JP2824649B2 - Spindle controller - Google Patents

Spindle controller

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JP2824649B2
JP2824649B2 JP63229347A JP22934788A JP2824649B2 JP 2824649 B2 JP2824649 B2 JP 2824649B2 JP 63229347 A JP63229347 A JP 63229347A JP 22934788 A JP22934788 A JP 22934788A JP 2824649 B2 JP2824649 B2 JP 2824649B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、工作機械の主軸を位置決め制御する主軸制
御装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spindle control device that controls the positioning of a spindle of a machine tool.

(従来の技術) 通常のNC旋盤などでは、工具が着脱される主軸に対し
て自動工具交換を行なうために、主軸を一定回転角度位
置に停止させるオリエンテーション機能が備えられてい
る。更に、加工種類によっては、主軸停止時の工具の刃
先位置を所定の角度に位置決めする必要から、位置決め
制御機能を主軸モータに持たせるようにしている。この
場合、主軸に取付けた位置検出用のパルスコーダなどが
使用されるが、主軸オリエンテーション制御により所定
の位置に停止させるには、パルスコーダの基準位置に基
づいて主軸の位置を正確に検出しなくてはならない。
(Prior Art) An ordinary NC lathe or the like is provided with an orientation function for stopping a spindle at a fixed rotation angle position in order to perform automatic tool change for a spindle on which a tool is attached and detached. Furthermore, depending on the type of machining, it is necessary to position the cutting edge of the tool at a predetermined angle when the spindle is stopped, so the spindle motor is provided with a positioning control function. In this case, a pulse coder for position detection attached to the spindle is used, but in order to stop at a predetermined position by spindle orientation control, the position of the spindle must be accurately detected based on the reference position of the pulse coder. No.

(発明が解決しようとする課題) 一般に主軸は、パルスコーダと直結され、あるいはギ
ヤまたはタイミングベルトにより1:1の関係で接続され
ているが、主軸の機械原点とパルスコーダの基準位置と
は必ずしも正確に一致しておらず、従来は、こうした位
置の偏差は、NCプログラムを作成する際に、その基準位
置のシフトした量がプログラムの実行毎に指令データの
中に反映するように停止位置指令のデータを変更する必
要があり、あるいはすでに作成されているNCプログラム
にあってはその設定値に対応するように工作機械の軸の
方を調整する必要があった。そのため、データ変更作業
や原点調整の作業が煩わしく、かつ容易ではないという
問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) Generally, the spindle is directly connected to the pulse coder or connected in a 1: 1 relationship by a gear or a timing belt, but the mechanical origin of the spindle and the reference position of the pulse coder are not always accurate. In the past, these deviations in the position were not matched when the NC program was created, so that the amount of shift of the reference position was reflected in the command data every time the program was executed. Had to be changed, or in the case of an already created NC program, the machine tool axes had to be adjusted to correspond to the set values. Therefore, there has been a problem that the work of changing the data and the work of adjusting the origin are cumbersome and not easy.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、主軸モータを使用して工具の位置決め制御を行なう
際に主軸とパルスコーダの基準位置の補正を容易に行な
えるようにした主軸制御装置を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a spindle control device capable of easily correcting reference positions of a spindle and a pulse coder when performing tool positioning control using a spindle motor. It is intended to provide.

