JPH08349B2

JPH08349B2 - 加工制御装置

Info

Publication number: JPH08349B2
Application number: JP880587A
Authority: JP
Inventors: 鉦治稲垣; 寿男高野; 宏治長谷川; 正治井川; 弥寿徳杉戸; 政司伊藤; 彰浩竹内
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Priority date: 1987-01-17
Filing date: 1987-01-17
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPS63180444A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、指令された目標位置に可動軸を位置決めす
るための装置で、特に、工作物の検測機能を有した装置
に関する。

【従来技術】

従来、数値制御装置により加工される工作物の種類、
位置又は加工寸法を測定するには、工作物に付加された
コードを近接スイッチで判別したり、定寸装置により加
工位置、加工寸法を測定する方法が採られている。一方、可動軸の送りを行うサーボモータの駆動回路に
は、可動軸のデッドストップによるサーボモータの焼損
の防止のため、サーボモータの駆動電流を制限する電流
制限回路を有したものがある。

【発明が解決しようとする問題点】上記の測定方法では、工作物の種別、位置又は加工寸
法はそれぞれ測定するステーションを必要とし、１つの
ステーションで全てを実行することが出来なかった。ま
た、それぞれ固有の測定装置を必要とした。本発明はかかる従来の欠点を改良するために成された
ものであり、電流制限機能を利用して工作物の種類、位
置又は加工寸法の良否判定を行うものである。

【問題点を解決するための手段】

上記問題点を解決するための発明の構成は、可動軸を
駆動するサーボモータの駆動電流を制限する電流制限回
路を制御し、可動軸の送りを制御する加工制御装置にお
いて、前記可動軸の位置の検出範囲を可変的に設定する
検出範囲設定手段と、検出された前記可動軸の現在位置
を入力し、その現在位置が前記検出範囲に存在する間、
検出信号を出力する検出信号出力手段と、前記サーボモ
ータを電流制限モードで駆動することを指令する電流制
限モード指令手段と、前記電流制限回路が実際に作動し
た後に前記検出信号出力手段から出力される前記検出信
号に基づいて工作物の種類、位置又は加工寸法の良否を
判定する良否判定手段とを設けたことである。

【作用】

検出範囲設定手段により可動軸の位置の検出範囲が所
望の範囲に設定される。即ち、検出範囲は電流制限モー
ドで工具送りを行った時に工具が工作物に当接して送り
が停止される理論上の位置に許容範囲を加味して設定さ
れる。検出範囲が設定されると、検出信号出力手段は検
出された可動軸の現在位置を入力し、その現在位置検出
範囲設定手段により設定された検出範囲に存在する間、
検出信号が出力される。この検出信号により可動軸の存
在位置を知ることができる。また、電流制限モード指令手段による電流制限モード
での送り制御中に工具が工作物に接触すると付加が増大
して電流が増加するが、電流制限回路により負荷電流は
制限電流より増大しない。このため、制限電流が送りを
停止させる程に低く設定されていると、工具が工作物に
当接した時に電流制限が働き送りが停止される。良否判定手段は、電流制限回路が現実に作動した後に
検出信号出力手段から出力される検出信号に基づいて工
作物の種類、位置又は加工寸法の良否を判定する。即
ち、現実に電流制限が行われていることは、工具が工作
物に当接していることを意味しているので、その時に検
出信号出力手段から検出信号が出力されておれば、当初
に想定した位置で工具は工作物と当接したことになる。
したがって、工作物の種類、位置又は加工寸法は予想さ
れたものと判定できる。また、検出信号が出力されてい
ない時は、工具と工作物の当接位置が予想位置から外れ
ていることを意味しているので、工作物の種類、位置又
は加工寸法が不良と判定出来る。

