JP2021189992A

JP2021189992A - Machine tool system

Info

Publication number: JP2021189992A
Application number: JP2020097490A
Authority: JP
Inventors: 卓真西村; Takamasa Nishimura
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2021-12-13

Abstract

To provide a machine tool system that is able to further uniformize a load applied over a ball screw.SOLUTION: A machine tool system includes: a ball screw; a motor that drives the ball screw; a load detection unit that detects a load on the motor when the motor is operated; a cumulative load calculation unit that, based on the detected load, calculates a cumulative load on the motor; a change rate setting unit that, based on the cumulative load, sets a time constant change rate for changing an acceleration/deceleration time constant for the motor; and a time constant changing unit that, based on the time constant change rate, changes an acceleration/deceleration time constant for the motor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、工作機械システムに関する。 The present invention relates to a machine tool system.

従来、工作機械において、送り軸のためのモータのトルクを監視し、モータのパラメータを調整する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。工作機械の各送り軸に使用されるボールねじの寿命は、動作時間及び加減速度によって決定される。加減速度を決定する主なパラメータは、時定数及び最大速度等である。 Conventionally, in a machine tool, a technique of monitoring the torque of a motor for a feed shaft and adjusting the parameters of the motor is known (see, for example, Patent Document 1). The life of the ball screw used for each feed shaft of the machine tool is determined by the operating time and acceleration / deceleration. The main parameters that determine the acceleration / deceleration are the time constant, maximum speed, and the like.

特開２０１０−１０２４１６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-102416

通常、時定数及び最大速度は、送り軸の位置に依存することはなく、どの位置からどの位置への移動であっても同一の時定数及び最大速度によって制御される。しかし、実際には、集中的に特定の位置に負荷が掛かる場合がある。その場合、特定の位置に集中的に負荷が掛かることによってボールねじが摩耗し、ボールねじの精度を維持できなくなるという問題がある。 Normally, the time constant and maximum velocity do not depend on the position of the feed axis, and are controlled by the same time constant and maximum velocity regardless of the movement from any position to any position. However, in reality, the load may be intensively applied to a specific position. In that case, there is a problem that the ball screw is worn due to the concentrated load applied to a specific position, and the accuracy of the ball screw cannot be maintained.

また、このような場合、時定数及び最大速度の設定を下げる等の対処が考えられる。しかし、時定数及び最大速度の設定をより下げてしまうと、あまり負荷が加わっていない位置についても時定数を下げてしまうことで、不必要に全体のサイクルタイムを延ばすことになる。そこで、ボールねじ全体に亘って与えられる負荷をより均一にすることが望まれる。 In such a case, it is conceivable to take measures such as lowering the time constant and maximum speed settings. However, if the time constant and the maximum speed are set lower, the time constant is lowered even at the position where the load is not applied so much, and the entire cycle time is unnecessarily extended. Therefore, it is desired to make the load applied over the entire ball screw more uniform.

本開示に係る工作機械システムは、ボールねじと、前記ボールねじを駆動するモータと、前記モータが動作しているときの前記モータの負荷を検出する負荷検出部と、検出された前記負荷に基づいて、前記モータの累積負荷を算出する累積負荷算出部と、前記累積負荷に基づいて、前記モータの加減速時定数を変更するための時定数変更率を設定する変更率設定部と、前記時定数変更率に基づいて前記モータの加減速時定数を変更する時定数変更部と、を備える。 The machine tool system according to the present disclosure is based on a ball screw, a motor for driving the ball screw, a load detection unit for detecting the load of the motor when the motor is operating, and the detected load. A cumulative load calculation unit that calculates the cumulative load of the motor, a change rate setting unit that sets the time constant change rate for changing the acceleration / deceleration time constant of the motor based on the cumulative load, and the above-mentioned time. A time constant changing unit for changing the acceleration / deceleration time constant of the motor based on the constant change rate is provided.

本発明によれば、ボールねじ全体に亘って与えられる負荷をより均一にすることができる。 According to the present invention, the load applied over the entire ball screw can be made more uniform.

本実施形態に係る工作機械システムの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the machine tool system which concerns on this embodiment. ボールねじの位置及びボールねじに加えられるトルクの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of a ball screw and the torque applied to a ball screw. ボールねじに加えられる累積トルクを示す図である。It is a figure which shows the cumulative torque applied to a ball screw. 従来の工作機械システムの制御によってボールねじに加えられる累積トルクを示す図である。It is a figure which shows the cumulative torque applied to the ball screw by the control of the conventional machine tool system. 本実施形態に係る工作機械システムの制御によってボールねじに加えられる累積トルク及び時定数変更率を示す図である。It is a figure which shows the cumulative torque and time constant change rate applied to the ball screw by the control of the machine tool system which concerns on this embodiment. 従来の工作機械システム及び本実施形態に係る工作機械システムの制御による時定数を示す図である。It is a figure which shows the time constant by the control of the conventional machine tool system and the machine tool system which concerns on this embodiment. 従来の工作機械システム及び本実施形態に係る工作機械システムの制御による時定数を示す図である。It is a figure which shows the time constant by the control of the conventional machine tool system and the machine tool system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る工作機械システムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process flow of the machine tool system which concerns on this embodiment.

