JPH01213702A

JPH01213702A - Ｎｃ同期制御システム

Info

Publication number: JPH01213702A
Application number: JP63306511A
Authority: JP
Inventors: Masao Kume; 正夫久米; Takeshi Masaki; 健正木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1989-08-28
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: US5051913A; GB2216294A; JPH07107643B2; FR2627603B1; GB2216294B; GB8903801D0; FR2627603A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は歯車研削機やホブ盤等のように数値制御により
同期加工を行う機械（以下、ＮＣ同期機械という）に適
用されるＮＣ同期制御システムに関し、−層詳細には、
マスタ軸に軸着した研削工具とワーク軸に軸着したワー
クと、当該ワークを駆動するスレーブ軸に軸着したサー
ボモータの同期関係を時分割で監視し、常に最適の同期
関係を保持するように制御することを可能とするＮＣ同
期制御システムに関する。

［発明の背景］近時、研削工具、例えば、周面に螺旋状に突条を設けた
砥石とワークである被研削歯車とを噛合させ、砥石軸と
被研削歯車軸とを同期回転させることにより被研削歯車
を所定寸法の歯車に仕上げる同期加工型の歯車研削機が
採用されるに至っている。この場合、所定寸法の歯車に
仕上げるためには砥石軸と被研削歯車軸との同期状態、
すなわち、砥石の突条と被研削歯車の歯列の谷部との一
致状態が所定範囲内に保持されて加工される必要がある
。若し、同期状態が正常に保持されないまま歯車が加工
されると、歯が曲がったり、歯のピッチが変わる等、種
々の加工誤差を発生するからである。

ところで、従来のＮＣ同期制御装置において、電気同期
を行う手段として高精度の同期が必要とされる場合には
パルスモータが採用され、これに対して高速、高トルク
が必要とされる場合にはサーボモータが採用されている
。従って、パルスモータを採用する装置では所望の研削
速度と高いトルクを発生することが極めて困難であり、
一方、サーボモータを採用する装置にふいては所望の精
度を実現することが出来ず、結局、高精度性、サイクル
タイムの向上を雨空させることが極めて困難な状況にあ
る。さらに、パルスモータを駆動する際には税調の虞が
あるため、駆動パルス列の間隔を出来るだけ一定に保持
する必要があることから同期指令パルスと差動指令パル
スとの加減算が極めて困難な演算処理となり、前記同期
指令パルスと差動指令パルス同士の合成はハードウェア
構成による論理回路に依存せざるを得ない。

そこで、これらの不都合を回避するためにサーボモータ
を利用し、それに軸着されたロークリエンコーダからの
出力データをソフトウェア的に処理することにより前記
のような複雑なパルス論理回路を構成することなく高精
度性とサイクルタイムの向上を図ろうとするＮＣ同期制
御装置が提供され始めている。

この種のＮＣ同期制御装置の例として、例えば、特公昭
第５９−３５７２９号公報に開示されている装置を掲げ
ることが出来る。すなわち、該装置は歯車の歯切加工を
行うホブ軸、または、ホブ軸駆動用モータの回転位置を
検出する検出手段を設け、当該検出手段から発生する位
置信号に基づいてワーク駆動用モータを前記ホブ軸駆動
用モータに同期して回転させるように構成している。

［発明の目的］本発明はこのような技術に関連してなされたものであっ
て、歯車研削機やホブ盤等に採用され、マスタスレーブ
方式（マスタ軸に取着したロータリエンコーダで回転位
置情報を検出し、その位置情報を処理してスレーブ軸を
制御し同期回転を得る方式）を使用するＮＣ同期制御シ
ステムであって、同期回転比や各パラメータゲイン（速
度エラーゲイン、位置エラーゲイン等）を全て数値デー
タで入力出来る構成としているためにワークの諸元（歯
車の場合においては、ワーク歯数、モジュール、ねじれ
角等）あるいはマシンの諸元（工具の条数、ギヤトレン
、減速比等）を瞬時に切り換えることが出来、多種少量
生産に対応可能な柔軟性に富む工作機械を提供すること
を目的とする。

さらには、各パラメータゲイン、機械系の定数（モータ
の仕様、負荷イナーシャ、粘性抵抗、ばね定数等）およ
び回転数等の変化に伴い、夫々最適状態の数値を記憶し
ておくことにより現在の加工状態に応じたゲインを瞬時
に設定することが出来るＮＣ同期制御システムを提供す
ることを目的とする。

また、トラバース軸のトラバース送りを規定する差動演
算も行なえることから、はすば歯車等の加工を行うこと
の出来るＮＣ同期制御システムを提供することを目的と
する。

