JP4434210B2 - Numerical control device and control method thereof - Google Patents
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Description
この発明は数値制御装置及びその制御方法に係わり、さらに詳しくは、旋盤の基準主軸を駆動する主軸モータと重畳主軸を駆動する主軸モータの主軸重畳制御に関するものである。 The present invention relates to a numerical controller and a control method therefor, and more particularly to a spindle superposition control of a spindle motor that drives a reference spindle of a lathe and a spindle motor that drives a superposed spindle.
数値制御装置は、紙テープ等から指令された加工プログラムに基づいて数値制御処理を実行し、該処理結果により工作機械を駆動してワークに指令通りの加工を施すものである。 The numerical control device executes numerical control processing based on a processing program instructed from a paper tape or the like, and drives a machine tool according to the processing result to perform processing on the workpiece as instructed.
図14は、旋盤の基準主軸を駆動する主軸モータ13と、同期主軸を駆動する主軸モータ13Aとを主軸同期制御する数値制御装置の概要を示す要部ブロック図である。
図において、1は数値制御装置を表わしており、数値制御装置1は、加工プログラム解析処理部3と、補間処理部4と、機械制御信号処理部6と、ラダー回路5と、軸制御部10、10Aと、データ入出力回路11と、メモリ7と、パラメータ設定部8と、画面表示部9とから構成されている。
また、数値制御装置1と主軸モータ13、13Aとの間には、数値制御装置1からの指令を解析し、主軸モータ13,13Aを制御するための主軸アンプ12、12Aが存在する。
FIG. 14 is a principal block diagram showing an outline of a numerical controller that performs spindle synchronous control of a
In the figure,
Further, between the
図14のブロック図を使って以下に基準主軸を駆動する主軸モータ13と、同期主軸を駆動する主軸モータ13Aとの主軸同期制御の説明を行う。
基準主軸を駆動する主軸モータ13と、同期主軸を駆動する主軸モータ13Aは、加工プログラム中の主軸同期指令(G164)で指令される。
図14において、2は加工プログラムであり、テープリーダ等から読み込まれた加工プログラム2はメモリ7に格納される。加工プログラム2を実行する際には、加工プログラム解析処理部3がメモリ7から1ブロックずつ加工プログラムを読み出し、読み出された加工プログラム2は加工プログラム解析処理部3で処理される。
まず、主軸同期指令をメモリ7から読み出す。
次に読み出された該指令は、加工プログラム解析処理部3で、主軸同期指令から基準主軸と同期主軸と同期主軸の回転方向の情報が解析され、補間処理部4に渡される。
補間処理部4では、回転速度指令から基準主軸を駆動する主軸モータ13の回転位置指令に換算する。また、主軸同期指令で指令された同期主軸に対しても、基準主軸を駆動する主軸モータ13に対する回転速度指令から、同期主軸を駆動する主軸モータ13Aに対する回転位置指令を計算する。
基準主軸を駆動する主軸モータ13と同期主軸を駆動する主軸モータ13Aに対する回転位置指令は、基準主軸を駆動する主軸モータ13と同期主軸を駆動する主軸モータ13Aとに対応する軸制御部10、10Aに出力され、該回転位置指令は軸制御部10、10Aで、予め指定された加減速パターンに従って加減速を考慮した単位時間あたりのサーボ位置指令に計算し直して、データ入出力回路11に出力する。
該サーボ位置指令は、データ入出力回路11を介して基準主軸と同期主軸の主軸アンプ12、12Aに送信される。主軸アンプ12、12Aは、受信した該指令に従って主軸モータ13、13Aを位置制御しながら回転させる。
ここで基準主軸を駆動する主軸モータ13に対応する軸制御部10と、同期主軸を駆動する主軸モータ13Aに対応する軸制御部10Aの加減速パターンが同じになるように調整されているため、基準主軸にチャックされたワークと同期主軸は、回転速度が変化している場合でも同期して回転することができる。
The spindle synchronous control of the
The
In FIG. 14, 2 is a machining program, and the
First, the spindle synchronization command is read from the
Next, the read command is analyzed by the machining program
The
The rotational position commands for the
The servo position command is transmitted to the
Here, since the acceleration / deceleration pattern of the
次に基準主軸の回転停止の加工プログラム指令が指令されると、加工プログラム解析処理部3が切削油のオン・オフ等の機械制御信号の制御を記述するラダー回路5に通知すべき指令と判断し、機械制御信号処理部6に解析結果を通知する。機械制御信号処理部6は、通知された解析結果を機械制御信号に変換してラダー回路5に出力する。
Next, when a machining program command for stopping rotation of the reference spindle is commanded, it is determined that the machining program
ラダー回路5では、回転停止指令を受けて他の機械的条件を判断して回転開始信号をオフする。機械制御信号処理部6が回転開始信号をオフになったことを検出して、補間処理部4に回転停止指令を通知する。補間処理部4では、基準主軸を駆動する主軸モータ13と同期主軸を駆動する主軸モータ13Aとに対応する軸制御部10、10Aに回転速度指令0を指令する。該指令は、軸制御部10、10Aで予め指定された加減速パターンに従って加減速を考慮したサーボ位置指令に計算し直して、データ入出力回路11に出力する。該サーボ位置指令は、データ入出力回路11を介して基準主軸と同期主軸の主軸アンプ12、12Aに送信される。主軸アンプ12は、受信した該指令に従って基準主軸を駆動する主軸モータ13と同期主軸を駆動する主軸モータ13Aとを同期させながら減速停止させる。
The
基準主軸と同期主軸の主軸同期制御を基準主軸と同期主軸(以降、重畳主軸と記述する)に回転差を持たせて同期させる制御を考えると(以降、主軸重畳制御と記述する)、重畳主軸の主軸アンプ12Aは、経済性を考慮して基準主軸の主軸アンプ12より性能が劣るものが一般に用いられ、また基準主軸と重畳主軸の加減速パターンは、各主軸アンプ12、12Aの性能を最大限利用できるように予め夫々設定される(基準主軸の加減速パターンより重畳主軸の加減速パターンの方が傾きが緩やかとなる)。
