JPH0643937A - 位置決め機構におけるモ−タの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主軸に同期的に位置決めされる位置決め機構
を、高速度で高精度に位置決め制御する。 【構成】 主軸の駆動を検出するロ−タリ−エンコ−ダ
からの信号は、パルスコンバ−タ４において駆動方向信
号に変換されたあと、マイクロコンピュ−タ５の制御に
よりパタ−ンメモリ７に伝送される。パタ−ンメモリ７
には主軸に同期的に位置決めされる位置決め機構の動作
パタ−ンデ−タＦＤ，ＲＤが予め記憶されており、駆動
方向信号の入力タイミングに対応して動作パタ−ンデ−
タＦＤ，ＲＤがパルスコントロ−ル回路９に出力され
る。パルスコントロ−ル回路９では、駆動方向信号と動
作パタ−ンデ−タＦＤ，ＲＤとの論理積演算を行い、そ
の論理積信号に基づいた正転指令パルス信号ＦＰ、及び
逆転指令パルス信号ＲＰをサ−ボドライバに出力する。
サ−ボドライバはその信号に基づいて位置決め機構のモ
−タを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ加工機における主
軸の駆動に同期して制御される位置決め機構の位置決め
用モ−タを制御する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に複数軸を有し、それぞれの
軸を駆動するモ−タを備えたＮＣ加工機において、各軸
を同期的に駆動し、位置決め制御する例として、図９、
及び図１０に示すような構成の制御装置がある。図９に
示した制御方式は、１台の補間機能付位置決めコントロ
−ラ９１からの駆動信号を３台のサ−ボドライバ９２
Ｄ，９３Ｄ，９４Ｄに出力し、それぞれのサ−ボドライ
バ９２Ｄ，９３Ｄ，９４Ｄに接続されたサ−ボモ−タ９
２Ｍ，９３Ｍ，９４Ｍをフィ−ドバック制御することに
より、サ−ボモ−タ９２Ｍ，９３Ｍ，９４Ｍそれぞれで
駆動される軸を位置決め制御するものである。また、図
１０に示した制御方式は、３台のサ−ボモ−タ９５Ｍ，
９６Ｍ，９７Ｍをそれぞれ独立した位置決めコントロ−
ラ９５Ｃ，９６Ｃ，９７Ｃで駆動するもので、位置決め
コントロ−ラ９５Ｃ，９６Ｃ，９７Ｃは、それぞれに接
続されたサ−ボドライバ９５Ｄ，９６Ｄ，９７Ｄに対し
て駆動信号を出力し、それぞれのサ−ボドライバ９５
Ｄ，９６Ｄ，９７Ｄに接続されたサ−ボモ−タ９５Ｍ，
９６Ｍ，９７Ｍをフィ−ドバック制御することにより、
サ−ボモ−タ９５Ｍ，９６Ｍ，９７Ｍそれぞれで駆動さ
れる軸を位置決めするものである。尚、上記制御におい
ては位置決めコントロ−ラ９５Ｃ，９６Ｃ，９７Ｃそれ
ぞれを同期制御するため、スタ−ト信号により位置決め
コントロ−ラ９５Ｃ，９６Ｃ，９７Ｃそれぞれを同時に
作動開始させるとともに、作動過程においてはクロック
信号に基づいて同期制御をするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＮＣ加工機
における制御方式のうち前者の場合は、直線補間制御、
及び円弧補間制御等の技術を用いて複数軸の位置決め制
御をするため補間演算のための時間を要することから、
位置決め速度が遅く、生産性の向上に限界があるという
問題がある。

【０００４】一方、従来のＮＣ加工機における制御方式
のうち後者の場合は、３台のサ−ボモ−タ９５Ｍ，９６
Ｍ，９７Ｍをそれぞれ独立した位置決めコントロ−ラ９
５Ｃ，９６Ｃ，９７Ｃで駆動するため、クロック信号で
同期制御しても制御ステップの切換えタイミングにずれ
が生じることから位置決め精度を向上させることに限界
があるという問題がある。

