KR830001055B1

KR830001055B1 - Spindle exact stop control device

Info

Publication number: KR830001055B1
Application number: KR1019800004946A
Authority: KR
Inventors: 요시끼 후지오까
Original assignee: 후지쓰 후아낙크 가부시끼가이샤; 이나바 세이우에몽
Priority date: 1980-12-26
Filing date: 1980-12-26
Publication date: 1983-05-27

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Spindle exact stop control device

제1도는 간단한 형태로 보링 공작기계를 보이는 설명도.1 is an explanatory view showing a boring machine tool in a simple form.

제2도는 절삭공구와 보링 바아를 수취하기 위해 절삭공구와 보링 바아 및 공작물에 위치한 구멍 사이의 위치 관계를 보이는 설명도.2 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the cutting tool and the boring bar and the holes located in the workpiece for receiving the cutting tool and the boring bar.

제3도 및 제4도는 보링 바아를 공작물에 위치한 구멍내로 삽입하는 방법을 보이는 설명도.3 and 4 are explanatory views showing how to insert a boring bar into a hole located in a workpiece.

제5a도는 본 발명에 따라 정위치에 주축을 정지하기 위해 간단한 형태로 보인 제어장치를 설명하는데 유용한 설명도.5A is an explanatory diagram useful in explaining a control device shown in a simple form for stopping the main shaft in position according to the present invention.

제5b도는 위치 검출 센서를 설명하는데 유용한 설명도.5B is an explanatory diagram useful for explaining a position detection sensor.

제6도는 본 발명에 따라 주축을 정위치에 정지하기 위해 제어회로를 설명하는데 유용한 블럭선도.6 is a block diagram useful in explaining a control circuit for stopping the main shaft in position in accordance with the present invention.

제7도는 제6도의 블럭선도에 관련된 신호 파형도.7 is a signal waveform diagram related to the block diagram of FIG.

제8도 및 제9도는 본 발명에 따라 자기 센서의 구조와 동작을 설명하는데 유용한 설명도.8 and 9 are explanatory diagrams useful for explaining the structure and operation of the magnetic sensor according to the present invention.

제10도는 위치편차 발생회로를 상세히 보인 회로도.10 is a circuit diagram showing in detail the position deviation generation circuit.

제11도는 제10도의 회로와 관련된 타이밍도.11 is a timing diagram associated with the circuit of FIG.

본 발명은 주축을 정위치에 정지하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 주축상의 소정점을 두개의 정위치 중 어떤 것인가에 정지하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for stopping a main axis in a fixed position, and more particularly, to an apparatus for stopping a predetermined point on a main axis in either of two exact positions.

공지 기술로 알려진 몇개의 공작기계는 공작기계에 장착된 여러공구가 자동적으로 교환되면서 가공이 수행되는 자동 공구 교환기능을 구비하고 있따. 공구 교환 동작은 하기 와 같이 진행된다.Some machine tools, known in the art, are equipped with an automatic tool change function in which machining is performed while various tools mounted on the machine tool are automatically replaced. The tool change operation proceeds as follows.

첫째로 여러개의 공구를 보지하고 있는 매거진이 회전하여 매거진의 빈공구보지부분을 직접 주축기구 위에 있는 위치로 이송한다. 구공구를 수취하여 새공구로 교환되기 위한 주축기구는 전방으로 돌출하며, 그 후 주축기구 위에 있는 매거진이 내려와 매거진의 빈공구 보지 부분에 의해 구공구가 수취된다. 이때 주축기구는 후방으로 후퇴하여 구공구가 주축으로부터 분리되므로 구공구가 매거진에 옮겨진다. 그 다음에, 매거진은 회전하여 소망의 새 공구를 주축 전방의 위치에 놓고, 주축기구가 전방으로 돌출하여 주축이 새공구를 수취하도록 한다. 마지막으로, 매거진은 주축에서 멀리 들어 올려져 공구 교환 동작을 완료하게 된다.Firstly, a magazine holding several tools rotates to feed the empty tool holder of the magazine directly to the position above the spindle mechanism. The spindle mechanism for receiving the old tool and being exchanged for a new tool is projected forward, and then the magazine on the spindle is lowered to receive the old tool by the empty tool holding part of the magazine. At this time, the spindle mechanism is retracted to the rear and the sphere is separated from the spindle so that the sphere is moved to the magazine. The magazine then rotates to place the desired new tool in the position in front of the spindle, and the spindle mechanism protrudes forward so that the spindle receives the new tool. Finally, the magazine is lifted away from the spindle to complete the tool change.

상기 형식의 공구 교환기능에서는 키이번호와 같은 주축의 소정부분이 올바른 회전위치에 정확히 정지하여, 주축과 공구의 계합부분이 서로 원활하게 계합하도록 하는 것이 요망된다. 좀 더 상술하면, 키이는 주축에 장착되어 있고 키이홈은 키이와 계합되도록 공구에 형성되어 있다. 따라서 주축과 공구가 원활히 계합하여 키이와 키이홈의 올바른 계합이 이루어지도록 주축이 정위치에 정지하도록 하는 것이 요망된다. 상기 요구를 충족하기 위해서는, 주축의 회전각에 대해 ±0.1부터 ±0.2도 까지의 높은 주축위치 정확도가 필요하게 된다.In the tool changeover function of the above type, it is desired that a predetermined portion of the main shaft, such as the key number, stops correctly at the correct rotational position, so that the engaging portion of the main shaft and the tool engage smoothly with each other. More specifically, the key is mounted to the main shaft and the key groove is formed in the tool to engage the key. Therefore, it is desirable to allow the spindle to stop in position so that the spindle and the tool engage smoothly so that the key and the key groove are properly engaged. In order to meet this requirement, high spindle position accuracy of ± 0.1 to ± 0.2 degrees with respect to the rotation angle of the spindle is required.

종래의 자동공구 교환기구는 주축과 공구의 원활한 계합을 용이하게 할 수 있도록 주축 키이의 회전위치를 검출하기 위한 광전검출기 또는 리밋 스위치장치를 구비하고 있다. 이 장치는 키이 위치 검출 수단의 출력신호에 대한 응답으로 작동하는 기계적 제동을 응용하므로서 주축을 소정위치에 정지하도록 이송하는 그런것들이다.The conventional automatic tool changer is provided with a photodetector or limit switch device for detecting the rotational position of the spindle key to facilitate smooth engagement of the spindle and the tool. These devices are those which feed the main shaft to a predetermined position by applying mechanical braking which operates in response to the output signal of the key position detecting means.

상기 장치는 자동공구 교환시 기계적 핀 또는 제동 등에 의존하기 때문에, 장기간 사용하면 마모하는 정지 기구를 사용하고 있다. 제동 슈우 또는 핀의 이와 같은 마모로 주축이 소정위치에 정지하는 것이 점차 곤란해지며, 그 결과 자동공구교환은 원활히 진행할 수 없게 된다.Since the device depends on mechanical pins or braking etc. when changing automatic tools, a stop mechanism is used that wears over a long period of time. Such wear of the braking shoe or pin makes it increasingly difficult for the spindle to stop at a predetermined position, and as a result, automatic tool change cannot proceed smoothly.

따라서, 순수한 전기적 수단에 의해 자동공구교환 동작을 수행할 때, 주축을 정지시키는 기계적 핀 또는 기계적 제동기구에 따르지 않고, 고도의 정확도로 주축을 소정정지위치에 정지시킬 수 있는 제어장치가 필요하게 된다.Therefore, when performing automatic tool change operation by purely electric means, there is a need for a control device capable of stopping the main shaft at a predetermined stop position with a high degree of accuracy, without depending on the mechanical pin or mechanical brake mechanism for stopping the main shaft. .

한편, 자동차 엔진 박스와 같은 공작물의 보링을 하는데 수치제어공작기계가 점점 더 많이 사용되고 있다. 이러한 보링작업을 하기 위해 강성을 증가하여 떨리는 현상을 방지하기 위한 관점에서 볼때, 보다 두꺼운 보링바아와 커터를 사용하는 것이 요망된다. 그러나, 두꺼운 보링 바아가 삽입될 수 없는 칫수로 된 구멍을 보링하는 경우와 같이, 직경이 긴 보링 바아를 사용하는 것이 불가피한 경우가 있게 된다. 보링공작기계의 하기 설명에서 이런점들이 다루어질 것이다.On the other hand, numerically controlled machine tools are increasingly used for boring workpieces such as automobile engine boxes. It is desirable to use thicker boring bars and cutters from the standpoint of increasing rigidity to prevent tremors. However, there are cases in which it is unavoidable to use a boring bar with a long diameter, such as when boring a dimensional hole in which a thick boring bar cannot be inserted. These will be addressed in the following description of boring machine tools.

