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    公开号:WO1991014979A1
    申请号:PCT/JP1991/000356
    申请日:1991-03-13
    公开日:1991-10-03
    发明作者:Takao Sasaki；Kentaro Fujibayashi；Toshiaki Otsuki；Hideo Ogino
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 数値制御装置 技 術 分 野
    [0002] 本発明はホブ盤等の N C歯車工作機械を制御する数値制御 装置に関し、 特にホブのス ピン ドル軸と被切削歯車の回転軸 との同期関係の変更を同期をキヤ ンセルすることなく行う N C歯車工作機械を制御する数値制御装置に関する。 背 景 技 術
    [0003] 歯車を加工するホブ盤も N Cと結合した N Cホブ盤が使用 されるようになつてきた。
    [0004] ホブ盤ではス ビン ドル軸 （以後ホブ軸と記す） と被切削歯 車 （以後ワークと記す） の回転軸 （以後 C軸と記す） との間 で同期をとる必要がある。 このために、 ホブ軸に設けられた ポジシヨ ンコ ーダからの帰還パルスを一定の比で C軸に分配 している。
    [0005] しかし、 N Cホブ盤では、 同期中のホブ軸と C軸のパルス 数を常に監視するようになっていないので、 両軸の同期関係 の変更は必ず一度同期をキヤ ンセルしてから行っていた。 こ のため C軸の回転が停止してしまい、 モジュ ールの異なる複 数の歯車を加工する場合、 加工開始点の位置決めを行わなけ ればならなかった。
    [0006] これらを改善するために、 本出願人は特願平 1 一 3 3 7 0 5 8号の発明の名称 「数値制御装置」 とする出願をしている。 この発明によって、 N Cホブ盤では、 同期中のホブ軸と C 軸の同期関係の変更は同期をキャ ンセルすることなく行うこ とができるようになった。 しかし、 同期変更指令がだされて から新しい同期に移行するまでに相当の時間を要した。
    [0007] —方、 複数のホブを設けて複数のワークを加工できる N C ホブ盤が使用されている。 特にこれらのホブ盤では、 同期変 更ができるだけ短時間に実行されることが望まれる。 発 明 の 開 示
    [0008] 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 同期 をキャ ンセルすることなく、 ホブ軸の 1回転以内に、 ホブ軸 と C軸の新しい同期関係への変更が行える N C歯車工作機械 を制御する数値制御装置を提供することを目的とする。
    [0009] 本発明では上記課題を解決するために、
    [0010] ホブ盤等の N C歯車工作機械を制御する数値制御装置にお いて、 ホブを回転させるス ピン ドル軸に結合されたポジショ ンコーダからの帰還パルスを、 前記スピン ドル軸の回転数と 被切削歯車を回転させる回転軸の回転数との比を舍む指令に よって変換し、 ス ピン ドルモータへの回転指令と、 前記回転 軸への回転指令を出力する軸制御回路と、 前記ポジショ ンコ ーダからの帰還パルスを力ゥ ン トする第 1の内部カウンタと、 前記回転軸へ指令する回転指令パルスを力ゥ ン トする第 2の 内部力ゥンタを設けた同期制御手段と、 新しい前記ス ピンド ル軸の回転数と前記回転軸の回転数が指令されたときに、 前 記ス ピン ドル軸と前記回転軸の回転を停止することなく、 新 しい同期関係を保っための補正パルスを演算する補正パルス 演算手段と、 を有することを特徵とする数値制御装置が、 提 供される。
    [0011] ホブのホブ軸に結合されたポジショ ンコーダからの帰還パ ルスを、 ホブ軸の回転数と C軸の回転数の比が一定になるよ うにホブ軸を回転させるス ピン ドルモータの回転数と C軸の 回転数を同期制御手段に設けられた軸制御回路で制御する。 また、 常時第 1の内部カウンタでポジショ ンコーダからの帰 還パルス数を、 第 2の内部カウ ンタで C軸に分配されるパル ス数を監視する。
