JPH03213248A

JPH03213248A - 数値制御工作機械の衝突検出装置

Info

Publication number: JPH03213248A
Application number: JP2007688A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Kojima; 小島　隆好; Satoshi Eguchi; 悟司江口; Takayasu Asano; 浅野　隆保
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1991-09-18
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: US5142210A; JP2506214B2

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］本発明は工作機械の送り軸機構に機械式保護装置を有す
る衝突検出装置、特にサーボシステムを適用したサーボ
モータ駆動により、該送り軸機構を所定の推力及び速度
で移動させる数値制御工作機械の衝突検出装置に関する
。

〔従来の技術］ＮＣプログラムデータ等により、例えば旋盤等の工作機
械を数値制御しながら運転し、所定の機械加工を行う数
値制御工作機械が広範囲に利用されている。

しかし、この種の数値制御による工作機械では、加ニブ
ログラムミス又は作業者の誤操作等により、被加工物が
工具又は他の機械部品と衝突した場合において、機械精
度に重大な影響を及ぼしたり、被加工物や工具、機械な
どを破損させる場合があった。

具体的には例えば工具や刃物台が送り軸機構により移動
中、主軸と衝突させる等の場合があった。

このため、従来においては、送り軸機構に衝突時の衝撃
から被加工物、機械等の重要部分に与える衝撃を軽減、
保護する目的でシャービン或いはトルクリミッタ等の機
械式過負荷保護装置を設けたり、又は送り軸機構の加速
度を常時モニタリングし、衝突時の異常な加速度を検出
して機械の非常停止させる停止装置を設けていた。

第５図には、このような数値制御工作機械の一例として
旋盤の送り軸系側面の概略構成図が示されている。

図において、この旋盤は、主軸１０のチャックに把持さ
れた被加工物１２及び、該被加工物１２を切削加工する
ための刃物工具１４と、該工具１４を固定する刃物台１
６と、該工具１４を被加工物１２の切削位置まで横方向
に移動させ位置決めする（横送り台）サドル１８と、該
サドル１８自体を所定の速度及び推力（トルク）で動か
す駆動源としてのサーボモータ２０とその回転軸である
ボールネジ２２とから構成されている。

ここで、図示のように前記ボールネジ２２とサーボモー
タ２０の回転軸２０ａとの間には、カップリング２４が
設けられ、このカップリング２４は、衝突検出装置とし
ての例えば、機械式過負荷保護装置又は非常停止装置で
ある。

従って、このような旋盤の構成において、人為的誤操作
又はプログラムミス等により、工具１４又は刃物台１６
が被加工物１２と衝突した場合には、この衝突時の衝撃
は、刃物台１６→サドル１８→ボールネジ２２→カツプ
リング２４→サーボモータ２０の経路で伝達されること
となる。

そこで、前記カップリング２４→前記サーボモータ２０
間の衝撃をその両者間に設けられた前記衝突検出装置で
検出し、これにより、トルク伝達をなくして前記被加工
物１２や工具１４をその衝撃から保護することが行われ
ている。

第６図には、第５図に示された衝突検出装置として設け
られたカップリング２４の機械式過負荷保護装置が示さ
れており、以下その動作原理を説明する。

図において、この機械式過負荷保護装置はシャービン２
６により構成されており、衝突発生時、すなわち、送り
軸系先端の工具１４．刃物台１６゜サドル１８などの衝
突により、サドル１８→ボールネジ２２の経路で過大負
荷がかかると前記ボールネジ２２は急激に停止される。

しかし、前記サーボモータ２０の回転軸２０ｇは、前記
ボールネジ２２が停止した後も、なお回り続けようとす
るために、図に示すように該回転軸２０ａの推力により
シャ−ビン２６自体が剪断され、ボールネジ２２とサー
ボモータ２０の間のトルク伝達が失われ無効となる。

このような、前記シャービン２６による機械式過負荷保
護装置は、衝突時には前記サーボモータ２０と前記ボー
ルネジ２２との間のトルク伝達を無効とすることにより
、送り軸系の破損及び機械精度への影響を最少限に抑え
ることを行っている。

