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JPS6036604B2 - Machine tool spindle control device - Google Patents

Machine tool spindle control device

Info

Publication number
JPS6036604B2
JPS6036604B2 JP8470480A JP8470480A JPS6036604B2 JP S6036604 B2 JPS6036604 B2 JP S6036604B2 JP 8470480 A JP8470480 A JP 8470480A JP 8470480 A JP8470480 A JP 8470480A JP S6036604 B2 JPS6036604 B2 JP S6036604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
spindle
main shaft
signal
voltage signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP8470480A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5715649A (en
Inventor
正 田中
紀男 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP8470480A priority Critical patent/JPS6036604B2/en
Publication of JPS5715649A publication Critical patent/JPS5715649A/en
Publication of JPS6036604B2 publication Critical patent/JPS6036604B2/en
Expired legal-status Critical Current

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  • Machine Tool Positioning Apparatuses (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作機械の主軸を所定の回転角度位置に位置
付け制御する用途等に用いる工作機械の主軸制御装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a spindle control device for a machine tool, which is used for positioning and controlling the spindle of a machine tool at a predetermined rotation angle position.

工具交換機能を有する工作機械例えばマシニングセンタ
ーと称される工作機械においては、工具マガジンから主
軸に工具を装着するとき、工具のキー積と主軸のキーが
一致しなければならない。
In a machine tool having a tool exchange function, for example, a machine tool called a machining center, when a tool is mounted on a spindle from a tool magazine, the key product of the tool and the key of the spindle must match.

このため、主藤の回転角度位置を所定の角度位置に位置
付けする必要がある。一般にこの動作を、主軸のオリエ
ンテーション(以下、ORIと略記する。)動作と称し
ている。従来の工作機械の主軸制御装置は、主軸にカム
を設け、このカムのORI位置部分に凹部を設け、OR
I動作信号によりこの凹部にノックピンを油圧で差込む
ことによりORI位置付けを行っていた。
For this reason, it is necessary to position the rotational angular position of the main wisteria at a predetermined angular position. Generally, this operation is called a main axis orientation (hereinafter abbreviated as ORI) operation. Conventional machine tool spindle control devices include a cam on the spindle, a recess in the ORI position of this cam, and
ORI positioning was performed by hydraulically inserting a dowel pin into this recess in response to an I operation signal.

しかしながら、このような構造では主軸の回転を急激に
停止させるため、機械的ショックが大きく、またカム及
びノックピンの強度等を強くしなければならないので、
機構が複雑になると共に大形になる欠点があった。この
ような欠点をなくすために本出願人は、先に次のような
工作機械の主軸制御装置を提案した。
However, with this structure, the rotation of the main shaft is abruptly stopped, which causes a large mechanical shock, and the strength of the cam and dowel pin must be increased.
This had the disadvantage that the mechanism was complicated and large. In order to eliminate such drawbacks, the present applicant previously proposed the following spindle control device for a machine tool.

この装置においては、速度制御系と位置制御系との2つ
の制御系を備え、主軸の回転制御を切削時には速度制御
系で行い、ORI動作時には位置制御系で行い、特に位
置制御系に切換えるときには主軸の回転エネルギーを低
減してからORI動作を行うものである。しかしながら
、このような主軸制御装置においては、位置検出器とし
て主軸の回転角度を電気信号に変換するレゾルバーを用
いている。
This device is equipped with two control systems, a speed control system and a position control system, and the rotation of the spindle is controlled by the speed control system during cutting, and by the position control system during ORI operation, especially when switching to the position control system. The ORI operation is performed after reducing the rotational energy of the main shaft. However, such a spindle control device uses a resolver that converts the rotation angle of the spindle into an electrical signal as a position detector.

レゾルバーよりなる位置検出器を用いると、レゾルバー
を主軸に機械的に減速比1対1でバックラッシュレスで
連結する場合、歯車を用いたりタイミングベルトを用い
たりする必要があり、これらの連結機構のスペースを主
軸機構に設けなければならない欠点がある。更に、最近
は工作機械の加工精度の向上を図るために主軸に測定器
を装着して被加工物の加工精度を測定し、主軸の中心位
置を補正する方法が導入されつつある。
When using a position detector consisting of a resolver, when mechanically connecting the resolver to the main shaft with a reduction ratio of 1:1 without backlash, it is necessary to use gears or a timing belt, and these connection mechanisms There is a drawback that space must be provided in the spindle mechanism. Furthermore, recently, in order to improve the machining accuracy of machine tools, methods have been introduced in which a measuring device is attached to the spindle to measure the machining accuracy of the workpiece and to correct the center position of the spindle.

この測定に際しては、主軸の回転角度位置をORI位置
を基準にして90o ,180o,270oの4点に位
置付け制御する必要がある。この4点位置付け制御は、
従来の機械式のものでは機構が複雑で実現が困難である
が、本出願人が先に提案したレゾルバを用いた主軸制御
装置では実現可能である。しかしながら、レゾルバを用
いた主軸制御装置では前述したように主軸機構に連続機
構のスペースを設けなければならない欠点がある。本発
明の目的は、工作機械の主軸に位置検出器を直結でき、
位置検出器の設置に余分なスペースをとらず、且つ主軸
をORI位置を含んで複数点に位置付け制御できる工作
機械の主軸制御装置を提供するにある。
In this measurement, it is necessary to position and control the rotation angle position of the main shaft at four points, 90o, 180o, and 270o, with the ORI position as a reference. This four-point positioning control is
Although it is difficult to realize a conventional mechanical type because of its complicated mechanism, it is possible to realize it with a spindle control device using a resolver, which was proposed earlier by the applicant. However, the main spindle control device using a resolver has the drawback that a space for a continuous mechanism must be provided in the main spindle mechanism, as described above. The object of the present invention is to enable a position detector to be directly connected to the main axis of a machine tool;
To provide a spindle control device for a machine tool that does not require extra space for installing a position detector and can position and control the spindle at a plurality of points including the ORI position.

