(57)【要約】  主軸１回転基準信号を、ハードウェアに依存することなく、また主軸を回転させながら、主軸１回転基準信号を容易に且つ任意の量だけシフトできるＮＣ装置を得るため、基準点の補正角度を入力する主軸基準角度補正量設定手段（１）と、この主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ前記基準点を補正する主軸１回転内フィードバック位置補正手段（３）と、前記主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ主軸１回転内指令位置を補正する主軸１回転内指令位置補正手段（４）とを備える。
2010113204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１回転につき１つのパルスを発生する主軸エンコーダのＺ相信号に従い主軸の１回転基準点が定められる数値制御装置において、前記基準点の補正角度を入力する主軸基準角度補正量設定手段と、この主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ前記基準点を補正する主軸１回転内フィードバック位置補正手段と、前記主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ主軸１回転内指令位置を補正する主軸１回転内指令位置補正手段とを備えてなる数値制御装置。
【請求項２】
前記主軸１回転内ＦＢ位置補正手段は、主軸のフィードバック位置、Ｚ相信号が発生する主軸の基準点及び基準点の補正角度に基づいて、補正された主軸の基準点を持つ仮想主軸Ｚ相カウンタを出力するものであることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記主軸１回転内指令位置補正手段は、主軸に対する指令位置及び基準点の補正角度に基づいて、補正された主軸１回転内指令位置を持つ仮想主軸１回転内指令位置カウンタを出力するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記基準点の補正角度を変更したタイミングか否かを判定するＺ相補正フラグと、このフラグに基づき、前記基準点の補正角度を変更後、補正後の基準点を新たに通過するまでの間、Ｚ相の通過を検出しないように無視するねじ切り制御部を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、数値制御（Numerical Control；以下ＮＣという）装置に係り、特に、位置決めなどの原点復帰に使用する物理的な信号であって１回転につき１つのパルスを発生する主軸１回転基準信号（以下Ｚ相信号という）により決められる主軸１回転内基準点に従いプログラムを実行する、ねじ切り、原点復帰、位相合わせ等の主軸制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＮＣ装置におけるねじ切り制御は、ワークを保持する主軸を一定回転させ、主軸に取り付けられたエンコーダからのＺ相信号の入力により、主軸１回転内基準点（以下、Ｚ相という）の通過を検出し、Ｚ相通過からの主軸の回転量に対し、指令されたねじリードに比例するねじ切り軸の移動量を計算して、移動制御していた。【０００３】
図８はこのようなねじ切り制御などが可能な従来のＮＣ装置を示すもので、このＮＣ装置は、信号処理部２、表示ユニット１４、画面表示処理部１５、加工プログラム１７などを保存するメモリ１６、解析処理部１８、補間処理部８、ねじ切り制御部９、主軸同期制御部１０、同期タップ制御部１１、主軸Ｃ軸制御部１２、オリエント／割り出し制御部１３、主軸制御部１９、主軸モータ２０、主軸エンコーダ２１、軸制御部２２、サーボモータ２３、エンコーダ２４、主軸フィードバック位置カウンタ３１（以下、主軸ＦＢ位置カウンタと称す）、主軸Ｚ相カウンタ３２などにより構成されている。【０００４】
主軸エンコーダ２１は、主軸の回転によりカウントされる位置パルスを出力する位置検出器である。また、この主軸エンコーダ２１は、Ｚ相が検出器のセンサを通過時、Ｚ相信号を出力する。主軸制御部１９は、図１０に示すように、主軸エンコーダ２１からの位置パルスを累積し、主軸ＦＢ位置カウンタ３１を作成する。なお、この主軸ＦＢ位置カウンタ３１は、パルスの累積、クリアを繰返すものである。また、Ｚ相信号が入力されたとき主軸ＦＢ位置カウンタ３１をラッチし、主軸Ｚ相カウンタ３２を作成する。ＮＣ装置がねじ切り指令プログラムを実行する時、ねじ切り制御部９は、主軸がＺ相を通過するまで、ねじ切りブロックの開始を待ち、ねじ切りを開始する主軸の角度を制御する。なお、本稿で言うカウンタとは、図示しないカウンタにカウントされたデータのことを指す。【０００５】
