JPS6089201A

JPS6089201A - 数値制御装置

Info

Publication number: JPS6089201A
Application number: JP19723183A
Authority: JP
Inventors: Yoji Yamada; 洋治山田
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1983-10-20
Publication date: 1985-05-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は数値制御装置に関するものである。

旋盤やフライス盤などの数値制御工作機では、刃先の速
度を主軸（スピンドル）の回転数に同期させ、主軸１回
転当りの刃先移動量を一定に保って加工しなけｊ＋ばな
らない場合がある。特に、ねじ切やタップ切の場合は、
主軸１回転当りの刃先移動量の精度とねじ部全長での累
積誤差が問題になる。

これらの問題に対処するため、従来の数値Ｉ１１御装置
では、例えばねじ切機能を限定するか、または複雑な制
御機器をもたなけｔ）ばならなかった。

このような従来例を以下で説明する。

第１図は従来の第１の数値制御装置の構成図を示してい
るｔ、第１図において、主軸モータ１は主軸１５に固定
した被加工物１４を回転させるためのもので、被加工物
１４０回転数を変化させるための変速機も含んでいる。

主軸側クラッチ４は、主軸１５に軸結合した主軸側ギヤ
２と噛合する送りねじ側ギヤ３の回転力を刃物送りリー
ドスクリュー５に伝達し、刃物送シモータ側クラッチ６
は刃物送りモータ７の回転力を刃物送りリードスクリュ
ー５に伝達する。刃物１３を固定した刃物台１２は刃物
送りリードスクリュー５０回転によって直線移動する。

刃物送りモータ制御器８は、パートプログラム解釈器９
から構成される装置決め制御信号１０に基づいてモータ
制御信号１１を出力し、これによって上記刃物送りモー
タ７を制御する。

この数値制御装置は、まず、刃物送りモータ側クラッチ
６をつなぐとともに主軸側クラッチ４を切り、パートプ
ログラム解釈器９からの位置決め制御信号によって刃物
送りモータ制御回路８がモータ制御信号を出して刃物送
りモータ７を回転させ、これにより刃物送りリードスク
リュー５を回転させて刃物台１２に取付けた刃物１３を
早送りし、刃物１３をねじ切初期位置に位置決めする。

つぎに、刃物送りモータ側クラッチ６を切るとともに主
軸側クラッチ４をつなぎ、被加工物１４を常時回転させ
ている主軸モータ１の主軸１５の回転を主軸側ギヤ２お
よび送りねじ側ギヤ３を介して刃物送りリードスクリュ
ー５に伝え、刃物台１２の刃物１３を被加工物１４の回
転に同期して切削送りする。この刃物１３の主軸１５の
１回転当りの移動量は主軸側ギヤ２と送りねじ側ギヤ３
とのギヤ比で決まる。

このような数値制御装置では、主軸１５の１回転当りの
刃物移動量を変化させるため罠は、主軸側ギヤ２と送り
ねじ側ギヤ３とのギヤ比の組白わせを多数準備しなけｈ
ばならず、さらにこｆ＋らの多数のギヤ比を切換えるた
めの制御装置も必要となり、必然的に複雑となる。また
、刃物送り制御が１軸のみであるため、テーパねじを）
ＪＨ工することができなかった。

第２図は従来の第２の数値制御装置の購成図を示してい
る。第２図において、刃物台２６に固定した刃物２４は
、Ｘ軸モータ２７およびＹ軸モータ３９によって回転す
るＸ輸送すリードスクリュ−２５およびＹ輸送リ−ドス
クリュー２８によりＸ軸方向およびＹ軸方向に送られる
。Ｘ軸モータ制御器３０は、パルス分配器３２から加え
られるＸ軸送りパルス信号３１に基づいてＸ軸モータ制
御信号２９を出力し、Ｘ軸モータ２７の回転速度の制御
を行い、−同様にＹ軸モータ制御器３７けパルス分配器
３２から加えられるＹ輸送りパルス信号３６に基づいて
Ｙ軸モータ制御信号３８を出力し、Ｙ軸モータ３９の回
転速度の制御を行う。

送り速度制御器４２け、パートプログラム解釈器３４か
ら出力さｔする送り速度データ信号４４に対応したパル
スレートの送り速度制御信号３５を出力する。パルス分
配器３２は、パートプログラム解釈器３４かも出力され
る位置決めデータ信号３３により直線あるいは曲線を補
間し、その結果からＸ軸方向およびＹ軸方向へパルスを
分配し１分配されるパルスは送り速度制御信号３５のパ
ルスレートに比例したパルスレートで出力される。主軸
モータ２２は、主軸２３に固定した被加工物４０を回転
させ、主軸回転速度制御器４６はパートプログラム解釈
器３４から出力される主軸回転数指令信号４３と主軸速
度検出器２１から出力される主軸回転数検出信号４５と
により、主軸モータ制御信号４１を出力し、主軸モータ
２２を主軸回転数指令信号４３で指令された速度に制御
する。パートプログラム解釈器３４は、切削送りの際、
パートプログラムで指定された主軸２３の１回転当りの
刃物移動１：と主軸回転数とから刃物２４の単位時間当
りの送り速度を計算し、送り速度データ信号として出力
する。

