JPH03161248A - Ｎｃ旋盤用刃物台の割出し制御装置 - Google Patents

Ｎｃ旋盤用刃物台の割出し制御装置

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JPH03161248A
JPH03161248A JP1296579A JP29657989A JPH03161248A JP H03161248 A JPH03161248 A JP H03161248A JP 1296579 A JP1296579 A JP 1296579A JP 29657989 A JP29657989 A JP 29657989A JP H03161248 A JPH03161248 A JP H03161248A
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JP1296579A
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Koji Ishino
石野　幸治
Takayoshi Kojima
小島　隆好
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Okuma Machinery Works Ltd
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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ＮＣ旋盤用刃物台の割出し制御装置、特にＮＣ
加工指令に基づいて刃物台を所望の割出し位置へ迅速に
駆動制御するための改良された割出し制御装置に関する
。
【従来の技術］ ＮＣ旋盤においては、ワークが装着される主軸のＮＣ制
御ばかりでなく、複数の工具が装着され任意にこれらの
工具が選択される刃物台の割出しもＮＣ制御されており
、各種の複雑な加工を所定のプログラムに基づいて順次
無人にて連続運転することが可能となる。
このようなＮＣ旋盤において、前記刃物台の割出し制御
は、所望の複数の工具を各種選択して複雑な加工を組合
わせるために極めて重要であり、またその位置決め精度
は直接加工精度に影響を与えるので、割出し旋回速度が
大きく迅速な割出しが行われ、かつ高い位置決め精度が
得られる割出し制御装置が望まれている。
従来、前記刃物台の割出し制御は、刃物台の旋回動作と
クランプ／アンクランプ動作に分けられ、前者に対して
はインバータ制御された誘導モータあるいは油圧を用い
た駆動が一般的であり、また後者に対しては、刃物台の
割出し面を位置センサで検出して油圧バルプを用いて動
作させることが行われ、これらの一連の旋回及びクラン
プ／アングランプ動作がＮＣ指令に基づいてシーケンス
制御されている。
第９図には従来における割出し制御装置の概略が示され
、刃物台１０を矢印の如く旋回して所望の割出し面を得
るためにインバータ制御された誘導モータ１２が用いら
れている。
すなわち、刃物台１０のタレット軸１０ａには減速歯車
１４．１６を介して前記誘導モータ１２の主軸１２ａが
接続されており、誘導モータ１２の回転によって刃物台
１０を所望の割出し位置に旋回駆動することができる。
図には詳細に示していないが、前記減速機構の例えば減
速歯車１４には油圧シリンダにて駆動されるクランブ／
アンクランプ機構が組み込まれ、アンクランプ状態にて
前記誘導モータ１２による刃物台１０の旋回力《行われ
、所定の割出し面が得られたときに油圧シリンダを用い
てクランプ動作が行われる。
図示の如く、前記誘導モータ１２をインバータ駆動する
ために汎用インバータ１８が設けられ、また割出し指令
部２０からの割出し指令と刃物台１０の位置を検出する
リミットスイッチ等の位置検出器２２からの信号に基づ
いて前記汎用インバ一夕１８ヘインバータ制御信号を供
給するシーケンス制御部２４が設けられている。
