JPH0326443A - 主軸位置・速度制御装置 - Google Patents
主軸位置・速度制御装置Info
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- JPH0326443A JPH0326443A JP1159993A JP15999389A JPH0326443A JP H0326443 A JPH0326443 A JP H0326443A JP 1159993 A JP1159993 A JP 1159993A JP 15999389 A JP15999389 A JP 15999389A JP H0326443 A JPH0326443 A JP H0326443A
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- 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
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
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- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
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- G05B19/232—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 with speed feedback only
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- G05D13/62—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement
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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
本発明は主軸に取り付けできる中空状の位置・速度検出
器を用いた主軸位置・速度制御装置に係り、検出器の取
付構造を簡単にできると共に,高精度に主軸の位置、速
度を制御できる主軸位置・速度制御装置に関する。 [従来の技術】 第3図は従来の数値制御装置を備えた工作機械の主軸及
びC軸の駆動システムの構成図で,図において、(1)
は数値制御装置、(2)は主軸駆動制御装置、(3)は
誘導電動機、(4)は速度検出器、(5)は低分解能位
置検出器、(6)は高分解能位置検出器、(7)は主軸
、(8)は誘導電動機(3)の接続歯車、(9)は位置
検出器(5)の接続歯車、(lO)は位置検出器(6)
の接続歯車、(5l)は速度検出回路、(54)は低分
解能位置検出回路、(57)は高分解位置検出回路であ
る。 図において、数値制御装置(1)より出力された速度指
令ωr゜は主軸駆動制御装置(2)を介し3相交流電流
指令として誘導電動機(3)に出力され、同電動機(3
)はωr1に追従して回転する。この場合、速度追従性
を良くする為に、誘導電動機(3)の速度を速度検出器
(4)の出力波形(A)を主軸駆動制御装置(2)内部
の速度検出回路(5l)に入力することにより検出し、
その検出値をωrとしてフィードバックすることにより
、いわゆる速度閉ループを構成する。 誘導電動機(3)の回転は接続歯車(8)を介して主軸
(7)に伝達され、これを駆動する。接続歯車(8)の
歯車比は用途に応じて決定される。 また、数値制御装i! (11より出力された位置指令
Or”は主軸駆動制御装置(2)を介し3相交流電流指
令として誘導電動機(3)に出力され、同電動機(3)
は位置指令Q raに追従して回転ずる。 この場合、位置追従性を良くする為に主軸(7)の位置
を、低分解能位置検出器(5)の出力波形(1’3)を
主軸駆動制御装置(2)内部の低分解位置検出回路(5
4)に入力することにより検出し、その検出値をO[−
1としてフ,f−ドバククすることにより低分解位置閉
ループを構成する。 また、主軸(7)の位置を高分解能位置検出器(6)の
出力波形(C)を主軸駆動制御装置(2)内部の高分解
位置検帛回i (57>に入力することによりその検出
値をar2としてフィードバックすることにより高分解
能位置閉ループを構成する。 次に動作に一ついて述べる。まず主軸(7)で通常の旋
削運転を行う場合は、数値制御装置(1)から主軸(7
)の目標回転数に見合った速度指扇ωr“が出力され、
主軸駆動制御装置(2)は速彦検出回絡(50より検出
された誘導電動+1! (3)の速度ωrをωr1に追
従させるための制御を行う。 次にC軸運転(輪郭運転)を行う場合は、数値制御装置
(1)から主軸(7)の目標位置に見合った位置指令θ
r1が出力され、主軸駆動制御装置(2)は高分解能位
置検出回路(57)検出された主軸(7)の位置θr2
を(3r”に追従させるための制御を行なう。このC軸
運転は主軸端にて1/1000度単位程度の位置決め精
度が要求されるので、位置検出器(6)として36万バ
ルス/1回転程度の高分解検出器を採用する必要がある
。 次に位置検出器(5)の用途について述べる。 位置検出器(5)は次に示す種々の用途を有している。 (1)主軸(7)を、ノックビン挿入による機械的固定
による加工の為の位置決め等の目的で定位置停止動作さ
せたい場合、低分解能位置検出回路(54)により位置
検出値or,を検出し位置ループを構成することにより
主軸(7)を目的位置に停止させる。 (2)主軸{7}の回転数を数値制御装置(1)のCR
T画面上に表示したい場合5位置検出器(5)の出力波
形(B)を数値制御装置(1)に入力して、数値制御装
置(1)にて、中位時間内の波形の変化から主軸速度を
演算し、結果をCRT画面上に表示する。 (3)主軸(7)の位置と他軸、例えばX軸、Y軸、Z
軸、回転工具軸、対向する第2の主軸等と同期させてネ
ジ切り(X軸及びZ軸と同期)、ボリゴン加工(回転工
具軸と同期)、角材ワークつかみ換え及び突切り加工(
対向する第2の主軸と同期〉等他軸との同期運転をじた
い場合、低分解能位置検出回路(54)により位置検出
値OrIを検出し数値制 御装置(1)から他軸と位置同期すべく送信される、t
軸位置指令or″にθ『,が追従するように,位置ルー
プを構成する。 ここで,位置検出器(5)としては1024〜4096
バルス/1回転程度の分解能のものを採用するのが普通
である。 ところで、上記第3図の従来技術の説明図において、誘
導電動機(3)と主軸(7)を接続する接続歯車は簡単
な為接続歯車(8)の1耕のみとしたが、6ちろん、接
続歯車は何組あってもよく、例えばLギア時 接続歯車
比=lQ:I Hギア時 接続歯車比= l:I C軸時 接続歯車比= 100: 1の3組のシステ
ムであってもよい。 まだ、接続歯車(9) (101はベルトであってもよ
い。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のように、工作機械にt1いて種々の主軸またはC
軸運転を行う場合、各々の運転目的に応じた位置および
速度検出器を必要とするので、複数の検出器を複数の場
所に搭載することになる。 例ぶば、第3図の如く、速度検出機(4)は誘導電動機
(3)に直結して搭載し、位置検出器(5) (6)は
主軸(7)に接続歯車(9) (10)を介して搭載す
るといった具合である。ここで、接続歯車(9)(10
)を必要ヒする理由は旋盤においては、主軸(7)を中
空構造にしてワークを主軸(7)に貫通させ加工するバ
ーフィーダ加工機能を有するものが一般的であり,従来
のシャツ!一を有する位置検出器ではワークの貫通を防
げる取付となるので主軸(7)に直接搭載することは不
可能である為、ほとんどの場合歯車比=1:lの接続歯
車(91 (10)を介しているのが現状である。但し
、位置検出器(5)と(6)を同一パッケージに収め位
置検出器を1ヶのみとし、接続歯車も1ヶのみとする方
式も既に実現されている。 上記のように、従来においては、複数の検出器を複数の
