JPH09192929A - 工作機械の制御装置および制御方法 - Google Patents
工作機械の制御装置および制御方法Info
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- JPH09192929A JPH09192929A JP574496A JP574496A JPH09192929A JP H09192929 A JPH09192929 A JP H09192929A JP 574496 A JP574496 A JP 574496A JP 574496 A JP574496 A JP 574496A JP H09192929 A JPH09192929 A JP H09192929A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の軸を制御して機械加工を行う工作機械
において、加工条件などが変わっても確実に同期制御を
行う。 【解決手段】 Ｚ軸モータ１１と主軸モータ２１は、各
々Ｚ軸モータ制御部１０と主軸モータ制御部２０により
制御される。各々のモータの回転角は、Ｚ軸エンコーダ
１２と主軸エンコーダ２２により検出され、この回転角
に基づきふたつの軸はフィードバック制御される。さら
に、Ｚ軸と主軸の回転角が、加工指示に基づく所定の関
係を保っているか、すなわちふたつの軸の動作の同期が
とれているかが同期ずれ補正器３０により監視される。
同期ずれが発生した場合、遅れた軸の制御部に対しては
進むように制御し、進んだ軸に対しては遅れるように制
御する。
において、加工条件などが変わっても確実に同期制御を
行う。 【解決手段】 Ｚ軸モータ１１と主軸モータ２１は、各
々Ｚ軸モータ制御部１０と主軸モータ制御部２０により
制御される。各々のモータの回転角は、Ｚ軸エンコーダ
１２と主軸エンコーダ２２により検出され、この回転角
に基づきふたつの軸はフィードバック制御される。さら
に、Ｚ軸と主軸の回転角が、加工指示に基づく所定の関
係を保っているか、すなわちふたつの軸の動作の同期が
とれているかが同期ずれ補正器３０により監視される。
同期ずれが発生した場合、遅れた軸の制御部に対しては
進むように制御し、進んだ軸に対しては遅れるように制
御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の軸を制御し
て機械加工を行う工作機械に関し、特に複数の軸の制御
方法および制御装置に関する。
て機械加工を行う工作機械に関し、特に複数の軸の制御
方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の軸を制御して機械加工を行う工作
機械、たとえば多軸制御のＮＣ（数値制御）旋盤などが
知られている。これらの工作機械の複数の軸は、互いに
所定の相関関係を有しつつ制御され、所望の加工が行わ
れる。言い換えれば、複数の軸どうしが同期して制御さ
れる必要がある。たとえば、タップを固定した主軸を回
転させ、被加工物を前記タップの軸（Ｚ軸）方向に移動
させてねじ加工を行うタップ加工装置においては、所定
のねじ加工を行うためには、主軸が１回転する間にＺ軸
がねじ１ピッチ移動するように同期がとれている必要が
ある。
機械、たとえば多軸制御のＮＣ（数値制御）旋盤などが
知られている。これらの工作機械の複数の軸は、互いに
所定の相関関係を有しつつ制御され、所望の加工が行わ
れる。言い換えれば、複数の軸どうしが同期して制御さ
れる必要がある。たとえば、タップを固定した主軸を回
転させ、被加工物を前記タップの軸（Ｚ軸）方向に移動
させてねじ加工を行うタップ加工装置においては、所定
のねじ加工を行うためには、主軸が１回転する間にＺ軸
がねじ１ピッチ移動するように同期がとれている必要が
ある。
【０００３】このような２軸を制御して加工を行う装置
においては、各軸においての遅れ要素が異なったり、ま
た加工状態によって遅れ要素が変化したりするので、各
軸の同期を保って制御することが難しかった。
においては、各軸においての遅れ要素が異なったり、ま
た加工状態によって遅れ要素が変化したりするので、各
軸の同期を保って制御することが難しかった。
【０００４】特開昭６３−３４０１８号公報に記載され
た工作機械においては、主軸は第１モータにより駆動さ
れ、被加工物は第２モータにより駆動される。そして、
第１および第２モータの加減速時定数とフィードバック
制御におけるループゲインを、加工時と非加工時に切り
替え、加工時にはＺ軸の位置指令を遅延させて、主軸の
遅れに同調させ、主軸とＺ軸が同期するように制御され
ている。
た工作機械においては、主軸は第１モータにより駆動さ
れ、被加工物は第２モータにより駆動される。そして、
第１および第２モータの加減速時定数とフィードバック
制御におけるループゲインを、加工時と非加工時に切り
替え、加工時にはＺ軸の位置指令を遅延させて、主軸の
遅れに同調させ、主軸とＺ軸が同期するように制御され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載された工作機械においては、加工条件、刃物の
状態などが考慮されていない。すなわち、径の違うねじ
を加工する場合や、ねじの加工深さや刃物が徐々に切れ
なくなることなどが考慮されていない。ねじの径が大き
くなれば負荷トルクは大きくなり、また、ねじ径は同じ
であっても、加工の深さが深くなれば負荷トルクは大き
くなる。すなわち、ひとつのねじを加工する場合におい
ても、初期と末期の負荷トルクは異なる。この負荷トル
クが変化すると、主軸の遅れが変化し、よって主軸とＺ
軸の同期がとれないという問題があった。
報に記載された工作機械においては、加工条件、刃物の
