JPS6236825B2

JPS6236825B2 -

Info

Publication number: JPS6236825B2
Application number: JP10865982A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takeda
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1987-08-10
Also published as: JPS591136A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はNC旋盤の主軸変速機制御方法に関
するものである。

従来、NC旋盤においては、主軸駆動用モータ
として可変速型のモータ（DCまたはAC）を使用
するのが一般的であるが、低速域では出力が低下
するという欠点がある。

これを解消するためにモータと主軸の間に変速
機を挿入する方式がとられている。

ところが、複数の変速段を持つた変速機を使用
する場合は、最適な変速段を選択する必要があ
り、従来のNC旋盤では、この作業をオペレータ
に仕せているが、この作業は非常にわずらわしい
ものであると共に、入力ミスを避け難い欠点があ
る。

そこで、この発明は被加工物の加工情報を基に
して、最適な変速段を自動的に選択するようにな
したものである。

以下、この発明の構成を図面に示す実施例につ
いて説明すると次の通りである。

先ず、NC旋盤は、入力装置、記憶装置、演算
装置、制御装置、出力装置からなるコンピユータ
を備え、加工情報、工具情報等が入力装置を通し
て入力され、主軸にチヤツクされた加工物を自動
的に加工するものである。

上記加工情報は、加工物の形状（外径削り、内
径削り、ネジ切り、溝切り、荒加工、荒仕上加
工、仕上加工等）、寸法（主軸方向の寸法及び半
径方向の寸法）、切削条件（切削速度、切込量、
周速一定か否か等）が、各加工工程毎に入力され
るものである。

今、対象とするNC旋盤の変速機が第１図に示
す様に、高・低２段の変速段をもち、夫々の主軸
回転数域が低速段はＭ／ｇ_１〜Ｍ／ｇ_１・Ｋ高速段はＭ／ｇ_２〜Ｍ／ｇ_２・Ｋと定められているものとする。

但し、Ｍ：モータ最大回転数（r.p.m） g₁：低速段のギヤ比
（モータ回転数／主軸回転数） g₂：高速段の〃〃（但し、g₁＞g₂）Ｋ：定出力域におけるモータの最大回転
数と最小回転数の比（モータ最小回転
数＝Ｍ／Ｋ）を表わすものとする。

そして、入力された加工物の加工形状、加工位
置の半径方向寸法、切削速度から加工に必要な主
軸の要求回転数をNC演算装置で演算させるので
ある。

以下、その要領を第２図のフローチヤートで説
明する。

先ず、工程番号初期設定ステツプ１で工程番号
ＮをＮ＝０と設定させ、次に、工程番号設定ステ
ツプ２で工程番号をＮ＝Ｎ＋１と設定させ、続い
て、確認ステツプ３で当該工程にデータが有るや
否やを確認させ、「NO」のときは終り信号
（RET）を発信させるが、通常は「yes」である
ので、確認ステツプ４でＮ工程に「周速一定」の
指定が有るや否やを確認させる。即ち、加工形状
がテーパー形状や円弧形状の場合、主軸回転数を
一定とすると、周速は半径の大きさに比例して変
化し、加工精度が各部で変化することを防止する
ため、通常、これらの形状については周速を一定
とする指定が行われる。

上記確認ステツプ４で「yes」のときは、選出
ステツプ５でＮ工程の半径方向寸法より最大値
（ｒ_nax）、最小値（ｒ_nio）を選び出して一時記憶
させておき、次の確認ステツプ６で「yes」であ
れば、演算ステツプ７でｒ_nax及びｒ_nioともに、ｒ_nax，ｒ_nio＝ｒ_ｎａｘ＋ｒ_ｎｉｏ／２と演算記憶させて次の演算ステツプ８へ移行させ
る。尚、上記確認ステツプ６で「NO」のとき
は、直ちに演算ステツプ８へ移行させる。

上記演算ステツプ８では、Ｎ工程の最小回転数
ｎ_L（r.p.m）と最大回転数ｎ_H（r.p.m）をそれ
ぞれｎ_L＝５００Ｖ／π・ｒ_ｎａｘｎ_H＝５００Ｖ／π・ｒ_ｎｉｏとして演算記憶させる。

但し、Ｖ：入力された周速（切削速度）ｍ／
min π：円周率そして、１つ前の工程、即ち「Ｎ―１」工程が
同一グループか否かを確認ステツプ９で確認させ
る。

上記同一グループとは、同一加工態様を意味
し、例えば、「外径切削」、「内径切削」、「正面切
削」、「溝切り」、「ネジ切り」等のグループに分け
られる。

尚、周速一定の確認ステツプ４で「NO」のと
き、即ち、Ｎ工程が、周速一定の指定がなされて
いないときは、設定ステツプ１０により、ｎ_L及
びｎ_Hとして、ともに入力された回転数ｎ（ｒ・
ｐ・ｍ）が設定され、確認ステツプ９へ移行せし
められる。