場所にしかも主軸位置検出器は接続歯車を介して搭載す
る必要があり、検出器取付スペース確保の為の機械の寸
法大型化、複雑化による設備コストの増加、及び接続歯
車を介する間接位置検出の為の精度劣下等という課題が
あった。 〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る主軸位置・速度制御装置は、主軸に直接取
り付けた中空状の検出体の動きを前記検出体に対向する
センサで検出し、このセンサからの信号を取り込んで複
数の正弦波と方形波に波形成形,増幅する増幅手段を備
え、前記正弦波を速度制御信号に使用し、方形波を位置
制御信号に使用する。
器を用いた主軸位置・速度制御装置に係り、検出器の取
付構造を簡単にできると共に,高精度に主軸の位置、速
度を制御できる主軸位置・速度制御装置に関する。 [従来の技術】 第3図は従来の数値制御装置を備えた工作機械の主軸及
びC軸の駆動システムの構成図で,図において、(1)
は数値制御装置、(2)は主軸駆動制御装置、(3)は
誘導電動機、(4)は速度検出器、(5)は低分解能位
置検出器、(6)は高分解能位置検出器、(7)は主軸
、(8)は誘導電動機(3)の接続歯車、(9)は位置
検出器(5)の接続歯車、(lO)は位置検出器(6)
の接続歯車、(5l)は速度検出回路、(54)は低分
解能位置検出回路、(57)は高分解位置検出回路であ
る。 図において、数値制御装置(1)より出力された速度指
令ωr゜は主軸駆動制御装置(2)を介し3相交流電流
指令として誘導電動機(3)に出力され、同電動機(3
)はωr1に追従して回転する。この場合、速度追従性
を良くする為に、誘導電動機(3)の速度を速度検出器
(4)の出力波形(A)を主軸駆動制御装置(2)内部
の速度検出回路(5l)に入力することにより検出し、
その検出値をωrとしてフィードバックすることにより
、いわゆる速度閉ループを構成する。 誘導電動機(3)の回転は接続歯車(8)を介して主軸
(7)に伝達され、これを駆動する。接続歯車(8)の
歯車比は用途に応じて決定される。 また、数値制御装i! (11より出力された位置指令
Or”は主軸駆動制御装置(2)を介し3相交流電流指
令として誘導電動機(3)に出力され、同電動機(3)
は位置指令Q raに追従して回転ずる。 この場合、位置追従性を良くする為に主軸(7)の位置
を、低分解能位置検出器(5)の出力波形(1’3)を
主軸駆動制御装置(2)内部の低分解位置検出回路(5
4)に入力することにより検出し、その検出値をO[−
1としてフ,f−ドバククすることにより低分解位置閉
ループを構成する。 また、主軸(7)の位置を高分解能位置検出器(6)の
出力波形(C)を主軸駆動制御装置(2)内部の高分解
位置検帛回i (57>に入力することによりその検出
値をar2としてフィードバックすることにより高分解
能位置閉ループを構成する。 次に動作に一ついて述べる。まず主軸(7)で通常の旋
削運転を行う場合は、数値制御装置(1)から主軸(7
)の目標回転数に見合った速度指扇ωr“が出力され、
主軸駆動制御装置(2)は速彦検出回絡(50より検出
された誘導電動+1! (3)の速度ωrをωr1に追
従させるための制御を行う。 次にC軸運転(輪郭運転)を行う場合は、数値制御装置
(1)から主軸(7)の目標位置に見合った位置指令θ
r1が出力され、主軸駆動制御装置(2)は高分解能位
置検出回路(57)検出された主軸(7)の位置θr2
を(3r”に追従させるための制御を行なう。このC軸
運転は主軸端にて1/1000度単位程度の位置決め精
度が要求されるので、位置検出器(6)として36万バ
ルス/1回転程度の高分解検出器を採用する必要がある
。 次に位置検出器(5)の用途について述べる。 位置検出器(5)は次に示す種々の用途を有している。 (1)主軸(7)を、ノックビン挿入による機械的固定
による加工の為の位置決め等の目的で定位置停止動作さ
せたい場合、低分解能位置検出回路(54)により位置
検出値or,を検出し位置ループを構成することにより
主軸(7)を目的位置に停止させる。 (2)主軸{7}の回転数を数値制御装置(1)のCR
T画面上に表示したい場合5位置検出器(5)の出力波
形(B)を数値制御装置(1)に入力して、数値制御装
置(1)にて、中位時間内の波形の変化から主軸速度を
演算し、結果をCRT画面上に表示する。 (3)主軸(7)の位置と他軸、例えばX軸、Y軸、Z
軸、回転工具軸、対向する第2の主軸等と同期させてネ
ジ切り(X軸及びZ軸と同期)、ボリゴン加工(回転工
具軸と同期)、角材ワークつかみ換え及び突切り加工(
対向する第2の主軸と同期〉等他軸との同期運転をじた
い場合、低分解能位置検出回路(54)により位置検出
値OrIを検出し数値制 御装置(1)から他軸と位置同期すべく送信される、t
軸位置指令or″にθ『,が追従するように,位置ルー
プを構成する。 ここで,位置検出器(5)としては1024〜4096
バルス/1回転程度の分解能のものを採用するのが普通
である。 ところで、上記第3図の従来技術の説明図において、誘
導電動機(3)と主軸(7)を接続する接続歯車は簡単
な為接続歯車(8)の1耕のみとしたが、6ちろん、接
続歯車は何組あってもよく、例えばLギア時 接続歯車
比=lQ:I Hギア時 接続歯車比= l:I C軸時 接続歯車比= 100: 1の3組のシステ
ムであってもよい。 まだ、接続歯車(9) (101はベルトであってもよ
い。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のように、工作機械にt1いて種々の主軸またはC
軸運転を行う場合、各々の運転目的に応じた位置および
速度検出器を必要とするので、複数の検出器を複数の場
所に搭載することになる。 例ぶば、第3図の如く、速度検出機(4)は誘導電動機
(3)に直結して搭載し、位置検出器(5) (6)は
主軸(7)に接続歯車(9) (10)を介して搭載す
るといった具合である。ここで、接続歯車(9)(10
)を必要ヒする理由は旋盤においては、主軸(7)を中
空構造にしてワークを主軸(7)に貫通させ加工するバ
ーフィーダ加工機能を有するものが一般的であり,従来
のシャツ!一を有する位置検出器ではワークの貫通を防
げる取付となるので主軸(7)に直接搭載することは不
可能である為、ほとんどの場合歯車比=1:lの接続歯
車(91 (10)を介しているのが現状である。但し
、位置検出器(5)と(6)を同一パッケージに収め位
置検出器を1ヶのみとし、接続歯車も1ヶのみとする方
式も既に実現されている。 上記のように、従来においては、複数の検出器を複数の
場所にしかも主軸位置検出器は接続歯車を介して搭載す
る必要があり、検出器取付スペース確保の為の機械の寸
法大型化、複雑化による設備コストの増加、及び接続歯
車を介する間接位置検出の為の精度劣下等という課題が
あった。 〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る主軸位置・速度制御装置は、主軸に直接取
り付けた中空状の検出体の動きを前記検出体に対向する
センサで検出し、このセンサからの信号を取り込んで複
数の正弦波と方形波に波形成形,増幅する増幅手段を備
え、前記正弦波を速度制御信号に使用し、方形波を位置
制御信号に使用する。
第l図は本発明の一実施例を示す工作機械の主軸及びC
軸の駆動システムの構成図で、図において(1)〜(7
) . (511.(54).(57)は従来のものと
同(11)は主軸(7)に組み込まれたビルトイン主軸
電動機、(l2)は主軸(7)に取り付けられた中空状
の検出体で、速度検出及び低分解能位置検出が出来るも
のである。(l3)は中空検出体(l2)のセンサ、(
l4)も検出体(l2)と同じ構造で高分解能位置検出
用の中空検出体である。(l5)は中空検出体(l4)
のセンサである。 (16)はセンサ(l3)及び(l5)の出力を取り込
んで数値制御装置(1)及び主軸駆動制御装置(2)へ
方形波又は正弦波信号に波形成形して出力するブリアン
プ回路である。 ここで、ブリアンプ回路(l6)の内部構成について説
明する。 プリアンプ回路(l6)は第2図に示す様に複数の波形
を出力する回路で、一例として第2図(b)のプノアン
