JPH0649260B2

JPH0649260B2 - 同期制御装置

Info

Publication number: JPH0649260B2
Application number: JP1049473A
Authority: JP
Inventors: 孝夫米田; 博中野; 寿宏米津
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: EP0385347A3; US4988937A; JPH02232141A; EP0385347A2

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、マスタ軸とスレーブ軸の２つの工作主軸に工
作物を固定して同期制御する同期制御装置に関する。

【従来技術】

従来、マスタ軸とスレーブ軸の２つの工作主軸を有し、
その２軸を同期制御する同期制御装置においては、運転
準備時にマスタ軸とスレーブ軸の共通の目標位置に合わ
せるための作業が必要である。

【発明が解決しようとする課題】

上述のマスタ軸とスレーブ軸の２つの工作主軸はサーボ
モータと主軸台のギャボックスを介して連結されている
ので、ギャ系のバックラッシュがあり、正確に同一でな
いため逆転するとそのバックラッシュにより正確な位置
決めができない。又、一方の主軸が正転方向に先行した
現在位置を共通の目標位置とすると、他方の主軸が例え
ば 180゜以上回転する場合があり、運転準備時の作業と
しては安全性に問題がある。本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、マスタ軸とスレーブ軸
の２つの工作主軸を有する同期制御装置の運転準備時に
おいて、一方の主軸位置を他方の主軸位置に正転により
合わせると共にその時、安全な角度としての所定角度
（例えば180゜）を越えて回転することがない同期制御
装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための発明の構成は、工作物をその
両端面で軸支し、その工作物に回転力を付与するマスタ
軸とスレーブ軸の２つの工作主軸を有し、マスタ軸とス
レーブ軸の回転位置を同期制御する同期制御装置であっ
て、前記マスタ軸の現在位置を検出する第１位置の検出
器と、前記スレーブ軸の現在位置を検出する第２位置検
出器と、前記第１位置検出器と前記第２位置検出器とに
より検出された現在位置の偏差を算出する偏差演算手段
と、前記偏差演算手段により算出された偏差が所定値以
内の場合には、前記第１位置検出器或いは前記第２位置
検出器により検出された現在位置のうち正転方向で大き
い方の位置を前記マスタ軸と前記スレーブ軸の共通の目
標位置として算出する第１目標位置演算手段と、前記所
定値を記憶する所定値記憶手段と、前記偏差演算手段に
より算出された偏差が前記所定値を超える場合には、前
記第１位置検出器或いは前記第２位置検出器による検出
された現在位置のうち正転方向で大きい方の現在位置に
対して小さい方の現在位置に前記第１位置検出器或いは
前記第２位置検出器の最大検出値の整数倍を加算して偏
差の絶対値が前記所定値未満となる位置をオフセット位
置として算出するオフセット位置演算手段と、前記オフ
セット位置演算手段により算出されたオフセット位置と
該オフセット位置の算出に関与しない現在位置とのうち
正転方向で大きい方の位置を前記マスタ軸と前記スレー
ブ軸の共通の目標位置として算出する第２目標位置演算
手段と、運転準備時である場合には、前記第１目標位置
演算手段或いは前記第２目標位置演算手段により算出さ
れた共通の目標位置に前記マスタ軸或いは前記スレーブ
軸の現在位置或いはオフセット位置を移動させる移動信
号を出力する信号出力手段とを有することを特徴とす
る。