具体的には、主軸Ｚ相カウンタ３２の値の変化によりＺ相通過を認識し、主軸ＦＢ位置カウンタ３１と主軸Ｚ相カウンタ３２の差分から、Ｚ相通過初回の主軸の回転量を算出する。以後、主軸ＦＢ位置カウンタ３１の変化量を累積し、ねじ切り指令後初回Ｚ相通過からの主軸の回転量を算出する。Ｚ相通過からの主軸の回転量に対し、指令されたねじ切りリードに比例するねじ切り軸の移動量を算出し、主軸の回転量に同期して補間処理部８がサーボモータの移動量を制御することにより、主軸がつかんだワークの所定の角度から加工を行い、ねじ切りを行うことができる。【０００６】
また、主軸同期制御部１０は、２つの対向する主軸の速度、位相を同期制御する。同期タップ制御部１１は、タップ工具を回転する主軸と、タップ軸を同期制御してタップ加工を行う。また、タップ加工の前に、主軸をＺ相位置に原点復帰して、位相合わせを行うこともできる。
また、主軸Ｃ軸制御部１２は、主軸を位置制御するＣ軸に切り換え、位置決め等の指令に対する移動制御を行う。なお、主軸をＣ軸制御に切り替えるとき、主軸をＺ相位置に原点復帰し、Ｃ軸の座標系を構築する。
また、オリエント／割り出し制御部１３は、オリエント／割出指令により、主軸を所定の指令角度に位置決めを行う。
なお、主軸同期制御、同期タップ制御、Ｃ軸制御、オリエント／割り出し制御の各々の動作を行わせる場合、パラメータもしくは加工プログラムで、位相を合わせる角度を設定もしくは指令をすることにより行う。【０００７】
また、従来のＮＣ装置は、加工プログラム１７でねじ切りのシフト角度を指令することができる。図９は、図８のＮＣ装置において、特に、ねじ切り制御部９についての構成を示したものである。図９のねじ切り制御部９は、主軸Ｚ相カウンタ３２の値の変化によりＺ相通過を認識し、主軸ＦＢ位置カウンタ３１と主軸Ｚ相カウンタ３２の差分から、Ｚ相通過からの主軸の回転量を算出する。位相シフト制御部７は、加工プログラム１７で指令されたねじ切りのシフト角度量から、Ｚ相通過からの主軸の回転量を減算していき、シフト角度量が０に達した時点からの主軸の回転量を算出する。補間処理部８は、シフト角度量が０に達した時点からの主軸の回転量に対し、指令されたねじ切りリードに比例するねじ切り軸の移動量を算出し、主軸の回転量に同期して移動制御することにより、主軸がつかんだワークを、プログラムで指令されたねじ切りのシフト角度から加工を行い、ねじ切りを行うことができる。
このほか、対向する主軸の回転を同期制御する主軸同期制御の位相合わせや、主軸の回転とタップ軸の移動を同期制御する同期タッピングの位相合わせ、位置決めを行う主軸Ｃ軸制御、オリエント／割出制御の角度も、同様に、Ｚ相信号を基準に、位相合わせ角度などの算出を行うことができる。【０００８】
また、上記の構成のＮＣ装置で、例えば図４に示す構成の機械を制御する場合、加工を行うワークを把持した主軸と工具の配置により、ねじ切りの開始角度が異なる場合がある。なお、図４に示す構成の機械は、主軸ステーション旋回軸５９が回転することにより、主軸の配置が、主軸ステーションＡ  ５７と主軸ステーションＢ  ５８間で交互に入れ替わるようになっており、ワークを主軸ステーションＡ−主軸ステーションＢ間で受渡しながら、主軸ステーションＡでの一次加工、主軸ステーションＢでの二次加工の、同時加工が行えるようになっている。【０００９】
このような構成の機械では、機械の移動により主軸ステーションの配置が切り換わるため、工具の刃先の当たる角度と、エンコーダのセンサを取り付けている主軸角度の関係が、主軸ステーションの配置により異なる場合がある。図４に示す構成の機械の場合、主軸ステーションＡの配置では、エンコーダセンサが上部に位置するが、主軸ステーションＢの配置では、エンコーダセンサが下部に位置することになる。それぞれの主軸ステーションの上部に配置された工具で加工を行うと、主軸ステーションＡでは、Ｚ相が主軸の上部を通過時に、ねじ切りを開始し、主軸ステーションＢでは、Ｚ相が主軸の下部を通過時にねじ切りを開始することになり、工具の刃先がなぞるねじ山の経路に違いが生じる。
このため、主軸ステーションＡで加工したねじ山を、主軸ステーションＢで再加工する場合、加工プログラムで、加工を行う主軸が配置された主軸ステーションに対応したねじ切りのシフト角度（この機械の場合は１８０°）を指令することで、図４の主軸ステーションＡで加工したねじ山を、主軸ステーションＢで再加工を行っている。【００１０】
また、その他の背景技術として、ねじ或いは歯車の再加工を行なう際、歯合せ（ねじの再加工の場合は、ねじ切り工具と既加工ねじとの歯合せ）の完了状態で歯合せ完了信号を発生させると、この信号により１回転信号（Ｚ相信号）発生用の可逆カウンタを０位置にリセットし、それ以後、可逆カウンタが４０９６個のパルスをカウントする毎に０位置に戻り１回転信号を発生するように構成することにより、１回転信号を発生する位置が歯合せ位置によりシフトされたことになるものが、提案されている（特許文献１参照）。【００１１】
