JPH03164090A - 工作機械の変速比選択方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、工作機械の変速比選択方法及び装置に関し、
特に駆動モータから負荷の主軸への回転伝達の変速比を
複数扛に切換可能な工作機械の変速比の選択方法とその
装置に関するものである。

［従来の技術］ ＮＣ工作機械などの主軸制御を行う場合に、駆動モータ
の速度とその負荷である主軸の変速比を予め設定される
いる加工プログラム中の指令速度に応じて種々切換える
ことが行われている。

例えば、変速比の切換えは、変速手段に低速ギア、高速
ギア、等の複数の変速比のギア機構を設け、これを自動
的に選択して切換えている。これは、プログラムにより
指令された主軸の速度（指令速度）に対応して、できる
だけ効率的に短時間でその速度に達するように変速比の
切換を行うものである。

低速ギアと高速ギアの２種類のギアを有する変速手段の
場合、従来の変速比の選択は、低速ギアを選択して駆動
モータを最高速度で作動させたときの主軸速度を選択の
基準としている。すなわち、この基準速度より指令速度
の方が早ければ高速ギアを選択し、遅ければ低速ギアを
選択するようにするものであり、低速ギアで達すること
のできる速度であれば、常に低速ギアを選択するように
している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の変速比の選択では、第５図に
示すように主軸がある速度で作動しているときに、指令
速度まで一定加速度で加速することを考えた場合、低速
ギアをその限界速度まで常に使用する従来の選択では、
かえって指令速度に達するまでの時間（加速時間）が高
速ギアの場合よりも長くなる場合が生じる。

これは、高速ギア使用時と低速ギア使用時とでは、主軸
等に基づく負荷のモータ軸換算イナーシャが異なること
、及び回転速度によってモータの出力トルクが異なると
いうそ一夕出力トルク特性によるものである。

すなわち、誘導モータを主軸駆動モータとして用い、一
定加速度での加減速を行う場合、そのモータ出力トルク
特性は第６図に示すようなものとなる。そして、このよ
うなモータ出力トルク特性の下で、変速比の違いによる
上記モータ軸換算イナーシャの変化があると、指令速度
の相違によってモータ加速度ならびに主軸加速度が変化
し、加速ロ、１間を最も垣縮できる変速比も指令速度に
よりて変化していくからである。

以下、このような変速比、モータ回転速度、指令速度、
更に主軸加速度の関係を具体的に説明する。

今、主軸の指令速度が１　５０Ｏ　ｒ　ｐｍとされてい
る場合を想定する。ここで、低速ギアの変速比を主軸：
モーター１：２とし、高速ギアの変速比を主軸：モータ
ー１：１とする。そして、駆動モ一タのイナーシャを■
Ｈ．主争由のイナーシャをＩ　でそれぞれ示し、主軸イ
ナーシャＩｓはモーＳ タイナーシャの４倍とする。なお、その他のギア等のイ
ナーシャは無視している。また、モータの最高速度は４
５００ｒｐｍで、基底速度は１５０Ｑｒｐｍであり、第
６図に示すような出力トルク特性を有するものとする。

。 まず、低速ギアを選択した場合について説明する。

主軸がその指令速度である１５００ｒｐｍに達したとき
、モータ速度ＳＭ，は、上記変速比から３０００　ｒｐ
ｍに達する（第６図参照）。このとき、加速度を一定と
して加速できる最大出力トルクＴ　は、モータの最大ト
ルクＴＭの１／２，すなＩ， わち、 Ｔ　　−１／２・Ｔ　　　・・・　■ Ｌ．　　　　　　　Ｍ となる。

また、モータ軸換算負荷イナーシャＩＳＬは、この低速
ギアの変速比の場合、 ２ １　　−（１／２）　　　１　　　　・・・　■ＳＬ　
　　　　　　　　Ｓ で表される。