    [0012] ホブ軸の回転数と C軸の回転数の比を変更する場合は、 第 1及び第 2の内部力ゥンタでカウン ト したホブ軸の回転パル ス数と C軸の回転パルス数を基に演算手段が補正パルスを演 算する。 この補正パルスを新しい同期関係のホブ軸と C軸の 位置合わせのために C軸に加えて、 C軸の回転を加減速し、 そのまま新しい同期関係に移行する。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明の概念図、
    [0013] 第 2図は本発明によるホブ軸及び C軸の内部力ゥ ンタの値 を示す図、
    [0014] 第 3図は本発明の同期変更のフ ロ ーチ ャ ー ト、
    [0015] 第 4図は本発明を実施するための数値制御装置と付加軸制 御装置のハー ドウヱァのブロ ッ ク図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0016] 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0017] 第 1図は本発明の概念図である。 ワーク 1 は被切削歯車で あり、 ワーク 1の回転を行う回転軸である C軸 1 3は歯車 1 2 a及び 1 2 bを介してサーボモータ 1 1 によつて回転する。 ホブ 2はス ピン ドル軸であるホブ軸 3に取り付けられており、 ス ピン ドルモータ 5 によって回転し、 ワーク 1 の歯切りを行 う。 ス ピン ドルモータ 5には歯車 6 a及び 6 bを介してポジ ショ ンコーダ 7が結合されており、 ス ピン ドルモータ 5の回 転に比例した帰還パルスを出力する。 この帰還パルスは同期 制御手段 8に送られ、 同期制御手段 8に設けられた内部力ゥ ンタ a 1 5 aによってカウ ン ト される。 この内部カウ ンタ a 1 5 aは、 ホブ軸 3の 1回転分の帰還パルス数を力ゥ ン トす ると再び 1からカウ ン トを開始する。
    [0018] 同期制御手段 8に設けられた軸制御回路 1 4はホブ軸 3の 回転数を含む回転指令をスピン ドルアンプ 4に指令し、 また、 C軸 1 3の回転数を含む回転指令をサ一ボアンプ 1 0に指令 する。 このホブ軸 3の回転数と C軸 1 3の回転数は一定の比 に設定される。 軸制御回路 1 4からの回転指令に基づき、 ス ピン ドルアンプ 4 はスピン ドルモータ 5を駆動させ、 ホブ軸 を回転させる。 同様に、 軸制御回路 1 4からの回転指令によ つて、 サーボアンプ 1 0はサーボモータ 1 1を駆動させ、 C 軸 1 3を回転させる。 内部カウ ンタ 1 5 bは、 C軸 1 3への 指令パルスを力 ゥ ン ト し、 C軸 1 3の 1回転分の指令パルス 数をカウン トすると再び 1からカウン トを開始する。 このよ うにして、 内部カ ウ ンタ 1 5 a及び 1 5 bは同期中の両軸の パルス数を常に監視する。
    [0019] 同期指令は以下の形式で行う。
    [0020] G 8 1 T t , L 1 , ；
    [0021] ここで、 G 8 1 は同期開始指令、 t , は歯車の歯数、 1 , はホブ条数である。 なお、 ホブ軸回耘数と C軸回転数の比は t 1 ： 1 1 ある。
    [0022] ホブ軸 3の回転数と C軸 1 3の回転数との比を変更する同 期変更指令が出されると、 内部カウンタ 1 5 a及び 1 5 bの カウ ン ト数を基に補正パルス数演算手段 9が補正パルスを演 算し、 同期制御手段 8に出力する。 この補正パルスは同期制 御手段 8から出力され、 サーボアンプ 1 0を介してサーボモ —タ 1 1の回転を変更する。 補正パルスの分配が完了した時 点で、 新しい回転比の同期に移行することになる。
    [0023] 新しい同期指令は以下の形式で行う。
    [0024] G 8 5 T t a L 1 2 ；
    [0025] ここで、 G 8 5は同期変更指令、 t 2 は歯車の歯数、 1 2 はホブ条数である。 なお、 ホブ軸回転数と C軸回転数の比は t 2 ： 1 2 となる。