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る工作機械システム１の概要を示す図である。
工作機械システム１は、工作機械１０と、数値制御装置２０と、を備える。
工作機械１０は、数値制御装置２０の制御に基づいて、切削加工等の所定の機械加工等を行う装置である。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a machine tool system 1 according to the present embodiment.
The machine tool system 1 includes a machine tool 10 and a numerical control device 20.
The machine tool 10 is a device that performs predetermined machining such as cutting based on the control of the numerical control device 20.

工作機械１０は、連結機構１１と、テーブル１２と、モータ１３と、を備える。モータ１３の一例は、サーボモータである。
連結機構１１は、カップリング１１１と、ボールねじ１１２と、ナット１１３と、を有する。工作機械１０は、モータ１３によって連結機構１１を介してテーブル１２を移動させ、テーブル１２上に搭載されたワークを加工する。 The machine tool 10 includes a connecting mechanism 11, a table 12, and a motor 13. An example of the motor 13 is a servo motor.
The coupling mechanism 11 includes a coupling 111, a ball screw 112, and a nut 113. The machine tool 10 moves the table 12 via the connecting mechanism 11 by the motor 13 to process the work mounted on the table 12.

連結機構１１において、カップリング１１１は、モータ１３に連結され、ボールねじ１１２は、カップリング１１１に固定される。また、ナット１１３は、ボールねじ１１２に螺合されると共に、軸方向以外の方向の移動が規制されている。モータ１３の回転によってボールねじ１１２が駆動されると、ボールねじ１１２に螺合されたナット１１３は、ボールねじ１１２の軸方向に移動する。 In the coupling mechanism 11, the coupling 111 is coupled to the motor 13, and the ball screw 112 is fixed to the coupling 111. Further, the nut 113 is screwed into the ball screw 112, and movement in a direction other than the axial direction is restricted. When the ball screw 112 is driven by the rotation of the motor 13, the nut 113 screwed to the ball screw 112 moves in the axial direction of the ball screw 112.

数値制御装置２０は、工作機械１０を制御することにより、工作機械１０に所定の機械加工等を行わせるための装置である。
数値制御装置２０は、負荷検出部２０１と、累積負荷算出部２０２と、変更率設定部２０３と、時定数変更部２０４と、を備える。 The numerical control device 20 is a device for causing the machine tool 10 to perform predetermined machining or the like by controlling the machine tool 10.
The numerical control device 20 includes a load detection unit 201, a cumulative load calculation unit 202, a change rate setting unit 203, and a time constant change unit 204.

負荷検出部２０１は、モータ１３が動作しているときのモータ１３の負荷を検出する。具体的には、負荷検出部２０１は、モータ１３が動作しているときのモータ１３の負荷として、例えば、ボールねじ１１２に与えられるトルクを検出する。なお、負荷検出部２０１は、モータ１３の負荷として、モータ１３の負荷電流又はボールねじ１１２の速度を検出してもよい。 The load detection unit 201 detects the load of the motor 13 when the motor 13 is operating. Specifically, the load detection unit 201 detects, for example, the torque applied to the ball screw 112 as the load of the motor 13 when the motor 13 is operating. The load detection unit 201 may detect the load current of the motor 13 or the speed of the ball screw 112 as the load of the motor 13.

累積負荷算出部２０２は、負荷検出部２０１によって検出されたモータ１３の負荷に基づいて、モータ１３の累積負荷を算出する。具体的には、累積負荷算出部２０２は、負荷検出部２０１によって検出されたモータ１３の負荷に基づいて、ボールねじ１１２の位置及び方向ごとに、モータ１３の累積負荷（例えば、ボールねじ１１２に与えられるトルク、モータの負荷電流又はボールねじ１１２の速度）を算出する。 The cumulative load calculation unit 202 calculates the cumulative load of the motor 13 based on the load of the motor 13 detected by the load detection unit 201. Specifically, the cumulative load calculation unit 202 increases the cumulative load of the motor 13 (for example, the ball screw 112) for each position and direction of the ball screw 112 based on the load of the motor 13 detected by the load detection unit 201. The given torque, the load current of the motor, or the speed of the ball screw 112) is calculated.

