JPH0546236A - 数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置

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JPH0546236A
JPH0546236A JP3204198A JP20419891A JPH0546236A JP H0546236 A JPH0546236 A JP H0546236A JP 3204198 A JP3204198 A JP 3204198A JP 20419891 A JP20419891 A JP 20419891A JP H0546236 A JPH0546236 A JP H0546236A
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JP
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rotation
command
pulse
servo motor
cutter
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JP3204198A
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Inventor
Yoshiaki Ikeda
良昭 池田
Makoto Kajiyama
誠 梶山
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPH0546236A publication Critical patent/JPH0546236A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークの回転に同期して回転するサーボモー
タによりカッタを移動制御し、ねじ切りを実行する際
に、プログラムされた指令を補正せずにねじ溝のずれを
防止し、カッタの移動量の誤差をなくす。 【構成】 演算手段12は主軸の回転位相を検出する一
回転信号が入力されると、指令手段11に基づいて速度
指令を演算する。速度指令がパルス分配手段13に出力
され、パルス分配手段13は演算手段12の演算周期で
あるITPにより速度指令パルスを形成する。位相同期
手段14は、1回転信号とITPより主軸の回転位相に
同期するサーボITPを形成する。このサーボITPを
基準に、パルス分配手段13からサーボモータに対する
速度指令の補間開始タイミングが決定されるため、実際
のサーボモータへのパルス分配のタイミングは主軸の回
転位相と常に同期する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は数値制御装置に関し、特
にワークのねじ切りを実行する数値制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、NC旋盤によるねじ切り加工で
は、ワークを保持する主軸を一定回転速度で回転させる
とともにそこにポジションコーダを設け、この主軸の一
回転信号を数値制御装置に入力して、主軸の回転に同期
してサーボモータを回転することによってワークに対し
てカッタを移動制御していた。
【0003】一般に一本のねじを作る場合には、カッタ
の切り込みの深さを変えながらねじ切り加工のプログラ
ムを繰り返し実行して、何回も同じ通路でねじ切り加工
を行う必要がある。主軸の一回転信号を検出してからプ
ログラムされたカッタの移動速度を指令しても、実際に
カッタを移動制御するためのサーボモータに対する指令
は主軸の回転位相と一致しないで出力され、この位相差
に応じてねじ溝にずれが生じる。そこで、補間演算周期
の最初と最後の指令ブロックでカッタの移動指令を変更
する補正をしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のね
じ切りのためのプログラムを実行する数値制御装置で
は、ワークを一定回転速度で回転させる主軸モータは、
数値制御装置から回転数のみの指令によって駆動され、
その回転位相までは制御できない。他方、カッタの移動
指令は数値制御装置の内部での補間演算周期に同期する
補間間隔で出力される。このため、ねじ切りの最初と最
後の指令ブロックでカッタの移動指令を変更する補正に
よって、カッタの実際の移動量を補正して主軸とサーボ
モータとの位相差によるねじ溝のずれを防止していた
が、この補正されたブロックではカッタの移動量にプロ
グラムされた指令値との間で誤差が生じる。したがっ
