CN103084669A - 齿轮加工机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮加工机的控制装置（1），其具有在刀具轴控制器（22）和工件轴控制器（12）之间直接连接来进行通信的总线（51），将通过刀具轴位置检测传感器（25）检测出的刀具轴（40）的位置通过总线供给工件轴控制器，上位控制器（10）把预定的同步比和用于添加扭转动作的重叠指令供给工件轴控制器，工件轴控制器把通过总线供给的刀具轴的位置与同步比相乘所得到的值与重叠指令相加，制作工件轴（30）的移动指令。

Description

齿轮加工机的控制装置

技术领域

本发明涉及具有把持工件的工件轴、和配备了加工工件的刀具的刀具轴的齿轮加工机的控制装置。

背景技术

加工齿轮的齿轮加工机具有把持工件的工件轴、和配备了加工工件的刀具的刀具轴。需要使这些工件轴以及刀具轴互相同步地驱动。

图8是现有技术中的齿轮加工机的控制装置的功能框图。在图8中，从动轴电动机130驱动工件轴300，同时，主动轴电动机230驱动刀具轴400。如图8所示，从动轴电动机130被从动轴控制器120控制，主动轴电动机230被主动轴控制器220控制。这些从动轴控制器120以及主动轴控制器220分别通过总线110、210与上位控制器100连接。上位控制器100控制全部轴。

另外，在从动轴电动机130上装备的速度检测传感器140检测从动轴电动机130的旋转速度，反馈给从动轴控制器120。另外，从动轴位置检测传感器150检测从动轴（在这种情况下是工件轴300）的位置，反馈给从动轴控制器120。

同样，在主动轴电动机230上装备的速度检测传感器240检测主动轴电动机230的旋转速度，反馈给主动轴控制器220。另外，主动轴位置检测传感器250检测主动轴（在这种情况下是刀具轴400）的位置，反馈给主动轴控制器220。

在通过图8表示的齿轮加工机加工螺旋齿轮等的情况下，需要添加扭转动作。在那样的情况下，在上位控制器100中合成用于使工件轴300和刀具轴400互相同步的同步指令、和用于添加扭转动作的重叠指令，并提供给从动轴控制器120。

在图8中，通过主动轴控制器220以及总线210向上位控制器100供给通过主动轴位置检测传感器250检测出的刀具轴400的位置反馈数据。然后，上位控制器100通过总线110把该数据供给从动轴控制器120，由此进行同步。在日本特开平4－238504号公报中也向上位控制器供给刀具轴的位置反馈，使工件轴与位置反馈同步地动作。

图9是现有技术中的齿轮加工机的控制装置的另一个功能框图。在图9中设置了连接主动轴位置检测传感器250和从动轴控制器120的分支电路190。在图9中，把主动轴位置检测传感器250检测出的刀具轴400的位置反馈数据供给分支电路190。然后，分支电路190把数据分支后供给主动轴控制器220以及从动轴控制器120，由此进行同步。

但是，在图8表示的齿轮加工机中，为向从动轴控制器120传送主动轴（刀具轴）的位置反馈数据，需要经由上位控制器100。因此，发生主动轴（刀具轴）的位置反馈数据的传送延迟，高精度的同步困难。

另外，在图9表示的齿轮加工机中，因为需要设置分支电路190，所以齿轮加工机的费用相应地增加。进而，因为主动轴（刀具轴400）和从动轴（工件轴300）的关系在电气上固定为1对1，所以难于把从动轴变更为其他轴（未图示）。另外，在图9中存在不能使多个从动轴相对于一个主动轴（刀具轴400）同步的问题。

