JP2850276B2 - Control device for machine tool with two spindles - Google Patents
Control device for machine tool with two spindlesInfo
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- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Turning (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、旋盤など2つの主軸
を有する工作機械の制御装置に関し、特にワークを能率
良く且つ精度の良く加工するための速度指令に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a machine tool having two main spindles, such as a lathe, and more particularly to a speed command for efficiently and accurately processing a workpiece.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば旋盤などで細長いワークの加工を
行う場合には、そのワークの両端をそれぞれ主軸を介し
て支持し、その2つの主軸を同期駆動させてワークを回
転させながら加工する必要がある。図5はこのような2
つの主軸を有する工作機械の制御装置の概略を示したブ
ロック図である。図において、10は第1主軸、14は
第1主軸モータであり、ギア又はベルト12及び13を
介して第1主軸10と第1主軸モータ14とが結合され
ている。20は第2主軸、24は第2主軸モータであ
り、ギア又はベルト22及び23を介して第2主軸20
と第2主軸モータ24とが結合されている。1はワーク
であり、第1主軸10に取り付けてあるチャック11及
び第2主軸20に取り付けてあるチャック21によって
保持されている。第1主軸10には位置フィードバック
用にパルスエンコーダ15が取り付けられている。同様
にして、第2主転20にも位置フィードバック用にパル
スコンコーダ25が取り付けられている。16は第1主
軸モータ14を駆動する第1主軸アンプ、26は第2主
軸モータ24を駆動する第2主軸アンプである。ここ
で、第1主軸アンプ16及び第2主軸アンプ26はマイ
クロプロセッサ、メモリ等を有する速度制御回路、位置
制御回路、パワートランジスタ等を有するパワー駆動回
路から構成されている。2は数値制御装置(CNC)で
あり、6は数値制御装置(CNC)2の内部で指令する
速度指令をスムージングする加減速時定数回路である。
3は加減速時定数回路6から出力される速度指令を第1
主軸アンプ16に与える位置指令θ1 *に変換する第1
主軸位置指令作成回路である。同様にして、4は加減速
時定数回路6から出力される速度指令を第2主軸アンプ
26へ与える位置指令θ2 *に変換する第2主軸位置指
令作成回路である。2. Description of the Related Art For example, when processing a long and narrow work with a lathe or the like, it is necessary to support both ends of the work via respective spindles, and to drive the two spindles synchronously while rotating the work. is there. FIG.
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two main spindles. In the figure, reference numeral 10 denotes a first spindle, and 14 denotes a first spindle motor. The first spindle 10 and the first spindle motor 14 are connected via gears or belts 12 and 13. Reference numeral 20 denotes a second spindle, 24 denotes a second spindle motor, and the second spindle 20 is driven by gears or belts 22 and 23.
And the second spindle motor 24 are connected. Reference numeral 1 denotes a work, which is held by a chuck 11 attached to the first spindle 10 and a chuck 21 attached to the second spindle 20. The first spindle 10 is provided with a pulse encoder 15 for position feedback. Similarly, a pulse concoder 25 is attached to the second main wheel 20 for position feedback. A first spindle amplifier 16 drives the first spindle motor 14, and a second spindle amplifier 26 drives the second spindle motor 24. Here, the first spindle amplifier 16 and the second spindle amplifier 26 are constituted by a microprocessor, a speed control circuit having a memory and the like, a position control circuit, a power drive circuit having a power transistor and the like. Numeral 2 is a numerical controller (CNC), and numeral 6 is an acceleration / deceleration time constant circuit for smoothing a speed command issued inside the numerical controller (CNC) 2.
3 is the speed command output from the acceleration / deceleration time constant circuit 6 as the first
First to convert to position command θ 1 * given to spindle amplifier 16
This is a spindle position command creation circuit. Similarly, reference numeral 4 denotes a second spindle position command generation circuit for converting a speed command output from the acceleration / deceleration time constant circuit 6 into a position command θ 2 * to be given to the second spindle amplifier 26.
