DE19882519B4

DE19882519B4 - Synchronisationssteuergerät für einen Servomotor

Info

Publication number: DE19882519B4
Application number: DE19882519T
Authority: DE
Inventors: Harumi Maezawa; Yoshio Shinohara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: GB2342468B; KR20010014328A; KR100335317B1; CN1096333C; CN1261836A; WO1999001252A1; GB2342468A; TW370483B; JP3514470B2; GB9930815D0; DE19882519T1; US6333615B1

Abstract

Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor, umfassend:
eine Hauptspindel (10) und eine Hilfsspindel (20), die jeweils eine Spannvorrichtung (11, 21) aufweisen, die jeweils ein Ende eines Werkstücks (1) haltert, und die miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt oder entkuppelt werden;
einen Hauptservomotor (14) und einen Hilfsservomotor (24), welche einen Drehantrieb der Hauptspindel (10) und der Hilfsspindel (20) durchführen;
einen Hauptspindelpositionsdetektor (15) und einen Hilfsspindelpositionsdetektor (25), die an der Hauptspindel (10) und der Hilfsspindel (20) angebracht sind, und ein Positionsrückkopplungssignal (θ1, θ2) ausgeben;
einen Hauptservomotorgeschwindigkeitsdetektor (17) und einen Hilfsservomotorgeschwindigkeitsdetektor (27), die an dem Hauptservomotor (14) und dem Hilfsservomotor (24) angebracht sind, und ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal (Wr1, Wr2) ausgeben;
einen Hauptservoverstärker (16) und einen Hilfsservoverstärker (26), welche den Hauptservomotor (14) und den Hilfsservomotor (24) antreiben; und
eine numerische Steuereinheit (CNC), welche eine Geschwindigkeitsführungsgröße (Wr1*, Wr2*) und eine Positionsführungsgröße (θ1*, θ2*) an den Hauptservoverstärker (16) und den Hilfsservoverstärker (26) ausgibt,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor.

Bislang wurde eine große Anzahl an Erfindungen in Bezug auf die Spindelsynchronisationssteuerung für einen Werkzeugmaschine entwickelt, wie beispielsweise beschrieben in der JP 01 228 750 AA , der JP 01 228 751 AA , der JP 01 228 752 AA und der JP 02 109 605 AA .

Alles, was in diesen Veröffentlichungen beschrieben wird, stellt Erfindungen zur Durchführung einer exakten Synchronisation dar, durch Antrieb dieser beiden Hauptspindeln durch einen Geschwindigkeitssteuerservomotor, wenn zwei Spindeln voneinander nicht über ein Werkstück entkoppelt werden.

Insbesondere beschreibt die Erfindung, die in der JP 01 228 750 AA beschrieben wird, eine Vorgehensweise, durch welche eine Geschwindigkeitsabweichung zwischen den beiden Spindeln detektiert wird, um die Geschwindigkeitssynchronisation dieser beiden Spindeln zu erzielen. Die Erfindung, die in der JP 01 228 751 AA beschrieben wird, beschreibt eine Vorgehensweise, durch welche eine Synchronisation zusätzlich unter Verwendung einer Positionsabweichung zwischen den beiden Spindeln erzielt wird. Die Erfindung, die in der JP 01 228 752 AA beschrieben wird, beschreibt eine Vorgehensweise, bei welcher zusätzlich zur Geschwindigkeit und der Position ein Drehmoment eingesetzt wird. Die Erfindung, die in der JP 02 109 605 AA beschrieben wird, beschreibt eine Vorgehensweise, mit welcher nicht nur die Geschwindigkeit der Spindeln synchronisiert wird, sondern auch deren Position. Diese Erfindungen sind daher so ausgelegt, dass die Spindeln von dem Geschwindigkeitssteuerservomotor angetrieben werden.

Weiterhin führt die Erfindung, die in der JP 02 041 693 AA beschrieben wird, die Positionssteuerung durch einen Hauptspindelantriebsservomotor unter zwei Spindelservomotoren durch. Bei der Erfindung stammt eine Führungsgröße von einem Positionssignal von einem Hauptspindelpositionsdetektor, wodurch deutlich eine Verzögerung hervorgerufen wird, und die Haupt- und die Hilfsspindel nicht beide mit derselben Positionsführungsgröße angetrieben werden.

Der Grund dafür, dass wie voranstehend geschildert vorwiegend im Stand der Technik die Spindeln mit dem Geschwindigkeitssteuerservomotor angetrieben werden, besteht darin, dass bei dem Spindelantriebsservomotor für eine Werkzeugmaschine infolge der Tatsache, dass es viele Fälle gibt, in denen eine Nenngeschwindigkeit hoch ist, obwohl das maximale Drehmoment nicht so groß ist, dann, wenn die mechanische Kupplung der beiden Spindeln während eines Zeitraums durchgeführt wird, bis die Geschwindigkeit die Nenngeschwindigkeit seit dem Start des Servomotors erreicht, oder nachdem die Geschwindigkeit wesentlich geändert wurde, die Geschwindigkeitssteuerung zeitlich vorteilhaft ist, die es ermöglicht, dass ein Drehmoment, das zur Erhöhung oder Verringerung der Geschwindigkeit erforderlich ist, durch das vom Motor erzeugte maximale Drehmoment erhöht oder verringert wird.

Wenn jedoch das Untersetzungsverhältnis zwischen dem Servomotor und den Spindeln nicht exakt eingestellt werden kann, ist es erforderlich, die Steuerung der Spindel an sich durchzuführen, die als Bezugsgröße dient, also die Positionssteuerung der Spindel, die einen mechanischen Endrand darstellt.

Das voranstehend geschilderte, herkömmliche Synchronisationssteuergerät für einen Servomotor leidet jedoch an nachstehend angegebenen Schwierigkeiten.

Wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über ein Werkstück gekuppelt werden, dessen beide Enden durch Spannvorrichtungen ergriffen werden, und wenn eine Differenz der Gesamtpositionsverstärkung zwischen beiden Spindeln vorhanden ist, also bei der Positionsverstärkung, die den Betrieb der Spindeln betrifft, und das Untersetzungsverhältnis zwischen den Spindeln und den Servomotoren (die Umdrehungsgeschwindigkeit der Servomotoren bzw. die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindeln), tritt eine Differenz zwischen der Positionsablenkung der Hauptspindel und der Hilfsspindel auf. Dies führt zu derartigen Schwierigkeiten, dass das Drehmoment eines Servomotors die Drehmomentgrenze erreicht, oder wenn die Befestigungskraft der Spannvorrichtungen gering ist, das Werkstück verschoben und beschädigt wird.

Anders ausgedrückt wird die Differenz der Gesamtverstärkung hervorgerufen, da ein exaktes Untersetzungsverhältnis nicht in jenem Fall erhalten wird, in welchem eine flexible Anordnung wie beispielsweise ein Riemen für die Drehmomentübertragung zwischen den Spindeln und den Servomotoren eingesetzt wird. Wenn dann ein geringfügiger Unterschied zwischen dem tatsächlichen Untersetzungsverhältnis und einem Parameter vorhanden ist, der bei Verstärkern der Servomotoren eingestellt ist, tritt eine Differenz der voranstehend erwähnten Positionsablenkung bei der Positionssteuerung auf. Andererseits tritt eine Geschwindigkeitsdifferenz im Falle der Geschwindigkeitssteuerung auf.

Aus dem voranstehend geschilderten Grund tritt in jedem Fall eine Phasendifferenz innerhalb des Haupt- und des Hilfsservomotors auf, die miteinander gekuppelt sind, was dazu führt, dass das Lastdrehmoment der Servomotoren bis zum Drehmomentgrenzwert erhöht wird, oder das Werkstück verschoben wird, wenn die Befestigungskraft der Spannvorrichtungen gering ist, so dass das Werkstück beschädigt wird.

Insbesondere ist als repräsentatives Anwendungsverfahren der Spindelsynchronisierung eine Arbeit zum Haltern beider Enden des Werkstücks und zum Schneiden eines Zentrumsabschnitts des Werkstücks äußerst wirksam in Bezug auf die Beschleunigung von Verfahren nach dem Schneiden, und da die Schneidarbeit mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit für das Werkstück durchgeführt wird, ist die Spindelsynchronisationssteuerung, welche die schnelle Beschleunigung/Verzögerung ermöglicht, wünschenswert bezüglich einer Verringerung der Bearbeitungszeit. Der Stand der Technik gestattet jedoch noch nicht einmal eine geringfügige Verschiebung des voranstehend genannten Untersetzungsverhältnisses.

Weiterhin wird im allgemeinen, da viele Fälle vorhanden sind, in welchen die Spannvorrichtung der Hilfsspindel das Werkstück in einem Zustand ergreift, in welchem die Hauptspindel das Werkstück sich drehen lässt, eine erhebliche Kraft auf die Haupt- und die Hilfsspindel und die Servomotoren zu diesem Zeitpunkt ausgeübt, so dass die Umdrehungen der Haupt- und der Hilfsspindel abnehmen, was zu dem Effekt führt, dass die mechanische Kupplung in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Haupt- und die Hilfsspindel von einer gewünschten Position verschoben sind. In diesem Fall muss der Kupplungsvorgang für die Hilfsspindel erneut durchgeführt werden, was zu dem Problem führt, dass Schwierigkeiten oder ein zeitlicher Aufwand für die Bearbeitung erforderlich werden.

Die 16 und 17 zeigen eine Änderung einer Differenz der Positionsabsenkung vor und nach der Kupplung der Haupt- und Hilfsspindel miteinander über das Werkstück, sowie eine Änderung einer Differenz der Positionsabsenkung vor und nach dem Kuppeln der Haupt- und Hilfsspindel miteinander nicht über das Werkstück.

17 zeigt eine Änderung der Differenz der Positionsabsenkung, wenn kein Werkstück vorhanden ist, und zeigt eine Erscheinung, bei welcher dann, wenn der Vorgang der Befestigung der Spannvorrichtung auf der Hilfsspindelseite durchgeführt wird, eine extrem hohe Kraft auf den Servomotor auf der Hilfsspindelseite ausgeübt wird, mit den Ergebnissen, dass die Geschwindigkeit verringert wird, und die Differenz der Positionsabsenkung temporär groß wird, jedoch schnell klein wird.

In jenem Fall, in welchem das Werkstück von der Spannvorrichtung auf der Hauptspindelseite gehaltert wird, und ein Vorgang der Befestigung der Spannvorrichtung auf der Hilfsspindelseite durchgeführt wird, kann allerdings die Kupplung zu jenem Zeitpunkt durchgeführt werden, wenn die Geschwindigkeit abnimmt. Wenn die Spannvorrichtung auf der Hilfsspindelseite befestigt wird, um die Haupt- und Hilfsspindel auf die voranstehend geschilderte Art und Weise miteinander zu kuppeln, steigt die Differenz zwischen den Positionsabsenkungen der Haupt- und der Hilfsspindel plötzlich abgestuft an, wie in 16 gezeigt ist, und dauert an, bis die Positionsabsenkung freigegeben wird, bis zum Ende der Einspannung seit dem Einspannen.

Aus diesem Grund ist es erforderlich, da bei der Positionssteuerung eine Kraft ausgeübt wird, welche eine Phasenverzögerung ausgleicht, und den Drehmomentgrenzwert erreicht, das Ausmaß der Verzögerung zu korrigieren, und erneut eine Kupplung zu versuchen.

Die DE 690 23 314 T2 betrifft ein Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren, das auf eine Maschine angewendet wird, die zwei Spindeln hat, insbesondere auf ein Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren zum Treiben der Spindeln bei gleicher Drehgeschwindigkeit und mit derselben Drehphase.

Es wird eine Geschwindigkeitssteuerung für die ersten und zweiten Spindeln derart durchgeführt, dass beide Spindeln bei gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden, und dann werden die Drehgeschwindigkeiten dieser Spindeln in Übereinstimmung mit den ersten und zweiten Drehungsbeträgen, die von den Zeitpunkten aus gemessen werden, zu denen jeweils die Ein-Umdrehungs-Signale für die Spindeln erzeugt werden, erhöht. Dementsprechend kann eine Abweichung zwischen den Drehphasen der Spindeln beseitigt werden.

Nachdem die Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Spindeln derart erniedrigt worden sind, dass die Drehphasenabweichung zwischen den Spindeln beseitigt ist, wird wiederum eine Geschwindigkeitssteuerung derart durchgeführt, dass die Spindeln bei gleicher Geschwindigkeit gedreht werden. Dies ermöglicht es, die Spindeln bei gleicher Drehgeschwindigkeit mit derselben Drehphase zu drehen.

Die DE 689 26 375 T2 betrifft eine Werkzeugmaschine, die zwei Spindeln hat, insbesondere auf ein Verfahren zum Steuern des gleichzeitigen Betriebs der Spindeln einer Werkzeugmaschine, wie einer Drehbank, das dazu bestimmt ist, zwei Spindeln zu steuern, um ein Werkstück rationell zu bearbeiten.

Es wird die Drehgeschwindigkeit einer ersten Spindel so bestimmt, dass sie mit der Drehgeschwindigkeit einer zweiten Spindel zusammenfällt, wobei ein Werkstück zwischen den Spindeln verschoben wird und die Maschine umfasst: Befehlsmittel zum Versorgen betreffender Geschwindigkeits-Regelungsschaltungen der ersten und zweiten Spindeln mit identischen Geschwindigkeitsbefehlen, ein Betriebsart-Einstellmittel zum Einstellen einer Synchonbetriebs-Regelungsbetriebsart zum Abschalten des Geschwindigkeitsbefehls für die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung der zweiten Spindel und zum Synchronisieren der zweiten Spindel mit der ersten Spindel, ein arithmetisches Mittel zum Berechnen einer Positions-Abweichung bezogen auf Drehungswinkel der ersten und zweiten Spindel in der Synchronbetriebs-Regelungsbetriebsart und Korrekturmittel zum Korrigieren des Geschwindigkeitsbefehls für die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung der zweiten Spindel in einer Weise, dass eine erfasste Positions-Abweichung zu Null wird.

