JPH04183558A - 主軸位置制御装置およびパルスエンコーダのインタフェース装置 - Google Patents
主軸位置制御装置およびパルスエンコーダのインタフェース装置Info
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- JPH04183558A JPH04183558A JP30917490A JP30917490A JPH04183558A JP H04183558 A JPH04183558 A JP H04183558A JP 30917490 A JP30917490 A JP 30917490A JP 30917490 A JP30917490 A JP 30917490A JP H04183558 A JPH04183558 A JP H04183558A
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- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Control Of Position Or Direction (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]
この発明は、主軸位置制御装置およびパルスエンコーダ
のインタフェース装置に関し、さらに詳しくは、主軸の
制御モードが切り換えられても主軸現在位置を保障する
主軸位置制御装置およびその主軸位置制御装置のパルス
エンコーダから発生するパルス信号をパルスエンコーダ
の高速回転時でも確実に検出できるようにするパルスエ
ンコーダのインタフェース装置に関する。
のインタフェース装置に関し、さらに詳しくは、主軸の
制御モードが切り換えられても主軸現在位置を保障する
主軸位置制御装置およびその主軸位置制御装置のパルス
エンコーダから発生するパルス信号をパルスエンコーダ
の高速回転時でも確実に検出できるようにするパルスエ
ンコーダのインタフェース装置に関する。
[従来の技術]
従来、旋削機能とミーリング機能を併せ持った旋盤にお
いて、旋削加工では、チャックに把持されたワークを主
軸により高速回転させ、前記回転しているワークにバイ
トを接触させると共にワークの長手(Z軸)方向および
半径(X軸)方向に移動して所望の仕上り形状を得る。
いて、旋削加工では、チャックに把持されたワークを主
軸により高速回転させ、前記回転しているワークにバイ
トを接触させると共にワークの長手(Z軸)方向および
半径(X軸)方向に移動して所望の仕上り形状を得る。
ミーリング加工では、チャックに把持されたワークの角
度を主軸により変え、前記バイトに代えて回転工具をワ
ークの長手(Z軸)方向および半径(X軸)方向に移動
してワークに所望の加工を行う。
度を主軸により変え、前記バイトに代えて回転工具をワ
ークの長手(Z軸)方向および半径(X軸)方向に移動
してワークに所望の加工を行う。
主軸モータには、主軸の回転数1回転位置を検出するた
めのパルスエンコーダが結合されている。
めのパルスエンコーダが結合されている。
前記パルスエンコーダは、主軸1回転につき1個の原点
用信号である第1の信号(Z相信号)を発生すると共に
、主軸1回転につき所定数(例えば4096パルス等)
のA相信号、B相信号からなる第2の信号(2相信号)
を発生する。
用信号である第1の信号(Z相信号)を発生すると共に
、主軸1回転につき所定数(例えば4096パルス等)
のA相信号、B相信号からなる第2の信号(2相信号)
を発生する。
旋削加工では、制御装置がパルスエンコーダとは別に設
けられた磁気センサ装置等からの1回転検出信号により
主軸の回転速度を検出し、主軸を指令された回転速度で
回転させるように速度ループモードで制御する。
けられた磁気センサ装置等からの1回転検出信号により
主軸の回転速度を検出し、主軸を指令された回転速度で
回転させるように速度ループモードで制御する。
一方、ミーリング加工では、制御装置が前記A相、B相
のフィードバック信号を積算して主軸の現在位置を検出
し、その現在位置と回転指令位置との差が「0」になる
ように位置ループモードで制御する。
のフィードバック信号を積算して主軸の現在位置を検出
し、その現在位置と回転指令位置との差が「0」になる
ように位置ループモードで制御する。
[発明が解決しようとする課題]
従来の主軸位置制御装置では、主軸の制御モードが旋削
加工では速度ループモード、ミーリング加工では位置ル
ープモードであり、加工モードにより主軸の制御モード
が異なっている。このため、旋削加工とミーリング加工
の両方を含む一連の加工を行う場合は、旋削加工からミ
ーリング加工に切り換える時、すなわち速度ループモー
ドから位置ループモードに切り換える時に主軸の現在位
置の初期化のため、主軸を一旦停止させてから速度ルー
プモードでゆっくり回転させて原点復帰させる必要があ
り、原点復帰に時間がかかる問題点かある。
加工では速度ループモード、ミーリング加工では位置ル
ープモードであり、加工モードにより主軸の制御モード
が異なっている。このため、旋削加工とミーリング加工
の両方を含む一連の加工を行う場合は、旋削加工からミ
ーリング加工に切り換える時、すなわち速度ループモー
ドから位置ループモードに切り換える時に主軸の現在位
置の初期化のため、主軸を一旦停止させてから速度ルー
プモードでゆっくり回転させて原点復帰させる必要があ
り、原点復帰に時間がかかる問題点かある。
また、パルスエンコーダからのパルス信号は、パルス幅
がパルスエンコーダの回転速度に反比例して高速回転時
には狭くなり検出できなくなるため、主軸が高速回転す
る旋削加工時の主軸の回転数1回転位置を検出するため
に、例えば磁気センサ装置等のパルスエンコーダとは別
