JPH02237742A - 往復移動体のストローク制御装置 - Google Patents
往復移動体のストローク制御装置Info
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- JPH02237742A JPH02237742A JP1058561A JP5856189A JPH02237742A JP H02237742 A JPH02237742 A JP H02237742A JP 1058561 A JP1058561 A JP 1058561A JP 5856189 A JP5856189 A JP 5856189A JP H02237742 A JPH02237742 A JP H02237742A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
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- G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
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- Y10T408/14—Responsive to condition of Tool or tool-drive
-
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- Refuge Islands, Traffic Blockers, Or Guard Fence (AREA)
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。
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Ｊ
本発明は往復移動体のストローク制御装置に関し、たと
えば、ねじ立て工作機械の往復動作の制御に適用される
． 「従来の技術」 この種の制御装置は、往復移動体の位買を安価なエンコ
ーダにより検出し制御するものが多い，たとえば、ねじ
立て工作機械では主軸の正転及び逆転に機械的に同期し
て主軸タイル送りの前進及び擾退を行う機構になってい
る。ストロークの制御は、主軸を正転起動した後エンコ
ーダから発生するパルス数をカウンタ等で数え、パルス
数が所定設定値になったときに主軸を正転から逆転に切
換え原点まで戻す制御が行われていた．すなわち、従来
の装置はエンコーダからのパルス数を直接カウントする
ことによりストロークを制御するものであった． ［発明が解決しようとする課題」 しかしながら、エンコーダからのパルス数のみで制御す
ると、移動ストローク量の最少微調量はエンコーダの分
解能で決まってしまう．このため、最少微調量が粗くな
るという問題点があった．ねじ立て工作機械で最少微調
量が粗いと、たとえば盲孔の底にタップ工具が接触する
直前までタップ加工をしたり、フランジ状のシート部の
直前までねじ立て加工をすることができないという問題
点が生ずる． 最少微調量を細かくするにはエンコーダの分解能を細か
くすればよいが、エンコーダ自体が高価になり、さらに
、その組立精度、信号処理回路も複雑になり高価な制御
装置となってしまう．また、第８図に示す様に、一般に
エンコーダでは方向判別をするためＡ相信号とは１／４
ビッチ位相のずれたＢ相信号を出力している．この信号
を利用してエンコーダの１ピッチ間を１／４に分割する
ことが考えられる．しかし、そのためには、Ａ相信号の
立上がりだけでなく、各相信号の立上がり及び立下がり
のすべてが正確な高価なエンコーダを用いないと分割位
置が不正確になってしまう．一般に、安価なエンコーダ
はＡ相信号の立上がりのピッチＰは比較的正確であるが
、各信号のパルス幅は不正確であり、ばらつくものが多
い．本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、分解能の低い安価なエンコーダ
を用いて、エンコーダの分解能より細いストロークの制
御が可能な往復移動体のストローク制御装置を提供する
ことにある． 「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、モータの正逆
転によって一定範囲内の任意のストロークの往復動が行
われるようにされた往復移動体と、その往復移動体の移
動ストローク量を任意に設定するためのストローク量設
定手段と、その往復移動体に連動する部分に設けられ往
復移動体の所定移動距離毎にパルス信号を出力するエン
コーダと、そのエンコーダからのパルス信号の発生間隔
時間を計測するパルス間隔計測手段と、前記ストローク
量設定により設定された移動ストローク量をエンコーダ
からの所要パルス数と残りの距離とに換算する所要パル
ス数算出手段と、前記残りの距離を前記パルス信号発生
間隔時間に基づいて所要時間に換算する所要時間算出手
段と、エンコーダからのパルス信号が前記所要パルス数
だけ出力された時点から前記所要時間が経過したときに
前記モータに逆転若しくは停止を指令する手段と、を備
えることを特徴とする往復移動体のストローク制御装置
が提供される． 「作用」 上記のように構成されたストローク制御装置では、エン
コーダからのパルス信号のピッチ間の微少距離が時間に
換算され時間により位置が検出されて制御される． 「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する．第１図
は本発明が適用されるタップ盤の外観を示す斜視図であ
る． 基台１に直立する支柱２に、本体ユニット３がハンドル