【特許文献１】特開昭５９−２３２７５０号公報（第２頁右上欄第３行目〜第５頁左上欄第４行目、第２図、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記特許文献１に開示のものは、主軸１回転基準信号をシフトさせるため、歯合せを行い、完了信号を発生させるという前作業が必要であり、かつ主軸を所定の歯合せ位置で停止した状態で、Ｚ相信号発生用の可逆カウンタをリセットするので、回転させながら補正を行なうことができない。また、ハードウェアでカウンタをリセットする必要があるため、専用のハードウェアが必要、容易に主軸１回転基準信号を変えられない、主軸１回転基準信号のシフト量を容易に変更できない等の難点がある。【００１３】
また、従来のＮＣ装置は、ねじ切り開始点、主軸同期位相合わせ指令角度、同期タップ開始時の主軸角度、主軸Ｃ軸原点復帰位置、オリエント／割出位置等を補正する場合、各々の動作のパラメータ、加工プログラムで別々に設定を行う必要があった。このため、図４のように主軸ステーション旋回軸５９を旋回して主軸ステーションを切り換え、加工ワークを把持する主軸の配置を変更するとき、複数のパラメータを変更する必要があるので、全ての関連するパラメータを書き換える間は、主軸位置を回転させることが出来ず、また主軸位置を変えるたびに各々のパラメータ、加工プログラムを変更しなければならないという欠点があった。【００１４】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、主軸１回転基準信号を、ハードウェアに依存することなく、また主軸を回転させながら、主軸１回転基準信号を容易に且つ任意の量だけシフトできるＮＣ装置を得ることを目的としている。【００１５】
また、ねじ切り以外の動作においても、主軸の位相を合わせるために、使用する動作に対応した各々の手段（加工プログラム、パラメータ設定手段）で、個別に角度を補正するのは手間であるため、一括で補正できるＮＣ装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明の数値制御装置は、１回転につき１つのパルスを発生する主軸エンコーダのＺ相信号に従い主軸の１回転基準点が定められる数値制御装置において、前記基準点の補正角度を入力する主軸基準角度補正量設定手段と、この主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ前記基準点を補正する主軸１回転内フィードバック位置補正手段と、前記主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ主軸１回転内指令位置を補正する主軸１回転内指令位置補正手段とを備える構成としたものである。【００１７】
またこの発明の数値制御装置は、前記主軸１回転内ＦＢ位置補正手段が、主軸のフィードバック位置、Ｚ相信号が発生する主軸の基準点及び基準点の補正角度に基づいて、補正された主軸の基準点を持つ仮想主軸Ｚ相カウンタを出力するものである。【００１８】
またこの発明の数値制御装置は、前記主軸１回転内指令位置補正手段が、主軸に対する指令位置及び基準点の補正角度に基づいて、補正された主軸１回転内指令位置を持つ仮想主軸１回転内指令位置カウンタを出力するものである。【００１９】
またこの発明の数値制御装置は、前記基準点の補正角度を変更したタイミングか否かを判定するＺ相補正フラグと、このフラグに基づき、前記基準点の補正角度を変更後、補正後の基準点を新たに通過するまでの間、Ｚ相の通過を検出しないように無視するねじ切り制御部を設けたものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、主軸１回転基準信号を、ハードウェアに依存することなく、また主軸を回転させながら、主軸１回転基準信号を容易に且つ任意の量だけシフトできるＮＣ装置を得ることができる。【００２１】
またこの発明によれば、ねじ切り以外の動作においても、２つ以上の主軸の速度を同期して運転する主軸同期制御の位相合わせ、同期タッピング開始前の主軸原点復帰、位置決めを行うＣ軸制御の原点復帰、主軸オリエント、割り出し等の、主軸の角度を合わせる制御を要する動作のために、各々の動作の制御部で別々に補正をかける必要がなく、一括で補正できるようになるので、各々のパラメータ、加工プログラムを変更する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施例１に係るＮＣ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す主軸１回転内ＦＢ位置補正部のブロック図である。
