JPH0755429B2 - 工作機械の主軸駆動装置 - Google Patents
工作機械の主軸駆動装置Info
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- JPH0755429B2 JPH0755429B2 JP1258192A JP25819289A JPH0755429B2 JP H0755429 B2 JPH0755429 B2 JP H0755429B2 JP 1258192 A JP1258192 A JP 1258192A JP 25819289 A JP25819289 A JP 25819289A JP H0755429 B2 JPH0755429 B2 JP H0755429B2
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- spindle
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- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
- G05B19/23—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
- G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
- G05B19/232—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with speed feedback only
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
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- G05B2219/30—Nc systems
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- G05B2219/42104—Loop switch, speed loop then position loop, mode switch
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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主軸駆動装置の改良に関するもので
ある。
ある。
第３図は発明者が先に出願した特願昭63-065164号「工
作機械の主軸駆動装置」に示した主軸の駆動システムの
構成図であり、図中（１）は数値制御装置（以下NCと記
す）、（２）は主軸駆動制御装置（以下制御装置と記
す）、（３）は誘導電動機（以下電動機と記す）、
（４）は電動機（３）に結合された速度検出器、（５）
は主軸、（６）は電動機（３）の駆動力を主軸（５）に
伝達する接続歯車、（７）は例えば1/1000゜を検出し得
る高分解能を有し、主軸（５）の回転位置を検出する位
置検出器である。なお、上記制御装置（２）、電動機
（３）、速度検出器（４）、位置検出器（７）により工
作機械の主軸駆動装置を構成する。
作機械の主軸駆動装置」に示した主軸の駆動システムの
構成図であり、図中（１）は数値制御装置（以下NCと記
す）、（２）は主軸駆動制御装置（以下制御装置と記
す）、（３）は誘導電動機（以下電動機と記す）、
（４）は電動機（３）に結合された速度検出器、（５）
は主軸、（６）は電動機（３）の駆動力を主軸（５）に
伝達する接続歯車、（７）は例えば1/1000゜を検出し得
る高分解能を有し、主軸（５）の回転位置を検出する位
置検出器である。なお、上記制御装置（２）、電動機
（３）、速度検出器（４）、位置検出器（７）により工
作機械の主軸駆動装置を構成する。
第４図は従来の主軸駆動装置の主要部を構成する制御装
置（２）の構成を示すブロック図である。
置（２）の構成を示すブロック図である。
図において、（21）はNC（１）からの位置指令Θγ＊と
位置検出器（７）からの位置検出信号Θγとを入力し、
これ等の差分である位置偏差信号ΔΘγを出力する比較
器、（22）は位置偏差信号ΔΘγを増巾する位置ループ
ゲイン回路、（23）は主軸（５）の回転速度を制御する
速度制御モード、すなわち回転する加工対象（図示せ
ず）を旋削する旋削運転モードと、主軸（５）の回転位
置を制御する位置制御モード、すなわちＣ軸運転モード
とを切換選択する制御モード切換手段としてのモード切
換スイッチであり、速度制御モード時にはNC（１）から
の速度指令ωγ＊を取り込むａ側へ、位置制御モード時
には位置制御ループを形成するｂ側へ投入される（24）
はモード切換スイッチ（23）の出力信号と速度検出器
（４）からの速度検出信号ωγとを入力し、これ等の差
分である速度偏差信号Δωγを出力する比較器、（25）
は速度偏差信号Δωγを増幅する速度ループ・ゲイン回
路、（26）は速度ループ・ゲイン回路（25）の出力信号
を電動機（３）に供給する電力に変換する電力変換回路
である。
位置検出器（７）からの位置検出信号Θγとを入力し、
これ等の差分である位置偏差信号ΔΘγを出力する比較
器、（22）は位置偏差信号ΔΘγを増巾する位置ループ
ゲイン回路、（23）は主軸（５）の回転速度を制御する
速度制御モード、すなわち回転する加工対象（図示せ
ず）を旋削する旋削運転モードと、主軸（５）の回転位
置を制御する位置制御モード、すなわちＣ軸運転モード
とを切換選択する制御モード切換手段としてのモード切
換スイッチであり、速度制御モード時にはNC（１）から
の速度指令ωγ＊を取り込むａ側へ、位置制御モード時
には位置制御ループを形成するｂ側へ投入される（24）
はモード切換スイッチ（23）の出力信号と速度検出器