【作用】

偏差演算手段により、第１位置検出器と第２位置検出器
とにより検出された現在位置の偏差を算出する、その偏
差が所定値記憶手段に記憶された所定値以内であると、
第１目標位置演算手段は、上記検出された現在位置のう
ち正転方向で大きい方の位置をマスタ軸とスレーブ軸の
共通の目標位置として算出する。一方、上記偏差が所定
値を超えていると、オフセット位置演算手段は、上記検
出された現在位置のうち正転方向で大きい方の現在位置
に対して小さい方の現在位置に第１位置検出器或いは第
２位置検出器の最大検出値の整数倍を加算し偏差の絶対
値が所定値未満となる位置をオフセット位置として算出
する、そして、第２目標位置演算手段は、オフセット位
置算出手段により算出されたオフセット位置とその算出
に関与しない現在位置とのうち正転方向で大きい方の位
置をマスタ軸とスレーブ軸の共通の目標位置として算出
する。そして、運転準備時であると、信号出力手段は第
１目標位置演算手段或いは第２目標位置演算手段により
算出された共通の目標位置にマスタ軸或いはスレーブ軸
の現在位置或いはオフセット位置を移動させる移動信号
を出力する。従って、マスタ軸或いはスレーブ軸の運転
準備の同期位置合わせは、必ず正転方向で行われると共
に所定値以内の回転角度にて完了する。

