JP3460781B2 - 数値制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、数値制御装置に
関し、特に自動旋盤用の数値制御装置において、横断面
形状が円形でない異形材ワークをメイン主軸による基準
主軸と背面主軸による同期主軸とで把持する場合に、基
準主軸と同期主軸とを同一回転速度および同一位相で回
転させる主軸同期（位相同期）機能を有する数値制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は、従来における自動旋盤用の数
値制御装置を示している。数値制御装置１は、加工プロ
グラム解析処理部１０と、加工プログラムを格納するメ
モリ２０と、パラメータ設定部３０と、画面表示部４０
と、補間処理部５０と、機械制御信号処理部６０と、Ｐ
ＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）によるラ
ダー回路部７０と、各軸毎に設けられた軸制御部８０
と、データ入出力回路９０とを有している。

【０００３】自動旋盤は、図１８に示されているよう
に、機械筺体２００にＺ軸方向（主軸の軸線方向）に移
動可能に設けられ、異形材ワークＷを把持するメインチ
ャック２０１を有するメイン主軸２０２と、背面主軸台
２０３においてメイン主軸２０２と同一軸線上にてメイ
ン主軸２０２に対して対向配置され、異形材ワークＷを
把持する背面チャック２０４を有する背面主軸２０５
と、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に設けられた刃
物台（図示省略）を有している。

【０００４】軸制御部８０は、上述のような自動旋盤が
保有する各可動軸毎に個別に設けられるが、図１７で
は、図示の簡素化のために、メイン主軸２０２のＺ軸移
動を制御するためのものと、メイン主軸（第１主軸）２
０２の回転速度を制御するためのものと、背面主軸（第
２主軸）２０５の回転速度を制御するためのものを抜粋
して示している。データ入出力回路９０には、メイン主
軸２０２のＺ軸用のサーボモータ１００のサーボアンプ
１１０と、メイン主軸２０２、背面主軸２０５のそれぞ
れの主軸モータ１２０、１２１の主軸アンプ１３０、１
３１が接続されている。

【０００５】なお、図には示されていないが、サーボモ
ータ１００は位置検出器付きのものであり、サーボアン
プ１１０はサーボモータ１００の位置検出器よりの位置
フィードバック信号による位置ループを有する。

【０００６】この数値制御装置１では、テープリーダ等
から読み込まれた各系統の加工プログラムはメモリ２０
に格納される。数値制御装置１は、加工プログラム実行
時には、メモリ２０から１ブロックずつ加工プログラム
を読み出し、読み出した加工プログラムを加工プログラ
ム解析処理部１０によって解析処理し、この解析処理に
よって各ブロックの終点位置等を算出し、この終点位置
を補間処理部５０による補間処理によって各可動軸の単
位時間当たりの移動指令に分配する。

【０００７】この移動指令は、軸制御部８０によって予
め指定された加減速パターンに従って加減速を考慮した
単位時間当たりの移動指令に変換され、データ入出力回
路９０よりサーボアンプ１１０へサーボ移動指令として
出力され、当該サーボ移動指令によりサーボアンプ１１
０はサーボモータ１００を駆動する。

【０００８】数値制御装置１は、加工プログラム解析処
理部１０による加工プログラムの解析処理により、メイ
ン主軸２０２、背面主軸２０５の回転速度を決定し、回
転速度指令を補間処理部５０を介して主軸アンプ１３
０、１３１に出力し、主軸アンプ１３０、１３１によっ
て主軸モータ１２０、１２１が駆動され、メイン主軸２
０２、背面主軸２０５がそれぞれ所定の回転速度（回転
数）で回転する。

【０００９】また、数値制御装置１は、Ｇコードによる
主軸同期制御機能を有している。この主軸同期制御機能
には、任意の回数で回転している同期主軸、たとえば背
面主軸２０５の回転数を、予め指定されている基準主
軸、たとえばメイン主軸２０２の指令回転数まで加減速
してメイン主軸２０２と背面主軸２０５とを同一回転数
によって同期状態を保つ回転同期制御機能と、背面主軸
２０５の回転数値をメイン主軸２０２の指令回転数まで
加減速してメイン主軸２０２と背面主軸２０５とを同一
回転数による同期状態とした後に、Ｒアドレスで指定さ
れた回転位相になるように、メイン主軸２０２と背面主
軸２０５の位相合わせを行う位相同期制御機能とがあ
り、回転同期制御では円形断面のワークをメイン主軸２
０２と背面主軸２０５とで把持して回転駆動でき、位相
同期制御では六角形断面のワークなどをメイン主軸２０
２と背面主軸２０５とで把持して回転駆動でき、横断面
形状が円形でない異形材ワークをメイン主軸２０２と背
面主軸２０５とで把持して回転駆動できる。

【００１０】位相同期制御では、たとえば、図１９
（ａ）、（ｂ）に示されているように、メイン主軸２０
２の位相基準位置Ｆｏｍ、背面主軸２０５の位相基準位
置Ｆｏｂに対してメイン主軸２０２、背面主軸２０５の
六角材用メインチャック２０１、背面チャック２０４が
或る角度αの回転位相差をもって装備されていると、六
角材ワークをメイン主軸２０２のメインチャック２０
１、背面主軸２０５の背面チャック２０４とで把持する
ためには、その或る角度（位相差角）αの値を取得し、
角度αをもってＲアドレスを指定し、メイン主軸２０２
に対して背面主軸２０５の回転位相を角度αだけ遅らせ
て（あるいは進めて）、図２０（ａ）、（ｂ）に示され
ているように、位相合わせを行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来、位相同期制御で
は、作業者が位相差角αを推定して加工プログラムの位
相同期指令にＲアドレスを記述し、実際にメイン主軸２
０２と背面主軸２０５とを同期回転させた状態で、メイ
ン主軸２０２と背面主軸２０５のチャックの状態を見て
Ｒアドレスの記述を修正すると云う試行錯誤を行うこと
で、位相差角αを取得し、メイン主軸２０２と背面主軸
２０５とを所要の位相差角αをもって位相同期されるこ
とが行われるため、作業者の負担が大きく、位相同期制
御の段取りに時間がかかると云う問題点がある。