シーケンス制御部２４は汎用インバータ１８へ起動指令
ＳＴ，方向指令ＲＶ及び速度指令ＶＣを与え、このよう
な指令に基づいて誘導モータ１２が位置及び速度制御さ
れ、刃物台１０の割出し面を定めることができる。
前記割出し指令部２０はプログラムメモリ２６及びプロ
グラム解釈部２８を含み、プログラムメモリ２６にはＮ
Ｃ指令にて定められた刃物台１０の割出し指令が記憶さ
れ、プログラム解釈部２８がこの割出し指令を読み出し
てシーケンス制御部２４に所望の割出し指令を供給する
。
従って、このような刃物台割出し制御装置によれば、所
望のＮＣプログラムに従って、工具の選定を無人にて自
動制御することが可能となる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述した従来装置では、インバータ制御
された誘導モータにて刃物台を旋回駆動するために、刃
物台を旋回駆動するときの加減速度を任意に設定できず
、旋回動作及び刃物台の割出し調整に比較的長い時間を
要するという問題があり、ＮＣ加工の加工インターバル
が長くなってしまうという欠点があった。
特に、細かい速度調整ができないことから、刃物台の割
出し角度が小さい場合にも大きい場合にも旋回速度はほ
ぼ一定となってしまい、大旋回角度に対しては割出し所
要時間が著しく太き《なってしまうという問題があった
。
そして、従来においてあえて速度調整を行う場合に、減
速歯車機構その他の機械的な部品を交換する必要があり
、実際上インバータ制御された誘導モータでは前記旋回
速度あるいは加減速度の調整がほとんど行えないという
問題があった。
また、誘導モータ制御では、モータ停止時に大きな保持
トルクを得ることができず、所望の割出し位置において
刃物台１０が微小角度ふらつきあるいはずれが生じるこ
とがあり、この結果、クランプ誤差が生じてしまうとい
う問題があり、ＮＣ旋盤の加工精度に重大な影響を与え
ていた。
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、旋回速度を任意に調整可能とし迅速にかつ高
精度で刃物台の割出しを行なうことのできる改良された
割出し制御装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、刃物台を旋回駆
動する駆動源としてサーボモータを用い、かつこの刃物
台の割出し位置を常時監視しながら刃物台の位置及び速
度制御を行い、これによって、正確な割出し位置を選択
可能とした。
また、本発明によれば、割出し指令と刃物台位置とから
刃物台の旋回角度及び旋回速度をそのつと演算して最適
値に選び、これによって旋回角度の大小に応じて旋回速
度及び加減速度が任意に設定され、割出し速度を著しく
短縮可能としたことを特徴とする。
更に、本発明によれば、クランプ／アンクランブ時にお
いて、サーボモータの出力トルクを制限することにより
、刃物台の位置ずれを防止しながらクランプ／アングラ
ンブ動作を容易に行うことを可能とする。
［作用］ 従って、本発明によれば、刃物台の旋回をサーボモータ
によって行うのでその旋回速度及び加減速を任意に選択
可能であり、割出し位置に応じた旋回角度に合わせて最
適旋回速度を得ることができ、迅速な割出し動作が可能
となる。
また、サーボモータの保持トルクを用いて、割出し位置
では刃物台をしっかりと位置決め保持することができ、
これによって、高精度の割出し制御が可能となる。
更に、本発明によれば、前記保持トルクの制限により、
クランプ／アンクランプ時にはサーボモータの出力トル
クを制限して刃物台をしっかり位置決め保持しながら容
易にクランプ／アンクランプを可能とする利点がある。
［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。
第１図には本発明に係る刃物台の割出し制御装置の好適
な実施例がブロック図で示され、また第１図における刃
物台と本発明において特徴的なサーボモータとの機械的
