KR830002280B1

KR830002280B1 - Spindle Rotation Control Method

Info

Publication number: KR830002280B1
Application number: KR1019800003861A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 고자이; 요시끼 후지오까; 나오또 오따
Original assignee: 후지쓰후아낙크 가부시끼가이샤; 이나바 세이우에몽
Priority date: 1980-10-08
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1983-10-21
Also published as: KR830004617A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Spindle Rotation Control Method

제1도는 주축 회전제어 서어보계의 블록 다이어그램.1 is a block diagram of a spindle rotation control servometer.

제2도는 제1도 서어보계의 동작을 설명하는 설명도.2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the first FIG.

제3도는 위치 편차 신호를 발생하는 회로의 블록 다이어그램.3 is a block diagram of a circuit for generating a position deviation signal.

제4도는 제3도에 예시된 회로의 신호 파형도.4 is a signal waveform diagram of the circuit illustrated in FIG.

제5도는 본 발명에 따른 주축 회전 제어방식을 설명한 주축 회전 제어계의 회로 블록 다이어그램.5 is a circuit block diagram of a spindle rotation control system for explaining a spindle rotation control method according to the present invention.

제6도는 제5도에 예시된 주축 회전 제어계 회로의 신호 파형도.6 is a signal waveform diagram of the main shaft rotation control system circuit illustrated in FIG.

제7도는 위치 편차 신호 발생회로의 다른 실시예의 블록 다이어그램.7 is a block diagram of another embodiment of a position deviation signal generation circuit.

제8도는 제7도의 신호 파형도.8 is a signal waveform diagram of FIG.

제9도는 전기자 전류-속도 편차 특성도.9 is an armature current-speed deviation characteristic diagram.

본 발명은 주축 회전제어 방식에 관한 것으로, 특히 공작 기계의 주축을 지령속도로 회전시키고 고도의 정밀도로 지령위치에 주축을 정지시키며 주축 정지시에 주축이 갖는 강성을 증대시키기 위한 주축 회전제어 방식에 관한 것이다.The present invention relates to a spindle rotation control method, and more particularly, to a spindle rotation control method for rotating a spindle of a machine tool at a command speed, stopping the spindle at a command position with high precision, and increasing rigidity of the spindle when the spindle is stopped. It is about.

보통의 공작기계는 각종의 공구를 자동적으로 교환하면서 공작 가공을 자동적으로 수행하는 자동공구 교환기능을 갖고 있는데, 이러한 공구의 교환동작은 우선 각종공구를 보지하고 있는 매거진을 회전시켜 매거진의 빈 공구 파지부분을 주축기구의 직상부에 위치시킨 다음 교환하고져하는 구공구를 장착한 주축기구를 전방으로 돌출시킨다. 그후 매거진을 주축 기구상으로 하강시켜서 빈 공구 파지부에 구공구를 감합 파지시킨 다음 주축 기구를 퇴출시키면 구공구가 주축으로부터 빠진다. 그후 매거진을 회전시켜서 소망의 신 공구를 주축의 전방에 대향시키고 주축 기구를 전방으로 돌출시켜서 주축에 상기 신공구를 장착한 후 매거진을 상방으로 끌어당기면 공구 교환이 종료한다.The general machine tool has an automatic tool change function that automatically performs a machining process while automatically changing various tools. The operation of replacing such a tool first rotates a magazine holding various tools, thereby holding an empty tool in the magazine. Position the part directly above the spindle mechanism, and then protrude forward the spindle mechanism equipped with the tool to be replaced. The magazine is then lowered onto the spindle mechanism to fit the ball tool to the empty tool grip and then to exit the spindle mechanism and the tool is released from the spindle. The magazine is then rotated so that the desired new tool is opposed to the front of the spindle, the spindle mechanism is projected forward to mount the new tool on the spindle, and the magazine is pulled upwards to end the tool change.

상술한 바와같이 상기 공구 교환시 주축과 공구의 감합부가 서로 원활하게 일치되는 것이 필요하다. 즉, 규정된 회전 위치에 주축의 소정 부분이 정확하게 정지하지 않으면 공구 교환이 원활하게 진행될 수 없다. 이러한 이유때문에 종래의 자동공구 교환 기능을 갖고 있는 공작 기계는 광전 검출기나 또는 주축의 키이(key)의 위치를 검출하는 리미트 스위치 기구를 설비하여, 상기 검출 수단에서 출력되는 신호에 응답하여 동작되는 기계적인 브레이크 수단에 의해 규정된 회전위치에 주축을 정지시키는 방식을 취해왔었다. 그러나 이러한 방식은 기계적인 브레이크 수단을 사용하는 것이기 때문에 작동자가 과도한 힘을 핀에 가하면 핀이 휘게되어 소정의 회전위치에 주축을 정지시킬 수 없어 공구교환이 원활하게 수행될 수 없는 일이 종종 발생하게 되어 빈번히 빈의 교환 보수작업을 하지 않으면 안되는 결점이 있었다.As described above, it is necessary that the fitting portions of the main shaft and the tool coincide with each other when the tool is exchanged. In other words, tool change cannot proceed smoothly unless a predetermined portion of the main shaft stops accurately at the prescribed rotational position. For this reason, a machine tool having a conventional automatic tool changing function is equipped with a photoelectric detector or a limit switch mechanism for detecting the position of a key of a main shaft, and is operated in response to a signal output from the detecting means. It has been adopted to stop the spindle at the rotational position defined by the conventional brake means. However, since this method uses a mechanical brake means, when the operator exerts excessive force on the pin, the pin will bend and the spindle cannot be stopped at a predetermined rotational position, so that the tool change may not be performed smoothly. There was a drawback that it was necessary to change and repair the beans frequently.