【００１２】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、段取りに大きく時間を必要とする
ことなく、また作業者に負担をかけることなく、的確に
位相同期制御を行い、主軸同期状態、さらには主軸回転
角位置制御状態（主軸Ｃ制御状態）にあるメイン主軸
（基準主軸）と背面主軸（同期主軸）の２軸間での異形
材ワークの掴み換えが円滑に行われ得るよう、また背面
主軸に対する異形材ワークの挿入作業を自動化して位相
同期制御のための段取り作業も自動化できる数値制御装
置を得ることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による数値制御装置は、基準主軸と同期
主軸とを同一回転速度および同一位相で回転させる主軸
同期制御機能を有する数値制御装置において、主軸位相
差算出要求により同一回転速度による主軸同期状態にあ
る前記基準主軸と前記同期主軸の回転方向の位相差を基
準主軸の位置検出器が出力する信号と同期主軸の位置検
出器が出力する信号より自動算出する位相差算出手段
と、前記位相差算出手段により算出された前記基準主軸
と前記同期主軸の回転方向の位相差を読み書き可能に記
憶する位相差記憶手段と、ラダー回路部よりの主軸位相
差算出要求信号を検出することにより主軸位相差算出要
求を前記位相差算出手段に出す主軸位相差算出要求信号
検出手段と、前記位相差算出手段による位相差算出の完
了を位相差算出完了信号をもってラダー回路部に通知す
る位相差算出完了信号出力手段と、自動位相合わせ要求
により前記位相差記憶手段に記憶されている前記基準主
軸と前記同期主軸の回転方向の位相差を読み出し、この
位相差と位相差指令値とにより制御目標位相差を算出
し、主軸同期状態にある前記基準主軸に対する前記同期
主軸の回転速度調整により前記基準主軸と前記同期主軸
の回転方向の位相差を制御目標位相差に自動設定する主
軸同期自動位相合わせ手段と、を有しているものであ
る。

【００１４】この発明による数値制御装置では、主軸位
相差算出要求により、位相差算出手段が、同一回転速度
による主軸同期状態にある基準主軸と同期主軸の回転方
向の位相差を、基準主軸の位相検出器が出力する信号と
同期主軸の位相検出器が出力する信号より自動算出し、
位相差算出手段により算出された基準主軸と同期主軸の
回転方向の位相差を位相差記憶手段に読み書き可能に記
憶する。また、自動位相合わせ要求により、主軸同期自
動位相合わせ手段が、位相差記憶手段に記憶されている
基準主軸と同期主軸の回転方向の位相差を読み出し、こ
の位相差と位相差指令値とにより制御目標位相差を算出
し、主軸同期状態にある基準主軸に対する同期主軸の回
転速度調整により基準主軸と同期主軸の回転方向の位相
差を制御目標位相差に自動設定する。また、主軸位相差
算出要求信号検出手段がラダー回路部よりの主軸位相差
算出要求信号を検出することにより主軸位相差算出要求
を位相差算出手段に出し、位相差算出完了信号出力手段
が位相差算出手段による位相差算出の完了を位相差算出
完了信号をもってラダー回路部に通知する。

【００１５】つぎの発明による数値制御装置は、上述の
発明による数値制御装置において、前記位相差記憶手段
に記憶されている前記基準主軸と前記同期主軸の回転方
向の位相差を画面表示する画面表示部を有しているもの
である。

【００１６】この発明による数値制御装置では、位相差
記憶手段に記憶されている基準主軸と同期主軸の回転方
向の位相差が画面表示部に表示される。

【００１７】

【００１８】

【００１９】つぎの発明による数値制御装置は、上述の
発明による数値制御装置において、自動位相合わせ要求
により前記位相差記憶手段に記憶されている前記基準主
軸と前記同期主軸の回転方向の位相差を読み出し、この
位相差と位相差指令値とにより制御目標位相差を算出
し、主軸回転角位置制御状態にある前記基準主軸に対す
る前記同期主軸の回転速度調整により前記基準主軸と前
記同期主軸の回転方向の位相差を制御目標位相差に自動
設定する主軸同期自動位相合わせ手段を有しているもの
である。

【００２０】この発明による数値制御装置では、自動位
相合わせ要求により、主軸同期自動位相合わせ手段が、
位相差記憶手段に記憶されている基準主軸と同期主軸の
回転方向の位相差を読み出し、この位相差と位相差指令
値とにより制御目標位相差を算出し、主軸回転角位置制
御状態（主軸Ｃ軸制御状態）にある基準主軸に対する同
期主軸の回転速度調整により基準主軸と同期主軸の回転
方向の位相差を制御目標位相差に自動設定する。

【００２１】つぎの発明による数値制御装置は、上述の
発明による数値制御装置において、ラダー回路部よりの
自動位相合わせ要求信号を検出することにより自動位相
合わせ要求を前記主軸同期自動位相合わせ手段に出す自
動位相合わせ要求信号検出手段と、前記主軸同期自動位
相合わせ手段による位相合わせの完了を自動位相合わせ
完了信号をもってラダー回路部に通知する自動位相合わ
せ完了信号出力手段とを有しているものである。

【００２２】この発明による数値制御装置では、自動位
相合わせ要求信号検出手段がラダー回路部よりの自動位
相合わせ要求信号を検出することにより自動位相合わせ
要求を主軸同期自動位相合わせ手段に出し、位相合わせ
完了信号出力手段が主軸同期自動位相合わせ手段による
位相合わせの完了を自動位相合わせ完了信号をもってラ
ダー回路部に通知する。

【００２３】つぎの発明による数値制御装置は、上述の
発明による数値制御装置において、材料挿入要求により
異形材ワークを把持した基準主軸あるいは前記基準主軸
に対して対向配置されている同期主軸を対向主軸側へ軸
線方向移動させ、その軸線方向移動の駆動負荷の増加に
より異形材ワークの先端が対向主軸に衝突したことを検
出し、この衝突検出後に前記基準主軸あるいは前記同期
主軸を最終軸線方向位置への移動指令を行い、前記基準
主軸あるいは前記同期主軸を回転させて互いの位相を合
致させ異形材ワークをチャック内に入り込ませる材料挿
入指令手段と、前記基準主軸あるいは前記同期主軸が最
終軸線方向位置へ移動したか或いは軸線方向移動の駆動
負荷の変化より同期主軸に対する材料の挿入完了を検出
する材料挿入検出手段を有し、前記材料挿入検出手段が
材料挿入完了の検出により主軸位相差算出要求を前記位
相差算出手段に出すものである。

