JPS5988241A - 工作機械の送り制御装置 - Google Patents

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】 この発明は、工作機械の送り制御装置に関し、特に工作
機械の電源が断たれて回復した時の可動部の実際の位置
を求めることができる装置に関する。

従来の工作機械の送り制御装置としては、例えば第１図
に示すようなものが知られている。

同図において、１は工作機械の可動部としてのスライド
テーブルであり、このスライドテーブル１にはナツト２
が取付けられている。　　このナツト２にはねじ軸３が
螺合しており、このねじ１ＩＩ３は可変速モータとして
の直流モータ４の出力軸５にカップリング６を介して連
結されている。

なお、ナツト２およびねじ軸３は、全体としてスライド
テーブル１を矢示Ａ、Ｂ方向に送るねし送り機構７を構
成している。

直流モータ４には速度検出器（タコジェネレータ）８が
設けられ、この速度検出器８からは直流モータ４の出力
軸５の回転速度に対応した速度信号（電圧値）が出力さ
れる。　また、直流モータ４には、位置検出器としての
パルスジェネレータ９が設けられ、このパルスジ五ネレ
ータ９から（ま、直流モータ４の出力軸５の回転角に比
例した数のパルス、および出力軸５の一回転ごとに発生
する一回転パルスが出力される。

１０は移動位置設定器であり、この移動位置設定器１０
からは、パルス発生回路１１に移動量信号が送られる。

　このパルス発生回路１１は、前記移動量信号に対応し
たパルスを発生して、その発生したパルスを偏差カウン
タ１２に送る。　このパルス発生回路１１において発生
したパルスは、そのパルス数がスライドテーブル１の移
動量に対応し、その繰り返し周波数がスライドテーブル
１の移動速度に対応する。

また、偏差カウンタ１２および位置レジスタ１３には、
パルスジェネレータ９がら発生シたパルスが送られてい
る。

そして、この偏差カウンタ１２は、パルス発生回路１１
からのパルス数と、パルスジェネレータ９からのパルス
数との偏差を演算して、その偏差データをＤ／Ａ変換器
１４に出力する。

Ｄ／Ａ変換器１４は、前記偏差データを速度を示すアナ
ログ量（電圧値）に変換した後、差動増幅器１５に出力
する。

一方、この差動増幅器１５には、速度検出器８からの速
度信号も入力されている。　そして、との差動増幅器１
５は、Ｄ／Ａ変換器１４からの電圧値と速度検出器８が
らの電圧値との引算を行い、その差電圧値をパワーアン
プ１６に出力する。パワーアンプ１６は差動増幅器１５
からの差電圧値を増幅して、直流モータ４を駆動する。

なお、移動位置設定器１０．パルス発生回路１１゜個差
カウンタ１２　、　Ｄ／Ａ変換器１４．差動増幅器１５
．パワーアンプ１６は、全体として直流モータ４の回転
を制御する制御機構１７を構成する。

１８は原点再決定用の原点りビットスイッチであり、こ
の原点リミントスイッチ１８は、スライドテーブル１が
原点まで後退してきたとき、このスライドテーブル１に
取付けられたドッグ１９によって作動子が叩かれること
によってオンとなると、ＡＮＤ回路２０に原点信号を出
力する。

ＡＮＤ回路２０には、原点信号の他にパルスジェネレー
タ９において発生した一回転パルス信号も入力される。

　そして、このＡＮＤ回路２０は前記一回転パルス信号
と原点信号との双方が入力されたとき、位置レジスタ１
３に信号を送り、位置レジスタ１３が検出しているスラ
イドテーブル１の移動位置データを原点位置を示すデー
タ（ゼロ又は所定値）にセットする。

この位置レジスタ１３は、パルスジェネレータ９からの
パルスをスライドテーブル１の移動方向に応じてアップ
又はダウンカウントすることによって、常にスライドテ
ーブル１の移動位置を検出すると共に、その移動位置デ
ータと前記原点位置を示すデータとを比較して、両者が
一致した時点でパルス発生回路１１に信号を送って、パ
ルス発生回路１１のパルス発生を停止させる。

