JPH0279105A - 数値制御装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は数値制御装置に関し、特に被制御機械がタッ
プ等の工具を交換してその回転数が変わった場合でも、
工具の回転と送りを容易に同期させることができる数値
制御装置（以下、ＮＣ装置と記す）に関するものである
。

［従来の技術］ 第６図は従来のＮＣ装置を示す構成図である。

第６図において（１）はメモリで、ＲＡＭで構成されて
おり、プログラムやデータを記憶するものである。（２
）はＣＰ　Ｕ　（２ａ）を主体とした制御部で、メモリ
（１）にロードされたシステムソフトウェアに従ってＮ
Ｃ装置の機能を制御する部分である。

（３）は演算部で、制御部（２）の制御のもとに数値演
算を行う部分である。（４）はテープリーダで、ＮＣ加
工のプログラムがさん孔されている紙テープを読み取る
装置である。なお、以下の明細書ではＮＣ加工のプログ
ラムを加工プログラムと称することにする。（５）はプ
ログラムインターフェイス、（６）はサーボ槽中器など
を含む送り軸駆動部、（７）は送り軸を駆動する送り軸
モータ、（８）はフィードバック信号を出力する送り軸
エンコーダである。（９）は入出力信号インターフェイ
スで、ＮＣ装置を起動又は停止させるために必要な入力
信号とＮＣ装置の状態信号及びＮＣ装置から外部の機器
を制御するための補助機能信号等の出力信号のインター
フェイスである。なお、加工プログラムを書き込む媒体
は紙テープに限らず、フロッピィディスク等でもよい。

（２０）は減速器、（２１）はボールねし等の駆動機構
、（２２）は機械の移動テーブル、即ちワーク取付台で
ある。

（２６）は主軸、（２７）は主軸モータ、（２８）は主
軸モータの駆動信号を増幅する主軸アンプである。

（３０）はギヤーで主軸モータ（２７）の回転数を工具
（１６）が必要とする回転数に変換するものである。

（３１）は主軸ヘッドで、工具（１６）を保持すると共
に、ギヤー（３０）を介して伝達される主軸モータ（２
７）の回転力を工具（１Ｇ）に伝達するものである。（
３２）は主軸エンコーダで、主軸ヘッド（２６）と１：
１で結合されている。即ち、工具（１６）の回転が１＝
１で伝達される検出器である。（３３）は主軸エンコー
ダインタフェイスで、主軸エンコーダ（３２）の出力を
制御部（２）へ取り込むものである。

以上の構成において、ワーク（１５）のタッピング加工
を行なうときは、移動テーブル（２２）の送りと、工具
（１６）、つまりタップの回転との同期を取って加工が
なされる。なお、第６図ではワーク（１５）を移動させ
ているが、ワーク（１５）は固定で、工具（１６）を回
転させながら送り軸モータ（７）により主軸（２６）を
移動させてもよいことは言うまでもない。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のＮＣ装置では、タッピング加工を行
なう場合タップの回転数を知る必要があるため、タップ
の回転が１：１で伝達される主軸エンコーダ（３２）が
必要である。

したがって、第６図に示す主軸エンコーダ（３２）が主
軸の構造上、実際の機械において図示の位置に取付けら
れない機械では、主軸と送り軸の同期運転、即ち、例え
ば１条ねじの場合タップが１回転したとき送り軸を１ピ
ツチ進めるという運転が困難であるという問題点があっ
た。

また、タップを自動交換する主軸では、タップの交換は
、タップを保持した主軸ヘッド（３１）をギヤー（３０
）の部分で交換することにより行なうが、即ち主軸ヘッ
ド（３１）をギヤー（３０〉のうち一方が付いたまま交
換するが、その際主軸エンコーダ（３２）も付けたまま
交換しなければならない。したがって、構造が複雑にな
るという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、主軸エンコーダを主軸ヘッドと１＝１で結合させて
、取り付けることが困難な機械でも主軸と送り軸の同期
運転が可能で、工具（以下、工具とはタップを指すもの
とする）の交換が行なわれる機械でも容易に同期運転が
可能なＮＣ装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の第１発明に係るＮＣ装置は、ＰＣからバスを
介して工具に対応した主軸のギヤー比データが転送され
、転送された主軸のギヤー比データと主軸モータのフィ
ードバック信号とから、工具の実際の回転数を算出し、
主軸と送り軸の同期運転制御を行なうものである。