【００２４】この発明による数値制御装置では、材料挿
入指令手段による一連の動作指令によって同期主軸に対
する異形材ワークの挿入が自動的に行われ、材料挿入検
出手段が基準主軸あるいは同期主軸が最終軸線方向位置
へ移動したか或いは軸線方向移動の駆動負荷の変化によ
って同期主軸に対する材料の挿入完了を検出し、この材
料挿入完了の検出により材料挿入検出手段が主軸位相差
算出要求を位相差算出手段へ出し、この状態で位相差算
出手段が位相差を自動算出する。

【００２５】つぎの発明による数値制御装置は、上述の
発明による数値制御装置において、材料挿入のために軸
線方向移動する主軸の指定、最終軸線方向位置を定義し
た材料挿入条件データテーブルを有し、材料挿入要求に
より前記材料挿入条件データテーブルより材料挿入条件
を読み出し、材料挿入条件を設定するものである。

【００２６】この発明による数値制御装置では、材料挿
入条件データテーブルに材料挿入のために軸線方向移動
する主軸の指定、最終軸線方向位置が定義され、材料挿
入要求により材料挿入条件データテーブルより材料挿入
条件を読み出すことにより、材料挿入条件を自動設定す
る。

【００２７】つぎの発明による数値制御装置は、上述の
発明による数値制御装置において、ラダー回路部よりの
材料挿入要求信号を検出することにより材料挿入要求を
前記材料挿入指令手段に出す材料挿入要求信号検出手段
を有しているものである。

【００２８】この発明による数値制御装置では、材料挿
入要求信号検出手段がラダー回路部よりの材料挿入要求
信号を検出することにより材料挿入要求を材料挿入指令
手段に出す。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明にかかる数値制御装置の実施の形態を詳細に説明す
る。なお、以下に説明するこの発明の実施の形態におい
て上述の従来例と同一構成の部分は、上述の従来例に付
した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３０】実施の形態１． 図１はこの発明による数値制御装置の一つの実施の形態
を示している。この数値制御装置１は、補間処理部５０
に、従来のものと同等の補間処理を行う補間処理手段５
１に加えて、位相差算出手段５２を有しており、メモリ
２０に位相差記憶手段として位相差記憶テーブル２１を
有している。また、この数値制御装置１は、機械制御信
号処理部６０に、従来のものと同様にラダー回路部７０
よりの切削油のオン・オフ等の機械制御信号を処理し、
その処理結果などを補間処理部５０に伝える機械制御信
号処理手段６１以外に、位相差算出要求信号検出手段６
２と、位相差算出完了信号出力手段６３とを有してい
る。

【００３１】位相差算出手段５２は、主軸位相差算出要
求により位相差算出プログラムを起動し、同一回転速度
による主軸同期状態にある基準主軸と同期主軸の回転方
向の位相差を基準主軸の位置検出器が出力する信号と同
期主軸の位置検出器が出力する信号より自動算出する。
基準主軸、同期主軸はそれぞれ、加工プログラムにおい
てユーザが指定できる。以降の説明では、基準主軸とし
てメイン主軸２０２が指定され、同期主軸として背面主
軸２０５が指定されているものとして説明する。

【００３２】メイン主軸２０２、背面主軸２０５の位置
検出器は、主軸モータ１２０、１２１に付設されている
零点信号付きのインクリメンタルロータリエンコーダ１
４０、１４１により構成されている。インクリメンタル
ロータリエンコーダ１４０、１４１はそれぞれ、所定回
転角毎に位置パルス信号を出力すると共に１回転毎に零
信号（基準位置信号）を出力する。

【００３３】位相差算出手段５２によるメイン主軸２０
２と背面主軸２０５との位相差算出は、メイン主軸２０
２と背面主軸２０５とをワーク掴み換え速度により同期
回転駆動させた状態で、インクリメンタルロータリエン
コーダ１４０と１４１とが零信号を出力する間の位置パ
ルス信号数をカウントすることにより行われる。

【００３４】位相差算出手段５２により算出された基準
主軸と同期主軸との位相差はメモリ２０の位相差記憶テ
ーブル２１に書き込まれる。これにより、位相差記憶テ
ーブル２１は、位相差算出手段５２により算出された基
準主軸と同期主軸の回転方向の位相差を読み書き可能に
記憶する。位相差記憶テーブル２１は指定された基準主
軸と同期主軸毎に位相差を記憶しており、これらの記憶
データは、図２に例示されているように、テーブル形式
で画面表示部４０に画面表示される。

【００３５】位相差算出要求信号検出手段６２は、ラダ
ー回路部７０よりの主軸位相差算出要求信号を検出する
ことにより主軸位相差算出要求を位相差算出手段５２に
出す。これにより、ラダー回路部７０によって割り付け
られる操作盤（図示省略）のスイッチ操作により主軸位
相差算出要求を位相差算出手段５２へ出すことができ
る。位相差算出完了信号出力手段６３は、位相差算出手
段５２による位相差算出の完了を位相差算出完了信号を
もってラダー回路部７０に通知する。これによりラダー
回路部７０によって割り付けられる操作盤（図示省略）
のランプを点灯するなどして、位相差算出の完了をオペ
レータに伝えることができる。

【００３６】つぎに、図３に示されているフローチャー
トと、図４に示されているタイムチャートとを参照して
位相差算出手段５２による位相差算出動作について説明
する。位相差算出に先立ってオペレータは、異形材ワー
クＷをメイン主軸２０２のメインチャック２０１と背面
主軸２０５の背面チャック２０４に挿入する（図１８参
照）。ラダー回路部７０よりの位相差算出要求信号ＳＳ
ＰＨＭのオンが位相差算出要求信号検出手段６２により
検出される（ステップＳ１０）。位相差算出プログラム
（マクロ）運転サーチして自動運転モードで起動する
（ステップＳ２０）。