Ferner ist ein Spindelsynchronbetriebs-Regelungsverfahren zum Anwenden einer Synchronbetriebs-Regelung auf erste und zweite Spindeln, die voneinander unabhängige Geschwindigkeits-Regelungsschaltungen haben, beschrieben, welches umfasst: einen ersten Schritt zum Bewirken, dass die Geschwindigkeitsbefehle für die ersten und zweiten Spindeln zusammenfallen, einen zweiten Schritt zum Erfassen der Ist-Geschwindigkeit und der Drehungswinkel-Position jeder Spindel und zum Berechnen einer Abweichung zwischen diesen Geschwindigkeiten und einer Abweichung zwischen diesen Positionen, einen dritten Schritt zum Korrigieren eines der Geschwindigkeitsbefehle mittels der berechneten Geschwindigkeits-Abweichung und einen vierten Schritt zum Korrigieren eines der Geschwindigkeitsbefehle mittels der berechneten Positions-Abweichung.

Das Geschwindigkeitsabweichungssignal der ersten und zweiten Spindel und das Positionsabweichungssignal der ersten und zweiten Spindel werden jeweils zu dem Geschwindigkeitsbefehl der zweiten Spindel addiert, um eine Korrektur dieses Geschwindigkeitsbefehls zu ermöglichen.

Angesichts der voranstehenden Ausführungen besteht die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor zur Verfügung zu stellen, welches den exakten synchronisierten Antrieb einer Hauptspindel und einer Hilfsspindel ermöglicht, und einen Antrieb mit schneller Beschleunigung/Verzögerung gestattet, selbst wenn eine Differenz zwischen den Positionsabsenkungen der beiden Spindeln vorhanden ist, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander gekuppelt werden, und welches insbesondere automatisch eine Änderung eines Untersetzungsverhältnisses im Verlauf der Zeit ausgleichen kann, selbst wenn eine flexible Anordnung wie beispielsweise ein Riemen für die Drehmomentübertragung zwischen den Spindeln und Servomotoren eingesetzt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Untgeransprüchen.

Eine erfindungsgemäße Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor weist auf: eine Hauptspindel und eine Hilfsspindel, die jeweils eine Spannvorrichtung aufweisen, welche beide Enden eines Werkstücks haltern, und die miteinander über das Werkstück gekuppelt oder voneinander entkuppelt werden; einen Hauptservomotor und einen Hilfsservomotor, welche einen Drehantrieb der Hauptspindel und der Hilfsspindel durchführen; einen Hauptspindelpositionsdetektor und einen Hilfsspindelpositionsdetektor, die an der Hauptspindel und der Hilfsspindel angebracht sind, und ein Positionsrückkopplungssignal ausgeben; einen Hauptservomotorgeschwindigkeitsdetektor und einen Hilfsservomotorgeschwindigkeitsdetektor, die an dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor angebracht sind, und ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal ausgeben; einen Hauptservoverstärker und einen Hilfsservoverstärker, welche den Hauptservomotor und den Hilfsservomotor antreiben; und eine numerische Steuereinheit, welche eine Geschwindigkeitsführungsgröße und eine Positionsführungsgröße an den Hauptservoverstärker und den Hilfsservoverstärker ausgibt, wobei sowohl der Hauptservoverstärker als auch der Hilfsservoverstärker aufweist: einen Positionssteuerabschnitt, der eine Positionsabsenkung und die Geschwindigkeitsführungsgröße in Reaktion auf die Positionsabsenkung auf der Grundlage von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals von dem Positionsdetektor und der Positionsführungsgröße von der numerischen Steuereinheit ausgibt; einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt, der eine Stromführungsgröße auf der Grundlage der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem Positionssteuerabschnitt und des Geschwindigkeitsrückkopplungssignals von dem Geschwindigkeitsdetektor ausgibt; und einen Stromsteuerabschnitt, der einen Versorgungsstrom für den Motor steuert, auf der Grundlage der Stromführungsgröße von dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt und des Stromrückkopplungssignals steuert, das in den Motor fließt, wobei der Hilfsservoverstärker weiterhin einen Positionskorrekturabschnitt aufweist, der Positionskorrekturdaten erhält, auf der Grundlage einer Differenz der Positionsabsenkung zwischen der Hauptspindelpositionsabsenkung und der Hilfsspindelpositionsabsenkung, und des Geschwindigkeitsrückkopplungssignals von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor in einem Zustand drehen, in welchem die Hilfsspindel und die Hauptspindel voneinander entkuppelt sind, und wobei der Positionssteuerabschnitt des Hilfsservoverstärkers die Positionskorrekturdaten von dem Positionskorrekturabschnitt zu der Positionsabsenkung addiert, und die Geschwindigkeitsführungsgröße in Reaktion auf die Positionsabsenkung ausgibt, die durch Addition erhalten wird, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekoppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor synchron zueinander drehen.

Weiterhin ist kennzeichnend, dass der Positionskorrekturabschnitt aufweist: eine Vergleichsvorrichtung, um eine Positionsabsenkungsdifferenz zwischen der Hauptspindelpositionsabsenkung und der Hilfsspindelpositionsabsenkung zu erhalten, wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor sich in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander entkuppelt sind; eine Divisionsvorrichtung zum Dividieren der Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung durch das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors; eine Speichervorrichtung zum Speichern eines Divisionswertes von der Divisionsvorrichtung; eine Multipliktionsvorrichtung zum Multiplizieren des Divisionswertes, der in der Speichervorrichtung gespeichert ist, mit dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors; und eine Schaltvorrichtung zum Schalten, um so als die Positionskorrekturdaten, die an den Positionssteuerabschnitt des Hilfsservoverstärkers ausgegeben werden, die Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung auszugeben, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander entkuppelt sind, und um als die Positionskorrekturdaten, die an den Positionssteuerabschnitt des Hilfsservoverstärkers ausgegeben werden, einen Multiplikationswert von der Multiplikationsvorrichtung auszugeben, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor drehen.

Weiterhin ist kennzeichnend, dass der Positionskorrekturabschnitt aufweist: eine Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung zur Berechnung des Verhältnisses der Positionsabsenkung der Hauptspindel zur Positionsabsenkung der Hilfsspindel, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander entkuppelt sind; und eine Speichervorrichtung zum Speichern des Positionsabsenkungsverhältnisses von der Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung, und der Positionsteuerabschnitt aufweist: eine Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung zur Berechnung der Positionsabsenkung der Hilfsspindel auf der Grundlage von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals von dem Positionsdetektor und der Positionsführungsgröße von der numerischen Steuereinheit; eine Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren der Positionsabsenkung von der Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung mit einer Positionsverstärkung des Hilfsservomotors, die vorher gespeichert wird; eine Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren einer Multiplikationsausgangsgröße von der Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung mit einem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors, das vorher gespeichert wird; und eine Untersetzungsverhältniskorrekturvorrichtung zum Korrigieren des Untersetzungsverhältnisses durch Multiplikation des Untersetzungsverhältnisses, das vorher in der Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung gespeichert wird, mit dem Positionsabsenkungverhältnis, welches in der Speichervorrichtung gespeichert ist, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor synchron zueinander drehen.

Weiterhin ist kennzeichnend, dass die Untersetzungsverhältniskorrekturvorrichtung ein Filter aufweist, welches mit dem Positionsabsenkungverhältnis, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist, eine Verarbeitung einer Verzögerung erster Ordnung durchführt.

Weiterhin ist charakteristisch, dass der Positionskorrekturabschnitt aufweist: eine Positionsabsenkungverhältnisberechnungsvorrichtung zum Berechnen des Verhältnisses der Positionsabsenkung der Hauptspindel zur Positionsabsenkung der Hilfsspindel, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander entkuppelt sind; und eine Speichervorrichtung zum Speichern des Positionsabsenkungsverhältnisses von der Positionsabsenkungverhältnisberechnungsvorrichtung, und dass der Positionsteuerabschnitt aufweist: eine Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung zur Berechnung der Positionsabsenkung der Hilfsspindel auf der Grundlage von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals von dem Positionsdetektor und der Positionsführungsgröße von der numerischen Steuereinheit; eine Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren der Positionsabsenkung von der Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung mit einer Positionsverstärkung des Hilfsservomotors, die vorher gespeichert wird; eine Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren einer Multiplikationsausgabe von der Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung mit einem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors, das vorher gespeichert wird; und eine Positionsverstärkungskorrekturvorrichtung zum Korrigieren der Positionsverstärkung durch Multiplikation der Positionsverstärkung, die vorher in der Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung gespeichert wird, mit dem Positionsabsenkungsverhältnis, das in der Speichervorrichtung gespeichert wird, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor synchron zueinander drehen.

Weiterhin ist charakteristisch, dass die Positionsverstärkungskorrekturvorrichtung ein Filter aufweist, welches mit dem Positionsabsenkungsverhältnis, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist, eine Verarbeitung einer Verzögerung erster Ordnung durchführt.

Weiterhin ist charakteristisch, dass der Positionskorrekturabschnitt in der Speichervorrichtung einen Divisionswert speichert, der dadurch erhalten wird, dass die Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung durch das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors dividiert wird, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor mit einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder schneller in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander entkuppelt sind.

Weiterhin ist charakteristisch, dass der Positionskorrekturabschnitt in der Speichervorrichtung das Positionsabsenkungsverhältnis von der Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung speichert, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor mit einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen oder mehr in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander entkuppelt sind.

Weiterhin ist charakteristisch, dass der Positionskorrekturabschnitt weiterhin aufweist: einen Schalter, der zwischen der Multiplikationsvorrichtung und der Speichervorrichtung angeordnet ist, und geschlossen wird, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander entkuppelt sind, und der geöffnet wird, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor drehen; einen Subtrahierer, welcher von der Positionsabsenkung von der Vergleichsvorrichtung die Positionsabsenkung infolge des Multiplikationswertes von der Multiplikationsvorrichtung subtrahiert, welche den Divisionswert, der in der Speichervorrichtung über den Schalter gespeichert wird, mit dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors multipliziert, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor drehen; und einen Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt, der eine Differenz bei der Positionsabsenkung zwischen der Hauptspindel und der Hilfsspindel ausgibt, die von dem Subtrahierer erhalten wird, und erzeugt wird, bevor und nachdem die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, an den Positionssteuerabschnitt als die Positionskorrekturdaten.

Weiterhin ist charakteristisch, dass der Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt weiterhin aufweist: eine Nulldatenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von Nulldaten als die Positionskorrekturdaten; und eine Akkumulationsvorrichtung zum Akkumulieren der Positionskorrekturdaten von dem Subtrahierer, die jedesmal dann erzeugt werden, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, wobei der Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt die Nulldaten von der Nulldatenerzeugungsvorrichtung oder die Positionskorrekturdaten von der Akkumulationsvorrichtung als die Positionskorrekturdaten ausgibt, die an den Positionssteuerabschnitt ausgegeben werden, unmittelbar nach dem Kuppeln, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel, die miteinander über das Werkstück gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.

Weiterhin ist charakteristisch, dass ein Komparator, der die Geschwindigkeitsführungsgröße von dem Positionssteuerabschnitt mit der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem numerischen Steuerabschnitt vergleicht, und eine Führungsgrößenumschaltvorrichtung zur Ausgabe der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem Positionssteuerabschnitt an den Geschwindigkeitssteuerabschnitt vorgesehen sind, um eine Positionssteuerung durchzuführen, wenn eine Vergleichsdifferenz innerhalb eines vorgegebenen Fehlers liegt, und zur Ausgabe der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem numerischen Steuerabschnitt an den Geschwindigkeitssteuerabschnitt, um eine Positionssteuerung durchzuführen, wenn die Vergleichsdifferenz nicht innerhalb des vorgegebenen Fehlers liegt.

Darüber hinaus weist die Synchronisationssteuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung vor allem folgende Vorteile auf.

Wie voranstehend geschildert, werden gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Synchronisationssteuervorrichtung, welches mehrere Servomotoren verwendet, die mechanisch über das Werkstück gekuppelt bzw. entkuppelt werden können, die jeweiligen Positionsabsenkungen zwischen einem Hauptservomotor und anderen Hilfsservomotoren miteinander verglichen, und wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor nicht mechanisch miteinander gekuppelt sind, wird eine Differenz der Positionsabsenkung in Bezug auf den Hauptservomotor zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors addiert, um die Position zu korrigieren. Wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor mechanisch miteinander über das Werkstück gekuppelt werden, wird ein Wert gespeichert, der dadurch erhalten wird, daß eine Differenz bei den Positionsabsenkungen zwischen den beiden Servomotoren, die erhalten werden im Betrieb, bevor sie miteinander über das Werkstück gekuppelt werden (der Hauptservomotorwert – der Hilfsservomotorwert), durch die Geschwindigkeit des Hilfsservomotors zum Zeitpunkt der Messung geteilt wird. Wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor miteinander über das Werkstück gekuppelt werden, wird ein Produktwert einer Differenz der Positionsabsenkung pro Geschwindigkeitseinheit und der Geschwindigkeit des Servomotors zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors addiert.

Selbst wenn mehrere Servomotoren miteinander durch das Werkstück mit Hilfe eines Getriebemechanismus mit flexiblem Aufbau gekuppelt werden, beispielsweise einen Riemen, und ein Antrieb mit schneller Beschleunigung oder Verzögerung synchronisiert in diesem Zustand durchgeführt wird, ohne den korrigierten Wert jedesmal dann zu ändern, wenn sich die Geschwindigkeit der Servomotoren ändert, kann durch die voranstehende Operation das Drehmoment der Servomotoren realisiert werden, ohne irgendwelche Verluste, die durch Synchronisationsantrieb hervorgerufen werden.

