JPS62224519A

JPS62224519A - リジツトタツピング制御方式

Info

Publication number: JPS62224519A
Application number: JP6484786A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iwagaya; 岩ケ谷　孝
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1986-03-25
Filing date: 1986-03-25
Publication date: 1987-10-02
Also published as: JPH0343012B2

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】産業上の利用分野本発明は、高精度のタッピング加工を行えると共に重切
削可能な多機酸形工作機械のタッピング制御方式に関す
る。

従来の技術タッピング工具、カッタ等の各種工具を工具ホルダに交
換可能に装着し、工具ホルダを介して駆動軸に連結させ
た工具を主軸モータにより回転させると同時に被加工物
に対して軸送りモータにて相対移動させて各種の機械加
工を行うようにした多機酸形工作機械は公知である。

しかし、主軸モータは通常位置の制御は行われておらず
、速度制御のみが行われている。そのため、タッピング
加工の場合には主軸の回転位置、即ち、工具回転位置と
工具の軸方向位置は相互に関連しているから、何らかの
相関をとる必要がある。

そのため従来、高粘度のネジ切り加工、歯切り加工を行
うため、工具の回転と工具の加工物に対する送りとを同
期させて駆動しようとする技術が公知である。例えば、
工具回転用の主軸モータを所定の指令速度で回転させる
と共に、該回転用モータに付設したパルスコーダから発
生するパルス列に従って工具送り用モータの回転を制御
して両モータを互いに同期回転させるようにしている。

しかし、この種の同期制御は、各モータに速度指令を与
え、換言すれば制御ループとして速度制御ループを用い
るもので、速度変動に対する復元力が弱く、負荷変動に
伴い回転用モータの回転速度が変化し易く、この回転用
モータの回転速度の変動に伴い両モータの同期が不正確
になり加工精度が悪化する欠点がある。

また、被加工物とねじ工具とを相対移動させる送り用駆
動機による送り滑に基づいて被加工物と加工具とを相対
回転させる回転用駆動機の回転を制御することが、たと
えば特開昭６０−１５５３１９号により知られている。

しかし、このものはねじ加工専用機であり、高精度のね
じ加工が可能ではあるが、ねじ加工以外の機械加工を行
えない。

それは、主軸モータにスピンドルモータを使用せず高速
回転不能なサーボモータを用いており、各種加工具を装
着可能なように改造したとしても加工具に大きい負荷が
加わる重切削加工を実際には行えない。

発明が解決しようとする問題点本発明は、各種工具を交換可能に装着するようにした多
機面形工作機械における上述の問題を解消するもので、
この種の工作機械においてフライス加工等の重切削加工
を行えると共に、高精度のタッピング加工が行えるよう
にした制御方式を提供することを目的とする。

問題点を解消するための手段本発明は、主軸モータにデジタル制御回路によって制御
されるデジタルスピンドルモータを使用した工作機械の
制御方式において、上記デジタルスピンドルモータの制
御回路に該スピンドルモータの回転応じて出力するパル
スコーダからのフィードバック信号に基づいて該スピン
ドルモータの位置をフィードバック制御し速度指令を上
記デジタル回路へ出力する位置制御手段と、オーブン制
御からフィードバック制御へと切換える切換手段とを設
け、タッピング加工時には、上記切換手段をフィードバ
ック制御位置へ切換え、上記スピンドルモータの制御回
路及び工具を軸方向に移動させるサーボモー・りのサー
ボ回路へ加工するねじのピッチ量に応じて補間回路によ
り直線補間してパルス分配し、上記スピンドルモータと
サーボモータを同期して駆動することによって上記問題
点を解決した。

作　　用上記工作機械で重切削加工を行うときは、上記切換手段
をオーブン制御側に切換えて、上記デジタル制御回路に
速度指令を与えて上記スピンドルモータを高速、大トル
クで駆動し、通常と同じ重切削加工を行わせる。一方、
タッピング加工時においては、上記切換手段を切換えて
、スピンドルモータの位置もフィードバック制御するよ
うにし、上記補間回路より該スピンドルモータの制御回
路と工具を軸方向に送るサーボモータのサーボ回路へ加
工するねじのピッチに応じて直線補間したパルスを出力
して、上記スピンドルモータとサーボモータを同期して
駆動することにより、タップの回転と軸方向への送りを
同期して駆動してタッピング加工を行う。