［目的を達成するための手段］前記の目的を達成するために、本発明はマスタ軸に軸着
した工具を回転駆動する第１のモータとスレーブ軸を回
転駆動する第２のモータと当該スレーブ軸に回転伝達手
段で連結されたワーク軸と前記ワーク軸に軸着されたワ
ークとを含み前記ワークは前記工具によって研削される
ＮＣ同期制御システムであって、前記マスタ軸およびス
レーブ軸に軸着した第１および第２のエンコーダと、当
該夫々のエンコーダの出力信号を時間微分演算した後、
少なくとも各軸間の位置エラーを算出する演算手段と、
当該演算手段の出力信号を加減算する手段とを具備し、
当該加減算手段の出力信号を前記第２モータに導入する
よう構成することを特徴とする。

また、本発明はマスタ軸に軸着した工具を回転駆動する
第１のモータとスレーブ軸を回転駆動する第２のモータ
と当該スレーブ軸に回転伝達手段で連結されたワーク軸
と前記ワーク軸に軸着されたワークと前記スレーブ軸と
前記ワーク軸とを一体的にトラバース移動するトラバー
ス軸に軸着する第・３のモータとを含み前記ワークは前
記工具によって研削されるＮＣ同期制御システムであっ
て、前記マスタ軸、スレーブ軸およびトラバース軸に軸
着した第１乃至第３のエンコーダと、当該夫々のエンコ
ーダの出力信号を時間微分演算した徒歩なくとも各軸間
の位置エラーを算出する演算手段と、当該演算手段の出
力信号を加減算する手段とを具備し、当該加減算手段の
出力信号を前記第２モータに導入するよう構成すること
を特徴とする。

［実施態様コ次に、本発明に係るＮＣ同期制御システムについて好適
な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細
に説明する。

第１図は本発明に係るＮＣ同期制御システムが適用され
る歯車研削機の概略構成図であり、第１図において、参
照符号１０は砥石１２（ここでは、１条の歯を刻設した
砥石とする）を回転する第１のモータとしての工具モー
タを示す。当該工具モータ１０は工具軸であるマスタ軸
１４を介して砥石１２と軸着し、当該マスタ軸１４には
第１のロータリエンコーダである、例えば、パルスジェ
ネレータ１６が同軸的に軸着されている。

本実施態様において、モータ１０の回転数、すなわち、
マスタ軸１４の回転数Ｎ。は３０００ｒｐｍであり、パ
ルスジェネレータ１６の分解能、すなわち、マスタ軸エ
ンコーダ分解能Ｒ。は６００００ｐ／ｒ　（ＰＵＬＳＢ
Ｓ／ＲＥＶＯＬＵＴＩＯＮ）　テある。前記パルスジェ
ネレータ１６の出力信号ＰＧ、はフィードフォワード制
御パネル１８内の４逓倍カウンタ２０を介してフィード
フォワード演算器２２に導入される。フィードフォワー
ド演算器２２の演算結果ハＤ　／　Ａコンバータ２４ヲ
介してフィードフォワード指令信号Ｓ□として加算器２
６の第１の入力端子に導入される。

一方、フィードフォワード演算器２２の演算データであ
るマスタ軸速度データＳｏｌはセミクロースドループ制
御パネル２８内のセミクローズトループ演算器３０に導
入される。この場合、セミクローズトループ演算器３０
の他の入力端子には第２のモータとしてのサーボモータ
３２に軸着された第２のロークリエンコーダであるパル
スジェネレータ３３から出力信号ＰＧ２が４逓倍カウン
タ３４を介して導入されている。このフィードバック出
力信号ＰＧ２を基にセミクローズトループ演算器３０は
Ｄ／Ａコンバータ３８を介してセミクローズトループ指
令信号Ｓｆ２を加算器２６の第２の入力端子に導入する
。加算器２６の出力信号であるスレーブ軸速度データＳ
ｓはサーボアンプ４０を介してワーク駆動用のサーボモ
ータ３２の回転数を制御する。

この場合、サーボモータ３２に軸着したスレーブ軸４２
の他端側にはカップリング４３を介してシステムの慣性
力を吸収するイナーシャダンパ４４と第１のギヤ４６が
同軸的に軸着されている。この第１ギヤ４６には第２の
ギヤ４８が噛合し、当該第２ギヤ４８は軸５０を介して
その軸線方向が変えられる第３のギヤ５２と軸着し、第
３ギヤ５２は第４のギヤ５４と噛合する。この場合、第
４ギヤ５４はワーク軸５６に同軸的に固着され、ワーク
軸５６の一端部には被研削歯車としてのワーク３１が固
定して配設される。