次に、このような装置の動作は以下の通りである。

スナワち、今、スライドテーブル１が原点に停止してい
るとして、このスライドテーブル１を矢示Ａ方向に前進
させるには、まず移動位置設定器１０から移動信号をパ
ルス発生回路１１に送る。

このパルス発生回路１１からの・々パルスは偏差カウン
タ１２に送られる。

偏差カウンタ１２には、ノクルス発生回路１１からのパ
ルスの他にパルスジェネレータ９からのノくルスも入力
されており、これらのノζパルス数の偏差を示す偏差デ
ータが偏差カウンタ１２からＤ／Ａ変換器１４に送られ
る。

このように、偏差カウンタ１２においては位置フィード
バックが行なわれている。

偏差カウンタ１２かも出力された偏差データ（ま、Ｄ／
Ａ変換器１４でアナログ量（電圧値）に変換され、差動
増幅器１５に送られる。　一方、この差動増幅器１５に
は、速度検出器８からの速度信号（電圧値）も入力され
ており、この差動増幅器１５は、Ｄ／Ａ変換器１４から
の電圧値と、速度検出器８からの電圧値との引算をし、
その差電圧値をパワーアンプ１６に送る。

すなわち、この差動増幅器１５にお（・て＆′！、、速
度フィードバックが行なわれている。

パワーアンプ１６は、差動増幅器１５からの差電圧値を
増幅した後、直流モータ４を駆動する。

そして、この直流モータ４の駆動により出力軸５がねじ
軸３とともに回転するため、スライドテーブル１が矢示
Ａ方向に前進し、例えば加工が行なわれる。

次に、スライドテーブル１が後退して原点に到達すると
、位置レジスタ１３は、パルスジェネレータ９からのパ
ルスに基づいて検出したスライドテーブル１の移動位置
データと原点位置データとが等しくなるので、パルス発
生回路１１に停止信号を送って、パルス発生回路１１の
パルス発生を停止させ、それによってスライドテーブル
１を原点位置に停止させる。　以上の動作はスライドテ
ーブル１の通常の状態を説明したものである。

次に、スライドテーブル１が矢示Ａ方向又はＢ方向に移
動中に機械の電源が切れた場合等には、スライドテーブ
ル１が慣性によって若干惰走するにも拘らず、パルスジ
ェネレータ９からはその惰走に応じたパルスが出力され
ないので、位置レジスタ１３（バッテリによってバック
アップされているものとする）が検知しているスライド
テーブル１の位置とスライドテーブル１の現実の位置と
の間に狂いが生じる。

そこで、両者を一致させるために原点の再決定をする必
要がある。

このような場合には、電源回復後、制御機構１７を作動
させることによって直流モータ４を駆動してスラ・イド
テーブル１を矢示Ｂ方向に低速で後退させて、スライド
チープル１のドッグ１９が原点リミットスイッチ１８の
作動子を叩くことによってオンさせると、原点信号がＡ
ＮＤ回路２０に入力される。

そして、このＡＮＤ回路２０にパルスジェネレータ９か
ら一回転信号も入力されると、ＡＮＤ回−路２０から信
号が出力され、それによって位置し・ジスタ１３が検知
しているスライドテーブル１の移動位置データが原点位
置を示すデータにセットされて、原点の再決定がなされ
る。

なお、位置レジスタ１３の移動位置データが原点位置を
示ずデータにセットされると、パルス発生回路１１に停
止信号が出力されるため、スライドテーブル１は原点位
置で停止する。

しかしながら、」二記のような従来の工作機械の送り制
御装置にあっては、原点再決定を行なうのに原点ＩＪ　
ミツトスイッチ１８を使用する構成となって（・たため
、次のような問題があった。