Considering the control that synchronizes the spindle synchronization control of the reference spindle and the synchronization spindle with a rotation difference between the reference spindle and the synchronization spindle (hereinafter referred to as the superimposed spindle) (hereinafter referred to as spindle overlap control), the superimposed spindle The
ところでこのような状況において、基準主軸と重畳主軸の間で同期タップを行う場合、タップ主軸である重畳主軸が予めパラメータで決められたタップ時定数で加減速を行うと、基準主軸の加減速パターンで決まる時定数より小さい場合に重畳主軸の主軸アンプ12Aの加減速能力を越えてアラームになってしまう問題点がある。
By the way, in such a situation, when performing synchronous tap between the reference spindle and the superimposed spindle, if the superimposed spindle that is the tap spindle performs acceleration / deceleration with a tap time constant determined in advance by parameters, the acceleration / deceleration pattern of the reference spindle If the time constant is smaller than the time constant, the acceleration / deceleration capability of the
また、基準主軸と重畳主軸の間で同期タップを行う場合、タップ主軸である重畳主軸の回転数が同期タップを行うことによってクランプ速度を越えてしまう状態になると、重畳主軸はクランプ速度を終えて回転しないため、正常な同期タップ加工ができない問題点がある。 In addition, when performing a synchronous tap between the reference spindle and the superimposed spindle, if the rotational speed of the superimposed spindle, which is the tap spindle, exceeds the clamping speed by performing the synchronous tap, the superimposed spindle finishes the clamping speed. Since it does not rotate, there is a problem that normal synchronous tapping cannot be performed.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、基準主軸と重畳主軸の間で同期タップを行う場合、主軸アンプがアラームにならない数値制御装置及びその制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and when a synchronous tap is performed between a reference spindle and a superposed spindle, a numerical controller and a control method therefor in which a spindle amplifier does not cause an alarm. With the goal.
また、基準主軸と重畳主軸の間で同期タップを行う場合、タップ主軸である重畳主軸の回転数が同期タップを行うことによって回転数がクランプ速度を越えてしまう可能性があると、同期タップを開始しない数値制御装置及びその制御方法を得ることを目的とする。 Also, when performing a synchronous tap between the reference spindle and the superimposed spindle, if the rotational speed of the superimposed spindle that is the tap spindle may cause the rotational speed to exceed the clamping speed, It is an object to obtain a numerical control device that does not start and a control method thereof.
この発明における数値制御装置は、位置制御される基準主軸と位置制御される重畳主軸との間の同期タップ実行時に、タップ主軸となる重畳主軸に対する加減速時定数を、予めパラメータで決められたタップ時定数と重畳主軸の多段加減速の時定数のうち、大きい値を使うことを決定する同期タップ時定数決定手段を備えるものである。 In the numerical control device according to the present invention, when executing a synchronous tap between a position-controlled reference main shaft and a position-controlled superposed main shaft, an acceleration / deceleration time constant for the superposed main shaft serving as a tap main shaft is determined in advance by a parameter. Synchronous tap time constant determining means for determining to use a larger value among the time constant and the time constant of the multistage acceleration / deceleration of the superimposed spindle is provided.
またこの発明における数値制御装置の制御方法は、位置制御される基準主軸と位置制御される重畳主軸との間の同期タップ実行時に、タップ主軸となる重畳主軸に対する加減速時定数を、予めパラメータで決められたタップ時定数と重畳主軸の多段加減速の時定数とを比較して大きい値の方を使うものである。 In addition, according to the control method of the numerical controller of the present invention, the acceleration / deceleration time constant for the superimposed spindle that is the tap spindle is set in advance as a parameter when executing a synchronous tap between the position-controlled reference spindle and the position-controlled superimposed spindle. The larger value is used by comparing the determined tap time constant and the multistage acceleration / deceleration time constant of the superimposed spindle.