【０００５】そこで本発明では、主軸の駆動に同期制御
される位置決め機構の駆動に際して主軸の駆動に対応し
た信号と位置決め機構の動作パタ−ンデ−タとの論理積
信号に基づいて位置決め機構のモ−タを駆動することに
より、位置決め速度を速くするとともに、位置決め精度
を向上させることを解決すべき技術的課題とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のための技
術的手段は、位置決め機構におけるモ−タの制御装置
を、主軸の駆動を検出し、その駆動に対応した駆動検出
信号を出力する駆動検出器と、前記主軸の駆動に同期し
て位置決め制御される位置決め機構の動作パタ−ンデ−
タを記憶するとともに、前記駆動検出器からの駆動検出
信号に同期して、順次、前記動作パタ−ンデ−タ対応の
動作パタ−ン信号を出力する動作パタ−ンデ−タ記憶回
路と、前記駆動検出器からの駆動検出信号と前記動作パ
タ−ンデ−タ記憶回路からの動作パタ−ン信号とを入力
し、前記駆動検出信号と動作パタ−ン信号との論理積を
演算したうえ、その論理積信号を出力する論理積回路
と、前記論理積回路から出力された前記論理積信号に基
づいて前記位置決め機構に設けられた位置決め用モ−タ
に対して駆動電力を出力する出力回路とを備えた構成に
することである。

【０００６】

【作用】上記構成の位置決め機構におけるモ−タの制御
装置によれば、主軸が駆動されると、駆動検出器は主軸
の駆動に対応した駆動検出信号を動作パタ−ンデ−タ記
憶回路と論理積回路とに出力する。動作パタ−ンデ−タ
記憶回路は、駆動検出器からの駆動検出信号に同期し
て、順次、位置決め機構の動作パタ−ンデ−タ対応の動
作パタ−ン信号を論理積回路に出力する。論理積回路で
は、動作パタ−ンデ−タ記憶回路から出力された動作パ
タ−ン信号と駆動検出器からの駆動検出信号とを論理積
演算したうえ、その論理積信号を出力回路に対して出力
する。出力回路は、論理積回路から出力された論理積信
号に基づき、位置決め機構に設けられた位置決め用モ−
タに対して駆動電力を出力することにより主軸に同期し
て位置決め機構の位置決め駆動を行う。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１は、位置決め機構におけるモ−タを制
御するための制御装置の中枢となる制御回路をブロック
図で示したものである。図１において、端子１，２間に
は、図示していないＮＣ加工機の主軸の駆動を検出する
ロ−タリ−エンコ−ダからのパルス信号が入力される。
このパルス信号は、主軸の駆動に同期して位置決め制御
される位置決め機構に設けられたサ−ボモ−タを駆動す
るときの同期信号となるもので、パルス入出力インタ−
フェイス３に入力され、信号のマッチングが行われたあ
とパルスコンバ−タ４に入力される。ロ−タリ−エンコ
−ダからはＡ相，Ｂ相の２種類のパルス信号が出力さ
れ、上記主軸が正回転したとき、及び逆回転したときの
回転方向が判別できるようになっている。パルスコンバ
−タ４は、上記Ａ相，Ｂ相の２種類のパルス信号を正回
転信号ＵＰと逆回転信号ＤＯＷＮに変換するとともに、
設定された逓倍切換を行う。パルスコンバ−タ４から出
力された正回転信号ＵＰと逆回転信号ＤＯＷＮは、マイ
クロコンピュ−タ５に入力される。

【０００８】主軸の駆動に同期して位置決め制御される
位置決め機構の動作パタ−ンデ−タが、予め外部のコン
ピュ−タにより作成されたとき、その動作パタ−ンデ−
タはデ−タ通信用インタ−フェイス６、及びマイクロコ
ンピュ−タ５を介し、ＲＡＭで構成されたパタ−ンメモ
リ７に記憶される。マイクロコンピュ−タ５は、パルス
コンバ−タ４から出力された正回転信号ＵＰと逆回転信
号ＤＯＷＮの分周、前記動作パタ−ンデ−タをパタ−ン
メモリ７に書き込む制御、パルスジェネレ−タ８のコン
トロ−ル、及び制御信号入出力インタ−フェイス１１を
介して、外部に設けられた複数台のＮＣ加工機を集中制
御する中央制御用シ−ケンスコントロ−ラとの信号授受
を行う。尚、パルスジェネレ−タ８は、前記位置決め機
構が主軸に同期した運転ではなく、単独で運転される場
合にマイクロコンピュ−タ５の指令に基づいて位置決め
機構のモ−タを制御する位置決め用駆動パルス信号を発
生する。

