JPH07107643B2 - Ｎｃ同期制御システム - Google Patents
Ｎｃ同期制御システムInfo
- Publication number
- JPH07107643B2 JPH07107643B2 JP63306511A JP30651188A JPH07107643B2 JP H07107643 B2 JPH07107643 B2 JP H07107643B2 JP 63306511 A JP63306511 A JP 63306511A JP 30651188 A JP30651188 A JP 30651188A JP H07107643 B2 JPH07107643 B2 JP H07107643B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- work
- motor
- slave
- control system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
- G05B19/186—Generation of screw- or gearlike surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F23/00—Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
- B23F23/006—Equipment for synchronising movement of cutting tool and workpiece, the cutting tool and workpiece not being mechanically coupled
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F23/00—Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
- B23F23/12—Other devices, e.g. tool holders; Checking devices for controlling workpieces in machines for manufacturing gear teeth
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Gear Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は歯車研削機やホブ盤等のように数値制御により
同期加工を行う機械（以下、NC同期機械という）に適用
されるNC同期制御システムに関し、一層詳細には、マス
タ軸に軸着した研削工具とワーク軸に軸着したワーク
と、当該ワークを駆動するスレーブ軸に軸着したサーボ
モータの同期関係を時分割で監視し、常に最適の同期関
係を保持するように制御することを可能とするNC同期制
御システムに関する。
同期加工を行う機械（以下、NC同期機械という）に適用
されるNC同期制御システムに関し、一層詳細には、マス
タ軸に軸着した研削工具とワーク軸に軸着したワーク
と、当該ワークを駆動するスレーブ軸に軸着したサーボ
モータの同期関係を時分割で監視し、常に最適の同期関
係を保持するように制御することを可能とするNC同期制
御システムに関する。
［発明の背景］ 近時、研削工具、例えば、周面に螺旋状に突条を設けた
砥石とワークである被研削歯車とを噛合させ、砥石軸と
被研削歯車軸とを同期回転させることにより被研削歯車
を所定寸法の歯車に仕上げる同期加工型の歯車研削機が
採用されるに至っている。この場合、所定寸法の歯車に
仕上げるためには砥石軸と被研削歯車軸との同期状態、
すなわち、砥石の突条と被研削歯車の歯列の谷部との一
致状態が所定範囲内に保持されて加工される必要があ
る。若し、同期状態が正常に保持されないまま歯車が加
工されると、歯が曲がったり、歯のピッチが変わる等、
種々の加工誤差を発生するからである。
砥石とワークである被研削歯車とを噛合させ、砥石軸と
被研削歯車軸とを同期回転させることにより被研削歯車
を所定寸法の歯車に仕上げる同期加工型の歯車研削機が
採用されるに至っている。この場合、所定寸法の歯車に
仕上げるためには砥石軸と被研削歯車軸との同期状態、
すなわち、砥石の突条と被研削歯車の歯列の谷部との一
致状態が所定範囲内に保持されて加工される必要があ
る。若し、同期状態が正常に保持されないまま歯車が加
工されると、歯が曲がったり、歯のピッチが変わる等、
種々の加工誤差を発生するからである。
ところで、従来のNC同期制御装置において、電気同期を
行う手段として高精度の同期が必要とされる場合にはパ
ルスモータが採用され、これに対して高速、高トルクが
必要とされる場合にはサーボモータが採用されている。
従って、パルスモータを採用する装置では所望の研削速
度と高いトルクを発生することが極めて困難であり、一
方、サーボモータを採用する装置においては所望の精度
を実現することが出来ず、結局、高精度性、サイクルタ
イムの向上を両立させることが極めて困難な状況にあ
る。さらに、パルスモータを駆動する際には脱調の虞が
あるため、駆動パルス列の間隔を出来るだけ一定に保持
する必要があることから同期指令パルスと差動指令パル
スとの加減算が極めて困難な演算処理となり、前記同期
指令パルスと差動指令パルス同士の合成はハードウエア
構成による論理回路に依存せざるを得ない。
行う手段として高精度の同期が必要とされる場合にはパ
ルスモータが採用され、これに対して高速、高トルクが
必要とされる場合にはサーボモータが採用されている。
従って、パルスモータを採用する装置では所望の研削速
度と高いトルクを発生することが極めて困難であり、一
方、サーボモータを採用する装置においては所望の精度
を実現することが出来ず、結局、高精度性、サイクルタ
イムの向上を両立させることが極めて困難な状況にあ
る。さらに、パルスモータを駆動する際には脱調の虞が
あるため、駆動パルス列の間隔を出来るだけ一定に保持
する必要があることから同期指令パルスと差動指令パル
スとの加減算が極めて困難な演算処理となり、前記同期
指令パルスと差動指令パルス同士の合成はハードウエア
構成による論理回路に依存せざるを得ない。
そこで、これらの不都合を回避するためにサーボモータ
を利用し、それに軸着されたロータリエンコーダからの
出力データをソフトウエア的に処理することにより前記
のような複雑なパルス論理回路を構成することなく高精
度性とサイクルタイムの向上を図ろうとするNC同期制御
装置が提供され始めている。
を利用し、それに軸着されたロータリエンコーダからの
出力データをソフトウエア的に処理することにより前記
のような複雑なパルス論理回路を構成することなく高精
度性とサイクルタイムの向上を図ろうとするNC同期制御
装置が提供され始めている。
この種のNC同期制御装置の例として、例えば、特公昭第
59-35729号公報に開示されている装置を掲げることが出
来る。すなわち、該装置は歯車の歯切加工を行うホブ
軸、または、ホブ軸駆動用モータの回転位置を検出する
検出手段を設け、当該検出手段から発生する位置信号に
基づいてワーク駆動用モータを前記ホブ軸駆動用モータ
に同期して回転させるように構成している。
59-35729号公報に開示されている装置を掲げることが出
来る。すなわち、該装置は歯車の歯切加工を行うホブ
軸、または、ホブ軸駆動用モータの回転位置を検出する
検出手段を設け、当該検出手段から発生する位置信号に
基づいてワーク駆動用モータを前記ホブ軸駆動用モータ
に同期して回転させるように構成している。
［発明の目的］ 本発明はこのような技術に関連してなされたものであっ
て、その一般的な目的は、歯車研削機やホブ盤等に採用
され、マスタスレーブ方式（マスタ軸に取着したロータ
リエンコーダで回転位置情報を検出し、その位置情報を
処理してスレーブ軸を制御し同期回転を得る方式）を使
用するNC同期制御システムであって、同期回転比や各パ
ラメータゲイン（速度エラーゲイン、位置エラーゲイン
等）を全て数値データで入力出来る構成としているため
にワークの諸元（歯車の場合においては、ワーク歯数、
モジュール、ねじれ角等）あるいはマシンの諸元（工具
の条数、ギヤトレン、減速比等）を瞬時に切り換えるこ
とが出来、多種少量生産に対応可能な柔軟性に富む工作
機械を提供することにある。
て、その一般的な目的は、歯車研削機やホブ盤等に採用
され、マスタスレーブ方式（マスタ軸に取着したロータ
リエンコーダで回転位置情報を検出し、その位置情報を
処理してスレーブ軸を制御し同期回転を得る方式）を使
用するNC同期制御システムであって、同期回転比や各パ
ラメータゲイン（速度エラーゲイン、位置エラーゲイン
等）を全て数値データで入力出来る構成としているため
にワークの諸元（歯車の場合においては、ワーク歯数、
モジュール、ねじれ角等）あるいはマシンの諸元（工具
の条数、ギヤトレン、減速比等）を瞬時に切り換えるこ
とが出来、多種少量生産に対応可能な柔軟性に富む工作
機械を提供することにある。
さらに一般的な目的は、各パラメータゲイン、機械系の
定数（モータの仕様、負荷イナーシャ、粘性抵抗、ばね
定数等）および回転数等の変化に伴い、夫々最適状態の
数値を記憶しておくことにより現在の加工状態に応じた
ゲインを瞬時に設定することが出来るNC同期制御システ
ムを提供することにある。
定数（モータの仕様、負荷イナーシャ、粘性抵抗、ばね
定数等）および回転数等の変化に伴い、夫々最適状態の
数値を記憶しておくことにより現在の加工状態に応じた
ゲインを瞬時に設定することが出来るNC同期制御システ
ムを提供することにある。