て、ねじ溝の切り始めと切り終わりの部分で加工精度が
低下する。ねじの切り始めに関しては、最初の数ブロッ
クの移動時間だけカッタをワークから離しておけば良い
が、特にねじの切り終わりに関しては、ねじのヘッド部
分などがカッタの自由な移動を妨害するためにねじ溝の
ずれを防止できないという問題点があった。
【0005】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、サーボモータに対するプログラムされた指令
を補正せずにねじ切り加工におけるカッタの移動量の誤
差をなくすようにした数値制御装置を提供することを目
的とする。
【0006】
【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、主軸に保持されたワークを一定回転速度
で回転させ、この主軸の回転に同期して回転するサーボ
モータによってカッタを移動制御し、ワークのねじ切り
を実行する数値制御装置において、前記主軸の回転に同
期してプログラムされた前記カッタの移動速度を指令す
る指令手段と、前記指令手段にプログラムされた指令に
基づいて所定の演算周期で前記サーボモータの速度指令
を演算する演算手段と、前記演算手段の速度指令から前
記サーボモータに対する回転数を指令するための速度指
令パルスを形成するパルス分配手段と、前記主軸の回転
位相に同期する補間開始信号によって、前記パルス分配
手段から前記サーボモータに対して出力される速度指令
パルスの補間開始タイミングを決定する位相同期手段
と、を有することを特徴とする数値制御装置が、提供さ
れる。
【0007】
【作用】主軸の回転位相を検出する一回転信号が入力さ
れると、指令手段のねじ切りを指令するプログラムから
速度指令が演算され、パルス分配手段ではサーボモータ
に対する速度指令パルスが形成される。位相同期手段
は、主軸の回転位相に同期する補間開始信号を形成し、
この補間開始信号を基準にしてパルス分配手段から前記
サーボモータに対して出力される速度指令パルスの補間
開始タイミングを決定する。これによって、実際のサー
ボモータへのパルス分配のタイミングが主軸の回転位相
に同期し、主軸モータの回転と同期してサーボモータが
駆動され、停止される。
【0008】
【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。図1は本発明の数値制御装置の構成を示すブロ
ック図である。ここでは、ねじ切りを指令するプログラ
ムを実行するために必要な最小限の構成が示されてい
る。指令手段11は主軸の回転に同期してプログラムさ
れたカッタの移動速度を指令するものであって、例えば
プログラムメモリに格納されたねじ切りを指令するプロ
グラムである。演算手段12には、主軸モータの回転位
置を検知するポジションコーダからの一回転信号が入力
し、上記指令手段11からブロック単位で読み出される
プログラムに基づいて速度指令を演算している。
【0009】通常のねじ切りを行うためのNCプログラ
ム上で設定されるサーボモータの動きは、主軸モータの
一回転信号を検出してから所定時間後に駆動が開始さ
れ、その後は所定の演算周期で速度指令が更新される。
サーボモータへの速度指令は、パルス分配手段13に出
力され、そこで速度指令パルスを形成する。そのために
演算手段12では、例えば10ミリ秒(msec)程度に固
定した周期(Ti)の補間開始信号(ITP)が形成さ
れ、このITP周期で速度指令が出力される。
【0010】パルス分配手段13は、演算手段12の速
度指令とITPを受け取って、サーボモータに対する回
転数を指令するための速度指令パルスを形成して、IT
P周期で図示しないサーボモータ側の制御ユニットに出
力している。位相同期手段14は、ITP及び主軸モー
タの一回転信号を受け取り、主軸の回転位相に同期する
補間開始信号(サーボ用のITP;以下、SIと略記す
る。)を形成し、同様にサーボモータ側の制御ユニット
に出力している。なお、これら演算手段12、パルス分
配手段13、位相同期手段14はいずれも数値制御装置
のプロセッサによって実行されるソフトウェアプログラ
ムによって実現される。
【0011】図2は、数値制御装置10によりNC旋盤
を制御して実行されるねじ切りを説明する図である。主
軸モータ1はアンプ2の出力に応じて回転する。アンプ
2は数値制御装置10に格納されたプログラムに基づい
て一定回転指令手段3から出力される一定回転指令信号
を入力し、これに応じた電流を主軸モータ1に出力し、
主軸モータ1を一定の回転数で回転させる。主軸モータ
1には、主軸モータ1の回転速度に応じた電圧信号を発