そして、上記条件より １　　−４・工　　　・・・　■ Ｓ　　　　　Ｍ であるので、モータイナーシャ及びモータ軸換算？荷イ
ナーシャの和である全イナーシャＩｔ，は、１　　−１
　　＋（１／２）２Ｉ ＬＭ　　　　　　　　　　　　　　Ｓ −　ＩＭ＋（１／４）・４１Ｍ 一２・１　，４．．．　　■ ここで、式■で得られたモータ出力トルクＴｔ，と式■
により得られた全イナーシャＩＬによりモータ加速度Ａ
ＭＬは、 Ａ　ＭＬ”　Ｔ　Ｌ　／　Ｉ　Ｌ 一１７２・ＴＭ÷（２・ＩＭ） −　（１／４）　　・Ｔ｝ｌ／ＩＭ　　　　・・・　■
このモータ加速度ＡＭＬに対し、主軸加速度ＡＳＬは、
低速ギアの変数比を考慮すると、 ＡＳＬ”ＡＭＬ÷２ −　（１／８）・ＴＭ／ＩＭ 一〇、１２５・ＴＭ／ＩＭ　　　　・・・　■となる。

次に、同様に高速ギアを選択した場合の計算を以下に示
す。

主軸が指令速度に達したとき、モータ速度ｓＭ■は、１
５０Ｏ　ｒｐｍとなっている。

このとき、加速度を一定として加速できる最大出力トル
クＴＨは、第６図に示すように、ＴＴＨ”＝ＴＭ　　　
　　　　　　　　　　　　・・・　■である。　ここで
高速ギアにおけるモータ軸換算負荷イナーシャエｓＨは
、 ２ １　　−　（１／１）　　　・Ｉ８　　　　　　・・・
　■ＳＨ となる。

上記前提条件である式■より、全イナーシャＩＩは、 ＩＨ″″１Ｍ＋ＩＳＨ 喘１，＋Ｉｓ −ＩＭ＋４−Ｉ， −５・■８　　　　　　　　　　・・・　■となる。

ここで、式■のモータ出力トルクＴ１１及び式■の全イ
ナーシャ’＋１によりモータ加速度ＡＭｌは、ＡＭＨ＝
　ＴＨ　／ＩＨ −’ｒＭ／　（５・Ｉ，） −　（１／５）　　・Ｔ　Ｍ／　Ｉ　Ｍ　　　　　・・
・　［相］となる。よって、このとき主軸加速度ＡｓＨ
は、上記高速ギアの変速比より、 Ａｓ，，−　（１／５）・Ｔ　Ｍ　／　Ｉ　Ｍ÷ｌ−　
（１／５）・ＴＭ／Ｉ， 一〇，２・Ｔ．Ｍ／Ｉ，　　　　　　　．．．　　■と
なる。

ここで、式■で得られた低速ギアを選択した場合の主軸
加速度ＡＳＬである０．１２５・ＴＭ／ＩＮと弐〇にて
得られた高速ギア選択時の主軸加速度ＡＳｌｌてある０
，２・ＴＭ／ＩＭを比較すると、高速ギアの方が低速ギ
アよりも約６７％だけ主軸加速度が大きくなっているこ
とが理解される。従って、この指令速度に対応する加速
時間は、高速ギアを選択することにより低速ギアの場合
よりも約３８％短縮することが可能となる。

以上のような主軸の加速度の計算を４５０Ｏｒｐｍまで
の指令速度について順次行った結果が第２図に示されて
いる。同図は、横軸に指令速度（ｒｐｍ）が示され、縦
軸にその指令速度での主軸加速度が示されている。

図において、Ａ点が今回計算した指令速度１５００ｒｐ
ｍであり、上記計算結果のように高速ギアを使用した場
合の主軸加速度ＡＳＨの方が低速ギアを使用した場合の
主軸加速度ＡＳＬよりも大きいことが理解される。

また、指令速度０から指令速度１０００ｒｐｍであるＢ
点までは、低速ギアの方が主軸加速度が大きく、それ以
上の指令速度になると高速ギアの方が大きいということ
も理解される。

Ｃ点は、従来のギア切換の行われる基準速度（２２５Ｏ
ｒｐｍ）である。従って、従来のギア選択ではこのＣ点
以下の指令速度の場合には、常に低速ギアを選択するこ
とになるので、図において斜線で示された部分の高速ギ
アによる加速度は、利用されないことになる。

通常、ＮＣ工作機磯械などでは、加工プログラム中の速
度指令ごとに順次変速比の選択を行うが、従来の変速比
選択によれば、Ｂ点よりＣ点までは低速ギアが選択され
るため、かえって加速を遅らせることになってしまう。

このことは、旋盤などで短時間に同様の加工を繰り返す
場合には、この加速度の違い、すなわち加速の遅れによ
る加速時間の差が大きく影響し、加工時間が長くなって
しまうという問題が生じる。