状態などが考慮されていない。すなわち、径の違うねじ
を加工する場合や、ねじの加工深さや刃物が徐々に切れ
なくなることなどが考慮されていない。ねじの径が大き
くなれば負荷トルクは大きくなり、また、ねじ径は同じ
であっても、加工の深さが深くなれば負荷トルクは大き
くなる。すなわち、ひとつのねじを加工する場合におい
ても、初期と末期の負荷トルクは異なる。この負荷トル
クが変化すると、主軸の遅れが変化し、よって主軸とＺ
軸の同期がとれないという問題があった。
【０００６】前記公報に記載された装置の場合であって
も、ループゲインや遅延量は予め定められた値であるの
で、前述のように様々に変化する負荷トルクに対応する
ことができなかった。
も、ループゲインや遅延量は予め定められた値であるの
で、前述のように様々に変化する負荷トルクに対応する
ことができなかった。
【０００７】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、複数の軸の動作が同期している状態
を保つことのできる工作機械の制御装置および制御方法
を提供することを目的とする。
されたものであり、複数の軸の動作が同期している状態
を保つことのできる工作機械の制御装置および制御方法
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる工作機械の制御装置は、所定の位
置指令に基づき前記第１軸の制御を行う第１軸制御部
と、前記第１軸の位置を検出する第１軸位置検出部と、
所定の位置指令に基づき前記第２軸の制御を行う第２軸
制御部と、前記第２軸の位置を検出する第２軸位置検出
部と、前記検出された第１軸の位置と第２軸の位置に基
づき第１軸と第２軸の同期ずれ量を算出する同期ずれ量
算出部と、同期ずれがなくなるような、前記第１軸の制
御補正量または第２軸の制御補正量の少なくとも一方を
算出する補正量算出部と、を有している。そして、前記
第１軸制御部または第２軸制御部は、前記算出された第
１軸または第２軸の制御補正量に基づき前記所定の制御
量を補正する。
めに、本発明にかかる工作機械の制御装置は、所定の位
置指令に基づき前記第１軸の制御を行う第１軸制御部
と、前記第１軸の位置を検出する第１軸位置検出部と、
所定の位置指令に基づき前記第２軸の制御を行う第２軸
制御部と、前記第２軸の位置を検出する第２軸位置検出
部と、前記検出された第１軸の位置と第２軸の位置に基
づき第１軸と第２軸の同期ずれ量を算出する同期ずれ量
算出部と、同期ずれがなくなるような、前記第１軸の制
御補正量または第２軸の制御補正量の少なくとも一方を
算出する補正量算出部と、を有している。そして、前記
第１軸制御部または第２軸制御部は、前記算出された第
１軸または第２軸の制御補正量に基づき前記所定の制御
量を補正する。
【０００９】この構成によれば、同期ずれ量を常に検出
し、検出された同期ずれ量に基づきこれをなくすように
第１軸または第２軸の少なくとも一方が制御されるの
で、同期ずれを減少させることができる。
し、検出された同期ずれ量に基づきこれをなくすように
第１軸または第２軸の少なくとも一方が制御されるの
で、同期ずれを減少させることができる。
【００１０】さらに、前記第１軸の位置と第２軸の位置
は、加工を開始した点からの移動量とすることができ
る。
は、加工を開始した点からの移動量とすることができ
る。
【００１１】また、前記第１軸の位置と前記第２軸の位
置は、前記位置指令値と現実の位置との差とすることも
できる。
置は、前記位置指令値と現実の位置との差とすることも
できる。
【００１２】また、本発明にかかる工作機械の制御方法
は、前記各軸の位置を各々検出するステップと、前記検
出された各軸の位置に基づき、各軸どうしの同期ずれ量
を算出するステップと、前記同期ずれ量を、少なくとも
一方の軸の制御にフィードバックして、同期ずれをなく
すように各軸を制御するステップと、を有している。こ
の方法によれば、同期ずれ量を常に検出し、検出された
同期ずれ量に基づきこれをなくすように各軸がフィード
バック制御されるので、同期ずれを減少させることがで
きる。
は、前記各軸の位置を各々検出するステップと、前記検
出された各軸の位置に基づき、各軸どうしの同期ずれ量
を算出するステップと、前記同期ずれ量を、少なくとも
一方の軸の制御にフィードバックして、同期ずれをなく
すように各軸を制御するステップと、を有している。こ
の方法によれば、同期ずれ量を常に検出し、検出された
同期ずれ量に基づきこれをなくすように各軸がフィード
バック制御されるので、同期ずれを減少させることがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる工作機械の
制御装置および制御方法の実施形態を図面に従って説明
する。
制御装置および制御方法の実施形態を図面に従って説明
する。
【００１４】第１の実施形態 図１には、前記公報に示された装置と同様に主軸とＺ軸
を制御して機械加工を行う工作機械の第１の実施形態の
制御装置のブロック図が示されている。
を制御して機械加工を行う工作機械の第１の実施形態の
制御装置のブロック図が示されている。
【００１５】Ｚ軸モータ制御部１０は、図示しない数値
制御装置などからの位置指令（＊θＺ）を受け、これに
基づきＺ軸モータ１１の回転数やトルクなどの制御を行
う。また、Ｚ軸モータ制御部１０は、モータの回転角を
検出するＺ軸エンコーダ１２および実際にモータに印加
された電流を検出する電流検出器１３の出力に基づきフ
ィードバック制御を行っている。Ｚ軸エンコーダ１２の
検出値は、Ｚ軸エンコーダインターフェイス（以下、Ｚ
軸エンコーダＩ／Ｆと記す）１４において、Ｚ軸モータ
制御部１０内で用いられている制御変数に対応するフィ
