JPH11235645A - Ｎｃ工作機械における複数軸モータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サーボモータをスピンドルモータと擬制して同
期運転を行うことができる。 【解決手段】ＮＣコントローラ１５Ａ中に第１および第
２の指令バッファ５１、５２を配し、この第１および第
２の指令バッファ５１、５２からサーボ処理部５４によ
りサーボ周期毎にｎ軸（Ｘ・Ｙ・Ｚ３軸）各軸の回転量
データ指令値とスピンドル軸回転量データ指令値を合成
して読み出し、（ｎ＋１）軸（Ｘ・Ｙ・Ｚ軸＋スピンド
ル軸）の各軸のサーボモータ１６〜１９に接続された
（ｎ＋１）軸の各軸のサーボアンプ１１〜１４の入力側
にそれぞれ出力する。これにより、（ｎ＋１）軸のサー
ボモータ１６〜１９の中、１軸のＳ軸サーボモータ１９
をスピンドルモータと擬制して駆動することが可能とな
り、用途によってはサーボモータに比較して高価なスピ
ンドルモータを使用する必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＮＣコード（Ｇ
コードやＭコード等）からなるＮＣデータに基づき複数
のモータを駆動するＮＣ工作機械における複数軸モータ
の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車等の部品を製作する生産
現場では、被加工物に対して自動的に加工を行うＮＣ制
御の工作機械（以下、ＮＣ工作機械という。）が多用さ
れている。

【０００３】ＮＣ工作機械は、例えば、被加工物に対し
て穴加工等を行うためのスピンドルモータと、前記被加
工物の位置決めを行うための３軸のサーボモータから構
成されている。

【０００４】図１１は、従来技術に係わるＮＣ工作機械
２の構成を示している。このＮＣ工作機械２は、ワーク
４を固定してＸＹ軸方向に移動する移動テーブル６と、
ワーク４に対してツール８を介して穴加工等を行うため
のスピンドルモータ１０が固定されＺ軸方向に移動する
ラム９と、これらを全体として駆動制御するためのＮＣ
コントローラ１５とを備えている。

【０００５】移動テーブル６は、Ｘ・Ｙ軸サーボアンプ
１１、１２の出力が供給されるＸ・Ｙ軸サーボモータ１
６、１７を介して移動が制御され、ラム９は、Ｚ軸サー
ボアンプ１３の出力が供給されるＺ軸サーボモータ１８
を通じて移動が制御される。

【０００６】ラム９に取り付けられているスピンドルモ
ータ１０は、スピンドルアンプ２６を通じて回転制御さ
れる。スピンドルアンプ２６は、コントローラ２０とア
ンプ２２を有し、ＮＣコントローラ１５からコントロー
ラ２０を通じて駆動制御されるとともに、ＮＣコントロ
ーラ１５からシーケンサであるプログラマブルコントロ
ーラ（ＰＬＣ）２４を通じて駆動制御される。

【０００７】これにより、ＮＣコントローラ１５によ
り、Ｘ軸サーボモータ１６およびＹ軸サーボモータ１７
を通じて移動テーブル６が移動制御され、この移動テー
ブル６上に固定された被加工物であるワーク４に対し
て、Ｚ軸サーボモータ１８により制御されるラム９上の
スピンドルモータ１０に取り付けられたドリル等のツー
ル８により穴加工等が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成されるＮＣ工作機械２においては、ワーク４に対
して単に穴加工を行う場合には、Ｚ軸サーボモータ１８
とスピンドルモータ１０とを同期させて回転制御する必
要がない。このような独立的な回転制御の場合には、Ｎ
Ｃコントローラ１５が、ＰＬＣ２４を通じてコントロー
ラ２０に回転指令を送ることで穴加工が実行される。

【０００９】一方、ワーク４に対して雌ねじ等を形成す
る場合には、Ｚ軸サーボモータ１８とスピンドルモータ
１０との間で同期回転が必要となる。この場合には、Ｎ
Ｃコントローラ１５内でＺ軸サーボモータ１８回転用の
軌跡データを作成するとともに、スピンドルアンプ２６
内のコントローラ２０内でスピンドルモータ１０回転用
の軌跡データを作成する必要がある。

【００１０】このような機能を有する上記従来のＮＣ工
作機械２においては、軌跡データを作成することも可能
である等スピンドルアンプ２６がきわめて高機能に作ら
れており、価格が比較的に高価である。