また、この発明における数値制御装置は、加工プログラムを解析する加工プログラム解析処理部と、この加工プログラム解析処理部が同期タップ指令を解析した場合、重畳主軸の回転数がクランプ速度を越えるかどうかをチェックし、クランプ速度を越えるときはその旨補間処理手段に通知する同期タップクランプ速度チェック手段と、この同期タップクランプ速度チェック手段から前記クランプ速度が越えることの通知があった場合、同期タップの動作を開始させない補間処理手段とを備えるものである。 In addition, the numerical control device according to the present invention includes a machining program analysis processing unit that analyzes a machining program, and whether or not the rotation speed of the superimposed spindle exceeds the clamping speed when the machining program analysis processing unit analyzes a synchronous tap command. If the clamp speed exceeds the clamp speed, the synchronous tap clamp speed check means notifies the interpolation processing means to that effect, and if there is a notification from the synchronous tap clamp speed check means that the clamp speed is exceeded, the operation of the synchronous tap Interpolation processing means that does not start the operation.
またこの発明における数値制御装置の制御方法は、加工プログラム解析処理部が同期タップ指令を解析した場合、重畳主軸の回転数がクランプ速度を越えるかどうかをチェックし、クランプ速度を越える場合は同期タップの動作を開始させないようにしたものである。 Further, according to the control method of the numerical control device of the present invention, when the machining program analysis processing unit analyzes the synchronous tap command, it checks whether the rotation speed of the superimposed spindle exceeds the clamp speed, and if it exceeds the clamp speed, the synchronous tap The operation is not started.
この発明によれば、基準主軸と重畳主軸が回転し、差速による同期タップ加工実行時に、タップ主軸となる重畳主軸に対する加減速時定数を予めパラメータで決められたタップ時定数と重畳主軸の多段加減速のうち、値が大きい方を使うようにしたので、重畳主軸の主軸アンプの加減速能力をこえてアラームになることはなくなる。 According to the present invention, the reference spindle and the superimposed spindle rotate, and when performing synchronous tapping with a differential speed, the acceleration / deceleration time constant for the superimposed spindle serving as the tap spindle is determined in advance by a multi-stage of the tap time constant and the superimposed spindle. Since the higher value of acceleration / deceleration is used, there is no longer an alarm beyond the acceleration / deceleration capability of the superimposed spindle amplifier.
またこの発明によれば、基準主軸と重畳主軸が回転、差速による同期タップ加工開始時にタップ主軸となる重畳主軸がクランプ速度をこえるかどうかチェックし、クランプ速度を超える場合は同期タップを開始せずアラームにするようにしたので、不正なタップ加工を未然に防ぐことができる。 In addition, according to the present invention, the reference spindle and the superimposed spindle are rotated, and at the start of synchronous tapping by the differential speed, it is checked whether the superimposed spindle serving as the tap spindle exceeds the clamping speed, and if the clamping speed is exceeded, the synchronous tap is started. Since an alarm is always used, unauthorized tapping can be prevented in advance.
実施の形態1.
以下、実施の形態1を図1〜図7を用いて説明する。
即ち、図1はこの発明に係る数値制御装置の要部ブロック図であり、図14に示した従来の数値制御装置のブロック図と比較して、重畳主軸回転数計算手段21と、多段加減速決定手段22と、加減速時定数計算手段23とが付加されたことが特徴である。
Hereinafter,
That is, FIG. 1 is a principal block diagram of the numerical control device according to the present invention. Compared with the block diagram of the conventional numerical control device shown in FIG. The determination means 22 and acceleration / deceleration time constant calculation means 23 are added.
図1において、補間処理手段20は従来例で説明した補間処理部4と同じ機能を実行し、また補間処理部4Aは、重畳主軸回転数計算手段21と、多段加減速決定手段22と、加減速時定数計算手段23とを含んだ補間処理部を表わしている。また、加工プログラム2、プログラム解析処理部3、ラダー回路5、機械制御信号処理部6、メモリ7、パラメータ設定部8、画面表示部9、軸制御部10、10A、データ入出力回路11、主軸アンプ12、12A及び主軸モータ13、13Aは、従来例で説明したものと同じものを表している。
In FIG. 1, an
次にこの数値制御装置の動作を、図1のブロック図と、図2の重畳主軸回転数計算手段21、多段加減速決定手段22及び加減速時定数計算手段23の動作を示すフローチャートと、図3、図4の重畳制御動作の説明図と、図5の多段加減速パターンを決定するための説明図と、図6の主軸の加減速の時定数を決定するテーブルと、図7の基準主軸と重畳主軸の加減速が重なった場合の重畳主軸の加減速動作を示す図とを用いて説明する。なお図3、図4において、各図の上部が加工プログラムを示し、また下部がその加工プログラムが指令されたときの基準主軸及び重畳主軸の動作(回転数)を示す。
Next, the operation of this numerical control device is shown in the block diagram of FIG. 1, a flowchart showing the operations of the superposed spindle speed calculating
まず、図2におけるステップ1において、例えば図3における加工プログラムのブロック(2)に示すように主軸重畳指令(G164)が指令されると、加工プログラム解析処理部3が指令の解析を行い、この加工プログラム解析処理部3で解析された結果が補間処理部4Aの重畳主軸回転数計算手段21に渡され、この重畳主軸回転数計算手段21が重畳主軸の実際の回転数を計算する。
なお、図3における加工プログラムのブロック(2)におけるG164は主軸重畳指令を表わしており、H1は基準主軸を正転方向に回転させることを、D3は重畳主軸を正転方向に回転させることを表わしている。
First, in
Note that G164 in block (2) of the machining program in FIG. 3 represents a spindle superimposing command, H1 rotates the reference spindle in the forward rotation direction, and D3 rotates the superimposed spindle in the forward rotation direction. It represents.