【図３】図１に示す主軸１回転内指令位置補正部のブロック図である。
【図４】この発明の実施例１に係るＮＣ装置にて制御される機械の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施例１に係る補正前と補正後のZ相基準点を示す図である。
【図６】この発明の実施例２に係るＮＣ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施例２に係るＮＣ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】従来のＮＣ装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示すＮＣ装置のねじ切り制御部の詳細を示すブロック図である。
【図１０】主軸位置ＦＢカウンタと主軸Ｚ相カウンタの動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  主軸基準角度補正量設定手段、２  信号処理部、３  主軸１回転内ＦＢ位置補正部、４  主軸１回転内指令位置補正部、７  位相シフト制御部、８  補間処理部、９  ねじ切り制御部、１０  主軸同期制御部、１１  同期タップ制御部、１２  主軸Ｃ軸制御部、１３  オリエント／割出制御部、１４  表示ユニット、１５  画面表示処理部、１６  メモリ、１７  加工プログラム、１８  解析処理部、１９  主軸制御部、２０  主軸モータ、２１  主軸エンコーダ、２２  軸制御部、２３  サーボモータ、２４  エンコーダ、３０  主軸基準角度補正量、３１  主軸フィードバック位置カウンタ、３２  主軸Ｚ相カウンタ、３３  主軸フィードバック位置カウンタ、３４  仮想主軸Ｚ相カウンタ、３５  主軸１回転内フィードバック位置カウンタ、３６  仮想主軸１回転内フィードバック位置カウンタ、４１  主軸指令位置カウンタ、４２  主軸指令位置カウンタ、４３  仮想主軸１回転内指令位置カウンタ、４４  主軸１回転内指令位置カウンタ、５１  工具Ａ、５２  工具Ｂ、５３  主軸Ａエンコーダセンサ、５４  主軸Ａ  Ｚ相、５５  主軸Ｂエンコーダセンサ、５６  主軸Ｂ  Ｚ相、５７  主軸ステーション１、５８  主軸ステーション２、５９  主軸ステーション旋回軸、６１  Ｚ相補正フラグ、６３  ねじ切りパルス作成手段、６４  ねじ切り速度作成手段、７１  Ｚ相基準点、７２  補正後Ｚ相基準点。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施例１．
以下、この発明に係るＮＣ装置の実施例１を、図１〜図５を用いて説明する。
図１はこの発明の実施例１に係るＮＣ装置の構成を示すブロック図であり、１は主軸基準角度補正量設定手段、２は信号処理部、３は主軸１回転内フィードバック位置補正部（以下、主軸１回転内ＦＢ位置補正部と称す）、４は主軸１回転内指令位置補正部、８は補間処理部、９はねじ切り制御部、１０は主軸同期制御部、１１は同期タップ制御部、１２は主軸Ｃ軸制御部、１３はオリエント／割出制御部、１４は表示ユニット、１５は画面表示処理部、１６はメモリ、１７は加工プログラム、１８は解析処理部、１９は主軸制御部、２０は主軸モータ、２１は主軸エンコーダ、２２は軸制御部、２３はサーボモータ、２４はエンコーダ、３１は主軸フィードバック位置カウンタ、３２は主軸Ｚ相カウンタを示す。【００２５】
図２はこの発明の実施例１に係る主軸１回転内ＦＢ位置補正部３の要部ブロック図である。３０は図１に示す主軸基準角度補正量設定手段１により設定されたＺ相基準点の主軸基準角度補正量、３１は主軸エンコーダパルスの累積により算出され主軸フィードバック位置を示す主軸ＦＢ位置カウンタ、３２は主軸エンコーダ２１のセンサがＺ相通過を検出時に主軸ＦＢ位置カウンタ３１の値をラッチして生成した主軸Ｚ相カウンタ、３３は主軸１回転内ＦＢ位置補正部３を通した結果算出される主軸フィードバック位置カウンタ（以下、主軸ＦＢ位置カウンタと称す）で、主軸ＦＢ位置カウンタ３１と同一値を示す。３４は主軸１回転内ＦＢ位置補正部３を通した結果算出される仮想主軸Ｚ相カウンタ、３５は主軸ＦＢ位置カウンタ３１と主軸Ｚ相カウンタ３２の差分により算出される主軸１回転内フィードバック位置カウンタ（以下、主軸１回転内ＦＢ位置カウンタと称す）、３６は主軸１回転内ＦＢ位置カウンタ３５に、主軸基準角度補正量設定手段１にて設定される主軸基準角度補正量を加えて算出される仮想主軸１回転内フィードバック位置カウンタ（以下、仮想主軸１回転内ＦＢ位置カウンタと称す）である。