【実施例】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。第１図は本発明の同期制御装置を備えたＣＮＣ研削盤の
機械的構成及び電気的構成を示した構成図である。１０はＣＮＣ研削盤のベッドで、このベッド１０上には
送り螺子１７を介してサーボモータ１６により駆動され
るテーブル１１が主軸軸線に平行なＺ軸方向に摺動可能
に配設されている。テーブル１１上にはマスタ軸１３を
軸架した主軸台１２及びスレーブ軸１９を軸架した主軸
台１５が配設され、そのマスタ軸１３及びスレーブ軸１
９はそれぞれマスタサーボモータ１４及びスレーブサー
ボモータ２４により回転される。そして、マスタ軸１３
とスレーブ軸１９とのチャック機構（図示略）によりク
ランクシャフトから成る工作物Ｗが固定されている。ベッド１０の後方には工作物Ｗ側に向かって進退可能な
工具台２０が案内され、工具台２０にはモータ２１によ
って回転駆動される砥石車Ｇが支承されている。この工
具台２０は、送り螺子２２を介してサーボモータ２３に
連結され、サーボモータ２３の正逆転により前進後退さ
れる。マスタ駆動回路及びスレーブ駆動回路を構成するドライ
ブユニット５１，５４、その他の軸のサーボモータを駆
動するドライブユニット５２，５３は、制御装置を構成
する数値制御装置３０から制御信号である速度指令を入
力し、それぞれサーボモータ１４，２４，１６，２３を
駆動する回路である。そして、マスタサーボモータ１
４、スレーブサーボモータ２４にはその回転位置を絶対
位置として検出するアブソリュートエンコーダ（Ａ／
Ｅ）５５，５６が接続されており、それらの出力信号は
数値制御装置３０のインタフェース３８を介してドライ
ブＣＰＵ３６に入力している。数値制御装置３０は主として制御軸の回転を数値制御し
て、工作物Ｗの研削加工と砥石車Ｇの修正を制御する装
置である。数値制御装置３０は、ＣＮＣ研削盤を制御す
るためのＣＰＵ３１と制御プログラムを記憶したＲＯＭ
３３と入力データ等を記憶するＲＡＭ３２とで主として
構成されている。ＲＡＭ３２にはＮＣデータを記憶する
加工用ＮＣデータ領域３２１が形成されている。数値制御装置３０には、その他サーボモータ１４，１
６，２３，２４の駆動系としてドライブＣＰＵ３６とＲ
ＡＭ３５が設けられている。ＲＡＭ３５はＣＰＵ３１か
ら砥石車Ｇ、テーブル１１、マスタ軸１３、スレーブ軸
１９の位置決めデータを入力する記憶装置である。ドラ
イブＣＰＵ３６は加工に関する制御軸の送りに関しスロ
ーアップ、スローダウン、マスタ軸の角度とそれに対す
るスレーブ軸の位置決めデータ等により演算された速度
指令を定周期で各ドライブユニット５１，５２，５３，
５４に出力する回路である。又、ＣＰＵ３１にはインターフェース３４を介してデー
タ等を入力するテープリーダ４１とデータの入力を行う
キーボード２４とデータの表示を行うＣＲＴ表示器４３
とが接続され、更に、ＣＰＵ３１にはインタフェース３
９を介して加工開始指令等の信号を出力する操作盤４５
が接続されている。次に、その作用について説明する。第２図(a)及び第２図(b)は同実施例装置を構成する数値
制御装置３０の図示略のリアルタイムクロック（ＲＴ
Ｃ）により２ms毎に起動されるＣＰＵ３１の処理手順を
示したフローチャートである。そして、第３図(a)及び第３図(b)，第４図(a)及び第４
図(b)は目標位置の設定における説明図であり、これら
の説明図を参照しながら、第２図(a)及び第２図(b)のフ
ローチャートを説明する。先ず、ステップ100 で、第１位置検出器であるマスタ軸
のアブソリュートエンコーダ（Ａ／Ｅ）５５及び第２位
置検出器であるスレーブ軸のアブソリュートエンコーダ
（Ａ／Ｅ）５６からのデータを読み出し（第３図(b)，
第４図(b)）、マスタ軸現在位置及びスレーブ軸現在位
置を演算する（第３図(a)，第４図(a)）。次にステップ102 に移行して、運転準備が OFF→ONした
時、つまり、運転準備のための起動を行った時点である
か否かが判定される。ステップ102 で運転準備が OFF→
ONした時のみ、判定はYES となり、偏差演算手段を達成
するステップ104 に移行し、マスタ軸現在位置とスレー
ブ軸現在位置との偏差を算出する。次にステップ106 に移行して、ステップ104 で算出され
た偏差による移動量が所定値記憶手段に記憶された所定
