DE69027912T2

DE69027912T2 - Kontrollvorrichtung für gewindeschneiden

Info

Publication number: DE69027912T2
Application number: DE69027912T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Fanuc Dai- Vi Fufukura; Masahiro Room - Fanuc Man Kaku; Shinichi Room - Fanuc Man Kono
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2010-05-12
Also published as: EP0429655B1; JP2700819B2; US5093972A; EP0429655A1; DE69027912D1; EP0429655A4; JPH02311218A; WO1990014192A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit, die auf einer Maschine montiert ist, welche eine Werkstückdrehspindel und eine Gewindeschneidwerkzeugdrehspindel hat, insbesondere auf eine Gewindeschneid-Steuereinheit zum Steuern des Antriebs beider dieser Spindeln derart, daß auf einem Ende eines sich drehenden Werkstücks ein Gewinde geschnitten werden kann.
Im allgemeinen wird beim Gewindeschneiden auf einem Ende eines Werkstücks die Drehung des Werkstücks gestoppt. Daher kann der Gewindeschneidvorgang nicht gleichzeitig mit der Bearbeitung durchgeführt werden, für die auf die Drehung des Werkstücks, z. B. bei einer Abtragungsbearbeitung der Umfangsoberfläche des Werkstücks, nicht verzichtet werden kann. Als Ergebnis wird die insgesamt erforderliche Bearbeitungszeit verlängert, so daß die Bearbeitungsleistungsfähigkeit herabgesetzt wird.
Bisher ist angenommen worden, daß ein Werkstück während des Gewindeschneidens auf einem Ende des Werkstücks stationär gehalten werden muß.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift EP-A-0 267 964 ein System zum Steuern eines Gewindeschneidvorgangs, wobei keine Offenbarung betreffend eine Werkstückbewegung irgendeiner Art erfolgt. Indessen bestehen einige Ähnlichkeiten zwischen dem Gewindeschneidvorgangs-Steuersystem nach der Druckschrift EP-A-0267 964 und demjenigen gemäß der vorliegenden Erfindung dahingehend, daß in beiden Systemen eine Spindel, die mit einem Gewindeschneidwerkzeug versehen ist, mittels eines Motors gedreht und axial mittels eines weiteren Motors angetrieben wird, um dadurch einen Gewindeschneidvorgang zu bewirken. Jedes System umfaßt ferner Regelungsschaltungen zum Regeln der Drehung betreffender dieser zwei Motoren. Außerdem führt in jedem System die Regelungsschaltung für die Drehbewegung des Gewindeschneidwerkzeugs eine Positions-Regelkreissteuerung in Übereinstimmung mit Positions-Rückkopplungssignalen, die von einem Positionssensor für den einen Motor zugeführt werden, und einem Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl, der von einer Hilfs-Steuereinheit zugeführt wird, aus, während die Regelungsschaltung für die Axialbewegung des Gewindeschneidwerkzeugs die Drehung des anderen Motors derart regelt, daß sich die Gewindeschneidwerkzeug-Spindel axial bei einer Geschwindigkeit bewegt, die einer Soll-Gewindeschneid-Geschwindigkeit entspricht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gewindeschneid-Steuereinheit zu schaffen, die in der Lage ist, den Antrieb einer Maschine, welche eine Werkstück- Drehspindel und eine Gewindeschneidwerkzeug-Drehspindel hat, derart zu steuern, daß auf einem Ende eines sich drehenden Werkstück ein Gewinde geschnitten werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Gewindeschneid- Steuereinheit zur Benutzung in einer Maschine vorgesehen, in der eine erste Spindel, die mit einem Werkstück versehen ist, mittels eines ersten Motors gedreht wird und eine zweite Spindel, die mit einem Gewindeschneidwerkzeug versehen ist, mittels eines zweiten Motors gedreht und mittels eines dritten Motors in axialer Richtung angetrieben wird, welche Gewindeschneid-Steuereinheit umfaßt: eine erste Regelungsschaltung zum Regeln der Drehung des ersten Motors, eine zweite Regelungsschaltung zum Regeln der Drehung des zweiten Motors, eine dritte Regelungsschaltung zum Regeln der Drehung des dritten Motors, einen ersten Positionssensor, der mit der ersten Spindelverbunden ist, und einen zweiten Positionssensor, der mit der zweiten Spindel verbunden ist, wobei die zweite Regelungsschaltung dazu bestimmt ist, eine Positions-Regelkreissteuerung für die zweite Spindel in Übereinstimmung mit Positions-Rückkopplungssignalen, die jeweils von den