본 발명자는 상술한 바와 같이 기계적인 브레이크 수단이나 기계적인 정지 기구를 사용함이 없이 주축을 소정의 위치에 정확히 정지시키게 할뿐만 아니라 지령속도로 주축을 회전시키는 주축 회전방식을 제공하는데 있다. 제1도에서 제4도까지가 이미 제안한 주축회전 제어방식을 설명하는 설명도로써, 제1도는 주축회전을 제어하는데 사용된 서어보계의 블록 다이어그램, 제2도는 서어보계의 동작을 설명하는 설명도, 제3도는 위치편차 신호 발생회로의블록다이어그램, 제4도는 제3도회로의 파형도이다.The present inventors provide a main shaft rotation method that not only stops the main shaft accurately at a predetermined position but also rotates the main shaft at a command speed without using a mechanical brake means or a mechanical stop mechanism as described above. Explanatory drawing explaining the main shaft rotation control method already proposed by FIG. 1 thru | or FIG. 4, FIG. 1 is a block diagram of the servometer used to control a spindle rotation, and FIG. 2 is an explanatory drawing explaining the operation of the servometer. 3 is a block diagram of the position deviation signal generating circuit, and FIG. 4 is a waveform diagram of the circuit of FIG.

제1도 및 제2도중 예시부호1은 속도 제어회로, 2는 직류 전동기, 3은 상기 직류 전동기(2)의 회전속도에 따른 전압을 발생하는 회전속도계, 4는 지정 정지 위치와 실제의 주축위치 사이의 편차에 따른 전압을 발생하는 정위치 제어회로, 5는 공구, 6은 상기공구 (5)를 장착하고 있는 주축기구, 7은 벨트(8) (또는 기어)를 통해 직류 전동기(2)에 결합되어 있는 주축이다. 주축이 소정의 규정된 각도로 회전할때마다 펄스를 발생시키는데 적당한 레졸버나 또는 위치 코우더와 같은 회전위치 검출기(9)는 주축의 회전위치에 따라서 신호를 발생시키기 위하여 상기 주축(7)에 직접 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 위치 코우더를 사용하였음을 참고로 인식해주기 바란다. 예시부호 10은 절환스위치이다. 제2도에서 정위치부(11)은 공구를 원활하게 교환하기 위하여 규정된 회전위치에 위치시켜야 한다.In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 1 is a speed control circuit, 2 is a DC motor, 3 is a tachometer which generates a voltage according to the rotation speed of the DC motor 2, 4 is a designated stop position and an actual main shaft position. Position control circuit for generating a voltage according to the deviation between, 5 is the tool, 6 is the spindle mechanism equipped with the tool (5), 7 is the DC motor (2) through the belt (8) (or gear) It is a combined main shaft. A rotary position detector 9, such as a resolver or position coder suitable for generating a pulse each time the spindle rotates at a predetermined prescribed angle, is connected directly to the spindle 7 in order to generate a signal according to the rotational position of the spindle. It is. In the embodiment of the present invention, please recognize that the position coder is used as a reference. Reference numeral 10 is a changeover switch. In FIG. 2, the exact position part 11 should be positioned at the prescribed rotational position in order to smoothly change the tool.

공구(5)가 가공작업을 수행할때는 절환 스위치(10)의 가동 접점이 a단자쪽에 연결되어 속도 제어회로(1)는 도시하지 않은 지령속도 신호 발생회로로부터의 지령속도 신호 CV를 수신한다. 상기속도 제어회로(1)는 또한 회전 속도계(3)에 의해 측정되는 직류 전동기(2)의 실제 속도에 따른 전압레벨의 아날로그 실제속도 신호 AV를 상기 회전속도계(3)로부터 수신한다. 상기속도 제어회로(1)는 지령속도 신호 CV와 실제속도 신호 AV사이의 편차에 따른 아날로그 전압을 발생시켜 직류 전동기(2)에 이 아날로그 전압을 인가하여 전동기(2)의 속도를 지령속도로 조정한다. 상술한 바와같이 속도 제어회로(1), 직류 전동기(2), 회전속도계(3), 귀환선로(FL)가 상기 직류 전동기(2)를 조정하는 기능을 갖는 속도제어 귀환 루우프를 형성한다. 이러한 기술은 이미 공지된 기술로 더이상 상세한 기술은 생략하겠다.When the tool 5 performs the machining operation, the movable contact of the changeover switch 10 is connected to the terminal a so that the speed control circuit 1 receives the command speed signal CV from the command speed signal generation circuit (not shown). The speed control circuit 1 also receives from the tachometer 3 an analog actual speed signal AV of a voltage level corresponding to the actual speed of the dc motor 2 measured by the tachometer 3. The speed control circuit 1 generates an analog voltage according to the deviation between the command speed signal CV and the actual speed signal AV, and applies the analog voltage to the DC motor 2 to adjust the speed of the motor 2 to the command speed. do. As described above, the speed control circuit 1, the DC motor 2, the tachometer 3, and the feedback line FL form a speed control feedback loop having a function of adjusting the DC motor 2. This technique is already known and will not be described in detail.