【０００９】パルスコントロ−ル回路９は、論理積回路
を含み、パタ−ンメモリ７からの動作パタ−ンデ−タに
基づく信号と前記ロ−タリ−エンコ−ダからの同期信号
に基づく正回転信号ＵＰもしくは逆回転信号ＤＯＷＮと
の論理積を演算し、その論理積に基づく正転指令パルス
信号ＦＰと逆転指令パルス信号ＲＰを出力する。尚、ア
ドレスカウンタ１０は、マイクロコンピュ−タ５におい
て予めプリセットされたデ−タ及び正回転信号ＵＰもし
くは逆回転信号ＤＯＷＮに基づいてパタ−ンメモリ７の
アドレス指定をするもので、アップダウンカウンタで構
成されている。

【００１０】パルスコントロ−ル回路９から出力された
前記正転指令パルス信号ＦＰと逆転指令パルス信号ＲＰ
は、パルス入出力インタ−フェイス３において信号マッ
チングが行われたあと、前記位置決め機構に設けられた
サ−ボモ−タに対して駆動電力を供給する図示していな
いサ−ボドライバに出力される。尚、そのサ−ボドライ
バに対しては上記正転指令パルス信号ＦＰと逆転指令パ
ルス信号ＲＰの他に、クリア信号ＣＬＲ，入力禁止信号
ＩＮＨなどが出力される。また、サ−ボドライバからは
パルス入出力インタ−フェイス３を介して、ロ−タリ−
エンコ−ダの原点信号Ｚが入力されるように構成されて
いる。電源回路１２は、各回路に対して所要の電圧を印
加するとともに、メモリバックアップ用の電圧を出力す
る。

【００１１】図２は、図１に示した制御回路のタイミン
グチャ−トである。図２において、前記ロ−タリ−エン
コ−ダから出力されたＡ相，Ｂ相の９０度位相信号、即
ち主軸からの同期信号Ａ，Ｂは、前述したようにパルス
コンバ−タ４において正回転信号ＵＰ、及び逆回転信号
ＤＯＷＮに変換される。従って、主軸が正回転している
状態では、正回転信号ＵＰがパルス状に出力される一
方、主軸が逆回転している状態では、逆回転信号ＤＯＷ
Ｎがパルス状に出力される。次に、パタ−ンメモリのデ
−タＦＤとＲＤについて説明すると、前述したように、
主軸の駆動に同期して位置決め制御される位置決め機構
の動作パタ−ンデ−タは外部のコンピュ−タにより予め
作成され、パタ−ンメモリ７に書き込まれている。その
際、主軸正回転時に位置決め機構の軸を正回転させる場
合は、予め区分したメモリエリアのＦＤ側にデ−タを書
き込む一方、逆回転させる場合は、ＲＤ側にデ−タを書
き込んでおく。即ち、図２においては、メモリエリアの
ＦＤ側に書き込まれたデ−タをＦＤとして示すととも
に、メモリエリアのＲＤ側に書き込まれたデ−タをＲＤ
として示している。そして、パタ−ンメモリ７のアドレ
ス切換は、前記アドレスカウンタ１０に前記正回転信号
ＵＰと逆回転信号ＤＯＷＮを入力して行うものである。