本発明の具体的な目的は、マスタ軸に軸着した工具を回
転駆動する第１のモータとワークに連結されたスレーブ
軸を回転駆動する第２のモータとの同期回転を図り、か
つ工具とワークとの間に発生する位置エラーを除去する
ことを可能とするNC同期制御システムを提供することに
ある。
転駆動する第１のモータとワークに連結されたスレーブ
軸を回転駆動する第２のモータとの同期回転を図り、か
つ工具とワークとの間に発生する位置エラーを除去する
ことを可能とするNC同期制御システムを提供することに
ある。
また、本発明の他の具体的な目的は、マスタ軸に軸着し
た工具を回転駆動する第１のモータとワークに連結され
たスレーブ軸を回転駆動する第２のモータと前記第２の
モータをトラバース移動させる第３のモータとの同期回
転を図り、かつ工具とワークとの間に発生する位置エラ
ーを除去することを可能とするNC同期制御システムを提
供することにある。
た工具を回転駆動する第１のモータとワークに連結され
たスレーブ軸を回転駆動する第２のモータと前記第２の
モータをトラバース移動させる第３のモータとの同期回
転を図り、かつ工具とワークとの間に発生する位置エラ
ーを除去することを可能とするNC同期制御システムを提
供することにある。
さらに、本発明の他の具体的な目的は、ワークとしての
平歯車を精度よく加工すること、およびトラバース軸の
トラバース送りを規定する差動演算も行えることから、
はすば歯車等をも精度よく加工することにある。
平歯車を精度よく加工すること、およびトラバース軸の
トラバース送りを規定する差動演算も行えることから、
はすば歯車等をも精度よく加工することにある。
［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために本発明は、例えば、図面に
示すように、 マスタ軸14に軸着した工具12を回転駆動する第１のモー
タ10と、スレーブ軸42を回転駆動する第２のモータ32
と、スレーブ軸42に回転伝達手段45で連結されたワーク
軸56と、ワーク軸56に軸着されたワーク31とを含みワー
ク31は工具12によって研削されるNC同期制御システムで
あって、 マスタ軸14およびスレーブ軸42に軸着した第１および第
２のエンコーダ16、33と、夫々のエンコーダ16、33の出
力信号PG1、PG2を時間微分演算した後、少なくとも各軸
間の位置エラーを算出する演算手段22、30と、演算手段
22、30の出力信号Sf1、Sf2を加減算する手段26とを具備
し、加減算手段26の出力信号SSを第２モータ32に導入す
るよう構成することを特徴とする。この場合、ワーク31
としては、例えば平歯車を選択することができる。
示すように、 マスタ軸14に軸着した工具12を回転駆動する第１のモー
タ10と、スレーブ軸42を回転駆動する第２のモータ32
と、スレーブ軸42に回転伝達手段45で連結されたワーク
軸56と、ワーク軸56に軸着されたワーク31とを含みワー
ク31は工具12によって研削されるNC同期制御システムで
あって、 マスタ軸14およびスレーブ軸42に軸着した第１および第
２のエンコーダ16、33と、夫々のエンコーダ16、33の出
力信号PG1、PG2を時間微分演算した後、少なくとも各軸
間の位置エラーを算出する演算手段22、30と、演算手段
22、30の出力信号Sf1、Sf2を加減算する手段26とを具備
し、加減算手段26の出力信号SSを第２モータ32に導入す
るよう構成することを特徴とする。この場合、ワーク31
としては、例えば平歯車を選択することができる。
また、本発明は、マスタ軸14に軸着した工具12を回転駆
動する第１のモータ10と、スレーブ軸42を回転駆動する
第２のモータ32と、スレーブ軸42に回転伝達手段45で連
結されたワーク軸56と、ワーク軸56に軸着されたワーク
31と、スレーブ軸42とワーク軸56とを一体的にトラバー
ス移動するトラバース軸83に軸着された第３のモータ82
とを含みワーク31は工具12によって研削されるNC同期制
御システムであって、 マスタ軸14、スレーブ軸42およびトラバース軸83に軸着
した第１乃至第３のエンコーダ16、33、84と、夫々のエ
ンコーダ16、33、84の出力信号PG1、PG2、PG4を時間微
分演算した後、少なくとも各軸間の位置エラーを算出す
る演算手段22、30と、演算手段22、30の出力信号Sf1、S
f2を加減算する手段26とを具備し、加減算手段26の出力
信号SSを第２モータ32に導入するよう構成することを特
徴とする。この場合、ワークとしては、例えば、はすば
歯車を選択することができる。
動する第１のモータ10と、スレーブ軸42を回転駆動する
第２のモータ32と、スレーブ軸42に回転伝達手段45で連
結されたワーク軸56と、ワーク軸56に軸着されたワーク
31と、スレーブ軸42とワーク軸56とを一体的にトラバー
ス移動するトラバース軸83に軸着された第３のモータ82
とを含みワーク31は工具12によって研削されるNC同期制
御システムであって、 マスタ軸14、スレーブ軸42およびトラバース軸83に軸着
した第１乃至第３のエンコーダ16、33、84と、夫々のエ
ンコーダ16、33、84の出力信号PG1、PG2、PG4を時間微
分演算した後、少なくとも各軸間の位置エラーを算出す
る演算手段22、30と、演算手段22、30の出力信号Sf1、S
f2を加減算する手段26とを具備し、加減算手段26の出力
信号SSを第２モータ32に導入するよう構成することを特
徴とする。この場合、ワークとしては、例えば、はすば
歯車を選択することができる。
さらに、本発明は、演算手段22、30はマスタ軸14とその
他の軸（42又は42、83）間の位置エラーを算出する際、
各軸に軸着したエンコーダの中、低分解能であるエンコ
ーダ16の出力信号を逓倍した後、高分解能であるエンコ
ーダの出力信号33と比較しその差を算出するようにして
いる。
他の軸（42又は42、83）間の位置エラーを算出する際、
各軸に軸着したエンコーダの中、低分解能であるエンコ
ーダ16の出力信号を逓倍した後、高分解能であるエンコ
ーダの出力信号33と比較しその差を算出するようにして
いる。
［作用］ 本発明によれば、マスタ軸14およびスレーブ軸42に軸着
した第１および第２のエンコーダ16、33の出力信号P
G1、PG2を時間微分演算した値（すなわち、各速度デー
タ）を得、この各速度データから演算手段22、30により
位置エラーを算出する。位置エラーは、例えば、各速度
データを積分した差により得られる。前記速度データに
係る出力信号Sffと前記位置エラーに係る出力信号Sf2を
加減算し、その加減算結果SSをスレーブ軸42を駆動する
第２のモータ32に供給することで、位置エラーが除去さ
れた同期回転を行うことができる。この同期回転は平歯
車の加工に好適である。
した第１および第２のエンコーダ16、33の出力信号P
G1、PG2を時間微分演算した値（すなわち、各速度デー
タ）を得、この各速度データから演算手段22、30により
位置エラーを算出する。位置エラーは、例えば、各速度
データを積分した差により得られる。前記速度データに
係る出力信号Sffと前記位置エラーに係る出力信号Sf2を
加減算し、その加減算結果SSをスレーブ軸42を駆動する
第２のモータ32に供給することで、位置エラーが除去さ
れた同期回転を行うことができる。この同期回転は平歯
車の加工に好適である。
また、本発明によれば、マスタ軸14、スレーブ軸42およ
びトラバース軸83に軸着した第１乃至第３のエンコーダ
16、33、84の出力信号PG1、PG2、PG4を時間微分演算し
た値（すなわち、各速度データ）を得、この各速度デー
タから演算手段22、30により位置エラーを算出する。位
置エラーは、例えば、各速度データを積分した差により
得られるが、この場合、この位置エラーにはトラバース
軸83に係る差動補正に係るものも含まれる。そして、前
記速度データに係る出力信号Sf1と前記位置エラーに係
る出力信号Sf2を加減算し、その加減算結果SSをスレー
ブ軸42を駆動する第２のモータ32に供給することで、位
置エラーが除去され、かつ差動補正がなされた同期回転
を行うことができる。この差動補正がなされた同期回転
は、はすば歯車の加工に好適である。
びトラバース軸83に軸着した第１乃至第３のエンコーダ
16、33、84の出力信号PG1、PG2、PG4を時間微分演算し
た値（すなわち、各速度データ）を得、この各速度デー
タから演算手段22、30により位置エラーを算出する。位
置エラーは、例えば、各速度データを積分した差により
得られるが、この場合、この位置エラーにはトラバース
軸83に係る差動補正に係るものも含まれる。そして、前
記速度データに係る出力信号Sf1と前記位置エラーに係
る出力信号Sf2を加減算し、その加減算結果SSをスレー
ブ軸42を駆動する第２のモータ32に供給することで、位
置エラーが除去され、かつ差動補正がなされた同期回転
を行うことができる。この差動補正がなされた同期回転
は、はすば歯車の加工に好適である。
［実施態様］ 次に、本発明に係るNC同期制御システムについて好適な
実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。
実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。
第１図は本発明に係るNC同期制御システムが適用される
歯車研削機の概略構成図であり、第１図において、参照
符号10は砥石12（ここでは、１条の歯を刻設した砥石と
する）を回転する第１のモータとしての工具モータを示
す。当該工具モータ10は工具軸であるマスタ軸14を介し
て砥石12と軸着し、当該マスタ軸14には第１のロータリ