发明内容

本发明鉴于这样的情况而做出，其目的是提供一种齿轮加工机的控制装置，其能够抑制传送延迟，不使用分支电路地使一个或者多个从动轴相对于一个主动轴同步。

为实现上述目的，根据第一方式，提供一种齿轮加工机的控制装置，其具有驱动刀具轴的刀具轴电动机、控制该刀具轴电动机的刀具轴控制器、检测上述刀具轴的位置的刀具轴位置检测传感器、驱动工件轴的工件轴电动机、控制该工件轴电动机的工件轴控制器、在上述刀具轴控制器以及上述工件轴控制器上连接的上位控制器、和在上述刀具轴控制器和上述工件轴控制器之间直接连接来进行通信的总线，通过上述刀具轴位置检测传感器检测出的上述刀具轴的位置通过上述总线供给上述工件轴控制器，上述上位控制器把预定的同步比和用于添加扭转动作的重叠指令供给上述工件轴控制器，上述工件轴控制器把通过上述总线供给的上述刀具轴的位置与上述同步比相乘所得到的值与上述重叠指令相加，制作上述工件轴的移动指令。

根据第二方式，提供一种齿轮加工机的控制装置，其具有驱动刀具轴的刀具轴电动机、控制该刀具轴电动机的刀具轴控制器、检测上述刀具轴的位置的刀具轴位置检测传感器、驱动多个工件轴的多个工件轴电动机、控制上述多个工件轴电动机的多个工件轴控制器、在上述刀具轴控制器和上述多个工件轴控制器之间直接连接来进行通信的单一的总线、和在上述刀具轴控制器以及上述多个工件轴控制器上连接的上位控制器，上述上位控制器包含从上述多个工件轴控制器中指定一个工件轴控制器的指定部，通过上述刀具轴位置检测传感器检测出的上述刀具轴的位置通过上述总线供给通过上述指定部指定的一个工件轴控制器，上述上位控制器把预定的同步比和用于添加扭转动作的重叠指令供给上述一个工件轴控制器，上述一个工件轴控制器把通过上述总线供给的上述刀具轴的位置与上述同步比相乘所得到的值与上述重叠指令相加，制作与上述一个工件轴控制器对应的工件轴的移动指令。

根据第三方式，提供一种齿轮加工机的控制装置，其具有驱动刀具轴的刀具轴电动机、控制该刀具轴电动机的刀具轴控制器、检测上述刀具轴的位置的刀具轴位置检测传感器、驱动多个工件轴的多个工件轴电动机、控制上述多个工件轴电动机的多个工件轴控制器、在上述刀具轴控制器以及上述多个工件轴控制器上连接的上位控制器、和在上述刀具轴控制器和上述多个工件轴控制器之间直接连接来进行通信的单一的总线，为了一起把持一个工件而使用了上述多个工件轴控制器中的两个工件轴控制器，通过上述刀具轴位置检测传感器检测出的上述刀具轴的位置通过上述总线供给上述两个工件轴控制器，上述两个工件轴控制器把通过上述总线供给的上述刀具轴的位置与上述同步比相乘所得到的值与上述重叠指令相加，制作与上述一个工件轴控制器对应的工件轴的移动指令。

附图说明

根据附图中表示的本发明的典型的实施方式的详细说明，能够更加明确理解本发明的这些目的、特征和优点以及其他目的、特征和优点。

图1是基于本发明的齿轮加工机的控制装置的概念图。

图2是基于本发明的第一实施方式的齿轮加工机的控制装置的功能框图。

图3是表示基于本发明的齿轮加工机的控制装置的主动轴的动作的流程图。

图4是表示基于本发明的齿轮加工机的控制装置的上位控制器的动作的流程图。

图5是表示基于本发明的齿轮加工机的控制装置的从动轴的动作的流程图。

图6是基于本发明的第二实施方式的齿轮加工机的控制装置的功能框图。

图7是基于本发明的第三实施方式的齿轮加工机的控制装置的功能框图。

图8是现有技术中的齿轮加工机的控制装置的功能框图。

图9是现有技术中的齿轮加工机的控制装置的另一个功能框图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的图中，对同样的构件赋予同样的参照符号。为容易理解，这些图适当地变更了比例尺。

