DE69023314T2

DE69023314T2 - Verfahren zur rotationssteuerung einer hauptwelle.

Info

Publication number: DE69023314T2
Application number: DE69023314T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Fanuc Dai- Vi Fukukura; Shinichi Room - Kono
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: WO1990012674A1; EP0425689B1; DE69023314D1; EP0425689A4; EP0425689A1; US5267142A

Description

Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spindeldrebungs-Ereuerungsverfahren, das auf eine Maschine angewendet wird, die zwei Spindeln hat, insbesondere auf ein Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren zum Treiben der Spindeln bei gleicher Drehgeschwindigkeit und mit derselben Drehphase.
Bei einer Werkzeugmaschine, die mit zwei Spindeln versehen ist, ist es bekannt, die Spindeln bei gleicher Geschwindigkeit zu drehen. Beispielsweise werden in einer Drehbank dieser Art zwei Spindeln bei gleicher Geschwindigkeit gedreht, wenn eine Verschiebung aus einem Zustand, in dem ein Ende eines Werkstücks durch eine erste Spannvorrichtung, die mit einer der Spindeln verbunden ist, eingespannt wird, in einen Zustand ausgeführt wird, in dem das andere Ende des Werkstücks durch eine zweite Spannvorrichtung, die mit der anderen Spindel verbunden ist, eingespannt wird. Wenn ein Werkstück, das in bezug auf die Achse desselben eine anisotrope Formausbildung hat, durch die zweite Spannvorrichtung eingespannt wird, kann das Werkstück mit der zweiten Spannvorrichtung kollidieren, falls die Drehphasen (Drehwinkelpositionen) der Spannvorrichtungen voneinander verschieden sind, selbst obwohl diese Spannvorrichtungen bei gleicher Geschwindigkeit gedreht werden. In diesem Fall kann das Werkstück beschädigt oder verformt werden.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, ein Paar von Zylindern durch Verserzen des Paars von Zylindern in dieselbe Drehungsphase in Synchronismus miteinander zu drehen. Die Druckschrift US-A-3,997,828 offenbart ein Verfahren zum Bewirken einer relativen Winkelverschiebung zwischen zwei Drehelementen, bis betreffende Marken auf den Umfängen der Drehelemente im wesentlichen winkelmäßig zusammenfallen. Die zwei Drehelemente sind ein Abtastzylinder und ein Druckformzylinder in einer photomechanischen Tiefdruckmaschine, und die zwei Zylinder werden durch Erfassen des Winkelversatzes zwischen den Marken auf ihren Umfängen und Erhöhen der Winkelgeschwindigkeit eines der Zylinder, bis die betreffenden Marken winkelmäßig zusammenfallen, in dieselbe Drehphase miteinander gebracht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Spindeldrehungs- Steuerungsverfahren vorgesehen, das Schritte umfaßt zum (a) Steuern der Drehgeschwindigkeiten von ersten und zweiten Spindeln einer Maschine derart, daß die ersten und zweiten Spindeln mit gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden, (b) Erfassen von Drehpositionen der ersten und zweiten Spindeln, (c) Erzeugen eines Ein-Umdrehungs-Signals, wenn die Drehpositionen, welche in Schritt (b) erfaßt sind, für jede der ersten und zweiten Spindeln eine vorbestimmte Drehposition einnehmen, und (d) Bringen der ersten und zweiten Spindeln in dieselbe Drehphase miteinander, gekennzeichnet durch Schritte zum (e) Erfassen erster und zweiter Drehwinkelbeträge, die von Zeitpunkten aus gemessen werden, zu denen die Ein-Umdrehungs-Signale für die ersten und zweiten Spindeln jeweils in Schritt (c) erzeugt werden, (f) Verringern der Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Spindeln in Übereinstimmung mit den ersten und zweiten Drehwinkelbeträgen, die in Schritt (e) erfaßt sind, in einer Weise, daß die ersten und zweiten Spindeln veranlaßt werden, sich mit derselben Phase miteinander zu drehen, und (g) nach Ausführung von Schritt (f) Durchführen einer Geschwindigkeitsregelung für die ersten und zweiten Spindeln derart, daß die ersten und zweiten Spindeln wiederum mit gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden.
Wie zuvor beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Geschwindigkeitssteuerung für die ersten und zweiten Spindeln derart durchgeführt, daß beide der Spindeln bei gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden, und dann werden die Drehgeschwindigkeiten dieser Spindeln in Übereinstimmung mit den ersten und zweiten Drehungsbeträgen, die von den Zeitpunkten aus gemessen werden, zu denen jeweils die Ein-Umdrehungs-Signale für die Spindeln erzeugt werden, erhöht. Dementsprechend kann eine Abweichung zwischen den Drehphasen der Spindeln beseitigt werden. Nachdem die Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Spindeln derart erniedrigt worden sind, daß die Drehphasenabweichung zwischen den Spindeln beseitigt ist, wird wiederum eine Geschwindigkeitssteuerung derart durchgeführt, daß die Spindeln bei gleicher Geschwindigkeit gedreht werden. Dies ermöglicht es, die Spindeln bei gleicher Drehgeschwindigkeit mit derselben Drehphase zu drehen. Demzufolge kann in einem Fall, in dem beispielsweise eine Verschiebung von einem Zustand, in dem ein Werkstück, das eine anisotrope Formausbildung hat, mittels einer ersten Spannvorrichtung, die mit der ersten Spindel einer Drehbank verbunden ist, eingespannt wird, zu einem Zustand, in dem das Werkstück mittels einer zweiten Spannvorrichtung, die mit der zweiten Spindel verbunden ist, eingespannt wird, durch Anwenden des Spindeldrehungs-Steuerungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kollision des Werkstücks mit der zweiten Spannvorrichtung sicher verhindert werden, wodurch vermieden wird, das das Werkstück beschädigt und verformt wird.