가공작업 완료시 전동기(2)의 정지시에는 정위치 지령신호 CPC가 절환스위치(10)에 인가되어 스위치의 가동 접점이 a단자쪽에서 b단자쪽으로 절환되어 지령속도 신호 CV가 o Volt로 절환되어 직류 전동기(2)에 전기적인 제동이 가해저 전동기의 속도가 정지된다.When the motor (2) is stopped at the completion of the machining operation, the exact position command signal CPC is applied to the selector switch 10, and the movable contact of the switch is switched from the a terminal to the b terminal, and the command speed signal CV is switched to o Volt. Electrical braking is applied to the electric motor 2 to stop the speed of the electric motor.

정위치 제어회로(4)는 소정의 지령정지 위치와 주축의 현 회전위치 사이의 편차에 따른 위치 편차신호 RPD(아날로그 전압)를 발생한다.The position control circuit 4 generates a position deviation signal RPD (analog voltage) in accordance with the deviation between the predetermined command stop position and the current rotation position of the main axis.

주축(7)상에 정위치부(11)의 회전정지 위치가 단지 1개소 있는 경우에 관하여 제3도, 제4도를 참조하여 상기 정위치 제어회로(4)의 동작을 이하 기술한다. 제1도에서의 위치 코우더(9)는 주축(7)이 한번 회전할때마다 한개의 펄스 RP를 발생하고 주축(1)이 소정의 각도로 회전할때마다 매 회전당 총 N개의 펄스 PP를 발생한다. 주축(7)상의 정위치부(11)가 제2도에 예시된 바와같이 지령 정지위치 STP로부터 180°회전할때마다 1회전 펄스 RP를 출력시키기 위하여 상기 위치 코우더(9)가 주축(7)에 설치되어 있다.The operation of the position control circuit 4 will be described below with reference to FIGS. 3 and 4 in the case where there is only one rotational stop position of the position fixing section 11 on the main shaft 7. The position coder 9 in FIG. 1 generates one pulse RP each time the main shaft 7 rotates once, and generates a total of N pulses PP per revolution each time the main axis 1 rotates at a predetermined angle. do. As shown in FIG. 2, the position coder 9 is connected to the main shaft 7 so as to output one rotation pulse RP every time the motor 11 rotates 180 ° from the command stop position STP as illustrated in FIG. It is installed.

제3도에서 계수기(41)는 상기 펄스 PR의 발생시 수치 N로 세트된 다음 이 프리세트치가 위치 순서에 따라 도달하는 각 펄스 PP에 의해 감소되며, 디지탈-아날로그 변환기(이하 D/A변환기라 칭함)(42)는 상기 계수기(41)의 출력을 아날로그 감산기(43)에 인가되는 아날로그 전압 DAV로 변환시켜 상기 아날로그 감산기(43)가 아날로그 전압 DAV와 일정한 전압 Vc사이의 차전압 SV를 발생시키기 때문에 만약 전압 Vc가 상기 D/A변환기(42)로부터의 아날로그 전압 DAV의 피크치의 1/2로 세트되면 아날로그 감산기(43)의 차전압 SV는 제4도에 예시한 바와같이 주축(7)이 180°회전하여 1펄스 RP를 발생하는 시간에 제로 레벨을 교차하는 톱니파형 신호 SV를 출력한다. 상술한 바와같이 주축의 지령 정지위치가 펄스 RP가 발생되는 위치로부터 정확히 180°변위하기 때문에 주축(7)상의 정위치부(11)는 상기 차전압 SV가 제로 레벨을 교차하는 순간에 지령 정지 위치에 도달한다. 따라서 상기 차전압 SV는 위치 편차 신호 RPD에 비례하여야 한다. 따라서 제1도의 절환 스위치(10)가 b접점쪽으로 절환되면 상기속도 제어회로(1)는 위치 편차신호 RPD와 실제속도 신호 AV사이의 차 전압을 인출하여 위치 서어보 제어가 위치편차 신호 RPD를 제로로 만든다. 따라서 상술한 속도 제어회로(1), 직류 전동기(2), 주축(7), 위치코우더(9), 정위치 제어회로(4), 절환 스위치(10)가 위치 제어 귀환 루우프를 형성한다. 만약 주축(7)의 정위치부(11)가 제2(a)도에 예시된 위치에 있게되면, 주축(7)은 반시계 방향으로 회전하여 상기 정위치부(11)는 지령 정지위치 STP에 정확히 정지한다. 이와 유사하게 만약 정위치부(11)가 제2(b)도에 예시된 위치에 있게되면 주축(7)은 시계방향으로 회전하여 상기 정위치부(11)는 지령 정지위치에 정확히 정지한다. 따라서 상기 제안된 방식은 회전시 주축을 지령속도로 회전시키고 주축이 정지할때 지령 정지위치에 주축을 정지시킨다.In FIG. 3, the counter 41 is set to a numerical value N at the time of the generation of the pulse PR, and then reduced by each pulse PP at which this preset value is reached in the order of position, and referred to as a digital-to-analog converter (hereinafter referred to as a D / A converter). 42 converts the output of the counter 41 into an analog voltage DAV applied to the analog subtractor 43, so that the analog subtractor 43 generates a differential voltage SV between the analog voltage DAV and a constant voltage Vc. If the voltage Vc is set to 1/2 of the peak value of the analog voltage DAV from the D / A converter 42, the difference voltage SV of the analog subtractor 43 is 180 as shown in FIG. The sawtooth waveform signal SV that crosses the zero level is outputted at the time of rotation and generating 1 pulse RP. As described above, since the command stop position of the main axis is exactly 180 ° shifted from the position where the pulse RP is generated, the exact position part 11 on the main axis 7 is positioned at the command stop position at the moment when the difference voltage SV crosses the zero level. To reach. Therefore, the difference voltage SV should be proportional to the position deviation signal RPD. Accordingly, when the switching switch 10 of FIG. 1 switches to the contact b, the speed control circuit 1 draws the difference voltage between the position deviation signal RPD and the actual speed signal AV so that the position servo control zeros the position deviation signal RPD. Make it. Therefore, the speed control circuit 1, the DC motor 2, the main shaft 7, the position coder 9, the position control circuit 4, and the switching switch 10 described above form a position control feedback loop. If the exact position part 11 of the main shaft 7 is in the position illustrated in FIG. 2 (a), the main shaft 7 rotates counterclockwise so that the exact position portion 11 is exactly at the command stop position STP. Stop. Similarly, if the positioning portion 11 is in the position illustrated in FIG. 2 (b), the main shaft 7 rotates clockwise so that the positioning portion 11 stops exactly at the command stop position. Therefore, the proposed method rotates the main shaft at the command speed during rotation and stops the main shaft at the command stop position when the main shaft stops.