エンコーダである、例えば、パルスジェネレータ16が同
軸的に軸着されている。本実施態様において、モータ10
の回転数、すなわち、マスタ軸14の回転数NMは3000rpm
であり、パルスジェネレータ16の分解能、すなわち、マ
スタ軸エンコーダ分解能RMは60000p/r（PULSES/REVOLUT
ION）である。前記パルスジェネレータ16の出力信号PG1
はフィードフォワード制御パルス18内の４逓倍カウンタ
20を介してフィードフォワード演算器22に導入される。
フィードフォワード演算器22の演算結果はD/Aコンバー
タ24を介してフィードフォワード指令信号Sffとして加
算器26の第１の入力端子に導入される。
歯車研削機の概略構成図であり、第１図において、参照
符号10は砥石12（ここでは、１条の歯を刻設した砥石と
する）を回転する第１のモータとしての工具モータを示
す。当該工具モータ10は工具軸であるマスタ軸14を介し
て砥石12と軸着し、当該マスタ軸14には第１のロータリ
エンコーダである、例えば、パルスジェネレータ16が同
軸的に軸着されている。本実施態様において、モータ10
の回転数、すなわち、マスタ軸14の回転数NMは3000rpm
であり、パルスジェネレータ16の分解能、すなわち、マ
スタ軸エンコーダ分解能RMは60000p/r（PULSES/REVOLUT
ION）である。前記パルスジェネレータ16の出力信号PG1
はフィードフォワード制御パルス18内の４逓倍カウンタ
20を介してフィードフォワード演算器22に導入される。
フィードフォワード演算器22の演算結果はD/Aコンバー
タ24を介してフィードフォワード指令信号Sffとして加
算器26の第１の入力端子に導入される。
一方、フィードフォワード演算器22の演算データである
マスタ軸速度データSMはセミクローズドループ制御パネ
ル28内のセミクローズドループ演算器30に導入される。
この場合、セミクローズドループ演算器30の他の入力端
子には第２のモータとしてのサーボモータ32に軸着され
た第２のロータリエンコーダであるパルスジェネレータ
33から出力信号PG2が４逓倍カウンタ34を介して導入さ
れている。このフィードバック出力信号PG2を基にセミ
クローズドループ演算器30はD/Aコンバータ38を介して
セミクローズドループ指令信号Sf2を加算器26の第２の
入力端子に導入する。加算器26の出力信号であるスレー
ブ軸速度データSSはサーボアンプ40を介してワーク駆動
用のサーボモータ32の回転数を制御する。
マスタ軸速度データSMはセミクローズドループ制御パネ
ル28内のセミクローズドループ演算器30に導入される。
この場合、セミクローズドループ演算器30の他の入力端
子には第２のモータとしてのサーボモータ32に軸着され
た第２のロータリエンコーダであるパルスジェネレータ
33から出力信号PG2が４逓倍カウンタ34を介して導入さ
れている。このフィードバック出力信号PG2を基にセミ
クローズドループ演算器30はD/Aコンバータ38を介して
セミクローズドループ指令信号Sf2を加算器26の第２の
入力端子に導入する。加算器26の出力信号であるスレー
ブ軸速度データSSはサーボアンプ40を介してワーク駆動
用のサーボモータ32の回転数を制御する。
この場合、サーボモータ32に軸着したスレーブ軸42の他
端側にはカップリング43を介してシステムの慣性力を吸
収するイナーシャダンパ44と第１のギヤ46が同軸的に軸
着されている。この第１ギヤ46には第２のギヤ48が噛合
し、当該第２ギヤ48は軸50を介してその軸線方向が変え
られる第３のギヤ52と軸着し、第３ギヤ52は第４のギヤ
54と噛合する。この場合、第４ギヤ54はワーク軸56に同
軸的に固着され、ワーク軸56の一端部には被研削歯車と
してのワーク31が固定して配設される。
端側にはカップリング43を介してシステムの慣性力を吸
収するイナーシャダンパ44と第１のギヤ46が同軸的に軸
着されている。この第１ギヤ46には第２のギヤ48が噛合
し、当該第２ギヤ48は軸50を介してその軸線方向が変え
られる第３のギヤ52と軸着し、第３ギヤ52は第４のギヤ
54と噛合する。この場合、第４ギヤ54はワーク軸56に同
軸的に固着され、ワーク軸56の一端部には被研削歯車と
してのワーク31が固定して配設される。
なお、前記ワーク軸56には第１のプーリ68、ベルト70、
第２のプーリ72を介してヒステリシスブレーキ74が介装
され、当該ヒステリシスブレーキ74は調整されたポテン
ショメータ76の出力信号が増幅器78によって増幅された
後の電圧信号によってその制動力が可変されるように構
成されている。
第２のプーリ72を介してヒステリシスブレーキ74が介装
され、当該ヒステリシスブレーキ74は調整されたポテン
ショメータ76の出力信号が増幅器78によって増幅された
後の電圧信号によってその制動力が可変されるように構
成されている。
また、前記サーボモータ32およびワーク31等はトラバー
ステーブル80上に載置され、当該トラバーステーブル80
は図示しないボールねじおよびトラバース軸83を介して
第３のモータであるトラバースモータ82によって矢印Ａ
方向に進退自在である。このトラバースモータ82には第
３のロータリエンコーダであるパルスジェネレータ84が
軸着され、このパルスジェネレータ84の出力信号PG
4は、前記セミクローズドループ制御パネル28内の４逓
倍カウンタ88を介してセミクローズドループ演算器30に
導入される。従って、トラバースモータ82の回転による
矢印Ａ方向のトラバース移動量はセミクローズドループ
演算器30によって後述するような所定の差動演算が行わ
れ、演算結果はD/Aコンバータ38を介して前記セミクロ
ーズドループ指令信号Sf2に加味されて加算器26に導入
される。
ステーブル80上に載置され、当該トラバーステーブル80
は図示しないボールねじおよびトラバース軸83を介して
第３のモータであるトラバースモータ82によって矢印Ａ
方向に進退自在である。このトラバースモータ82には第
３のロータリエンコーダであるパルスジェネレータ84が
軸着され、このパルスジェネレータ84の出力信号PG
4は、前記セミクローズドループ制御パネル28内の４逓
倍カウンタ88を介してセミクローズドループ演算器30に
導入される。従って、トラバースモータ82の回転による
矢印Ａ方向のトラバース移動量はセミクローズドループ
演算器30によって後述するような所定の差動演算が行わ
れ、演算結果はD/Aコンバータ38を介して前記セミクロ
ーズドループ指令信号Sf2に加味されて加算器26に導入
される。
なお、前記フィードフォワード制御パネル18およびセミ
クローズドループ制御パネル28のクロック入力端子CKに
は図示しない水晶発振器の発振周波数を分周して得られ
るサンプリングクロックTSが導入される。また、本実施
態様において、サンプリングクロックTSのサンプリング
時間tSは300μｓである。
クローズドループ制御パネル28のクロック入力端子CKに
は図示しない水晶発振器の発振周波数を分周して得られ
るサンプリングクロックTSが導入される。また、本実施
態様において、サンプリングクロックTSのサンプリング
時間tSは300μｓである。
次に、第２図は第１図に示す３個の４逓倍カウンタ20、
34および88の詳細なブロック図であり、当該４逓倍カウ
ンタ20、34および88は、夫々、パルスジェネレータ16、
33および84から出力されるＡ相、Ｂ相パルスの立ち上が
りエッジを計数するカウンタ100a、100cとインバータ10
1a、101bによって反転されたＡ相、Ｂ相パルスの立ち下
がりエッジを計数するカウンタ100b、100dとからなり、
夫々のカウンタ100a乃至100dの出力データはサンプリン
グクロックTS毎に微分器102a乃至102dによって時間微分
され速度データに変換された後、加算器108によって加
算されて４逓倍出力データに変換される。
34および88の詳細なブロック図であり、当該４逓倍カウ
ンタ20、34および88は、夫々、パルスジェネレータ16、
33および84から出力されるＡ相、Ｂ相パルスの立ち上が
りエッジを計数するカウンタ100a、100cとインバータ10
1a、101bによって反転されたＡ相、Ｂ相パルスの立ち下
がりエッジを計数するカウンタ100b、100dとからなり、
夫々のカウンタ100a乃至100dの出力データはサンプリン
グクロックTS毎に微分器102a乃至102dによって時間微分
され速度データに変換された後、加算器108によって加
算されて４逓倍出力データに変換される。
本実施態様に係るNC同期制御システムが適用される歯車
研削装置は基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその作用並びに効果について説明する。
研削装置は基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその作用並びに効果について説明する。
先ず、本実施態様に係るワーク31の諸元並びにパルスジ
ェネレータ16、33、84の分解能等の諸元を表１に示す。
これらの諸元は図示しない入力手段からフィードフォワ
ード演算器22およびセミクローズドループ演算器30の夫
々のメモリ部（図示せず）に入力される。
ェネレータ16、33、84の分解能等の諸元を表１に示す。
これらの諸元は図示しない入力手段からフィードフォワ
ード演算器22およびセミクローズドループ演算器30の夫
々のメモリ部（図示せず）に入力される。
そこで、先ず、ワークが平歯車であるとした場合につい
て位置ループ系、すなわち、セミクローズドループ制御
パネル28等での演算内容について説明し、次に、ワーク