（４）からの速度検出信号ωγとを入力し、これ等の差
分である速度偏差信号Δωγを出力する比較器、（25）
は速度偏差信号Δωγを増幅する速度ループ・ゲイン回
路、（26）は速度ループ・ゲイン回路（25）の出力信号
を電動機（３）に供給する電力に変換する電力変換回路
である。
第３図および第４図において、NC（１）より出力された
速度指令ωγ＊は制御装置（２）を介し３相交流電流指
令として電動機（３）に出力され、同電動機（３）はω
γ＊に追従して回転する。電動機（３）の回転は接続歯
車（６）を介し主軸（５）に伝達され、これを駆動す
る。接続歯車（６）の歯車比は用途に応じて決定され
る。また、例えば1/1000゜を検出し得る高分解能を有す
る位置検出器（７）は主軸（５）に装着され、この主軸
（５）の位置を高精度で検出し、制御装置（２）にフィ
ードバックする。
速度指令ωγ＊は制御装置（２）を介し３相交流電流指
令として電動機（３）に出力され、同電動機（３）はω
γ＊に追従して回転する。電動機（３）の回転は接続歯
車（６）を介し主軸（５）に伝達され、これを駆動す
る。接続歯車（６）の歯車比は用途に応じて決定され
る。また、例えば1/1000゜を検出し得る高分解能を有す
る位置検出器（７）は主軸（５）に装着され、この主軸
（５）の位置を高精度で検出し、制御装置（２）にフィ
ードバックする。
このように、制御装置（２）は旋削運転モードにより主
軸（５）の速度制御を行なうと共に、Ｃ軸運転モードに
より主軸（５）の位置制御を行い得るように構成されて
いる。
軸（５）の速度制御を行なうと共に、Ｃ軸運転モードに
より主軸（５）の位置制御を行い得るように構成されて
いる。
次に動作について説明する。
まず旋削運転モードで運転を行なう場合、すなわち主軸
で通常の旋削運転を行う場合には、NC（１）から主軸
（５）の目標回転数に見合った速度指令ωγ＊が出力さ
れ、制御装置（２）は電動機（３）の速度ωγをωγ＊
に追従させるための制御を行う。すなわち旋削運転モー
ドでは第４図に示した制御装置（２）で主軸（５）の速
度ループ制御を行うように、モード切換スイッチ（23）
が速度指令ωγ＊を取り込むａ側に設定され、比較器
（24）は速度指令ωγ＊と速度検出器（４）からの速度
検出信号ωγの入力し、その差分である速度偏差信号Δ
μを出力し、この速度偏差信号Δωγが速度ループ・ゲ
イン回路（25）で増巾され、電力変換回路（26）にて電
動機（３）を駆動する電力に変換される。そして、電動
機（３）は、NC（１）からの速度指令ωγ＊に追従する
ように制御される。
で通常の旋削運転を行う場合には、NC（１）から主軸
（５）の目標回転数に見合った速度指令ωγ＊が出力さ
れ、制御装置（２）は電動機（３）の速度ωγをωγ＊
に追従させるための制御を行う。すなわち旋削運転モー
ドでは第４図に示した制御装置（２）で主軸（５）の速
度ループ制御を行うように、モード切換スイッチ（23）
が速度指令ωγ＊を取り込むａ側に設定され、比較器
（24）は速度指令ωγ＊と速度検出器（４）からの速度
検出信号ωγの入力し、その差分である速度偏差信号Δ
μを出力し、この速度偏差信号Δωγが速度ループ・ゲ
イン回路（25）で増巾され、電力変換回路（26）にて電
動機（３）を駆動する電力に変換される。そして、電動
機（３）は、NC（１）からの速度指令ωγ＊に追従する
ように制御される。
次に、Ｃ軸運転モードで運転する場合には、数値制御装
置（１）の指令が速度指令ωγ＊からＣ軸運転モードの
Θγ＊に切替わる。その指令Θγ＊により主軸駆動装置
（２）は電動機（３）を駆動し主軸（５）の位置制御を
行う。すなわち、第４図において、モード切換スイッチ
（23）は位置ループを形成するｂ側に投入され、比較器
（21）はNC（１）からの位置指令Θγ＊と位置検出器
（７）からの位置検出信号Θγとを入力し、位置偏差信
号ΔΘγを出力する。この位置偏差信号ΔΘγは位置ル
ープゲイン回路（22）にて増巾されモード切換スイッチ
（23）を介して比較器（24）に入力される。比較器（2
4）以降の動作は上記旋削運転モード時と同様であり、
主軸（５）を電動機（３）を介してNC（１）からの位置
指令Θγ＊に追従するように制御される。
置（１）の指令が速度指令ωγ＊からＣ軸運転モードの
Θγ＊に切替わる。その指令Θγ＊により主軸駆動装置
（２）は電動機（３）を駆動し主軸（５）の位置制御を
行う。すなわち、第４図において、モード切換スイッチ
（23）は位置ループを形成するｂ側に投入され、比較器
（21）はNC（１）からの位置指令Θγ＊と位置検出器
（７）からの位置検出信号Θγとを入力し、位置偏差信
号ΔΘγを出力する。この位置偏差信号ΔΘγは位置ル
ープゲイン回路（22）にて増巾されモード切換スイッチ
（23）を介して比較器（24）に入力される。比較器（2
4）以降の動作は上記旋削運転モード時と同様であり、
主軸（５）を電動機（３）を介してNC（１）からの位置
指令Θγ＊に追従するように制御される。
上記例において、旋削運転モードからＣ軸運転モードへ
切換え、電動機（３）にてＣ軸の位置制御を実施する場
合、Ｃ軸切削に耐え得る応答性を得るために、位置ルー
プゲイン、速度ループゲイン、をそれぞれ十分に上げる
必要があるが、逆に旋削運転モード時やＣ軸運転の早送
り時など運転条件によっては機械系との共振現象が生
じ、振動、騒音を発生しやすくなるという課題があっ
た。
切換え、電動機（３）にてＣ軸の位置制御を実施する場
合、Ｃ軸切削に耐え得る応答性を得るために、位置ルー
プゲイン、速度ループゲイン、をそれぞれ十分に上げる
必要があるが、逆に旋削運転モード時やＣ軸運転の早送
り時など運転条件によっては機械系との共振現象が生
じ、振動、騒音を発生しやすくなるという課題があっ