発明の目的 本発明は、上記問題点を解決することを課題としてなさ
れたものであり、その目的は、主軸を指令速度までの加
速する場合に、複数の変速比の中から、最も大きい加速
度を得ることのできるギア比並びに対応するモータ回転
速度を選択し、効率的に主軸の加速を行うことができる
ようにした工作機械の変速比選択方法及び装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段コ 上記目的を達成するために、請求項（１）に記載の工作
機械の変速比選択方法は、指令速度に対して選択可能な
範囲の変速比について、その変速比ごとに上記指令速度
に達したときの駆動モータの回転速度を算出し、この算
出された各モータ速度における駆動モータの各出力トル
クをその駆動モータの出力トルク特性から算出し、各変
速比ごとの全イナーシャと上記算出された各モータの出
力トルクに基づき、その指令速度におけるモータ加速度
を算出する。

そして、この各変速比ごとのモータ加速度から対応する
主軸の加速度を算出し、この算出された主軸加速度を比
較して最も大きな加速度の変速比を選択し、この変速比
とこれに対応する指令速度を得るためのモータ回転速度
にて主軸の回転を行うようにしたことを特徴とする。

請求項（２）に記載の工作機械の変速比選択装置は、上
記請求項（１）の方法を達成するための装置であり、選
択可能な変速比の範囲を決定する変速比選択範囲決定手
段と、選択された変速比ごとに指令速度でのモータ出力
トルクを演算するモータ出力トルク演算手段と、各変速
比別の全イナーシャを算出する駆動部イナーシャ演算手
段と、各モータ出力トルクと各変速比別の全イナーシャ
に基づいてモータ加速度を漬算するモータ加速度演算手
段と、各モータ加速度に基づき変速比別の主軸加速度を
演算する主軸加速度演算手段と、算出された各主軸加速
度を比較し、最適変速比を訣定する変速比決定手段と、
更に決定された最適変速比を使用するために変速手段の
切換を行う変速比切換手段を設けたことを特徴としてい
る。

更に、請求項（３）に記載の工作機械の変速比選択装置
は、上記請求項（２）に記載の装置において、最適変速
比の選択が切換えられる指令速度である女速比切換点及
びその変速比情報を記憶する変速比切換点記憶手段と、
この記憶した変速比切換点と現在の指令速度とを比較し
、その大小によって変速比を選定する変速比選定手段と
を設けたことを特徴としている。

［作用］ 上記請求項（１）に記載の構成の工作機械の変速比選択
方法によれば、指令速度に対応して最も大きい加速度を
得ることのできる変速比を選択し、この変速比並びに対
応するモータ回転速度を用いて主軸の回転駆動を行うこ
とができる。すなわち、指令速度に対応した駆動モータ
の速度からそのときの出力トルクを求め、この出力トル
クとモータイナーシャ及びモータ軸換算負荷イナーンヤ
の和である全イナーシャに基づいてモータ加速度を求め
、更にこのモータ加速度から主軸加速度を求める。

この主軸加速度を各変速比ごとにそれぞれ計算し、それ
ら計算結果を比較して最も大きな主軸加速度を得る変速
比を決定し、この変速比とを対応するモータ回転速度を
選択使用することができるものである。

従って、指令速度ごとに最高加速度を得ることのできる
変速比にて主軸の回転駆動を行うことができる。これに
より、指令速度を段階的に上げていくことによりモータ
の立ち上がりから常に最高の加速度を得ることのできる
変速比とこれに対応するモータ回転速度にて最終的指令
速度に達することが可能となる。

また、請求項（２）に記載の工作機械の変速比選択装置
によれば、上記請求項（１）の変速比選択方法を使用し
て最も高い主軸加速度を得るための最適変速比を最終的
に変速比決定手段にて決定することができ、この決定さ
れた最適変速比を用いるように変速手段の変速比を変速
比切換手段にて切換えることができる。これにより、最
適変速比並びに対応するモータ回転速度による駆動モー
タからの主軸への回転伝達を実際の装置によって行い、
加減速時間の短縮ならびに加工時間の短縮を行うことが
できる。

