JPH074649Y2

JPH074649Y2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH074649Y2
Application number: JP10749587U
Authority: JP
Inventors: 実小町
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2002-07-15
Also published as: JPS6413520U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、たとえば、工作機械等において、ワーク等の
移動量を角度によって指令し、当該ワーク等を所定の角
度に設定するようにした数値制御装置に関する。

（従来の技術）近年、時代の要請による生産ラインの自動化、省力化に
伴い、たとえば、従来熟練工によって行なわれていた精
密部品の組立て、生産加工の分野においても、NC工作機
械が導入されるに至り、これらの分野における作業も人
手によらず比較的容易に行なわれるようになった。

このNC工作機械にあっては、ワークの高精度位置決めが
高精度加工を行なう上での重要な要素になっていること
から、その位置決めを行なう制御装置は第５図に示すよ
うに構成され、高精度の加工が可能なようになってい
る。

同図に示すように、ワーク３の必要移動角度θとその回
転方向とを選択するセレクタ10には、ワーク３における
複数の必要移動角データを格納した回転角記憶部16か
ら、前記セレクタ10によって選択された所定の必要移動
角データを取出す回転角取出部17が接続されており、こ
の回転角取出部17には、回転角記憶部16から取り出され
た必要移動角度θを、その角度に応じた指令パルスＤに
変換するパルス変換部18が接続されている。

一方、モータ６には、位置決めされるワーク３が図示し
ない駆動機構を介して接続されると共に、このモータ６
の一回転当りＢパルス（例えば、1000あるいは2000パル
ス）を発生するパルスジェネレータ９が設けられてい
る。

このパルスジェネレータ９と前記したパルス変換部18
は、パルス変換部18から出力された指令パルスＤとパル
スジェネレータ９から出力される帰還パルスPkとの差で
ある偏差パルスPcを算出する偏差レジスタ19に接続され
ている。

偏差レジスタ19には、偏差レジスタ19において算出され
た偏差パルスPcを電圧値に変換するD/A変換部20が接続
されており、D/A変換部20には、前記モータ６を作動さ
せるサーボアンプ15が接続されている。

このように構成された従来の数値制御装置の動作を第６
図に示す動作フローチャートに基づいて説明する。

まず、ワーク３の必要移動角度θとその回転方向とがセ
レクタ10により選択される。この選択が成されると、回
転角取出部17は、回転角記憶部16に記憶されている必要
移動角データの中から選択されたデータを読み出して指
令値Ａとする（ステップ１）。次に、パルス変換部18
は、指令値Ａに対応する指令パルスＤに変換する演算を
行う。この指令パルスＤは、偏差レジスタ19に送られる
（ステップ２）。

そして、偏差レジスタ19は、パルスジェネレータ９から
逐次送られてくる帰還パルスPkを入力し（ステップ
３）、指令パルスＤと帰還パルスPkとの減算を行ない、
偏差パルスPcを算出する（ステップ４）。偏差レジスタ
19は、ステップ４における演算の結果、偏差パルスPcが
ゼロでなければステップ６の処理をし、偏差パルスPcが
ゼロならばステップ９の処理をする（ステップ５）。

D/A変換部20は、偏差パルスPcを、この偏差パルスPcに
対応する電圧値V_Cに変換し（ステップ６）、サーボアン
プ15は、この電圧値V_Cを増幅してモータ６に印加する
（ステップ７）。そして、モータ６はこの印加電圧に応
じた速度で回転し、ワーク３を回転させる。このとき
に、パルスジェネレータ９は、モータ６の回転角度に対
応する帰還パルスPkを発生し、この帰還パルスPkは偏差
レジスタ19にフィードバックされる（ステップ８）。

一方、ステップ４において算出される偏差パルスPcが偏
差レジスタ19においてゼロであると判断されると、サー
ボアンプ15の出力電圧はゼロとなり、モータ６は停止す
る（ステップ９）。

このようにして、ワーク３をセレクタ10によって設定さ
れた角度に設定するようになっている。

（考案が解決しようとする問題点）しかして、前述したような従来の数値制御装置にあって
は、セレクタ10によって設定したワーク３の必要移動角
度θとこのワーク３が実際に設定される角度θ′との間
に誤差εが発生するという問題点がある。