値として例えば 180゜を超えているか否かが判定され
る。ステップ104 で算出された偏差による移動量が 180
゜を超えていない（第３図(a)，第３図(b)）と判定はNO
であり、ステップ108 に移行する。ステップ108 ではマスタ軸現在位置とスレーブ軸現在位
置との大きさを各々の主軸の正転方向に比較して、マスタ軸現在位置≧スレーブ軸現在位置の不等式が成り立つか否かが判定される。ステップ108
の不等式が成り立つと判定はYES であり、ステップ110
に移行し、マスタ軸現在位置を目標位置とした後、ステ
ップ112 に移行する。ステップ122 で、運転準備がONと
なっているか否かが判定され、運転準備がONとなってい
ればYES となり、ステップ114 に移行する。信号出力手
段を達成するステップ114 では、目標位置とした一方の
主軸位置であるマスタ軸現在位置と他方の主軸位置であ
るスレーブ軸現在位置との偏差に基づいたＤ／Ａ変換量
を算出し、他方の主軸であるスレーブ軸にそのＤ／Ａ変
換量を出力し、本プログラムを終了する。このプログラムは上述のように２ms毎に起動され、運転
準備 OFF→ONした時以外においては、ステップ102 の判
定がNOであるので、上述のステップ104 〜110 処理は行
われず、ステップ112 に移行し、引続き運転準備ONとな
っていれば判定はYES であるので、上述のステップ114
の処理が実行され、スレーブ軸現在位置がマスタ軸現在
位置と等しくなる。ここで、ステップ108 の不等式が成り立たないと判定は
NOであり（第３図(a)，第３図(b)）、ステップ116 に移
行し、スレーブ軸現在位置を目標位置とした後、ステッ
プ112 に移行し、上述と同様に、運転準備がONとなって
いれば、ステップ114 の処理として、目標位置とした一
方の主軸位置であるスレーブ軸現在位置と他方の主軸位
置であるマスタ軸現在位置との偏差に基づいたＤ／Ａ変
換量を算出し、他方の主軸であるマスタ軸にそのＤ／Ａ
変換量を出力する。次にステップ106 で、ステップ104 で算出された偏差に
よる移動量が所定値である 180゜を超えている（第４図
(a)，第４図(b)）と判定はＹＥＳとなり、ステップ118
に移行する。ステップ118 では、ステップ108 と同様に、マスタ軸現
在位置とスレーブ軸現在位置との大きさを各々の主軸の
正転方向にて比較し、マスタ軸現在位置≧スレーブ軸現在位置の不等式が成り立つか否かが判定される。ステップ118
の不等式が成り立つと判定はYES であり、ステップ120
に移行する。ステップ120 では次の不等式、｜（マスタ軸現在位置）−｛（スレーブ軸現在位置）＋
360゜×ｎ｝｜＜180゜が成り立つ整数ｎを算出し、｛（スレーブ軸現在位置）＋360゜×ｎ｝をスレーブ軸オフセット位置とし、ステップ122に移行
する。尚、上記式における 360゜の値は第２位置検出器
であるスレーブ軸のアブソリュートエンコーダ（Ａ／
Ｅ）５６の最大検出値である。ステップ122 ではマスタ軸現在位置とスレーブ軸オフセ
ット位置との大きさを各々の主軸の正転方向にて比較
し、マスタ軸現在位置≧スレーブ軸オフセット位置であるか
否かが判定される。ステップ122 の不等式が成り立つと
判定はYES であり、ステップ124 に移行し、マスタ軸現
在位置を目標位置とした後、ステップ112 に移行する。
上述と同様に、ステップ112 で運転準備ONとなっていれ
ば、ステップ114 に移行し、その処理として、目標位置
とした一方の主軸位置であるマスタ軸現在位置と他方の
主軸位置であるスレーブ軸オフセット位置との偏差に基
づいたＤ／Ａ変換量を算出し、他方の主軸であるスレー
ブ軸にそのＤ／Ａ変換量を出力する。ここで、ステップ122 の不等式が成り立たないと判定は
NOであり（第４図(a)，第４図(b)）、ステップ126 に移
行し、スレーブ軸オフセット位置を目標位置とした後、
ステップ112 に移行する。上述と同様に、ステップ112
で運転準備ONとなっていれば、ステップ114 に移行し、
その処理として、目標位置とした一方の主軸位置である
スレーブ軸オフセット位置と他の主軸位置であるマスタ
軸現在位置との偏差に基づいたＤ／Ａ変換量を算出し、
他方の主軸であるマスタ軸にそのＤ／Ａ変換量を出力す
る。ここで、ステップ118 の不等式が成り立たないと判定は