すなわち、工作機械では常時振動が発生しているし、切
削液もかかるなど環境が非常に悪いため、リミットスイ
ッチなどのメカニカルスイッチを使用すると耐久性が悪
くなり、頻繁に検査をする必要があった。

また、原点再決定毎にスライドテーブル１を原点位置ま
で後退させなければならないため、時間がかかり、工作
機械の稼動率が低下してしまう。

そこで、この発明においては、それ自体でも作動のバラ
ツキのあるりミツトスイッチをなくすと共に、スライド
テーブルを原点まで戻さなくても原点再決定をしたのと
同等の効果が得られるようにすることを目的とする。

そのため、この発明による工作機械の送り制御装置は、
工作機械の電源が断たれた時の可動部の位置、速度、移
動方向、及び可動部固有の惰走に関する時定数とに基づ
いて、可動部の実際の停止位置を演算するようにしてい
る。

以下、この発明の実施例を図面の第２図以降を参照しな
がら説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示すブロック図である
。

なお、同図において、第１図と対応する部分には同一符
号を付してその部分の説明を省略する。

同図において、移動位置検出回路２１は、前述した位置
レジスタ１３の機能のうち、・々ルス発生回路１１へ停
止信号を出力する機能を除（・た機能を有し、工作機械
の電源が断たれた時のスライドテーブル１の移動位置を
示す位置データＰＯを保持し続ける。

なお、この移動位置検出回路２１の保持データは、後述
する演算装置２３からの指令でクリアされる。

第１．第２の記憶手段の作用を兼ねる速度レジスタ２２
は１例えば速度検出器８を構成するタコジェネレータの
発生電圧を図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル信
号に変換することによって得た電源遮断時のスライドテ
ーブル１の移動方向及び速度を示す速度データυ０を保
持し続ける。

なお、タコジェネレータ夕は直流モータ４の回転方向に
応じて極性の異なる電圧を発生するから、速度データｖ
ｏは直流モータ４の回転方向、すなわちスライドテーブ
ル１の移動方向に応じて正の場合と、負の場合があり、
この正又は負の符号が移動方向データとなる。

また、この速度レジスタ２２の保持データも後述する演
算装置２３からの指令でクリアされる。

演算装置２３は、機械の電源回復後、移動位置検出回路
２１及び速度レジスタ２２から位置データＰｏ及び速度
データυ０を読み込んで、その読み込んだ位置データＰ
ｏ及び速度データｖｏと後述するスライドテーブル１の
惰走に関する時定数データＴとに基づいて、スライドテ
ーブル１の停止位置Ｐｘを演算すると共に、この停止位
置データＰｘと、後述するようにして直流モータ４を低
速で回転させた時にパルスジェネレータ９から出力され
るパルス及び一回転信号とに基づいて、一回転信号が入
力された時点のスライドテーブル１の位置を求めて、そ
の求めた位置データを位置レジスタ１３に転送する。

次に、この演算装置２３の演算内容を第３図以降をも参
照して詳述する。

先ず、スライドテーブル１固有の惰走に関する時定数デ
ータＴは、次のように設定する。

第２図の直流モータ４まわりは、第３図に示すようにな
っており、機械の電源が入っている時のパワーアンプ１
６の出力は、電源オンによって閉じている常開接点２４
を介して直流モータ４（２５は電機子抵抗）に印加され
、電源が断たれると、電源オンによって開いていた常閉
接点２６が閉じるため、ダイナミックブレーキ用の抵抗
２７が直Ｒモ　１４に接続されてブレーキがかかり始め
る。

ところが、電源が遮断された時点から閉じて（・た常開
接点２４が開き、開いていた常閉接点２６が閉じるまで
時間がかかるため、ダイナεツクブレーキがかかる時点
は電源遮断時より若干遅れる。