图1是基于本发明的齿轮加工机的控制装置的概念图。齿轮加工机的控制装置1主要包含：使刀具41例如砂轮、铣刀（cutter）旋转的主动轴电动机23；使工件31例如要被加工的齿轮、螺旋齿轮旋转的从动轴电动机13。此外，在本申请的说明书中把刀具41的旋转轴称为刀具轴40，把工件31的旋转轴称为工件轴30。在图1中这些刀具轴40以及工件轴30形成预定的角度，例如90度。

图2是基于本发明的第一实施方式的齿轮加工机的控制装置的功能框图。如图2所示，设从动轴电动机13驱动工件轴30，同时主动轴电动机23驱动刀具轴40。如图2所示，从动轴电动机13由从动轴控制器12（工件轴控制器）控制，主轴电动机23由主动轴控制器22（刀具轴控制器）控制。这些从动轴控制器12以及主动轴控制器22分别通过总线11、21与上位控制器10连接。假定上位控制器10控制全部轴。

这里，齿轮加工机的控制装置1的上位控制器10制作使工件轴30以及刀具轴40互相同步的同步指令。另外，在如螺旋齿轮等那样相对于工件轴30在倾斜方向上形成扭转的齿部的情况下，上位控制器10在同步指令之外，制作与扭转相关的修正，作为重叠指令。

进而，在从动轴电动机13上配备的速度检测传感器14检测从动轴电动机13的旋转速度，反馈给从动轴控制器12。另外，从动轴位置检测传感器15检测从动轴（在这种情况下为工件轴30）的位置，反馈给从动轴控制器12。

同样，在主动轴电动机23上配备的速度检测传感器24检测主动轴电动机23的旋转速度，反馈给主动轴控制器22。另外，主动轴位置检测传感器25检测主动轴（在这种情况下为刀具轴40）的位置，反馈给主动轴控制器22。

刀具轴40的转速和工件轴30的转速的比，在上述控制器内被设定为预定值，其值从上位控制器10传送到从动轴控制器12。

如图2所示，在本发明中，总线51将从动轴控制器12和主动轴控制器22直接连接。总线51是通信总线，能够在两个控制器12、22之间高速进行数据通信。从动轴控制器12，在通过该总线51从主动轴控制器22接受的主动轴位置反馈数据上乘以上述刀具轴40和工件轴30的转速的比，驱动从动轴电动机13，由此，与刀具轴40同步地驱动工件轴30。

图3到图5分别是表示基于本发明的齿轮加工机的控制装置的主动轴、上位控制装置以及从动轴的动作的流程图。下面，参照图3到图5说明图2中表示的第一实施方式中的动作。

在第一实施方式中，主动轴是刀具轴40，从动轴是工件轴30。首先，参照图3说明主动轴（以下称刀具轴40）的动作。在图3的步骤S11，主动轴位置检测传感器25检测刀具轴40的位置，反馈给主动轴控制器22。主动轴控制器22读取被反馈的刀具轴40的位置数据。

然后，在步骤S12，把刀具轴40的位置反馈数据写入与从动轴对应的数据传送用寄存器中。虽然该寄存器未图示，但是假定装备在主动轴控制器22内。

接着，参照图4说明上位控制器10的动作。在图4的步骤S21，上位控制器10读入在存储部（未图示）中存储的参数或者加工程序。然后识别主动轴是哪个轴，识别从动轴是哪个轴。如上所述，在图2表示的第一实施方式中，主动轴是刀具轴40，从动轴是工件轴30。

然后，在步骤S22，对于与识别出的从动轴对应的控制器12，通过总线11发送第一信息、第二信息以及预定的同步比。这里，第一信息是用于判断自身轴是否成为从动轴的标志。第二信息是在自身轴是从动轴的情况下表示与从动轴对应的主动轴是哪个轴的轴名称。在图2表示的第一实施方式中，因为仅具有单一的工件轴30，所以第一信息以及第二信息自动地决定。