た。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、Ｃ軸切削性能を損うことのない高性能、かつ操
作容易な工作機械の主軸駆動装置を得ることを目的とす
る。
もので、Ｃ軸切削性能を損うことのない高性能、かつ操
作容易な工作機械の主軸駆動装置を得ることを目的とす
る。
この発明に係わる工作機械の主軸駆動装置は、工作機械
を駆動する電動機と、上記電動機を介して上記主軸の回
転速度および回転位置を制御する制御装置とを備え、上
記制御装置は、上記主軸の回転速度を負帰還する速度ル
ープおよび回転位置を負帰還する位置ループと、上記主
軸の回転速度を制御する速度制御モードおよび上記主軸
の回転位置を制御する位置制御モードのいずれかを切替
選択する制御モード切替手段と、上記位置制御モードの
うち上記主軸の切削時における回転位置を制御する位置
制御モードのとき、上記速度ループおよび位置ループの
ゲインを、上記主軸の非切削時における回転位置を制御
する位置制御モードにおける速度ループおよび位置ルー
プのゲインより大きな値に変更するゲイン変更手段とを
有するものである。
を駆動する電動機と、上記電動機を介して上記主軸の回
転速度および回転位置を制御する制御装置とを備え、上
記制御装置は、上記主軸の回転速度を負帰還する速度ル
ープおよび回転位置を負帰還する位置ループと、上記主
軸の回転速度を制御する速度制御モードおよび上記主軸
の回転位置を制御する位置制御モードのいずれかを切替
選択する制御モード切替手段と、上記位置制御モードの
うち上記主軸の切削時における回転位置を制御する位置
制御モードのとき、上記速度ループおよび位置ループの
ゲインを、上記主軸の非切削時における回転位置を制御
する位置制御モードにおける速度ループおよび位置ルー
プのゲインより大きな値に変更するゲイン変更手段とを
有するものである。
［作用］ この発明における制御装置の制御モード切換手段は、上
記主軸の回転速度を制御する速度制御モードおよび上記
主軸の回転位置を制御する位置制御モードのいずれかを
切替選択し、ゲイン変更手段は、上記位置制御モードの
うち上記主軸の切削時における回転位置を制御する位置
制御モードのとき、上記速度ループおよび位置ループの
ゲインを、上記主軸の非切削時における回転位置を制御
する位置制御モードにおける速度ループおよび位置ルー
プのゲインより大きな値に変更する。
記主軸の回転速度を制御する速度制御モードおよび上記
主軸の回転位置を制御する位置制御モードのいずれかを
切替選択し、ゲイン変更手段は、上記位置制御モードの
うち上記主軸の切削時における回転位置を制御する位置
制御モードのとき、上記速度ループおよび位置ループの
ゲインを、上記主軸の非切削時における回転位置を制御
する位置制御モードにおける速度ループおよび位置ルー
プのゲインより大きな値に変更する。
以下、この発明による一実施例を第１図〜第２図によ
り、説明する。
り、説明する。
なお、上記実施例の全体構成は第３図に示した従来例に
一点鎖線で示したNC（１）から制御装置（２）へ入力す
るゲイン切換信号GCSの信号線を追加した点を除き、従
来例と同一であり、説明を省略する。
一点鎖線で示したNC（１）から制御装置（２）へ入力す
るゲイン切換信号GCSの信号線を追加した点を除き、従
来例と同一であり、説明を省略する。
第１図はこの発明の実施例の制御装置（２）の構成を示
すブロック図であり、第４図に示した従来例と同一符号
は従来例のそれと同一、もしくは相当する部分を示す。
すブロック図であり、第４図に示した従来例と同一符号
は従来例のそれと同一、もしくは相当する部分を示す。
図において、（22a）、（22b）は比較器（21）から出力
される位置偏差信号ΔΘγを入力し、そのゲイン値に応
じて増巾し、出力する位置ループゲイン回路であり、位
置ループゲイン回路（22b）のゲインＢは他方のゲイン
回路（22a）のゲインＡより高く設定してある。（25
a）、（25b）は比較器（24）から出力される速度偏差信
号Δωγを入力し、そのゲイン値に応じて増巾し、出力
する速度ループゲイン回路であり、速度ループゲイン回
路（25b）のゲインＢは他方のゲイン回路（25a）のゲイ
ンＡより大きなゲインに設定してある。（27a）、（27
b）は位置ループゲイン回路（22a）、（22b）の出力側
に設けられたスイッチ、（28a）、（28b）は速度ループ
ゲイン回路（25a）、（25b）の出力側に設けられたスイ
ッチ、（29）はスイッチ（27a）、（27b）のいずれか一
方を、およびスイッチ（28a）、（28b）のいずれか一方
を閉、他方を開とするように開閉操作するスイッチ切換
操作部である。なお、上記スイッチ（27a）、（27b）、
（28a）、（28b）およびスイッチ切換操作部（29）によ
り、NC（１）からのゲイン切換信号GCSが入力されない
状態にて、位置ループゲイン回路（22a）および速度ル
ープゲイン回路（25a）を有効とし、ゲイン切換信号GCS
が入力されると位置ループゲイン回路（22b）および速
度ループゲイン回路（25b）を有効とするように変更す
るゲイン変更手段を構成する。
される位置偏差信号ΔΘγを入力し、そのゲイン値に応
じて増巾し、出力する位置ループゲイン回路であり、位
置ループゲイン回路（22b）のゲインＢは他方のゲイン
回路（22a）のゲインＡより高く設定してある。（25
a）、（25b）は比較器（24）から出力される速度偏差信
号Δωγを入力し、そのゲイン値に応じて増巾し、出力
する速度ループゲイン回路であり、速度ループゲイン回
路（25b）のゲインＢは他方のゲイン回路（25a）のゲイ
ンＡより大きなゲインに設定してある。（27a）、（27
b）は位置ループゲイン回路（22a）、（22b）の出力側
に設けられたスイッチ、（28a）、（28b）は速度ループ
ゲイン回路（25a）、（25b）の出力側に設けられたスイ