詰求項（３）に記載のモータ回転速度の変速比選択装置
によれば、上記請求項（２）に記載の変速比選択装置の
変速比訣定手段によって決定される種々の指令速度に対
応した種々の最適変速比情報に基づき、変速比の切換え
られる指令速度である変速比切換点を変速比切換点記憶
手段によって検出し、予め記憶しておくことができる。

更に、変速比選定手段によって以後の指令速度について
はその指令速度と上記変速比切換点とを比較し、その比
較結果のみによって、最適変速比を選定することができ
る。これにより主軸の駆動時において最適変速比とこれ
に対応するモータ回転速度の選定をより簡単な演算で得
ることができ、更に加工時間の短縮を達戊することがで
きる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施例を説明す
る。

第１図は、ＮＣ工作機械に用いた本発明に係るモータ回
転速度の変速比選択装置の全体構成を示している。

指令発生千段１０は、所定の加工を行うために設定され
た加工プログラムから主軸１１についての指令速度を読
取り、その指令速度ａ情報を変速比選択範囲決定手段１
２及び変速比別モータ速度演算手段１４に出力し、また
駆動モータ１６を指令速度で回転駆動させるように駆動
電流Ａを供給するモータ制御手段１８に制御信号Ｓを出
力する。

変速比選択範囲決定手段１２の出力ラインは、変速比別
モータ速度演算手段１４に接続され、変速比別モータ速
度演算手段１４の出力ラインは、変速比別モータ出力ト
ルク演算手段２０に接続されている。変速比別モータ出
力トルク演算手段２０にはモータ出力トルク特性の記憶
手段２２が接続され、この記憶手段２２には駆動モータ
１６の回転速度に対する出力トルク特性であるモータ出
力トルク特性が記憶されている。

上記変速比選択範囲決定手段１２の出力ラインは、変速
比別駆動部イナーシャ演算手段２４に接続され、この変
速比別駆動部イナーシャ演算手段２４の出力ラインと上
記変速比別モータ出力トルク演算手段２０の出力ライン
は、共に変速比別モータ加速度演算手段２６に接続され
ている。この変速比別モータ加速度演算手段２６の出力
ライン及び上記変速比選択範囲決定手段１２の出力ライ
ンは、変速比別主軸加速度演算手段２８に接続されてい
る。

なお、負荷イナーシャは主軸１１に付けられたチャック
やワークにより変化するため、この変化に対応させてイ
ナーシャ演算を行うようにするため、変速比別駆動部イ
ナーシャ演算手段２４に負荷イナーシャ人力部２４ａを
設けている。

この変速比別主軸加速度演算手段２８の出力は、最終的
に使用すべき変速比を決定する変速比決定手段３０に接
続され、この変速比決定手段３０の出力ラインは、複数
の変速比を有する変速手段３２の変速比を切換えるため
の変速比切換手段３４及び上記モータ制御手段１８に接
続されている。

なお、本実施例では、変速手段３２は２種類の変速比、
すなわち高速ギア及び低速ギアを備えている。

本実施例は以上の構戊からなり、以下本実施例の動作を
第３図のフローチャートに基づいて説明する。

まず、指令発生手段１０は加工プログラムから指令速度
ＳＴを読み込む（ステップ１）。そして、指令発生手段
１０では読み込んだ指令速度ａは変速比選択範囲決定手
段１２に送られ、駆動モータ１６の回転速度範囲におい
て、主軸１１を指令速度で回転させることのできる選択
可能な変速比の範囲を求める（ステップ２）。

以下、このステップ２において、高速ギア及び低速ギア
の双方の変速比が選択可能であるとされた場合について
説明する。

なお、選択可能な変速比がいずれか一方のみである場合
には、自動的に他方の変速比のギアによって主軸１０の
回転が行われることとなる。

次にステップ３及びステップ４において、それぞれの変
速比、すなわち高速ギアの場合の主軸１１が指令速度Ｓ
Ｔとするために必要なモータ回転速度ＳＭ１１及び低速
ギアの場合のモータ回転速度ＳＭＬを計算する。本実施
例では、ステップ３において高速ギアの場合のモータ回
転速度ＳＭ１１をＳＨｌ＋”””Ｔ　”　ＬＨにて計算
する。ここでＬＩ＋は高速ギアの変速比であり、モータ
の回転数／主輔の回転数−ＬＩ１である。

