JPS5916291B2 - 主軸制御方式 - Google Patents

主軸制御方式

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JPS5916291B2
JPS5916291B2 JP52049579A JP4957977A JPS5916291B2 JP S5916291 B2 JPS5916291 B2 JP S5916291B2 JP 52049579 A JP52049579 A JP 52049579A JP 4957977 A JP4957977 A JP 4957977A JP S5916291 B2 JPS5916291 B2 JP S5916291B2
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tool
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作機械の主軸の定位置停止制御に関するも
のであり、主軸を特定回転角度位置に停止させるにあた
り、主軸位置決めピン等の機械的な構成部品を不要とす
ること、並びに主軸に付加的に検出手段を設ける必要を
なくすこと等により安価な主軸定位置停止装置を提供す
ることを目的５ としている。
工作機械とくに工具交換装置（ＡＴＣ）付工作機械にお
いては、主軸に装着した工具によりー連の加工をワーク
に施した後、主軸を停止して、工具を工具マガジンに格
納し、別の工具を選択して主”０ 軸に装着して次の加
工を行なう。
前記格納された工具は後に必要に応じ再び選択されて主
軸に装着されて加工を行なうが、同一の工具であつても
常に主軸と同一角度関係で主軸に装着保持されることが
加工精度を維持するうえで必要である。この５ ため主
軸は工具交換等の要求により停止される場合は特定回転
角度位置で停止される。従来主軸の特定位置停止のため
には、主軸が特定回転位置を占めたとき作動するスイッ
チを設け、このスイッチの作動に応答してロック用のピ
ンを０ 主軸に差込み、主軸の回転を停止しかつその特
定位置を保持することが行なわれている。
この機構においては、主軸に特別なスイッチを配設する
必要があること、主軸の停止位置を保持するために機械
的なロック機構が必要であること５ 等により装置が複
雑高価となる欠陥があつた。
本発明はこれらの欠陥を除去することを目的としており
、この目的は主軸速度制御用のパルスコータを利用し、
主軸定位置停止制御を行なうことにより達成される。９
以下図面に示した実施例にもとづいて本発明を詳細に
説明する。
第１図は本発明方式を適用したＡＴＣ付工作機械の主軸
部分の断面図を示す。
第１図において１は主軸台を示し、軸受２、３５を介し
て主軸４を回転可能なように支承している。
主軸台１の内部には主軸モータ用の永久磁石界磁５が配
設され、前記主軸４の外周に設けた電機子巻線６に対向
している。
即ち界磁５と電機子巻線６とは直流主軸モータ７を構成
し、直流主軸モータ７のロータ軸が前記主軸４を構成し
ている。主軸４の右側先端部にはテーパ孔部８が設けら
れ、工具９の工具ホルダ１０のテーパ部１１がこれに嵌
合している。工具ホルダ１０の先端のプルスタツド１２
は主軸４の中空部に設けたドローバ１３の先端部に契合
し、このドローバ１３は皿ばね１４により左方向（−Ｚ
方向）に引張られているため、第１図の状態では工具９
は主軸４にロツクされている。したがつて主軸モータ７
の回転により工具９は回転される。主軸４の回転速度、
定位置停止の制御のために主軸４の左側端部にはタイミ
ングプ一り１５が設けられ、これに係合するタイミング
ベルト１６、タイミングプ一り１７を介してパルスコー
タ１８が連結されている。
パルスコータ１８は主軸が一定微少回転角度回転するご
とに１個のパルスを生ずるとともに、主軸４の１回転の
うちの特定回転位置で１個のパルスを生ずるように構成
されている。
即ち図示の例では、主軸４の１回転につきパルスコータ
１８のスリツト円板１９は１回転し、このスリツト円板
は１つの円周上チヤネルに複数個のスリツト２０を所定
ピツチで備えるとともに、別の円周上チヤネルにおいて
唯１個のスリツト２１を備えている。したがつて光源２
２に対し円板１９を挟んで配設した２個の受光素子のう
ちの一方の受光素子２３には主軸４の微少回転角度ごと
