WO1989005005A1 - Numerical controller - Google Patents

Description

明 細 書

数値制御装置

技 術 分 野

本発明 ほ、 円筒研削盤や三軸旋盤等で、 ワーク 回転軸 の c 軸 （制御軸） を制御す る数値制御装置に関す る 。

背 景 技 術

コ ン ピ ュ ータ を用い た数値制御装置 C N C ) に よ り サーボモータ を制御す る場合 に は、 サーボモータ が主軸 を位置制御す る モータ と し て使用 さ れた り 、 ス ピ ン ド ル モータ と 同様に回転速度を制御す る モータ と し て使用 さ れ る場合 と で切 り 換え る こ と がで き る 。

第 2 図で は、 ワ ーク 回転軸 に サーボモータ M l と ス ビ ン ド ルモータ M 2 と をそ れぞれ設け、' 制御装置 A の指令 信号が入力さ れる サーボモータ 制御回路 B と 、 ス ビ ン ド ル制御回路 C と に接続 し て、 制御 し て い る 。 しか し、 こ の制御方法で はモータ やそ の制御回路の構成 に必要な コ ス ト が高 く な る と レヽ ぅ 問題があ っ た。

• そ こ で 、 制御装置 A か ら の信号 に よ り 一合 の サー ボ モータ M 0 をス イ ッ チ S W に よ っ て切 り 換え て位置制御 回路 D と 速度制御回路 E と に接続 し、 位置制御 と 速度制 御 と を実現す る よ う に し た も の も 開発さ れて レヽ る （第 3 図） 。

第 4 図は、 第 3 図で示 し た従来の制御装置 A に よ る切 換制御を示す ブ ロ ッ ク 図で あ る 。 図 に お い て、 ホ ス ト コ ン ビ ュ ータ 等で駆動さ れ る C N C のパー ト プ ロ グ ラ ム 1 の内容ほ、 解読処理部 2 、 パ ルス分配処理部 3 に よ り 位 置指令信号 と し て取出さ れる 。 解読処理部 2 ほ、 データ イ ン Zデータ ア ウ ト （ D I Z D O ) 制御処理部 4 を介 し て プ ロ グ ラ マ ブル ♦ マ シ ン ♦ コ ン ト ロ ール （ P M C ) 5 と 接続 さ れ、 又、 パ ル ス分配処理部 3 の位置指令信号 ほ、 軸制御処理部 6 を介し て軸毎の位置指令信号 と し て サーボ制御処理部 7 に 出力さ れる。 サーボ制御処理部 7 は 、 サー ボ モ ー タ 9 を ス ビ ン ド ル （主軸 ） モ ー タ （ X 軸） と 制御軸 （ C 軸） モータ と し て併用する 際の制御軸 モ ータ に対す る位置制御回路と して作用 し、 こ の位置指 令信号を速度指令信号に変換し て制御軸モータ の位置制 御 を行 な う た め、 速度 * 電流制御回路 8 に 出力 し て い る 。 なお、 サーボモータ 9 内の N は他軸を示 し てレヽ る。

—方、 解読処理さ れた信号は、 D I Z D O 制御処理部 4 に入力さ れる 。 D I Z D O 制御処理部 4 か ら は、 補助 機能 M、 主軸回転数をテー プ指令に よ り 自動変速す る S 機能、 工具自動選択の T機能等の処理を実行す る た め、 P M C 5 に所定の信号を送る 。 P M C 5 に設け た主軸制 御お よ び D ノ A変換部 1 0 と 切 り 換え回路 1 1 は、 制御 部 1 2 を構成し てい る 。 上記サーボモータ 9 を主軸モー タ と し て回転速度制御す る場合に ほ、 主軸制御お よ び D Z A変換部 1 0 は、 切 り 換え回路 1 1 に切 り 換え指令 と 速度指令電圧を送 り 、 切 り 換え回路 1 1 は こ れ に よ り 制 御モー ド を切換て、 位置制御回路 7 を速度 · 電流制御回 路 8 か ら分離 し、 主軸制御お よ び D Z A変換部 1 0 か ら の速度指令電圧を速度 · 電流制御回路 8 に 出力す る 。 な お、 主軸制御お よ び D ノ A 変換部 1 0 は、 サーボ制御処 理部 7 に フ ィ ー ド バ ッ ク 無視指令を出力 し、 サー ボモ ー タ をオー ブ ン ルー プで制御で き る構成 と し て い る 。