４により昇降自在に取付けられている．本体ユニット３
は主軸ヘッド５と主軸モータ６からなり、■ベルト７に
より連結駆動される．主軸モータ６には誘導モータが用
いられ、４極／８極の極致変換により回転数の変更が可
能であり、正逆転可能である．また、駆動プーり８及び
主軸ブーり９への■ベルト７の掛け変えにより主軸１０
の回転数を３段階に選択できる．主軸１０の先端にはタ
ップチャック３０が取付けられる。
えば、ねじ立て工作機械の往復動作の制御に適用される
． 「従来の技術」 この種の制御装置は、往復移動体の位買を安価なエンコ
ーダにより検出し制御するものが多い，たとえば、ねじ
立て工作機械では主軸の正転及び逆転に機械的に同期し
て主軸タイル送りの前進及び擾退を行う機構になってい
る。ストロークの制御は、主軸を正転起動した後エンコ
ーダから発生するパルス数をカウンタ等で数え、パルス
数が所定設定値になったときに主軸を正転から逆転に切
換え原点まで戻す制御が行われていた．すなわち、従来
の装置はエンコーダからのパルス数を直接カウントする
ことによりストロークを制御するものであった． ［発明が解決しようとする課題」 しかしながら、エンコーダからのパルス数のみで制御す
ると、移動ストローク量の最少微調量はエンコーダの分
解能で決まってしまう．このため、最少微調量が粗くな
るという問題点があった．ねじ立て工作機械で最少微調
量が粗いと、たとえば盲孔の底にタップ工具が接触する
直前までタップ加工をしたり、フランジ状のシート部の
直前までねじ立て加工をすることができないという問題
点が生ずる． 最少微調量を細かくするにはエンコーダの分解能を細か
くすればよいが、エンコーダ自体が高価になり、さらに
、その組立精度、信号処理回路も複雑になり高価な制御
装置となってしまう．また、第８図に示す様に、一般に
エンコーダでは方向判別をするためＡ相信号とは１／４
ビッチ位相のずれたＢ相信号を出力している．この信号
を利用してエンコーダの１ピッチ間を１／４に分割する
ことが考えられる．しかし、そのためには、Ａ相信号の
立上がりだけでなく、各相信号の立上がり及び立下がり
のすべてが正確な高価なエンコーダを用いないと分割位
置が不正確になってしまう．一般に、安価なエンコーダ
はＡ相信号の立上がりのピッチＰは比較的正確であるが
、各信号のパルス幅は不正確であり、ばらつくものが多
い．本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、分解能の低い安価なエンコーダ
を用いて、エンコーダの分解能より細いストロークの制
御が可能な往復移動体のストローク制御装置を提供する
ことにある． 「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、モータの正逆
転によって一定範囲内の任意のストロークの往復動が行
われるようにされた往復移動体と、その往復移動体の移
動ストローク量を任意に設定するためのストローク量設
定手段と、その往復移動体に連動する部分に設けられ往
復移動体の所定移動距離毎にパルス信号を出力するエン
コーダと、そのエンコーダからのパルス信号の発生間隔
時間を計測するパルス間隔計測手段と、前記ストローク
量設定により設定された移動ストローク量をエンコーダ
からの所要パルス数と残りの距離とに換算する所要パル
ス数算出手段と、前記残りの距離を前記パルス信号発生
間隔時間に基づいて所要時間に換算する所要時間算出手
段と、エンコーダからのパルス信号が前記所要パルス数
だけ出力された時点から前記所要時間が経過したときに
前記モータに逆転若しくは停止を指令する手段と、を備
えることを特徴とする往復移動体のストローク制御装置
が提供される． 「作用」 上記のように構成されたストローク制御装置では、エン
コーダからのパルス信号のピッチ間の微少距離が時間に
換算され時間により位置が検出されて制御される． 「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する．第１図
は本発明が適用されるタップ盤の外観を示す斜視図であ
る． 基台１に直立する支柱２に、本体ユニット３がハンドル
４により昇降自在に取付けられている．本体ユニット３
は主軸ヘッド５と主軸モータ６からなり、■ベルト７に
より連結駆動される．主軸モータ６には誘導モータが用
いられ、４極／８極の極致変換により回転数の変更が可
能であり、正逆転可能である．また、駆動プーり８及び
主軸ブーり９への■ベルト７の掛け変えにより主軸１０
の回転数を３段階に選択できる．主軸１０の先端にはタ
ップチャック３０が取付けられる。
主軸ヘッド５には、主軸ブーり９の回転に従動する機械
的連動機構が組み込まれ、主軸モータ６の正転に従って
主軸１０をタップ送りし、逆転に従ってタップ戻しをす
る。タップ送りのピッチは替歯車の交換により行う． 主軸ブーり９内には主軸駆動クラッチ１１が組み込まれ
、タップ時に過度のトルクが発生した時に空転して機械
を保護する．さらに主軸ヘッド５には送り安全クラッチ
１２６組み込まれ、主軸１０の軸方向（送り方向）に過
度の推力が発生した時に空転し機械を保護する。また、
送り安全クラッチ１２の近傍には回転エンコーダ６０が
組み込まれ、主軸１０のストローク位置を検出するよう
にしている． 主軸ヘッド５の正面には操作バネルＪ５が設けられ、加
エデータの入力、動作の選択等が指令される．また本体
ユニット３の左側方には制御バネル１６が設けられ、操
作バネル１５がらの指令及び回転エンコーダ６０からの
信号に従って主軸モータ６の正，逆回転，停止、極数切
換等の制御を行う．この制御にはマイクロコンピュータ
が用いられる． 第２図は主軸ヘッド５内の機械的連動機構を示す斜視図