주축 구동용 직류 전동기는 큰 관성을 갖기 때문에 계통 안정도의 관점에서 주축의 오우버슈우트(overshoot)와 헌팅(hunting)을 배재하기 위하여 속도제어 루우프의 이득을 감소시키는 것이 필요하다. 다시 말해서, 상기 관성은 정상 편차, 추종 편차가 문제가 되는 이송 서어보계에 사용하는 직류 전동기의 관성에 비해 5~20배나 크기 때문에 주축의 속도 제어루우프의 이득은 이송 서어보계의 이득에 비해 상당히 적다. 이것은 주축이 직류 전동기에 따라서 같이 회전하여 주축이 정위치에 정지하고 공구의 원활한 교환을 방해한다. 또한 만약 주축 정위치 제어회로가 주축 인덱싱 기능을 가지는 터닝센터(turning center)와 같은 장치에 적용시키면 주축의 낮은 강성 때문에 절삭 가공 작업중 주축이 이동하기 쉬워 공작물을 정확하게 가공하는 것이 불가능하게 되어 이러한 문제점에 대한 해결책으로 종래의 기술에서는 주축 회전방지핀과 같은 기계적인 수단을 사용하였지만 이것은 조작순서와 기계자체의 복잡성을 가증시켜 왔다.Since the DC motor for spindle drive has great inertia, it is necessary to reduce the gain of the speed control loop in order to exclude overshoot and hunting of the spindle from the viewpoint of system stability. In other words, since the inertia is five to twenty times larger than the inertia of a DC motor used for a feed servomotor in which normal deviation and tracking deviation are a problem, the gain of the speed control loop of the main shaft is considerably less than the gain of the feed servomotor. . This causes the spindle to rotate together with the DC motor, causing the spindle to stop in place and hinder the smooth exchange of tools. In addition, if the spindle exact position control circuit is applied to a device such as a turning center with spindle indexing, the spindle's low rigidity makes the spindle easy to move during cutting, making it impossible to accurately machine the workpiece. As a solution to the above, the conventional technique used a mechanical means such as a spindle preventing pin, but this has increased the complexity of the operation procedure and the machine itself.

본 발명의 목적은 공작 기계의 주축이 전기적 제동력에 따라 소정의 회전 위치에 정지할때 외력에 의해 회전하는 것을 방지하는 주축 회전제어 방식을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a main shaft rotation control method which prevents the main shaft of a machine tool from being rotated by an external force when stopped at a predetermined rotational position according to an electric braking force.

본 발명의 다른 목적은 주축의 회전시에는 이득을 감소시키고 주축의 정지시에는 이득을 증가시켜 외력에 의해 주축이 회전되는 것을 방지하며, 큰 외력에 의한 주축의 회전변위가 발생해도 주축이 위치제어 루우프의 복귀력에 의해 규정된 소정의 정지 위치에 복귀시키며, 주축의 회전중 상기 방식의 안정성을 유지하는 주축회전 제어방식을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to reduce the gain when the spindle is rotated and to increase the gain when the spindle is stopped, thereby preventing the spindle from being rotated by external forces, and even if the rotational displacement of the spindle is caused by a large external force. It is to provide a main shaft rotation control method for returning to a predetermined stop position defined by the return force of the loop, and maintaining the stability of the method during the rotation of the main shaft.