ersten und zweiten Positionssensoren zugeführt werden, und einen Gewindeschneid- Geschwindigkeitsbefehl, der von einer Hilfs-Steuereinheit zugeführt wird, auszuführen, um dadurch die ersten und zweiten Spindeln mit einer Geschwindigkeitsdifferenz, die dem Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl entspricht, zu drehen, und die dritte Regelungsschaltung dazu bestimmt ist, die Drehung des dritten Motors derart zu regeln, daß sich die zweite Spindel axial bei einer Geschwindigkeit bewegt, die der Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den ersten und zweiten Spindeln entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben ist, werden das Werkstück und das Gewindeschneidwerkzeug mit der Geschwindigkeitsdifferenz, die dem Gewindeschneid- Geschwindigkeitsbefehl entspricht, durch Ausführen der Positions-Regelkreissteuerung auf der Grundlage der Positions-Rückkopplungssignale aus den ersten und zweiten Positionssensoren und des Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehls aus der Hilfs-Steuereinheit gedreht, während sich die erste Spindel, welche mit dem Werkstück versehen ist, dreht und die zweite Spindel axial bei der Geschwindigkeit bewegt wird, die der Drehgeschwindigkeitsdifferenz entspricht. Auf diese Weise kann auf das Ende des Werkstücks ein Gewinde geschnitten werden, während das Werkstück bei einer beliebigen Drehgeschwindigkeit gedreht wird. Als Ergebnis kann beispielsweise der Gewindeschneidvorgang gleichzeitig mit der Schneidbearbeitung auf der Umfangsoberfläche des Werkstücks durchgeführt werden, so daß die gesamte erforderliche Bearbeitungszeit beträchtlich verkürzt werden kann.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Mehrstufen-Drehbank darstellt, welche mit einer Gewindeschneid Steuereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, das einen Gewindeschneid- Steuerungsprozeß darstellt, der mittels eines Prozessors einer in Fig. 1 gezeigten numerischen Hilfs- Steuereinheit ausgeführt wird.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das eine Positions-Regelungsverarbeitung und eine Geschwindigkeits-Regelungsverarbeitung für eine zweite Spindel darstellt, die mittels eines Prozessors einer in Fig. 1 gezeigten zweiten Regelungsschaltung ausgeführt werden.
Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Mehrstufen-Drehbank, die als eine Gewindeschneidvorrichtung dient, eine erste Spindel (Haupt- Spindel) 10, die derart angeordnet ist, daß sie drehbar ist, eine zweite Spindel (Hilfs-Spindel) 20, die in Ausrichtung mit der ersten Spindel und derart angeordnet ist, daß sie drehbar und in axialer Richtung bewegbar ist, und einen Werkzeugsupport 50, der für eine Hin- und Herbewegung in der axialen Richtung beider dieser Spindeln und in einer Richtung senkrecht dazu angeordnet ist.
Die erste Spindel 10 ist wirksam mit einem ersten Spindel- Motor 11 mittels eines ersten Getriebemechanismus 12 verbunden, der z. B. aus einem Paar von Zahnrädem gebildet ist. An einen Ende der ersten Spindel 10 ist ein Spannfutter 13 zur lösbaren Einspannung eines Werkstücks 60 zur Drehung mit der ersten Spindel im Gleichlauf angebracht. Mit den anderen Ende der ersten Spindel ist ein erster Positionscodierer oder Positionssensor 14 zur Erfassung der Drehposition der ersten Spindel 10 zur Drehung im Gleichlauf mit der ersten Spindel verbunden. Der erste Positionscodierer oder Positionssensor 14 ist dafür eingerichtet, jedesmal dann einen Rückkopplungsinpuls zu erzeugen, wenn sich die erste Spindel um einen vorbestimmten Winkel dreht, und jedesmal dann ein Ein-Umdrehungs-Signal zu erzeugen, wenn die erste Spindel eine vorbestimmte Drehposition einnimmt. Der erste Spindel-Motor 11 ist mit einen ersten Geschwindigkeitssensor 15 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Motors versehen.
