JP3001377B2 - 停電時制御方法及び装置 - Google Patents

停電時制御方法及び装置

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JP3001377B2 JP6185716A JP18571694A JP3001377B2 JP 3001377 B2 JP3001377 B2 JP 3001377B2 JP 6185716 A JP6185716 A JP 6185716A JP 18571694 A JP18571694 A JP 18571694A JP 3001377 B2 JP3001377 B2 JP 3001377B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は停電時制御方法及び装置
に関し、特に、歯車加工機(ホブ盤)、歯車研削盤など
のように、ワークと工具とを常に同期して運転する必要
のある機械において、加工中に停電があった場合の制御
についての停電時制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】数値制御工作機械は、ワーク及び工具を
それぞれ数値制御することによって、ワークを所定の形
状に加工していくが、中には、ワークと工具とを常に同
期して運転する必要のあるものがある。その典型的な例
として、歯車を加工するホブ盤がある。
【0003】図5はホブ盤の加工概念を示す斜視図であ
る。この図において、1はワークであり、2はこのワー
ク1を加工する工具である。ワーク1はワーク用のサー
ボモータによって回転数が制御され、工具2は工具用の
スピンドルモータによってワーク用のサーボモータと同
期を保ちながら回転数が制御されている。工具2はま
た、工具軸送り用のサーボモータによってワーク1との
相対位置が制御されており、ワーク1に近づいたりワー
ク1から離れる方向に制御される。
【0004】工具2はホブと呼ばれる歯切工具で、ねじ
に幾すじかの縦みぞ(切刃みぞ)を入れて多くの切刃を
ねじすじ上に作った形状を有する。工具2はその刃すじ
の方向を歯切りしようとするワーク1の歯すじの方向に
合わせて設置される。この工具2を回転させると、刃が
次々に切り込んでワーク1を削るが、刃はねじに沿って
分布しているから、回転とともに切り込む刃は回転軸の
方向に移動する。したがって、ワーク1をこれに合わせ
て回転させれば、ワーク1は歯先部より歯底部へと次第
に歯が削りだされる。このように、工具2はワーク1と
同期を保ちながら回転することによって、歯車の加工を
することができる。加工が終了すれば、工具2は工具軸
送り用のサーボモータによってワーク1との干渉位置か
ら退避される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ワークと工
具とを常に同期して運転する必要のある機械、たとえば
ホブ盤については、機械の加工中に停電が発生すると、
工具を回転駆動しているスピンドルモータ及びワークを
回転駆動しているサーボモータは、これらを回転制御し
ているアンプへの動力が切断されるため減速停止される
ことになる。しかもこの減速停止は、数値制御装置から
の回転数制御を受けていることに反して互いに勝手に停
止しようとするため、停止まで工具用のスピンドルモー
タ及びワーク用のサーボモータは非同期状態で動作する
ことになる。このように同期運転中に停電が起きると、
同期運転が保たれなくなるので、ワーク及び工具が破損
してしまうことがあるという問題点があった。
【0006】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ワークと工具とを常に同期して運転する必要
のある機械において、停電発生時にワーク及び工具を破
損することなく停止させることができるような停電時制
御方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、ワークと工具とが同期して数値制御され
る機械の停電時の制御を行う停電時制御方法において、
停電検出に応答して工具用モータ、ワーク用モータ及び
工具軸送り用モータを駆動するアンプと入力電源との間
に設置されている電源回生パワー回路の電源回生動作を
停止させ、前記アンプと前記電源回生パワー回路との間
に接続されたDCリンク部に抵抗放電ユニットを接続可
能にし、無停電電源装置によって電源バックアップされ
た数値制御装置により、前記工具用モータ及びワーク用
モータに対して互いに所定の同期を保ちながら減速する
指令を出し、前記工具用モータ及びワーク用モータの減
速動作によって発生される回生パワーを基に、前記数値
制御装置により前記工具軸送り用モータを駆動して、工