生するタコジェネレータ(図示せず)が取り付けられて
おり、このタコジェネレータの電圧信号が速度帰還信号
としてアンプ2にフィードバックされている。
【0012】主軸4は変速器(ギア)5を介して主軸モ
ータ1の出力軸に連結される。従って、主軸4は変速器
5のギア比に応じた回転数で回転する。主軸4にはその
位置検出用のポジションコーダ6が設けられている。主
軸4にはネジ切り加工の施される加工物(ワーク)7が
取り付けられている。ポジションコーダ6からは一回転
信号パルス及び速度検出用パルスが数値制御装置10の
演算手段12などに入力され、回転角度及び回転数が検
出される。
【0013】数値制御装置10からは、図1に示すパル
ス分配手段13から速度指令パルスが、また位相同期手
段14からサーボ用の補間開始信号(SI)が、それぞ
れサーボモータ制御ユニット15に出力され、サーボモ
ータ制御ユニット15は主軸4の回転位置、即ち回転角
度(回転数)に応じた移動指令信号を差分検出器16に
出力する。この移動指令信号によって、送り軸用のサー
ボモータ19の送り速度は制御される。
【0014】上記サーボモータ19はアンプ回路18の
出力によって駆動され、ボールねじ20を回転させる。
刃物21はボールねじ20の回転に応じてZ軸方向に移
動する。送り軸用サーボモータ19にはその位置検出信
号を出力するパルスコーダが内蔵されている。このパル
スコーダの代わりにリニアスケールが用いられる場合も
ある。パルスコーダから出力された位置検出信号は差分
検出器16に入力される。差分検出器16は位置検出信
号と送り速度制御手段23の移動指令信号との差分を取
り、その差分値をゲイン調整回路17に出力する。ゲイ
ン調整回路17はその差分値を増幅してアンプ回路18
に出力する。
【0015】以上のように、主軸4の回転位相に常に同
期するサーボ用のITP(SI)がサーボモータ制御ユ
ニット15に供給されており、送り軸用のサーボモータ
19の回転は確実に主軸4に同期する。これによって、
ネジ切り加工の最初と最後の指令ブロックに関しても加
工精度が低下しない。
【0016】次に、上記構成の数値制御装置によるねじ
切り加工の動作を、図3,図4のタイミング図に基づい
て更に説明する。図3はねじ切り開始の際の数値制御装
置10内でのITPと主軸4からの一回転信号との関係
を示すタイミング図である。(A)に示す補間開始信号
ITPは、数値制御装置10内部でのパルス分配の基準
となり、その周期をTiとする。(B)に示す一回転信
号は、主軸モータ1の回転を検知したポジションコーダ
6から数値制御装置10に与えられ、この一回転信号に
同期してサーボ用のITP(同図(E))が形成され
る。(C)に示すプログラム上での回転速度は、主軸の
動きを基準に決定され、一回転信号を検出してから3T
i(msec)後にサーボモータによってカッタの移動を開
始する。(D)に示す速度指令Nは、実際の数値制御装
置10から出力されるサーボモータ制御ユニット15に
対するパルス分配の指令である。
【0017】ここに示されるように、本発明の数値制御
装置では、サーボ用のITPを基準に実際のサーボモー
タに対する速度指令が与えられている(図3の
(F))。したがって、数値制御装置10内部のITP
に対して一回転信号がTj(msec) のシフトで供給され
た場合でも、サーボモータへの実際の速度指令とプログ
ラム上での回転速度は、常に一致する。従来ではこのシ
フト時間Tjに起因して、ねじ切りの最初と最後の指令
ブロックで、サーボモータによるカッタの実際の移動量
に誤差が生じていたが、サーボ用のITPを使用するこ
とで、サーボモータ制御ユニット15の指令速度を特別
に補正しないで、充分に高精度のねじ切りが可能になっ
た。
【0018】図4は、本発明のカッタの移動を、プログ
ラムされた指令を補正する従来例で生じる移動量の誤差
との比較により説明するタイミング図である。図におい
て(A)乃至(C)には、シフト時間Tjに起因する誤
差を解消するためにサーボ用のITPを使用してカッタ
を移動した場合の、SI、速度指令及びカッタの移動量
の関係を示している。他方、(D)乃至(F)には、速
度指令の第1ブロックN1 をシフト時間Tjに応じて補
正し、最終ブロックNn-2 にカッタの移動量を補正する
速度指令を付加した場合の、ITP、補正された速度指
令及びカッタの移動量の関係を示している。(F)にお
いては、カッタの実際の移動量に生じるプログラム上で
のカッタの位置(破線)との誤差を示している。
【0019】補正された速度指令の第1ブロックN1
は、プログラムされた時刻t0 よりシフト時間Tjだけ