Fig. 1 zeigt ein Funktionsblockschaltbild, das eine Steuerungseinheit zum Durchführen eines Spindeldrehungs- Steuerungsverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zusammen mit umgebenden Elementen desselben darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das Änderungen von ersten und zweiten Spindeldrehgeschwindigkeiten, während eine Spindeldrehungs-Steuerung mittels der in Fig. 1 gezeigten Einheit durchgeführt wird, darstellt.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das einen Teil eines Spindeldrehungs-Steuerungsprozesses darstellt, der mittels erster und zweiter Prozessoren der in Fig. 1 gezeigten Einheit ausgeführt wird.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, das den verbleibenden Teil des Spindeldrehung-Steuerungsprozesses darstellt.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, das einen Phasensynchronisierungsbeendigungs-Erkennungsprozeß darstellt, der sich auf ein Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht und der mittels einer programmierbaren Maschinenensteuerungsvorrichtung ausgeführt wird.
Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt eine Drehbank, die mittels einer Spindeldrehungs-Steuerungseinheit zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, eine erste und eine zweite Spindel 10 u. 20. Ein erster Einspannabschnitt, der eine erste Spannvorrichtung 11 zum Einspannen eines Werkstücks 30 hat, ist mit einem Ende der ersten Spindel 10 zur Drehung in Übereinstimmung mit der Spindel verbunden. Mit dem anderen Ende der ersten Spindel 10 ist ein erster Positionscodierer 12 verbunden, der jedesmal dann, wenn die erste Spindel über einen vorbestimmten Drehwinkel hinweg gedreht wird, einen Impuls erzeugt (z. B. 4096 Impulse je eine Umdrehung der Spindel), und der jedesmal dann ein Eine-Umdrehung-Signal erzeugt, wenn die erste Spindel eine vorbestimmte Drehposition annimmt. Außerdem ist ein erster Spindelmotor 13 wirksam mit der ersten Spindel 10 durch ein erstes Übertragungsmittel 14 verbunden, das z. B. aus einem Paar von Zahnrädern zusammengesetzt ist. Die Anordnung auf der Seite der zweiten Spindel 20 ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige auf der Seite der ersten Spindel 10. Die Bezugszeichen 21 bis 24 bezeichnen Elemente, die jeweils dem Elementen 11 bis 14 entsprechen.
Die Spindeldrehungs-Steuerungseinheit wird unter der Steuerung einer Hilfssteuerungsvorrichtung, z. B. einer numerischen Steuerungsvorrichtung (NC-Vorrichtung) 40 in einer von unabhängigen Drehungsbetriebsarten betrieben, nämlich in einer, bei der die ersten und zweiten Spindelmotoren 13, 23 allgemein bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, und in einer Synchrondrehungsbetriebsart, in der beide der Motoren bei der gleichen Geschwindigkeit drehen. Die Spindeldrehungs-Steuerungseinheit ist mit einer ersten und einer zweiten Spindel-Steuerungsschaltung 100 u. 200 versehen, die im wesentlichen gleiche Schaltungsanordnungen haben und jeweils aus Mikroprozessoren usw. zusammengesetzt sind.
Der Mikroprozessor (im folgenden als erster Prozessor bezeichnet), welcher die erste Steuerungsschaltung 100 bildet, ist funktionsmäßig betrachtet mit einem Positions- Steuerungsabschnitt 110, einem Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitt 120, ersten bis dritten Wandlerabschnitten 130, 140 u. 150 und ersten bis achten Schaltern 161 bis 168 versehen. Der Mikroprozessor (im folgenden als zweiter Prozessor bezeichnet), welcher die zweite Steuerungsschaltung 200 bildet, ist ebenfalls mit ähnlichen Funktionselementen 210, 220, 230, 240, 250 und 261 bis 268 versehen. Ein tatsächlich ausgeführtes Ausführungsbeispiel der ersten und zweiten Prozessoren ist derart eingerichtet, daß es eine Positions- und Geschwindigkeitsregelungsverarbeitung usw. auf einer Software-Basis ausführt, um die Funktionen der zuvor genannten verschiedenen Elemente zu erzielen.
Im einzelnen enthält die erste Steuerungsschaltung 100 den Positions-Steuerungsabschnitt 110, der einen Positionsabweichungszähler 111, einen Positionszähler 112, welcher mit dem ersten Positionscodierer 12 zum Abzählen von Ausgangsimpulsen daraus verbunden ist, eine Halteschaltung 113, die mit dem Positionscodierer 12 zum Speichern eines Zählwerts des Positionszählers 112 in einem Augenblick, in dem ein Eine-Umdrehung-Signal erzeugt ist, verbunden ist, und eine Berechnungsschaltung 114, die mit den Elementen 112, 113 zum Berechnen eines Spindeldrehungswinkels verbunden ist, der von dem Zeitpunkt an gemessen wird, zu dem das Eine- Umdrehung-Signal erzeugt wird. Die ersten und zweiten Wandlerabschnitte 130, 140 sind dafür eingerichtet, in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen (1) u. (2) einen Geschwindigkeitsbefehl, der von der NC-Vorrichtung 40 zugeführt wird, in einen ersten Geschwindigkeitsbefehl und eine erste Positionsabweichungsgröße, die in einer Synchronisierungs-Steuerungsbetriebsart benutzt werden, umzusetzen. Der dritte Wandlerabschnitt 150 ist dafür eingerichtet, den Geschwindigkeitsbefehl aus der NC-Vorrichtung 40 in einen ersten Bewegungsbefehl für die Synchronisierungs-Steuerungsbetriebsart umzusetzen.