である．第３図に示す縦断面図及び第４図に示す横断面
図を併せ参照し説明する．主軸ヘッド５の機枠２】に、
駆動軸２２が軸受２３により垂直方向に回転自在に支承
されている．駆動軸２２の上軸端には主軸ブーり９が主
軸駆動クラッチ１】を介して取付けられている．主軸駆
動クラッチ１１の作動トルクは調整ナット２４により調
整可能である．駆動軸２２の中程には主軸駆動広幅歯車
２５が固着され、下軸端にはウ才一ム２６が固着されて
いる． 機枠２１には、主軸クイル簡２７が昇降自在に支承され
、その主軸クイル筒２７内に、主軸１０が軸受２８によ
り回転自在に支承されている．主軸クイル筒２７は回転
ぜず、主軸］０のみが回転可能であり、主軸１０は主軸
クイル［２７に従って昇降する．主軸１０の上軸端には
主軸歯車２つが固着され、前記主軸駆動広幅歯車２５に
噛合して回転駆動される．主軸１０の下軸端にはタップ
チャック３０が取付けられる． 主軸クイル筒２７の外側面にはラック３１が形成され、
機枠２１に水平方向に支承されたビニオン筒３２のビニ
オン３３と噛合する．主軸タイル筒２７の内部には、ビ
ニオン３３とラック３１とのパックラッシュを除去する
スプリング３４が介挿されている． 前記駆動軸２２下端のウォーム２６と噛合するウォーム
ホイール３５は第１の回転軸３６に固定されている．第
１の回転軸３６は軸受３７により回転自在に水平方向に
機枠２１に支承され、その軸端が機枠２１の左側方に突
出して、第１の替歯車４１が取付可能である．第１の替
歯車４１と噛合する第２の替歯車４２は第２の回転軸４
３に固定される．第２の回転軸４３はビニオン筒３２を
貫通し機枠２１の右側方に突出し、送り安全クラッチ１
２を介して、その回転をビニオン筒３２に伝える．送り
安全クラッチ１２とビニオン筒３２とはビニオンビン４
４により連結されている．第２の回転軸４３は２つの軸
受４５，４６により機枠２１及びビニオン筒３２に支承
され、ビニオン［３２は軸受４７、４８により機枠２１
に支承されている．ピニオン筒３２の中程外周にはビニ
オン３３が形成され、前記主軸クイル筒２７のラック３
１と噛合する。
的連動機構が組み込まれ、主軸モータ６の正転に従って
主軸１０をタップ送りし、逆転に従ってタップ戻しをす
る。タップ送りのピッチは替歯車の交換により行う． 主軸ブーり９内には主軸駆動クラッチ１１が組み込まれ
、タップ時に過度のトルクが発生した時に空転して機械
を保護する．さらに主軸ヘッド５には送り安全クラッチ
１２６組み込まれ、主軸１０の軸方向（送り方向）に過
度の推力が発生した時に空転し機械を保護する。また、
送り安全クラッチ１２の近傍には回転エンコーダ６０が
組み込まれ、主軸１０のストローク位置を検出するよう
にしている． 主軸ヘッド５の正面には操作バネルＪ５が設けられ、加
エデータの入力、動作の選択等が指令される．また本体
ユニット３の左側方には制御バネル１６が設けられ、操
作バネル１５がらの指令及び回転エンコーダ６０からの
信号に従って主軸モータ６の正，逆回転，停止、極数切
換等の制御を行う．この制御にはマイクロコンピュータ
が用いられる． 第２図は主軸ヘッド５内の機械的連動機構を示す斜視図
である．第３図に示す縦断面図及び第４図に示す横断面
図を併せ参照し説明する．主軸ヘッド５の機枠２】に、
駆動軸２２が軸受２３により垂直方向に回転自在に支承
されている．駆動軸２２の上軸端には主軸ブーり９が主
軸駆動クラッチ１】を介して取付けられている．主軸駆
動クラッチ１１の作動トルクは調整ナット２４により調
整可能である．駆動軸２２の中程には主軸駆動広幅歯車
２５が固着され、下軸端にはウ才一ム２６が固着されて
いる． 機枠２１には、主軸クイル簡２７が昇降自在に支承され
、その主軸クイル筒２７内に、主軸１０が軸受２８によ
り回転自在に支承されている．主軸クイル筒２７は回転
ぜず、主軸］０のみが回転可能であり、主軸１０は主軸
クイル［２７に従って昇降する．主軸１０の上軸端には
主軸歯車２つが固着され、前記主軸駆動広幅歯車２５に
噛合して回転駆動される．主軸１０の下軸端にはタップ
チャック３０が取付けられる． 主軸クイル筒２７の外側面にはラック３１が形成され、
機枠２１に水平方向に支承されたビニオン筒３２のビニ
オン３３と噛合する．主軸タイル筒２７の内部には、ビ
ニオン３３とラック３１とのパックラッシュを除去する
スプリング３４が介挿されている． 前記駆動軸２２下端のウォーム２６と噛合するウォーム
ホイール３５は第１の回転軸３６に固定されている．第
１の回転軸３６は軸受３７により回転自在に水平方向に
機枠２１に支承され、その軸端が機枠２１の左側方に突
出して、第１の替歯車４１が取付可能である．第１の替
歯車４１と噛合する第２の替歯車４２は第２の回転軸４
３に固定される．第２の回転軸４３はビニオン筒３２を
貫通し機枠２１の右側方に突出し、送り安全クラッチ１
２を介して、その回転をビニオン筒３２に伝える．送り
安全クラッチ１２とビニオン筒３２とはビニオンビン４
４により連結されている．第２の回転軸４３は２つの軸
受４５，４６により機枠２１及びビニオン筒３２に支承
され、ビニオン［３２は軸受４７、４８により機枠２１
に支承されている．ピニオン筒３２の中程外周にはビニ
オン３３が形成され、前記主軸クイル筒２７のラック３
１と噛合する。
従って、前記２つの替歯車４ ］． ， ４ ２を選択
交換することによりタップ送りのピッチが決定される．
また、送り安全クラッチ１２の作動トルクは、クラッチ
調整ねじ４９により加圧スプリング５０の付勢力を変え
ることにより調整される。替歯車４１．４２及び送り安
全クラッチ１２はそれぞれカバ一体５１，５２．５３に
より覆われている．エンコーダ６０について説明する．
主軸クイル筒２７を昇降させるビニオン筒３２の右筒端