がはすば歯車である場合についてトラバース方向の移動
量を考慮した各制御パネルの演算内容について説明す
る。
て位置ループ系、すなわち、セミクローズドループ制御
パネル28等での演算内容について説明し、次に、ワーク
がはすば歯車である場合についてトラバース方向の移動
量を考慮した各制御パネルの演算内容について説明す
る。
第１に、平歯車を研削する場合について説明する。この
場合、砥石12を工具モータ10により回転数NM＝3000rpm
で回転駆動すると、パルスジェネレータ16から連続する
パルス信号としての出力信号PG1が発生し、当該出力信
号PG1はフィードフォワード制御パネル18の中、カウン
タ20を介してフィードフォワード演算器22に導入され
る。従って、工具としての砥石12がNM＝3000rpmで回転
した時にサンプリング時間tS＝300μｓ毎にパルスジェ
ネレータ16から発生するパルス、換言すれば、マスタ軸
速度データSMは次の第（１）式に示すように900p/sampl
eとなる。
場合、砥石12を工具モータ10により回転数NM＝3000rpm
で回転駆動すると、パルスジェネレータ16から連続する
パルス信号としての出力信号PG1が発生し、当該出力信
号PG1はフィードフォワード制御パネル18の中、カウン
タ20を介してフィードフォワード演算器22に導入され
る。従って、工具としての砥石12がNM＝3000rpmで回転
した時にサンプリング時間tS＝300μｓ毎にパルスジェ
ネレータ16から発生するパルス、換言すれば、マスタ軸
速度データSMは次の第（１）式に示すように900p/sampl
eとなる。
次に、回転数NM＝3000rpmの砥石12に対してワーク31の
歯数ＺをＺ＝60とした時のワーク回転数NWは次の第
（２）式で示す式から導かれ、その値は50rpmとなる。
なお、第（２）式において参照符号Ｐは工具の条数であ
り、この場合、砥石12の条数に対応し、この値は前記の
ように１であるとしている。
歯数ＺをＺ＝60とした時のワーク回転数NWは次の第
（２）式で示す式から導かれ、その値は50rpmとなる。
なお、第（２）式において参照符号Ｐは工具の条数であ
り、この場合、砥石12の条数に対応し、この値は前記の
ように１であるとしている。
次に、サーボモータ32によって駆動されるワーク31の間
に介装される回転伝達手段であるギヤトレン45の減速比
Ｑが24:1（Ｑ＝24）であることを考慮するとサーボモー
タ32の回転数NSは次の第（３）式に示すように1200rpm
で回転させればよい。
に介装される回転伝達手段であるギヤトレン45の減速比
Ｑが24:1（Ｑ＝24）であることを考慮するとサーボモー
タ32の回転数NSは次の第（３）式に示すように1200rpm
で回転させればよい。
NS＝NW×Ｑ（rpm）＝50×24＝1200（rpm） …（３） そこで、サーボモータ32に与えるべき電圧値はサーボモ
ータ32およびサーボアンプ40の定格仕様値から、例え
ば、定格回転数NSR＝3000rpmの時のサーボモータ32の定
格入力電圧VRがVR＝6Vであるとすれば、1V当たりの回転
数は500rpm/Vであることが諒解され、結局、1200rpmで
回転させるためにはサーボモータ32に2.4Vを供給すれば
よいことになる。この関係を第（４）式に示す。
ータ32およびサーボアンプ40の定格仕様値から、例え
ば、定格回転数NSR＝3000rpmの時のサーボモータ32の定
格入力電圧VRがVR＝6Vであるとすれば、1V当たりの回転
数は500rpm/Vであることが諒解され、結局、1200rpmで
回転させるためにはサーボモータ32に2.4Vを供給すれば
よいことになる。この関係を第（４）式に示す。
この場合、D/Aコンバータ24のビット数を12ビットと
し、12ビットに対応する出力電圧を±10VとしてNS＝120
0rpmで回転させるための電圧2.4Vを得るには、第（５）
式に示すように、D/Aコンバータ24に値V(D/A24)＝2539
を供給するようにすればよい。
し、12ビットに対応する出力電圧を±10VとしてNS＝120
0rpmで回転させるための電圧2.4Vを得るには、第（５）
式に示すように、D/Aコンバータ24に値V(D/A24)＝2539
を供給するようにすればよい。
従って、フィードフォワード指令信号Sffの値はこの値V
(D/A24)をアナログ信号に変換した値として与えられ
る。なお、本実施態様においてサーボアンプ40はボルテ
ージフォロアとして動作している。そこで、この状態
で、砥石12がNM＝3000rpmで回転している限りワーク31
はNW＝50rpmで同期回転する。
(D/A24)をアナログ信号に変換した値として与えられ
る。なお、本実施態様においてサーボアンプ40はボルテ
ージフォロアとして動作している。そこで、この状態
で、砥石12がNM＝3000rpmで回転している限りワーク31
はNW＝50rpmで同期回転する。
然しながら、D/Aコンバータ24あるいはサーボアンプ40
にはアナログ系のオフセットあるいはドリフト等の誤差
が発生するため、位置ループ制御系が必要になる。そこ
で、次に位置ループ制御系について説明する。
にはアナログ系のオフセットあるいはドリフト等の誤差
が発生するため、位置ループ制御系が必要になる。そこ
で、次に位置ループ制御系について説明する。
位置ループ制御系はスレーブ軸42からワーク軸56に換算
したフィードバック出力信号PG2を得るセミクローズド
ループ制御パネル28からなるセミクローズドループ制御
系から構成される。
したフィードバック出力信号PG2を得るセミクローズド
ループ制御パネル28からなるセミクローズドループ制御
系から構成される。
この場合、ギヤトレン45に起因するバックラッシ誤差の
入らない比較的安定なサーボモータ32から直接フィード
バック出力信号PG2を得るセミクローズドループ制御系
を高いループゲインで制御する。
入らない比較的安定なサーボモータ32から直接フィード
バック出力信号PG2を得るセミクローズドループ制御系
を高いループゲインで制御する。
次に、高いループゲイン制御を有するセミクローズドル
ープ制御系について説明する。この場合、高精度な同期
回転を得るためには正確な位置制御を行う必要がある。
この同期演算は、先ず、前記したフィードフォワード制
御系で得られるパルスジェネレータ16から発生する位置
出力信号PG1をマスタ軸速度データSMに換算し、次に、
セミクローズドループ制御系で得られるパルスジェネレ
ータ33から発生する位置出力信号PG2をスレーブ軸速度
データSSに換算する。
ープ制御系について説明する。この場合、高精度な同期
回転を得るためには正確な位置制御を行う必要がある。
この同期演算は、先ず、前記したフィードフォワード制
御系で得られるパルスジェネレータ16から発生する位置
出力信号PG1をマスタ軸速度データSMに換算し、次に、
セミクローズドループ制御系で得られるパルスジェネレ
ータ33から発生する位置出力信号PG2をスレーブ軸速度
データSSに換算する。
次いで、前記マスタ軸速度データSMとパルスジェネレー
タ33の分解能RSとの乗算値（SM×RS）と、パルスジェネ
レータ33のスレーブ軸速度データSSにパルスジェネレー
タ16の分解能RMとワーク31の歯数Ｚとの乗算値（SS×RM
×Ｚ）とが同一の値になるように制御すればよい。この
場合、位置エラーEPは第（６）式に示すように算出さ
れ、マスタ軸速度データSMとスレーブ軸エンコーダ分解
能比R0＝RS／RMとの乗算値と、スレーブ軸速度データSS
にマスタ軸エンコーダ分解能比R1＝１とワーク歯数Ｚと
を乗算した値とが等しい場合にはマスタ軸14とワーク軸
56とは完全に同期しているということが判断される。一
方、互いの乗算値に差が生じた場合には、その差である
位置エラーEPに位置ループゲインKP（図示せず）を乗じ
た値がD/Aコンバータ38に出力されるので、サーボモー
タ32が当該位置エラーEPを補正するように回転する。
タ33の分解能RSとの乗算値（SM×RS）と、パルスジェネ
レータ33のスレーブ軸速度データSSにパルスジェネレー
タ16の分解能RMとワーク31の歯数Ｚとの乗算値（SS×RM
×Ｚ）とが同一の値になるように制御すればよい。この
場合、位置エラーEPは第（６）式に示すように算出さ
れ、マスタ軸速度データSMとスレーブ軸エンコーダ分解
能比R0＝RS／RMとの乗算値と、スレーブ軸速度データSS
にマスタ軸エンコーダ分解能比R1＝１とワーク歯数Ｚと
を乗算した値とが等しい場合にはマスタ軸14とワーク軸
56とは完全に同期しているということが判断される。一
方、互いの乗算値に差が生じた場合には、その差である
位置エラーEPに位置ループゲインKP（図示せず）を乗じ
た値がD/Aコンバータ38に出力されるので、サーボモー
タ32が当該位置エラーEPを補正するように回転する。
EP＝（マスタ軸速度データ×スレーブ軸エンコーダ分解
能比）−（スレーブ軸速度データ×マスタ軸エンコーダ
分解能比×ワーク歯数） ＝（SM×RM／RS）−（SS×１×Ｚ） ＝（900×４）−（60×１×60）＝０ …（６） ここで、スレーブ軸速度データSSは次の第（７）式によ
って与えられる。
能比）−（スレーブ軸速度データ×マスタ軸エンコーダ
分解能比×ワーク歯数） ＝（SM×RM／RS）−（SS×１×Ｚ） ＝（900×４）−（60×１×60）＝０ …（６） ここで、スレーブ軸速度データSSは次の第（７）式によ
って与えられる。
前記第（６）式による計算結果はマスタ軸14とスレーブ
軸42とが完全に同期して回転している状態を示してい
る。
軸42とが完全に同期して回転している状態を示してい
る。
次に、同期がずれていて補正をかけなければならない場