【００１１】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、ＮＣ工作機械を廉価に構成することを
可能とするＮＣ工作機械における複数軸モータの駆動装
置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、モータ回転
用の第１および第２の指令値を出力する指令値出力手段
と、前記第１の指令値をサーボ周期毎に記憶する第１の
記憶手段と、前記第２の指令値をサーボ周期毎に記憶す
る第２の記憶手段と、前記第１および第２の記憶手段に
記憶されている第１および第２の指令値を対応するサー
ボ周期毎に合成した後、サーボ周期毎に各アンプを介し
て各モータに出力するサーボ処理部とを備えることを特
徴とする。

【００１３】この発明によれば、第１および第２の記憶
手段に記憶されている第１および第２の指令値を、対応
するサーボ周期毎に合成した後、サーボ周期毎に各アン
プを介して各モータに出力するサーボ処理部を備えてい
る。このため、コントローラ機能を有するスピンドルア
ンプが不要になる。

【００１４】また、この発明は、ｎ軸のサーボモータ動
作指示用のＮＣデータから、サーボ周期毎の前記ｎ軸各
軸の回転量データ指令値を作成するｎ軸各軸回転量デー
タ指令値作成手段と、スピンドルモータ動作指示用のＮ
Ｃデータから、前記サーボ周期毎のスピンドル軸回転量
データ指令値を作成するスピンドル軸回転量データ指令
値作成手段と、前記ｎ軸各軸の回転量データ指令値をサ
ーボ周期毎に記憶する第１の記憶手段と、前記スピンド
ル軸回転量データ指令値をサーボ周期毎に記憶する第２
の記憶手段と、前記第１および第２の記憶手段からサー
ボ周期毎に前記ｎ軸各軸の回転量データ指令値と前記ス
ピンドル軸回転量データ指令値を読み出して合成した
後、（ｎ＋１）軸の各軸のサーボモータに接続された
（ｎ＋１）軸の各軸のサーボアンプの入力側にそれぞれ
出力するサーボ処理部とを備え、前記ｎ軸のサーボモー
タ動作指示用のＮＣデータと前記スピンドルモータ動作
指示用のＮＣデータに基づき、前記（ｎ＋１）軸のサー
ボモータの中、１軸のサーボモータをスピンドルモータ
と擬制して駆動することを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、第１および第２の記憶
手段からサーボ周期毎にｎ軸各軸の回転量データ指令値
とスピンドル軸回転量データ指令値を読み出して合成
し、（ｎ＋１）軸のサーボモータの中、１軸のサーボモ
ータをスピンドルモータと擬制して駆動することが可能
となり、用途によってはサーボモータに比較して高価な
スピンドルモータを使用する必要性がなくなる。

【００１６】この場合、第１および第２の記憶手段に記
憶される第１および第２の指令値は、それぞれ独立回転
用または同期回転用に作成することができる。

【００１７】また、第１および第２の記憶手段としてリ
ングバッファを用いることにより記憶処理が簡単とな
り、ソフトウエアを見通しよく簡易に作成することがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。なお、以下に参照する
図面において、上記図１１に示したものと対応するもの
には同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。

【００１９】図１は、この発明の一実施の形態が適用さ
れたＮＣ工作機械４０の構成を示している。このＮＣ工
作機械４０は、基本的には、複数軸モータの駆動装置と
してのＮＣコントローラ１５Ａと、このＮＣコントロー
ラ１５Ａにより駆動制御されるＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸（Ｘ・
Ｙ・Ｚの直交３軸とスピンドル軸）の４軸のサーボモー
タ１６〜１９とから構成されている。ここで、ＮＣコン
トローラ１５Ａは、図示していない中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、メモリ、入出力インタフェースを有する演算手段
としてのコンピュータを備えている。

【００２０】ＮＣコントローラ１５Ａは、ワーク４に対
して所望の加工を遂行するために予めプログラミングさ
れ前記メモリに格納されているＮＣコードからなるＮＣ
データを解析するＮＣデータ解析部（ＮＣコード選別手
段）４２と、ＮＣデータ解析部４２により選別されたＮ
Ｃコードに基づきモータ回転用の指令値としての軌跡デ
ータを作成して非同期で出力する軌跡データ作成部４４
と、前記軌跡データをサーボ周期（単位時間）と各軸と
のマトリクスとして記憶する第１および第２の記憶手段
としての第１および第２の指令バッファ５１、５２と、
これら第１および第２の指令バッファ５１、５２から対
応するサーボ周期毎にＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸サーボアンプ１
１〜１４に振り分け、図示していないＤ／Ａ変換器によ
りアナログ信号としての速度信号に変換して出力するサ
ーボ処理部５４を有する。この実施の形態において、サ
ーボ周期は１ｍｓに選択している。