【0003】次に動作について説明する。第1主軸アン
プ16及び第2主軸アンプ26を位置制御に切り換え
て、数値制御装置(CNC)2よりそれぞれ第1主軸1
0と第2主軸20が位置同期するように位置指令θ1 *
及びθ2 *を第1主軸アンプ16及び第2主軸アンプ2
6へ与える。第1主軸アンプ16は位置指令θ1 *に追
従するようパルスエンコーダ15の出力信号(第1主軸
位置フィードバック)θ1 をもとに位置制御を行う。同
様にして第2主軸アンプ26は位置指令θ2 *に追従す
るようパルスエンコーダ25の出力信号(第2主軸位置
フィールドバック)θ2 をもとに位置制御を行う。Next, the operation will be described. The first spindle amplifier 16 and the second spindle amplifier 26 are switched to position control, and the first spindle 1 and the second spindle amplifier 26 are respectively controlled by the numerical controller (CNC) 2.
0 and the position command to the second spindle 20 is positioned synchronous theta 1 *
And θ 2 * are converted to the first spindle amplifier 16 and the second spindle amplifier 2
Give to 6. The first spindle amplifier 16 performs position control based on the output signal (first spindle position feedback) θ 1 of the pulse encoder 15 so as to follow the position command θ 1 * . Similarly, the second spindle amplifier 26 performs position control based on the output signal (second spindle position feedback) θ 2 of the pulse encoder 25 so as to follow the position command θ 2 * .
【0004】次に位置指令θ1 *,θ2 *を数値制御装
置(CNC)2より出力する際の動作を説明する。所望
の速度指令Wr *を入力すると、加減速時定数回路6は
その速度指令Wr *をスムージングして新たな速度指令
を作成して出力する。第1主軸位置指令作成回路3は、
第1主軸10が所望の速度になるように、加減速時定数
回路6の出力信号である速度指令を用いて位置指令θ1
*を作成し第1主軸アンプ16へ出力する。同様にして
第2主軸位置指令作成回路4も第2主軸20が所望の速
度になるよう位置指令θ2 *を作成し第2主軸アンプ2
6へ出力する。Next, the operation when the position commands θ 1 * and θ 2 * are output from the numerical controller (CNC) 2 will be described. When a desired speed command W r * is input, the acceleration / deceleration time constant circuit 6 smoothes the speed command W r * to create and output a new speed command. The first spindle position command creation circuit 3
A position command θ 1 using a speed command which is an output signal of the acceleration / deceleration time constant circuit 6 so that the first spindle 10 has a desired speed.
Is created and output to the first spindle amplifier 16. Similarly, the second spindle position command creation circuit 4 creates a position command θ 2 * so that the second spindle 20 has a desired speed, and generates the second spindle amplifier 2.
Output to 6.
【0005】ここで、加減速時定数回路6で設定される
時定数について説明する。図6は一般的に使用される主
軸モータの出力特性図、図7はそのトルク特性図であ
り、両者とも横軸はモータの速度、縦軸は図6がモータ
出力Pであり、図7がモータトルクTである。図8はこ
れらの出力特性により得られるモータの速度制御におけ
る加減速特性図であり、縦軸はモータ速度であり、横軸
は加減速時間である。今、位置制御をする場合には図8
の加減速特性より傾きが緩やかな加減速特性にする必要
がある。例えば、位置同期する最高速度がNC (rp
m)ならばその速度の接線Aの直線の傾きより緩やかで
なければならない。つまり直線Bのような傾きが一定な
時定数の加減速特性になる。従って、加速時間は、図8
の加減速特性に従って速度制御をした場合はtcとなる
が、直線Bの加減速特性に従って位置同期制御をした場
合にはtpとなり加減速時間は長くなる。Here, the time constant set by the acceleration / deceleration time constant circuit 6 will be described. 6 is an output characteristic diagram of a commonly used spindle motor, and FIG. 7 is a torque characteristic diagram thereof. In both cases, the horizontal axis is the motor speed, the vertical axis is the motor output P in FIG. 6, and FIG. Motor torque T. FIG. 8 is an acceleration / deceleration characteristic diagram of the motor speed control obtained from these output characteristics. The vertical axis represents the motor speed, and the horizontal axis represents the acceleration / deceleration time. Now, in the case of position control, FIG.