Die zweite Spindel 20 ist wirksam mit einen zweiten Spindel-Motor 21, der mit einem zweiten Geschwindigkeitssensor 25 versehen ist, welcher ähnlich dem ersten Geschwindigkeitssensor 15 ist, mittels eines zweiten Getriebemechanismus 22, der ähnlich dem ersten Getriebemechanismus 12 ist, verbunden. Mit den entgegengesetzten Enden der zweiten Spindel 20 sind einzeln ein Spannfutter 23 zum lösbaren Einspannen eines Gewindeschneiders (Gewindeschneidwerkzeugs) 70 und ein zweiter Positionscodierer oder Positionssensor 24, der ähnlich dem ersten Positionscodierer oder Positionssensor 14 ist, zur Drehung im Gleichlauf mit der zweiten Spindel verbunden. Ferner ist die zweite Spindel wirksam mit einem dritten Motor (Z-Achsen-Motor) 31 mittels eines dritten Getriebemechanismus zum Umsetzen der Drehkraft des Z-Achsen-Motors in eine Linearantriebskraft derart verbunden, daß sich die zweite Spindel 20 in der axialen Richtung derselben hin- und herbewegt, wenn der Z- Achsen-Motor 31 vorwärts und rückwärts dreht. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet einen Positionssensor.
Der Werkzeugsupport 50 ist mittels eines vierten und eines fünften Getriebemechanismus 42 u. 52 mit einem vierten und einem fünften Motor 41 u. 51, welche Motoren mit Positionssensoren 43 u. 53 versehen sind, zum Umsetzen der Drehkräfte des vierten bzw. des fünften Motors 41 bzw. 51 in Linearantriebskräfte verbunden. Der Werkzeugsupport so ist für eine Hin- und Herbewegung in der axialen Richtung der er sten und der zweiten Spindel und in der Richtung senkrecht dazu mit einer Vorwärts- bzw. einer Rückwärtsdrehung dieser zwei Motoren eingerichtet.
Die Mehrstufen-Drehbank ist mit einer Steuereinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgerüstet, die unter der Steuerung einer Hilfs-Steuereinheit 40, z. B. einer numerischen Steuer-NC-)Einheit, arbeitet, welche einen Prozessor 41 hat. Die Steuereinheit 100 ist in irgendeiner einer Vielzahl von Betriebsarten einschließlich einer Geschwindigkeits-Regelungsbetriebsart zur unabhängigen Regelung der jeweiligen Drehgeschwindigkeiten der zwei Spindeln 10 u. 20 und einer Gewindeschneid-Betriebsart zum Bewirken eines Gewindeschneidvorgangs durch Regelung der jeweiligen Drehgesphwindigkeiten der zwei Spindeln in Zuordnung zueinander betreibbar. In der Gewindeschneid-Betriebsart dient die Steuereinheit 100 als eine Gewindeschneid-Steuereinheit. Ferner umfaßt die Steuereinheit 100 erste bis dritte Regelungsschaltungen 110, 120 u. 130 zur Regelung des ersten Spindel-Motors 11, des zweiten Spindel-Motors 21 bzw. des Z-Achsen-Motors 31 und vierte und fünfte Regelungsschaltungen 140 u. 150 zur Regelung des vierten bzw. des fünften Motors 41, 51. Jede der ersten bis fünften Regelungsschaltungen ist hauptsächlich aus einem Mikroprozessor (ein Prozessor 41 und Prozessoren der ersten bis fünften Regelungsschaltungen werden im folgenden als NC-Prozessor 41 bzw. erste bis fünfte Prozessoren bezeichnet) gebildet.
Die erste Regelungsschaltung 110 enthält eine Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 111, die mit dem NC-Prozessor 41 und dem ersten Geschwindigkeitsensor 15 zum Durchführen einer Geschwindigkeits-Regelungssteuerung in Übereinstimmung mit einem ersten Spindel-Geschwindigkeitsbefehl aus dem NC- Prozessor und einem Geschwindigkeits-Rückkopplungssignal aus dem ersten Geschwindigkeitsensor verbunden ist, einen Positionszähler 112, der mit dem ersten Positionscodierer oder Positionssensor 14 zum Abzählen der Rückkopplungsimpulse aus dem ersten Positionscodierer oder Positionssensor verbunden ist, und eine Halteschaltung 113, die mit dem ersten Positionscodierer oder Positionssensor 14 und den Positionszähler zum Halten des Zählwerts des Positionszählers verbunden ist, der gewonnen wird, wenn das Ein-Umdrehungs- Signal aus den ersten Positionscodierer oder Positionssensor geliefert wird. Der NC-Prozessor 41 ist mit dem Positionszähler 112 verbunden und dafür eingerichtet, die Drehgeschwindigkeit der ersten Spindel 10 in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal aus dem Positionszähler zu erfassen, das bezeichnend für die Drehposition der ersten Spindel ist. Der Positionszähler 112 kann alternativ dazu ausserhalb der ersten Regelungsschaltung 110 vorgesehen sein, und die Halteschaltung 113 muß keine unbedingt notwendige Komponente der vorliegenden Erfindung sein.