ブ回路(16−2)の内部構成を第5図に示す。 第5図において、(29)〜(3l)、(36)〜(3
8)は増中回路、(33)〜(35)、(4o)〜(4
2)はコンパレータ回路、(32)は4逓倍回路、(3
0)は100逓倍回路である。 まず、センサ(13)の出力は256波/1回転のCO
S波及びSIN波、1波/1回転のSIN波の計3波形
が出力される。ブリアンプ回路(l6)はこの3波形を
入力し、所定の振中値まで増巾回路(29)〜(3l)
により増巾する。 この3つの増中波形の中で、256波/1回転のCOS
波及びSIN波はそのまま速度検出用波形としてブリア
ンプ回路(16)の出力となる。 残りの1波/1回転波形はコンパレータ回路(33)に
より方形波に変換されlバルス71回転信号(以下Z相
と呼ぶ)として、プリアンプ回路(l6)より出力され
る。 また、上記増巾された256波/1回転のCOS波及び
SIN波は、そのまま出力されるのとは別に、4逓倍回
路(32)に入力され、ここで4逓倍された出力即ち1
024波71回転のCOS波及びSIN波が得られ、こ
の出力をコンバレータ回路(34)、(35)に入力し
て、1024バルス/1回転の90″位相差の異なる2
相方形波に変換され、低分解能位置検出用波形としてブ
リアンプ回路(l6)の出力となる。 次にセンサ(l5)の出力は900波/1回転のcos
波及びSIN波、1波/1回転のSIN波の計3波形が
出力される。プリアンプ回路(l6)はこの3波形を入
力し、所定の振巾値まで増巾回路(36)〜(38)に
より増巾する。 この3つの増中波形の中で、1波71回転波形はコンバ
レー夕回路(42)により方形波に変換され、1バルス
/1回転信号(以下Y相と呼ぶ)としてプリアンプ回路
(l6)より出力される。 残りの900波/1回転のcOs波及びSIN波は、1
00逓倍回路(3g)に人力され、ここ−でl00逓倍
さ相た出力即ち90000波/1回転のCOS波及びS
IN波が得られ、この出力をコンバレータ回路(40)
、(4l)に人力して、 9000(lバルス/1回転
の90゜位相差の異なる2相方形波に変換され、高分解
能位置検出用波形としてブリアンプ回路(16)の出力
となる。 以上の説明からも推察できる様に、第2図(a)のブリ
アンプ回路(16−1)は、ブリアンプ回路(1G−2
)の(36)= (42)の構成部品を削除したもので
ある。 また、本発明例ではZ相とY{目を別系統としたが、Z
相をそのままY相どして出力する方式ヒしても良い。 次に、ブリアンプ回路(l6)の各出力波形から速度検
出値ωr及び位置検出値Or+vRrzを得る原理につ
いて説明する。 まず、速度検出値(i) K−を得る原理を第9図に示
す。 図において、(5l)は速度検出回路、(52)は4逓
侶パルス作成回路、(53)はωr演算回路である。 図においで5ブリアンプ回路(l6)の256波/1回
転のCOS波及びSIN波出力を4逓倍バルス作成回路
(52)にて図に示i’ COS波と SIN波との位
相関係で2パルス出力する。 従ってこのパルス数は256x 4 = 1024バル
ス/j回転の出力ヒなる。そL,て、このパルスと25
6波/1回転のCOS波及びSffN波をωr演算回路
(53)に人力する。ω「演算回路(53)では次の演
算を実行する。 演算は一定時間Δ]“毎に行い、まず時刻t.nにで△
T(see)時間内に発生したパルス数ΔPをカウント
し、次に第9図に示すパルス間の名区間において指定さ
れたCOS波及びSIN波の電圧値を読み込む。そして
時刻t,,−1における前回の電圧読込値と基準値との
差vlと時刻tnにおUる今回の電圧読込値との差V,
を演算し、COS波及びSUN波の読込区間の電圧中を
V。とずると、■式として求める。 この式でV,及びv2を用いるととでω「の分解能向上
を実現できる。 また、速度検出回路(51)It通常、ギ軸駆動制御装
置(2)の内部に組み込まれる。 次に、位置検出値Or+を得る原理を第lO図に示す。 図において、(54)は低分解能位置検出回路、(55
)は4逓倍回路. (56)は(3r+演算回路である
。 図において、ブリアンプ回路(16)の1024バルス
/1回転の90゛位相差の異なる2相方形波出力を4逓
倍回路(55)にてパルス出力する。 従ってこのパルスはl024X 4 = 4096バル
ス/1同転の出力となる。 そしてこのパルスと1バルス/1回転のパルス(Z相)
を(3r+演算回路(56)に入力する。 演算はor r ?X’l算回路(56)内にあるカウ
ンタ値を用いる。 そして、演算開始後最初のZ相の立上り時のカウンタ値
Coを記憶し、その位置を原点即ちOr+・0゜とし、
以後、各読込時の位置θ『,は、θr1−(カウンタ値
一Co) / 4096 (度)として求める。 低分解能位置検出回路(50ぱ通常、主軸駆動制御装置
(2)の内部に組み込まれる。 次に位置検出値f)r2を得る原理を第11図に示す。 図において、(57)ほ高分解能位置検出器. (58
)は4逓倍回路、(59)はer2演算回路である。以
下(3rzを演算する方法はパルス数が異なるのみで他
:まOrIの演算と同様であるので説明を省略する。 尚、256波/1回転のCOS波及びSIN波と同時に
出力されるZ相と、第9図の4逓倍バルス作成回路(5
2)の出力パルスとを用いることによりOr.と同様の
位置検出をすることも可能である。 次に本発明の動作について説明する。 数値制御装置(1)の速度指令ωr′により七軸駆動制
御装置(2)を介してビルトイン主軸木動機(1l)が
駆動され、主軸(7)が回転し、このt軸(7)に取り
付けられた中空検出体(i2)、(l4)が回転して、
センザ(13) (15)の出力がブリアンプ回路(1
6)に取り込まれ、ここで第2図に示す複数の波形を出
力する。前記速度指令ωr′に対しては256波/1回
転のCOS波及びSIN波を主軸駆動制御装置(2)に
入力して速度検出回路(5l)にてωrを演算すること
により、速度ループを構成する。 一方、数値制御装置(1)より位置指令θr′が主軸駆
動制御装置(2)に人力されたときは、ブリアンプ回路
(l6)の出力である。l024パルス/1回転の90
゜位相差の異なる2相方形波及びZ相、あるいは900
00パルス/1回転の90”位相差の異なる2相方形波
及びY相を主軸駆動制御装置(2)に入力して位置検出
回路(54)にてor+あるいはθr2を演算すること
により位置ループを構成する。 ここで、実際の速度ループ及び位置ループの動作をブロ
ック図により具体的に説明する。 第4図は、第1図の数値制御装置(1)及び主軸駆動制
御装置(2)の本発明に関する内部制御構成をブロック
図で示したものである。 図において、(17)は主軸駆動制御装置(2)に与え
る指令様式を切換える指令切換回路、(l8)は主軸駆
動制御装置(2)に対して速度指令ωr゜を出力する速
度指令発生回路、(19)は主軸駆動制御装置(2)に
対して低分解能の主軸位置指令θr18を出力する低分
解能位置指令発生回路、(20)は主軸駆動制御装置(
2)に対して高分解能の主軸位置指令θr2゜を出力す
る高分解能位置指令発生回路、(2l)は主軸駆動制御
装置(2)に対して主軸の定位置停止指令ORC及び停
止位置指令eo”を出力する定位置停止指令発生回路、
(22)はプリアンプの出力波形(B)を入力して、そ
の単位時間内の変化量から主軸速度を演算し、CRT画
面上の表示する速度表示回路、(23)は低分解能位置
指令θrl1と低分解能位置検出値or,との偏差にゲ
インKp+を乗算1し速度指令ωrどを出力する低分解
能位置ループゲイン回路、(24)は高分解能位置指令
θr?と高分解能位置検出器or2との偏差にゲインK
pzを乗算し速度指令ωr2′を出力する高分解能位置
ループゲイン回路、(25)は定位置停止指令ORC及
び停止位置指令θ。゜を受信し、低分解能位置検出値θ
rl又は速度指令値ωrを入力し、主軸を目的位置に停
止させる為のシーケンス制御を行なう定位置停止シーケ
ンス回路、(26)は各速度指令と速度検出値ωrの偏
差から補償演算を行ない電流指令11を出力ずる速度偏
差補償回路、(27)は電流指令i゜と電動機の電流検
出値10との偏差から補償演算を行ない、電圧指令■1
を出力する電流偏差補償回路, (28)は電動機の実