上記構成により、この数値制御装置は、・ζ−ドブログ
ラムで指定された主軸回転数で主軸２３が回転するよう
に主軸回転速度制御器４６および主軸回転速度検出器２
１によって主軸モータ２２を速度制御し、また初期位置
からパードブ、ログラムで指定された主軸１回転当りの
刃物移動量と主軸回転数とに応−じた送り速度で刃物２
４を最終位置まで切削送りするようにパルス分配器３２
．送シ速度制御器４２．Ｘ軸モータ制御器３０およびＹ
軸モータ制御器３７により、Ｘ軸モーｐ２７およびＹ軸
モ〜り３９を制御する。

この数値制御装置は、主軸２３をパートプログラムで指
定された一定回転数に保っておき、さらに主軸回転数と
主軸１回転当りの送り速度から刃物２４の単位時間当り
の送り速度を計算し、その送り速度で刃物２４を送るこ
とによりねじ切を行うようになっているうこの場合、切
削負荷の増減などにより主軸２３の回転数が変動すると
、刃物２４の送り速度制御側に主軸２３の回転数がフィ
ードバックされておらず一定罠保たれているため。

結果として主軸１回転当りの送り量が変動することにな
る。さらに、主軸２３は回転位置制御がなされていない
ため１回転速度の変動によって生じる刃物２４の位置と
主軸２３の回転位置との相対誤差は補正されず、累積し
てしまう。

これらの問題を防ぐため、主軸２３の回転速度制御を精
度よく行う方式や主軸２３の回転位置制御を行う方式が
考えられる。しかし、一般的に主軸モータ２２は大容量
であるため、これらの制御を正確圧行うには複雑な制御
装置が必要となる。

したがって、この発明の目的は、簡単な構成で主軸の回
転に同期して刃物を精度よく送ることができ、しかも送
り速度の変更を簡単に行うことができる数値制御装置を
提供することである。

第３図はこの発明のｌｌ５１の実施例の数値制御装置の
構成図を示している。第３図において、刃物台５５に固
定した刃物５９は、Ｘ軸モータ５６によって回転するＸ
輸送すリードスクリュー５４によりＸ軸方向に送られ、
またＹ軸モータ６０によって回転するＹ輸送りリードス
フＩＪ：Ｌ−５７によりＸ軸モータ５６．Ｘ軸送りリー
ドスクリュー５４をＹ軸方向に送ることによりＹ＠方向
に送られる。

Ｘ軸モータ制御器６１は、パルス分配器６４から入力さ
れるＸ軸送りパルス信号６３に基づいてＸ軸モータ制御
信号５８を出力し、Ｘ軸モータ５６の回転速度の制御を
行い、同様にＹ軸モータ制御器７１は、パルス分配器６
４から入力さ１＋るＹ輸送りパルス信号７０に基づいて
Ｙ軸モータ制御信号６２を出力し、Ｙ軸モータ６０回転
速度の制御を行う。パルス分配器６４は、一般的にＤＤ
Ａ　（デジタル微分解析器）または代数演算器で構成さ
れ、ハートプログラム解釈器６６から構成される装置決
めデータ信号６５に基づき曲線の補間演算を行い、その
結果からＸ軸方向およびＹ軸方向へパルスを分配し１分
配されるパルスは周波数逓倍器６９からの送り速度制御
信号６７のパルスレートに比例して出力される。この際
、補間演算は送り速度制御信号６７の１パルスにつき１
回のみ行うようにしている。

主軸モータ５４は、主軸駆動器（特に速度制御は必要で
ない）５２から加えらｔする主軸駆動信号５３により駆
動されて主軸７３に固定した被加工物７２を回転させる
。回転位置検出器５１は、主軸７３０回転変泣金塗出す
るだめのもので、一般にパルスジェネレータ、ロータリ
エンコータ等テ溝成され、主軸７３に直結されて検出回
転角毎に１パルス発生する回転変位信号７５を出力する
。

周波数逓倍器６９は、人力した信号の周波数を指令され
た値で逓倍するもので、一般にレートマルチプライヤと
言われ、ここでは回転変位信号７５０周波数（パルスレ
ート）を送り速度データ信号６８の値で逓倍し、送り速
度制御信号６７を作る。

