JPH045706A

JPH045706A - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH045706A
Application number: JP10816990A
Authority: JP
Inventors: Akihito Shibata; 柴田　明仁
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1992-01-09
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JP2654228B2

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）本発明は数値制御装置に関するものでありゝ、特に複数
の主軸を有し、被加工物を１つまたは２つの主軸にて把
持する数値制御工作機械に通用して好適な数値制御装置
に関する。

（従来の技術）近年、機械加工の生産性を向上する目的で、従来は複数
台の数値制御（以下、ＮＧという）工作機械で実現して
いた各種機能が１台のＮＣ工作機械に具備されるように
なってきた。例えばＮＣ工作機械の一種である　ＣＮＣ
旋盤には第３図（Ａ）　　に示すような旋盤Ｃ軸制御機
能や同図（Ｂ）に示すような２主軸完全開期制御機能が
具備されている。旋盤Ｃ軸制御機能を実現するには、主
軸の高精度位置制御技術か必要であり、２主軸完全開期
制御機能を実現するには、更に２つの主軸間の高度な同
期制御技術及び少なくとも１つの主軸台を直線移動させ
る駆動機構か必要となる。

第４図はその駆動機構を有するＣＮＣ旋盤の一例を示す
概略図であり、サブスピンドル１２がメインスピンドル
１１に対して移動可能なように、サブスピンドル１２が
搭載される主軸台１８に案内を取りつけ、この案内に螺
合するＷ軸ボールネジ１６をＷ軸駆動モータ１７で駆動
して主軸台１８をＷ軸上可動範囲の任意の場所に位置決
めし、被加工物１５の受渡しを行っている。

このようなＷ軸駆動機構を有する旋盤Ｃ軸制御機能及び
２主軸完全円期制御機能を具備したＣＮＣ旋盤の運転モ
ードの推移について以下説明する。

例えば第５図に示すようなメインスピンドル１１とサブ
スピンドル１２の２つの主軸を有し、Ａ刃物台１３、　
Ｂ刃物台１４の２つの刃物台に取付けられた工具にて棒
材である被加工物（以下、ワークという）１５を連続加
工するような工程は一般に以下に示すように組まれる。

■メインスピンドル１１に把持されたワーク１５をＡ刃
物台１３とＢ刃物台１４にて加工する。この際、第３図
（Ａ）に示す旋盤Ｃ軸制御加工（以下、創成加工という
）が行われる（この運転モードを以下ではＣ軸モードと
いう）ことがあり、メインスピンドル１１は位！制御モ
ード゛にて運転されることが多い。

■サブスピンドル１２をＷ軸上でメインスピンドル１１
に近づけ、サブスピンドル１２でワーク１５を把持して
Ａ刃物台１３またはＢ刃物台１４にてワーク１５を突切
り、分断する（第６図参照）。この際、メインスピンド
ル１１とサブスピンドル１２にて第３図（Ｂ）に示す２
主軸完全開期制御が行われ（この運転モードを以下では
ピックオフモードという）、メインスピンドル１１．サ
ブスピンドル１２とも高精度な位置制御にて運転される
。

■分断されたワークな把持したままサブスピンドル１２
をＷ軸上でメインスピンドル１１と反対方向に戻し、サ
ブスピンドル１２にて把持されたワーク（以下、サブス
ピンドルワークという）５２をＡ刃物台１３（もしくは
Ｂ刃物台１４）にて背面加工を行うとともに、メインス
ピンドル１１に把持されたワーク（以下、メインスピン
ドルワークという）５１を残りの刃物台であるＢ刃物台
１４（もしくはＡ刃物台１３）にて加工する（第７図参
照）、この際、メインスピンドル１１．サブスピンドル
１２とも必要に応じて位置制御される。

■サブスピンドルワーク５２の加工を終了し、メインス
ビトルワーク５１をＡ刃物台１３（もしくはＢ刃物台１
４）又は両刃吻合１３．１４にて加工する。この際、メ
インスピンドル１１は必要に応じて位置制御される。