すなわち、従来では、コストが安価であること、入手が
容易であること等の理由により、モータ６一回転当りに
発生するパルス数が500〜2,000パルス程度の分解能のパ
ルスジェネレータ９が使用されているが、例えば、モー
タ６一回転当りに1000パルス発生するパルスジェネレー
タ９を使用した場合には、この分解能は、1000パルス/3
60度＝2.777パルス／度となり、セレクタ10によってワ
ーク３を60度回転させる選択をすると、パルス変換部18
は、偏差レジスタ19に2.777……×60＝166.666……パル
スを出力しなればならないことになるが、小数点以下の
端数パルスは偏差レジスタ19へ出力されない為に、偏差
レジスタ19へは166パルスが出力されることになり、こ
の切り捨てられた端数パルスがワーク３の実際の設定角
度に誤差を生じさせることになる。

この誤差は、ワーク３への移動指令が繰り返しなされる
と、累積的に大きな誤差となり、この誤差によりワーク
３の精密加工ができなくなる虞れがある。このような不
具合を除くために、例えば、モータ６一回転当りに360
°の所定の整数倍のパルスを発生するパルスジェネレー
タを使用すれば、パルス変換部18における角度からパル
スへの変換の際の端数パルスの発生は防止できるが、こ
のようなパルスジェネレータは量産品にはない為特別注
文となり、入手コストが高くなる（通常の２〜３倍）と
いう別の問題点が発生してしまう。

本考案は、上記不具合に鑑みて成されたもので、既設の
装置によって、その指令値にしたがって、ワークを所定
の角度に高精度で設定することができる数値制御装置を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するための本考案は、ワークの必要移動
角度［θ］を設定する設定手段と、前記ワークを駆動す
る駆動手段と、前記駆動手段一回転当り［Ｂ］パルスを
出力するパルス発生手段と、前記駆動手段の回転量に応
じて当該パルス発生手段から出力されたパルスを、Ｂ及
び360の公倍数をＢで割った値［Ｃ］倍して出力する逓
倍手段と、前記設定手段によって設定された前記ワーク
の必要移動角度［θ］に相当する指令パルス［Ｄ］を、
Ｂ・Ｃ・θ/360を計算することによって出力する変換手
段と、前記変換手段から出力された指令パルス［Ｄ］か
ら前記逓倍手段から出力されるパルス［Pk］を逐次減算
し、偏差パルス［Pc］を算出する偏差パルス算出手段
と、当該偏差パルス算出手段によって算出された偏差パ
ルス［Pc］に応じて前記駆動手段の作動を制御する制御
手段とを有することを特徴とするものである。

（作用）第１図に基づいて本考案の作用を説明する。まず、設定
手段23において設定された必要移動角度θは、変換手段
18によってＢ・Ｃ・θ/360の計算が行なわれ、所定の指
定パルスＤに変換される。そして、この指令パルスＤは
偏差パルス算出手段19に出力される。

一方、パルス発生手段９において出力された帰還パルス
Pkが逓倍手段21においてＣ倍されて、偏差パルス算出手
段19に出力される。

偏差パルス算出手段19は、変換手段18によって変換され
た指令パルスＤと逓倍手段21から逐次出力される帰還パ
ルスPk′との差を演算し、偏差パルスPcを算出し、この
偏差パルスPcを制御手段24に出力する。なお、この偏差
パルスPcを算出する際には、逓倍手段21から逐次出力さ
れる帰還パルスPk′と変換手段18によって変換された指
令パルスＤとは、整合を取られているので、偏差パルス
Pcのカウント値は常に整数パルスとなり端数パルスが生
じることはない。

したがって、制御手段24は、前記端数パルスを含まない
整数パルスである偏差パルスのカウント値に応じて駆動
手段６の回転角度、回転方向及び回転速度を制御してワ
ーク３の位置決めを行なうので、ワーク３の位置決めを
行う場合に生じる、指令位置と実際に設定される位置と
の誤差を防止することができる。