ードバック量に変換される。
制御装置などからの位置指令（＊θＺ）を受け、これに
基づきＺ軸モータ１１の回転数やトルクなどの制御を行
う。また、Ｚ軸モータ制御部１０は、モータの回転角を
検出するＺ軸エンコーダ１２および実際にモータに印加
された電流を検出する電流検出器１３の出力に基づきフ
ィードバック制御を行っている。Ｚ軸エンコーダ１２の
検出値は、Ｚ軸エンコーダインターフェイス（以下、Ｚ
軸エンコーダＩ／Ｆと記す）１４において、Ｚ軸モータ
制御部１０内で用いられている制御変数に対応するフィ
ードバック量に変換される。
【００１６】Ｚ軸モータ制御部１０をさらに詳しく説明
すれば、受信した位置指令（＊θＺ）は、まず位置制御
器１５に入力され、Ｚ軸エンコーダＩ／Ｆ１４からのフ
ィードバック量（θM Ｚ）に基づき速度指令（＊ωＺ）
が算出される。速度指令（＊ωＺ）は、さらに速度制御
器１６に入力され、これとＺ軸エンコーダＩ／Ｆ１４か
らのフィードバック量（ωＺ）に基づき電流指令（＊Ｉ
Ｚ）が算出される。この電流指令（＊ＩＺ）に、後述す
る同期ずれ補正量（＊ΔＩＺ）が加算器１７にて加算さ
れて、補正電流指令（＊ＩＺa ）が算出され、電流制御
器１８に入力される。電流制御器１８においては、補正
電流指令（＊ＩＺa ）と電流検出器１３の検出値（Ｉ
Ｚ）およびＺ軸エンコーダＩ／Ｆ１４からのフィードバ
ック量（θE Ｚ）に基づき、電流制御値が算出され、こ
の制御値に基づきインバータ１９が所定の電流を発生さ
せてＺ軸モータ１１が駆動される。
すれば、受信した位置指令（＊θＺ）は、まず位置制御
器１５に入力され、Ｚ軸エンコーダＩ／Ｆ１４からのフ
ィードバック量（θM Ｚ）に基づき速度指令（＊ωＺ）
が算出される。速度指令（＊ωＺ）は、さらに速度制御
器１６に入力され、これとＺ軸エンコーダＩ／Ｆ１４か
らのフィードバック量（ωＺ）に基づき電流指令（＊Ｉ
Ｚ）が算出される。この電流指令（＊ＩＺ）に、後述す
る同期ずれ補正量（＊ΔＩＺ）が加算器１７にて加算さ
れて、補正電流指令（＊ＩＺa ）が算出され、電流制御
器１８に入力される。電流制御器１８においては、補正
電流指令（＊ＩＺa ）と電流検出器１３の検出値（Ｉ
Ｚ）およびＺ軸エンコーダＩ／Ｆ１４からのフィードバ
ック量（θE Ｚ）に基づき、電流制御値が算出され、こ
の制御値に基づきインバータ１９が所定の電流を発生さ
せてＺ軸モータ１１が駆動される。
【００１７】主軸の制御に関しても、前述のＺ軸モータ
の場合と同様である。すなわち、主軸モータ制御部２０
は、図示しない数値制御装置などからの位置指令（＊θ
Ｓ）を受け、これに基づき主軸モータ２１の回転数やト
ルクなどの制御を行う。また、主軸モータ制御部２０
は、モータの回転角を検出する主軸エンコーダ２２およ
び実際にモータに印加された電流を検出する電流検出器
２３の出力に基づきフィードバック制御を行っている。
主軸エンコーダ２２の検出値は、主軸エンコーダインタ
ーフェイス（以下、主軸エンコーダＩ／Ｆと記す）２４
において、主軸モータ制御部２０内で用いられている制
御変数に対応するフィードバック量に変換される。
の場合と同様である。すなわち、主軸モータ制御部２０
は、図示しない数値制御装置などからの位置指令（＊θ
Ｓ）を受け、これに基づき主軸モータ２１の回転数やト
ルクなどの制御を行う。また、主軸モータ制御部２０
は、モータの回転角を検出する主軸エンコーダ２２およ
び実際にモータに印加された電流を検出する電流検出器
２３の出力に基づきフィードバック制御を行っている。
主軸エンコーダ２２の検出値は、主軸エンコーダインタ
ーフェイス（以下、主軸エンコーダＩ／Ｆと記す）２４
において、主軸モータ制御部２０内で用いられている制
御変数に対応するフィードバック量に変換される。
【００１８】主軸モータ制御部２０をさらに詳しく説明
すれば、受信した位置指令（＊θＳ）は、まず位置制御
器２５に入力され、主軸エンコーダＩ／Ｆ２４からのフ
ィードバック量（θM Ｓ）に基づき速度指令（＊ωＳ）
が算出される。速度指令（＊ωＳ）は、さらに速度制御
器２６に入力され、これと主軸エンコーダＩ／Ｆ２４か
らのフィードバック量（ωＳ）に基づき電流指令（＊Ｉ
Ｓ）が算出される。この電流指令（＊ＩＳ）に、後述す
る同期ずれ補正量（＊ΔＩＳ）が加算器２７にて加算さ
れ、補正電流指令（＊ＩＳa ）が算出され、電流制御器
２８に入力される。電流制御器２８においては、補正電
流指令（＊ＩＳa ）と電流検出器２３の検出値（ＩＳ）
および主軸エンコーダＩ／Ｆ２４からのフィードバック
量（θEＳ）に基づき、電流制御値が算出され、この制
御値に基づきインバータ２９が所定の電流を発生させて
主軸モータ２１が駆動される。
すれば、受信した位置指令（＊θＳ）は、まず位置制御
器２５に入力され、主軸エンコーダＩ／Ｆ２４からのフ
ィードバック量（θM Ｓ）に基づき速度指令（＊ωＳ）
が算出される。速度指令（＊ωＳ）は、さらに速度制御
器２６に入力され、これと主軸エンコーダＩ／Ｆ２４か
らのフィードバック量（ωＳ）に基づき電流指令（＊Ｉ
Ｓ）が算出される。この電流指令（＊ＩＳ）に、後述す
る同期ずれ補正量（＊ΔＩＳ）が加算器２７にて加算さ
れ、補正電流指令（＊ＩＳa ）が算出され、電流制御器
２８に入力される。電流制御器２８においては、補正電
流指令（＊ＩＳa ）と電流検出器２３の検出値（ＩＳ）
および主軸エンコーダＩ／Ｆ２４からのフィードバック
量（θEＳ）に基づき、電流制御値が算出され、この制
御値に基づきインバータ２９が所定の電流を発生させて
主軸モータ２１が駆動される。
【００１９】前述したように、複数の軸を制御して機械
加工を行う場合、これらの軸の同期がとれていないと、
所望の加工を行うことができない。すなわち、各軸の移