な位置関係が第２図に示されている。
刃物台４０を所定の割出し位置に旋回駆動するために、
本発明においてはサーボモータ４２が用いられ、実施例
においてはサーボモータ４２がその軸４２ａを前記刃物
台４０のタレット軸４０ａに減速機構４４を介して接続
されている。
第２図には、本発明に係る前記サーボモータ４２と刃物
台４０との連結機構が示されており、刃物台ベース４６
には前記刃物台４０がタレット軸４０ａにて回転自在に
軸支されている。
刃物台４０には後述するごときカービック型割出し位置
決め歯４０ｃが固定され、さらにその外周には刃物台歯
車４０ｄが設けられている。
一方、前記刃物台ベース４６の他面にはサーボモータ４
２が固定され、その軸４２ａに固定されたピニオン４２
ｂには減速歯車４４ａが噛み合い結合し、該減速歯車４
４ａと一体に設けられた減速ビニオン４４ｂには前記刃
物台歯車４０ｄが噛み合い結合している。
従って、サーボモータ４２の回転駆動力が減速されて刃
物台４０へ伝達されることが理解される。
第２図には刃物台ベース４６に刃物台４０のクランブ／
アンクランプ機構が組み込まれた状態が示され、前記位
置決め歯４０ｃは図示のごとく刃物台４０側に向かった
割出し歯を有しており、同様に刃物台ベース４６自体の
側面にも前記位置決め歯４０ｃの内周に平行してカービ
ック型割出し位置決め歯４６ａが形成され、両位置決め
歯４０ｃ．４６ａは同一平面に同数の割出し歯を刻設し
た形状を有し、両割出し歯は同一位相を持つことが明ら
かである。
さらに、刃物台ベース４６にはタレット軸４０ａの軸方
向に摺動可能なクランバ４８が設けられており、このク
ランパ４８には図示のごとく前記位置決め歯４０ｃ．４
６ａと対向するカービック型割出し固定歯４８ａが設け
られている。
従って、第２図のごとく、クランバ４８が、図示してい
ないが本実施例において用いられている電磁ソレノイド
により、右方に移動しているときには、前記固定歯４８
ａが前記割出し歯４０ｃ，４６ａと同時に噛み合い、こ
の選択された位置に刃物台４０を割出し位置決めするこ
とができる。
そして、前記クランバ４８は、電磁ソレノイドによって
第２図の左方向に摺動可能であり、この摺動の結果、固
定歯４８ａは前記割出し歯４０ｃ，４６ａから退避して
両歯と離れ、この状態で刃物台４０は刃物台ベース４６
からアンクランブされた状態となり、前記サーボモータ
４２により任意の割出し位置へ旋回駆動可能となる。
第３図には本実施例における刃物台４０の割出し位置の
一例が示されており、図は五角刃物台を示し、Ｔ１〜Ｔ
５で示される５個の割出し面にそれぞれ所望の工具が装
着されており、各割出し面Ｔ１〜Ｔ５の割出し角度はθ
１〜θ５で示されている。第３図に示した割出し位置の
例では、θ１と０５が等しく、また残りの０２から０４
がそれぞれ等しいが、両角度θ１と０２が異る値に設定
され、いわゆる不均等割出し位置を有する。
従って、第３図に示すごとき刃物台４０を割出し制御す
るときには、それぞれの割出し角度θに対応した旋回角
度を刃物台４０に正しく与えなければならない。
第４図には更に本発明が適用される刃物台４０の他の実
施例が示されており、この実施例では刃物台４０は三角
刃物台からなり、Ｔ１〜Ｔ３で示される３個の不均等割
出し面を有する。
第４図に示した割出し角度０１〜θ３は全て異る角度に
設定され、前述した第３図と同様に、このような不均等
割出し角度θに対応した刃物台４０の旋回駆動が求めら
れる。
前述したように、本発明においては、刃物台４０を旋回
駆動するためにサーボモータ４２が用いられており、こ
のサーボモータを制御するために、第１図に示されるご
とく、サーボ制御部５０が設けられており、このサーボ
制御部５０には割出し駆動信号Ｓと位置検出信号Ｐが供
給され、これら両入力信号に基づいて前記サーボモータ
４２を所定速度で所定角度駆動制御することができる。
前記位置検出信号Ｐは位置検出器５２から得られ、この
