(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸モータを速度指令に従って回転動作するための速度制御モードと、移動指令に従って位置制御を行うための位置制御モードとを切り換えて主軸を制御する制御モード切り換え機能を有する数値制御装置において、
前記位置制御モードにおける主軸の初期座標値である位置制御開始基準位置を記憶する手段と、
前記速度制御モードから前記位置制御モードに切り換えるための位置制御モード切り換え指令実行時に、位置制御モード切り換え直前の主軸モータの回転を維持する手段と、
主軸位置を検出する位置検出手段と、
位置制御モード時に、プログラム指令に基づき主軸の位置指令パルスを計算し主軸モータ駆動装置に出力する手段と、
前記位置指令パルスを出力開始した時の回転動作中の主軸の現在位置と前記位置制御開始基準位置との差分値を計算して記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された差分値から補正パルスを計算する補正パルス計算手段と、
前記位置指令パルスに前記補正パルスを加算して出力する加算補正手段と、
該加算補正手段によって出力されたパルスに基づいて前記回転を維持する手段により主軸モータを停止させることなく主軸モータを駆動制御する主軸モータ駆動手段と、
を備えた制御モード切り換え機能を有する数値制御装置。
【請求項２】
前記補正パルス計算手段は、数値制御装置の演算周期毎に補正パルスを計算し、演算周期毎の補正パルスが所定の値以上にならないように制限することを特徴とする請求項１記載の制御モード切り換え機能を有する数値制御装置。
【請求項３】
記憶手段に記憶された差分値の全てが補正パルスとして出力されたことをもって、位置制御モードへの切り換えの完了信号として出力する切り換え完了信号出力手段を有し、切り換え完了信号が出力されてから位置制御モードでの加工を開始することができることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の制御モード切り換え機能を有する数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は数値制御装置に関し、特に、主軸モータを速度制御モードと位置制御モードとの切り換え制御機能を有する数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非真円形状（楕円）のワーク加工を行うピストン旋盤加工機においては、以下の（１）および（２）の２種類の加工を順番に行うことで、大量のピストン形状のワーク加工を繰り返し実行する。
【０００３】
（１）主軸モータによる駆動されるワーク主軸をＳ指令により回転動作した状態（以下、「速度制御」という。）で、ピストン形状の外形やピストンリング溝などの真円形状の旋削加工を行う。
【０００４】
（２）主軸モータにより駆動されるワーク主軸を、位置制御モードに切り換えてワーク主軸と切り込み動作を行う軸への移動指令を加工プログラムによって行う。この場合、加工する形状に合わせて予め用意された指令パルスデータを実行する機能（以下、「高速サイクル加工」という。）である移動指令により回転軸の回転動作と切り込み軸の切り込み動作を同期させることで非真円形状の切削加工を行う。
【０００５】
具体的な加工手順の一例として楕円形状のワーク加工について説明する。まず、前記（１）の手段により半径１００ｍｍの真円にワークを加工する。次に、前記（２）の手段により、長軸半径１００ｍｍ、短軸半径９９ｍｍの楕円形状加工を行う。この場合、例えば、位置制御モード切り換え後のレファレンス点復帰動作完了位置を回転軸の長軸方向（角度０度）として角度９０度→角度１８０度→角度２７０度→３６０度までの回転移動を行う回転軸への位置指令パルスを実行する間に、回転軸と同期して動作する切り込み軸の回転軸の前記長軸方向における位置を１００ｍｍとして９９ｍｍ→１００ｍｍ→９９ｍｍ→１００ｍｍの位置への移動を指令された位置指令パルスに基づき繰り返し行うことで、短軸の半径が９９ｍｍの楕円形状のワーク加工が可能となる。
【０００６】
実際のピストンにおける楕円形状は、ワークの素材や各部分の熱膨張を考慮した特殊な非真円形状となり、要求される加工形状の加工精度を向上するために、微小な補間周期毎の任意指令パルスデータによる補間動作が可能な高速サイクル加工により実現されている。