には、エンコーダ円板６１が固定され一体に回転する。
交換することによりタップ送りのピッチが決定される．
また、送り安全クラッチ１２の作動トルクは、クラッチ
調整ねじ４９により加圧スプリング５０の付勢力を変え
ることにより調整される。替歯車４１．４２及び送り安
全クラッチ１２はそれぞれカバ一体５１，５２．５３に
より覆われている．エンコーダ６０について説明する．
主軸クイル筒２７を昇降させるビニオン筒３２の右筒端
には、エンコーダ円板６１が固定され一体に回転する。
エンコーダ円板６１は主軸１０のクイル送り位置を検出
するための部材であり、第５図にも示す様に、円周上に
多数の検出透孔６２が設けられている．そして、エンコ
ーダ円板６１を挟むように、発光ダイオードとフォトト
ランジスタからなるエンコーダ検出器６５が機枠２１に
固定され、検出透孔６２の通過を検出する．エンコーダ
円板の多数の検出透孔６２は、その円周上の角度ピッチ
が主軸１０の０．５ｍｍの移動に相当するように形成さ
れている．また、主軸１０の上昇端である原点位置を検
出するための一つだけの原点検出透孔６３が設けられて
いる．エンコーダ検出器はＡ相検出．Ｂ相検出及び原点
検出の３組のフォトセンサを内蔵している．Ａ相検出フ
ォトセンサとＢ相検出フォトセンサとは互いに検出透孔
６２を相対的に１／４ビッチずれた位置で検出し、エン
コーダ円板６１の回転方向（主軸タイル送りの方向）を
判別できるようにしている．また、原点検出フ才トセン
サは原点用の検出透孔６３のみを検出する．これら、エ
ンコーダ円板６１及びエンコーダ検出器６５により主軸
１０のストローク位置を検出するエンコーダ１３を構成
している． 第６図は操作バネル１５を示す正面図である．操作パネ
ル上部に配設されたｔ源入切キー７１，７２は電源の投
入，遮断を行うランプ付のキーである．非常戻しスイッ
チ７３は、このスイッチ７３を押すことによって加工中
であっても直ちに加工を中止し、主軸１０を逆転しなが
ら原点位置に復帰させるスイッチである．その下方には
、アラーム表示ランプ７４とデータ表示器７５が配設さ
れている．データ表示器７５は４桁の７セグメントから
なるドット付の表示器であり、ストローク量等を表示す
るのに用いられる． モード設定のためのキーとして、データ設定モードキー
７６，外部起動モードキー７７，寸動モードキー７８，
単動モードキー７９及び連続モードキー８０の５つがあ
り、これら７６〜８０はいずれもランプ付のキーである
．また、データ設定用のキーとして、表示データを選択
する移動量表示キー８１，加工数表示キー８２，外部出
力表示キー８３，データを加減するデータ増加キー８４
及びデータ減少キー８５を備える．各表示キー８１〜８
３はランプ付である．さらに、設定されたモード及びデ
ータにて運転を開始させる起動キー８６が下方に配設さ
れている． 第７図は制御回路を示すブロック図である．主軸モータ
６には４極／８極の極数切換多速度誘導モータが用いら
れ、その極数切換．正転駆動，逆転駆動の切換はトライ
アック９１〜９５が用いられでいる，９１．９２は４極
切換用のトライアック、９３は８極切換用のトライアッ
ク、９４は正転駆動用の、９５は逆転駆動用のトライア
ックである． 各トライアック９１〜９５は駆動回路９６〜９９を介し
てマイクロコンピュータ１００に接続され制御される．
マイクロコンピュータ１００はバックアップメモリ１０
１を備え、電源遮断時も各種データを保存する． マイクロコンピュータ１００には操作バネル１５の各機
器７１〜８６が接続され、各種操作キー７１，７２．７
６〜８６及びスイッチ７３からの信号が入力されると共
に、アラームランブ７４，各種キーに付属する表示ラン
プ７６〜８３及びデータ表示器７５を駆動する．また、
エンコーダ検出器６５からのＡ相信号６５Ａ，Ｂ相信号
６５Ｂ，原点信号６５Ｃが入力される．Ａ相信号６５Ａ
及びＢ相信号６５Ｂは位相差検出回路１０２に入力され
、移動方向が判別されて方向信号がマイクロコンピュー
タ１００に入力される．また、Ａ相信号６５Ａの立上が
り毎に移動方向に応じてパルスカウンタ１０３の値を加
減し、そのパルスカウンタ１０３の値がマイクロコンピ
ュータ１００に入力される． また、マイクロコンピュータ１００には、外部からの接
点信号として、外部起動信号１０５，外部非常戻し信号
１０６，外部原点信号１０７等が入力可能であり、また
、外部への接点信号として、各信号出力回路１０８〜１
１１を介して、外部モード信号１１２，ｆｆ点信号ｌ１
３，外部出力信号１１４，アラーム信号１１５等を出力
可能である．これらの外部信号はフットスイッチによる
起動を行わせたり、インデックステーブルあるいは多数
台のタップ盤を連動させる際に用いられる．さらに、カ
バースイッチ１２０がらの信号がマイクロコンピュータ
１００に入力される．カバースイッチ１２０は替歯車４
１．４２の箱カバ一体５１が取付けられたことを検出す
るスイッチであり、安全のためカバースイッチ１２０が
作動しないと主軸モータ６を動作しないように制御して
いる． この他に、主軸モータ６に取付けられたサーモスイッチ
１２１がマイクロコンピュータ１００に接続され、また
、駆動回路等に電圧を供給するＤＣ電源回路１２２，１
２３，１２４が設けられている． マイクロコンピュータ】００では、エンコーダ検出器６
５，パルスカウンタ１０３等からの信号に基づいて主軸
１０のタイル送り位置を判別し、操作バネル１５の各キ
ーによって予め設定された動作モードに従って各駆動回
路９６〜９９に信号を出力し主軸モータ６を制御する． 最も基本的な動作は単動運転モードである．この運転モ
ードのとき、起動キー８６が押されるとマイクロコンピ
ュータ１００は主軸モータ６の正転駆動を開始し、予め