に生ずるパルスよりなるパルス列信号が生じ、他方の受
光素子２４には主軸４の１回転中の特定角度位置で１個
の特定位置パルス信号が生ずる。第１図では主軸４が定
位置に停止された状態を示している。
工具９を主軸から外すにあたつて先ず工具マガジン２５
の工具保持欠部２６が工具ホルダ１０の円周溝２７に工
具ホルダ１０の横方向から嵌合される。次に送りモータ
ＭＺｌ送りねじＬＳＺを介して主軸台１を−Ｚ方向に移
動すると、ベルクランク２８が板カム２９により軸３０
を中心にばね３１に抗して時計方向に回動しドローバ１
３の左端を主軸４に対し＋Ｚ方向に押し込む。この結果
工具ホルダ１０のブルスタツド１２はドローバ１３によ
るロツクを解除され、工具９及び工具ホルダ１０は工具
マガジン２５中に保持され、主軸６は工具ホルダ１０か
ら離れ−Ｚ方向に退避した位置を占める。工具９はマガ
ジン２５中において、回転しないよう保持される。後に
再び工具９を使用する場合においても主軸４は定回転角
度位置に停止されてから、主軸台１を＋Ｚ方向に移動さ
せ主軸４と工具ホルダ１０を嵌合させドローバ１３でブ
ルスタツド１２をロツクする。
この結果工具９と主軸４とは常に同一角度関径で嵌合し
ロツクされる。尚第１図の３２は主軸冷却用ヒートパイ
プ、３３は放熱フイン、３４は冷却用フアンモータを示
す。
第２図は本発明の実施例のプロツク図を示す。主軸４の
回転速度制御の場合、指令速度は指令テープＴにより指
令し、指令速度数値はレジスタＲＲＥＧに格納されデイ
ジタルーアナログ変換器ＤＡｌにより指令アナログ電圧
Ｖｓに変換される。一方制御回路ＣＣにおいては制御信
号Ａを発生し、アナログスイツチＳＷＡのみを０Ｎにし
ており、前記指令電圧ＶｓはコンパレータＣＯＭの１つ
の入力端子に与えられる。主軸４の主軸モータｒの速度
はパルスコータ１８から得られるパルス列信号ＰＴＳを
デイジタルーアナログ変換器ＤＡ２によりモータ速度に
比例した電圧Ｆに変換して検知され、この電圧ＶＦは前
記コンパレータＣＯＭの他の入力端子に供給される。コ
ンパレータＣＯＭは指令速度電圧Ｖｓとモータの実際速
度電圧ＶＦとを比較し、後者が前者に一致するようＳＣ
Ｒ位相制御回路ＰＨＣの点弧位相を制御し、モータの実
際速度を指令速度に一致させる。指令テーブＴまたは手
動スイツチＭＳ等により定位置停止指令信号ＰＡＰが発
せられると、制御回路ＣＣは制御信号Ａを０ＦＦ，Ｂを
０Ｎとする。
この結果アナログスイツチＳＷＢのみ０Ｎとなり、予め
定められた低速指令電圧ＶＬがスイツチＳＷＢを介して
コンバレータＣＯＭに与えられ主軸モータ７は低速回転
に移行する。その後最初にパルスコータ１８から定位置
信号ＰＡＳが到来した時点て瑠ｕ御回路ＣＣは信号Ｂを
０ＦＦ，Ｃを０Ｎにする。この結果位置制御回路ＰＣＣ
の後述する誤差レジスタに一定値αがプリセツトされか
つスイツチＳＷＢは０ＦＦ，ＳＷＣは０Ｎにされる。ま
たパルスコータ１８からのパルス列信号ＰＴＳは誤差レ
ジスタに負フイードバツクされかつ誤差レジスタの内容
に比例した電圧ＶＣＭＤがスイツチＳＷＣを介してコン
バレータＣＯＭの指令入力端子に与えられる。
この結果主軸モータ７、パルスコータ、位置制御回路Ｐ
ＣＣｌコンパレータＣＯＭｌ位相制御回路ＰＨＣｌデイ
ジタルーアナログ変換器ＤＡ２は主軸４に対する回転位
置制御サーボループを構成する。
したがつて主軸モータ７はパルスコータ１８から定位置
信号ＰＡＳが現われた位置から前記設定値α個のパルス
がパルス列信号ＰＴＳとして得られる位置に主軸４を停
止するようサーボ制御される。第３図は第２図の制御回
路ＣＣの詳細を示す論理回路を示す。
制御回路ＣＣはフリツプフロツプＦｌ，Ｆ２、アンドゲ
ートＡ１〜Ａ４より構成され、初期状態においてはフリ
ツブフロツプＦｌ，Ｆ２はりセツトされておりゲートＡ
２を介して信号Ａが現われている。
定位置停止指令信号ＰＡＰ（テーブ指令の場合は例えば
補助機能指令Ｍｌ９）が指令されると、フリツプフロツ
プＦ１は０Ｎとなり信号Ａは０ＦＦとなる。またアンド
ゲートＡ３を介して制御信号Ｂが０Ｎとなる。次にパル
スコータから最初の特定回転角度信号ＰＡＳが得られる
とゲートＡ，を介してフリツプフロツプＦ２がセツトさ
れ信号Ｂは０ＦＦ１信号Ｃが０Ｎとなり、第２図で述べ
た制御動作が行なわれる。主軸定位置停止が完了した後
定位置停止解除信号ＲＰＡによりフリツブフロツプＦｌ