Die zweite Regelungsschaltung 120 enthält eine Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 121, einen Positionszähler 122 und ein Halteschaltung 123, welche Komponenten jeweils den Komponenten 111 bis 113 der ersten Regelungsschaltung 110 entsprechen. Die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 121 ist derart angeordnet, daß sie mit dem NC-Prozessor 41 über einen Schalter 124 zu verbinden ist, um einen zweiten Spindel-Geschwindigkeitsbefehl (Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl) aus dem NC-Prozessor aufzunehmen, wenn ein beweglicher Kontakt des Schalters 124 auf die Seite eines ersten unbeweglichen Kontakts 124a umgelegt wird. Ferner umfaßt die zweite Regelungsschaltung 120 eine Umsetzerschaltung 125, die mit dem NC-Prozessor 41 zum Umsetzen des Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehls, welcher aus diesem zugeführt wird, in einen Gewindeschneid-Bewegungsbefehl verbunden ist. Der Ausgangsanschluß der Umsetzerschaltung ist mit einem ersten positiven Eingangsanschluß eines Addierers 126 verbunden. Der Addierer 126, welcher einen zweiten positiven Eingangsanschluß hat, der mit dem Ausgangsanschluß des Positionszählers 112 der ersten Regelungsschaltung 110 verbunden ist, und dessen Ausgangsanschluß mit einem positiven Eingangsanschluß eines Subtrahierers 127 verbunden ist, ist derart angeordnet, daß er den Subtrahierer 127 mit der Summe eines Positions-Rückkopplungssignals (im folgenden als erstes Positions-Rückkopplungssignal bezeichnet) für die erste Spindel 10 aus dem Positionszähler 112 und dem Gewindeschneid-Bewegungsbefehl aus der Unsetzerschaltung 125 versorgt wird. Der Subtrahierer 127, welcher einen negativen Eingangsanschluß hat, der mit dem Ausgangsanschluß des Positionszählers 122 verbunden ist, und dessen Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß einer Verarbeitungsschaltung 128 verbunden ist, ist derart angeordnet, daß er ein Positions-Rückkopplungssignal (im folgenden als zweites Positions-Rückkopplungssignal bezeichnet) für die zweite Spindel 20 von der Summe des Gewindeschneid-Bewegungsbefehls und des ersten Positions-Rückkopplungssignals subtrahiert, um dadurch ein Signal für eine Positionsabweichung 8 zu erzeugen. Demzufolge fungiert der Subtrahierer 127 als ein Fehlerregister eines Positions-Regelkreissystems, das der zweiten Spindel zugeordnet ist. Die Verarbeitungsschaltung 128, welche einen Teil des Positions-Regelkreissystems bildet und arbeitet, um einen Geschwindigkeitsbefehl durch Multiplizieren der Positionsabweichung 8 mit einem Positions-Regelkreisübertragungsfaktor Gp zu bestimmen, ist derart angeordnet ist, daß sie an deren Ausgangsanschluß mit der Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 121 über dem Schalter 124 verbunden wird, wenn der bewegliche Kontakt des Schalters 124 zu der Seite eines zweiten unbeweglichen Kontakts 124b umgelegt wird, um so die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 121 mit dem Geschwindigkeitsbefehl zu versorgen, der von dem Positions-Regelkreissystem zugeführt wird. Die NC- Einheit 40, welche mit dem Positionszähler 122 verbunden ist, ist dafür eingerichtet, die Drehgeschwindigkeit der zweiten Spindel 20 in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal aus dem Zähler zu erfassen, das bezeichnend für die Drehposition der zweiten Spindel ist. Wie zuvor beschrieben ist die zweite Regelungsschaltung 120 aus einem Prozessor gebildet und dafür eingerichtet, durch Software-Verarbeitung, die mittels dieses Prozessors durchgeführt wird, die Funktionen der Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 121, des Schalters 124, der Umsetzerschaltung 125, des Addierers 126, des Subtrahierers 127 und der Verarbeitungsschaltung 128 zu erfüllen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Mehrstufen-Drehbank gemäß Fig. 1 anhand von Fig. 2 u. Fig. 3 beschrieben.