設定された移動量だけ主軸タイルが送られると、主軸モ
ータ６を逆転に切換え、主軸１０を原点位置まで戻す動
作が行われる．このストローク制御に、本実施例ではエ
ンコーダ検出器６５からの信号の時間による分割処理が
行われる． 第８図に示す様に、エンコーダ検出器６５からのＡ相信
号６５Ａは主軸タイル送りの所定移動距離Ｐごとに発生
する．この所定移動距ＭＰ（以下エンコーダ６０のビッ
チＰと称する）は本実施例では０．５ｍｍである．そし
て、操作パネル１５の各キーによって予め設定された目
標位置の直前まではＡ相信号６５Ａのパルス数でカウン
トし、直前の人相信号６５Ａの立上がり時点からの残り
の距ａｈは時間ｔに換算して検出することにより、Ａ相
イ３号６５Ａの立」二がりバルスのみを用いて、エンコ
ーダ６０のビッチＰより細かい分解能でタイル送りの位
置制御を可能としようとするのである． 第９図及び第１０図を参照し、残りの距ａｈを時間ｔに
換算する方法を説明する．目標位Ｒｒａ前の数ピッチの
Ａ相信号立上がりパルスのパルス発生間隔時間Ｔ．，Ｔ
，，Ｔ２を測定し、その発生間隔時間Ｔ．，Ｔ，，Ｔ．
すなわち、所定距離Ｐを走行する時間から残りの距離ｈ
を走行する時間ｔを予測するのである． 通常の小径のタップ加工時には、第９図に示す様に、タ
イル送り速度は一定であると考えられる．原点位置から
の目標ストローク量をＸとし直前のパルス発生間隔時間
をＴ０とすることにより、Ｘ＝ｎＰ＋ｈ
・・・（１）ｔ ＝ ｈ ／ Ｐ−Ｔ ｏ
・・・（２）として予測時間ｔが算出される
。上式でｎはパルス数であり整数である． また、大径のタップ加工時、またはテーバねじを加工す
る際には、第１０図に示す様に、負荷の増大により誘導
モータ６のすべりが増加しタイル送り速度が徐々に低下
する．このような場合は、直前の数ピッチのパルス発生
間隔時間Ｔｏ，ＴＴ２から直線近似し、予測時間ｔを算
出する．ΔＴ ＋ ＝ Ｔ ２ Ｔ ｌ
・・・（３）ΔＴ．＝Ｔ．−Ｔ．
・・・（４）とし、予測されるパルス発生間隔時間Ｔ
ｏ’は次式で与えられる． ΔＴ１＋ΔＴ， Ｔ．’＝Ｔ．一 ・・・（５）上式
から残りの距離ｈを走行する予測時間ｔは、ｔ＝ｈ／Ｐ
− Ｔ．’ −＝−（６）となる．タ
イル送り速度が一定であれば上記（６）式は（２）式と
一致する． 第１１図は、以上説明した制御思想を実現するマイクロ
コンピュータ１００での処理を示すフローチャートであ
る． ストローク制御２００が開始されると、まずステップ２
０】では処理段階を示すフラグＦが調べられる．ＩＩＬ
初はＦ＝Ｏであるからステップ２０２以下のスタート処
理に進む．ステップ２０２では、操作バネル１５から設
定されたストローク東の設定値Ｘをパルス数ｎに変換す
る．たとえば、設定値Ｘが１０．６ｍｍであれば、エン
コーダ６０のビッチＰは０．５ｍｓであるからパルス数
ｎ−２１残りの距離ｈ＝０．１ｍｍとなる。次に、ステ
ップ２０３でそのパルス数ｎを所定のメモリにセツ１〜
し、ステップ２０４で残りの距１ｈを予測制御する量と
して所定のメモリにセットする．そして、ステップ２０
５では、各駆動回路９７．９８に信号を出力し、８極選
択用トライアック９３及び正転駆動用トライアック９４
をオン状態にして主軸モータ６を正転駆動させる処理を
行う．以上でスタート処理を終了する． ステップ２０６では、次の処理段階に移るべくフラグＦ
の値を歩進させてＦ＝１とし、ステップ２３０から一旦
メインルーチンに戻る．次回のストローク制御では、フ
ラグＦ＝１であるから、ステップ２０１からステップ２
１０に進み、ステップ２１１以下のパルス制御処理に移
る．パルス制御処理では、ステップ２１１でパルスカウ
ンタ１０３の値を調べてエンコーダ６０から発生したパ
ルス数のデータを処理し、ステップ２１２で、パルスの
発生間隔時間Ｔｏ， ’ｒ，， Ｔ２・・・を測定する
．そして、ステップ２１３で、設定値Ｘに対応したパル
ス数ｎ＝２ １だけパルスが発生したか否かを調べ、未
だカウントアップしていなければステップ２１３からス
テップ２３０に飛び、上記の処理２１０〜２１３を繰り
返す．やがて、ｎ＝２１のパルス数が数えられ、主軸タ
イル送りが１０．５一論まで移動すると、ステ・ンプ２
１３からステップ２１４に進む．ステップ２１４では、
ステップ２０４で与えられた残りの距離ｈ＝０．１１を
ステップ２１２で測定されたパルス発生間隔時間Ｔ．，
Ｔ．，Ｔ．に基づいて予測時間ｔに換算する演算をし、
その時間ｔをマイクロコンピュータ１００内のタイマに
セットする。以上でパルス制御処理を終了し、ステップ
２０６で処理段階を示すフラグＦを歩進させてＦ＝２と
し、メインルーチンに戻る． 次回のストローク制御では、フラグＦ＝２であるから、
ステップ２１０からステップ２２０に進み、以下予測タ
イマ制御処理が行われる．ステップ２２０では、ステッ
プ２１４で設定した残りの距離ｈに相当する予測時間ｔ
が経過したか否かが調べられる．経過していなければス
テップ２２１に進み、主軸モータ６の正転駆動が継続さ
れる．やがて、予測時間ｔが経過すると、ステップ２２
０からステップ２２２に進む．ステップ２２２では、駆
動回路９８への信号を停止して正転用トライアック９４
を遮断状態とし、主軸モータを停止させる．次いでステ
ップ２２３で、駆動回路９９へ信号を送出して逆転用ト
ライアック９５をオン状態とし、主軸モータ６の逆転駆
動を開始させる．これにより、主軸１０は逆転を開始す
ると共に、その逆転に従って主軸タイル送りは後退を開
始する．そして、ステップ２２４では処理段階を示すフ
ラグＦを０にリセットし、ストローク処理を終了する． 以後は、図示しない処理により、エンコーダ６０からの
原点信号６５Ｃが入力されるまでモータ６の逆転駆動が