It is necessary to make the acceleration / deceleration characteristics gentler than the acceleration / deceleration characteristics. For example, the maximum speed for position synchronization is N C (rp
If m), the slope must be gentler than the slope of the tangent line A at that speed. In other words, the acceleration / deceleration characteristic has a constant time constant such as a straight line B. Therefore, the acceleration time is as shown in FIG.
If the speed control according to the acceleration characteristic becomes a t c, t p next acceleration or deceleration time is longer when the position synchronization control according to acceleration and deceleration characteristics of the straight line B.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の2つの主軸を有
する工作機械の制御装置は以上のように構成されている
ので、同一指令で回転している2つの主軸の回転速度を
変化させた場合には、特に加減速時には時間がかかった
り、或いは加工時間短縮のために時定数を短くするとワ
ークに無理な力がかかり捻り現象等がおきたりするの
で、時定数を短くするのは加工精度上の制約から限定さ
れており、加工時間が短縮できない等の問題点があっ
た。Since the conventional control device for a machine tool having two main spindles is constructed as described above, when the rotation speed of the two main spindles rotating by the same command is changed. In particular, it takes time to accelerate or decelerate, or if the time constant is shortened to shorten the processing time, an excessive force will be applied to the work and twisting will occur. Therefore, there is a problem that the processing time cannot be reduced.
【0007】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、加工精度を維持したまま加
工時間を短縮することができるようにした2つの主軸を
有する工作機械の制御装置を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a control device for a machine tool having two main spindles capable of shortening a machining time while maintaining machining accuracy. The purpose is to obtain.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明に係る2つの主
軸を有する工作機械の制御装置は、第1主軸を駆動する
第1主軸モータと、第1の主軸に対向して配置された第
2主軸を駆動する第2主軸モータとを有し、位置指令回
路からの位置指令に基づいて第1の主軸モータ及び第2
の主軸モータをそれぞれ駆動して第1主軸及び第2主軸
を位置制御し、第1の主軸と第2の主軸との間に介在す
るワークを加工する2つの主軸を有する工作機械の制御
装置において、回転速度に応じた定トルク領域、定出力
領域及び低減出力領域の各領域に応じた時定数をそれぞ
れ有し、指令回転速度を入力し、その指令回転速度の時
間に対する傾きを該当する時定数により調整した後に位
置指令回路に出力する加減速時定数回路を有する。A control device for a machine tool having two spindles according to the present invention includes a first spindle motor for driving a first spindle, and a second spindle motor disposed opposite to the first spindle. A second spindle motor for driving the spindle, and a first spindle motor and a second spindle motor based on a position command from a position command circuit.
In the control device for a machine tool having two main spindles for driving a main spindle motor and controlling a position of a first main spindle and a second main spindle to process a work interposed between the first main spindle and the second main spindle, respectively. , Has a time constant corresponding to each of the constant torque region, the constant output region, and the reduced output region according to the rotation speed, and inputs a command rotation speed .
An acceleration / deceleration time constant circuit is provided which adjusts the inclination with respect to the interval by a corresponding time constant and outputs the adjusted time constant to the position command circuit.
【0009】この発明に係る他の2つの主軸を有する工
作機械の制御装置は、第1主軸を駆動する第1主軸モー
タと、第1の主軸に対向して配置された第2主軸を駆動
する第2主軸モータとを有し、位置指令回路からの位置
指令に基づいて第1の主軸モータ及び第2の主軸モータ
をそれぞれ駆動して第1主軸及び第2主軸を位置制御
し、第1の主軸と第2の主軸との間に介在するワークを
加工する2つの主軸を有する工作機械の制御装置におい
て、回転速度に応じた定トルク領域、定出力領域及び低
減出力領域の各領域に応じた時定数をそれぞれ有し、指
令回転速度を入力し、その指令回転速度の時間に対する
傾きを該当する時定数により調整した後に位置指令回路
に出力する回路であって、それぞれ対応する時定数が異
なっている複数の加減速時定数回路と、第1主軸及び第
2主軸のトルクをそれぞれ帰還し、両トルクが制限値に
かからないよう加減速時定数回路を切換える手段とを有
する。According to another aspect of the present invention, there is provided a machine tool control device having two main spindles, the first main spindle motor driving a first main spindle and the second main spindle arranged opposite to the first main spindle. A first spindle motor and a second spindle motor based on a position command from a position command circuit to control the position of the first spindle and the second spindle, respectively. In a control device for a machine tool having two main spindles for processing a work interposed between a main spindle and a second main spindle, the control apparatus is adapted to a constant torque area, a constant output area, and a reduced output area according to a rotation speed. for time has constant respectively, enter the command rotational speed, the time of the command rotational speed
A circuit for adjusting the inclination by a corresponding time constant and outputting the adjusted signal to a position command circuit, wherein a plurality of acceleration / deceleration time constant circuits having respectively different time constants, and torques of a first spindle and a second spindle are respectively provided. Means for switching back and forth, and switching the acceleration / deceleration time constant circuit so that the two torques do not reach the limit value.