この発明の第２発明に係るＮＣ装置は、複数種類の工具
の夫々に対応した主軸のギヤー比データをいくつか記憶
させておき、プログラムにより工具番号が指定されたと
き、工具番号に対応した主軸のギヤー比データを選択し
、このギヤー比データと主軸モータのフィードバック信
号とから、工具の実際の回転数を算出し、主軸と送り軸
の同期運転制御を行なうものである。

［作用］ この発明の第１発明においては、主軸ヘッドに保持され
た工具に対応してＰＣからその工具の主軸のギヤー比デ
ータが転送され、そのデータと主軸モータのフィードバ
ック信号とにより工具の実際の回転数を算出するから、
機械の構造上の制約を受けることなく工具の回転数が検
出される。また、工具を交換する場合でも容易に夫々の
工具の回転数が検出される。

この発明の第２発明においては、加工プログラムにより
工具番号が指定されると、予め記憶させておいた主軸の
ギヤー比データメモリの中から工具番号に対応したデー
タが選択され、そのデータと主軸モータのフィードバッ
ク信号とにより工具の実際の回転数を算出するから、機
械の構造上の制約を受けることなく工具の回転数か検出
される。

また、工具を交換する場合でも容易に夫々の工具の回転
数が検出される。

［実施例］ 第１図はこの発明の第１実施例を示す構成図、第２図は
第１図の動作を示すフローチャートである。

第１図において、第６図と同一符号の部分は同一部分を
示し、（１５１）、（１５２）、（１５３）はワークで
、夫々種類が異なるものである。ここで種類が異なると
は、ワーク（１５１，）、（１５２）、（１５３）が全
く同じものでなく、形状や材質や加工の内容等が異なる
ものであることを言っている。従って加工するときは、
夫々工具（１Ｇ）を交換して加工を行なうようになって
いる。即ち、ワーク（１５２）を加工するときは工具（
ｌｅａ）により、ワーク（１５３）を加工するときとは
工具Ｈｅｂ）で加工するようになっている。

ワーク（１５１）は加工ずみのワークを示している。

なお、図では（１５２）を加工する状態を示している。

即ち、ワーク（１，５２）は加工の対象となったワーク
である。（１５１）は加工を終って機械から搬出された
状態、（１５３）は（１５２）の加工がすむと加工され
るもので、機械に搬入される前の状態を示して１）る。

また、−点鎖線で示す矢印（１８）はワークの流れの方
向を示している。なお、（１７１）、　（１７２）　。

（１７３）はワークの種類を識別するセンサである。

（３０）は被制御対象のシーケンス制御を行なうプログ
ラマブルコントローラ（以下、ＰＣと略記する）　、（
３１）はＣＰ　Ｕ、　（３２）はメモリで、制御手順を
一連の命令語の形で記憶すると共に必要なデータを記憶
するものである。（３３ａ）　、　（３３ｂ）は入出力
インターフェイスである。

なお、ＮＣ装置（１０）とＰ　Ｃ（３０）とは入出力イ
ンターフェイス（９）及び（３３ａ）を介してパラレル
バス（３５）により接続されており、相互間の制御信号
、状態信号の交信がパラレルバス（３５）を介して高速
で行なわれる。

（１２）はギヤ比データメモリで、Ｐ　Ｃ（３０）から
入力されたギヤー比データを記憶するメモリである。

ここで、ギヤー比データとは、主軸モータ（２７）と工
具（１６）を保持した主軸ヘッド（３１）とを連結する
ギヤー（３０）のギヤー比を表わすデータである。

このギヤー比データはギヤー（３０ａ）と（３０ｂａ）
とのギヤー比を表わすデータはＡ１ギヤー（３０ａ）と
（３０ｂｂ）とのギヤー比を表わすデータはＢで示され
ている。