電流を検出する電流検出器、(29)は指令切換回路(
17)の目的に合った指令発生回路を選択する指令切換
スイッチ、(30)は指令発生回路(l7)の選択目的
に合った速度指令を選択する速度指令切換スイッチであ
る。 以下、各指令発生回路(l8)〜(2l)が選択された
場合の動作について説明する。 (1)速度指令発生回路(l8)が選択された場合まず
,指令発生回路.(17)の指令により指令切換スイッ
ヂ(29)は已に選択され、同時に速度指令回路切換ス
イッチ(30)はeに選択される。 次に速度指令発生回路(l8)は、主軸(7)の目的速
度指令ωr”を出力し、主軸駆動制御装置(2)はωr
゜と速度検出回路{51)の出力ωrとの偏差を零にす
る様に制御する速度ループを構成する。 このモードは、通常の旋削モードにおいて選択される。 (2)低分解能位置指令発生回路(l9)が選択された
場合、まず、指令発生回路(l7)の指令により指令切
換スイッチ(29)はbに選択され、同時に速度指令回
路(30)はfに選択される。 次に、低分解能位置指令発生回路(l9)は、主軸(7
)の位置指令or+”を出力し、主軸駆動制御装置(2
)はθr1゜と低分解能位検出回路(54)の出力θr
1との偏差に位置ループゲインKplを乗算して速度指
令ωr11として与えることにより位置偏差を零とする
制御を行ない、しかもωr+”と速度検出回路(51)
の出力ωrとの偏差を零にする様に制御する。 即ち、速度ループをマイナールーブとして有する低分解
能位置ループを構成する。 このモードは、主軸以外の軸(例えばX軸、Y軸,Z軸
、回転工具軸あるいは対向する第2の主軸、等)との位
置同期運転の目的で選択される。 具体的に他軸と位置同期運転した場合の加工例を第6図
に示す。 図において、(43)は刃物取付治具、(44)はバイ
ト、(45)は円形ワーク、(46)は回転工具軸、(
47)は回転工具、(48)は対向する第2の主軸(4
9)は角形ワークである。 同図において、(a)は主軸とX軸及びZ軸とを位置同
期運転し、用形ワークにネジ切り加工を行なう例、0)
)は主軸と回転王具軸を位置同期運転し多角形加工(ボ
リゴン加工)を行なう例、(Clは主軸ヒ刻向ずる第2
の主軸とを位置同期運転し角材のつかみ替えを行なう例
である。 尚、図中の矢印は各々の軸の同期運転方向を示す。各々
の詳細な実現方法は省略するが、主軸を含む複数軸の位
置同期プログラムを数値制御装置(1)にて作成するこ
とにより、上記加工を実現できる。 (3)高分解能位置発生回路(20)が選択された場合
、まず、指令発生回路(l7)の指令により指令切換ス
イッチ(29)はCに選択され、同時に速度指令回路(
30)はgに選択される。 次に、高分解能位置指令発生回路(20)は、主軸(7
)の位置指令θr,″を出力し、主軸駆動制御装置(2
)はOr,゜と高分解能位置検出回路(57)の出力θ
r2との偏差に位置ループゲインKp2を乗算して速度
指令ωr2゜として与えることにより位置偏差を零とす
る制御を行ない、しかもω「,゜と速度検出回路(5l
)の出力ωrとの偏差を零にする様に制御する、即ち速
度ループをマイナールーブとして有する高分解位置ルー
プを構成する。 このモードは、l/1000度程度の高精度を要するC
軸運転時において選択される。 具体的にC軸運転を行なう場合の加工例を第7図に示す
。 図において、(45)は円形ワーク、(49)は回転工
具軸(50)はドリルである。 図において、(a)は高精度位置決め停止後、回転工具
軸により 120゜毎の穴加工を行なう例、fb)はC
軸を回転させながら旋削加工を行なう例、(ClはC軸
と他軸(X.Y軸)とを位置同期させながら四角形を加
工する例である。(e)の加王は基本的には第6図と同
様の方法であるが、高精度仕上を目的とした加工に対し
て、このC軸運転が使用される。 (4)定位置停止指令発生回路(21)が選択された場
合まず、指令発生回路(17)の指令により指令切換ス
イッヂ(29)はdに選択され,同時に速度指令回路切
換スイッチ(30)はhに選択される。 次に、定位置停止指令発生回路(21)は,定位置停止
シーケンス回路{25}にて自動的にシーケンス制御を
行ない、速度検出回路(5l)の出力ωrあるいは低分
解能位置回路(54)の出力θrIをタイミングにより
切換えて読み込み、速度指令ωr?を与えることにより
、定位置停止を行なう。 次に、そのシーケンスを説明する。 第8図は定位置停土のシーケンス図である。 図において、時刻t.において、数値制御装置(11内
部の定位置停止指令発生回路(21)より定位置停止起
動指令ORCが出力(ON)されると、主軸駆動制御装
a(2)内部の定位置停止シーケンス回路(25)は、
俸止位置指令θIを読み込み記憶すると同時に、速度指
令ω「1゛としてオリエント速度指令v,1例えば約2
0Orpmの出力する。 時刻tlにおいて、実速度ωrはオリエント速度指令y
,aに到達する。 時刻t2において、ブリアンプ回路(l6)の出力であ
るZ相が低分解能位置回路(54)に入力した瞬間より
位置検出値Or+を検出開始する。 時刻t,3において、er+が予め設定された目標位置
からの偏差データOe+(第1減速点)に到達した瞬間
に、定位置停止シーケンス回路(25)は、速度指令ω
r3゜としてクリープ速度指令■2゜例えば約30rp
mに切り換える。 時刻t4において、実速度ωrはクリープ速度指令v2
゜に到達する。 時刻t5において、0『,が予め設定された目標位置か
らの偏差データθe. (第2減速点)に到達した瞬間
に、定位置停止シーケンス回路(25)は、速度指令ω
r3゜として、 ・ (0゜゛−0′・)゜ゞ・゜ ..、4.■ω
rx = θ e, 4. に切り換える。 時刻t6において、目標位置に到達し、θ01−θr,
=0となるので、■式はωr3=oとなり定位置停止が
完了する。 この定位置停止モードは工具交換やノックビン挿入によ
る加工の為の位置決め等の目的で行なわれる尚、定位置
停止指令ORC及びθ01については、第1図及び第3
図では省略した。 【発明の効果】 以上のように、中空検出体(12) (14)を主軸(
7)に直接取り付けることにより、機械構造が簡単にな
り、また主軸の速度及び位置が精度よく検出できるとと
もに、中空検出体(12) (141の動きに対応して
出るセンサの信号をブリアンプ回路(l6)に取り込ん
で正弦波及び方形波の複数の信号に成形することにより
、用途に応じてある場合は正弦波のみ、ある場合は方形
波のみ、またある場合は両方の波形を選択出来るため、
仕様変更等に即対応出来るメリットもある。
軸の駆動システムの構成図で、図において(1)〜(7
) . (511.(54).(57)は従来のものと
同(11)は主軸(7)に組み込まれたビルトイン主軸
電動機、(l2)は主軸(7)に取り付けられた中空状
の検出体で、速度検出及び低分解能位置検出が出来るも
のである。(l3)は中空検出体(l2)のセンサ、(
l4)も検出体(l2)と同じ構造で高分解能位置検出
用の中空検出体である。(l5)は中空検出体(l4)
のセンサである。 (16)はセンサ(l3)及び(l5)の出力を取り込
んで数値制御装置(1)及び主軸駆動制御装置(2)へ
方形波又は正弦波信号に波形成形して出力するブリアン
プ回路である。 ここで、ブリアンプ回路(l6)の内部構成について説
明する。 プリアンプ回路(l6)は第2図に示す様に複数の波形
を出力する回路で、一例として第2図(b)のプノアン
ブ回路(16−2)の内部構成を第5図に示す。 第5図において、(29)〜(3l)、(36)〜(3
8)は増中回路、(33)〜(35)、(4o)〜(4
2)はコンパレータ回路、(32)は4逓倍回路、(3
0)は100逓倍回路である。 まず、センサ(13)の出力は256波/1回転のCO
S波及びSIN波、1波/1回転のSIN波の計3波形
が出力される。ブリアンプ回路(l6)はこの3波形を
入力し、所定の振中値まで増巾回路(29)〜(3l)
により増巾する。 この3つの増中波形の中で、256波/1回転のCOS
波及びSIN波はそのまま速度検出用波形としてブリア
ンプ回路(16)の出力となる。 残りの1波/1回転波形はコンパレータ回路(33)に
より方形波に変換されlバルス71回転信号(以下Z相