Anders ausgedrückt wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Differenz bezüglich der Position zwischen den Servomotoren, die miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, vor dem mechanischen Kuppeln erfasst, und wird nach dem Kuppeln eine Steuerung ohne irgendwelche Verzögerung nach Art einer Optimalwertsteuerung durchgeführt, also auf solche Art und Weise, dass die Daten in einer arithmetischen Operation vorher festgelegt werden, auf der Grundlage der Daten, die vor dem Kuppeln erfasst werden. Selbst wenn das Untersetzungsverhältnis nicht exakt bestimmt wird, infolge der Verwendung eines Riemens als Transmissionsmechanismus eines mechanischen Abschnitts, der durch die Servomotoren angetrieben wird, wird ein Antrieb mit exakter Synchronisation ermöglicht, werden eine schnelle Beschleunigung und Verzögerung in dem mechanisch gekuppelten Zustand ermöglicht, und kann eine vollständig synchronisierte Steuerung selbst in dem Beschleunigungs/Verzögerungszustand durchgeführt werden.

Im Falle des Einsatzes von Riemen werden daher, da vermutet wird, dass sich die Eigenschaften des Riemens im Verlauf der Zeit verschlechtern, anders als bei einem Zahnrad und dergleichen, wenn die Anzahl an Umdrehungen pro Minute nicht so niedrig in jenem Zustand ist, wenn die Servomotoren voneinander über das Werkstück entkuppelt werden, Daten aktualisiert, und werden Daten vorbereitet, die nach dem Kuppeln eingesetzt werden sollen, um so mit einer Beeinträchtigung der Eigenschaften im Verlauf der Zeit fertig zu werden.

Weiterhin wird das Untersetzungsverhältnis aus den jeweiligen Positionsabsenkungen des Hauptservomotors und des Hilfsservomotors erhalten, und wird die Differenz der Absenkungen zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor unter Verwendung des Untersetzungsverhältnisses korrigiert. Obwohl in diesem Fall die Anzahl an Dezimalstellen ansteigt, da eine normale Differenz unterhalb von 1 % liegt, und ein Speicher mit hoher Kapazität erforderlich ist, ist daher, wenn einmal eine exakte Einstellung vorgenommen wird, keine Korrektur erforderlich, selbst wenn sich die Geschwindigkeit ändert.

Anders ausgedrückt wird bei dem Korrekturverfahren nach Art der Optimalwertsteuerung die Differenz bezüglich der Position zur Positionsführungsgröße für die Korrektur hinzuaddiert. Bei dem Verfahren muss der korrigierte Wert entsprechend der Geschwindigkeit korrigiert werden, aber wenn die Gesamtpositionsverstärkung korrigiert wird, die das Produkt der Positionsverstärkung und des Untersetzungsverhältnisses darstellt, muss der korrigierte Wert an sich nicht geändert werden, während er nach der Änderung korrekt ist. Da die Anzahl an signifikanten Dezimalstellen wesentlich erhöht werden muss, um einen geringfügigen Fehler wiederzugeben, muss allerdings dieses Verfahren entsprechend den Umständen ausgewählt werden. Da die vorliegende Erfindung eine Steuerung in jenem Fall betrifft, in welchem das Untersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus nicht exakt wiedergegeben wird, ist die Positionssteuerschleife eine Führungsgröße für ein Objekt, das angetrieben werden soll, beispielsweise eine Spindel, wird das Rückkopplungssignal direkt aus der Bewegung einer Maschine erhalten, und bildet die Positionsverstärkung die Positionssteuerschleife, die sich aus der Multiplikation der Positionsverstärkung in Reaktion auf ein Ende der Maschine mit dem Untersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus ergibt.

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Verhältnis bezüglich der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor erhalten, welches erhalten wird, während der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor voneinander über das Werkstück entkuppelt sind, und antreiben (der Wert des Hilfsservomotors steht im Nenner), und wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor mechanisch miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, wird die Gesamtpositionsverstärkung des Hilfsservomotors (Positionsverstärkung × Untersetzungsverhältnis) mit dem Verhältnis der voranstehenden Positionsabsenkungen multipliziert.

Durch die voranstehende Operation kann die Korrektur mit einer Verschlechterung der Eigenschaften im Verlauf der Zeit fertig werden, auch unter der Annahme, dass das, was die Kraft mit der flexiblen Anordnung wie beispielsweise dem Riemen dieses Typs überträgt, seine Eigenschaften konstant im Verlauf der Zeit verschlechtert, da Daten, die für die Korrektur eingesetzt werden, kontinuierlich auf neue Daten bei der vorliegenden Erfindung aktualisiert werden. Da die Positionskorrektur nach Art einer Optimalwertsteuerung durchgeführt wird, kann ein Antrieb mit exakter Synchronisation durchgeführt werden, selbst bei schneller Beschleunigung oder schneller Verzögerung, nachdem der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor miteinander über das Werkstück gekuppelt wurden.

Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung zu der Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors eine Änderung (ein Wert nach dem Kuppeln – ein Wert vor dem Kuppeln) in einer Differenz der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor (der Positionsabsenkung des Hauptservomotors und der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors) addiert werden, unmittelbar nachdem die Hauptspindel und die Hilfsspindel mechanisch miteinander über das Werkstück gekuppelt wurden, vor dem Kuppeln und nach dem Kuppeln.

Durch die voranstehende Operation kann eine mechanische Verschiebung, deren Auftreten wahrscheinlich ist, wenn das Kuppeln über das Werkstück erfolgt, elektrisch ohne irgendwelche Probleme behandelt werden. Anders ausgedrückt wird in jenem Fall, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt werden, um eine Synchronisationssteuerung in einem Zustand durchzuführen, in welchem der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor angetrieben werden, der Kuppelvorgang versuchsweise häufig in dem verschobenen Zustand durchgeführt, als Ergebnis der Kupplung in einem Zustand, in welchem eine Verschiebung während des Kupplungsvorgangs auftritt, selbst wenn die Servomotoren miteinander vor dem Kuppeln vollständig synchronisiert sind. Allerdings kann die Verschiebung ohne irgendwelche Probleme kompensiert werden, selbst wenn eine derartige mechanische Verschiebung auftritt.

Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Funktion auszuwählen, bei welcher eine Korrektur, die der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors hinzuaddiert wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln eingestellt wird, und eine Funktion der Korrektur der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors auf den akkumulierten Wert von Verschiebungen, die bei jedem Kuppelvorgang erzeugt werden, als korrigierter Wert zum Zeitpunkt des Kuppelns, ohne die Positionsführungsgröße zum Zeitpunkt des Entkuppelns zu korrigieren, wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das Werkstück gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.

Durch die voranstehende Operation kann, wenn die mechanische Kupplung über das Werkstück freigegeben wird, selbst dann, wenn die Position der Spindel um den korrigierten Betrag verschoben wird, die Maschinenposition auf den Ursprungszustand zurückgesetzt werden, mit Ausschaltung der Verschiebung, oder kann eine Vorschubfunktion ausgewählt werden, während der Verschiebungszustand als Bezugsgröße eingestellt wird, entsprechend der Anwendung.

Anders ausgedrückt wird gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander entkuppelt werden, die während des Kupplungsvorgangs hervorgerufene Verschiebung auf die Ursprüngliche korrigiert, oder es werden die nachfolgenden Verschiebungen akkumuliert, mit der verschobenen Position als neuer Bezugsgröße, entsprechend dem eingesetzten Verfahren. Da irgendeines der voranstehenden Verfahren bei der Synchronisationssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden kann, kann nicht nur die Ungenauigkeit des Untersetzungsverhältnisses der Getriebemaschine, beispielsweise mit einem Riemen, überwunden werden, sondern kann auch eine Korrektur durchgeführt werden, um eine Sättigung des Drehmoments auszuschalten, die durch Kuppeln mit einer zeitweiligen Positionsverschiebung während des Kupplungsvorgangs hervorgerufen wird. Daher wird auch ein anderes Problem in Bezug auf eine schnelle Reaktion gelöst.

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Positionsabsenkung zum Positionsdetektionssignal einer Maschine addiert, die von den Servomotoren angetrieben wird, um die Positionsführungsgröße zu erzeugen, und wenn eine Differenz zwischen der Geschwindigkeitsführungsgröße für die Servomotoren, die aus dieser Positionsführungsgröße erzeugt wird, und der Geschwindigkeitsführungsgröße im Betrieb mit Geschwindigkeitssteuerung innerhalb eines vorbestimmten Fehlers liegt, kann das Steuersystem der Servomotoren von der Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung umgeschaltet werden.

Bei der voranstehenden Operation wird, wenn die Anzahl an Umdrehungen pro Minute von einem anfänglichen Stop auf einen Nennwert für die Anzahl an Umdrehungen pro Minute ansteigt, so steigt sie unter der Geschwindigkeitssteuerung an, und nachdem der Nennwert für die Anzahl an Umdrehungen pro Minute erreicht wird, die Steuerung von der Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung umgeschaltet, wodurch der Beschleunigungszeitraum verkürzt werden kann.

Anders ausgedrückt kann, wenn der Servomotor der Positionssteuerung und der Servomotor der Geschwindigkeitssteuerung miteinander bezüglich der Beschleunigungs- und Verzögerungseigenschaften verglichen werden, die Beschleunigung/Verzögerung durch das gesamte Drehmoment durchgeführt werden, das von den Servomotoren bei der Geschwindigkeitssteuerung erzeugt wird, wogegen nicht das gesamte erzeugte Drehmoment als das Beschleunigungs/Verzögerungsdrehmoment mit der Grenze der Beschleunigungs/Verzögerungseigenschaften bei der Positionssteuerung eingesetzt werden kann, da die Beschleunigungs/Verzögerungseigenschaften die Position beeinflussen. Obwohl die vorliegende Erfindung sich hauptsächlich auf die Positionssteuerung richtet, kann das Drehmoment, das von den Servomotoren erzeugt werden kann, maximal genutzt werden, wenn die Geschwindigkeitssteuerung auf geeignete Art und Weise eingesetzt wird.

