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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische
Steuereinrichtung, in welcher eine Operation zum Rückführen
der Spindel eines Spindelmotors zu einem Bezugspunkt
verbessert ist.
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Im allgemeinen ist in einer numerisch gesteuerten
Werkzeugmaschine, wie einer hochentwickelten Vielzweckmaschine oder
einer numerisch gesteuerten Drehbank, eine
Orientierungsfunktion zum Stoppen einer Spindel bei einem vorbestimmten
Maschinenbezugspunkt erforderlich, beispielsweise wenn
Werkzeuge automatisch gewechselt werden. Hierzu vergl. den Stand
der Technik, z. B. die Druckschrift JP-A-57-75752 oder die
Druckschrift JP-A-59-128615.
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Weitere Verfahren zum Befehlen der Rückführung zu einem
Bezugspunkt zum Zwecke des Erfüllens einer
Orientierungsfunktion dieser Art umfassen ein Verfahren, bei dem ein
Servomotor oder dgl. getrennt von einem Spindelmotor vorgesehen
ist, und ein Verfahren, bei dem ein Spindelverstärker mit
einer Spindelbezugspunkt-Wiederherstellungs funktion
vorgesehen ist und ein Befehl, der für die Orientierung notwendig
ist, durch eine NC-Einrichtung ausgegeben wird.
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Indessen hat das Verfahren, bei dem ein getrennter Servomotor
vorgesehen ist, wirtschaftliche Nachteile. Ein
komplizierterer mechanischer Aufbau kann bestiinmt nicht vermieden werden,
und es muß ein Rotor für das Rückführen der Spindel zu dem
Bezugspunkt eingebaut sein. In der Anordnung, bei der intern
ein Spindelverstärker mit einer
Spindelbezugspunkt-Kückführungsfunktion vorgesehen ist, ist das Signalsystem für
Befehle aus der NC-Einrichtung und für Bezugspunkt-Einstellbefehle
kompliziert, und die Steuerung zum Positionieren der Spindel
kann nicht mit einem einschrittigen
Bezugspunkt-Rückführungsbefehl ausgeführt werden. Dementsprechend müssen, um die NC-
Einrichtung zu betreiben, die Befehls-Programmschritte
abhängig von der Art der Werkzeugmaschine, die zu steuern ist,
modifiziert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist entstanden, um die vorstehend
genannten Probleme zu lösen, und ihre Aufgabe besteht darin,
eine numerische Steuereinrichtung zu schaffen, bei der die
Distanz von einem Ein-Umdrehungssignal zu einem Bezugspunkt
vorab auf der Seite eines Spindelverstärkers eingestellt wird
und eine Rückführung zu dem Bezugspunkt in einfacher Art und
Weise lediglich durch Befehlen der Distanz von dem Maschinen-
Bezugspunkt zu einer Stopp-Position befohlen werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine numerische
Steuereinrichtung vorgesehen sein, die eine Funktion zum Steuern
eines Spindelmotors zur Rückführung zu einem Bezugspunkt hat,
welcher Spindelmotor in der Lage ist, ein gesteuertes Objekt
dessen Position betreffend durch ein Positionierungsssignal
zu steuern, wobei die Einrichtung umfaßt: ein Einstellmittel
zum Einstellen eines Treiberverstärkers des Spindelmotors auf
eine Rasterverschiebungsgröße des gesteuerten Objekts, ein
Befehlsmittel zum Befehlen einer Distanz bis zu einer
Zielstopp-Position während einer die Position betreffenden
Steueroperation durch einen Posiitonierungssteuermodus-Befehl und
ein Überwachungsmittel zum Überwachen des Status der die
Position betreffenden Steuerung durch den Spindelmotor.
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In der numerischen Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Rasterverschiebungsgröße, die durch die
Beziehung zwischen dem Spindelmotor und dem gesteuerten
Objekt bestimmt ist, auf der Seite des Spindelverstärkers vor
einer CNC-Operation einer Werkzeugmaschine oder dgl.
eingestellt, und die Rasterverschiebungsgröße wird zu
Positionsdaten addiert, welche einem Bearbeitungsstartpunkt
entsprechen, der vor einem Festpositions-Stoppbefehl übertragen ist.