    [0026] 第 2図は本発明によるホブ軸及び C軸の内部カウ ンタの値 を示す図である。 本例では同期開始指令と同期変更指令は以 下の形式で行われている。
    [0027] G 8 1 T 2 L 1 ；
    [0028] ここで、 G 8 1 は同期開始指令、 2は歯車の歯数、 1 はホ ブ条数である。 なお、 ホブ軸回転数と C軸回転数の比は 2 ： 1である。
    [0029] G 8 5 T 4 L 1 ；
    [0030] こ こで、 G 8 5は同期変更指令、 4は歯車の歯数、 1 はホ ブ条数である。 なお、 ホブ軸回転数と C軸回転数の比は 4 ： 1 となる。
    [0031] また、 図において、 T軸は時間を表し、 I軸は内部カ ウ ン タのパルス数を表している。 ホブ軸と C軸の最初の加工開始 時点では各軸の回転パルス数は初期状態にク リアされている。 すなわち、 内部カウンタの数値は共に 0になっている。 加工 開始後は各内部力ゥンタの数値に基づいて相互の関係は監視 される。
    [0032] I軸の I oはホブ軸 1回転のパルス数、 すなわちホブ軸に 結合されたポジシヨ ンコ ーダからの帰還パルスの力ゥ ン ト数 の最大値である。 I i は C軸 1回転のパルス数すなわち、 サ 一ボアンプへの回転指令パルスの最高値である。 従って、 ホ ブ軸のパルス数が I 0に達すると再び 1からカ ウ ン トされる ので、 ホブの回転状況は鋸歯状波で示されている。
    [0033] T軸と I軸との原点を 0とし、 同期変更指令が出た時点を T 2する。 座標の原点 0におけるホブ軸の回転パルスが増加 して最高値 I 0になる T軸上の時点を T 1 とする。 T軸上の 時点 T 1からホブ軸 2回転分後の T軸上の時点を T 4、 T軸 上の時点 T 4からホブ軸 4回転分後の時点を T 5 とする。 座 標の原点 0から 2回転分後の時点を T 3とする。
    [0034] 座標 （T 3、 I i ) 、 （丁 4、 1 1 ) 及び （丁 5、 1 1 ) を A点、 B点及び D点とする。 また、 T 2時点のホブ軸のパ ルス数を I o t と し、 C軸のパルス数を I i tと し、 座標 ( T 2、 I i t ) を F点とする。
    [0035] 直線 T 4一 Dと平行で F点を通る直線が、 1 = 1 i と交わ る点を Cとし、 T = T 1 と交わる点を Εとする。 座標 （Τ 4、 I i t ) を J点、 K点は E点を通る T軸に平行な直線が直線 B - T 4と交わる点である。
    [0036] ( ) 本例では G 8 1 T 2 L 1の同期開始指令のあと G 8 5 T 4 L 1の同期変更を指令することにより、 同期関係をホブ 軸回転数 ： C軸回転数 = 2 ： 1から 4 ： 1に変更する。
    [0037] ( b ) G 8 5 T 4 L 1が指令された T 2時点のホブ軸の回転 パルス数 I 0 tと C軸の回転パルス数 I i tから、 同期合わ せのための C軸に出力する補正パルス数を計算する。 本例の 場合はこの補正パルス数は次式から求められる。
    [0038]
    [0039] + I A ( I o t Z I o ) 〕
    [0040] I h ： 補正パルス数、 図における線分 BH
    [0041] ( I i - I i t ) ： T 2時点から C軸を 1回転させるまで の C軸回転の残りのパルス数、 図における線分 B J
    [0042] I A ( I o t X I o ) ： ホブ軸の回転パルス数が 0から I
    [0043] 0 tになる間に C軸の回転に要するパルス数、 図における線 分 J K
    [0044] M〇DIA： 算術演算子剰余 （整数扱い） で除算による余り を計算する。 ここでは 〔 （ I i 一 I i t ) + I A ( I o t Z
    [0045] 1 0 ) 〕 を I Aで除算した余りである。 I A ： ( 1 / 4 ) I i であり、 ホブ軸 1回転当たりの C軸 のパルス数