なお、前記ワーク軸５６には第１のプーリ６８、ベルト
７０、第２のプーリ７２を介してヒステリシスブレーキ
７４が介装され、当該ヒステリシスブレーキ７４は調整
されたポテンショメータ７６の出力信号が増幅器７８に
よって増幅された後の電圧信号によってその制動力が可
変されるように構成されている。

また、前記サーボモータ３２およびワーク３１等はトラ
バーステーブル８０上に載置され、当該トラバーステー
ブル８０は図示しないボールねじおよびトラバース軸８
３を介して第３のモータであるドラバ−スモーク８２に
よって矢印六方向に進退自在である。このトラバースモ
ータ８２には第３のロータリエンコーダであるパルスジ
ェネレータ８４が軸着され、このパルスジェネレータ８
４の出力信号ＰＧ４は、前記セミクローズトループ制御
パネル２８内の４逓倍カウンタ８８を介してセミクロー
ズトループ演算器３０に導入される。

従って、トラバースモータ８２の回転による矢印六方向
のトラバース移動量はセミクローズトループ演算器３０
によって後述するような所定の差動演算が行われ、演算
結果はＤ／Ａコンバータ３８を介し前記セミクローズト
ループ指令信号ｓｒｚに加味されて加算器２６に導入さ
れる。

なお、前記フィードフォワード制御パネル１８およびセ
ミクローズトループ制御パネル２８のクロック入力端子
ＣＫには図示しない水晶発振器の発振周波数を分周して
得られるサンプリングクロックＴ、が導入される。また
、本実施態様において、サンプリングクロックＴ、のサ
ンプリング時間ｔ、は３００μｓである。

次に、第２図は第１図に示す３個の４逓倍カウンタ２０
．３４および８８の詳細なブロック図であり、当該４逓
倍カウンタ２０．３４および８８は、夫々、パルスジェ
ネレータ１６．３３および８４から出力されるＡ相、Ｂ
相パルスの立ち上がりエツジを計数するカウンタ１００
ａ、　１００ｃとインバータ１０１ａ、　１０１ｂによ
って反転されたＡ相、Ｂ相パルスの立ち下がりエツジを
計数するカウンタ１００ｂ。

１００ｄとからなり、夫々のカウンタ１００ａ乃至１０
０ｄの出力データはサンプリングクロックＴｓ毎に微分
器１０２ａ乃至１０２ｄによって時間微分され速度デー
タに変換された後、加算器１０８によって加算されて４
逓倍出力データに変換される。

本実施態様に係るＮＣ同期制御システムが適用される歯
車研削装置は基本的には以上のように構成されるもので
あり、次にその作用並びに効果について説明する。

先ず、本実施態様に係るワーク３１の諸元並びにパルス
ジェネレータ１６．３３．８４の分解能等の諸元を表１
に示す。これらの諸元は図示しない入力手段からフィー
ドフォワード演算器２２右よびセミクローズトループ演
算器３０の夫々のメモリ部（図示せず）に入力される。

表１そこで、先ず、ワークが平歯車であるとじた場合につい
て位置ループ系、すなわち、セミクローズトループ制御
パネル２８等での演算内容について説明し、次に、ワー
クかはすば歯車である場合についてトラバース方向の移
動量を考慮した各制御パネルの演算内容について説明す
る。

第１に、平歯車を研削する場合について説明する。この
場合、砥石１２を工具モータ１０により回転数Ｎ。＝　
３００Ｏｒｐｍで回転駆動すると、パルスジェネレータ
１６から連続するパルス信号としての出力信号ＰＧ、が
発生し、当該出力信号ＰＧ、はフィードフォワード制御
パネル１８の中、カウンタ２０を介してフィードフォワ
ード演算器２２に導入される。従って、工具としての砥
石１２がＮ、＝　３００Ｏｒｐｍで回転した時にサンプ
リング時間ｔｓ　−３００μｓ毎にパルスジェネレータ
１６から発生するパルス、換言すれば、マスタ軸速度デ
ータ８つは次の第（１）式に示すように９００ｐ／ｂυ ＝　−Ｘ　６００００Ｘ　３００Ｘ１０−’＝　９ＱＱ
　（ｐ／ｓａｍｐｌｅ）　　　　　　　　　　−（１）
次に、回転数ＮＮ　＝　３００Ｏｒｐｍの砥石１２に対
してワーク３１の歯数ＺをＺ＝６０とした時のワーク回
転数Ｎｗは次の第（２）式で示す式から導かれ、その値
は５０ｒｐｍとなる。なお、第（２）式において参照符
号Ｐは工具の条数であり、この場合、砥石１２の条数に
対応し、この値は前記のように１であるとしている。