途の検出手段を設けなければならない問題点がある。
がパルスエンコーダの回転速度に反比例して高速回転時
には狭くなり検出できなくなるため、主軸が高速回転す
る旋削加工時の主軸の回転数1回転位置を検出するため
に、例えば磁気センサ装置等のパルスエンコーダとは別
途の検出手段を設けなければならない問題点がある。
そこで、この発明の目的は、主軸の制御モードを速度ル
ープモードから位置ループモードに切り換える時、原点
復帰に手間取らない主軸位置制御装置を提供すると共に
、別途の検出手段を要せずにパルスエンコーダからのパ
ルス信号によす高速回転時の主軸の回転数1回転位置を
検出できるようにしたパルスエンコーダのインタフェー
ス製電を提供することにある。
ープモードから位置ループモードに切り換える時、原点
復帰に手間取らない主軸位置制御装置を提供すると共に
、別途の検出手段を要せずにパルスエンコーダからのパ
ルス信号によす高速回転時の主軸の回転数1回転位置を
検出できるようにしたパルスエンコーダのインタフェー
ス製電を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
第1の観点では、この発明は、ワークを保持した主軸を
高速回転させ、ワークとバイトの相対位置を制御してワ
ークに所望の加工を行う旋削機能と、ワークを保持した
主軸を低速回転させ、ワークと回転工具の相対位置を制
御してワークに所望の加工を行うミーリング機能とを備
えた旋削機械に用いる主軸位置制御装置において、主軸
に結合されたパルスエンコーダから主軸1回転につき1
個出力される第1の信号に基づき主軸の回転数を計数す
る第1の計数部と、前記パルスエンコーダから主軸1回
転につき所定数出力される第2の信号に基づき主軸の回
転角度の増分値を計数する第2の計数部と、前記第1の
計数部で計数された主軸の回転数に基づき主軸回転数を
計算する回転数計算部と、前記主軸の制御モードを前記
主軸回転数により判別するための基準となる制御・変更
回転数を記憶する記憶部と、前記主軸回転数と前記制御
変更回転数を比較して主軸の制御モード′を判別し第1
の制御モード信号を発生する判別部と、前記第1の制御
モードが変化した後の少なくとも次の第1の信号が入力
された時点で、前記第1の制御モード信号に追随して変
化する第2の制御モード信号を発生すると共に前記主軸
の回転角度の増分値を読み取るためのトリガ信号を発生
する読取り制御部と、前記第2の制御モード信号が位置
ループモードを示している間、前記主軸の回転角度の増
分値を積算し、主軸現在位置に変換する変換部と、前記
第2の制御モード信号が速度ループモードを示している
間、前記主軸の回転数を計数する第3の計数部と、前記
第3の計数部に計数された主軸の回転数により前記変換
部に記憶されている主軸現在位置を更新する計算部とを
備え、前記主軸の制御モードが速度ループモードと位置
ループモードの間で切り換わっても主軸現在位置を保障
できるようにしたことを構成上の特徴とする主軸位置制
御装置を提供する。
高速回転させ、ワークとバイトの相対位置を制御してワ
ークに所望の加工を行う旋削機能と、ワークを保持した
主軸を低速回転させ、ワークと回転工具の相対位置を制
御してワークに所望の加工を行うミーリング機能とを備
えた旋削機械に用いる主軸位置制御装置において、主軸
に結合されたパルスエンコーダから主軸1回転につき1
個出力される第1の信号に基づき主軸の回転数を計数す
る第1の計数部と、前記パルスエンコーダから主軸1回
転につき所定数出力される第2の信号に基づき主軸の回
転角度の増分値を計数する第2の計数部と、前記第1の
計数部で計数された主軸の回転数に基づき主軸回転数を
計算する回転数計算部と、前記主軸の制御モードを前記
主軸回転数により判別するための基準となる制御・変更
回転数を記憶する記憶部と、前記主軸回転数と前記制御
変更回転数を比較して主軸の制御モード′を判別し第1
の制御モード信号を発生する判別部と、前記第1の制御
モードが変化した後の少なくとも次の第1の信号が入力
された時点で、前記第1の制御モード信号に追随して変
化する第2の制御モード信号を発生すると共に前記主軸
の回転角度の増分値を読み取るためのトリガ信号を発生
する読取り制御部と、前記第2の制御モード信号が位置
ループモードを示している間、前記主軸の回転角度の増
分値を積算し、主軸現在位置に変換する変換部と、前記
第2の制御モード信号が速度ループモードを示している
間、前記主軸の回転数を計数する第3の計数部と、前記
第3の計数部に計数された主軸の回転数により前記変換
部に記憶されている主軸現在位置を更新する計算部とを
備え、前記主軸の制御モードが速度ループモードと位置
ループモードの間で切り換わっても主軸現在位置を保障
できるようにしたことを構成上の特徴とする主軸位置制
御装置を提供する。
第2の観点では、この発明は、パルスエンコーダから出
力されるパルス信号の信号幅が所定幅より小さいときに
所定の時間幅に伸長する信号伸長回路を備えたことを構
成上の特徴とするパルスエンコーダのインタフェース装
置を提供する。
力されるパルス信号の信号幅が所定幅より小さいときに
所定の時間幅に伸長する信号伸長回路を備えたことを構
成上の特徴とするパルスエンコーダのインタフェース装
置を提供する。
[作用コ
この発明の主軸位置制御装置では、第1の計数部により
パルスエンコーダから主軸1回転につき1個出力される
第1の信号に基づき主軸の回転数が計数される。
パルスエンコーダから主軸1回転につき1個出力される
第1の信号に基づき主軸の回転数が計数される。
また、第2の計数部により前記パルスエンコーダから主
軸1回転につき所定数出力される第2の信号に基づき主
軸の回転角度の増分値が計数される。
軸1回転につき所定数出力される第2の信号に基づき主