【００２１】軌跡データ作成部４４は、ＮＣコード中、
位置決め、直線補間、ねじ切りのための切削送り等を指
定するＧコードおよび送り速度を指示するＦコード等に
基づきサーボ周期毎の直交３軸（Ｘ・Ｙ・Ｚ）各軸の回
転量データ指令値である単位時間（サーボ周期）毎の速
度データ、すなわち加速度データを作成して第１の指令
バッファ５１に供給する位置軌跡データ作成部４６と、
主軸（スピンドル軸）の始動や停止を指定するＭコー
ド、主軸の回転数を指定するＳコード等から、サーボ周
期毎のスピンドル軸回転量データ指令値であるサーボ周
期毎の速度データ、すなわち加速度データ等を作成して
第２の指令バッファ５２に供給するスピンドル軌跡作成
部４８とを有している。

【００２２】この実施の形態において、第１および第２
の指令バッファ５１、５２としては、図２および図３に
示すように、それぞれ、サーボ周期に対応した１０行の
アドレス（行アドレスという。）と、直交３軸Ｘ・Ｙ・
ＺとＳ軸の３列のアドレス（軸アドレスという。）とで
指定される記憶領域を有するリングバッファを用いてい
る。リングバッファを用いた場合、リングバッファ以外
のものを用いた場合に比較して、後述するように、メモ
リ容量を低減することが可能である。

【００２３】図２および図３の模式図から分かるよう
に、第１および第２の指令バッファ５１、５２は、それ
ぞれ、行アドレスが第１行から第１０行までの１０行あ
り、軸アドレスがＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸に対応して４列あ
り、登録数（行アドレス中、データが記憶されているア
ドレスの数）Ｎ１、Ｎ２の初期値がＮ１＝Ｎ２＝０であ
り、各書込ポインタ（次に書き込む行アドレス値）Ｗ
１、Ｗ２および読出ポインタＲ１、Ｒ２（次に読み出す
行アドレス値）の初期値がＷ１＝Ｗ２＝Ｒ１＝Ｒ２＝１
であるものとする。各記憶領域内に記憶されているデー
タＶｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｖｓは、後述するように軌跡デー
タとしてのＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸各軸の回転速度である速度
データである。

【００２４】第１および第２の指令バッファ５１、５２
に書き込まれている速度データＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ，
Ｖｓ）が、サーボ処理部５４によりサーボ周期毎に読み
出されて合成された後、図示していないＤ／Ａ変換器に
よりアナログ信号としての速度信号｛符号は、速度デー
タＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ，Ｖｓ）と同一の符号を用い
る。｝に変換されて出力される（図１参照）。

【００２５】そして、サーボ処理部５４からサーボ周期
毎に同期して出力される各速度信号Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ，
Ｖｓに基づきＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸各軸のサーボアンプ１１
〜１４を通じてＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸各軸のサーボモータ１
６〜１９の回転がそれぞれ制御される。

【００２６】この場合、まず、Ｘ・Ｙ軸各軸サーボモー
タ１６、１７により移動テーブル６が移動制御され、こ
の移動テーブル６に固定されているワーク４の所定箇所
が、ラム９に固定されているＳ軸サーボモータ１９に装
着されたドリルあるいはタップ等のツール８に対向す
る。

【００２７】この状態において、Ｚ軸サーボモータ１８
とＳ軸サーボモータ１９とが同期運転されることで、ワ
ーク４の所定箇所に雌ねじまたは穴が形成され、Ｚ軸サ
ーボモータ１８とＳ軸サーボモータ１９とが非同期（独
立）に運転されることで穴が形成される。

