WO1990002367A1 - Numerical controller - Google Patents

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WO1990002367A1
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Shinichi Kono
Hironobu Takahashi
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Fanuc Ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
    • G05B19/23—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
    • G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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Definitions

  • the present invention relates to a numerical controller in which the spindle motor home return operation of the spindle motor is improved.
  • the spindle can return to the home position by executing a single-step home position return or command.
  • the present invention relates to a numerical control device configured as described above.
  • a spindle is required for automatic tool change.
  • spindle amplifier has a spindle home position return function, and a method is used in which the necessary commands are given from the NC unit to the orientation. It has been reviewed.
  • the present invention has been made to solve these problems, so that the distance from one rotation signal to the machine origin is set on the spindle arm side.
  • the purpose is to provide a numerical control device that can easily issue a command to return to the home position by simply commanding the distance from the machine origin to the stop position.
  • a numerical controller having a function of performing a home position return control of a spindle motor capable of controlling a position of a control target by a position signal, wherein the spindle motor drive arm is provided.
  • Setting means for setting the amount of the shift of the object to be controlled to a pump; and command means for commanding a distance to a stop target position during position control operation according to a position control mode command.
  • a numerical control device including a monitoring means for monitoring a position control state by the spindle motor. -Therefore, prior to CNC operation of machine tools, etc., the numerical control device of the invention of the present invention spins the grid shift S determined by the relationship between the spindle motor and the control target.
  • the shift amount is added.
  • the system automatically shifts to position control, starts the home return operation for the target position, and positions the spindle at the start point of application. can do. Therefore, the Lord When performing positioning control of the axis to the machining start point of C-axis machining, it is only necessary to execute a one-step origin return command.
  • FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the spindle home position return
  • FIG. 3 is a diagram showing a procedure of the home position return operation
  • FIG. 4 is a flow chart showing the procedure of the home return operation of the embodiment
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of C-axis control. .
  • FIG. 1 is a diagram showing a spindle SP and a spindle amplifier SPA controlled by a numerical controller CNC.
  • reference numeral 1 denotes a spindle control unit composed of a dedicated micro processor and a memory.
  • the spindle control unit is based on the above-mentioned instructions from the CNC. And outputs speed commands to the SPA.
  • the spindle SPA is composed of an air counter 2, a speed amplifier 3, a current amplifier 4, etc., and the spindle motor 5 is driven at a specified speed. Control the rotation.
  • the spindle motor 5 is provided with a speed detector 6, and the speed feedback signal Vf is fed back to the arithmetic unit 7 to be monitored. Further, the current feedback signal If is fed back to the calculator 8.
  • Reference numeral 12 denotes a position detector for detecting the control position of the control target 11. This position detector 12 supplies a position feed pack pulse Pf and a one-turn pulse Pi to the spindle control unit 1 and a position feed knock. The pulse Pf is fed back to a computing unit 13 that performs an error computation between a position and a command given from the CNC to the spindle amplifier SPA.
  • FIG. 2 explains the operating position when the spindle position is controlled using the spindle motor 5 having the above configuration.
  • the detection of the position detector 12 is described.
  • the operation position of the control target 11 is indicated as the rotation angle position corresponding to the pulse.
  • the position control command from the CNC is being output as the C-axis control mode command, and the spindle can detect the one-turn signal detection point Pb clockwise from any initial stop position Pa. It is assumed that you will pass.
  • P c is a mechanical origin uniquely set for the control target 11, and a grid shift amount P 2 between the above Pb and P c. Is set in advance in the spindle control section 1 in advance. You.
  • Pd is a control target position such as a processing start point for performing C-axis processing, and corresponds to a distance from the machine origin Pc to the target position Pd.
  • the number of pulses P 5 is, Ru is set in a predetermined Timing of the CNC or et al above Symbol e la over mosquito window te 2.
  • Fig. 3 is a diagram showing the timing of the signals exchanged between the CNC and the Sindle Amber SPA.
  • Fig. 4 is a flowchart showing the procedure of the home return operation. is there. The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to this timing diagram and the flowchart showing the signal processing procedure in the above-mentioned CNC and SPA.
  • the position control mode command SCSL is turned on in the CNC, and it is output from the CNC to the spindle.
  • the spindle motor 5 is decelerated to stop the spindle SP at an arbitrary initial stop position Pa. Let me do it.
  • the CNC ignores the data H of the movement command register set in the spindle control unit 1.