제1도는 간단한 형태로 보링 공작기계 이를 설명하는 설명도이다. 여기에서 주축대(101), 보링바아(102), 및 절삭공구(103)가 구비되어 있다. 테이블(105)위에서 가공되는 공작물(104)은 보링바아(102)가 삽입되는 구멍(14a) 및 (104a') 그리고 중공부(104b)로 되어 있다. 이 형태의 보링공작기계에서는 절삭공구(103)가 삽입 구멍(104a)나 (104a')의 어느 한 쪽으로 들어가서 공작물(104)의 중공부(104b)로 삽입되며, 그 후 공작물이 절삭공구에 대해 상대적으로 움직여 소정양식으로 공작물이 보링된다. 구멍(104a) 및 (104a')는 후에 폐쇄되야 하기 때문에 직경이 비교적 짧다. 그러므로 제2도에 보인바와 같이 직경이 짧은 보링바아(102)를 선택해야 하며 이렇게 선택하므로서 보링바아가 공작물의 내부로 들락날락할 때 절삭공구(103)가 구멍(104a)의 주변과 접촉하지 않는다. 보링바아의 직경이 짧으면 가공중 바아가 흔들려 가공이 고도의 정확도로 성취될 수가 없다.1 is an explanatory diagram for explaining the boring machine tool in a simple form. Here, the headstock 101, the boring bar 102, and the cutting tool 103 is provided. The workpiece 104 processed on the table 105 consists of holes 14a and 104a 'and bores 104b into which the boring bar 102 is inserted. In this type of boring machine, the cutting tool 103 enters either the insertion hole 104a or 104a 'and is inserted into the hollow part 104b of the workpiece 104, and then the workpiece is inserted into the cutting tool. Relatively moving, the workpiece is bored in a predetermined fashion. The holes 104a and 104a 'are relatively short in diameter because they must be closed later. Therefore, as shown in FIG. 2, the boring bar 102 having a short diameter should be selected so that the cutting tool 103 does not come into contact with the periphery of the hole 104a when the boring bar moves in and out of the workpiece. If the boring bar has a short diameter, the bar may shake during processing, and machining may not be achieved with a high degree of accuracy.

상기 문제를 해결하기 위해 제시된 방법이 제3도 및 제4도에 나타나 있고, 이 장치내에서는 긴 직경을 갖는 보링바아(102)를 사용할 수 있도록 되어 있다. 제3도의 방법에 의하면, 보링바아가 들락날락할 때 보링바아(102)의 중심은 구멍(104a)의 중심에서 Y축 방향을 따라 이동하여, 절삭공구(103)가 Y축 방향과 일치하는 위치에 있게 된다. 하여튼, Y축 방향만을 선택하여 보여지고 있음을 알 수 있다 제4도의 방법에 의하면, 절삭공구 삽입 노치(104c)가 공작물(104)내에 형성되어 삽입구멍(104a)과 연결되어 있으며, 보링바아가 들락날락할 때 절삭공구(103)는 노치(104c)와 일치하는 위치에 있게 된다. 제3도 및 제4도에서 설명한 양자의 방법은 긴 직경을 갖는 보링바아(102)를 사용하므로서 바아의 흔들림을 감소한다. 절삭공구가 공작물 내에 삽입되어 있을 때 및 가공동작이 끝난 후 그 회전이 정지할 때, 공작기계의 주축이 제3도의 장치에서는 축의 양의 방향에 소정회전위치가 정확히 정지해야 하며, 제4도의 장치에서는 절삭공구삽입 슬로트(104c)의 위치에 정확히 정지해야 하는 것이 상기 두 방법에서 요망된다. 다시 말해, 보링바아의 흔들림을 방지하고 직경이 긴 보링바아를 사용하여 정밀한 가공동작을 수행하기 위해, 보링 바아를 장착하고 있는 주축이 소정 회전위치에 정지될 수 있는 제어장치가 요망된다.The method presented to solve this problem is shown in FIGS. 3 and 4, in which the boring bar 102 having a long diameter can be used. According to the method of FIG. 3, when the boring bar moves in and out, the center of the boring bar 102 moves along the Y axis direction from the center of the hole 104a so that the cutting tool 103 is in a position coincident with the Y axis direction. do. At any rate, only the Y-axis direction is selected and shown. According to the method of FIG. The cutting tool 103 is then in position to coincide with the notch 104c. Both methods described in FIGS. 3 and 4 reduce the shaking of the bar by using the boring bar 102 having a long diameter. When the cutting tool is inserted into the workpiece and when the rotation stops after the machining operation is finished, the rotational axis of the machine tool must be stopped exactly in the positive direction of the shaft in the apparatus of FIG. 3, and the apparatus of FIG. In the above two methods, it is desired to stop exactly at the position of the cutting tool insertion slot 104c. In other words, in order to prevent shaking of the boring bar and to perform a precise machining operation using a boring bar having a long diameter, a control device capable of stopping the main shaft on which the boring bar is mounted can be stopped at a predetermined rotational position is desired.

그러므로 상기 주축 정지 위치를 제어하는 장치가 자동공구교환 및 가공동작 양자에 대해 요망된다. 그리고 일반적으로 주축이 정지되는 위치가 양 경우에서는 다르기 때문에 주축이 두개의 회전 위치 중 어느 한 쪽에 정지할 수 있는 부가적 수단이 요구된다.Therefore, a device for controlling the spindle stop position is desired for both automatic tool change and machining operation. In general, since the positions where the main shaft is stopped are different in both cases, an additional means is required for the main shaft to stop in either of the two rotational positions.

따라서 본 발명의 목적은 자동공구 교환동작 및 보링동작시에 각각 제1 및 제2회전 위치에 주축이 정지될 수 있는 주축이 정위치 정지 제어장치를 구비하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an exact stop control apparatus for a main shaft which can stop the main shaft in the first and second rotational positions, respectively, during the automatic tool change operation and the boring operation.

본 발명의 다른 목적은 주축이 고도의 정확도로 제1 및 제2회전위치에 정지될 수 있는 주축 정위치 정지 제어장치를 구비하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a spindle fixed position stop control device in which the spindle can be stopped at the first and second rotational positions with high accuracy.

본 발명의 또다른 목적은 물리적 접촉에 의하지 않고 회전위치를 검출하는 2가지 새로운 자기 센서를 이용하여 제1 및 제2회전 위치에 주축이 정지될 수 있는 주축 정위치 정지 제어장치를 구비하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a main shaft exact position stop control device in which the main shaft can be stopped at the first and second rotational positions using two new magnetic sensors which detect the rotational position without physical contact.

본 발명의 또다른 목적은 주축상에 장착된 제1 및 제2의 자기 센서, 한개의 스위칭 회로 및 주축 정위치 정지회로를 구비한 대단히 간단한 장치로 제1 및 제2회전위치에 주축을 정지시키는 구조적으로 간단하고 값싼 주축 정위치 정지 제어장치를 구비하는 것이다.Another object of the present invention is a very simple device having a first and a second magnetic sensor mounted on the main shaft, one switching circuit and a main shaft stop circuit for stopping the main shaft in the first and second rotational positions. It is a structurally simple and inexpensive main shaft fixed position stop control device.