Wie voranstehend geschildert werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Positionsabsenkungen, die bei dem Haupt- und dem Hilfsservomotor erzeugt werden, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt werden, von den Addierern erhalten, wird eine Differenz zwischen diesen Positionsabsenkungen durch den Komparator erhalten, teilt der Teiler die Positionsabsenkungsdifferenz durch die Geschwindigkeit des Hilfsservomotors zum Zeitpunkt des Detektierens der Positionsabsenkung, um eine Positionsabsenkungsdifferenz pro Geschwindigkeitseinheit zu erhalten. Dann multipliziert, nachdem die beiden Spindeln miteinander gekuppelt sind, der Multiplizierer die Positionsabsenkungsdifferenz mit der momentanen Geschwindigkeit des Hilfsservomotors, und addiert der Addierer diesen Wert zu der Positionsführungsgröße für den Hilfsservomotor. Mit dem voranstehenden Aufbau wird, selbst wenn die Kupplung durch das Werkstück erfolgt, und ein Synchronisationsantrieb durchgeführt wird, das Auftreten eines übermäßigen Drehmoments verhindert, und selbst wenn eine Differenz bezüglich der Positionsabsenkung zwischen den beiden Spindeln auftritt, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander gekuppelt sind, wird ein exakter synchronisierter Antrieb der Hauptspindel und der Hilfsspindel ermöglicht, und wird ein Antrieb mit schneller Beschleunigung oder Verzögerung ermöglicht. Insbesondere kann, selbst wenn eine flexible Anordnung wie beispielsweise ein Riemen für die Drehmomentübertragung zwischen der Hauptspindel und dem Servomotor eingesetzt wird, das Synchronisationssteuergerät zur Verfügung gestellt werden, welches automatisch mit einer Änderung des Untersetzungsverhältnisses im Verlauf der Zeit fertig werden kann.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Synchronsisationssteuervorrichtung, die im folgenden teilweise auch als Synchronisationssteuergerät bezeichnet ist, anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Die Zeichnungen zeigen folgendes:
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt schematisch den Aufbau eines Hauptservoverstärkers 16 und eines Hilfsservoverstärkers 26 in 1.
3 zeigt schematisch ein abgeändertes Beispiel für den Hauptservoverstärker 16 und den Hilfsservoverstärker 26 in 1.
4 zeigt schematisch einen Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt 35, der im einzelnen in 2 gezeigt ist.
5 zeigt schematisch ein abgeändertes Beispiel für den Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt 35, der in 2 im einzelnen gezeigt ist.
6 ist ein Zustandserläuterungsdiagramm, welches einen Zustand der jeweiligen Schalter (SW) zum Zeitpunkt des Ausspannens sowie einen Zustand der jeweiligen Schalter zum Zeitpunkt des Einspannens zeigen, im Falle der Durchführung einer Korrekturverarbeitung, in welcher ein Wert einer endgültigen Absenkdifferenz durch eine endgültige Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit einer momentanen Geschwindigkeit multipliziert wird, unmittelbar vor dem Einspannen.
7 ist ein Flußdiagramm, welches eine Korrekturverarbeitung zeigt, bei welcher ein endgültiger Absenkwert durch die endgültige Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit der momentanen Geschwindigkeit multipliziert wird, zum Zeitpunkt des Einspannens.
8 ist ein Zustandserläuterungsdiagramm, welches einen Zustand der jeweiligen SWs in jenem Falle zeigt, in welchem eine Korrekturverarbeitung durchgeführt wird, wobei ein Verhältnis der Positionsabsenkung eines Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung eines Hauptservomotors mit einem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors multipliziert wird.
9 ist ein Flußdiagramm, welches einen Zustand der Schalter zeigt, die in 8 dargestellt sind, sowie eine Korrekturverarbeitung, bei welcher das Verhältnis der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors, der in 3 gezeigt ist, mit dem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors oder einer Positionsschleifenverstärkung multipliziert wird.
10 ist ein Zustandserläuterungsdiagramm, welches einen Zustand der jeweiligen SWs in jenem Falle zeigt, in welchem eine Korrekturverarbeitung durchgeführt wird, wobei ein Differenzwert bei der Absenkdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor zum Zeitpunkt des Einspannens und Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors hinzuaddiert wird.
11 ist ein Flußdiagramm, welches einen Zustand der in 10 dargestellten Schalter zeigt, sowie eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Differenzwert bei der Absenkdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor zum Zeitpunkt des Einspannens und Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors hinzuaddiert wird.
12 ist ein Zustandserläuterungsdiagramm, welches einen Zustand der jeweiligen SWs in jenem Fall zeigt, in welchem eine Verarbeitung durchgeführt wird, bei der eine Funktion der Einstellung einer Korrektur ausgewählt wird, die zur Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zu Null unmittelbar nach dem Kuppeln addiert wird, und eine Funktion des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jeder Kupplung produziert wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zur korrigieren.
13 ist ein Flußdiagramm, welches einen Zustand der jeweiligen, in 12 gezeigten Schalter zeigt, und eine Korrekturverarbeitung, bei welcher eine Funktion ausgewählt wird, die zur Einstellung einer Korrektur dient, welche der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zu Null addiert wird, unmittelbar nach dem Kuppeln, und eine Funktion des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jeder Kupplung erzeugt wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zur korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar vor dem Kuppeln zurückzusetzen, wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das in 5 gezeigte Werkstück gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
14 ist ein Zustandserläuterungsdiagramm, welches einen Zustand der jeweiligen SWs in einem Fall zeigt, in welchem eine Verarbeitung durchgeführt wird, welche die Geschwindigkeitssteuerung zur Positionssteuerung und entgegengesetzt ändern kann, wenn die Geschwindigkeitsführungsgröße innerhalb eines vorbestimmten Fehlers liegt.
15 ist eine erläuternde Darstellung, welche die Geschwindigkeiten des Hauptservomotors und des Hilfsservomotors zeigt, und einen Umschaltzustand zwischen der Geschwindigkeitssteuerung und der Positionssteuerung infolge der in 11 dargestellten Verarbeitung.
16 zeigt schematisch eine Änderung einer Differenz der Positionsabsenkung vor und nach dem Kuppeln, wenn die Haupt- und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt werden, beim Stand der Technik.
17 ist eine erläuternde Darstellung, welche eine Änderung der Differenz der Positionsabsenkung in jenem Fall zeigt, in welchem kein Werkstück vorhanden ist, im Vergleich zu 16.
BESTE ARTEN UND WEISEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
AUSFÜHRUNGSFORM 1
1 zeigt schematisch ein Synchronisationssteuergerät für einen Servomotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Hauptspindel, und 14 einen Hauptservomotor, der die Hauptspindel 10 dreht, wobei die Hauptspindel 10 und der Hauptservomotor 14 miteinander über eine Riemen 12 gekuppelt sind. Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 20 eine Hilfsspindel, und 24 einen Hilfsservomotor, die miteinander über einen Riemen 22 gekuppelt sind.
Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Werkstück, welches durch eine Spannvorrichtung 11 gehalten wird, die an der Hauptspindel 10 befestigt ist, sowie durch eine Spannvorrichtung 21, die an der Hilfsspindel 20 befestigt ist. Selbstverständlich kann die Kupplung zwischen der Hauptspindel 10 und dem Hauptservomotor 14, sowie zwischen der Hilfsspindel 20 und dem Hilfsservomotor 24 nicht durch die Riemen 12 und 22 durchgeführt werden, sondern durch normale Zahnräder.
Die Hauptspindel 10 ist mit einem Positionsdetektor 15 für eine Positionsrückkopplung versehen. Entsprechend ist die Hilfsspindel 20 mit einem Positionsdetektor 25 für die Positionsrückkopplung versehen.
Der Hauptservomotor 14 ist mit einem Geschwindigkeitsdetektor 17 für eine Geschwindigkeitsrückkopplung versehen. Entsprechend ist der Hilfsservomotor 27 mit einem Geschwindigkeitsdetektor 27 für die Geschwindigkeitsrückkopplung versehen.
Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Hauptservoverstärker, der den Hauptservomotor 14 antreibt, und 26 bezeichnet einen Hilfsservoverstärker, der den Hilfsservomotor 26 antreibt.
Beim vorliegenden Beispiel bestehen sowohl der Hauptservoverstärker 16 als auch der Hilfsservoverstärker 26 aus einer Geschwindigkeitssteuerschaltung, die einen Mikroprozessor, einen Speicher usw. aufweist, einer Positionssteuerschaltung, und einer Leistungstreiberschaltung, die einen Leistungstransistor usw. aufweist.
Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine numerische Steuereinheit (CNC), und 3 bezeichnet eine Hauptspindelgeschwindigkeitsführungsgrößen-Erzeugungsvorrichtung, welche eine Geschwindigkeitsführungsgröße Wr1* erzeugt, die dem Hauptservoverstärker 16 innerhalb der numerischen Steuereinheit (CNC) 2 vorgegeben wird. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Hauptpositionsführungsgrößen-Erzeugungsschaltung, die das Geschwindigkeitsführungsgrößensignal Wr1*, das von der Hauptspindelgeschwindigkeitsführungsgrößen-Erzeugungsvorrichtung 3 ausgegeben wird, in eine Positionsführungsgröße θ1* umwandelt, die dem Hauptservoverstärker 16 vorgegeben wird.
Weiterhin ist die Hauptpositionsführungsgrößen-Erzeugungsschaltung 5 so ausgebildet, daß sie ein Ausgangssignal auch unter Verwendung einer Positionsrückkopplung θ1 erzeugt, die von dem Positionsdetektor 15 ausgegeben wird, der an der Hauptspindel 10 angebracht ist, und schaltet einen Schalter SWA1 ein, um eine Ausgabe zu dem Hauptservoverstärker 16 gültig zu erklären, wenn die Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung umgeschaltet wird.
Entsprechend bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine Hilfsspindelgeschwindigkeitsführungsgrößen-Erzeugungsvorrichtung, welche eine Geschwindigkeitsführungsgröße Wr2* erzeugt, die dem Hilfsservoverstärker 26 vorgegeben wird, und bezeichnet 6 eine Hilfspositionsführungsgrößen-Erzeugungsschaltung, welche das Geschwindigkeitsführungsgrößensignal Wr2* in eine Positionsführungsgröße θ2* umwandelt. Weiterhin schaltet die Hilfspositionsführungsgrößen-Erzeugungsschaltung 6 einen Schalter SWA2 ein, um eine Ausgabe an den Hilfsservoverstärker 26 gültig zu erklären, wenn eine Geschwindigkeitsführungsgröße auf eine Positionsführungsgröße umgeschaltet wird. Weiterhin hat sowohl der Hauptservoverstärker 16 als auch der Hilfsservoverstärker 26 eine Funktion, Positionsabsenkungen (θ1*-θ1, θ2*-θ2) des Zählerservoverstärkers zu empfangen.
2 zeigt einen bestimmten Aufbau des Hauptservoverstärkers 16 und des Hilfsservoverstärkers 26.
Obwohl der Hauptservoverstärker 16 und der Hilfsservoverstärker 26 keinen voneinander verschiedenen Aufbau aufweisen, zeigt 2 hauptsächlich den Aufbau des Hilfsservoverstärkers 26, und repräsentiert mindestens den Aufbau des Hauptservoverstärkers 16.
Unter Bezugnahme auf 2 erfolgt hauptsächlich eine Beschreibung des Aufbaus innerhalb des Hilfsservoverstärkers 26. Der Hilfsservoverstärker 26 weist einen Positionssteuerabschnitt 39 auf, einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31, einen Stromsteuerabschnitt 34, einen Komparator 36, und einen Positionskorrekturabschnitt 40. Es wird darauf hingewiesen, daß der Hauptservoverstärker 16 keinen Positionskorrekturabschnitt 40 aufweist.
Zuerst wird der Aufbau innerhalb des Positionssteuerabschnitts 39 beschrieben. Das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Addierer, der die Positionsführungsgröße θ2*, die von der numerischen Steuereinheit (CNC) 2 von
1 ausgegeben wird, ein Signal α, das durch einen Schalter SW1 und ein Filter 29 innerhalb des Positionskorrekturabschnitts 40 hindurchgegangen ist, und ein Signal β, das von dem Kupplungszeitverschiebungskorrektur 35 innerhalb des Positionskorrekturabschnitts 40 ausgegeben wird, miteinander addiert, und davon das Positionsrückkopplungssignal θ2 subtrahiert, das von dem Positionsdetektor 25 ausgegeben wird.
Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 28 einen Positionsverstärkungsmultiplizierer, der ein Ausgangssignal von dem Addierer 38 mit einer Positionsverstärkung Kp multipliziert, und 29 bezeichnet einen Untersetzungsverhältnismultiplizierer, der eine Ausgangsgröße des Positionsverstärkungsmultiplizierers 28 mit einem Untersetzungsverhältnis KG multipliziert, das vorher gespeichert wird, wobei die Ausgangsgröße von dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 als eine Geschwindigkeitsführungsgröße ausgegeben wird.
Der Komparator 36 vergleicht die Geschwindigkeitsführungsgröße Wr2*, die von der numerischen Steuereinheit (CNC) 2 ausgegeben wird, mit einem Ausgangssignal von dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29, und steuert einen Schalter SW4 so, daß die Geschwindigkeitsführungsgröße von dem Positionssteuerabschnitt 39 an den Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31 ausgegeben wird, um eine Positionssteuerung durchzuführen, wenn eine Vergleichsdifferenz innerhalb eines vorgegebenen Fehlers liegt, und um die Geschwindigkeitsführungsgröße von dem numerischen Steuerabschnitt 2 an den Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31 auszugeben, um eine Geschwindigkeitssteuerung durchzuführen, wenn die Vergleichsdifferenz nicht innerhalb des vorgegebenen Fehlers liegt. Der Schalter SW4 ist so ausgebildet, daß die Geschwindigkeitsführungsgröße, die dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31 zugeführt wird, entsprechend einer Führungsgröße des Komparators 36 geschaltet wird, die auf einem Ausgangssignal von dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 39 des Positionssteuerabschnitts 39 und der Geschwindigkeitsführungsgröße Wr2* von der numerischen Steuereinheit (CNC) 2 beruht.
Der Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31 ist so ausgebildet, daß er die Geschwindigkeitsführungsgröße von seinem Eingangssignal von dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal Wr2 von dem Geschwindigkeitsdetektor 27 subtrahiert, der an dem Hilfsservomotor 24 angebracht ist, und einen subtrahierten Wert in eine Stromführungsgröße umwandelt, und die Stromführungsgröße ausgibt.
Der Stromsteuerabschnitt 34 ist so ausgebildet, daß er die voranstehende Stromführungsgröße von dem Rückkopplungssignal eines Stroms subtrahiert, der in dem Hilfsservomotor 24 fließt, und das Signal so verarbeitet, daß der Hilfsservomotor 24 entsprechend der Stromführungsgröße angetrieben wird, und das verarbeitete Signal an den Hilfsservomotor 24 ausgibt. Wie in der Figur gezeigt, weist der Stromsteuerabschnitt 34 einen Addierer 50 auf, einen Stromverstärkungsabschnitt 32, einen Schalter SWB, einen Begrenzer 51, und einen Stromverstärkungsabschnitt 33.
Der Positionskorrekturabschnitt 40 enthält eine Funktion der Erzeugung von drei Arten von Daten, die aus Daten α in Bezug auf erste und zweite Arten von Verfahren zur Korrektur einer Ungenauigkeit des Untersetzungsverhältnisses und einer zweiten Art von Daten β bestehen, die einen Korrektur einer Verzögerung darstellen, die zum Zeitpunkt der mechanischen Kupplung hervorgerufen wird. Die zweite Art von Daten β, die zum Zeitpunkt der mechanischen Kupplung hervorgerufen werden, wird von der Kupplungszeitverschiebungskorrekturvorrichtung 35 erzeugt.
Im einzelnen bezeichnet in der Anordnung innerhalb des Positionskorrekturabschnitts 40 das Bezugszeichen 7 einen Komparator, der eine arithmetische Verarbeitung einer Differenz zwischen den Daten der Positionsabsenkung Dr1 (= θ1* – θ1) des Hauptservoverstärkers 16 und den Positionsabsenkungsdaten Dr2 (einer Ausgangsgröße des Addierers 38) des Hilfsservoverstärkers 26 durchführt. Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen Teiler, der die voranstehende Differenz bei der Positionsabsenkung, die ein Ausgangssignal von dem Komparator 7 darstellt, durch die momentane Motorgeschwindigkeit des Hilfsservomotors 24 teilt, die von dem Geschwindigkeitsdetektor (PG) 27 des Hilfsservomotors 24 detektiert wird.
Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Speicher, welcher in sich ein Ausgabeergebnis des Teilers 9 über einen Schalter SW3 speichert, und 19 bezeichnet einen Multiplizierer, der den Wert des Speichers 18 mit der momentanen Motorgeschwindigkeit multipliziert. Die Ausgangsdaten des Multiplizierers 19 gehen durch einen Schalter SW1-b und ein Filter 29 hindurch, und werden an den Addierer 38 und die Kupplungszeitverschiebungskorrekturvorrichtung 35 als die Daten α ausgegeben. Der Komparator 7 bearbeitet arithmetisch eine Differenz der Positionsabsenkung zwischen der Positionsabsenkung des gekuppelten Hauptservomotors 14 und sich selbst (Hilfsservomotor 24), und überträgt die Differenz an den Addierer 38 über den Schalter SW1 und das Filter 29, um die Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors 24 zu korrigieren.
Allerdings ist das Korrekturverfahren wirksam, wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor 14 bzw. 24 voneinander entkoppelt sind, jedoch unwirksam, wenn sie miteinander über das Werkstück 1 gekuppelt sind, und eine Beschleunigungs/Verzögerungssteuerung durchführen, infolge einer Verzögerung. In diesem Fall kann eine Positionsverschiebung in solchem Ausmaß auftreten, daß das Drehmoment bis zu einem Drehmomentgrenzwert ansteigt. Die gewünschte Steuerung kann daher dadurch durchgeführt werden, daß die Differenz zwischen beiden Positionsabsenkungen verwendet wird, die erhalten wird, bevor das Kuppeln mit einem Vorschub erfolgt, also als eine vorbestimmte Konstante.
Das Bezugszeichen 35 bezeichnet eine Kupplungszeitverschiebungskorrekturvorrichtung, welche die Ausgangsdaten des Komparators 7 mit Daten von dem Multiplizierer 19 über den Schalter SW1-b auf Subtraktionsweise vergleicht. Das Ausgangssignal von der Kupplungszeitverschiebungskorrekturvorrichtung 35 wird an den Addierer 38 über ein internes Filter als die Daten β ausgegeben.
3 zeigt ein abgeändertes Beispiel für den in 2 gezeigten Hilfsservoverstärker 26, wobei die Aufbauten innerhalb des Positionskorrekturabschnitts 40 und des Positionssteuerabschnitts 39 sich von jenen in 2 unterscheiden.
In 3 sind die gleichen Teile wie bei dem in 2 gezeigten Aufbau mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, deren Beschreibung wird weggelassen, und es werden nur neue Bezugszeichen beschrieben.
In dem Aufbau des Positionskorrekturabschnitts 40 bezeichnet das Bezugszeichen 9a einen Teiler, der die Daten der Positionsabsenkung Dr2 (= θ2* – θ2) des Hilfsservoverstärkers, welcher Ausgangsgrößen eines Addierers 38a sind, durch die Daten der Positionsabsenkung Dr1 (= θ1* – θ1) des Hauptservoverstärkers 16 teilt, welche Ausgangsgrößen von einem Addierer 48 sind, und 18a ist ein Speicher, in den das Ergebnis durch den Schalter SW3 eingegeben und dort gespeichert wird.
Bei dem Aufbau des Positionssteuerabschnitts 39 bezeichnen die Bezugszeichen 30 und 30a einen Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt, der einen Wert des Untersetzungsverhältnisses KG des Untersetzungsverhältnismultiplizierers 39 korrigiert, bzw. einen Positionsverstärkungskorrekturabschnitt, der einen Wert der Positionsverstärkung KP des Positionsverstärkungsmultiplizierers 28 korrigiert, auf der Grundlage eines Signals von dem Speicher 18a innerhalb des Positionskorrekturabschnitts 40. Der Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30 und der Positionsverstärkungskorrekturabschnitt 30a weisen ein Filter auf, in welchem im Inneren eine Verarbeitung bezüglich einer Verzögerung erster Ordnung durchgeführt wird. Das Bezugszeichen 38a bezeichnet einen Addierer, der die Daten der Positionsabsenkung Dr2 (= θ2* – θ2) des Hilfsservoverstärkers erhält.
Nachstehend zeigt 4 den in 2 dargestellten Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt im einzelnen.
In 4 bezeichnet das Bezugszeichen 42 einen Addierer, der eine Ausgangsgröße einer Differenz bezüglich der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservoverstärker 16 und dem Hilfsservoverstärker 26, welche die Ausgangsdaten von dem Komparator 7 darstellt, von den Daten subtrahiert, die von dem Multiplizierer 19 über den Schalter SW1 ausgegeben werden, und 37 ist ein Speicher, der die Ausgangsdaten des Addierers 42 durch Schalter SW5b und SW6a speichert.
Das Bezugszeichen 41 bezeichnet ein Filter, welches eine Änderung bei den Daten, die in dem Speicher 37 gespeichert sind, in einer ersten Reihenfolge variiert, die an den in 2 gezeigten Addierer 38 ausgegeben wird.
Weiterhin zeigt 5 ein abgeändertes Beispiel für den in 2 gezeigten Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt 35, welches sich von jenem gemäß 4 unterscheidet. Eine Schaltung, bei welcher in 5 Schalter SW5a, SW6b und SW6c normalerweise ausgeschaltet sind, betrifft jene von 4.
Wenn in 5 die gespeicherten Inhalte in dem Speicher 37 auf 0 zurückgesetzt werden, wird 0 in dem Speicher 37 über die Schalter SW5a und SW6a durch einen Nulleinstellabschnitt 45 gespeichert. Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 43 einen Addierer, der den Ausgangswert von dem Addierer 42 zu den Ausgangsdaten des Speichers 44 über die Schalter SW5b und SW6b addiert, und in dem Speicher 44 wird dieses Ergebnis gespeichert.
Bei diesem Beispiel wirken der Addierer 43 und der Speicher 44 als Integrierer, und werden die Ausgangsdaten des Integrierers in dem Speicher 37 gespeichert, wenn der Schalter SW6c eingeschaltet ist (in dieser Situation ist der Schalter SW6a ausgeschaltet).
Nunmehr wird der Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform 1 beschrieben.
Der Betriebsablauf bei der Ausführungsform 1 umfaßt die folgenden sechs Arten von Verarbeitungen.