具体的には、重畳主軸回転数計算手段21が加工プログラム解析処理部3からの通知を受けて、現在の基準主軸の回転方向と回転数の情報と、現在の重畳主軸の回転方向と回転数の情報とを、加工プログラム解析処理部3の解析結果が書かれているメモリ7から読み込む。次に、加工プログラム解析処理部3から通知された主軸重畳指令の情報と、メモリ7から読み込んだ上記情報を基に重畳主軸の実際の回転数を下記の計算式に従って計算する。
重畳主軸の実際の回転数=(主軸重畳指令の重畳主軸の符号)
×(基準主軸の回転方向の符号)
×(基準主軸の指令回転数)
+(重畳主軸の回転方向の符号)
×(重畳主軸の指令回転数)・・・・・・(A)
ここで、基準主軸の回転方向の符号、重畳主軸の回転方向の符号は正転の場合がプラス、逆転の場合がマイナスを表わしている。
Specifically, the superimposing spindle rotation speed calculation means 21 receives a notification from the machining program
Actual rotation speed of superposition spindle = (sign of superposition spindle of spindle superposition command)
× (sign of the rotation direction of the reference spindle)
× (Reference spindle command speed)
+ (Sign of rotation direction of superposition spindle)
× (Commanded rotation speed of superposed spindle) (A)
Here, the sign of the rotation direction of the reference spindle and the sign of the rotation direction of the superimposed spindle represent plus in the case of normal rotation and minus in the case of reverse rotation.
図3における加工プログラムのブロック(2)の例で言えば、主軸重畳指令の重畳主軸の符号はプラス,基準主軸の回転方向の符号はプラス、基準主転の指令回転数は3000rpm、重畳主軸の回転方向の符号はプラス、重畳主軸の指令回転数は0rpmであるから、前述の式(A)にあてはめると、重畳主軸の実際の回転数は、
(+1)×(+1)×(3000)+(+1)× 0= 3000(rpm)
となる。重畳主軸回転数計算手段21の計算結果から、重畳主軸は0rpmから3000rpmに加速することになる。
In the example of the block (2) of the machining program in FIG. 3, the sign of the superimposing spindle of the spindle superimposing command is plus, the sign of the rotational direction of the reference spindle is plus, the command rotational speed of the reference spindle is 3000 rpm, Since the sign of the rotation direction is plus and the command rotational speed of the superimposed spindle is 0 rpm, when applied to the above-described equation (A), the actual rotational speed of the superimposed spindle is
(+1) × (+1) × (3000) + (+ 1) × 0 = 3000 (rpm)
It becomes. From the calculation result of the superposed spindle rotation speed calculating means 21, the superposed spindle is accelerated from 0 rpm to 3000 rpm.
更に、図4を使って重畳主軸の回転数ついて説明する。
図4における加工プログラムのブロック(2)の指令では、前述の式(A)に従って重畳主軸の回転数を計算すると
(−1)×(+1)×750+(−1)× 0 = −750(rpm)
となる。
図4における加工プログラムのブロック(3)の指令では、
(−1)×(+1)×750+(−1)×500 = −1250(rpm)
となる。
図4における加工プログラムのブロック(4)の指令では、
(−1)×(−1)×750+(−1)×500 = 250(rpm)
となる。
図4における加工プログラムのブロック(5)の指令では、
(−1)×(−1)×750+(+1)×250 = 1000(rpm)
となる。
従って図4における加工プログラムで指令される重畳主軸は、0(rpm)→−750(rpm)→−1250(rpm)→250(rpm)→1000(rpm)と回転数が変化する。
Further, the number of rotations of the superimposing spindle will be described with reference to FIG.
In the command of the machining program block (2) in FIG. 4, when the rotation speed of the superposed spindle is calculated according to the above-described equation (A), (−1) × (+1) × 750 + (− 1) × 0 = −750 (rpm )
It becomes.
In the machining program block (3) command in FIG.
(−1) × (+1) × 750 + (− 1) × 500 = −1250 (rpm)
It becomes.
In the machining program block (4) command in FIG.
(−1) × (−1) × 750 + (− 1) × 500 = 250 (rpm)
It becomes.
In the machining program block (5) command in FIG.
(−1) × (−1) × 750 + (+ 1) × 250 = 1000 (rpm)
It becomes.
Therefore, the superposed spindle commanded by the machining program in FIG. 4 changes in rotational speed from 0 (rpm) → −750 (rpm) → −1250 (rpm) → 250 (rpm) → 1000 (rpm).