第1図は本発明で用いる位置検出器の出力である主軸位
置決め用電圧信号Eの特性を示したものである。
FIG. 1 shows the characteristics of the spindle positioning voltage signal E, which is the output of the position detector used in the present invention.

図示のように主軸の回転角度ひが変ると、プラスマイナ
スの極性をもった台形波状に主軸位置決め用電圧信号E
が変化し、位置制御系が安定する点S1,S2,・・・
・・・と、不安定となる不安定点AS1,AS2,・・
・とで電圧信号Eが零となっている。安定点SI,S2
,・・・力主ORI位置又は他の位置付けすべき位置に
なるように選定すると、主軸の回転角aが360o変る
毎に安定点S1,S2,・・・が生ずる。このようにす
ると、例えば主軸の回転角0が安定点SIと不安定点A
SIとの間の8(P)にあったとすると、制御系がRO
I動作したときには、安定点SIになるように主軸を動
かして停止する。第1図では、主軸が回転角度8によっ
てORI動作時に動かされる方向を矢印で示している。
第2図は本発明に係る工作機械の主軸制御装置の一実施
例を示したものである。
As shown in the figure, when the rotation angle of the spindle changes, the spindle positioning voltage signal E changes in the form of a trapezoidal wave with plus and minus polarities.
Points S1, S2, etc. where the position control system becomes stable as the
...and unstable points AS1, AS2, ...
・The voltage signal E becomes zero. Stable point SI, S2
, . . . If the main shaft ORI position or other position is selected, stable points S1, S2, . . . occur every time the rotation angle a of the main shaft changes by 360°. In this way, for example, the rotation angle 0 of the main shaft is the stable point SI and the unstable point A.
If the control system is at 8(P) between the SI and the RO
When the I operation is performed, the main shaft is moved to a stable point SI and then stopped. In FIG. 1, the direction in which the main shaft is moved during the ORI operation by the rotation angle 8 is indicated by an arrow.
FIG. 2 shows an embodiment of a spindle control device for a machine tool according to the present invention.

図において、1は速度指令部、2は速度制御系と位置制
御系との切換手段、3は速度制御部、4は主軸機構、5
は位置制御部である。速度指令部1は、デジタル速度指
令Nsをデジタル・アナログ変換しアナログの速度指令
電圧信号E,を出力するデジタル・アナログ変換器D/
Aを備えて構成されている。
In the figure, 1 is a speed command section, 2 is a means for switching between the speed control system and the position control system, 3 is a speed control section, 4 is a spindle mechanism, and 5 is a speed control section.
is the position control section. The speed command unit 1 includes a digital-to-analog converter D/ which converts the digital speed command Ns from digital to analog and outputs an analog speed command voltage signal E.
It is configured with A.

切換手段2は、速度指令部1からの速度指令電圧信号E
,が速度制御部3に与えられるのを制御する第1のアナ
ログスイッチSWIと、位置制御部5からの信号が速度
制御部3に与えられるのを制御する第2のアナログスイ
ッチSW2と、オリエンテーション指令信号ORIを反
転して第2のアナログスイッチSW2を制御するィンバ
ータ瓜Vとを備えて構成されている。
The switching means 2 receives the speed command voltage signal E from the speed command section 1.
, a first analog switch SWI that controls that the signal from the position control section 5 is applied to the speed control section 3, a second analog switch SW2 that controls that the signal from the position control section 5 is applied to the speed control section 3, and an orientation command. The inverter V inverts the signal ORI to control the second analog switch SW2.

速度制御部3は、検出部DTと、検出部DTの出力電圧
△Eを増幅するサーボ増幅器SAと、このサーボ増幅器
SAの出力で駆動される主軸モータMと、主軸モータM
に連結されていてその回転数に比例した速度電圧信号E
TCを出力し、これを検出部DTと位置制御部5に与え
る速度発電機TGとを備えて構成されている。
The speed control section 3 includes a detection section DT, a servo amplifier SA that amplifies the output voltage ΔE of the detection section DT, a main shaft motor M driven by the output of the servo amplifier SA, and a main shaft motor M.
A speed voltage signal E connected to the speed voltage signal E and proportional to its rotation speed.
It is configured to include a speed generator TG that outputs TC and supplies it to the detection section DT and the position control section 5.

主軸機構4は、主軸モータMの出力を減速する減速機G
と、減速された出力で回転される主軸SPとを備えて構
成されている。
The main shaft mechanism 4 includes a reducer G that reduces the output of the main shaft motor M.
and a main shaft SP rotated with a reduced output.

位置制御部5は、主軸SPの所定回転角度位置を検出し
て主軸位置決め用電圧信号EMs,及びEMs2を出す
位置検出器RDと、この位置検出器RDから与えられる
主軸位置決め用電圧信号EMs,,BMs2と速度発電
機TGから与えられる速度電圧信号EToとオリエンテ
ーション指令信号ORIと主軸SPを位置付けすべき位
置を指定する主軸位置指定信号A,B,C,Dのうちの
いずれか1つの主軸位置指定信号等を入力として動作し
第2のアナログスイッチSW2を経て検出部DTに低速
指令電圧信号E2及び主軸位置決め用電圧信号E3を出
力する制御回路CCとにより構成されている。
The position control unit 5 includes a position detector RD that detects a predetermined rotational angle position of the spindle SP and outputs spindle positioning voltage signals EMs and EMs2, and a spindle positioning voltage signal EMs, EMs2 given from the position detector RD. Spindle position designation of any one of the speed voltage signal ETo given from BMs2 and speed generator TG, orientation command signal ORI, and spindle position designation signals A, B, C, and D that designate the position where the spindle SP should be positioned. It is constituted by a control circuit CC which operates with signals etc. as input and outputs a low speed command voltage signal E2 and a spindle positioning voltage signal E3 to the detection section DT via the second analog switch SW2.