【００２８】次に、上述の実施の形態の詳しい動作につ
いて、図４に示すメインフローチャートに基づいて説明
する。

【００２９】まず、移動テーブル６上に被加工物である
ワーク４を装着し、ラム９上のＳ軸モータ１９に所定の
ツール８を取り付けた状態において、ＮＣ工作機械４０
が、図示していないシーケンサから供給される起動信号
を検知したとき（ステップＳ１）、ＮＣデータ解析部４
２は、ＮＣデータの存在を確認し（ステップＳ２）、Ｎ
Ｃデータが存在する場合には、ＮＣデータを構成するＮ
Ｃコードを解析する（ステップＳ３）。この解析作業で
は、ＮＣデータが、例えば、位置決め機能を表すＧ００
や直線補間機能を表すＧ０１等のＧコード、その他、主
軸（スピンドル軸）の始動や停止の機能を指定するＭコ
ードＭＸＸ、ツール８の選択を指定するＴコードＴＸ
Ｘ、主軸の回転数を指定するＳコードＳＸＸ等、各ＮＣ
コードに分類される。

【００３０】位置軌跡データ作成部４６は、例えば、Ｇ
コードＧ００、Ｇ０１等に基づきＸ・Ｙ・Ｚ軸各軸の動
作計画を立案する（ステップＳ４）。このとき、複数軸
での同期回転が必要な場合には、その同期回転を考慮し
て動作計画を立案する。

【００３１】図５に示すように、動作計画６１は、Ｘ・
Ｙ・Ｚ軸各軸について、回転速度である速度データＶが
目標速度である一定の速度データＶ１に至るまでの加速
時間ｔ１、目標速度である一定の速度データＶ１での送
り時間である定速時間ｔ２および目標速度である一定の
速度データＶ１から減速して停止させるまでの減速時間
ｔ３からなる。この場合、時間ｔ１〜ｔ３における動作
計画を、それぞれ加速計画、定速計画および減速計画と
いう。なお、ここでの回転速度である速度データＶは、
Ｘ・Ｙ・Ｚ軸各軸の場合であるので、移動テーブル６お
よびラム９をＸ・Ｙ・Ｚ各軸方向に移動させるための速
度である。

【００３２】次いで、ステップＳ４の処理で立案された
動作計画６１に基づき、位置軌跡データ作成部４６にお
いて、図６に示すように、サーボ周期Ｔ０毎に、この実
施の形態では、Ｔ０＝１ｍｓ毎に更新するための回転量
データ指令値であり位置軌跡データ６２としての速度デ
ータ｛この場合も符号はＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とす
る。｝を作成し（ステップＳ５）、メモリ領域に空きが
あれば、第１の指令バッファ５１に第２の指令バッファ
５２とは独立に記憶させる（ステップＳ６）。

【００３３】次いで、サーボ処理部５４は、加工指令等
の割込指令に基づき、第１の指令バッファ５１に書き込
まれたサンプリング時間（サーボ周期）毎のパルス数デ
ータである速度データＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）と、後述
する第２の指令バッファ５２に書き込まれたサンプリン
グ時間（サーボ周期）毎のパルス数データである速度デ
ータＶ（Ｖｓ）とを、サーボ周期に同期して読み出して
合成し、レジスタ５３に一旦記憶した後、レジスタ５３
から同時に読み出し、サーボ処理部５４中の図示してい
ないＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換して、それ
ぞれＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸サーボアンプ１１〜１４に供給す
ることでサーボタスクが実行される（ステップＳ７）。
具体的に説明すると、このサーボタスクでは、第１およ
び第２の指令バッファ５１、５２から払い出された速度
データＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ，Ｖｓ）に基づき、Ｘ・Ｙ
・Ｚ・Ｓ軸サーボアンプ１１〜１４により、それぞれ対
応するＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸サーボモータ１６〜１９がフィ
ードバック制御されることで位置・速度制御が行われ、
タップあるいはドリルであるツール８によりワーク４の
所定の箇所に対して雌ねじが切られ、あるいは穴が形成
される加工が実行される。この場合、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸サー
ボモータ１６〜１８とＳ軸サーボモータ１９とを同期回
転させてタップ動作等をさせる場合には、予め同期計算
を行ってしまい、Ｘ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸の４軸のデータを第
１の指令バッファ５１に書き込んでおく必要があり、こ
の第１の指令バッファ５１から払い出された速度データ
Ｖ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ，Ｖｓ）に基づき、Ｘ・Ｙ・Ｚ・
Ｓ軸の４軸のサーボモータ１６〜１９の同期回転が実行
される。

【００３４】次いで、図３に示した動作計画６１による
動作が完了したかどうかが確認され（ステップＳ８）、
動作が完了していない場合、動作計画６１に係る位置軌
跡データ６２の作成・記憶作業が続行される（ステップ
Ｓ５、６）。そして、割込処理によるサーボタスク、す
なわちワーク４に対する加工が行われる（ステップＳ
７）。