（実施例）次に、本考案に係る一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第２図には、ワークの移動距離を角度によって指令して
ワークの位置決め制御を行う数値制御装置の概略構成図
が示されている。

同図に示すように、筐体１上には、円盤形状のテーブル
２が回動可能に設けられており、このテーブル２上にワ
ーク３を固定してテーブル２と共にワーク３が回転する
ようになっている。テーブル２の中心部にはテーブル支
持軸４がテーブル２に対して垂直に取付けられており、
また、テーブル支持軸４にはウォーム歯車５が固着され
ている。ウォーム歯車５はモータ６の駆動軸７に設けら
れたウォーム８と噛み合っており、モータ６の回転力を
テーブル２へ伝えるようになっている。モータ６には、
この駆動軸７の回転角度に応じたパルスを発生するパル
ス発生手段としてのパルスジェネレータ９が取り付けら
れている。上記部材より成る本考案に係る装置の筐体１
は、実際には、直交する２軸方向への位置決めを行うＸ
−Ｙテーブル上に固定されており、ＸとＹとの２軸方向
とテーブル２の回転軸方向との３軸方向にワーク３を位
置決めできるようになっている。このモータ６は、図示
するような制御部に接続されており、この制御部は次の
ように構成されている。

ワーク３の必要移動角度θを選択する設定手段としての
セレクタ10は、入出力インターフェース11に接続されて
いる。入出力インターフェース11には、CPU12が接続さ
れ、また、CPU12には、プログラム等を格納するROM13と
データ等を格納するRAM14とが接続されている。さら
に、入出力インターフェース11には、これを介して入力
した電圧を増幅するサーボアンプ15が接続され、また、
サーボアンプ15には駆動手段としてのモータ６が接続さ
れている。そして、モータ６に内蔵され、その回転角度
に応じたパルスを発生するパルスジェネレータ９も入出
力インターフェース11に接続しており、これにより、モ
ータ６の回転角度をCPU12へフィードバックしている。

次いで、第３図には、前述した制御部周辺のブロック図
が示してある。

同図に示すように、ワーク３の必要移動角度とその回転
方向とを選択するセレクタ10には、ワーク３における複
数の必要移動角データを格納した回転角記憶部16から、
前記セレクタ10によって選択された所定の必要移動角デ
ータを取出す回転角取出部17が接続されており、この回
転角取出部17には、回転角記憶部16から取り出された必
要移動角度θを、その角度に応じた指令パルスＤに変換
する変換手段としてのパルス変換部18が接続されてい
る。なお、このセレクタ10,回転角記憶部16及び回転角
取出部17によって設定手段23を構成している。

このパルスジェネレータ９には、ここから出力される帰
還パルスPkを所定倍して出力する逓倍手段としての逓倍
部21が接続されており、この逓倍部21とパルス変換部18
は、偏差パルス算出手段としての偏差レジスタ19に接続
されている。

また、偏差レジスタ19には、ここで算出された偏差パル
スPcを所定倍率に分周する分周部22が接続されており、
分周部22には、分周部22において分周後の偏差パルスP
k′を電圧値に変換するD/A変換部20が接続され、また、
D/A変換部20にはサーボアンプ15が接続されている。な
お、分周部22、D/A変換部20及びサーボアンプ15によっ
て制御手段24を構成している。

このように構成したワークの数値制御装置の動作を第４
図に示す動作フローチャートに基づいて説明する。

まず、ワーク３の必要移動角度θと回転方向との指令値
がセレクタ10により選択される。回転角取出部17は、回
転角記憶部16より前記指令値を読み出して指令値Ａとす
る（ステップ10）。パルス変換部18は、指令値Ａに対応
する指令パルス数Ｄに変換する演算を行う（ステップ1
1）。ここで、指令値Ａを指令パルスＤに変換する演算
について説明する。まず、セレクタ10によって選択する
ことのできる角度の最小単位をａ度とし、テーブル２一
回転当りにパルスジェネレータ９が発生するパルス数を
Ｂパルスとする。次に、テーブル２の１パルス当りの分
割数をＮとすると、Ｎは次式により算出される。