この様に、指令速度ＳＴと変速比によってモータ回転速
度は決まることとなる。

そして、ステップ４において同様に低速ギアの場合の指
令速度Ｓ　でのモータ回転速度ＳＭＬが計Ｔ 算される。ＳＭＬ＝　ＳＴ　”　Ｌ及び低速ギアの変速
比ＬＬがモータ回転数／主軸回転数であることは同様で
ある。

このようなモータ回転速度の算出は、変速比別モータ速
度演算手段１４において変速比選択範囲決定手段１２か
らの選択可能変速比群Ｃの情報を得て行う。

次に、変速比別モータ出力トルク演算手段２０において
、上記変速比別モータ速度ｂ情報に基づき、そのモータ
回転速度におけるモータの出力トルクを演算する。これ
は、例えば第６図に示したようなモータの出力トルク特
性を記憶手段２２にて記憶しておき、各モータ回転速度
に対応するモータ出力トルクを算出するものである。本
実施例の誘導モータの出力トルクは、図示のように基底
速度を越えてモータ回転速度が上昇すると徐々に減少す
るという特性を有している。「発明が解決しようとする
課題」の欄で説明したように、例えば、モータ速度が１
　５００　ｒ　ｐｍから３０００ｒｐｍに上昇すると、
モータ出力トルクＴＭ　　は１／２となる。ここで、高
速ギアの場合の主軸の指令速度Ｓ　ての出力トルクをＴ
Ｈとし、同じくＴ 低速ギアの場合のモータ出力トルクをＴＬにて示す（ス
テップ５）。

次に、変速比別駆動部イナーシャ演算手段２４において
、負荷イナーシャ人力部２４ａのデータを受け、選択可
能な範囲の変速比ごとの全イナーンヤが算出される（ス
テップ６）。すなわち・モータのイナーシャ■　及び主
軸のイナーシャＩｓＭ に基づき、上記式■（発明が解決しようとする課題の欄
）にて求められるモータ輔換算負荷イナーシャＩ　との
和として全イナーシャＩＬが求めらＳＬ れる。

次に、ステップ７において、変速比別モータ加速度演算
手段２６において、上記変速比別モータ出力トルクｅ情
報（”　Ｉ＋及びＴＩ、）及び変速比別全イナーシャｆ
情報に基づいて、高速ギアの場合のモータ加速度ＡＭｌ
＋及び低速ギアの場合のモータ加速度ＡＭＬが求められ
る。

すなわち、Ａ　　−Ｔ　　／Ｉ　　及びＡ　ＭＬ”　Ｔ
　ｔ，　／ＭＨ　　　　ＩＩ　　　　　Ｉ＋ ＩＬにて求められる。

なお、このステップ７においては各モータ加速度を上記
の各式に基づいて簡単に求めたが、一般的には速度に比
例した粘性抵抗などを考慮して以下のような式で加速度
が求められる。

ＡＭｌ＋”＝　（ＴＨ　−ＤＨ　″ＳＭＨ−ａＨ　）”
Ｈ・・・　＠ ＡＭＬ″″（ＴＬ−ＤＬ″ＳＭＬ−ａＬ）／ＩＬ・・・
　Ｏ Ｄ　及びＤＬはそれぞれ高速ギア時と低速ギアＨ 時の粘性抵抗係数を示し、αＨ及びαＬは系に固有の抵
抗をそれぞれ示している。これらの係数値を求め、式＠
及び■によりそれぞれのモータ加速度ＡＭｌ＋及びＡＭ
Ｌを求めることによりより精密に最適変速比の選択を行
うことができる。

次に、ステップ８では上記選択可能変速比群Ｃ情報及び
変速比別モータ加速度ｇ情報に基づいて変速比別主軸加
速度演算手段２８において各主軸加速度が算出される。

すなわち、高速ギアの場合の主軸加速度ＡｓＨは、ＡＭ
ｌｌ／”　Ｈにより、また、低速ギアの場合の主軸加速
度ＡＳＬはＡ　Ｍｔ，／　Ｌ　ｔ，によって算出される
。

そして、ステップ９において、変速比決定手段３０は、
変速比別主軸加速度ｈの情報に基づき、各主軸加速度Ａ
８を比較し、最も大きい加速度、本実施例では高速ギア
または低速ギアのいずれか変速比の大きい方のギアを選
択決定する。