，Ｆ２はりセツト可能である。第４図は第２図の位置制
御回路ＰＣＣの詳細論理回路図を示す。
位置制御回路はインバータＮｌ，Ｎ２、アンドゲートＡ
，〜Ａｌｌ、フリツブフロツプＦＡ，ＦＢ，ＦＣｌエラ
ーレジスタＥＲｌデイジタルーアナログ変換器ＤＡ３よ
り構成されている。
パルスコータよりのパルス列信号ＰＴＳは９０換互いに
位相のずれた信号ＰＡ，ＰＢよりなり、この信号の１周
期ごとに１個のパルス（１クロツク時間幅）がアンドゲ
ートＡ９の出力に現われる。
また主軸の回転方向が正方向である場合はゲートＡｌＯ
がオンとなり前記パルスはエラーレジスタＥＲの（へ）
カウント端子ＮＣＴに加えられその内容１を減する。ま
た主軸の回転方向が負方向の場合はアンドゲートＡｌｌ
が０Ｎとなり、ゲートＡ，の出力パルスはエラーレジス
タＥＲの（１）カウント端子ＰＣＴに加えられ、その内
容を＋１する。エラーレジスタＥＲはブリセツト及び符
号付のリバーシブルバイナリカウンタとして構成されて
おり、プリセツト信号Ｃ′（第２図制御信号Ｃの立上り
）により、プリセツト端子ＰＳＴの数情報（ψが設定可
能であつて、前述の端子ＮＣＴ，ＰＣＴにパルスが与え
られる都度その内容に−１減算または＋１加算を行なう
。
デイジタルーアナログ変換器ＤＡ３は前記エラーレジス
タＥＲに接続されその内容εに比例した出力電圧ＶＣＭ
Ｄを発生する。
第５図は第４図におけるゲートＡ，の出力パルスＰを得
る過程（正方向回転の場合）を示す動作フローチヤート
である。
第５図においてＣＬＯＣＫはクロツクパルスを示し、Ｓ
ＥＡ，ＳＦＢ，ＳＦＣは夫夫フリツプフロツプＦＡ，Ｆ
Ｂ，ＦＣのセツト出カパルスを示す。以上の説明におい
ては、主軸モータとしては主軸モータ軸と主軸とが一体
形のものを例として説明したが別体のものでも勿論本発
明方式の適用は可能である。
またパルスコータとしては特定位置パルス信号としてパ
ルスコータから直接得られる１回転パルスを用いた例を
説明したが、パルス列信号を所定容量のカウンタにより
カウントし、このカウンタのオーバフロウパルスを特定
位置パルス信号とすることもできる。以上のように本発
明によれば、主軸モータの速度制御用のパルスコータを
利用することにより特別な検出器を付加することなく主
軸の定位置停止制御が可能であるとともに、主軸を定位
置に保持するための機械的なピン機構が不必要となり、
構造が単純で安価な主軸定位置回転停止装置が得られる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方式を適用したＡＴＣ付工作機械の主軸
台部分の断面図、第２図は本発明の実施例のプロツク図
、第３図は第２図の制御回路の論理回路図、第４図は第
２図の位置制御回路の論理回路、第５図は第４図の動作
説明波形図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 工作機械の主軸の回転速度を制御するために主軸に
    パルスコーダを連結し、主軸が一定角度回転するたびに
    生ずるパルス列信号を前記パルスコーダより得て、この
    パルス列信号をディジタル−アナログ変換器を介して前
    記主軸の実際速度に対応したアナログ電圧に変換し、指
    令速度に一致するよう前記主軸の回転速度を制御する主
    軸制御方式において、前記主軸が主軸１回転中の特定回
    転位置を占めたときに生ずる特定位置パルス信号を前記
    パルスコーダから得るようにし、主軸定位置停止指令が
    与えられた際、前記特定位置パルス信号に応答して所定
    の数値を誤差レジスタにセットしかつ前記パルス列信号
    をこの誤差レジスタにフィードバツクするとともに、前
    記アナログ電圧に代つて該誤差レジスタの内容に応じた
    電圧により前記主軸の回転位置制御を行なうことを特徴
    とする主軸制御方式。
JP52049579A 1977-04-28 1977-04-28 主軸制御方式 Expired JPS5916291B2 (ja)

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GB (1) GB1579609A (ja)
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