JPH04195204A - 数値制御方式 - Google Patents

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〕 本発明はスキップ制御を実行する数値制御方式に関し、
特に工作機械の軸をストッパなどに突き当てて位置検出
を行うための数値制御方式に関する。

〔従来の技術〕

数値制御工作機械の原点を決めるために、機械可動部を
ストッパに押し付けて、軸の位置決めがなされる。また
２つのスピンドルを備えた工作機械では、ワークをテ丁
ツクに押し付けて位置出しをすることがある。

一般に数値制御装置では、工具長補正やワークの位置測
定に際して、スキップ制御機能が使用されている。スキ
ップ制御機能とは、機械側のスイッチから機械可動部の
動作に応答してスキップ信号が数値制御装置に入力され
、サーボモータの送りを停止して、移動指令の開始位置
から停止位置までの距離を自動的に測定する機能である
。このスキップ制御機能を使用すれば、数値制御装置に
簡単な制御指令を与えるだけで位置検出ができるという
利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしサーボモータは、スキップ信号の入力時点におけ
るサーボエラー量や補間計算周期に起因する遅れ量から
、機械可動部の実際の停止位置に誤差をもたらす。クラ
ンプ指令を掛けたり、機械可動部をストッパに押し付け
て位置出しをすれば、停止位置の誤差をなくすことはで
きる。しかし、シーケンス制御が複雑になり１つの指令
でプログラムできず、しかも軸の駆動回路への指令位置
との間に偏差を生じるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡
単な数値制御指令によって工作機械の軸をストッパなど
に突き当て、位置検出ができる数値制御方式を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、移動指令ブロッ
クの実行中に入プ、されたスキップ信号によって、サー
ボモータへの残りの移動指令の出力を中止するスキップ
制御を実行する数値制御方式において、前記移動指令ブ
ロックに係る軸のトルクリミットを有効とした状態で、
前記スキップ制御を実行し、前記移動指令ブロックの実
行中に、前記軸の駆動回路から出力されるトルクリミッ
ト到達信号を前記スキップ信号として検出することを特
徴とする数値制御方式が、提供される。

〔作用〕

数値制御装置にスキップ制御機能を指令するだけで、ト
ルクリミットに到達したとき、軸をその位置で停止させ
、しかも軸の駆動回路に与えられた指令位置との間に生
じる偏差をなくすことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による数値制御方式において実行される
スキップ制御を説明するフローチャートである。図にお
いて、Ｓに続く数値はステップ番号を示す。

［５１］数値制御装置は準備機能コード（例えば、Ｇ３
１）によって与えられたスキップ制御指令の実行開始に
あたり、移動指令ブロックに係る軸のトルクリミットを
有効にした状態で、スキップ指令を出力する。

即ち、所定の移動指令値を軸の制御回路に出力して、ス
キップ信号を待つ。

〔Ｓ２〕移動指令ブロツクの実行中に、軸の駆動回路か
ら出力されるトルクリミット到達信号を監視する。

即ち、サーボ軸が回転して機械可動部に掛けられたトル
クリミットを越えるまで、スキップ処理を続け、トルク
リミット到達信号がオンしたとき、次のステップＳ３に
進む。

〔Ｓ３〕スキツプ終了の処理によって、サーボモータに
対する補間指令を停止する。即ち、トルクリミット到達
信号が検出された際に、数値制御装置から上記移動指令
ブロック内の残りの移動指令の出力を中止する。

〔Ｓ４〕数値制御装置からサーボモータの位置偏差量ｋ
を打ち消す移動指令を出力する。即ち、残りの移動指令
の出力を中止するとともに、軸の駆動回路に設けられた
エラーレジスタの値を読み取り、このエラーレジスタの
値と等しい大きさで、逆方向の移動指令を出力する。

こうして機械可動部はストッパ等に一定圧で接触して、
正確な位置で停止し、しかも軸の駆動回路に与えられた
指令位置との間に生じる偏差ｋをなくすことができる。

第２図は本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮＣ
）のハードウェアのブロック図である。

図において、数値制御装置１０は２台の刃物台を有する
４軸旋盤を制御する。プロセッサ１１は数値制御装置１
０全体の制御の中心となるプロセッサであり、バス２１
を介して、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラム
を読み出し、このシステムプログラムに従って、数値制
御装置１０全体の制御を実行する。ＲＡＭ１３には一時
的な計算データ、表示データ等が格納される。ＲＡＭ１
３にはＤＲＡＭが使用される。ＣＭＯ５１４には工具補
正量、ピッチ誤差補正量、ＮＣプログラム及びパラメー
タ等が格納される。ＣＭＯ３１４は、図示されていない
バッテリでバックアップされ、数値制御装置１０の電源
がオフされても不揮発性メモリとなっているので、それ
らのデータはそのまま保持される。