一方、従来での加速度により衝突検出を行う方式の停止
装置において、以下第７図、第８図を用いてその動作を
説明する。

第７図は、工作機械の送り軸系正常動作時の加速、減速
状態の時定数を表し、第８図は工作機械の送り軸系衝突
時の時定数を表している。

図において、この種の速度変化により衝突検出を行う停
止装置では、通常の動作時には送り軸機構を加速、減速
の時定数が一定となるように制御されている。

すなわち、図に示すように、正常動作における停止時の
速度Ｖｓｌ、ＶＳ２は、所定の角度をもって立ち下がり
、その速度変化が一定であることがわかる。

ところが、前記工具１４や前記刃物台１６が被加工物１
２）その他機械部品に衝突した場合には、速度、又は速
度変化（加速度）が第８図に示すように、正常時と異な
り、立ち下がりが急しゅんとなっていることが理解され
る。

すなわち、第８図において、衝突時の速度Ｖｃ１、Ｖｃ
２１．ｔ、正常時の停止速度ＶＳＩ、ＶＳ２に比べ、顕
著に相違し、立ち下がりが急しゅんとなり、もはや速度
変化が一定でないことが理解される。

従って、このような従来の衝突検出による停止装置では
、衝突時の速度変化（加速度）だけを検出して、前記送
り軸系を非常停止させ、これにより、機械系の衝突によ
る破損を最少限に抑えていた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような数値制御工作機械において、
従来の機械式過負荷保護装置を有する衝突検出装置は、
次のような問題があった。

（１）前記シャービン２６の部材の品質、つまり加工精
度のバラツキ等により、該シャーピン２６の剪断される
荷重が不安定である。

（２）前記シャーピン２６には送り軸系の移動時に常に
荷重がかかっており、このため、長期間使用による経年
変化及び疲労等の要因により、正常作動時においても該
シャービン２６が剪断され、保護装置自体が作動してし
まう場合がある。

（３）前記シャービン２６の剪断は、機械式により行わ
れるため、装置が作動する荷重設定値の正確な設定が困
難である。

（４）工作機械自体の構成上、衝突検出装置を工作機械
内部に装着しなければならず、このため、衝突時におけ
る装置の作動後、剪断されたシャーピン２６の交換等の
場合は、復元する作業が必要であり、かつ時間もかかり
非常に面倒である。

（５）機械式のため機械部品点数及び組立て工数が増大
し、製造コストが増大する。

（６）前記カップリング２４の設置において、ボールネ
ジ軸２２と回転軸２０ａとの同軸を出すための組付は工
数が増える。

など、上記のような設＝１上、製造上などの６つの問題
があった。

また、一方、従来での加速度だけにより衝突検出を行う
方式の停止装置では、特に切削加工する場合において、
切込み量、送り量の少ない軽切削又は丸材の連続切削で
は、送り軸機構の速度の変化（加速度）は比較的少なく
一定している。

ところが、丸軸でない角材等の重切削時や断続切削時な
どの切削条件が急激に変化する場合には、送り軸の速度
も急激に変化してしまうため（速度変化が一定でなくな
る）、正常な切削なのか、異常な切削（衝突）なのかを
検出するのが非常に困難であった。

従って、このような加速度だけによる衝突検出の場合で
は、衝突の発生を正確に検出することができず、衝撃保
護装置の信頼性に問題があった。

発明の目的本発明は上記従来の課題に鑑み成されたものであり、そ
の目的は、機械式衝突保護装置をなくして、安価で簡単
な構成により被加工物と工具との正確な衝突検出制御が
可能となり、衝突時の工具及び被加工物のＩｌ傷を最少
限に抑えることができる数値制御工作機械の衝突検出装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために本発明によれば、数値制御に
よる工作機械の送り軸機構をトルク指令及び速度指令に
基づいたサーボモータ駆動により所定の推力及び速度で
移動させ、該送り軸機構の機械部品と被加工物との衝突
を検出する衝撃検出装置には、前記送り軸機構の移動速
度・加速度を検出し速度・加速度検出信号を出力する速
度・−加速度検出手段と、前記送り軸機構の推力を検出
し所定の推力検出信号を出力する推力検出手段と、前記
速度・加速度検出信号と前記推力検出信号とを入力し、
前記送り軸機構の検出加速度及び検出負荷推力が予め設
定された許容加速度及び許容推力を越えたことを検出し
、かつ前記送り軸機構の加速度方向が推力方向と不一致
の場合に衝突と判定して衝突判定信号を出力する衝突判
定制御手段とを有することを特徴とする。