【０００７】
コンピュータを用いた数値制御装置では、サーボモータを位置制御するモータとして使用したり、スピンドルモータと同様に回転速度を制御するモータとして使用する場合とに切り換えて制御することができる。そして、特許文献１には、サーボモータを位置制御の状態のままＮＣ軸と主軸とを駆動し、ＮＣ軸に対する位置決め指令による位置決め動作と、主軸に対する回転数指令による回転動作を切り換えることが可能で、速度制御と位置制御間の切り換えを不要とする技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１３４３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
背景技術に説明した前記（１）と（２）の加工を切り換える場合、回転している主軸モータの制御モードを速度制御から位置制御に切り換えるために、必ず減速停止させ、位置制御で位置指令を実行させる前にレファレンス点復帰指令を行うことが必要とされていた。
【００１０】
レファレンス点復帰指令は、主軸モータがモータ固有の基準位置に移動を行い、移動停止後、数値制御装置の回転軸の座標値を設定する処理を行う。従来、数値制御装置の座標値を確立する場合には、該当する軸の移動が停止していることが必要であった。
【００１１】
また、上記（２）の加工は、位置制御により行われるが、非真円形状のワーク加工時間短縮のため、切り込み動作を行う軸のモータ性能や機械側の追従性能の向上が行われた結果、加工時の回転軸の速度も、速度制御で主軸を回転させ真円加工を行うときの速度に近い回転数で加工を行うことが可能となってきている。
【００１２】
その場合、ワーク加工の加工サイクルタイムを更に短縮するためには、速度制御から位置制御に切り換えるときの、減速、停止、レファレンス点位置への移動、加速を要する時間を、短くすることが要求されている。しかしながら、速度制御モードと位置制御モードとで切り換える時間がかかり、加工サイクルタイムが増大する課題があった。
【００１３】
また、特許文献１に開示される技術は、サーボモータを位置制御のままＮＣ軸と主軸とを駆動し、ＮＣ軸に対する位置決め指令による位置決め動作と、主軸に対する回転数指令による回転動作とを切り換えて行う点が記載されているが、位置指令と回転指令を停止しないで切り換えできる点については、明記されておらず、本願における、速度制御と位置制御を切り換えて制御する主軸モータの制御方式において解決しようとする課題とは異なる。
【００１４】
そこで、本発明は主軸モータの速度制御から位置制御への切り換えに必要となる主軸の減速停止を不要とすることで、ワーク加工時間を短縮可能な数値制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願の請求項１に係る発明は、主軸モータを速度指令に従って回転動作するための速度制御モードと、移動指令に従って位置制御を行うための位置制御モードとを切り換えて主軸を制御する制御モード切り換え機能を有する数値制御装置において、前記位置制御モードにおける主軸の初期座標値である位置制御開始基準位置を記憶する手段と、前記速度制御モードから前記位置制御モードに切り換えるための位置制御モード切り換え指令実行時に、位置制御モード切り換え直前の主軸モータの回転を維持する手段と、主軸位置を検出する位置検出手段と、位置制御モード時に、プログラム指令に基づき主軸の位置指令パルスを計算し主軸モータ駆動装置に出力する手段と、前記位置指令パルスを出力開始した時の回転動作中の主軸の現在位置と前記位置制御開始基準位置との差分値を計算して記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された差分値から補正パルスを計算する補正パルス計算手段と、前記位置指令パルスに前記補正パルスを加算して出力する加算補正手段と、該加算補正手段によって出力されたパルスに基づいて前記回転を維持する手段により主軸モータを停止させることなく主軸モータを駆動制御する主軸モータ駆動手段と、を備えた制御モード切り換え機能を有する数値制御装置である。
【００１６】
請求項２に係る発明は、前記補正パルス計算手段は、数値制御装置の演算周期毎に補正パルスを計算し、演算周期毎の補正パルスが所定の値以上にならないように制限することを特徴とする請求項１記載の制御モード切り換え機能を有する数値制御装置である。