【００１２】次に、位置決め指令パルス信号ＦＰとＲＰ
について説明する。前述したように、パルスコントロ−
ル回路９から出力された正転指令パルス信号ＦＰと逆転
指令パルス信号ＲＰは、パルス入出力インタ−フェイス
３において信号マッチングが行われたあと、位置決め機
構に設けられたサ−ボモ−タに対して駆動電力を供給す
るためのサ−ボドライバに出力されるものである。パル
スコントロ−ル回路９には、例えば図３に示すような論
理回路が内蔵されている。その論理回路は、２入力アン
ドゲ−トと２入力オアゲ−トを使用して構成したもの
で、パタ−ンメモリ７からの動作パタ−ンデ−タＦＤと
ＲＤとに基づく信号と、前記ロ−タリ−エンコ−ダから
の同期信号に基づく正回転信号ＵＰもしくは逆回転信号
ＤＯＷＮとの論理積を演算し、その論理積信号を２入力
オアゲ−トを介在させることにより正転指令パルス信号
ＦＰ、もしくは逆転指令パルス信号ＲＰのどちらか一方
を出力するものである。図３より明らかなように、例え
ば主軸が正回転している状態でもメモリエリアのＲＤ側
にデ−タがあれば、逆転指令パルス信号ＦＰが出力され
る。また、主軸が逆回転している状態でもメモリエリア
のＲＤ側にデ−タがあれば、正転指令パルス信号ＦＰが
出力される。これにより、主軸が正回転している状態で
も、メモリエリアのＲＤ側にデ−タがあれば、位置決め
機構に設けられたサ−ボモ−タが逆回転され、そのサ−
ボモ−タにより駆動される制御軸（第２軸）も逆回転さ
れる一方、主軸が逆回転している状態でも、メモリエリ
アのＲＤ側にデ−タがあれば、位置決め機構に設けられ
たサ−ボモ−タが正回転される。以上のように、主軸が
逆回転すると、制御軸（第２軸）が元に戻るような動き
をする。このような動きは、丁度、機械的カムによる制
御と同じ動きをする。尚、図４は、以上のようなパタ−
ンメモリ７のデ−タＦＤ，ＲＤと、主軸及び第２軸の動
きを動作パタ−ン図で示したものである。

【００１３】次に、以上説明したような位置決め用モ−
タの制御装置の中枢となる制御回路（以下、位置決めコ
ントロ−ラと記載する）をＮＣ加工機に用いた応用例に
ついて説明する。図５は、旋盤型コイリングマシンの作
動構成を略体的に示したもので、主軸２１はコイル２２
を形成するときの芯金となるものである。主軸２１はサ
−ボモ−タ２３により回転駆動されるもので、主軸２１
が回転するに従って主軸２１に取り付けられたコイリン
グチャック２４が回転するため、端部がコイリングチャ
ック２４に固定された線材２５が主軸２１を芯金として
コイル２２に形成される。サ−ボドライバ２６はサ−ボ
モ−タ２３に対して駆動電力を供給するもので、その駆
動指令パルス信号は位置決めコントロ−ラ２７から出力
される。線材２５は、送り軸２８の回転速度に応じた送
り速度で移動されるワイヤ−ガイド２９に送り出し可能
に支持されている。この際、ワイヤ−ガイド２９は、主
軸２１の回転に同期するとともに、コイル２２の巻きピ
ッチに対応した送り速度で移動されるように制御され
る。

【００１４】送り軸２８はサ−ボモ−タ３０により回転
駆動される。また、サ−ボモ−タ３０は、サ−ボドライ
バ３１から駆動電力の供給を受けて回転されるもので、
その駆動指令パルス信号は位置決めコントロ−ラ３２か
ら出力される。その位置決めコントロ−ラ３２は、前記
図１に示した制御回路で構成されている。送り軸２８を
主軸２１に同期して駆動させるために、サ−ボモ−タ２
３に取り付けられたロ−タリ−エンコ−ダ３３から、前
述のＡ相，Ｂ相の２種類のパルス信号を同期信号として
出力させ、その同期信号をサ−ボドライバ２６を中継し
て位置決めコントロ−ラ３２に入力させる。その同期信
号が位置決めコントロ−ラ３２に入力されたあとは、位
置決めコントロ−ラ３２のパタ−ンメモリ７に書き込ま
れた動作パタ−ンデ−タＦＤとＲＤとに基づき、前述し
た制御によりサ−ボモ−タ３０を駆動し、送り軸２８を
駆動してワイヤ−ガイド２９を位置決め制御するもので
ある。尚、サ−ボモ−タ３０に取り付けられたロ−タリ
−エンコ−ダ３３は、サ−ボドライバ３１に対してフィ
−ドバック信号としてのパルス信号を出力する。