【００３７】位相差算出プログラムの起動により、先
ず、Ｍコード（Ｍ６，Ｍ１５）によって、メインチャッ
ク２０１、背面チャック２０４が閉じ、メインチャック
２０１、背面チャック２０４によって異形材ワークＷを
把持し、初期化のために、“Ｇ１１３”による同期解除
指令を出力する（ステップＳ３０）。つぎに、“Ｍ３Ｓ
１＝１ Ｍ２４ Ｓ２＝０”により、メイン主軸２０２
と背面主軸２０５とに回転数０による回転指令を与え、
メイン主軸２０２と背面主軸２０５とを回転停止状態に
する（ステップＳ４０）。

【００３８】つぎに、“Ｇ１１４．１ Ｈ１ Ｄ- ２”
により、主軸同期指令を出し（ステップＳ５０）、ワー
ク掴み換え速度（たとえば、Ｓ１＝３０００）によりメ
イン主軸２０２と背面主軸２０５とを同期回転させる
（ステップＳ６０）。メイン主軸２０２と背面主軸２０
５とが指令速度（ワーク掴み換え速度）で速度到達する
と（ステップＳ７０肯定）、位相差算出手段５２がイン
クリメンタルロータリエンコーダ１４０、１４１よりの
パルス信号を読み込み（ステップＳ８０）、インクリメ
ンタルロータリエンコーダ１４０と１４１とが零信号を
出力する間の位置パルス信号数をカウントして位相差を
算出する（ステップＳ９０）。

【００３９】つぎに、この位相差を角度（回転角）に換
算し、（ステップＳ１００）、メモリ２０の位相差記憶
テーブル２１に書き込む（ステップＳ１１０）。位相差
記憶テーブル２１に位相差が書き込まれると、基準主軸
（メイン主軸２０２）と同期主軸（背面主軸２０５）の
それぞれの軸番号と共に、その主軸の位相差（角度）
を、図２に示されているように、画面表示部４０に表示
し（ステップＳ１２０）、位相差算出完了信号をラダー
回路部７０に出力し、ラダー回路部７０は位相差算出完
了チェックＭコード（Ｍ７７）で、該信号をチェック
し、両軸を停止させて位相差算出要求信号ＳＳＰＨＭを
オフする（ステップＳ１３０）。

【００４０】これにより、一つのスイッチ操作だけで位
相差が自動算出され、その算出結果が画面表示部４０に
表示されるから、オペレータは画面表示部４０に画面表
示された位相差を見ることにより、位相同期制御におけ
るＲアドレスを一発で、即座に決めることがきるように
なり、位相同期制御の段取り作業に要する時間が飛躍的
に短縮する。

【００４１】実施の形態２． 図５は、この発明による数値制御装置の実施の形態２を
示している。なお、図５に於いて、図１に対応する部分
は図１に付した符号と同一の符号を付けてその説明を省
略する。実施の形態２では、実施の形態１のものに加え
て、補間処理部５０に自動位相合わせ手段（主軸同期自
動位相合わせ手段）５３が追加され、また機械制御信号
処理部６０に自動位相合わせ要求信号検出手段６４と自
動位相合わせ完了信号出力手段６５とが追加されてい
る。

【００４２】自動位相合わせ手段５３は、自動位相合わ
せ要求により位相差記憶テーブル２１に記憶されている
基準主軸（メイン主軸）と同期主軸（背面主軸）の回転
方向の位相差を読み出し、この位相差と位相差指令値
（位相シフト量指定値）とにより制御目標位相差を算出
し、主軸同期状態にある基準主軸に対する同期主軸の回
転速度調整により基準主軸と同期主軸の回転方向の位相
差を制御目標位相差に自動設定する。

【００４３】自動位相合わせ要求信号検出手段６４は、
ラダー回路部７０よりの自動位相合わせ要求信号を検出
することにより自動位相合わせ要求を自動位相合わせ手
段５３に出す。これにより、ラダー回路部７０によって
割り付けられる操作盤（図示省略）のスイッチ操作によ
り自動位相合わせ要求を自動位相合わせ手段５３に出す
ことができる。

【００４４】自動位相合わせ完了信号出力手段６５は、
自動位相合わせ手段５３による位相合わせの完了を自動
位相合わせ完了信号をもってラダー回路部７０に通知す
る。これによりラダー回路部７０によって割り付けられ
る操作盤（図示省略）のランプを点灯するなどして、位
相合わせ完了をオペレータに伝えることができる。

【００４５】つぎに、図６に示されているフローチャー
トと、図７に示されているタイムチャートとを参照して
自動位相合わせ手段５３による自動位相合わせ動作につ
いて説明する。自動位相合わせ動作は、上述の位相差算
出動作完了に行われるものであり、ラダー回路部７０よ
りの自動位相合わせ要求信号ＳＳＰＨＦがオンしたこと
が自動位相合わせ要求信号検出手段６４により検出され
ると（ステップＳ２００肯定）、主軸同期位相合わせ指
令（絶対位置主軸同期指令）“Ｇ１１４．１Ｈ１ Ｄ-
２ Ｒ＿”を出す（ステップＳ２１０）。

【００４６】この指令により、自動位相合わせ手段５３
は、位相差記憶テーブル２１に書き込まれている位相差
（実測位相差）とＲアドレス指定による位相差指令値と
により制御目標位相差を算出する（ステップＳ２２
０）。制御目標位相差は（実測位相差）＋（位相差指令
値）なる演算により算出され、Ｒ＝０のときが基準状態
である。

【００４７】つぎに、主軸同期完了信号ＳＳＦＩＮがオ
ンで、主軸同期状態にあるメイン主軸２０２に対する背
面主軸２０５の回転速度を調整し、メイン主軸２０２と
背面主軸２０５の回転方向の位相差を制御目標位相差に
自動設定し、位相合わせを行う（ステップＳ２３０）。
この位相合わせが完了すれば、自動位相合わせ完了信号
出力手段６５が自動位相合わせ完了信号をラダー回路部
７０にへ出力する（ステップＳ２４０）。