維持され、原点信号６５Ｃが入力される主軸１０の上昇
端位置で主軸モータが停止される． 以上述べた実施例ではタップ盤のストローク制御を例に
説明したが、本発明はタップ盤に限定されるものではな
く、穴明け加工機のストローク制御、あるいは事務機器
等に用いられるキャリッジのストローク制御にも適用で
きることは明らかである． 「発明の効果Ｊ 本発明は、上記の構成を有し、エンコーダからのパルス
間隔を時間により内挿し、エンコーダの分解能以上の微
少距離を検出するものであるから、比較的安価なエンコ
ーダを用いてより精密なストロークの制御をすることが
できるという効果がある．
するための部材であり、第５図にも示す様に、円周上に
多数の検出透孔６２が設けられている．そして、エンコ
ーダ円板６１を挟むように、発光ダイオードとフォトト
ランジスタからなるエンコーダ検出器６５が機枠２１に
固定され、検出透孔６２の通過を検出する．エンコーダ
円板の多数の検出透孔６２は、その円周上の角度ピッチ
が主軸１０の０．５ｍｍの移動に相当するように形成さ
れている．また、主軸１０の上昇端である原点位置を検
出するための一つだけの原点検出透孔６３が設けられて
いる．エンコーダ検出器はＡ相検出．Ｂ相検出及び原点
検出の３組のフォトセンサを内蔵している．Ａ相検出フ
ォトセンサとＢ相検出フォトセンサとは互いに検出透孔
６２を相対的に１／４ビッチずれた位置で検出し、エン
コーダ円板６１の回転方向（主軸タイル送りの方向）を
判別できるようにしている．また、原点検出フ才トセン
サは原点用の検出透孔６３のみを検出する．これら、エ
ンコーダ円板６１及びエンコーダ検出器６５により主軸
１０のストローク位置を検出するエンコーダ１３を構成
している． 第６図は操作バネル１５を示す正面図である．操作パネ
ル上部に配設されたｔ源入切キー７１，７２は電源の投
入，遮断を行うランプ付のキーである．非常戻しスイッ
チ７３は、このスイッチ７３を押すことによって加工中
であっても直ちに加工を中止し、主軸１０を逆転しなが
ら原点位置に復帰させるスイッチである．その下方には
、アラーム表示ランプ７４とデータ表示器７５が配設さ
れている．データ表示器７５は４桁の７セグメントから
なるドット付の表示器であり、ストローク量等を表示す
るのに用いられる． モード設定のためのキーとして、データ設定モードキー
７６，外部起動モードキー７７，寸動モードキー７８，
単動モードキー７９及び連続モードキー８０の５つがあ
り、これら７６〜８０はいずれもランプ付のキーである
．また、データ設定用のキーとして、表示データを選択
する移動量表示キー８１，加工数表示キー８２，外部出
力表示キー８３，データを加減するデータ増加キー８４
及びデータ減少キー８５を備える．各表示キー８１〜８
３はランプ付である．さらに、設定されたモード及びデ
ータにて運転を開始させる起動キー８６が下方に配設さ
れている． 第７図は制御回路を示すブロック図である．主軸モータ
６には４極／８極の極数切換多速度誘導モータが用いら
れ、その極数切換．正転駆動，逆転駆動の切換はトライ
アック９１〜９５が用いられでいる，９１．９２は４極
切換用のトライアック、９３は８極切換用のトライアッ
ク、９４は正転駆動用の、９５は逆転駆動用のトライア
ックである． 各トライアック９１〜９５は駆動回路９６〜９９を介し
てマイクロコンピュータ１００に接続され制御される．
マイクロコンピュータ１００はバックアップメモリ１０
１を備え、電源遮断時も各種データを保存する． マイクロコンピュータ１００には操作バネル１５の各機
器７１〜８６が接続され、各種操作キー７１，７２．７
６〜８６及びスイッチ７３からの信号が入力されると共
に、アラームランブ７４，各種キーに付属する表示ラン
プ７６〜８３及びデータ表示器７５を駆動する．また、
エンコーダ検出器６５からのＡ相信号６５Ａ，Ｂ相信号
６５Ｂ，原点信号６５Ｃが入力される．Ａ相信号６５Ａ
及びＢ相信号６５Ｂは位相差検出回路１０２に入力され
、移動方向が判別されて方向信号がマイクロコンピュー
タ１００に入力される．また、Ａ相信号６５Ａの立上が
り毎に移動方向に応じてパルスカウンタ１０３の値を加
減し、そのパルスカウンタ１０３の値がマイクロコンピ
ュータ１００に入力される． また、マイクロコンピュータ１００には、外部からの接
点信号として、外部起動信号１０５，外部非常戻し信号
１０６，外部原点信号１０７等が入力可能であり、また
、外部への接点信号として、各信号出力回路１０８〜１
１１を介して、外部モード信号１１２，ｆｆ点信号ｌ１
３，外部出力信号１１４，アラーム信号１１５等を出力
可能である．これらの外部信号はフットスイッチによる
起動を行わせたり、インデックステーブルあるいは多数
台のタップ盤を連動させる際に用いられる．さらに、カ
バースイッチ１２０がらの信号がマイクロコンピュータ
１００に入力される．カバースイッチ１２０は替歯車４
１．４２の箱カバ一体５１が取付けられたことを検出す
るスイッチであり、安全のためカバースイッチ１２０が
作動しないと主軸モータ６を動作しないように制御して
いる． この他に、主軸モータ６に取付けられたサーモスイッチ
１２１がマイクロコンピュータ１００に接続され、また
、駆動回路等に電圧を供給するＤＣ電源回路１２２，１
２３，１２４が設けられている． マイクロコンピュータ】００では、エンコーダ検出器６
５，パルスカウンタ１０３等からの信号に基づいて主軸
１０のタイル送り位置を判別し、操作バネル１５の各キ
ーによって予め設定された動作モードに従って各駆動回
路９６〜９９に信号を出力し主軸モータ６を制御する． 最も基本的な動作は単動運転モードである．この運転モ
ードのとき、起動キー８６が押されるとマイクロコンピ