【００１７】
請求項３に係る発明は、記憶手段に記憶された差分値の全てが補正パルスとして出力されたことをもって、位置制御モードへの切り換えの完了信号として出力する切り換え完了信号出力手段を有し、切り換え完了信号が出力されてから位置制御モードでの加工を開始することができることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の制御モード切り換え機能を有する数値制御装置である。
【発明の効果】
【００１８】
主軸モータの速度制御から位置制御への切り換えに必要となる主軸の減速停止を不要とすることで、ワーク加工時間を短縮し効率のよい生産が実現可能である。  
また、本発明は、加減速能力の高い高価な主軸モータを用いることなく、加減速能力の低い低価格な主軸モータを用いて従来と同等な加工サイクルタイムを達成することが可能である。また、主軸モータの加減速の回数を減らすことができ、ワークの加工工程における消費電力を低減することも可能である。
【００１９】
本発明では、位置制御に切り換えた軸と、その他の軸の間での補間は、位置制御開始基準位置への移動完了までの間は、同期性が保障されないため非切削指令部分となるが、加工プログラム全体としてはサイクルタイムの短縮が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は数値制御装置１０の概略ブロック図である。数値制御装置１０は、プロセッサ（ＣＰＵ）１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、ＣＭＯＳメモリ１５、表示制御回路１６、操作盤１７、主軸制御回路１８、軸制御回路１９、バス１１を備えている。ＣＰＵ１２はＲＯＭ１３に格納されたシステムプログラムをバス１１を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置１０全体を制御する。ＲＡＭ１４は一時的な計算データや表示データ及び入力手段（図示せず）を介して入力された各種データを一時的に格納する。また、ＲＯＭ１３には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集機能や各種システムプログラムが予め格納されている。ＣＭＯＳメモリ１５は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１０の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ１５中には、加工プログラムなどが記憶される。
【００２１】
主軸制御回路１８は、主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ８１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ８１はスピンドル速度信号を受けて、主軸モータ２１を指令された回転速度で回転させる。ポジションコーダ８２は、主軸モータ２１の回転に同期して帰還パルスを主軸制御回路１８にフィードバックし速度制御を行う。また、主軸位置（Ｃ軸）モードに切り換えられると、主軸制御回路１８は指令された回転位置とポジションコーダ８２から帰還されてくる１回転信号と帰還パルスに基づいて、主軸の位置を制御する。
【００２２】
軸制御回路１９は、切り込み動作を行う軸（以下、「切込み軸」という）への移動指令を受けてサーボアンプ９１に出力する。サーボアンプ９１はこの指令を受けて、旋盤加工機械２０の制御軸モータ２２を駆動する。制御軸モータ２２は位置・速度検出器（図示せず）を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置、速度のフィードバック信号を軸制御回路１９にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、この位置・速度フィードバック制御については記載を省略している。
【００２３】
図２は、本発明における主軸の制御と従来技術における主軸の制御について対比して説明する図である。  
Ａ’〜Ｅ’は従来技術における主軸の速度制御モードと位置制御モードとを切り換える制御を表している。
【００２４】