即ち、この主軸１回転内ＦＢ位置補正部３は、主軸ＦＢ位置カウンタ３１、主軸Ｚ相カウンタ３２を入力し、主軸ＦＢ位置カウンタ３３、仮想主軸Ｚ相カウンタ３４を出力するようになっている。【００２６】
図３はこの発明の実施例１に係る主軸１回転内指令位置補正部４の要部ブロック図である。３０は図１の主軸基準角度補正量設定手段１により設定されたＺ相基準点の主軸基準角度補正量、４１は主軸位置を制御する指令位置を示す主軸指令位置カウンタ、４２は主軸１回転内指令位置補正部４を通した結果算出される主軸指令位置カウンタで、主軸指令位置カウンタ４１と同一値を示す。４４は主軸指令位置カウンタ４１の変化量を累積して１回転内で丸めて算出する主軸１回転内位置カウンタで、４３は主軸１回転内指令位置補正部４を通した結果算出され主軸１回転内指令位置カウンタ４４の値に主軸基準角度補正量３０を加算した仮想主軸１回転内指令位置カウンタを示す。
即ち、この主軸１回転内指令位置補正部４は、主軸基準角度補正量３０、主軸指令位置カウンタ４１を入力し、主軸指令位置カウンタ４２、仮想主軸１回転内指令位置カウンタ４３を出力するようになっている。
また、ＮＣ装置の前記構成要件の殆どはソフトウェアにより構成されている。【００２７】
図４は実施例１に示すＮＣ装置で制御される機械の構成を示す図である。図において、５１は工具Ａ、５２は工具Ｂ、５３は主軸Ａのエンコーダセンサ、５４は主軸Ａの回転体に取り付けられたＺ相、５５は主軸Ｂのエンコーダセンサ、５６は主軸Ｂの回転体に取り付けられたＺ相を示す。５７は工具Ａで加工するワークを把持する主軸を配置する主軸ステーションＡ、５８は工具Ｂで加工するワークを把持する主軸を配置する主軸ステーションＢを示す。５９は主軸Ａ及び主軸Ｂを有する主軸台を旋回する主軸ステーション旋回軸を示す。主軸ステーション旋回軸５９が回転し、主軸Ａ及び主軸Ｂは、主軸ステーションＡまたは主軸ステーションＢのいずれかに交互に入れ替わるようになっている。【００２８】
次に実施例１に係るＮＣ装置の動作を説明する。
図１において、加工プログラム１７は、表示ユニット１４を操作して入力を行い、画面表示処理部１５によりメモリ１６へ送られ保存される。加工プログラム１７は、ＮＣ装置の位置決めや切削送りなどの位置指令と送り速度を指令するＧ（準備）指令、座標語及びＦ（送り）指令や、主軸に対する速度を指令するＳ（主軸）指令や、機械制御を行う補助機能を指令するＭ（補助）指令や、工具を選択するＴ（工具）指令等で記述される。【００２９】
解析処理部１８は加工プログラム１７の解析処理を行い、この解析結果を受けた補間制御部８は解析結果に基づいて補間する。補間された補間位置パルスは対応する軸を制御する軸制御部２２に送られ、また主軸の速度指令は主軸制御部１９に送られ、加工プログラムで指令された軸及び主軸の動作を行う。【００３０】
主軸モータ２０は、加工プログラム１７の速度指令により、補間処理部８で対応する主軸の速度指令が生成されるとともに、加工プログラム１７のＭ３、Ｍ４指令により、主軸に対応する正転信号または逆転信号が、信号設定部２、補間処理部８を介してラダー部（図示せず）に出力されることにより、主軸制御部１９で指令した主軸速度で正回転または逆回転する制御がされる。【００３１】
主軸モータ２０が回転すると、主軸エンコーダ２１は、検出した位置パルスを主軸制御部１９に出力する。また、Ｚ相が検出器のセンサを通過時、主軸エンコーダ２１は、Ｚ相信号を出力する。主軸制御部１９は、主軸エンコーダからの位置パルスを累積し、主軸ＦＢ位置カウンタ３１を作成する。また、Ｚ相信号が入力されたとき主軸ＦＢ位置カウンタ３１の値をラッチし、主軸Ｚ相カウンタ３２を作成する。【００３２】
主軸ＦＢ位置カウンタ３１、主軸Ｚ相カウンタ３２は、図２に示すように、主軸１回転内ＦＢ位置補正部３に取り込まれる。主軸１回転内ＦＢ位置補正部３は、主軸ＦＢ位置カウンタ３１と主軸Ｚ相カウンタ３２の差分から、主軸１回転内ＦＢ位置カウンタ３５を生成する。次に、主軸１回転内ＦＢ位置カウンタ３５に、主軸基準角度補正量設定手段１にて設定された主軸基準角度補正量３０が加算され、仮想主軸１回転内ＦＢ位置カウンタ３６を生成する。主軸ＦＢ位置カウンタ３１から仮想主軸１回転内ＦＢ位置カウンタ３６の値を減算し、仮想主軸Ｚ相カウンタ３４を生成する。即ち、図５に示すように、実際のＺ相基準点が、主軸基準角度補正量設定手段１にて設定された主軸基準角度補正量３０分だけシフトした補正後Ｚ相基準点を持つ仮想主軸Ｚ相カウンタ３４を生成する。なお、図５は、Ｚ相基準点の補正に関わるタイミングチャート図であり、７１は主軸エンコーダのＺ相通過により検出されるＺ相基準点、７２は主軸基準角度補正量３０により補正された仮想主軸Ｚ相カウンタが０の位置となる補正後Ｚ相基準点を示す。