変更率設定部２０３は、累積負荷算出部２０２によって算出された累積負荷に基づいて、モータ１３の加減速を指定する加減速時定数（単に「時定数」ともいう）を変更するための時定数変更率を設定する。 The change rate setting unit 203 changes the acceleration / deceleration time constant (also simply referred to as “time constant”) that specifies the acceleration / deceleration of the motor 13 based on the cumulative load calculated by the cumulative load calculation unit 202. Set the change rate.

時定数変更部２０４は、変更率設定部２０３により設定された時定数変更率に基づいてモータ１３の時定数を変更する。 The time constant changing unit 204 changes the time constant of the motor 13 based on the time constant changing rate set by the change rate setting unit 203.

また、累積負荷算出部２０２は、ボールねじ１１２の位置を分割した複数の区域ごと及びボールねじ１１２の向きごとにモータ１３の累積負荷を算出する。そして、変更率設定部２０３は、累積負荷に基づいて、時定数変更率を複数の区域ごと及びボールねじ１１２の向きごとに設定する。 Further, the cumulative load calculation unit 202 calculates the cumulative load of the motor 13 for each of a plurality of areas where the position of the ball screw 112 is divided and for each direction of the ball screw 112. Then, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate for each of a plurality of areas and for each direction of the ball screw 112 based on the cumulative load.

また、変更率設定部２０３は、累積負荷が所定の閾値以下の場合、加減速時定数を変更しないように時定数変更率を設定する。具体的には、変更率設定部２０３は、累積負荷がボールねじ１１２の許容トルク以下の場合、時定数変更率を０％に設定する。 Further, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate so as not to change the acceleration / deceleration time constant when the cumulative load is equal to or less than a predetermined threshold value. Specifically, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate to 0% when the cumulative load is equal to or less than the allowable torque of the ball screw 112.

また、変更率設定部２０３は、累積負荷が所定の閾値（例えば許容トルク）を超える場合、累積負荷が所定の閾値となるように時定数変更率を設定する。具体的には、変更率設定部２０３は、累積負荷が許容トルクを超える場合、時定数変更率を１００％や８０％に設定する。 Further, when the cumulative load exceeds a predetermined threshold value (for example, allowable torque), the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate so that the cumulative load becomes a predetermined threshold value. Specifically, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate to 100% or 80% when the cumulative load exceeds the allowable torque.

ここで、時定数変更率を１００％に設定することは、位置及び方向に関わらず、時定数の変更をそのまま適用することを意味する。また、時定数変更率を０％に設定することは、時定数を変更しないことを意味する。また、例えば、時定数変更率を８０％に設定することは、累積負荷が所定の閾値となるようにするために時定数変更率を１００％に設定する必要がない場合に適用される。 Here, setting the time constant change rate to 100% means that the change of the time constant is applied as it is regardless of the position and direction. Further, setting the time constant change rate to 0% means that the time constant is not changed. Further, for example, setting the time constant change rate to 80% is applied when it is not necessary to set the time constant change rate to 100% so that the cumulative load becomes a predetermined threshold value.

なお、時定数変更率を１００％に設定しても、累積負荷を所定の閾値まで減らすことができないことがあり得る。この場合、「累積負荷が所定の閾値となるように」時定数変更率を設定することは、例えば「累積負荷を所定の閾値まで減らすことを目標として」時定数変更率を設定することとして捉えることができる。 Even if the time constant change rate is set to 100%, the cumulative load may not be reduced to a predetermined threshold value. In this case, setting the time constant change rate "so that the cumulative load becomes a predetermined threshold value" is regarded as, for example, setting the time constant change rate "with the goal of reducing the cumulative load to a predetermined threshold value". be able to.

図２は、ボールねじ１１２の位置及びボールねじ１１２に加えられるトルクの関係を示す図である。図３は、ボールねじ１１２に加えられる累積トルクを示す図である。
ここで、ボールねじ１１２が位置Ｘ１から位置Ｘ３へ進む方向を正の方向とし、ボールねじ１１２が位置Ｘ３から位置Ｘ１へ進む方向を負の方向とする。また、ボールねじ１１２が位置Ｘ１から位置Ｘ３へ進む場合のトルクを正のトルクとし、ボールねじ１１２が位置Ｘ３から位置Ｘ１へ進む場合のトルクを負のトルクとする。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the position of the ball screw 112 and the torque applied to the ball screw 112. FIG. 3 is a diagram showing the cumulative torque applied to the ball screw 112.
Here, the direction in which the ball screw 112 advances from the position X1 to the position X3 is a positive direction, and the direction in which the ball screw 112 advances from the position X3 to the position X1 is a negative direction. Further, the torque when the ball screw 112 advances from the position X1 to the position X3 is defined as a positive torque, and the torque when the ball screw 112 advances from the position X3 to the position X1 is defined as a negative torque.