＝　５０　（ｒｐｍ）　　　　　　　　　　　　・・・
（２）次に、サーボモータ３２によって駆動されるワー
ク３１０間に介装される回転伝達手段であるギヤトレン
４５の減速比Ｑが２４　：　１　（Ｑ＝２４）であるこ
とを考慮するとサーボモータ３２の回転数Ｎ、は次の第
（３）式に示すように１２０Ｏｒｐｍで回転させればよ
い。

Ｎｓ　＝Ｎｗ　ＸＱ（ｒｐｍ）＝５０Ｘ２４＝１２００
（ｒｐｍ）・・・（３）そこで、サーボモータ３２に与えるべき電圧値はサーボ
モータ３２およびサーボアンプ４０の定格仕様値から、
例えば、定格回転数ＮＳｍ＝３０００ｒｐｍの時のサー
ボモータ３２の定格入力電圧ＶａがＶ、＝６Ｖであると
すれば、１ｖ当たりの回転数は５００ｒｐｍ／　Ｖであ
ることが諒解され、結局、１２０Ｏｒｐｍで回転させる
ためにはサーボモータ３２に２．４Ｖを供給すればよい
ことになる。

この関係を第（４）式に示す。

Ｖｌｌ　　　　定格入力電圧しこの場合、Ｄ／Ａコンバータ２４のビット数を１２ビツ
トとし、１２ビツトに対応する出力電圧を±ＩＯＶとし
てＮｓ　”　Ｌ２０Ｏｒｐｍで回転させるための電圧２
．４Ｖを得るには、第（５）式に示すように、Ｄ／Ａコ
ンバータ２４に値Ｖ　（１１／１２４）　　＝２５３９
を供給するようにすればよい。

従って、フィードフォワード指令信号Ｓｆｆの値はこの
値Ｖ　（Ｄ／Ａ２４）　をアナログ信号に変換した値と
して与えられる。なお、本実施態様においてサーボアン
プ４０はボルテージフォロアとして動作している。そこ
で、この状態で、砥石１２がＮ。＝　３００Ｏｒｐｍで
回転している限りワーク３１はＮｗ　＝　５Ｏｒｐｍで
同期回転する。

然しながら、Ｄ／Ａコンバータ２４あるいはサーボアン
プ４０にはアナログ系のオフセットあるいはドリフト等
の誤差が発生するため、位置ループ制御系ガ必要になる
。そこで、次に位置ループ制御系について説明する。

位置ループ制御系はスレーブ軸４２からワーク軸５６に
換算したフィードバック出力信号ＰＧ２を得るセミクロ
ーズトループ制御パネル２８からなるセミクローズトル
ープ制御系から構成される。

この場合、ギヤトレン４５に起因するバックラッシ誤差
の入らない比較的安定なサーボモータ３２から直接フィ
ードバック出力信号ＰＧ２を得るセミクローズトループ
制御系を高いループゲインで制御する。

次に、高いループゲイン制御を有するセミクローズトル
ープ制御系について説明する。この場合、高精度な同期
回転を得るためには正確な位置制御を行う必要がある。

この同期演算は、先ず、前記したフィードフォワード制
御系で得られるパルスジェネレータ１６から発生する位
置出力信号ＰＧ、をマスタ軸速度データＳ。に換算し、
次に、セミクローズトループ制御系で得られるパルスジ
ェネレータ３３から発生する位置出力信号ＰＧ２をスレ
ーブ軸速度データＳ、に換算する。

次いで、前記マスタ軸速度データＳ、ｌとパルスジェネ
レータ３３０分解能Ｒ８との乗算値（Ｓ。

ＸＲＳ）　　と、パルスジェネレータ３３のスレーブ軸
速度データＳ、にパルスジェネレータ１６の分解能Ｒｘ
とワーク３１の歯数Ｚとの乗算値（ＳＳＸＲＸ　ＸＺ）
とが同一の値になるように制御すればよい。この場合、
位置エラーＥ、は第（６）式に示すように算出され、マ
スタ軸速度データＳ、ｌ　とスレーブ軸エンコーダ分解
能比Ｒ６＝Ｒｓ／Ｒｘとの乗算値と、スレーブ軸速度デ
ータＳ。