Erster Geschwindigkeitbefehl =
Geschwindigkeitsbefehl × 60 × Übersetzungsverhältnis/
Itp-Periode × 4096
... (1)
wobei ein Wert des Geschwindigkeisbefehls die Drehgeschwindigkeit pro Minute und die Itp-Periode eine Geschwindigkeitsbefehls-Zuführungsperiode (Impulsverteilungs-Periode) der NC-Vorrichtung 40 repräsentieren und das Übersetzungsverhältnis ein Übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern eines Paars von Zahnrädern in einem Fall repräsentiert, in dem das erste Übertragungsmittel 14 aus diesen Zahnrädern zusammengesetzt ist. Der numerische Wert "4096" repräsentiert die Gesamtzahl von Impulsen, die von dem ersten Positionscodierer 12 während einer Umdrehung der ersten Spindel 10 gesendet sind, und der numerische Wert "60" repräsentiert eine Konstante zum Umsetzen der Zeiteinheit von Minuten in Sekunden.
Erste Positionsabweichungsgröße =
Geschwindigkeitsbefehl/
Itp-Periode × Positionsübertragungsfaktor
... (2)
wobei die erste Positionsabweichungsgröße durch die Anzahl von Impulsen und der Positionsübertragungsfaktor in dem Positions-Steuerungsabschnitt 110 der ersten Steuerungsschaltung 100 repräsentiert sind.
Ferner sind gemäß Fig. 1 die Eingangsseiten der ersten bis dritten Wandlerabschnitte 130, 140 u. 150 mit der NC-Vorrichtung 40 verbundem. Die Ausgangsseite des ersten Wandlerabschnitts 130 ist durch die zweiten und dritten Schalter 162 u. 163 mit dem Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitt 120 verbunden. Die Ausgangsseite des zweiten Wandlerabschnitts 140 ist durch den siebten Schalter 167 mit dem Positionsabweichungszähler 111 verbunden. Die Ausgangsseite des dritten Wandlerabschnitts 150 ist durch den vierten Schalter 164 mit einem positiven Eingangsanschluß eines Addierers verbunden, wovon ein negativer Eingangsanschluß mit dem Positionszähler 112 und ein Ausgangsanschluß durch den fünften Schalter 165 mit dem Positionsabweichungszähler 111 verbunden ist. Der Positionsabweichungszähler 111 ist durch den sechsten Schalter 166 mit der Spindeldrehungswinkel-Berechnungsschaltung 114 verbunden. Ferner ist die NC-Vorrichtung 40 durch den ersten und den dritten Schalter 161 u. 163 mit dem Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitt 120 verbunden.
Wie zuvor beschrieben ist die zweite Spindel-Steuerungsschaltung 200 in derselben Art und Weise wie die erste Spindel-Steuerungsschaltung 100 aufgebaut, und demzufolge ist eine ins einzelne gehende Beschreibung derselben fortgelassen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Spindeldrehungs- Steuerungseinheit, die in Fig. 1 gezeigt ist, anhand von Fig. 2 bis Fig. 4 beschrieben.
Spindeldrehungs-Steuerungseinheit eine Anfangseinstellung aus. Das bedeutet, daß ein erstes Kennzeichnungsbit F1 auf einen Wert "0" rückgesetzt wird, der angibt, daß die Synchronisierungs-Steuerungsbetriebsart nicht ausgewählt ist, ein zweites Kennzeichnungsbit F2 auf einen Wert "0" rückgesetzt wird, der angibt, daß die Synchrondrehungsgeschwindigkeit nicht erreicht ist, und ein drittes Kennzeichnungsbit F3 auf einen Wert "0" rückgesetzt wird, der angibt, daß kein Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl erteilt ist. Nach Beendigung der Anfangseinstellung führen beide der Prozessoren wiederholt eine Spindel-Steuerungsverarbeitung, die in Fig. 3 u. Fig. 4 gezeigt ist, in Intervallen der Itp-Periode aus.
In jeder Itp-Periode stellt jeder der ersten und zweiten Prozessoren fest, ob das zweite Kennzeichnungsbit F2 einen Wert "1" hat, der angibt, daß die Synchrondrehungsgeschwindigkeit erreicht ist, oder diesen Wert nicht hat (Schritt S1). Wenn entschieden ist, daß der Wert des zweiten Kennzeichnungsbits F2 nicht "1" ist, wird eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob das erste Kennzeichnungsbit F1 einen Wert "1" hat, der die Synchronisierungs-Steuerungsbetriebsart repräsentiert, oder diesen Wert nicht hat (Schritt S2). Falls entschieden ist, daß das erste Kennzeichnungsbit F1 nicht den Wert "1" hat, der die Synchronisierungs-Steuerungsbetriebsart repräsentiert, wird eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob ein Synchronisierungs-Steuerungsbefehl von der NC-Vorrichtung 40 erteilt ist (Schritt S3). Falls ein solcher Befehl nicht erteilt ist, arbeiten der erste und der zweite Prozessor in der unabhängigen Steuerungsbetriebsart, um auf diese Weise den Trieb des ersten und des zweiten Spindelmotors 13, 23 zu steuern (Schritt S4).
Das bedeutet, daß der erste Prozessor den ersten und den dritten Schalter 161 u. 163 schließt, die anderen Schalter 162 und 164 bis 168 öffnet und den Positionsabweichungszähler 111 auf einen Wert "0" zurücksetzt. Als Ergebnis wird der Geschwindigkeitsbefehl für die laufende Itp-Periode von der NC-Vorrichtung 40 dem ersten Prozessor zugeführt, der als der Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitt 120 dient. In Übereinstimmung mit dem Geschwindigkeitsbefehl führt der erste Prozessor die aus dem Stand der Technik bekannte Geschwindigkeits-Regelungsverarbeitung für den ersten Spindelmotor 13 aus. Eine Drehkraft des ersten Spindelmotors 13 wird durch das erste Übertragungsmittel 14 auf die erste Spindel 10 übertragen, so daß die erste Spindel gedreht wird. Der zweite Prozessor in einer ähnlichen Weise, um dadurch die zweite Spindel 20 zu drehen.
