JPH0120021B2

JPH0120021B2 -

Info

Publication number: JPH0120021B2
Application number: JP17855380A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Fujioka; Naoto Oota
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1989-04-13
Also published as: JPS57101909A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は数値制御工作機械における主軸定位置
停止制御装置に係り、特に主軸定位置停止動作を
数値制御動作或は工具交換などの機械動作から独
立して確認テストすることができる主軸定位置停
止制御装置に関する。

自動工具交換機能付工作機械は各種の工具を自
動的に交換しながら機械加工を行なうものであ
り、その工具交換動作は以下の如く行われる。

即ち、まず、工具を保持するマガジンを回転さ
せて空の工具把持部分を主軸機構の真上に位置さ
せた後、交換しようとする旧工具を取付けた主軸
機構を前方へ突出させ、ついでマガジンを主軸機
構上に降下させ、工具把持部分に旧工具を嵌合把
持せしめ主軸機構を引込め、該旧工具を主軸から
抜き去る。その後、マガジンを回転させて所望の
新工具を主軸の前方に位置させ、主軸機構を前方
に突出させて主軸に新工具を装着した後、マガジ
ンを上方に引き上げ、これにより工具交換が終了
する。上述の如き工具の自動交換機構において主
軸と工具の嵌合部とを円滑に嵌合させるためには
主軸の所定部分たとえばキーを正確な位置に停止
させなければならない。というのは、主軸にはキ
ーが装着され、一方工具には該キーと嵌合するキ
ー溝が形成されており、該キーがキー溝に正しく
対向するように主軸を位置決め停止せしめなけれ
ば主軸に対し工具を円滑に嵌合せしめることが出
来ないからである。このため、主軸の位置決め精
度としては回転角にして±0.1゜乃至±0.2゜という
高い精度が要求される。

ところで、従来の自動工具交換機構においては
主軸と工具の嵌合部とを円滑に嵌合させるため、
主軸のキー位置を検知する光電式の検知器やリミ
ツトスイツチ機構を設け、これらの機構から発せ
られる検知信号を基に機械的なブレーキを動作さ
せて主軸を所定の停止位置に停止させていた。

しかし、上述の従来装置では機械的なピン、ブ
レーキなどの停止機構を用いているため、長期の
使用でブレーキシユー、ピンなどの停止機構が摩
耗し、主軸を所定の位置に停止せしめることがで
きず、工具の自動交換を円滑に行うことができな
かつた。

このため、自動工具交換に際しては機械的なピ
ン、ブレーキなどの停止機構を必要とせず、純電
気的に主軸を高精度で所定の定位置に停止させる
主軸定位置停止制御装置が要求される。

このため、本願出願人は純電気的に主軸を定位
置に正確に停止させることができる主軸定位置停
止装置を提案している。

ところで、既提案の主軸定位置停止装置におい
て、主軸定位置停止制御が正しく実行されるか否
かを確認するためには（動作試験という）、NC
から強電盤を介してたとえば自動工具交換を指示
するＭ機能命令“M19”或いは“M06”を入力し
なくてはならなかつた。このため操作が面倒とな
り、しかも、Ｍ機能命令“M19”又は“M06”を
入力すると、主軸が定位置に停止した後工具交換
が実行されるので、機械の現状調査において主軸
定位置停止装置のみが正しく動作しているかを単
独に、且つ簡単に確認することができなかつた。
更に、従来の定位置停止制御の動作試験において
はNC或は強電盤が正確に動作していることが必
要であると共に、誤動作した場合にはNC、強電
盤或は主軸定位置停止装置のいずれに障害が生じ
たかの判定がしにくい欠点があつた。

従つて、本発明は主軸定位置停止制御動作を
NCによる数値制御動作制御及び強電盤による機
械動作制御から独立して単独に、主軸定位置停止
動作の確認テストを実行することができる主軸定
位置停止制御装置を提供することを目的とする。

以下、本発明の実施例を図面に従つて詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る主軸定位置停止制御回路
の概略を説明する回路ブロツク図、第２図は同各
部波形図、第３図及び第４図は磁気センサの動
作・構成を説明する説明図である。

図中、１は速度指令回路で速度指令CVを出力
する。２は定位置停止（オリエンテーシヨン）指
令ORCMを出力する定位置停止指令回路、３は
速度制御回路で、加算器３ａと位相補償回路３ｂ
と電圧／位相変換器３ｃとサイリスタ回路３ｄと
を有している。加算器３ａは速度制御に際しては
指令速度CVと実速度AVとの差電圧（速度偏差）
を出力し、位置制御の際には位置偏差信号RPD
と実速度AVとの差電圧を出力する。位相補償回
路３ｂは加算器出力電圧の位相を進み又は遅らせ
てその位相を補償する。電圧／位相変換器３ｃは
位相補償回路３ｂの出力電圧に応じてサイリスタ
回路３ｄを構成する各サイリスタの点弧角を制御
する。サイリスタ回路３ｄは各サイリスタの点弧
角を制御され直流電動機に印加する電圧を変え、
該直流電動機の回転速度を制御する。４は直流電
動機、５は直流電動機４の回転速度に応じた電圧
を発生する回転速度計、６は主軸機構、７は主
軸、８は工具、９は直流電動機４の回転を主軸７
に伝達する歯車（タイミングベルトでもよい）で
ある。１０は磁気センサで第３図に示すように発
磁体１０ａとセンス部１０ｂと電気回路１０ｃと
からなつている。