본 발명의 다른 특징과 이점은 첨부도면과 함께 취해진 하기 설명에서 명백하게 될 것이다.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

지금 제5a도 및 제5b도를 참조하면, 제1 및 제2위치 센서(204)(205)는 이후 더 자세히 설명되겠지만 자석체(204a)(205a) 및 감지부(204b)(205b)로 구성된 자기센서를 구비하고 있다. 자석체(204a)(205a)는 주축기구(201)에 의해 조정되는 주축(202)에 부착되어 있고 감지부(204b)(205b)는 공작기계의 기계적 정지부(203)에 고정되어 있다. 제1위치 센서(204)는 보링 동작시에 소정회전 위치에 주축(202)이 정지하는데 사용되며 제2위치센서(205)는 자동 공구 교환 동작시에 사용된다. 자동공구 교환 중 주축이 정지되는 회전위치가 확정되기 때문에 제2 위치 센서(205)의 자석체(205a)는 영구적으로 주축(202)의 소정위치에 고정되어 있다. 하여튼 보링 동작을 할 경우 주축(202)가 정지되야할 회전위치는 공작물에 형성된 삽입구멍의 형상과 위치에 따라 다르다. 이런 이유 때문에 제1 위치 센서(204)의 자석체(204a)는 어떤 소정위치에 설정될 수 있는 방법으로 주축(202)에 장착되어 있다.증폭기(206)(207)는 제1 및 제2 위치센서(204)(205)의 출력신호를 증폭하도록 구비되어 있고 제어회로(208)는 증폭기(206)의 출력단과 증폭기(207)의 출력단 사이를 절환하는 절환스위치(209)를 지시하여 선택된 출력단이 후에 설명될 주축 정위치 정지 제어회로(210)에 입력한다.Referring now to FIGS. 5A and 5B, the first and second position sensors 204, 205 are comprised of magnet bodies 204a, 205a and detectors 204b, 205b, as will be described in more detail later. It is equipped with a magnetic sensor. The magnet bodies 204a and 205a are attached to the main shaft 202 adjusted by the main shaft mechanism 201, and the sensing units 204b and 205b are fixed to the mechanical stop 203 of the machine tool. The first position sensor 204 is used to stop the main shaft 202 at a predetermined rotational position during the boring operation, and the second position sensor 205 is used during the automatic tool change operation. The magnet body 205a of the second position sensor 205 is permanently fixed to a predetermined position of the main shaft 202 because the rotational position at which the main shaft is stopped during automatic tool change is determined. In any case, when the boring operation is performed, the rotation position at which the main shaft 202 should be stopped depends on the shape and position of the insertion hole formed in the workpiece. For this reason, the magnet body 204a of the first position sensor 204 is mounted to the main shaft 202 in a manner that can be set at any predetermined position. The amplifiers 206 and 207 are located in the first and second positions. And a control circuit 208 instructs a switching switch 209 to switch between the output terminal of the amplifier 206 and the output terminal of the amplifier 207, so that the selected output terminal is amplified. Input to main shaft position stop control circuit 210 to be described later.

보링작업을 하기 위한 절삭공구가 공작물로 들락날락할 때 절환스위치(209)는 a측으로 연결되 제1 위치센서(204)의 증폭된 출력신호를 후에 설명될 방식으로 입력 신호에 따라 주축정위치 정지 제어동작을 수행하는 주축정위치 정지제어회로(210)에 입력한다. 자석체(204a)가 감지부(204b)를 대향하는 위치에서 정지되게 부착된 방식으로 주축 정위치 정지 제어동작은 주축(202)를 정지시킨다. 한편 공구가 교환되면 절환스위치(209)는 b측에 연결되 제2위치 센서(205)의 증폭된 출력이 주축 정위치 정지 제어회로(210)에 입력하여 자석체(205a)가 감지부(205b)와 대향하는 위치에 정지되도록 하는 방식으로 주축(202)을 정지시키는 입력신호에 따라 주축 정위치 정지 제어동작을 수행한다.When the cutting tool for boring is moved in and out of the workpiece, the changeover switch 209 is connected to the a side to control the main shaft position stop according to the input signal in a manner to be described later in the amplified output signal of the first position sensor 204. Input to the main shaft fixed position stop control circuit 210 to perform the operation. The main shaft exact position stop control operation stops the main shaft 202 in such a manner that the magnet body 204a is fixedly attached at a position opposite the sensing unit 204b. On the other hand, when the tool is replaced, the changeover switch 209 is connected to the b side, and the amplified output of the second position sensor 205 is input to the main shaft position stop control circuit 210 so that the magnet body 205a detects the sensor 205b. In accordance with the input signal for stopping the main shaft 202 in a manner to stop at the position opposite to the) performs the main shaft exact position stop control operation.

지금 제 6, 7, 8, 9도를 참조한다.Reference is now made to FIGS. 6, 7, 8, and 9.

제6도에서는 속도지령 CV를 발생하는 속도지령회로(301) 및 주축 정위치 정지 지령 ORCM을 발생하는 주축정위치 정지 지령회로(302)를 구비하고 있다. 속도제어회로(303)는 가산기(303a), 가산기의 출력단에 연결된 위상보상회로(303b), 위상보상회로의 출력단에 연결된 전압-위상 변환기(303c) 및 변환기(303c)의 출력단에 연결된 다이리스터 변환기(303d)를 구비하고 있다. 가산기(303a)는 속도 제어 동작시 지령속도 CV와 직류전동기(304)의 실제속도 AV사이의 속도 편차를 나타내는 차전압을 입력하고, 위치 제어 동작 중에는 회전위치편차 RPD와 실제속도 AV 사이의 차전압을 입력한다. 위상 보상 회로(303b)는 가산기(303a)의 출력전압에 따라 그 위상을 앞서거나 뒤지게 하여 위상 보상을 한다. 전압-위상 변환기(303c)는 위상 보상 회로(303b)의 출력전압에 따라 다이리스터 변환기(303d)내의 각 다이리스터의 점호각을 제어한다. 다이리스터 변환기(303d)는 그 다이리스터의 제어 점호각에 따라 동작하며 직류전동기(304)에 인가된 전압값을 변경하므로서 전동기가 회전하는 속도를 조정한다. 직류 전동기(304)가 회전할 때 속도계(305)는 전동기 속도에 따라 전압을 발생한다. 직류 선동기(304)의 회전운동은 기아열(309) 또는 타이밍 벨트를 통해 제5도에 보인 주축(202)에 대응하는 주축(307)에 전달된다. 주축(307)은 공구(308)을 장착하고 있는 주축기구(306)에 연결되어 있다. 자기센서(310)(310')는 제5도에 보인 위치 센서(204)(205)에 대응하며 이 각각은 제8도에 보인 바와 같이 자석체(310a), 감지부(310b) 및 전기회로 (310c)를 구비하고 있다.6, a speed command circuit 301 for generating the speed command CV and a main axis fixed position stop command circuit 302 for generating the main axis exact position stop command ORCM are provided. The speed control circuit 303 includes an adder 303a, a phase compensating circuit 303b connected to the output terminal of the adder, a voltage-phase converter 303c connected to the output terminal of the phase compensating circuit, and a thyristor converter connected to the output terminal of the converter 303c. 303d is provided. The adder 303a inputs a difference voltage indicating a speed deviation between the command speed CV and the actual speed AV of the DC motor 304 during the speed control operation, and the difference voltage between the rotation position deviation RPD and the actual speed AV during the position control operation. Enter. The phase compensating circuit 303b compensates for the phase by advancing or retarding the phase according to the output voltage of the adder 303a. The voltage-phase converter 303c controls the firing angles of the respective thyristors in the thyristor converter 303d in accordance with the output voltage of the phase compensation circuit 303b. The thyristor converter 303d operates according to the control firing angle of the thyristors and adjusts the speed at which the electric motor rotates by changing the voltage value applied to the direct current motor 304. When DC motor 304 rotates, speedometer 305 generates a voltage in accordance with the motor speed. The rotational motion of the DC motor 304 is transmitted to the main shaft 307 corresponding to the main shaft 202 shown in FIG. 5 via the starvation train 309 or the timing belt. The spindle 307 is connected to the spindle mechanism 306 on which the tool 308 is mounted. The magnetic sensors 310 and 310 ′ correspond to the position sensors 204 and 205 shown in FIG. 5, each of which has a magnet body 310a, a sensing unit 310b and an electrical circuit as shown in FIG. 8. 310c is provided.