Bei der unabhängigen Steuerungsbetriebsart (bis zu dem Zeitpunkt t1 in Fig. 2), werden der erste und der zweite Prozessor, die jeweils als die Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitte 120, 220 dienen, im allgemeinen periodisch mit unterschiedlichen Geschwindigkeitsbefehlen aus der NC- Vorrichtung 40 versorgt. Demzufolge führen beide der Prozessoren periodisch und unabhängig die Schritte S1 bis S4 gemäß Fig. 3 aus, um den Trieb des ersten und des zweiten Spindelmotors 13, 23 zu steuern, so daß die erste und die zweite Spindel 10, 20 bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten gedreht werden.
Wenn der Synchronisierungs-Steuerungsbefehl von der NC-Vorrichtung 40 zugeführt ist, z. B. zu dem Zeitpunkt t1 gemäß Fig. 2, erkennt dies der erste Prozessor in Schritt S3 in der Itp-Periode unmittelbar nach Zuführung dieses Befehls. Dann setzt der Prozessor das erste Kennzeichnungsbit F1 auf den Wert "1" (Schritt S5), öffnet die ersten Schalter 161, 261 und schließt die zweiten Schalter 162, 262. Als Ergebnis wird die Betriebsart der Spindel-Steuerungseinheit unabhängigen Steuerungsbetriebsart zu der Synchronisierungs-Steuerungsbetriebsart umgeschaltet.
In der Synchronisierungs-Steuerungsbetriebsart berechnet der erste Prozessor, welcher als der erste Wandlerabschnitt 130 dient, wenn diesem der Geschwindigkeitsbefehl (Synchrondrehgeschwindigkeitsbefehl) für die laufende Itp-Periode von der NC-Vorrichtung 40 zugeführt ist, den ersten Geschwindigkeitsbefehl in Übereinstimmung mit Gl. (1), die zuvor angegeben ist, und lädt den auf diese Weise berechneten Geschwindigkeitsbefehl in ein erstes Register (nicht gezeigt), das in diesen Prozessor eingebaut ist (Schritt S6). Dann führt der erste Prozessor, welcher als der Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitt 120 dient, die Geschwindigkeits-Regelungsverarbeitung auf der Grundlage des ersten Geschwindigkeitsbefehls aus, der über die Schalter 162, 163 zugeführt ist (Schritt S7). Ferner stellt der Prozessor fest, ob die Drehgeschwindigkeit der ersten Spindel 10 die Synchrondrehgeschwindigkeit erreicht oder nicht erreicht hat (Schritt S8). Falls die Synchrondrehgeschwindigkeit nicht erreicht ist, wird die Verarbeitung für die laufende Itp-Periode beendet. In den nachfolgenden Itp-Perioden wird das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S2, der auf den Schritt S1 folgt, zu JA, so daß die Geschwindigkeits-Regelungsverarbeitung in Schritt S7 ausgeführt wird. In der Synchronisierungs-Steuerungsbetriebsart arbeitet der zweite Prozessor, welcher als der Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitt 220 dient, in der gleichen Art und Weise wie im Falle des ersten Prozessors. Als Ergebnis ändern sich die Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Spindeln 10, 20 graduell in Richtung auf die Synchrondrehgeschwindigkeit. Danach, z. B. zu dem Zeitpunkt t2 gemäß Fig. 2, erreichen beide der Spindeln die Synchrondrehgeschwindigkeit (genauer gesagt die Drehgeschwindigkeiten, welche in einen vorbestimmten Drehgeschwindigkeitsbereich fallen, der die Synchrondrehgeschwindigkeit enthält und vorab unter Benutzung einer zulässigen Abweichung eingestellt wurde).
Falls in Schritt S8 entschieden wird, daß die Synchrondrehgeschwindigkeit erreicht ist, setzt jeder der ersten und zweiten Prozessoren das zweite Kennzeichnungsbit F2 auf den Wert "1" (Schritt S10). Als nächstes berechnen die Prozessoren, welche als die zweiten Wandlerabschnitte 140 u. 240 dienen, in Übereinstimmung mit Gl. (2), die zuvor angegeben ist, und einer ähnlichen Gleichung die ersten und zweiten Positionsabweichungsgrößen, welche der Synchrondrehgeschwindigkeit entsprechen. Die siebten Schalter 167, 267 werden für eine kurze Zeitperiode geschlossen, um die berechneten Größen in die Positionsabweichungszähler 111, 211 zu laden (Schritt S11). Dann werden die zweiten und dritten Schalter 162, 163 (262, 263) geöffnet, und die vierten, fünften und achten Schalter 164, 165 u. 168 (264, 265 u. 268) werden gerschlossen.