以下、位置検出センサについて詳述する。第３
図Ａ，Ｂは主軸７に発磁体１０ａを装着した場合
の正面図、平面図である。発磁体１０ａは、主軸
の所定部分を定位置に停止させたい場合には該所
定部分と同一回転角の主軸上に取付けられ、第３
図Ｃに示すようにケース１０a′内部に断面三角形
のゴム磁石１０a″，１０ａが回転方向（矢印方
向）に磁化の強さがＳ極からＮ極へ変化するよう
に装着されている。一方、センス部１０ｂは機械
固定部に発磁体１０ａと対向するように装着さ
れ、第３図Ｃに示すようにケース１０b′内部には
３つの可飽和リアクトルSRA１〜SRA３が回転
方向に並設されている。各可飽和リアクトル
SRA１〜SRA３はコアCRにコイルL₁，L₂が第３
図Ｄに示す如く巻廻されている。尚１つのコア
CRに巻廻されているコイルL₁，L₂は互いに逆極
性に巻廻されており、各コイルの共通端子TAに
は高周波信号が入力され、端子TB，TCから発
磁体１０ａの位置に応じた信号が出力される。第
３図Ｅは、横軸を時間軸としたセンス部１０ｂか
らの出力電圧を示している。第３図Ｃに示すよう
に発磁体１０ａが主軸７の回転によつてセンス部
１０ｂに対して図中の矢印方向に移動する位置関
係で各可飽和リアクトルSRAに磁力線を作用さ
せるとき、各リアクトルSRAに接続された電気
回路１０ｃでは、電圧波形DV₁，DV₂，DV₃が形
成される。つまり、発磁体１０ａが、その中心線
と各可飽和リアクトルSRAの中心線とが一致す
るとき、端子TB−TC間から零ボルトが出力さ
れて、その両側近傍にあるときには正、負の電圧
が出力され、全体的に零レベルをクロスする電圧
波形が出力される。尚、電圧波形ASVは検出電
圧DV₁とDV₃の位相を180゜移相して得られた電圧
とを加算したものである。第３図Ｆは１つの可飽
和リアクトルSRA１に対応して設けられたセン
ス回路の詳細図である。各センス回路は電気回路
１０Ｃ内に設けられており、100KHzの高周波パ
ルス信号HFPを発生するパルス発振器OSCと、
絶縁トランスITR、半波整流器HWR₁，HWR₂と
から構成されており、高周波パルス信号HFPに
より絶縁トランスITRを介して可飽和リアクトル
SRA１が励磁され、これにより発磁体１０ａの
位置に応じてその強さが変化する外部磁界Hext
に略比例した出力電圧DV₁（第３図Ｅ）を端子ａ
−ｂ間から出力する。

次に、端子ａ−ｂ間より第３図Ｅに示す電圧波
形DV₁が出力される作用を右側のリアクトル
SRA１に着目して第４図を参照して説明する。
発磁体１０ａが可飽和リアクトルSRA１から離
れており該可飽和リアクトルSRA１に対する外
部磁界が零の場合には、高周波パルス信号HFP
は第４図Ａに示す可飽和リアクトルのＢ−Ｈ曲線
の零を中心に動作する。このため、コイルL₁，
L₂と鎖交する磁束数は等しくなり、端子TB，
TCから出力される電圧は振幅が等しく180゜位相
がずれた波形となる。ところで、これら電圧は半
波整流回路HWR₁，HWR₂によりそれぞれ整流
されるから端子ａ，ｂの電位は等しくａ−ｂ間の
電圧は零になる。