合について考慮してみる。前記第（７）式に示すよう
に、スレーブ軸速度データSSがSS＝60であるが故に同期
しているがスレーブ軸42の回転が僅かに遅れて、例え
ば、スレーブ軸速度データSSの値がSS＝59｛サーボモー
タ32の回転数NSに換算すれば1180（rpm）｝にしかなら
ない出力信号PG2がセミクローズドループ制御パネル28
に導入されたことを想定すると、位置エラーEPの値は次
の第（８）式で示すように60となる。
合について考慮してみる。前記第（７）式に示すよう
に、スレーブ軸速度データSSがSS＝60であるが故に同期
しているがスレーブ軸42の回転が僅かに遅れて、例え
ば、スレーブ軸速度データSSの値がSS＝59｛サーボモー
タ32の回転数NSに換算すれば1180（rpm）｝にしかなら
ない出力信号PG2がセミクローズドループ制御パネル28
に導入されたことを想定すると、位置エラーEPの値は次
の第（８）式で示すように60となる。
EP＝（900×４）−（59×１×60）＝60（ｐ） …（８） 従って、この値にセミクローズドループ演算器30内で位
置ループゲインKPを乗じてD/Aコンバータ38に導入する
と、サーボモータ32は回転を速め、遅れた分を取り戻そ
うとする。これとは逆に、スレーブ軸42がやや先行して
位置エラーEPが負の値（EP＜０）になった場合にはD/A
コンバータ38の出力値も負の値になり、サーボモータ32
は遅速する方向に動作して正常回転になるように動作す
る。なお、位置エラーEPの単位を〔ｐ〕＝〔pulse〕と
しているのは、マスタ軸速度データSM、スレーブ軸速度
データSSをサンプリング時間tSで積分した値と考えても
実質的に差異のないことによる。
置ループゲインKPを乗じてD/Aコンバータ38に導入する
と、サーボモータ32は回転を速め、遅れた分を取り戻そ
うとする。これとは逆に、スレーブ軸42がやや先行して
位置エラーEPが負の値（EP＜０）になった場合にはD/A
コンバータ38の出力値も負の値になり、サーボモータ32
は遅速する方向に動作して正常回転になるように動作す
る。なお、位置エラーEPの単位を〔ｐ〕＝〔pulse〕と
しているのは、マスタ軸速度データSM、スレーブ軸速度
データSSをサンプリング時間tSで積分した値と考えても
実質的に差異のないことによる。
このようにして平歯車の場合においては、前記したフィ
ードフォワード制御系と当該位置ループ制御系によって
正確に同期回転させることが可能である。なお、フィー
ドフォワード制御系と位置ループ制御系だけの制御では
同期回転が不十分な場合、位置エラーEPを微分して速度
エラーEVで制御する速度ループ制御系、速度エラーEVを
微分して加速度エラーEaで制御する加速度ループ制御
系、位置エラーEPを積分して位置積分エラーEPIで制御
する位置積分エラー制御系等、必要に応じて種々のPID
制御系を付加することも可能である。以上の説明は第１
の応用例としての平歯車加工の作用の説明である。
ードフォワード制御系と当該位置ループ制御系によって
正確に同期回転させることが可能である。なお、フィー
ドフォワード制御系と位置ループ制御系だけの制御では
同期回転が不十分な場合、位置エラーEPを微分して速度
エラーEVで制御する速度ループ制御系、速度エラーEVを
微分して加速度エラーEaで制御する加速度ループ制御
系、位置エラーEPを積分して位置積分エラーEPIで制御
する位置積分エラー制御系等、必要に応じて種々のPID
制御系を付加することも可能である。以上の説明は第１
の応用例としての平歯車加工の作用の説明である。
次に、第２の応用例として、はすば歯車を加工する応用
例について説明する。この場合には、トラバース方向
（歯車の軸方向）の移動量を検出して前記同期関係に差
動補正をかけなければならない。この差動補正はトラバ
ース軸83に軸着したパルスジェネレータ84によりトラバ
ース移動量を検出しワークねじれ角βを含めた演算によ
って得られる値により前記の同期回転に差動補正を実施
すればよい。
例について説明する。この場合には、トラバース方向
（歯車の軸方向）の移動量を検出して前記同期関係に差
動補正をかけなければならない。この差動補正はトラバ
ース軸83に軸着したパルスジェネレータ84によりトラバ
ース移動量を検出しワークねじれ角βを含めた演算によ
って得られる値により前記の同期回転に差動補正を実施
すればよい。
そこで、はすば歯車のピッチ円周上の直径ｄは次の第
（９）式に示すように165.5mmとなる（各記号の意味に
ついては表１参照）。
（９）式に示すように165.5mmとなる（各記号の意味に
ついては表１参照）。
この場合、ワーク幅Ｗ＝20mmによるピッチ円周上のずれ
角Ｙは、次の第（10）式に示すように、略6.457°にな
る。
角Ｙは、次の第（10）式に示すように、略6.457°にな
る。
すなわち、ワーク幅Ｗ＝20mmをトラバース移動した場合
にワークのピッチ円周上で6.457°の同期補正をかける
必要がある。これをワーク軸56の１回転当たりのフィー
ドバックパルス数に換算し、パルスジェネレータ84の出
力信号PG4に対応するフィードバックパルスPdの必要量
を算出すると、次の第（11）式に示すように、4305パル
スとなる。同様に、フィードバックパルスPdの必要量を
ピッチ円周上のずれ角Ｙからも算出すると同一の結果が
得られる（第（12）式参照）。
にワークのピッチ円周上で6.457°の同期補正をかける
必要がある。これをワーク軸56の１回転当たりのフィー
ドバックパルス数に換算し、パルスジェネレータ84の出
力信号PG4に対応するフィードバックパルスPdの必要量
を算出すると、次の第（11）式に示すように、4305パル
スとなる。同様に、フィードバックパルスPdの必要量を
ピッチ円周上のずれ角Ｙからも算出すると同一の結果が
得られる（第（12）式参照）。
従って、ワーク幅Ｗ＝20mmをトラバースすると約4305パ
ルス分のフィードバックパルスPdを補正することにな
る。実際には、サンプリング時間tS＝300μｓ毎に演算
され、例えば、トラバース速度を本実施態様では1mm/se
cとしているのでサンプリング１回当たりの発生パル
ス、すなわち、トラバース軸速度データStは次の第（1
3）式から演算され３（p/sample）となる。この時、差
動速度指令データSdは第（14）式に示すように表され
る。
ルス分のフィードバックパルスPdを補正することにな
る。実際には、サンプリング時間tS＝300μｓ毎に演算
され、例えば、トラバース速度を本実施態様では1mm/se
cとしているのでサンプリング１回当たりの発生パル
ス、すなわち、トラバース軸速度データStは次の第（1
3）式から演算され３（p/sample）となる。この時、差
動速度指令データSdは第（14）式に示すように表され
る。
St＝１×Rt×tS ＝１×10000×300×10-6＝３（p/sample） …（13） 従って、１サンプリング時間tS当たり0.06457パルスの
補正をかけることになる。この値は小数部のみの値のた
め整数演算が出来ないので所定倍して正規化してから演
算する。換言すれば、差動速度指令データSd＝0.06457
は無理数であり、誤差が累積してしまうことになるが、
正規化のための所定倍数αを大なる値、この場合、差動
速度指令データSdが整数となるように選択する限り、ワ
ーク幅Ｗが数十mm内での加工誤差は実用上問題のない範
囲に抑えることが出来ることを確認している。なお、本
実施態様において、所定倍数αの実際の値は約10万以上
であれば問題ない。以上の説明が第２の応用例としての
はすば歯車加工の作用の説明である。
補正をかけることになる。この値は小数部のみの値のた
め整数演算が出来ないので所定倍して正規化してから演
算する。換言すれば、差動速度指令データSd＝0.06457
は無理数であり、誤差が累積してしまうことになるが、
正規化のための所定倍数αを大なる値、この場合、差動
速度指令データSdが整数となるように選択する限り、ワ
ーク幅Ｗが数十mm内での加工誤差は実用上問題のない範
囲に抑えることが出来ることを確認している。なお、本
実施態様において、所定倍数αの実際の値は約10万以上
であれば問題ない。以上の説明が第２の応用例としての
はすば歯車加工の作用の説明である。
次に、以上のように作動する第１図に示すNC同期制御シ
ステムについてフィードフォワード制御パネル18および
セミクローズドループ制御パネル28の相互関係につい
て、第３図ＡおよびＢ、第４図ＡおよびＢ並びに第５図
のフローチャートを参照しながらさらに詳細に説明す
る。なお、当該フローチャートにおいて、ステップを示
す参照符号STPの後に付したアルファベットａ、ｂは、
夫々、フィードフォワード制御パネル18、セミクローズ
ドループ制御パネル28による制御に対応させてある。
ステムについてフィードフォワード制御パネル18および
セミクローズドループ制御パネル28の相互関係につい
て、第３図ＡおよびＢ、第４図ＡおよびＢ並びに第５図
のフローチャートを参照しながらさらに詳細に説明す
る。なお、当該フローチャートにおいて、ステップを示
す参照符号STPの後に付したアルファベットａ、ｂは、
夫々、フィードフォワード制御パネル18、セミクローズ
ドループ制御パネル28による制御に対応させてある。
そこで、先ず、ステップ1aおよびステップ1bにおいて、
初期データ、すなわち、表１に示したデータが夫々フィ
ードフォワード演算器22およびセミクローズドループ演
算器30に入力され所定演算が行われる（STP1a、STP1
b）。この場合、所定演算はサンプリング時間tS内に演
算する必要のない予め演算可能な項目、例えば、サーボ
モータ32の1V当たりの回転数、分解能比R1、R2等の項目