    [0046] ( c ) 最大切削送りで、 （b ) で計算された補正パルスを分 割して C軸に出力する。 最大切削送りで補正パルスを出力す るのは安全な範囲でできるだけ早く新しい同期に変更するた めである。 この補正パルスの付加中が図の線分 F Gであり、 補正パルスの付加が完了した点が図の G点である。
    [0047] ( d ) 補正パルスの付加が完了した G点から変更後の新しい 同期関係になる。 図の直線 G Bは新しい同期 （ 4 : 1 ) であ り、 直線 E C、 直線 T 4 Dと平行である。
    [0048] 上記説明の通り、 補正パルスは内部カウ ンタでカウ ン トさ れたホブ軸と C軸の回転パルス数を基に計算されるので、 補 正パルスの分配が完了するとそのまま新しい同期関係になる。 すなわち、 同期変更指令の時点からホブ軸 1回転以内に新し い同期関係に移行できる。
    [0049] また、 ホブ軸と C軸との同期の位置関係がずれている場合 は、 内部力ゥンタで力ゥン ト されたホブ軸と C軸の回転パル ス数を基にずれ分の補正パルスを計算できるので、 この補正 パルスを C軸に加えることにより位置ずれを補正できる。
    [0050] 第 3図は本発明の同期変更のフローチャ ー トである。 図に おいて、 Sに続く数値はステ ッ プ番号を示す。
    [0051] 〔 S 1〕 同期関係変更指令がされたかを調べ、 されていれば S 2に進む。
    [0052] [ S 2 3 C軸及びホブ軸の内部のカウ ンタ値を参照する。
    [0053] 〔 S 3〕 補正パルスの計算を行う。 〔 S 4〕 最大切削送り速度にて補正パルスを C軸に分配する。 第 4図は本発明を実施するための数値制御装置 （C N C) と付加軸制御装置のハー ドウエアのブロ ッ ク図である。 数値 制御装置 （C N C) のプロセッサ 2 1 は R OM 2 2に格納さ れたシステムプログラムに従って、 数値制御装置全体を制御 する。 R OM 2 2 には E P R QMあるいは E E P R〇Mが使 用される。 R AM 2 3は S R AMが使用され、 各種のデータ が格納される。 不揮発性メモリ 2 4は加工プログラム 2 4 a、 パラ メ ータ等が記憶され、 バッテ リパッ クアップされた C M 〇 S等が使用されるので、 数値制御装置の電源切断後もその 内容が保持される。
    [0054] P M C (プログラマブル . マ シン . コ ン ト ローラ） 2 5は M機能、 S機能、 T機能等の指令を受けて、 シーケ ンスプロ グラ ム 2 5 aによってこの指令を解読処理し、 工作機械を制 御する出力信号を出力する。 また、 機械側からのリ ミ ツ ト ス ィ ツチの信号あるいは機械操作盤からのスィ ツチ信号を受け て、 シーケンス · プログラ ム 2 5 aで処理し、 機械側を制御 する出力信号を出力し、 数値制御装置で必要な信号はバス 3 5を経由して R AM 2 3に転送され、 プロセッサ 2 1 によつ て、 読み取られる。
    [0055] グラフイ ツ ク制御回路 2 6は各軸の現在位置、 移動量等の R AM 2 3に格納されたデータを表示信号に変換し、 表示装 置 2 6 aに送り、 表示装置 2 6 aはこれを表示する。 表示装 置 2 6 aは C R T、 液晶表示装置等が使用される。 キーボ一 ド 2 7は各種のデータを入力するのに使用される。 入出力回路 3 2は機械側との入出力信号の授受を行う。 す なわち機械側のリ ミ ッ トスィ ッチ信号、 機械操作盤のスィ ッ チ信号を受け、 これを PMC 2 5が読み取る。 また、 PMC 2 5からの機械側の空圧ァクチユエィ タ等を制御する出力信 号を受けて、 機械側に出力する。
    [0056] 手動パルス発生器 3 3は回転角度に応じて、 各軸を精密に 移動させるパルス列を出力し、 機械位置を精密に位置決めす るために使用される。 手動パルス発生器 3 3は通常機械操作 盤に実装される。
    [0057] ス ピン ドルァンプ 4はス ピン ドルモータ 5を駆動させ、 ポ ジシヨ ンコーダ 7は位置検出パルスを出力し、 付加検出器 3 1は同期パルスの力ゥ ン トを行う。 3 4は共有の RAMであ ο