次に、発磁体１０ａが可飽和リアクトルSRA
１に近ずくと該発磁体より生ずる外部磁界Hext
が該可飽和リアクトルに作用し始める。今、高周
波パルス信号HFPによる磁界をhlとすればコイ
ルL₁には第４図Ｃの如く（hl−Hext）に応じた
磁束が鎖交し、コイルL₂には（hl＋Hext）に応
じた磁束が鎖交する。これを、Ｂ−Ｈ曲線で説明
すればコイルL₁に対しては高周波パルス信号
HFPは−Hext上を中心に動作し（第４図Ｃ）、
又、コイルL₂に対しては高周波パルス信号HFP
は＋Hext上を中心に動作する（第４図Ｄ）。この
ため、コイルL₁と鎖交する負方向の磁束は飽和
しその変化量は小さくコイルL₂と鎖交する負方
向の磁束は飽和せずその変化量は大きい。こゝ
で、誘起電圧ｅがｅ＝−Ｎ（dφ／dt）（ただし、Ｎは巻線数）となることを考慮すれば、端子ｂ電位が端子ａの
電位より大きくなり、ａ−ｂ間より電位差が生じ
る。以後、発磁体１０ａが回転を続ければ、その
電位差は第３図ＥのDV₁のように変化する。以上
が位置検出センサ１０の構成と動作の概要であ
る。

第１図に戻つて１１は定位置停止回路で、位置
偏差に応じた電圧値を有する位置偏差信号RPD
とオリエンテーシヨン完了信号ORDENと、主軸
回転速度が所定速度（オリエンテーシヨン速度と
いう）になつたとき“１”になる速度到達信号
VZR（以後オリエンテーシヨン速度になつたとき
VZR＝“１”とする）とを出力する定位置偏差信
号発生回路１１ａ、定位置停止指令回路２から定
位置停止指令ORCMが指令されているとき速度
到達信号VZRが“１”になつたことによりルー
プ切替スイツチ１２を切替えるループ切替回路１
１ｂを有している。なお、オリエンテーシヨン指
令ORCMが指令されてからループ切替スイツチ
１２が位置制御ループ側に切り替えられ、さらに
主軸が所定位置に停止するまでの一連の動作を行
う動作モードを定位置停止モードという。定位置
偏差信号発生回路１１ａについては後に詳細に説
明するが、こゝで簡単に第２図Ａ，Ｂの波形図に
従つて位置偏差信号RPDの発生の概略動作を説
明する。

位置検出する磁気センサ１０の中央に配設され
た可飽和リアクトルSRA₂（第３図Ｃ）に対応す
る検出電圧DV₂（これは定位値近傍でのフアイン
位置偏差信号として利用される）と、検出電圧
DV₁と、DV₃の位相を180゜移相して得られた電圧
とを加算して得られ、主軸が定位置近傍領域
NCPに到来したことを示す定位置近傍信号ASV
がそれぞれ定位置偏差信号発生回路１１ａに入力
されている。一方、回転速度計５からは実測度信
号AVが入力されており、この実測度信号AVは
定位置偏差信号発生回路１１ａ内の図示しない積
分回路で積分され、その積分出力（主軸の回転量
に等しい）が初期設定電圧ISVから減算されてコ
アース位置偏差信号CPDに変換される。尚、こ
の初期設定電圧ISVの電圧値Viは１回転（360゜）
に相当する位置偏差電圧に等しくなるように設定
されている。又、定位置偏差信号発生回路１１ａ
内部では、フアイン位置偏差信号DV₂のピーク値
に等しい振幅を有するバイアス信号BISも作成さ
れている。

ここで定位置停止指令回路２から定位置停止指
令ORCMが発生し、これにより指令速度CVが零
になると主軸の回転速度は減小していつか（時刻
t₁において）オリエンテーシヨン速度になる（速
度到達信号VZR＝“１”）。主軸の回転速度がオリ
エンテーシヨン速度になれば、定位置偏差信号発
生回路１１ａは、速度信号VZRが“１”になつ
てから最初の定位置到達時刻t₂迄初期設定電圧
ISVを出力する。以後発磁体１０ａ（主軸所定部
分）が２回目の定位置への接近を続け、その近傍
領域NCP（−θ₁〜＋θ₁）の近くに来る迄（−θ₂に
到達する迄）はコアース位置偏差信号CPDを出
力し、又近傍領域NCPに到達する迄はバイアス
信号BISを出力し、更に近傍領域NCPに到達後は
フアイン位置偏差信号DV₂を出力し、全体的に第
２図Ａに示す位置偏差信号RPDを出力する。尚、
θ₂＝θ₁のようにしてバイアス信号波形BISがRPD
に存在しないようにしてもよい。

以下、第１図の主軸定位置停止制御回路の作用
を第２図Ｂに従つて説明する。

主軸回転時はループ切替スイツチ１２はａ側に
切替つており、速度制御ループが形成されてい
る。即ち、加算器３ａには速度指令回路１からの
指令速度CVと回転速度計５からの実速度AVが
入力されており該加算器３ａからは速度偏差電圧
が出力される。この速度偏差電圧に応じてサイリ
スタ回路３ｄを構成する各サイリスタの点弧角が
電圧／位相変換器３ｃにより制御され、直流電動
機４に印加される電圧は増減する。この結果、直
流電動機４の実速度AVは指令速度CVと一致す
るように増減する。以後、上記速度偏差が零とな
るように速度制御され、主軸回転時には一定の速
度偏差をもつて回転することになる。

