JPS6034249A - 主軸位置割出装置 - Google Patents

主軸位置割出装置

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JPS6034249A
JPS6034249A JP14358883A JP14358883A JPS6034249A JP S6034249 A JPS6034249 A JP S6034249A JP 14358883 A JP14358883 A JP 14358883A JP 14358883 A JP14358883 A JP 14358883A JP S6034249 A JPS6034249 A JP S6034249A
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Naoto Oota
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/19Numerical 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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/21Numerical 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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
    • G05B19/23Numerical 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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
    • G05B19/231Numerical 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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、]−作機械等の主軸の特定位置を検出する検
出器の出力によって主軸を特定位111に停止制御する
構成において、容易に主軸を任意の位置に割出し制御し
うる主軸の位置割出制御方式に関する0 (従来技術) 工作機械やロボット等においては、高精度で主軸を位置
決めする必要がある。例えは、工作機械の工具回転用の
主軸では、工具交換のため主軸を定位置に正確に停止さ
せないと、工具交換が円滑に行なえないので、高精度な
位置決め技術が要求される。この様な主軸の定位置停止
のため、従来から主軸オリエンテーション制御技術が用
いられている。このオリエンテーション制御技術は、主
軸の特定回転位置に発磁体を取付けるとともに、磁気セ
ンサを設け、主軸の発磁体が磁気センサに対向する同転
位置で磁気センサが検出信号を発する様に位置検出器を
構成し、主軸とギヤ結合式等の変速機構を介し接続され
るモータには速度検出器を設け、制御回路が速度検出器
の速度信号を利用してモータを速度制御するとともにオ
リエンテーション指令に応じて当該磁気セ/すの検出信
号に従ってモータを停止制御し、主軸を特定回転位tM
(定位置)に停止せしめるものである。この磁気センサ
の検出信号は定位置を中心に対称の出力特性を示すアナ
ログ信号であるから、これを位置決め信号に用いること
によりファイン制御を行なうことができ、停止時の剛性
を持たすことができるO (従来技術の問題点) この様な主軸オリエンテーション制御においては、主軸
の定位置への位置決め精度は高いが、定位置以外の任意
の位置への位置決め(割出し)機能は有していない。し
かしながら、係る主軸にも多種の機能が要求されること
から、主軸の割出し機能がめらねている。このための一
つの解決策としては別途位置制御回路を設けることが考
えらねるが、前述の如く主軸とモータとは変速機構を介
して接続さ才1ているため、主軸の位置検出を行なうに
は、別途主軸にポジ7ヨンコーダ等の位置検出器を設け
る必要があり、構成が複雑となりしかも制御も七晃雑と
なるという欠点がある。
(発明の目的) 本発明の目的は、特別の検出器を設けることなく、容易
に割出し機能を付与することができる主軸の位置割出制
御方式を提供するにある。
(発明の概要) 本発明では、バルスコーダの出力パルスと位置検出器の
検出信号に基いて制御回路がモータを制御して主軸を定
位置に停止制御せしめる定位置制御装置(主軸オリエン
テーション回路)ニ対シ、パルスコーダの出力パルスを
計数するプログラマブルカウンタとDAコンバータとを
設け、変速機構の変速比に基づく値Nによってプログラ
マブルカウンタをN進カウンタとして主軸の位置を検出