【００３５】動作計画６１によるワーク４に対する加工
処理が終了したとき（ステップＳ８：ＹＥＳ）、最終Ｎ
Ｃデータによる処理が終了したかどうかが確認され（ス
テップＳ９）、終了してないと判断された場合には、他
の加工処理等に係わるＮＣデータが残っていないかどう
かが確認され（ステップＳ２）、ＮＣデータが残ってい
る場合には、ステップＳ３〜Ｓ９の処理が行われ、残っ
ていない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、最終ＮＣデータ
による処理が終了している場合（ステップＳ９：ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ１の起動待ち状態にもどる。

【００３６】次に、ステップＳ４〜Ｓ８の処理と並列的
に処理されるスピンドル動作指示に係わる処理を説明す
る。

【００３７】ＮＣコードとして、Ｍコードが存在すると
き、そのＭコード（図４中、符号Ｍｘｘと表してい
る。）による処理がＳ（スピンドル）軸の回転動作指示
に係わるものであるかどうかを判定する（ステップＳ１
１）。この判定が否定的であって、クーラント開始等の
軸の回転動作指示に係わるものでない場合には、図示し
ていないＰＬＣによるタスクとなるので、そのＭコード
をＰＬＣに出力し（ステップＳ１３）、その回答（アン
サー）を待って（ステップＳ１４）、上述したステップ
Ｓ９の処理に移る。

【００３８】ステップＳ１１の判定が肯定的であって、
Ｓ軸の回転動作指示に係わる処理である場合には、スピ
ンドル動作タスクを動作指示する（ステップＳ１２）。

【００３９】また、ＮＣコードとして、主軸の回転数を
表すＳコード（図４中、符号Ｓｘｘと表している。）が
存在するときにもスピンドル動作タスクを動作指示する
（ステップＳ１５）。

【００４０】図７は、スピンドル動作タスクのフローチ
ャートを示している。この場合、まず、ＮＣコードの指
令種別を判別し（ステップＳ１２ａ）、ＮＣコードが指
令種別を表すコードである場合、具体的には、正転指令
または回転数変更指示である場合には回転数、すなわち
回転速度（速度データ）Ｖを増加させ（ステップＳ１２
ｂ）、また逆転指令または回転数変更指示である場合に
は、回転数、すなわち回転速度（速度データ）Ｖを減少
させる（ステップＳ１２ｃ）、さらに回転停止指令であ
った場合には回転数、すなわち回転速度（速度データ）
Ｖをゼロ値とする（ステップＳ１２ｄ）。

【００４１】ステップＳ１２ａの判定において、ＮＣコ
ードが指令種別を表すコードでない場合、およびステッ
プＳ１２ｂ〜１２ｄの処理が終了した場合には、ＮＣコ
ードの動作種別を判定する（ステップＳ１２ｅ）。

【００４２】動作種別が加速である場合には図５を参照
して説明した加速計画を立案し（ステップＳ１２ｆ）、
減速である場合には図５を参照して説明した減速計画を
立案し、一定速（停止している場合も含む。）である場
合にはそのままの値をそれぞれスピンドル軌跡データ作
成部４８に動作計画（符号を６１Ａとする。）として送
る。

【００４３】次いで、立案された動作計画６１Ａに基づ
いて、スピンドル軌跡データ作成部４８は、図６を参照
して説明したような位置軌跡データ（符号を６２Ａとす
る。）を作成する（ステップＳ１２ｈ）。すなわち、サ
ーボ周期Ｔ０毎に更新するための回転量データ指令値で
ある速度データＶ（Ｖｓ）を作成し、第２の指令バッフ
ァ５２に記憶させる（ステップＳ１２ｉ）。

【００４４】なお、上述したように、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸サー
ボモータ１６〜１８とＳ軸サーボモータ１９とを同期回
転させてワーク４に対して雌ねじを切ろうとする場合に
は、Ｘ・Ｙ・Ｚ・Ｓ各軸の同期計算を行い、Ｘ・Ｙ・Ｚ
・Ｓ軸４軸のデータを第１の指令バッファ５１に書き込
むようにしている。したがって、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸サーボモ
ータ１６〜１８に対してＳ軸サーボモータ１９の同期回
転が必要でない場合には、Ｓ軸の位置軌跡データ６２Ａ
を第２の指令バッファ５２に記憶させることになる。