上記状態において切削作業が終了すれば数値制
御装置の制御により定位置停止指令回路２から時
刻t₀において定位置停止指令ORCMがループ切替
回路１１ｂに入力され、同時にこの定位置停止指
令ORCMが速度指令回路１にも入力され指令速
度CVは零となり、回路全体は定位置停止モード
となる。これにより、実速度AVは減小し時刻t₁
においてオリエンテーシヨン速度Scとなる。実
度AVがオリエンテーシヨン速度Scとなれば速度
到達信号VZRが定位置偏差信号発生回路１１ａ
内部で発生し、この速度到達信号VZRによりル
ープ切替回路１１ｂの作用でループ切替スイツチ
１２はｂ側に切替り速度制御から位置制御に移行
する。又、速度到達信号VZRにより定位置偏差
信号発生回路１１ａはまず電圧値Viを有する初
期設定電圧ISVを出力する。これにより主軸の実
測度信号AVはViを保つ。そして磁気センサ１０
の発磁体１０ａ（第３図）が回転をつづけ、第１
回目の定位置に到達すれば（時刻t₂）定位置偏差
信号発生回路１１ａは、以後コアース位置偏差信
号CPDを出力する。主軸が更に回転をつづけ、
発磁体１０ａが定位置の近傍領域NCPに近づけ
ば（時刻t₃）、定位置偏差信号発生器１１ａはバ
イアス信号BISを出力し、そして近傍領域に到達
すれば（t₄）以後フアイン位置偏差信号DV₂を出
力し、該フアイン位置偏差信号DV₂が零になつた
時、即ち発磁体１０ａ（主軸所定部分）が真中の
可飽和リアクトルSRAに正しく対向した時停止、
主軸定位置停止制御が終了する。

第５図は定位置偏差信号発生回路１１ａの詳細
な回路図、第６図は同タイムチヤートである。
尚、第１図と同一部分には同一符号を付しその詳
細な説明は省略する。

図中、１０１は初期設定電圧ISV及びバイアス
信号BISの作成並びに実速度AVを積分すると共
に初期設定電圧ISVより実速度AVの積分出力を
差分するコアース位置偏差信号発生回路である。
即ち、切替スイツチASWを主軸の回転方向に応
じて＋15V又は−15V側に切替える。正転してい
れば−15V側にする。この電圧は抵抗r₁，r₂によ
り分圧されアンプAMP、抵抗r₄及びスイツチ
SW₉を介してコンデンサＣに充電され、この充
電々圧が初期設定電圧ISVの電圧値Viとなる。ス
イツチSW₉がオフ後に実速度AVがスイツチSW₈
又はSW₇を介して入力されゝば、実速度AVの電
圧値はViより小さいから、コンデンサＣは時定
数RCで放電し、アンプAMP₂（このアンプAMP₂
とＲ，Ｃとで積分回路が形成される）の出力端に
は初期設定電圧ISVから実速度AVの積分出力を
減算して得られるコアース位置偏差信号CPDが
出力される。該コアース位置偏差信号CPDの電
圧が零になつて後、スイツチSW₉，SW₁₀がオン
すれば、コアース位置偏差信号発生回路１０１は
増幅器となりアンプAMP₂の出力端には所定レベ
ルのバイアス信号BISが出力される。換言すれば
スイツチSW₇〜SW₁₀のオン／オフの組合せ及び
そのタイミングによりコアース位置偏差信号発生
回路１０１からはまず、初期設定電圧ISVが、つ
いでコアース位置偏差信号CPDが、最後にバイ
アス信号BISが出力される。