【００１５】図６は、他のコイリングマシンの作動構成
を略体的に示したものである。このコイリングマシン
は、線材４１を上下から挟んだ状態で回転し、線材４１
を送り出す送りロ−ラ４２，４３をサ−ボモ−タ４４で
駆動する一方、サ−ボモ−タ４５は、コイル４６を形成
するときのコイルピッチを調整するためのピッチツ−ル
４７を駆動するものである。またサ−ボモ−タ４８は、
絞りカム４９を回動させ、その絞りカム４９のカム面に
当接してコイル４６のコイル径を調整するコイリングピ
ン（絞りツ−ル）５０を連動させることによってコイル
４６を作製するものである。尚、実際には、コイル４６
中心部に図示していない芯金が設けられている。上記サ
−ボモ−タ４４は、サ−ボドライバ５１から駆動電力が
供給されたときに駆動されるもので、サ−ボドライバ５
１はコントロ−ラ５２から出力された駆動指令パルス信
号を入力したとき、サ−ボモ−タ４４に対して駆動電力
を出力する。また、サ−ボモ−タ４５は、サ−ボドライ
バ５３から駆動電力が供給されたときに駆動されるもの
で、サ−ボドライバ５３は位置決めコントロ−ラ５４か
ら出力された駆動指令パルス信号を入力したとき、サ−
ボモ−タ４５に対して駆動電力を出力する。更に、サ−
ボモ−タ４８は、サ−ボドライバ５５から駆動電力が供
給されたときに駆動されるもので、サ−ボドライバ５５
は位置決めコントロ−ラ５６から出力された駆動指令パ
ルス信号を入力したとき、サ−ボモ−タ４８に対して駆
動電力を出力する。

【００１６】ピッチツ−ル４７、及び絞りカム４９を、
送りロ−ラ４２，４３に同期して駆動させるため、サ−
ボモ−タ４４に取り付けられたロ−タリ−エンコ−ダ５
７から、前述のＡ相，Ｂ相の２種類のパルス信号を同期
信号として出力させ、その同期信号をサ−ボドライバ５
１を中継して位置決めコントロ−ラ５４，５６に入力さ
せる。その同期信号が位置決めコントロ−ラ５４，５６
に入力されたあとは、位置決めコントロ−ラ５４，５６
それぞれのパタ−ンメモリ７に書き込まれた動作パタ−
ンデ−タＦＤとＲＤとに基づき、前述した制御によりサ
−ボモ−タ４５，４８を駆動し、ピッチツ−ル４７、及
び絞りカム４９を駆動することにより、コイル４６を作
製するものである。

【００１７】図７は、カ−リングマシンの作動構成を略
体的に示したものである。このカ−リングマシンは、ブ
レ−キ付モ−タ６１が回転されたとき、ブレ−キ付モ−
タ６１の出力軸に取り付けられたプ−リ６２とベルト６
３とプ−リ６４とを介して、ウレタンロ−ラ６５と一体
的に形成されたシャフト６６を回転させ、ウレタンロ−
ラ６５を回転させる。一方、材料６７は芯金６８とウレ
タンロ−ラ６５との挟持力により、図８に示すような曲
率を有するカ−ル部材８０が形成されるものである。そ
の際、曲率を調整するため、芯金６８を上下に作動させ
るときにサ−ボモ−タ６９を回転させ、サ−ボモ−タ６
９の出力軸に取り付けられたシャフトネジ７０を回転さ
せることにより、芯金６８を支持した芯金受け７１を上
下させる。