Als nächstes setzen die ersten und zweiten Prozessoren, welche als die dritten Wandlerabschnitte 150, 250 dienen, den Geschwindigkeitsbefehl für die laufende Itp-Periode, der von der the NC-Vorrichtung 40 erteilt ist, in erste und zweite Bewegungsbefehl um und laden diese Bewegungsbefehle jeweils in ihre eingebauten zweiten Register (nicht gezeigt) (Schritt S12), woraufhin die ersten und zweiten Bewegungsbefehle für die laufende Itp-Periode von den zweiten Registern durch die vierten Schalter 164, 264 an die positiven Eingangsanschlüsse der Positionsabweichungszähler 111, 211 gelegt werden. Andererseits werden diese Zähler an deren negativen Eingangsanschlüssen von den Positionszählern 112, 212 mit den Drehungsbeträgen der ersten und zweiten Spindelsn 10, 20 für die laufende Itp-Periode versorgt. Die ersten und zweiten Prozessoren, welche als die Positions-Steuerungsabschnitte 110, 210 dienen, führen jeweils eine Positions-Regeglungsverarbeitung auf der Grundlage der ersten und zweiten Bewegungsbefehle und der ersten und zweiten Spindel-Drehungsbeträge aus (Schritt S13). Die Position-Regelungsausgangssignale werden den Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitten 120, 220 durch die achten Schalter 168, 268 zugeführt. Die ersten und zweiten Prozessoren, welche als diese Geschwindigkeits-Steuerungsabschnitte dienen, führen die Geschwindigkeits-Regelungsverarbeitung auf der Grundlage der Positions-Regelungsverarbeitungsausgangssignale (der Geschwindigkeitsbefehle) aus (Schritt S13). Als Ergebnis werden die Spindeln 10 u. 20 mit gleicher Synchrondrehgeschwindigkeit gedreht, wobei diese Spindeln der Positions-Steuerung unterworfen sind.
Als nächstes stellt jeder der ersten und zweiten Prozessoren fest, ob das dritte Kennzeichnungsbit F3 den Wert "1", der angibt, daß der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl gesendet worden ist, hat oder nicht hat (Schritt S14). Falls der Wert des dritten Kennzeichnungsbits F3 nicht "1" ist, wird eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl von der NC-Vorrichtung 40 zugeführt oder nicht zugeführt ist (Schritt S15). Falls ein solcher Befehl nicht zugeführt ist, wird die Verarbeitung der laufenden Itp-Periode beendet.
Wenn in Schritt S1 in der nächsten Itp-Periode festgestellt ist, daß der Wert des zweiten Kennzeichnungsbits F2 "1" ist, setzt der Prozessor die Verarbeitung mit Schritt S9 fort, um die eingebauten dritten und vierten Register (nicht gezeigt) zu veranlassen, jeweils den augenblicklichen Wert des Positionszählers 112, welcher Wert die Drehposition der ersten Spindel 10 repräsentiert, und den Wert der Halteschaltung 113, welcher Wert die Drehposition der ersten Spindel in einem Augenblick, in dem das Eine-Umdrehung-Signal erzeugt wird, repräsentiert, zu speichern. Dann führt der erste Prozessor die Schritte S12 bis S15 aus. Der zweite Prozessor arbeitet in der gleichen Art und Weise.
Danach stellt der erste Prozessor, wenn der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl von der NC-Vorrichtung 40, z. B. zu dem Zeitpunkt t3 gemäß Fig. 2, gesendet ist, diese Tatsache in Schritt S15 in der Itp-Periode unmittelbar nach der Zuführung dieses Befehls fest. Der erste Prozessor, welcher als die Berechnungsschaltung 114 dient, subtrahiert den Wert der Halteschaltung 113 von dem augenblicklichen Wert des Positionszählers 112, um auf diese Weise eine augenblickliche Drehungsphase (erster Spindel-Drehungswinkelbetrag, gemessen von einem Augenblick, in dem das Eine-Umdrehung-Signal erzeugt wird) der ersten Spindel 10 zu berechnen. In gleicher Weise berechnet der zweite Prozessor ebenfalls eine augenblickliche Drehungsphase der zweiten Spindel 20. Dann schließen beide der Prozessoren die sechsten Schalter 166 u. 266 und subtrahieren jeweils die berechneten Werte der ersten und zweiten Spindeldrehungsphasen von den Zählständen der Positionsabweichungszähler 111 u. 211 (Schritt S16). Mit einer Abnahme der Positionsabweichungszählerwerte nehmen die Drehgeschwindigkeiten beider der Spindeln derart ab, daß die Eine-Umdrehung-Signale für die erste und die zweite Spindel 10 u. 20 zu demselben Zeitpunkt auftreten, oder in anderen Worten ausgedrückt, derart, das die Drehungsphasen beider der Spindeln miteinander übereinstimmen (vergl. Fig. 2). Als nächstes setzen die Prozessoren das dritte Kennzeichnungsbit F3 auf den Wert "1", der angibt, daß der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl ausgesendet worden ist (Schritt S17), und stellen fest, ob ein Phasensynchronisierungs-Steuerungsaufhebungsbefehl von der NC-Vorrichtung 40 zugeführt oder nicht zugeführt ist (Schritt S18). Falls der Aufhebungsbefehl nicht zugeführt ist, wird die Verarbeitung für die laufende Itp-Periode beendet.
In der nächsten und den späteren Itp-Perioden werden die Schritte S1, S9 und S12 bis S14 wiederholt ausgeführt. Als Ergebnis werden die ersten und zweiten Bewegungsbefehle, welche dem Synchrondrehungs-Geschwindigkeitsbefehl entsprechen, der von der NC-Vorrichtung 40 zugeführt wird, jeweils den Positionsabweichungszählern 111 u. 112 zugeführt. Die Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Spindeln 10 u. 20 werden auf die Synchrondrehgeschwindigkeit, z. B. zu dem Zeitpunkt t4 gemäß Fig. 2, zurückgeführt. Zu diesem Zeitpunkt werden beide der Spindeln mit derselben Phase gedreht. Nachfolgend stellen, wenn der Phasensynchronisierungs-Steuerungsaufhebungsbefehl von der NC-Vorrichtung 40 ausgesendet ist, beide der Prozessoren diese Tatsache in Schritt S18 in der Itp-Periode unmittelbar nach der Zuführung dieses Befehls fest und setzen die ersten bis dritten Kennzeichnungsbits F1 bis F3 auf den Wert "0" (Schritt S19). Als Ergebnis wird in der nächsten und den späteren Itp-Perioden die Geschwindigkeitssteuerung in der unabhängigen Steuerungsbetriebsart in Übereinstimmung mit dem Geschwindigkeitsbefehl, der von der NC-Vorrichtung 40 zugeführt ist, ausgeführt (Schritte S1 bis S4).