確認ステツプ９で「NO」のときは、設定ステ
ツプ１１で同一グループ内の最小回転数ｎ_L
（Ｍ）及び最大回転数ｎ_H（Ｍ）を夫々、Ｍ_L
（Ｍ）＝ｎ_L，ｎ_H（Ｍ）＝ｎ_Hとして設定する。

然して、確認ステツプ９で「yes」のときは、
確認ステツプ１２で当該Ｎ工程と同一グループ内
の前回までの最小回転数ｎ_L（Ｍ）と当該Ｎ工程
の最小回転数ｎ_Lとの大小関係を比較させ、ｎ_L
（Ｍ）＞ｎ_Lが「yes」、即ち、今回のｎ_Lの方が小
さければ、次の設定ステツプ１３でｎ_L（Ｍ）＝ｎ
_Lとして設定させ、「NO」のときは、設定ステツ
プ１３を飛ばして直ちに次の確認ステツプ１４へ
移行させる。

確認ステツプ１４では、当該Ｎ工程と同一グル
ープ内の前回までの最大回転数ｎ_H（Ｍ）と当該
Ｎ工程の最大回転数ｎ_Hとの大小関係を比較し、
ｎ_H（Ｍ）＜ｎ_Hが「yes」即ち、今回のｎ_Hの方が
大きければ、次の設定ステツプ１５でｎ_H（Ｍ）＝
ｎ_Hとして設定し、「NO」のときは、設定ステツ
プ１５を飛ばして直ちに次の擬似工程番号設定ス
テツプ１６に移行し、N′＝Ｎとする。

そして、次の確認ステツプ１７で、次の工程即
ち（N′＋１）工程が同一グループか否かを確認
させ、「yes」であれば、再び、最初の工程番号
設定ステツプ２へ戻り、同様な処理を繰り返す。

即ち、ステツプ２からステツプ１７までの間で
は、同一グループ内の最大回転数ｎ_H（Ｍ）と最
小回転数ｎ_L（Ｍ）（換言すれば主軸の要求回転数
域）を演算させているのである。従つて、各加工
工程での最大回転数ｎ_Hと最小回転数ｎ_Lとを演算
する過程において、同一グループの工程が連続し
ているときには、上記処理を反復するのであり、
その結果として、各グループ毎に最大回転数ｎ_H
（Ｍ）と最小回転数ｎ_L（Ｍ）とが演算されること
になる。

そして、１つのグループが終了すると、確認ス
テツプ１７では「NO」の判定が出されることに
なり、次のミツシヨン選択ステツプ１８に移行し
て、そのグループの要求回転数域ｎ_H（Ｍ）〜ｎ_L
（Ｍ）に最適な変速段の選択が行われるのであ
る。

上記ミツシヨン選択ステツプ１８で、当該グル
ープの変速段の選択が行われると、次の書き込み
ステツプ１９でN′工程（即ちＮ工程）に選択さ
れたミツシヨン段数が書き込まれ、次の確認ステ
ツプ２０で（N′―１）工程（即ち、Ｎ工程の１
つ前の工程）が同一グループか否かが確認され、
「yes」のときは、工程番号設定ステツプ２１で
N′＝N′―１と設定させ、１つ前の工程にもステ
ツプ１９で同一のミツシヨン段数の書き込みが行
われ、これを同一グループ内全部にわたつて繰り
返す。即ち、同一グループの工程が連続している
と、そのグループの工程のミツシヨン段数はすべ
て同一とさせている。このようにしている理由
は、同一グループ内での加工は、連続して行われ
る場合が多く、１つの工程から次の工程へ移る
際、変速動作に時間のかかる変速機の場合では、
変速動作が遅れ勝ちとなり、加工精度が悪化する
場合があるからである。

上記同一グループ内の全部の工程に対するミツ
シヨン段数の書き込みが終了すると、確認ステツ
プ２０では「NO」の判定が出ることとなり、次
のグループについて、再び同様な処理をなすべ
く、再び、最初の工程番号設定ステツプ２へ戻
り、以後、全工程が終了するまで、上記動作を繰
り返すのであり、全工程が終了して、次の工程の
処理へ戻つて確認ステツプ３へくると、次の工程
のデータがないことにより、終了信号（RET）
が出て終了するのである。

尚、上記説明は、同一グループ毎に主軸の要求
回転数域を演算させるようにした場合であるが、
変速動作が高速で行われる変速機の場合には、各
工程毎の要求回転数域により、その都度ミツシヨ
ン段数の選択を行わせることができるものであ
る。

次に、ミツシヨン選択ステツプ１８内でのミツ
シヨン段数の選択の要領を第３図のフローチヤー
トで説明する。

先ず、ステツプ２２で入力された最大回転数ｎ
_H（Ｍ）と低速段での主軸最高回転数Ｍ／ｇ_１とのｎ_H（Ｍ）≦Ｍ／ｇ_１の比較が行われ、「yes」のときは、低速指示ス
テツプ２３で低速の変速段が選択される。