１０２，１０３はギア比によりゲインを切換え
る切替回路で、直流電動機４の主軸７間のギアが
ロー（Low；減速比が大）のとき位置制御ルー
プのゲインを高めギアがハイ（High；減速比が
小）のときゲインをローの場合に比べて小さくす
る。即ち、減速比が大きいときはスイツチSW₇，
SW₂をオンしてゲインを高め、減速比が小さいと
きはスイツチSW₈，SW₃をオンしてゲインを減少
する。これにより、定位置停止制御時に主軸のハ
ンチングやオーバーシユートがなくなると共に、
減速比が大であろうと小であろうと定位置停止完
了時間を短縮できる。１０４は公知の絶対値回路
で、コーアス位置偏差信号発生回路１０１の出力
を絶対値化する。１０５は比較器でコーアス位置
偏差信号CPDが所定レベル以下になつたかどう
かを検出し、主軸の所定部分（発磁体１０ａ）が
定位置近傍領域（第２図Ａの−θ₂〜＋θ₂の領域）
に近ずいたことを指示するニア信号NRPSを出力
する。このニア信号NRPSによりスイツチSW₉，
SW₁₀はオンとなる。１０６はゲイン調整回路で
発磁体１０ａとセンス部１０ｂ間のギヤツプに応
じてゲインを調整し所望の傾斜の検出電圧（フア
イン位置偏差電圧）DV₂を出力する。１０７は定
位置近傍信号ASVを所定レベルでスライスして
定位置近傍領域NCP（第２図Ａ）に到達したこと
を示す近傍領域到達信号LSを出力するスライス
回路で、この近傍領域到達信号LSはスイツチ
SW₅，SW₆をオフし、スイツチSW₄をオンする。
これにより、フアイン位置偏差信号DV₂が、位置
偏差信号として出力される。１０８は正逆切換回
路で、定位置停止制御を正転により行なう場合に
はスイツチSW₆をオンし絶対値回路１０４の出力
をそのまま出力し、逆転により行なう場合にはス
イツチSW₅をオンし、絶対値回路１０４の出力を
増幅器１０８ａにより反転して出力する。１０９
はインポジシヨン信号発生器で、比較器により構
成されており、フアイン位置偏差信号DV₂を監視
し、主軸が定位置停止範囲に入つたときインポジ
シヨン信号INPOSを発生し、後述するオリエン
テーシヨン完了信号発生回路１１４に入力され
る。１０，１１１は共に比較器でフアイン位置偏
差信号DV₂を監視し、それぞれ主軸が逆転しなが
ら（NEG＝“１”）、又は正転しながら定位置に近
づいている（POS＝“１”）かを検出するもので
信号NEG，POSを出力する。そして、この
NEG，POSのいずれが“１”であるかに応じて、
後述する速度検出回路１１３から速度到達信号
VZRが出力され、またスライス回路１０７から
出力される近傍領域到達信号LSによりスイツチ
SW₅，SW₆の一方がオン、オフ制御される。１１
２は波形合成回路で、スイツチSW₄，SW₅又は
SW₆のオン／オフによりフアイン位置偏差信号
DV₂又はコアース位置偏差信号CPDの一方を出
力する。１１３は実速度電圧AVを入力され、該
実速度電圧AVが零になつたとき速度零信号SZR
を、又オリエンテーシヨン速度になつたとき速度
到達信号VZRをそれぞれ出力する速度検出回路
である。１１４はオリエンテーシヨン完了信号発
生回路であり、インポジシヨンINPOSと、速度
零信号SZRと、定位置停止指令ORCM（実際には
スイツチSW₄をオンする信号S₄を用いる。）がそ
れぞれ入力され、これら各信号の論理積演算を実
行する。即ち、INPOS，SZR，S₄が全て“１”
のときオリエンテーシヨン完了信号ORDENを出
力する。

以上、要するに、時刻t₀でオリエンテーシヨン
指令ORCM＝“１”になれば、指令速度CVは零
ボルトとなり、このため実速度AVが減少し時刻
t₁でAVはオリエンテーシヨン速度となり、速度
到達信号VZRが“１”になる。速度到達信号
VZRが“１”になると、ループ切替スイツチ１
２の接点がｂ側に切替わり、且つギアのロー／ハ
イに応じてスイツチSW₂，SW₃の一方がオンする
と共に、主軸の正転／逆転に応じてスイツチ
SW₅，SW₆の一方がオンする。これにより、位置
制御ループが形成されループ切替スイツチ１２か
ら初期設定電圧ISVが出力される（尚、スイツチ
SW₉はオン、SW₇，SW₈，SW₁₀はオフしてい
る）。

直流電動機は最初の定位置到達により（近傍領
域到達信号LS＝“１”インポジシヨン信号
INPOS＝“１”）、時刻t₂で、スイツチSW₉をオフ
すると共に、ギアのロー／ハイに応じてスイツチ
SW₇又はSW₈の一方をオンする。これにより、ル
ープ切替スイツチ１２からコアース偏差信号
CPDが出力される。

以後、実速度AV、位置偏差とも減小して行き
主軸が定位置近傍領域に近づくと（時刻t₃）比較
器１０５からニア信号NRPS（＝“１”）が出力さ
れ、スイツチSW₉及びスイツチSW１０が共にオ
ンとなる。これにより、ループ切替スイツチ１２
からは所定レベルのバイアス信号BISが出力され
る。

主軸は低速で廻りつづけ、定位置近傍領域に到
達すれば（時刻t₄）、近傍領域到達信号LS＝“１”
になつて、スイツチSW₅，SW₆がオフし替つて、
スイツチSW₄がオンとなり、出力端子OUTから
フアイン位置偏差信号DV₂が出力される。そし
て、発磁体１０ａ（主軸所定部分）が定位置停止
範囲に入るとインポジシヨン信号INPOSが発生
し、しかる後主軸の実速度が零になると速度零信
号SZRが“１”になる。これにより主軸の定位置
停止制御が完了し、定位置停止完了信号発生回路
１１４から定位置停止完了信号ORDENが出力さ
れる。そして定位置停止モードは終了する。第７
図は第５図に示す位置偏差信号発生回路１１ａの
スイツチSW₁〜SW₁₀のオン／オフ信号発生回路
の概略を説明する説明図である。