動量の比が、加工プログラムによって定められる所定の
値Ｃになっていることが必要である。たとえば、主軸に
ねじ加工用タップを取り付け、被加工物をＺ軸方向に移
動させてねじ加工を行う場合、主軸が１回転する間にＺ
軸がねじの１ピッチ移動する必要がある。この同期が崩
れると、所定のねじの形状が得られない。同期するため
には、加工されるねじのピッチＰT と、Ｚ軸モータの回
転を直線運動に変換するボールねじのねじピッチＰB と
から、Ｚ軸と主軸の移動量すなわちＺ軸モータと主軸モ
ータの回転量の比がＣ＝ＰT ／ＰB となっている必要が
ある。
加工を行う場合、これらの軸の同期がとれていないと、
所望の加工を行うことができない。すなわち、各軸の移
動量の比が、加工プログラムによって定められる所定の
値Ｃになっていることが必要である。たとえば、主軸に
ねじ加工用タップを取り付け、被加工物をＺ軸方向に移
動させてねじ加工を行う場合、主軸が１回転する間にＺ
軸がねじの１ピッチ移動する必要がある。この同期が崩
れると、所定のねじの形状が得られない。同期するため
には、加工されるねじのピッチＰT と、Ｚ軸モータの回
転を直線運動に変換するボールねじのねじピッチＰB と
から、Ｚ軸と主軸の移動量すなわちＺ軸モータと主軸モ
ータの回転量の比がＣ＝ＰT ／ＰB となっている必要が
ある。
【００２０】この同期をとるために、本実施形態におい
ては、同期ずれ補正器３０が設けられている。同期ずれ
補正器３０には、Ｚ軸および主軸エンコーダＩ／Ｆ１
４，２４の出力のうち、位置制御に関するフィードバッ
ク量（θM Ｚ，θM Ｓ）が入力される。このフィードバ
ック量（θM Ｚ，θM Ｓ）は、Ｚ軸および主軸の実際の
位置を示す値である。したがって、Ｚ軸および主軸の制
御を開始した位置（θM0Ｚ，θM0Ｓ）から現在までの移
動量はそれぞれ（θM Ｚ−θM0Ｚ），（θM Ｓ−θ
M0Ｓ）となる。これらの値が所定の関係を保っているか
を監視することによって、ふたつの軸の同期を監視する
ことになる。
ては、同期ずれ補正器３０が設けられている。同期ずれ
補正器３０には、Ｚ軸および主軸エンコーダＩ／Ｆ１
４，２４の出力のうち、位置制御に関するフィードバッ
ク量（θM Ｚ，θM Ｓ）が入力される。このフィードバ
ック量（θM Ｚ，θM Ｓ）は、Ｚ軸および主軸の実際の
位置を示す値である。したがって、Ｚ軸および主軸の制
御を開始した位置（θM0Ｚ，θM0Ｓ）から現在までの移
動量はそれぞれ（θM Ｚ−θM0Ｚ），（θM Ｓ−θ
M0Ｓ）となる。これらの値が所定の関係を保っているか
を監視することによって、ふたつの軸の同期を監視する
ことになる。
【００２１】Ｚ軸の同期のずれ量（ΔθM Ｚ）、主軸の
同期ずれ量（ΔθM Ｓ）は、次式により表される。
同期ずれ量（ΔθM Ｓ）は、次式により表される。
【数１】 ΔθM Ｚ＝Ｃ（θM Ｓ−θM0Ｓ）−（θM Ｚ−θM0Ｚ） …（１） ΔθM Ｓ＝（１／Ｃ）（θM Ｚ−θM0Ｚ）−（θM Ｓ−θM0Ｓ）…（２） この式に基づき同期ずれ量算出部３１において同期ずれ
量（ΔθM Ｚ，ΔθM Ｓ）が算出される。さらに、補正
量算出部３２において、前記のずれ量に各々Ｚ軸補正ゲ
イン（ＫCZ）、主軸補正ゲイン（ＫCS）を乗じて、同期
ずれ補正量（＊ΔＩＺ，＊ΔＩＳ）が算出される。
量（ΔθM Ｚ，ΔθM Ｓ）が算出される。さらに、補正
量算出部３２において、前記のずれ量に各々Ｚ軸補正ゲ
イン（ＫCZ）、主軸補正ゲイン（ＫCS）を乗じて、同期
ずれ補正量（＊ΔＩＺ，＊ΔＩＳ）が算出される。
【数２】＊ΔＩＺ＝ＫCZ・ΔθM Ｚ …（３） ＊ΔＩＳ＝ＫCS・ΔθM Ｓ …（４） そして、前述のようにこの同期ずれ補正量（＊ΔＩＺ，
＊ΔＩＳ）がＺ軸と主軸の電流指令（＊ＩＺa ，＊ＩＳ
a ）にそれぞれ加算され、補正電流指令（＊ＩＺ，＊Ｉ
Ｓ）が算出される。
＊ΔＩＳ）がＺ軸と主軸の電流指令（＊ＩＺa ，＊ＩＳ
a ）にそれぞれ加算され、補正電流指令（＊ＩＺ，＊Ｉ
Ｓ）が算出される。
【００２２】以上のように、本実施形態においては、Ｚ
軸と主軸の同期を監視し、遅れた軸に対しては遅れを取
り戻すように制御をし、進んだ軸に対しては進み過ぎを
なくすように制御が行われる。すなわち、同期ずれが発
生してもこれを減少するようにＺ軸および主軸モータ制
御部１０，２０が作用する。
軸と主軸の同期を監視し、遅れた軸に対しては遅れを取
り戻すように制御をし、進んだ軸に対しては進み過ぎを
なくすように制御が行われる。すなわち、同期ずれが発
生してもこれを減少するようにＺ軸および主軸モータ制
御部１０，２０が作用する。
【００２３】なお、本実施形態においては、検出された
同期ずれ量に基づき、Ｚ軸および主軸の双方の制御量に
補正を加えたが、いずれか一方のみの制御量を補正して
もほぼ同等の効果が得られる。すなわち、たとえば、Ｚ
軸のみに補正をした場合、Ｚ軸が遅れればＺ軸に対し進
むように制御し、主軸は指令どおりに制御する。この制
御においても、やがてＺ軸は主軸に追い付くことにな
り、同期ずれを減少させることができる。
同期ずれ量に基づき、Ｚ軸および主軸の双方の制御量に
補正を加えたが、いずれか一方のみの制御量を補正して
もほぼ同等の効果が得られる。すなわち、たとえば、Ｚ
軸のみに補正をした場合、Ｚ軸が遅れればＺ軸に対し進
むように制御し、主軸は指令どおりに制御する。この制
御においても、やがてＺ軸は主軸に追い付くことにな
り、同期ずれを減少させることができる。
【００２４】第２の実施形態 図２には、本発明にかかる工作機械の制御装置の第２の
実施形態のブロック図が示されている。本実施例におい
て、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を
付し、その説明を省略する。図２より明らかなように、