(課題を解決するための手段) 位置制御ループを有し、主軸の回転角度量を出力する
と共に、主軸の1回転毎に出力される1回転信号を出力
し、該主軸に結合されたパルスエンコーダからの出力信
号により主軸を位置制御してこれを所望の回転位置に停
止させるオリエンテーション制御手段を備えた主軸制御
装置において、スピンドルモータにより回転駆動される
主軸と、前記主軸の回転により前記パルスエンコーダの
1回転信号位置が発せられてから主軸が原点に到達する
区間の主軸の回転角度量を記憶する記憶手段と、前記主
軸の停止位置を指令する目標位置データがオリエンテー
ション制御手段に加えられたとき、該目標位置データに
対して前記記憶手段に記憶されているパルスエンコーダ
の1回転信号位置が発せられてから主軸が原点に到達す
る区間の主軸の回転角度量を加算する加算手段と、前記
目標位置データと前記主軸の回転角度量を加算した値に
より主軸の回転角度を位置制御ループにより制御する駆
動制御手段と、を具備してなることを特徴とする主軸制
御装置を提供できる。
(Means for Solving the Problems) A pulse encoder coupled to the main shaft, having a position control loop, outputting a rotation angle amount of the main shaft, outputting a one-rotation signal output every one rotation of the main shaft. A spindle control device provided with an orientation control means for controlling the position of the main shaft by an output signal from the main shaft and stopping the main shaft at a desired rotational position, the main shaft being rotationally driven by a spindle motor, and the rotation of the main shaft for the pulse encoder. When the rotation means for storing the rotation angle of the spindle in a section where the spindle reaches the origin after one rotation signal position is issued, and target position data for instructing the stop position of the spindle are added to the orientation control means, After the one-rotation signal position of the pulse encoder stored in the storage means is issued with respect to the target position data, the spindle is restored. Addition means for adding the rotation angle amount of the spindle in the section reaching the point, drive control means for controlling the rotation angle of the spindle by a position control loop by a value obtained by adding the target position data and the rotation angle amount of the spindle, A spindle control device characterized by comprising:

(作用) 本発明の主軸制御装置では、主軸の機械原点と一回転
信号とのずれを位置制御ループ内でパラメータとして記
憶しておくことにより、位置制御ループでの基準位置の
ずれを主軸の1回転位置に亘り補正することができる。
(Operation) In the spindle control device of the present invention, the deviation between the mechanical origin of the spindle and one rotation signal is stored as a parameter in the position control loop, so that the deviation of the reference position in the position control loop can be reduced to 1 The correction can be made over the rotational position.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図には、オリエンテーション回路を含む位置制御
システムの全体構成が示されている。NC装置1は、強電
シーケンス回路2を介してスピンドルサーボユニット3
に必要な制御情報を供給しており、スピンドルモータ4
はこのスピンドルサーボユニット3により所定の指令速
度で回転制御されるとともに、オリエンテーション回路
5により主軸オリエンテーション制御が行なわれる。主
軸オリエンテーション機能は、パルスコーダ6等の位置
検出手段を有する主軸7の位置制御ループにより主軸7
を一定回転角度位置に停止させるもので、位置決め制御
を指令する位置決め信号(ORCM)を検知して、原点位置
を基準にして与えられた回転角度データにより、主軸7
に装着された工具8を停止するようにしている。上記ス
ピンドルモータ4は、主軸7とギヤ又はベルトにより接
続され、主軸7は、パルスコーダ6に直結され、あるい
はギヤまたはタイミングベルトにより1:1の関係で接続
されている。パルスコーダ6の位置情報はオリエンテー
ション回路5を介してNC装置1に入力され、これに基づ
いてNC装置1では位置決め制御を指令する割り出し信号
(INDX)を形成している。
FIG. 1 shows the overall configuration of a position control system including an orientation circuit. The NC device 1 includes a spindle servo unit 3
Supplies necessary control information to the spindle motor 4
The rotation of the spindle is controlled at a predetermined command speed by the spindle servo unit 3, and the orientation of the spindle is controlled by an orientation circuit 5. The spindle orientation function is performed by a position control loop of the spindle 7 having position detecting means such as a pulse coder 6.
Is stopped at a constant rotation angle position, and a positioning signal (ORCM) for instructing positioning control is detected, and the rotation of the spindle 7 based on the rotation angle data given with reference to the origin position.
The tool 8 attached to is stopped. The spindle motor 4 is connected to the main shaft 7 by a gear or a belt, and the main shaft 7 is directly connected to the pulse coder 6 or connected in a 1: 1 relationship by a gear or a timing belt. The position information of the pulse coder 6 is input to the NC device 1 via the orientation circuit 5, and based on this, the NC device 1 forms an index signal (INDX) for instructing positioning control.