そして、■の工程が終了すると再度■の工程から繰返し
、これにより棒材が１台のＣＮＣ旋盤にて連続加工され
る。以上の繰返し工程をまとめると表１のようになる。

表　　　１第８図は上述したＣＮＣ旋盤の駆動制御を行う従来のＮ
Ｃ装置の一例を示すブロック図であり、例えばバブルメ
モリ等の不揮発性記憶素子から成るサーボパラメータ格
納部３には、予めサーボ調整時に設定された各軸毎のサ
ーボパラメータ（速度ループゲイン、位置ループゲイン
、加減速時定数等のデータ）が各軸毎に１組づつまとめ
て格納されている。電源投入時には、ＮＣ指令部２によ
りメインスピンドル用のサーボパラメータがサーボバラ
メータ格納部３から読出され、メインスピンドル制御部
５Ｍに接続されているメインスピンドル運転用サーボパ
ラメータ記憶部４Ｍに転送される。メインスピンドル運
転用サーボパラメータ記憶部４Ｍへのメインスピンドル
用サーボパラメータの転送終了後、ＮＣ指令部２により
次の制御軸であるサブスピンドル用のサーボパラメータ
かサーボパラメータ格納部３から読出され、サブスピン
ドル制御部５Ｓに接続されているサブスピンドル運転用
サーボパラメータ記憶部４Ｓに転送される。以下順にＷ
軸、×Ａ軸、・・・・・・、　ＺＢ軸に対応するサーボ
パラメータがＮＣ指令部２によりサーボパラメータ格納
部３から読出され、対応する軸の制御部５Ｗ。

５ＸＡ、・・・・・・５ＺＢに接続されているサーボパ
ラメータ記憶部４凱４Ｘ＾、・・・・・・、　４’Ｚ　
ａにそれぞれ転送される。

これらのサーボパラメータは、各軸に想定されるサーボ
制御条件、負荷条件等により各軸の制御に支障が無いレ
ベルに設定されており、各運転モードに対しても同一の
サーボパラメータが適用される。

このような構成において、電源投入時の各軸制御部への
サーボパラメータの転送か終了し、通常のＮＣＪ転か実
行される際の各部の動作について説明する。

ＮＣ指令部２は、ＮＣプログラム１を胱込んな後にその
解釈を行い、速度指令や位置指令等の移動指令を各制御
部５Ｍ〜５２Ｂに送圧し、また各制御部５Ｍ〜５１Ｂか
らの制御状態データ（各軸の現在位置、速度、異常検出
信号等）を監視して正常な制御状態が保たれているか否
かを確証し、ＮＣプログラムｌにより指令される運転指
令を実現する。

メインスピンドル制御部５Ｍは、ＮＣ指令部２からのわ
動指令に応じて、メインスピンドル駆動用のび導モータ
６に結合されているパルスジェネレータ７の検田値から
誘導モータ６の現在位置や速度を算出してＮＣ指令部２
に送出するとともに、誘導モータ６をフィードバック制
御する。また、誘導モータ６やパルスジェネレータフの
異常を検出したら、誘導モータ６を停止させるとともに
異常検出信号をＮＣ指令部２に送圧する。

以下、各制御部５５〜５２Ｂは、メインスピンドル制御
部５Ｍと同様に各軸駆動用の同期モータ８Ｓ〜８２Ｂを
フィードバック制御し、各軸駆動用の同期モータ８Ｓ〜
８２Ｂやそれらに結合されているレゾルバ９５〜９２Ｂ
の異常検出等を行う。

以上述へてきたような方式により、ＮＣ指令部２は２つ
の主軸制御部５Ｍ、５５および各部り軸制御部５Ｗ〜５
ＺＢをコントロールし、メインスピンドル１１あるいは
サブスピンドル１２におけるＣ軸モードや２つのスピン
ドル１１．１２によるピックオフモードを実現すへく動
作する。

（発明が解決しようとする課題）一般にモータを安定に位置制御するためにはモータのロ
ータイナーシャの１〜３倍程度の範囲内に負荷イナーシ
ャを設定することが経験上必要とされている。上述した
２スピンドル仕様のＣＮＣの旋盤においては、通常サブ
スピンドルは、メインスピンドルよりも出力の小さなモ
ータにて駆動されることが多いので、軸換算の負荷イナ
ーシャの範囲は絶対値から見てメインスピンドルを負荷
としたサブスピンドル軸換算負荷イナーシャの方かサブ
スピンドルを負荷としたメインスピンドル！［ｌｌ換算
負荷イナーシャよりも広く、またロータイナーシャも同
様にメインスピンドルモータの方かサブスピンドルモー
タよりも大きくなる場合か多い。そして、ピックオフモ
ードの際にはそれぞれのロータイナーシャか対向するス
ピンドルの負荷イナーシャに加わることになる。