接着，参照图5说明从动轴（工件轴30）的动作。在图5的步骤S31，工件轴30从上位控制器10读取第一信息、第二信息、同步比以及重叠指令。然后，在步骤S32由从动轴控制器12判定第一信息的内容。然后，在自身轴是从动轴的情况下前进到步骤S33，在自身轴不是从动轴的情况下前进到步骤S35。在图2表示的第一实施方式中，因为从动轴（工件轴30）仅是一个，所以处理总是前进到步骤S33。

在步骤S33，从动轴控制器12从上位控制器10读取第二信息。然后，根据第二信息确定应该读取的主动轴的数据地址。接着，在步骤S34，从动轴控制器12读取由主动轴位置检测传感器25检测出的刀具轴40的位置数据。

如图2所示，从动轴控制器12从主动轴控制器22通过总线51直接读取由主动轴位置检测传感器25检测出的刀具轴40的位置数据。也就是说，在本发明中，主动轴位置检测传感器25检测出的刀具轴40的位置数据不经由上位控制器10而直接供给从动轴控制器12。因此，可知在本发明中能够抑制产生传送延迟。

接着，在步骤S36，从动轴控制器12在刀具轴40的位置数据上乘以同步比所得的值上相加重叠指令，制作工件轴30的最终移动指令。如参照图2所知，把制作好的移动指令供给从动轴电动机13，从动轴电动机13基于移动指令驱动工件轴30。由此，能够与刀具轴40同步地驱动工件轴30。因为移动指令包含重叠指令，所以能够适当地加工螺旋齿轮等。

这样，在本发明中，不经由上位控制器10而通过总线51直接向从动轴控制器12传送刀具轴40的位置。因此能够抑制传送延迟，不使用分支电路，使一个工件轴30相对于一个刀具轴40同步。其结果，可知提高了刀具轴40和工件轴30之间的同步精度。

进而，图6是基于本发明的第二实施方式的齿轮加工机的控制装置的功能框图。在图6中表示出多个从动轴控制器12a～12d。这些从动轴控制器12a～12d是与图2表示的从动轴控制器12同样的结构，分别具有从动轴电动机13、速度检测传感器14、从动轴位置检测传感器15，但是为了简洁的目的，省略它们的图示。

另外，在第二实施方式中，如图6所示，总线51从主动轴控制器22贯通从动轴控制器12a～12d而延伸。另外，在从动轴控制器12a～12d的各自的工件轴30a～30d上分别具有工件31a～31d，例如齿轮、螺旋齿轮。另外，在刀具轴40上设置了刀具41，例如砂轮、铣刀。在选择性地切换多个工件轴30a～30d进行加工的情况下使用图6表示的结构。

在图6表示的实施方式中，齿轮加工机的控制装置1包含多个从动轴控制器12a～12d。因此，需要从多个工件轴30a～30d中指定应该通过刀具轴40的刀具41加工的工件轴。上位控制器10包含指定部9，通过以下的步骤从多个工件轴30a～30d中指定一个工件轴。

再次参照图5，说明通过指定部9执行的工件轴的指定动作。在图5的步骤S32，从动轴控制器12a～12d各自判定从上位控制器10读入的第一信息的内容。在第二实施方式中，与工件轴30a相关的第一信息包含表示工件轴30a是从动轴的标志，与工件轴30b～30d相关的第一信息包含表示工件轴30b～30d不是从动轴的标志。然后，在自身轴是从动轴的情况下前进到步骤S33，在自身轴不是从动轴的情况下前进到步骤S35。