本実施形態が第１実施形態と異なる部分は、同期ずれ補
正器に関してである。
実施形態のブロック図が示されている。本実施例におい
て、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を
付し、その説明を省略する。図２より明らかなように、
本実施形態が第１実施形態と異なる部分は、同期ずれ補
正器に関してである。
【００２５】本実施例においては、Ｚ軸と主軸の位置指
令と実際の位置の差を監視することによって、同期の監
視を行っている。位置指令は本来同期がとれているもの
であるから、これと実際の位置の差を監視すれば、実際
の位置の同期を監視することになる。したがって、同期
ずれ補正器４０には、Ｚ軸および主軸エンコーダＩ／Ｆ
１４，２４の位置制御に関するフィードバック量（θM
Ｚ，θM Ｓ）および位置指令（＊θＺ，＊θＳ）が入力
される。これらの値から同期ずれ量算出部４１におい
て、次式より同期ずれ量（ΔθM Ｚ，ΔθM Ｓ）が算出
される。
令と実際の位置の差を監視することによって、同期の監
視を行っている。位置指令は本来同期がとれているもの
であるから、これと実際の位置の差を監視すれば、実際
の位置の同期を監視することになる。したがって、同期
ずれ補正器４０には、Ｚ軸および主軸エンコーダＩ／Ｆ
１４，２４の位置制御に関するフィードバック量（θM
Ｚ，θM Ｓ）および位置指令（＊θＺ，＊θＳ）が入力
される。これらの値から同期ずれ量算出部４１におい
て、次式より同期ずれ量（ΔθM Ｚ，ΔθM Ｓ）が算出
される。
【数３】 ΔθM Ｚ＝（＊θＺ−θM Ｚ）−Ｃ（＊θＳ−θM Ｓ） …（５） ΔθM Ｓ＝（＊θＳ−θM Ｓ）−（１／Ｃ）（＊θＺ−θM Ｚ）…（６） さらに、補正量算出部４２において、前記のずれ量に各
々Ｚ軸補正ゲイン（ＫCZ）、主軸補正ゲイン（ＫCS）を
乗じて、同期ずれ補正量（＊ΔＩＺ，＊ΔＩＳ）が算出
される。式としては、前述の式（３）および式（４）と
同様になる。
々Ｚ軸補正ゲイン（ＫCZ）、主軸補正ゲイン（ＫCS）を
乗じて、同期ずれ補正量（＊ΔＩＺ，＊ΔＩＳ）が算出
される。式としては、前述の式（３）および式（４）と
同様になる。
【００２６】そして、第１実施形態と同様にこの同期ず
れ補正量（＊ΔＩＺ，＊ΔＩＳ）がＺ軸と主軸の電流指
令（＊ＩＺa ，＊ＩＳa ）にそれぞれ加算され、補正電
流指令（＊ＩＺ，＊ＩＳ）が算出される。
れ補正量（＊ΔＩＺ，＊ΔＩＳ）がＺ軸と主軸の電流指
令（＊ＩＺa ，＊ＩＳa ）にそれぞれ加算され、補正電
流指令（＊ＩＺ，＊ＩＳ）が算出される。
【００２７】本実施形態の場合、第１実施形態と同様の
効果に加え、以下のような有利な点がある。第１実施形
態においては、制御開始位置（θM0Ｚ，θM0Ｓ）を基準
としたＺ軸および主軸の位置すなわち移動量を監視して
いるため、制御開始位置（θM0Ｚ，θM0Ｓ）を記憶して
おく必要がある。すなわち、このための記憶領域を設け
ておく必要がある。また、Ｚ軸および主軸の移動量は、
通常、時間とともに増加するので、演算のためのレン
ジ、すなわち桁数を多めに用意しておく必要がある。一
方、本実施形態においては、現在の位置指令と実際の位
置に基づき同期ずれを算出しており、これらの量はいず
れも現在の数値であるので、制御開始位置などの過去の
データを記憶しておく必要がない。すなわち、このため
の記録領域を用意しておく必要がない。また、現在の位
置指令と実際の位置は、本来それほど大きくなるもので
はないので、演算のためのレンジについても大きくする
必要がない。以上より、演算処理部分の負担が軽減され
る。
効果に加え、以下のような有利な点がある。第１実施形
態においては、制御開始位置（θM0Ｚ，θM0Ｓ）を基準
としたＺ軸および主軸の位置すなわち移動量を監視して
いるため、制御開始位置（θM0Ｚ，θM0Ｓ）を記憶して
おく必要がある。すなわち、このための記憶領域を設け
ておく必要がある。また、Ｚ軸および主軸の移動量は、
通常、時間とともに増加するので、演算のためのレン
ジ、すなわち桁数を多めに用意しておく必要がある。一
方、本実施形態においては、現在の位置指令と実際の位
置に基づき同期ずれを算出しており、これらの量はいず
れも現在の数値であるので、制御開始位置などの過去の
データを記憶しておく必要がない。すなわち、このため
の記録領域を用意しておく必要がない。また、現在の位
置指令と実際の位置は、本来それほど大きくなるもので
はないので、演算のためのレンジについても大きくする
必要がない。以上より、演算処理部分の負担が軽減され
る。
【００２８】また、本実施形態においても、第１実施形
態と同様、Ｚ軸および主軸のいずれか一方の制御量に対
して同期ずれに関する補正を行うように構成することも
可能である。
態と同様、Ｚ軸および主軸のいずれか一方の制御量に対
して同期ずれに関する補正を行うように構成することも
可能である。
【００２９】第３の実施形態 図３には、本発明にかかる工作機械の制御装置の第３の
実施形態のブロック図が示されている。本実施形態にお
いて第１実施形態と同様の構成については、同一の符号
を付し、その説明を省略する。
実施形態のブロック図が示されている。本実施形態にお
いて第１実施形態と同様の構成については、同一の符号
を付し、その説明を省略する。
【００３０】本実施例において、特徴的なことは、同期
ずれ補正器１３０からの同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊
ΔωＳ）が速度指令に関するものである点にある。そし
て、この同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊ΔωＳ）が、位