なお、この実施例では、第６図に示した従来例と異なり
、主軸エンコーダ（３２）は主軸モータ（２７）と直結
−して設けられている。また、矢印（３４）は主軸ヘッ
ドが交換可能になっていることを示している。

次に、ギヤー比データメモリ（１２）にデータを記憶さ
せる動作を説明する。

先ず、第２図に示すフローチャートに従いＰｃ（３０）
の行う制御の動作について説明する。ステップ（Ｓｔ）
で外部条件を読み込み工具（ＩＧ）の交換を実行する。

即ち、工具（１６）を保持した主軸ヘッドの交換を実行
する。このステップ（ＳＬ）において、Ｐ　Ｃ（３０）
はシーケンス制御の手順に従ってワーク（１５１）を移
動テーブル（２２）より搬出した後、ワーク（１５２）
を搬入し移動テーブル（２２）に固定する。

次に、センサ（１７２）からの信号を読み込みワークの
種類を判別する。

Ｐ　Ｃ（３０）にはワークの種類がわかると、どの加１
ニブログラムを使ったらよいか予めプログラムされてい
るので、加工プログラム選択信号をＮＣ（ｌＯ）へバス
（３５）を介して転送する。ＮＣ装置（１０）では、こ
の選択信号によりワーク（１５２）に対応した加工プロ
グラムを選択する。この加ニブログ、ラムにはどの工具
を使ったらよいかが記述されているので、ＮＣ装置（１
０）はＰ　Ｃ（３０）にバス（３５）を介して工具指示
信号を送る。この指示に従ってＰＣ（３０）は工具の交
換を行なう。即ち、ワーク（１５１）を加工した工具が
保１ｊｊされた主軸ヘッド（図示せず）を外し、主軸ヘ
ッド（３１ａ）を、ギヤー（３０ｂａ）とギヤー（３０
ａ）とを結合させて、主軸（２６）に装着する。

次に、ステップ（Ｓ２）で工具の種類に応じて主軸のギ
ヤー比データの変更を要するか否かを判断する。ステッ
プ（Ｓ２）でＹＥＳならばステップ（Ｓ３）で、主軸の
ギヤー比データとして予め記憶しておいたデータの中か
ら対応するものＡを選択し、ＮＣ装置（１０）へ出力す
る準備をする。次に、ステップ（Ｓ４）で、ＮＣ装置（
１０）にデータ転送要求を出す。

ステップ（Ｓ５）で、ＮＣ装置（１０）が準備完了して
いるか否かを判断し、ＮＯならばステップ（Ｓ４）へ戻
り、ＹＥＳならば、ステップ（Ｓ６）で、主軸のギヤー
比データＡをＮＣ装置（１０）に転送する。次に１、ス
テップ（Ｓ７〉でＮＣ装置（１０）のデータ受付状態を
読み込む。ステップ（Ｓ８）でＮＣ装置Ｈｏ）がデータ
を受付けたか否かを判断し、ＮＯならばステップ（Ｓ７
）へ戻り、ＹＥＳならば終了する。なお、ステップ（Ｓ
２）でＮｏの場合は主軸のギヤー比の変更を要しないの
で終了する。

次に、ＮＣ装置（ｌＯ）の動作■について説明する。

ステップ（３１１）でＰ　Ｃ（３０）からのデータ転送
要求の有無を判断する。有（ＹＥＳ）ならば、ステップ
（Ｓ１２）でデータ受付可能状態か否かを判断し、ＹＥ
Ｓならば、ステップ（８１３）でＮＣ装置（１０）準備
完了信号を出力する。次に、ステップ（Ｓ１４）で主軸
のギヤー比データＡをＰ　Ｃ（３０）より読み込み、入
出力インターフェイスに含まれるバッファメモリに格納
する。ステップ（８１５）でＰ　Ｃ（３０）へデータ受
付終了信号を出力した後、ステップ（ＳｌＢ）で主軸の
ギヤー比データＡを、バッファメモリからギヤー比デー
タメモリ（１２）へ転送する。これで、動作Ｉが終了す
る。