Dazu wird, wenn ein Bezugspunkt-Rückführungsbefehl zu der
Seite des Spindelverstärkers ausgegeben ist, automatisch ein
Übergang zu der Positionssteuerung vorgenommen, um eine
Bezugspunkt-Rückführungsoperation in bezug auf die Zielposition
zu starten, so daß die Spindel bei dem Bearbeitungsstartpunkt
positioniert werden kann. Dementsprechend wird es, wenn die
Spindel gesteuert wird, um sie bei dem Bearbeitungsstartpunkt
der C-Achsen-Bearbeitung zu positionieren, ausreichen,
lediglich einen einschrittigen Bezugspunkt-Rückführungsbefehl
auszuführen.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Beschreibung einer Operation
zum Rückführen einer Spindel zu einem Bezugspunkt.
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Fig. 3 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm, das die Prozedur der
Bezugspunkt-Rückführungsoperation darstellt.
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Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm der Prozedur der Bezugspunkt-
Rückführungsoperation desselben Ausführungsbeispiels.
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Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, das den Fluß der
C-Achsensteuerung darstellt.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung anhand der Figuren beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Spindel SP, die durch eine numerische
Steuereinheit CNC gesteuert wird, und einen Spindelverstärker
SPA. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine
Spindelsteuereinrichtung, die durch einen Spezial-Mikroprozessor und
einen Speicher zum Ausgeben von Geschwindigkeitsbefehlen und
dgl. zu dem Spindelverstärker SPA auf der Grundlage von
Befehlen aus der numerischen Steuereinrichtung CNC gebildet
ist. Der Spindelverstärker SPA, welcher durch einen
Fehlerzähler 2, einen Geschwindigkeitsregelverstärker 3 und einen
Stromverstärker 4 gebildet ist, steuert einen Spindelmotor 5,
um den Motor bei der Soll-Geschwindigkeit zu drehen. Der
Spindelmotor 5 ist mit einem Geschwindigkeitdetektor 6
versehen, welcher ein Geschwindigkeits-Rückkopplungssignal Vf zu
einer arithmetischen Einheit 7 zurückführt. Zu einer
arithmetischen Einheit 8 wird ein Stromrückkopplungssignal If
zurückgeführt.
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Der Spiondelmotor 5 überträgt sein Drehmoment über einen
Getriebemechanismus 9 zu der Spindel SP und treibt ein
gesteuertes Objekt 11, beispielsweise ein Werkstück, über einen
Getriebemechanismus 10 an. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet
einen Positionsdetektor zum Erfassen der Steuerposition des
gesteuerten Objekts 11. Der Positionsdetektor 12 versorgt die
Spindelsteuereinrichtung 1 mit Positionsrückkopplungsimpulsen
Pf und Ein-Umdrehungsimpulsen Pi. Die
Positionsrückkopplungsimpulse Pf werden auf eine arithmetischen Einheit 13
rückgekoppelt, welche die Abweichung zwischen diesen Impulsen und
dem Positonsbefehl, den die numerische Steuereinheit CNC dem
Spindelverstärker SPA zuführt, berechnet.
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Fig. 2 dient zur Beschreibung der Arbeitsposition, wenn die
Spindel ihre Position betreffend durch Benutzen des
Spindelmotors 5, der den zuvor genannten Aufbau hat, gesteuert wird.
Hierzu ist die Arbeitsposition des gesteuerten Objekts 11 als
eine Winkelposition, die den Erfassungsimpulsen aus dem
Positionsdetektor 12 entspricht, dargestellt. Es sei angenommen,
daß der Positionssteuerbefehl aus der numerischen
Steuereinheit CNC als ein C-Achsensteuermodus-Befehl ausgegeben wird
und daß die Spindel einen Ein-Umdrehungssignalerfassungspunkt
Pb in einer Richtung im Uhrzeigersinn von irgendeiner
anfänglichen Stopp-Position Pa aus durchlaufen hat. Das
Bezugszeichen Pc repräsentiert den Bearbeitungs-Bezugspunkt, der
definitiv für das gesteuerte Objekt 11 eingestellt ist. Eine
Rasterverschiebungsgröße P2 zwischen Pb u. Pc ist intern in
der Spindelsteuereinrichtung voreingestellt. Das
Bezugszeichen Pd repräsentiert eine Steuer-Zielposition,
beispielsweise einen Bearbeitungsstartpunkt oder dgl., zum Durchführen
einer C-Achsen-Bearbeitung. Eine Anzahl P3 von Impulsen, die
der Distanz von dem Bearbeitungs-Bezugspunkt Pc zu der
Zielposition Pd entspricht, ist in dem Fehlerzähler 2 bei einer
vorbestimmten Zeitsteuerung durch die numerische
Steuereinheit CNC eingestellt.