また、衝突判定後、前記衝突判定信号により前記サーボ
モータへのトルク指令信号を遮断し前記送り軸機構の推
力を零に制御させることを特徴とする。

更に、前記推力検出手段は、サーボモータのトルク指令
に基づいて推力検出信号を出力させ、前記速度・加速度
検出手段は、該モータの回転速度及び加速度に基づいて
速度・加速度検出信号を出力させたことを特徴とする。

〔作用〕

以上のような構成としたので本発明によれば、前記衝突
判定制御手段により、検出された加速度及び負荷推力が
予め設定された許容値を越え、かつ送り軸機構の推力と
加速度との方向を示す符号を常に監視して両符号が不一
致である時、衝突判定信号を出力している。

すなわち、この衝突検出は、前記速度・加速度検出信号
と前記トルク指令信号とを対応する予め定められた許容
加速度及び許容トルク値と比較し、前記速度・加速度及
びトルク指令信号がそれぞれ許容値以上であって、かつ
送り軸機構の加速度方向が推力方向と不一致であること
を判定し、これにより、送り軸機構の機械部品と被加工
物との衝突を判定することができる。

そして、前記衝突判定制御手段は、その衝突判定後、該
送り軸機構の推力を調整制御させている。

この結果、前記送り軸の駆動源であるサーボモータの出
力トルクを制限することにより、送り軸機構の機械部品
と被加工物とを衝突から保護することができる。

従って、本発明の衝突検出保護装置によれば、機械的な
可動部分を用いず、電気的に行うため、経年変化、部品
のバラツキ等による衝突検出及びこれによる推力制御の
動作点変化がなく、安定に検出、制御動作を行わせるこ
とが可能となる。

［実施例Ｊ以下、図面に基いて本発明の好適な実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る衝突検出装置の一例を示した回
路構成図である。

尚、前述した第５図及び第６図との同一部材には同一符
号を付し、以下構成及び動作の説明は省略する。

本発明において特徴的なことは、検出された送り軸機構
の加速度及び負荷推力が予め設定された許容加速度及び
許容推力を越え、かつ前記送り軸機構の加速度方向が推
力方向と不一致の場合に衝突した状態と判定することに
あり、衝突判定後、該送り軸機構の推力を３１！！制御
することにある。

一般に、この種の送り軸機構にサーボモータ２０を用い
たサーボシステムにおいては、送り軸機構（回転軸）に
過大負荷がかかった場合、つまり衝突が発生した時、そ
の時点の指令速度及び位置を維持するために、サーボモ
ータ２０に対し、より大きなトルクを出力するようにト
ルク指令が出力される。

一方、サーボシステムの出力し得る最大トルクＴｍａｘ
は、サーボモータ２０自体及び該駆動システムで決まる
ものであるから（サーボモータの最大トルク値Ｔｍａｘ
）、サーボモータ２０が回転中に送り軸機構の負荷（推
力）が該最大トルクＴｍａｘを越えれば、前記サーボモ
ータ２０は、指令速度を維持することができず、その速
度は低下することになる。

従って、トルク指令信号により、前記送り軸機構の負荷
推力が予め定められた許容推力例えば、サーボモータの
許容トルク値を越えたことを検出でき、また速度・加速
度検出信号により、前記サーボモータの速度低下を検出
できることが理解される。

そして、この時の送り軸の推力の出力方向と送り軸加速
度の方向とに着目すると、無負荷及び軽負荷時には、送
り軸推力の出力方向と送り軸加速度の方向とは一致する
が、負荷の過大（衝突発生）により、前記サーボモータ
２０が指令速度を維持できなくなると、両者の方向は不
一致となる。