なお、第２図において破線で示す矢印はバス（３５）に
よるデータの転送を示している。

以上のようにして、ギヤー比データメモリ（１２）にデ
ータが記憶されると、ＮＣ装置（１０）は主軸と送り軸
の同期運転に関し、動作■を行なう。

以下、動作■について説明する。

Ｐ　Ｃ（３０）からＮＣ装置（１０）へ起動がかかると
ＮＣ装置（１０）は被制御機械の数値制御を開始し、ス
テップ（Ｓ２１）で、ＳＸＡの演算により、工具の実際
の回転数を算出し、この工具回転数に同期して送り軸を
移動させる。

これについて、さらに説明を加えると以下のようになる
。即ち、主軸モータ回転指令により主軸モータ（２７）
が指令された回転数Ｓで回転したとき、主軸ヘッド（３
１ａ）に保持された工具（１８ａ）は、ＳＸＡで回転し
ている。従って、主軸モータ（２７）に直結されている
主軸エンコーダ（３２）によって検出される主軸モータ
の回転数Ｓを、主軸エンコーダインターフェイス（３３
）を通して制御部（２）にフィードバックし、ギヤー比
データメモリ（１２）のデータＡとＳとによりＳＸＡの
演算を実行し、工具（１８ａ）の回転数ＳＸＡを実時間
で知ることができる。そこで、この回転数ＳＸＡと同期
した送り軸モータ（７）の速度を実時間で指令すること
により、主軸と送り軸の同期運転の制御を行なうことが
できる。

ワーク（１５２）の加工が終り、ワーク（１５３）が加
工の対象となったときは、上記と同様にして、主軸ヘッ
ド（３１ａ）と主軸ヘッド（３１ｂ）とが交換され、ギ
ヤー比データＢがＰ　Ｃ（３０）からＮＣ装置（１０）
へ転送されてメモリ（１２）へ格納され、ＳＸＢの演算
により工具（１６ｂ）の実際の回転数が算出される。

そして、算出された工具の回転数に同期して送り軸の移
動が制御される。

次に、この発明の第２実施例について説明する。

第３図はこの発明の第２実施例を示す構成図で、第１図
と同一符号の部分は同一部分を示している。

なお、この実施例は１個のワークをタップを交換して加
工する場合を示している。

第４図はこの発明の第２実施例におけるギヤー比データ
メモリ（１２ａ）を示す説明図で、ＮＣ装置（［０）の
メモリ（１）内のある領域が割当てられている。第４図
において、Ａ、Ｂ、Ｃ，・・・はメモリ（１２ａ）内の
データを示し、予めパラメータとして設定されたギヤー
比データである。Ａは工具番号Ｔ１のタップが保持され
た主軸ヘッドのギヤー比を表すギヤー比データ、Ｂは工
具番号Ｔ２のタップが保持された主軸ヘッドのギヤー比
を表すギヤー比データ、Ｃは工具番号Ｔ３のタップが保
持された主軸ヘッドのギヤー比を表すギヤー比データで
ある。

次に動作を説明する。

第５図はＮＣ装置による主軸と送り軸の同期運転制御の
動作を示すフローチャートである。ステップ（Ｓ３１）
で、加工プログラムにより工具番号が指定されたか否か
を判断する。ＹＥＳならば、ステップ（Ｓ３２）で指定
された工具番号Ｔ１を参照する。次に、ステップ（Ｓ３
３）で、工具番号Ｔ１に対応したギヤー比データＡをメ
モリ（１２ａ）に記憶されたデータの中から選択する。

ステップ（Ｓ３４）で、ＳＸＡの演算により、工具回転
数に同期して送り軸を移動させる。

なお、このステップ（Ｓ３４）の動作は、第２図に示す
第１実施例のステップ（Ｓ２＋）の動作と同じである。

以上は、ＮＣ装置（ｌＯ）の動作であるが、ＰＣ（３０
）のシーケンス制御については、ステップ（８３１）で
工具番号が指定されたとき、つまりＹＥＳの場合、指定
された工具番号Ｔ１は、バス（３５）を介してＰ　Ｃ（
３０）へ転送され、Ｐ　Ｃ（３０）は工具交換のシーケ
ンス制御を行なって、工具番号Ｔ１のタップが保持され
た主軸ヘッドを主軸（２６）に装着する。