について実行しておく。
初期データ、すなわち、表１に示したデータが夫々フィ
ードフォワード演算器22およびセミクローズドループ演
算器30に入力され所定演算が行われる（STP1a、STP1
b）。この場合、所定演算はサンプリング時間tS内に演
算する必要のない予め演算可能な項目、例えば、サーボ
モータ32の1V当たりの回転数、分解能比R1、R2等の項目
について実行しておく。
次に、マスタ軸14に軸着したパルスジェネレータ16から
位置出力信号PG1がフィードフォワード制御パネル18内
のカウンタ20に導入され４逓倍される（STP2a、STP3
a）。カウンタ20から出力されたデータはフィードフォ
ワード演算器22によって時間微分され砥石12の回転に対
応するマスタ軸速度データSM（前記第（１）式参照）が
算出される（STP4a）。
位置出力信号PG1がフィードフォワード制御パネル18内
のカウンタ20に導入され４逓倍される（STP2a、STP3
a）。カウンタ20から出力されたデータはフィードフォ
ワード演算器22によって時間微分され砥石12の回転に対
応するマスタ軸速度データSM（前記第（１）式参照）が
算出される（STP4a）。
次いで、このマスタ軸速度データSMに基づきフィードフ
ォワード演算器22内で同期演算が実行され、スレーブ軸
速度データSSが前記第（７）式に基づき算出される（ST
P5a）。
ォワード演算器22内で同期演算が実行され、スレーブ軸
速度データSSが前記第（７）式に基づき算出される（ST
P5a）。
前記ステップ4aで得られたマスタ軸速度データSMはセミ
クローズドループ演算器30にパラレルデータとして転送
される（STP6a）。次いで、前記第（９）式に基づく同
期演算が行われワーク軸速度データSWが算出される（ST
P7a）。
クローズドループ演算器30にパラレルデータとして転送
される（STP6a）。次いで、前記第（９）式に基づく同
期演算が行われワーク軸速度データSWが算出される（ST
P7a）。
次いで、前記ステップ5aで算出されたスレーブ軸速度デ
ータSSに基づきスレーブ軸42の所定回転数NS＝1200を得
るべきフィードフォワード指令信号Sffがフィードフォ
ワードループゲインKfを乗算された状態でD/Aコンバー
タ24に導入される（STP8a、STP9a）。D/Aコンバータ24
の出力信号であるフィードフォワード指令信号Sffは加
算器26の第１の入力端子に導入される（STP20）。
ータSSに基づきスレーブ軸42の所定回転数NS＝1200を得
るべきフィードフォワード指令信号Sffがフィードフォ
ワードループゲインKfを乗算された状態でD/Aコンバー
タ24に導入される（STP8a、STP9a）。D/Aコンバータ24
の出力信号であるフィードフォワード指令信号Sffは加
算器26の第１の入力端子に導入される（STP20）。
一方、セミクローズドループ制御パネル28は、先ず、ス
レーブ軸42に軸着したパルスジェネレータ33から位置出
力信号PG2を導入しカウンタ34で４逓倍する（STP2b、ST
P3b）。このカウンタ値は微分され前記第（７）式と同
様にしてセミクローズドループ系に対応するスレーブ軸
速度データSS1に変換される（STP4b）。このスレーブ軸
速度データSS1は前記第（７）式に基づくフィードフォ
ワード系に対応する同期演算結果であるスレーブ軸速度
データSSと比較される（STP5b）。
レーブ軸42に軸着したパルスジェネレータ33から位置出
力信号PG2を導入しカウンタ34で４逓倍する（STP2b、ST
P3b）。このカウンタ値は微分され前記第（７）式と同
様にしてセミクローズドループ系に対応するスレーブ軸
速度データSS1に変換される（STP4b）。このスレーブ軸
速度データSS1は前記第（７）式に基づくフィードフォ
ワード系に対応する同期演算結果であるスレーブ軸速度
データSSと比較される（STP5b）。
一方、トラバース軸83に軸着したパルスジェネレータ84
からトラバース軸位置出力信号PG4がカウンタ86を介し
て４逓倍されセミクローズドループ演算器30に導入され
微分されセミクローズドループに対応するトラバース軸
速度データSt1（第（13）式参照）が演算される（STP6
b、STP7b）。次いで、前記第（13）式に示す差動演算が
行われる（STP8b）。
からトラバース軸位置出力信号PG4がカウンタ86を介し
て４逓倍されセミクローズドループ演算器30に導入され
微分されセミクローズドループに対応するトラバース軸
速度データSt1（第（13）式参照）が演算される（STP6
b、STP7b）。次いで、前記第（13）式に示す差動演算が
行われる（STP8b）。
一方、ステップ9bではフィードフォワード演算器22から
のマスタ軸速度データSMを受信する（STP9b）。次い
で、ステップ10b乃至ステップ12bにおいてセミクローズ
ドループ系に対応する位置エラーEP1を算出する（STP10
b乃至STP12b）。すなわち、ステップ10bにおけるマスタ
軸速度データSMの積分値とステップ11bにおけるトラバ
ース軸速度データSt1の積分値とが加算され、当該加算
値の和からステップ12bにおけるスレーブ軸速度データS
S1の積分値が減算される。
のマスタ軸速度データSMを受信する（STP9b）。次い
で、ステップ10b乃至ステップ12bにおいてセミクローズ
ドループ系に対応する位置エラーEP1を算出する（STP10
b乃至STP12b）。すなわち、ステップ10bにおけるマスタ
軸速度データSMの積分値とステップ11bにおけるトラバ
ース軸速度データSt1の積分値とが加算され、当該加算
値の和からステップ12bにおけるスレーブ軸速度データS
S1の積分値が減算される。
次いで、ステップ13bにおいて位置エラーEP1が時間微分
され速度エラーEV1が算出され、ステップ14bにおいて位
置エラーEP1が積分され位置エラーEPI1が算出される。
次いで、ステップ15bにおいて、ステップ10a乃至ステッ
プ12bで算出された位置エラーEP1に位置ループゲインK
P1が乗算される（STP13b）。次いで、ステップ16bにお
いてステップ13bで算出された速度エラーEV1に速度ゲイ
ンKV1が乗算され、ステップ17bにおいてステップ14bで
算出された位置エラーEPI1に積分ゲインKi1が乗算され
る（STP15b乃至STP17b）。ステップ15b乃至ステップ17b
で算出されたゲイン乗算結果は各項毎に加算され（STP1
8b）、この出力信号がD/Aコンバータ38を介してセミク
ローズドループ指令信号Sf2として加算器26の第２の端
子に導入される（STP19b）。
され速度エラーEV1が算出され、ステップ14bにおいて位
置エラーEP1が積分され位置エラーEPI1が算出される。
次いで、ステップ15bにおいて、ステップ10a乃至ステッ
プ12bで算出された位置エラーEP1に位置ループゲインK
P1が乗算される（STP13b）。次いで、ステップ16bにお
いてステップ13bで算出された速度エラーEV1に速度ゲイ
ンKV1が乗算され、ステップ17bにおいてステップ14bで
算出された位置エラーEPI1に積分ゲインKi1が乗算され
る（STP15b乃至STP17b）。ステップ15b乃至ステップ17b
で算出されたゲイン乗算結果は各項毎に加算され（STP1
8b）、この出力信号がD/Aコンバータ38を介してセミク
ローズドループ指令信号Sf2として加算器26の第２の端
子に導入される（STP19b）。
そこで、加算器26は前記フィードフォワード指令信号S
ffおよびセミクローズドループ指令信号Sf2を加算し当
該加算データがサーボアンプ40を介してスレーブ軸サー
ボモータ32に導入される（STP20乃至STP22）。
ffおよびセミクローズドループ指令信号Sf2を加算し当
該加算データがサーボアンプ40を介してスレーブ軸サー
ボモータ32に導入される（STP20乃至STP22）。
以上のようにフィードフォワード制御パネル18およびセ
ミクローズドループ制御パネル28が夫々有機的に結合さ
れて同期演算が遂行される。
ミクローズドループ制御パネル28が夫々有機的に結合さ
れて同期演算が遂行される。
以上のように、上述の実施例によれば、歯車研削機ある
いはホブ盤等のマスタ軸に取り付けたロータリエンコー
ダで回転位置情報を検出し、その位置情報を処理してス
レーブ軸を制御し同期回転を得る方式、所謂、マスタス
レーブ方式を使用したNC同期制御システムにおいて、同
期回転比、各パラメータゲイン等を全て数値データ等で
入力出来るように構成している。このため、ワーク諸元
（歯車の場合はワーク歯数、モジュール、ねじれ角等）
あるいはマシン諸元（工具条数、ギヤトレン減速比）等
を瞬時に切り換えることが出来、多種少量生産に対応可
能なフレキシブルマシンを構成することが出来る。
いはホブ盤等のマスタ軸に取り付けたロータリエンコー
ダで回転位置情報を検出し、その位置情報を処理してス
レーブ軸を制御し同期回転を得る方式、所謂、マスタス
レーブ方式を使用したNC同期制御システムにおいて、同
期回転比、各パラメータゲイン等を全て数値データ等で
入力出来るように構成している。このため、ワーク諸元
（歯車の場合はワーク歯数、モジュール、ねじれ角等）
あるいはマシン諸元（工具条数、ギヤトレン減速比）等
を瞬時に切り換えることが出来、多種少量生産に対応可
能なフレキシブルマシンを構成することが出来る。
さらに、各パラメータゲイン（速度エラーゲイン、位置
エラーゲイン等）が、機械的定数（モータや負荷イナー
シャ、粘性抵抗、ばね定数等）あるいは回転数の変化に
伴い、夫々、最適状態の数値を記憶しておくようにして
おけば加工状態に適合したゲインを瞬時に設定すること
が出来る。