位置Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、ボールねじ１１２の早送り動作の位置決め点である。
早送り動作による位置Ｘ１から位置Ｘ３又は位置Ｘ３から位置Ｘ２へボールねじ１１２が移動するときには、モータ１３の回転速度が最大速度に達するために十分な距離を確保できるため、ボールねじ１１２に対して加減速時に最大トルクが加えられる。 The positions X1, X2, and X3 are positioning points for the fast-forwarding operation of the ball screw 112.
When the ball screw 112 moves from the position X1 to the position X3 or from the position X3 to the position X2 by the fast-forward operation, a sufficient distance can be secured for the rotational speed of the motor 13 to reach the maximum speed, so that the ball screw 112 is added. Maximum torque is applied during deceleration.

一方、位置Ｘ２から位置Ｘ１への移動は、短い距離しか確保できず、モータ１３が最大速度に達する前に減速が始まるため、ボールねじ１１２に対して最大トルクが加えられない。 On the other hand, the movement from the position X2 to the position X1 can only secure a short distance, and the deceleration starts before the motor 13 reaches the maximum speed, so that the maximum torque is not applied to the ball screw 112.

また、位置Ｘ１及びＸ３は、位置決めの端部であるため、位置Ｘ１及びＸ３におけるボールねじ１１２の負荷は、一方向にのみ集中的に加わりやすい。一方、位置Ｘ２は、中間地点であるため、位置Ｘ２におけるボールねじ１１２の負荷は、両方向に加えられる。このようにボールねじ１１２の位置に応じて負荷は変化し、ボールねじ１１２の摩耗は、位置及び方向に応じて変化する。 Further, since the positions X1 and X3 are the end portions of the positioning, the load of the ball screw 112 at the positions X1 and X3 tends to be intensively applied only in one direction. On the other hand, since the position X2 is an intermediate point, the load of the ball screw 112 at the position X2 is applied in both directions. In this way, the load changes according to the position of the ball screw 112, and the wear of the ball screw 112 changes according to the position and direction.

図４は、従来の工作機械システムの制御によってボールねじ１１２に加えられる累積トルクを示す図である。図４に示すように、単純にモータ１３の加減速度を上昇させた場合、累積トルクは、一定の割合で減少する。また、位置Ｘ１及びＸ３では、集中的にトルクが加えられるため、位置Ｘ１及びＸ３において加減速度を上昇させると、位置Ｘ１及びＸ３におけるボールねじ１１２の負荷は、低減される。 FIG. 4 is a diagram showing the cumulative torque applied to the ball screw 112 by the control of a conventional machine tool system. As shown in FIG. 4, when the acceleration / deceleration of the motor 13 is simply increased, the cumulative torque decreases at a constant rate. Further, since the torque is intensively applied at the positions X1 and X3, when the acceleration / deceleration speed is increased at the positions X1 and X3, the load of the ball screw 112 at the positions X1 and X3 is reduced.

一方、位置Ｘ２において加減速度を上昇させると、位置Ｘ２におけるボールねじ１１２の負荷は、若干低減されるが、サイクルタイムも遅くなってしまう。したがって、従来の工作機械システムによる制御は、ボールねじ１１２全体の負荷を均一にすることはできない。 On the other hand, if the acceleration / deceleration speed is increased at the position X2, the load of the ball screw 112 at the position X2 is slightly reduced, but the cycle time is also delayed. Therefore, the control by the conventional machine tool system cannot make the load of the entire ball screw 112 uniform.

図５は、本実施形態に係る工作機械システム１の制御によってボールねじ１１２に加えられる累積トルク及び時定数変更率を示す図である。図５に示すように、変更率設定部２０３は、位置Ｘ１及びＸ３のような相対的に大きな累積トルクが加えられる位置において、図４に示す従来例と同様に、時定数変更率を１００％に設定する。 FIG. 5 is a diagram showing the cumulative torque and the time constant change rate applied to the ball screw 112 by the control of the machine tool system 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate to 100% at positions such as positions X1 and X3 where a relatively large cumulative torque is applied, as in the conventional example shown in FIG. Set to.

一方、変更率設定部２０３は、位置Ｘ２のような相対的に小さい累積トルクが加えられる位置において、時定数変更率を下げる（例えば、１００％から８０％に下げる）ように設定する。 On the other hand, the change rate setting unit 203 is set to lower the time constant change rate (for example, from 100% to 80%) at a position where a relatively small cumulative torque is applied, such as the position X2.

また、従来の工作機械システムは、時定数変更率を１つのみ設定している。本実施形態に係る工作機械システム１では、図５に示すように、ボールねじ１１２の位置を６分割して、複数の区域Ｘｎ１〜Ｘｎ６とする。そして、変更率設定部２０３は、分割した複数の区域Ｘｎ１〜Ｘｎ６ごとに、累積トルクに基づいて時定数変更率を設定する。 Further, in the conventional machine tool system, only one time constant change rate is set. In the machine tool system 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the position of the ball screw 112 is divided into six to form a plurality of areas Xn1 to Xn6. Then, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate for each of the divided plurality of areas Xn1 to Xn6 based on the cumulative torque.