置制御器１５，２５から出力された速度指令（＊ωＺ，
＊ωＳ）に、加算器１１７，１２７によって加算され、
補正速度指令（＊ωＺa ，＊ωＳa ）が算出される。こ
の補正速度指令（＊ωＺa ，＊ωＳa ）に基づき速度制
御器１６，２６にて電流指令が算出される。
ずれ補正器１３０からの同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊
ΔωＳ）が速度指令に関するものである点にある。そし
て、この同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊ΔωＳ）が、位
置制御器１５，２５から出力された速度指令（＊ωＺ，
＊ωＳ）に、加算器１１７，１２７によって加算され、
補正速度指令（＊ωＺa ，＊ωＳa ）が算出される。こ
の補正速度指令（＊ωＺa ，＊ωＳa ）に基づき速度制
御器１６，２６にて電流指令が算出される。
【００３１】同期ずれ補正器１３０の同期ずれ量算出部
１３１においては、第１実施形態と同様に同期ずれ量が
算出される。すなわち、式（１）、（２）に基づき同期
ずれ量（ΔθM Ｚ，ΔθM Ｓ）が算出される。さらに、
補正量算出部１３２において、前記のずれ量に各々Ｚ軸
補正ゲイン（ＫCZ）、主軸補正ゲイン（ＫCS）を乗じ
て、同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊ΔωＳ）が算出され
る。
１３１においては、第１実施形態と同様に同期ずれ量が
算出される。すなわち、式（１）、（２）に基づき同期
ずれ量（ΔθM Ｚ，ΔθM Ｓ）が算出される。さらに、
補正量算出部１３２において、前記のずれ量に各々Ｚ軸
補正ゲイン（ＫCZ）、主軸補正ゲイン（ＫCS）を乗じ
て、同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊ΔωＳ）が算出され
る。
【数４】＊ΔωＺ＝ＫCZ・ΔθM Ｚ …（７） ＊ΔωＳ＝ＫCS・ΔθM Ｓ …（８） これらの補正量がＺ軸と主軸の速度指令（＊ωＺ，＊ω
Ｓ）に加算されて、補正速度指令（＊ωＺa ，＊ω
Ｓa ）が算出される。
Ｓ）に加算されて、補正速度指令（＊ωＺa ，＊ω
Ｓa ）が算出される。
【００３２】以上のように、本実施形態においては、Ｚ
軸と主軸の同期を監視し、遅れた軸に対しては遅れを取
り戻すように制御をし、進んだ軸に対しては進み過ぎを
なくすように制御が行われる。すなわち、同期ずれが発
生してもこれを減少させるようにＺ軸および主軸モータ
制御部１１０，１２０が作用する。
軸と主軸の同期を監視し、遅れた軸に対しては遅れを取
り戻すように制御をし、進んだ軸に対しては進み過ぎを
なくすように制御が行われる。すなわち、同期ずれが発
生してもこれを減少させるようにＺ軸および主軸モータ
制御部１１０，１２０が作用する。
【００３３】なお、本実施形態においては、検出された
同期ずれ量に基づき、Ｚ軸および主軸の双方の制御量に
補正を加えたが、いずれか一方のみの制御量を補正して
もほぼ同等の効果が得られる。すなわち、たとえば、Ｚ
軸のみに補正をした場合、Ｚ軸が遅れればＺ軸に対し進
むように制御し、主軸は指令どおりに制御する。この制
御においても、やがてＺ軸は主軸に追い付くことにな
り、同期ずれを減少させることができる。
同期ずれ量に基づき、Ｚ軸および主軸の双方の制御量に
補正を加えたが、いずれか一方のみの制御量を補正して
もほぼ同等の効果が得られる。すなわち、たとえば、Ｚ
軸のみに補正をした場合、Ｚ軸が遅れればＺ軸に対し進
むように制御し、主軸は指令どおりに制御する。この制
御においても、やがてＺ軸は主軸に追い付くことにな
り、同期ずれを減少させることができる。
【００３４】第４の実施形態 図４には、本発明にかかる工作機械の制御装置の第４の
実施形態のブロック図が示されている。本実施形態にお
いて第２実施形態と同様の構成については、同一の符号
を付し、その説明を省略する。
実施形態のブロック図が示されている。本実施形態にお
いて第２実施形態と同様の構成については、同一の符号
を付し、その説明を省略する。
【００３５】本実施例において、特徴的なことは、同期
ずれ補正器１４０からの同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊
ΔωＳ）が速度指令に関するものである点にある。そし
て、この同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊ΔωＳ）が、位
置制御器１５，２５から出力された速度指令（＊ωＺ，
＊ωＳ）に、加算器１１７，１２７によって加算され、
補正速度指令（＊ωＺa ，＊ωＳa ）が算出される。こ
の補正速度指令（＊ωＺa ，＊ωＳa ）に基づき速度制
御器１６，２６にて電流指令が算出される。
ずれ補正器１４０からの同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊
ΔωＳ）が速度指令に関するものである点にある。そし
て、この同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊ΔωＳ）が、位
置制御器１５，２５から出力された速度指令（＊ωＺ，
＊ωＳ）に、加算器１１７，１２７によって加算され、
補正速度指令（＊ωＺa ，＊ωＳa ）が算出される。こ
の補正速度指令（＊ωＺa ，＊ωＳa ）に基づき速度制
御器１６，２６にて電流指令が算出される。
【００３６】同期ずれ補正器１４０の同期ずれ量算出部
１４１においては、第２実施形態と同様に同期ずれ量が
算出される。すなわち、式（５）、（６）に基づき同期
ずれ量（ΔθM Ｚ，ΔθM Ｓ）が算出される。さらに、