軸の回転角度の増分値が計数される。
回転数計算部では、前記主軸の回転数に基づき主軸回転
数が計算される。
数が計算される。
記憶部には前記主軸回転数によって前記主軸の制御モー
ドを判別するための基準となる制御変更回転数が記憶さ
れている。
ドを判別するための基準となる制御変更回転数が記憶さ
れている。
判別部では、前記主軸回転数と前記制御変更回転数が比
較されて前記主軸の制御モードを判別し、第1の制御モ
ード信号が発生する。
較されて前記主軸の制御モードを判別し、第1の制御モ
ード信号が発生する。
読取り制御部では、前記第1の制御モードが変化した後
の少なくとも次の第1の信号を入力された時点で、前記
第1の制御モード信号に追随して変化する第2の制御モ
ード信号が発生すると共に、前記主軸の回転角度の増分
値を読み取るためのトリガ信号が発生する。
の少なくとも次の第1の信号を入力された時点で、前記
第1の制御モード信号に追随して変化する第2の制御モ
ード信号が発生すると共に、前記主軸の回転角度の増分
値を読み取るためのトリガ信号が発生する。
前記第2の制御モード信号が位置ループモートを示して
いる間、変換部では前記主軸の回転角度の増分値が積算
され、主軸現在位置に変換される。
いる間、変換部では前記主軸の回転角度の増分値が積算
され、主軸現在位置に変換される。
前記第2の制御モード信号が速度ループモードを示して
いる間、第3の計数部では前記主軸の回転数が計数され
、さらに計算部にて前記計数された主軸の回転数によっ
て前記変換部に記憶されている主軸現在位置が更新され
る。
いる間、第3の計数部では前記主軸の回転数が計数され
、さらに計算部にて前記計数された主軸の回転数によっ
て前記変換部に記憶されている主軸現在位置が更新され
る。
そこで、主軸の制御モードが速度ループモードと位置ル
ープモードの間で変化しても主軸現在位置が保障される
。
ープモードの間で変化しても主軸現在位置が保障される
。
この発明のパルスエンコーダのインタフェース装置では
、パルスエンコーダから出力されるパルス信号の信号幅
が所定幅より小さいとき、信号伸長回路が前記パルス信
号の信号幅を所定の時間幅に伸長させる。このため、パ
ルスエンコーダが高速回転しても確実に検出できるよう
になる。
、パルスエンコーダから出力されるパルス信号の信号幅
が所定幅より小さいとき、信号伸長回路が前記パルス信
号の信号幅を所定の時間幅に伸長させる。このため、パ
ルスエンコーダが高速回転しても確実に検出できるよう
になる。
[実施例]
以下、図に示す実施例に基づいてこの発明をさらに詳細
に説明する。なお、これによりこの発明が限定されるも
のではない。
に説明する。なお、これによりこの発明が限定されるも
のではない。
第1図は、この発明の一実施例の主軸位置制御装置に係
るパルスエンコーダとパルスエンコーダのインタフェー
スの概略構成図である。
るパルスエンコーダとパルスエンコーダのインタフェー
スの概略構成図である。
このパルスエンコーダ(4)では、発光ダイオード(4
a)とフォトトランジスタ(4b)とが対向して設けら
れ、その発光ダイオード(4a)とフォトトランジスタ
(4b)の間は、シャフト(図示省略)に結合された回
転板(4c)で遮られている。
a)とフォトトランジスタ(4b)とが対向して設けら
れ、その発光ダイオード(4a)とフォトトランジスタ
(4b)の間は、シャフト(図示省略)に結合された回
転板(4c)で遮られている。
この回転板(4c)には、第1の信号を発生するための
1つのスリットが加工されている。さらに、回転中心か
ら2つ−の同心円域に、一方が基準となるA相信号を出
力し、他方が前記A相信号から90度位相のずれたB相
信号を出力するようにスリットが加工されている。
1つのスリットが加工されている。さらに、回転中心か
ら2つ−の同心円域に、一方が基準となるA相信号を出
力し、他方が前記A相信号から90度位相のずれたB相
信号を出力するようにスリットが加工されている。
パルスエンコーダのインタフェース(12)は、波形整
形回路(12a) 、信号伸長回路(12b)および出
力回路(12c)から構成される。信号伸長回路(12
b)は、同期回路(12d)、 クロック発生器(12
e)、伸長パルス発生回路(12f)およびパルス合成
回路(12g)から構成される。
形回路(12a) 、信号伸長回路(12b)および出
力回路(12c)から構成される。信号伸長回路(12
b)は、同期回路(12d)、 クロック発生器(12
e)、伸長パルス発生回路(12f)およびパルス合成
回路(12g)から構成される。
主軸モータの回転によりシャフトが回転して回転板(4
c)が回転する。すると、前記発光ダイオード(4a)
がフォトトランジスタ(4b)に照射している光は回転
板(4c)のスリットにより断続される。この断続に応
じてフォトトランジスタ(4b)がオン/オフし、抵抗
R1の両端に電圧e1が生じる。
c)が回転する。すると、前記発光ダイオード(4a)
がフォトトランジスタ(4b)に照射している光は回転
板(4c)のスリットにより断続される。この断続に応
じてフォトトランジスタ(4b)がオン/オフし、抵抗
R1の両端に電圧e1が生じる。
波形整形回路(12a)では、抵抗R2と抵抗R3の接
続部で各抵抗値に応じて電圧e2が発生しており、前記
電圧e1は電圧e2をしきい値として比較器OPで比較
される。比較器OPの出力は、el>e2のときはL
(Low 1evel) 、 e 1<e2のときは
H(High 1evel)に変化し、パルス信号に変
換されて波形整形回路(12a)から出力される。
続部で各抵抗値に応じて電圧e2が発生しており、前記
電圧e1は電圧e2をしきい値として比較器OPで比較
される。比較器OPの出力は、el>e2のときはL
(Low 1evel) 、 e 1<e2のときは