Ａ’は主軸速度を表している。このＡ’はワーク主軸をＳ指令により速度制御する期間とＧ指令により位置制御する期間とを切り換えて制御することを示している。従来技術では、速度制御から位置制御に切り換える際には、主軸モータを減速し停止し、その後主軸モータ固有の基準位置に移動するように加減速制御を行っていることを示している。
【００２５】
Ｂ’は速度指令を表している。このＢ’はワーク主軸を制御する速度指令を示している。この速度指令は、速度制御から位置制御への切り換え制御がなされるとＢ’に表されるように即時停止する。  
Ｃ’は位置制御モードを表している。このＣ’はワーク主軸の主軸モータが停止した時に速度制御から位置制御へ移行することを示している。速度指令が停止すると主軸速度はモータ固有の加減速で減速していき、この主軸モータが停止したとき位置制御モードが開始する。よって、速度指令が停止してから位置制御モードに移行するまでに時間遅れが生じる。
【００２６】
Ｄ’は開始基準位置への移動動作を表している。このＤ’は主軸モータが速度制御から位置制御に移行した時、主軸モータを開始基準位置に移動させるための移動動作を行なうことを示している。  
Ｅ’高速サイクル加工の移動指令を表している。Ｅ’は主軸モータが開始基準位置への移動動作の結果、開始基準位置に移動した時点を基準として高速サイクル加工の移動指令を開始する。ワーク主軸はＡ’に示されるように高速サイクル加工の移動指令を開始する時には停止していることから、高速サイクル加工の移動指令は加速制御を行う。また、位置制御から速度制御への移行は減速制御を行っている。
【００２７】
Ａ〜Ｆは本発明における主軸の速度制御モードと位置制御モードとを切り換える制御を表している。  
Ａは主軸速度を表している。このＡはワーク主軸をＳ指令により速度制御する期間とＧ指令により位置制御する期間とを切り換えて制御することを示している。Ａは、本発明では速度制御から位置制御に切り換える時には、主軸モータを減速停止することなく回転状態を維持しつつ位置制御に移行することを示している。そして、逆に位置制御から速度制御にモードを切り換える際にも同様に、主軸モータは減速停止することなく位置制御から速度制御に移行している。
【００２８】
Ｂは速度指令を表している。このＢは速度制御から位置制御への切り換え制御がなされると、位置制御の当初の期間である高速サイクル加工の移動指令がなされるまでの間速度指令は継続する。そして、その後停止する。  
Ｃは位置制御モードを表している。速度制御から位置制御への移行は時間遅れなく、なされることを示している。位置制御モードに移行した最初の所定の期間には速度指令がなされる。  
Ｄは開始基準位置への補正動作を表している。主軸モータが速度制御から位置制御に移行した時、主軸モータを開始基準位置に移動させるための移動動作を行なうことを示している。
【００２９】
Ｅは高速サイクル加工の移動指令を表している。主軸モータが速度制御モードから位置制御モードに移行した時、主軸が減速しないため、加速制御することなく移動指令を行う。なお、開始基準位置へ補正動作Ｄが完了するまでの間は、同期性が保障されないため非切削指令部分である。また、Ｆは開始基準位置への補正動作が完了した状態を表している。
Ｔ１は、本発明での速度制御モードから位置制御モードに切り換えに必要となる時間、Ｔ２は、従来技術による方法と比較した場合の短縮時間を表している。
【００３０】
ここで、本発明の主軸モータの速度制御モードと位置制御モードとを切り換える機能は、主軸モータの制御モードを速度制御から位置制御へ切り換えるための手段（Ａ）〜（Ｄ）を用いる。
（Ａ）位置制御切り換え後、移動指令を開始するまでは主軸モータを減速停止することなく回転状態を維持する手段
（Ｂ）位置制御モードへの切換時点での位置制御を開始する基準位置をＮＣプログラムより指定可能とする手段
（Ｃ）（Ａ）の手段より、位置制御モード切り換え後に、高速サイクル加工による移動指令データを実行開始するまでは、主軸モータは、回転している状態を継続する。移動指令データの実行を開始した場合、指令データによる回転動作に切り換わるが、その状態では、開始基準位置以外の不特定の位置から移動が行われた動作となるため、移動指令の実行開始時、（Ｂ）の手段により指定された位置制御開始基準位置から移動指令が行われた場合の回転位置となるように補正パルスの計算を行いプログラム指令に基づき計算される位置指令パルスに補正パルスを加算することで移動速度を一時的に変更することで回転を継続した状態で回転位置を補正する手段（具体的には、位置制御切り換え時点で、回転軸の回転を止めない状態で開始するため、任意の回転状態からの動作となるが、移動指令の実行を開始した時点での回転位置（主軸モータに接続された位置検出器から読み出した位置）が、レファレンス点になるように、主軸位置と主軸の位置制御開始基準位置との差分の計算を行い、その結果を補正パルス総量として記憶する。）。