【００４８】これにより、異形材ワークをメイン主軸２
０２と背面主軸２０５との間で掴み換えする時などにお
いて、メイン主軸２０２と背面主軸２０５との位相合わ
せが自動的に行われ、異形材ワークの繰り返し加工が多
くの段取り時間を要することなく効率よく行われるよう
になる。なお、図８は自動位相合わせを行う加工プログ
ラム例を示している。

【００４９】実施の形態３． 図９は、この発明による数値制御装置の実施の形態３を
示している。なお、図９に於いても、図１に対応する部
分は図１に付した符号と同一の符号を付けてその説明を
省略する。この実施の形態では、異形材ワークＷの回転
方向の特定部分に加工を施こすべく、メイン主軸２０２
と背面主軸２０５とを任意の同期回転角位置に位置決め
する主軸回転角位置制御、すなわち、主軸Ｃ軸制御が行
われるようになっている。

【００５０】この主軸Ｃ軸制御のために、図９に示され
ているように主軸モータ１２０、１２１は主軸サーボモ
ータ１２０’、１２１’に変更され、また主軸アンプ１
３０、１３１も、他の軸制御用のものと同等に、位置ル
ープを有する主軸サーボアンプ１３０’、１３１’に変
更されている。

【００５１】実施の形態３では、実施の形態１のものに
加えて、補間処理部５０に主軸Ｃ軸自動位相合わせ手段
（主軸同期自動位相合わせ手段）５４が追加され、また
機械制御信号処理部６０に主軸Ｃ軸自動位相合わせ要求
信号検出手段６６と主軸Ｃ軸自動位相合わせ完了信号出
力手段６７とが追加されている。

【００５２】主軸Ｃ軸自動位相合わせ手段５４は、主軸
Ｃ軸自動位相合わせ要求により位相差記憶テーブル２１
に記憶されている基準主軸（メイン主軸）と同期主軸
（背面主軸）の回転方向の位相差を読み出し、この位相
差と位相差指令値（位相シフト量指定値）とにより制御
目標位相差を算出し、主軸Ｃ軸制御状態にある基準主軸
に対する同期主軸の回転速度調整により基準主軸と同期
主軸の回転方向の位相差を制御目標位相差に自動設定す
る。

【００５３】主軸Ｃ軸自動位相合わせ要求信号検出手段
６６は、ラダー回路部７０よりの主軸Ｃ軸自動位相合わ
せ要求信号を検出することにより主軸Ｃ軸自動位相合わ
せ要求を主軸Ｃ軸自動位相合わせ手段５４に出す。これ
により、ラダー回路部７０によって割り付けられる操作
盤（図示省略）のスイッチ操作により主軸Ｃ軸自動位相
合わせ要求を主軸Ｃ軸自動位相合わせ手段５４に出すこ
とができる。

【００５４】主軸Ｃ軸自動位相合わせ完了信号出力手段
６７は、主軸Ｃ軸自動位相合わせ手段５４による位相合
わせの完了を主軸Ｃ軸自動位相合わせ完了信号をもって
ラダー回路部７０に通知する。これによりラダー回路部
７０によって割り付けられる操作盤（図示省略）のラン
プを点灯するなどして、位相合わせ完了をオペレータに
伝えることができる。

【００５５】つぎに、図１０に示されているフローチャ
ートと、図１１〜図１３に示されているグラフとを参照
して主軸Ｃ軸自動位相合わせ手段５４による主軸Ｃ軸自
動位相合わせ動作について説明する。メイン主軸２０２
をサーボオンし（ステップＳ３００）、ラダー回路部７
０よりの主軸Ｃ軸自動位相合わせ要求信号がオンしたこ
とが主軸Ｃ軸自動位相合わせ要求信号検出手段６６によ
り検出されると（ステップＳ３１０肯定）、主軸同期運
転中であるか否かを判別する（ステップＳ３２０）。

【００５６】主軸同期運転中であれば（ステップＳ３２
０肯定）、目標位相差を算出し（ステップＳ３３０）、
この時にメイン主軸２０２と背面主軸２０５の位相差
が、既に目標位相差になっているか否かを判別する（ス
テップＳ３４０）。メイン主軸２０２と背面主軸２０５
の位相差が、既に目標位相差になっていれば（ステップ
Ｓ３４０肯定）、図１１に示されているように、メイン
主軸２０２と背面主軸２０５とを主軸同期状態で減速停
止する（ステップＳ３６０）。

【００５７】これに対し、メイン主軸２０２と背面主軸
２０５の位相差が、目標位相差になっていなければ（ス
テップＳ３４０否定）、実施の形態２における場合と同
等に、主軸同期状態にあるメイン主軸２０２に対する背
面主軸２０５の回転速度を調整し（図１２参照）、メイ
ン主軸２０２と背面主軸２０５の回転方向の位相差を制
御目標位相差に自動設定し、位相合わせを行う（ステッ
プＳ３５０）。この後に、メイン主軸２０２と背面主軸
２０５とを主軸同期状態で減速停止させる（ステップＳ
３６０）。

【００５８】図１３に示されているように、主軸同期運
転中でない場合には（ステップＳ３２０否定）、目標位
相差を算出し（ステップＳ３７０）、メイン主軸２０２
と背面主軸２０５とを速度制御モードによる停止指令で
減速停止させ（ステップＳ３８０）、停止後に、メイン
主軸２０２と背面主軸２０５とを位置制御モードに切り
替える（ステップＳ３９０）。つぎに、位置制御モード
において、メイン主軸２０２を主軸サーボモータ１２
０’のＺ相位置（位相原点位置）に位置決めし（ステッ
プＳ４００）、背面主軸２０５を主軸サーボモータ１２
１’の（Ｚ相位置）＋（位相差目標位置）に位置決めす
る（ステップＳ４１０）。

【００５９】これにより、主軸Ｃ軸制御におけるメイン
主軸２０２と背面主軸２０５との位相合わせが自動的に
行われ、長物の異形材ワークの主軸Ｃ軸制御による加工
が多くの段取り時間を要することなく効率よく行われる
ようになる。