【0010】この発明に係る他の2つの主軸を有する工
作機械の制御装置は、上記の制御装置の加減速時定数回
路と位置指令回路との間に設けられた一次時遅れフィル
タ回路を有する。A control device for a machine tool having two other spindles according to the present invention has a first-order time delay filter circuit provided between an acceleration / deceleration time constant circuit and a position command circuit of the control device.
【0011】[0011]
【作用】この発明においては、速度指令が変化すると、
それは各速度領域に応じて異なった加減速時定数を有す
る加減速時定数回路を経由して位置指令回路に出力され
るので、速度指令に応じた適切な時定数により遅延さ
れ、その指令回転速度の時間に対する傾き(:加速度)
が該当する時定数により調整されて小さくなる。その結
果、第1主軸及び第2主軸の位置同期制御の精度を良好
に維持したまま加減速時間を時間を短くできる。According to the present invention, when the speed command changes,
Since it is output to the position command circuit via an acceleration / deceleration time constant circuit having a different acceleration / deceleration time constant according to each speed region, it is delayed by an appropriate time constant according to the speed command, and the command rotation speed is Slope with respect to time (: acceleration)
Is adjusted by the corresponding time constant and becomes smaller. As a result, the acceleration / deceleration time can be shortened while maintaining the accuracy of the position synchronization control of the first spindle and the second spindle.
【0012】また、この発明においては、複数の加減速
時定数回路を用意しておき、第1主軸及び第2主軸のト
ルクをそれぞれ監視して両トルクが制限値にかからない
ように、加減速時定数回路を切換える。例えば両トルク
が規定トルクを越えた場合には時定数の大きな加減速時
定数回路を選択する。このようにワークに応じた加減速
時定数回路が選択でき、適切な制御ができる。Further, in the present invention, a plurality of acceleration / deceleration time constant circuits are prepared, and the torques of the first main spindle and the second main spindle are monitored, and the acceleration / deceleration time constants are set so that both torques do not reach the limit value. Switch the constant circuit. For example, when both torques exceed the specified torque, an acceleration / deceleration time constant circuit having a large time constant is selected. Thus, the acceleration / deceleration time constant circuit according to the work can be selected, and appropriate control can be performed.
【0013】また、この発明においては、一次遅れフィ
ルタ回路7は加減速時定数回路の加減速時定数の変曲点
をなくして滑らかにし、或いは一方の加減速時定数回路
からの他方の加減速時定数回路に切換えられたときの時
定数の切換り点を滑らかにする。これにより位置制御に
おける加減速パターンの速度変曲点をなくして滑らかな
カーブにし、主軸間の位置誤差を小さくしている。Further, in the present invention, the first-order lag filter circuit 7 eliminates the inflection point of the acceleration / deceleration time constant of the acceleration / deceleration time constant circuit, or smoothes the acceleration / deceleration time constant. The switching point of the time constant when switching to the time constant circuit is smoothed. As a result, the speed inflection point of the acceleration / deceleration pattern in the position control is eliminated to form a smooth curve, and the position error between the spindles is reduced.