そのため、スライドテーブル１の速度υは、第４図に示
すように電源遮断時点を基準にすると、ダイナミックブ
レーキが作動するまでの時間Ｔｎの間は略一定であり、
それ以降は ｖ　＝　ｖｏ　ｅｘｐ　Ｃ−ｔ／　ＴＲ］　　なる減衰
関数で減衰していく。

となる。

但し、減衰時定数Ｔｎは、直流モータ４のモータイナー
シャをＧＤＭ　Ｃｋｆ−ｍ’　］　＋　　モータ軸換算
の負荷イナーシャをＧＤＬ　（１＜ｑ−ｍ”：］　、ダ
イナεツクブレーキ用抵抗２７の抵抗値をＲＤ〔Ω〕、
直流モータ４の電機子抵抗２５の抵抗値をＲＡ［Ω〕、
直流モータ４の誘起電圧定数をＫｖ　［Ｖ／　ｒｐｍ　
］　、直流モータ４のトルク定数をＫＴｌｌ、ｋｐ・ｆ
ｆｌ／Ａ　）とすると、（ＧＤ２Ｍ＋ＧＩ）２Ｌ）（Ｒ
Ｄ＋ＲＡ）／　３７５ＫＶ’ＫＴ　〔５ｅｅ）となる。

したがって、スライドテーブル１の惰走距離りは、 ＝　ＩＪＯＴＤ十ＺＩＯＴＲ＝ＩＪＯ（ＴＤ＋ＴＲ）と
なる。　そして、この式におけるＴＤ　＋ＴＲなる値は
、直流モータ４及びそれに連結されるスライドテーブル
１が決まれば一定であり、このＴＤ　＋　ＴＲがスライ
ドテーブル１の惰走に関する時定数データＴとなる。

そこで、第２図の演算装置２３は、機械の電源回復後、
第５図のフロー図に示す５ＴＥＰ　１，２で先ず移動位
置検出回路２１及び速度レジスタ２２から機械の電源遮
断時のスライドテーブル１の位置データＰｏ及び速度デ
ータ（移動方向データを含む）　ｖＯを読み出す。

そして、５ＴＥＰ’３で５ＴＥＰＩ　、２で読み出した
位置データＰＯ及び速度データｖｏ　と前述の時定数デ
ータＴ　（Ｔ＝ＴＤ＋ＴＲ）とに基づいて、スライドテ
ーブル１の停止位置　Ｐｘ　＝　Ｐａ十υｏ（ＴＤ＋Ｔ
Ｒ’）を演算する。

ところで、スライドテーブル１は上記の停止位置ＰＸで
停止しているが、パルスジェネレータ９の回転円板が停
止位置Ｐｘで一回転信号を出力する位置で停止している
とは限らない。

そこで、５ＴＥＰ４で第２図の移動位置設定器１０に低
速移動指令を送って、前述した制御機構１７の作用によ
り直流モータ４を予め定めた回転方向に低速回転させる
。

そして１．５ＴＥＰ５で直流モータ牛の回転によってパ
ルスジェネレータ９から一回転信号が入力されるｔで、
パルスジェネレータ９からのパルスをカウントし、その
カウント結果（停止位置Ｐｘから一回転信号が出力され
るまでのスライドテーブル１の移動距離を示す）と停止
位置Ｐｘとに基づいて、スライドテーブル１の現在位置
を演算する。

なお、パルスジェネレータ９から一回転信号が入力され
た時点で、演算装置２３はパルス発生回路１１に停止信
号を送って、そのパルス発生を停止させ、それによって
パルスジェネレータ９が一停止させる。

そして、５ＴＥＰ６で５ＴＥＰ５において演算したスラ
イドテーブル１の現在位置データを第２図の位置レジス
タ１３に送って、位置レジスタ１３が検出しているスラ
イドテーブル１の移動位置データを書き換え、最後に５
ＴＥＰ７で移動位置検出回路２１及び速度レジス２２２
にデータクリア指令を送って、位置データＰｏ及び速度
データυ０をクリアして、処理を終了する。