Beim Start der Operation in der Geschwindigkeits-Regelungsbetriebsart setzt der NC-Prozessor 41 Kennzeichnungsbit-Information F, die in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert ist, auf den sowohl von dem NC-Prozessor als auch dem zweiten Prozessor zugegriffen werden kann, auf den Wert "0", der bezeichnend für die Geschwindigkeits-Regelungsbetriebsart ist. Dann liefert der NC-Prozessor 41 Geschwindigkeitsbefehle für die erste Spindel (Haupt-Spindel) und die zweite Spindel (Hilfs-Spindel). Ein erster Prozessor, der als die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 111 dient, regelt die Drehgeschwindigkeit des Motors der ersten Spindel 10 in Übereinstimmung mit dem zweiten Spindel-Geschwindigkeitsbefehl. Der zweite Prozessor führt andererseits periodisch einen zweiten Spindel-Regelungsprozeß aus, der in Fig. 3 gezeigt ist. Im einzelnen stellt der zweite Prozessor, welcher als die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 121 dient, in jeder Verarbeitungsperiode fest, ob das Kennzeichnungsbit F den Wert "1", der für die Gewindeschneid- Betriebsart bezeichnend ist, hat oder nicht hat (Schritt S21). In der Geschwindigkeits-Regelungsbetriebsart führt die Entscheidung in Schritt S21 zu einem negativen Ergebnis (in anderen Worten ausgedrückt heitß dies, daß der zweite Prozessor den Schalter 124 der zweiten Regelungsschaltung 120 zu der Seite des ersten Kontakts 124a durch Software- Verarbeitung umlegt). Dann liest der zweite Prozessor den zweiten Spindel-Geschwindigkeitsbefehl Vc, welcher von den NC-Prozessor 41 geliefert wird (Schritt S28) und führt eine Geschwindigkeits-Regelungskreisverarbeitung auf der Grundlage dieses Befehls Vc durch, um dadurch die Drehgeschwindigkeit des zweiten Spindel-Motors 21 zu regeln (Schritt S27). Nach all diesen Vorgängen in der Geschwindigkeits Regelungsbetriebsart werden der erste und der zweite Spindel-Motor 11 u. 21 und demzufolge die erste und die zweite Spindel 10 u. 20 unabhängig in allgemeinen bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten getrieben.
In der zuvor erläuterten Geschwindigkeits-Regelungsbetriebsart wird beispielsweise die Umfangsoberfläche des Werkstücks 60 einer Abtragungsbearbeitung mit der Drehgeschwindigkeit der ersten Spindel 10, die mittels der ersten Regelungsschaltung 110 geregelt wird, und mit der Bewegungsposition des Werkzeugsupports 50, welche mittels der vierten und fünften Regelungsschaltungen 140 u. 150 gere gelt wird, unterzogen. Gleichzeitig wird ein Vorbohrungsloch zum Gewindeschneiden in eine Stirnfläche des Werkstücks gebohrt, und zwar mit der mit einem Bohrer (nicht gezeigt) versehenen zweiten Spindel 20, die zum Erreichen eines Drehungs-Stoppzustands mittels der zweiten Regelungs schaltung 120 gesteuert wird, wobei die axiale Position der zweiten Spindel mittels der dritten Regelungsschaltung 130 geregelt wird.
Wenn der NC-Prozessor 41 einen Gewindeschneidbefehl aus einem NC-Programm liest, wird der Bohrer, welcher in das Spannfutter 23 der zweiten Spindel 20 eingesetzt ist, von Hand oder mittels einer automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung (nicht gezeigt), die unter der Steuerung des NC-Prozessors 41 arbeitet, durch den Gewindeschneider 70 ersetzt. Während er den Gewindeschneidbefehl liest, setzt der NC-Prozessor 41 das Kennzeichnungsbit F auf den Wert "1", welcher für die Gewindeschneid-Betriebsart bezeichnend ist, (Schritt S1) und liefert den zweiten Spindel-Geschwindigkeitsbefehl (Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl) Vc des Werts "0" (Schritt S2). Falls erforderlich, liefert der NC-Prozessor 41 den ersten Spindel-Geschwindigkeitsbefehl an den ersten Prozessor und liefert außerdem Befehle an die vierte und die fünfte Regelungsschaltung 140 bzw. 150. Als Ergebnis wird beispielsweise die Umfangsoberfläche des Werkstücks einer Abtragungsbearbeitung unterzogen.
Jn Schritt S21 der NC-Verarbeitungsperiode erkennt dies der zweite Prozessor unmittelbar, nachdem der Wert des Kennzeichnungsbits F auf "1" gesetzt ist, legt den Schalter 124 zu der Seite des zweiten Kontakts 124b um und liest dann die ersten und zweiten Positions-Rückkopplungssignale PCC1 und PCC2 aus dem ersten und dem zweiten Positionszähler 112 bzw. 122 aus (Schritt S22). Dann liest der zweite Prozessor, welcher als die Umsetzerschaltung 125 dient, den Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl Vc (=0) aus und berechnet einen Gewindeschneid-Bewegungsbefehl Pr gemäß dem folgenden Operationsausdruck
Pr = Vc/T Gp
(Schritt S23), wobei T eine Verarbeitungsperiode der Positions-Regelkreissteuerung repräsentiert, die der zweite Prozessor periodisch ausführt, und Gp den Regelkreis-Ubertragungsfaktor für die Positions-Regelkreissteuerung repräsentiert.