【0014】[0014]
【実施例】実施例1. 図1は本発明の一実施例の2つの主軸を有する工作機械
の制御装置の概略を示したブロック図である。図におい
て、10〜16及び20〜26は図5の従来の装置のも
のと同一であり、その説明は省略する。2は数値制御装
置(CNC)であり、5は数値制御装置(CNC)2の
内部で速度指令をスムージングするための3段階加減速
時定数回路である。3は3段階加減速時定数回路5の出
力信号(速度指令)を第1主軸アンプ16に与える位置
指令θ1 *に変換する第1主軸位置指令作成回路であ
り、4は3段階加減速時定数回路5からの出力信号(速
度指令)を第2主軸アンプ26に与える位置指令θ2 *
に変換する第2主軸位置指令作成回路である。[Embodiment 1] FIG. 1 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two spindles according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numerals 10 to 16 and 20 to 26 are the same as those of the conventional apparatus shown in FIG. 5, and a description thereof will be omitted. Reference numeral 2 denotes a numerical controller (CNC), and reference numeral 5 denotes a three-stage acceleration / deceleration time constant circuit for smoothing a speed command inside the numerical controller (CNC) 2. Reference numeral 3 denotes a first spindle position command generation circuit for converting an output signal (speed command) of the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5 into a position command θ 1 * to be given to the first spindle amplifier 16; Position command θ 2 * for giving an output signal (speed command) from constant circuit 5 to second spindle amplifier 26
This is a second spindle position command creation circuit that converts the data into.
【0015】次に動作について説明する。第1主軸位置
指令作成回路3が速度指令を入力してそれを位置指令θ
1 *に変換して第1主軸アンプ16に供給した後、第1
主軸アンプ16及び第1主軸10は従来と同様な動作を
し、また、第2主軸位置指令作成回路4が速度指令を入
力してそれを位置指令θ2 *に変換して第2主軸アンプ
26に供給した後、第2主軸アンプ26及び第2主軸2
0も従来と同様な動作をするので、ここでは位置指令θ
1 *及びθ2 *が出力されるまでの動作を説明する。所
望の速度指令Wr *が3段階加減速時定数回路5に入力
すると、3段階加減速時定数回路5はその速度指令Wr
*をスムージング処理して後述する速度指令パターンを
作成して出力する。第1主軸位置指令作成回路3及び第
2主軸位置指令回路4はこの出力信号を用いて位置指令
θ1 *及びθ2 *を作成し、第1主軸アンプ16及び第
2主軸アンプ26に出力する。Next, the operation will be described. The first spindle position command creation circuit 3 inputs a speed command and converts it into a position command θ.
After being converted to 1 * and supplied to the first spindle amplifier 16, the first
The main spindle amplifier 16 and the first main spindle 10 operate in the same manner as in the prior art, and the second main spindle position command creation circuit 4 inputs a speed command, converts it into a position command θ 2 * , and After being supplied to the second spindle amplifier 26 and the second spindle 2
0 performs the same operation as in the prior art.
The operation until 1 * and θ 2 * are output will be described. When the desired speed command Wr * is input to the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5, the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5 outputs the speed command Wr.
* Is smoothed to create and output a speed command pattern described later. The first spindle position command creation circuit 3 and the second spindle position command circuit 4 create position commands θ 1 * and θ 2 * using these output signals and output them to the first spindle amplifier 16 and the second spindle amplifier 26. .
【0016】次に、3段階加減速時定数回路5について
説明する。ここでもう一度従来例で説明した図6〜図8
を用いて説明する。上述のように図6は一般的な主軸モ
ータの出力特性図、図7はそのトルク特性図である。モ
ータ速度0〜NB [rpm]間はトルク一定となるよう
に制御している定トルク領域、モータ速度NB 〜N
C[rpm]は出力一定となるよう制御している定出力
領域、モータ速度NC 〜Nmax [rpm]は出力が速度
に反比例する低減出力領域である。また、図8は上述の
ように、これらのモータの出力特性により得られるモー
タの速度制御時における加減速特性図である。モータの
基本関係式P=ωT、T=J・dω/dt(P:出力
[kw]、ω:角速度[rad/s]、T:トルク[N
・m]、J:イナーシャ[kg・m2 ])からモータ速
度と加減速時間との関係は次のようになる。モータ速度
0〜NB[rpm]の定トルク領域では加減速時間tは
モータ速度Nに比例する直線となり、モータ速度NB 〜
NC [rpm]の定出力領域では加減速時間tはモータ
速度の2乗N2 に比例する2次曲線となり、モータ速度
NC 〜Nmax [rpm]の定減出力領域では加減速時間
tはモータ速度の3乗N3 に比例する3次曲線となる。Next, the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5 will be described. Here, FIGS. 6 to 8 again described in the conventional example.