【００３１】
補正パルスの分の移動は、プログラム指令データに基づき計算された演算周期毎の指令パルスとあわせて、主軸モータを駆動する装置に出力される。
その場合、補正パルス総量分の補正パルスを一度に出力すると、主軸モータの加減速能力を超える動作となってしまうため、演算周期毎の補正パルスが所定の値（数値制御装置の各種動作条件の設定を行うパラメータデータとして、記憶された値）以上にならないように制限を行い、複数の演算周期で補正動作が完了するように動作する。
（Ｄ）記憶された補正パルス総量の補正パルス全ての出力が終了した時点で位置制御モードへの切り換えが完了したことを通知する信号の出力する手段。（（Ｃ）による補正動作が完了するまでは、プログラム指令は、位置制御開始基準位置から移動が行われた動作にはなっていませんので、ワークに対する切り込み動作の開始を待たせておく必要がある。
プログラム指令として、出力信号の状態により切り込み動作を開始することは可能であるので、記憶された補正パルス総量の補正パルス全ての出力が終了した時点で、補正動作が完了したことを通知信号の出力を行います。ピストン形状のワーク加工の例としては、回転軸と円筒形状の直径方向への切り込み軸との同期動作が保障された状態となったことが、本手段により確認可能となるので、円筒形状の円筒方向への切り込み動作を開始するための開始条件として使用可能となる。）
上記（Ａ）〜（Ｄ）の手段により、位置制御でのプログラム指令は、位置制御開始基準位置から移動を開始した場合と等しい状態となり、従来技術で位置制御モードへ切り換え時、主軸モータの停止、レファレンス点復帰動作、開始基準位置への移動が行われた後、高速サイクル加工による回転軸への移動指令データにより、回転軸を加速して加工が可能となった状態と等しい動作状態となり、かつ、その状態になったことを確認することが可能である。
【００３２】
その結果、従来、速度制御モードで、真円形状の切削加工を行い、位置制御モードへの切り換えを行った後、高速サイクル加工指令データによる非真円形状の切削加工を行う加工手段において、主軸モータの加減速に要する時間を削減し、従来と同一の加工条件によるワーク加工の加工サイクルタイムの短縮を実現することが可能である。
【００３３】
図３は本発明の速度制御モードと位置制御モードとを切り換える機能のアルゴリズムを示すフローチャートの例である。以下、各ステップに従って説明する。［ステップＳＡ１］加工プログラム（ブロック）を解析する。［ステップＳＡ２］主軸に対する主軸指令があるか否かを判断し、主軸指令があればステップＳＡ３に進み、主軸指令がなければステップＳＡ１３に移行する。［ステップＳＡ３］主軸の制御モードを判断し、速度制御モードであればステップＳＡ４へ進み、位置制御モードであればステップＳＡ５へ進む。
［ステップＳＡ４］速度制御を実行しステップＳＡ１３へ進む。
【００３４】
［ステップＳＡ５］速度制御モードから位置制御モードに移行するときの主軸の位置制御開始基準位置を設定（記憶）する。［ステップＳＡ６］速度制御モードから位置制御モードに切り換えるための位置制御モード切り換え指令実行時に、位置制御モード切り換え直前の主軸モータの回転速度を維持する。［ステップＳＡ７］主軸位置を検出する。［ステップＳＡ８］位置制御モード切り換え指令開始時の主軸位置と位置制御開始基準位置との差分値を計算し記憶する。［ステップＳＡ９］プログラム指令に基づき主軸の位置指令パルスを計算し主軸モータ駆動装置に出力する。［ステップＳＡ１０］ステップＳＡ８で求めた差分値から補正パルスを計算する。［ステップＳＡ１１］ステップＳＡ９で計算した位置指令パルスにステップＳＡ１０で求めた補正パルスを加算し出力し、主軸モータを制御する。［ステップＳＡ１２］高速サイクル加工を行う。［ステップＳＡ１３］プログラムエンドか否かを判断し、エンドでなければステップＳＡ１に戻り、エンドであれば終了する。
【００３５】