この装置においては、速度指令部1、切換手段2、速度
制御部3及び主軸機構4にて速度制御系6を構成してい
る。位置検出器RDは、本発明の1つの特徴とするとこ
ろなので、第3図にて具体的に説明する。
In this device, a speed control system 6 is composed of a speed command section 1, a switching means 2, a speed control section 3, and a spindle mechanism 4. Since the position detector RD is one of the features of the present invention, it will be specifically explained with reference to FIG.

即ち、この位置検出器RDは、主軸鷹Pに直結された第
1の円板DISIと第2の円板DIS2と、第1の円板
DISIに固着した第1の発磁体MACIと、第2の円
板DIS2に固着した第2の発磁体MAC2と、これら
発磁体MAC2に対してそれぞれ距離1をへだて回転方
向の位置を同じにして固設された第1,第2の磁気セン
サーMS1,MS2を有して構成されている。第1,第
2の発磁体MAC1,MAG2は、円弧状の磁性体の厚
さ方向にNSと着磁されたそれぞれ1対の磁石MAGI
−1,MAGI−2,MAC2一1,MAG2一2を備
え、これら磁石を第1,第2の円板DIS1,DIS2
の外周に、一方の磁石MAGI−1,MAG2ーーはN
極が外向きになり、他方の磁石MAGI−2,MAC2
−2はS極が外向きになるようにして対毎に対称する円
板PISI又はDIS2上で位置を180o異にし且つ
円板相互間では90o位置を異にして固着することによ
り構成されている。かかる位置検出器RDにおいては、
第1,第2の円板PIS1,DIS2を回転させて角度
8を変化させると、第4図A,Bに示すように第1,第
2の磁気センサーMS1,MS2の出力電圧である主軸
位置決め用電圧信号EMs,,EMs2は、磁気センサ
ーMS1,MS2がそれぞれ第1,第2の発磁体MAG
1,MAC2のN極に対応するとプラス電圧、S極に対
応するとマイナス電圧となり、N極からS極に切換る点
(即ち、プラス電圧からマイナス電圧に切換る点)P1
,P2及びS極からN極に切換る点(即ち、マイナス電
圧からプラス電圧に切換る点)P3,P4にて主軸位置
決め用電圧信号EMs,,EMs2が琴電圧となる。こ
れらの点P1,P2,P3,P4が主軸SPの位置付け
すべき所定位置になるように第1,第2の磁気センサー
MS1,MS2を主軸機構4に装着する。なお、P3及
びP4点に位置付けするためには、電圧信号EMs,,
EMs2の樋性を破線で示すように反転させてP3及び
P4点が安定点となるようにする必要がある。次にこの
ような主軸制御装置の動作を説明する。
That is, this position detector RD includes a first disc DISI and a second disc DIS2 directly connected to the main shaft hawk P, a first magnetizing body MACI fixed to the first disc DISI, and a second disc DISI. A second magnet generating body MAC2 is fixed to the disc DIS2, and first and second magnetic sensors MS1 and MS2 are fixed to the magnetic body MAC2 by a distance 1 and at the same position in the rotational direction. It is configured with The first and second magnetizing bodies MAC1 and MAG2 are each a pair of magnets MAGI which are magnetized as NS in the thickness direction of the arc-shaped magnetic body.
-1, MAGI-2, MAC2-1, MAG2-2, and these magnets are connected to the first and second disks DIS1, DIS2.
One of the magnets MAGI-1 and MAG2 is N
With the pole facing outward, the other magnet MAGI-2, MAC2
-2 is constructed by fixing each pair at different positions by 180 degrees on the symmetrical disks PISI or DIS2, with the S pole facing outward, and at different positions by 90 degrees between the disks. . In such a position detector RD,
When the first and second disks PIS1 and DIS2 are rotated to change the angle 8, the main shaft positioning is determined by the output voltage of the first and second magnetic sensors MS1 and MS2 as shown in FIG. 4A and B. The voltage signals EMs, EMs2 are generated when the magnetic sensors MS1 and MS2 are connected to the first and second magnetizing bodies MAG, respectively.
1. When it corresponds to the N pole of MAC2, it becomes a positive voltage, and when it corresponds to the S pole, it becomes a negative voltage, and the point where it switches from the N pole to the S pole (that is, the point where it switches from the positive voltage to the negative voltage) P1
, P2 and points P3 and P4 where the S pole is switched to the N pole (that is, the point where the negative voltage is switched to the positive voltage), the spindle positioning voltage signals EMs, EMs2 become the koto voltage. The first and second magnetic sensors MS1 and MS2 are attached to the spindle mechanism 4 so that these points P1, P2, P3, and P4 are predetermined positions where the spindle SP should be positioned. In addition, in order to locate the points P3 and P4, the voltage signals EMs, ,
It is necessary to reverse the gutter properties of EMs2 as shown by the broken line so that points P3 and P4 become stable points. Next, the operation of such a spindle control device will be explained.

先ず、主軸SPの速度制御を行う場合について説明する
First, the case of controlling the speed of the spindle SP will be described.