具をワークと干渉しない領域まで退避させる、ことから
なることを特徴とする停電時制御方法が提供される。
【0008】
【作用】上述の手段によれば、同期運転中に停電が発生
すると、まず、電源回生パワー回路に対して回生パワー
が発生されてもそのパワーが入力電源側に戻されること
がないように電源回生動作を停止させ、次いで、DCリ
ンク部に抵抗放電ユニットが接続可能な状態にして余剰
の回生パワーが発生されたときにそれを抵抗放電できる
ようにし、そして、数値制御装置に対して工具用モータ
及びワーク用モータが互いに所定の同期を保ちながら減
速するようにし、これらモータの減速運転によって発生
される回生パワーで工具軸送り用モータを制御すること
で工具を安全な領域まで退避させるようにしている。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の停電時制御方法の流れを示すフ
ローチャートである。この図において、停電時の制御を
行う本発明の停電時制御方法によれば、まず、ワークと
工具とが同期して数値制御されている機械において、加
工中に停電が発生したかどうかが監視されている(ステ
ップS1)。
【0010】ステップS1において、もし停電が検出さ
れたならば、工具用モータ、ワーク用モータ及び工具軸
送り用モータのためのアンプに電源を供給している電源
回生パワー回路の電源回生動作を停止させる(ステップ
S2)。これによって、モータの減速時に発生する回生
パワーを停電中の入力電源に戻さないようにする。
【0011】次いで、電源回生パワー回路のDCリンク
部に抵抗放電ユニットを接続可能にして、回生パワーが
所定値以上発生した場合に、所定値以上の回生パワーに
ついてはこれを抵抗放電するようにする(ステップS
3)。
【0012】停電時の動作を保証するため無停電電源装
置によって電源バックアップされた数値制御装置によ
り、工具用モータ及びワーク用モータに対して互いに所
定の同期を保ちながら減速する指令を出す(ステップS
4)。
【0013】そして、工具用モータ及びワーク用モータ
を減速制御することによって発生される回生パワーを工
具軸送り用モータの動力源として使用し、工具をワーク
と干渉しない領域まで退避させるようにしている(ステ
ップS5)。
【0014】図2は本発明の停電時制御装置の構成を示
すブロック図である。図において、10は数値制御装置
(CNC)であり、ホブ盤などの数値制御歯車工作機械
を制御する装置である。この数値制御装置10は、停電
発生時にも制御動作を続けることができるよう、無停電
電源装置11によって電源がバックアップされている。
数値制御装置10の制御出力はアンプ12、13、14
に接続され、これらアンプ12、13、14の出力はそ
れぞれ工具軸送り用モータ15、工具用モータ16、ワ
ーク用モータ17に接続されている。
【0015】電源回生パワー回路18は、その交流側端
子にたとえば三相交流の商用電源とする入力電源が接続
され、直流側端子にはコンデンサ(図示しない)によっ
て構成されるDCリンク部が接続されている。DCリン
ク部は各アンプ12、13、14及び抵抗放電ユニット
19に並列に接続されている。さらに、停電検出器(U
PS)20が備えられ、この入力は入力電源に接続さ
れ、出力は電源回生パワー回路18、数値制御装置10
及び抵抗放電ユニット19の制御入力に接続されてい
る。
【0016】停電がなく数値制御歯車工作機械が正常に
加工中は、数値制御装置10により工具用モータ16及
びワーク用モータ17は常に同期して運転するように制
御され、工具軸送り用モータ15については工具を加工
開始時にワークに近づけたり加工終了時にワークから離
すように制御される。通常の制御時は、これら工具軸送
り用モータ15、工具用モータ16及びワーク用モータ
17は、アンプ12、13、14が電源回生パワー回路
18から電源供給を受けて駆動制御され、減速制御時に
は、工具軸送り用モータ15、工具用モータ16及びワ
ーク用モータ17より発生される回生パワーがアンプ1
2、13、14及び電源回生パワー回路18を介して入
力電源に帰還される。
【0017】数値制御歯車工作機械の加工運転中に停電
が発生すると、停電検出器20が停電を検出して停電検
出信号を出力する。電源回生パワー回路18は停電検出
信号を受けると、その電源回生動作、すなわちインバー
タ機能を停止し、DCリンク部から入力電源へ回生パワ
ーが戻らないようにする。また、抵抗放電ユニット19
は停電検出信号を受けるとイネーブルにされ、余剰の回
生パワーを抵抗放電するよう動作する。さらに、数値制
御装置10は停電検出信号を受けると、工具用モータ1
6のアンプ13及びワーク用モータ17のアンプ14に
対して、相互に同期を保ちながら減速停止させるよう指
令するとともに、工具軸送り用モータ15のアンプ12