また、主軸ＦＢ位置カウンタ３１から主軸ＦＢ位置カウンタ３３を出力する。そして補間処理部８は、主軸１回転ＦＢ位置補正部３から、主軸ＦＢ位置カウンタ３３、仮想主軸Ｚ相カウンタ３４を取り込む。【００３３】
例えば、ＮＣ装置がねじ切り指令プログラムを実行する時、ねじ切り制御部９は、主軸ＦＢ位置カウンタ３３と仮想主軸Ｚ相カウンタ３４の差分から、実際のＺ相基準点に対し、主軸基準角度補正量設定手段１により入力された主軸基準角度補正量３０の角度だけシフトした点を、補正後Ｚ相基準点とみなし、仮想主軸Ｚ相カウンタ３４の値の変化によりＺ相位置の通過を認識し、Ｚ相通過初回の主軸の回転量を算出する。以後、主軸ＦＢ位置カウンタ３１の変化量を累積し、ねじ切り指令後初回Ｚ相通過からの主軸の回転量を算出する。補間処理部８は、Ｚ相通過からの主軸の回転量に対し、指令されたねじ切りリードに比例するねじ切り軸の移動量を算出し、主軸の回転量に同期して移動制御することにより、主軸がつかんだワークの所定の角度から加工を行い、ねじ切りを行う。このときの所定の角度は、主軸エンコーダに取り付けられたＺ相基準点に対し、主軸基準角度補正量３０だけシフトした角度とすることができる。【００３４】
また、同様に、ＮＣ装置が２つ以上の主軸が同期して加工する主軸同期制御を行う場合、基準主軸の主軸同期位置指令が指令されると、基準主軸の回転に同期した位置制御が行なわれ、基準主軸に同期した速度で回転したところで、主軸同期制御中となる。主軸同期の位相を合わせる指令を行ったとき、主軸同期制御部１０は、基準主軸と同期主軸のＺ相基準点が同じ位置になるよう位相を合わせる。このとき、同期する２つの主軸の仮想主軸Ｚ相カウンタ３４を基準に、位相合わせを行うことで、同期する各主軸の、主軸エンコーダに取り付けられたＺ相基準点に対し、主軸基準角度補正量３０だけシフトした角度にある補正後Ｚ相基準点どうしで位相合わせを行うことができる。【００３５】
また、主軸に対する指令がされたとき、補間処理部８は、主軸制御部１９に出力する主軸指令位置カウンタ４１を作成し、主軸１回転内指令位置補正部４に一旦入力する。図３に示すように、主軸１回転内指令位置補正部４は、主軸指令位置カウンタ４１の変化量を累積し、１回転内で丸めた値を算出することで、主軸１回転内指令位置カウンタ４４を作成する。次に、主軸１回転内指令位置カウンタ４４に対し、主軸基準角度補正量設定手段１により入力された主軸基準角度補正量３０を加算し、１回転内で丸めた値を算出することで、仮想主軸１回転内指令位置カウンタ４３を作成する。また、入力された主軸指令位置カウンタ４１に対し、主軸指令位置カウンタ４２を出力する。【００３６】
例えば、ＮＣ装置が同期タップ指令プログラムを実行する時、タップ切削時にタップ主軸とタップ軸（ＮＣ軸）を同期制御してタップ加工を行うことにより、フローティングタップチャック等を用いることなく精度の高いタップ加工を行う。同期タップ指令において、主軸原点復帰方式を指令した場合、切削開始前に、タップ主軸の原点復帰を行い、角度を合わせた後、タップ主軸とタップ軸（送り軸）が同期してタップ加工を行う。同期タップ制御部１１は、仮想主軸１回転内指令位置カウンタ４３が０になる位置を目標角度として、主軸の移動量を算出し、タップ主軸の原点復帰を行うことで、タップ主軸の主軸エンコーダに取り付けられたＺ相基準点に対し、主軸基準角度補正量３０だけシフトした角度にある補正後Ｚ相基準点を基準として、タップ主軸の原点復帰を行うことができる。【００３７】
同様に、ＮＣ装置が主軸Ｃ軸指令を実行し、主軸をＣ軸制御（位置制御）に切り替える時、主軸を所定の角度に原点復帰して、Ｃ軸の座標系を確立する。主軸Ｃ軸制御部１２は、仮想主軸１回転内指令位置カウンタ４３が０になる位置を基準に、主軸の移動量を算出し、主軸の原点復帰を行うことで、主軸の主軸エンコーダに取り付けられたＺ相基準点に対し、主軸基準角度補正量３０だけシフトした角度にある補正後Ｚ相基準点を基準とした所定の角度に主軸を原点復帰し、Ｃ軸の座標系を確立することができる。【００３８】
同様に、ＮＣ装置がオリエント／割り出し指令を実行する時、主軸を所定の角度に位置決めさせるため、オリエント／割出制御部１３は、仮想主軸１回転内指令位置カウンタ４３が０になる位置を目標角度として、主軸の移動量を算出し、主軸の位置決めを行うことで、主軸の主軸エンコーダに取り付けられたＺ相基準点に対し、主軸基準角度補正量３０だけシフトした角度にある補正後Ｚ相基準点を基準とした所定の角度に主軸を位置決めすることができる。【００３９】