ッチ、（29）はスイッチ（27a）、（27b）のいずれか一
方を、およびスイッチ（28a）、（28b）のいずれか一方
を閉、他方を開とするように開閉操作するスイッチ切換
操作部である。なお、上記スイッチ（27a）、（27b）、
（28a）、（28b）およびスイッチ切換操作部（29）によ
り、NC（１）からのゲイン切換信号GCSが入力されない
状態にて、位置ループゲイン回路（22a）および速度ル
ープゲイン回路（25a）を有効とし、ゲイン切換信号GCS
が入力されると位置ループゲイン回路（22b）および速
度ループゲイン回路（25b）を有効とするように変更す
るゲイン変更手段を構成する。
第２図は速度制御モードとしての旋削運転モードから位
置制御モードとしてのＣ軸運転モードへ切換えた際の各
動作を説明する図で、本実施例に示す装置によるもので
ある。
置制御モードとしてのＣ軸運転モードへ切換えた際の各
動作を説明する図で、本実施例に示す装置によるもので
ある。
次に動作について説明する。
まず旋削運転モードに関しては従来装置とほぼ同様であ
る。すなわち、第１図においては、制御モード切換手段
としての制御モード切換スイッチ（23）はNC（１）から
の指令により接点ａ側に投入され、NC（１）からの速度
指令ωγ＊が制御モード切換スイッチ（23）を介して比
較回路（24）に入力され、比較回路（24）からは上記速
度指令ωγ＊と電動機（３）に結合された速度検出器
（４）から入力された速度検出信号ωγとの差分である
速度偏差信号Δωγを出力する。旋削運転モードにおい
てはスイッチ（28a）を閉、スイッチ（28b）を開に設定
され、速度ループゲイン回路（25a）が有効な状態にあ
り、上記速度偏差信号Δωγは速度ループゲイン回路
（25a）のゲインＡに応じて増巾され、電力変換回路（2
6）により電動機（３）を駆動制御する電力に変換され
る。そして、電動機（３）はNC（１）から速度指令ωγ
＊に追従しその回転速度が制御される。
る。すなわち、第１図においては、制御モード切換手段
としての制御モード切換スイッチ（23）はNC（１）から
の指令により接点ａ側に投入され、NC（１）からの速度
指令ωγ＊が制御モード切換スイッチ（23）を介して比
較回路（24）に入力され、比較回路（24）からは上記速
度指令ωγ＊と電動機（３）に結合された速度検出器
（４）から入力された速度検出信号ωγとの差分である
速度偏差信号Δωγを出力する。旋削運転モードにおい
てはスイッチ（28a）を閉、スイッチ（28b）を開に設定
され、速度ループゲイン回路（25a）が有効な状態にあ
り、上記速度偏差信号Δωγは速度ループゲイン回路
（25a）のゲインＡに応じて増巾され、電力変換回路（2
6）により電動機（３）を駆動制御する電力に変換され
る。そして、電動機（３）はNC（１）から速度指令ωγ
＊に追従しその回転速度が制御される。
Ｃ軸運転モードの場合には、制御装置（２）はNC（１）
の指令が速度指令ωγ＊からＣ軸運転モードの位置指令
Θγ＊に切替れるのを検知してモード切換スイッチ（2
3）をｂ側に切換へ、位置制御ループを形成する。
の指令が速度指令ωγ＊からＣ軸運転モードの位置指令
Θγ＊に切替れるのを検知してモード切換スイッチ（2
3）をｂ側に切換へ、位置制御ループを形成する。
Ｃ軸運転モードにおいて、NC（１）からゲイン切換信号
GCSが入力されなければ、スイッチ切換操作部（29）に
よりスイッチ（27a）、（27a）が閉、スイッチ（27
b）、（28b）が開に設定され、位置ループゲイン回路
（22a）および速度ループゲイン回路（25a）が有効にな
る。位置ループゲイン回路（22a）の位置ゲインＡおよ
び速度ループゲイン回路（25a）の速度ゲインＡは停止
時及び空切削早送り時において機械系との共振現象が発
生せず、かつ位置制御のオーバシュート、アンダーシュ
ートの生じない程度に適切に設定される。NC（１）から
の位置指令Θγ＊が比較器（21）に入力されると、比較
器（21）は上記位置指令Θγ＊と主軸（５）に直結され
た位置検出器（７）からの位置検出信号Θγの入力によ
り、位置偏差信号ΔΘγが出力され、この信号ΔΘγが
位置ループゲイン回路（22a）での位置ループゲインＡ
に応じて増巾され、スイッチ（27a）、モード切換スイ
ッチ（23）を介して比較器（24）に入力される。以下、
上記旋削運転モード時の結合と同様に動作し、主軸
（５）は電動機（３）により、NC（１）からの位置指令
Θγ＊に追従し、その回転位置が制御される。
GCSが入力されなければ、スイッチ切換操作部（29）に
よりスイッチ（27a）、（27a）が閉、スイッチ（27
b）、（28b）が開に設定され、位置ループゲイン回路
（22a）および速度ループゲイン回路（25a）が有効にな
る。位置ループゲイン回路（22a）の位置ゲインＡおよ
び速度ループゲイン回路（25a）の速度ゲインＡは停止
時及び空切削早送り時において機械系との共振現象が発
生せず、かつ位置制御のオーバシュート、アンダーシュ
ートの生じない程度に適切に設定される。NC（１）から
の位置指令Θγ＊が比較器（21）に入力されると、比較
器（21）は上記位置指令Θγ＊と主軸（５）に直結され
た位置検出器（７）からの位置検出信号Θγの入力によ
り、位置偏差信号ΔΘγが出力され、この信号ΔΘγが
位置ループゲイン回路（22a）での位置ループゲインＡ
に応じて増巾され、スイッチ（27a）、モード切換スイ
ッチ（23）を介して比較器（24）に入力される。以下、
上記旋削運転モード時の結合と同様に動作し、主軸
（５）は電動機（３）により、NC（１）からの位置指令
Θγ＊に追従し、その回転位置が制御される。
Ｃ軸運転モード時において、NC（１）からゲイン切換信
号GCSが入力された場合においては、この信号GCSが入力