図４は、本発明の概略構成を示すブロック図である。ＮＣプログラム１は解析処理部２、パルス分配処理部３において処理され位置指令信号として形成される。この位置指令信号は軸制御処理部５に出力される。また、パルス分配処理部３は主軸の位置を制御する位置指令信号を軸制御処理部５に出力する時に、その位置指令信号の出力開始を通知する出力開始信号Ｓａを制御指令部４に通知する。
【００３６】
軸制御処理部５は、位置指令信号、速度指令信号、モード信号をサーボ制御処理部６に出力する。サーボ制御処理部６は、主軸（ワーク主軸）のサーボモータ８の位置、速度、電流を制御する回路を有している。そして、サーボ制御処理部６は速度アンプ７に電流指令を与えて主軸モータの制御を行う。なお、切り込み軸を制御する制御軸の位置・速度制御については記載を省略している。
【００３７】
解析処理部２で解析されたＮＣプログラム１の内容は、モード制御処理および制御指令部４に入力される。そして、モード制御処理および制御指令部４は、モード設定信号、速度信号、および、補正パルスＳｃを軸制御処理部５に出力する。モード制御処理および制御指令部４は位置制御モードの時、パルス分配処理部３より出力開始信号Ｓａが通知されるまで速度指令信号を軸制御処理部５に継続して出力し、出力開始信号Ｓａが通知されると速度指令信号の出力を終了する。
【００３８】
図２を参照すると、出力開始信号Ｓａがモード制御処理および制御指令部４に入力するまで、本発明の位置制御と速度制御とを切り換え制御する機能では、位置制御切り換え後、主軸の位置指令が開始するまでは主軸モータを減速停止することなく回転状態を維持している（図２の主軸速度Ａを参照）。
【００３９】
また、高速サイクル加工の移動指令の位置指令信号Ｅがパルス分配処理部３より軸制御処理部５に出力開始する時、パルス分配処理部３からこれと同時にモード制御処理および制御指令部４に対して出力開始信号Ｓａを出力する。モード制御処理および制御指令部４は出力開始信号Ｓａが入力されると軸制御処理部５への速度指令信号Ｂの出力を止める（図２の速度指令Ｂを参照）。
【００４０】
モード制御処理および制御指令部４から軸制御処理部５へ出力される補正パルスＳｃは、主軸位置と主軸の位置制御開始基準位置との差分を打ち消すための補正パルスである。補正パルスＳｃは軸制御処理部５に出力される。軸制御処理部５ではパルス分配処理部３から出力された主軸の位置指令信号に補間パルスに補正パルスＳｃを加算処理する。そして、加算した位置指令信号をサーボ制御処理部６に出力する。
【００４１】
図５は、モード制御処理および制御指令部４から信号出力処理部９に切り換え完了通知信号Ｓｄを通知することを除いて、図４に対して説明した内容と同様である。切り換え完了信号Ｓｄは、補正パルスＳｃ全量の軸制御処理部５への完了した時、モード制御および制御指令部４から信号出力処理部９に対して出力される。補正パルスの全量が軸制御処理部５に出力された状態は、換言すると位置制御開始基準位置への移動完了を意味し同期性が保障されるようになった状態を意味する。
【００４２】
図６は本発明の制御モード切り換え機能を有する数値制御装置の一実施形態の概略構成を示す機能ブロック図に示されるモード制御処理および制御指令部４の概略機能ブロック図である。
【００４３】
移動指令データの実行を開始した場合、指令データによる位置指令に基づく回転動作に切り換わる。しかし、その状態では開始基準位置以外の不特定の位置から移動が行なわれた動作となる。
【００４４】
モード制御処理および制御指令部４は、移動指令の実行開始時、位置制御モード切り換え時のプログラム指令、または、数値制御装置の保持型記憶領域（例えば、ＣＭＯＳ）に予め設定されたパラメータデータにより位置制御切り換え後の位置制御開始基準位置を指定する手段である位置制御開始基準位置指定手段４ａを有する。また、速度制御モードから位置制御モードに切り換わった時の主軸モータの位置を記憶する主軸の回転位置記憶手段４ｂを有する。補正パルス出力手段４ｄは演算周期毎に設定された補正パルス最大値などの所定値より小さい値となるように制限して軸制御処理部５へ出力される。
【００４５】
そして、指令された位置制御開始基準位置から移動指令が行なわれた場合の回転位置となるように補正パルスを補正パルス算出手段４ｃにおいて算出する。算出された補正パルスＳｃは補正パルス出力手段４ｄを介して軸制御処理部５へ出力される。
【００４６】