ュータ１００は主軸モータ６の正転駆動を開始し、予め
設定された移動量だけ主軸タイルが送られると、主軸モ
ータ６を逆転に切換え、主軸１０を原点位置まで戻す動
作が行われる．このストローク制御に、本実施例ではエ
ンコーダ検出器６５からの信号の時間による分割処理が
行われる． 第８図に示す様に、エンコーダ検出器６５からのＡ相信
号６５Ａは主軸タイル送りの所定移動距離Ｐごとに発生
する．この所定移動距ＭＰ（以下エンコーダ６０のビッ
チＰと称する）は本実施例では０．５ｍｍである．そし
て、操作パネル１５の各キーによって予め設定された目
標位置の直前まではＡ相信号６５Ａのパルス数でカウン
トし、直前の人相信号６５Ａの立上がり時点からの残り
の距ａｈは時間ｔに換算して検出することにより、Ａ相
イ３号６５Ａの立」二がりバルスのみを用いて、エンコ
ーダ６０のビッチＰより細かい分解能でタイル送りの位
置制御を可能としようとするのである． 第９図及び第１０図を参照し、残りの距ａｈを時間ｔに
換算する方法を説明する．目標位Ｒｒａ前の数ピッチの
Ａ相信号立上がりパルスのパルス発生間隔時間Ｔ．，Ｔ
，，Ｔ２を測定し、その発生間隔時間Ｔ．，Ｔ，，Ｔ．
すなわち、所定距離Ｐを走行する時間から残りの距離ｈ
を走行する時間ｔを予測するのである． 通常の小径のタップ加工時には、第９図に示す様に、タ
イル送り速度は一定であると考えられる．原点位置から
の目標ストローク量をＸとし直前のパルス発生間隔時間
をＴ０とすることにより、Ｘ＝ｎＰ＋ｈ
・・・（１）ｔ ＝ ｈ ／ Ｐ−Ｔ ｏ
・・・（２）として予測時間ｔが算出される
。上式でｎはパルス数であり整数である． また、大径のタップ加工時、またはテーバねじを加工す
る際には、第１０図に示す様に、負荷の増大により誘導
モータ６のすべりが増加しタイル送り速度が徐々に低下
する．このような場合は、直前の数ピッチのパルス発生
間隔時間Ｔｏ，ＴＴ２から直線近似し、予測時間ｔを算
出する．ΔＴ ＋ ＝ Ｔ ２ Ｔ ｌ
・・・（３）ΔＴ．＝Ｔ．−Ｔ．
・・・（４）とし、予測されるパルス発生間隔時間Ｔ
ｏ’は次式で与えられる． ΔＴ１＋ΔＴ， Ｔ．’＝Ｔ．一 ・・・（５）上式
から残りの距離ｈを走行する予測時間ｔは、ｔ＝ｈ／Ｐ
− Ｔ．’ −＝−（６）となる．タ
イル送り速度が一定であれば上記（６）式は（２）式と
一致する． 第１１図は、以上説明した制御思想を実現するマイクロ
コンピュータ１００での処理を示すフローチャートであ
る． ストローク制御２００が開始されると、まずステップ２
０】では処理段階を示すフラグＦが調べられる．ＩＩＬ
初はＦ＝Ｏであるからステップ２０２以下のスタート処
理に進む．ステップ２０２では、操作バネル１５から設
定されたストローク東の設定値Ｘをパルス数ｎに変換す
る．たとえば、設定値Ｘが１０．６ｍｍであれば、エン
コーダ６０のビッチＰは０．５ｍｓであるからパルス数
ｎ−２１残りの距離ｈ＝０．１ｍｍとなる。次に、ステ
ップ２０３でそのパルス数ｎを所定のメモリにセツ１〜
し、ステップ２０４で残りの距１ｈを予測制御する量と
して所定のメモリにセットする．そして、ステップ２０
５では、各駆動回路９７．９８に信号を出力し、８極選
択用トライアック９３及び正転駆動用トライアック９４
をオン状態にして主軸モータ６を正転駆動させる処理を
行う．以上でスタート処理を終了する． ステップ２０６では、次の処理段階に移るべくフラグＦ
の値を歩進させてＦ＝１とし、ステップ２３０から一旦
メインルーチンに戻る．次回のストローク制御では、フ
ラグＦ＝１であるから、ステップ２０１からステップ２
１０に進み、ステップ２１１以下のパルス制御処理に移
る．パルス制御処理では、ステップ２１１でパルスカウ
ンタ１０３の値を調べてエンコーダ６０から発生したパ
ルス数のデータを処理し、ステップ２１２で、パルスの
発生間隔時間Ｔｏ， ’ｒ，， Ｔ２・・・を測定する
．そして、ステップ２１３で、設定値Ｘに対応したパル
ス数ｎ＝２ １だけパルスが発生したか否かを調べ、未
だカウントアップしていなければステップ２１３からス
テップ２３０に飛び、上記の処理２１０〜２１３を繰り
返す．やがて、ｎ＝２１のパルス数が数えられ、主軸タ
イル送りが１０．５一論まで移動すると、ステ・ンプ２
１３からステップ２１４に進む．ステップ２１４では、
ステップ２０４で与えられた残りの距離ｈ＝０．１１を
ステップ２１２で測定されたパルス発生間隔時間Ｔ．，
Ｔ．，Ｔ．に基づいて予測時間ｔに換算する演算をし、
その時間ｔをマイクロコンピュータ１００内のタイマに
セットする。以上でパルス制御処理を終了し、ステップ
２０６で処理段階を示すフラグＦを歩進させてＦ＝２と
し、メインルーチンに戻る． 次回のストローク制御では、フラグＦ＝２であるから、
ステップ２１０からステップ２２０に進み、以下予測タ
イマ制御処理が行われる．ステップ２２０では、ステッ
プ２１４で設定した残りの距離ｈに相当する予測時間ｔ
が経過したか否かが調べられる．経過していなければス
テップ２２１に進み、主軸モータ６の正転駆動が継続さ
れる．やがて、予測時間ｔが経過すると、ステップ２２
０からステップ２２２に進む．ステップ２２２では、駆
動回路９８への信号を停止して正転用トライアック９４
を遮断状態とし、主軸モータを停止させる．次いでステ
ップ２２３で、駆動回路９９へ信号を送出して逆転用ト
ライアック９５をオン状態とし、主軸モータ６の逆転駆
動を開始させる．これにより、主軸１０は逆転を開始す
ると共に、その逆転に従って主軸タイル送りは後退を開
始する．そして、ステップ２２４では処理段階を示すフ
ラグＦを０にリセットし、ストローク処理を終了する． 以後は、図示しない処理により、エンコーダ６０からの
原点信号６５Ｃが入力されるまでモータ６の逆転駆動が
