鈕是否被按動(步驟105)。在判斷為處于警報狀態(tài)時，或者判斷為異常停止按鈕被按動時，經(jīng)由驅(qū)動器17將異常停止信號輸出給電磁開關(guān)21使電磁開關(guān)關(guān)閉，切斷從電動機驅(qū)動用3相AC電源22向模擬放大器20的電力供給(步驟107)。
另外，在不處于警報狀態(tài)，并且異常停止按鈕沒有被按動的情況下，不把異常停止信號發(fā)送給電磁開關(guān)21，從電動機驅(qū)動用3相AC電源22向模擬放大器20提供電力(步驟106)。
然后，在每個規(guī)定周期執(zhí)行上述處理，控制許可信號、非常停止信號。
圖4是表示本發(fā)明其他實施方式中的數(shù)值控制裝置10的CPU11在每個恒定周期執(zhí)行的許可信號及異常停止信號發(fā)送的控制處理的流程。
該圖4所示的處理在警報時及異常停止按鈕被按動時，許可信號的發(fā)送也停止這一點上，與圖2所示的處理不同。
數(shù)值控制裝置10的CPU11讀取由A/D轉(zhuǎn)換器15輸出的數(shù)字值(與輸出給模擬放大器20的速度指令相對應(yīng)的值)，判斷該數(shù)字值是否處于預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)(步驟200)。
在該步驟200，在判斷為與輸出給模擬放大器20的速度指令(模擬電壓)相對應(yīng)的數(shù)字值(來自A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出)超出使用參數(shù)等設(shè)定的正常范圍(異常值)時，停止向模擬放大器20發(fā)送許可信號。而且，經(jīng)由驅(qū)動器17把異常停止信號輸出給電磁開關(guān)21使電磁開關(guān)21關(guān)閉，切斷從電動機驅(qū)動用3相AC電源向模擬放大器20提供電力(步驟206)。
在判斷為數(shù)字值(來自A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出)超出正常的范圍時，可以僅進行向電磁開關(guān)21輸出異常停止信號，不過在本例的情況下，為了以防萬一停止向模擬放大器20發(fā)送許可信號。
另一方面，如果數(shù)字值(來自A/D轉(zhuǎn)換器15的輸出)處于正常的范圍，那么之后判斷是否處于警報狀態(tài)(步驟201)，如果不是警報狀態(tài)，判斷異常停止按鈕是否被按動(步驟202)。如果異常停止按鈕未被按動，判斷速度指令是否為“0”(步驟203)。
然后，如果速度指令為“0”，停止向模擬放大器20發(fā)送許可信號，不把異常停止信號從驅(qū)動器17發(fā)送給電磁開關(guān)21(步驟205)。由此，電磁開關(guān)21保持開啟狀態(tài)，從電動機驅(qū)動用3相AC電源22向模擬放大器20提供電力。但是，由于不將許可信號發(fā)送給模擬放大器20，所以模擬放大器20進行控制使電動機23的速度為“0”?；蛘?，停止向動力線24輸出的電流輸出。由此，電動機23停止。
另外，如果速度指令不是“0”，那么向模擬放大器20發(fā)送許可信號，不把異常停止信號從驅(qū)動器17發(fā)送給電磁開關(guān)21(步驟204)。由于不把異常停止信號發(fā)送給電磁開關(guān)21，所以經(jīng)由電磁開關(guān)21對模擬放大器20提供電力。另外，因為發(fā)送許可信號，所以模擬放大器20以與從放大器13輸出的速度指令(模擬電壓)成比例的速度驅(qū)動電動機23。
在上述各實施方式中，判斷數(shù)字值是否處于使用參數(shù)等預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，并檢測速度指令值是否異常，所述數(shù)字值是把輸出給模擬放大器20的速度指令(模擬電壓)通過放大器14及A/D轉(zhuǎn)換器15而得到數(shù)字值。除此之外，也可以把步驟100及步驟200的處理變成下述處理，即，CPU11把求出的速度指令值與經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器15反饋的，輸出給模擬放大器20的速度指令的值進行比較，如果兩者的差值超出使用參數(shù)等預(yù)先設(shè)定的范圍，則判斷為異常。
在這種異常判斷處理的情況下，通過縮小判斷為正常的設(shè)定范圍，能夠檢測出即便是很微小的速度指令的異常。但是，由于該數(shù)值控制裝置進行模擬軸控制的系統(tǒng)所處的環(huán)境，也可能會受到干擾的影響而產(chǎn)生誤動作，因此通過使設(shè)定范圍可變，可以獲得安全性和耐干擾性的平衡。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)值控制裝置，其將數(shù)字值的速度指令轉(zhuǎn)換成模擬電壓并輸出給使電動機以與模擬電壓成比例的速度進行旋轉(zhuǎn)的模擬放大器，其特征在于，具備A/D轉(zhuǎn)換器，把所述速度指令的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值；監(jiān)視單元，監(jiān)視由所述A/D轉(zhuǎn)換器已轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，判斷該數(shù)字值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)；和許可信號發(fā)送單元，把用于通知所述模擬電壓有效的許可信號向所述模擬放大器進行發(fā)送，在所述監(jiān)視單元判斷為超出了預(yù)先設(shè)定的范圍時，停止由所述許可信號發(fā)送單元進行的許可信號的發(fā)送，對所述模擬放大器進行指令停止電動機的驅(qū)動或停止向電動機的電力供給。
2.一種數(shù)值控制裝置，其將數(shù)字值的速度指令轉(zhuǎn)換成模擬電壓并輸出給使電動機以與模擬電壓成比例的速度進行旋轉(zhuǎn)的模擬放大器，其特征在于，具備A/D轉(zhuǎn)換器，把所述速度指令的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值；監(jiān)視單元，監(jiān)視由所述A/D轉(zhuǎn)換器已轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，判斷該數(shù)字值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)；和異常停止信號發(fā)送單元，發(fā)送用于切斷輸入給模擬放大器的電源的異常停止信號，在所述監(jiān)視單元判斷為已超出了預(yù)先設(shè)定的范圍時，通過所述異常停止信號發(fā)送單元發(fā)送異常停止信號，切斷向所述模擬放大器輸入的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于，替代所述監(jiān)視單元，還具備把所述數(shù)字值的速度指令和由所述A/D轉(zhuǎn)換器已轉(zhuǎn)換的數(shù)字值進行比較，判斷該差值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的監(jiān)視單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的任意一項所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于，所述已預(yù)先設(shè)定的范圍由參數(shù)設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)值控制裝置。模擬放大器通過與數(shù)值控制裝置輸出的速度指令(模擬電壓)成比例的速度控制電動機。使用A/D轉(zhuǎn)換器把該速度指令(模擬電壓)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值之后發(fā)送給CPU。CPU在判斷為與發(fā)送的速度指令相對應(yīng)的數(shù)字值超出了設(shè)定范圍時，在停止發(fā)送許可信號的同時發(fā)送異常停止信號，在停止向模擬放大器提供電力的同時，使向該模擬放大器(20)指令的速度指令無效，控制電動機的速度使其為“0”。
文檔編號G05B19/406GK1758165SQ20051010825
公開日2006年4月12日 申請日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月7日
發(fā)明者青山一成, 小槙邦孝, 相澤安晴 申請人:發(fā)那科株式會社