【００６０】実施の形態４． 図１４はこの発明による数値制御装置の実施の形態４を
示している。なお、図１４に於いて、図５に対応する部
分は図５に付した符号と同一の符号を付けてその説明を
省略する。実施の形態４では、実施の形態２のものに加
えて、補間処理部５０に材料挿入指令手段５５と材料挿
入検出手段５６とが追加され、機械制御信号処理部６０
に材料挿入要求信号検出手段６８が設けられている。ま
た材料挿入検出条件データテーブル７５が追加されてい
る。

【００６１】材料挿入指令手段５５は、材料挿入要求に
より異形材ワークＷを把持した基準主軸（メイン主軸）
あるいは基準主軸に対して対向配置されている同期主軸
（背面主軸）を対向主軸側へ軸線方向移動させ、その軸
線方向移動の駆動負荷の増加により異形材ワークＷの先
端が対向主軸に衝突したことを検出し、この衝突検出後
に基準主軸あるいは同期主軸を最終軸線方向位置への移
動指令を行い、基準主軸あるいは同期主軸を低速回転さ
せる指令を出す。

【００６２】材料挿入検出手段５６は基準主軸あるいは
同期主軸が最終軸線方向位置へ移動したか或いは軸線方
向移動の駆動負荷の変化より同期主軸に対する材料の挿
入完了を検出する。この材料挿入検出手段５６が材料挿
入完了の検出により主軸位相差算出要求を位相差算出手
段５２に出す。

【００６３】材料挿入要求信号検出手段６８は、ラダー
回路部７０よりの材料挿入要求信号を検出することによ
り材料挿入要求を材料挿入指令手段５５に出す。これに
より、ラダー回路部７０によって割り付けられる操作盤
（図示省略）のスイッチ操作により材料挿入要求を材料
挿入指令手段５５に出すことができる。材料挿入検出条
件データテーブル７５は、図１５に示されているよう
に、材料挿入のために軸線方向移動する主軸（移動軸）
の指定、最終軸線方向位置を定義しており、材料挿入要
求により材料挿入条件が読み出される。

【００６４】つぎに、図１６に示されているフローチャ
ートを参照して材料挿入指令手段５５の材料挿入指令に
よる材料挿入動作について説明する。先ず、オペレータ
は、異形材ワークＷをメイン主軸２０２のメインチャッ
ク２０１に挿入する段取り作業を行う。この作業が完了
すれば、ラダー回路部７０よりの材料挿入要求信号がオ
ンすることを待ち、材料挿入要求信号がオンすれば（ス
テップＳ５００肯定）、材料挿入指令手段５５が材料挿
入指令を出力し、この材料挿入指令によりメインチャッ
ク２０１を閉じ（ステップＳ５１０）、メイン主軸２０
２、背面主軸２０５のＺ軸をサーボオンする（ステップ
Ｓ５２０）。

【００６５】つぎに、材料挿入検出条件データテーブル
７５より材料挿入条件を読み出して材料挿入検出条件を
設定する（ステップＳ５３０）。つぎに、移動軸、この
例では、メイン主軸２０２を対向主軸である背面主軸２
０５の側へ軸線方向移動（Ｚ軸移動）させ（ステップＳ
５４０）、このＺ軸移動下で、移動軸（メイン主軸２０
２）のＺ軸サーボモータ１００の電流値が電流制限値を
超えたか否かにより、異形材ワークＷの先端が対向主軸
に衝突したことを検出する（ステップＳ５５０）。異形
材ワークＷの先端が対向主軸に衝突したことが検出され
ると（ステップＳ５５０肯定）、移動軸の残りのＺ軸移
動指令を捨てメイン主軸２０２のＺ軸移動を停止させる
（ステップＳ５６０）。

【００６６】つぎに、メイン主軸２０２のＺ軸方向移動
に対してトルクスキップ後の終点位置への移動指令を行
い（ステップＳ５７０）、メイン主軸２０２を低速回転
させる（ステップＳ５８０）。

【００６７】これにより異形材ワークＷの先端が対向主
軸（背面主軸２０５）に軽く押し付けられた状態で、異
形材ワークＷが低速回転し、異形材ワークＷの位相と背
面主軸２０５の背面チャック２０４との位相が合致する
と、異形材ワークＷが背面チャック２０４内に入り込
み、材料挿入が完了する。

【００６８】この材料の挿入完了を、メイン主軸２０２
のＺ軸方向位置（フィードバック位置）が最終軸線方向
位置（指令位置）になったことと、軸線方向移動の駆動
負荷、すなわち、Ｚ軸サーボモータ１００の電流値が通
常値になったこととＡＮＤ論理条件により判別し（ステ
ップＳ５９０）、材料の挿入完了が材料挿入検出手段５
６によって検出されると、材料挿入検出手段５６が主軸
位相差算出要求を位相差算出手段５２に出す。これによ
り位相差の算出が自動的に開始される（ステップＳ６０
０）。