に対して、工具を安全な領域まで退避させるよう指令す
る。これにより、工具用モータ16及びワーク用モータ
17はこれらの制動制御により回生パワーを発生し、こ
の回生パワーはコンバータとして機能するアンプ13及
び14を介してDCリンク部へ戻される。DCリンク部
へ戻された回生パワーは、工具軸送り用モータ15の駆
動用電源として使用され、工具をワークとの干渉位置か
ら遠ざける方向に移動させる。
【0018】図3は停電検出器の一実施例を示す回路図
である。この図において、停電検出器20はその交流入
力に入力電源を受ける三相整流用のブリッジ整流器Bを
有している。このブリッジ整流器Bには平滑用のコンデ
ンサCが接続され、そのコンデンサCには抵抗R1、R
2から成る分圧器が接続され、その分圧器の中点の接続
部には抵抗R3が接続されている。この抵抗R3の他端
はフォトカプラPCの発光ダイオードに接続されてい
る。フォトカプラPCの受光トランジスタはそのコレク
タに電源電圧+Vが供給され、エミッタは抵抗R4を介
して接地電圧0Vに接続されている。そのエミッタと抵
抗R4との接続部は、停電検出器20の出力を構成し、
停電時には停電検出信号が出力される。
【0019】停電のないときには、入力電源からの電圧
入力があるので、フォトカプラPCの発光ダイオードに
電流が流れている。したがって、受光トランジスタは導
通してそのエミッタ、すなわち停電検出器20の出力に
は、ほぼ+Vの電圧信号が現れている。停電があった場
合には、入力電源からの電圧入力はないので、フォトカ
プラPCの発光ダイオードに電流が流れない。したがっ
て、受光トランジスタは導通しないので、そのエミッ
タ、すなわち停電検出器20の出力は、ほぼ0Vの電圧
信号が現れることになる。この電圧信号が停電検出信号
である。
【0020】図4は抵抗放電ユニットの一実施例を示す
回路図である。この図において、抵抗放電ユニット19
は比較器CMPを有し、その反転入力には基準電圧源が
接続されている。基準電圧源は抵抗R5とツェナーダイ
オードZDとによって構成されている。比較器CMPの
非反転入力はDCリンク部の端子電圧を2つの抵抗R
6、R7によって構成される分圧器の中点に接続され
る。比較器CMPの出力は非反転入力との間に比較器C
MPのオン・オフ切り換えにヒステリシス特性を与える
抵抗R8が接続され、電源電圧+Vとの間にはプルアッ
プ抵抗R9が接続されている。比較器CMPの出力はま
た、ANDゲートGの一方の入力に接続されている。A
NDゲートGの他方の入力には停電検出信号がインバー
タIを介して入力されるよう接続されている。そして、
ANDゲートGの出力はスイッチング素子とするパワー
トランジスタTrのベースに接続されている。パワート
ランジスタTrはそのコレクタに放電抵抗ユニット19
の放電抵抗Rの一端が接続され、放電抵抗Rの他端とパ
ワートランジスタTrのエミッタとはこれらの間にDC
リンク部の端子電圧が印加されるよう接続される。
【0021】抵抗放電ユニット19は、停電時以外はイ
ンバータIの入力にHレベルの信号を受けており、した
がって、ANDゲートGの一方の入力にはインバータI
によって反転されたLレベルの信号が入力されることに
なるので、ANDゲートGの出力は常にLレベルの信号
となり、パワートランジスタTrがオン制御されること
はない。
【0022】停電発生時は、インバータIの入力にLレ
ベルの停電検出信号を受けることになる。すると、AN
DゲートGの一方の入力はインバータIによって反転さ
れたHレベルの信号になるので、ANDゲートGは比較
器CMPの出力状態によってパワートランジスタTrを
制御することになる。
【0023】DCリンク部の端子電圧が基準電圧源によ
って定められる電圧以上の場合、比較器CMPの出力は
Hレベルとなり、パワートランジスタTrはオン制御さ
れる。これにより、DCリンク部の端子電圧は放電抵抗
Rに印加され、消費されることになる。すなわち、放電
抵抗Rが発電機として作用するモータの負荷となり、こ
れによってモータは減速される。
【0024】抵抗放電によりDCリンク部の端子電圧が
基準電圧源によって定められる電圧以下になると、比較
器CMPの出力はLレベルとなり、パワートランジスタ
Trはオフ制御される。これにより、DCリンク部の端
子電圧は放電抵抗Rにて消費されなくなる。
【0025】抵抗放電がなくなると、DCリンク部の端
子電圧は回復し、再び端子電圧が所定の電圧以上になる
と、抵抗放電が再開される。このようにして、DCリン
ク部の端子電圧が、所定の電圧以上では抵抗放電をする
とともに所定の電圧以下には下がらないようにすること
で、DCリンク部の端子電圧を入力電源として使用して
いる工具軸送り用モータ15の動作を保証するようにし