されている間はスイッチ切換操作部（29）によりスイッ
チ（27a）、（28a）が開に、スイッチ（27b）、（28b）
が閉に切換設定され位置ループゲイン回路（22b）およ
び速度ループゲイン回路（25b）が有効となる。位置ル
ープゲイン回路（22b）の位置ゲインＢおよび速度ルー
プゲイン回路（25b）の速度ゲインＢはＣ軸切削に耐え
得る程度に、ゲイン回路（22a）、（25a）のゲインＡに
比較して大きなゲイン値に設定される。動作は上述した
NC（１）からゲイン切換信号GCSが入力されない場合と
同様に、主軸（５）は電動機（３）により、NC（１）か
らの位置指令Θγ＊に追従し、その回転位置が制御され
る。
号GCSが入力された場合においては、この信号GCSが入力
されている間はスイッチ切換操作部（29）によりスイッ
チ（27a）、（28a）が開に、スイッチ（27b）、（28b）
が閉に切換設定され位置ループゲイン回路（22b）およ
び速度ループゲイン回路（25b）が有効となる。位置ル
ープゲイン回路（22b）の位置ゲインＢおよび速度ルー
プゲイン回路（25b）の速度ゲインＢはＣ軸切削に耐え
得る程度に、ゲイン回路（22a）、（25a）のゲインＡに
比較して大きなゲイン値に設定される。動作は上述した
NC（１）からゲイン切換信号GCSが入力されない場合と
同様に、主軸（５）は電動機（３）により、NC（１）か
らの位置指令Θγ＊に追従し、その回転位置が制御され
る。
次に第２図により、旋削運転モードからＣ軸運転モード
へ切換えた際において、主軸（５）が早送り後切削送り
に移行するときの主軸駆動装置の動作について説明す
る。
へ切換えた際において、主軸（５）が早送り後切削送り
に移行するときの主軸駆動装置の動作について説明す
る。
第２図ｂに示すごとく、時刻t1にてＣ軸運転モードを選
択する信号がNC（１）から制御装置（２）へ入力される
と、制御装置（２）は旋削運転モード、すなわち速度制
御モードからＣ軸運転モード、すなわち位置制御モード
に変化し、第２図ｅに示すごとく、位置ループゲイン及
び速度ループゲインは低めに設定されたゲインＡが選択
される（速度ゲインについては速度制御モードにてもゲ
インＡが選択されていた。）すなわち、スイッチ（27
a）およびスイッチ（28a）が閉状態にあり、位置ループ
ゲイン回路（22a）および速度ループゲイン回路（25a）
が有効な状態にある。そして、第２図ａに示すごとく、
主軸（５）は高速回転の状態から減速しながら原点に位
置決めされる。
択する信号がNC（１）から制御装置（２）へ入力される
と、制御装置（２）は旋削運転モード、すなわち速度制
御モードからＣ軸運転モード、すなわち位置制御モード
に変化し、第２図ｅに示すごとく、位置ループゲイン及
び速度ループゲインは低めに設定されたゲインＡが選択
される（速度ゲインについては速度制御モードにてもゲ
インＡが選択されていた。）すなわち、スイッチ（27
a）およびスイッチ（28a）が閉状態にあり、位置ループ
ゲイン回路（22a）および速度ループゲイン回路（25a）
が有効な状態にある。そして、第２図ａに示すごとく、
主軸（５）は高速回転の状態から減速しながら原点に位
置決めされる。
第２図ｃに示すごとく、主軸（５）の回転位置の原点復
帰が完了すると、主軸（５）は第２図ａに示すごとく、
空切削早送りにより原点から所定距離にある所定位置へ
位置決めされると時刻t2にて第２図ｄに示すように、NC
（１）から制御装置（２）へＣ軸運転モード時における
ゲイン切換信号GCSが出力され、このゲイン切換信号GCS
が入力により、位置ゲインおよび速度ゲインは第２図ｅ
に示すように、ゲインＡから高ゲインであるゲインＢへ
切換わり、すなわち、第１図に示すスイッチ切換操作部
（29）は上記ゲイン切換信号GCSが入力されている時刻t
2からt3の間はスイッチ（27b）を閉、スイッチ（27a）
を開、およびスイッチ（28b）を閉、スイッチ（28a）を
開に切換操作し、位置ループゲイン回路（22b）および
速度ループゲイン回路（25b）が有効となる。そして、
第２図ａに示すように主軸（５）は切削送りとなる。Ｃ
軸運転モードにおけるＣ軸非切削時には、主軸（５）は
停止状態から空切削高速送り状態までその回転速度が変
化し、速度変化が大きい・このとき位置ゲインおよび速
度ゲインが大き過ぎると機械系の共振等を生ずるトラブ
ルが発生するが、主軸（５）は非切削状態であり電動機
（３）の負荷は小さいので位置ゲインおよび速度ゲイン
は低めでも支障ないので機械系の共振が発生しないよう
に、万一発生しても充分に低く押えられるように低めの
ゲインＡに設定する。Ｃ軸運転モードにおけるＣ軸切削
時には、主軸（５）は急峻な応答に応ずるために、位置
ゲインおよび速度ゲインは共に高ゲインが望まれる。Ｃ
軸運転モードにおける回転速度は低く、かつその速度変
化も小さいので、上記高ゲインを選定しても実用上機械
系の共振は発生しにくく、また発生しても充分に低く押
えられるので、高ゲインであるゲインＢに設定する。
帰が完了すると、主軸（５）は第２図ａに示すごとく、
空切削早送りにより原点から所定距離にある所定位置へ
位置決めされると時刻t2にて第２図ｄに示すように、NC
（１）から制御装置（２）へＣ軸運転モード時における
ゲイン切換信号GCSが出力され、このゲイン切換信号GCS
が入力により、位置ゲインおよび速度ゲインは第２図ｅ
に示すように、ゲインＡから高ゲインであるゲインＢへ
切換わり、すなわち、第１図に示すスイッチ切換操作部
（29）は上記ゲイン切換信号GCSが入力されている時刻t
2からt3の間はスイッチ（27b）を閉、スイッチ（27a）
を開、およびスイッチ（28b）を閉、スイッチ（28a）を
開に切換操作し、位置ループゲイン回路（22b）および
速度ループゲイン回路（25b）が有効となる。そして、