【００４５】次いで、サーボ処理部５４は、加工指令等
の割込指令に基づき、この第２の指令バッファ５２に書
き込まれたパルス数データである速度データＶ（Ｖｓ）
と前述した第１の指令バッファ５１に書き込まれたパル
ス数データである速度データＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）と
をサーボ周期に同期して読み出して合成し、レジスタ５
３に一旦記憶した後、レジスタ５３からサーボ周期毎に
同時に読み出し、読み出した速度データＶ（Ｖｘ，Ｖ
ｙ，Ｖｚ）を、サーボ処理部５４中の図示していないＤ
／Ａ変換器によりアナログ信号としての速度信号に変換
して、それぞれＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸サーボアンプ１１〜１
４に供給することでサーボタスクが実行される（ステッ
プＳ１２ｉ）。

【００４６】サーボタスクでは、上述したように、Ｘ・
Ｙ・Ｚ・Ｓ軸サーボアンプ１１〜１４によりそれぞれ対
応するＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸サーボモータ１６〜１９に対し
てフィードバック制御による位置・速度制御が行われ
て、ツール８によりワーク４の所定の箇所が加工され
る。この実施の形態では、所定の箇所に穴が形成され
る。この処理の後、上述したステップＳ１３の処理が開
始される。

【００４７】ここで、第１および第２の指令バッファ５
１、５２に対する書込読出処理およびサーボ処理部５４
における合成処理を含むサーボ処理、換言すれば、図４
のメインフローチャート中のステップＳ７および図５の
スピンドル動作タスクフローチャート中のステップＳ１
２ｉのサーボタスクについて詳しく説明する。

【００４８】第１の指令バッファ５１には、Ｘ・Ｙ・Ｚ
軸に係る位置軌跡データ６２を構成するサンプリングデ
ータである回転速度としての速度データＶ（図６参照）
が、サーボ周期毎に順次書き込まれる。一方、第２の指
令バッファ５２には、第１の指令バッファ５１への書込
とは非同期の状態でＳ軸に係る位置軌跡データ６２Ａを
構成するサンプリングデータである回転速度としての速
度データＶが、サーボ周期毎に順次書き込まれる。

【００４９】図８Ａは、行アドレス１〜５まで、行アド
レス毎に若い行アドレス番号からデータが順次書き込ま
れ、登録数Ｎ１がＮ１＝５、書込ポインタＷ１がＷ１＝
６、読出ポインタＲ１がＲ１＝１の状態になっている第
１の指令バッファ５１の記憶状態を示している。図９Ａ
は、同様に書き込まれ、登録数Ｎ２がＮ２＝３、書込ポ
インタＷ２がＷ２＝４、読出ポインタＲ２がＲ２＝１の
状態になっている第２の指令バッファ５２の記憶状態を
示している。

【００５０】この状態において、割込処理である加工指
令等が発生した場合、パルス数データの払出処理が開始
され、サーボ周期毎に、第１および第２の指令バッファ
５１、５２の読出ポインタＲ１、Ｒ２により指定される
行アドレスの回転速度である速度データＶが読み出さ
れ、対応するアドレス毎に合成されてサーボ処理部５４
内のレジスタ５３（図１０参照）に順次記憶される。こ
こで、レジスタ５３は、行アドレスを１０個、列アドレ
スを４個確保し、第１および第２の指令バッファ５１、
５２のメモリアドレス数に一致させている。

【００５１】この図１０は、図８Ａに示す第１の指令バ
ッファ５１の行アドレス第１行の速度データ（Ｘ１，Ｙ
１，Ｚ１，Ｓ１）＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ，０）と、図９
Ａに示す第２の指令バッファ５２の行アドレス第１行の
速度データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，Ｓ１）＝（０，０，
０，Ｖｓ）とをマトリクス演算的に合成するとともに、
第１の指令バッファ５１の行アドレス第２行の速度デー
タ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，Ｓ１）＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ，
０）と第２の指令バッファ５２の行アドレス第２行の速
度データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，Ｓ１）＝（０，０，０，
Ｖｓ）とをマトリクス演算的に合成した後のレジスタ５
３の記憶状態を示している。