また、変更率設定部２０３は、ボールねじ１１２の向きごとに時定数変更率を設定する。すなわち、変更率設定部２０３は、累積トルクが正の方向に加えられる場合、時定数変更率を正の方向に設定し、累積トルクが負の方向に加えられる場合、時定数変更率を負の方向に設定する。 Further, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate for each direction of the ball screw 112. That is, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate in the positive direction when the cumulative torque is applied in the positive direction, and sets the time constant change rate in the negative direction when the cumulative torque is applied in the negative direction. Set in the direction.

図６及び図７は、従来の工作機械システム及び本実施形態に係る工作機械システム１の制御による時定数を示す図である。 6 and 7 are diagrams showing the time constant under the control of the conventional machine tool system and the machine tool system 1 according to the present embodiment.

図６に示すように、従来の工作機械システムは、１つの時定数を設定する。一方、本実施形態に係る工作機械システム１は、累積トルクに基づいて、時定数変更率を複数の区域ごと及びボールねじ１１２の向きごとに設定する。例えば、本実施形態に係る工作機械システム１は、６箇所の位置、並びに正及び負の方向における時定数が存在する。つまり、本実施形態では、時定数は、１２個存在する。 As shown in FIG. 6, a conventional machine tool system sets one time constant. On the other hand, in the machine tool system 1 according to the present embodiment, the time constant change rate is set for each of a plurality of areas and for each direction of the ball screw 112 based on the cumulative torque. For example, the machine tool system 1 according to the present embodiment has six positions and time constants in the positive and negative directions. That is, in this embodiment, there are 12 time constants.

そして、例えば、ボールねじ１１２の負荷を低減するために、時定数を増加させる場合、従来の工作機械システムは、図６及び図７に示すように、単に時定数を５０から６０へ増加させるのみである。 Then, for example, when increasing the time constant in order to reduce the load on the ball screw 112, the conventional machine tool system simply increases the time constant from 50 to 60, as shown in FIGS. 6 and 7. Is.

一方、本実施形態に係る工作機械システム１において、ボールねじ１１２の位置が、モータ１３の回転速度が最大速度に達するために十分な距離を確保できる位置Ｘｎ２及びＸｎ６である場合、ボールねじ１１２に相対的に大きな累積トルクが加えられる。よって、変更率設定部２０３は、累積トルクが許容トルクを超えるため、時定数変更率を１００％に設定する。これにより、累積トルクが許容トルクとなるように時定数が変更され、ボールねじ１１２に加えられる累積トルクは低減される。 On the other hand, in the machine tool system 1 according to the present embodiment, when the positions of the ball screw 112 are the positions Xn2 and Xn6 that can secure a sufficient distance for the rotational speed of the motor 13 to reach the maximum speed, the ball screw 112 is used. A relatively large cumulative torque is applied. Therefore, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate to 100% because the cumulative torque exceeds the allowable torque. As a result, the time constant is changed so that the cumulative torque becomes the allowable torque, and the cumulative torque applied to the ball screw 112 is reduced.

また、ボールねじ１１２の位置が、モータ１３の回転速度が最大速度に達するために十分な距離を確保できない位置Ｘｎ１、Ｘｎ４及びＸｎ５である場合、ボールねじ１１２に相対的に小さい累積トルクが加えられる。よって、変更率設定部２０３は、累積トルクが許容トルクを超えないため、時定数を変更しないように時定数変更率を０％に設定する。これにより、時定数が変更されないため、ボールねじ１１２に加えられる累積トルクは維持される。 Further, when the position of the ball screw 112 is the positions Xn1, Xn4 and Xn5 where a sufficient distance cannot be secured for the rotational speed of the motor 13 to reach the maximum speed, a relatively small cumulative torque is applied to the ball screw 112. .. Therefore, since the cumulative torque does not exceed the allowable torque, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate to 0% so as not to change the time constant. As a result, the time constant is not changed, so that the cumulative torque applied to the ball screw 112 is maintained.