第２図ａに示すように主軸（５）は切削送りとなる。Ｃ
軸運転モードにおけるＣ軸非切削時には、主軸（５）は
停止状態から空切削高速送り状態までその回転速度が変
化し、速度変化が大きい・このとき位置ゲインおよび速
度ゲインが大き過ぎると機械系の共振等を生ずるトラブ
ルが発生するが、主軸（５）は非切削状態であり電動機
（３）の負荷は小さいので位置ゲインおよび速度ゲイン
は低めでも支障ないので機械系の共振が発生しないよう
に、万一発生しても充分に低く押えられるように低めの
ゲインＡに設定する。Ｃ軸運転モードにおけるＣ軸切削
時には、主軸（５）は急峻な応答に応ずるために、位置
ゲインおよび速度ゲインは共に高ゲインが望まれる。Ｃ
軸運転モードにおける回転速度は低く、かつその速度変
化も小さいので、上記高ゲインを選定しても実用上機械
系の共振は発生しにくく、また発生しても充分に低く押
えられるので、高ゲインであるゲインＢに設定する。
上記実施例において、制御装置（２）は説明の便宜上、
比較器（21）、（24）、モード切換スイッチ（23）、ス
イッチ（27a）、（27b）、（28a）、（28b）等ハードウ
ェアを用いて構成したものを例示したが、電力変換回路
（26）を構成するパワー素子（図示せず）およびその制
御回路（図示せず）の一部を除き、全てソフトウェアに
て、すなわち中央演算処理装置、メモリ等にて構成され
たコンピュータシステムとし、このコンピュータシステ
ムで実行されるプログラム上に上記比較器（21）〜スイ
ッチ切換操作部（29）と等価な手段を構築しても同様な
効果が得られる。
比較器（21）、（24）、モード切換スイッチ（23）、ス
イッチ（27a）、（27b）、（28a）、（28b）等ハードウ
ェアを用いて構成したものを例示したが、電力変換回路
（26）を構成するパワー素子（図示せず）およびその制
御回路（図示せず）の一部を除き、全てソフトウェアに
て、すなわち中央演算処理装置、メモリ等にて構成され
たコンピュータシステムとし、このコンピュータシステ
ムで実行されるプログラム上に上記比較器（21）〜スイ
ッチ切換操作部（29）と等価な手段を構築しても同様な
効果が得られる。
また、上記実施例において、位置ループゲインおよび速
度ループゲインはゲインＡ（低）、ゲインＢ（高）の２
段切換の例を示したが、２段切換に限定する必要はな
く、多段階に変更できるものとすることにより、Ｃ軸運
転モード時において、空切削高速送りおよび切削送りに
より細かく対応することが出来る。
度ループゲインはゲインＡ（低）、ゲインＢ（高）の２
段切換の例を示したが、２段切換に限定する必要はな
く、多段階に変更できるものとすることにより、Ｃ軸運
転モード時において、空切削高速送りおよび切削送りに
より細かく対応することが出来る。
以上のようにこの発明によれば、位置制御モードのうち
主軸の切削時における回転位置を制御する位置制御モー
ドのとき、速度ループおよび位置ループのゲインを、主
軸の非切削時における回転位置を制御する位置制御モー
ドにおける速度ループおよび位置ループのゲインより大
きな値に変更するようにしたので、主軸の切削時におけ
る回転位置を制御する位置制御モードのとき、Ｃ軸切削
に耐え得る応答性を得ることができるとともに、主軸の
切削時における回転位置を制御する位置制御モード以外
の制御モード（主軸の非切削時における回転位置を制御
位置制御モード等）のとき、機械系との共振現象が生じ
ることがなくなる。
主軸の切削時における回転位置を制御する位置制御モー
ドのとき、速度ループおよび位置ループのゲインを、主
軸の非切削時における回転位置を制御する位置制御モー
ドにおける速度ループおよび位置ループのゲインより大
きな値に変更するようにしたので、主軸の切削時におけ
る回転位置を制御する位置制御モードのとき、Ｃ軸切削
に耐え得る応答性を得ることができるとともに、主軸の
切削時における回転位置を制御する位置制御モード以外
の制御モード（主軸の非切削時における回転位置を制御
位置制御モード等）のとき、機械系との共振現象が生じ
ることがなくなる。
第１図は本発明の一実施例を示す工作機械の主軸駆動装
置における主軸駆動制御装置の構成を示すブロック図、
第２図は第１図に示した主軸駆動制御装置の速度制御モ
ードから位置制御モードへ切換えた際の動作説明図、第
３図は従来例および本発明の実施例に共通する工作機械
の主軸駆動装置の概略構成図、第４図は従来の主軸駆動
制御装置の構成を示すブロック図である。 図において、（１）は数値制御装置、（２）は主軸駆動
制御装置、（３）は誘導電動機、（４）は速度検出器、
（５）は主軸、（６）は接続歯車、（７）は位置検出
器、（22a）、（22b）は位置ループゲイン回路、（25
a）、（25b）は速度ループゲイン回路、（27a）、（27
b）、（28a）、（28b）は切換スイッチ、（29）はスイ
ッチ切換操作部を示す。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
置における主軸駆動制御装置の構成を示すブロック図、
第２図は第１図に示した主軸駆動制御装置の速度制御モ
ードから位置制御モードへ切換えた際の動作説明図、第
３図は従来例および本発明の実施例に共通する工作機械
の主軸駆動装置の概略構成図、第４図は従来の主軸駆動
制御装置の構成を示すブロック図である。 図において、（１）は数値制御装置、（２）は主軸駆動
制御装置、（３）は誘導電動機、（４）は速度検出器、
（５）は主軸、（６）は接続歯車、（７）は位置検出
器、（22a）、（22b）は位置ループゲイン回路、（25
a）、（25b）は速度ループゲイン回路、（27a）、（27
b）、（28a）、（28b）は切換スイッチ、（29）はスイ
ッチ切換操作部を示す。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】工作機械を駆動する電動機と、上記電動機