また、上記のＮＣ装置で、図４に示す機械を制御する場合、主軸Ａが主軸ステーションＡ５７の位置に配置され、主軸Ａが把持しているワークを工具Ａ５１により加工を行った後、主軸Ａが把持しているワークを工具Ｂ５９で加工を行うために、主軸ステーション旋回軸５９を回転し、主軸Ａを主軸ステーションＢ５８の位置に配置換えを行う。このとき、主軸ステーションＡ５７における主軸Ａエンコーダセンサ５３の取り付け角度に対し、主軸ステーションＢ５８における主軸Ｂエンコーダセンサ５５の取り付け角度は、１８０度異なる方向になるため、主軸基準角度補正量設定手段１により、１８０度の主軸基準角度補正量を設定する。同設定により、前記主軸１回転内ＦＢ位置補正部３の作用にて、主軸ステーションＢ５８の配置で、エンコーダセンサ５５が下部を向いているのに対し、１８０度シフトした位置を補正後Ｚ相基準点とみなして、主軸ステーションＢ５８の上部方向の角度を基準として、検出器の実際の取り付け方向に依存せず、工具Ｂ５９の方向を基準とした、主軸の制御を行うことができる。
よって、機械の配置換えなどにより、検出器の実際の取り付け方向が変化する機械において、配置変更にともない、加工プログラムからではなく主軸基準角度補正量設定手段１から主軸基準角度補正量を設定することで、検出器の実際の取り付け方向に依存せず、主軸１回転内基準点が、機械の配置に応じた任意の角度となるように補正できるようになる。【００４０】
また、実施例１によれば、既存の主軸ＦＢ位置カウンタ、主軸Ｚ相カウンタを元に、仮想主軸Ｚ相カウンタを生成するようにしたので、主軸１回転基準信号を、ハードウェアの追加や変更を伴わずに、また主軸を回転させながら、主軸１回転基準信号を容易に且つ任意の量だけシフトできる。【００４１】
また、ねじ切り以外の動作においても、２つ以上の主軸の速度を同期して運転する主軸同期制御の位相合わせ、同期タッピング開始前の主軸原点復帰、位置決めを行うＣ軸制御の原点復帰、主軸オリエント、割り出し等の、主軸の角度を合わせる制御を要する動作のために、各々の動作の制御部で別々に補正をかける必要がなく、一括で補正できるようになるので、各々のパラメータ、加工プログラムを変更する必要がなくなる。【００４２】
また、ＮＣ装置でねじ切りを行う際、ねじ切り指令が実行された後、主軸がＺ相を通過し、主軸の回転量が指令されたシフト角度を越えるまで、ねじ切り加工が開始できない。このため、主軸がＺ相を通過した直後にねじ切り指令が実行された場合、次にＺ相を通過するまでの１回転に加え、指令されたシフト角度を越えるまで、ねじ切り加工が開始できないので、加工時間の遅延や、工具の刃先がワークに当たった状態の時間が長くなり、工具の寿命に悪影響が出る問題もあったが、この実施例１によれば、ねじ切り指令後、補正された主軸１回転内基準点を通過したときに、ねじ切りを開始できるので、Ｚ相信号の通過を待ってからねじ切り開始角度をシフトしなくてよくなり、加工時間を短縮できる。【００４３】
実施例２．
次にこの発明の実施例２を、図５〜図７を用いて説明する。
なおこの実施例２は、実施例１に示すねじ切り制御を更に改良したものである。
図６はこの発明の実施例２に係るＮＣ装置を示すもので、図において、１は主軸基準角度補正量設定手段、２は信号処理部、３は主軸１回転内ＦＢ位置補正部、８は補間処理部、９はねじ切り制御部、６３はねじ切りパルス作成手段、６４はねじ切り速度作成手段を示す。また、３１は主軸ＦＢ位置カウンタ、３２は主軸Ｚ相カウンタ、３０は主軸基準角度補正量、６１はＺ相補正フラグ、３３は主軸ＦＢ位置カウンタ、３４は仮想主軸Ｚ相カウンタを示す。【００４４】
次に実施例２に係るＮＣ装置の動作を説明する。
即ち、Ｚ相基準点を補正する主軸基準角度補正量は、主軸基準角度補正量設定手段１より設定され、補間処理部８に送られる。
主軸１回転内ＦＢ位置補正部３では、主軸ＦＢ位置カウンタ３１と主軸基準角度補正量３０と主軸Ｚ相カウンタ３２から仮想主軸Ｚ相カウンタ３４を算出する。また、主軸基準角度補正量３０の値が変化した瞬間、Ｚ相補正フラグ６１をオンする。
ねじ切り速度作成手段６４では、ねじ切りパルスからねじ切り速度を算出する。【００４５】
ねじ切り制御部９では、仮想主軸Ｚ相カウンタ３４の値の変化によりＺ相位置の通過を認識するが、主軸基準角度補正量設定手段１より主軸基準角度補正量の値を変更した場合、主軸基準角度補正量３０の値が変わることにより、仮想主軸Ｚ相カウンタ３４の値が変化する。このため、主軸基準角度補正量を変更した瞬間、仮想主軸Ｚ相カウンタ３４の値の変化により補正後Ｚ相基準点の通過と誤検出しないように、ねじ切りパルス作成手段６３において、Ｚ相補正フラグ６１がオンしていないとき、つまり主軸基準角度補正量が変更されていないときの仮想主軸Ｚ相カウンタ３４の変化を捉え、ねじ切りパルスを算出する。これにより、主軸基準角度補正量を変更した後、次の補正後Ｚ相基準点の通過から、ねじ切りを開始することができる。【００４６】