(1) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Wert einer endgültigen Absenkungsdifferenz durch eine endgültige Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit einer momentanen Geschwindigkeit multipliziert wird, unmittelbar vor dem Einspannen.
(2) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher das Verhältnis der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors mit dem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors oder einer Positionsschleifenverstärkung multipliziert wird.
(3) Eine Verarbeitung, bei welcher ein Wert, der durch Division des Wertes der endgültigen Absenkungsdifferenz durch die endgültige Geschwindigkeit unter (1) erhalten wird, bei einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder mehr gespeichert wird.
(4) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Differenzwert bezüglich der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor zum Zeitpunkt des Einspannens und des Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors addiert wird.
(5) Eine Verarbeitung der Auswahl einer Funktion der Einstellung einer Korrektur, die zu der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors addiert wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln, und einer Funktion des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jedem Kuppeln erzeugt wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zu korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar vor dem Kuppeln zurückzustellen, wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das Werkstück gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
(6) Eine Verarbeitung, welche die Geschwindigkeitssteuerung in die Positionssteuerung und umgekehrt ändern kann, wenn die Geschwindigkeitsführungsgröße innerhalb eines vorbestimmten Fehlers liegt.

Daher wird jede der Verarbeitungen nachstehend beschrieben.

(1) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Wert einer endgültigen Absenkungsdifferenz durch eine endgültige Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit einer momentanen Geschwindigkeit unmittelbar vor dem Einspannen multipliziert wird.