を介して上記主軸の回転速度および回転位置を制御する
制御装置とを備え、上記制御装置は、上記主軸の回転速
度を負帰還する速度ループおよび回転位置を負帰還する
位置ループと、上記主軸の回転速度を制御する速度制御
モードおよび上記主軸の回転位置を制御する位置制御モ
ードのいずれかを切替選択する制御モード切替手段と、
上記位置制御モードのうち上記主軸の切削時における回
転位置を制御する位置制御モードのとき、上記速度ルー
プおよび位置ループのゲインを、上記主軸の非切削時に
おける回転位置を制御する位置制御モードにおける速度
ループおよび位置ループのゲインより大きな値に変更す
るゲイン変更手段とを有することを特徴とする工作機械
の主軸駆動装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1258192A JPH0755429B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 工作機械の主軸駆動装置 |
| US07/581,954 US5079490A (en) | 1989-10-03 | 1990-09-13 | Spindle drive system of machine tool |
| EP90117801A EP0421176B1 (en) | 1989-10-03 | 1990-09-15 | Spindle drive system of machine tool |
| DE69027728T DE69027728T2 (de) | 1989-10-03 | 1990-09-15 | Spindelantriebssystem einer Werkzeugmaschine |
| HK98104464A HK1005324A1 (en) | 1989-10-03 | 1998-05-22 | Spindle drive system of machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1258192A JPH0755429B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 工作機械の主軸駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03121738A JPH03121738A (ja) | 1991-05-23 |
| JPH0755429B2 true JPH0755429B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=17316794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1258192A Expired - Lifetime JPH0755429B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 工作機械の主軸駆動装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5079490A (ja) |
| EP (1) | EP0421176B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0755429B2 (ja) |
| DE (1) | DE69027728T2 (ja) |
| HK (1) | HK1005324A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0527845A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Okuma Mach Works Ltd | 制御パラメータ変更機能を有する数値制御装置 |
| US5196774A (en) * | 1991-07-22 | 1993-03-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Digital servo system |
| JPH05307220A (ja) * | 1992-04-30 | 1993-11-19 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | ハロゲン化銀写真感光材料 |
| US5877605A (en) * | 1996-02-07 | 1999-03-02 | Nikon Corporation | Servo device having plural servo systems |
| JP3553741B2 (ja) * | 1996-09-02 | 2004-08-11 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置および数値制御装置の主軸モータ加減速制御方法 |
| JP3628199B2 (ja) * | 1999-01-22 | 2005-03-09 | ファナック株式会社 | サーボモータの制御装置 |
| JP3231027B2 (ja) * | 1999-09-10 | 2001-11-19 | 義昭 垣野 | Ｎｃ工作機械の数値制御装置 |
| DE10062025C1 (de) * | 2000-12-13 | 2002-07-25 | Siemens Ag | Verfahren und Antriebssteuerung für einen lagegeregelten Stillstand eines elektrischen Antriebs in einer vorgegebenen Sollposition |