デジタル速度指令N3がデジタル・アナログ変換器D/
Aに入力されると、この変換器D/Aからアナログの速
度指令電圧信号E,が出力される。一方、速度制御時に
はオリエンテーション指令信号ORIが入力されないの
で、信号「0」が第1のアナログスイッチSWIに印加
され、第1のアナログスイッチSWIがオンとなってい
る。この状態では、第2のアナログスイッチSW2には
ィンバータINVで逆変換されて信号「1」が印加され
ているので、第2のアナログスイッチSW2はオフとな
っている。第1のアナログスイッチSWIがオン状態な
ので、デジタル・アナログ変換器D/Aのアナログ出力
電圧E,が速度指令電圧信号として検出部DTに印加さ
れる。主軸SPを減速機Gを介して駆動している主軸モ
ータMの回転数は、速度発電機汀Gにて回転数に比例し
た速度電圧信号ETCとして出力され、この速度電圧信
号ETGも検出部DTに供給される。検出部DTは速度
指令電圧信号E,と速度電圧信号ETCとの差の電圧△
Eを出力し、これをサーボ増幅器SAで電圧増幅して主
軸モータMを駆動する。速度制御部3は、速度指令電圧
信号E,に主軸モータMの回転数に比例した速度電圧信
号ETGが一致するように速度制御する。次に、主軸S
Pの位置制御動作について説明する。
Digital speed command N3 is connected to digital/analog converter D/
When input to A, an analog speed command voltage signal E is output from this converter D/A. On the other hand, since the orientation command signal ORI is not input during speed control, the signal "0" is applied to the first analog switch SWI, and the first analog switch SWI is turned on. In this state, the signal "1" is applied to the second analog switch SW2 after being inversely converted by the inverter INV, so the second analog switch SW2 is off. Since the first analog switch SWI is in the on state, the analog output voltage E of the digital-to-analog converter D/A is applied to the detection section DT as a speed command voltage signal. The rotational speed of the main shaft motor M that drives the main shaft SP via the reducer G is output as a speed voltage signal ETC proportional to the rotational speed by the speed generator G, and this speed voltage signal ETG is also transmitted to the detection unit DT. supplied to The detection part DT detects the voltage △ of the difference between the speed command voltage signal E and the speed voltage signal ETC.
E is output, and the voltage is amplified by the servo amplifier SA to drive the main shaft motor M. The speed control unit 3 controls the speed so that the speed voltage signal ETG, which is proportional to the rotational speed of the main shaft motor M, matches the speed command voltage signal E. Next, the main axis S
The position control operation of P will be explained.

オリエンテーション指令信号ORIが入力されると、信
号が「1」が第1のアナログスイッチSWIに印加され
て第1のアナログスイッチSWIはオフになり、一方オ
リエンテーション指令信号ORIがィンバータmVを介
して逆変換されて信号「0」として与えられると第2の
アナログスイッチSW2はオンとなる。この状態で、制
御回路CCは、位置検出器RDからの主軸位置決め用電
圧信号EMs.,EMs2と、速度発電機TGからの速
度電圧信号ETCと、オリエンテーション指令信号OR
I及びいずれか1つの主軸位置指定信号A,B,C,D
等によって動作する。即ち、この制御回路CCは、オリ
エンテーション指令信号ORI及びいずれか1つの主軸
位置指定信号A,B,C,Dが入力されると、予め定め
られた低速指令電圧信号E2を発するようになっている
。この低速指令電圧信号E2が、オン状態にある第2の
アナログスイッチSW2を介して検出部DTに入力され
ると、主軸モータMは低速回転に移動する。かくして主
軸モー夕Mが低速回転(例えば、6びpm以下)に到達
すると、制御回路CCは、低速回転に相当する速度電圧
信号ETCを検出して、且つ位置検出器RDの主軸位置
決め用電圧信号EMs,,EMs2がその低速回転に相
応する電圧であることを確認し、次の電圧信号EMs,
,,EMs2が来たとき低速指令電圧信号E2の出力を
停止すると共に電圧信号EMs,,EMs2を変換増幅
して主軸位置決め用電圧信号E3として出力するように
動作する。制御回路CCが上記の経過をたどって電圧信
号がE2からE3に切換り、前準備が終ると、文字通り
の位置制御に移行する。即ち、主軸モータMは、位置検
出器RDの出力電圧信号EMs,,EMs2が零電圧に
なり、主軸SPがいずれか1つの主軸位置指定信号A,
B,C,Dによる所定の回転角度位置に到着したとき回
転が停止するように位置制御がなされる。第5図は上記
の如き制御動作を行う制御回路CCの具体的回路構成の
一例を示したものである。
When the orientation command signal ORI is input, a signal "1" is applied to the first analog switch SWI to turn off the first analog switch SWI, while the orientation command signal ORI is reversely converted through the inverter mV. When the second analog switch SW2 is given as a signal "0", the second analog switch SW2 is turned on. In this state, the control circuit CC receives the spindle positioning voltage signal EMs. from the position detector RD. , EMs2, the speed voltage signal ETC from the speed generator TG, and the orientation command signal OR
I and any one spindle position designation signal A, B, C, D
etc. That is, this control circuit CC is configured to issue a predetermined low speed command voltage signal E2 when the orientation command signal ORI and any one of the spindle position designation signals A, B, C, and D are input. . When this low speed command voltage signal E2 is input to the detection section DT via the second analog switch SW2 which is in the on state, the main shaft motor M moves to low speed rotation. In this way, when the spindle motor M reaches low speed rotation (for example, 6 pm or less), the control circuit CC detects the speed voltage signal ETC corresponding to the low speed rotation, and also detects the spindle positioning voltage signal of the position detector RD. After confirming that EMs,, EMs2 is a voltage suitable for the low speed rotation, the next voltage signal EMs,
, , EMs2 comes, it stops outputting the low-speed command voltage signal E2, converts and amplifies the voltage signals EMs, , EMs2, and outputs them as the spindle positioning voltage signal E3. When the control circuit CC follows the above-mentioned process and the voltage signal is switched from E2 to E3, and the preliminary preparations are completed, the process shifts to literal position control. That is, in the spindle motor M, the output voltage signals EMs, EMs2 of the position detector RD become zero voltage, and the spindle SP receives any one of the spindle position designation signals A, EMs2.
Position control is performed so that the rotation stops when a predetermined rotation angle position is reached by B, C, and D. FIG. 5 shows an example of a specific circuit configuration of the control circuit CC that performs the control operation as described above.