上記ステツプ２２で「NO」のときは、ステツ
プ２４で同じく先に求めた最小回転数ｎ_L（Ｍ）
と高速段での主軸最低回転数Ｍ／ｇ_２・Ｋとのｎ_L（Ｍ）＜Ｍ／ｇ_２・Ｋの比較が行われ、「yes」のときは、低速の変速
段を選択させ、「NO」のときは、当該グループ
（又は工程）の加工が仕上加工か否かが確認ステ
ツプ２５で確認され、「yes」のときは、高速指
示ステツプ２６で高速の変速段が選択される。し
かし、確認ステツプ２５で「NO」のときは、さ
らに比較ステツプ２７で｛ｎ_H（Ｍ）−Ｍ／ｇ_１｝×Ｃ≦Ｍ／ｇ_１−ｎ_L（Ｍ
）の比較が行われ、「yes」のときは、低速の変速
段へ、「NO」のときは高速の変速段への選択が行
われる。上記式中、Ｃは高速・低速選択係数であ
り、Ｃを大きくすると高速ギヤ優先、Ｃを小さく
すると低速ギヤ優先である。

これは、当該グループ（又は工程）の加工が仕
上ではなく、荒加工か荒仕上加工の場合、その主
軸要求回転数域が変速段の回転数域と重複する比
率が予じめ定める値より上か下かを判定させてい
るのであり、荒加工及び荒仕上加工では、高速域
で要求回転数域を満足しない場合であつても、そ
の程度によつては、低速段で回転させる方が主軸
トルクが大きくなり好ましいからである。

要するに、ミツシヨン選択基準として本実施例
では、１入力した周速／回転より速く回さない。

２可能なかぎり、出力一定域を使用する（低速
ギヤ優先）。

(3) どちらでもよい場合荒削り・荒仕上…出力（トルク）優先（低速ギ
ヤ優先）仕上…高速優先（高速ギヤ優先） (4) 同一グループ内ではミツシヨン変速は行わな
い。（変速動作に時間がかかる変速機の場合）の４項目を考慮している。

このようにして設定された変速段に基づく変速
指令により、油圧、モータ、電磁石等の適当なア
クチユエータが作動して変速機の変速段を自動的
に切換えるのである。

以上説明したようにこの発明はモータと主軸間
に高・低２段からなる変速機を挿入したNC旋盤
の主軸変速機制御方法であつて、被加工物の加工
に際して要求される主軸回転の要求回転数域を入
力された加工情報を基に演算し、この要求回転数
域の最大値が前記変速機の低速段の主軸回転数域
より小さい場合、または、要求回転数域の最小値
が高速段の主軸回転数域より小さい場合は低速段
を当該加工の変速段として設定し、要求回転数域
の最大値が低速段の主軸回転数域の最大値より大
きく、かつ、要求回転数域の最小値が高速段の主
軸回転数域の最小値より大きい場合は要求回転数
域の予じめ定める比率以上が低速段の主軸回転数
域と重複する場合は低速段を当該加工の変速段と
して設定し、重複が予じめ定める値以下の場合は
高速段を当該加工の変速段として設定するように
なしたから、可変速型モータのように、低速域で
の出力低下の問題がなく、しかも、加工物の加工
形状、寸法と切削条件から最適な変速段を自動的
に選択させ得るため、作業者の負担を軽減させ、
かつ、入力ミスを防止でき、この種、NC旋盤の
主軸変速機制御方法として優秀な性能を発揮し得
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高・低２段の変速比と主軸回
転数との関係を示す図、第２図は本発明の制御方
法の具体例を示すフローチヤート図、第３図は第
２図のミツシヨン選択の要領を示すフローチヤー
ト図である。

Claims

【特許請求の範囲】１モータと主軸間に高・低２段からなる変速機
を挿入したNC旋盤の主軸変速機制御方法であつ
て、被加工物の加工に際して要求される主軸回転
の要求回転数域を入力された加工情報を基に演算
し、この要求回転数域の最大値が前記変速機の低
速段の主軸回転数域より小さい場合、または、要
求回転数域の最小値が高速段の主軸回転数域より
小さい場合は低速段を当該加工の変速段として設
定し、要求回転数域の最大値が低速段の主軸回転
数域の最大値より大きく、かつ、要求回転数域の
最小値が高速段の主軸回転数域の最小値より大き
い場合は要求回転数域の予じめ定める比率以上が
低速段の主軸回転数域と重複する場合は低速段を
当該加工の変速段として設定し、重複が予じめ定
める値以下の場合は高速段を当該加工の変速段と
して設定することを特徴とするNC旋盤の主軸変
速機制御方法。２第１項記載のNC旋盤の主軸変速機制御方法
であつて、要求回転数域の最大値が低速段の主軸
回転数域の最大値より大きく、かつ、要求回転数
域の最小値が高速段の主軸回転数域の最小値より
小さい場合は、さらに当該加工が仕上加工か否か
の判定をし、仕上加工の場合は前記要求回転数域
と低速段の主軸回転数域との重複とは無関係に高
速段を当該加工の変速段として設定することを特
徴とするNC旋盤の主軸変速機制御方法。