判定为自身轴是从动轴的从动轴控制器例如从动轴控制器12a遵照步骤S33、S34、S36如上述那样制作工件轴30的最终移动指令。在这种情况下也从主动轴控制器22通过总线51向从动轴控制器12a直接传送由主动轴位置检测传感器25检测出的刀具轴40的位置数据。与此相对，在步骤S32判定为自身轴不是从动轴的从动轴控制器例如从动轴控制器12b~12d，在步骤S35使主动轴位置检测传感器25检测出的刀具轴40的位置数据成为零。

换言之，在判定为自身轴不是从动轴的情况下，刀具轴40的位置数据不被输入到对应的各个从动轴控制器12b～12d。在这种情况下，仅用于与主动轴不同步的自身轴的移动的指令（未图示）从上位控制器10通过对应的各个总线11b～11d被输入到从动轴控制器12b～12d。或者也可以向从动轴控制器12b～12d输入不驱动从动轴控制器12b～12d的工件轴30b～30d那样的指令。其他步骤因为与上述同样，所以省略说明。

在图6表示的第二实施方式中，也通过总线51向从动轴控制器12a直接传送由主动轴位置检测传感器25检测出的刀具轴40的位置数据，所以可知得到和上述同样的效果。进而，在第二实施方式中，能够容易地使多个工件轴30a～30d中的一个工件轴30a相对于一个刀具轴40同步。进而，也能够根据加工程序或者参数容易地变更刀具轴40作为同步的对象的工件轴。

另外，虽然在图中未表示，但是在具有多个刀具轴40和单一的工件轴30的结构的情况下，可以根据第二信息指定工件轴30作为同步的对象的刀具轴40。因此，在具有多个刀具轴40和单一的工件轴30的结构的情况下，可知也能够容易地指定工件轴30作为同步的对象的刀具轴40。

进而，图7是基于本发明的第三实施方式的齿轮加工机的控制装置的功能框图。在图7中表示出两个从动轴控制器12a、12b。假定这些从动轴控制器12a、12b也分别同样具有从动轴电动机13、速度检测传感器14、从动轴位置检测传感器15。进而，总线51从主动轴控制器22贯通从动轴控制器12a、12b而延伸。

进而，在图7中，通过与从动轴控制器12a关联的工件轴30a、和与从动轴控制器12b关联的工件轴30b把持一个工件31。也就是说，在图7表示的第三实施方式中，通过多个工件轴支持单一的工件。在用一个从动轴电动机产生的驱动转矩不足的情况下、或者在抓住比较长的工件的两端进行加工那样的情况下采用这样的结构。此外，当然也可以是通过三个以上的工件轴支持单一的工件的结构。

在图7表示的实施方式中，相对于一个刀具轴40，需要使两个工件轴30a、30b同步。因此，当再次参照图5时，在步骤S32，从动轴控制器12a～12b的双方判断从上位控制器10读入的第一信息的内容。在这种情况下，工件轴30a、30b双方是从动轴。然后，从主动轴控制器22通过总线51向从动轴控制器12a、12b双方直接传送主动轴位置检测传感器25检测出的刀具轴40的位置数据。因此，从动轴控制器12a～12b的双方遵照步骤S33、S34、S36如上述那样制作工件轴30a～30b的最终移动指令。

在图7表示的第三实施方式中，刀具轴40的位置数据也从主动轴控制器22通过总线51直接传送给从动轴控制器12a、12b的双方，所以可知能够得到和上述同样的效果。进而，在第三实施方式中，能够容易地使两个工件轴30a、30b相对于一个刀具轴40同步。也就是说，在第三实施方式中，即使是用两个工件轴30a、30b从两端把持工件31的结构，也能够使两个工件轴30a、30b相对于一个刀具轴40同步。

在第一方式中，不经由上位控制器而通过总线向工件轴控制器直接传送刀具轴的位置。因此，能够抑制传送延迟，不使用分支电路地使一个从动轴（工件轴）相对于一个主动轴（刀具轴）同步。