위치 센서의 정면도 및 평면도 즉 제8a도 및 제8b도는 주축(307)에 장착된 자석체(310a)를 나타낸다. 자석체(310a)는 소정 회전 위치에 정지되야할 특정 점에 대응하는 각 위치에 주축(307)이 오도록 주축(307)상에 장착된다. 제8c도에 보인 바와 같이 자석체(310a)는 삼각형의 단면도로 된 자석(32)(33)을 가지고 있으며 자계의 세기가 주축회전 방향 즉 화살표 방향으로 S극에서 N극까지 변하는 그런방식으로 케이스(31)내에 장착되어 있다. 감지부(310b)는 제8c도에 보인바와 같이 공작기계의 기계적 정지부에 장착되어 자석체(310a)와 대향하고 있으며 케이스(34)내에 구비된 3개의 포화리악터 SRA₁, SRA₂, SRA₃를 내포하며 주축회전방향으로 배열되어 있다. 코일 L₁, L₂는 제8d도에 표시된 바와 같이, 각 포화리악터의 코아 CR에 감겨져 있다. 각코아 CR에 감긴 코일 L₁, L₂는 반대 극성을 띄우도록 권선되어 있다. 각 코아의 코일은 고주파 신호가 인가되는 공통단자 TA에 연결되며 자석체(310a)의 회전위치에 따른 신호가 각 코일의 단자 TB, TC로부터 출력된다.Front and top views of the position sensor, that is, FIGS. 8A and 8B show the magnet body 310a mounted to the main shaft 307. The magnet body 310a is mounted on the main shaft 307 so that the main shaft 307 is located at each position corresponding to a specific point to be stopped at a predetermined rotational position. As shown in FIG. 8C, the magnet body 310a has magnets 32 and 33 in the form of triangles in cross section and the case in such a way that the strength of the magnetic field varies from the S pole to the N pole in the direction of the main axis rotation, that is, the arrow. It is mounted in (31). The sensing unit 310b is mounted on the mechanical stop of the machine tool as shown in FIG. 8C to face the magnet body 310a and is provided with three saturation repeaters SRA ₁ , SRA ₂ , and SRA provided in the case 34. _It contains ₃ and is arranged in the direction of main shaft rotation. The coils L ₁ , L ₂ are wound around the core CR of each saturation repeater, as shown in FIG. 8d. The coils L ₁ and L ₂ wound around each core CR are wound with opposite polarity. The coil of each core is connected to the common terminal TA to which a high frequency signal is applied, and a signal according to the rotational position of the magnet body 310a is output from the terminals TB and TC of each coil.

후술하게 되는 감지회로에서 출력하는 전압파형은 제8e도에 나타나 있고 이 전압은 자석체(310a)와 감지부(310b)가 제8c도에 보인 위치관계를 가질때 포화리액터 SRA₁∼SRA₃중 대응되는 것을 출력한다. 특히 DV₁, DV₂및 DV₃는 각 포화리액터 SRA₁, SRA₂, SRA₃에 대응하는 감지회로로부터 출력하는 전압파형을 나타낸다. 이 파형의 각각은 대응 포회리악터 SRA₁, SRA₂, SRA₃의 중앙선이 자석체(310a)의 중앙선과 일치할때 0볼트의 값을 가진다. 이때 파형은 0값 한쪽에서는 양 다른쪽에서는 음이 된다. 즉 완전히 0레벨을 가로지른다. 전압파형 ASV는 전압 DV₁과 전압 DV₃를 180°의 위상 이동을 시켜 얻은 전압을 합성하여 얻은 것이다. 포화리악터 중의 어느 한개 즉 리악터 SRA₁에 대응하는 감지회로는 제8f도에 자세히 보이고 있다. 전기회로(310c)에 구비된 감지회로는 100KHz고주파 펄스신호 HFP를 발생하는 펄스발전기 OSC, 절연 변압기 ITR, 반파정류기 HWR₁, HW₂를 내포하고 있다. 포화리악터 SRA₁은 절연변압기 ITR의 중개를 통해 고주파 펄스신호 HEP에 의해 여기한다. 결과적으로 제8e도에 보인 출력전압 DV₁은 제8f도에 보인 히로의 출력단자 a, b로 출력되며 이 출력전압은 자석체(310a)의 회전위치에 따라 변하는 외부 자계 H_ext에 대략 비례한다.The voltage waveform output from the sensing circuit to be described later is shown in FIG. 8E, and this voltage corresponds to the saturation reactors SRA _{1 to} SRA ₃ when the magnet body 310a and the sensing unit 310b have the positional relationship shown in FIG. 8C. Outputs In particular, DV ₁ , DV ₂ and DV ₃ represent voltage waveforms output from the sensing circuits corresponding to the respective saturated reactors SRA ₁ , SRA ₂ , and SRA ₃ . Each of these waveforms has a value of 0 volts when the center lines of the corresponding revolving recesses SRA ₁ , SRA ₂ , and SRA ₃ coincide with the center lines of the magnet body 310a. At this time, the waveform becomes negative on one side and zero on one side. That is, completely across level zero. The voltage waveform ASV is obtained by synthesizing the voltage obtained by shifting the voltage DV ₁ and the voltage DV ₃ by 180 °. The sensing circuit corresponding to any one of the saturation repeaters, that is, the receiver SRA ₁ , is shown in detail in FIG. 8f. The sensing circuit included in the electric circuit 310c includes a pulse generator OSC, an isolation transformer ITR, and a half-wave rectifier HWR ₁ and HW ₂ that generate a 100 KHz high frequency pulse signal HFP. The saturation repeater SRA ₁ is excited by the high frequency pulse signal HEP through the mediation of the isolation transformer ITR. As a result, the output voltage DV ₁ shown in FIG. 8E is output to Hiro's output terminals a and b shown in FIG. 8F, and this output voltage is approximately proportional to the external magnetic field H _ext which varies depending on the rotational position of the magnet body 310a. .

단자 a, b로 출력하는 전압 파형 DV₁의 작용은 제8c도의 좌측에 있는 리액터 SRA₁과 관련해서 제9도를 참조하여 설명될 것이다.The operation of the voltage waveform DV ₁ output to the terminals a, b will be described with reference to FIG. 9 with respect to the reactor SRA ₁ on the left side of FIG. 8C.

자석체(310a)가 포화리액터 SRA₁에서 멀리 떨어져 리액터 SRA₁에 작용하는 외부 자계가 0의 값을 가지면 고주파 펄스신호 HEP는 제9a도에 보인바와 같이 이 펄스중앙이 리액터 B-H 곡선의 수직 0선에 위치하여 스윙한다. 결과적으로 코일 L₁, L₂를 쇄교하는 자속수는 동일하며 T_B, T_C의 출력전압은 크기에 있어서 같지만 위상은 180°차이가 있게 된다. 이 전압은 각 반파정류기 HWR₁, HWR₂에 의해 정류되기 때문에 단자 a, b의 전위는 같아서 a, b 양단전압이 0볼트로 됨을 알 수 있다. 지금 자석체(310a)가 포화리액터 SRA₁에 접근하면, 자석체에 의해 발생된 외부자계 H_ext는 리악터 SRA₁에 작용하기 시작한다. 만약 h₁이 고주파 펄스신호 HFP에 의해 발생된 자계를 나타낸다고 하면, h₁-H_ext에 따른 자속은 제9c로에 보인바와 같이 코일 L₁을 쇄교하며, h₁+H_ext에 따른 자속은 코일 L₂를 쇄교할 것이다 .만약 이것이 B-H 곡선으로 표시된다면 고주파 펄스신호 HEP는 제9C로에 보인바와 같이 코일 L₁에 대해서 HEP의 중앙이 -H_ext선에 위치하여 스윙하며 제9D도에 보인 바와 같이 코일 L₂에 대해서는 HEP의 중앙이 +H_ext선에 위치하여 스윙한다. 그러므로 코일 L₂를 쇄교하는 음방향의 자속은 코아를 포화시키지 않기 때문에 비교적 큰 양의 변화분을 출력한다. 유기전압 e는 e=-N