し か し 、 こ の よ う に し て 一合 の サ ー ボ モ ー タ で主軸

( ス ピ ン ド ル ） の回転速度制御 と 位置制御を行な う 場合 に は、 回転速度を制御す る回路 E と 位置制御す る 回路 D の二つの制御回路が必要 と な り 、 構成が複雑 に な る と い う 問題があ っ た。 ま た、 速度を指令す る モー ド で位置の 制御 に関す る指令は与え ら れ ないか ら 、 位置を指令す る モー ド に戻 し た時 に は、 座標系を再度確立す る た め に、 リ ，フ ァ レ ン ス点 （原点） 復帰の操作が必要 に な る と い う 問題があ っ た。

発 明 の 開' 示

本発明は、 こ う し た問題点を解決すべ く な さ れた も の で、 C 軸サーボモータ 一合で位置制御す る と と も に'回転 速度制御を行な う こ と を可能 に し た数値制御装置を提供 す る こ と を 目 的 と し て い る 。

本発明 に よ れば、 同一のサーボモータ に よ り 位置制御 ま た は回 速度制御さ れ る制御軸を有す る工作機械を制 御す る ための数値制御装置 に おい て、 移動指令、 回転速 度指令及びモー ド 切 り 換え指令を形成す る指令手段 と 、 前記サーボモータ に位置制御モ ー ド と 回転速度制御モ ー ド と の い ず れか を指定す る第 1 の イ ン タ フ ェ ース と 、 位 置制御 モ ー ド で位置指令信号 を受取 り 、 回転速度制御 モー ド で回転速度指令信号を受取る第 2 のィ ン タ フ ユ ー ス と を具備 し て な る こ と を特徴 と す る数値制御装置が提 供で き る。

従っ て本発明の数値制御装置は、 三軸旋盤等で ワーク 回転軸等の制御軸をサーボモー .タ で釗御する 際に、 位置 の制御 と回転速度制御 と の切 り 換え を、 パー ト プロ ダラ ム の切 り 換え指令に よ っ て行な え、 位置制御 と 回転速度 制御の二系統の制御回路が不要 と な り 、 コ ス ト が低減さ れる 。

ま た、 最近の工作機械でほサーボモータ の個別の制御 に も高速のマ イ ク ロ プロ セ ッ サが使用 さ れている か ら、 従来の よ う な速度指今電圧に よ る ィ ン タ フ ユ イ ス を不要 に し てい る 。 しか しそ う し た場合であ っ て も 、 本発明の 数値制御装置で ほ、 位置、 速度、 電流指令のすべてが高 速処理さ れ、 数値制御装置と サーボ ア ン ブ と の間のイ ン タ フ エ イ ス をディ ジタ ル信号に よ り 処理され.る デ ィ ジタ ルサーボ シ ス テ ム に も適用す る こ と がで き 、 効率良い C N C 制御がで.き る 。

図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の一実施例の概略構成を示す ブロ ッ ク 図、 第 2 図、 第 3 図は従来シス テ ム を説明す る ブロ ッ ク 図、 第 4 図は従来例の ブロ ッ ク 図であ る 。

発明を実施する ための最良の形態

以下、 図面を用いて本究明の一実施例 に ついて詳細 に 説明す る 。 第 1 図 は、 本発明の概略構成 を示す ブ ロ ッ ク 図で あ る 。 図 に おいて、 第 4 図で説明 し た従来例 と 同一構成要 素 に つい て は同一符号を付 し て お り 、 詳細な説明 は省略 す る。

パ ー ト プ ロ グ ラ ム 1 は、 そ れが解読処理部 2 、 パ ルス 分配処理部 3 に よ り 位置指令信号 と し て形成さ れる 。 軸 制御処理部 6 1 は、 位置指令信号、 速度指令信号、 モ ー ド設定信号を、 デ ィ ジ タ ルサーボ構成のサーボ制御処理 部 7 1 に 出力す る 。 サー ボ制御処理部 7 1 は、 サー ボ モータ 9 の位置、 速度、 電流を制御す る 回路を有 し て お り 、 速度ア ン プ 8 1 に電流指令を与え て主軸モータ お よ び制御軸モータ の回転速度、 位置制御を行な う 。

次 に 、 解読処理部 2 で解読さ れ た パー ト プ ロ グ ラ ム 1 の内容は、 モー ド制御処理お よ び速度指令部 4 1 に入力 さ れ、 こ こ か ら モー ド設定信号 と 速度指令信号を読出 し て 軸制御処理部 6 1 に 送 る 。 即 ち 、 軸制御処理部 6 1 は、 パ ルス分配処理部 3 で形成さ れ た位置指令信号 と 、 モ ー ド 制御処理お よ び速度指令部 4 1 か ら 読出 さ れ た モー ド設定信号 と 速度指令信号 と を、 前述の よ う に サー ボ制御処理部 7 1 に与え る 。