H(High 1evel)に変化し、パルス信号に変
換されて波形整形回路(12a)から出力される。
前記波形整形回路(12a)の出力信号は、信号伸長回
路(12b)の同期回路(12d)に入力され、反転ゲ
ートICIで反転される。さらに、クロック発生器(1
2e)から出力されるクロックCLで駆動されるフリッ
プフロップFFIに人力され、同期信号に変換される。
路(12b)の同期回路(12d)に入力され、反転ゲ
ートICIで反転される。さらに、クロック発生器(1
2e)から出力されるクロックCLで駆動されるフリッ
プフロップFFIに人力され、同期信号に変換される。
そして、フリップフロップFF2で1クロツク遅延され
、伸長パルス発生回路(12f)へ出力される。
、伸長パルス発生回路(12f)へ出力される。
伸長パルス発生回路(12f)では、フリップフロップ
FF3が波形整形回路(12a)の出力信号の立上がり
微分を取ると共に、カウンタCT1にカウントアツプを
指令する。カウンタCT1はフリップフロップFF3の
出力が「1」となっている間にクロックをカウントし、
例えば0.06 m sec分のクロックをカウントす
るとキャリー信号が出力されるように設定されている。
FF3が波形整形回路(12a)の出力信号の立上がり
微分を取ると共に、カウンタCT1にカウントアツプを
指令する。カウンタCT1はフリップフロップFF3の
出力が「1」となっている間にクロックをカウントし、
例えば0.06 m sec分のクロックをカウントす
るとキャリー信号が出力されるように設定されている。
前記キャリー信号がフリップフロップFF3をリセット
するので、フリップフロップFF3のQ出力側には波形
整形回路(12a)の出力信号の立上がりから、例えば
0.06m5ecの一定幅のパルス信号が生成されるこ
とになる。
するので、フリップフロップFF3のQ出力側には波形
整形回路(12a)の出力信号の立上がりから、例えば
0.06m5ecの一定幅のパルス信号が生成されるこ
とになる。
パルス合成回路(12g)では、オアゲートIC2か、
前記一定幅のパルス信号と前記波形整形回路(12a)
の出力信号の反転信号との論理和を取る。換言すると、
前記オアゲートIC2は入力された2つの信号の内でパ
ルス幅の長い方を選択し、例えば第2図に示すように、
パルスエンコーダ(4)の回転数が1100RP以下の
時はパルス幅が0.06m5ec以上である波形整形回
路(12a)の出力信号を出力し、パルスエンコーダ(
4)の回転数が1100RP以上の時はパルス幅が0.
06 m5ecでクランプされたフリップフロップFF
3のQ出力信号を出力する。前記オアゲート■C2の出
力信号は、反転ゲート■C3で反転され、信号伸長回路
(12b)の出力信号として出力回路(12c)へ出力
される。
前記一定幅のパルス信号と前記波形整形回路(12a)
の出力信号の反転信号との論理和を取る。換言すると、
前記オアゲートIC2は入力された2つの信号の内でパ
ルス幅の長い方を選択し、例えば第2図に示すように、
パルスエンコーダ(4)の回転数が1100RP以下の
時はパルス幅が0.06m5ec以上である波形整形回
路(12a)の出力信号を出力し、パルスエンコーダ(
4)の回転数が1100RP以上の時はパルス幅が0.
06 m5ecでクランプされたフリップフロップFF
3のQ出力信号を出力する。前記オアゲート■C2の出
力信号は、反転ゲート■C3で反転され、信号伸長回路
(12b)の出力信号として出力回路(12c)へ出力
される。
出力回路(12c)は、前記信号伸長回路(12b)の
出力信号を電流増幅して図示せぬ制御装置へ出力する。
出力信号を電流増幅して図示せぬ制御装置へ出力する。
上述のように、パルスエンコーダ(4)の回転数が上が
ってもこのパルスエンコーダのインタフェース(12)
の出力信号のパルス幅は所定値でクランプされ、後段の
制御装置等に確実に伝送される。また、前記パルス幅は
伝送回路の特性によって任意に設定できる。
ってもこのパルスエンコーダのインタフェース(12)
の出力信号のパルス幅は所定値でクランプされ、後段の
制御装置等に確実に伝送される。また、前記パルス幅は
伝送回路の特性によって任意に設定できる。
次に、前記パルスエンコーダ(4)とパルスエンコーダ
のインタフェース(12)を用いた主軸位置制御装置を
第3図に示す。
のインタフェース(12)を用いた主軸位置制御装置を
第3図に示す。
この主軸位1制御装置において、主軸装置(1)は主軸
モータ(2)、チャック(3)およびパルスエンコーダ
(4)から構成され、チャック(3)にはワーク(5)
が把持されている。
モータ(2)、チャック(3)およびパルスエンコーダ
(4)から構成され、チャック(3)にはワーク(5)
が把持されている。
前記ワーク(5)は主軸モータ(2)によって回転駆動
させられ、ワーク(5)に接する工具(6)を適切な位
置に移動することにより所望の仕上げ形状を得ることが
できる。
させられ、ワーク(5)に接する工具(6)を適切な位
置に移動することにより所望の仕上げ形状を得ることが
できる。
前記工具(6)は刃物台(7)に取り付けられ、Z軸モ
ータ(8)およびX軸モータ(9)により長手方向およ
び半径方向に位置制御される。
ータ(8)およびX軸モータ(9)により長手方向およ
び半径方向に位置制御される。
制御装置(10)に記憶されている加ニブログラムは、
制御装置(10)の内部処理によって解析・演算され、
駆動ユニット(11)で電力変換される。
制御装置(10)の内部処理によって解析・演算され、
駆動ユニット(11)で電力変換される。
前記主軸モータ(2)は、前記駆動ユニット(11)で
変換された電力が供給されて制御される。
変換された電力が供給されて制御される。