エラーゲイン等）が、機械的定数（モータや負荷イナー
シャ、粘性抵抗、ばね定数等）あるいは回転数の変化に
伴い、夫々、最適状態の数値を記憶しておくようにして
おけば加工状態に適合したゲインを瞬時に設定すること
が出来る。
さらにまた、トラバーステーブルを利用するトラバース
送りについても同期演算可能なように構成してあるの
で、はすば歯車加工等を極めて高精度に行なえる効果を
奏する。
送りについても同期演算可能なように構成してあるの
で、はすば歯車加工等を極めて高精度に行なえる効果を
奏する。
さらに、マスタ軸とスレーブ軸との軸間の位置エラーを
算出する際、低精度の分解能を有するエンコーダを付設
する軸の出力信号を逓倍して高精度の分解能を有するエ
ンコーダを付設する軸の出力信号と比較するシステムと
しているため、エンコーダの分解能を精度を減殺するこ
となく高精度に加工可能である。
算出する際、低精度の分解能を有するエンコーダを付設
する軸の出力信号を逓倍して高精度の分解能を有するエ
ンコーダを付設する軸の出力信号と比較するシステムと
しているため、エンコーダの分解能を精度を減殺するこ
となく高精度に加工可能である。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、マスタ軸に軸着
した工具を回転駆動する第１のモータとワークに連結さ
れたスレーブ軸を回転駆動する第２のモータとの同期回
転が達成され、工具とワークとの間に発生する位置エラ
ーを除去することができるという効果が得られる。位置
エラーが除去された同期回転を行うことができるので、
この同期回転は平歯車の加工に好適である。
した工具を回転駆動する第１のモータとワークに連結さ
れたスレーブ軸を回転駆動する第２のモータとの同期回
転が達成され、工具とワークとの間に発生する位置エラ
ーを除去することができるという効果が得られる。位置
エラーが除去された同期回転を行うことができるので、
この同期回転は平歯車の加工に好適である。
また、本発明によれば、上記マスタ軸およびスレーブ軸
の同期回転に加えて、トラバース軸のトラバース送りに
係る差動補正も行なうようにしている。このため、位置
エラーが除去され、かつ差動補正がなされた同期回転を
行うことができるという効果が得られる。この同期回転
は、はすば歯車の加工に好適である。
の同期回転に加えて、トラバース軸のトラバース送りに
係る差動補正も行なうようにしている。このため、位置
エラーが除去され、かつ差動補正がなされた同期回転を
行うことができるという効果が得られる。この同期回転
は、はすば歯車の加工に好適である。
第１図は本発明に係るNC同期制御システムが適用される
歯車研削装置の概略構成図、 第２図は第１図に示す歯車研削装置の中、４逓倍カウン
タの詳細構成説明図、 第３図Ａ、Ｂおよび第４図Ａ、Ｂ並びに第５図は第１図
に示す歯車研削装置の作用を説明するフローチャートで
ある。 10……工具モータ、12……砥石 14……マスタ軸、16……パルスジェネレータ 18……フィードフォワード制御パネル 22……フィードフォワード演算器 24……D/Aコンバータ、26……加算器 28……セミクローズドループ制御パネル 30……セミクローズドループ演算器 31……ワーク、32……サーボモータ 33……パルスジェネレータ 42……スレーブ軸、45……ギヤトレン 74……ヒステリシスブレーキ 82……トラバースモータ、84……パルスジェネレータ SM……マスタ軸速度データ SS……スレーブ軸速度データ St……トラバース軸速度データ Sff……フィードフォワード指令信号 Sf2……セミクローズドループ指令信号
歯車研削装置の概略構成図、 第２図は第１図に示す歯車研削装置の中、４逓倍カウン
タの詳細構成説明図、 第３図Ａ、Ｂおよび第４図Ａ、Ｂ並びに第５図は第１図
に示す歯車研削装置の作用を説明するフローチャートで
ある。 10……工具モータ、12……砥石 14……マスタ軸、16……パルスジェネレータ 18……フィードフォワード制御パネル 22……フィードフォワード演算器 24……D/Aコンバータ、26……加算器 28……セミクローズドループ制御パネル 30……セミクローズドループ演算器 31……ワーク、32……サーボモータ 33……パルスジェネレータ 42……スレーブ軸、45……ギヤトレン 74……ヒステリシスブレーキ 82……トラバースモータ、84……パルスジェネレータ SM……マスタ軸速度データ SS……スレーブ軸速度データ St……トラバース軸速度データ Sff……フィードフォワード指令信号 Sf2……セミクローズドループ指令信号
Claims (5)
- 【請求項１】マスタ軸に軸着した工具を回転駆動する第
１のモータとスレーブ軸を回転駆動する第２のモータと
当該スレーブ軸に回転伝達手段で連結されたワーク軸と
前記ワーク軸に軸着されたワークとを含み前記ワークは
前記工具によって研削されるNC同期制御システムであっ
て、 前記マスタ軸およびスレーブ軸に軸着した第１および第
２のエンコーダと、当該夫々のエンコーダの出力信号を
時間微分演算した後、少なくとも各軸間の位置エラーを
算出する演算手段と、当該演算手段の出力信号を加減算
する手段とを具備し、当該加減算手段の出力信号を前記
第２モータに導入するよう構成することを特徴とするNC
同期制御システム。 - 【請求項２】請求項１記載のシステムにおいて、ワーク
が平歯車であることを特徴とするNC同期制御システム。 - 【請求項３】マスタ軸に軸着した工具を回転駆動する第
１のモータとスレーブ軸を回転駆動する第２のモータと
当該スレーブ軸に回転伝達手段で連結されたワーク軸と
前記ワーク軸に軸着されたワークと前記スレーブ軸と前
記ワーク軸とを一体的にトラバース移動するトラバース
軸に軸着された第３のモータとを含み前記ワークは前記
工具によって研削されるNC同期制御システムであって、 前記マスタ軸、スレーブ軸およびトラバース軸に軸着し
た第１乃至第３のエンコーダと、当該夫々のエンコーダ
の出力信号を時間微分演算した後、少なくとも各軸間の
位置エラーを算出する演算手段と、当該演算手段の出力
信号を加減算する手段とを具備し、当該加減算手段の出
力信号を前記第２モータに導入するよう構成することを
特徴とするNC同期制御システム。 - 【請求項４】請求項３記載のシステムにおいて、ワーク
がはすば歯車であることを特徴とするNC同期制御システ
ム。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のシス
テムにおいて、演算手段はマスタ軸とその他の軸間の位
置エラーを算出する際、各軸に軸着したエンコーダの
中、低分解能であるエンコーダの出力信号を逓倍した
後、高分解能であるエンコーダの出力信号と比較しその
差を算出するようにすることを特徴とするNC同期制御シ
ステム。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63306511A JPH07107643B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-12-02 | Ｎｃ同期制御システム |
| US07/311,636 US5051913A (en) | 1988-02-22 | 1989-02-16 | Synchronous operation control system for numerically controlled machine |
| GB8903801A GB2216294B (en) | 1988-02-22 | 1989-02-20 | Synchronous operation control system for numerically controlled machine |
| FR8902275A FR2627603B1 (fr) | 1988-02-22 | 1989-02-22 | Systeme de commande de fonctionnement synchronise pour machine a commande numerique |
| GB9123701A GB2248947B (en) | 1988-02-22 | 1991-11-07 | Synchronous operation control system for numerically controlled machine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3916388A JP2585688B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | Ｎｃ同期制御システム |
| JP63306511A JPH07107643B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-12-02 | Ｎｃ同期制御システム |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3916388A Division JP2585688B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | Ｎｃ同期制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01213702A JPH01213702A (ja) | 1989-08-28 |