即ち、この制御回路CCは、フリップフロツプ回路FF
1,FF2と、ナンドゲ−トNA1,NA2と、インバ
ータINVI〜mV3と、アナログスイッチSW3〜S
W8と、コンパレータCOMと、増幅器AI,A2と、
極性反転回路Z1,Z2と、ダイオードDと、可変抵抗
器VRとにより図示のように接続されて構成されている
。この場合、コンパレータCOMと、ナンドゲートNA
1,NA2と、インバータmVIと、フリツブフロツプ
回路FF1,FF2とでスタート・ストップ機能を有す
るカウンタCOUを構成している。か)る制御回路CC
は、例えばオリエンテーション指令信号ORIと主軸位
置指定信号Aが入力され、この主軸位置指定信号Aでア
ナログスイッチSW5がオソとなり、速度発電機TGの
出力電圧ETCが予め定められた値以下になると、コン
パレータCOMの出力がローレベルからハイレベルに変
化し、ナンドゲートNAI,NA2とィンバータmVI
の作用によりフリップフロツプ回路FF1,FF2がパ
ルスをカウントしうる状態(J・K端子が/・ィレベル
で、クリア端子CLがローレベルの状態)になる。
That is, this control circuit CC is a flip-flop circuit FF.
1, FF2, NAND gates NA1, NA2, inverters INVI~mV3, and analog switches SW3~S
W8, comparator COM, amplifiers AI and A2,
It is configured by polarity inverting circuits Z1 and Z2, a diode D, and a variable resistor VR connected as shown in the figure. In this case, comparator COM and NAND gate NA
1 and NA2, an inverter mVI, and flip-flop circuits FF1 and FF2 constitute a counter COU having a start/stop function. control circuit CC
For example, when the orientation command signal ORI and the spindle position designation signal A are input, and this spindle position designation signal A turns the analog switch SW5 on, and the output voltage ETC of the speed generator TG falls below a predetermined value, the comparator The output of COM changes from low level to high level, and the NAND gates NAI, NA2 and inverter mVI
Due to this action, the flip-flop circuits FF1 and FF2 are brought into a state in which they can count pulses (the J and K terminals are at low level and the clear terminal CL is at low level).

かかる状態で、フリツプフロップ回路FFIのクロック
端子CPに磁気センサーMSIからの主軸位置決め用電
圧信号EMs,にもとずくプラスマイナスの極性をもっ
た台形波状電圧が増幅器AI、アナログスイッチSW5
、ダイオードD、ィンバータINV2を経て発磁体がN
極(EMs,がプラス)のときにはローレベル、S極(
EMs,がマイナス)のときにはハイレベルになるよう
に印加される。電圧信号EMs,がマイナス電圧からプ
ラス電圧に変化するような状態で印加されると、インバ
ータ瓜V2の出力レベルがハイレベルからローレベルに
変化し、この変化でフリップフロツプ回路FFIが動作
する。同様にして再び電圧信号EMs,がマイナス電圧
かプラス電圧に変化するような状態で印加されると、フ
リップフロップ回路FFIが再度動作し、同時にフリッ
プフロップ回路FF2が動作する。これによりフリツプ
フロツプ回路FF2の出力Qがローレベルからハイレベ
ルになって、ナンドゲートNA2の出力をローレベルに
し、J・K端子をローレベルにすることによりカウンタ
COUがカウントストップ状態になる。また、この状態
のときフリップフロツプ回路FF2の出力Qが/・ィレ
ベルからローレベルになって、インバータINV3の出
力がハイレベルになり、アナログスイッチSW3がオフ
になり、またアナログスイッチSW4がオンになる。し
かる後、更にフリツプフロップ回路FFIのクロック端
子CPに/・ィレベルからローレベルになる電圧が入力
されてもフリップフロップ回路FF1,FF2は動作せ
ず、前の状態をそのまま接続する。なお、この状態をリ
セットするときにはオリエンテーション指令信号ORI
をオフ(ローレベル)にすればよい。
In this state, a trapezoidal waveform voltage with positive and negative polarity based on the spindle positioning voltage signal EMs from the magnetic sensor MSI is applied to the clock terminal CP of the flip-flop circuit FFI, and the voltage is applied to the amplifier AI and the analog switch SW5.
, diode D, and inverter INV2.
When it is a pole (EMs, is positive), it is low level, and the S pole (
When EMs is negative), it is applied to a high level. When the voltage signal EMs is applied in such a state that it changes from a negative voltage to a positive voltage, the output level of the inverter V2 changes from a high level to a low level, and this change causes the flip-flop circuit FFI to operate. Similarly, when the voltage signal EMs is applied again in a state where it changes to a negative voltage or a positive voltage, the flip-flop circuit FFI operates again, and at the same time, the flip-flop circuit FF2 operates. As a result, the output Q of the flip-flop circuit FF2 changes from a low level to a high level, the output of the NAND gate NA2 becomes a low level, and the J/K terminals become a low level, thereby causing the counter COU to stop counting. Also, in this state, the output Q of the flip-flop circuit FF2 changes from the low level to the low level, the output of the inverter INV3 changes to the high level, the analog switch SW3 is turned off, and the analog switch SW4 is turned on. Thereafter, even if a voltage from the high level to the low level is further inputted to the clock terminal CP of the flip-flop circuit FFI, the flip-flop circuits FF1 and FF2 do not operate and remain connected in the previous state. Note that when resetting this state, the orientation command signal ORI
All you have to do is turn it off (low level).