【００６９】これにより、背面主軸２０５に対する異形
材ワークの挿入作業が自動化され、位相同期制御のため
の段取り作業（位相差算出、位相合わせ）が自動化され
る。なお、実施の形態４は実施の形態３と組み合わせる
ことも可能であり、この場合も上述の実施の形態におけ
る場合と同等の効果が得られる。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による数値制御装置によれば、主軸位相差算出要求に
より、位相差算出手段が、同一回転速度による主軸同期
状態にある基準主軸と同期主軸の回転方向の位相差を、
基準主軸の位相検出器が出力する信号と同期主軸の位相
検出器が出力する信号より自動算出し、位相差算出手段
により算出された基準主軸と同期主軸の回転方向の位相
差を位相差記憶手段に読み書き可能に記憶するから、位
相差記憶手段に記憶されている位相差のデータを参照す
ることにより、位相同期制御におけるＲアドレスを一発
で、即座に決めることがきるようになり、位相同期制御
の段取り時間に要する時間が飛躍的に短縮できる。ま
た、自動位相合わせ要求により、主軸同期自動位相合わ
せ手段が、位相差記憶手段に記憶されている基準主軸と
同期主軸の回転方向の位相差を読み出し、この位相差と
位相差指令値とにより制御目標位相差を算出し、主軸同
期状態にある基準主軸に対する同期主軸の回転速度調整
により基準主軸と同期主軸の回転方向の位相差を制御目
標位相差に自動設定するから、異形材ワークをメイン主
軸と背面主軸との間で掴み換えする時などにおいて、メ
イン主軸と背面主軸の位相合わせが自動的に行われ、異
形材ワークの繰り返し加工が多くの段取り時間を要する
ことなく効率よく行われるようになる。さらに、主軸位
相差算出要求信号検出手段がラダー回路部よりの主軸位
相差算出要求信号を検出することにより主軸位相差算出
要求を位相差算出手段に出し、位相差算出完了信号出力
手段が位相差算出手段による位相差算出の完了を位相差
算出完了信号をもってラダー回路部に通知するから、ラ
ダー回路部によって割り付けられる操作盤のスイッチ操
作により主軸位相差算出要求を位相差算出手段に出すこ
とと、ラダー回路部によって割り付けられる操作盤のラ
ンプを点灯するなどして、位相差算出の完了をオペレー
タに伝えることができ、取扱い性、操作性が向上する。

【００７１】つぎの発明による数値制御装置によれば、
位相差記憶手段に記憶されている基準主軸と同期主軸の
回転方向の位相差が画面表示部に表示されるから、オペ
レータは画面表示部に画面表示された位相差を見ること
により、位相同期制御におけるＲアドレスを一発で、即
座に決めることがきるようになり、位相同期制御の段取
り時間に要する時間が飛躍的に短縮できる。

【００７２】

【００７３】つぎの発明による数値制御装置によれば、
自動位相合わせ要求により、主軸同期自動位相合わせ手
段が、位相差記憶手段に記憶されている基準主軸と同期
主軸の回転方向の位相差を読み出し、この位相差と位相
差指令値とにより制御目標位相差を算出し、主軸回転角
位置制御状態（主軸Ｃ軸制御状態）にある基準主軸に対
する同期主軸の回転速度調整により基準主軸と同期主軸
の回転方向の位相差を制御目標位相差に自動設定するか
ら、主軸Ｃ軸制御における基準主軸と同期主軸との位相
合わせが自動的に行われ、長物の異形材ワークの主軸Ｃ
軸制御による加工が多くの段取り時間を要することなく
効率よく行われるようになる。

【００７４】つぎの発明による数値制御装置によれば、
自動位相合わせ要求信号検出手段がラダー回路部よりの
自動位相合わせ要求信号を検出することにより自動位相
合わせ要求を主軸同期自動位相合わせ手段に出し、位相
合わせ完了信号出力手段が主軸同期自動位相合わせ手段
による位相合わせの完了を自動位相合わせ完了信号をも
ってラダー回路部に通知するから、ラダー回路部によっ
て割り付けられる操作盤のスイッチ操作により主軸Ｃ軸
自動位相合わせ要求を主軸Ｃ軸自動位相合わせ手段に出
すことと、ラダー回路部によって割り付けられる操作盤
のランプを点灯するなどして、位相合わせ完了をオペレ
ータに伝えることができ、取扱い性、操作性が向上す
る。

【００７５】つぎの発明による数値制御装置によれば、
材料挿入指令手段による一連の動作指令によって同期主
軸に対する異形材ワークの挿入が自動的に行われ、材料
挿入検出手段が基準主軸あるいは同期主軸が最終軸線方
向位置へ移動したか或いは軸線方向移動の駆動負荷の変
化によって同期主軸に対する材料の挿入完了を検出し、
この材料挿入完了の検出により材料挿入検出手段が主軸
位相差算出要求を位相差算出手段へ出し、この状態で位
相差算出手段が位相差を自動算出するから、背面主軸な
どに対する異形材ワークの挿入作業が自動化され、位相
同期制御のための段取り作業が自動化される。

【００７６】つぎの発明による数値制御装置によれば、
材料挿入条件データテーブルに材料挿入のために軸線方
向移動する主軸の指定、最終軸線方向位置が定義され、
材料挿入要求により材料挿入条件データテーブルより材
料挿入条件を読み出すことにより、材料挿入条件を自動
設定するから、材料挿入条件データテーブルの記述によ
り材料挿入条件を容易に変更可能に設定することができ
る。

【００７７】つぎの発明による数値制御装置によれば、
材料挿入要求信号検出手段がラダー回路部よりの材料挿
入要求信号を検出することにより材料挿入要求を材料挿
入指令手段手段に出すから、ラダー回路部によって割り
付けられる操作盤のスイッチ操作により材料挿入要求を
材料挿入指令手段に出すことができ、取扱い性、操作性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による数値制御装置の実施の形態１
を示すブロック線図である。

【図２】 位相差データの画面表示例を示す説明図であ
る。

【図３】 実施の形態１における位相差算出ルーチンを
示すフローチャートである。

【図４】 実施の形態１における位相差算出のタイムチ
ャートである。

【図５】 この発明による数値制御装置の実施の形態２
を示すブロック線図である。

【図６】 実施の形態２における自動位相合わせルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図７】 実施の形態２における自動位相合わせのタイ
ムチャートである。