次に、ステップ2に進む。ステップ2では、図3における加工プログラムのブロック(4)に示すように重畳制御時に基準主軸に加減速するような指令が入った場合には、多段加減速決定手段22によって重畳主軸の加減速パターンを決定する。
この具体例を図5を用いて説明する。なお、図5において(a)は通常時(重畳制御されることなく、基準主軸単独で加減速を行う時)の基準主軸の加減速パターンを、(b)は重畳主軸の加減速パターン、(c)は多段加減速決定手段22によって決定された基準主軸の加減速パターンを表している。
また基準主軸と重畳主軸の加減速パターンは、パラメータ設定部8を用いて、各主軸アンプ12、12Aの性能を最大限利用できるように予め夫々設定されるが、この実施の態様1においては、重畳主軸の主軸アンプ12Aが、経済性を考慮して基準主軸の主軸アンプ12より加減速能力が劣るものが用いられた例を示しているので、基準主軸の加減速パターンより重畳主軸の加減速パターンの方が傾きが緩やかなものとなっている。
ここで重畳制御時において、基準主軸が1000rpmから3000rpmに加速する場合を考えてみる。1000rpmから3000rpmまで加速するときの基準主軸と重畳主軸の傾きを計算してみると、基準主軸の場合は、
(3300−0)/(0.5−0)=6600(rpm/s)となり、
重畳主軸の場合は
(1500−0)/(0.4−0)=3750(rpm/s)
(5000−1500)/(2.5−0.4)=1667(rpm/s)
となり、
6600(rpm/s)> 3750(rpm/s)
6600(rpm/s)> 1667(rpm/s)
となる。
従って、傾きは重畳主軸の傾きが基準主軸の傾きより1つでも小さいため、図5の(c)に示すように、重畳制御時において、基準主軸の加減速は重畳主軸の加減速パターンに従うことが、多段加減速決定手段22によって決定される。
このため、重畳制御時に基準主軸に加減速するような指令が入った場合にあっても、重畳主軸の主軸アンプ12Aの加減速能力を超えることがなくなり、ひいては重畳主軸の主軸アンプ12Aがアラームになることがなくなる。
Next, go to
A specific example will be described with reference to FIG. In FIG. 5, (a) is a reference spindle acceleration / deceleration pattern at normal time (when acceleration / deceleration is performed by the reference spindle alone without superposition control), (b) is an acceleration / deceleration pattern of the overlap spindle ( c) represents the acceleration / deceleration pattern of the reference spindle determined by the multistage acceleration /
In addition, the acceleration / deceleration pattern of the reference spindle and the superimposed spindle is set in advance using the
Here, consider the case where the reference spindle is accelerated from 1000 rpm to 3000 rpm during the superimposition control. When calculating the inclination of the reference spindle and the superimposed spindle when accelerating from 1000 rpm to 3000 rpm,
(3300-0) / (0.5-0) = 6600 (rpm / s),
(1500-0) / (0.4-0) = 3750 (rpm / s) in the case of the superimposed spindle
(5000-1500) / (2.5-0.4) = 1667 (rpm / s)
And
6600 (rpm / s)> 3750 (rpm / s)
6600 (rpm / s)> 1667 (rpm / s)
It becomes.
Therefore, since the inclination of the superimposing spindle is at least one smaller than the inclination of the reference spindle, the acceleration / deceleration of the reference spindle follows the acceleration / deceleration pattern of the overlapping spindle as shown in FIG. 5 (c). Is determined by the multistage acceleration /
For this reason, even when a command for accelerating / decelerating the reference main spindle is input during superimposition control, the acceleration / deceleration capability of the
なお、この実施の態様1においては、重畳主軸の主軸アンプ12Aが、経済性を考慮して基準主軸の主軸アンプ12より加減速能力が劣るものが用いられた例を示しており、基準主軸の加減速パターンより重畳主軸の加減速パターンの方が傾きが緩やかなものとなっているため、基準主軸の加減速は重畳主軸の加減速パターンに従うが、仮に重畳主軸の主軸アンプ12Aとして基準主軸の主軸アンプ12より加減速能力が優れるものが用いられた場合(重畳主軸の加減速パターンより基準主軸の加減速パターンの方が傾きが緩やかなものとなる)等には、基準主軸の加減速パターンに従うことは言うまでもない。
In the first embodiment, an example in which the superposed spindle
次に、ステップ3に進む。ステップ3では、加減速時定数計算手段23が、メモリ7に格納されている図6の表に従って基準主軸と重畳主軸の加減速時定数を計算する。