【００５２】このときの第１および第２の指令バッファ
５１、５２の記憶状態をそれぞれ図８Ｂ、図９Ｂに示
す。読出ポインタＲ１＝Ｒ２＝１およびＲ１＝Ｒ２＝２
に基づき読み出された行アドレスは、理解を容易にする
ために空白状態で表している。この記憶状態において
は、第１および第２の指令バッファ５１、５２の新たな
行アドレスにデータが非同期で第１の指令バッファ５１
には１行（第６行目）、第２の記憶バッファには２行分
（第４行目と第５行目）書き込まれたことをも表してい
る。したがって、この記憶状態において、第１の指令バ
ッファ５１は、登録数Ｎ１がＮ１＝４、書込ポインタＷ
１がＷ１＝７、読出ポインタＲ１がＲ１＝３の状態に変
化している。また、第２の指令バッファ５２は、登録数
Ｎ２がＮ２＝３、書込ポインタＷ２がＷ２＝６、読出ポ
インタＲ２がＲ２＝３の状態になっている。以下同様
に、第１および第２の指令バッファ５１、５２の行アド
レス第１０行までデータが書き込まれた後、行アドレス
第１行に書き込まれる。

【００５３】サーボ処理部５４では、レジスタ５３に書
き込まれているデータがＦＩＦＯ（先入れ先出し）方式
でサーボ周期毎に行アドレス１行毎に同時に読み出さ
れ、図示していないＤ／Ａ変換器を通じてＸ・Ｙ・Ｚ・
Ｓ軸各軸のサーボアンプ１１〜１４に供給される。この
ようにして、上述したＺ軸サーボモータ１８およびＳ軸
サーボモータ１９の運転が実行される。この場合、Ｘ・
Ｙ・Ｚ・Ｓ軸各軸のＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸サーボモータ１６
〜１９のすべてを１つのＮＣコントローラ１５Ａで同期
運転（同期回転）させることもできる。もちろん、Ｘ・
Ｙ・Ｚ・Ｓ軸各軸のサーボモータ１６〜１９を相互に独
立に運転させることもできる。しかも、この実施の形態
では、Ｓ軸サーボモータ１９をスピンドルモータと擬制
して駆動することが可能となるので、ＮＣ工作機械４０
を廉価に構成することができる。

【００５４】このように、上述の図１例のＮＣ工作機械
４０によれば、図１１に示したＮＣコントローラ１５に
第１および第２の指令バッファ５１、５２を設け、この
出力を合成する機能を有するサーボ処理部５４を設けた
ＮＣコントローラ１５Ａを採用することにより、従来技
術の項で説明したような高価なスピンドルアンプ２６
（図１１参照）を用いる必要がなく、Ｓ軸サーボモータ
１９をスピンドルモータ１０（図１１参照）と擬制して
使用することができるので、きわめて付加価値の高い装
置となる。ＮＣコントローラ１５Ａは、従来のＮＣコン
トローラ１５に比較して、ハードウエア的には、バッフ
ァを１個増加しているだけであり、サーボ処理はソフト
ウエアにより実行することができるので、コストの増加
がきわめて少ない。さらに、ソフトウエアを作成する際
に、第１および第２の指令バッファ５１、５２としてリ
ングバッファを用いているので、記憶処理が簡単とな
り、ソフトウエアを簡易に作成することができる。

【００５５】さらに一般的に説明すると、この発明で
は、ＮＣコントローラ１５Ａ中に第１および第２の指令
バッファ５１、５２を配し、この第１および第２の指令
バッファ５１、５２からサーボ処理部５４によりサーボ
周期毎にｎ軸（この実施の形態では、Ｘ・Ｙ・Ｚ３軸）
各軸の回転量データ指令値とスピンドル軸回転量データ
指令値を合成して読み出し、（ｎ＋１）軸（この実施の
形態では、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸＋スピンドル軸）の各軸のサー
ボモータ１６〜１９に接続された（ｎ＋１）軸の各軸の
サーボアンプ１１〜１４の入力側にそれぞれ出力する。
これにより、（ｎ＋１）軸のサーボモータ１６〜１９の
中、１軸のＳ軸サーボモータ１９をスピンドルモータと
擬制して駆動することが可能となり、用途によってはサ
ーボモータに比較して高価なスピンドルモータを使用す
る必要がなくなる。

【００５６】なお、この発明は、上述の実施の形態に限
らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成
を採り得ることはもちろんである。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、コントローラ機能を有するスピンドルアンプが不要
となるので、ＮＣ工作機械を廉価に構成することができ
る。

【００５８】また、この発明によれば、サーボモータを
スピンドルモータと擬制して駆動することが可能となる
ので、ＮＣ工作機械を廉価に構成することができる。

【００５９】さらに、この発明は、複数のモータの同期
回転用、非同期回転用のいずれの場合にも適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態が適用されたＮＣ工作
機械の構成を示すブロック図でる。