【実施例】

以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。第１図は、本発明の一実施例に係る加工制御装置の構
成図である。第１図において、Ａは数値制御装置、Ｂは
サーボユニット、Ｃは絶対位置検出装置である。数値制
御装置Ａは、主として、制御演算を行うマイクロプロセ
ッサユニット１（以下「MPU」と略記する）とその制御
プログラムを記憶したROM2とキーボード等のデータ入力
装置３とバッテリバックアップしたRAM4とから成る。RA
M4には、NCプログラムが記憶されたNCD領域と検出信号P
SW1〜PSW4をオンオフするための検出信号フラグF1〜F4
と設定された検出範囲を記憶する検出範囲テーブルDTと
送り制御の目標位置を設定する目標位置レジスタOPRと
送り速度を設定する速度レジスタVRと絶対位置検出装置
Ｃにより主軸台10の現在の絶対位置（以下「現在位置」
という）が検出される度にこの値を記憶する現在位置レ
ジスタAPRが形成されている。サーボユニットＢは、主として、レジスタ５とDA変換
器７と駆動回路８とで構成されている。MPU1から出力さ
れた速度信号S1はレジスタ５に入力し、DA変換器７によ
りアナログ信号に変換されて、駆動回路８に出力され
る。駆動回路８は、この信号を入力してサーボモータ９
に電力を供給してそれを回転させる。また、電流制限回
路21はMPU1から電流制限信号S3を入力した時には、駆動
回路８からサーボモータ９に供給される最大電流を制限
する。従って、電流制限モードでの送りは、MPU1から電
流制限信号S3を電流制限回路21に出力することにより行
われる。サーボモータ９の出力軸には第２図に示すように主軸
台10を移動させるための可動軸である送りねじ11が機械
的に連結されている。従って、可動軸の絶対位置は、主
軸台10の絶対位置に対応しているものとみなすことがで
きる。主軸台10は送りねじ11によりベッド24上を摺動す
る。また、ベッド24上の摺動するテーブル26上に工作物
25が載置されており、この工作物25は主軸27に取付けら
れたドリル28により加工される。また、サーボモータ９
の出力軸には、主軸台10の移動速度を検出して駆動回路
８に速度フィードバック信号を送出する速度検出器12が
配設されている。絶対位置検出装置Ｃは、主として、サーボモータ９の
出力軸に機械的に結合している第１のレゾルバ13と、減
速機構14を介して第１のレゾルバ13に結合している第２
のレゾルバ15と、レゾルバ励磁回路16と、第１のレゾル
バ13の位置角を検出する第１位相比較回路17と、第２の
レゾルバ15の位相角を検出する第２の位相比較回路18
と、その両者の出力から主軸台10の絶対位置を演算する
絶対位置演算回路19と、その回路19を一定周期で駆動し
絶対位置の検出タイミングを与えるリアルタイムクロッ
ク（以下「RTC」と略記する）20とから成る。第１のレ
ゾルバ13は送りねじ11が１回転するとその入力軸が１回
転し、かつ第２のレゾルバ15は主軸台10が移動範囲の端
から端まで移動する間にその入力軸が１回転するように
構成されている。レゾルバの出力電圧と励磁電圧との位
相差は、その入力軸の回転角度に対応して変化する。第
１の位相比較回路17は、第１のレゾルバ13の出力電圧の
励磁電圧に対する位相差を、カウンタによりカウントし
てディジタル値に変換して絶対位置演算回路19に出力す
る。同様に第２の位相比較回路18は、第２のレゾルバ15
の出力電圧の励磁電圧に対する位相差を、ディジタル値
に変換して絶対位置演算回路19に出力する。絶対位置演
算回路19は、RTC20から検出タイミング信号Ｄを入力す
る毎（2ms）に起動され、両位相比較回路17、18から位
相データを入力し、主軸台10の絶対位置を演算して、イ
ンタフェース回路（IF）を介してMPU1に出力している。
又、絶対位置演算回路19は、絶対位置データの演算が完
了した時、そのデータの出力時期を与える割り込み信号
S2をMPU1の割り込み入力端子（NMI）に出力している。M
PU1は、係る割り込み信号S2を入力した時は、所定の追
随制御のためのプログラムの実行を開始し、速度信号を
出力する。この割り込み信号S2はRTC20から出力される
検出タイミング信号Ｄに対し一定時間遅れて、その信号
に同期している。したがって、本実施例では、2ms毎に
速度信号がレジスタ５に出力される。６はストアードプログラム方式のシーケンスコントロ
ーラである。このシーケンスコントローラ６は数値制御
装置ＡにNCプログラムの実行の指令と共に主軸モータ22
の回転を制御し、数値制御装置Ａから検出信号PSW1,PSW
2,PSW3,PSW4を入力し、電流制限回路21から電流制限回
路21が実際に作動して電流が制限されていることを示す
電流制限動作信号S4を入力して工作物の種類、位置又は
加工寸法に関し良否判定を行う。本実施例では、検出信号はPSW1,PSW2,PSW3,PSW4の４
種類設けられている。各検出信号の検出範囲はデータ入
力装置３によりRAM4に設定することができる。この各検
出信号の検出範囲は複数区間に分割して設定することも