図中、２０１はオリエンテーシヨンテスト回路
であり、NC或いは強電回路からの信号に関係な
くオリエンテーシヨンを実行させる。すなわち、
主軸の定位置停止回路１１（第１図）をテストモ
ードにしてオリエンテーシヨンを実行させる。な
お、この回路２０１はオリエンテーシヨン完了時
にオリエンテーシヨン完了信号発生回路２０３か
らオリエンテーシヨン完了信号ORDENを機械側
に送り出さないようにする機能を有している。

工作機械によりワークを加工している途中で工
具交換が必要となつた場合には、工作機械を定位
置停止モードに切り替え、前述のような定位置停
止動作を実行する。該動作が終了すると、次のス
テツプすなわちプログラムにより次の工具を主軸
に装着する動作に自動的に移行する。この次の動
作への移行は、通常オリエンテーシヨン完了信号
が発生されてから行われる。したがつて、該オリ
エンテーシヨン完了信号ORDENが出力されなけ
れば、機械は自動工具交換を行わないことにな
る。

２０２はシーケンス回路、２０３はオリエンテ
ーシヨン完了信号発生回路であり、オリエンテー
シヨンテスト回路２０１、シーケンス回路２０
２、オリエンテーシヨン完了信号発生回路２０３
を併せて第５図に示すオリエンテーシヨン完了信
号発生回路１１４と実質的に同一回路を構成し、
さらにこれらはテストモードすなわち主軸定位置
停止制御装置のみを定位置停止モードとして動作
させて該装置をテストするモードの動作中にオリ
エンテーシヨン完了信号ORDENを発生できない
ようにする回路を有している。

シーケンス回路２０２は多数の論理ゲートから
成り、ニア信号NRPS、近傍領域到達信号LS、
クラツチ切替信号CTH、正転信号POS、１回転
信号LSOF、速度到達信号VZRなどを入力し、第
５図に示す定位置偏差信号発生回路１１ａのスイ
ツチSW₁〜SW₁₀をオン／オフするスイツチ信号
＊S₁〜＊S₁₀を発生する。なお、これらスイツチ
信号において（ｉ＝１、２、…10）が“０”のと
きスイツチSWiはオンし、＊Siが“１”のとき
SWiはオフする。R₁〜R₇は抵抗、C₁〜C₂はコン
デンサ。D₁〜D₅はダイオード、TDはテスト中で
あることを示す発光ダーオード、ORDはオリエ
ンテーシヨン完了を示す発光ダイオード、NOT₁
〜NOT₄はノツトゲート、NAND₁〜NAND₁₀は
ナンドゲート、NOR₁〜NOR₃はノアゲート、Tr
はトランジスタである。SBはオリエンテーシヨ
ンテスト回路２０１に設けられ、主軸の定位置停
止回路１１をテストモードにするシヨートバーで
あり、該定位置停止回路１１を設けたプリント板
PT（第８図）上のシヤントピンSP₁，SP₂間を短
絡することにより主軸の定位置停止回路１１を強
制的にテストモードにすることができる。なお、
シヨートバーSBでシヤントピンSP₁，SP₂間を短
絡することにより、発光ダイオードTDが発光
し、装置がテストモード中であることを表示し、
また、ノアゲートNOR₂の出力状態が主軸の定位
置停止指令ORCMを指令されたときと同じ状態
になる（NOR₂の出力が“１”）。TSWはオリエ
ンテーシヨンテスト回路２０１に設けられたテス
トスイツチであり、テストモード（シヨートバー
SBによる短絡）時に、このテストスイツチTSW
をオンし続けると主軸は所定速度（オリエンテー
シヨン速度）で回転を続け、該スイツチをオフす
るとオリエンテーシヨン動作が開始される。すな
わち、該テストスイツチTSWは数値制御装置か
らの指令を無視して定位置停止モードに強制的に
切替えるシヨートバーを含む切替手段の動作開始
を制御するスイツチ手段となる。これはテストス
イツチTSWをオンにするとナンドゲート
NAND₂の出力が“１”となり、シーケンス回路
２０２内のノアゲートNOR₃の出力が“０”とな
り、このためオリエンテーシヨン動作へ移行させ
るナンドゲートNAND₃の出力信号＊ORSHが
“０”（VZR＝“１”、LSOF＝“１”）になつてもナ
ンドゲートNAND₄とノアゲートNOR₁で構成さ
れるラツチ回路LACHの状態が反転しないから
である。なお、信号＊INCLはイネーブル信号
で、この信号が“１”のときテストモードではな
い通常の主軸定位置停止制御を行うことができ
る。