維持され、原点信号６５Ｃが入力される主軸１０の上昇
端位置で主軸モータが停止される． 以上述べた実施例ではタップ盤のストローク制御を例に
説明したが、本発明はタップ盤に限定されるものではな
く、穴明け加工機のストローク制御、あるいは事務機器
等に用いられるキャリッジのストローク制御にも適用で
きることは明らかである． 「発明の効果Ｊ 本発明は、上記の構成を有し、エンコーダからのパルス
間隔を時間により内挿し、エンコーダの分解能以上の微
少距離を検出するものであるから、比較的安価なエンコ
ーダを用いてより精密なストロークの制御をすることが
できるという効果がある．
図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明が適用さ
れるタップ盤を示す斜視図、第２図は連動機構の概要を
示す斜視図、第３図は主軸ヘッドの縦断面図、第４図は
水平横断面図、第５図はエンコーダを示す斜視図、第６
図は操作パネルを示す正面図、第７図は制御回路を示す
ブロック図、第８図はエンコーダからの信号を示す波形
図、第９図及び第１０図は主軸タイル送りの位置と速度
との関係を示すグラフ図、第１１図はマイクロコンピュ
ータでの処理を示すフローチャートである．５．．．主
軸ヘッド、 ６、．．主軸モータ、 １０．．主軸、
１５．．．操作パネル、 １６．．．制御パネル
、 ２ ７ ．．．主軸クイル筒、 ３２．．．ビニオ
ン筒、 ４１，４２．．．替歯車、 ４ ３ ．．．第
２の回転軸、 ６ ０ ．．．エンコーダ、 ６ １
．．．エンコーダ円板、 ６ ２ ．．．検出透孔、
６ ３ ．．．原点検出透孔、 ６５．．．エンコーダ
検出器、 ７５．．．データ表示器、 ７６〜８ ６
．．．入力キー９１〜９５．．．｝ライアック、 １
０ ０ ．．．マイクロコンピュータ、 １０３．
．パルスカウンタ．第 図 第 図 第 図 △ 目標位置
れるタップ盤を示す斜視図、第２図は連動機構の概要を
示す斜視図、第３図は主軸ヘッドの縦断面図、第４図は
水平横断面図、第５図はエンコーダを示す斜視図、第６
図は操作パネルを示す正面図、第７図は制御回路を示す
ブロック図、第８図はエンコーダからの信号を示す波形
図、第９図及び第１０図は主軸タイル送りの位置と速度
との関係を示すグラフ図、第１１図はマイクロコンピュ
ータでの処理を示すフローチャートである．５．．．主
軸ヘッド、 ６、．．主軸モータ、 １０．．主軸、
１５．．．操作パネル、 １６．．．制御パネル
、 ２ ７ ．．．主軸クイル筒、 ３２．．．ビニオ
ン筒、 ４１，４２．．．替歯車、 ４ ３ ．．．第
２の回転軸、 ６ ０ ．．．エンコーダ、 ６ １
．．．エンコーダ円板、 ６ ２ ．．．検出透孔、
６ ３ ．．．原点検出透孔、 ６５．．．エンコーダ
検出器、 ７５．．．データ表示器、 ７６〜８ ６
．．．入力キー９１〜９５．．．｝ライアック、 １
０ ０ ．．．マイクロコンピュータ、 １０３．
．パルスカウンタ．第 図 第 図 第 図 △ 目標位置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 モータの正逆転によって一定範囲内の任意のストローク
の往復動が行われるようにされた往復移動体と、 その往復移動体の移動ストローク量を任意に設定するた
めのストローク量設定手段と、 その往復移動体に連動する部分に設けられ往復移動体の
所定移動距離毎にパルス信号を出力するエンコーダと、 そのエンコーダからのパルス信号の発生間隔時間を計測
するパルス間隔計測手段と、 前記ストローク量設定により設定された移動ストローク
量をエンコーダからの所要パルス数と残りの距離とに換
算する所要パルス数算出手段と、前記残りの距離を前記
パルス信号発生間隔時間に基づいて所要時間に換算する
所要時間算出手段と、 エンコーダからのパルス信号が前記所要パルス数だけ出
力された時点から前記所要時間が経過したときに前記モ
ータに逆転若しくは停止を指令する手段と、 を備えることを特徴とする往復移動体のストローク制御
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058561A JPH0710479B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 往復移動体のストローク制御装置 |
| US07/489,525 US5032778A (en) | 1989-03-10 | 1990-03-07 | Apparatus for controlling operating stroke of reciprocating member, using encoder signal |
| KR1019900003195A KR970008476B1 (ko) | 1989-03-10 | 1990-03-10 | 왕복이동체의 스트로크제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058561A JPH0710479B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 往復移動体のストローク制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02237742A true JPH02237742A (ja) | 1990-09-20 |
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Family
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