Im Anschluß daran berechnet der zweite Prozessor, welcher als der Addierer 126 dient, einen Bewegungsbefehl P (= Pr + PPC1) für die zweite Spindel 20 auf der Grundlage des Gewindeschneid-Bewegungsbefehls Pr (= "0"), der auf diese Weise berechnet ist, und eines Zählwerts (erstes Positions-Rückkopplungssignal) PPC1 des ersten Positionszählers 112, welcher für die Drehposition der ersten Spindel bezeichnend ist (Schritt S24). Der zweite Prozessor, welcher dann als der Subtrahierer 127 dient, berechnet die Positionsabweichung &epsi; (= P - PPC2) auf der Grundlage des Bewegungsbefehls P, der auf diese Weise berechnet ist, und eines Zählwerts PPC2 des zweiten Positionszählers 122, der für die Drehposition der zweiten Spindel 20 bezeichnend ist (Schritt S25). Ferner dient der zweite Prozessor als die Verarbeitungsschaltung 128, welche einen korrigierten Geschwindigkeitsbefehl Vc' durch Multiplizieren der Positionsabweichung &epsi; mit dem Positions-Regelkreisübertragungsfaktor Gp berechnet (Schritt S26). Nach all diesen Vorgängen wird die Positions-Regelkreissteuerung mittels des zweiten Prozessors bewirkt, so daß die Ist-Drehposition der zweiten Spindel 20 auf die Soll-Position P eingestellt wird. Dann regelt der zweite Prozessor, welcher als die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung 121 dient, die Drehgeschwindigkeit der zweiten Spindel 20 in Reaktion auf den korrigierten Geschwindigkeitsbefehl Vc' (Schritt S27). In diesem Fall gilt P = PCC1, d. h. das erste Positions-Rückkopplungssignal PCC1 fungiert als der Bewegungsbefehl P für die zweite Spindel 20. Als Ergebnis wird die Drehgeschwindigkeit der zweiten Spindel 20 derart geregelt, daß die Drehgeschwindigkeit der zweiten Spindel der Drehgeschwindigkeit der ersten Spindel folgt. Demzufolge folgt die zweite Spindel-Drehgeschwindigkeit Vs graduell der ersten Spindel-Drehgeschwindigkeit Vm.
Während die erste und die zweite Spindel 10, 20 auf diese Weise einzeln einer Geschwindigkeitsregelung in Reaktion auf die Geschwindigkeitsbefehle aus dem NC-Prozessor 41 und den korrigierten Geschwindigkeitsbefehl Vcw aus dem Positions-Regelkreissteuersystem (Verarbeitungsschaltung 128) der zweiten Regelungsschaltung unterzogen werden, berechnet der NC-Prozessor 41 die ersten und zweiten Spindel-Drehgeschwindigkeiten Vm u. Vs auf der Grundlage der betreffenden Zählwerte des ersten und des zweiten Positionszählers 112 u. 122 und stellt wiederholt fest, ob die zwei Werte einander gleich sind oder nicht (Schritt S3). Falls darauf geschlossen wird, daß die zwei Drehgeschwindigkeiten Vm u. Vs einander gleich sind, liefert der NC-Prozessor 41 den Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl Vc, der aus dem Programm ausgelesen ist, an den zweiten Prozessor anstelle des Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehls Vc des Werts "0" (Schritt S4).
In Schritt S23 der Verarbeitungsperiode berechnet der zweite Prozessor, unmittelbar nachdem der durch das Programm zugewiesene Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl Vc geliefert ist, den Gewindeschneid-Bewegungsbefehl Pr (= Vc/T Gp) gemäß dem zuvor angegebenen Operationsausdruck. Dann gewinnt der zweite Prozessor die Positionsabweichung &epsi; (= Pr + PCC1 - PCC2) durch Subtrahieren des zweiten Positions-Rückkopplungssignals PCC2 von der Summe des Bewegungsbefehls Pr und des ersten Positions-Rückkopplungssignals PCC1 (Schritte S24 u. S25). In Schritt S26 gewinnt der zweite Prozessor darüber hinaus den korrigierten Geschwindigkeitsbefehl Vc' durch Multiplizieren der Positionsabweichung &epsi; mit dem Regelkreisübertragungsfaktor Gp, d. h. er führt die Positionsregelungs-Steueroperation durch. Dann führt der zweite Prozessor die Geschwindigkeits-Regelungsoperation in Übereinstimmung mit dem korrigierten Geschwindigkeitsbefehl Vc' durch (Schritt S27). Im Gegensatz zu dem Fall der zuvor erläuterten Geschwindigkeits-Regelungsbetriebsart erhöht sich der Wert der Soll-Drehposition der zweiten Spindel 20 um einen Wert, der dem Gewindeschneid-Bewegungsbefehl Pr äguivalent ist, so daß die Positionsabweichung &epsi; ansteigt. Als Ergebnis wird die zweite Spindel-Drehgeschwindigkeit Vs um den Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl Vc höher als die erste Spindel-Drehgeschwindigkeit Vm. Nach all diesen Vorgängen drehen sich die erste und die zweite Spindel 10, 20 individuell mit einer Geschwindigkeitsdifferenz, welche der Gewindeschneid- Geschwindigkeit entspricht.