Ｎ＝360/a さらに、テーブル２一回転当りにパルスジェネレータ９
が発生するパルス数Ｂとテーブル２の分割数Ｎとの最小
公倍数を算出して、その算出結果をＥとする。そして、
セレクタ10によって選択された必要移動角度をθ度と
し、指令パルスをＤした時の前記両者の関係は次式のよ
うに表わされる。

Ｄ＝θ・E/N このようにして算出された指令パルスＤがRAM14の所定
アドレスに格納される。また、逓倍器21を介して出力さ
れた帰還パルスPk′もRAM14の所定アドレスに格納され
る（ステップ12）。偏差レジスタ19は、ステップ11,12
においてRAM14の所定アドレスに格納された指令パルス
Ｄと帰還パルスPk′とを読み出して、偏差パルスPcを算
出する演算を行う（ステップ13）。ステップ13における
演算の結果、偏差レジスタ19が、偏差パルスPcはゼロで
あると判断した場合にはステップ20へ進みモータを停止
させ、一方、偏差パルスPcはゼロでないと判断した場合
には、ステップ15へ進む（ステップ14）。次に、分周部
22は、偏差パルスPcを所定倍率に分周して（ステップ1
5）、D/A変換部20は、この分周後のパルスPc′に対応す
る電圧値V_Cに変換する演算を行う（ステップ16）。ステ
ップ16において演算された電圧値V_Cは、サーボアンプ15
によって増幅されて電圧値V_Dとなる（ステップ17）。電
圧値V_Dがモータ６に印加されると、モータ６は印加電圧
に応じた速度で駆動を開始してテーブル２を回動させ、
指令された必要移動角度θと回転方向とに基づいてワー
ク３を駆動する。一方、パルスジェネレータ９は、モー
タ６の回転角と回転方向とに対応する帰還パルスPkを発
生させる（ステップ18）。逓倍部21は、帰還パルスPkを
所定倍率に逓倍して（ステップ19）、この逓倍後の帰還
パルスPk′を偏差レジスタ19へフィードバックする。こ
こで、逓倍部21と分周部22とのそれぞれの逓倍或いは分
周の所定倍率について説明する。

まず、逓倍部21の逓倍率T1について述べると、これは、
指令パルスＤと帰還パルスPkとの角度に対する発生パル
ス数を整合させるための倍率であり、次のように定めら
れる。

T1＝E/B ただし、Ｂはテーブル２一回転当りにパルスジェネレー
タ９が発生するパルス数、Ｎはテーブル２の分割数であ
り、ＥはＢとＮとの最小公倍数である。また、帰還パル
スPkはモータ６の回転角度をａ′度とすると次式のよう
に算出される。

Pk＝Ｂ・ａ′/360 したがって、偏差レジスタ19へフィードバックされる帰
還パルスPk′は次式により算出される。

Pk′＝Pk・T1＝Pk・E/B 一方、分周部22の分周率T2について述べると、これは、
逓倍部21において逓倍した分を補償するための倍率であ
り、次式のようにT1の逆数となる。

T2＝1/T1＝B/E 理解を容易にするために、具体例を用いて説明を加え
る。例えば、セレクタ10によって選択することのできる
角度の最小単位ａ度を１度とし、テーブル一回転当りに
パルスジェネレータ９が発生するパルス数Ｂを2000パル
スとした場合について考える。まず、テーブル２の分割
数Ｎは次式のように算出される。

Ｎ＝360/a＝360 また、パルス数Ｂ（＝2000）と分割数Ｎ（＝360）との
最小公倍数Ｅは、18,000となる。

ここで、必要移動角度θを20°とすると、指定パルスＤ
は、次式のように算出される。

Ｄ＝θ・E/N＝1000 すなわち、パルス変換部18は、必要移動角度20°を1000
パルスの指令パルスＤに変換して、この1000パルスを偏
差レジスタ19へ出力する。