例えば、基準主軸と重畳主軸が正転重畳制御状態、即ち、図3における加工プログラムのブロック(2)の指令のD3のように、主軸重畳指令の重畳主軸の符号がプラスの場合において、基準主軸と重畳主軸が同時に正転方向に加速するとき、図6の表の(1)から基準主軸、重畳主軸の加減速時定数は多段加減速決定手段22で決められた多段加減速の時定数の2倍となる。図7の例では(1)の区間が、正転重畳制御状態で基準主軸が正転減速で、重畳主軸が正転減速となり、図6の表で言えば(2)になるため、基準主軸、重畳主軸の加減速時定数は多段加減速決定手段22で決められた多段加減速の時定数の2倍になっている。図3における加工プログラムのブロック(3)の場合は、正転重畳制御状態で基準主軸が一定回転(定常回転)で重畳主軸は正転加速するため、図6の(3)に相当し、多段加減速決定手段22で決められた多段加減速の時定数のまま(1倍)で加速を行う。
このため基準主軸と重畳主軸が同時に同方向に加減速する場合にあっても、重畳主軸の主軸アンプ12Aの加減速能力を超えることがなくなり、ひいては重畳主軸の主軸アンプ12Aがアラームになることがなくなる。
最後にステップ4で、上記計算結果に基づいて基準主軸及び重畳主軸の加減速を行う。
Next, go to
For example, when the reference spindle and the superimposing spindle are in the forward superposition control state, that is, when the sign of the superimposing spindle of the spindle superimposing command is plus as in command D3 of block (2) of the machining program in FIG. The acceleration / deceleration time constant of the reference spindle and the superimposed spindle is the time constant of the multistage acceleration / deceleration determined by the multistage acceleration / deceleration determining means 22 from (1) in the table of FIG. Doubled. In the example of FIG. 7, the section (1) is in the forward superposition control state, the reference main spindle is forward decelerating, the superposed main spindle is forward decelerating, and in the table of FIG. The acceleration / deceleration time constant of the superimposed spindle is twice the time constant of the multistage acceleration / deceleration determined by the multistage acceleration /
For this reason, even when the reference spindle and the superimposed spindle are simultaneously accelerated and decelerated in the same direction, the acceleration / deceleration capacity of the superimposed spindle
Finally, in
実施の形態2.
次に実施の態様2を図8〜図13を用いて説明する。
図8はこの発明に係る数値制御装置の要部ブロック図であり、図1に示した実施の態様1のブロック図と比較して、同期タップ時定数決定手段24と、同期タップクランプ速度チェック手段25とが付加されたことが特徴である。
Next,
FIG. 8 is a block diagram of the main part of the numerical control apparatus according to the present invention. Compared with the block diagram of the
補間処理手段20は、従来例で説明した補間処理部4と同じ機能を実行し、4Bは、重畳主軸回転数計算手段21、多段加減速決定手段22、加減速時定数計算手段23、同期タップ時定数決定手段24及び同期タップクランプ速度チェック手段25を含んだ補間処理部を表わしている。また、加工プログラム2、プログラム解析処理部3、ラダー回路5、機械制御信号処理部6、メモリ7、パラメータ設定部8、画面表示部9、軸制御部10、10A、データ入出力回路11、主軸アンプ12、12A及び主軸モータ13、13Aは従来例で説明したものと同じものを表している。また、重畳主軸回転数計算手段21、多段加減速決定手段22及び加減速時定数計算手段23は、実施の態様1で説明したものと同じものを表している。
The
次に実施の態様2の動作を、図8のブロック図と、図9の同期タップ時定数決定手段24及び同期タップクランプ速度チェック手段25の動作を示すフローチャートと、図10の基準主軸と重畳主軸の差速による同期タップの例を示す図と、図11の基準主軸と重畳主軸の差速による同期タップの動作を説明する図と、図12の基準主軸と重畳主軸の差速による同期タップの加減速の時定数を決定するための説明図と、図13の基準主軸と重畳主軸の差速による同期タップにおいて重畳主軸がクランプ速度を越える場合の動作を説明する図とを使用して説明する。
なお図11及び図13において、各図の上部が加工プログラムを示し、また下部がその加工プログラムが指令されたときの基準主軸及び重畳主軸の動作(回転数)を示す。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. 8, a flowchart showing the operations of the synchronous tap time
11 and 13, the upper part of each figure shows the machining program, and the lower part shows the operation (rotation speed) of the reference spindle and the superimposed spindle when the machining program is commanded.