이하 첨부 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제5도, 제6도에서는 상술한 제1도, 제3도에 예시된 부분과 동일한 것으로 동일한 예시부호를 병기하였는바, 예시부호 101은 속도 지령신호 CV를 발생시키는 속도 지령회로를 표시한 것이고, 예시부호 102는 정위치 지령신호 CPC를 발생시키는 정위치 지령회로(102)를 각각 나타낸 것이다. 속도 제어회로(1)는 지령 속도신호 CV와 회전 속도계(3)로부터의 실제속도 신호 AV사이의 차 전압을 발생하는 가산기(111)와, 서어보계의 위상을 앞서게하거나 지연시키는 위상 보상회로(112)와, 후술한 전압-위상 변환회로(114)로부터 인출된 점호 신호(firing signal)에 의해 점호각이 제어되며 직류 전동기(2)에 인가되는 전압을 조정응답하는 다수의 다이리스터들을 가지는 다이리스터회로(113)로 구성되었다. 이러한 속도제어 방식은 "thyristor Leonard system"으로 알려졌다. 상기속도 제어회로(1)는 지령속도 신호 CV와 실제속도 신호 AV사이의 편차에 따른 다이리스터 회로(113)의 각각의 다이리스터의 점호각을 제어하는 전압-위상변환회로(114)를 포함하여 상기의 편차가 크면 직류 전동기(2)에 인가되는 전압이 증가하고 편차가 작으면 감소하여 직류 전동기(2)의 속도가 지령속도에 따르게 된다.5 and 6, the same reference numerals are given in the same manner as those in FIGS. 1 and 3, and reference numeral 101 denotes a speed command circuit for generating the speed command signal CV. Reference numeral 102 denotes the position command circuits 102 that generate the position command signal CPC, respectively. The speed control circuit 1 includes an adder 111 for generating a difference voltage between the command speed signal CV and the actual speed signal AV from the tachometer 3, and a phase compensation circuit 112 for advancing or delaying the phase of the servometer. ) And a thyristor having a plurality of thyristors whose firing angle is controlled by a firing signal drawn from the voltage-phase conversion circuit 114 described below and regulating and responding to the voltage applied to the DC motor 2. Circuit 113. This speed control method is known as the "thyristor Leonard system". The speed control circuit 1 includes a voltage-phase conversion circuit 114 for controlling the firing angles of each of the thyristors of the thyristor circuit 113 according to the deviation between the command speed signal CV and the actual speed signal AV. If the deviation is large, the voltage applied to the DC motor 2 increases, and if the deviation is small, the speed decreases so that the speed of the DC motor 2 depends on the command speed.

루우프 절환회로(114)는 정위치 지령회로(102)로부터 인가된 정위치 지령신호 CPC를 입력으로 하여 절환스위치(10)의 가동 접점의 위치를 절환한다. 예시번호 142는 제3도에 예시된 편차신호 발생회로를 나타낸 것으로, 이회로는 주축(7)의 위치가 완료되면 정위치 완료신호 PSC를 발생한다. 예시부호 143은 인-포지션(in-position)신호 발생호로로 주축(7)의 소정의 정위치부(11)가 지령 정지위치 근방에 도달할때 인포지숀 신호 INPOS를 발생시켜 위상보상회로(112)의 이득을 절환시킨다. 루우프 절환회로(141), 위치편차 신호 발생회로(142), 인포지숀 신호발생회로(143)는 정위치 정지 제어회로(4)를 구성한다.The loop switching circuit 114 takes the position command signal CPC applied from the position command circuit 102 as an input and switches the position of the movable contact of the switch 10. Example number 142 shows the deviation signal generation circuit illustrated in FIG. 3, which generates the exact position completion signal PSC when the position of the main shaft 7 is completed. Reference numeral 143 denotes an in-position signal generation arc and generates an compensation signal INPOS when the predetermined fixed position portion 11 of the main shaft 7 reaches the command stop position. Switch the gain of The loop switching circuit 141, the position deviation signal generation circuit 142, and the incidence signal generation circuit 143 constitute the exact position stop control circuit 4.