磁気センサーMSIからの主軸位置決め用電圧信号EM
s,は、主軸位置指定信号Aが入力されてアナログスイ
ッチSW5がオンされている場合には、フリツプフロツ
プ回路FFIのほかに、アナログスイッチSW4を経て
制御回路CCの出力電圧信号E3としてアナログスイッ
チSW2側に出力される、この主軸位置決め用電圧信号
E3(EMs,)は、検出部DTに印加される。
Voltage signal EM for spindle positioning from magnetic sensor MSI
When the spindle position designation signal A is input and the analog switch SW5 is turned on, s, in addition to the flip-flop circuit FFI, is sent to the analog switch SW2 side as the output voltage signal E3 of the control circuit CC via the analog switch SW4. This spindle positioning voltage signal E3 (EMs,) output to is applied to the detection section DT.

このとき主軸モータMは、主軸位置決め用電圧信号EM
s,が第4図Aの安定点PIになったとき回転が停止す
るように位置制御がなされる。同様にして例えば主軸位
置指定信号Cが入力され、この信号でアナログスイッチ
SW7がオンとなったときには、主軸位置決め用電圧信
号EMs,が通性反転回路ZIで第4図Aの破線表示で
示すように極性が反転されてアナログスイッチSW7,
SW4を経て検出部DT側に印加される。
At this time, the main shaft motor M receives the main shaft positioning voltage signal EM.
Position control is performed so that the rotation stops when s reaches the stable point PI in FIG. 4A. Similarly, for example, when the spindle position designation signal C is input and the analog switch SW7 is turned on by this signal, the spindle positioning voltage signal EMs is output to the facultative inversion circuit ZI as shown by the broken line in FIG. 4A. The polarity is reversed and the analog switch SW7,
It is applied to the detection unit DT side via SW4.

このとき主軸モータMは、極性が反転された電圧信号E
Ms,が第4図Aの安定点P3になったとき回転が停止
するように位置制御がなされる。このような動作を要約
すると、次のようになる。
At this time, the main shaft motor M receives a voltage signal E whose polarity is inverted.
Position control is performed so that the rotation stops when Ms, reaches the stable point P3 in FIG. 4A. This operation can be summarized as follows.

即ち、制御回路CCにオリエンテーション指令信号OR
Iと、いずれの1つの主軸位置指定信号A,B,C,D
と、コンパレータCOMが動作するような値に低下した
速度電圧信号ETCが入力され、更に磁気センサーMS
I又はMS2よりマイナス電圧からプラス電圧に変化す
る状態の電圧信号EMs,又はEMs2が2回入力され
ると、フリツプフロッブ回路FF2の出力Qがローレベ
ルになり、これによりアナログスイッチSW3がオフ、
アナログスイッチSW4がオン状態となり、電圧信号E
Ms,又はEMs2が増幅器AI,A2で増幅されて或
は極性反転回路Z1,Z2で極性反転されてアナログス
イッチSW4を介して電圧信号E3としてアナログスイ
ッチSW2側に出力され、複数点のいずれかに位置制御
がなされる。このような動作に移る前の状態において、
フリツプフロツプ回路FF2の出力Qが/・ィレベルに
あるときには、アナログスイッチSW3がオン、アナロ
グスイッチSW4がオフ状態となり、可変抵抗VRで予
め分圧された低速指令電圧信号E2に相当する電圧が制
御回路CCより出力される。
That is, the orientation command signal OR is sent to the control circuit CC.
I and any one spindle position designation signal A, B, C, D
Then, the speed voltage signal ETC reduced to a value such that the comparator COM operates is input, and the magnetic sensor MS
When the voltage signal EMs or EMs2, which changes from a negative voltage to a positive voltage, is input twice from I or MS2, the output Q of the flip-flop circuit FF2 becomes low level, which turns off the analog switch SW3.
Analog switch SW4 turns on, and voltage signal E
Ms or EMs2 is amplified by the amplifiers AI and A2, or its polarity is inverted by the polarity inverting circuits Z1 and Z2, and outputted to the analog switch SW2 side as a voltage signal E3 via the analog switch SW4, and sent to any of multiple points. Position control is performed. In the state before moving to this kind of operation,
When the output Q of the flip-flop circuit FF2 is at the /. It is output from

第6図イ〜ヌは、第2図及び第5図におけ速度制御系(
期間1)からオリエンテーション指令信号ORIといず
れか1つの主軸位置決め用電圧信号A,B,C,0が入
力されて主軸モータMが高速回転から低速回転になる過
程(期間0)、低速回転が検出されて磁気センサーMS
I又はMG2の電圧信号EMs,又はEMs2が検出さ
れるまでの過程(期間m)、低速回転状態から再度磁気
センサーMSI又はMS2の電圧信号EMs,,EMs
2が検出される過程(期間W)、位置制御動作がなされ
ている過程(期間V)、位置制御を接続している過程(
期間の)等の各部の動作状態を示したものである。なお
、上記実施例では磁気センサーMSI又はMS2の出力
が2回入力されたとき、位置制御動作がなされるように
したが、主軸モータMの回転数が通常あまり高くない状
態で運転されている場合にはフリップフロップ回路を1
個用いて磁気センサーMSI又はMS2の出力が1回入
力された状態で位置制御動作を行わせてもよい。
Figures 6 to 6 represent the speed control system (
From period 1), the orientation command signal ORI and any one of the spindle positioning voltage signals A, B, C, 0 are input and the spindle motor M changes from high speed rotation to low speed rotation (period 0), low speed rotation is detected. Magnetic sensor MS
The process (period m) until the voltage signal EMs or EMs2 of I or MG2 is detected, the voltage signal EMs, EMs of the magnetic sensor MSI or MS2 is detected again from the low speed rotation state.
2 is detected (period W), the process in which position control is performed (period V), and the process in which position control is connected (period W).
It shows the operating status of each part, such as period). In the above embodiment, the position control operation is performed when the output of the magnetic sensor MSI or MS2 is input twice, but if the main shaft motor M is normally operated at a not very high rotational speed. is a flip-flop circuit.
The position control operation may be performed in a state where the output of the magnetic sensor MSI or MS2 is inputted once.