6 zeigt einen Zustand der jeweiligen Schalter (SW) zum Zeitpunkt des Ausspannens (vgl. (a)) sowie einen Zustand der jeweiligen Schalter zum Zeitpunkt des Einspannens (vgl. (b)) im Falle der Durchführung dieser Verarbeitung. In der Figur bezeichnet "0" einen Einschaltzustand, und "X" einen Ausschaltzustand.
7 zeigt den Inhalt der Korrekturverarbeitung (1), bei welcher der Wert bei der endgültigen Absenkung durch die endgültige Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit der momentanen Geschwindigkeit multipliziert wird.
Bei dieser Verarbeitung schalten sowohl der Haupt- als auch der Hilfsservomotor 14 bzw. 24 die Positionssteuerung ein, und zuerst verarbeitet der Hauptservoverstärker 16 arithmetisch die Absenkung Dr1 (= θ1* – θ1) der Hauptspindel 10 (Schritt 100), und verarbeitet der Hilfsservoverstärker 26 arithmetisch die Absenkung Dr2 (= θ2* + α + β – θ2) der Hilfsspindel 20 (Schritt 110). Für α = β wird 0 als Anfangswert eingestellt.
In dieser Situation sind die Schalter SWA1, SWA2, SW1-a, SW3, SW4 und SW5-b eingeschaltet, und sind sämtliche Schalter SW1-b, SW2a, SW5a, SW6a, SW6b und SW6c ausgeschaltet.
Dann führt der Komparator 7 eine arithmetische Verarbeitung einer Differenz β1 (= Dr1 – Dr2) zwischen der Absenkung Dr1 der Hauptspindel 10 und der Absenkung Dr2 der Hilfsspindel 20 durch (Schritt 120). Ist θ2* = θ1*, so wird β1 (= Dr1 – Dr2) zu (θ2* – θ2) – (θ1* – θ1) = θ1 – θ2.
Dann dividiert der Teiler 9 die Differenz β1 bei der Positionsabsenkung zwischen den beiden Spindeln, die in dem vorherigen Schritt 120 erhalten wird, also den Positionsfehler θ1 – θ2 der beiden Spindeln, durch die momentane Umdrehungsgeschwindigkeit Wr2 des Hilfsspindelservomotors 24, die von dem Geschwindigkeitsdetektor (PG) 27 detektiert wird, wodurch eine Differenz Δβ1 (= β1/Wr2) pro Geschwindigkeitseinheit erhalten wird (Schritt 130).
Dann wird die Differenz Δβ1 pro Geschwindigkeitseinheit in dem Speicher 18 über den Schalter SW3 gespeichert (Schritt 140), und multipliziert der Multiplizierer 19 die so gespeicherte Differenz Δβ1 mit der momentanen Umdrehungsgeschwindigkeit Wr2n des Hilfsspindelservomotors 24, die von dem Geschwindigkeitsdetektor (PG) 27 detektiert wird, um hierdurch einen korrigierten Wert β2 (= Δβ1 × Wr2n) zu erhalten (Schritt 150). Falls sich der Hilfsservomotor 24 mit konstanter Geschwindigkeit dreht, und falls der Schalter SW3 eingeschaltet ist, ist die Bedingung β1 = β2 erfüllt, infolge von Wr2 = Wr2n, wogegen dann, wenn der Schalter SW3 ausgeschaltet ist, die Beziehung Wr2 ≠ Wr2n erfüllt ist, und β1 ≠ β2 erfüllt ist, da Δβ1 ein konstanter Wert ist.
Daraufhin wird beurteilt, ob die Spannvorrichtungen 11 und 21 der beiden Spindeln 10 und 20 einschalten, und die beiden Spindeln 11 und 21 miteinander über das Werkstück 1 verbunden sind, oder nicht (Schritt 160). Sind die Spannvorrichtungen 11 und 21 ausgeschaltet ("NEIN" im Schritt 160), wird infolge der Tatsache, daß der Schalter SW1a eingeschaltet und SW1-b ausgeschaltet ist, der korrigierte Wert β, der dem Addierer 38 zugeführt wird, zu β1, der von dem Komparator 7 in dem voranstehenden Schritt 120 erhalten wurde (Schritt 170).
Wenn andererseits die Spannvorrichtungen 11 und 21 eingeschaltet sind ("JA" im Schritt 160), so wird infolge der Tatsache, daß der Schalter SW3 ausgeschaltet ist, SW1a ausgeschaltet ist, SW1b eingeschaltet ist, und SW2b eingeschaltet ist, der korrigierte Wert β, der dem Addierer 38 zugeführt wird, zu β2, der dadurch erhalten wird, daß die in dem Speicher 18 gespeicherte Differenz Δβ1 mit der momentanen Umdrehungsgeschwindigkeit Wr2n des Hilfsspindelservomotors 24 multipliziert wird, die von dem Geschwindigkeitsdetektor (PG) 27 detektiert wird, wobei die Multiplikation mit dem Multiplizierer 19 erfolgt (Schritt 170).
Es werden weitere Einzelheiten beschrieben. Gemäß 2 führt der Addierer 38 des Positionssteuerabschnitts 39 mit der Positionsführungsgröße θ2* für die Hilfsspindel 20, der Positionsinformation der Hilfsspindel 20 von dem Detektor 25, und mit zwei Arten von Daten, welche eine Differenz bezüglich der Position zwischen der Hauptspindel 10 und der Hilfsspindel 20 korrigieren, eine Addition und Subtraktion durch, um eine Positionsschleife auszubilden. Bei diesem Beispiel betreffen zwei Arten von Daten eine erste Art von Daten α, welche die Ungenauigkeit des Untersetzungsverhältnisses korrigieren, sowie eine zweite Art von Daten β, welche eine Positionsverzögerung infolge einer Belastung korrigieren, die zum Zeitpunkt der mechanischen Kupplung hervorgerufen wird.
Wenn die Meßbedingungen für Daten erfüllt sind, und wenn die Bedingungen nicht durch den Schalter erfüllt werden, der einschaltet, wird der Speicher 18 nicht überschrieben. Wenn die Haupt- und die Hilfsspindel 10 bzw. 20 miteinander gekuppelt sind, wird mit einem Produkt der Daten, die in dem Speicher 18 gespeichert sind, und der Geschwindigkeit des Hilfsservomotors 24 eine arithmetische Operation durch den Multiplizierer 19 durchgeführt, ohne die Daten von dem Komparator 7 zu benutzen. Das Bearbeitungsergebnis wird über das Filter 29 ausgegeben, und zur Positionsführungsgröße zur Durchführung einer Korrektur addiert. Das erste Verfahren der ersten Art der Verarbeitung (1) erfordert immer die arithmetische Operation der korrigierten Daten während der Geschwindigkeitsänderung.
Bei der Verarbeitung (1) des Synchronisationssteuergeräts gemäß dieser Ausführungsform 1 wird daher eine Differenz der Positionsabsenkung zwischen den beiden Servomotoren 14 und 24 vor dem Kuppeln erfaßt, wenn die Hauptspindel 10 und die Hilfsspindel 20 miteinander über das Werkstück 1 gekuppelt werden. Nachdem dann beide Spindeln 10 und 20 miteinander gekuppelt wurden, wird der korrigierte Wert α2, der durch Multiplikation der Differenz der Positionsabsenkung pro Geschwindigkeitseinheit des Hilfsservomotors 24 vor dem Kuppeln mit der momentanen Geschwindigkeit des Hilfsservomotors 24 in Vorwärtsvorschubweise erhalten wird, also auf eine Art und Weise, bei welcher die Daten in einer arithmetischen Operation vorher vorgesehen werden, ohne irgendwelche Verzögerung, auf der Grundlage der jeweiligen Positionsabsenkungen des Hauptservomotors 14 und des Hilfsservomotors 24, die vor dem Kuppeln erfaßt werden, zu der Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors 24 addiert, um eine Korrektur durchzuführen. Dies führt dazu, daß selbst in dem Beschleunigungs/Verzögerungszustand die vollständige Synchronisationssteuerung durchgeführt werden kann.
(2) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher das Verhältnis der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors mit dem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors oder einer Positionsschleifenverstärkung multipliziert wird.
8 zeigt einen Zustand der jeweiligen SWs im Falle der Durchführung einer Korrekturverarbeitung (2), bei welcher ein Verhältnis der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors mit der Positionsverstärkung des Hilfsservomotors multipliziert wird.
8 zeigt einen Zustand zum Zeitpunkt des Ausspannens und einen Zustand zum Zeitpunkt des Einspannens, und zeigt, daß nur der Schalter SW3 vom eingeschalteten Zustand auf den ausgeschalteten Zustand umschaltet, wenn das Einspannen erfolgt.
Aus diesem Grund arbeiten, wenn die Zustände der jeweiligen Schalter SW auf diese Art und Weise eingestellt sind, die jeweiligen Anordnungen wie in den 3 und 9 gezeigt, und wird das Verhältnis der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservomotor 14 und dem Hilfsservomotor 24 erhalten (der Wert des Hilfsservomotors steht im Nenner), welches erhalten wird, während der Hauptservomotor 14 und der Hilfsservomotor 24 voneinander entkoppelt sind, also nicht das Werkstück 1 verbunden sind, und antreiben. Wenn die Hauptspindel 10 und die Hilfsspindel 20 miteinander über das Werkstück 1 gekuppelt sind, und der Hauptservomotor 14 und der Hilfsservomotor 24 sich drehen, kann die gesamte Positionsverstärkung (Positionsverstärkung × Untersetzungsverhältnis) des Hilfsservomotors 24 mit dem Verhältnis der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors multipliziert werden.
3 zeigt die detaillierte Korrekturverarbeitung (2), bei welcher das Verhältnis der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors mit dem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors multipliziert wird.
Bei dieser Verarbeitung schalten sowohl der Haupt- als auch der Hilfsservomotor 14 bzw. 24 die Positionssteuerung ein, und zuerst führt der Hauptservomotor 14 eine arithmetische Verarbeitung der Positionsabsenkung Dr1 (= θ1* – θ1) der Hauptspindel 10 durch (Schritt 200), und führt der Hilfsservoverstärker 26 eine arithmetische Operation der Positionsabsenkung Dr2 (= θ2* – θ2) der Hilfsspindel 20 durch (Schritt 210).
In dieser Situation sind die Schalter SW3 und SW4a eingeschaltet, und alle anderen Schalter ausgeschaltet.
Dann erhält der Teiler 9a das Verhältnis γ der Positionsabsenkungen der beiden Spindeln, das in den vorherigen Schritten 200 und 210 erhalten wird (γ = Dr2/Dr1) (Schritt 220). Weiterhin wird das Verhältnis γ über den Schalter SW3 in dem Speicher 18a gespeichert (Schritt 230).
Daraufhin wird beurteilt, ob die Spannvorrichtungen 11 und 21 der beiden Spindeln 10 und 20 einschalten, und die beiden Spindeln 11 und 21 miteinander über das Werkstück 1 verbunden sind oder nicht (Schritt 240). Sind die Spannvorrichtungen 11 und 21 ausgeschaltet ("NEIN" im Schritt 240), so wird der Schalter SW3 eingeschaltet gehalten, und wird das gespeicherte Verhältnis γ weiterhin dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 zugeführt, durch den Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30, der ein Verarbeitungsfilter einer Verzögerung erster Ordnung aufweist, um das Untersetzungsverhältnis zu korrigieren (Schritt 250). Daraufhin geht der Betriebsablauf zurück zum Schritt 200, und wird die voranstehende Operation wiederholt, bis die Spannvorrichtungen einschalten.
Wenn andererseits die Spannvorrichtungen 11 und 21 eingeschaltet sind ("JA" im Schritt 240), ist das Verhältnis γ ein fester Wert (Schritt 260), da der Schalter SW3 ausgeschaltet ist, und die Speicherung von Daten im Speicher 18a über den Schalter SW3 vom nächsten Zeitpunkt unterbrochen ist. Daraufhin kehrt die Operation zum Schritt 200 zurück, und wird die voranstehende Operation wiederholt, bis die Spannvorrichtungen ausschalten.
Die dritte Art des Korrekturverfahrens, die bei der Korrekturverarbeitung (2) gezeigt ist, erfordert daher nicht eine Änderung während der Geschwindigkeitsänderung, wenn die Korrektur sofort fertiggestellt ist, sondern erfordert eine Erhöhung der Anzahl signifikanter Stellen des zugehörigen Speichers, da das Untersetzungsverhältnis klein ist, bis zum Ausmaß von etwas weniger als 1 %, obwohl es ungenau ist, mit dem Ergebnis, daß die Kosten entsprechend ansteigen. Die Korrekturverarbeitung (2) weist daher einen Vorteil und einen Nachteil auf, die bei der Korrekturverarbeitung (1) nicht erhalten werden.
Im Falle der dritten Art des Korrekturverfahrens bei der Korrekturverarbeitung (2) führt der Teiler 9a eine arithmetische Operation mit dem Verhältnis der Positionsabsenkung des Hauptservomotors 14 und der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors 24 durch (die Daten des Hilfsservomotors stehen im Nenner), und wird das Verhältnis der Positionsabsenkungen über den Speicher 18a an den Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30 übertragen. Der Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30 führt mit dem Verhältnis der Positionsabsenkungen, das durch das Filter zugeführt wird, welches in den Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30 eingebaut ist, eine Verarbeitung mit einer Verzögerung erster Ordnung durch, um eine Übergangsschwankung zu verhindern, erzeugt ein Produkt des Untersetzungsverhältnisses, das in dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 gespeichert ist, und des übertragenen Positionsabsenkungsverhältnisses, erhält das korrigierte Untersetzungsverhältnis, und führt dieses dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 zu. Der Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 multipliziert das Untersetzungsverhältnis, das neu korrigiert wurde, mit der Ausgangsgröße von dem Positionsverstärkungsmultiplizierer 28, und gibt den multiplizierten Wert als eine Geschwindigkeitsführungsgröße aus.
Der Positionsverstärkungskorrekturabschnitt 30a kann statt des voranstehend erwähnten Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitts 30 vorhanden sein. Anders ausgedrückt führt der Positionsverstärkungskorrekturabschnitt 30a eine Verarbeitung mit Verzögerung erster Ordnung bei dem Verhältnis der Positionsabsenkungen durch, das von dem Filter zugeführt wird, welches in den Positionsverstärkungskorrekturabschnitt 30a eingebaut ist, um eine Übergangsschwankung zu verhindern, erzeugt ein Produkt der Positionsverstärkung in dem Positionsverstärkungsmultiplizierer 28 und des übertragenen Positionsabsenkungsverhältnisses, erhält die korrigierte Positionsverstärkung, und führt diese dem Positionsverstärkungsmultiplizierer 28 zu. Der Positionsverstärkungsmultiplizierer 28 multipliziert die Positionsverstärkung, die neu korrigiert wurde, mit der Ausgangsgröße von dem Addierer 38a, und gibt den multiplizierten Wert an den Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 aus.
Bei der Korrekturverarbeitung (2) des Synchronisationssteuergerätes gemäß der Ausführungsform 1 wird daher infolge der Tatsache, daß die Positionskorrektur nach Art einer Optimalwertsteuerung durchgeführt wird, nachdem der Hauptservomotor 14 und der Hilfsservomotor 24 miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, ein exakter Synchronisationsantrieb ermöglicht, selbst wenn eine schnelle Beschleunigung und schnelle Verzögerung vorgenommen werden.
(3) Eine Verarbeitung, bei welcher ein Wert, der durch Division des Wertes der endgültigen Absenkungsdifferenz durch die endgültige Geschwindigkeit gemäß (1) erhalten wird, bei einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder mehr gespeichert wird.
Die Bedingungen, unter welchen Daten in dem Speicher 18 oder im Speicher 18a in 2 oder 3 bei der voranstehenden Beschreibung gespeichert werden, und die Bedingungen, unter welchen Daten in dem Speicher im Schritt 140 von 7 oder im Schritt 230 von 9 gespeichert werden, bestehen darin, daß die Speicherung bei einer vorgegebenen Anzahl an Umdrehungen oder höher durchgeführt wird.
Dies führt zu derartigen Schwierigkeiten, daß dann, wenn die Anzahl an Umdrehungen pro Minute zu niedrig ist, eine starke Variation beim Divisionsergebnis des Teilers 9a auftritt, infolge einer geringfügigen Schwankung der Positionsabsenkungsdifferenz, und wenn sich die Anzahl an Umdrehungen pro Minute an den Wert 0 annähert, wird der Wert des Ergebnisses der Teilung entsprechend den Umständen übermäßig groß, und tritt ein Überlauf bei einer Digitalverarbeitung auf.
Daher wird die Anzahl an Umdrehungen pro Minute so bestimmt, daß das Ergebnis der Division stabilisiert wird, und werden Daten unter solchen Bedingungen gespeichert, daß eine bestimmte Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder mehr vorhanden ist.
(4) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Differenzwert der Absenkungsdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor zum Zeitpunkt des Einspannens und Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors hinzuaddiert wird.
10 zeigt einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle der Durchführung einer Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Differenzwert bezüglich der Positionsabsenkungsdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor zum Zeitpunkt des Einspannens und Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors hinzuaddiert wird.
(a) Zeigt einen Zustand der jeweiligen Schalter SW, wenn der Positionsabsenkungsbezugswert zum Zeitpunkt des Ausspannens erhalten wird, und (b) zeigt einen Zustand der jeweiligen Schalter SW, wenn weiterhin eine Differenz zwischen dem Absenkungsbezugswert zum Zeitpunkt des Einspannens und dem Positionsabsenkungsbezugswert zum Zeitpunkt des Ausspannens korrigiert wird. Im Falle der Korrekturverarbeitung (4) sind nur die in den 11 und 4 gezeigten Anordnungen erforderlich, wie bei der voranstehenden Korrekturverarbeitung (1).
11 zeigt eine Korrekturverarbeitung (4), bei welcher ein Differenzwert bezüglich der Positionsabsenkungsdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor zum Hauptpositionsführungsgröße des Einspannens und des Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors hinzuaddiert wird.
Bei der Verarbeitung wird das Ausgangssignal β1 des Komparators 7, der die Positionsabsenkungsdifferenz zwischen dem Hauptservoverstärker und dem Hilfsservoverstärker erhält, nach der Verarbeitung gemäß dem in 7 gezeigten Flußdiagramm eingegeben (Schritt 300), und wird das Ausgangssignal β2 des Multiplizierers 19, der ein Produkt der momentanen Umdrehungsgeschwindigkeit erhält, in den Speicher 18 über den SW1-b eingegeben (Schritt 310). In dieser Situation wird der Schalter SW5b eingeschaltet gehalten.
Dann wird eine Differenz β3 zwischen β1 und β2 (= β1 – β2) arithmetisch in dem Subtrahierer 42 erhalten (Schritt 320).