제6도를 참조하여 본 발명의 동작, 즉 주축의 위치 제어에 관하여 설명하겠다. 주축의 속도제어, 즉 직류 전동기(2)의 속도는 제1도에 예시된 종래의 장치와 동일한 방법으로 수핸된다. 가공 작업이 완료되면(시간t₀), 속도 지령회로(101)로부터 인가된 속도지령 신호 CV가 제로 volt로 감소되어 직류전동기(2)의 실제 속도신호 AV가 감소되기 시작하면, 정위치 지령회로(102)는 상기직류 전동기(2)가 정지하기 바로전 소정의 시간 t₁에 정위치 정지지령신호 CPC를 즉각적으로 발생시킨다. 상기 정지 지령신호 CPC는 직류 전동기(2)를 정지시키는 신호의 발생후 또는 실제 속도신호 AV가 상기 신호의 발생에 따르는 고정된 레벨이하로 떨어질때 자동적으로 발생되도록 설계되어 있다 정위치 정지 지령신호 CPC의 발생으로 루우프 절환회로(14)가 절환스위치(10)의 가동접점을 a단자쪽에서 b단자쪽으로 절환시켜 위치제어 귀환루우프를 동작시킨다. 그러면 가산기(111)는 위치 편차신호 발생회로(142)에서 출력된 위치 편차신호 RPD와 회전 속도계(3)로부터 인가된 실제속도 신호 AV사이의 차 전압을 발생시켜 위상 보상회로(112)를 통해 전압-위상 변환회로(114)에 인가하면, 이전압-위상 변환회로(114)는 상기 차 전압의 값과 다이리스터의 극성에 따라 다이리스터 회로(113)에 있는 각 다이리스터의 점호각을 제어하여 직류 전동기(2)에 인가되는 전압을 영 volt로 변화시켜 직류 전동기(2)의 회전속도를 감소시키는 반면에 정위치 정지 지령신호 CPC, 실제 속도 AV 및 위치 편차신호 RPD가 인포지숀 신호발생회로(143)에 인가되어 후술하는 정위치 정지 지령신호 CPC, 신호 VZS 및 PZS가 동시에 논리 "1"에 있을때 인포지숀 신호 INPOS를 발생시킨다. 상기 신호 VZS는 인포지숀 신호 발생회로(143)에 발생하는 신호로 실제속도 신호 AV가 실질적으로 영으로 떨어질때(즉, 낮은 레벨 V_e)에 도달할때)논리 "1"이 되고, 상기 인포지숀 신호 발생회로(143)에서 발생하는 신호 PZS는 위치 편차신호 RPD가 소정의 레벨 V_p이하로 떨어질때 논리 "1"이 된다. 따라서 세신호 CPC, VZS, PZS는 높은 레벨에 도달할때 상기 인포지숀 신호 발생회로(143)내에서 상기 세신호를 입력으로 하는 AND게이트의 출력은 인포지숀 신호 INPOS를 증가시킬 수 있도록 논리 "1"로 된다. 이 신호는 위상 보상회로(112)에 인가되어 이 회로의 이들을 2~3배로 증가시킨다. 상기 인포지숀 신호는 주축의 소정의 위치가 정지 위치에 대해 ±3°~±5°의 범위내에서 발생시키는 것이 좋다. 신호 INPOS의 발생후 위치 제어 귀환루우프는 주축의 소정부분(제2도에서 정위치부 11)을 정지 위치에 정지하도록 동작한다.Referring to Fig. 6, the operation of the present invention, that is, the position control of the main axis, will be described. The speed control of the main shaft, that is, the speed of the DC motor 2, is handled in the same way as the conventional apparatus illustrated in FIG. When the machining operation is completed (time t ₀ ), the speed command signal CV applied from the speed command circuit 101 is reduced to zero volt, and when the actual speed signal AV of the DC motor 2 starts to decrease, the exact position command circuit 102 immediately generates the stop position command signal CPC at a predetermined time t ₁ just before the DC motor 2 stops. The stop command signal CPC is designed to be automatically generated after generation of a signal for stopping the DC motor 2 or when the actual speed signal AV falls below a fixed level according to the generation of the signal. As a result, the loop switching circuit 14 switches the movable contact of the switching switch 10 from the terminal a to the terminal b to operate the position control feedback loop. Then, the adder 111 generates a difference voltage between the position deviation signal RPD output from the position deviation signal generation circuit 142 and the actual speed signal AV applied from the tachometer 3 to generate a voltage through the phase compensation circuit 112. When applied to the phase conversion circuit 114, the binary voltage-phase conversion circuit 114 controls the firing angle of each of the die listers in the die lister circuit 113 according to the value of the difference voltage and the polarity of the die lister. The voltage applied to the DC motor 2 is changed to zero volts to reduce the rotational speed of the DC motor 2, while the exact stop command signal CPC, the actual speed AV and the position deviation signal RPD are generated by the imposition signal generating circuit ( 143) to generate the imposition signal INPOS when the exact stop command signal CPC, the signal VZS and the PZS which will be described later are at the logic " 1 " The signal VZS is a signal generated in the incidence signal generating circuit 143 and becomes a logic " 1 " when the actual speed signal AV drops substantially to zero (i.e., reaches a low level V _e ). PZS signal generated in jisyon signal generation circuit 143 is a logic "1" when the position error signal RPD falls below a predetermined level V _p. Therefore, when the three signals CPC, VZS, and PZS reach a high level, the output of the AND gate that inputs the three signals in the incidence signal generating circuit 143 increases the incidence signal INPOS. ". This signal is applied to the phase compensation circuit 112 to multiply them by two to three times. The imposition signal is preferably generated within a predetermined position of the main axis within a range of ± 3 ° to ± 5 ° with respect to the stop position. After generation of the signal INPOS, the position control feedback loop operates to stop a predetermined portion of the main shaft (the correct position 11 in FIG. 2) at the stop position.

위상 보상위로(112)는 공지 회로로 상세한 설명은 생략한다. 상술한 이득의 절환은 저항값을 절환시키거나 또는 이와 유사한 조치로 용이하게 성취될 수 있다. 상기 경우에서 위상 부상회로(112)의 이득만을 단순히 증대시키는 경우만을 취급하면 특별한 제한을 받지 않는다. 어떤 회로중의 증폭기의 이득을 변화시키는 것으로 충분하기 때문이다. 중요한 것은 귀환 루우프의 이득을 상승시킬 수 있도록 배치하는데에 있다.Phase compensation path 112 is a well-known circuit, detailed description thereof will be omitted. The above-mentioned gain switching can be easily accomplished by switching the resistance value or similar measures. In this case, only the case of simply increasing the gain of the phase floating circuit 112 is not particularly limited. This is because it is enough to change the gain of an amplifier in a circuit. The important thing is to arrange to increase the gain of the return loop.

본 발명은 제3도에 예시된 위치 편차신호 발생회로(142)의구조에 제한받지 않는다. 위치 코오더가 위치 검출기로서 사용되는 다른 실시예가 제7도에 예시되어 있고, 이에따른 파형이 제8도에 나타나 있다.The present invention is not limited to the structure of the position deviation signal generation circuit 142 illustrated in FIG. Another embodiment in which a position coder is used as the position detector is illustrated in FIG. 7 and the resulting waveform is shown in FIG.