(여기서 N은 권선수)이 된다는 사실로 볼 때 단자 b에서의 전위는 단자 a에서의 전위보다 크게 되며 따라서 양 단자사이의 전위차가 상승하게 된다. 이러한 전위차는 자석체(310a)가 회전을 계속할 때 제8E도의 곡선 DV₁으로 표시된 바와 같이 변할 것이다. 이것으로 위치검출기(310)의 설명이 완료된다.If the magnet body 310a is far from the saturation reactor SRA ₁ and the external magnetic field acting on the reactor SRA ₁ has a value of 0, the high frequency pulse signal HEP is the vertical zero line of the reactor BH curve as shown in FIG. 9A. To swing. As a result, the number of magnetic fluxes linking the coils L ₁ and L ₂ is the same, and the output voltages of T _B and T _C are the same in magnitude but are 180 ° out of phase. Since this voltage is rectified by the half-wave rectifiers HWR ₁ and HWR ₂ , it is understood that the potentials of the terminals a and b are the same, so that the voltages at both ends of the a and b become zero volts. When the magnet body 310a now approaches the saturated reactor SRA ₁ , the external magnetic field H _ext generated by the magnet body begins to act on the receptor SRA ₁ . If h ₁ represents the magnetic field generated by the high-frequency pulse signal HFP, the magnetic flux according to h ₁ -H _ext chains coil L ₁ as shown in 9c, and the magnetic flux according to h ₁ + H _ext is coil L. ₂ will be a linkage. If this is represented by the curve BH If the high-frequency pulse signal HEP 9C is the furnace shown is of HEP with respect to the coil L ₁ swing center located on -H _ext lines as and the coil, as shown in Figure 9D the For L ₂ , the center of the HEP is swinging on the + H _ext line. Therefore, the negative magnetic flux that crosses the coil L ₂ does not saturate the core and therefore outputs a relatively large amount of change. Induced voltage e is e = -N

(Where N is the number of turns), the potential at the terminal b is greater than the potential at the terminal a, thus increasing the potential difference between the two terminals. This potential difference will change as indicated by curve DV ₁ of FIG. 8E when the magnet body 310a continues to rotate. This completes the description of the position detector 310.

그러면 제6도로 돌아가서 절환스위치(311)을 살펴보면 제어회로(311')의 출력 지령에 의해 절환열학을 한다. 제5도에 보인 주축 정위치 정지 제어회로(210)에 대응하는 주축정위치 정지제어회로(312)는 회전위치편차에 따른 전압치인 회전위치편차신호 RPD, 정위치완료신호 ORDEN, 주축 회전속도 0으로 떨어지면 논리 "1"이 되는 영속도 신호 VZR를 출력하는 회전 위치 편차 신호 발생회로 (312a)와 정위치 지령회로(302)의 출력인 정위치 지령 ORCM에 의해 지시를 받을때 영속도 신호 VZR에 따라 루푸 절환회로(313b)를 동작시키는 루푸절환회로(312b)로 구성된다. 회전 위치편차 신호 발생회로(312a)는 후에 상세히 설명되겠지마는 회전위치편차신호 RPD의 발생에 대해 제7a도의 파형과 관련해서 간단히 설명한다.Then, returning to FIG. 6 and looking at the switching switch 311, the switching thermography is performed by the output command of the control circuit 311 ′. The main axis exact position stop control circuit 312 corresponding to the main axis exact position stop control circuit 210 shown in FIG. 5 has the rotation position deviation signal RPD, the exact position completion signal ORDEN, the main shaft rotation speed 0 which is a voltage value corresponding to the rotation position deviation. When the direction is lowered to the zero speed signal VZR when an instruction is given by the rotation position deviation signal generating circuit 312a which outputs the zero speed signal VZR which becomes a logic "1" and the exact position command ORCM which is the output of the exact position command circuit 302. Therefore, it consists of a loop switch circuit 312b which operates the loop switch circuit 313b. The rotation position deviation signal generation circuit 312a is briefly described with reference to the waveform of FIG. 7A for the generation of the rotation position deviation signal RPD, which will not be described in detail later.

회전 위치편차 신호 발생 회로(312a)는 절환스위치(311)로부터 위치센서(310) 또는 (310)'의 중앙에 배설된 포화리액터 SRA₂에 대응하는 검출전압 DV₂(주축이 소정회전위치근방에 올 따 파인(fine) 회전 위치편차신호로 그렇기 않으면 콜스(coarse) 회전위치편차신호로 사용되는 전압) 및 검출전압 DV₁과 검출전압 DV₃가 위상차 180°를 가지며 양자 합성된 접근신호 ASV를 입력한다. 신호 ASV는 주축이 소정 회전위치 근방 지역에 도달했음을 지시한다. 전동기의 실지속도를 지시하는 신호 AV는 속도계(305)에서 출력하여 회전위치편차신호 발생회로(312a)에 입력하며 도시되지 않은 적분회로에 의해(312a)내에서 적분된다. 적분회로의 출력(주축 회전양과 등가)은 조기 설정전압 ISV와 감산이 된다. 그러므로 신호 AV는 콜스 회전위치편차신호 CFD로 변환된다. 전압 ISV의 전압치 Vj는 주축의 일회전(360°)에 대응하는 회전위치편차 전압과 동일하도록 설정되어 있다. 그러므로 회전위치편차신호 발생회로(312a)는 화인 회전위치편차신호 DV₂의 파고치와 동일한 크기를 갖는 회로내에 내장된 바이어스 신호 BIS를 발생한다.The rotation position deviation signal generation circuit 312a detects the detection voltage DV ₂ corresponding to the saturation reactor SRA ₂ disposed at the center of the position sensor 310 or 310 'from the switching switch 311 (the main axis is near the predetermined rotation position. This is a fine rotation position deviation signal, otherwise the voltage used as the coarse rotation position deviation signal) and the detection voltage DV ₁ and the detection voltage DV ₃ have a phase difference of 180 ° and input the quantized approach signal ASV. do. The signal ASV indicates that the main axis has reached an area near the predetermined rotational position. The signal AV indicating the actual speed of the motor is output from the speedometer 305 and input to the rotation position deviation signal generating circuit 312a, and is integrated in the 312a by an integrating circuit (not shown). The output of the integrating circuit (equivalent to the amount of spindle rotation) is subtracted from the early set voltage ISV. Therefore, the signal AV is converted into the coarse rotation position deviation signal CFD. The voltage value Vj of the voltage ISV is set to be equal to the rotation position deviation voltage corresponding to one rotation (360 °) of the main axis. Therefore, the rotation position deviation signal generation circuit 312a generates a bias signal BIS embedded in the circuit having the same magnitude as the crest value of the fine rotation position deviation signal DV ₂ .

속도지령 CV는 정위치지령회로(302)의 출력신호, 정위치지령 ORCM에 따라 0로 떨어지면 주축의 회전속도는 감소하며 종국에는(시간 t₁)0으로 떨어진다(영속도 신호. VZR은 논리 "1"이 된다) 이것이 일어나면 회전위치편차신호 발생회로(312a)는 영속도 신호 VZR이 논리 "1"이 되는 시간 t₁에서부터 주축이 처음으로 소정회전 위치에 도달하는 시간 t₂까지 초기설정전압 ISV를 출력한다. 그 후 주축이 계속회전하여 자석체(310a)(주축의 소정부분)가 두번째로 소정회전위치에 도달하면 콜스 위치편차신호 CPD는 자석체(310a)가 소정회전위치 근방의 영역 NCP(-θ₁₁과 +θ₁사이로 정의함)가까이 도달할 때까지 즉 위치 -θ₂에 도달할 때까지 출력한다. 한편 바이어스 신호 BIS는 상기 영역 NCP에 도달할 때까지 출력한다. 화인 위치편차선호 DV₂는 자석체 (310a)가 소정회전위치 근방의 영역 NCP내로 들어간 후에 출력된다. 이와같은 동작의 결과는 제7a도에 보인 회전우치 편차신호 RPD이다. 바이어스신호파형 BIS는 θ₂=θ₁으로 놓으므로서 신호 DRP에 존재하지 않게 할 수 있음을 알 수 있다.When the speed command CV falls to 0 according to the output signal of the exact position command circuit 302 and the exact position command ORCM, the rotation speed of the main shaft decreases and eventually falls to 0 (time t ₁ ) (zero speed signal. VZR is a logic " 1 "is a) this occurs, the rotational position deviation signal generation circuit (312a) is a zero speed signal VZR a logic" 1 "this time, time from t ₁ the main shaft first reaches the predetermined rotational position t ₂ the initial setting voltage to the ISV that Outputs After that, when the main shaft continues to rotate and the magnet body 310a (predetermined portion of the main shaft) reaches the second predetermined rotational position, the Coles position deviation signal CPD indicates that the magnetic body 310a is near the predetermined rotational position NCP (-θ _11). And + θ ₁ ) until output is reached, that is, until position -θ ₂ is reached. On the other hand, the bias signal BIS is output until the area NCP is reached. The fine position deviation preference DV ₂ is output after the magnet body 310a enters the area NCP near the predetermined rotational position. The result of such an operation is the rotational deviation signal RPD shown in FIG. 7A. It can be seen that the bias signal waveform BIS can be made absent in the signal DRP by setting θ ₂ = θ ₁ .