Im folgenden wird ein Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich dasselbe wie dasjenige des ersten Ausführungsbeispiels. Ein Spindeldrehungs-Steuerungseinheit (nicht gezeigt) zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen von gleichem Aufbau wie die in Fig. 1 gezeigte Einheit und ist dafür eingerichtet, im wesentlichen die gleiche Steuerungsverarbeitung wie die Spindeldrehungs-Steuerungsverarbeitung auszuführen, welche in Fig. 3 u. Fig. 4 gezeigt ist. In der im folgenden gegebenen Beschreibung der Spindeldrehungs- Steuerungseinheit usw. wird aus Gründen der Einfachheit auf Fig. 1 Bezug genommen.
Ein Hauptmerkmal des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht in dem Vorsehen eines Schritts zum Feststellen der Beendigung der Steuerung zum Synchronisieren der Drehungsphasen der ersten und zweiten Spindeln miteinander. Zu diesem Zweck ist ein nicht gezeigter Prozessor (im folgenden als PMC-Prozessor bezeichnet), der in die programmierbare Maschinensteuerung eingebaut ist, die auf der der Seite der NC-Vorrichtung 40 vorgesehen ist, dafür eingerichtet, eine Phasensynchronisierungs-Steuerungsbeendigungs-Feststellungsverarbeitung, die in Fig. 5 gezeigt ist, auszuführen. Ferner sind die ersten und zweiten Prozessoren der Spindeldrehungs-Steuerungseinheit dafür eingerichtet, vor der Ausführung des Schrltts S1 gemäß Fig. 3 einen Schritt (nicht gezeigt) zum Versorgen der NC-Vorrichtung 40 mit Signalen auszuführen, die repräsentativ für Drehungsbeträge (im folgenden als Drehungsbeträge &epsi;1, &epsi;2 bezeichnet) sind, welche jeweils von Zeitpunkten an, zu denen die Eine-Umdrehung-Signale für die ersten und zweiten Spindeln 10 u. 20 erzeugt werden, gemessen sind, um so diese Beträge für die Feststellungsverarbeitung gemäß Fig. 5 bereitzustellen, welche mittels des PMC-Prozessors durchgeführt wird. Zu diesem Zweck sind die Berechnungsschaltungen 113, 213 der Spindeldrehungs-Steuerungseinheit über Drähte, die in Fig. 1 nicht gezeigt sind, mit der NC-Vorrichtung 40 verbunden.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des PMC-Prozessors anhand von Fig. 5 beschrieben.
Zuerst führt der PMC-Prozessor eine Anfangseinstellung durch. Das bedeutet, daß der PMC-Prozessor ein viertes Kennzeichnungsbit Ff auf einen Wert "0" zurücksetzt, der angibt, daß der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl nicht zugeführt ist, und ein fünftes Kennzeichnungsbit Fs auf einen Wert "0" zurücksetzt, welcher angibt, daß der Synchronisierungs-Steuerungsbefehl nicht zugeführt ist. Dann führt der PMC-Prozessor wiederholt die in Fig. 5 gezeigte Feststellungsverarbeitung in Intervallen der Itp- Periode aus.
In jeder Itp-Periode stellt der PMC-Prozessor fest, ob das vierte Kennzeichnungsbit Ff den Wert "1", welcher angibt, das der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl zugeführt worden ist, hat oder nicht hat (Schritt S100). Falls der Wert des vierten Kennzeichnungsbits Ff nicht "1" ist, wird eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob das fünfte Kennzeichnungsbit Fs einen Wert "1", welcher angibt, daß der Synchronisierungs-Steuerungsbefehl zugeführt worden ist, hat oder nicht hat (Schritt S101). Falls der Wert des fünften Kennzeichnungsbits Fs nicht "1" ist, stellt der PMC-Prozessor ferner fest, ob the Synchronisierungs-Steuerungsbefehl zugeführt worden ist (Schritt S102). Falls dieser Befehl noch nicht erteilt worden ist, wird die Verarbeitung für die laufende Itp-Periode beendet. In diesem Fall führen die ersten und zweiten Prozessoren der Spindeldrehungs-Steuerungseinheit die Geschwindigkeits-Regelungsverarbeitung (entsprechend dem Schritt S4 in Fig. 3) in Übereinstimmung mit dem Geschwindigkeitsbefehl aus der NC- Vorrichtung 40 aus.
Wenn eine Bedienungsperson über eine Tastatur einer Hand- Dateneingabeeinrichtung (nicht gezeigt), die in der NC- Vorrichtung 40 vorgesehen ist, den Syxnchronisierungs- Steuerungsbefehl eingibt, stellt der PMC-Prozessor diese Tatsache in Schritt S102 in der Itp-Periode unmittelbar nach der Eingabe dieses Befehls fest und setzt den Wert des fünften Kennzeichnungsbits Fs auf "1" (Schritt S103). Ferner gibt der PMC-Prozessor den Synchronisierungs-Steuerungsbefehl und den Synchrondrehungs-Geschwindigkeitsbefehl an die Spindeldrehungs-Steuerungseinheit aus (Schritt S104). In Reaktion auf diesen Vorgang führen die ersten und zweiten Prozessoren der Spindeldrehungs-Steuerungseinheit die Geschwindigkeits-Regelungsverarbeitung (entsprechend Schritt S7 in Fig. 3) in Übereinstimmung mit den ersten und zweiten Geschwindigkeitbefehlen, welche auf der Grundlage des Synchrondrehungs-Geschwindigkeitsbefehls aus dem PMC- Prozessor berechnet sind, aus. Auf Schritt S104 folgend stellt der PMC-Prozessor fest, ob der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl zugeführt oder nicht zugeführt ist (Schritt S105). Falls der Befehl nicht zugeführt ist, wird die Verarbeitung für die laufende Itp-Periode beendet. In der nächsten und den späteren Itp-Perioden führt der PMC- Prozessor die Schritte S100, S101 und S105 aus erwartet dann die Eingabe des Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehls.