この送り速度制御信号６７Ｊｉ、主軸７３の回転変位に
同期したパルス列信号となり、さらに主軸１回転当りの
パルス数は送り速度データ信号６８によって変化させる
ことができる。

パートプログラム解釈器６６は、パートプログラムから
刃物５９の全移動量と主軸１回転当りの送り量とを読み
出し１位置決めデータ信号６５と送り速度データ信号６
８とを出力する。

この数値制御装置は、主軸駆動器５２によって主軸モー
タ５４を駆動することによって主軸７３を回転させ、ま
たパートプログラム解釈器６６から構成される装置決め
データ信号６５と送り速度データ信号６８とにより、初
期位置から最終位置まで主軸７３の回転速度に比例し同
期した速度で刃物５９を切削送りするようにパルス分配
器６４゜周波数逓倍器６９および回転位置検出器５１を
介してＸ軸モータ制御器６１およびＹ軸モータ制御器７
１により、Ｘ軸モータ５６およびＹ軸モータ６０を制御
する。刃物５９が主軸７３の回転速度に比例し同期した
速度で移動するのは、刃物５９が送り速度制御信号６７
のパルスレートに比例し送り速度制御信号６７が主軸７
３の回転に比例したパルスレートであり、そのパルスが
回転変位に同期しているためである。

また、送り速度データ信号６８を変化させることにより
、主軸１回転当りの刃物５９の移動量（送り速度）も変
化する５例えば、主軸７３の１回転当りの回転変位信号
７５のパルス数をａ〔パルス／回転〕、送り速度制御信
号６７の１パルス当りの刃物移動量をｂｃｍｍ／パルス
」１周波数逓倍器６９の倍率をｍとすると、送り速度制
御信号６７のパルスレートはａ×ｍ〔パルス／回転）、
！：　なＬさらに刃物５９の送り速度はａ　Ｘ　ｂ　Ｘ
ｍ　（ｍ／回転〕となる。ａおよびｂの値は装置の構成
で固定されるが、ｍの値はパートプログラム解釈器６６
からの送り速度データ信号に従って変化するため。

刃物５９の送り速度を容易に変化させることができる。

刃物５９の移動は、主軸７３の回転変位に同期している
ため、主軸７３の回転数変動による刃物５９と被加工物
７２との相対誤差は補正され、主軸７３の回転に同期し
て刃物５９を精度よく送ることができ、負荷の変動の影
響を受けることがない。またこのため、主軸７３の回転
速度を一定に保つ必要はなくなり、第２図で示したよう
な主軸回転速度制御器４６は不要となる。

ねじ切時にパートプログラム解釈器６６が指令する値は
、主軸１回転当りの刃物移動量と終点までの刃物移動量
である。これらの値はすべてパートプログラム内で記述
されているので、第２図のもので示したような主軸回転
数と毎回転当りの刃物移動量から毎時間当りの刃物移動
量を計算する必要がなく、また第１図で示したようなり
ラッチの切換えやギヤ比の切換えを行う必要もなく、ハ
ートプログラム解釈器６６の内部構造を簡略化すること
かできる。

また、回転位置検出器５１や周波数逓倍器６９ハ容易に
デジタル化でき、またこれらをデジタル化することによ
り、すでにデジタル化が進んでいるパートプログラム解
釈器６６やパルス分配器６４との信号接続が容易になシ
、装置全体の構造も簡略化される。

第４図はこの発明の第２の実施例の数値制御装置の要部
の構成図を示している。この数値制御装置は、第３図の
周波数逓倍器６９に代えて１分周器７６を用いたもので
、その他は第３図のものと同じである。分周器７６は１
回転変位信号７５０周波数を送り速度データ信号６８の
値で分周したものを送り速度制御信号６７として出力す
るようになっている。この場合にも０分周器７６のデジ
タル化が容易であり、デジタル化することによりパート
プログラム解釈器６６やパルス分配器６４との信号接続
が容易となり、装置全体の構造も簡略化できる。

この実施例の上記以外の効果は第３図のものと同じであ
る。

第５図はこの発明の第３の実施例の数値制御装置の要部
の構成図を示している。この数値制御装置は、第３図の
ものに毎秒送り速度制御信号発生器７７と信号選択器７
８とを付加し、パートプログラム解釈器６６から周波数
逓倍器６９に毎回転送り速度データ信号（第３図の送り
速度データ信号６８と同じ）６８Ａを与えるとともに毎
秒送り速度制御信号発生器７７に毎秒送り速度データ信
号（第２図の送り速度データ信号４４と同じ）６８Ｂを
与えるようにし１周波数逓倍器６９からの毎回転送り速
度制御信号６７Ａと毎秒送り速度制御信号発生器７７か
らの毎秒送り速度制御信号６７Ｂとを信号選択器７８で
切換え、信号パべ択器７８によって切換出力された送り
速度制御信号６７′をパルス分配器６４に入力するよう
圧している。この場合において、毎回転送り速度制御信
号６７Ａは主軸７３の１回転当りの刃物移動量を一定に
するだめのもので、毎秒送り速度制御信号６７Ｉ３は単
位時間当りの刃物移動量を一定にするだめのものである
、この二つの信号は、パートプログラムの指令により切
換えられ１例えばねじ切の時には毎回転送り速度制御信
号６７Ａを選択し、早送り時には毎秒送り速度信号６７
Ｂを選択することにより、主軸７３が回転していなくて
も刃物５９を移動させることができる。その他の構成お
よび効果は第１の実施例と同じである。