제7도에서 예시번호 44는 제1도, 제5도에 예시된 위치 코우더(9)에서 주축이 소정각도로 회전할때마다 발생되는 위치펄스 PA, PB와, 주축의 1회전마다 발생하는 1회전신호 RP를 수신받는 라인 리시이버(lind receiver)이다. 상기 위치 펄스열 PA, PB는 서로 90°의 위상이 이상되어 있다. 4배 회로(45)는 상기 위치펄스 PA, PB를 미분하여 이펄스 PA, PB의 음-고잉변이(negativegoing transition)와 양-고잉변이(positivegoing transition)에 일치하는 펄스 PP를 발생시키는데, 이 펄스는 상기 PA, PB 펄스열 주파수의 4배나 되는 주파수를 가지는 펄스열을 가진다. 예시번호 46은 일회전펄스 RP를 검출하는 회로이고, 정지 위치설정 스위치(47)은 정위치지령 CPC에 의해 폐쇄되며, 정지 위치설정회로(48)은 펄스 RP'일출한다. 만약 정지위치 설정스위치(47)가 폐쇄될때 일회전 신호펄스 RP가 발생하면 상기펄스 RP의 발생에 따른 N개의 펄스 PP가 발생한 후 상기 정지위치 설정 회로(48)은 펄스 RP'를 발생시킨다. 제2도의 정위치부(11)는 펄스 RP'가 발생되면 즉시 지령 정지위치 STP를 반대로 한다. 즉, 정위치부(110는 위치 STP로부터 180°변위하는 것이다. 예시부호 19는 미리 설정시킬 수 있는 가역 계수기로 펄스 RP'에 의해

의 값에 설정되는데 여기에서 M은 주축의 일회전 당 발생되는 펄스 PP의 갯수를 나타낸다. 상기 가역 계수기(19)가 프리세트(preset)된 후에 계수기의 계수값은 주축의 회전방향에 따라 발생펄스 PP 각각에 의해 증가되거나 감소된다.In FIG. 7, reference numeral 44 denotes position pulses PA and PB generated every time the main axis rotates by a predetermined angle in the position coder 9 illustrated in FIGS. 1 and 5, and 1 generated every one rotation of the main axis. The line receiver receives a rotation signal RP. The position pulse trains PA and PB are in phase with each other by 90 degrees. Quadruple circuit 45 differentiates the position pulses PA and PB to generate a pulse PP coincident with the negative-going transition and positive-going transition of this pulse PA, PB. Has a pulse train having a frequency four times the frequency of the PA and PB pulse trains. Example 46 is a circuit which detects one rotation pulse RP, the stop positioning switch 47 is closed by the exact position command CPC, and the stop positioning circuit 48 raises pulse RP '. If a one-turn signal pulse RP is generated when the stop position setting switch 47 is closed, the stop position setting circuit 48 generates pulse RP 'after N pulses PP are generated according to the generation of the pulse RP. The correct position part 11 of FIG. 2 reverses the command stop position STP immediately when the pulse RP 'is generated. That is, the exact position 110 is a 180 ° displacement from the position STP. Reference numeral 19 is a reversible counter that can be set in advance by a pulse RP '.

Where M is the number of pulses PP generated per revolution of the main axis. After the reversible counter 19 is preset, the count value of the counter is increased or decreased by each of the generated pulses PP depending on the direction of rotation of the main axis.

예시번호 50은 디지탈-아날로그 변환기(DA 변환기로 계수값 즉, 계수기의 부호와 수치값을 입력으로 하여 수치값을 아날로그 신호로 변환시킨 수신된 수치 신호에 따른 극성의 위치 편차신호 RPD를 출력한다. 예시번호 51은 슬라이싱(slicing ciruit)회로로 위치 편차신호 RPD와 일정한 전압 +Vc, -Vc와를 비교하여 신호 RPD가 +Vc, -Vc사이에 있을때 정위치 정지완료 신호 PEN을 발생한다. 예시번호 52는 방향판변회로로 상기 위치 펄스 PA, PB의 위상을 모니터하여 주축의 회전방향을 판별하여 가역 계수기(49)에 방향신호 DS을 송출한다. 상기 방향판별은 주축이 정방향으로 회전할때의 위치 펄스 PA의 위상은 위치 펄스 PB의 위상보다 앞서며 주축이 역방향으로 회전할 때는 위상을 지연시키므로써 달성된다. 따라서 DA변화기(50)에서 제8도에 예시된 위치 편차신호 RPD가 출력되어 이 위치 편차신호가 제5도에 보인 절환 스위치(10)를 통해속도 제어회로(1)에 인가되어 위치 제어동작이 상술한대로 수행된다. 제7도에 예시된 위치 편차 신호 발생회로는 제3도에 예시된 것과, 비교하여 극히 높은은 정확도로 정 위치 정지제어를 가능케 한다.Example number 50 outputs a position deviation signal RPD of polarity according to a received numerical signal obtained by converting a numerical value into an analog signal by inputting a coefficient value, that is, a sign and a numerical value of a counter into a digital-to-analog converter (DA converter). Example number 51 is a slicing ciruit circuit, which compares the position deviation signal RPD with a constant voltage + Vc, -Vc, and generates the exact stop stop signal PEN when the signal RPD is between + Vc and -Vc. Monitors the phases of the position pulses PA and PB with a direction plate circuit to determine the direction of rotation of the main axis and sends the direction signal DS to the reversible counter 49. The direction discrimination is the position pulse PA when the main axis rotates in the forward direction. Is achieved by delaying the phase when the main axis rotates in the reverse direction, so that the position deviation signal RPD illustrated in FIG. This position deviation signal is then applied to the speed control circuit 1 via the changeover switch 10 shown in Fig. 5. The position control operation is performed as described above. Compared to that illustrated in the figure, the extremely high accuracy enables the exact position stop control.