実施例第１図は、本発明の一実施例による制御方式が適用され
る多機面形工作機械制御ブロック図を示し、該工作機械
はタッピングモードおよび重切削モードを含む各種加工
モードで作動するもので、１は工具回転用の主軸モータ
としてのＡＣデジタルスピンドルモータ、２は工具送り
用ＡＣサーボモータで、工具ホルダ（図示路）に装着さ
れた工具をデジタルスピンドルモータ１により被加工物
（図示路）に対して回転駆動すると共に送り用モータ２
により被加工物に対して加工方向に駆動するようになっ
ている。そして、スピンドルモータ１は重切削加工時た
とえばフライス加工時の大きい負荷に打ち勝つよう高速
回転可能にされ、また、工具ホルダは複数の工具たとえ
ばタッピング工具およびフライス加工用のカッタ（共に
図示せず）が例えば自動工具交換機により交換可能に装
着され、また、リッツ１〜タツピングのためのタッピン
グ工具を伸縮不能に把持するように設【ノられている。

３は数値制御部、３ａは該数値制御部３に設けられた補
間回路、ＰＣｌはスピンドルモータ１が所定角度回転す
る毎にフィードバックパルスＦＳを発生するパルス幅変
調、４は補間回路３ａから発生する分配パルスＰｓとパ
ルス幅変調ＰＣ１からのフィードバックパルスｌ”ｓと
の差を速度指令値として出力する位置制御手段で、誤差
レジスタによって構成されている。７，８は数値制御部
３からの切換指令Ｃ８で切換わる切換手段で、タッピン
グ加工時等にスピンドルモータ１をフィードバック制御
するときは、切換手段７は位置制御手段４の出力をデジ
タル制御回路５に、また、切換手段８はフィードバック
パルスｌ”ｓを位置制御手段４に入力するようになって
おり、フィードバック制御を行わないときは、切換手段
７は数値制御部３からのスピンドルモータ１への速度指
令ＳＶをデジタル制御回路５へ入力するように切換える
。

また、切換手段７はフィードバックパルスＦｓの位置制
御手段４への入力を断つ。デジタル制御回路５は速度制
御部５ａ、電流制御部５ｂ、ＰＷＭ（パルス幅変調）制
御部５ｃを有し、速度制御部５ａでは位置制御手段４ま
たは数値制御部３からの速度指令とパルス幅変調ＰＣ１
からのフィードバックパルスｌ”ｓによる現在の速度と
の差によりトルク指令を出力し、電流制御部５ｂではこ
のトルク指令を受けて、電流検出器９，１０からの現在
の駆動電流に基づきスピンドルモータ１の各相への指令
電流を出力し、Ｐ　Ｗ　Ｍ　ＩＩＩ　ｍ部５Ｃでパルス
幅変調を行ってパワー回路６を駆動しスピンドルモータ
１を指令速度で駆動するものである。

このデジタル制御回路５はすでに公知であり（例えば特
願昭６０−３６０５１号）、このデジタル制御回路５で
駆動する場合と、従来の方式でスピンドルモータを駆動
する場合と゛を比較すると、第２図（イ）で示されるよ
うに従来方式による駆動では速度指令Ｓ■に対し、スピ
ンドルモータの追従はかなりの遅れがあるが、第２図（
ロ）に示すように、デジタル制御回路５で制御されたス
ピンドルモータは遅れはほとんどなく、正確に追従する
。

一方、サーボ回路１２は従来から公知のごとく、補間回
路３ａからの分配パルスＰｚとパルス幅変調ＰＣ２から
のフィードバックパルスＦｚの差を位置制御部１２ａ内
の誤差レジスタで検出して、この誤差レジスタの出力を
Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号の速度指令に変換して出力
し、Ｆ／Ｖ変換器１２ｃからの実際の速度との差を速度
制御部１２ｂで増幅しトルク指令を出力し、電流制御部
１２ａでは速度制御部１２ｂからのトルク指令とサーボ
モータ２の駆動電流を検出する電流検出器１４．１５か
らの現実の駆動電流値に応じて各相への駆動電流指令を
出力し、この駆動電流指令を受けてＰ　Ｗ　Ｍ　Ｉ制御
部１２ｅはパルス幅変調を行い、パワー回路１３を駆動
しＡＣサーボモータ２を駆動するようになっている。な
お、１１．１６は三相電源である。