【図２】第１の指令バッファの構成を示す模式図であ
る。

【図３】第２の指令バッファの構成を示す模式図であ
る。

【図４】図１例の動作説明に供されるメインのフローチ
ャートである。

【図５】動作計画立案の説明に供される線図である。

【図６】位置軌跡データ作成の説明に供される線図であ
る。

【図７】スピンドル動作タスクの説明に供されるフロー
チャートである。

【図８】図８Ａは、第１の指令バッファにＸ・Ｙ・Ｚ３
軸用の速度データが一部記憶されている状態を説明する
模式図、図８Ｂは、第２の指令バッファにＳ軸用の速度
データが一部記憶されている状態を説明する模式図であ
る。

【図９】図９Ａは、第１の指令バッファからＸ・Ｙ・Ｚ
３軸用の速度データが一部読み出された後の状態を説明
する模式図、図９Ｂは、第２の指令バッファからＳ軸用
の速度データが一部読み出された状態を説明する模式図
である。

【図１０】サーボ周期毎にレジスタにＸ・Ｙ・Ｚ・Ｓ軸
４軸の速度データが一部書き込まれた状態を説明する模
式図である。

【図１１】従来の技術に係るＮＣ工作機械の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

２、４０…ＮＣ工作機械 ４…ワーク ６…移動テーブル ８…ツール ９…ラム １０…スピンドルモー
タ １１〜１４…サーボアンプ １５、１５Ａ…ＮＣコ
ントローラ １６〜１８…サーボモータ １９…Ｓ軸モータ ２０…コントローラ ２２…アンプ ２６…スピンドルアンプ ４２…ＮＣデータ解析
部 ４４…軌跡データ作成部 ４６…位置軌跡データ
作成部 ４８…スピンドル軌跡データ作成部 ５１、５２…指令バッファ ５３…レジスタ ５４…サーボ処理部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ回転用の第１および第２の指令値を
   出力する指令値出力手段と、 前記第１の指令値をサーボ周期毎に記憶する第１の記憶
   手段と、 前記第２の指令値をサーボ周期毎に記憶する第２の記憶
   手段と、 前記第１および第２の記憶手段に記憶されている第１お
   よび第２の指令値を対応するサーボ周期毎に合成した
   後、サーボ周期毎に各アンプを介して各モータに出力す
   るサーボ処理部とを備えることを特徴とするＮＣ工作機
   械における複数軸モータの駆動装置。
2. 【請求項２】ｎ軸のサーボモータ動作指示用のＮＣデー
   タから、サーボ周期毎の前記ｎ軸各軸の回転量データ指
   令値を作成するｎ軸各軸回転量データ指令値作成手段
   と、 スピンドルモータ動作指示用のＮＣデータから、前記サ
   ーボ周期毎のスピンドル軸回転量データ指令値を作成す
   るスピンドル軸回転量データ指令値作成手段と、 前記ｎ軸各軸の回転量データ指令値をサーボ周期毎に記
   憶する第１の記憶手段と、 前記スピンドル軸回転量データ指令値をサーボ周期毎に
   記憶する第２の記憶手段と、 前記第１および第２の記憶手段からサーボ周期毎に前記
   ｎ軸各軸の回転量データ指令値と前記スピンドル軸回転
   量データ指令値を読み出して合成した後、（ｎ＋１）軸
   の各軸のサーボモータに接続された（ｎ＋１）軸の各軸
   のサーボアンプの入力側にそれぞれ出力するサーボ処理
   部とを備え、 前記ｎ軸のサーボモータ動作指示用のＮＣデータと前記
   スピンドルモータ動作指示用のＮＣデータに基づき、前
   記（ｎ＋１）軸のサーボモータの中、１軸のサーボモー
   タをスピンドルモータと擬制して駆動することを特徴と
   するＮＣ工作機械における複数軸モータの駆動装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の複数軸モータの駆
   動装置において、 前記第１および前記第２の記憶手段に記憶される前記第
   １および前記第２の指令値とが、独立回転用または同期
   回転用に作成されていることを特徴とするＮＣ工作機械
   における複数軸モータの駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の複数
   軸モータの駆動装置において、 前記第１および前記第２の記憶手段としてリングバッフ
   ァを用いることを特徴とするＮＣ工作機械における複数
   軸モータの駆動装置。