にマスタ軸エンコーダ分解能比Ｒ１＝１とワーク歯数Ｚ
とを乗算した値とが等しい場合にはマスタ軸１４とワー
ク軸５６とは完全に同期しているということが判断され
る。一方、互いの乗算値に差が生じた場合には、その差
である位置エラー　Ｅ　ｐに位置ループゲインに、（図
示せず）を乗じた値がＤ／Ａコンバータ３８に出力され
るので、サーボモータ３２が当該位置エラーＥ、を補正
するように回転する。

Ｅ、　＝　（マスタ軸速度データＸスレーブ軸エンコー
ダ分解能上ヒ）−（スし一ブ軸速度データＸマスタ軸エ
ンコーダ分解能上ヒ×ワーク歯数）＝（ＳＭＸＲＭ／Ｒ１）−（ＳＳＸ　Ｉ　ＸＺ）＝（９
００Ｘ　４）　　−（６０Ｘ　Ｉ　Ｘ６０）　＝　Ｏ−
（６）ここで、スレーブ軸速度データＳ、は次の第（７
）式によって与えられる。

ｂυ ＝　６０　（Ｐ／ｓａｍｐｌｅ）　　　　　　　　　−
（７）前記第（６）式による計算結果はマスタ軸１４と
スレーブ軸４２とが完全に同期して回転している状態を
示している。

次に、同期がずれていて補正をかけなければならない場
合について考慮してみる。前記第（７）式に示すように
、スレーブ軸速度データＳ、がＳｓ　＝６０であるが故
に同期しているがスレーブ軸４２の回転が僅かに遅れて
、例えば、スレーブ軸速度データＳｓの値がＳｓ　”５
９　（サーボモータ３２の回転数Ｎ、に換算すれば１１
８０　（ｒｐｍ）　）にしかならない出力信号ＰＧ、が
セミクローズトループ制御パネル２８に導入されたこと
を想定すると、位置エラーＥ、の値は次の第（８）式で
示すように６０となる。

Ｅｐ＝（９００ｘ４）　　　（５９ｘｌｘ６０）＝６０
（ｐ）・・・（８）従って、この値にセミクローズトループ演算器３０内で
位置ループゲインに、を乗じてＤ／Ａコンバータ３８に
導入すると、サーボモータ３２は回転を速め、遅れた分
を取り戻そうとする。これとは逆に、スレーブ軸４２が
やや先行して位置エラーＥｐが負の値（ＥＰ＜０）にな
った場合にはＤ／Ａコンバータ３８の出力値も負の値に
なり、サーボモータ３２は遅速する方向に動作して正常
回転になるように動作する。なお、位置エラーＥＰの単
位を［ｐ〕＝　［ｐｕｌｓｅｌとしているのは、マスタ
軸速度データＳ。、スレーブ軸速度データＳｓをサンプ
リング時間ｔ、で積分した漉と考えても実質的に差異の
ないことによる。

このようにして平歯車の場合においては、前記したフィ
ードフォワード制御系と当該位置ループ制御系によって
正確に同期回転させることが可能である。なお、フィー
ドフォワード制御系と位置ループ制御系だけの制御では
同期回転が不十分な場合、位置エラーＥｐを微分して速
度エラーＥ、で制御する速度ループ制御系、速度エラー
ＥＶを微分して加速度エラーＥ、で制御する加速度ルー
プ制御系、位置エラーＥｐを積分して位置積分エラーＥ
ＰＩで制御する位置積分エラー制御系等、必要に応じて
種々のＰＩＤ制御系を付加することも可能である。以上
の説明は第１の応用例としての平歯車加工の作用の説明
である。

次に、第２の応用例として、はすば歯車を加工する応用
例について説明する。この場合には、トラバース方向（
歯車の軸方向）の移動量を検出して前記同期関係に差動
補正をかけなければならない。この差動補正はトラバー
ス軸８３に軸着したパルスジェネレータ８４によりトラ
バース移動量を検出しワークねじれ角βを含めた演算に
よって得られる値により前記の同期回転に差動補正を実
施すればよい。

そこで、はすば歯車のピッチ円周上の直径ｄは次の第（
９）式に示すように１６５．５ｍｍとなる（各記号の意
味については表１参照）。

この場合、ワーク幅Ｗ＝２０ｍ＋ｎによるピッチ円周上
のずれ角Ｙは、次の第００式に示すように、略６．４５
７°になる。

π　ｘｂＵｘと、３すなわち、ワーク幅Ｗ＝２０ｍｍ＋をトラバース移動し
た場合にワークのピッチ円周上で６．４５７゜の同期補
正をかける必要がある。これをワーク軸５６０１回転当
たりのフィードバックパルス数に換算し、パルスジェネ
レータ８４の出力信号ＰＧ４に対応するフィードバック
パルスＰｄの。