제9도의 그래프는 위치 제어 루우프의 전기자 전류 대편차(가산기 111의 출력)의 특성도로 종축은 전기자 전류 I, 횡축은 편차를 각각 나타내고, 실선은 높은 이득의 경우, 점선은 낮은 이득의 경우의 특성도를 각각 나타낸다. 여기에서 이득을 증가시킨다는 것은 편차에 대해 보다 큰 전기자 전류를 발생시킨다는 것을 알 수가 있다. 그리고 회전력은 전기자 전류에 비레하여 이득이 높으면 높을수록, 회전력(복귀력)이 더 켜져 주축 정지시의 강성도 더 커진다.The graph of Fig. 9 is a characteristic of the armature current large deviation (output of the adder 111) of the position control loop, with the vertical axis representing the armature current I, the horizontal axis representing the deviation, and the solid line for high gain and the dotted line for low gain. The figure is shown, respectively. It can be seen that increasing the gain here results in a greater armature current for the deviation. And the higher the gain, the higher the gain is in proportion to the armature current, the more the rotational force (return force) is turned on, and the greater the stiffness when the spindle stops.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 회전시 이득을 감소시키는 것은 본 방식의 안정도를 높여주지만 주축 정지시 이득을 증가시키는 것은 본 방식의 강성을 증가시켜 주축은 외력이 작용했을 때 쉽게 회전하지 않고 극단적으로 큰 외력이 작용해 주축이 변위된다 해도 지령 정제 위치에 복귀할 수 있다.As described above, according to the present invention, reducing the gain during rotation increases the stability of the present method, but increasing the gain when the spindle stops increases the rigidity of the present method, and thus the main axis does not rotate easily when an external force is applied. Even if a large external force is applied and the main shaft is displaced, it can return to the command refinement position.

상술한 바와 같이 이득의 절환도 아주 간단한 회로 구성에 의해 수행될 수 있어 경제적인 면에서 가격이 저렴할뿐 아니라 본 시스템의 기계적인 조작도 종래의 기술처럼 주축의 회전을 단속하는 키이등과 같은 기계적인 수단을 사용함이 없이 크게 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.As described above, the switching of gain can be performed by a very simple circuit configuration, which is economically inexpensive, and the mechanical operation of the system is mechanical, such as a key for intermittent rotation of the spindle, as in the prior art. The effect can be expected to be greatly improved without using the means.

본 발명의 실시에에서는 일정지 위치와 관련해서 상술하였으나 복수개의정지 위치 즉, 0°, 90°, 180°, 270°등과 같은 위치에 주축을 정지시킬 수도 있다. 이 경우에는 정위치 정지지령 회로(102)가 소정의 정지 위치를 지시하는 지령을 발하면 되고, 정 위치 정지 회로(4)가 매 필요한 정지 위치에 따라 위치 편차 신호 RPD를 발생시키게 수정하면 된다.Although the embodiment of the present invention has been described above with regard to a fixed stop position, the main shaft may be stopped at a plurality of stop positions, i.e., positions such as 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, and the like. In this case, the correct position stop command circuit 102 may issue a command indicating a predetermined stop position, and the correct position stop circuit 4 may be modified to generate the position deviation signal RPD in accordance with every necessary stop position.

본 발명의 실시예에서는 어떠한 특별한 실시예에 한하여 기술하였지만 본발명의 정신을 이탈함이 없이 여러 수정과 변형이 가능하다. 따라서 청구된 청구범위에 본 발명의 영역이 한정되지 않는다는 것은 자명한 일이 아닐 수 없을 것이다.Although embodiments of the present invention have been described in terms of any particular embodiments, many modifications and variations are possible without departing from the spirit of the invention. Therefore, it will be apparent that the scope of the present invention is not limited to the claims.

Claims

Means for providing an exact position command signal CPC, a direct current motor having a variable speed, speed detection means connected to the motor for detecting the speed of the direct current motor and outputting the actual speed signal AV of the motor, and the actual By a speed control circuit connected to the speed detecting means and the motor to control the motor to narrow the deviation between the speed signal AV and the command speed signal CV to zero, and by a motor rotating at a command speed by the speed control circuit. In a main shaft rotation control method comprising a main shaft driven and a position control circuit connected to the speed control circuit and the main shaft to generate a position deviation signal based on the rotational position and the command stop position of the main shaft, the command speed signal Instead, to the exact position command signal CPC generated by the exact position command circuit. Switching means for applying a response position deviation signal RPD to the speed control circuit to control the rotation and the main shaft of the motor to narrow the position deviation signal to zero, and detecting that the rotational position of the main shaft has reached the command stop position. And means for increasing the gain of the speed control circuit in response.