まず、図10、図11を使って基準主軸と重畳主軸の差速による同期タップ加工の例を説明する。図10ではチャックされたワークが基準主軸によって4000rpmで回転している。また、対向側にタップ工具が装着された重畳主軸も4000rpmで回転しており、この状態から基準主軸にチャックされたワークの中心に、Z軸の移動で基準主軸と重畳主軸に1000rpmの回転差を持たせる事によってタップを加工を行う。即ち、Z軸が前進(図10では左側に移動)する場合、重畳主軸は5000rpmで回転し、穴底、つまりZ軸が停止した瞬間は重畳主軸は4000rpmで回転しており、また、Z軸が後退(図10では右側に移動)する場合は重畳主軸は3000rpmで回転することによってワークの中心にタップ加工を行うことができる。
図11の加工プログラム例と基準主軸,重畳主軸の動作例で説明すると、まず加工プログラムのブロック(1)の指令で、基準主軸が4000rpmで回転する。次に加工プログラムのブロック(2)の指令で、前述の式(A)に従って重畳主軸も4000rpmで回転する。加工プログラムのブロック(3)のZ軸移動指令によって重畳主軸のタップ工具をワークに近づけて、(4)の同期タップ指令によってZ軸の移動によって重畳主軸の回転が5000rpmに上がり、穴底のZ軸の停止によって重畳主軸の回転が4000rpmに減速し、Z軸のもどりの移動によって重畳主軸の回転が3000rpmに減速し、タップ加工の終了でZ軸が停止すると重畳主軸の回転が4000rpmに上がるという動作を行う。
First, an example of the synchronous tapping by the differential speed between the reference spindle and the superimposed spindle will be described with reference to FIGS. In FIG. 10, the chucked workpiece is rotated at 4000 rpm by the reference spindle. In addition, the superposed spindle with the tap tool mounted on the opposite side also rotates at 4000 rpm. From this state, the Z axis moves to the center of the workpiece chucked by the reference spindle, and the rotational difference of 1000 rpm between the reference spindle and the superimposed spindle By tapping, the tap is processed. That is, when the Z-axis moves forward (moves to the left in FIG. 10), the superimposed spindle rotates at 5000 rpm, and at the bottom of the hole, that is, when the Z-axis stops, the superimposed spindle rotates at 4000 rpm. Is moved backward (moved to the right in FIG. 10), the superposition spindle can be tapped at the center of the workpiece by rotating at 3000 rpm.
The machining program example in FIG. 11 and the operation example of the reference spindle and the superimposed spindle will be described. First, the reference spindle is rotated at 4000 rpm in accordance with the command of block (1) of the machining program. Next, in accordance with the command of the block (2) of the machining program, the superposed spindle also rotates at 4000 rpm according to the above-described equation (A). The superposition spindle tap tool is moved closer to the workpiece by the Z-axis movement command in block (3) of the machining program, and the rotation of the superposition spindle is increased to 5000 rpm by the Z-axis movement by the synchronous tap command in (4). When the axis is stopped, the rotation of the superimposed spindle is reduced to 4000 rpm, and when the Z-axis returns, the rotation of the superimposed spindle is reduced to 3000 rpm. When the Z axis is stopped at the end of tapping, the rotation of the superimposed spindle is increased to 4000 rpm. Perform the action.
次に図9のフローチャートを使って、基準主軸と重畳主軸の差速よる同期タップの時定数の決定方法と、重畳主軸のクランプ速度のチェック方法について記述する。ステップ21では加工プログラム解析処理部3が、図11の加工プログラムのブロック(4)に示したような同期タップ指令を解析し、同期タップ指令であれば、補間処理部4Bの同期タップ時定数決定手段24に同期タップモードであることを通知する。同期タップ指令でなければ何もしない。
Next, a method for determining the time constant of the synchronization tap based on the differential speed between the reference spindle and the superimposed spindle and a method for checking the clamping speed of the superimposed spindle will be described using the flowchart of FIG. In
ステップ22では、同期タップ時定数決定手段24が加工プログラム解析処理部3からの通知を受けて、例えば図12に示したような、同期タップ時定数と重畳主軸の加減速パターンの時定数を比較することによって、傾きが緩やかな方の時定数を同期タップの時定数として決定する。具体的には下記に記述する方法によって決定する。
まず(a)の基準主軸と重畳主軸の差速よらない、通常の同期タップ時の加減速パターンから3000rpm〜5000rpmの傾きを次のように算出する。(2000−0)/(1.0−0)=2000(rpm/s)
次に(b)の重畳主軸の多段加減速パターンから3000rpm〜5000rpmの傾きを次のように算出する。
(5000−1500)/(2.5−0.4)=1667(rpm/s)
次に上記算出した傾きを比較する。この結果、
2000(rpm/s)>1667(rpm/s)
となり、重畳主軸の多段加減速パターンの方が傾きが小さいため、本時定数を同期タップ加工に用いることを決定する。
In
First, an inclination of 3000 rpm to 5000 rpm is calculated as follows from the acceleration / deceleration pattern at the time of a normal synchronous tap that does not depend on the differential speed between the reference spindle and the superimposed spindle in (a). (2000-0) / (1.0-0) = 2000 (rpm / s)
Next, the inclination of 3000 rpm to 5000 rpm is calculated as follows from the multistage acceleration / deceleration pattern of the superposed spindle in (b).
(5000-1500) / (2.5-0.4) = 1667 (rpm / s)
Next, the calculated slopes are compared. As a result,
2000 (rpm / s)> 1667 (rpm / s)
Thus, since the inclination of the multistage acceleration / deceleration pattern of the superimposed spindle is smaller, it is determined that this time constant is used for the synchronous tapping.