そこで、本願出願人は、送り軸機構の負荷推力及び加速
度が予め設定された基準値を越え、かつ送り軸機構の加
速度の方向が推力の方向と不一致の場合には衝突と判定
し、送り軸機構の推力を制御することを考えたのである
。

次に、以下第１図に示された衝突検出装置の一例である
構成及びその動作を第３図、第４図を用いて説明する。

第３図にはサドル１８を十方向へ、第４図にはサドル１
８を一方向へそれぞれ移動中、衝突時のモータ速度、ト
ルク指令及びモータ加速度の変化を表す特性が示されて
いる。

特に、本実施例では、−例として前記送り軸機構の移動
加速度及び負荷推力を検出し、検出された加速度と推力
とが許容値以上か否か及び加速度と推力との方向が不一
致であること検出し、これに基づいて、数値制御工作機
械の衝突を検出している。

第１図において、本実施例の衝突検出装置は、一般的な
送り軸機構のサーボシステムである前記送り軸機構の駆
動系を含んだパワー増幅器２６と位置検出器２８とが設
けられたサーボモータ２０と、更に位置指令演算部３０
．速度指令演算部３２と、位置・速度変換部３６と、加
速度検出手段としての速度・加速度変換部３８とから成
る。

また、これに加えて、本実施例の特徴的なトルク指令発
生手段としてトルク指令演算部３４と、衝突判定手段と
しての２ｖｉ化回路４０ａ、４２ａを含んだトルク比較
部４０及び加速度比較部４２と、データ設定部４４と、
ＡＮＤ回路４６と、符号判定部４８とから構成されてい
る。

すなわち、前述した送り軸機構の駆動系では、サーボモ
ータ２０に取り付けられた位置検出器２８からの位置検
出信号に基づいて、前記サーボモータ２０の実速度を前
記位置・速度変換部３６で検出し、更にその実速度値（
実速度値信号）をもとに該サーボモータ２０の加速度を
前記速度・加速度変換部３８で前記送り軸機構の加速度
として加速度信号を算出している。

また、前記送り軸機構の推力としては、本サーボシステ
ムの発生する前記トルク指令演算部３４からトルク指令
値が算出され、これに基づいてサーボモータ２０を所定
の推力で駆動している。

ここで、前記トルク指令値は、切換回路５０を介して前
記サーボモータ２０に接続されている前記パワー増幅部
２６に人力される。

前記トルク指令演算部３４と前記パワー増幅部２６との
間に設けられた前記切換回路５０は、図示のようにトル
ク指令演算部３４の出力であるトルク指令のＡ（接続）
又はＢ（遮断）の切換えを行っているが、通常はＡ側に
接続され、これによって、該サーボモータ２０の駆動に
より、前記ボールネジ２２を介してサドル１８の位置及
び速度制御を行っている。

一方、位置指令演算部３０では、前記サーボモータ２０
を駆動して例えば、工具１４、すなわちサドル１８を所
定位置まで移動させるための位置指令を演算算出し、位
置指令信号を出力している。

更に、前記速度指令演算部３２では、該位置指令信号と
前記位置検出器２８からの位置検出信号とを入力し、送
り軸機構としてのサドル１８を所定の速度で移動させる
ために速度指令信号を演算算出している。

そして、前記トルク指令演算部３４は、該速度指令信号
と前記位置・速度変換部３６からの実速度値である実速
度信号とを入力し、これによって、前記サドル１８を適
切な速度で所定位置まで移動させるため、前記サーボモ
ータ２０を駆動させるトルク指令値（送り軸機構の推力
）を算出している。

これによって、サーボモータ２０は、該サーボモータの
最大トルク値までの機械加工に応じた最適なトルク値で
駆動され、−送り軸機構は、前記トルク指令及び速度指
令に基づいた被加工物の加工が行えるように最適な推力
及び速度で移動される。