  • the position control state signal SCST is turned on on the Spindle Amber SPA that is in the position controllable state, and the home position return command RNMS is issued on the CNC side that detects the position control state signal SCST.
  • the CNC rotates the main shaft at the speed at which the command speed can detect the single rotation signal P i, that is, the detected speed
  • the position signal P0S is transferred to the CNC side, and it is known that the SPA has shifted to position control.
  • the CNC cancels the homing command RNMS and makes the movement command valid.
  • the data output from the CNC to the movement command area on the spindle side is from the machine origin Pc to the command stop position Pd only when the origin return command RNMS is ON.
  • the pulse number P5 corresponding to the distance up to that point is shown. After that, shift to signal processing for C-axis control in CNC and SPA.
  • Fig. 5 summarizes the control flow of Fig. 4 above as the flow of C-axis control.
  • the C-axis control when the C-axis control is performed by controlling the spindle motor, it can respond promptly to the output home return command RNMS, and the signal can be easily removed. As a result, the burden on the CNC side can be reduced and accurate control can be performed.

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Description

明 細 書
数値制御装置
技 術 分 野
本発明 は、 主軸モ ー タ の主軸原点復帰動作 を改善 し た 数値制御装置 に 関 し、 特 に 1 ス テ ッ プ の原点復帰、指令を 実行す る だ け で主軸が原点復帰す.る よ う に構成さ れ た数 値制御装置 に 関す る 。
背 景 技 術
一般 に マ シニ ン グセ ン タ 或 は数値制御旋盤等の数値制 御 さ れ る 工作機械 で は 、 自 動工具交換等 の 場合 に 主軸
( ス ビ ン ド ル ） を予め定め ら れ た機械原点 に 停止 さ せ る た め の オ リ エ ン テー シ ョ ン機能 を必要 と し て レヽ る 。 こ の 種の オ リ エ ン テー シ ョ ン機能を実現す る た め の原点復帰 指令の方式 と し て は、 主軸モ ー タ と は別 に サー ボモ ー タ 等 を 別 途設 け る方式、 あ る レ、 は ス ピ ン ド ル ア ン プ に 主軸 原点復帰機能を持 た せ、 N C 装置か ら オ リ エ ン テ 一 シ ョ ン に 必要 な指令を与 え る 方式 な ど が採用 さ れ て レヽ る 。
し か し 、 サ ー ボ モ ー タ を別途設 け る 方式 で は 、 機械的 な構成が複雑 に な る こ と を避 け ら れず、 主軸の原点復帰 の た め の モ ー タ を設置 し な け れ ばな ら ない と レヽ ぅ 経済上 の デ メ リ ト も あ る 。 ま た 、 ス ビ ン ド ル ア ン ブ 内 に 主軸 原 点復帰機能 を設 け る も の で は 、 N C 装置 か ら の 指令 や、 原点の設定指令等の信号系統が複雑 に な っ て 、 1 ス テ ツ ブの原点復帰指令で は主軸の位置決め制御が行 な え な い。 し た が っ て N C 装置 を運転す る た め に は、 数値制 御さ れるェ ί乍機械の種類に よ り 指令ブロ グ ラ ム ステ ツ ブ が変更されな く て は な ら ない と い う 問題があ つ た。
発 明 の 開 示