This will be described with reference to FIG. As described above, FIG. 6 is an output characteristic diagram of a general spindle motor, and FIG. 7 is a torque characteristic diagram thereof. Constant torque region between motor speed 0 to N B [rpm] which is controlled to be constant torque, the motor speed N B to N
C [rpm] is a constant output area where the output is controlled to be constant, and motor speeds N C to N max [rpm] are a reduced output area where the output is inversely proportional to the speed. FIG. 8 is an acceleration / deceleration characteristic diagram at the time of motor speed control obtained from the output characteristics of these motors as described above. Basic relational expression P = ωT, T = J · dω / dt (P: output [kw], ω: angular velocity [rad / s], T: torque [N
[M], J: Inertia [kg · m 2 ]), the relationship between the motor speed and the acceleration / deceleration time is as follows. Motor speed 0 to N B [rpm] deceleration time t at constant torque region of into a linearly proportional to the motor speed N, the motor speed N B ~
In the constant output region of N C [rpm], the acceleration / deceleration time t becomes a quadratic curve proportional to the square of the motor speed N 2, and in the constant speed output region of the motor speed N C to N max [rpm], the acceleration / deceleration time t Is a cubic curve proportional to the third power N 3 of the motor speed.
【0017】図2はこの発明における位置制御における
加減速パターンの説明図であり、図図8に対応してい
る。この図を用いて更に説明する。従来は位置同期する
場合の加減速時定数は1段しか用いていないため、例え
ば位置同期制御時のモータ最高速度がNmax [rpm]
であるとすると、上述の図6の出力の範囲内で制御しな
ければらないので、速度Nmax における接線Cの傾きの
加減速時定数(直線C2 )を設定する必要がある。従っ
て、モータ速度NC まで加速する場合には、本来ならば
接線Bの傾きの加減速時定数(直線B2 )でよいとこ
ろ、この時定数で位置同期制御した場合には直線C2 と
なるため加減速時間が長くなる。そこで、この実施例に
おいては、モータの出力特性に基づいて3段階の加減速
時定数を設定できるようにした。各段階の加減速時定数
を設定する際には、モータ出力特性の各特性領域(定ト
ルク領域、定出力領域、低減領域)で最も緩やかな傾き
をもとに決定する。各特性領域の最大速度の点がその領
域で最も穏やかな傾きになるので、モータ速度NB [r
pm]の接線Aにより直線A1 、モータ速度NC [rp
m]の接線Bにより直線B1 、モータ速度Nmax [rp
m]の接線Cにより直線C1 となる3つの加減速時定数
を設定することにより、モータの低速回転から最高回転
数まで効率よく短時間で加減速運転ができるようにな
る。但し、速度制御における加減速パターンは最大トル
ク出力時のパターンであるため、両主軸間の位置同期中
の精度をより良くするには前記設定値より余裕をもった
時定数で設定する。また、第1主軸の主軸アンプ16、
第2主軸の主軸アンプ26、第1主軸モータ10、第2
主軸モータ20、負荷イナーシャ等が同一仕様ならば問
題ないが、異なる場合については加減速パターンの長い
方の主軸特性に合わせて設定する。FIG. 2 is an explanatory diagram of the acceleration / deceleration pattern in the position control according to the present invention, and corresponds to FIG. This will be further described with reference to FIG. Conventionally, only one stage is used for the acceleration / deceleration time constant in the case of position synchronization. For example, the motor maximum speed during position synchronization control is N max [rpm].