ここで、もし、機械加工中に前記サドル１８が他のサド
ル部や工作機械の主軸或いは被加工物１２に衝突すると
、前記ボールネジ２２によって連結されたサーボモータ
２０に過大な負荷が加わることになり、これにより、第
３図、第４図に示すように、トルク指令値Ｔｍは瞬時に
最大トルク値Ｔｍａｘに達し、この過大な負荷による推
力が前記Ｔｍａｘ以上に越えるとモータ速度Ｖは、急激
に低下する。

これにより、モータ加速度値Ａｍは、トルク指令値Ｔｍ
の示す方向とは逆方向に発生する。

本実施例の衝突判定では、まずトルク指令値で前記送り
軸機構の負荷推力がサーボモータ２０の許容トルク値Ｔ
ｍｄ以上であることを検出Ｌ１かつ加速度検出信号でサ
ーボモータ２０の速度の低下を検出している。

これによって、このモータ加速度値Ａｍの方向と、トル
ク指令値Ｔｍの方向とが逆方向になることを衝突発生と
して判別することができる。

以下に、具体的な衝突検出動作を詳細に説明する。すな
わち、具体的判別は、第１図に示すように前記トルク指
令値Ｔｍ及びモータ加速度値Ａｍと予め定められた前記
データ設定部４４の基準値としての許容トルク値Ｔｍｄ
及び許容加速度値Ａｍｄとをそれぞれ比較する。

この比較は、前記トルク比較部４０及び前記加速度比較
部４２で行われ、その比較結果を２値化回路４０ｇ、４
２ａを介し所定のデジタル信号に変換して前記ＡＮＤ回
路４６に入力している。

そして、前記トルク指令値Ｔｍと前記モータ加速度値Ａ
ｍとは、前記符号判別部４８で両者の符号子、−が比較
され推力の方向、加速度の方向が判別される。すなわち
、トルク指令Ｉ　Ｔｍ　ｌ　＞Ｔｍｄ　　　かつ、モータ
加速度Ｉ　Ａｍ　Ｉ　＞Ａｍｄ　　　の比較結果であっ
て、更に、上記ＴｍとＡｍとの符号（＋。

−）が不一致の場合に衝突と判定する。そして、この結
果が前記ＡＮＤ回路４６を介し、衝突したものと見なし
て衝突判定信号が前記ＡＮＤ回路４６から出力される。

すなわち、前記ＡＮＤ回路４６は、上記の各入力信号に
基づいてＡＮＤ演算により衝突判定信号としての電流零
指令信号を発生し、前記切換部５０をＡ側（接続）から
Ｂ側（遮断）に切換えさせる。

これによって、前記サーボモータ２０へはその供給電流
が前記切換部５０を介し遮断され、この衝突判定時には
該サーボモータ２０の推力をトルクフリーにすることが
できる。

次に、以下前記第３図及び第４図を用い、第２図のフロ
ーチャートに従って本実施例の衝突検出時の一連の具体
的な動作を更に詳細に説明する。

第１図に示されている本実施例の衝突検出装置において
、前述したように、前記位置検出器２８により、サドル
１８の位置が検出される（ステップ１００）。

そして、前記位置・速度変換部３６で単位時間当りの位
置変化量、つまり前記モータ速度Ｖを得る（ステップ１
０１）。

更に、前記速度・加速度変換部３８で該モータ速度■か
らモータ加速度Ａｍを算出する（ステップ１０２）。

次に、前記トルク（電流）指令演算部３４の出力である
トルク指令ｆｉ１Ｔｍと予め定められた基準値を有する
前記データ設定部４４の許容トルク値Ｔｍｄとの比較が
前記トルク比較部４０で行われ、その比較結果がＴ　ｍ
　＞　Ｔ　ｍ　ｄで判定ＮＯ１すなわちＴｍ≦Ｔｍｄ　
（実測値が許容値以下）の関係の時は、衝突が発生して
いないものと見做し前記ステップ１００へ戻る（ステッ
プ１０３）。

ここで、Ｔ　ｍ　＞　Ｔ　ｍ　ｄの判定がＹＥＳ　Ｃ実
測値が許容値より大きい）の場合には、次の前記加速度
比較部４２により、前記速度・加速度変換部３８のステ
ップ１０２で算出したモータの実加速度Ａｍと、前記デ
ータ設定部４４の予め定められた許容加速ｆ　Ａ　ｍ　
ｄとの比較が行われる。