必要量を算出すると、次の第（２）式に示すように、４
３０５パルスとなる。同様に、フィードバックパルスＰ
ｄの必要量をピッチ円周上のずれ角Ｙからも算出すると
同一の結果が得られる（第（支）式従って、ワーク幅Ｗ
＝２０ｍｍをトラバースするト約４３０５パルス分のフ
ィードバックパルスＰｄを補正することになる。実際に
は、サンプリング時間ｔｓ　＝　３００μｓ毎に演算さ
れ、例えば、トラバース速度を本実施態様では１ｍｕ＋
／ｓｅｃとしているのでサンプリング１回当たりの発生
パルス、すなわち、トラバース軸速度データＳｔは次の
第０１式から演算され３　（ｐ／ｓａｍｐｌｅ）となる
。

この時、差動速度指令データＳ、は第（２）式に示すよ
うに表される。

Ｓｔ　＝　１　ｘＲｔ　　Ｘ　ｔｓ＝　Ｉ　Ｘ　１００００　ｘ３００　Ｘ　１０−’　＝
　３　（１）／ｓａｍｐｌｅ）・・・αＪ ζ０．０６４５７　（ｐ　）　　　　　　　　　　　　
　・・・００従って、１サンプリング時間ｔ、当たり０
、０６４５７パルスの補正をかけることになる。この値
は小数部のみの値のため整数演算が出来ないので所定倍
して正規化してから演算する。換言すれば、差動速度指
令データＳａ　＝　０．０６４５７は無理数であり、誤
差が累積してしまうことになるが、正規化のための所定
倍数αを大なる値、この場合、差動速度指令データＳｄ
が整数となるように選択する限り、ワーク幅Ｗが数十閣
内での加工誤差は実用上問題のない範囲に抑えることが
出来ることを確認している。なお、本実施態様にふいて
、所定倍数αの実際の値は約１０万以上であれば問題な
い。以上の説明が第２の応用例としてのはすば歯車加工
の作用の説明である。

次に、以上のように作動する第１図に示すＮＣ同期制御
システムについてフィードフォワード制御パネル１８お
よびセミクローズトループ制御パネル２８の相互関係に
ついて、第３図ＡおよびＢ１第４図ＡおよびＢ並びに第
５図のフローチャートを参照しながらさらに詳細に説明
する。

なお、当該フローチャートにおいて、ステップを示す参
照符号ＳＴＰの後に付したアルファベットａＳｂは、夫
々、フィードフォワード制御パネル１８、セミクローズ
トループ制御パネル２８による制御に対応させである。

そこで、先ず、ステップ１ａおよびステップ１ｂにおい
て、初期データ、すなわち、表１に示したデータが夫々
フィードフォワード演算器２２およびセミクローズトル
ープ演算器３０に入力され所定演算が行われる（ＳＴＰ
　ｌａ　、　５ＴＰｌｂ）。この場合、所定演算はサン
プリング時間ｔ、内に演算する必要のない予め演算可能
な項目、例えば、サーボモータ３２のＩＶ当たりの回転
数、分解能比Ｒ，，Ｒ２等の項目について実行しておく
。

次に、マスタ軸１４に軸着したパルスジェネレータ１６
から位置出力信号ＰＧ、がフィードフォワード制御パネ
ル１８内のカウンタ２０に導入され４逓倍される（ＳＴ
Ｐ２ａ　、、５ＴＰ３ａ）。カウンタ２０から出力され
たデータはフィードフォワード演算器２２によって時間
微分され砥石１２の回転に対応するマスタ軸速度データ
ＳＮ　（前記第（１）式参照）が算出される（ＳＴＰ４
ａ）。

次いで、このマスタ軸速度データＳｘに基づきフィード
フォワード演算器２２内で同期演算が実行され、スレー
ブ軸速度データＳｓが前記第（７）式に基づき算出され
る（ＳＴＰ５ａ）。