Wenn der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl mittels der Tastaturbetätigung durch die Bedienungsperson eingegeben ist, stellt der PMC-Prozessor diese Tatsache in dem Schritt S105 in der Itp-Periode unmmitelbar nach der Eingabe dieses Befehls fest, setzt das vierte Kennzeichnungsbit Ff auf den Wert "1" (Schritt S106), welcher Wert die Eingabe des Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehls angibt, und gibt diesen Befehl an die Spindeldrehungs-Steuerungseinheit aus (Schritt S107). In Reaktion auf diesen Vorgang führen die ersten und zweiten Prozessoren der Spindeldrehungs-Steuerungseinheit eine Verarbeitung (entsprechend dem Schritt S16 in Fig. 4) aus, durch welche die Drehungsbeträge &epsi;1 u. &epsi;2, die von Zeitpunkten an gemessen sind, zu denen die Eine-Umdrehung-Signale für die ersten und zweiten Spindeln 10 u. 20 erzeugt werden, jeweils von den Werten der Positionsabweichungszähler 111 u. 211 subtrahiert werden.
Auf den Schritt S107 folgend empfängt der PMC-Prozessor die Drehungsbeträge &epsi;1, &epsi;2 der ersten und zweiten Spindeln 10 u. 20, welche von den ersten und zweiten Prozessoren zugeführt sind (Schritt S108), und stellt fest, ob der Absolutwert &epsi;1 - &epsi;2 der Differenz zwischen den Drehungsbeträgen der Spindeln 10 u. 20 gleich oder kleiner als ein zulässiger Wert &epsi;s ist, der vorab eingestellt wurde (Schritt S109). Falls der Absolutwert &epsi;1 - &epsi;2 den zulässigen Wert &epsi;s übersteigt, wird die Verarbeitung für die laufende Itp- Periode beendet. In der nächsten und den späteren Itp-Perioden erwartet der PMC-Prozessor eine Abnahme von &epsi;1 - &epsi;2 .
Wenn in Schritt S109 in einer bestimmten Itp-Periode festgestellt wird, das der Absolutwert &epsi;1 - &epsi;2 gleich oder kleiner als der zulässige Wert &epsi;s ist, versorgt der PMC- Prozessor die Spindeldrehungs-Steuerungseinheit mit einem Signal, das die Beendigung der Phasensynchronisierungs- Steuerung kennzeichnet, wodurch die Feststellungsverarbeitung gemäß Fig. 5 beendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das erste und das zweite Ausführungsbeispiel, wie sie zuvor angegeben wurden, beschränkt, und es können verschiedene Modifizierungen derselben vorgenommen werden.
Beispielsweise wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Beendigung der Drehungsphasensynchronisierungs-Steuerung festgestellt, wenn der Absolutwert &epsi;1 - &epsi;2 der Differenz zwischen den ersten und zweiten Spindeldrehungsbeträgen gleich oder kleiner als der zulässige Wert &epsi;s ist. Indessen kann abhängig von der Anordnung der Maschine, auf die das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, die Beendigung der Drehungsphasensynchronisierungs-Steuerung festgestellt werden, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen gespeicherten Werten der Positionsabweichungszähler 111, 211 gleich oder kleiner als ein zulässiger Wert wird. Das bedeutet, das in einer Maschine der Art, bei der das Übersetzungsverhältnis des ersten Übertragungsmittels 14 (im allgemeinen das Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit des ersten Spindelmotors 13 und derjenigen der ersten Spindel 10) gleich dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Übertragungsmittels 24 (dem Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit des zweiten Spindelmotors 23 und derjenigen der zweiten Spindel 20) ist und die Positionsübertragungsfaktoren für die Positions-Regelungsverarbeitung, welche mittels der ersten und zweiten Steuerungsschaltungen 100, 200 ausgeführt wird, einander gleich sind, beide der Positionsabweichungszählerwerte identisch werden, wenn die Drehungsphasen der Spindeln in dem Augenblick einander gleich sind, in dem die Drehgeschwindigkeiten der Spindeln auf die Synchronisierungs-Drehgeschwindigkeit nach der Verzögerungsoperation für die erste und die zweite Spindel zurückgeführt sind. Demzufolge ist es bei einer Maschine dieser Art möglich, die Beendigung der Phasensynchronisierungs-Steuerung auf der Grundlage der Positionsabweichungszählerwerte festzustellen.
In den Ausführungsbeispielen werden der Synchronisierungs- Steuerungsbefehl und der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl von Hand eingegeben. Indessen kann nur der Synchronisierungs-Steuerungsbefehl von Hand eingegeben werden. In diesem Fall wird das Synchronisierungsdrehungs-Beendigungssignal von jedem der ersten und zweiten Prozessoren ausgegeben, wenn in Schritt S8 gemäß Fig. 3 festgestellt ist, daß die Synchrondrehgeschwindigkeit erreicht ist, und der Phasensynchronisierungs-Steuerungsbefehl wird an die Spindeldrehungs-Steuerungseinheit von dem PMC-Prozessor ausgegeben, wenn die Zuführung dieser Signale aus beiden beendet ist.
Außerdem kann die zuvor genannte Verschiebung zwischen den Werkstück-Einspannzuständen (Vorgang zu Veränderung der Einspannungsseite) in der Drehbank usw., auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird, in Reaktion auf das Phasensynchronisierungs-Steuerungsbeendigungssignal, das von dem PMC-Prozessor zugeführt wird, vorgenommen werden. Ferner kann eine Meldung, welche die Erlaubnis für die Werkstück-Einspannzustandsverschiebung kennzeichnet, angezeigt werden, wenn das Phasensynchronisierungs-Steuerungsbeendigungssignal erzeugt wird.