また、ボールねじ１１２の進行方向が、正の方向（＋方向）であり、かつボールねじ１１２の位置がモータ１３の回転速度が最大速度に達するために十分な距離を確保できる位置Ｘ３である場合、ボールねじ１１２に相対的に大きい累積トルク（ただし、ボールねじ１１２の位置が位置Ｘｎ２及びＸｎ６である場合よりも小さい）が加えられる。よって、累積トルクが許容トルクを超えるが、時定数変更率を１００％に設定する必要が無いため、変更率設定部２０３は、累積トルクが許容トルクとなるように時定数変更率を例えば８０％に設定する。これにより、累積トルクが許容トルクとなるように時定数が変更され、ボールねじ１１２に加えられる累積トルクは低減される。 Further, when the traveling direction of the ball screw 112 is a positive direction (+ direction), and the position of the ball screw 112 is the position X3 where a sufficient distance can be secured for the rotational speed of the motor 13 to reach the maximum speed. , A relatively large cumulative torque is applied to the ball screw 112 (provided that the position of the ball screw 112 is smaller than when the positions Xn2 and Xn6 are). Therefore, although the cumulative torque exceeds the allowable torque, it is not necessary to set the time constant change rate to 100%. Therefore, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate to, for example, 80% so that the cumulative torque becomes the allowable torque. Set to. As a result, the time constant is changed so that the cumulative torque becomes the allowable torque, and the cumulative torque applied to the ball screw 112 is reduced.

また、ボールねじ１１２の進行方向が、負の方向（−方向）であり、かつボールねじ１１２の位置が、モータ１３の回転速度が最大速度に達するために十分な距離を確保できない位置Ｘ３である場合、ボールねじ１１２に相対的に小さい累積トルクが加えられる。よって、変更率設定部２０３は、累積トルクが許容トルクを超えないため、時定数を変更しないように時定数変更率を０％に設定する。これにより、時定数が変更されないため、ボールねじ１１２に加えられる累積トルクは維持される。 Further, the traveling direction of the ball screw 112 is a negative direction (− direction), and the position of the ball screw 112 is the position X3 where a sufficient distance cannot be secured for the rotational speed of the motor 13 to reach the maximum speed. In this case, a relatively small cumulative torque is applied to the ball screw 112. Therefore, since the cumulative torque does not exceed the allowable torque, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate to 0% so as not to change the time constant. As a result, the time constant is not changed, so that the cumulative torque applied to the ball screw 112 is maintained.

このように工作機械システム１は、ボールねじ１１２の位置及び方向に応じて時定数変更率を設定し、時定数を適切に変更することができるため、ボールねじ１１２全体に亘って与えられる負荷をより均一にすることができる。 In this way, the machine tool system 1 can set the time constant change rate according to the position and direction of the ball screw 112 and appropriately change the time constant, so that the load applied to the entire ball screw 112 can be applied. It can be made more uniform.

これにより、サイクルタイムを大きく延ばすことなく、ボールねじ１１２に掛かる負荷を均一にすることで機械使用者から見たボールねじ１１２の寿命を延ばすことができ、一方、サイクルタイムを短縮しながらもボールねじ１１２の寿命を延ばすことも可能となる。例えば、単純に加減速度を上げる場合、一定の割合で累積トルクが下がり、図４における位置Ｘ１及びＸ３並びに図５における位置Ｘｎ２及びＸｎ６は、集中的にトルクが加わる箇所であるため、加減速度を上げることはボールねじの寿命を考慮しても効果的である。 As a result, the life of the ball screw 112 as seen by the machine user can be extended by making the load applied to the ball screw 112 uniform without significantly extending the cycle time, while the ball while shortening the cycle time. It is also possible to extend the life of the screw 112. For example, when the acceleration / deceleration is simply increased, the cumulative torque decreases at a constant rate, and the positions X1 and X3 in FIG. 4 and the positions Xn2 and Xn6 in FIG. 5 are locations where torque is applied intensively. Raising it is effective even considering the life of the ball screw.

一方、図４における位置Ｘ２及び図５における位置Ｘｎ１、Ｘｎ４及びＸｎ５のような位置においては、ボールねじ１１２への負荷が減るが、サイクルタイムも落してしまうことになり、かつこの位置におけるボールねじ１１２の寿命という観点では負荷を下げることの効果は小さいと考えられる。なぜなら、図４の位置Ｘ２における負荷が下がったとしても、図４の位置Ｘ１及びＸ３のような位置における摩耗が先に進行するからである。 On the other hand, at positions such as the positions X2 in FIG. 4 and the positions Xn1, Xn4 and Xn5 in FIG. 5, the load on the ball screw 112 is reduced, but the cycle time is also reduced, and the ball screw at this position is also reduced. From the viewpoint of the life of the 112, it is considered that the effect of reducing the load is small. This is because even if the load at the position X2 in FIG. 4 is reduced, the wear at the positions X1 and X3 in FIG. 4 proceeds first.

図８は、本実施形態に係る工作機械システム１の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１において、負荷検出部２０１は、モータ１３が動作しているときのモータ１３の負荷を検出する。 FIG. 8 is a flowchart showing a processing flow of the machine tool system 1 according to the present embodiment.
In step S1, the load detection unit 201 detects the load of the motor 13 when the motor 13 is operating.