するとともに、カウンタの内容と割出位置とに基いて位
置−差信号を得、位置誤差信号をDAコンバータによっ
てアナログに変換して速度指令軍用を発生し、モータを
制御して主軸を割出位置に停止させる様にしている。
(実施例) 第1図は本発明の全体構成図であり、図中、100は主
軸駆動用のモータであり、直流モータ、交流モータのい
ずれでもよい。101は主軸ヘッドであり、例えば工具
等が取付けられるもの、102は変速機構であり、ギヤ
結合などの滑りを生ずることのない結合方式が用いられ
、例えばHigh。
Medium 、 Low の3段変速が可能なもので
ある。
103は速度検出器であり、モータ100の軸に取付け
られ、モータ100の所定回転角同転毎にパルスを出力
するバルスコーダで構成され、出力パルスの周波数が速
度を示すもの、104は位置検出器でおり、主軸の特定
回転位置(原点)に取付けられ、主軸とともに回転する
発磁体104aと、固定位置に設けられた磁気センサ1
04bとで構成され、主軸が特定回転位置まで回転する
毎に出力信号を発生するもの、105は4倍回路であり
、速度検出器103の出力パルスを4倍の周波数の出力
パルスに変換するもの、106はFVコンバータ(周波
数電圧変換器)であシ、4倍回路105の出力パルスの
周波数を電圧に変換し、速度電圧VRを出力するもの、
107ij後述する定位置停止制御回路であシ、108
は速度制御回路であシ、指令速度と実速度電圧の差(電
流指令)を出力するもの、109はパワー回路であり、
電流指令を電力増巾してモータ100に与えるもの、1
10はスイッチであシ、速度制御回路108と外部又は
定位置停止制御回路107とを選択的に接続するもので
ある。
第2図は前述の定位置停止制御回路の詳細ブロック図で
ある。図中、107aは波形整形発生回路であp1オリ
エンテーシ=l/指令ORCMによって速度零の速度指
令を出力し、Fvコンバータ106からの実速度電圧V
Bを鑑視し、実速度電圧VRが零になった時低速のオリ
エンテーション速度指令を発し、モータ100を低速で
回転せしめ、磁気センサ信号SAより定位置近傍に到来
したことを検出して、磁気センサ信号を位置決め信号と
して供給するものである。107bはマイクロプロセッ
サ(プロセッサ)であり、主軸の制御のための種々の演
算を行なうもの、107Cはメモリでおり、プロセッサ
107bの制御プログラム等を格納するリードオンリー
メモリ(ROM)と演算結果等を記憶するランダムアク
セスメモIJ (RAM)で構成されるもの、107d
はデジタルアナログ変換器(DAコンバータ)であり、
プロセッサ107bからのデジタルの位置誤差信号をア
ナログ信号に変換し速度指令として出力するもの、10
7eはプログラマブルカラ/りであり、プロセッサ10
7bからセットされるデータNによってN進のアップダ
ウンカウンタを構成し、4倍回路105の出力パルスを
アップ又はダウンカウントするもの、107fはインタ
ーフェイス回路であり、NC装置の主プロセツサと指令
や制御信号のやりとりを行なうものであj5.107g
は切替スイッチであり、スイッチ110(第1図)と、
波形整形発生回路107a又はDAコンバータ107d
とを選択的に切替えるものである。
次に、第1図及び第2図構成の動作について説明すると
、通常はNC装置の主プロセツサから速度指令VCMD
が与えられておシ、スイッチ110の接点はa側に倒れ
ているので、速度指令VCMDが速度制御回路108に
人力される。一方速度制御回路108には、速度検出器
103からの検出パルスを4倍回路105で4倍の周波
数に変換したものをFVコンバータ106で電圧変換し
て得た実速度電圧VRが入力されているので、速度制御
回路108は速度指令VCMDと実速度電圧Vaとの差
である電流指令I8を出力し、パワー回路109で電力
増巾されモータ100に与えられる。この様にして指令
速度VCMDと実速度との差に基いてモータ100が回
転制御され、モータ100は指令速度VCMDで回転す
ることになる0 モータ100がこの様に定速制御されている間にモータ
100を定位置停止させるためのオリエンテーション指
令ORCMが主プロセツサからインターフェイス回路1
07f(第2図)に到来し、プロセッサ107b (第
2図)に通知される。プロセッサ107bはスイッチ1
10(第1図)の接点をb側に切替え、オリエンテーシ
ョン指令ORCMを波形整形発生回路107a (第2
図)に伝える。波形整形発生回路107aは速度零の速
度指令■0を発生する。切替スイッチ107g (第2
図)の接点は予しめa側に倒れているので、波形整形発
生回路107aは速度制御回路108に接続される。こ
のため、速度制御回路108には速度指令■0が入力さ