或は、高速で負荷が大きいときにはフリップフロップ回
路を3個以上用いて、磁気センサーMSI又はMS2の
出力が3回以上入力されたとき位置制御動作を行わせる
ようにすることもできる。また、制御回路CCは主軸モ
ータMの回転方向が一方向のみの場合について説明した
が、正転及び逆転の2方向についても回転方向指令を入
力条件として回路を構成することができる。
Alternatively, when the speed is high and the load is large, three or more flip-flop circuits may be used to perform the position control operation when the output of the magnetic sensor MSI or MS2 is input three or more times. Further, although the control circuit CC has been described for the case where the rotation direction of the main shaft motor M is only in one direction, the circuit can also be configured for two directions, normal rotation and reverse rotation, using a rotation direction command as an input condition.

更に、上記実施例では、位置検出器RDは、2つの円板
DIS1,DIS2にそれぞれ1組の発磁体MAGI又
はMAG2を取付けて構成したが、1つの回転円板例え
ば円板DISIに双方の発磁体MAGI及びMAG2を
2列に同様の位置関係で取付けて構成することもできる
Furthermore, in the above embodiment, the position detector RD is configured by attaching a set of magnetic generators MAGI or MAG2 to the two discs DIS1 and DIS2, respectively, but both generators are attached to one rotating disc, for example, the disc DISI. It is also possible to configure the magnetic bodies MAGI and MAG2 to be attached in two rows in the same positional relationship.

或は、1つの回転円板例えば円板PISIに1組の発磁
体例えば発磁体MAGIを取付け、このような円板DI
SIの外周に距離1をへだて且つ周方向に900位置を
異にして磁気センサーMSI及びMS2を固設すること
により位置検出器RDを構成することもできる。また、
第3図に示すような構造のものを更に1組ふやして3組
用い、或は1つの発磁体を取付けた1つの回転円板に3
つの磁気センサーを対向させたものを用いて3つの電圧
信号EMs.,EMs2,EMs3を出すようにし、こ
れに伴って制御回路CCに増幅器、極性反転回路、アナ
ログスイッチを1個づっ増設すると、6点の位置付け制
御を行うことができる。以上説明したように本発明に係
る工作機械の主軸制御装置によれば、主軸を複数の回転
角度位置に位置付け制御することができる。
Alternatively, a set of magnetizers, e.g., magnetizer MAGI, may be attached to one rotating disc, e.g., disc PISI, and such a disc DI
The position detector RD can also be configured by fixing the magnetic sensors MSI and MS2 on the outer periphery of the SI at a distance of 1 and at different positions in the circumferential direction by 900 degrees. Also,
Add one more set of the structure shown in Figure 3 and use three sets, or use three sets on one rotating disk to which one magnet generator is attached.
Three voltage signals EMs. , EMs2, and EMs3, and if an amplifier, a polarity inverting circuit, and an analog switch are added to the control circuit CC accordingly, six-point positioning control can be performed. As explained above, according to the spindle control device for a machine tool according to the present invention, the spindle can be positioned and controlled at a plurality of rotation angle positions.