インタフェース１５は外部機器３１用のインタフェース
であり、紙テープリーダ、紙テープパンチャー、紙テー
プリーダ・パンチャー等の外部機器３１が接続される。

紙テープリーダからはＮＣプログラムが読み込まれ、ま
た、数値制御装置ｌＯ内で編集された加ニブログラムを
紙テープパンチャーに出力することができる。

ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６
はＣＮＣｌ０に内蔵され、ラダー形式で作成されたシー
ケンスプログラムで機械側を制御する。すなわち、加ニ
ブログラムで指令されたＭ機能、Ｓ機能及びＴ機能に従
って、これらをシーケンスプログラムにより機械側で必
要な信号に変換し、Ｉ１０ユニット１７から機械側に圧
力する。

この出力信号は機械側のマグネット等を駆動し、油圧バ
ルブ、空圧バルブ及び電気アクチュエータ等を作動させ
る。また、機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤の
スイッチ等の信号を受けて、必要な処理をして、プロセ
ッサ１１に渡す。

グラフィック制御回路１８は各軸の現在位置、アラーム
、パラメータ、画像データ等のディジタルデータを画像
信号に変換して出力する。この画像信号はＣＲＴ／ＭＤ
Ｉユニット２５の表示装置２６に送られ、その表示装置
２６に表示される。

インタフェース１９はＣＲＴ／ＭＤＩユニット２５内の
キーボード２７からのデータを受けて、プロセッサ１１
に渡す。

インタフェース２０は手動パルス発生器３２に接続され
、手動パルス発生器３２からのノ旬レスを受ける。手動
パルス発生器３２は機械操作盤に実装され、手動で機械
可動部を精密に位置決めするのに使用する。

軸制御回路４１〜４４はプロセッサ１１からの各軸の移
動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ５１〜５４
に出力する。サーボアンプ５１〜５４はこの移動指令を
受けて、各軸のサーボモータ６１〜６４を駆動する。サ
ーボモータ６１〜６４には位置検出用のパルスコーダが
内蔵されており、このパルスコーダから位置信号がパル
ス列としてフィードバックされる。位置検出器として、
リニアスケールが使用される場合もある。また、このパ
ルス列からＦ／Ｖ　（周波数／速度）変換により、速度
信号が生成できる。図ではこれらの位置信号のフィード
バックライン及び速度フィードバックは省略しである。

ここで、サーボモータ６１．６２は一方の刃物台Ａと主
軸へラドＡを制御し、サーボモータ６３．６４は他方の
刃物台Ｂと主軸ヘッドＢを制御する。

またサーボモータ６４にはトルクリミッタが設けられて
おり、主軸ヘッドＡから主軸ヘッドＢにワーク交換する
場合に、送り軸を介して主軸へラドＢを移動させ、適切
な圧力でワークに接触させる。

主軸へラドＢがワークに接触した時に、送り軸の停止位
置が検出される。これにより、ワークの掴み換えに際し
て、ワーク位置に生じるエラー量はプログラミングされ
た主軸へラドＢの位置と実際の位置との差として、メモ
リに格納される。そしてワーク加工時に、このエラー量
に相当する分を必要に応じて座標移動に利用できる。

スピンドル制御回路７１．７２はスピンドル回転指令及
びスピンドルのオリエンテーション等の指令を受けて、
スピンドルアンプ８１．８２にスピンドル速度信号を出
力する。スピンドルアンプ８１．８２はこのスピンドル
速度信号を受けて、スピンドルモータ９１．９２を指令
された回転速度で回転させる。スピンドルモータ９１は
一方の刃物台の主軸Ａに、スピンドルモータ９２は他方
の刃物台の主軸已に、それぞれ歯車あるいはベルト結合
されている。

更にスピンドルモータ９１．９２には歯車あるいはベル
トでポジションコーダ１０１．１０２が結合されている
。従って、ポジションコーダ１０１．１０２は主軸Ａ及
び主軸Ｂに同期して回転し、帰還パルスを出力し、その
帰還パルスはインタフェース１１０を経由して、プロセ
ッサ１１によって、読み取られる。この帰還パルスは刃
物台Ａあるいは刃物台Ｂをスピンドルモータ９１．９２
に同期して移動させてネジ切り等の加工を行うために使
用される。

従来の２個の主軸ヘッドを有するＣＮＣ旋盤では、ワー
クの掴み換えに際して、ワークとチャック間の間隙が多
少有ってもそのままワークを加工していたので、例えば
ワークとチャック間に異物が挟まった場合に、そのまま
加工されたワークは正しい寸法に仕上がらない。また、
例えばワークがチャックで完全に掴まれず、加工中に落
ちたり、ツールとワークとが早送りでぶつかる場合もあ
る。

本発明では、２個の主軸ヘッドを有するＣＮＣスキップ
処理を実行して、第２の主軸ヘッドをワークの位置まで
移動させる。第２の主軸ヘッドの駆動回路からトルクリ
ミット到達信号が出力され、これが数値制御装置側にス
キップ信号として入力する。これによって、第２の主軸
をその位置で停止させ、同時にその駆動回路に与えられ
た指令位置との間に生じている偏差をなくすべく、サー
ボエラー量を読み取り、エラーレジスタの値に対応する
逆方向の移動指令を出力する。次いで、停止位置までの
移動距離を、プログラムされた指令位置と比較し、第２
の主軸ヘッドが正常にワークを把持したことを確認する
。正確な押し付は位置が検出されれば、プログラムされ
た指令位置と実際の送り軸の位置とのエラー量が分かる
から、そのまま加工したり、エラー量に相当する分だけ
指令座標を移動してから加工したり、或いはアラームを
発してＣＮＣを停止させたりすることができる。