そして、その比較結果がＡ　ｍ　＞　Ａ　ｍ　ｄの判定
ＮＯ１すなわちＡｍ≦Ａｍｄ　（実測値が許容値以下）
の関係の時は、衝突が発生していないものと見做し再度
前記ステップ１００へ戻る（ステップ１０４）。

ここで、Ａｍ＞Ａｍｄの判定がＹＥＳ　（実ａＦＪ値が
許容値より大きい）の場合には、前記符号判定部４８に
より、次の前記トルク指令値Ｔｍと実加速度Ａｍとの符
号判別が行われる（ステップ１０５）。

すなわち、ステップ１０５では、前記トルク指令値Ｔｍ
と実加速度Ａｍが共に、それぞれ許容トルク値Ｔｔｎｄ
、許容実加速度Ａｍｄを越えた場合のみ、すなわち第３
図及び第４図に示すように、口及びハの領域で符号判別
が行われる。

そして、イの領域では、トルク指令値Ｔｍ及び実加速度
Ａｍが基準となる許容＠Ｔｍｄ、Ａｍｄをそれぞれ下回
るため、前記ステップ１０５での符号判別は行われない
ことが理解される。

このステップ１０５内での符号判別において、トルク指
令値Ｔｍ又は実加速度値Ａｍの符号が共に、正（＋）で
あるＴｍ≧０（ステップ１０６）、Ａｍ≧０（ステップ
１０７）、の時には、正常な加工状態と見做し、上記ス
テップ１００に戻り機械加工の動作を継続させる。

また、一方、前記Ｔｍ又はＡｍの符号が共に、負（−）
であるＴｍ≧０の判定ＮＯ（ステップ１０６）　、Ａｍ
＜Ｏの判定ＹＥＳ　（ステップ１０８）の時にも、正常
な加工状態と見做し、上記ステップ１００に戻り動作を
継続させる。

すなわち、この動作状態は、第３図及び第４図に示すよ
うに、口の領域に相当する。

ここで、符号判別において、前記トルク指令値Ｔｍ又は
実加速度値Ａｍの符号が異なる場合、すなわち前記ステ
ップ１０７のＡｍ≧０判定ＮＯ１及び前記ステップ１０
８のＡｍ＜Ｏの判定ＮＯ１の時に、前記ステップ１０３
、ステップ１０４の条件に合わせて前記ＡＮＤ回路４６
により、衝突したものと判定される。

この衝突状態は、第３図及び第４図に示すように、ハの
領域に相当し、図示されている斜線部分が衝突した時を
認識する時間領域を示すことになる。

そして、この時間領域において、衝突が判定された後、
前記ＡＮＤ回路４６から電流零指令が出力され（ステッ
プ１０９）、生成された該電流零指令は、前記切換部５
０をＢ側に切換えると共に、前記パワー増幅部２６を介
し、前記サーボモータ２０に電流供給を遮断（零電流）
して該モータ２０をトルクフリーにさせる（ステップ１
１０）。

このようにして、一連の衝突発生時における衝突検出及
びこれによる前記モータトルクの制御が行われ、衝突に
よる工具１４や被加工物１２）その他機域の損傷を最少
限に抑えることが可能となる。

尚、本実施例では、数値制御工作機械のサドル１８が主
軸１０や被加工物１２に衝突した際の検出と前記サーボ
モータ２０をトルクフリーにする方法を一例として示し
たが、衝突には至らずに機械の許容を越える断続切削等
についても前記許容トルク値Ｔｍｄ及び許容加速度値Ａ
ｍｄを変更することによって検出可能である。

また、本実施例では、衝突検出後、トルク（零電流）指
令により前記サーボモータ２０をトルクフリーとしたが
、衝突時の出力トルクとは逆方向のトルクを発生させる
ことにより、機械の損傷をより少なくすることも可能で
ある。