ステップＳ２において、累積負荷算出部２０２は、負荷検出部２０１によって検出されたモータ１３の負荷に基づいて、モータ１３の累積負荷を算出する。 In step S2, the cumulative load calculation unit 202 calculates the cumulative load of the motor 13 based on the load of the motor 13 detected by the load detection unit 201.

ステップＳ３において、変更率設定部２０３は、累積負荷が所定の閾値を超えるか否かを判定する。累積負荷が所定の閾値を超える場合（ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ５へ移る。累積負荷が所定の閾値以下の場合（ＮＯ）、処理は、ステップＳ４へ移る。 In step S3, the change rate setting unit 203 determines whether or not the cumulative load exceeds a predetermined threshold value. If the cumulative load exceeds a predetermined threshold value (YES), the process proceeds to step S5. When the cumulative load is equal to or less than a predetermined threshold value (NO), the process proceeds to step S4.

ステップＳ４において、変更率設定部２０３は、累積負荷が所定の閾値以下の場合、加減速時定数を変更しないように時定数変更率を設定する。 In step S4, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate so as not to change the acceleration / deceleration time constant when the cumulative load is equal to or less than a predetermined threshold value.

ステップＳ５において、変更率設定部２０３は、累積負荷が所定の閾値を超える場合、累積負荷が所定の閾値となるように時定数変更率を設定する。
ステップＳ６において、時定数変更部２０４は、ステップＳ４又はステップＳ５において設定された時定数変更率に基づいてモータの時定数を変更する。 In step S5, when the cumulative load exceeds a predetermined threshold value, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate so that the cumulative load becomes a predetermined threshold value.
In step S6, the time constant changing unit 204 changes the time constant of the motor based on the time constant change rate set in step S4 or step S5.

以上説明したように、本実施形態によれば、工作機械システム１は、ボールねじ１１２と、ボールねじ１１２を駆動するモータ１３と、モータ１３が動作しているときのモータ１３の負荷を検出する負荷検出部２０１と、検出された負荷に基づいて、モータ１３の累積負荷を算出する累積負荷算出部２０２と、累積負荷に基づいて、モータ１３の加減速時定数を変更するための時定数変更率を設定する変更率設定部２０３と、時定数変更率に基づいてモータ１３の時定数を変更する時定数変更部２０４と、を備える。 As described above, according to the present embodiment, the machine tool system 1 detects the ball screw 112, the motor 13 for driving the ball screw 112, and the load of the motor 13 when the motor 13 is operating. The load detection unit 201, the cumulative load calculation unit 202 that calculates the cumulative load of the motor 13 based on the detected load, and the time constant change for changing the acceleration / deceleration time constant of the motor 13 based on the cumulative load. A change rate setting unit 203 for setting the rate and a time constant changing unit 204 for changing the time constant of the motor 13 based on the time constant change rate are provided.

このように工作機械システム１は、累積負荷に基づいて時定数変更率を設定するため、ボールねじ１１２の位置及び方向を考慮した加減速度設定を行うことができる。したがって、工作機械システム１は、ボールねじ１１２全体に亘って加えられる負荷をより均一にすることができ、ボールねじ１１２全体を均一に摩耗するようにできる。 In this way, since the machine tool system 1 sets the time constant change rate based on the cumulative load, it is possible to set the acceleration / deceleration in consideration of the position and direction of the ball screw 112. Therefore, the machine tool system 1 can make the load applied over the entire ball screw 112 more uniform, and can make the entire ball screw 112 wear uniformly.

また、累積負荷算出部２０２は、ボールねじ１１２の位置を分割した複数の区域ごと及びボールねじ１１２の向きごとにモータ１３の累積負荷を算出し、変更率設定部２０３は、累積負荷に基づいて、時定数変更率を複数の区域ごと及びボールねじ１１２の向きごとに設定する。これにより、工作機械システム１は、ボールねじ１１２の位置及び方向を考慮した加減速度設定を適切に行うことができる。 Further, the cumulative load calculation unit 202 calculates the cumulative load of the motor 13 for each of a plurality of areas where the position of the ball screw 112 is divided and for each direction of the ball screw 112, and the change rate setting unit 203 calculates the cumulative load based on the cumulative load. , The time constant change rate is set for each of a plurality of areas and for each direction of the ball screw 112. Thereby, the machine tool system 1 can appropriately set the acceleration / deceleration in consideration of the position and direction of the ball screw 112.

また、変更率設定部２０３は、累積負荷が所定の閾値以下の場合、加減速時定数を変更しないように時定数変更率を設定する。これにより、工作機械システム１は、ボールねじ１１２の累積負荷が相対的に小さい位置において時定数を変更しないことにより、当該位置におけるボールねじ１１２に加えられる累積負荷を維持し、ボールねじ１１２全体に亘って加えられる負荷をより均一にすることができる。 Further, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate so as not to change the acceleration / deceleration time constant when the cumulative load is equal to or less than a predetermined threshold value. As a result, the machine tool system 1 maintains the cumulative load applied to the ball screw 112 at that position by not changing the time constant at the position where the cumulative load of the ball screw 112 is relatively small, and is applied to the entire ball screw 112. The load applied over can be made more uniform.

