JPS63180444A - 加工制御装置 - Google Patents

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、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
を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、その現在位置が検出
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負荷が増大し
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
袋［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ｒＭＰＵＪ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。ＲＡＭ４には、ＮＣプログラムが記憶されたＮＣ
Ｄ領域と検出信号ＰＳＷＩ〜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ＯＦＲと送り速度を設定する
速度レジスタＶＲと絶対位置検出袋ｗＣにより主軸台１
０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。 ＭＰＵ　１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ＭＰＵ　１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、ＭＰＵ　１から電流制限信号Ｓ
３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上を摺動するテーブル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の位相角を検出する第１位相比較回路１
７と、第２のレゾルバ１５の位相角を検出する第２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ｒＲＴＣ」と略記する）２
０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、Ｉ？ＴＣ２０から検出タイミング信号りを入力
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（■Ｆ）を介してＭＰＵ
　１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ＭＰＵＩの割り込み入力
端子（ＮＩ４１）に出力している。ＭＰＵ　１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
タイミング信号り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、２　ｍｓ毎に
速度信号がレジスタ５に出力される。 ６はストアードプロダ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ＮＧプログラムの実行の指令と共に主軸モータ２
２の回転を制御し、数値制御装置Ａから検出信号ＰＳＷ
１．　Ｐ３Ｎ４．　ＰＳＷ３．　ＰＳ１１４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Ｓ
４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。 本実施例テハ、検出信号！ｔ　ＰＳＷｌ、　Ｐ３Ｎ４．
　ＰＳＷ３．　ＰＳＩＩ４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ＰＳｌｆｌ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ｐｓｗｉ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、オフ位置く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
送りの最小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ＰＳ１１１〜ＰＳｌ
ｌ１４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袋ｍＡ
からシーケンスコントローラσ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３
０００μｓの位置まで穴開は加工を行った後、主軸台１
０を定位置に戻し、次に電流制限を作動させて工作物２
５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．　Ｐ３Ｎ４の出力状態から穴開は寸法の良
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は穴開は寸法が設計
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は穴開は寸法が負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は穴開は寸法
が正方向の許容範囲外に存在することを示す信号として
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ＯＰＨに設定され、送り速度■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Ｌ
Ｏとして記憶される。 この様に、初期残移動量ＬＯ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で可動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１
番目の検出信号ＰＳＩＩＩの検出区間ＰＮの出力オン位
置ＯＮが読み出され、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ＯＮと出力オフ位置Ｏ
Ｆ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ＯＮ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Ｏ
Ｎ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１番目の検出信号ｐｓｗｒ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１番目の検
出信号ＰＳｉｌｌ＋の検出フラグＦ■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１１
８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ＯＦ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１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が出力オフ
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１番目の検出イ言号フラグＦＩ
がオン（こセットされる。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判定された場合には
、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Ｆｌ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１番目の検出信号ＰＳＷＴ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１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■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ＰＳ１１１〜ＰＳ１１４が出
力された後、ＭＰＵ　１の処理は第７図のステップ２０
４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ｆｌＲ
Ｌ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Ｉ
Ｌ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
回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
否かが判定され、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ＰＳ１１２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
工寸法が設計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倍信号出力してそのタイムサイクルの
処理を終了する。このＯＫ倍信号より工作物が指令され
た値に正常に穴開は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ＰＳｉ１３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４・０８
で−ＮＧ信号が出力される。また、ステップ４０６での
判定結果が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
で十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、工作物２５の位置の相違等が考えられるので
、ステップ４１４へ移行シてエラー信号を出力する。ス
テップ４０４．４０８．４１２．４１４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
ステージョンと検測ステーションとに分離する必要もな
いので、装置が簡略化される。

【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測的に示した構成
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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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 から成ることを特徴とする加工制御装置。