更に、本実施例では、前記トルク指令演算部３４のトル
ク指令信号を用い送り軸機構の推力が予め設定された推
力として許容トルク値を越えたことを検出したが、これ
に代わって、別に該送り軸機構の推力を検出し推力検出
信号を出力する推力検出手段を例えば、前記サーボモー
タ２０の回転軸に設けても、同様な作用、効果を得るこ
とができる。

また更に、前記速度・加速度検出手段として前記位置検
出器２８６位置・速度変換部３６．速度・加速度変換部
３８に代わって、例えばＵ転加速度検出器を用い、前記
サーボモータ２０の回転加速度に基づいて、加速度検出
信号を出力させるようにしても良い。

［発明の効果］以上のようにして、本発明に係る数値制御工作機械の衝
突検出装置によれば、速度・加速度検出信号及び推力検
出信号に基づき、設定された許容値を越えたか否かの検
出、及び加速度と推力との方向の不一致により衝突判定
を行うことができ、これにより、衝突検出時には、送り
軸機構の推力を調整制御、例えばトルク指令を遮断制御
するので、機械の損傷をより少なくすることができる。

また、従来の送り軸機構に機械式衝突保護装置をなくし
機械部品を設けずに、電気的な保護機構を衝突検出装置
として適用したので、経年変化を伴う機械部品がないた
め、安価で、長期間安定でかつ高精度な衝突検出装置を
得ることができる。

更に、機械的な部品点数が少ないので製造コスト上にお
いて有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る衝突検出保護装置の回路構成図
、第２図は、第１図に示された回路構成の動作状態の一例
を表したフローチャート、第３図、第４図は、衝突時のモータ速度、トルク指令及
びモータ加速度の変化を示した説明図、第５図は、従来
の工作機械の衝突検出保護装置の一例を示した送り軸系
の概略構成図、第６図は、従来の機械式過負荷保護装置
の概略構成図、第７図及び第８図は、従来の送り軸系の速度変化を表し
た特性図である。１２・・・被加工物２０Φ・・サーボモータ３４・・・トルク（電流）指令演算部３８・・・速度・加速度変換部４０・・・トルク比較部４２・・・加速度比較部４４・・・データ設定部４６・・・ＡＮＤ回路４８・・・符号判定部５０・・・切換部Ｔｍ・・拳トルク指令値Ｔｍｄ１１＃少許容トルク値Ａｍ　・Ａｍｄ　　・ − ・加速度指令値・・許容加速度値モータ速度

Claims

【特許請求の範囲】

（１）数値制御による工作機械の送り軸機構をトルク指
令及び速度指令に基づいたサーボモータ駆動により所定
の推力及び速度で移動させ、該送り軸機構の機械部品と
被加工物との衝突を検出する数値制御工作機械の衝突検
出装置において、前記送り軸機構の移動速度・加速度を
検出し速度・加速度検出信号を出力する速度・加速度検
出手段と、前記送り軸機構の推力を検出し所定の推力検出信号を出
力する推力検出手段と、前記速度・加速度検出信号と前記推力検出信号とを入力
し、前記送り軸機構の検出加速度及び検出負荷推力が予
め設定された許容加速度及び許容推力を越えたことを検
出し、かつ前記送り軸機構の加速度方向が推力方向と不
一致の場合に衝突と判定して衝突判定信号を出力する衡
突判定制御手段と、を有し、前記衝突判定信号により、送り軸機構の機械部品と被加
工物との衝突を判定し、該送り軸機構の推力を調整制御
することを特徴とする数値制御工作機械の衝突検出装置
。
（２）特許請求の範囲（１）記載の装置において、衝突
判定制御手段は、衝突判定後、前記衝突判定信号により
前記サーボモータへのトルク指令信号を遮断し前記送り
軸機構の推力を零に制御させることを特徴とする数値制
御工作機械の衝突検出装置。
（３）特許請求の範囲（１）又は（２）記載の装置にお
いて、前記推力検出手段は、サーボモータへのトルク指
令に基づいて推力検出信号を出力させ、前記速度・加速
度検出手段は、前記サーボモータの回転速度及び加速度
に基づいて速度・加速度検出信号を出力させたことを特
徴とする数値制御工作機械の衝突検出装置。