第６図はこの発明の第４の実施例の数値制御装置の要部
の構成図を示している。この数値制御装置は、第３図の
回転位置検出器５１に代えてタコジェネレータ等の主軸
速度検出器７９と、積分器などで構成され主軸速度検出
器７９から出力される主軸速度信号８１を主軸回転変位
に対応した回転変位信号（パルス列信号）７５に変換す
る速度・位置変換器８０を用いたもので、その他の構成
および効果は第１の実施例と同じである。

以上のように、この発明の数値制御装置は、被加工物を
固定した主軸を回転させる主軸モータと。

前記主軸の検出回転角毎に１個のパルスを回転変位信号
として出力する回転位置検出手段と、入力されたパート
プログラムから刃物の全移動量と前記主軸の１回転当り
の送り量とを読み出して位置決めデータ信号と送り速度
データ信号とを出力するパートプログラム解釈器と、前
記回転変位信号の周波数を前記送り速度データ信号に応
じて逓倍または分周し送り速度制御信号として出力する
周波数逓倍器または分周器と、前記刃物をＸ軸方向に送
るＸ軸モータと、前記刃物をＹ軸方向に送るＹ軸モータ
と、前記位置決めデータ信号に基づいて補間演算を行い
その結果に対応した個数の・くルスを前記送り速度制御
信号のノくルスレートに比例したパルスレートでＸ軸送
りパルス信号およびＸ軸送りパルス信号として分配出力
する・くルス分配器と、前記Ｘ軸送りパルス信号に応じ
て前記Ｘ軸モータを回転きせるＸ軸モータ制御器と、前
記Ｘ軸送りパルス信号に応じて前記Ｙ軸モータを回転さ
せるＹ軸モータ制御器とを備えているので、簡単な構成
で、主軸の回転に同期して刃物を精度よく送ることがで
き、しかも送り速度の変更を簡単に行うことができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の第１の数値制御装置の構成図。第２図は従来の第２の数値制御装置の構成図、第３図は
この発明の第１の実施例の構成図、第４図はこの発明の
第２の実施例の要部の村４成図、第５図はこの発明の第
３の実施例の要部の構成図、第６図はこの発明の第４の
実施例の要部の構成図である。５１・・回転位置検出器、５２・・・主軸駆動器、５４
・・・主軸モータ、５５・・・刃物台、５６・・・Ｘ軸
モータ、５７・・・Ｘ軸送りリードスクリュー、５９・
・・刃物。６０・・・Ｙ軸モータ、６１・・・Ｘ軸モータ制御＠％
、６４゜・パルス分配器、６６・・ζ−ドブログラム解
釈器。６９・・周波数逓倍器、７１・・・Ｘ軸送りモータ、７
２・・・被加工物、７３・・・主軸

Claims

【特許請求の範囲】被加工物を固定した主軸を回転させる主軸モータと、・
前記主軸の検出回転角毎に１個のパルスを回転変位信号
として出力する回転位置検出手段と、入力されたパート
プログラムから刃物の全移動量と前記主軸の１回転当り
の送り量とを読み出して位置決めデータ信号と送り速度
データ信号とを出力するパートプログラム解釈器と、前
記回転変位信号の周波数を前記送り速度データ信号に応
じて逓倍または分周し送り速度制御信号として出力すノ
Ｉる周波数逓倍器または分周器と、前記刃物をＸ軸方向に
送るＸ軸モータと、前記刃物をＹ軸方向に送るＹ軸モー
タと、前記位置決めデータ信号に基づいて補間演算を行
いその結果に対応した個数のパルスを前記送り速度制御
信号のパルスレートに比例したパルスレートでＸ軸送り
パルス信号およびＹ輸送りパルス信号として分配出力す
るパルス分配器と、前記Ｘ軸送り・（ルス信号に応じて
前記Ｘ軸モータを回転させるＸ軸モータ制御器と、前記
Ｙ輸送りパルス信号に応じて前記Ｙ軸モータを回転させ
るＹ軸モータ制御器とを備えた数値制御装置。