本発明ほ、 こ う し た問題点を解決すべ く な さ れた も の で、 ス ピ ン ド ル ア ン ブ側に一回転信号か ら機械原点ま で の距離を設定して おいて、 機械原-点か ら停止位置ま での 距離を指令する だけで簡易 に原点復帰を指令で き る数値 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、 制御対象を位置信号に よ り 位置制御 す る こ と が可能な主軸モータ を原点復帰制御す る ための 機能を有する数値制御装置であ っ て、 前記主軸モータ駆 動ア ン プ に前記制御対象のダ リ ッ ド シ フ ト 量を設定する 設定手段 と、 位置制御モ ー ド指令に よ る位置制御運転中 に停止目標位置までの距離を指令する指令手段 と 、 前記 主軸モ ー タ に よ る位置制御状態を監視す る監視手段 と を 具備す る数値制御装置が提供で き る 。 - 従っ て太発明の数値制御装置は、 工作機械等の C N C 運転に先立っ て -、 その主軸モータ と 制御対象 と の関係で 決ま る グ リ ッ ド シ フ ト Sをス ピ ン ド ル ア ン ブ側に設定し て おいて、 定位置停止指令に先立っ て転送さ れる加工開 始点に対応し た位置データ と ダ リ ッ ド シ フ ト量 と を加算 する よ う に してい る ので、 ス ピ ン ド ル ア ン ブ側に原点復 帰指令が出力される と 自動的 に位置制御 に移行して、 目 標位置に対す る原点復帰動作が開始され、 かつ主軸を加 ェ開始点に位置決めす る こ と がで き る。 し たが っ て、 主 軸 を C 軸加工の加工開始点 に 位置決め制御す る と き に 、 1 ス テ ッ プ の原点復帰指令を実行す る だ け で済 む。
図面の簡単な説明
第 1 図 ほ、 本発明の一実施例を示す ブ ロ ッ ク 図、 第 2 図は、 主軸原点復帰の動作を説明す る た めの図、 第 3 図 は 、 原点復帰動作 の手順 を示す タ イ ミ ン グ図、 第 4 図 は、 同実施例の原点復帰動作の手順を示す流れ図、 第 5 図 は 、 C 軸 制 御 の 流 れ を 示 す フ ロ ー チ ャ ー ト 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 て本発明 の一実施例 に つ い て詳細 に 説明す る 。
第 1 図 は、 数値制御装置 C N C に よ り 釗御 さ れ る 主軸 S P と ス ピ ン ド ル ア ン ブ S P A と を示 し て レヽ る 。 図 に お レ、 て 、 1 は 専 用 の マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ や メ モ リ か ら 構成 さ れ -る 主軸制御部 で あ り 、 上記 C N C か ら の指-令 に基づ い て S P A に速度指令等 を 出力 し て レ、 る 。 ス ピ ン ド ル ァ ン ブ S P A は 、 エ ラ 一 カ ウ ン タ 2 、 速度 ア ン プ 3 、 電流 ア ン プ 4 等か ら構成 さ れ、 主軸モー タ 5 を指令 さ れ た速 度で回転制御す る 。 こ の主軸モ ー タ 5 に は速度検出器 6 が設 け ら れ、 演算器 7 に速度 フ ィ ー ド バ ッ ク 信号 V f が 帰還さ れて レヽ る 。 ま た 、 湞算器 8 に は電流 フ ィ ー ド バ ッ ク 信号 I f が帰還さ れて い る 。
上記主軸モ ー タ 5 は ギヤ機構 9 を介 し て主軸 S P に そ の ト ルク が伝達 さ れ、 更 に ギ ヤ機構 1 0 を介 し て ワ ー ク 等の制御対象 1 1 を駆動 している 。 1 2 は制御対象 1 1 の制御位置を検出する ための位置検出器であ る。 こ の位 置検出器 1 2 は、 上記主軸制御部 1 に位置フ ィ ー ド パッ ク パルス P f と一回転パスル P i と を供給 してお り 、 ま た位置フ ィ ー ド ノ ッ ク パルス P f は C N C か らス ピ ン ド ル ア ン ブ S P A に与え られる位置-指令と の間で誤差演算 を行な う 演算器 1 3 に帰還されて い る 。
第 2 図ほ、 上記構成の主軸モータ 5 を使用 して主軸の 位置制御 を行な う と き の動作位置を説明す る も の で あ り 、 こ こ で は上記位置検出器 1 2 の検出パ ル ス に対応す る回転角位置と して、 制御対象 1 1 の動作位置が示さ れ て レ、 る 。 今、 C N C か ら の位置制御指令が C軸制御モ ー ド指令 と し て出力されてお り 、 主軸が任意の初期停止位 置 P a か ら時計周 り で一回転信号検出点 P b を通過す る 場合を想定し てい る。 P c は制御対象 1 1 に固有に設定 された機械原点であ り 、 上記 P b と P c .の間のグ リ ッ ド シ フ ト 量 P 2 ほ予め上記主軸制御部 1 内に設定される。 ま た、 P d は C軸加工を行な う ための加工開始点等の制 御 目標位置であ っ て、 機械原点 P c か ら こ の 目標位置 P d ま-での距離に対応す るパルス数 P 5 は、 C N C か ら上 記 エ ラ ー カ ウ ン タ 2 に 所定の タ イ ミ ン グ で設定 さ れ る 。