NOであり、ステップ128 に移行する。ステップ128 では次の不等式、｜｛（マスタ軸現在位置）＋360゜×ｎ｝ −（スレーブ軸現在位置）｜＜180゜が成り立つ整数ｎを算出し、｛（マスタ軸現在位置）＋３６０゜×ｎ｝をマスタ軸オフセット位置とし、ステップ130 に移行す
る。尚、上記式における 360゜の値は第１位置検出器で
あるマスタ軸のアブソリュートエンコーダ（Ａ／Ｅ）５
５の最大検出値である。ステップ130 ではマスタ軸オフセット位置とスレーブ軸
現在位置との大きさを各々の主軸の正転方向にて比較
し、マスタ軸オフセット位置≧スレーブ軸現在位置であるか
否かが判定される。ステップ130 の不等式が成り立つと
判定はYES であり、ステップ132 に移行し、マスタ軸オ
フセット位置を目標位置とした後、ステップ112 に移行
する。上述と同様に、ステップ112 で運転準備ONとなっ
ていれば、ステップ114 に移行し、その処理として、目
標位置した一方の主軸位置であるマスタ軸オフセット位
置との他方の主軸位置であるスレーブ軸現在位置との偏
差に基づいたＤ／Ａ変換量を算出し、他方の主軸である
スレーブ軸にそのＤ／Ａ変換量を出力する。ここで、ステップ130 の不等式が成り立たないと判定は
NOであり、ステップ134 に移行し、スレーブ軸現在位置
を目標位置とした後、ステップ112 に移行する。上述と
同様に、ステップ112 で運転準備ONとなっていれば、ス
テップ114 に移行し、その処理として、目標位置とした
一方の主軸位置であるスレーブ軸現在位置と他方の主軸
位置であるマスタ軸オフセット位置との偏差に基づいた
Ｄ／Ａ変換量を算出し、他方の主軸であるマスタ軸にそ
のＤ／Ａ変換量を出力する。ここで、ステップ102 において、運転準備 OFF→ONした
時でなければ判定はNOであり、ステップ112 に移行す
る。そして、ステップ112 で運転準備ONとなっていなけ
れば運転準備時でないので判定はNOであり、本プログラ
ムを終了する。上述の実施例に用いた第１位置検出器及び第２位置検出
器であるアブソリュートエンコーダ（Ａ／Ｅ）５５，５
６は、第３図(b)及び第４図(b)に示したように、 360゜
設定である。このため、Ａ／Ｅデータは０゜〜 360゜で
出力され、第４図(b)に示したように、目標位置となる
オフセット位置は｛（スレーブ軸現在位置）＋360゜×
１｝で表すことができ、第２図(b)のフローチャートに
おけるステップ120 或いはステップ128 の式における整
数ｎは１となる。この時には、目標位置としてマスタ軸
或いはスレーブ軸現在位置がオフセットされたオフセッ
ト位置は正転方向でスレーブ軸或いはマスタ軸現在位置
より必ず大きくなるので、第２図(b)のフローチャート
におけるステップ122,124,及びステップ130,134 は必要
ないこととなる。しかし、アブソリュートエンコーダ
（Ａ／Ｅ）が、例えば 720゜設定のものであると、上記
整数ｎは１であるとは限らず、又、オフセット位置がマ
スタ軸現在位置或いはスレーブ軸現在位置より必ずしも
大きいとは限らないので、第２図(b)のフローチャート
におけるステップ122 或いはステップ130 の判定が必要
となる。尚、上述のプログラムにおいて、第１目標位置演算手段
はステップ108,110,114 にて達成され、オフセット位置
演算手段はステップ120,128 にて達成される。又、第２
目標位置演算手段はステップ122,124,126,130,132,134
にて達成される。上述のように、マスタ軸或いはスレーブ軸の運転準備時
の同期位置合わせは、マスタ軸或いはスレーブ軸の位置
合わせのための回転角が所定値以内である場合には、正
転方向で現在位置の大きい方を目標位置とした偏差に基
づいたＤ／Ａ変換量が算出され、マスタ軸或いはスレー
ブ軸に出力される。更に、マスタ軸或いはスレーブ軸の
位置合わせのための回転角が所定値を超える場合には、
その現在位置が第１位置検出器或いは第２位置検出器の
最大検出値の整数倍だけオフセットされ偏差が所定値未
満となるオフセット位置にてＤ／Ａ変換量が算出され、
マスタ軸或いはスレーブ軸に出力される。このように、
運転準備時におけるマスタ軸或いはスレーブ軸の回転は
それら主軸位置の小さい方を必ず正転させて行われるの
でギャ系のバックラッシュを考慮する必要はない。又、
回転時における実際のマスタ軸或いはスレーブ軸の回転
角は所定値以内に抑えられるので安全性が高い。