| JPH07107643B2 true JPH07107643B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=26378493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63306511A Expired - Lifetime JPH07107643B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-12-02 | Ｎｃ同期制御システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5051913A (ja) |
| JP (1) | JPH07107643B2 (ja) |
| FR (1) | FR2627603B1 (ja) |
| GB (1) | GB2216294B (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2761426B2 (ja) * | 1990-03-29 | 1998-06-04 | ファナック株式会社 | 数値制御装置 |
| JPH0569275A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-03-23 | Fanuc Ltd | 数値制御装置 |
| DE59108181D1 (de) * | 1991-11-16 | 1996-10-17 | Axesta Ag | Verfahren zum Betrieb einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine zur Ausübung des Verfahrens |
| US6074176A (en) * | 1994-10-20 | 2000-06-13 | Conkin; David W. | Proportional product injection circuit with two diaphragm valves |
| DE10065422A1 (de) * | 2000-12-27 | 2002-07-18 | Siemens Ag | Verfahren und Steuerung zur Erstellung und Optimierung flexibler, hochwertiger Kurvenscheibenfunktionen direkt über das Steuerungsprogramm / Anwenderprogramm |
| US6677721B2 (en) * | 2001-02-02 | 2004-01-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of control and control structure for the movement control, pre-control and fine interpolation of objects in a speed controller clock which is faster than the position controller clock |
| JP2003200332A (ja) | 2001-12-27 | 2003-07-15 | Fanuc Ltd | 歯車加工用制御装置 |
| JP2004199433A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Fanuc Ltd | 同期制御装置 |
| US7944165B1 (en) | 2008-05-02 | 2011-05-17 | Wd Media, Inc. | Inspection system with dual encoders |
| JP5278758B2 (ja) * | 2009-05-15 | 2013-09-04 | 本田技研工業株式会社 | カム駆動装置及び加工方法 |
| JP6794868B2 (ja) * | 2017-02-20 | 2020-12-02 | アイシン精機株式会社 | 複合歯切加工装置 |
| JP7375382B2 (ja) * | 2019-08-30 | 2023-11-08 | 株式会社ジェイテクト | 歯車加工装置及び歯車加工方法 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2852189A (en) * | 1955-06-22 | 1958-09-16 | Textron Inc | Computer for machine tool control |
| US4032984A (en) * | 1975-04-28 | 1977-06-28 | Burroughs Corporation | Transducer positioning system for providing both coarse and fine positioning |
| US4215299A (en) * | 1975-05-02 | 1980-07-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Adaptive path following motion control system for welding head assembly |
| US3974672A (en) * | 1975-09-19 | 1976-08-17 | Herbst John F | Mill hydraulic screw-down |
| JPS5248185A (en) * | 1975-10-15 | 1977-04-16 | Toshiba Corp | Numerically controlling apparatus for lathe |
| US4084083A (en) * | 1975-11-05 | 1978-04-11 | Contraves Goerz Corporation | Multi-axis electronic motion generator |
| DE2850363C2 (de) * | 1977-11-22 | 1986-04-17 | Victor Company Of Japan, Ltd., Yokohama, Kanagawa | Direktzugriffsanordnung für ein Gerät zur Wiedergabe von Information von einem rotierenden Aufzeichnungsmedium |
| US4238143A (en) * | 1979-01-02 | 1980-12-09 | Polaroid Corporation | Autofocus movie camera having pulsed terminal drive means |
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| JPS5653588A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-13 | Fanuc Ltd | Main shaft rotation control system |
| CA1158219A (en) * | 1980-04-01 | 1983-12-06 | Edmond D. Diamond | Multi-axis force stick, self-trimmed aircraft flight control system |
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| US4710865A (en) * | 1984-11-14 | 1987-12-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Control system for positioning an object using switching from a speed control mode to a position control mode with adjustable brain |
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-
1988
- 1988-12-02 JP JP63306511A patent/JPH07107643B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-02-16 US US07/311,636 patent/US5051913A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-20 GB GB8903801A patent/GB2216294B/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-02-22 FR FR8902275A patent/FR2627603B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2216294A (en) | 1989-10-04 |
| GB8903801D0 (en) | 1989-04-05 |
| FR2627603B1 (fr) | 1994-03-11 |
| FR2627603A1 (fr) | 1989-08-25 |
| GB2216294B (en) | 1992-08-05 |
| JPH01213702A (ja) | 1989-08-28 |
| US5051913A (en) | 1991-09-24 |
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