第３図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の数値制御方
式によるワーク交換の説明図である。

図において、主軸ヘッドＩＡにチャック２Ａが設けられ
、ワークＷを把持している。一方の刃物台による加工が
完了すると、主軸ヘッドＩＢがワークＷの位置まで移動
し、チャック２ＢでワークＷを把持する。チャック２Ａ
は開き、主軸ヘッドＩＢは加工位置まで戻り、他方の刃
物台でワークＷを加工する。

第３図（ａ）において、第１の主軸ヘッドＩＡに設けら
れたチャック２Ａで把持されたワークＷの加工が完了し
、第２の主軸ヘッドＩＢが第１の主軸ヘッドＩＡの方向
に移動する状態を示している。この時主軸ヘッドＩＢに
設けられたチャック２ＢはワークＷを把持するため開い
ている。トルクリミットをかけた状態で、サーボモータ
は送り軸（図示せず）を制御し、この送り軸が主軸ヘッ
ドＩＢを移動させる。

第３図（ｂ）において、トルクリミット作用により、主
軸ヘッドＩＢはワークＷに一定の圧力で接触する。ここ
で送り軸のエラー量（サーボの溜まり量）ｋが打ち消さ
れる。したがって、プログラムされたワーク交換に伴う
移動誤差は、ワークＷとチャツク２Ｂ間に異物が挟まっ
た場合に、主軸ヘッドＩＢとワークＷとの間隙Ｓとなっ
て現れる。この間隙Ｓが許容値以下であれば、チャック
２Ｂを閉じてワークＷを把持し、元の加工位置に移動す
る。

第３図（Ｃ）は、主軸ヘッドＩＢのチャック２Ｂがワー
クＷを把持して加工位置に戻った状態を示している。

このようにして４軸旋盤において、一方の主軸ヘッドの
チャックで旋削加工を行い、加工が終了すると他方の主
軸ヘッドのチャックでワークを把持して、反対側の面の
旋削加工を行う。２個の主軸ヘッドと、２台の刃物台を
有する４軸旋盤は、本発明のスキップ制？Ｈ機能を実行
する数値制御方式によって、正確な位置検出が行なえる
ばかりか、掴み換えの制御指令を簡単にして、ワークの
加工がより効率的に行なわれる。

以上の説明ではワークをチャックに押し付けて位置出し
をする応用例について述べたが、機械可動部をストッパ
に押し付けて、機械の原点を決約る軸の位置決とについ
ても同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、数値制御装置にスキッ
プ制御機能を実行させるだけで、トルクリミットに到達
したとき、軸をその位置で停止させ、しかも軸の駆動回
路に与えられた指令位置との間に生じる偏差をなくすこ
とができる。

従って、軸の位置決約やワークをチャックに押し付けて
位置出しをする際に、簡単な数値制御指令によって工作
機械の軸をストッパなどに突き当てて、正確な位置検出
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の数値制御方式において実行されるスキ
ップ制御機能を説明するフローチャート、第２図は本発
明を実施するための数値制御装置のハードウェアのブロ
ック図、 第３図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明方式によるワ
ーク交換を示す説明図である。 ＬＡ、ＩＢ　　　　　主軸ヘッド ２Ａ、２Ｂ　　　　　チャック Ｗ　　−−ワーク １１　−〜−プロセッサ １２　　゛−−ＲＯＭ １３−−−ＲＡ　Ｍ １４−−−ＣＭ　ＯＳ ４１〜４４　　　　軸制御回路 ５１〜５４　　　　サーボアンプ ６１〜６４　　　　サーボモータ ７１．７２　　　　スピンドル制御回路８１．８２　　
　　スピンドルアンプ ９１．９２　　　　スピンドルモータ 特許出願人　ファナック株式会社 代理人　　　弁理士　　服部毅巖 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動指令ブロックの実行中に入力されたスキップ
   信号によって、サーボモータへの残りの移動指令の出力
   を中止するスキップ制御を実行する数値制御方式におい
   て、 前記移動指令ブロックに係る軸のトルクリミットを有効
   とした状態で、前記スキップ制御を実行し、 前記移動指令ブロックの実行中に、前記軸の駆動回路か
   ら出力されるトルクリミット到達信号を前記スキップ信
   号として検出することを特徴とする数値制御方式。
2. （２）前記トルクリミット到達信号が検出された際に、
   残りの移動指令の出力を中止するとともに、前記サーボ
   モータの位置偏差量を打ち消す移動指令を出力すること
   を特徴とする請求項１記載の数値制御方式。
3. （３）前記トルクリミット到達信号が検出された際に、
   残りの移動指令の出力を中止するとともに、前記軸の駆
   動回路に設けられたエラーレジスタの値を読み取り、前
   記エラーレジスタの値に対応する逆方向の移動指令を出
   力することを特徴とする請求項１記載の数値制御方式。