れるとともにFVコンバータ106からの実速度電圧V
Rが入力され、その差である電流指令工8によってモー
タ100が制御される。これによりモータ100は速度
零に向って減速していく。波形整形発生回路107aは
実速度電圧Vaを鑑視し、実速度電圧VRが零になった
ことを検出し、前述の速度指令vOを低速のオリエンテ
ーション速度指令VLに変更する。これによってモータ
100は再び回転し、主軸の発磁体104aが磁気セン
サ104bに近づくと、センサ信号8Aが立上る。波形
整形回路107aはとのセンサ信号SAの立上シを検出
し、その出力をオリエンチーシロン速度指令■Lからセ
ンサ信号8Aに切換える。このセンサ信号8Aは定位置
(発磁体104aと磁気センサ104bの対向する位置
)で零、定位置から正方向にずれると負、負方向にずれ
ると正の特1/16を示すので、モータ100はセンサ
信号8Aの箒の所で位置決めされ、即ち定位置で停止す
る。一方、波形整形発生回路107aは、実速度電圧v
Rを艦視し、再度VRが零になると、オリエンテーショ
ン完了信号0几FSを発し、プロセッサ107bに通知
する。プロセッサ107bはインターフェイス回路10
7fを介し主プロセツサにオリエンテーション完了信号
0RFSを通知1〜、主プロセツサは工具交換等の動作
を開始せしめる。
次に、主軸を任意の位置に割出しするには、この定位置
を原産として割出しを行なう。このため、主プロセツサ
より割出指令DRCM (割出位[Aを含む)及びギヤ
信号C8がインターフェイス回路107fを介してプロ
セッサ107bに入力される。
プロセッサ107bは、ギヤ信号C8に含まれる変速比
m(モータ回転数/主軸N転数)に基いてブログラマプ
ルカウンタ107eをN進カウンタに動作せしめる。即
ち、モータ1回転当りの検出パルスRPの数をnとする
と、主軸1回転に相当する検出パルスの数はmxnとな
る。従ってmxn=Nをプログラマブルカウンタ107
eにセットする。
周知の如くプログラマブルカウンタ107eは外部から
セットされるデータNによってN進カウンタを構成でき
るので、プログラマブルカウンタ107eはN進カウン
タとし働き、検出パルスRPを計数し、モータ100の
回転による検出パルスRPから主軸の現在位置を検出す
る。この場合前述のギヤ信号C8には変速比mを含ませ
ないで、単にLow。
Medium 、 High とし、予じめメモリ10
7cにこれに対応するNの値を格納しておき、ギヤ選択
信号C8に応じてプロセッサ107bがメモリ107c
を参照し、対応するNの値を引出す様にしてもよい。
次に、プロセッサ107bは入力された割出位置Aをメ
モリ107Cに格納する。この割出位置Aとカウンタ1
07eとの差は位置誤差であるから、この差をめれば良
いが、本発明では、DAコンバータ107dの能力を変
速比によらず、フルに利用する様にしている。即ちDA
コンバータ107dのビット数をkとすると、主軸1回
転を2のに乗で処理する。例えば、k−12とすれば、
主軸1回転は4096分割される。そして、前述の割出
位[Aは1回転を2のに乗とした時の相対値で与えられ
、しかもカウンタ107eの内容Mはこれに合わせて変
換される。カウンタ107eでは主軸1回転に対しNで
あるから、カウンタ107eの内容Mの変換後の値をM
′とすると、 M/ N : M’/ 4096 、’、M’=MX4096/N (1)となる。
プロセッサ107bは、周期的にカウンタ107eの内
容Mを読取り、(1)式の演算を行って、換算された現
在位置M′を算出する。
次に、プロセッサ107bは、現在位置M′とメモ1J
107cの割出位置Aとの差である位置誤差Erを次式
より算出する。
E r = A −M’ (2) この位置誤差ErはDAコンバータ107dに入力され
、位置誤差Erがアナログ信号に変換され、速度指令電
圧として出力される。一方、切替スイッチ107gは、
割出指令り几CMに応じてプロセッサ107bがその接
点をd側に倒しているので、DAコンバータ107dか
ら速度指令電圧はスイッチ107gを介し、更にスイッ
チ110を介し速度制御回路10日に入力し、電流指令
Isとしてパワー回路109に入力(〜、モータ100
を回転せしめる。割出指令DRCM入力時には、モータ
100は定位置く原点)に停止しているから、最初は速
度指令電圧は割出位置Aと原点との差に応じた値をとり
、モータ100の回転に伴ないカウンタ107eの現在
位置が更新される毎に速度指令電圧は減少し、速度指令
電圧が零となったところでモータ100は停止し、即ち
割出位置に停止することになる。
(発明の効果) 以上説萌した様に、本発明によれば、主軸の特定の回転
位置を検出するだめの位置検出器と、該主軸を変速機構