【００１８】サ−ボモ−タ６９は、サ−ボドライバ７２
からの駆動電力の供給を受けて駆動され、サ−ボドライ
バ７２は、位置決めコントロ−ラ７３から出力される駆
動指令パルス信号を受けたときにサ−ボモ−タ６９に対
して駆動電力を出力する。ウレタンロ−ラ６５の回転に
同期して芯金６８を上下駆動させるため、シャフト６６
の端部にはロ−タリ−エンコ−ダ７４が取り付けられ、
ロ−タリ−エンコ−ダ７４から前述のＡ相，Ｂ相の２種
類のパルス信号を同期信号として出力させ、その同期信
号を位置決めコントロ−ラ７３に入力させる。その同期
信号が位置決めコントロ−ラ７３に入力されたあとは、
位置決めコントロ−ラ７３のパタ−ンメモリ７に書き込
まれた動作パタ−ンデ−タＦＤとＲＤとに基づきサ−ボ
モ−タ６９を駆動するものである。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、主軸の駆
動を検出し、その駆動に対応した駆動検出信号を出力す
る駆動検出器と、主軸の駆動に同期して位置決め制御さ
れる位置決め機構の動作パタ−ンデ−タを記憶するとと
もに、駆動検出器からの駆動検出信号に同期して、順
次、動作パタ−ンデ−タ対応の動作パタ−ン信号を出力
する動作パタ−ンデ−タ記憶回路と、駆動検出器からの
駆動検出信号と動作パタ−ンデ−タ記憶回路からの動作
パタ−ン信号とを入力し、駆動検出信号と動作パタ−ン
信号との論理積を演算したうえ、その論理積信号を出力
する論理積回路とを設け、その論理積回路から出力され
た論理積信号に基づいて位置決め機構のモ−タに対して
駆動電力を出力するように構成したため、位置決め制御
を高速で行うことができるとともに、主軸と位置決め機
構それぞれの動作にタイミングのずれが生じ難いことか
ら、高精度の位置決め制御をすることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】位置決め制御回路のブロック図である。

【図２】位置決め制御回路の信号のタイミング図であ
る。

【図３】位置決め制御回路に設けられた論理積回路図で
ある。

【図４】主軸と制御軸との動作タイミング図である。

【図５】位置決め機構におけるモ−タの制御装置を用い
た旋盤式コイリングマシンの略体構成説明図である。

【図６】位置決め機構におけるモ−タの制御装置を用い
たコイリングマシンの略体構成説明図である。

【図７】位置決め機構におけるモ−タの制御装置を用い
たカ−リングマシンの略体構成説明図である。

【図８】位置決め機構におけるモ−タの制御装置を用い
たカ−リングマシンで製作された部材の斜視図である。

【図９】従来の位置決め機構におけるモ−タの制御装置
のブロック図である。

【図１０】従来の位置決め機構におけるモ−タの別の制
御装置のブロック図である。

【符号の説明】

４ パルスコンバ−タ ５ マイクロコンピュ−タ ７ パタ−ンメモリ ９ パルスコントロ−ル回路 ２１ 主軸 ２８ 送り軸 ３０ サ−ボモ−タ ３１ サ−ボドライバ ３２ 位置決めコントロ−ラ ３３ ロ−タリ−エンコ−ダ Ａ 同期信号 Ｂ 同期信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸の駆動を検出し、その駆動に対応し
   た駆動検出信号を出力する駆動検出器と、前記主軸の駆
   動に同期して位置決め制御される位置決め機構の動作パ
   タ−ンデ−タを記憶するとともに、前記駆動検出器から
   の駆動検出信号に同期して、順次、前記動作パタ−ンデ
   −タ対応の動作パタ−ン信号を出力する動作パタ−ンデ
   −タ記憶回路と、前記駆動検出器からの駆動検出信号と
   前記動作パタ−ンデ−タ記憶回路からの動作パタ−ン信
   号とを入力し、前記駆動検出信号と動作パタ−ン信号と
   の論理積を演算したうえ、その論理積信号を出力する論
   理積回路と、前記論理積回路から出力された前記論理積
   信号に基づいて前記位置決め機構に設けられた位置決め
   用モ−タに対して駆動電力を出力する出力回路とを備え
   たことを特徴とする位置決め機構におけるモ−タの制御
   装置。