ステップ23では、図13の加工プログラムのブロック(4)の同期タップ指令(G84)を加工プログラム解析処理部3で解析する。同期タップクランプ速度チェック手段25が、加工プログラム解析処理部3の解析結果から、タップ回転数(図13の加工プログラムのブロック(4)の指令の例では2000rpm)を読み込む。次に現在の回転している重畳主軸の回転数にこの2000rpmを加算また減算した計算結果の絶対値を、予め、パラメータで設定されているクランプ速度と比較する。計算結果がクランプ速度より大きい場合は、ステップ24に進む。
In
ステップ24では、計算結果がクランプ速度をこえていることを、同期タップクランプ速度チェック手段25が補間処理手段20にアラーム通知する。補間処理手段20は、同期タップクランプ速度チェック手段25からのアラーム通知を受けて、同期タップ指令の実行をせず、メモリ7を介して画面表示部9に同期タップを実行するとクランプ速度を超える旨のアラームメッセージを画面表示部9に表示する。同期タップクランプ速度チェック手段25の計算結果がクランプ速度により小さい場合にはステップ25に進む。ステップ25では、前述したように同期タップ加工を行う。
In
以上の説明より理解されるように、この実施の形態によれば、基準主軸と重畳主軸の加減速パターンのうち、傾斜の緩やかな方の加減速パターンを選択して基準主軸と重畳主軸の加減速を行うようにしたので、主軸アンプの加減速能力を超えてアラームになることはなくなる。 As can be understood from the above description, according to this embodiment, the acceleration / deceleration pattern having a gentler inclination is selected from the acceleration / deceleration patterns of the reference spindle and the superimposed spindle, and the acceleration of the reference spindle and the superimposed spindle is selected. Since deceleration is performed, there is no longer an alarm exceeding the acceleration / deceleration capability of the spindle amplifier.
また、基準主軸と重畳主軸が同時に同方向に加減速が重なる場合、基準主軸と重畳主軸のアンプの加減速能力を超えない加減速時定数を計算するようにしたので、基準主軸の加速または減速して重畳主軸の加速または減速が重なっても、重畳主軸の主軸アンプの加減速能力を超えてアラームになることはなくなる。 In addition, when acceleration and deceleration overlap in the same direction at the same time on the reference spindle and superimposed spindle, the acceleration / deceleration time constant that does not exceed the acceleration / deceleration capability of the amplifier on the reference spindle and superimposed spindle is calculated. Thus, even if the superimposed spindle is accelerated or decelerated, the alarm does not exceed the acceleration / deceleration capability of the superimposed spindle spindle amplifier.
また、基準主軸と重畳主軸が回転し、差速による同期タップ加工実行時に、タップ主軸となる重畳主軸に対する加減速時定数を予めパラメータで決められたタップ時定数と重畳主軸の多段加減速のうち、値が大きい方を使うようにしたので、重畳主軸の主軸アンプの加減速能力をこえてアラームになることはなくなる。 In addition, when the reference spindle and the superimposed spindle rotate and execute synchronous tapping with a differential speed, the acceleration / deceleration time constant for the superimposed spindle, which is the tap spindle, is determined by the tap time constant determined in advance by the parameter and the multistage acceleration / deceleration of the superimposed spindle Since the larger value is used, there will be no alarm over the acceleration / deceleration capability of the spindle amplifier of the superposed spindle.
また、基準主軸と重畳主軸が回転、差速による同期タップ加工開始時にタップ主軸となる重畳主軸がクランプ速度をこえるかどうかチェックし、クランプ速度を超える場合は同期タップを開始せずアラームにするようにしたので、不正なタップ加工を未然に防ぐことができる。 Also, when the reference spindle and the superimposed spindle are rotated and synchronous tapping is started due to the differential speed, it is checked whether the superimposed spindle, which is the tap spindle, exceeds the clamp speed, and if the clamp speed is exceeded, the synchronous tap is not started and an alarm is generated. As a result, unauthorized tapping can be prevented in advance.
この発明に係る数値制御装置及びその制御方法は、旋盤の基準主軸を駆動する主軸モータと重畳主軸を駆動する主軸モータの主軸重畳制御に用いられるのに適している。 The numerical control device and the control method thereof according to the present invention are suitable for use in spindle superposition control of a spindle motor that drives a reference spindle of a lathe and a spindle motor that drives a superposed spindle.
1 数値制御装置、2 加工プログラム、3 加工プログラム解析処理部、 4A、4B 補間処理部、5 ラダー回路、6 機械信号処理部、
7 メモリ、8 パラメータ設定部、9 画面表示部、
10、10A 軸制御部、11 データ入出力回路、
12、12A 主軸アンプ、13、13A 主軸モータ、
20 補間処理手段、21 重畳主軸回転数計算手段、
22 多段加減速決定手段、23 加減速時定数計算手段、
24 同期タップ時定数決定手段、
25 同期タップクランプ速度チェック手段。
1 numerical control device, 2 machining program, 3 machining program analysis processing unit, 4A, 4B interpolation processing unit, 5 ladder circuit, 6 machine signal processing unit,
7 memory, 8 parameter setting section, 9 screen display section,
10, 10A axis control unit, 11 data input / output circuit,
12, 12A spindle amplifier, 13, 13A spindle motor,
20 interpolation processing means, 21 superposed spindle rotation speed calculating means,
22 multi-stage acceleration / deceleration determining means, 23 acceleration / deceleration time constant calculating means,
24 synchronization tap time constant determining means,
25 Synchronous tap clamp speed check means.
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