ま た 、 解読処理部 2 か ら 読出 さ れ た パ ー ト プ ロ グ ラ ム 1 の内容は、 D I Z D O 制御処理部 4 に も送信 さ れ、 こ こ で、 M , S , T機能の処理信号が形成さ れて P M C 5 に所定の信号が送 ら れ る 。 P M C 5 は、 制御対象の機械 に 対 し て 所定の制御処理信号 を与 え る と 共 に 、 サ ー ボ モータ 9 に対する モー ド設定信号 と速度指令信号 と を形 成 し て軸制御処理部 6 1 に送る。

サーボ制御処理部 7 1 に ほ、 こ の よ う に し て パー ト ブ ロ グ ラ ム 1 か ら 読出 さ れ た位置指令信号、 速度指令信 号、 モー ド設定信号がそれぞれ入力され、 モー ド設定信 号に応 じ て、 例え ば制御軸モータ の位置制御か ら回転速 度制御への制御モー ド の切 り 換えがパー 卜 プロ グ ラ ム 1 か ら の切 り 換え指令のみで行な え る。 即ち、 従来は位置 制御のみを行な っ てい た制御軸モータ を主軸 （ ス ピ ン ド ル） モータ と し て速度制御を行な う よ う に構成で き る。 従来、 制御軸モ ー タ ほ位置制御の みを行な っ て い た た め、 制御系のゲイ ン が低 く 従っ て回転速度を大き く と れ ず、 主軸モータ と し て用い る こ と がで き なか っ たが、 本 発明に おいて は、 C N C 内部のパー 卜 ブロ グ ラ ム 1 か ら の切 り 換え指令に よ り 位置制御 と共に回転速度制御が行 な え る よ う にゲ イ ン の可変設定が容易 に な し得 る 。 ま た、 制御対象の機械を制御す る P M C 5 か ら も位置制御 と 回転速度制御の切 り 換え を指令す る こ と が可能で あ り 、 速度制御のモー ド切 り 換え を行な う 際に ほ、 P M C 5 か ら速度指令信号を出力で き る の で、 利用範囲が ¾張 で き る 。

さ ら に、 サーボモータ 9 を位置制御か ら回転速度制御 に制御モー ド を切 り 換え た際に も、 サーボ制御処理部 7 1 に は位置の フ ィ ー ド パ ッ ク信号が入力さ れる構成 と し てい る こ と か ら 、 C N C 内部 に お け る回転軸の現在位置 情報が更新さ れ、 そ の後再び速度制御モー ド か ら位置制 御モー ド に切 り 換え ら れて も 、 C N C で は座標系を再確 立す る た めの リ フ ァ レ ン ス点復帰処理が不要 と な り 、 C N C の内部処理が簡略化さ れてい る 。

以上、 本発明の一実施例を説明 し たが、 本発明ほ こ れ に限定さ れる も ので な く 、 本発明の要旨の範囲内で種々 の変形が可能であ っ て、 こ れ ら を本発明の範囲か ら排除 す る も ので は ない。

産業上の利用可能性

本発明の数値制御装置 は、 円筒研削盤や三軸旋盤等 の、 ワーク 回転軸の C 軸をサーボモータ に よ り 制御す る 工作機械 ^:使用 で き 、 C 軸サーボモータ を位置を制御す る モータ と し て も 、 回転速度を制御す る も の と し て も 、 共通 し て数値制御す る こ と が可能に な る。

Claims

請 求 の 範 囲

( 1 ) 同一のサーボモータ に よ り 位置制御ま た は回転 速度制御さ れる制御軸を有す る工作機械を制御する ため の数値制御装置は、 次を含む ：

移動指令、 回転速度指令及びモー ド切 り 換え指令を形 成す る指令手段 Γ

前記サ ー ボ モ ー タ に位置制御モ ー ド と 回転速度制御 モー ド と のいずれか を指定す る第 1 の イ ン タ フ ェ ース ； 位置制御モー ド で位置指令信号を受取 り 、 回転速度制 御 モ ー ド で 回転速度指令信号 を受取 る 第 2 の イ ン タ フ ェ ース 。

( ) プ ロ グ ラ マ ブル ♦ マ シ ン ♦ コ ン ト ロ ール （ P M C ) に よ り 前記モー ド切 り 換え指令を発生し、 回転速度 制御モー ド が指定された際に は、 P M C よ り 回'転速度指 令を軸制御処理部 に与え る こ と を特徴 と す る請求の範囲 第 （ 1 ) 項記載の数値制御装置。

( 3 ) 回転速度制御モー ド おいて、 サーボモータ か ら の位置の フ ィ 一 ド バ ヅ ク パ ルス に基づい て サーボモー タ現在位置を更新記憶す る記億手段を具備 し、 回転速度 の制御モー ド か ら位置制御モー ド への切 り 換えの際に、 座標系を再確立す る リ フ ァ レ ン ス点復帰を不要と する こ と を特徴 と す る請求の範囲第 （ 1 ) 項記載の数値制御装