제6도에 보인 주축 정위치 정지 제어회로의 동작을 설명하기 위해 제7b도를 참조한다. 회전위치편차 신호발생회로(312a)가 상기 공구 교환동작에서 사용된 제2자기센서(310')의 출력을 입력하도록 절환스위치(311)가 축에 연결된다고 가정한다.Reference is made to FIG. 7B to describe the operation of the main shaft exact position stop control circuit shown in FIG. It is assumed that the switching switch 311 is connected to the shaft such that the rotation position deviation signal generating circuit 312a inputs the output of the second magnetic sensor 310 'used in the tool change operation.

주축 회전시에는 절환스위치(313)가 제6도에 있는 a축에 연결되어 속도체어루푸를 형성한다. 좀더 상술하면 가산기(303a)는 속도지령회로(301)의 출력인 속도 지령신호 CV와 속도계(305)의 출력인 평균속도신호 AV를 입력하고 회전속도편차 전압을 출력한다. 전압-위상 변환기(303c)는 속도편차전압에 따라 다이리스터 회로(303d)내의 다이리스터의 점호각을 제어하며 그 후 다이리스터 회로(303d)는 직류전동기(304)에 인가되는 전압을 조정한다. 그 결과로 전동기(304)의 실제속도 AV는 조정되고 지령속도 CV와 일치하게 된다. 그후 속도편차가 0이 되도록 속도제어루푸에 의해 전동기 속도가 조정되며 주축은 일정속도 편차를 유지하면서 회전한다.At the time of rotation of the main shaft, the selector switch 313 is connected to the a-axis in FIG. 6 to form a speed chair loop. More specifically, the adder 303a inputs the speed command signal CV which is the output of the speed command circuit 301 and the average speed signal AV which is the output of the speedometer 305, and outputs the rotation speed deviation voltage. The voltage-to-phase converter 303c controls the firing angle of the thyristor in the thyristor circuit 303d in accordance with the speed deviation voltage, and then the thyristor circuit 303d adjusts the voltage applied to the DC motor 304. As a result, the actual speed AV of the electric motor 304 is adjusted and coincides with the command speed CV. Then, the motor speed is adjusted by the speed control loop so that the speed deviation becomes zero, and the main shaft rotates while maintaining a constant speed deviation.

이 조건하에서 가공작업이 완료되면 수치제어장치는 정위치 지령회로(302)를 지시하여 정위치 지령신호 ORCM을 루푸 절환회로(312b)에 시간 t₀에 인가한다. 동시에 정위치지령 ORCM은 속도지령회로(301)에 인가되어 속도지령 CV가 0으로 떨어진다. 실제속도 AV는 결과적으로 시간 t₁에 0에 도달할 때까지 감소한다. 이것이 일어나면 영속도신호 VZR은 위치편차신호 발생회로(312a)내에서 발생되며 루푸절환회로(312b)를 스위치(313)의 b측에 연결되도록 절환하여 회로동작은 속도제어에서 위치제어로 바뀌게 된다. 영속도신호 VZR의 응답에서 위치편차 신호발생회로(312a)는 전압치 Vi를 갖는 초기 설정전압 ISV를 처음으로 발생한다. 이 신호에 대한 응답으로 주축은 다시 회전을 시작하여 실제속도를 지시하는 신호 AV가 Vi가 될때까지 상승한다. 제2 자기센서(310')의 자석체(310a)가 계속회전하여 (제8도) 처음시간 (t₂)까지 소정회전위치에 도달하면 회전위치편차신호 발생회로(312a)는 콜스 위치편차신호 CPD를 발생하기 시작한다. 주축이 계속 회전하여 자석체(310a)가 소장회전위치(시간 t₃) 근방에 있는 영역 NCP(제7a도)에 도달하면 위치편차된다. 신호 발생회로(312a)는 바이어스신호 BIS를 발생한다. 그 후 자석체(310a)가 상기 영역 NCP(시간 t₄)에 도달하면, 화인 위치편차신호 DV₂의 발생이 시작된다. 신호 DV₂가 0까지 감소하면 즉 주축의 소정부에 장착된 자석체(310a)가 중앙에 있는 포화리액터 SAR₂와 직접 대향하면, 주축은 회전을 정지하고 주축의 위치제어가 완료된다.When the machining operation is completed under this condition, the numerical control device instructs the exact position command circuit 302 to apply the correct position command signal ORCM to the loop signal switching circuit 312b at time t ₀ . At the same time, the position command ORCM is applied to the speed command circuit 301 so that the speed command CV drops to zero. The actual speed AV consequently decreases until it reaches zero at time t ₁ . When this occurs, the zero speed signal VZR is generated in the position deviation signal generation circuit 312a, and the loop switching circuit 312b is switched to be connected to the b side of the switch 313 so that the circuit operation is changed from the speed control to the position control. In response to the zero speed signal VZR, the position deviation signal generating circuit 312a first generates an initial set voltage ISV having a voltage value Vi. In response to this signal, the main axis starts to rotate again and rises until the signal AV, which indicates the actual speed, becomes Vi. When the magnet body 310a of the second magnetic sensor 310 'continues to rotate and reaches a predetermined rotational position by the first time t ₂ (Fig. 8), the rotation position deviation signal generating circuit 312a generates a call position deviation signal. Start generating CPD. When the main shaft continues to rotate and the magnet body 310a reaches the area NCP (FIG. 7a) near the small rotational position (time t ₃ ), the positional deviation occurs. The signal generation circuit 312a generates a bias signal BIS. Then, when the magnet body 310a reaches the region NCP (time t ₄ ), generation of the coin position deviation signal DV ₂ starts. When the signal DV ₂ decreases to zero, that is, when the magnet body 310a mounted at the predetermined portion of the main shaft directly faces the saturated reactor SAR ₂ at the center, the main shaft stops rotating and the position control of the main shaft is completed.

절삭공구가 보링동작 중 공작들을 들락날락하면, 절환스위치(311)는 제어회로(311')의 출력인 제어신호에 의해 b축으로 연결된다. 그후 상기의 공구 교환관 관련된 설명한 것과 동일한 정위치동작이 수행되어 주축이 소정위치에 정지된다.When the cutting tool moves in and out of the workpieces during the boring operation, the changeover switch 311 is connected to the b axis by a control signal which is an output of the control circuit 311 '. Then, the same exact position operation as described above with respect to the tool change pipe is performed to stop the main shaft at the predetermined position.

회전 위치편차 신호발생회로(312a)의 구조는 제10도에 나타나고 그와 관련된 타이밍 도표는 제11도에 나타나고 있다. 제6도의 것과 동일한 제10도에 있는 부분은 동일 참조문자로 표시되어 있고 상항하게 다시 설명하지 않는다.The structure of the rotation position deviation signal generating circuit 312a is shown in FIG. 10 and the timing chart associated therewith is shown in FIG. Parts in FIG. 10 that are the same as those in FIG. 6 are denoted by the same reference characters and are not always described again.