Daraufhin wird beurteilt, ob die Spannvorrichtungen 11 und 21 der beiden Spindeln 10 und 20 einschalten, und die beiden Spindeln 11 und 21 miteinander über das Werkstück 1 verbunden sind oder nicht (Schritt 330). Sind die Spannvorrichtungen 11 und 21 ausgeschaltet ("NEIN" im Schritt 330), wird der Schalter SW6a ausgeschaltet, und wird die Verbindung des Ausgangssignals β3 des Subtrahierers 42 zu einem nachfolgenden Block unterbrochen (Schritt 360). Daraufhin kehrt der Betriebsablauf zur Anfangsoperation zurück, und wird die voranstehende Operation wiederholt, bis die Spannvorrichtungen einschalten.
Wenn andererseits die Spannvorrichtungen 11 und 21 eingeschaltet sind ("JA" im Schritt 330), wird infolge der Tatsache, daß der Schalter SW6a eingeschaltet ist, das Ausgangssignal β3 im Speicher 37 gespeichert, über die Schalter SW5b und SW6a (Schritt 340). Dann wird der Schalter SW6a ausgeschaltet (Schritt 350). Daher wird der Wert in dem Speicher 37 zu einem festen Wert, bis die nachfolgenden Spannvorrichtungen einschalten, da der Schalter SW6a sofort einschaltet.
Dann wird das in dem Speicher 37 gespeicherte Ausgangssignal β3 dem Addierer 38 über das Filter 41 zugeführt (zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors addiert) (Schritt 370). Daraufhin kehrt die Operation zur Anfangsoperation zurück, und wird die voranstehende Operation wiederholt, bis die Spannvorrichtungen erneut einschalten.
Durch die voranstehende Operation kann eine Änderung (ein Wert nach dem Kuppeln – ein Wert vor dem Kuppeln) einer Differenz bei der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor (der Positionsabsenkung des Hauptservomotors und der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors) unmittelbar nachdem die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt wurden, vor dem Kuppeln und nach dem Kuppeln, zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors addiert werden, entsprechend den Zuständen der jeweiligen Schalter SW.
Daher kann bei der Verarbeitung (4) des Synchronisationssteuergerätes gemäß der Ausführungsform 1 in einem Fall, in welchem die Haupt- und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt sind, in einem Zustand, in welchem die Servomotoren angetrieben werden, um eine Synchronisationssteuerung durchzuführen, eine Kupplung der Spindeln 10 und 20 miteinander in einem verschobenen Zustand verhindert werden, obwohl die Kupplung versuchsweise häufig in dem verschobenen Zustand durchgeführt wird, als Ergebnis des Kuppelns in einem Zustand, in welchem eine Verschiebung während des Kupplungsvorganges auftritt, selbst wenn die Servomotoren vor dem Kuppeln vollständig miteinander synchronisiert sind.
(5) Eine Verarbeitung der Auswahl einer Funktion der Einstellung einer Korrektur, die der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors hinzuaddiert wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln, und einer Funktion des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jeder Kupplung hervorgerufen wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zu korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar vor dem Kuppeln zurückzustellen, wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das Werkstück gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
Der Fall der Korrekturverarbeitung (5) erfordert nur die in 5 dargestellte Anordnung, wie bei der voranstehenden Korrekturverarbeitung (1).
12 zeigt einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle der Durchführung einer Verarbeitung der Auswahl einer Funktion der Einstellung einer Korrektur, die zur Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors hinzuaddiert wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln, und einer Funktion des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jedem Kuppeln hervorgerufen wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zu korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar vor dem Kuppeln zurückzustellen.
In 12 zeigt (a) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW zum Zeitpunkt des Einspannens in jenem Fall, in welchem diese Verarbeitung durchgeführt wird, zeigt (b) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW zum Zeitpunkt des Ausspannens in jenem Fall, in welchem diese Verarbeitung durchgeführt wird, und zeigt (c) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW zum Zeitpunkt des Akkumulierens der Verschiebung ohne Rückstellkorrektur zum Zeitpunkt des Ausspannens in jenem Fall, in welchem diese Verarbeitung durchgeführt wird. Die Auswahl kann von (a) nach (b) erfolgen, oder von (a) nach (c).
Wenn bei dem Synchronisationssteuergerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform die jeweiligen Schalter SW auf den voranstehend geschilderten Zustand geschaltet sind, und die Servomotoren, die miteinander über das Werkstück gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden, wird eine Funktion der Rückstellung einer Korrektur, die zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors addiert wurde, auf Null unmittelbar nach dem Kuppeln durchgeführt, und eine Funktion der Korrektur der Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors mit dem akkumulierten Wert der Verschiebungen, die jedesmal erzeugt werden, wenn ein Kuppeln erfolgt, als korrigierter Wert zum Zeitpunkt des Kuppelns, ohne die Positionsführungsgröße zum Zeitpunkt des Entkuppelns zu korrigieren.
Es werden weitere Einzelheiten beschrieben.
Wie in den 5 und 12 gezeigt ist, führt der in 5 gezeigte Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt 35 eine arithmetische Operation von Daten durch, die dadurch erhalten werden, daß ein Wert auf der Grundlage der Ungenauigkeit des Untersetzungsverhältnisses von der Differenz der Positionsabsenkung zwischen den beiden Servomotoren subtrahiert wird, und sind die Schalter SW6a und SW6c Schalter, die nur einmal einschalten, unmittelbar nach dem das Kuppeln beendet ist (Lesedaten), und lesen Null, wenn die Kupplung durch die Schalter SW5a und SW6a/c gelöst wird. Weiterhin werden die Lesedaten in dem Speicher 37 gespeichert, und an den Addierer 38 über das Filter 41 übertragen, um die Positionsführungsgröße zu korrigieren.
13 zeigt Einzelheiten der Verarbeitung (5) der Auswahl einer Funktion der Einstellung einer Korrektur, die zur Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors addiert wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln, und einer Funktion des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jedem Kuppelvorgang erzeugt wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zu korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar vor dem Kuppeln zurückzustellen, wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das Werkstück gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
Bei dieser Verarbeitung wird beurteilt, ob die Spannvorrichtung 21 der Hilfsspindel 20 eingeschaltet ist oder nicht, und werden die beiden Spindeln 10 und 20 miteinander über das Werkstück 1 verbunden, nach der Verarbeitung gemäß den in den 7 und 11 gezeigten Flußdiagrammen, in einem Zustand, in welchem die Spannvorrichtung 11 der Hauptspindel 10 eingeschaltet ist, und das Werkstück erfaßt (Schritt 400). Ist die Spannvorrichtung 21 ausgeschaltet ("NEIN" im Schritt 400), verzweigt der Betriebsablauf zum Schritt 440. Ist die Spannvorrichtung 21 eingeschaltet ("JA" im Schritt 400), wird das Positionsverschiebungskorrekturverfahren zum Zeitpunkt des Kuppelns über das Werkstück beurteilt (Schritt 410).
Handelt es sich nicht um den akkumulierten Typ (die Spannvorrichtung 21 der Hilfsspindel ist ausgeschaltet (die Werkstückkupplung ist entkuppelt), und wird erneut eine arithmetische Operation mit einem korrigierten Wert durchgeführt, und zum Zeitpunkt des erneuten Einschaltens der Spannvorrichtung 21 gespeichert) ("NEIN" im Schritt 410), so verzweigt der Betriebsablauf zum Schritt 440. Wenn andererseits es sich um den akkumulierten Typ handelt (die Spannvorrichtung 21 der Hilfsspindel ist ausgeschaltet (die Werkstückkupplung ist entkuppelt), und der momentane korrigierte Wert wird in dem vorher korrigierten Wert akkumuliert, und zum Zeitpunkt des erneuten Einschaltens der Spannvorrichtung 21 gespeichert) ("JA" im Schritt 410), werden die Schalter SW6b und SW6c eingeschaltet, und wird "vorheriger Wert + momentan korrigierter Wert" in dem Akkumulationsspeicher 44 gespeichert, und auch in dem Speicher 37 über den Schalter SW6c gespeichert. In dieser Situation sind die Schalterzustände so, daß SW5a ausgeschaltet ist, SW5b eingeschaltet ist, und SW6a ausgeschaltet ist (Schritt 420). Dann werden die Schalter SW6b und SW6c ausgeschaltet (Schritt 43).
Dann wird beurteilt, ob die Spannvorrichtung 21 der Hilfsspindel 20 ausgeschaltet ist, und die beiden Spindeln 10 und 20 miteinander über das Werkstück 1 verbunden sind oder nicht (Schritt 440). Ist die Spannvorrichtung 21 eingeschaltet ("NEIN" im Schritt 440), kehrt die Operation zur ursprünglichen Operation zurück, und wird die voranstehende Operation wiederholt. Ist die Spannvorrichtung 21 ausgeschaltet ("JA" im Schritt 440), so wird beurteilt, ob der Positionsverschiebungskorrekturwert zum Zeitpunkt der Entkopplung gelöscht ist oder nicht (Schritt 450). Wird keine Löschung durchgeführt ("NEIN" im Schritt 450), kehrt die Operation zur ursprünglichen Operation zurück, und wird die voranstehende Operation wiederholt. Erfolgt eine Löschung ("JA" im Schritt 450), wird der Schalter SW5a eingeschaltet, SW5b ausgeschaltet, und SW6a eingeschaltet, um den Speicher 37 auf Null zurückzusetzen (Schritt 460). Dann wird der Schalter SW5a ausgeschaltet, wird SW5b eingeschaltet, und wird SW6a ausgeschaltet, wodurch die jeweiligen Schalter auf die Ursprungszustände zurückgesetzt werden (Schritt 470). Daraufhin kehrt die Operation zur ursprünglichen Operation zurück, und wird die voranstehende Operation wiederholt.
Anders ausgedrückt tritt, da diese Korrektur ein elektrisches Gleichgewicht aufrechterhält, durch Verschiebung eines Bezugspunktes durch eine Verschiebung, die beim Kuppeln hervorgerufen wird, eine Phasendifferenz zwischen den beiden Spindeln auf, wenn die mechanische Kupplung gelöst wird. Im allgemeinen ist es vorzuziehen, daß die Position zu einer ursprünglichen Positionsbeziehung zurückgesetzt wird. Erfolgte ein Rücksetzen, wird der Wert in dem Speicher auf 0 gesetzt. Wenn der verschobene Bezugspunkt als neue Bezugsgröße eingestellt wird, ohne die Verschiebung zurückzustellen, die zum Zeitpunkt des Kuppelns hervorgerufen wird, auf die ursprüngliche Position, wird die bei jedem Kuppeln erzeugte Verschiebung akkumuliert, und als der korrigierte Wert verwendet. Der Schalter SW6 ist ein Schalter, der die Auswahl der Funktionen ermöglicht, um der Verschiebung zu begegnen, die zum Zeitpunkt des Kuppelns erzeugt wird. Da die Positionsführungsgröße in dieser Beschreibung eine Größe in dem absoluten Positionssystem ist, werden die korrigierten Daten einfach addiert. Ist jedoch die Positionsführungsgröße eine Größe des inkrementalen Wertsystems, wird die Addition zu jenem Zeitpunkt beendet, an welchem die Akkumulation der addierten Positionsführungsgröße mit den korrigierten Daten übereinstimmt.
Bei der Korrekturverarbeitung (4) des Synchronisationssteuergerätes gemäß der Ausführungsform 1 wird daher, wenn die Positionsführungsgröße zum Zeitpunkt des Kuppelns korrigiert wird, die Position der Spindel um das korrigierte Ausmaß verschoben, wenn die Kupplung gelöst wird. Allerdings kann die Verschiebung je nach Anwendungsfall auf 0 zurückgesetzt werden, oder kann mit der verschobenen Position als Bezugsgröße akkumuliert werden.
(6) Eine Verarbeitung, welche die Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung und umgekehrt umschalten kann, wenn die Geschwindigkeitsführungsgröße innerhalb eines vorbestimmten Fehlers liegt.
14 zeigt einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle der Durchführung einer Verarbeitung, welche die Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung und umgekehrt umschalten kann, wenn die Geschwindigkeitsführungsgröße innerhalb eines vorbestimmten Fehlers liegt.
In 14 zeigt (a) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle einer Geschwindigkeitssteuerschleife, und zeigt (b) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle einer Positionssteuerschleife. Der Schalter SW4 wird von einem ausgeschalteten Zustand (X) auf einen eingeschalteten Zustand (O) umgeschaltet, unter Steuerung durch den Komparator 36, selbst im Zustand der Positionssteuerschleife (b).
Anders ausgedrückt erzeugen, unter der Annahme, daß der Betrieb in Reaktion auf die Geschwindigkeitsführungsgröße erfolgt, bei dem in 14 gezeigten Zustand der Schalter, der Haupt- und der Hilfsservoverstärker 16 bzw. 26 Positionsabsenkungssignale, welche die Geschwindigkeitsführungsgrößen entsprechend der Geschwindigkeit der Spindeln erreichen, auf der Grundlage der Positionsinformation von den Positionsdetektoren 15 und 25 der Haupt- und der Hilfsspindel 10 bzw. 20.
Es erfolgt eine Beschreibung unter Bezugnahme auf 2. Der Komparator 36 vergleicht das Ausgangssignal des Positionsverstärkungsmultiplizierers 28 des Untersetzungsverhältnisses, welches die Positionssteuerschleife bildet, also das Untersetzungsverhältnis mit der Seite des Servomotors 24 als Zähler, und den Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 mit der Geschwindigkeitsführungsgröße, und wenn eine Differenz zwischen diesen innerhalb eines zulässigen Werts liegt, wird die Steuerung auf die Positionssteuerung durch den Schalter SW4 umgeschaltet. Wenn andererseits die Differenz zwischen ihnen nicht innerhalb des zulässigen Wertes liegt, wird die Steuerung von der Positionssteuerung auf die Geschwindigkeitssteuerung durch den Schalter SW4 umgeschaltet.
Aus diesem Grund wird, da die jeweiligen Schalter SW in den voranstehend geschilderten Zustand geschaltet sind, die Positionsabsenkung zu dem Positionsdetektionssignal einer Maschine addiert, die von den Servomotoren angetrieben wird, um die Positionsführungsgröße zu erzeugen, und da eine Differenz zwischen der Geschwindigkeitsführungsgröße für die Servomotoren, die aus dieser Positionsführungsgröße erzeugt wird, und der Geschwindigkeitsführungsgröße während des Betriebs unter der Geschwindigkeitssteuerung innerhalb eines vorbestimmten Fehlers liegt, kann das Steuersystem der Servomotoren von der Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung umgeschaltet werden.
15 zeigt die Geschwindigkeiten des Hauptservomotors und des Hilfsservomotors und einen Schaltzustand zwischen der Geschwindigkeitssteuerung und der Positionssteuerung infolge der Korrekturverarbeitung (6), bei welcher die Positionssteuerung vor und nach dem Einspannen durchgeführt wird, einschließlich zumindest beim Einspannen, und die Geschwindigkeitssteuerung vor und nach eingeschalteter Synchronisation durchgeführt wird, und vor und nach ausgeschalteter Synchronisation.
Bei der Korrekturverarbeitung (6) des Synchronisationssteuergeräts gemäß der Ausführungsform 1 kann daher, wenn der Servomotor der Positionssteuerung und der Servomotor der Geschwindigkeitssteuerung miteinander bezüglich der Beschleunigungs- und Verzögerungseigenschaften verglichen werden, die Beschleunigung/Verzögerung durch das gesamte Drehmoment vorgenommen werden, das von den Servomotoren bei der Geschwindigkeitssteuerung erzeugt wird, wogegen nicht das gesamte, erzeugte Drehmoment als das Beschleunigungs/Verzögerungsdrehmoment eingesetzt werden kann, mit der Grenze der Beschleunigungs/Verzögerungseigenschaften bei der Positionssteuerung, da die Beschleunigungs/Verzögerungseigenschaften die Position beeinflussen. Wenn die Anzahl an Umdrehungen pro Minute von einem anfängliche Stop auf einen Nennwert für die Anzahl an Umdrehungen pro Minute ansteigt, so steigt sie unter der Geschwindigkeitssteuerung an, und nachdem sie den Nennwert für die Anzahl an Umdrehungen pro Minute erreicht hat, wird die Steuerung von der Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung umgeschaltet, wodurch es möglich ist, den Beschleunigungszeitraum zu verkürzen.
Die voranstehende Beschreibung der Ausführungsform 1 erfolgt anhand eines Bearbeitungsgerätes, welches zwei Spindeln aufweist, die aus einer Hauptspindel 10 und einer Hilfsspindel 20 bestehen. Wenn jedoch zwei oder mehr Spindeln vorgesehen sind, und der Hauptservomotor an einer Spindel angebracht ist, werden einer von mehreren Hilfsservomotoren und ein Hauptservomotor miteinander gekuppelt, während die Positionsabsenkungen der beiden Servomotoren betrachtet werden, und daraufhin werden ein anderer Hilfsservomotor und der Hauptservomotor miteinander gekuppelt. Auf diese Weise ist es, wenn die Hilfsservomotoren nacheinander mit dem Hauptservomotor gekuppelt werden, nicht erforderlich, die Synchronisationssteuerung des Hauptservomotors mit einem Hilfsservomotor mit irgendeiner Grenze durchzuführen.
Weiterhin wird bei der Ausführungsform 1, wie voranstehend geschildert, die Anordnung innerhalb des Hilfsservoverstärkers 26 verbessert, ohne die Anordnung innerhalb des Hauptservoverstärkers 16 zu ändern. Im Gegensatz ist es selbstverständlich, daß die Anordnung innerhalb des Hauptservoverstärkers 16 wie voranstehend geschildert verbessert werden kann, und die Anordnung innerhalb des Hilfsservoverstärkers 26 nicht geändert wird.