【図８】 自動位相合わせを行う加工プログラム例を示
すプログラムリスト図である。

【図９】 この発明による数値制御装置の実施の形態３
を示すブロック線図である。

【図１０】 実施の形態３における自動位相合わせルー
チンを示すフローチャートである。

【図１１】 自動位相合わせが完了している場合の回転
速度と動作特性を示すグラフである。

【図１２】 自動位相合わせが完了していない場合の回
転速度と動作特性を示すグラフである。

【図１３】 主軸同期が行われていない場合の回転速度
と動作特性を示すグラフである。

【図１４】 この発明による数値制御装置の実施の形態
４を示すブロック線図である。

【図１５】 材料挿入条件データテーブル例を示す説明
図である。

【図１６】 実施の形態４における材料挿入ルーチンを
示すフローチャートである。

【図１７】 従来における数値制御装置の構成を示すブ
ロック線図である。

【図１８】 自動旋盤の一例を示す平面図である。

【図１９】 （ａ）、（ｂ）は位相合わせ前の状態を示
す説明図である。

【図２０】 （ａ）、（ｂ）は位相合わせ後の状態を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ 数値制御装置、１０ 加工プログラム解析処理部，
２０ メモリ，２１位相差記憶テーブル，３０ パラメ
ータ設定部，４０ 画面表示部，５０ 補間処理部，５
１ 補間処理手段，５２ 位相差算出手段，５３ 自動
位相合わせ手段，５４ 主軸Ｃ軸自動位相合わせ手段，
５５ 材料挿入指令手段，５６ 材料挿入検出手段，６
０ 械制御信号処理部，６１ 機械制御信号処理手段，
６２位相差算出要求信号検出手段，６３ 位相差算出完
了信号出力手段，６４ 自動位相合わせ要求信号検出手
段，６５ 自動位相合わせ完了信号出力手段，６６主軸
Ｃ軸自動位相合わせ要求信号検出手段，６７ 主軸Ｃ軸
自動位相合わせ完了信号出力手段，６８ 材料挿入要求
信号検出手段，７０ ラダー回路部，７５材料挿入条件
データテーブル，８０ 軸制御部，９０ データ入出力
回路，１００ サーボモータ，１１０ サーボアンプ，
１２０，１２１ 主軸モータ，１２０’，１２１’ 主
軸サーボモータ，１３０，１３１ 主軸アンプ， １３
０’，１３１’ 主軸サーボアンプ，１４０，１４１
位置検出器，２００ 機械筺体，２０１ メインチャッ
ク，２０２ メイン主軸，２０３ 背面主軸台，２０４
背面チャック，２０５ 背面主軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−109606（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−240257（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302791（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−49592（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 G05D 3/00 - 3/20

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準主軸と同期主軸とを同一回転速度お
   よび同一位相で回転させる主軸同期制御機能を有する数
   値制御装置において、 主軸位相差算出要求により同一回転速度による主軸同期
   状態にある前記基準主軸と前記同期主軸の回転方向の位
   相差を基準主軸の位置検出器が出力する信号と同期主軸
   の位置検出器が出力する信号より自動算出する位相差算
   出手段と、 前記位相差算出手段により算出された前記基準主軸と前
   記同期主軸の回転方向の位相差を読み書き可能に記憶す
   る位相差記憶手段と、ラダー回路部よりの主軸位相差算出要求信号を検出する
   ことにより主軸位相差算出要求を前記位相差算出手段に
   出す主軸位相差算出要求信号検出手段と、 前記位相差算出手段による位相差算出の完了を位相差算
   出完了信号をもってラダー回路部に通知する位相差算出
   完了信号出力手段と、 自動位相合わせ要求により前記位相差記憶手段に記憶さ
   れている前記基準主軸と前記同期主軸の回転方向の位相
   差を読み出し、この位相差と位相差指令値とにより制御
   目標位相差を算出し、主軸同期状態にある前記基準主軸
   に対する前記同期主軸の回転速度調整により前記基準主
   軸と前記同期主軸の回転方向の位相差を制御目標位相差
   に自動設定する主軸同期自動位相合わせ手段と、 を有していることを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】前記位相差記憶手段に記憶されている前記
   基準主軸と前記同期主軸の回転方向の位相差を画面表示
   する画面表示部を有していることを特徴とする請求項１
   に記載の数値制御装置。
3. 【請求項３】 自動位相合わせ要求により前記位相差記
   憶手段に記憶されている前記基準主軸と前記同期主軸の
   回転方向の位相差を読み出し、この位相差と位相差指令
   値とにより制御目標位相差を算出し、主軸回転角位置制
   御状態にある前記基準主軸に対する前記同期主軸の回転
   速度調整により前記基準主軸と前記同期主軸の回転方向
   の位相差を制御目標位相差に自動設定する主軸同期自動
   位相合わせ手段を有していることを特徴とする請求項１
   または２に記載の数値制御装置。
4. 【請求項４】 ラダー回路部よりの自動位相合わせ要求
   信号を検出することにより自動位相合わせ要求を前記主
   軸同期自動位相合わせ手段に出す自動位相合わせ要求信
   号検出手段と、 前記主軸同期自動位相合わせ手段による位相合わせの完
   了を自動位相合わせ完了信号をもってラダー回路部に通
   知する自動位相合わせ完了信号出力手段と、 を有していることを特徴とする請求項３に記載の数値制
   御装置。
5. 【請求項５】 材料挿入要求により異形材ワークを把持
   した基準主軸あるいは前記基準主軸に対して対向配置さ
   れている同期主軸を対向主軸側へ軸線方向移動させ、そ
   の軸線方向移動の駆動負荷の増加により異形材ワークの
   先端が対向主軸に衝突したことを検出し、この衝突検出
   後に前記基準主軸あるいは前記同期主軸を最終軸線方向
   位置への移動指令を行い、前記基準主軸あるいは前記同
   期主軸を回転させて互いの位相を合致させ異形材ワーク
   をチャック内に入り込ませる材料挿入指令手段と、 前記基準主軸あるいは前記同期主軸が最終軸線方向位置
   へ移動したか或いは軸線方向移動の駆動負荷の変化より
   同期主軸に対する材料の挿入完了を検出する材料挿入検
   出手段とを有し、 前記材料挿入検出手段が材料挿入完了の検出により主軸
   位相差算出要求を前記位相差算出手段に出すことを特徴
   とする請求項１または３に記載の数値制御装置。
6. 【請求項６】 材料挿入のために軸線方向移動する主軸
   の指定、最終軸線方向位置を定義した材料挿入条件デー
   タテーブルを有し、材料挿入要求により前記材料挿入条
   件データテーブルより材料挿入条件を読み出し、材料挿
   入条件を設定することを特徴とする請求項５に記載に数
   値制御装置。
7. 【請求項７】 ラダー回路部よりの材料挿入要求信号を
   検出することにより材料挿入要求を前記材料挿入指令手
   段に出す材料挿入要求信号検出手段を有していることを
   特徴とする請求項５または６に記載の数値制御装置。