特に本発明によ机よ、主軸の複数の回転角度位置を検出
する位置検出器が、発磁体と磁気センサーとで構成して
いるので、位置検出器を主軸に直結することができ、余
分なスペースを主軸機構に必要とせずに実施することが
できる。また本発明では、位置検出器から出される複数
の主軸位置決め用電圧信号を主軸位置指定信号に基いて
制御回路で適宜選択できるようになっているので、所要
の位置に位置付けを行うことができる。
In particular, according to the present invention, the position detector that detects multiple rotational angle positions of the spindle is composed of a magnetizing body and a magnetic sensor, so the position detector can be directly connected to the spindle, and unnecessary It can be implemented without requiring space for the spindle mechanism. Further, in the present invention, since the control circuit can appropriately select a plurality of spindle positioning voltage signals output from the position detector based on the spindle position designation signal, the spindle can be positioned at a desired position.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明で用いる主軸位置決め用電圧信号による
位置付けの原理を説明するための波形図、第2図は本発
明に係る主軸制御装置の一実施例を示すブロック図、第
3図は本発明で用いる位置検出器の一実施例を示す斜視
図、第4図A,Bは本発明で用いる位置検出器から出さ
れる複数の主軸位置決め用電圧信号の一例を示す波形図
、第5図は本発明で用いる制御回路の一例を示す回路図
、第6図イ〜ヌは本実施例の動作を説明する波形図であ
る。 1・・・・・・速度指令部、2…・・・功襖手段、3・
・・・・・速度制御部、4・・・・・・主軸機構、5・
・・・・・位置制御部、6・・・・・・速度制御系、7
・・・・・・位置制御系、M・・・・・・主軸モータ、
SP・・・・・・主軸、RD…・・・位置検出器、MA
C1,MAG2・・・・・・発磁体、MS1,MS2・
・・・・・磁気センサー、CC・・・・・・制御回路。 第1図第2図 第3図 第4図 第5図 第6図
FIG. 1 is a waveform diagram for explaining the principle of positioning using the spindle positioning voltage signal used in the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the spindle control device according to the present invention, and FIG. FIGS. 4A and 4B are waveform diagrams showing an example of a plurality of spindle positioning voltage signals output from the position detector used in the invention, and FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of the position detector used in the invention. A circuit diagram showing an example of a control circuit used in the present invention, and FIGS. 6A to 6C are waveform diagrams illustrating the operation of this embodiment. 1... Speed command unit, 2... Effective sliding means, 3.
... Speed control section, 4 ... Main shaft mechanism, 5.
...Position control unit, 6...Speed control system, 7
...Position control system, M...Main shaft motor,
SP...Main shaft, RD...Position detector, MA
C1, MAG2... Magnetizing body, MS1, MS2.
...Magnetic sensor, CC...Control circuit. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 速度制御系6と、位置制御系7と、前記両制御系を
切換える切換手段2とを備え、前記速度制御系6は速度
指令部1と、主軸モータMの回転速度を速度に比例した
速度電圧信号に変換して検出しこの速度電圧信号を入力
側に帰還して前記主軸モータMの回転数が前記速度指令
部1からの速度指令電圧信号に対応した値になるように
前記主軸モータMを制御する速度制御部3と、前記主軸
モータMの回転力で駆動される主軸SPを有する主軸機
構4とを含んで構成され、前記位置制御系7は前記主軸
SPの回転角度位置を検出して前記速度制御部3に制御
信号を出す位置制御部5と、前記速度制御部3及び前記
主軸機構4とを含んで構成され、前記切換手段2は外部
から前記主軸SPの回転角度位置を指令するオリエンテ
ーシヨン指令信号を受けないときは前記速度指令部1か
らの速度指令電圧信号を前記速度制御部3に入力させ、
前記オリエンテーシヨン指令信号を受けたときは該指令
信号を前記位置制御部5に入力させるとともに該位置制
御部5からの制御信号を前記速度制御部3に入力させる
切換スイツチで構成されている工作機械の主軸制御装置
において、前記位置制御部5は前記主軸SPの回転角度
位置を検出して所定の位置付けすべき回転角度位置で出
力電圧が零となり該角度位置の前後で極性が正負に反転
する台形波状電圧からなる複数の主軸位置決め用電圧信
号を出す磁気センサーと発磁体の組合せからなる位置検
出器RDと、前記位置検出器RDからの複数の主軸位置
決め用電圧信号及び前記速度制御部3からの速度電圧信
号を受け且つ前記主軸SPを位置付けすべき位置を指示
する主軸位置指定信号及び前記オリエンテーシヨン指令
信号を入力信号として前記速度制御部3に前記切換手段
2を介して先ず低速指令電圧信号を出しこれにより前記
主軸モータMの回転速度が所定値以下に低下したときの
前記速度電圧信号及び主軸位置決め用電圧信号に基づき
、前記低速指令電圧信号に代えて前記主軸位置指定信号
に基いて選択された特定の前記主軸位置決め用電圧信号
を出す制御回路CCとを含んで構成されていることを特
徴とする工作機械の主軸制御装置。
1. The speed control system 6 includes a speed control system 6, a position control system 7, and a switching means 2 for switching between the two control systems, and the speed control system 6 includes a speed command section 1 and a speed proportional to the rotational speed of the main shaft motor M. The main shaft motor M is converted into a voltage signal, detected, and fed back to the input side so that the rotation speed of the main shaft motor M becomes a value corresponding to the speed command voltage signal from the speed command section 1. and a main shaft mechanism 4 having a main shaft SP driven by the rotational force of the main shaft motor M, and the position control system 7 detects the rotational angular position of the main shaft SP. The switching means 2 includes a position control section 5 that outputs a control signal to the speed control section 3, the speed control section 3, and the spindle mechanism 4, and the switching means 2 commands the rotational angular position of the spindle SP from the outside. When the orientation command signal is not received, inputting the speed command voltage signal from the speed command section 1 to the speed control section 3;
When receiving the orientation command signal, the switch is configured to input the command signal to the position control section 5 and input a control signal from the position control section 5 to the speed control section 3. In the main shaft control device of the machine, the position control unit 5 detects the rotational angular position of the main shaft SP, and the output voltage becomes zero at a rotational angular position to be positioned at a predetermined position, and the polarity is reversed between positive and negative before and after the angular position. A position detector RD consisting of a combination of a magnetic sensor and a magnet generating body that outputs a plurality of voltage signals for spindle positioning consisting of trapezoidal waveform voltages, and a plurality of voltage signals for spindle positioning from the position detector RD and from the speed control section 3. receives the speed voltage signal, and receives the spindle position designation signal for instructing the position at which the spindle SP should be positioned and the orientation command signal as input signals to the speed control section 3 via the switching means 2, and first outputs the low speed command voltage. Based on the speed voltage signal and the main shaft positioning voltage signal when the rotational speed of the main shaft motor M decreases below a predetermined value by issuing a signal, and based on the main shaft position designation signal instead of the low speed command voltage signal. A spindle control device for a machine tool, comprising a control circuit CC that outputs a selected specific spindle positioning voltage signal.
JP8470480A 1980-06-23 1980-06-23 Machine tool spindle control device Expired JPS6036604B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07109995B2 (en) * 1989-04-24 1995-11-22 三菱電機株式会社 Optical transmission interface

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07109995B2 (en) * 1989-04-24 1995-11-22 三菱電機株式会社 Optical transmission interface

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JPS5715649A (en) 1982-01-27

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