Dann liefert der NC-Prozessor 41 einen Geschwindigkeitsbefehl Va für die axiale Bewegung der zweiten Spindel 20, welcher in Abhängigkeit von dem Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl Vc und einer Gewindeschneid-Steigung (Steigung einer Schraube, die zu bearbeiten ist) bestimmt ist, an einen dritten Prozessor (Schritt S5). Der dritte Prozessor treibt den Z-Achsen-Motor 31 in Übereinstimmung mit diesem Geschwindigkeitsbefehl. Als Ergebnis bewegen sich die zweite Spindel 20 und der Gewindeschneider 70 darauf gemeinsam in Richtung auf das Werkstück 60 zu, während sie sich gemeinsam bei einer Geschwindigkeit drehen, die um die Gewindeschneid-Geschwindigkeit höher als die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks ist. Danach bewegt sich der Gewindeschneider 70 weiter axial in der zuvor angegebenen Richtung, während er sich dreht, wodurch ein abweichungsfreies Gewindeschneiden in der Stirnseite des Werkstücks 60 bewirkt wird. Der Gewindeschneidvorgang kann gleichzeitig z. B. mit der Abtragungsbearbeitung auf der Umfangsoberfläche des Werkstücks augeführt werden.
Während des Gewindeschneidvorgangs erfaßt der NC-Prozessor 41 die axiale Bewegungsposition der Spitze des Gewindeschneiders 70 in Übereinstimmung mit einem Rückkopplungssignal aus dem Positionssensor 33, welcher mit dem Z-Achsen- Motor 31 verbunden ist, und stellt mittels der erfaßten Gewindeschneiderposition wiederholt fest, ob das Gewindeschneiden für eine durch das Programm zugewiesene Länge beendet oder nicht beendet ist (Schritt S6).
Wenn der NC-Prozessor 41 die Beendigung des Gewindeschneidvorgangs feststellt, liefert er den Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl Vc des Werts "0". Als Ergebnis ändert sich die zweite Spindel-Drehgeschwindigkeit Vs folgend der der ersten Spindel-Drehgeschwindigkeit Vm, wie dies in dem Fall gegeben ist, in dem in Schritt S2 der Geschwindigkeitsbefehl Vc (= 0) geliefert wird. In der Zwischenzeit stellt der NC-Prozessor 41 wiederholt fest, ob die jeweiligen Drehgeschwindigkeiten der zwei Spindeln gleich oder nicht gleich sind (Schritt S8). Wenn danach darauf geschlossen wird, daß die erste Spindel-Drehgeschwindigkeit Vm gleich der zweiten Spindel-Drehgeschwindigkeit Vs ist, liefert der NC-Prozessor 41 einen zweiten Spindel-Geschwindigkeitsbefehl -Vc, der in der Größe gleich dem Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl Vc und ein Vorzeichen hat, das demjenigen des Geschwindigkeitsbefehls Vc entgegengesetzt ist (Schritt S9), und liefert außerdem einen Axial-Geschwindigkeitsbefehl -Va, der in der Größe gleich dem Axial-Geschwindigkeitsbefehl Va ist, welcher während des Gewindeschneidvorgangs geliefert wird, und ein Vorzeichen hat, das demjenigen des Geschwindigkeitsbefehls Va entgegengesetzt ist, an den dritten Prozessor (Schritt S10). Als Ergebnis bewegen sich die zweite Spindel 20 und der Gewindeschneider 70 von dem Werkstück 60 fort, während sie sich in der Richtung entgegengesetzt zu derjenigen für den Gewindeschneidvorgang und bei einer Geschwindigkeit drehen, die um die Gewindeschneid-Geschwindigkeit Vc niedriger als die Werkstück-Drehgeschwindigkeit ist. Während sich die zweite Spindel 20 und der Gewindeschneider 70 zurückziehen, stellt der NC-Prozessor 41 wiederholt fest, ob ein vorbestimmter Rückkehrpunkt durch die zweite Spindel 20 erreicht oder nicht erreicht ist (Schritt S11). Falls er das Erreichen des Rückkehrpunkts feststellt, setzt der NC- Prozessor 41 das Kennzeichnungsbit F auf den Wert "0", der anzeigt, daß die Betriebsart nicht die Gewindeschneid-Betriebsart ist, zurück (Schritt S12), und die Ausgabe der Geschwindigkeitsbefehle an die zweiten und dritten Prozessoren wird gestoppt, woraufhin die Steuerung, welche dem Gewindeschneidvorgang zugeordnet ist, beendet wird.