Claims

Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor, umfassend: eine Hauptspindel (10) und eine Hilfsspindel (20), die jeweils eine Spannvorrichtung (11, 21) aufweisen, die jeweils ein Ende eines Werkstücks (1) haltert, und die miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt oder entkuppelt werden; einen Hauptservomotor (14) und einen Hilfsservomotor (24), welche einen Drehantrieb der Hauptspindel (10) und der Hilfsspindel (20) durchführen; einen Hauptspindelpositionsdetektor (15) und einen Hilfsspindelpositionsdetektor (25), die an der Hauptspindel (10) und der Hilfsspindel (20) angebracht sind, und ein Positionsrückkopplungssignal (θ1, θ2) ausgeben; einen Hauptservomotorgeschwindigkeitsdetektor (17) und einen Hilfsservomotorgeschwindigkeitsdetektor (27), die an dem Hauptservomotor (14) und dem Hilfsservomotor (24) angebracht sind, und ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal (Wr1, Wr2) ausgeben; einen Hauptservoverstärker (16) und einen Hilfsservoverstärker (26), welche den Hauptservomotor (14) und den Hilfsservomotor (24) antreiben; und eine numerische Steuereinheit (CNC), welche eine Geschwindigkeitsführungsgröße (Wr1*, Wr2*) und eine Positionsführungsgröße (θ1*, θ2*) an den Hauptservoverstärker (16) und den Hilfsservoverstärker (26) ausgibt, wobei sowohl der Hauptservoverstärker (16) als auch der Hilfsservoverstärker (26) aufweist: einen Positionssteuerabschnitt (39), der eine Positionsabsenkung (Dr1, Dr2) und die Geschwindigkeitsführungsgröße (Wr1*, Wr2*) in Reaktion auf die Positionsabsenkung (Dr1, Dr2) auf der Grundlage von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals (θ1, θ2) von dem Positionsdetektor (15, 25) und der Positionsführungsgröße (θ1*, θ2*) von der numerischen Steuereinheit (CRC) ausgibt; einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt (31), der eine Stromführungsgröße auf der Grundlage der Geschwindigkeitsführungsgröße (Wr1*, Wr2*) von dem Positionssteuerabschnitt (39) und des Geschwindigkeitsrückkopplungssignals (Wr1, Wr2) von dem Geschwindigkeitsdetektor (17, 27) ausgibt; und einen Stromsteuerabschnitt (34), der einen Versorgungsstrom für den Motor (14, 24) auf der Grundlage der Stromführungsgröße von dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt (31) und des Stromrückkopplungssignals steuert, das in dem Motor (14, 24) fließt, wobei der Hilfsservoverstärker (26) weiterhin einen Positionskorrekturabschnitt (40) aufweist, der Positionskorrekturdaten erhält, auf der Grundlage einer Differenz der Positionsabsenkung zwischen der Hauptspindelpositionsabsenkung (Dr1) und der Hilfsspindelpositionsabsenkung (Dr2), und des Geschwindigkeitsrückkopplungssignals (Wr1, Wr2) von dem Geschwindigkeitsdetektor (27) des Hilfsservomotors (24), wenn sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) voneinander entkuppelt sind, und wobei der Positionssteuerabschnitt (39) des Hilfsservoverstärkers (26) die Positionskorrekturdaten von dem Positionskorrekturabschnitt (40) zu der Positionsabsenkung (Dr1, Dr2) addiert, und die Geschwindigkeitsführungsgröße (Wr1*, Wr2*) in Reaktion auf die Positionsabsenkung (Dr1, Dr2) ausgibt, die durch Addition erhalten wird, wenn die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) synchron zueinander drehen.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 1, bei welcher der Positionskorrekturabschnitt (40) aufweist: eine Vergleichsvorrichtung, um eine Positionsabsenkungsdifferenz zwischen der Hauptspindelpositionsabsenkung (Dr1) und der Hilfsspindelpositionsabsenkung (Dr2) zu erhalten, wenn sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) voneinander entkuppelt sind; eine Teilervorrichtung zum Dividieren der Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung durch das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal (Wr1, Wr2) von dem Geschwindigkeitsdetektor (27) des Hilfsservomotors (24); eine Speichervorrichtung zum Speichern eines Divisionswertes von der Teilervorrichtung, eine Multiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren des Divisionswertes, der in der Speichervorrichtung gespeichert ist, mit dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal (Wr1, Wr2) von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors (24); und eine Schaltvorrichtung zur Umschaltung, um so als die Positionskorrekturdaten, die an den Positionssteuerabschnitt (39) des Hilfsservoverstärkers (26) ausgegeben werden, die Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung auszugeben, wenn sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) voneinander entkuppelt sind, und um als die Positionskorrekturdaten, die an den Positionssteuerabschnitt (39) des Hilfsservoverstärkers (26) ausgegeben werden, einen Multiplikationswert von der Multiplikationsvorrichtung auszugeben, wenn die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) drehen.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 1, bei welcher der Positionskorrekturabschnitt (40) aufweist: eine Positionsabsenkungsverhältnis-Berechnungsvorrichtung zur Berechnung des Verhältnisses der Positionsabsenkung (Dr1) der Hauptspindel (10) zur Positionsabsenkung (Dr2) der Hilfsspindel (20), wenn sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) voneinander entkuppelt sind; und eine Speichervorrichtung zum Speichern des Positionsabsenkungsverhältnisses von der Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung, und der Positionssteuerabschnitt (39) aufweist: eine Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung zum Berechnen der Positionsabsenkung (Dr2) der Hilfsspindel (20) auf der Grundlage von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals (⌷1, ⌷2) von dem Positionsdetektor (15, 25) und der Positionsführungsgröße (⌷1*, ⌷2*) von der numerischen Steuereinheit; eine Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren der Positionsabsenkung (Dr1, Dr2) von der Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung mit einer Positionsverstärkung des Hilfsservomotors (24), die vorher gespeichert wird; eine Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren einer Multiplikationsausgangsgröße von der Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung mit einem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors (24), das vorher gespeichert wird; und eine Untersetzungsverhältniskorrekturvorrichtung zum Korrigieren des Untersetzungsverhältnisses, durch Multiplikation des Untersetzungsverhältnisses, das vorher in der Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung gespeichert wird, mit dem Positionsabsenkungsverhältnis, welches in der Speichervorrichtung gespeichert wird, wenn die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) synchron zueinander drehen.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 3, bei welcher die Untersetzungsverhältniskorrekturvorrichtung ein Filter aufweist, welches mit dem Positionsabsenkungsverhältnis, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist, eine Verarbeitung mit einer Verzögerung erster Ordnung durchführt.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 1, bei welcher der Positionskorrekturabschnitt (40) aufweist: eine Positionsabsenkungsverhältnis-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen des Verhältnisses der Positionsabsenkung (Dr1) der Hauptspindel (10) und der Positionsabsenkung (Dr2) der Hilfsspindel (20), wenn sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) voneinander entkuppelt sind; und eine Speichervorrichtung zum Speichern des Positionsabsenkungsverhältnisses von der Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung, und der Positionssteuerabschnitt (39) aufweist: eine Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung zur Berechnung der Positionsabsenkung (Dr2) der Hilfsspindel (20) auf der Grundlage von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals (⌷1, ⌷2) von dem Positionsdetektor (15, 25) und der Positionsführungsgröße (⌷1*, ⌷2*) von der numerischen Steuereinheit (CRC); eine Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren der Positionsabsenkung (Dr1, Dr2) von der Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung mit einer Positionsverstärkung des Hilfsservomotors (24), die vorher gespeichert wird; eine Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung zum Multiplizieren einer Multiplikationsausgangsgröße von der Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung mit einem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors (24), das vorher gespeichert wird; und eine Positionsverstärkungskorrekturvorrichtung zum Korrigieren der Positionsverstärkung durch Multiplikation der Positionsverstärkung, die vorher in der Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung gespeichert wird, mit dem Positionsabsenkungsverhältnis, das in der Speichervorrichtung gespeichert wird, wenn die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) synchron zueinander drehen.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 5, bei welcher die Positionsverstärkungskorrekturvorrichtung ein Filter aufweist, welches mit dem Positionsabsenkungsverhältnis, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist, eine Verarbeitung mit Verzögerung erster Ordnung durchführt.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 2, bei welcher der Positionskorrekturabschnitt (40) in der Speichervorrichtung einen Divisionswert speichert, der aus der Division der Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung mit dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal (Wr1, Wr2) von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors (24) erhalten wird, wenn sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) mit einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder mehr in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) voneinander entkuppelt sind.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 3, bei welcher der Positionskorrekturabschnitt (40) in der Speichervorrichtung das Positionsabsenkungsverhältnis von der Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung speichert, wenn sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) mit einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder mehr in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) voneinander entkuppelt sind.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 2, bei welcher der Positionskorrekturabschnitt (40) weiterhin aufweist: einen Schalter, der zwischen der Multiplikationsvorrichtung und der Speichervorrichtung angeordnet ist, und geschlossen wird, wenn sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) voneinander entkuppelt sind, und geöffnet wird, wenn die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) drehen; einen Subtrahierer, der von der Positionsabsenkung von der Vergleichsvorrichtung die Positionsabsenkung infolge des Multiplikationswertes von der Multiplikationsvorrichtung subtrahiert, welche den Divisionswert, der in der Speichervorrichtung über den Schalter gespeichert ist, mit dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal (Wr1, Wr2) von dem Geschwindigkeitsdetektor (27) des Hilfsservomotors (24) multipliziert, wenn die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor (14) und der Hilfsservomotor (24) drehen; und einen Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt, der eine Differenz bei der Positionsabsenkung (Dr1, Dr2) zwischen der Hauptspindel (10) und der Hilfsspindel (20), die von dem Subtrahierer erhalten wird, und erzeugt wird, bevor und nachdem die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt sind, an den Positionssteuerabschnitt (39) als die Positionskorrekturdaten ausgibt.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach Anspruch 9, bei welcher der Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt weiterhin aufweist: eine Nulldatenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von Nulldaten als die Positionskorrekturdaten; und eine Akkumulationsvorrichtung zum Akkumulieren der Positionskorrekturdaten von dem Subtrahierer, die jedesmal dann erzeugt werden, wenn die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20) miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt sind, wobei der Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt die Nulldaten von der Nulldatenerzeugungsvorrichtung oder die Positionskorrekturdaten von der Akkumulationsvorrichtung als die Positionskorrekturdaten ausgibt, die an den Positionssteuerabschnitt (39) ausgegeben werden, unmittelbar nach dem Kuppeln, wenn die Hauptspindel (10) und die Hilfsspindel (20), die miteinander über das Werkstück (1) gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher weiterhin vorgesehen sind: ein Komparator, der die Geschwindigkeitsführungsgröße von dem Positionssteuerabschnitt (39) mit der Geschwindigkeitsführungsgröße (Wr1*, Wr2*) von dem numerischen Steuerabschnitt (CRC) vergleicht; und eine Führungsgrößenumschaltvorrichtung zur Ausgabe der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem Positionssteuerabschnitt (39) an den Geschwindigkeitssteuerabschnitt (31), um eine Positionssteuerung durchzuführen, wenn eine Vergleichsdifferenz innerhalb eines vorgegebenen Fehlers liegt, und zur Ausgabe der Geschwindigkeitsführungsgröße (Wr1*, Wr2*) von dem numerischen Steuerabschnitt (CRC) an den Geschwindigkeitssteuerabschnitt (31), um eine Positionssteuerung durchzuführen, wenn die Vergleichsdifferenz nicht innerhalb des vorgegebenen Fehlers liegt.