できる。例えば、検出信号PSW1の検出範囲は第３図に示
すようにポイント番号P1〜P4の４区間に分割して設定す
ることもできる。このポイント番号P1〜P4の各区間に主
軸台10が存在するとき、検出信号PSW1はオンとなり、そ
の区間に存在しないとき、検出信号PSW1はオフとなる。
これらの各検出信号の検出範囲は、RAM4の検出範囲テー
ブルDTに第５図に示すように各区間の始めと終わりの位
置、即ち、検出信号をオンとする位置と検出信号をオフ
とする位置を設定することで設定される。また、オフ位
置＜オン位置で指定された区間は、オン位置から送りの
最大位置までと、送りの最小位置からオフ位置までが検
出信号がオンとなり、送りの最大位置から送りの最大位
置へ仮想的に連続する区間とされる。このように各検出信号に対し設定された検出範囲の各
区間に主軸台10が位置するとき、各検出信号の出力はオ
ンとなる。従って、複数の検出信号PSW1〜PSW4は、第４
図に示すように、多点リミットスイッチの出力信号と等
価となり、各検出信号は数値制御装置Ａからシーケンス
コントローラ６に出力される。本実施例はドリル28により工作物25に所定位置の3000
μｍの位置まで穴開け加工を行った後、主軸台10を定位
置に戻し、次に電流制限を作動させて工作物25の方向に
主軸台10を送り、電流制限が実際に作動して主軸台10の
送りが停止した時の検出信号PSW2,PSW3,PSW4の出力状態
から穴開け寸法の良否を判定するものである。第５図に
示すように、検出信号PSW2の検出範囲は2990〜3010に、
検出信号PSW3の検出範囲は2000〜2990に、検出信号PSW4
の検出範囲は3010〜4000に設定されている。そして、検
出信号PSW2は穴開け寸法が設計値を中心とする許容範囲
に存在することを示す信号、検出信号PSW3は穴開け寸法
が負の方向の許容範囲外に存在することを示す信号、検
出信号PSW4は穴開け寸法が正方向の許容範囲外に存在す
ることを示う信号として用いられる。次に、本実施例装置の作用を第６図、第７図、第８図
に示すフローチャートに基づいて説明する。 NCプログラム領域NCDからデータブロックが読み出さ
れ、送り、切削等のコードが存在すると目標位置Ｍは目
標位置レジスタOPRに設定され、送り速度Ｖが速度レジ
スタVRに設定される。また、電流制限モード指令コード
が存在すると、制御信号S3が電流制限回路21に出力され
駆動回路８からサーボモータ９に出力される最大電流が
制限される。この電流制限モードに設定された後、送り
が実行されると第６図の初期セットプログラムが実行さ
れる。まず、ステップ300でRAM4の目標位置レジスタOPR
から目標位置ＭとRAM4の現在位置レジスタAPRから現在
位置Ｒが読出され、次のステップ302で目標位置Ｍと現
在位置Ｒの偏差が演算され、その値は初期残移動量L0と
して記憶される。この様に、初期残移動量L0が初期設定さた後、絶対位
置演算回路19から、割り込み信号S2を、入力する毎に、
第７図のプログラムが実行される。まず、ステップ200
で、絶対位置演算回路19から検出された絶対位置は砥石
台10の現在位置Ｒとおして現在位置レジスタAPRに記憶
される。次に、ステップ202で開同軸の位置判定プログ
ラムが実行される。位置判定は第８図のフローチャートに沿って実行され
る。まず、ステップ100で検出信号フラグF1〜F4がオフ
される。次に、ステップ102で検出信号番号Ｉが１に初
期設定され、ステップ104で区間番号Ｎが１に初期設定
される。次にステップ106へ移行して、第Ｉ番目の検出
信号PSWIの検出区間PNの出力オン位置Ｏ読み出され、ス
テップ108でと出力オフ位置OFとが検出範囲テーブルDT
から読み出される。次に、ステップ110で出力オン位置O
Nと出力オフ位置OFとの大きさが比較され、出力オフ位
置OFの方が大きい時には、ステップ112へ移行して、現
在位置Ｒが出力オン位置ON以上か否かが判定される。現
在位置Ｒが出力オン位置Ｏ以上の時には、更にステップ
114で現在位置Ｒが出力オフ位置OFより小さいか否かが
判定される。現在位置Ｒが出力オフ位置OFより小さいと
判定された場合には、結局、現在位置Ｒは出力オン位置
ONと出力オフ位置OFとの間に存在することになり、主軸
台10の現在位置は第Ｉ番目の検出信号PSWIの第Ｎ番目の
検出区間PNに存在することになる。従って、この場合に
は、ステップ116へ移行して第Ｉ番目の検出信号PSWIの
検出フラグFIがオンに設定される。現在位置Ｒが検出区
間外の時には、検出フラグFIは初期値のオフ状態のまま
となり、処理はステップ118へ移行する。一方、ステップ110で出力オン位置ONが出力オフ位置O
Fより大きい時は、ステップ128へ移行して、現在位置Ｒ
が出力オフ位置OFより小さいか否かが判定される。小さ
いと判定された場合には、ステップ116へ移行して第Ｉ
番目の検出信号フラグFIがオンにセットされる。また、
ステップ128で現在位置Ｒが出力フ位置OF以上と判定さ
れた場合には、ステップ130で現在位置Ｒが出力オン位
置ON以上か否かが判定される。現在位置Ｒが出力オン位