上記オリエンテーション回路5には、パルスコーダ6
の一回転信号位置と主軸7の機械原点との差に対応する
差信号を記憶するための記憶領域が設けられている。ま
た、オリエンテーション回路5の端子CNCは、12ビット
のバイナリ信号(D11〜D0)を停止位置の外部指令信号
として受け入れるためのもので、この端子CNCが上記強
電シーケンス回路2と直結されている。なお、端子CNA
はパルスコーダ6と接続されて位置制御ループを形成
し、端子CNBはNC装置1と接続されている。
The orientation circuit 5 includes a pulse coder 6
A storage area for storing a difference signal corresponding to a difference between one rotation signal position and the mechanical origin of the spindle 7 is provided. Further, a terminal CNC of the orientation circuit 5 is for receiving a 12-bit binary signal (D11 to D0) as an external command signal of the stop position, and this terminal CNC is directly connected to the high-power sequence circuit 2. The terminal CNA
Is connected to the pulse coder 6 to form a position control loop, and the terminal CNB is connected to the NC device 1.

第2図は、上記差信号によりパルスコーダの基準位置
を補正する手順を示している。
FIG. 2 shows a procedure for correcting the reference position of the pulse coder based on the difference signal.

上記構成の主軸7とパルスコーダ6とは、同図(a)
に示すように、ベルト9により結合されており、パルス
コーダ6の基準位置が「a」パルス分だけずれているも
のとする。Sは機械原点、Pは一回転信号の検出点であ
る。この場合、「a」は当初は未知の数値であって、そ
れを検出するためにまず、主軸オリエンテーション制御
を行ない、主軸7をパルスコーダ6が一回転信号を検出
する点で停止する。
The main shaft 7 and the pulse coder 6 having the above configuration are shown in FIG.
As shown in the figure, it is assumed that the pulse coder 6 is connected by the belt 9 and the reference position of the pulse coder 6 is shifted by "a" pulses. S is a mechanical origin, and P is a detection point of one rotation signal. In this case, "a" is an unknown value at first, and in order to detect it, first, spindle orientation control is performed, and the spindle 7 stops at the point where the pulse coder 6 detects one rotation signal.

つぎに主軸7が機械原点Sに到達するまでスピンドル
モータ4により主軸7を回転させる、そして、先の一回
転信号を検出した後、パルスコーダ6から発生したパル
ス数「a」が位置補正情報としてオリエンテーション回
路5の所定の記憶領域に読み込まれる。(同図
(b))。
Next, the spindle 7 is rotated by the spindle motor 4 until the spindle 7 reaches the mechanical origin S. After detecting the previous one rotation signal, the number of pulses "a" generated from the pulse coder 6 is used as the position correction information as the orientation correction information. The data is read into a predetermined storage area of the circuit 5. (FIG. 2B).

その後は、停止位置を示す位置増分データと位置補正
情報との加算が行なわれる。そしてこの情報にしたがっ
て、所定の方向に回転すべき角度をスピンドルモータ4
に指令すれば、主軸7を正確に指令された目標位置まで
回転させることができる(同図(c))。
Thereafter, the position increment data indicating the stop position and the position correction information are added. According to this information, the angle to be rotated in a predetermined direction is determined by the spindle motor 4.
In this case, the spindle 7 can be rotated to the target position that has been accurately instructed (FIG. 9C).