| JP2004114176A (ja) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Fanuc Ltd | 数値制御装置 |
| DE102005023317A1 (de) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | P & L Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Schwingungsoptimierung einer Werkzeugmaschine |
| JP4116640B2 (ja) * | 2005-10-28 | 2008-07-09 | ファナック株式会社 | 多系統制御機能を有する数値制御装置 |
| JP4083767B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2008-04-30 | ファナック株式会社 | サーボモータを制御する数値制御装置 |
| JP4382123B2 (ja) * | 2007-12-13 | 2009-12-09 | ファナック株式会社 | 制御モード切り換え機能を有する数値制御装置 |
| JP6693927B2 (ja) * | 2017-10-11 | 2020-05-13 | ファナック株式会社 | 制御装置 |
| JP6629814B2 (ja) | 2017-10-19 | 2020-01-15 | ファナック株式会社 | モータ制御装置 |
| KR102435067B1 (ko) * | 2017-12-22 | 2022-08-22 | 주식회사 디엔솔루션즈 | 공작기계의 주축 구동장치 |
| JP7344134B2 (ja) * | 2020-01-20 | 2023-09-13 | オークマ株式会社 | 振動抑制装置及び振動抑制方法 |
| TWI750023B (zh) | 2021-02-03 | 2021-12-11 | 上銀科技股份有限公司 | 工件定向機構 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59231615A (ja) * | 1983-06-13 | 1984-12-26 | Fanuc Ltd | 位置ル−プゲイン制御方法 |
| US4710865A (en) * | 1984-11-14 | 1987-12-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Control system for positioning an object using switching from a speed control mode to a position control mode with adjustable brain |
| JPS62154109A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御工作機械 |
| JP2685071B2 (ja) * | 1986-03-10 | 1997-12-03 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置 |
| JPS62245311A (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-26 | Canon Inc | サ−ボモ−タ制御装置 |
| US4810941A (en) * | 1986-04-17 | 1989-03-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Control system for a servomotor |
| JPH01134605A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Fanuc Ltd | 数値制御装置 |
-
1989
- 1989-10-03 JP JP1258192A patent/JPH0755429B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-09-13 US US07/581,954 patent/US5079490A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-15 EP EP90117801A patent/EP0421176B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-15 DE DE69027728T patent/DE69027728T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-05-22 HK HK98104464A patent/HK1005324A1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0421176B1 (en) | 1996-07-10 |
| DE69027728D1 (de) | 1996-08-14 |
| JPH03121738A (ja) | 1991-05-23 |
| US5079490A (en) | 1992-01-07 |
| EP0421176A2 (en) | 1991-04-10 |
| HK1005324A1 (en) | 1998-12-31 |
| DE69027728T2 (de) | 1996-11-07 |
| EP0421176A3 (en) | 1992-06-03 |
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