Claims

1. Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren, das Schritte umfaßt zum

(a) Steuern der Drehgeschwindigkeiten von ersten und zweiten Spindeln (10, 20) einer Maschine derart, daß die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) mit gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden,

(b) Erfassen von Drehpositionen der ersten und zweiten Spindeln (10, 20),

(c) Erzeugen eines Ein-Umdrehungs-Signals, wenn die Drehpositionen, welche in Schritt (b) erfaßt sind, für jede der ersten und zweiten Spindeln (10, 20) eine vorbestimmte Drehposition einnehmen, und

(d) Bringen der ersten und zweiten Spindeln (10, 20) in dieselbe Drehphase miteinander,

gekennzeichnet durch Schritte zum

(e) Erfassen erster und zweiter Drehwinkelbeträge, die von Zeitpunkten aus gemessen werden, zu denen die Ein-Umdrehungs-Signale für die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) jeweils in Schritt (c) erzeugt werden,

(f) Verringern der Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Spindeln (10, 20) in Übereinstimmung mit den ersten und zweiten Drehwinkelbeträgen, die in Schritt (e) erfaßt sind, in einer Weise, daß die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) veranlaßt werden, sich mit derselben Phase miteinander zu drehen, und

(g) nach Ausführung von Schritt (f) Durchführen einer Geschwindigkeitsregelung für die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) derart, daß die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) wiederum mit gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden.

2. Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner Schritte enthält zum

(h) nachdem die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) in Schritt (a) dazu gebracht wurden, bei gleicher Drehgeschwindigkeit zu drehen, Berechnen von ersten und zweiten Bewegungsbefehlen für die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) entsprechend der Drehgeschwindigkeit,

(i) Durchführen einer Positionssteuerung für die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) auf der Grundlage der ersten und zweiten Bewegungsbefehle und der Drehpositionen der ersten und zweiten Spindeln (10, 20), die durch Schritt (b) erfaßt wurden, und

(j) Durchführen einer Geschwindigkeitsgelung für die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) in Übereinstimmung mit Geschwindigkeitsbefehlen, die durch die Positionssteuerung in Schritt (i) gewonnen sind.

3. Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner Schritte enthält zum

(k) periodischen Erfassen der ersten und zweiten Drehwinkelbeträge bei Ausführung von Schritt (f),

(l) periodischen Beurteilen, ob eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Drehwinkelbeträgen in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht, und

(m) Erzeugen eines Phasensynchronisierungs-Beendigungssignals, wenn die Differenz zwischen den ersten und zweiten Drehwinkelbeträgen zu einem Wert wird, der in den vorbestimmten Bereich fällt.

4. Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren nach Anspruch 2, das ferner Schritte enthält zum

(n) Einstellen eines Verhältnisses zwischen einer Drehgeschwindigkeit der ersten Spindel (10) und einer Drehgeschwindigkeit eines ersten Motors (13), der wirksam mit der ersten Spindel (10) verbunden ist, und eines Verhältnisses zwischen einer Drehgeschwindigkeit der zweiten Spindel (20) und einer Drehgeschwindigkeit eines zweiten Motors (23), der wirksam mit der zweiten Spindel (20) verbunden ist, in einer Weise, daß diese Verhältnisse identisch sind,

(o) Pinstellen eines Positionierungs-Verstärkungsfaktors in der Positionssteuerung für die erste Spindel (10) und eines Positionierungs-Verstärkungssfaktors für die zweite Spindel (20) in einer Weise, daß diese Positionierungs-Verstärkungsfaktoren identisch sind,

(p) periodischen Erfassen von ersten und zweiten Positionsabweichungsgrößen für die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) bei Ausführung von Schritt (f),

(q) periodischen Beurteilen, ob eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Positionsabweichungsgrößen in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht, und

(r) Erzeugen eines Phasensynchronisierungssteuerungs- Beendigungssignals, wenn die Differenz zwischen den ersten und zweiten Positionsabweichungsgrößen zu einem Wert wird, der in den vorbestimmten Bereich fällt.

5. Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn es auf eine Maschine angewendet ist, die eine Werkzeugmaschine ist.

6. Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die Werkzeugmaschine eine Drehbank ist.