位置検出器５２は、実施例において前記サーボモータ４
２の回転を磁気的あるいは光学的に検出する位相エンコ
ーダからなり、このエンコーダ出力によってサーボモー
タ４２に連結された刃物台４０の旋回角度及び絶対位置
を知ることができる。
この位置検出信号Ｐは更に位置／速度変換部５４によっ
て単位時間当りの位置変化が検出され、速度信号Ｖとし
てターボ制御部５０へ供給される。
また、前記サーボモータ４２の駆動電流も同様にモータ
４２から検出され、このモータ駆動電流信号Ｉがサーボ
制御部５０へ供給される。
前記サーボ制御部５０は位置制御部５６、速度制御部５
８、電流制御部６０、電流リミッタ６２そしてパワーア
ンプ６４からなり、与えられた割出し駆動信号Ｓとそれ
ぞれ供給される検出信号Ｐ，Ｖ，Ｉに基づいてサーボモ
ータ４２に所望のサ−ボ信号を供給する。
従って、刃物台４０は割出し駆動信号Ｓに基づいた旋回
角度を所定の旋回速度で旋回動作することが可能となる
。
本発明において、前記所定の旋回角度及び旋回速度を刃
物台４０に与え得るために、前述した割出し駆動信号Ｓ
は割出し制御部６６によって形成され、本発明において
、この割出し制御部６６は割出し指令部６８から供給さ
れる割出し指令Ｄ０と前記位置検出器５２から検出され
た位置検出信号Ｐに基づいて必要な旋回角度及び該旋回
角度に対応した旋回速度を有する割出し駆動信号Ｓを出
力する。
このために、割出し制御部６６は減算器７０を含み、前
記割出し指令Ｄｏに基づいて刃物台目標位置生成部７２
から出力された目標指令値Ｄ，と前記位置検出信号Ｐと
を差演算し、この演算された所望の旋回角度信号を速度
指令部７４へ供給し、旋回角度に応じた旋回速度が選定
され、更に、実施例においては関数発生部７６にて前記
旋回速度に基づいた関数信号を割出し駆動信号Ｓとして
サーボ制御部５０へ出力する。
従って、本発明によれば、刃物台４０の現在位置と選択
された割出し面との位置の間に必要な旋回角度に応じて
所定の旋回速度が選択され、常に最も迅速に所望の割出
し位置が得られるモータ駆動速度が選定される。
前記刃物台目標位置生或部７２は、前記割出し指令Ｄ．
が実施例においては割出し面Ｔのみを示しているので、
これを角度信号に変換するために設けられ、この為に、
刃物台目標位置生成部７２へは刃物台割出し角度メモリ
７８の出力信号が供給され、割出し指令ＤＯで定められ
た割出し面Ｔに応じた目標角度が演算される。
前記割出し角度メモリ７８にはデータ入力装置８０から
予め各割出し面Ｔに応じた角度θの情報が与えられてい
る。
第５図にはこのような割出し面Ｔと角度θとの関係が例
示されており、第５図では均等割り付け面のテーブルが
示されている。
従って、前記刃物台目標位置生成部７２からは指定され
た割出し面Ｔに対応した目標角度θから得られた旋回角
度信号Ｄ，が出力され、刃物台４０の現在位置を示す位
置検出信号Ｐとの差演算によって所望の旋回角度を得る
ことができる。
本実施例において、前記速度指令部７４は必要な旋回角
度に応じていくつかの旋回速度ωを選択し、このために
速度指令部７４内部には、第６図に示される如き必要な
旋回角度に対する旋回速度ωのデータテーブルが内蔵さ
れ、このデータテーブルに従って所望の旋回速度を出力
する。
実施例において、この選択された旋回速度は関数発生部
７６において関数信号として出力されているが、本発明
において速度指令自体をサーボ制御部５０へ供給するこ
とも可能である。
前記割出し指令Ｄ，を出力するために、割出し指令部６
８は従来と同様にプログラムメモリ８２とプログラム解
釈部８４を有し、ＮＣ旋盤全体を制御するためのＮＣ指
令から所定の刃物台割出し指令のみを割出し制御部６６
へ出力する。
第７図にはＮＣ指令の一例が示されており、アドレスｒ
ＮＯＯＩＪ及びｒＮＯ１０Ｊが刃物台割出しを指令する
シーケンスであり、図示のごとく、ＮＣ旋盤駆動用のＮ
Ｃ指令中にこれらの刃物台割出し指令が含まれている。