そして、変速比決定手段３０は、決定した変速比ｌ情報
を変速比切換手段３４及びモータ制御手段］８に送る。

これにより、変速比切換手段３４は変速手段３２のギア
を高速ギア側に切換え、モータ制御手段は、駆動モータ
１６を高速ギアを用いて主軸１０を指令速度で回転させ
るために必要な回転速度で駆動モータ１６を回転させる
ように制御する。この制御は、モータ制御手段１８に設
けられるインバータ回路から駆動モータ１６への電流供
給をベクトル制御することによって行っている。

このように本実施例によれば、主軸の指令速度ＳＴに対
応して、最も大きな加速度を得ることのできる変速比を
有する変速ギアと、この変速ギアに対応したモータ回転
速度によって主軸の指令速度での回転を行うことができ
、最も効率良く加速を行うことができる。

次に、第４図は他の実施例を示しており、上記第１図の
実施例と同様の要素には同一の符号を付している。

本実施例で特徴的な事項は、変速比を他の変速比へ切換
える切換点にあたる指令速度並びにその変速比を予め記
憶しておくための変速比切換点記憶手段４０を設けたこ
とである。この記憶される変速比切換点は、例えば第２
図に示した各変速比ごとの指令速度に対する主軸加速度
の関係を示すグラフにおけるＢ点であり、このＢ点の指
令速度（１０００ｒｐｍ）を記憶しておく。このＢ点は
、第２図の説明部分において述べたように、この速度よ
りも早い指令速度の場合には、高速ギアを使用する方が
より高い主軸加速度を得ることができるという点である
。従って、このＢ点の指令速度を予め記憶しておき、現
在指令された速度がこのＢ点の速度より大きいか否かを
比較判定することにより選択すべき変速比を決定するこ
とができる。

本実施例では、この変速比切換点記憶手段４０が、例え
ば上記Ｂ点のような変速比切換点を検出して記憶してお
くことができるようにするために、この変速比切換点記
憶手段４０の前段に第１図に示した装置における最適変
速比を央定するための全ての手段の含まれる変速比決定
部４２が設けられている。すなわち、上記第１図と同様
の方広により決定された種々の指令速度に対する最適変
速比情報を受け、この情報に基づき変速比切換点及びそ
の変速比を記憶するようにしたものである。

そして、この変速比切換点記憶手段４０に記憶された変
速比切換点情報と現在の指令速度とを比較するために変
速比選定手段４４が設けられている。

変速比選定手段４４は、変速比切換点記憶手段４０から
の変速比切換点ｊ情報及び指令発生手段１０からの指令
速度ａ情報を受け、その両速度を比較し、その比較結果
に基づいて最適変速比を選定する。そして、選定した変
速比ｋ情報を変速比切換手段３４に送り、第１図の装置
と同様に変速手段３２の変速ギアの切換を行うことがで
きる。

この実施例によれば、順次指令されてくる指令速度を変
速比切換点の速度と比較するという簡単な動作のみで最
適な変速比を選択することが可能となり、演算速度の短
縮が図られ、より加工能率を向上させることができる。