補正量算出部１４２において、前記のずれ量に各々Ｚ軸
補正ゲイン（ＫCZ）、主軸補正ゲイン（ＫCS）を乗じ
て、同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊ΔωＳ）が算出され
る。式としては前述の式（７）、（８）と同様となる。
これらの補正量がＺ軸と主軸の速度指令（＊ωＺ，＊ω
Ｓ）に加算されて、補正速度指令（＊ωＺa ，＊ω
Ｓa ）が算出される。
１４１においては、第２実施形態と同様に同期ずれ量が
算出される。すなわち、式（５）、（６）に基づき同期
ずれ量（ΔθM Ｚ，ΔθM Ｓ）が算出される。さらに、
補正量算出部１４２において、前記のずれ量に各々Ｚ軸
補正ゲイン（ＫCZ）、主軸補正ゲイン（ＫCS）を乗じ
て、同期ずれ補正量（＊ΔωＺ，＊ΔωＳ）が算出され
る。式としては前述の式（７）、（８）と同様となる。
これらの補正量がＺ軸と主軸の速度指令（＊ωＺ，＊ω
Ｓ）に加算されて、補正速度指令（＊ωＺa ，＊ω
Ｓa ）が算出される。
【００３７】本実施形態の場合、第１および第３実施形
態と同様の効果に加え、以下のような有利な点がある。
第１および第３実施形態においては、制御開始位置（θ
M0Ｚ，θM0Ｓ）を基準としたＺ軸および主軸の位置すな
わち移動量を監視しているため、制御開始位置（θ
M0Ｚ，θM0Ｓ）を記憶しておく必要がある。すなわち、
このための記憶領域を設けておく必要がある。また、Ｚ
軸および主軸の移動量は、通常、時間とともに増加する
ので、演算のためのレンジ、すなわち桁数を多めに用意
しておく必要がある。一方、本実施形態においては、現
在の位置指令と実際の位置に基づき同期ずれを算出して
おり、これらの量はいずれも現在の数値であるので、制
御開始位置などの過去のデータを記憶しておく必要がな
い。すなわち、このための記録領域を用意しておく必要
がない。また、現在の位置指令と実際の位置は、本来そ
れほど大きくなるものではないので、演算のためのレン
ジについても大きくする必要がない。以上より、演算処
理部分の負担が軽減される。
態と同様の効果に加え、以下のような有利な点がある。
第１および第３実施形態においては、制御開始位置（θ
M0Ｚ，θM0Ｓ）を基準としたＺ軸および主軸の位置すな
わち移動量を監視しているため、制御開始位置（θ
M0Ｚ，θM0Ｓ）を記憶しておく必要がある。すなわち、
このための記憶領域を設けておく必要がある。また、Ｚ
軸および主軸の移動量は、通常、時間とともに増加する
ので、演算のためのレンジ、すなわち桁数を多めに用意
しておく必要がある。一方、本実施形態においては、現
在の位置指令と実際の位置に基づき同期ずれを算出して
おり、これらの量はいずれも現在の数値であるので、制
御開始位置などの過去のデータを記憶しておく必要がな
い。すなわち、このための記録領域を用意しておく必要
がない。また、現在の位置指令と実際の位置は、本来そ
れほど大きくなるものではないので、演算のためのレン
ジについても大きくする必要がない。以上より、演算処
理部分の負担が軽減される。
【００３８】また、本実施形態においても、前述の各実
施形態と同様、Ｚ軸および主軸のいずれか一方の制御量
に対して同期ずれに関する補正を行うように構成するこ
とも可能である。
施形態と同様、Ｚ軸および主軸のいずれか一方の制御量
に対して同期ずれに関する補正を行うように構成するこ
とも可能である。
【００３９】以上の各実施形態においては、Ｚ軸と主軸
を駆動して機械加工を行う場合に、これらの軸の同期制
御について説明したが、さらにＸ軸、Ｙ軸などを制御す
る工作機械についても、同様の制御を行うことができ
る。たとえば、前述のＺ軸をＸ軸と置き換えて考えれ
ば、Ｘ軸と主軸について同様の同期制御を行うこともで
きる。また、Ｘ軸とＹ軸、Ｙ軸とＺ軸などについても同
様である。
を駆動して機械加工を行う場合に、これらの軸の同期制
御について説明したが、さらにＸ軸、Ｙ軸などを制御す
る工作機械についても、同様の制御を行うことができ
る。たとえば、前述のＺ軸をＸ軸と置き換えて考えれ
ば、Ｘ軸と主軸について同様の同期制御を行うこともで
きる。また、Ｘ軸とＹ軸、Ｙ軸とＺ軸などについても同
様である。
【００４０】
【発明の効果】この構成によれば、同期ずれ量を常に検
出し、検出された同期ずれ量に基づきこれをなくすよう
に対象となる軸の少なくともひとつが制御されるので、
同期ずれを減少させることができる。すなわち、単に各
軸個別にフィードバック制御を行うだけでなく、各軸の
同期に関してもフィードバック制御が行われ、同期ずれ
が発生しても最小になるように制御される。したがっ
て、多軸の加工において、各軸の間の同期が確実にと
れ、より高精度な加工を行うことが可能となる。
出し、検出された同期ずれ量に基づきこれをなくすよう
に対象となる軸の少なくともひとつが制御されるので、
同期ずれを減少させることができる。すなわち、単に各
軸個別にフィードバック制御を行うだけでなく、各軸の
同期に関してもフィードバック制御が行われ、同期ずれ
が発生しても最小になるように制御される。したがっ
て、多軸の加工において、各軸の間の同期が確実にと
れ、より高精度な加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる工作機械の制御装置の第１の
実施形態を示すブロック図である。
実施形態を示すブロック図である。
【図２】 本発明にかかる工作機械の制御装置の第２の
実施形態を示すブロック図である。
実施形態を示すブロック図である。
【図３】 本発明にかかる工作機械の制御装置の第３の
実施形態を示すブロック図である。
実施形態を示すブロック図である。
【図４】 本発明にかかる工作機械の制御装置の第４の