と呼ぶ)として、プリアンプ回路(l6)より出力され
る。 また、上記増巾された256波/1回転のCOS波及び
SIN波は、そのまま出力されるのとは別に、4逓倍回
路(32)に入力され、ここで4逓倍された出力即ち1
024波71回転のCOS波及びSIN波が得られ、こ
の出力をコンバレータ回路(34)、(35)に入力し
て、1024バルス/1回転の90″位相差の異なる2
相方形波に変換され、低分解能位置検出用波形としてブ
リアンプ回路(l6)の出力となる。 次にセンサ(l5)の出力は900波/1回転のcos
波及びSIN波、1波/1回転のSIN波の計3波形が
出力される。プリアンプ回路(l6)はこの3波形を入
力し、所定の振巾値まで増巾回路(36)〜(38)に
より増巾する。 この3つの増中波形の中で、1波71回転波形はコンバ
レー夕回路(42)により方形波に変換され、1バルス
/1回転信号(以下Y相と呼ぶ)としてプリアンプ回路
(l6)より出力される。 残りの900波/1回転のcOs波及びSIN波は、1
00逓倍回路(3g)に人力され、ここ−でl00逓倍
さ相た出力即ち90000波/1回転のCOS波及びS
IN波が得られ、この出力をコンバレータ回路(40)
、(4l)に人力して、 9000(lバルス/1回転
の90゜位相差の異なる2相方形波に変換され、高分解
能位置検出用波形としてブリアンプ回路(16)の出力
となる。 以上の説明からも推察できる様に、第2図(a)のブリ
アンプ回路(16−1)は、ブリアンプ回路(1G−2
)の(36)= (42)の構成部品を削除したもので
ある。 また、本発明例ではZ相とY{目を別系統としたが、Z
相をそのままY相どして出力する方式ヒしても良い。 次に、ブリアンプ回路(l6)の各出力波形から速度検
出値ωr及び位置検出値Or+vRrzを得る原理につ
いて説明する。 まず、速度検出値(i) K−を得る原理を第9図に示
す。 図において、(5l)は速度検出回路、(52)は4逓
侶パルス作成回路、(53)はωr演算回路である。 図においで5ブリアンプ回路(l6)の256波/1回
転のCOS波及びSIN波出力を4逓倍バルス作成回路
(52)にて図に示i’ COS波と SIN波との位
相関係で2パルス出力する。 従ってこのパルス数は256x 4 = 1024バル
ス/j回転の出力ヒなる。そL,て、このパルスと25
6波/1回転のCOS波及びSffN波をωr演算回路
(53)に人力する。ω「演算回路(53)では次の演
算を実行する。 演算は一定時間Δ]“毎に行い、まず時刻t.nにで△
T(see)時間内に発生したパルス数ΔPをカウント
し、次に第9図に示すパルス間の名区間において指定さ
れたCOS波及びSIN波の電圧値を読み込む。そして
時刻t,,−1における前回の電圧読込値と基準値との
差vlと時刻tnにおUる今回の電圧読込値との差V,
を演算し、COS波及びSUN波の読込区間の電圧中を
V。とずると、■式として求める。 この式でV,及びv2を用いるととでω「の分解能向上
を実現できる。 また、速度検出回路(51)It通常、ギ軸駆動制御装
置(2)の内部に組み込まれる。 次に、位置検出値Or+を得る原理を第lO図に示す。 図において、(54)は低分解能位置検出回路、(55
)は4逓倍回路. (56)は(3r+演算回路である
。 図において、ブリアンプ回路(16)の1024バルス
/1回転の90゛位相差の異なる2相方形波出力を4逓
倍回路(55)にてパルス出力する。 従ってこのパルスはl024X 4 = 4096バル
ス/1同転の出力となる。 そしてこのパルスと1バルス/1回転のパルス(Z相)
を(3r+演算回路(56)に入力する。 演算はor r ?X’l算回路(56)内にあるカウ
ンタ値を用いる。 そして、演算開始後最初のZ相の立上り時のカウンタ値
Coを記憶し、その位置を原点即ちOr+・0゜とし、
以後、各読込時の位置θ『,は、θr1−(カウンタ値
一Co) / 4096 (度)として求める。 低分解能位置検出回路(50ぱ通常、主軸駆動制御装置
(2)の内部に組み込まれる。 次に位置検出値f)r2を得る原理を第11図に示す。 図において、(57)ほ高分解能位置検出器. (58
)は4逓倍回路、(59)はer2演算回路である。以
下(3rzを演算する方法はパルス数が異なるのみで他
:まOrIの演算と同様であるので説明を省略する。 尚、256波/1回転のCOS波及びSIN波と同時に
出力されるZ相と、第9図の4逓倍バルス作成回路(5
2)の出力パルスとを用いることによりOr.と同様の
位置検出をすることも可能である。 次に本発明の動作について説明する。 数値制御装置(1)の速度指令ωr′により七軸駆動制
御装置(2)を介してビルトイン主軸木動機(1l)が
駆動され、主軸(7)が回転し、このt軸(7)に取り
付けられた中空検出体(i2)、(l4)が回転して、
センザ(13) (15)の出力がブリアンプ回路(1
6)に取り込まれ、ここで第2図に示す複数の波形を出
力する。前記速度指令ωr′に対しては256波/1回
転のCOS波及びSIN波を主軸駆動制御装置(2)に
入力して速度検出回路(5l)にてωrを演算すること
により、速度ループを構成する。 一方、数値制御装置(1)より位置指令θr′が主軸駆
動制御装置(2)に人力されたときは、ブリアンプ回路
(l6)の出力である。l024パルス/1回転の90
゜位相差の異なる2相方形波及びZ相、あるいは900
00パルス/1回転の90”位相差の異なる2相方形波
及びY相を主軸駆動制御装置(2)に入力して位置検出
回路(54)にてor+あるいはθr2を演算すること
により位置ループを構成する。 ここで、実際の速度ループ及び位置ループの動作をブロ
ック図により具体的に説明する。 第4図は、第1図の数値制御装置(1)及び主軸駆動制
御装置(2)の本発明に関する内部制御構成をブロック
図で示したものである。 図において、(17)は主軸駆動制御装置(2)に与え
る指令様式を切換える指令切換回路、(l8)は主軸駆
動制御装置(2)に対して速度指令ωr゜を出力する速
度指令発生回路、(19)は主軸駆動制御装置(2)に
対して低分解能の主軸位置指令θr18を出力する低分
解能位置指令発生回路、(20)は主軸駆動制御装置(
2)に対して高分解能の主軸位置指令θr2゜を出力す
る高分解能位置指令発生回路、(2l)は主軸駆動制御
装置(2)に対して主軸の定位置停止指令ORC及び停
止位置指令eo”を出力する定位置停止指令発生回路、
(22)はプリアンプの出力波形(B)を入力して、そ
の単位時間内の変化量から主軸速度を演算し、CRT画
面上の表示する速度表示回路、(23)は低分解能位置
指令θrl1と低分解能位置検出値or,との偏差にゲ
インKp+を乗算1し速度指令ωrどを出力する低分解
能位置ループゲイン回路、(24)は高分解能位置指令
θr?と高分解能位置検出器or2との偏差にゲインK
pzを乗算し速度指令ωr2′を出力する高分解能位置
ループゲイン回路、(25)は定位置停止指令ORC及
び停止位置指令θ。゜を受信し、低分解能位置検出値θ
rl又は速度指令値ωrを入力し、主軸を目的位置に停
止させる為のシーケンス制御を行なう定位置停止シーケ
ンス回路、(26)は各速度指令と速度検出値ωrの偏
差から補償演算を行ない電流指令11を出力ずる速度偏
差補償回路、(27)は電流指令i゜と電動機の電流検
出値10との偏差から補償演算を行ない、電圧指令■1
を出力する電流偏差補償回路, (28)は電動機の実
電流を検出する電流検出器、(29)は指令切換回路(
17)の目的に合った指令発生回路を選択する指令切換
スイッチ、(30)は指令発生回路(l7)の選択目的
に合った速度指令を選択する速度指令切換スイッチであ
る。 以下、各指令発生回路(l8)〜(2l)が選択された
場合の動作について説明する。 (1)速度指令発生回路(l8)が選択された場合まず
,指令発生回路.(17)の指令により指令切換スイッ
ヂ(29)は已に選択され、同時に速度指令回路切換ス
イッチ(30)はeに選択される。 次に速度指令発生回路(l8)は、主軸(7)の目的速
度指令ωr”を出力し、主軸駆動制御装置(2)はωr
゜と速度検出回路{51)の出力ωrとの偏差を零にす