前記ステップ４ａで得られたマスタ軸速度データＳＮは
セミクローズトループ演算器３０にパラレルデータとし
て転送される（ＳＴＰ６ａ）。

次いで、前記第（９）式に基づ（同期演算が行われワー
ク軸速度データＳｗが算出される（ＳＴＰ７ａ）。

次いで、前記ステップ５ａで算出されたスレーブ軸速度
データＳ、に基づきスレーブ軸４２の所定回転数Ｎ　ｓ
　＝　１２００を得るべきフィードフォワード指令信号
Ｓｆｆがフィードフォワードループゲインに、を乗算さ
れた状態でＤ／Ａコンバータ２４に導入される（ＳＴＰ
８ａ　５ＳＴＰ９ａ）。Ｄ／Ａコンバータ２４の出力信
号であるフィードフォワード指令信号Ｓｆｆは加算器２
６の第１の入力端子に導入される（ＳＴＰ２０）。

一方、セミクローズトループ制御パネル２８は、先ず、
スレーブ軸４２に軸着したパルスジェネレータ３３から
位置出力信号ＰＧ２を導入しカウンタ３４で４逓倍する
（ＳＴＰ２ｂ　５ＳＴＰ３ｂ）。

このカウンタ値は微分され前記第（７）式と同様にして
セミクローズトループ系に対応するスレーブ軸速度デー
タＳＳＩに変換される（ＳＴＰ４ｂ）。

このスレーブ軸速度データＳＳＩは前記第（７）式に基
づくフィードフォワード系に対応する同期演算結果であ
るスレーブ軸速度データＳ、と比較される（ＳＴＰ５ｂ
）。

一方、トラバース軸８３に軸着したパルスジェネレータ
８４からトラバース軸位置出力信号ＰＧ、がカウンタ８
６を介して４逓倍されセミクローズドループ演算器３０
に導入され微分されセミクローズトループに対応するト
ラバース軸速度データＳｔ＋　（第Ｉ式参照）が演算さ
れる（ＳＴＰ　６ｔ＋　、　ＳＴＰ　７ｂ）。次いで、
前記第０Ｊ式に示す差動演算が行われる（ＳＴＰ８ｂ）
。

一方、ステップ９ｂではフィードフォワード演算器２２
からのマスタ軸速度データＳｘを受信する（ＳＴＰ９ｂ
）。次いで、ステップ１０ｂ乃至ステップ１２ｂにおい
てセミクローズトループ系に対応する位置エラーＥＰＩ
を算出する（ＳＴＰｌｏｂ乃至５ＴＰ１２ｂ）。すなわ
ち、ステップ１０ｂにおけるマスタ軸速度データＳＭの
積分値とステップｌｌｂにおけるトラバース軸速度デー
タＳｔｔの積分値とが加算され、当該加算値の和からス
テップ１２ｂにおけるスレーブ軸速度データＳＳＩの積
分値が減算される。

次いで、ステップ１３ｂにおいて位置エラーＥ　Ｐ　ｌ
が時間微分され速度エラーＥｖｌが算出され、ステップ
１４ｂにおいて位置エラーＥＰＩが積分され位置エラー
Ｅ、１１が算出される。次いで、ステップ１５ｂにおい
て、ステップ１０ａ乃至ステップ１２ｂで算出された位
置エラーＥＰＩに位置ループゲインＫＰＩが乗算される
（ＳＴＰ１３ｂ）。次いで、ステップ１６ｂにおいてス
テップ１３ｂで算出された速度エラーＥ　Ｖ　ｌに速度
ゲインＫｖ□が乗算され、ステップ１７ｂにおいてステ
ップ１４ｂで算出された位置エラーＥＰＩＩ　に積分ゲ
インＫ　ｉ　ｌが乗算される（ＳＴＰ１５ｂ乃至５ＴＰ
１７ｂ）。

ステップ１５ｂ乃至ステップ１７ｂで算出されたゲイン
乗算結果は各項毎に加算され（ＳＴＰ１８ｂ）、この出
力信号がＤ／Ａコンバータ３８を介してセミクローズト
ループ指令信号Ｓｆ２として加算器２６の第２の端子に
導入される（ＳＴＰ１９ｂ）。

そこで、加算器２６は前記フィードフォワード指令信号
Ｓｒｒおよびセミクローズトループ指令信号Ｓｆ２を加
算し当該加算データがサーボアンプ４０を介してスレー
ブ軸サーボモータ３２に導入される（ＳＴＰ２０乃至５
ＴＰ２２）。