    [0058] 付加軸制御装置のプロセ ッ サ 4 1は ROM4 2に格納され たシステムプログラムに従って、 付加軸制御装置全体を制御 する。 R OM4 2には E P ROMあるいは EE P R〇Mが使 用される。 RAM4 3にはス ピン ドル軸の帰還パルス及び C 軸の指令パルスを力ゥントする内部カウンタ 1 5 a及び 1 5 bが設けられ、 S RAMが使用されている。 位置制御回路 4 4はプロセッサ 4 1から位置指令を受けて、 サ一ボモータ 1 1を制御するための速度指令信号をサーボアンプ 1 0に出力 する。 サーボアンプ 1 0はこの速度指令信号を増幅し、 サ一 ボモータ 1 1を駆動する。 サーボモータ 1 1には位置検出器 4 7が結合されている。 位置検出器 4 7は位置検出パルスを 位置制御回路 4 4にフ ィードバッ クする。 上記の説明ではホブ盤での同期変更について説明したが、 ネジ切り、 ポ リ コ ン加工、 重畳同期等、 数値制御における他 の同期機能にも適用できる。
    [0059] 以上説明したように本発明では、 ホブ軸の帰還パルス及び c軸の指令パルスを力ゥン トする内部カウ ンタを設け、 同期 中の両軸のパルス数を常に監視し、 ホブ軸と C軸の同期関係 を変更するときに、 このカ ウ ンタの値から補正パルス数を計 算して C軸に加えるようにしたので、 同期をキヤ ンセルする ことなく直ちに新しい条件の同期関係に移行させることがで き、 モジュ ールの異なる複数の歯車を短時間で加工すること が可能となる。
    [0060] また、 ホブ軸と C軸の同期の位置関係のずれも補正パルス を演算し、 C軸に分配することによって同期をキャ ンセルす ることなく補正できる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . ホブ盤等の N C歯車工作機械を制御する数値制御装置 において、
    ホブを回転させるス ピンドル軸に結合されたポジシヨ ンコ ーダからの帰還パルスを、 前記ス ピン ドル軸の回転数と被切 削歯車を回転させる回転軸の回転数との比を含む指令によつ て変換し、 ス ピン ドルモータへの回転指令と、 前記回転軸へ の回転指令を出力する軸制御回路と、 前記ポジシ ヨ ンコ一ダ からの帰還パルスを力ゥ ン トする第 1の内部カウ ンタと、 前 記回転軸へ指令する回転指令パルスをカウン トする第 2の内 部力ゥンタを設けた同期制御手段と、
    新しい前記スピン ドル軸の回転数と前記回転軸の回転数が 指令されたときに、 前記ス ピン ドル軸と前記回転軸の回転を 停止することなく、 新しい同期関係を保っための補正パルス を演算する補正パルス演算手段と、
    を有することを特徵とする数値制御装置。
    2 . 前記補正パルス演算手段は新しい前記ス ピン ドル軸の 回転数と前記回転軸の回転数が指令されたときに、 前記スピ ン ドル軸と前記回転軸の回転を停止することなく、 前記スピ ンドル軸が 1回転する間に新しい同期関係を保つように、 補 正パルスを演算するように構成したことを特徵とする請求項 1記載の数値制御装置。
    3 . 前記補正パルス演算手段は前記ス ピン ドル軸と前記回 転軸における同期の位置ずれが生じたときに、 位置ずれを補 正するための補正パルスを演算するように構成したことを特 徴とする請求項 1記載の数値制御装置。
    4 . 前記補正演算パルスは前記ス ピン ドルモータの最大切 削速度を越えないような速度で与えるように構成したことを 特徵とする請求項 1記載の数値制御装置。
    类似技术:
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    引用文献:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    EP19910906283| EP0474882B1|1990-03-29|1991-03-13|Numeric controller|
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