【発明の効果】

本発明は、第１位置検出器と第２位置検出器とにより検
出された現在位置の偏差を偏差演算手段により算出し、
その偏差が所定値記憶手段に記録された所定値以内であ
る場合と所定値を超える場合とに分け、前者の場合に
は、検出された現在位置のうち正転方向で大きい方の位
置をマスタ軸とスレーブ軸の共通の目標位置として算出
する第１目標位置演算手段と、後者の場合には、検出さ
れた現在位置のうち正転方向で大きい方の現在位置に対
して小さい方の現在位置に第１位置検出器或いは第２位
置検出器の最大検出値の整数倍を加算して偏差の絶対値
が所定値未満となる位置をオフセット位置演算手段によ
りオフセット位置として算出し、そのオフセット位置と
オフセット位置の算出に関与しない現在位置とのうち正
転方向で大きい方の位置をマスタ軸とスレーブ軸の共通
の目標位置として算出する第２目標位置演算手段と、運
転準備時である場合には、第１目標位置演算手段或いは
第２目標位置演算手段により算出された共通の目標位置
にマスタ軸或いはスレーブ軸の現在位置或いはオフセッ
ト位置を移動させる移動信号を出力する信号出力手段と
を有しているので、運転準備時において、一方の主軸位
置を他方の主軸位置に必ず正転により合わせるのでギヤ
系のバックラッシュの誤差が発生することがない。更
に、その時、所定値を越えて回転することがないという
安全面の効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な一実施例に係る同期制御装置
を備えたＣＮＣ研削盤の機械的構成及び電気的構成を示
したブロックダイヤグラム。第２図(a)及び第２図(b)は
同実施例に係る数値制御装置３０のＣＰＵ３１の処理手
順を示したフローチャート。第３図(a)及び第３図(b)は
同実施例に係るマスタ軸とスレーブ軸との偏差が所定値
180゜以内の場合における現在位置と目標位置との関係
を示した説明図。第４図(a)及び第４図(b)は同実施例に
係るマスタ軸とスレーブ軸との偏差が 180゜を超える場
合における現在位置とオフセット位置及び目標位置との
関係を示した説明図である。１０……ベッド、１１……テーブル、１３……マスタ軸１９……スリーブ軸、１４……マスタサーボモータ２４……スレーブサーボモータ３０……数値制御装置５１，５２，５３，５４……ドライブユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−302791（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−23213（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−5261（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作物をその両端面で軸支し、その工作物
に回転力を付与するマスタ軸とスレーブ軸の２つの工作
主軸を有し、マスタ軸とスレーブ軸の回転位置を同期制
御する同期制御装置であって、前記マスタ軸の現在位置を検出する第１位置検出器と、前記スレーブ軸の現在位置を検出する第２位置検出器
と、前記第１位置検出器と前記第２位置検出器とにより検出
された現在位置の偏差を算出する偏差演算手段と、前記偏差演算手段により算出された偏差が所定値以内の
場合には、前記第１位置検出器或いは前記第２位置検出
器により検出された現在位置のうち正転方向で大きい方
の位置を前記マスタ軸と前記スレーブ軸の共通の目標位
置として算出する第１目標位置演算手段と、前記所定値を記憶する所定値記憶手段と、前記偏差演算手段により算出された偏差が前記所定値を
超える場合には、前記第１位置検出器或いは前記第２位
置検出器により検出された現在位置のうち正転方向で大
きい方の現在位置に対して小さい方の現在位置に前記第
１位置検出器或いは前記第２位置検出器の最大検出値の
整数倍を加算して偏差の絶対値が前記所定値未満となる
位置をオフセット位置として算出するオフセット位置演
算手段と、前記オフセット位置演算手段により算出されたオフセッ
ト位置と該オフセット位置の算出に関与しない現在位置
とのうち正転方向で大きい方の位置を前記マスタ軸と前
記スレーブ軸の共通の目標位置として算出する第２目標
位置演算手段と、運転準備時である場合には、前記第１目標位置演算手段
或いは前記第２目標位置演算手段により算出された共通
の目標位置に前記マスタ軸或いは前記スレーブ軸の現在
位置或いはオフセット位置を移動させる移動信号を出力
する信号出力手段とを有することを特徴とする同期制御装置。