主軸は、位置制御切り換え時点で、回転軸の回転を止めない状態で開始するため、任意の回転状態からの動作となる。主軸の移動指令（位置指令）の実行を開始した時点での回転位置（主軸モータに接続された位置検出器（例えば、図１に示されるポジションコーダ８２）からの読み出し位置）が、レファレンス点から＋１０度ずれた位置であれば、移動指令開始時点での回転位置をレファレンス点になるように、主軸位置と主軸の位置制御開始基準位置との差分計算を行い、その結果−１０度を補正パルス総量として記憶する。
【００４７】
補正パルス算出手段４ｃで算出された補正パルスＳｃ全量が補正パルス出力手段４ｄを介して全量が軸制御処理部５へ出力し終わると、位置制御モード切り換え完了通知信号Ｓｄを信号出力処理部９へ出力する。
【００４８】
なお、図６に示される、位置制御モード切り換え完了通知手段４ｆや回転状態維持手段４ｅはそれぞれ、補正パルス出力手段の出力状態を監視するフラグや主軸の速度指令の出力を監視するフラグを用いることによりそれぞれの処理を実行することができる。例えば、位置制御モード切り換え完了手段４ｆにおいては、補正パルス出力手段４ｄにある補正パルスを格納しておくレジスタが空か否かを監視するフラグを用いることができる。
【００４９】
従って、軸制御処理部５は、パルス分配処理部３で形成された位置指令信号と、モード制御処理および制御指令部４から入力されたモード設定信号と速度指令信号とをサーボ制御処理部に出力する。
このようにしてサーボ制御処理部６は、ＮＣプログラム１から読み出された位置指令信号、速度指令信号、モード設定信号がそれぞれ入力され、モード設定信号に応じて速度制御モードと位置制御モードとをＮＣプログラムからの切り換え指令に基づいて切り換え制御できる。
【００５０】
図７−１および図７−２は、本発明の速度制御モードと位置制御モードとの切り換えと、位置制御開始基準位置から指令を開始するアルゴリズムを示すフローチャートの例である。以下、各ステップに従ってフローチャートを説明する。
【００５１】
[ステップＳＢ１]加工プログラムの解析を行う。[ステップＳＢ２]解析した加工プログラム（ブロック）に位置制御モード切り換え指令があるか否か判断する。切り換え指令がある場合ステップＳＢ３に進み、切り換え指令がない場合ステップＳＢ４へ移行する。［ステップＳＢ３］記憶された位置制御開始基準位置を位置制御モードにおける主軸の初期座標値として設定を行う。［ステップＳＢ４］位置制御モードでの移動指令があるか判断する。移動指令がある場合ステップＳＢ６へ移行し、移動指令がない場合ステップＳＢ５へ進む。［ステップＳＢ５］移動指令が開始されるまで速度制御による速度指令での回転動作を継続する。［ステップＳＢ６］主軸モータへの移動指令による移動があるか否かを判断する。移動がある場合ステップＳＢ７へ進み、移動がない場合ステップＳＢ１５へ移行する。［ステップＳＢ７］移動指令パルス出力開始時か否かを判断する。出力開始時の場合ステップＳＢ８へ進み、出力開始時でない場合出力開始まで待つ。［ステップＳＢ８］記憶されている位置制御開始基準位置を読み出す。また、回転動作中の主軸の現在位置を主軸モータの位置検出器から読み出す。そして、両者の差分の移動量を計算し、補正パルスとして記憶する。補正パルスは、補正パルス＝主軸の現在位置−位置制御開始基準位置で算出する。［ステップＳＢ９］補正パルスデータに未出力パルスデータがあるか否か判断する。未出力パルスデータがある場合ステップＳＢ１０に進み、未出力パルスデータがない場合ステップＳＢ１４へ移行する。［ステップＳＢ１０］補正パルスデータ未出力データが設定された演算周期毎の補正パルス最大値より大きいか否かを判断する。補正パルス最大値より大きい場合ステップＳＢ１１へ進み、補正パルス最大値より大きくない場合ステップＳＢ１２へ進む。［ステップＳＢ１１］演算周期毎に出力する補正パルスを設定された演算周期毎の補正パルス最大値とし、ステップＳＢ１２へ進む。［ステップＳＢ１２］プログラム指令の移動指令パルスと演算周期毎に出力する補正パルスを加算し主軸モータ制御装置（サーボ制御処理部６）に出力する。［ステップＳＢ１３］補正パルス未出力データを、補正パルス未出力データから今回の演算周期で出力した補正パルスを減算した値に置き換え、ステップＳＢ９に戻る。［ステップＳＢ１４］位置制御開始基準位置に基づいたモータ回転状態になったことを出力信号（位置制御モードへの切り換え完了信号）により通知する。［ステップＳＢ１５］高速サイクル加工を実行し、終了する。なお、複数回の高速加工を実行するため、ステップＳＢ１に戻るようにしてもよい。