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Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das die zeitlichen Lagen von
Signalen darstellt, welche durch die numerische Steuereinheit
CNC und den Spindelverstärker SPA ausgetauscht werden, und
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, das die Prozedur der
Bezugspunkt-Rückführungsoperation darstellt.
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Im folgenden wird die Betriebsweise des Ausführungsbeispiels
gemäß Fig. 1 anhand des Impuls/Zeit-Diagramms und des
Flußdiagramms, das die Verarbeitung der Signale innheralb der
numerischen Steuereinheit CNC und des Spindelverstärkers SPA
zeigt, beschrieben. Zunächst wird in der numerischen
Steuereinheit CNC ein die Position betreffender Steuermodus-Befehl
SCSL eingeschaltet, und die numerische Steuereinheit CNC gibt
den Befehl an die Seite der Spindel aus. Als Ergebnis wird
auf der Seite des Spindelverstärkers SPA, der sich bis dahin
einer gewöhnlichen Spindelgeschwindigkeitsregelung unterzogen
hatte, der Spindelmotor 5 verzögert, und die Spindel SP wird
bei der sich willkürlich ergebenden anfänglichen
Stopp-Position Pa gestoppt. Danach wird der Fehlerzähler 2 rückgesetzt
und wartet in Bereitschaftsstellung, bis ein Bezugspunkt-
Rückführungsbefehl RNMS eingeschaltet ist Unterdessen
werden Daten H in einem Bewegungsbefehlsresgister, die in der
Spindelsteuereinrichtung 1 eingestellt sind, durch die
numerische Steuereinheit CNC unbeachtet gelassen.
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Auf der Seite des Spindelverstärkers SPA, der auf diese Weise
in einen solchen Zustand versetzt ist, daß er eine die
Position betreffende Steuerung durchführen kann, wird ein
Positionssteuer-Statussignal SCST eingeschaltet. Der Bezugspunkt-
Rückführungsbefehl RNMS wird auf der Seite der numerischen
Steuereinheit CNC eingeschaltet, welche die Tatsache erfaßt,
daß das Signal SCST eingeschaltet ist. In Reaktion auf den
Bezugspunkt-Rückführungsbefehl RNMS dreht die numerische
Steuereinheit CNC die Spindel bei der befohlenen
Geschwindigkeit, welche diejenige ist, bei welcher das
Ein-Umdrehungssignal erfaßt werden kann, nämlich die
Erfassungsgeschwindigkeit. Wenn das Ein-Umdrehungssignal Pi erfaßt ist,
wird in dem Fehlerzähler 2 eine befohlene Position P
(= P2 + P3) eingestellt, und es wird eine
Positionierungsschleife, welche den Positionsdetektor 12 enthält,
geschlossen. Infolge der Bildung der Positionierungssschleife auf der
Spindelseite wird ein Positionierungssignal POS zu der CNC-
Seite übertragen, welche auf diese Weise über die Tatsache
informiert wird, daß der Spindelverstärker SPA den Übergang
zu der Positonssteuerung vollzogen hat. In Reaktion darauf
hebt die numerische Steuereinheit CNC den
Bezugspunkt-Rückführungsbefehl RNMS auf und überträgt wirksam den
Bewegungsbefehl. In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die
Daten, welche durch die numerische Steuereinheit CNC zu dem
Bewegungsbefehls-Bereich auf der Seite der Spindel ausgegeben
werden, eine Anzahl Pr von Impulsen angeben, die der Distanz
von dem Bearbeitungs-Bezugspunkt Pc zu der befohlenen Stopp-
Positon Pd nur dann entsprechen, wenn der
Bezugspunkt-Rückführungsbefehl RNMS eingeschaltet ist. Danach wird ein
Übergang zu der C-Achsen-Steuersignalverarbeitung innerhalb der
numerischen Steuereinheit CNC und des Spindelverstärkers SPA
vollzogen.
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Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm der C-Achsen-Steuerung, das den
Steuerungsfluß gemäß Fig. 4, wie er zuvor ausgeführt wurde,
zusammenfaßt.
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Obgleich ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf dieses
Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann auf verschiedene
Art und Weise ohne Verlassen des Schutzumfangs der Ansprüche
modifiziert werden.
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Die numerische Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist derart beschaffen, daß wenn der Spindelmotor
gesteuert wird, um die C-Achsen-Steuerung durchzuführen,
schnell auf den ausgegebenen Bezugspunkt-Rückführungsbefehl
RNMS reagiert werden kann und der Austausch von Signalen
vereinfacht ist. Als Ergebnis wird die Belastung auf cer CNC-
Seite verringert, und es wird eine hochgenaue Steuerung
ermöglicht.