また、変更率設定部２０３は、累積負荷が所定の閾値を超える場合、累積負荷が所定の閾値となるように時定数変更率を設定する。これにより、工作機械システム１は、ボールねじ１１２の累積負荷が相対的に大きい位置において時定数を変更することにより、当該位置におけるボールねじ１１２に加えられる累積負荷を低減し、ボールねじ１１２全体に亘って加えられる負荷をより均一にすることができる。 Further, when the cumulative load exceeds a predetermined threshold value, the change rate setting unit 203 sets the time constant change rate so that the cumulative load becomes a predetermined threshold value. As a result, the machine tool system 1 changes the time constant at a position where the cumulative load of the ball screw 112 is relatively large, thereby reducing the cumulative load applied to the ball screw 112 at that position and covering the entire ball screw 112. The load applied over can be made more uniform.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の工作機械システム１は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の工作機械システム１により行なわれる制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-mentioned machine tool system 1 can be realized by hardware, software, or a combination thereof. Further, the control method performed by the machine tool system 1 described above can also be realized by hardware, software, or a combination thereof. Here, what is realized by software means that it is realized by a computer reading and executing a program.

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅｓｔｏｒａｇｅｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ））を含む。 Programs can be stored and supplied to a computer using various types of non-transitory computer readable medium. Non-temporary computer-readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-temporary computer-readable media include magnetic recording media (eg, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-Rs /. W, including semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)).

また、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記各実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。 Further, although each of the above-described embodiments is a preferred embodiment of the present invention, the scope of the present invention is not limited to each of the above-mentioned embodiments. It can be carried out in a form in which various modifications are made without departing from the gist of the present invention.

１工作機械システム
１０工作機械
２０数値制御装置
２０１負荷検出部
２０２累積負荷算出部
２０３変更率設定部
２０４時定数変更部 1 Machine tool system 10 Machine tool 20 Numerical control device 201 Load detection unit 202 Cumulative load calculation unit 203 Change rate setting unit 204 Time constant change unit

Claims

ボールねじと、
前記ボールねじを駆動するモータと、
前記モータが動作しているときの前記モータの負荷を検出する負荷検出部と、
検出された前記負荷に基づいて、前記モータの累積負荷を算出する累積負荷算出部と、
前記累積負荷に基づいて、前記モータの加減速時定数を変更するための時定数変更率を設定する変更率設定部と、
前記時定数変更率に基づいて前記モータの加減速時定数を変更する時定数変更部と、
を備える工作機械システム。 With a ball screw,
The motor that drives the ball screw and
A load detection unit that detects the load of the motor when the motor is operating, and
A cumulative load calculation unit that calculates the cumulative load of the motor based on the detected load, and
A change rate setting unit that sets a time constant change rate for changing the acceleration / deceleration time constant of the motor based on the cumulative load, and a change rate setting unit.
A time constant changing unit that changes the acceleration / deceleration time constant of the motor based on the time constant change rate,
Machine tool system equipped with.

前記累積負荷算出部は、前記ボールねじの位置を分割した複数の区域ごと及び前記ボールねじの向きごとに前記モータの累積負荷を算出し、
前記変更率設定部は、前記累積負荷に基づいて、前記時定数変更率を前記複数の区域ごと及び前記ボールねじの向きごとに設定する、請求項１に記載の工作機械システム。 The cumulative load calculation unit calculates the cumulative load of the motor for each of a plurality of areas where the position of the ball screw is divided and for each direction of the ball screw.
The machine tool system according to claim 1, wherein the change rate setting unit sets the time constant change rate for each of the plurality of areas and for each direction of the ball screw based on the cumulative load.

前記変更率設定部は、前記累積負荷が所定の閾値以下の場合、前記加減速時定数を変更しないように前記時定数変更率を設定する、請求項１又は２に記載の工作機械システム。 The machine tool system according to claim 1 or 2, wherein the change rate setting unit sets the time constant change rate so as not to change the acceleration / deceleration time constant when the cumulative load is equal to or less than a predetermined threshold value.

前記変更率設定部は、前記累積負荷が前記所定の閾値を超える場合、前記累積負荷が前記所定の閾値となるように前記時定数変更率を設定する、請求項３に記載の工作機械システム。 The machine tool system according to claim 3, wherein the change rate setting unit sets the time constant change rate so that when the cumulative load exceeds the predetermined threshold value, the cumulative load becomes the predetermined threshold value.