主軸モータ(2)が回転すると、主軸モータ(2)に結
合されたパルスエンコーダ(4)が回転し、前記パルス
エンコーダ(4)の1回転の特定位置で第1の信号を1
m出力すると共に、前記パルスエンコーダ(4)の1回
転につきA相信号とB相信号からなる第2の信号を所定
数出力する。
合されたパルスエンコーダ(4)が回転し、前記パルス
エンコーダ(4)の1回転の特定位置で第1の信号を1
m出力すると共に、前記パルスエンコーダ(4)の1回
転につきA相信号とB相信号からなる第2の信号を所定
数出力する。
前記第1の信号は前記インタフェース族!(12)を介
して制御装置内のレシーバ回路である第1のインタフェ
ース(24)に、また第2の信号は同様に制御装置内の
レシーバ回路である第2のインタフェース(13)に入
力される。前記インタフェース族!!(12)が第1図
に示したパルスエンコーダのインタフェース装置(12
)に相当する。
して制御装置内のレシーバ回路である第1のインタフェ
ース(24)に、また第2の信号は同様に制御装置内の
レシーバ回路である第2のインタフェース(13)に入
力される。前記インタフェース族!!(12)が第1図
に示したパルスエンコーダのインタフェース装置(12
)に相当する。
第1の計数部(14)は、第1のインターフェース(2
4)で波形整形された第1の信号が入力され、主軸の回
転数としてパルスをカウントする。
4)で波形整形された第1の信号が入力され、主軸の回
転数としてパルスをカウントする。
第2の計数部(15)は、第2のインタフェース(13
)で波形整形された第2の信号か入力され、A相信号、
B相信号の2つの信号の位相の変化の仕方から主軸の回
転方向を判別し、回転方向を考慮した主軸の回転角度の
増分値としてパルスをカウントする。
)で波形整形された第2の信号か入力され、A相信号、
B相信号の2つの信号の位相の変化の仕方から主軸の回
転方向を判別し、回転方向を考慮した主軸の回転角度の
増分値としてパルスをカウントする。
読取り部(16)は、第4図に示すように、制御装置(
10)からの読取り信号(e)により前記第1の計数部
(14)と第2の計数部(15)で計数されたそれぞれ
の内容を所定時間ΔTごとに読み取る。読み取った後は
それぞれの計数部の内容を「0」クリアする。
10)からの読取り信号(e)により前記第1の計数部
(14)と第2の計数部(15)で計数されたそれぞれ
の内容を所定時間ΔTごとに読み取る。読み取った後は
それぞれの計数部の内容を「0」クリアする。
そこで、第1の計数部(14)からは所定時間ΔTにお
ける主軸の回転数が得られ、第2の計数部(15)から
は所定時間ΔTにおける主軸の回転角度の増分値が得ら
れることになる。
ける主軸の回転数が得られ、第2の計数部(15)から
は所定時間ΔTにおける主軸の回転角度の増分値が得ら
れることになる。
読み取り部(16)で読み取られた第1の計数部(14
)の内容は回転数計算部(17)に入力され、回転数計
算部(17)は、次式によって主軸回転数Nを計算する
。
)の内容は回転数計算部(17)に入力され、回転数計
算部(17)は、次式によって主軸回転数Nを計算する
。
N= (n/ΔT)X60
ここでN;主軸回転数(RPM)
ΔT;読み取り時間間隔(5ee)
n;所定時間ΔTの間に入力した第1の信号の数である
。
。
前記主軸回転数Nは判別部(18)に入力される。
まず、第4図に示すように、加工モードがミーリング加
工から旋削加工に切り換えられた場合、即ち、主軸の制
御モードが位置ループモードから速度ループモードに切
り換わる場合を説明する。
工から旋削加工に切り換えられた場合、即ち、主軸の制
御モードが位置ループモードから速度ループモードに切
り換わる場合を説明する。
判別部(18)は、記憶部(19)に記憶されている制
御変更回転数Ncを読み出し、前記主軸回転数Nと比較
している。加工モードの切り換えに伴い主軸の回転速度
が上がってきて、前記判別部(18)は、 N≧Ncのときは速度ループモード と判別し、第1の制御モード信号(e)を発生させて読
取り制御部(20)へ出力する。
御変更回転数Ncを読み出し、前記主軸回転数Nと比較
している。加工モードの切り換えに伴い主軸の回転速度
が上がってきて、前記判別部(18)は、 N≧Ncのときは速度ループモード と判別し、第1の制御モード信号(e)を発生させて読
取り制御部(20)へ出力する。
読取り制御部(20)は、前記第1の制御モード信号(
e)が変化した後に第1の信号(a)か入力した時点で
、前記第1の制御モード信号(e)の変化に追従して変
化する第2の制御モード信号(f)を発生させると共に
、第2の計数部(15)の内容を読み取るためのヘトリ
ガ信号(d)を発生させる。前記第2の制御モード信号
(f)は変換部(21)および第3の計数部(22)へ
出力され、前記トリガ信号(d)は読取り部(16)へ
出力される。
e)が変化した後に第1の信号(a)か入力した時点で
、前記第1の制御モード信号(e)の変化に追従して変
化する第2の制御モード信号(f)を発生させると共に
、第2の計数部(15)の内容を読み取るためのヘトリ
ガ信号(d)を発生させる。前記第2の制御モード信号
(f)は変換部(21)および第3の計数部(22)へ
出力され、前記トリガ信号(d)は読取り部(16)へ
出力される。
変換部(21)は、前記第2の制御モード信号(f)が
位置ループモードを示している間、前記読取り部(16
)で読み取られた第2の計数部(15)の内容である主
軸の回転角度の増分値を積算し、主軸現在位置を求めて
制御回路(10)に制御データとして出力する。
位置ループモードを示している間、前記読取り部(16
)で読み取られた第2の計数部(15)の内容である主
軸の回転角度の増分値を積算し、主軸現在位置を求めて