【００５２】
次に、図８を用いて、位置制御モードと速度制御モードとを切り換えてワークを加工する加工プログラムの一例について説明する。  
「Ｏ０００１」は、加工プログラムＮｏ０００１を示している。
【００５３】
「Ｍ３Ｓ１０００」は、速度制御モードでの回転指令で、主軸正回転方向（Ｍ３）で１０００回転／ｍｉｎを示している。  
「ＭｘｘＣ？？」は、位置制御モード切り換えコードと位置制御開始基準位置とを示している。「Ｍｘｘ」は位置制御モード切り換えコードを表している。位置制御モード切り換えコードは、数値制御装置の保持型記憶領域に確保されたパラメータデータとして新規に追加される。任意のコードを定義した本機能を有効とするプログラム指令として使用することが可能である。「Ｃ」は回転位置指令コードであり、「Ｃ？？」は位置制御開始基準位置を表している。位置制御開始基準位置は同一ブロックに指令された軸アドレスを使用したプログラム指令により指定可能とする。本加工プログラムの例では、軸アドレスＣを使用する。軸アドレスＣが指令されなかった場合には、数値制御装置の保持型記憶領域に記憶されたパラメータデータに設定された値を有効にする。
【００５４】
「Ｇ０５Ｐ１０＊＊＊」は高速サイクル加工（Ｇ０５Ｐ）を呼び出す指令である。高速サイクル加工は、移動指令軸への一定周期毎の高速パルス分配可能な移動指令データを予め作成し、数値制御装置の記憶領域に登録し、数値制御指令によりそのデータを加工サイクルとして呼び出し解析して実行する機能である。
【００５５】
「Ｍ３０」はプログラムエンドを示す。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明である制御モード切り換え機能を有する数値制御装置の一実施形態の概略ブロック図である。
【図２】本発明における主軸の制御と従来技術における主軸の制御について対比して説明する図である。
【図３】本発明の速度制御モードと位置制御モードとを切り換える機能のアルゴリズムを示すフローチャートの例である。
【図４】本発明の制御モード切り換え機能を有する数値制御装置の一実施形態の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の制御モード切り換え機能を有する数値制御装置の一実施形態の概略構成を示す機能ブロック図である（信号出力処理部へ通知信号Ｓｄを通知する例）。
【図６】本発明の制御モード切り換え機能を有する数値制御装置の一実施形態の概略構成を示す機能ブロック図に示されるモード制御処理および制御指令部４の概略機能ブロック図である。
【図７−１】本発明の速度制御モードと位置制御モードとの切り換えと、位置制御開始基準位置から指令を開始するアルゴリズムを示すフローチャートである（その１）。
【図７−２】（図７−１の続き）本発明の速度制御モードと位置制御モードとの切り換えと、位置制御開始基準位置から指令を開始するアルゴリズムを示すフローチャートである（その２）。
【図８】位置制御モードと速度制御モードとを切り換えてワークを加工する加工プログラムの一例である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ＮＣプログラム
２  解析処理部
３  パルス分配処理部（補間）
４  制御指令部
５  軸制御処理部
６  サーボ制御処理部
７  速度アンプ
８  主軸モータ（ワーク主軸）
９  信号出力処理部
１０  数値制御装置
１２  ＣＰＵ
１３  ＲＯＭ
１４  ＲＡＭ
１５  ＣＭＯＳ
１６  表示制御回路
１７  操作盤
１８  主軸制御回路
１９  軸制御回路
２０  旋盤加工機械
２１  主軸モータ
２２  制御軸モータ
Ａ  主軸速度
Ｂ  速度指令
Ｃ  位置制御モード
Ｄ  開始基準位置への補正動作
Ｅ  高速サイクル加工の移動指令
Ｆ  開始基準位置補正動作完了
Ｔ１  切り換え時間
Ｔ２  短縮時間
【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７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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