제10도에서 회로(401)는 초기설정전압 ISV와 바이어스신호 BIS를 발생하여 실제속도 전압신호 AV를 적분하고 초기설정전압 ISV에서 적분동작에 의해 생긴 출력전압 감산한다. 특히 절환스위치 SW는 주축회전방향에 따라 +15V측 또는 -15V측의 어느 한쪽에 절환된다. 만약 주축이 정방향으로 회전하면 -15볼트측에 접속된다. 이 전압은 저항 r₁, r₂에 의해 분압되며 콘덴샤 C는 증폭기 AMP₁저항 r₄및 스위치 S₉를 통해 충전되고 콘덴사에 충전되는 전압은 초기설정전압 ISV의 값인 V_i로 된다. 만약 스위치 S₉가 개방된 후 실제속도신호 AV가 스위치 S8 또는 S7을 통해 회로(401)에 입력하면 실제속도신호 AV의 전압 값이 V_i보다 낮기 때문에 콘덴샤 C는 시정수 RC로 방전하며, 초기설정전압 ISV에서 실제 속도신호 AV를 적분한 출력전압을 감산하여 얻은 콜스 위치편차신호 CPD는 증폭기 AMP₂의 출력단에 나타나며 저항 R과 콘덴샤 C는 적분회로를 구성한다. 만약 신호 CPD의 전압이 특정값 V_j에 도달한 후 스위치 S₉, S₁₀이 단락되면 회로(401)은 증폭기로서 동작하고 특정레벨 Vj에서 바이어스신호 BIS가 증폭기 AMP₂의 출력단서에 출력한다. 다시말해 스위치 S₇∼S₁₀의 개폐동작의 조작과 시간을 잘 조정하여 처음에는 초기 설정전압 ISV가 출력하고 그 다음에는 콜스 위치편차신호 CPD 그리고 마지막으로 바이어스 신호 BIS가 출력한다.In FIG. 10, the circuit 401 generates the initial set voltage ISV and the bias signal BIS to integrate the actual speed voltage signal AV and subtract the output voltage generated by the integration operation from the initial set voltage ISV. In particular, the switching switch SW is switched to either the + 15V side or the -15V side depending on the main shaft rotational direction. If the spindle rotates in the forward direction, it is connected to the -15 volt side. This voltage is divided by the resistors r ₁ and r ₂ , and the capacitor C is charged through the amplifier AMP ₁ resistor r ₄ and the switch S ₉ , and the voltage charged to the condenser becomes V _i , which is the value of the initial voltage ISV. If the actual speed signal AV is input to the circuit 401 through the switch S8 or S7 after the switch S ₉ is opened, the capacitor C discharges to the time constant RC because the voltage value of the actual speed signal AV is lower than V _i. The COS position deviation signal CPD obtained by subtracting the output voltage integrating the actual speed signal AV from the set voltage ISV appears at the output terminal of the amplifier AMP ₂ , and the resistor R and the capacitor C constitute an integrating circuit. If the switches S ₉ and S ₁₀ are shorted after the voltage of the signal CPD reaches the specific value V _j , the circuit 401 operates as an amplifier and the bias signal BIS is output to the output terminal of the amplifier AMP ₂ at the specific level V _j . In other words, the operation and time of the switching operation of the switches S _{7 to} S ₁₀ are well adjusted so that the initial set voltage ISV is output first, followed by the call position deviation signal CPD and finally the bias signal BIS.

번호 (402), (403)은 기아 비에 따라 이득을 스위칭하는 절환회로이다. 이 회로는 직류전동기(304)와 주축(307) 사이의 기아가 로우로 설정되면 위치제어 루프의 이득을 크게 설정되고(감속비 큼) 기아가 하이로 설정되면 이득은 낮게 설정된다(감속비 낮음) 즉 감속비가 크면 이득은 낮체 설정된다 좀더 자세히 말하면 감속비가 크면 이득을 증대하기 위해 스위치 S₇, S₂가 단락되고 감속비가 작으면, 이득을 감소하기 위해 스위치 S₈, S₃가 단락된다. 이에 의해 주축이 소정회전 위치에 정지할 때 주축이 헌팅 및 오보슈트되는 것이 방지되며 감속비의 크기에 관계없이 보다 짧은 시간내에 주축정지 동각이 완료된다.Numerals 402 and 403 denote switching circuits for switching gains according to starvation ratios. This circuit sets the gain of the positioning loop large when the starvation between the DC motor 304 and the main shaft 307 is set low (high deceleration ratio) and the gain is set low when starvation is set high (low reduction ratio) If the reduction ratio is large, the gain is set lower. More specifically, if the reduction ratio is large, the switches S ₇ and S ₂ are shorted to increase the gain, and if the reduction ratio is small, the switches S ₈ and S ₃ are shorted to reduce the gain. This prevents the main shaft from hunting and misshoot when the main shaft stops at the predetermined rotational position, and completes the main shaft stop elevation within a shorter time regardless of the magnitude of the reduction ratio.

회로(401)의 출력의 절대값을 취하는 공지된 절대값 회로는 (404)로 표시되어 있다. 비교기(405)는 콜스위치편차신호 CPD가 소정치 이하로 떨어졌는지를 검출하고 소정부분(센서 310, 310'의 어느 한개의 자석체(310a))이 소정회전 정지위치 근방에 가까운 영역(제7a도에서 -θ₂∼ +θ₂)에 도달했는지를 지시하는 신호 NRSP를 출력한다. 신호 NRSP는 스위치 S₉, S₁₀을 단락한다.A known absolute value circuit that takes the absolute value of the output of the circuit 401 is indicated by 404. The comparator 405 detects whether the call switch deviation signal CPD has fallen below a predetermined value, and a region (one of the magnet bodies 310a of the sensors 310 and 310 ') is close to the predetermined rotation stop position (Fig. 7A). Outputs a signal NRSP indicating whether -θ ₂ to + θ ₂ have been reached. The signal NRSP shorts the switches S ₉ and S ₁₀ .

이득조정회로(406)는 자석체들(310a)의 어느 한개와 대응 센서부(310b)사이의 공극에 따라 이득을 조정하고 상기 설명된 물매를 갖는 검출신호 DV₂(파인 위치 편차전압)를 출력한다. 슬라이서 회로(407)은 소정레벨에서 접근신호 ASV를 슬라이스하고 자석체들 중 어느 한개가 소정회전위치 근방의 영역 NCP(제7A도)에 도달했음을 지시하는 신호 LS를 출력한다. 신호 LS는 스위치 S₅, S₆을 개방하고 스위치 S₄를 단락한다. 결과적으로, 화인 위치편차신호 DV₂는 편차신호로서 출력한다.The gain adjustment circuit 406 adjusts the gain according to the gap between any one of the magnet bodies 310a and the corresponding sensor section 310b and outputs a detection signal DV ₂ (fine position deviation voltage) having the above-described liquid. do. The slicer circuit 407 slices the approach signal ASV at a predetermined level and outputs a signal LS indicating that any one of the magnets has reached the area NCP (Fig. 7A) near the predetermined rotational position. Signal LS opens switches S ₅ and S ₆ and shorts switch S ₄ . As a result, the fine position deviation signal DV ₂ is output as a deviation signal.

정-역 절환회로(408)는 주축이 정방향으로 회전 제어되는 경우에 스위치 S₅를 단락시켜 절대값 회로(404)의 출력을 입력하고 주축이 역방향으로 회전제어 되는 경우에는 스위치 S₆을 단락시켜 증폭기(408a)를 지나도록 절대값 회로(404)의 출력을 입력한다. "인포지숀" 신호발생회로(409)는 비교기를 구비하고 있으며 화인 위치편차신호 DV₂를 지시하여 주축이 소정회전위치 영역내에 있을때 인포지숀 신호 INPOS를 발생한다. 신호 INPOS는 후술하는 정위치 완료 신호 발생회로에 인가된다.The forward-reverse switching circuit 408 shorts the switch S ₅ when the main shaft is controlled to rotate in the forward direction, inputs the output of the absolute value circuit 404, and shorts the switch S ₆ when the main shaft is controlled to rotate in the reverse direction. The output of the absolute value circuit 404 is input through the amplifier 408a. The " inposition " signal generating circuit 409 is provided with a comparator and instructs the fine position deviation signal DV ₂ to generate an imposition signal INPOS when the main axis is in the predetermined rotational position area. The signal INPOS is applied to the exact position completion signal generating circuit described later.