早くカッタの移動が開始される。このため、補正された
速度指令に基づく分配パルスには、時刻t0 で次のよう
な誤差ΔZが生じる。
【0020】 ΔZ=〔(Ti−Tj)/Ti〕×Tj×Fz×(1/60)×10-3 なお、FzはZ軸の送り速度〔mm/min〕である。そし
て、この誤差ΔZは最終ブロックNn-2 においてもカッ
タの移動量を補正する時刻t1 で同様に生じている。こ
こで、カッタのZ軸方向の移動を指令する分配パルスに
対して加減速が指令されると、この誤差ΔZはやや小さ
くなる。しかし、その場合でも誤差自体が解消されるわ
けではない。
【0021】このように、本発明ではねじ切りの最初と
最後の指令ブロックでカッタの移動指令を補正せずに、
主軸とサーボモータとの位相差によるねじ溝のずれをな
くすことができるから、ねじ溝の切り始めと切り終わり
の部分でもサーボモータに対するプログラムされた指令
通りの、精度の良いカッタの移動制御が実現できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、実際の
サーボモータへのパルス分配のタイミングを主軸の回転
位相に同期させたから、ねじ切り加工を繰り返し行うカ
ッタの移動に誤差が生じない。しかも、主軸モータの一
回転信号が利用できるから、プログラムされた指令を補
正せずに、常に一回転信号から一定の時間後にカッタを
移動するためのサーボモータを駆動したり、停止させる
ことができ、容易にねじ切り加工における精度を高めら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の数値制御装置の構成を示すブロック図
である。
【図2】NC旋盤を制御して実行されるねじ切りを説明
する図である。
【図3】ねじ切り開始時の数値制御装置の各信号の関係
を示すタイミング図である。
【図4】従来例で生じる移動量の誤差を説明するタイミ
ング図である。
【符号の説明】
11 指令手段 12 演算手段 13 パルス分配手段 14 位相同期手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸に保持されたワークを一定回転速度
    で回転させ、この主軸の回転に同期して回転するサーボ
    モータによってカッタを移動制御し、ワークのねじ切り
    を実行する数値制御装置において、 前記主軸の回転に同期してプログラムされた前記カッタ
    の移動速度を指令する指令手段と、 前記指令手段にプログラムされた指令に基づいて所定の
    演算周期で前記サーボモータの速度指令を演算する演算
    手段と、 前記演算手段の速度指令から前記サーボモータに対する
    回転数を指令するための速度指令パルスを形成するパル
    ス分配手段と、 前記主軸の回転位相に同期する補間開始信号によって、
    前記パルス分配手段から前記サーボモータに対して出力
    される速度指令パルスの補間開始タイミングを決定する
    位相同期手段と、 を有することを特徴とする数値制御装置。
  2. 【請求項2】 前記位相同期手段は、前記主軸の一回転
    信号と前記演算手段の演算周期に基づいて補間開始信号
    を形成することを特徴とする請求項1記載の数値制御装
    置。
JP3204198A 1991-08-14 1991-08-14 数値制御装置 Pending JPH0546236A (ja)

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JP3204198A JPH0546236A (ja) 1991-08-14 1991-08-14 数値制御装置

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JP3204198A JPH0546236A (ja) 1991-08-14 1991-08-14 数値制御装置

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Cited By (3)

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WO1998025724A1 (fr) * 1996-12-10 1998-06-18 Fanuc Ltd Procede de filetage au tour et dispositif pour la commande numerique
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