次に、第７図の動作を第５図を参照して説明す
る。なお、第７図では定位置停止指令ORCMと
速度到達信号VZRによりループ切替スイツチ１
２が直ちにｂ側に切り代り、該ループ切替スイツ
チ１２からISVが出力されるものとして説明す
る。

通常の主軸定位置停止制御に際しては、まず主
軸の定位置停止指令回路２（第１図）から主軸の
定位置停止指令＊ORCM（＝“０”）が出力され
る。これにより前述の如き動作により主軸の回転
速度は所定値になつて速度到達信号VZRが出力
される。この信号の出力によりスイツチ信号＊S₁
が“１”になりスイツチ１２（第５図）がｂ側に
切り変り、またギヤのハイ／ローに応じて（ギヤ
ローのこき＊CTH＝０、ギヤハイのとき＊CTH
＝“１”）、スイツチ信号＊S₂，＊S₃のうち一方が
“０”となりスイツチSW₂，SW₃（第５図）の一方
がオンする。

主軸の定位置停止指令ORCMが入力される迄
はノアゲートNOR₃の出力は“０”となつている
から初期時ラツチ回路LACHのナンドゲート
NAND₄の出力は“０”になつており、このため
スイツチ信号＊S₉が“０”となつてスイツチSW₉
（第５図）がオンしている。なお、スイツチSW₅，
SW₆（第５図）の一方もオンしている。

したがつて、この状態で、上述の如く主軸の定
位置停止指令ORCMが入力されると（＊ORCM
＝“０”）、第５図の積分回路出力である初期値設
定電圧ISV（一定電圧Vi）がまず位置偏差信号と
してスイツチSW₅又はスイツチSW₆→スイツチ
SW₂又はスイツチSW₃を介して出力される。

そして、主軸速度がオリエンテーシヨン速度に
到達し（VZR＝“１”）、１回転信号LSOF（第６図
に示すインポジシヨン信号から作成する。）が発
生すると、ラツチ回路LACHのラツチ状態が反
転してスイツチ信号＊S₉が“１”となり、スイツ
チSW₉がオフし、変つてギヤのロー／ハイに応じ
てスイツチ信号＊S₇，＊S₈の一方が“０”とな
り、これによりスイツチSW₇，SW₈（第５図）の
一方がオンする。なお、１回転信号LSOFは、第
６図に示すように、主軸の１回転毎に発生するイ
ンポジシヨン信号の最初の立上り点を捕えて作成
する。これにより第５図のコアース位置偏差信号
発生回路１０１から、コアース位置偏差信号
CPDが出力され、このコアース位置偏差信号
CPDはスイツチSW₅又はSW₆→スイツチSW₂又
はスイツチSW₃を介して出力される。

以後、第５図、第６図に従つて説明した如くバ
イアス信号BIS、フアイン位置偏差信号DV₂が出
力され、最終的に、インポジシヨン信号INPOS、
速度零信号SZRが“１”になるとナンドゲート
NAND₁₀の出力が“０”、ナンドゲートNAND₉
の出力が“１”、ノツトゲートNOT₂の出力が零
となつて、発光ダイオードORDが発光しオリエ
ンテーシヨン完了が表示され、またトランジスタ
Trがオンするためオリエンテーシヨン完了信号
＊ORDENがNC或いは工作機械示に送出され連
続して工具交換が実行されるものである。

一方、主軸の定位置停止回路１１（第１図）が
正しく動作するか否かのテストを行うに際して
は、まずシヨートバーSBによりピンSP₁，SP₂の
間を短絡する。これによりテスト中を示す発光ダ
イオードTDが発光すると共に、ノアゲート
NOR₂の出力が“１”になつたと同一状態にな
る。この状態でテストスイツチTSWをオンさせ
ると、ナンドゲートNAND₂の出力が“１”とな
り、さらにノアゲートNOR₃の出力は“０”とな
る。このためラツチ回路LACHのラツチ状態は
他の信号に依存することなく一定となり（ナンド
ゲートNAND₄の出力が“１”）、スイツチ信号＊
S₉はテストスイツチTSWがオンされているかぎ
り“０”となる。この結果スイツチSW₉はオンし
続け、初期設定電圧ISVがスイツチSW₅又はSW₆
→スイツチSW₂又はSW₃を介して出力されるた
め、主軸はオリエンテーシヨン速度で、すなわち
指令速度がISVで回転を続ける。なお、スイツチ
SW₂，SW₃のオン／オフ制御は定位置停止モード
時と全く同様に行われる。