In this case, since the control must be performed within the range of the output shown in FIG. 6, it is necessary to set the acceleration / deceleration time constant (straight line C 2 ) of the inclination of the tangent C at the speed Nmax . Therefore, when accelerating to the motor speed N C , the acceleration / deceleration time constant (straight line B 2 ) of the inclination of the tangent line B should be originally, but when the position synchronization control is performed with this time constant, the straight line C 2 is obtained. Therefore, the acceleration / deceleration time becomes longer. Therefore, in this embodiment, three stages of acceleration / deceleration time constants can be set based on the output characteristics of the motor. When setting the acceleration / deceleration time constant at each stage, the acceleration / deceleration time constant is determined based on the gentlest slope in each characteristic region (constant torque region, constant output region, reduction region) of the motor output characteristics. Since the point of the maximum speed in each characteristic region has the gentlest slope in that region, the motor speed N B [r
pm], the straight line A 1 , the motor speed N C [rp
m], the straight line B 1 , the motor speed N max [rp
By setting the three acceleration and deceleration time constant becomes linearly C 1 by the tangent C of m], so that it is acceleration or deceleration operation in a short time efficiently from low-speed rotation of the motor up to speed. However, since the acceleration / deceleration pattern in the speed control is a pattern at the time of the maximum torque output, in order to improve the accuracy during the position synchronization between the two spindles, the acceleration / deceleration pattern is set with a time constant having a margin more than the set value. Also, the spindle amplifier 16 of the first spindle,
The spindle amplifier 26 of the second spindle, the first spindle motor 10, the second
There is no problem if the spindle motor 20, load inertia and the like have the same specifications, but if they are different, they are set according to the longer spindle characteristics of the acceleration / deceleration pattern.
【0018】上述の実施例においては3段階の加減速時
定数の設定方法を説明したが、加減速パターンにより近
づけるように、上述の各領域(定トルク領域、低出力領
域及び低減出力領域)を更に多くの段階に分けて時定数
を設定すれば、速度制御に近い位置同期制御による加減
速運転が可能となる。また、時定数を定トルク領域では
モータ速度Nに比例する直線とし、定出力領域ではモー
タ速度の2乗N2 に比例する2次曲線とし、低減出力領
域ではモータ速度の3乗N3 に比例する3次曲線とし、
位置制御における加減速パターンを速度制御における加
減速パターンに沿ったものにしてもよい。In the above-described embodiment, the method of setting the acceleration / deceleration time constant in three stages has been described. However, the above-mentioned regions (constant torque region, low output region ) are set so as to be closer to the acceleration / deceleration pattern.
By setting the time constant is divided into a number of stages range and reduced power range) to a further, it is possible to deceleration operation by the position synchronization control close to the speed control. Further, the time constant is a straight line proportional to the motor speed N in the constant torque region, a quadratic curve proportional to the square of the motor speed N 2 in the constant output region, and proportional to the cube N 3 of the motor speed in the reduced output region. Cubic curve
The acceleration / deceleration pattern in the position control may be in accordance with the acceleration / deceleration pattern in the speed control.
【0019】実施例2. 図3はこの発明の他の実施例の2つの主軸を有する工作
機械の制御装置の概略を示したブロック図である。図3
において、7は3段階加減速時定数回路5の出力に一次
遅れ要素をかける一次遅れフィルタ回路であり、この一
次遅れフィルタ回路7を設けた点が前記実施例と異な
る。この一次遅れフィルタ回路7は、3段階加減速時定
数回路5の加減速時定数の変曲点(例えば図2のモータ
速度NB ,NC ,Nmax の時定数の切換り点)を滑らか
にして位置同期制御中の加減速パターンの速度変曲点を
なくして滑らかなカーブにする。この一次遅れフィルタ
回路7を用いることにより、変曲点の過渡的なモードで
発生すると考えられる両主軸間の位置制御誤差が小さく
なり、制御精度が高くなる。特にこの実施例は、異なっ
た特性の主軸アンプ、主軸モータ、負荷イナーシャ等を
用いた場合にその効果は顕著になる。Embodiment 2 FIG. FIG. 3 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two spindles according to another embodiment of the present invention. FIG.