なお、上記各実施例では、高速、低速の２種類のギアを
有する変速手段を用いたが、本発明はこのような変速手
段に限られるものではなく、多種類のギア（変速比）の
ものを用いることも可能である。その場合、同様の演算
により最大の主軸加速度を得ることのできる変速比が選
択される。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明に係る工作機械の変速比選
択方法及び装置によれば、駆動モータの四転速度に対す
る出力トルク特性及び選択可能な各変速比における駆動
部イナーンヤを考慮して、それぞれの指令速度における
主軸加速度を求め、最も高い加速度を得ることのできる
変速比及び対応するモータ回転速度によって主軸の回転
駆動を行うことができる。従って、指令速度に基づき一
定加速度で加速する場合に最高の加速度を得ることがで
き、指令速度に対応する加減速時間を最短時間とするこ
とができる。これにより加工時間を短縮し、効率の良い
加工作業を行うことができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＮＣ工作機械に応用した場合の本発明の装置
の全体構或を示すブロック図、第２図は、各変速比につ
いての指令速度と主軸加速度との関係を示すグラフ図、 第３図は、実施例の動作を示すフローチャート図、 第４図は、ＮＣ工作機械に応用した他の実施例装置を示
すブロック図、 第５図は、主軸の指令速度に達するまでの加速時間を示
すグラフ図、 第６図は、駆動モータの回転速度とモータ出力トルクと
の関係を示すグラフ図である。 １０　・・・　指令発生手段 １１　・・・　主軸 １２　・・・　変速比選択範囲決定手段１４ ２０ ２４ ２６ ２８ ３０ ３２ ３４ ４０ ４２ ４４ 変速比別モータ速度漬算手段 変速比別モータ出力トルク廣算手段 変速比別駆動部イナーシャ虜算手段 変速比別モータ加速度演算手段 変速比別主軸加速度清算手段 変速比決定手段 変速手段 変速比切換手段 変速比切換点記憶手段 変速比決定部 変速比選定手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動モータから主軸への変速比が複数設定され前
   記主軸の指令速度に応じて変速比を選択し、その変速比
   に対応する回転速度で駆動モータを作動させ、主軸を指
   令速度で回転させるようにした工作機械の変速比選択方
   法において、 前記複数の変速比の中から駆動モータの回転速度範囲内
   で前記主軸を前記指令速度で回転させることのできる選
   択可能な変速比の範囲を求め、該求められた範囲の各変
   速比に対応する各々のモータ回転速度における駆動モー
   タの出力トルクをその駆動モータの出力トルク特性に基
   づいて算出し、 該算出された各出力トルクと、各変速比ごとのモータイ
   ナーシャ及び負荷のモータ軸換算イナーシャの和である
   全イナーシャと、に基づき、前記指令速度における各変
   速比ごとのモータ加速度を算出し、 該算出された各モータ加速度から各変速比に基づき前記
   主軸の加速度を算出し、 該算出された主軸の各加速度を比較して、最も大きい加
   速度となる最適変速比を選択し、この選択した最適変速
   比を用い、かつ指令速度を得るための対応回転速度で駆
   動モータを作動させるようにしたことを特徴とする工作
   機械の変速比選択方法。
2. （２）主軸を回転駆動させる駆動モータと、該駆動モー
   タを所定の回転速度で回転するように制御する駆動モー
   タ制御手段と、 前記駆動モータから主軸への回転伝達を複数種類の変速
   比に選択切換え可能な変速手段と、を含み、 主軸の指令速度に応じて前記変速比及び前記駆動モータ
   の回転速度を選択切換する変速比選択装置において、 前記駆動モータの回転速度の範囲内で主軸を前記指令速
   度で回転させることのできる選択可能な変速比の範囲を
   前記複数の変速比の中から求める変速比選択範囲決定手
   段と、 駆動モータの出力トルク特性を予め記憶した記憶手段を
   有し、前記各選択可能な変速比に対応する駆動モータの
   各回転速度及び出力トルク特性データに基づき、各モー
   タ回転速度での変速比別モータ出力トルクを算出するモ
   ータ出力トルク演算手段と、 前記モータ、及び負荷のモータ軸換算イナーシャの和で
   ある全イナーシャを前記変速比別に算出する駆動部イナ
   ーシャ演算手段と、 前記変速比別モータ出力トルク情報及び前記変速比別全
   イナーシャ情報を受け、前記指令速度での変速比別モー
   タ加速度を算出するモータ加速度演算手段と、 前記変速比別モータ加速度情報及び前記変速比選択範囲
   決定手段にて決定された範囲の変速比情報を受け、各変
   速比に基づき前記指令速度での主軸の加速度を演算する
   主軸加速度演算手段と、前記主軸加速度情報を受け、最
   も高い主軸加速度の最適変速比を選択決定する変速比決
   定手段と、該変速比決定手段にて決定された最適変速比
   を選択使用するように前記変速手段の変速比を切換える
   変速比切換手段と、 を含み、前記最適変速比を用い、かつ指令速度を得るた
   めの対応回転速度で駆動モータを作動させるようにした
   ことを特徴とする工作機械の変速比選択装置。
3. （３）請求項（２）に記載の工作機械の変速比選択装置
   において、 前記変速比決定手段にて最終的に選択決定された種々の
   指令速度に対応する各最適変速比情報及びこの情報に基
   づき最適変速比の切換えられる指令速度である変速比切
   換え点を検出し予め記憶する変速比切換点記憶手段と、 この変速比切換点記憶手段からの変速比切換点データと
   、現在の指令速度とを比較し、変速比を選定する変速比
   選定手段と、 を設けたことを特徴とする工作機械の変速比選択装置。