主軸がオリエンテーシヨン速度で回転している
状態において、テストスイツチTSWの押圧を解
除してオフすれば、ナンドゲートNAND₂の出力
が“１”になり、ラツチ回路LACHは状態の変
更が可能になる。そして、主軸がオリエンテーシ
ヨン速度で回転していること（VZR＝“１”）及
び１回転信号LSOFが発生したこと（LSOF＝
“１”）によりナンドゲートNAND₃の出力が
“０”となり、スイツチ信号＊Ｓ９が“１”、＊S₇
又は＊S₈の一方が“０”となり、スイツチSW₉が
オフし、代つてスイツチSW₇又はSW₈がオンす
る。

以後、定位置停止モードの場合と同様に主軸は
定位置停止制御され、定位置に到達すると（イン
ポジシヨン信号INPOS＝“１”、速度零信号SZR
＝“１”）、オリエンテーシヨン完了を示す発光ダ
イオードORDが発光する。しかし、オリエンテ
ーシヨンが完了してもシヨートバーSBがトラン
ジスタTrのベース側を強制的にアースしている
ためトランジスタTrの動作は抑止されてオンと
はならず、このためオリエンテーシヨン完了信号
ORDENはNC或いは機械に送出されない。すな
わち数値制御装置からの指令を無視して定位置停
止モードに強制的に切替える手段のうちの一つで
あつたシヨートバーSBが、オリエンテーシヨン
完了信号ORDENを発生させるオリエンテーシヨ
ン完了信号発生回路の動作を抑止する手段を兼ね
ている。なお、上記実施例は、主軸の定位置停止
を発光ダイオードORDの発光で表示しているが、
主軸の目視によつても主軸の定位置停止は確認で
き、かつ本発明ではテストモードの実行に際して
オリエンテーシヨン完了信号ORDENをNCに出
力しなければ良いのであるから、この発光ダイオ
ードは本発明の必須のものではない。

以上本発明は、オリエンテーシヨンテストモー
ドの最後の時点においてオリエンテーシヨン完了
信号を出力せしめないように構成し、主軸定位置
停止動作の確認テストを数値制御動作及び機械動
作から独立して行うことができるようにしたの
で、テストが簡単に行え、又、誤動作が生じても
その原因を容易に把握することができ、したがつ
て、主軸定位置停止制御装置の操作性を向上せし
めることができる。

また、主軸定位置停止制御装置を強制的に定位
置停止モードに切り替えるためのオリエンテーシ
ヨンテスト回路の中に切替手段とスイツチ手段と
を設け、かつスイツチ手段により該切替手段の動
作時点を自由に選択できるように構成したので、
操作者がオリエンテーシヨンテストモードの開始
点を所望の時点から行うことができ、この点でも
主軸定位置停止制御装置の操作性を向上せしめる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る主軸定位置停止制御回路
の概略を説明する回路ブロツク図、第２図は同各
部波形図、第３図及び第４図は軸センサの動作、
構成を説明する説明図、第５図は位置偏差信号発
生回路の詳細な回路図、第６図は同タイムチヤー
ト、第７図は第５図に示したスイツチのオン／オ
フ信号発生回路の概略図、第８図はシヨートバー
などの位置を示すプリント板の説明図である。１……速度指令回路、２……定位置停止指令回
路、３……速度制御回路、４……直流電動機、５
……回転速度計、７……主軸、１０……磁気セン
サ、１１……定位置停止回路、２０１……オリエ
ンテーシヨンテスト回路、２０２……シーケンス
回路、２０３……オリエンテーシヨン完了信号発
生回路、TSW……テストスイツチ、SB……シヨ
ートバー。

Claims

【特許請求の範囲】

１工作機械の主軸と、該主軸を回転駆動する主
軸モータと、該主軸モータを指令速度にて回転せ
しめる速度制御ループと、主軸所定部分の現在位
置と主軸所定部分が停止すべき定位置との位置偏
差が零となるように主軸を駆動して該主軸所定部
分を定位置に停止させる位置制御ループと、数値
制御装置の指令により上記速度制御ループと位置
制御ループとを切り替える切替手段と、主軸定位
置停止時に工具交換動作を促すためのオリエンテ
ーシヨン完了信号を数値制御装置に出力する信号
発生回路とを有する主軸定位置停止制御装置にお
いて、主軸モータの制御モードを数値制御装置か
らの指令を無視して定位置停止モードに強制的に
切り替える切替手段と該切替手段の動作開始を制
御するスイツチ手段とを有するオリエンテーシヨ
ンテスト回路と、該オリエンテーシヨンテスト回
路の切替手段とスイツチ手段からの信号により動
作し、前記強制的に切り換えられた定位置停止モ
ードでの動作中に主軸モータを所定の停止位置ま
で回転せしめる信号を発生する手段をシーケンス
制御するシーケンス回路とを設けるとともに、前
記強制的に切り換えられた定位置停止モードで主
軸が所定位置に停止したときに工具交換動作を促
すためのオリエンテーシヨン完了信号を発生させ
る前記信号発生回路の動作を抑止する手段とを設
けたことを特徴とする主軸定位置停止制御装置。