図７は、前記した、主軸基準角度補正量を変更したとき仮想主軸Ｚ相カウンタ３４の変化を無視し、ねじ切りパルスを作成するための処理例を示すフローチャートである。【００４７】
先ず、ｓｔｅｐ１でねじ切り指令があるか否かチェックする。ｓｔｅｐ１で、ねじ切り指令である場合は、ｓｔｅｐ２に分岐し、ねじ切り指令でなければｓｔｅｐ６に進み、終了する。
ｓｔｅｐ２で、Ｚ相補正フラグ６１がオフ、つまり主軸基準角度補正量を変更したタイミングでないこと、かつねじ切り指令後初回（ねじ切りコマンドメモオフ）、かつ仮想主軸Ｚ相カウンタ６１に変化があるか否かをチェックする。ｓｔｅｐ２がＹＥＳであれば、ｓｔｅｐ３に進み、ＮＯであればｓｔｅｐ４に分岐する。【００４８】
ｓｔｅｐ３でねじ切りコマンドメモをオンする。
ｓｔｅｐ４ではねじ切りコマンドメモがオンであるか否かチェックする。ＹＥＳ、つまり、ねじ切りコマンドメモがオンであれば、ｓｔｅｐ５に進み、ＮＯであれば処理を終了する。
ｓｔｅｐ５では、Ｚ相補正フラグをオフするとともに、仮想主軸Ｚ相カウンタ６１からの主軸回転量を元に、ねじ切りパルスを作成し、処理を終了する。
ｓｔｅｐ６ではねじ切りコマンドをクリアし、処理を終了する。【００４９】
以上のようにして、主軸１回転内基準点を補正しても、主軸基準角度補正量変更後、次のＺ相通過を検出することなく、主軸１回転内基準点を補正できるので、主軸が回転中に主軸１回転内基準点を補正しても、正しくねじ切りを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
この発明に係るＮＣ装置は、ねじ切り、原点復帰、位相合わせ等の主軸制御に適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１回転につき１つのパルスを発生する主軸エンコーダのＺ相信号に従い主軸の１回転基準点が定められるとともに、機械動作により前記主軸エンコーダの実際の取り付け方向が変化する機械を制御する数値制御装置において、前記基準点の補正角度を入力する主軸基準角度補正量設定手段と、この主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ前記基準点を補正する主軸１回転内フィードバック位置補正手段と、前記主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ主軸１回転内指令位置を補正する主軸１回転内指令位置補正手段とを備え、前記主軸１回転内フィードバック位置補正手段は、主軸のフィードバック位置、Ｚ相信号が発生する主軸の基準点及び基準点の補正角度に基づいて、補正された主軸の基準点を持つ仮想主軸Ｚ相カウンタを出力するものであり、前記主軸１回転内指令位置補正手段は、主軸に対する指令位置及び基準点の補正角度に基づいて、補正された主軸１回転内指令位置を持つ仮想主軸１回転内指令位置カウンタを出力するものであることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記基準点の補正角度を変更したタイミングか否かを判定するＺ相補正フラグと、このフラグに基づき、前記基準点の補正角度を変更後、補正後の基準点を新たに通過するまでの間、Ｚ相の通過を検出しないように無視するねじ切り制御部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この発明の数値制御装置は、１回転につき１つのパルスを発生する主軸エンコーダのＺ相信号に従い主軸の１回転基準点が定められるとともに、機械動作により前記主軸エンコーダの実際の取り付け方向が変化する機械を制御する数値制御装置において、前記基準点の補正角度を入力する主軸基準角度補正量設定手段と、この主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ前記基準点を補正する主軸１回転内フィードバック位置補正手段と、前記主軸基準角度補正量設定手段にて設定された補正角度分だけ主軸１回転内指令位置を補正する主軸１回転内指令位置補正手段とを備え、前記主軸１回転内フィードバック位置補正手段が、主軸のフィードバック位置、Ｚ相信号が発生する主軸の基準点及び基準点の補正角度に基づいて、補正された主軸の基準点を持つ仮想主軸Ｚ相カウンタを出力するものであり、前記主軸１回転内指令位置補正手段が、主軸に対する指令位置及び基準点の補正角度に基づいて、補正された主軸１回転内指令位置を持つ仮想主軸１回転内指令位置カウンタを出力するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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