る様に制御する速度ループを構成する。 このモードは、通常の旋削モードにおいて選択される。 (2)低分解能位置指令発生回路(l9)が選択された
場合、まず、指令発生回路(l7)の指令により指令切
換スイッチ(29)はbに選択され、同時に速度指令回
路(30)はfに選択される。 次に、低分解能位置指令発生回路(l9)は、主軸(7
)の位置指令or+”を出力し、主軸駆動制御装置(2
)はθr1゜と低分解能位検出回路(54)の出力θr
1との偏差に位置ループゲインKplを乗算して速度指
令ωr11として与えることにより位置偏差を零とする
制御を行ない、しかもωr+”と速度検出回路(51)
の出力ωrとの偏差を零にする様に制御する。 即ち、速度ループをマイナールーブとして有する低分解
能位置ループを構成する。 このモードは、主軸以外の軸(例えばX軸、Y軸,Z軸
、回転工具軸あるいは対向する第2の主軸、等)との位
置同期運転の目的で選択される。 具体的に他軸と位置同期運転した場合の加工例を第6図
に示す。 図において、(43)は刃物取付治具、(44)はバイ
ト、(45)は円形ワーク、(46)は回転工具軸、(
47)は回転工具、(48)は対向する第2の主軸(4
9)は角形ワークである。 同図において、(a)は主軸とX軸及びZ軸とを位置同
期運転し、用形ワークにネジ切り加工を行なう例、0)
)は主軸と回転王具軸を位置同期運転し多角形加工(ボ
リゴン加工)を行なう例、(Clは主軸ヒ刻向ずる第2
の主軸とを位置同期運転し角材のつかみ替えを行なう例
である。 尚、図中の矢印は各々の軸の同期運転方向を示す。各々
の詳細な実現方法は省略するが、主軸を含む複数軸の位
置同期プログラムを数値制御装置(1)にて作成するこ
とにより、上記加工を実現できる。 (3)高分解能位置発生回路(20)が選択された場合
、まず、指令発生回路(l7)の指令により指令切換ス
イッチ(29)はCに選択され、同時に速度指令回路(
30)はgに選択される。 次に、高分解能位置指令発生回路(20)は、主軸(7
)の位置指令θr,″を出力し、主軸駆動制御装置(2
)はOr,゜と高分解能位置検出回路(57)の出力θ
r2との偏差に位置ループゲインKp2を乗算して速度
指令ωr2゜として与えることにより位置偏差を零とす
る制御を行ない、しかもω「,゜と速度検出回路(5l
)の出力ωrとの偏差を零にする様に制御する、即ち速
度ループをマイナールーブとして有する高分解位置ルー
プを構成する。 このモードは、l/1000度程度の高精度を要するC
軸運転時において選択される。 具体的にC軸運転を行なう場合の加工例を第7図に示す
。 図において、(45)は円形ワーク、(49)は回転工
具軸(50)はドリルである。 図において、(a)は高精度位置決め停止後、回転工具
軸により 120゜毎の穴加工を行なう例、fb)はC
軸を回転させながら旋削加工を行なう例、(ClはC軸
と他軸(X.Y軸)とを位置同期させながら四角形を加
工する例である。(e)の加王は基本的には第6図と同
様の方法であるが、高精度仕上を目的とした加工に対し
て、このC軸運転が使用される。 (4)定位置停止指令発生回路(21)が選択された場
合まず、指令発生回路(17)の指令により指令切換ス
イッヂ(29)はdに選択され,同時に速度指令回路切
換スイッチ(30)はhに選択される。 次に、定位置停止指令発生回路(21)は,定位置停止
シーケンス回路{25}にて自動的にシーケンス制御を
行ない、速度検出回路(5l)の出力ωrあるいは低分
解能位置回路(54)の出力θrIをタイミングにより
切換えて読み込み、速度指令ωr?を与えることにより
、定位置停止を行なう。 次に、そのシーケンスを説明する。 第8図は定位置停土のシーケンス図である。 図において、時刻t.において、数値制御装置(11内
部の定位置停止指令発生回路(21)より定位置停止起
動指令ORCが出力(ON)されると、主軸駆動制御装
a(2)内部の定位置停止シーケンス回路(25)は、
俸止位置指令θIを読み込み記憶すると同時に、速度指
令ω「1゛としてオリエント速度指令v,1例えば約2
0Orpmの出力する。 時刻tlにおいて、実速度ωrはオリエント速度指令y
,aに到達する。 時刻t2において、ブリアンプ回路(l6)の出力であ
るZ相が低分解能位置回路(54)に入力した瞬間より
位置検出値Or+を検出開始する。 時刻t,3において、er+が予め設定された目標位置
からの偏差データOe+(第1減速点)に到達した瞬間
に、定位置停止シーケンス回路(25)は、速度指令ω
r3゜としてクリープ速度指令■2゜例えば約30rp
mに切り換える。 時刻t4において、実速度ωrはクリープ速度指令v2
゜に到達する。 時刻t5において、0『,が予め設定された目標位置か
らの偏差データθe. (第2減速点)に到達した瞬間
に、定位置停止シーケンス回路(25)は、速度指令ω
r3゜として、 ・ (0゜゛−0′・)゜ゞ・゜ ..、4.■ω
rx = θ e, 4. に切り換える。 時刻t6において、目標位置に到達し、θ01−θr,
=0となるので、■式はωr3=oとなり定位置停止が
完了する。 この定位置停止モードは工具交換やノックビン挿入によ
る加工の為の位置決め等の目的で行なわれる尚、定位置
停止指令ORC及びθ01については、第1図及び第3
図では省略した。 【発明の効果】 以上のように、中空検出体(12) (14)を主軸(
7)に直接取り付けることにより、機械構造が簡単にな
り、また主軸の速度及び位置が精度よく検出できるとと
もに、中空検出体(12) (141の動きに対応して
出るセンサの信号をブリアンプ回路(l6)に取り込ん
で正弦波及び方形波の複数の信号に成形することにより
、用途に応じてある場合は正弦波のみ、ある場合は方形
波のみ、またある場合は両方の波形を選択出来るため、
仕様変更等に即対応出来るメリットもある。
第l図は本発明の一実施例を示す主軸及びC軸システム
構成図、第2図は本発明に係る検出器の仕様図、第3図
は従来の主軸及びC軸システム構成図、第4図は本発明
に係る制御ブロック図、第5図は本発明に係る検出器の
ブリアンプ回路内部構成図、第6図は本発明に係る低分
解能位置検出による加工例を示す図、第7図は本発明に
係る高分解能位置検出による加工例を示す図、第8図は
本発明に係る定位置停止シーケンス図、第9図は速度検
出の原理図、第lθ図は低分解能位置検出の原理図、第
11図は高分解能位置検出の原理図である。 図において、(1)は数値制御装置、(2)は主軸駆動
制御装置、(7)は主軸、(11)はビルトイン主軸電
動機、(12) (14)は中空検出体、(13) (
15)はセンサ、(l6)はプリアンプ回路である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
構成図、第2図は本発明に係る検出器の仕様図、第3図
は従来の主軸及びC軸システム構成図、第4図は本発明
に係る制御ブロック図、第5図は本発明に係る検出器の
ブリアンプ回路内部構成図、第6図は本発明に係る低分
解能位置検出による加工例を示す図、第7図は本発明に
係る高分解能位置検出による加工例を示す図、第8図は
本発明に係る定位置停止シーケンス図、第9図は速度検
出の原理図、第lθ図は低分解能位置検出の原理図、第
11図は高分解能位置検出の原理図である。 図において、(1)は数値制御装置、(2)は主軸駆動
制御装置、(7)は主軸、(11)はビルトイン主軸電
動機、(12) (14)は中空検出体、(13) (
15)はセンサ、(l6)はプリアンプ回路である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 主軸に直接取り付けた中空状の検出体の動きを前記検出
体に対向するセンサで検出し、このセンサからの信号を
取り込んで複数の正弦波と方形波に波形成形、増幅する
増幅手段を備え、前記正弦波を速度制御信号に使用し、
方形波を位置制御信号に使用する主軸位置・速度制御装
置。
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---|---|---|---|
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EP90110268A EP0403842B1 (en) | 1989-06-22 | 1990-05-30 | Spindle position/speed control unit |