Claims

1. Gewindeschneid-Steuereinheit zur Benutzung in einer Maschine, wobei eine erste Spindel (10), die mit einem Werkstück (60) versehen ist, mittels eines ersten Motors (11) gedreht wird und eine zweite Spindel (20), die mit einem Gewindeschneidwerkzeug (70) versehen ist, mittels eines zweiten Motors (21) gedreht und mittels eines dritten Motors (31) in axialer Richtung angetrieben wird, welche Gewindeschneid-Steuereinheit umfaßt:

eine erste Regelungsschaltung (110) zum Regeln der Drehung des ersten Motors (11),

eine zweite Regelungsschaltung (120) zum Regeln der Drehung des zweiten Motors (21),

eine dritte Regelungsschaltung (130) zum Regeln der Drehung des dritten Motors (31),

einen ersten Positionssensor (14), der mit der ersten Spindel (10) verbunden ist, und

einen zweiten Positionssensor (24), der mit der zweiten Spindel (20) verbunden ist,

wobei die zweite Regelungsschaltung (120) dazu bestimmt ist, eine Positions-Regelkreissteuerung für die zweite Spindel (20) in Übereinstimmung mit Positions- Rückkopplungssignalen, die jeweils von den ersten und zweiten Positionssensoren (14, 24) zugeführt werden, und einem Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl (Vc), der von einer Hilfs-Steuereinheit (41) zugeführt wird, auszuführen, um dadurch die ersten und zweiten Spindeln (10, 20) mit einer Geschwindigkeitsdifferenz, die dem Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehl entspricht, zu drehen, und die dritte Regelungsschaltung (130) dazu bestimmt ist, die Drehung des dritten Motors (31) derart zu regeln, daß sich die zweite Spindel (20) axial bei einer Geschwindigkeit bewegt, die der Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den ersten und zweiten Spindeln (10, 20) entspricht.

2. Gewindeschneid-Steuereinheit nach Anspruch 1, bei der die zweite Regelungsschaltung (120) enthält:

eine Umsetzerschaltung (125) zum Umsetzen des Gewindeschneid-Geschwindigkeitsbefehls (Vc) in einen diesen entsprechenden Gewindeschneid-Bewegungsbefehl (Pr),

einen Addierer (126) zum Addieren des Gewindeschneid- Bewegungsbefehls (Pr) und des Positions-Rückkopplungssignals aus dem ersten Positionssensor (14) und

einen Subtrahierer (127) zum Subtrahieren des Positions-Rückkopplungssignals, das von dem zweiten Positionssensor (24) zugeführt wird, von einem Ausgangssignal des Addierers (126).

3. Gewindeschneid-Steuereinheit nach Anspruch 2, bei der die erste Regelungsschaltung (110) eine Geschwindigkeits-Regelungsschaltung (111) zum Regeln einer Drehgeschwindigkeit des ersten Motors (11) enthält und die zweite Regelungsschaltung (120) ferner eine Schaltung (128) zum Multiplizieren eines Ausgangssignal des Subtrahierers (127) mit einem Positionsregelkreis-Übertragungsfaktor und eine Geschwindigkeits-Regelungsschaltung (121) zum Regeln einer Drehgeschwindigkeit des zweiten Motors (21) in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal der Schaltung (128) enthält.

4. Gewindeschneid-Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner umfaßt:

eine vierte Regelungsschaltung (140) zum Regeln der Drehung eines vierten Motors (41) zum Antreiben eines Werkzeugsupports der Maschine in der axialen Richtung der zweiten Spindel (20) und

eine fünfte Regelungsschaltung (150) zum Regeln der Drehung eines fünften Motors (51) zum Antreiben des Werkzeugsupports in einer Richtung senkrecht zu der Achse der zweiten Spindel (20).