前記割出し指令におけるｒＴＯ１０１Ｊ及びｒＴＯ２０
２Ｊが実施例における具体的な割出し指令であり、ｒＴ
Ｊに続く２桁の数字にて刃物台の割出し面を指令し、こ
れに続く２桁は周知の工具オフセット番号を示す。
更に、第７図において、−　ｒＸ８００Ｊ及び「Ｚ８０
０Ｊはそれぞれ刃物台割出しを行うときの送り軸Ｘ及び
Ｚ軸の位置指令である。
本発明の好適な実施例は以上の構成からなり、以下に第
８図のフローチャートを参照しながらその作用を詳細に
説明する。
ステップ１０１において、プログラム解釈部８４は第７
図に示すごときＮＣ指令から刃物台の割出し指令を読出
し解釈し、次に割出すべき刃物台面Ｔを認識して割出し
制御部６６の刃物台目標位置生成部７２へ割出し指令Ｄ
０として出力する。
前記与えられた割出し面Ｔは刃物台割出し角度メモリ７
８において角度データとして求められ、刃物台目標位置
生或部７２は前記第５図の如き角度テーブルから得られ
た旋回角度によって割出し目標角度Ｄ，を減算器７０へ
出力する。従って、ステップ１０２において、この割出
し目標角度信号ＤＩと、現在の刃物台４０の位置を示す
位置検出信号Ｐとから減算器７０は旋回角度を出力する
ことができる。
ステップ１０３は速度指令部７４における旋回速度の選
択であり、前記第６図に示した速度テーブルから旋回角
度に合わせた旋回速度ωが決定される。
以上の結果、刃物台４０には前記選択された旋回角度及
び旋回速度でサーボ指令が供給されるわけであるが、本
実施例においては、更にこれらの一連の旋回動作をクラ
ンプ／アンクランプ動作と関連づけて行う状態が示され
ている。
すなわち、第１図において、前記プログラム解釈部８４
から得られた指令はシーケンス制御部８６へも供給され
ており、シーケンス制御部８６からは詳細には図示して
いない電磁ソレノイドへクランプ／アンクランブ信号が
供給され、割出し旋回に先立つアンクランブそして割出
し位置が定められた後のクランブ動作が制御される。
更に、本実施例においては、前記クランプ／アンクラン
ブ動作を行うときに、サーボモータ４２による保持トル
クを変化させるため、トルク制限部８８が設けられてお
り、実施例におけるトルク制限部８８はトルク制限値メ
モリ９０を含み、前記サーボ制御部５０の電流リミッタ
６２へ所定の選択されたトルク制限指令値が出力される
。
第８図のフローチャートに戻って、ステップ１０４がア
ンクランプ時のトルク制限作用を示し、シーケンス制御
部８６は電磁ソレノイドに刃物台４０のアンクランプ動
作を行う直前にトルク制限部８８から電流リミッタ６２
へ最高トルクに対する５０％のトルク制限指令を行う 従って、このとき、サーボモータ４２は現在の刃物台位
置を保持する保持作用を行うが、このときの出力トルク
は５０％に抑制され、この状態で電磁ソレノイドは前記
第２図に示した如きクランパ４８の移動を比較的低い保
持トルクの元で行うことができ、アンクランプ動作時に
クランバ４８が摩擦などで動かなくなることを確実に防
止可能である。
ステップ１０５は電磁ソレノイドにアンクランプ信号を
送ってクランバ４８を第２図の左方向へ移動させ、割出
し歯４０ｃを自由にする刃物台アンクランプ動作状態を
示す。
シーケンス制御部８６は前記アンクランブが完了すると
、トルク制限部８８に対して前記制限解除の指令を行い
、ステップ１０６で示されるごとくサーボ制御部５０は
サーボモータ４２に対して最大トルク出力可能な状態に
復帰する。
ステップ１０７はサーボモータ４２に旋回動作を行わせ
るためのステップを示し、前述した如く割出し制御部６
６から出力された関数発生部７６の割出し駆動信号Ｓは
サーボ制御部５０において指定された旋回角度及び旋回
速度にて刃物台を駆動する。
このサーボ制御作用は、ステップ１０８にて常時刃物台
４０の割出し位置を監視しながら目標とする割出し位置
に到達するまで継続し、ステップ１０８において所望の
割出し位置が得られた時にサーボモータ４２はこの位置