通常サーボ調整時においては各スピンドル単独の運転に
て適切なサーボパラメータが決定・設定される。しかし
、ピックオフモード時のように両スピンドルがワークに
より連結状態になった時には、負荷イナーシャの制御範
囲の狭いサブスピンドル側か激しく共振することがある
。この理由は、各スピンドル単独運転にて設定した速度
ループゲイン等のサーボパラメータでは、各スピンドル
単独での許容負荷イナーシャをはるかに越えるようなピ
ックオフモード時の負荷イナーシャに対して過大ゲイン
となることによる。従って、ピックオフモード時の加工
品位に決定的なダメージを与えることになる。これを避
ける為には支障か生しない程度にまでサーボパラメータ
を小さく設定し直せばよいが、設定し直したサーボパラ
メータにてサブスピンドル単独の加工、例えばサブスピ
ンドル側の背面からの創成加工を行うと設定ケインが過
小となる為、追従遅れか生したり、加工に必要以上に時
間かかかったりするという問題があった。

本発明は上述した事情から成されたものであり、本発明
の目的は、複数の運転モードに対応したサーボパラメー
タを適時切換えることが可能なＮＣ装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）本発明は、ＮＣプログラムを解釈することにより各軸の
８動指令を生成し、前記移動指令に応じて各軸駆動モー
タを制御するＮＣ装置に関するもので、本発明の上記目
的は、制御対象の複数の運転モードに対応するサーボパ
ラメータを予め格納しておく格納部と、前記ＮＣプログ
ラムを解釈して現在の運転モードを判定する指令部と、
前記判定された運転モードに対応するサーボパラメータ
の切替信号を生成する生成部とを備え、前記切替信号に
より自動５択されたサーボパラメータにより当該軸駆動
モータを制御することによって達成される。

（作用）本発明にあっては、各軸のサーボパラメータを運転モー
ドに対応させて予め格納しており、ＮＣプログラムの解
釈により判定した運転モードに対応するサーボパラメー
タに切替えて当該軸を駆動制御するので、例えばＣＮＣ
旋盤におけるサブスピンドルのＣ軸モードとビックオフ
モードの如く、サーボ制御条件が大きく異なる運転モー
ドにおいても不要な振動を生じさせることなく、高い生
産性を容易に実現することができる。

（実施例）第１図は本発明のＮＣ装置の一例を纂８図に対応させて
示すブロック図であり、同一構成箇所は同符号を付して
説明を省略する。Ｃ軸モードとビックオフモードのサー
ボパラメータがサーボパラメータ格納部３内のサブスピ
ンドル用サーボパラメータとして格納されている。電源
投入時には、ＮＣ指令部２によりＣ軸モードにおけるサ
ブスピンドル用サーボパラメータがサーボパラメータ格
納部３から読出され、サブスピンドル制御部５Ｓに接続
されているサブスピンドル運転用サーボパラメータ記憶
部４Ｓａに転送され、引き続き、ピックオフモードにお
けるサブスピンドル用サーボパラメータがサーボパラメ
ータ格納部３から読出され、サブスピンドル制御部５Ｓ
に接続されているサブスピンドル運転用サーボパラメー
タ記憶部４Ｓｂに転送される。各サブスピンドル運転用
サーボパラメータ記憶部４Ｓａ又は４Ｓｂに記憶されて
いるＣ軸モードのサブスピンドル用サーボパラメータ又
はビックオフモードのサブスピンドル用サーボパラメー
タは、パラメータ切替信号生成部１０から送出されて来
る切替信号ＰＳにより切替わる切替スイッチＩＯＡを介
してサブスピンドル制褌部５Ｓに転送されるようになっ
ている。

このような構成において、その動作例を説明すると、パ
ラメータ切替信号生成部ＩＯは、初期値としてＣ軸モー
ドのサブスピンドル用サーボパラメータを用いるべくパ
ラメータ切替信号ＰＳを生成して切替スイッチＩＯＡへ
送出する。サブスピンドル制御部５Ｓは、Ｃ軸モードの
サブスピンドル用サーボパラメータにてサブスピンドル
の位置制御もしくは速度制御を行う。