一方、必要移動角度20°に対してテーブル２が10°回転
した時のパルスジェネレータ９が発生する帰還パルスPk
は、次のように算出される。

Pk＝Ｂ・ａ′/360＝500/9 また、逓倍率T1は次式のように算出される。

T1＝E/B＝９したがって、偏差レジスタ19へ出力する帰還パルスPk′
のパルス数は500パルスとなり、この500パルスが偏差レ
ジスタ19へ出力される。すなわち、偏差レジスタ19に
は、1000パルスの指令パルスＤと500パルスの帰還パル
スPk′とが入力され、このＤとPk′との偏差パルスであ
る500パルスが偏差レジスタ19より出力される。500パル
スの偏差パルスは、分周部22において1/9分周部されて5
00/9パルスとなり、この500/9パルスがD/A変換部20にお
いて電圧値に変換され、さらにこの電圧値がサーボアン
プ15において増幅される。サーボアンプ15は、D/A変換
部20よりの出力電圧に応じてモータ６の回転角度と回転
速度とを制御しつつワーク３の位置決めを行い、一方、
パルスジェネレータ９はモータ６の回転角度と回転方向
とに応じた帰還パルスPkを発生させ、この帰還パルスPk
を逓倍部21が逓倍して偏差レジスタ19へ出力し、以下前
述と同様の動作を、偏差パルスPcがゼロになるまで繰り
返す。

（考案の効果）以上詳細に説明したように、本考案によれば、変換手段
と逓倍手段とにおいて指令パルスＤと帰還パルスPk′と
を整合させることにより、偏差パルス算出手段において
算出される偏差パルスPcを常に端数パルスを含まない整
数パルスとし、この端数パルスを含まない整数パルスで
ある偏差パルスPcに応じて制御手段が駆動手段の回転方
向と回転速度とを制御してワークの位置決めを行うよう
にしたので、ワークの位置決めを行う場合に生じる、必
要移動角度θと実際に設定される角度との誤差を低コス
トで防止することができ、ワークを任意の必要移動角度
θに高精度で位置決めすることが可能になる。さらに
は、モータ一回転当りに帰還パルス発生手段が発生する
帰還パルス数が変更になった場合でも、変換手段におけ
る所定の変換率と逓倍手段における逓倍率とを変更する
のみでこの変更に容易に対応することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本考案に係る数値制御装置のブロック図、第２
図は本考案と従来例に係るの数値制御装置の概略構成
図、第３図は本考案に係る数値制御装置の制御部周辺を
示すブロック図、第４図は本考案に係る数値制御装置の
動作フローチャート図、第５図は従来例に係る数値制御
装置の制御部周辺を示すブロック図、第６図は従来例に
係る数値制御装置の動作フローチャート図である。３……ワーク、６……モータ（駆動手段）、９……パル
スジェネレータ（パルス発生手段）、10……セレクタ
（設定手段）、15……サーボアンプ（制御手段）、16…
…回転角記憶部（設定手段）、17……回転角取出部（設
定手段）、18……パルス変換部（パルス変換手段）、19
……偏差レジスタ（偏差パルス算出手段）、20……D/A
変換部（制御手段）、21……逓倍部（逓倍手段）、22…
…分周器（制御手段）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ワークの必要移動角度［θ］を設定する設
定手段と、前記ワークを駆動する駆動手段と、前記駆動手段一回転当り［Ｂ］パルスを出力するパルス
発生手段と、前記駆動手段の回転量に応じて当該パルス発生手段から
出力されたパルスを、Ｂ及び360の公倍数をＢで割った
値［Ｃ］倍して出力する逓倍手段と、前記設定手段によって設定された前記ワークの必要移動
角度［θ］に相当する指令パルス［Ｄ］を、Ｂ・Ｃ・θ
/360を計算することによって出力する変換手段と、前記変換手段から出力された指令パルス［Ｄ］から前記
逓倍手段から出力される帰還パルス［Pk］を逐次減算
し、偏差パルス［Pc］を算出する偏差パルス算出手段
と、当該偏差パルス算出手段によって算出された偏差パルス
［Pc］に応じて前記駆動手段の作動を制御する制御手段
とを有することを特徴とする数値制御装置。