DE69028578T DE69028578T2 (de) | 1989-06-22 | 1990-05-30 | Vorrichtung zur Positions- und Geschwindigkeitsregelung einer Spindel |
US07/537,719 US5260631A (en) | 1989-06-22 | 1990-06-14 | Spindle position/speed control unit |
HK98103592A HK1004903A1 (en) | 1989-06-22 | 1998-04-28 | Spindle position/speed control unit |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=15705659
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KR (1) | KR930008332B1 (ja) |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0527845A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Okuma Mach Works Ltd | 制御パラメータ変更機能を有する数値制御装置 |
KR100624891B1 (ko) * | 2004-11-18 | 2006-09-18 | 위아 주식회사 | 공작기계의 급속이송제어방법 |
US7492447B2 (en) | 2002-10-30 | 2009-02-17 | Atago Co., Ltd. | Refractometer |
CN105314095A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 波音公司 | 致动器控制中的电子止动器 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0680040B1 (en) * | 1993-01-30 | 2000-03-15 | Sony Corporation | Recording and/or reproducing apparatus for disc-shaped recording medium |
US5644558A (en) * | 1995-02-19 | 1997-07-01 | Sony Corporation | Recording and/or reproducing apparatus for disc-shaped recording medium |
JP3419158B2 (ja) * | 1995-07-20 | 2003-06-23 | 三菱電機株式会社 | 数値制御駆動装置のデータ処理方法 |
DE19602470A1 (de) * | 1996-01-24 | 1997-07-31 | Siemens Ag | Bestimmung und Optimierung der Arbeitsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters oder dergleichen |
JP4578732B2 (ja) * | 2001-08-13 | 2010-11-10 | 株式会社森精機製作所 | 工作機械送り系の制御装置 |
FR2848358B1 (fr) * | 2002-12-04 | 2005-03-18 | Roulements Soc Nouvelle | Systeme d'actionnement comprenant un capteur numerique de position |
US7081730B1 (en) * | 2004-05-21 | 2006-07-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Motor controller system for large dynamic range of motor operation |
JP4739108B2 (ja) | 2006-04-27 | 2011-08-03 | 東芝機械株式会社 | 精密ロール旋盤 |
JP4837448B2 (ja) | 2006-06-14 | 2011-12-14 | 東芝機械株式会社 | 精密ロール旋盤 |
JP4786432B2 (ja) | 2006-06-15 | 2011-10-05 | 東芝機械株式会社 | 精密ロール旋盤 |
TW200920521A (en) | 2007-04-05 | 2009-05-16 | Toshiba Machine Co Ltd | Method and apparatus for machining surface of roll |
US20090041553A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | 3M Innovative Properties Company | Fly-cutting system and method, and related tooling and articles |
US8676358B2 (en) * | 2008-05-13 | 2014-03-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Numerical control method and numerical control device |
JP5355950B2 (ja) | 2008-07-17 | 2013-11-27 | 東芝機械株式会社 | V溝加工方法および装置 |
AT510820B1 (de) * | 2010-12-13 | 2015-08-15 | Schneider Electric Power Drives Gmbh | Korrekturverfahren für drehgeber |
JP6157171B2 (ja) | 2013-03-28 | 2017-07-05 | シチズン時計株式会社 | ポリゴン加工装置およびポリゴン加工方法 |
US9171568B1 (en) | 2014-06-25 | 2015-10-27 | Western Digital Technologies, Inc. | Data storage device periodically re-initializing spindle motor commutation sequence based on timing data |
US9099147B1 (en) | 2014-09-22 | 2015-08-04 | Western Digital Technologies, Inc. | Data storage device commutating a spindle motor using closed-loop rotation phase alignment |
US8982501B1 (en) | 2014-09-22 | 2015-03-17 | Western Digital Technologies, Inc. | Data storage device compensating for repeatable disturbance when commutating a spindle motor |
JP6869364B2 (ja) * | 2017-10-05 | 2021-05-12 | 株式会社Fuji | 工作機械 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59151641U (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-11 | 株式会社池貝 | 数値制御旋盤における主軸位置割出装置 |