そして、このようにすることによって、従来のように原
点りごットスイッチを用いて行なっていた原点再決定作
業を、原点ＩＪ　ミツトスイッチを用いることなく、速
やかに行なうことができる。

なお、スライドテーブル１が停止中に機械の電源が断た
れた場合には、スライドテーブル１が水平に置かれてい
る工作機械なら、スライドテーブル１は殆んど動かない
が、この場合も演算装置２３は前述の場合と同様の処理
を行なうものとする。

但し、この場合速度データυ０はｒＯＪである。

また、上記実施例において、位置レジスタ１３が電源遮
断時に・くツクアップされて〜・Ｊｔば、演算装置２３
は位置レジスタ１３から位置データＰＯを読み出しても
良く、そのようにした場合、移動位置検出回路２１を省
略できろ。　但し、その場合、位置レジスタ１３のデー
タはりＩＪ了する必要はない。

さらに、上記実施例では、速度レジスタ２２に、移動速
度を検出して保持する第１の言上１意手段の役目と、移
動方向を検出して保持する第２のｉ己憶手段の役目とを
持たせた例につ〜・て述べたん亀１両者を別々構成する
こともでき、その場合筒２のｉ己憶手段は、速度検出器
８の発生電圧の極性を識号１］シて、その識別結果を保
持するようにして構成したり、パルスジェネレータ９に
お０て発生する互（１ニ位相の異なるＡ相、Ｂ相の）く
パルスのうち、イ司れのパルスが先に発生したかを識別
することによってスライドテーブル１の移動方向を検出
して保持するようにして構成したりすることが可能であ
る。

さらにまた、上記実施例における位置レジスタ１３及び
移動位置検出回路２３をま、直流モータ４に取り付けた
ノリレスジェネレータ９カ・らのノＺ）レスに基づ℃・
てスライドテーブル１の移動位置を検１１）するように
なっているが、スライドテーブル１に取り付けた位置検
出器（リニアエンコータ゛等）力・ものパルスに基づ（
・てスライド′テ゛−）゛ルー１の移動位置を検出する
ようにしても良し・。

以上述べたように、この発明によれば従来の原点リミッ
トスイッチを省略できるので、１）ミツトスイッチのメ
ンテナンス作業力を不要になり、又電源回復時に工作機
械の可動音昏を原点１で戻さなく。

ても良いので、工作機械の稼動率カー向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の工作機械の送りＩＩＩ御装置の−ｆ１
を示すブロック図、 第２図は、この発明の一実施秒１ｊを示すフ゛ロック図
、第３図は、第２図の直流モータまわりの詳細を示す回
路図、 第４図は、スライドテーブル 時点数データの説明に供する線図、 第５図は、第２図の演算装置の処理内容を示すフロー図
である。 １・・・スライドテーブル（可動部） ４・・・直流モータ（可変速モータ） ８・・・速度検出器 ９・・・パルスジェネレータ（位置検出器）１７・・・
制御機構　２１・・・移動位置検出回路２２・・・速度
レジスタ（第１．第２の記憶手段）２３・・・演算装置 第３図 ２４ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　可動部を駆動する可変速モータと、この可変速モー
   タの回転を制御する制御機構等とからなる工作機械の送
   り制御装置において、前記可変速モータ又は可動部に取
   り付けた位置検出器からの信号に基づいて前記可動部の
   移動位置を検出して保持する移動位置検出手段と、工作
   機械の電源が断たれた時の前記可動部の移動速度を検出
   して保持する第１の記憶手段と、前記電源が断たれた時
   の前記可動部の移動方向を検出して保持する第２の記憶
   手段と、前記移動位置検出手段及び第１．第２の記憶手
   段の各データと前記可動部固有の惰走に関する時定数デ
   ータとに基づいて、前記可動部の停止位置を演算する演
   算手段とを設けたことを特徴とする工作機械の送り制御
   装置。