次に、加工プログラムにより工具番号Ｔ２が指定される
と、上記と同様に動作して、主軸ヘッド（３１ａ）が主
軸ヘッド（ａｌｂ）と交換され、ギヤー比データＢがギ
ヤー比データメモリ（１２ａ）から選択され、ＳＸＢの
演算により工具回転数を知り、主軸と送り軸の同期運転
が行なわれる。

この第２実施例では、Ｐ　Ｃ（３０）とＮＣ装置（１０
）間のギヤー比データの転送はないから、Ｐ　Ｃ（３０
）による工具の自動交換等を行なわない場合、即ちＮＣ
装置（１０）と機械のみで構成され、工具の交換は手動
で行なう場合でも適用できる。

［発明の効果］ この発明の第１発明は以上説明したとおり、主軸ヘッド
に保持された工具に対応した主軸のギヤー比データと主
軸の回転数とにより、工具の実際の回転数を算出して主
軸と送り軸の同期運転制御を行なうから、機械の構造上
主軸ヘッドと１：１で結合された検出器が取り付けられ
ない場合や、工具を交換して加工を行なう場合でも主軸
と送り軸の同期運転が容易にできる。

この発明の第２発明は以上説明したとおり、ＰＣとＮＣ
装置間のギヤー比データの転送はなく、ＮＣ装置だけで
動作するから、第１発明の効果に加えて、ＰＣによるシ
ーケンス制御を行なわない場合でも適用できるという効
果かあ・る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す構成図、第２図は
この発明の第１実施例の動作を示すフローチャート、第
３図はこの発明の第２実施例を示す構成図、第４図は第
２実施例におけるギヤー比データメモリの説明図、第５
図はこの発明の第２実施例の動作を示すフローチャート
、第６図は従来のＮＣ装置を示す構成図である。 図において、（■０）はＮＣ装置、（１２）　、　（１
２ａ）はギヤー比データメモリ、（１（ｉａ）　、　（
ｌＢｂ）は工具、（２６）は主軸、（２７）は主軸モー
タ、（３０ａ）　、　（３０ｂａ）　、（３０ｂｂ）は
ギヤー、（３１ａ）　、　（３１ｂ）は主軸ヘッド、（
３２）は主軸エンコーダである。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）メモリ及び中央処理装置を主体として構成されて
   おり、入力された数値情報を解析し演算を行なう情報処
   理部を有し、この情報処理部の出力に基づいて被制御機
   械の数値制御を行なうと共に、主軸の回転制御を行なう
   ことができる数値制御装置において、 被制御機械のシーケンス制御を行なうプログラマブルコ
   ントローラからバスを介して入力された、主軸モータと
   工具を保持した主軸ヘッドとを連結するギヤーのギヤー
   比を表わすデータを記憶するギヤー比データメモリと、 前記ギヤー比データと前記主軸モータのフィードバック
   信号との演算から工具の実際の回転数を算出し、工具と
   送り軸の同期運転の制御を行なう同期運転制御手段とを 備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. （２）メモリ及び中央処理装置を主体として構成されて
   おり、入力された数値情報を解析し演算を行なう情報処
   理部を有し、この情報処理部の出力に基づいて被制御機
   械の数値制御を行なうと共に、主軸の回転制御を行なう
   ことができる数値制御装置において、 主軸モータと工具を保持した主軸ヘッドとを連結するギ
   ヤーのギヤー比を表わすギヤー比データを、予め複数記
   憶させたギヤー比データメモリと、加工プログラムによ
   り工具番号が指定されると前記ギヤー比データメモリの
   データの中から対応するものを選択し、選択されたギヤ
   ー比データと前記主軸モータのフィードバック信号との
   演算から工具の実際の回転数を算出し、主軸と送り軸の
   同期運転の制御を行なう同期運転制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする数値制御装置。