置ON以上の場合には、ステップ116へ移行して第Ｉ番目
の検出信号フラグFIがオンにセットされる。また、ステ
ップ130で現在位置Ｒが出力オン位置より小さいとは呈
された場合には、結局、現在位置Ｒは出力オフ位置OFと
出力オン位置ONの間に存在し検出区間PNには存在しない
ことを意味しているので、検出フラグFIは初期値のオフ
状態のまま、ステップ118へ移行する。ステップ118では、第Ｉ番目の検出信号PSWIの全ての
検出区間について位置判定が完了したか否かが判定さ
れ、完了していない場合にはステップ120へ移行して区
間番号Ｎを１加算してステップ106へ戻り、次の検出区
間に関する上記の位置判定が実行される。ステップ118で第Ｉ番目の検出信号PSWIの全ての検出
区間について位置判定が完了したと判定された場合に
は、ステップ122へ移行して、全ての検出信号に関する
位置判定が終了したか否かが判定される。本実施例では
検出信号数は４であるので検出信号番号Ｉが４か否かで
判定される。全ての検出信号に関する位置判定が終了し
ていない場合には、ステップ124へ移行して検出信号番
号Ｉを１だけ加算してステップ104へ戻り、次の検出信
号に関する位置判定の処理が実行される。また、ステップ122で全ての検出信号に関する位置判
定が終了したと判定された場合には、ステップ126へ移
行して検出信号フラグF1〜F4のうちセットされている検
出信号はオン出力となり、フラグがリセットされている
検出信号はオフ出力とされる。このように４つの検出信号PSW1〜PSW4が出力された
後、MPU1の処理は第７図のステップ204へ移行する。ス
テップ204では、目標位置レジスタOPRから目標位置Ｍが
読出され、ステップ206で目標位置Ｍから現在位置Ｒが
減算されて、実残移動量RLが演算される。次に、ステッ
プ208において、実残移動量RLが零か否かが判定され
る。実残移動量RLが零でない場合には、ステップ210へ
移行し、目標位置Ｍまでの経路を補間して得られた制御
目標位置の目標位置Ｍに対する残移動量（以下この残移
動量を「理論残移動量」という）ILが算定される。この
時、経路補間により得られた制御目標位置は、目標位置
Ｍと指令速度とから、徐加速、徐減速等の処理を行って
発生される。次に、ステップ212で実残移動量RLの理論
残移動量ILに対する偏差ΔＬが演算され、ステップ214
で、偏差ΔＬに応じた速度信号Vcが演算され、その速度
信号Vcはステップ216でレジスタ５に出力される。する
と、サーボユニットＢの作用により、指令速度でサーボ
モータ９は回転される。係る処理は、一定時間毎に、ス
テップ208において実残移動量RLが零となるまで繰返し
実行される。零となるとステップ218で零の速度信号Vc
が出力される。このようにして、主軸台10は制御タイミングに同期し
て変化する補間された制御目標位置に追随しながら、目
標位置Ｍに位置決めされる。そして、設定された検出範
囲に従い可動軸の位置が変化するにつれてオンオフする
検出信号が出力される。第９図は一定時間間隔で実行されるシーケンスコント
ローラ６の処理手順を示したフローチャートである。ス
テップ400で電流制限回路21が実際に動作して電流制限
されていることを示す電流制限動作信号S4がオンか否が
判定され、電流制限動作信号S4がオンでない場合には、
そのタイムサイクルでの処理が終了される。そして、電
流制限動作信号S4がオンとなると、ステップ400の判定
がYESとなり、ステップ402へ移行して検出信号PSW2がオ
ンか否かが判定される。オンの場合には、ステップ404
へ移行して工作物の加工寸法が設定値を中心とした所定
の許容範囲内に存在することを示すOK信号を出力してそ
のタイムサイクルの処理を終了する。このOK信号により
工作物が指令された値に正常に穴開け加工されたことを
知ることができる。また、ステップ402で検出信号PSW2
がオンでないと判定れた場合には、ステップ406へ移行
して、検出信号PSW3がオンか否かが判定される。検出信
号PSW3がオンと判定されると、工作物の加工寸法は許容
範囲より小さいことを示しており、ステップ408で−NG
信号が出力される。また、ステップ406での結果がNOの
場合には、ステップ410へ移行して、検出信号PSW4がオ
ンか否かが判定される。検出信号PSW4がオンと判定され
ると、工作物の加工寸法は許容範囲より大きいことを示
しており、ステップ410で＋NG信号が出力される。ま
た、ステップ410の判定結果がNOの場合には、ドリル28
と工作物25の当接位置が大きく外れていることを意味し
ており、ドリル28の破損、工作物25の種類の相違、工作
移25の位置の相違等が考えられるので、ステップ414へ
移行してエラー信号を出力する。ステップ404、408、41
2、414で出力される信号はラッチされており、検測処理
が終了するとステップ416で主軸台10の戻り指令が数値
制御装置Ａに付与される。このように、電流制限が実際に作動した時の検出信号
の出力状態により加工寸法、工作物の種類、工作物の位
置等の良否判定を行うことができる。