ている。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、同期運
転中に停電が発生すると、工具用モータ及びワーク用モ
ータを互いに所定の同期を保ちながら減速させ、これら
モータの減速運転時に得られる回生パワーで工具軸送り
用モータを制御して工具を安全な領域まで退避させるよ
うにしている。これにより、ワークと工具とが同期して
数値制御される機械において停電が発生しても、工具及
びワークを破損する事がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の停電時制御方法の流れを示すフローチ
ャートである。
【図2】本発明の停電時制御装置の構成を示すブロック
図である。
【図3】停電検出器の一実施例を示す回路図である。
【図4】抵抗放電ユニットの一実施例を示す回路図であ
る。
【図5】ホブ盤の加工概念を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 数値制御装置(CNC) 11 無停電電源装置 12、13、14 アンプ 15 工具軸送り用モータ 16 工具用モータ 17 ワーク用モータ 18 電源回生パワー回路 19 抵抗放電ユニット 20 停電検出器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/18

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークと工具とが同期して数値制御され
    る機械の停電時の制御を行う停電時制御方法において、 停電検出に応答して工具用モータ、ワーク用モータ及び
    工具軸送り用モータを駆動するアンプと入力電源との間
    に設置されている電源回生パワー回路の電源回生動作を
    停止させ、 前記アンプと前記電源回生パワー回路との間に接続され
    たDCリンク部に抵抗放電ユニットを接続可能にし、 無停電電源装置によって電源バックアップされた数値制
    御装置により、前記工具用モータ及びワーク用モータに
    対して互いに所定の同期を保ちながら減速する指令を出
    し、 前記工具用モータ及びワーク用モータの減速動作によっ
    て発生される回生パワーを基に、前記数値制御装置によ
    り前記工具軸送り用モータを駆動して、工具をワークと
    干渉しない領域まで退避させる、 ことからなることを特徴とする停電時制御方法。
  2. 【請求項2】 前記抵抗放電ユニットを接続可能にする
    ステップは、前記工具用モータ及びワーク用モータから
    の回生パワーが所定値以上になったとき、前記抵抗放電
    ユニットを接続して前記回生パワーを抵抗放電するよう
    にしたことを特徴とする請求項1記載の停電時制御方
    法。
  3. 【請求項3】 ワークと工具とが同期して数値制御され
    る機械の停電時の制御を行う停電時制御装置において、 入力電源の停電を検出する停電検出装置と、 ワーク、工具及び工具軸送り用のアンプ及びモータが制
    御可能に接続されていて、前記停電検出装置からの停電
    検出信号に応答して前記ワーク用及び工具用のモータを
    減速制御するとともに、前記工具軸送り用のモータを駆
    動して工具をワークと干渉しない領域まで退避させる、
    数値制御装置と、 交流の入力電源を直流電圧に変換したり前記モータの制
    動制御によって発生された回生パワーを変換して入力電
    源側に戻す機能を有し、前記停電検出装置から停電検出
    信号を受けたときには前記回生パワーを変換する機能が
    停止される、電源回生パワー回路と、 前記電源回生パワー回路と前記アンプとの接続部である
    DCリンク部に接続され、前記停電検出装置からの停電
    検出信号に応答して、前記工具用及びワーク用のモータ
    からの回生パワーが所定値以上になったとき、前記DC
    リンク部の回生パワーを抵抗放電させる、抵抗放電ユニ
    ットと、 を備えていることを特徴とする停電時制御装置。
  4. 【請求項4】 前記数値制御装置は、無停電電源装置が
    接続されていて電源バックアップされていることを特徴
    とする請求項3記載の停電時制御装置。
  5. 【請求項5】 前記ワークと工具とが同期して数値制御
    される機械は、歯車加工機であることを特徴とする請求
    項3記載の停電時制御装置。
  6. 【請求項6】 前記ワークと工具とが同期して数値制御
    される機械は、歯車研削盤であることを特徴とする請求
    項3記載の停電時制御装置。
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