JPS6355609A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の停止位置制御装置 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3663880A (en) * | 1970-09-14 | 1972-05-16 | Diablo Systems Inc | Apparatus for controlling the relative position between two relatively movable members |
JPS5916291B2 (ja) * | 1977-04-28 | 1984-04-14 | ファナック株式会社 | 主軸制御方式 |
US4215300A (en) * | 1978-08-21 | 1980-07-29 | Data Card Corporation | Error correcting serial input positioning system |
US4215301A (en) * | 1978-10-10 | 1980-07-29 | Hewlett-Packard Company | Digital servo positioning circuit |
US4227134A (en) * | 1979-01-05 | 1980-10-07 | Acme-Cleveland Corporation | Spindle rotator |
JPS5654523A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-14 | Fanuc Ltd | Controller for stopping main axle at fixed position |
JPS5653588A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-13 | Fanuc Ltd | Main shaft rotation control system |
JPS5697106A (en) * | 1979-12-31 | 1981-08-05 | Fanuc Ltd | Controller for stopping in place for main shaft |
JPS56102451A (en) * | 1979-12-31 | 1981-08-15 | Fanuc Ltd | Control system for stopping main spindle at definite position |
JPS56119349A (en) * | 1980-02-23 | 1981-09-18 | Fanuc Ltd | Controlling device of main shaft orientation |
JPS6043261B2 (ja) * | 1980-10-30 | 1985-09-27 | ファナック株式会社 | 主軸回転位置制御方式 |
JPS5775753A (en) * | 1980-10-30 | 1982-05-12 | Fanuc Ltd | Main shaft rotary position control system |
JPS59222089A (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-13 | Sharp Corp | 直流モ−タの位置決め制御システム |
US4689528A (en) * | 1984-10-31 | 1987-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Printer |
JPS6252771A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-07 | Toshiba Corp | 磁気ヘツドの速度検出装置 |
JPH0729252B2 (ja) * | 1986-01-17 | 1995-04-05 | 東芝機械株式会社 | 主軸位置決め装置 |
US4810941A (en) * | 1986-04-17 | 1989-03-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Control system for a servomotor |
-
1989
- 1989-06-22 JP JP1159993A patent/JP2692274B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-04-25 KR KR1019900005797A patent/KR930008332B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-05-30 EP EP90110268A patent/EP0403842B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-30 DE DE69028578T patent/DE69028578T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-14 US US07/537,719 patent/US5260631A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-28 HK HK98103592A patent/HK1004903A1/xx not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59151641U (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-11 | 株式会社池貝 | 数値制御旋盤における主軸位置割出装置 |
JPS6355609A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の停止位置制御装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0527845A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Okuma Mach Works Ltd | 制御パラメータ変更機能を有する数値制御装置 |
US7492447B2 (en) | 2002-10-30 | 2009-02-17 | Atago Co., Ltd. | Refractometer |
KR100624891B1 (ko) * | 2004-11-18 | 2006-09-18 | 위아 주식회사 | 공작기계의 급속이송제어방법 |
CN105314095A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 波音公司 | 致动器控制中的电子止动器 |
JP2016035740A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-17 | ザ・ボーイング・カンパニーTheBoeing Company | アクチュエーター制御における電子ストッパー |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5260631A (en) | 1993-11-09 |
KR910000299A (ko) | 1991-01-29 |
DE69028578D1 (de) | 1996-10-24 |
JP2692274B2 (ja) | 1997-12-17 |
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EP0403842B1 (en) | 1996-09-18 |
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DE69028578T2 (de) | 1997-02-27 |
HK1004903A1 (en) | 1998-12-11 |
EP0403842A3 (en) | 1992-05-13 |
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