第 3 図ほ 、 C N C と ス ビ ン ド ル ア ン ブ S P A と の間で や り と り さ れる信号のタ イ ミ ングを示す図、 第 4 図は、 原点復帰動作の手順を示す流れ図であ る。 こ の タ イ ミ ン グ図 と 、 上記 C N C 、 S P A 内 で の信号 処理手順を示す流れ図を参照 し なが ら 、 第 1 図の実施例 の動作 に つ い て説明す る 。 ま ず C N C 内で位置制御モ 一 ド 指令 S C S Lがオ ン し、 そ れが C N C か ら主軸側 に 出力 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 そ れ ま で の通常の主軸速度制御が行 な われ て い た S P A 側で は、 主軸モ ー タ 5 を減速 し て主 軸 S P を 任意の初期停止位置 P a に 停止 さ せ る 。 そ の 後、 エ ラ ー カ ウ ン タ 2 を リ セ ッ ト し 、 原点復帰指令 R N M S が オ ン す る ま で待機す る 。 こ の間 ほ C N C で は主軸制御 部 1 に 設定 さ れ る 移動指令 レ ジ ス タ の デー タ H を無視す る 。
こ う し て位置制御可能 な状態 に な っ た ス ピ ン ド ル ア ン ブ S P A 側で は、 位置制御状態信号 S C S Tがオ ン し 、 そ れ を検出 し た C N C 側で原点復帰指令 R N M Sがオ ン す る 。 こ の原点復帰指令 R N M Sに よ り C N C は そ の指令速度が一回 転信号 P i を検出可能 な速度、 つ ま り 検出速度 ·に よ り 主 軸 を 回転 さ せ て、 一回転信号 P i を検出 す る と 、 エ ラ 一 カ ウ ン タ 2 に 指令位置 P ( = P 2 + P 3 ) を セ ッ 卜 し 、 か つ位置検出器 1 2 を含む位置ル一 ブ を閉 じ る 。 主軸側 で の位置ルー プの形成 に よ り 、 位置信号 P 0 S が C N C 側 に 転送 され、 S P A が位置制御 に移行 し た こ と が知 ら さ れ る 。 こ れ に よ り C N C で は原点復帰指令 R N M Sを 解 除 し 、 移動指令を有効 に す る 。 つ ま り C N C か ら 主軸側の 移動指令領域 に 出力 さ れ る デー タ は、 原点復帰指令 R N M S がオ ン の場合 に のみ機械原点 P c か ら 指令停止位置 P d ま での距離に対応す る パルス数 P 5 を示す こ と に な る。 その後、 C N C、 S P A 内で ほ C軸制御の信号処理に移 行する。
第 5 図ほ、 上記第 4 図の制御フ ローを C軸制御の流れ と して ま と めたも のである。
以上、 本発明の一実施例を説明.したが、 本発明 は 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 っ て、 こ れ ら を本発明の範囲か ら排除 す る も ので ほ ない。
産業上の利用可能性
本発明の数値制御装置ほ、 主軸モータ を制御 して C軸 制御を行な う と き 、 出力 された原点復帰指令 R N M Sに対 し てすみやか に対応で き 、 かつ信号のや り と り が簡単に な る か ら、 C N C側の負担を少な く して精度良い制御が可 能に なる。

Claims

請 求 の 範 囲
( 1 ) 制御対象を位置信号に よ り 位置制御す る こ と が 可能な主軸モータ を原点復帰制御す る ため の機能を有す る数値制御装置は、 次を含む ：
前記主軸モータ制御 ア ン プ に前記制御対象のダ リ ッ ド シ フ ト 量を設定す る設定手段 ； .
位置制御モ ー ド指令 に よ る位置制御運転中 に停止 目 標 位置 ま での距離を指令す る指令手段 ；
前記主軸モー タ に よ る位置制御状態を監視す る監視手 段。
( 2 ) 前記位置制御モ ー ド指令は、 C 軸加工を指令す る C 軸モー ド 指令で あ っ て、 前記主軸モータ を原点復帰 す る た めの指令 に先立っ て C軸モ ー ド指令を出力 し、 主 軸を c 軸加工の加工開始点 に位置決め制御す る よ う に し た 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 ) 前記制御対象の位置制御は、 主軸モ ー タ 制御 ァ ン ブ内 に設 け た エ ラ ー カ ウ ン タ に よ り 行 な レ、、 か っ こ の エ ラ ー カ ウ ン タ の内容を監視す る こ と に よ り 位置決め制 御の終了 を検知す る よ う に し た こ と を特徴 と す る請求の 範囲第 （ 2 ) 項記載の数値制御装置。
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