制御回路(10)に制御データとして出力する。
第3の計数部(22)は、前記第2の制御モード信号(
f)が速度ループモードを示している間、第1のインタ
フェース(24)がら入力される主軸の回転数を計数し
た値を計算部(23)へ出力する。
f)が速度ループモードを示している間、第1のインタ
フェース(24)がら入力される主軸の回転数を計数し
た値を計算部(23)へ出力する。
計算部(23)は、前記計数された値がら主軸の回転角
度を計算し、変換部(21)に記憶している主軸現在位
置Pcを更新すると共に、例えば実行するミーリング加
工の主軸の回転が2回転以内であれば、「720°→O
”Jと正規化する。
度を計算し、変換部(21)に記憶している主軸現在位
置Pcを更新すると共に、例えば実行するミーリング加
工の主軸の回転が2回転以内であれば、「720°→O
”Jと正規化する。
次に、第5図に示すように、加工モードが旋削加工から
ミーリング加工に切り換えられて、主軸の回転速度が下
がってくると、判別部(18)で主軸回転数Nが制御変
更回転数Ncを下回ったことが判別されて、第1の制御
モード信号(e)が速度ループモードから位置ループモ
ードに変化する。第2の制御モード信号(f)は前記第
1の制御モード信号(e)が変化した後に第1の信号(
a)が読取り制御部(20)に入力されるまでの間は変
化せず、第1の信号(a)が入力した時点で変化する。
ミーリング加工に切り換えられて、主軸の回転速度が下
がってくると、判別部(18)で主軸回転数Nが制御変
更回転数Ncを下回ったことが判別されて、第1の制御
モード信号(e)が速度ループモードから位置ループモ
ードに変化する。第2の制御モード信号(f)は前記第
1の制御モード信号(e)が変化した後に第1の信号(
a)が読取り制御部(20)に入力されるまでの間は変
化せず、第1の信号(a)が入力した時点で変化する。
そして、変換部(21)は再び主軸の回転角度の増分値
を積算する。
を積算する。
第3の計数部(22)は、前記第2の制御モード信号(
f)が速度ループモードを示している間、第1の信号(
a)を計数していたので、この計数値mを計算部(23
)に出力する。
f)が速度ループモードを示している間、第1の信号(
a)を計数していたので、この計数値mを計算部(23
)に出力する。
計算部(23)は、変換部(21)の主軸現在位置Pc
と前記計数値mからrPc+mX360°」の計算を行
って正規化し、変換部(21)に記憶している主軸現在
位置Pcを更新する。
と前記計数値mからrPc+mX360°」の計算を行
って正規化し、変換部(21)に記憶している主軸現在
位置Pcを更新する。
上述のように、加工モードが旋削加工とミーリング加工
の間で切り換えられても主軸現在位置PCは保障され、
前記主軸を一旦停止させ原点復帰させる必要がなくなり
、連続して加工できる。
の間で切り換えられても主軸現在位置PCは保障され、
前記主軸を一旦停止させ原点復帰させる必要がなくなり
、連続して加工できる。
次に、この発明の主軸位置制御装置による具体的な加工
例を示す。
例を示す。
第6図に示すように、ヘリカル状の溝をワーク外周に1
回転以上、端面に1回転以上のスフローフ溝を有する製
品を加工する場合を想定する。以下、第7図に示す加工
工程に基づいて説明する。
回転以上、端面に1回転以上のスフローフ溝を有する製
品を加工する場合を想定する。以下、第7図に示す加工
工程に基づいて説明する。
但し、加工の前に予めC軸の原点復帰完了しているもの
とする。
とする。
まず、旋削加工モードを指定し、第7図(a)に示すよ
うに、素材の表皮を落とすために荒削りを行い、その後
第7図(b)に示すように外形表面の仕上げ削りを行う
。
うに、素材の表皮を落とすために荒削りを行い、その後
第7図(b)に示すように外形表面の仕上げ削りを行う
。
次に、ミーリング加工モードを指定すると、主軸の回転
速度は低下し、例えば1100RP以下になったところ
で制御モードが位置ループモードに切り換わる。
速度は低下し、例えば1100RP以下になったところ
で制御モードが位置ループモードに切り換わる。
主軸位置制御装置は、主軸の回転角度が0°から720
°の範囲内で正規化され、常時認識されている。そこで
、主軸を改めて原点復帰させなくてもPi(主軸の回転
角度C=O°、Z=SOOIIII+)点を指定すると
回転工具が直ちに21点に位置決めされる。そして、第
7図(e)に示すように、21点からP2 (C=72
0°、Z=110.0mm)点まで主軸とZ軸の2軸で
直線補間を行い、ヘリカル状に溝を加工する。
°の範囲内で正規化され、常時認識されている。そこで
、主軸を改めて原点復帰させなくてもPi(主軸の回転
角度C=O°、Z=SOOIIII+)点を指定すると
回転工具が直ちに21点に位置決めされる。そして、第
7図(e)に示すように、21点からP2 (C=72
0°、Z=110.0mm)点まで主軸とZ軸の2軸で
直線補間を行い、ヘリカル状に溝を加工する。
ここでテールストックを退避させ、再び旋削加工モード
を指定し、第7図(d)に示すように、素材長さを仕上
げしろ分残して余剰分を切り落として、第7図(e)に
示すように、端面の仕上げ削りを行う。
を指定し、第7図(d)に示すように、素材長さを仕上
げしろ分残して余剰分を切り落として、第7図(e)に
示すように、端面の仕上げ削りを行う。
再びミーリング加工モードを指定して、主軸回転速度が
1100RP以下になったところで制御モードが位置ル
ープモードに切り換わる。そこで、P3 (C=675
°、X=15.0mm)点を指定すると回転工具が直ち
に23点に位置決めされ、第7図(f)に示すように、
23点からP4(C=45°、X=5.0mm)点まで
端面にスクロール溝を加工する。この時は主軸とX軸の
2軸で直線補間を行って加工する。