비교기(410)(411)는 화인 위치편차신호 DV₂를 지시하여 주축이 역방향으로 회전하는 동안 소정회전위치에 도달했는가(논리 "1"에서 신호 NEG) 또는 정방향으로 회전하는 동안 소정회전위치에 도달했는가(논리 "1"에서 신호 POS)를 검출하는 신호 NEG, POS를 출력한다. 신호 NEG, POS 중 어떤 것이 "1"이냐에 따라 신호 VZR과 LS에 의해 스위치 S₅, S₆중 한개는 단락되고 다른쪽은 개방된다. 파형 분석회로(412)는 스위치 S₄, S₅또는 S₆의 개폐 상태에 따라서 화인 위치편차신호 또는 콜스 위치편차신호 중 어느 한쪽을 입력한다. 속도검출회로(413)은 주축의 실제속도를 지시하는 전압 AV를 입력하여 AV가 0으로 떨어질 때 영속도신호 VZR을 발생한다. 정위치 완료 신호 발생회로(414)는 인포지숀 신호 INPOS, 영속도신호 VZR 및 정위치 지령신호 ORCM을 입력하여 이 신호들의 논리곱을 취하고 그 후 INPOS, VZR 및 ORCM이 모두 논 "1"이 되면 정위치 완료신호 ORDEN을 출력한다.The comparators 410 and 411 indicate the fine position deviation signal DV ₂ to reach the predetermined rotational position while the main axis rotates in the reverse direction (signal NEG in logic "1") or to reach the predetermined rotational position while rotating in the forward direction. Signal NEG and POS for detecting whether or not (signal POS in logic " 1 ") are output. Depending on whether the signal NEG or POS is "1", one of the switches S ₅ , S ₆ is shorted and the other is opened by the signals VZR and LS. The waveform analysis circuit 412 inputs either a fine position deviation signal or a call position deviation signal in accordance with the open / closed state of the switch S ₄ , S ₅ or S ₆ . The speed detection circuit 413 inputs a voltage AV indicating the actual speed of the main axis and generates a zero speed signal VZR when AV drops to zero. The exact position completion signal generating circuit 414 inputs the incidence signal INPOS, the zero speed signal VZR, and the exact position command signal ORCM to take the logical product of these signals, and then, if all INPOS, VZR and ORCM become non-zero, Outputs the position completion signal ORDEN.

요약해서, 정위치 지령 ORCM이 시간 t₀에 논리 "1"이 되면, 지형속도 CV는 0볼트로 떨어져 실제속도 AV가 0볼트로 떨어지게 감소되며, 영속도 신호 VZR은 논리 "1"이 된다. 루푸 절환 스위치(313)가 b측에 절절환되면, 스위치 S₂, S₃중 한개가 기아의 하이로우의 설정에 따라 단락되며 스위치 S₅, S₆중의 한개가 주축회전의 정방향 또는 역방향에 따라 단락된다. 이렇게하여 절환스위치(313)를 통해 입력되는 추기설정 전압 ISV와 함께 위치 제어 루푸를 형성한다. 스위치 S₉가 단락되고 스위치 S₇, S₈, S₁₀이 개방됨을 알 수 있다. 제6도에 보인 직류전동기(304)는 다시 회전을 시작하여 주축이 시간 t₁에 소정 회전위치에 도달한다(즉, 신호 LS는 "1"이고 인포지숀 신호 INPOS는 "1"이다) 그러므로 시간 t₂에서 스위치 S₉는 개방되고 스위치 S₇, S₈중의 한개가 기아의 하이, 로우의 설정에 따라 단락된다. 그러므로 콜스 위치 편차신호 CPD는 절환스위치(313)에서 출력한다. 그후 실제속도 AV와 위치편차는 감소하며 주축이 시간 t₃에 소정 회전위치 근방 지역에 도달하면 비교기(405)에서 신호 NRPS(="1")가 출력하며 스위치 S₉및 S₁₀은 단락된다. 결과적으로 소정레벨의 바이어스신호 BIS는 절환스위치(313)에서 출력한다. 주축이 천천히 회전을 계속하여 시간 t₄에 소정 회전 위치근방의 영역 NCP에 도달하면, 신호 LS는 "1"이 되며, 스위치 S₅, S₆은 개방, 스위치 S₄는 단락된다. 그러므로 화인위치 편차신호 DV₂는 절환스위치(313)에서 출력한다. 자석체(310a)(주축의 소정지점)가 소정 회전위치 영역내에 들어오면 인포지숀 신호 INPOS는 발생된다. 이후 주축의 실제속도는 영으로 떨어지고 이 때문에 영속도신호 VZR은 논리 "1"이 된다. 이렇게 하여 주축 정위치 정지 제어동작이 완료되며 정위치 완료신호 ORDEN이 정위치 완료신호 발생회로(414)에서 출력한다.In summary, when the exact position command ORCM becomes a logic "1" at time t ₀ , the ground velocity CV drops to 0 volts, and the actual speed AV drops to 0 volts, and the zero speed signal VZR becomes a logic "1". When the loop switch switch 313 is switched on the b side, one of the switches S ₂ , S ₃ is shorted according to the setting of the high low of the hunger, and one of the switches S ₅ , S _{6 is connected} in the forward or reverse direction of the main shaft rotation. Short circuit. In this way, the position control loop is formed together with the write-down voltage ISV input through the switching switch 313. It can be seen that switch S ₉ is shorted and switches S ₇ , S ₈ and S ₁₀ are open. The DC motor 304 shown in FIG. 6 starts to rotate again so that the main axis reaches a predetermined rotational position at time t ₁ (that is, the signal LS is "1" and the imposition signal INPOS is "1"). At t ₂ the switch S ₉ is opened and one of the switches S ₇ , S ₈ is shorted according to the high and low setting of the star. Therefore, the call position deviation signal CPD is output from the changeover switch 313. Then, the actual speed AV and the positional deviation decrease, and when the main axis reaches an area near the predetermined rotational position at time t ₃ , the signal NRPS (= "1") is output from the comparator 405 and the switches S ₉ and S ₁₀ are shorted. As a result, the bias signal BIS of a predetermined level is output from the switching switch 313. When the main axis continues to rotate slowly and reaches the area NCP near the predetermined rotational position at time t ₄ , the signal LS becomes "1", the switches S ₅ and S ₆ are open and the switch S ₄ is shorted. Therefore, the fine position deviation signal DV ₂ is output from the switching switch 313. When the magnet body 310a (predetermined point of the main shaft) enters the predetermined rotational position area, the imposition signal INPOS is generated. The actual speed of the main axis then drops to zero, which causes the zero speed signal VZR to be a logic "1". In this way, the main axis exact position stop control operation is completed, and the exact position completion signal ORDEN is output from the exact position completion signal generation circuit 414.

상기에서 주축의 실제속도가 영이 되면 절환 스위치(313)은 b측에 절환된다는 것을 설명했다. 하여튼 이 절환은 실제속도가 소정속도에 도달할 때 수행될 수 있다.In the above description, when the actual speed of the main shaft becomes zero, the changeover switch 313 is switched to the b side. In any case, this switching can be performed when the actual speed reaches a predetermined speed.

상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 주축 정위치 정치를 위해 단 한개의 제어회로가 구비되고 공구교환동작과 보링동작을 위해 각 한개씩 도합 두개의 위치 센서가 주축상에 장착된다. 적당한 방법으로 이 두 센서 사이의 스위칭을 하여 공구교환시에는 소정위치에 보링작업이 수행될 때는 다른 소정위치에 주축이 고도의 정확도로 정지하도록 한다. 공구교환과 보링작업의 양자를 위해 단 한개의 제어회로가 주축 정위치 정지에 사용될 수 있기 때문에 장치가 간단하며 가격도 저하된다.As described above, according to the present invention, only one control circuit is provided for fixation of the spindle, and two position sensors are mounted on the spindle, one for each of the tool change operation and the boring operation. By switching between these two sensors in a suitable way, when the boring operation is performed at a predetermined position during tool change, the spindle will stop at another predetermined position with high accuracy. The device is simple and costs low because only one control circuit can be used to stop the spindle in place for both tool change and boring.

본 발명은 특별히 보다 나은 형태로 설명됐지만 여러 변형과 수정이 상기 지침면에서 가능하다는 것이 명백하다. 그러므로 이하 특허청구범위내에 본 발명이 특별히 설명된 것과는 다른 실시예가 있을 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다.Although the invention has been described in particular better form, it is evident that many variations and modifications are possible in light of the above guidelines. Therefore, it will be understood that within the scope of the claims, there may be other embodiments than those specifically described.

Claims

In the main shaft exact position stop control device where the main shaft drives the main shaft at the predetermined rotational position by reducing the positional deviation between the present position of the predetermined portion of the spindle and the desired position where the main shaft predetermined portion should stop, the control device is boring. First rotational position sensor attached to the first predetermined position of the main axis that generates the rotational position deviation when the tool moves in and out of the workpiece, and second attachment position of the main axis that generates the rotational position deviation signal during the tool change operation. Switching means for selectively switching between a two-turn position sensor, a rotation position deviation signal output from the first rotation position sensor and a rotation position deviation signal output from the second rotation position sensor, and a rotation position selected by the switching means. Main position fixed position, characterized in that the position control circuit for controlling the main axis to input the deviation to stop the main axis in the predetermined rotation position Control device.