次に、ＮＣ指令部２は、解釈中のＮＣプログラムから２
スピンドルの同期回転制御を始めるコート（第２図に示
すピックオフモードのＮＣプログラム例ではＭ１５１”
）を検出すると、ピックオフモードが開始するものと判
断してパラメータ切替信号生成部１０に運転モードの切
替わりを伝達する。これを受けてパラメータ切替信号生
成部ｌＯは、ビックオフモードのサブスピンドル用サー
ボパラメータを用いるべくパラメータ切替信号Ｐ５を生
成して切替スイッチＩＯＡへ送出する。サブスピンドル
制御部５Ｓは、ビックオフモードのサブスピンドル用サ
ーボパラメータにてサブスピンドルの制御を行う。

そして、ＮＣ指令部２は、解釈中のＮＣプログラムから
２スピンドルの同期回転制御を終えるコート（第２図に
示すピックオフモードのＮＣプログラム例ではＭ１５０
°°）を検出すると、ビ、ンクオフモードか終了したも
のと判断してパラメータ切替信号生成部１０に運転モー
ドの切替わりを伝達する。以下、“旧５１”の検出の際
と同じ手順にて、サブスピンドル制御部５Ｓは、Ｃ軸モ
ードのサブスピンドル用サーボパラメータにて以降のサ
ブスピンドルの制御を行う。

（発明の効果）以上のように本発明のＮＣ装置によれば、サーボ制御条
件が異なる複数の運転モードに対応した適切なサーボパ
ラメータをＮＣプログラムの解釈処理に伴なって自動的
に切替えて当該軸を制御するので、サーボ性能を損うな
うことなく複数の運転モードに応じて高速・高精度のモ
ータコントロールを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＮＣ装置の一例を示すブロック図、第
２図はビックオフモードのＮＣプログラムの一例を示す
図、第３図（Ａ）は旋盤Ｃ軸制御機能を説明するための
図、同図（Ｂ）は２主軸完全円期制御機能を説明するた
めの図、第４図はサブスピンドルの駆動機構を有するＣ
ＮＣ旋盤の一例を示す概略図、第５図は２主軸、２刃物
台を有するＣＮＣ旋盤の配置図、第６図は第５図で示し
たＣＮＣ旋盤におけるビックオフモードを説明するため
の図、第７図は第４図で示したＣＮＣ旋盤における２主
軸車独のＣ軸モードを説明するための図、第８図は従来
のＮＣ装置の一例を示すブロック図である。１・・・ＮＣプログラム、２・・・ＮＧ指令部、３・・
・サーボパラメータ格納部、４Ｍ、４５，４Ｓａ、４Ｓ
ｂ、４Ｗ、４ＸＡ、４ＺＢ−・−サーボパラメータ記憶
部、５Ｍ・・・メインスピンドル制御部、５Ｓ・・・サ
ブスピンドル制御部、５Ｗ・・・Ｗ軸制御部、５ＸＡ・
・・ＸＡ軸制御部、５２Ｂ・・・ＺＢ軸制陣部、６・・
・誕導モータ、７・・・パルスジェネレータ、８５゜８
Ｗ、８ＸＡ、８２Ｂ−・・同期モータ、９Ｓ、９Ｗ、９
ＸＡ、９ＺＢ　−・・レゾルバ、ＩＯ・・・パラメータ
切替信号生成部、ｌＯへ・・・切替スイッチ、１１・・
・メインスピンドル、１２・・・サブスピンドル、１３
・・・Ａ刃物台、１４・・・Ｂ刃物台、１５・・・被加
工物、１６・・・Ｗ軸ボールネジ、１７・・・Ｗ＠駆勧
モータ、１８・・・主軸台、５１・・・メインスピンド
ルワーク、５２・・・サブスピンドルワーク。

Claims

【特許請求の範囲】１、数値制御プログラムを解釈することにより各軸の移
動指令を生成し、前記移動指令に応じて各軸駆動モータ
を制御する数値制御装置において、制御対象の複数の運
転モードに対応するサーボパラメータを予め格納してお
く格納部と、前記数値制御プログラムを解釈して現在の
運転モードを判定する指令部と、前記判定された運転モ
ードに対応するサーボパラメータの切替信号を生成する
生成部とを有し、前記切替信号により自動選択されたサ
ーボパラメータにより当該軸駆動モータを制御するよう
にしたことを特徴とする数値制御装置。２、被加工物の両端を同時に２つの主軸に把持させて運
転するモードに対応するサーボパラメータと、前記被加
工物の片端を前記２つの主軸の一方に把持させて運転す
るモードに対応するサーボパラメータとを前記格納部に
格納しておくようにした請求項１に記載の数値制御装置
。