【発明の効果】

本発明の加工制御装置は可動軸の位置が検出範囲を可
変的に設定する検出判定設定手段と、検出された可動軸
の現在位置を入力し、その現在位置が検出範囲に存在す
る間、検出信号を出力する検出信号出力手段と、サーボ
モータを電流制限モードで駆動することを指令する電流
制限モード指令手段と、可動軸の送り制御中に電流制限
回路が作動した後に検出信号出力手段から出力される検
出信号に基づいて工作物の種類、位置又は加工寸法の良
否を判定する良否判定手段とを有しているので、検出範
囲を工具と工作物の理論上の当接位置を含む許容範囲に
設定し電流制限モードで送り制御するだけで、工作物の
種類、位置又は加工寸法の良否を判定することができ
る。したがって、特別な定寸装置を必要としないし、加
工ステーションと検測ステーションとに分離する必要も
ないので、装置が簡略される。

【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加工制御装置
の構成を示した構成図。第２図は同加工制御装置により
制御される工作機械の構成を示した構成図。第３図は各
検出信号と検出範囲の関係を示した説明図。第４図は検
出信号の出力をリミットスイッチで等価的に示した構成
図。第５図は検出範囲テーブルの構成図。第６図、第７
図、第８図は本実施例装置に使用されているMPUの処理
手順を示したフローチャート。第９図はシーケンスコン
トローラの処理手順を示したフローチャートである。１……マイクロプロセッサユニット、９……サーボモー
タ、10……主軸台、11……送りねじ、13……第１のレゾ
ルバ、15……第２のレゾルバ

フロントページの続き (72)発明者長谷川宏治愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者井川正治愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者杉戸弥寿徳愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者伊藤政司愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者竹内彰浩愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動軸を駆動するサーボモータの駆動電流
を制限する電流制限回路を制御し、可動軸の送りを制御
する加工制御装置において、前記可動軸の位置の検出範囲を可変的に設定する検出範
囲設定手段と、検出された前記可動軸の現在位置を入力し、その現在位
置が前記検出範囲に存在する間、検出信号を出力する検
出信号出力手段と、前記サーボモータを電流制限モードで駆動することを指
令する電流制限モード指令手段と、前記電流制限回路が実際に作動した後に前記検出信号手
段から出力される前記検出信号に基づいて工作物の種
類、位置間は加工寸法の良否を判定する良否判定手段とから成ることを特徴とする加工制御装置。