在第二方式中，不经由上位控制器而通过总线向指定的一个工件轴控制器直接传送刀具轴的位置。因此，能够抑制传送延迟，不使用分支电路地使多个从动轴（工件轴）中的一个从动轴（工件轴）相对于一个主动轴（刀具轴）同步。

在第三方式中，不经由上位控制器，通过总线向为保持工件而使用的两个工件轴控制器直接传送刀具轴的位置。因此，能够抑制传送延迟，不使用分支电路地使两个从动轴（工件轴）相对于一个主动轴（刀具轴）同步。

使用典型的实施方式说明了本发明，但是本领域技术人员能够理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行上述变更以及各种其他变更、省略、追加。

Claims (3)

1.一种齿轮加工机的控制装置（1），其特征在于，

具有：

驱动刀具轴的刀具轴电动机（23）；

控制该刀具轴电动机的刀具轴控制器（22）；

检测上述刀具轴的位置的刀具轴位置检测传感器（25）；

驱动工件轴的工件轴电动机（13）；

控制该工件轴电动机的工件轴控制器（12）；

在上述刀具轴控制器以及上述工件轴控制器上连接的上位控制器（10）；和

在上述刀具轴控制器和上述工件轴控制器之间直接连接来进行通信的总线（51），

其中，通过上述刀具轴位置检测传感器检测出的上述刀具轴的位置通过上述总线供给上述工件轴控制器，

上述上位控制器把预定的同步比和用于添加扭转动作的重叠指令供给上述工件轴控制器，

上述工件轴控制器把通过上述总线供给的上述刀具轴的位置与上述同步比相乘所得到的值与上述重叠指令相加，制作上述工件轴的移动指令。

2.一种齿轮加工机的控制装置（1），其特征在于，

具有：

驱动刀具轴的刀具轴电动机（23）；

控制该刀具轴电动机的刀具轴控制器（22）；

检测上述刀具轴的位置的刀具轴位置检测传感器（25）；

驱动多个工件轴的多个工件轴电动机（13）；

控制上述多个工件轴电动机的多个工件轴控制器（12a～12d）；

在上述刀具轴控制器和上述多个工件轴控制器之间直接连接来进行通信的单一的总线（51）；和

在上述刀具轴控制器以及上述多个工件轴控制器上连接的上位控制器（10），

其中，上述上位控制器包含从上述多个工件轴控制器中指定一个工件轴控制器的指定部（9），

通过上述刀具轴位置检测传感器检测出的上述刀具轴的位置通过上述总线供给通过上述指定部指定的一个工件轴控制器，

上述上位控制器把预定的同步比和用于添加扭转动作的重叠指令供给上述一个工件轴控制器，

上述一个工件轴控制器把通过上述总线供给的上述刀具轴的位置与上述同步比相乘所得到的值与上述重叠指令相加，制作与上述一个工件轴控制器对应的工件轴的移动指令。

3.一种齿轮加工机的控制装置（1），其特征在于，

具有：

驱动刀具轴的刀具轴电动机（23）；

控制该刀具轴电动机的刀具轴控制器（22）；

检测上述刀具轴的位置的刀具轴位置检测传感器（25）；

驱动多个工件轴的多个工件轴电动机（13）；

控制上述多个工件轴电动机的多个工件轴控制器（12a～12b）；

在上述刀具轴控制器以及上述多个工件轴控制器上连接的上位控制器（10）；和

在上述刀具轴控制器和上述多个工件轴控制器之间直接连接来进行通信的单一的总线（51），

其中，为了一起把持一个工件而使用了上述多个工件轴控制器中的两个工件轴控制器，

通过上述刀具轴位置检测传感器检测出的上述刀具轴的位置通过上述总线供给上述两个工件轴控制器，

上述两个工件轴控制器把通过上述总线供给的上述刀具轴的位置与上述同步比相乘所得到的值与上述重叠指令相加，制作与上述两个工件轴控制器对应的工件轴的移动指令。

Images