1100RP以下になったところで制御モードが位置ル
ープモードに切り換わる。そこで、P3 (C=675
°、X=15.0mm)点を指定すると回転工具が直ち
に23点に位置決めされ、第7図(f)に示すように、
23点からP4(C=45°、X=5.0mm)点まで
端面にスクロール溝を加工する。この時は主軸とX軸の
2軸で直線補間を行って加工する。
なお、速度ループモードにおける主軸現在位置の更新が
不要である場合、つまり、ミーリングが主軸の1回転以
内である場合は、第1の信号に同期させて初期化するだ
けで主軸現在位置が保障されるため、第3図の構成から
第3の計数部(22)と計算部(23)の構成要素を省
略してもよい。
不要である場合、つまり、ミーリングが主軸の1回転以
内である場合は、第1の信号に同期させて初期化するだ
けで主軸現在位置が保障されるため、第3図の構成から
第3の計数部(22)と計算部(23)の構成要素を省
略してもよい。
この発明の他の実施例としては、位置ループモードから
速度ループモードへの切り換え、速度ループモードから
位置ループモートへの切り換えにヒステリシスを持たせ
たものが挙げられる。即ち、前記制御変更回転数Ncが
閾値1.閾値2からなり、第8図に示すように、位置ル
ープモードから速度ループモードへ切り換わる時は閾値
1で判別され、速度ループモードから位置ループモード
へ切り換わる時は閾値2で判別される。そこで、閾値1
と閾値2の間で前記主軸回転数Nの計算結果がバラつい
ても制御モードの切り換えが安定する。
速度ループモードへの切り換え、速度ループモードから
位置ループモートへの切り換えにヒステリシスを持たせ
たものが挙げられる。即ち、前記制御変更回転数Ncが
閾値1.閾値2からなり、第8図に示すように、位置ル
ープモードから速度ループモードへ切り換わる時は閾値
1で判別され、速度ループモードから位置ループモード
へ切り換わる時は閾値2で判別される。そこで、閾値1
と閾値2の間で前記主軸回転数Nの計算結果がバラつい
ても制御モードの切り換えが安定する。
[発明の効果]
この発明の主軸位置制御装置によれば、加工モードが旋
削加工とミーリング加工の間で切り換わっても主軸現在
位置は保障され、主軸を一旦停止させて原点復帰をさせ
る必要がないため、連続して加工でき加工効率が著しく
向上する。
削加工とミーリング加工の間で切り換わっても主軸現在
位置は保障され、主軸を一旦停止させて原点復帰をさせ
る必要がないため、連続して加工でき加工効率が著しく
向上する。
この発明のパルスエンコーダのインタフェース装置によ
れば、パルスエンコーダが高速で回転するときは、前記
パルスエンコーダからのパルス信号の信号幅を所定の時
間幅に伸長させて出力するため、前記パルスエンコーダ
からのパルス信号により前記パルスエンコーダの回転数
1回転位置等が確実に伝送、検出できるようになる。従
って、例えば磁気センサ装置等の前記パルスエンコーダ
とは別途の検出手段を設ける必要もなくなる。
れば、パルスエンコーダが高速で回転するときは、前記
パルスエンコーダからのパルス信号の信号幅を所定の時
間幅に伸長させて出力するため、前記パルスエンコーダ
からのパルス信号により前記パルスエンコーダの回転数
1回転位置等が確実に伝送、検出できるようになる。従
って、例えば磁気センサ装置等の前記パルスエンコーダ
とは別途の検出手段を設ける必要もなくなる。
第1図はこの発明の一実施例の主軸位置制御装置に係る
パルスエンコーダとパルスエンコーダのインタフェース
の概略構成図、第2図は第1図のパルスエンコーダのイ
ンタフェースによる回転数と出力パルス幅の特性図、第
3図はこの発明の一実施例の主軸位置制御装置のブロッ
ク図、第4図。 第5図はこの発明の一実施例の主軸位置制御装置に係る
主軸の制御モードの変更時の制御状態を示すタイミング
チャート、第6図は加工製品の例示図、第7図は第6図
の加工製品を加工するための加工工程の例示図、第8図
はこの発明の他の実施例主軸位置制御装置に係る主軸の
制御モードの変更時の制御状態を示すタイミングチャー
トである。 図において、(1)は主軸装置、(2)は主軸モータ、
(4)はパルスエンコーダ、(10)は制御回路、(1
6)は読取り部、(17)は回転数計算部、(18)は
判別部、(19)は記憶部、(20)は読取り制御部、
(21)は変換部、(22)は第3の計数部、(23)
は計算部である。 なお、図中、同一符号は、同一または相当する部分を示
す。
パルスエンコーダとパルスエンコーダのインタフェース
の概略構成図、第2図は第1図のパルスエンコーダのイ
ンタフェースによる回転数と出力パルス幅の特性図、第
3図はこの発明の一実施例の主軸位置制御装置のブロッ
ク図、第4図。 第5図はこの発明の一実施例の主軸位置制御装置に係る
主軸の制御モードの変更時の制御状態を示すタイミング
チャート、第6図は加工製品の例示図、第7図は第6図
の加工製品を加工するための加工工程の例示図、第8図
はこの発明の他の実施例主軸位置制御装置に係る主軸の
制御モードの変更時の制御状態を示すタイミングチャー
トである。 図において、(1)は主軸装置、(2)は主軸モータ、
(4)はパルスエンコーダ、(10)は制御回路、(1
6)は読取り部、(17)は回転数計算部、(18)は
判別部、(19)は記憶部、(20)は読取り制御部、
(21)は変換部、(22)は第3の計数部、(23)
は計算部である。 なお、図中、同一符号は、同一または相当する部分を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ワークを保持した主軸を高速回転させ、ワークとバ
イトの相対位置を制御してワークに所望の加工を行う旋
削機能と、ワークを保持した主軸を低速回転させ、ワー
クと回転工具の相対位置を制御してワークに所望の加工