を保持するための保持状態となる。
この保持状態ではステップ１０９で示されるごとく、シ
ーケンス制御部８６はサーボモータ４２に与えられるト
ルクを５０％に制限し、これに続くクランプ動作時にク
ランパの４８の固定歯４８ａが割出しｍ４０ｃ及び４６
ａと係合不能となることを防いでいる。
ステップ１１０は刃物台４０のクランプ動作を示し、第
２図において、クランバ４８が右方向へ移動することに
より図示のごときクランブ状態となる。
前記クランブ動作完了後、ステップ１１１に示されるご
とく、シーケンス制御部８６はトルク制限部８８を介し
てサーボ制御部５０にトルク出力の禁止を指令し、既に
刃物台４０は前述したクランプ機構で固定されているの
で、サーボモータ４２は休止状態となり、一連の刃物台
割出し動作を完了する。
前記旋回速度指令及びこれを実現するための関数につい
ては、旋回起動時及び停止時の立上がり及び立下がりパ
ターンを含む。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ＮＣ旋盤用刃物
台をサーボモータ駆動することにより、任意の旋回速度
を得ることが可能となり、割出し位置に拘らず迅速な割
出し動作を可能とする。
また、刃物台のクランプ／アンクランプ時にサーボモー
タの保持トルクによって刃物台を正しく位置決めするこ
とが可能となり、高精度の割出し動作を得ることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るＮＣ旋盤用刃物台の割出し制御装
置の好適な実施例を示すブロック回路図、第２図は第１
図における刃物台とサーボモータとの関係を示す要部説
明図、 第３．４図はそれぞれ本発明で用いられる刃物台の説明
図、 第５図は第１図における刃物台割出し角度メモリ７８の
メモリテーブルの説明図、 第６図は第１＠における速度指令部７４の速度テーブル
を示す説明図、 第７図は第１図におけるプログラムメモリ８２に記憶さ
れるＮＣ指令の一例を示す説明図、第８図は本実施例の
作用を示すフローチャート図、 第９図は従来における割出し制御装置を示す説明図であ
る。 ４０　・・・　刃物台 ４２　・・・　サーボモータ ５０　・・・　サーボ制御部 ５２　・・・　位置検出器 ６６　・・・　割出し制御部 ６８　・・・　割出し指令部 Ｔ　・・・　割出し面 θ　・・・　旋回角度 ω　・・・　旋回速度

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）それぞれ所定の工具が装着される複数の割出し面
    を有するＮＣ旋盤用刃物台の割出し制御装置において、 前記刃物台を所定の割出し位置へ旋回駆動するためのサ
    ーボモータと、 前記刃物台の割出し位置を常時監視する位置検出器と、 前記位置と割出し駆動信号とに基づいて前記刃物台を所
    定旋回速度で駆動するサーボ制御部と、刃物台割出し位
    置と割出し指令とに基づいて必要な旋回角度及び該旋回
    角度に対応した旋回速度を有する割出し駆動信号を出力
    する割出し制御部と、 ＮＣ加工指令に基づいて刃物台の割出し指令を割出し制
    御部に与える割出し指令部と、 を含み、 サーボモータによって刃物台割出しの位置制御及び速度
    制御を行うことを特徴とするＮＣ旋盤用刃物台の割出し
    制御装置。
  2. （２）請求項（１）記載の装置において、 前記サーボ制御部にはトルクリミッタが設けられ、 装置は、刃物台のクランプ／アンクランプ時にサーボモ
    ータの出力トルクを制限するトルク制限部を有すること
    を特徴とするＮＣ旋盤用刃物台の割出し制御装置。
JP1296579A 1989-11-15 1989-11-15 Ｎｃ旋盤用刃物台の割出し制御装置 Pending JPH03161248A (ja)

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