実施形態を示すブロック図である。
実施形態を示すブロック図である。
１０，１１０ Ｚ軸モータ制御部 １１ Ｚ軸モータ ２０，１２０ 主軸モータ制御部 ２１ 主軸モータ ３０，４０，１３０，１４０ 同期ずれ補正器 ３１，４１，１３１，１４１ 同期ずれ量算出部 ３２，４２，１３２，１４２ 補正量算出部 ＊θＺ Ｚ軸位置指令 θM Ｚ Ｚ軸位置 θM0Ｚ Ｚ軸制御開始位置 ΔθM Ｚ Ｚ軸同期ずれ量 ＊ΔＩＺ，＊ΔωＺ Ｚ軸同期補正量 ＫCZ Ｚ軸補正ゲイン ＊θＳ 主軸位置指令 θM Ｓ 主軸位置 θM0Ｓ 主軸制御開始位置 ΔθM Ｓ 主軸同期ずれ量 ＊ΔＩＳ，＊ΔωＳ 主軸同期補正量 ＫCS 主軸補正ゲイン。
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも第１軸と第２軸のふたつの軸
を制御して機械加工を行う工作機械の制御装置であっ
て、 所定の位置指令に基づき前記第１軸の制御を行う第１軸
制御部と、 前記第１軸の位置を検出する第１軸位置検出部と、 所定の位置指令に基づき前記第２軸の制御を行う第２軸
制御部と、 前記第２軸の位置を検出する第２軸位置検出部と、 前記検出された第１軸の位置と第２軸の位置に基づき第
１軸と第２軸の同期ずれ量を算出する同期ずれ量算出部
と、 同期ずれがなくなるような、前記第１軸の制御補正量ま
たは第２軸の制御補正量の少なくとも一方を算出する補
正量算出部と、を有し、 前記第１軸制御部または第２軸制御部は、前記算出され
た第１軸または第２軸の制御補正量に基づき前記所定の
制御量を補正する、工作機械の制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の工作機械の制御装置にお
いて、前記第１軸の位置と前記第２軸の位置は、加工を
開始した点からの移動量である工作機械の制御装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の工作機械の制御装置にお
いて、前記第１軸の位置と前記第２軸の位置は、前記位
置指令値と現実の位置との差である工作機械の制御装
置。 - 【請求項４】 少なくともふたつの軸を制御して機械加
工を行う工作機械の制御方法であって、 前記各軸の位置を各々検出するステップと、 前記検出された各軸の位置に基づき、各軸どうしの同期
ずれ量を算出するステップと、 前記同期ずれ量を、少なくとも一方の軸の制御にフィー
ドバックして、同期ずれをなくすように各軸を制御する
ステップと、を有する工作機械の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP574496A JPH09192929A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 工作機械の制御装置および制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP574496A JPH09192929A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 工作機械の制御装置および制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09192929A true JPH09192929A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11619621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP574496A Pending JPH09192929A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 工作機械の制御装置および制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09192929A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015186295A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | ファナック株式会社 | 加工時の軸間の干渉を低減するサーボ制御装置 |
| CN107728579A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-02-23 | 苏州新代数控设备有限公司 | 用于相异形态的主轴协同数控系统及其方法 |
-
1996
- 1996-01-17 JP JP574496A patent/JPH09192929A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015186295A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | ファナック株式会社 | 加工時の軸間の干渉を低減するサーボ制御装置 |
| US9304504B2 (en) | 2014-03-20 | 2016-04-05 | Fanuc Corporation | Servo controller for reducing interference between axes in machining |
| CN107728579A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-02-23 | 苏州新代数控设备有限公司 | 用于相异形态的主轴协同数控系统及其方法 |
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