以上、発明の主旨をその特定された実施例について説
明したが、既に述べたところに基ずく本発明についての
変形あるいは修正は、種々に可能であることが明らかで
ある。
While the gist of the invention has been described with respect to the specified embodiment, it is apparent that various modifications and alterations of the invention based on the above description are possible.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、主軸の機械原
点と一回転信号とのずれを位置制御ループ内でパラメー
タとして記憶しておくことにより、主軸モータを使用し
て工具の位置決め制御を行なう際に主軸とパルスコーダ
の基準位置の補正を容易に行なえる主軸制御装置を提供
できる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the difference between the mechanical origin of the spindle and the one-rotation signal is stored as a parameter in the position control loop, so that a tool using the spindle motor can be used. A spindle control device capable of easily correcting the reference position of the spindle and the pulse coder when performing the positioning control of the spindle.

そして、NCプログラム中での上記シフト量が影響する
停止位置についてのデータを変更することなしに、基準
位置のずれを補正することができ、主軸とパルスコーダ
との間を接続するベルトを掛け渡す場合に、その位置合
せを行なわなくても、既存のNCプログラムによる正確な
運転が可能になる。
Then, without changing the data on the stop position affected by the shift amount in the NC program, the deviation of the reference position can be corrected, and the belt connecting the main shaft and the pulse coder is passed over the belt. In addition, accurate operation by the existing NC program can be performed without performing the alignment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は、位置補正の方法を示す説明図である。 1……NC装置、3……スピンドルサーボユニット、4…
…スピンドルモータ、5……オリエンテーション回路、
6……パルスコーダ、7……主軸。9……ベルト。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a position correction method. 1 ... NC device, 3 ... Spindle servo unit, 4 ...
... Spindle motor, 5 ... Orientation circuit,
6: pulse coder, 7: spindle. 9 ... belt.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−191613(JP,A) 特開 昭61−103757(JP,A) 特開 昭56−102449(JP,A) 特開 昭60−120403(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 3/12 B23Q 5/20Continuation of the front page (56) References JP-A-59-191613 (JP, A) JP-A-61-103757 (JP, A) JP-A-56-102449 (JP, A) JP-A-60-120403 (JP, A) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G05D 3/12 B23Q 5/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】位置制御ループを有し、主軸の回転角度量
を出力すると共に、主軸の1回転毎に出力される1回転
信号を出力し、該主軸に結合されたパルスエンコーダか
らの出力信号により主軸を位置制御してこれを所望の回
転位置に停止させるオリエンテーション制御手段を備え
た主軸制御装置において、 スピンドルモータにより回転駆動される主軸と、 前記主軸の回転により前記パルスエンコーダの1回転信
号位置が発せられてから主軸が原点に到達する区間の主
軸の回転角度量を記憶する記憶手段と、 前記主軸の停止位置を指令する目標位置データがオリエ
ンテーション制御手段に加えられたとき、該目標位置デ
ータに対して前記記憶手段に記憶されているパルスエン
コーダの1回転信号位置が発せられてから主軸が原点に
到達する区間の主軸の回転角度量を加算する加算手段
と、 前記目標位置データと前記主軸の回転角度量を加算した
値により主軸の回転角度を位置制御ループにより制御す
る駆動制御手段と、 を具備してなることを特徴とする主軸制御装置。
An output signal from a pulse encoder coupled to the main shaft is provided, having a position control loop, outputting a rotation angle amount of the main shaft, outputting a one-rotation signal output every one rotation of the main shaft. A spindle control device provided with an orientation control means for controlling the position of the spindle and stopping the spindle at a desired rotational position, wherein: a spindle driven by a spindle motor; and a rotation signal position of the pulse encoder by rotation of the spindle. Is issued, and storage means for storing a rotation angle amount of the spindle in a section where the spindle reaches the origin, and target position data for instructing the stop position of the spindle is added to the orientation control means, the target position data From the point at which the spindle reaches the origin after the one-rotation signal position of the pulse encoder stored in the storage means is issued. Adding means for adding the rotation angle amount of the spindle, and drive control means for controlling the rotation angle of the spindle by a position control loop by a value obtained by adding the target position data and the rotation angle amount of the spindle. A spindle control device, characterized in that:
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