以上のように構成されている多機面形工作機械の制御部
において、その作動を説明する。

加工プロクラムからタッピング加工指令が解読されると
、図示しない工具自動交換機によって工具ホルダにタッ
ピング工具が装着され、切換指令Ｃ８によって切換手段
７．８がフィードバック制御位置に切換えられ、加工ブ
ロクラムで指定されたピッチ量に応じたスピンドルモー
タ１及びサーボモータへの速度指令ｖｓ、ｖｚが補間回
路３ａに入力されて、補間回路３ａからは直線補間され
た分配パルスＰＳ、ＰＺを出力し、位置制御手段４及び
サーボ回路１２の位置制御部１２ａへ入力する。

即ち、加工されるねじ山間の距離であるピッチをＰとす
ると１条ねじの加工においては主軸のスピンドルモータ
１が１回転する間（タップが１回覧する間）に軸方向へ
ｉＰだけタップを進めねばならないから、スピンドルモ
ータ１の１回転に対し、サーボモータ２【よタップをｉ
Ｐだけ軸方向へ進めるようパルス分配ＰＳ、ＰＺが行わ
れることとなる。

位置制御手段４では分配パルスＰＳとパルスコーダＰＣ
１からのフィードバックパルスＦｓとの差を速度指令と
してデジタル回路５に出力し、デジタル回路５はパワー
回路６を介してスピンドルモータ１を指令速度で駆動す
るよう速度制御が行われ、一方、サーボ回路１２も分配
パルスＰＺとパルスコーダＰＣ２からのフィードバック
パルスＦＺに基づいて位置制御、速度制御が行われてパ
ワー回路１３を介しサーボモータ２を駆動する。

その結果、スピンドルモータ１とサーボモータ２は同期
して、指令されたピッチでタッピング加工が行われるこ
ととなる。

一方、加ニブログラムから、重切削加工指令、例えばフ
ライス加工指令が入力されると、工具ホルダーにフライ
ス工具が装着された後、数値制御部３からは切換指令Ｃ
８が出力されて切換手段７゜８を切換え、パルスコーダ
ＰＣ１からのフィードバックパルスＦＳの位置制御回路
４への入力を止め、切換手段７により、数値制御部３が
らの速度指令Ｓ■をデジタル制御回路５へ入力するよう
にする。その結果、スピンドルモータ１は速度指令ＳＶ
に応じた速度、即ち高速で回転を開始し、フライス加工
等の重切削加工を行うこととなる。

発明の効果上述のように、本発明によれば、タッピングモードでは
、加ニブログラムから読み取ったピッチ指令値に基づい
て直線補間を行う補間回路から工具回転用の主軸モータ
としてのデジタルスピンドルモータと工具送り用モータ
とを同期回転させるため、工具ホルダに７０−ティング
ボルダを使用することなく正確にタッピング加工を行う
ことができる。また、−刃型切削モードではスピンドル
モータについて位置制御ループを解除すると共にスピン
ドルモータを高速回転するようにしたので、タッピング
モードでは＾精度のリジットタッピング加工を行え、重
切削モードでは負荷に打ち勝って確実に重切削加工を行
える。特に主軸モータにデジタル制御されるデジタルス
ピンドルモータを使用することによって、主軸が遅れが
なく指令に追従し、かつ大トルク、高速回転を可能にし
てタッピング加工及び重切削加工をも可能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の制御ブロック図、第２図（
イ）は従来のスピンドルモータの特性を示す図、第２図
（ロ）はデジタルスピンドルモータの特性を示す図であ
る。１・・・ＡＣデジタルスピンドルモータ、２・・・ＡＣ
サーボモータ、３・・・数値制御部、３ａ・・・補間回
路、４・・・位置制御手段、５・・・デジタル制御回路
、７．８・・・切換手段、１２・・・サーボ回路。

Claims

【特許請求の範囲】

主軸モータにデジタル制御回路によって制御されるデジ
タルスピンドルモータを使用した工作機械の制御方式に
おいて、上記デジタルスピンドルモータの制御回路に該
スピンドルモータの回転に応じて出力するパルスコーダ
からのフィードバック信号に基づいて該スピンドルモー
タの位置をフィードバック制御し速度指令を上記デジタ
ル回路へ出力する位置制御手段と、オープン制御からフ
ィードバック制御へと切換える切換手段とを設け、タッ
ピング加工時には上記切換手段をフィードバック制御位
置へ切換え、上記スピンドルモータの制御回路及び工具
を軸方向に移動させるサーボモータのサーボ回路へ加工
するねじのピッチ量に応じて補間回路により直線補間し
てパルス分配し、上記スピンドルモータとサーボモータ
を同期して駆動することを特徴とするリジットタッピン
グ制御方式。