以上のようにフィードフォワード制御パネル１８オよび
セミクローズトループ制御パネル２８が夫々有機的に結
合されて同期演算が遂行される。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば、歯車研削機あるいはホ
ブ盤等のマスタ軸に取り付けたロークリエンコーダで回
転位置情報を検出し、その位置情報を処理してスレーブ
軸を制御し同期回転を得る方式、所謂、マスタスレーブ
方式を使用したＮＣ同期制御システムに右いて、同期回
転比、各パラメータゲイン等を全て数値データ等で入力
出来るように構成している。このため、ワーク諸元（歯
車の場合はワーク歯数、モジューノペねじれ角等）ある
いはマシン諸元（工具条数、ギヤトレン減速比）等を瞬
時に切り換えることが出来、多種少量生産に対応可能な
フレキシブルマシンを構成することが出来る。

さらに、各パラメータゲイン（速度エラーゲイン、位置
エラーゲイン等）が、機械的定数（モータや負荷イナー
シャ、粘性抵抗、ばね定数等）あるいは回転数の変化に
伴い、夫々、最適状態の数値を記憶しておくようにして
おけば加工状態に適合したゲインを瞬時に設定すること
が出来る。

さらにまた、トラバーステーブルを利用するトラバース
送りについても同期演算可能なように構成しであるので
、はすば歯車加工等を極めて高精度に行なえる効果を奏
する。

さらに、マスタ軸とスレーブ軸との軸間の位置エラーを
算出する際、低精度の分解能を有するエンコーダを付設
する軸の出力信号を逓倍して高精度の分解能を有するエ
ンコーダを付設する軸の出力信号と比較するシステムと
しているため、エンコーダの分解能を精度を減殺するこ
となく高精度に加工可能である。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＮＣ同期制御システムが適用され
る歯車研削装置の概略構成図、第２図は第１図に示す歯
車研削装置の中、４逓倍カウンタの詳細構成説明図、第３図Ａ、Ｂおよび第４図ＡＳＢ並びに第５図は第１図
に示す歯車研削装置の作用を説明するフローチャートで
ある。１０・・・工具モータ　　　　１２・・・砥石１４・・
・マスタ軸１６・・・パルスジェネレータ１８・・・フ
ィードフォワード制御パネル２２・・・フィードフォワ
ード演算器２４・・・Ｄ／Ａコンバータ　２６・・・加算器２８・
・・セミクローズトループ制御パネル３０・・・セミク
ローズトループ演算器３１・・・ワーク　　　　　　３
２・・・サーボモータ３３・・・パルスジェネレータ４２・・・スレーブ軸　　　　４５・・・ギヤトレン７
４・・・ヒステリシスブレーキ８２・・・ドラバ−スモーク　８４・・・パルスジェネ
レータＳ）Ｉ・・・マスタ軸速度データＳ、・・・スレーブ軸速度データＳｔ・・・トラバース軸速度データ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マスタ軸に軸着した工具を回転駆動する第１のモ
ータとスレーブ軸を回転駆動する第２のモータと当該ス
レーブ軸に回転伝達手段で連結されたワーク軸と前記ワ
ーク軸に軸着されたワークとを含み前記ワークは前記工
具によって研削されるＮＣ同期制御システムであって、
前記マスタ軸およびスレーブ軸に軸着した第１および第
２のエンコーダと、当該夫々のエンコーダの出力信号を
時間微分演算した後、少なくとも各軸間の位置エラーを
算出する演算手段と、当該演算手段の出力信号を加減算
する手段とを具備し、当該加減算手段の出力信号を前記
第２モータに導入するよう構成することを特徴とするＮ
Ｃ同期制御システム。
（２）マスタ軸に軸着した工具を回転駆動する第１のモ
ータとスレーブ軸を回転駆動する第２のモータと当該ス
レーブ軸に回転伝達手段で連結されたワーク軸と前記ワ
ーク軸に軸着されたワークと前記スレーブ軸と前記ワー
ク軸とを一体的にトラバース移動するトラバース軸に軸
着する第３のモータとを含み前記ワークは前記工具によ
って研削されるＮＣ同期制御システムであって、前記マ
スタ軸、スレーブ軸およびトラバース軸に軸着した第１
乃至第３のエンコーダと、当該夫々のエンコーダの出力
信号を時間微分演算した後少なくとも各軸間の位置エラ
ーを算出する演算手段と、当該演算手段の出力信号を加
減算する手段とを具備し、当該加減算手段の出力信号を
前記第２モータに導入するよう構成することを特徴とす
るＮＣ同期制御システム。
（３）請求項１または２記載のシステムにおいて、演算
手段はマスタ軸とその他の軸間の位置エラー演算を算出
する際、各軸に軸着したエンコーダの中、低分解能であ
るエンコーダの出力信号を逓倍した後、高分解能である
エンコーダの出力信号と比較しその差を算出するように
することを特徴とするＮＣ同期制御システム。