を介して駆動するモータの所定回転毎にパルスを出力す
るバルスコーダと、該バルスコーダの出力パルスに基い
て該モータf[度制御するとともに該位1〆を検出器の
検出信号に基いて該モータを停止制御して該主軸を定位
置停止させる制御回路とを有する主軸の定位IFF制御
装置に対して、該制御回路にプログラマブルカウンタと
、デジタルアナログ変換器とを設け、該変速機構の変速
比に基づく値Nによって該プログラマブルカウンタをN
進カウンタとして該主軸の現在位置を検出するとともに
該カウンタの内容と外部から与えられる割出位置とに基
いて位置誤差信号を得、該位置誤差信号をデジタルアナ
ログ変換器によってアナログに変換して速度指令電圧を
発生してモータを制御して主軸を割出位置に停止させる
ので、主軸定位置制御装置に主軸の任意位置の割出し機
能を与えることができるという効果を奏し、又モータの
パルスコーダの出力を用いて主軸の位置を検出できるの
で、特別に主軸に位置検出器を付加する必要なしに割出
し制御を行なうことができるという効果を奏する。更に
、変速機構の変速比に応じてN進カウンタを構成してい
るから、変速比が変化し7でも沖j出し制御が可能とη
るという効果も奏する。
尚、本発明を一実h1″i例により 、10すjj〜だ
が、不発1411の主旨の範囲内で紳々の多形が可能で
あり、これらケ本発明の範囲から11“除するものでは
在い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実Mlj例全体横1112図、
第2図は本発明による一実施例詳細ブロック図である。 図中、100°・・モータ、101・・・主軸ヘッド、
102・・・変速機構、105・・・バルスコーダ、1
04・・・イ)″r装検出器、107・・・定位tU停
止1jlJ御回路、108・・・速度制御回路、107
b・・・プロセ、−17−1+ 07 d 69.デン
タ、。 アナログ変換器、107e・・・プログラマブルカウン
タ。 出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 辻 1″

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主軸を1&−速機構を介して駆動するモータの所定角回
    転毎にパルスを出力するパルスコーダの出力パルスに基
    いて制御回路が該モータを速度制御するとともに該主軸
    の特定の回転位置を検出するための位置検出器からの検
    出信号に基いて該制御回路が該モータを停止制御して該
    主軸を該特定の回転位置に停止せしめる定位置制御装置
    において、該制御回路に該出力パルスを計数するプログ
    ラマブルカラ/りと、デジタルアナログ変換器とを設け
    、該変速機構の変速比に基づく値Nによって該グログラ
    マブルカウンタをN進カウンタとして該主軸の現在位置
    を検出するとともに該カウンタの内容と外部から与えら
    れる割出位置とに基いて位置誤差信号を得、該位!11
    誤差信号を該デジタルアナログ変換器によってアナログ
    に変換して速度指令電圧を発生せしめ、該モータを制御
    して該主軸を該割出位置に停止させることを特徴とする
    主軸の位置割出制御方式。
JP14358883A 1983-08-05 1983-08-05 主軸位置割出装置 Granted JPS6034249A (ja)

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JPH0123268B2 JPH0123268B2 (ja) 1989-05-01

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6489985A (en) * 1987-09-28 1989-04-05 Fuji Electric Co Ltd Positioning control method employing voltage type inverter
JPH02237743A (ja) * 1989-03-08 1990-09-20 Fanuc Ltd 数値制御装置の主軸制御方式
JP2006254525A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Toyo Electric Mfg Co Ltd 同期制御システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57140945U (ja) * 1981-02-27 1982-09-03

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