を行うミーリング機能とを備えた旋削機械に用いる主軸
位置制御装置において、 主軸に結合されたパルスエンコーダから主軸1回転につ
き1個出力される第1の信号に基づき主軸の回転数を計
数する第1の計数部と、 前記パルスエンコーダから主軸1回転につき所定数出力
される第2の信号に基づき主軸の回転角度の増分値を計
数する第2の計数部と、 前記第1の計数部で計数された主軸の回転数に基づき主
軸回転数を計算する回転数計算部と、 前記主軸の制御モードを前記主軸回転数により判別する
ための基準となる制御変更回転数を記憶する記憶部と、 前記主軸回転数と前記制御変更回転数を比較して主軸の
制御モードを判別し第1の制御モード信号を発生する判
別部と、 前記第1の制御モードが変化した後の少なくとも次の第
1の信号が入力された時点で、前記第1の制御モード信
号に追随して変化する第2の制御モード信号を発生する
と共に前記主軸の回転角度の増分値を読み取るためのト
リガ信号を発生する読取り制御部と、 前記第2の制御モード信号が位置ループモードを示して
いる間、前記主軸の回転角度の増分値を積算し、主軸現
在位置に変換する変換部と、 前記第2の制御モード信号が速度ループモードを示して
いる間、前記主軸の回転数を計数する第3の計数部と、 前記第3の計数部に計数された主軸の回転数により前記
変換部に記憶されている主軸現在位置を更新する計算部
とを備え、 前記主軸の制御モードが速度ループモードと位置ループ
モードの間で切り換わっても主軸現在位置を保障できる
ようにしたことを特徴とする主軸位置制御装置。 2、ワークを保持した主軸を高速回転させ、ワークとバ
イトの相対位置を制御してワークに所望の加工を行う旋
削機能と、ワークを保持した主軸を低速回転させ、ワー
クと回転工具の相対位置を制御してワークに所望の加工
を行うミーリング機能とを備えた旋削機械に用いる主軸
位置制御装置において、 主軸に結合されたパルスエンコーダから主軸1回転につ
き1個出力される第1の信号に基づき主軸の回転数を計
数する第1の計数部と、 前記パルスエンコーダから主軸1回転につき所定数出力
される第2の信号に基づき主軸の回転角度の増分値を計
数する第2の計数部と、 前記第1の計数部で計数された主軸の回転数に基づき主
軸回転数を計算する回転数計算部と、 前記主軸の制御モードを前記主軸回転数により判別する
ための基準となる制御変更回転数を記憶する記憶部と、 前記主軸回転数と前記制御変更回転数を比較して主軸の
制御モードを判別し第1の制御モード信号を発生する判
別部と、 前記第1の制御モードが変化した後の少なくとも次の第
1の信号が入力された時点で、前記第1の制御モード信
号に追随して変化する第2の制御モード信号を発生する
と共に前記主軸の回転角度の増分値を読み取るためのト
リガ信号を発生する読取り制御部と、 前記第2の制御モード信号が位置ループモードを示して
いる間、前記主軸の回転角度の増分値を積算し、主軸現
在位置に変換する変換部とを備え、 前記第2の制御モードが位置ループモードの時に主軸現
在位置を更新することを特徴とする主軸位置制御装置。 3、パルスエンコーダから出力されるパルス信号の信号
幅が所定幅より小さいときに所定の時間幅に伸長する信
号伸長回路を備えたことを特徴とするパルスエンコーダ
のインタフェース装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30917490A JPH04183558A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 主軸位置制御装置およびパルスエンコーダのインタフェース装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30917490A JPH04183558A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 主軸位置制御装置およびパルスエンコーダのインタフェース装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04183558A true JPH04183558A (ja) | 1992-06-30 |
Family
ID=17989826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30917490A Pending JPH04183558A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 主軸位置制御装置およびパルスエンコーダのインタフェース装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04183558A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006015576A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Hitachi Koki Co Ltd | 卓上切断機 |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP30917490A patent/JPH04183558A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006015576A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Hitachi Koki Co Ltd | 卓上切断機 |
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