In the figure, reference numeral 7 denotes a first-order lag filter circuit for applying a first-order lag element to the output of the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5, which is different from the above embodiment in that the first-order lag filter circuit 7 is provided. The first-order lag filter circuit 7 smoothes the inflection point of the acceleration / deceleration time constant of the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5 (for example, the switching point of the time constants of the motor speeds N B , N C and N max in FIG. 2). Thus, the speed inflection point of the acceleration / deceleration pattern during the position synchronization control is eliminated to obtain a smooth curve. By using the first-order lag filter circuit 7, the position control error between the two spindles, which is considered to occur in the transitional mode of the inflection point, is reduced, and the control accuracy is increased. In particular, this embodiment has a remarkable effect when a spindle amplifier, a spindle motor, a load inertia, and the like having different characteristics are used.
【0020】実施例3.図4はこの発明の更に他の実施
例の2つの主軸を有する工作機械の制御装置の概略を示
したブロック図である。図4において、8は第1主軸ア
ンプ16からのトルクフィードバック信号(%出力)τ
1 と第2主軸アンプ26からのトルクフィードバック信
号(%出力)τ2 とをもとに、トルクフィードバック値
が規定トルク(例えば80%)以上か以下かを判定し、
規定トルク以上ならば傾きの緩やかな加減速時定数に切
換えるよう出力するトルク判定回路であり、9はトルク
判定回路8の出力信号に基づいて3段階(又はそれ以上
の多段階)加減速時定数回路を切換える切換スイッチ回
路である。Embodiment 3 FIG. FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two spindles according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 8 denotes a torque feedback signal (% output) τ from the first spindle amplifier 16.
Based on 1 and the torque feedback signal (% output) τ 2 from the second spindle amplifier 26, it is determined whether the torque feedback value is equal to or greater than a specified torque (for example, 80%),
A torque judging circuit for outputting a signal for switching to a slower acceleration / deceleration time constant if the torque is equal to or more than a specified torque, 9 is a three-step (or more multi-step) acceleration / deceleration time constant based on an output signal of the torque judgment circuit 8. This is a changeover switch circuit that switches circuits.
【0021】この実施例においては、例えば予め2種類
の3段階加減速時定数回路5a,5bを設定しておき、
1つは標準の時定数をもったものとし、他の1つは余裕
をもった時定数(例えば2倍)のものとしておき、ワー
クが比較的軽い場合は標準の時定数を用い、次に重いワ
ークに掴み代えをした時などは、時定数を再度設定せず
に自動的に余裕をもったもう1つの時定数に切換える。
つまり、トルク判定回路8はトルクフィードバック信号
τ1 ,τ2 を入力しそれが規定トルク以上か以下かを判
定する。ワークが比較的軽い場合にはトルクフィードバ
ック信号τ1 ,τ2 が規定トルク以下であると判定さ
れ、切換スイッチ回路9を3段階加減速時定数回路5a
に切換えて標準の時定数に基づいて制御する。また、ワ
ークが重い場合にはトルクフィードバック信号τ1 ,τ
2 が規定トルク以上であると判定され、切換スイッチ回
路9を3段階加減速時定数回路5bに切換えて標準の2
倍の時定数に基づいて制御する。また、この実施例にお
いても一次遅れフィルタ回路7が設けられており、各3
段階加減速時定数回路5a,5bの減速時定数の変曲点
だけでなく、一方の3段階加減速時定数回路からの他方
の3段階加減速時定数回路に切換えられたときにその時
定数の切換り点を滑らかにして位置同期制御中の加減速
パターンの速度変曲点をなくし滑らかなカーブにしてい
る。In this embodiment, for example, two types of three-stage acceleration / deceleration time constant circuits 5a and 5b are set in advance.
One has a standard time constant, the other has a sufficient time constant (for example, twice), and if the work is relatively light, use the standard time constant. For example, when a heavy workpiece is gripped and replaced, the time constant is automatically switched to another time constant without setting the time constant again.
That is, the torque determination circuit 8 inputs the torque feedback signals τ 1 and τ 2 and determines whether the torque feedback signals are equal to or greater than the specified torque. If the work is relatively light, it is determined that the torque feedback signals τ 1 and τ 2 are less than the specified torque, and the changeover switch circuit 9 is switched to a three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5a.
And control based on the standard time constant. When the work is heavy, the torque feedback signals τ 1 , τ
2 is determined to be equal to or greater than the specified torque, and the changeover switch circuit 9 is switched to the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5b to switch the standard
Control based on double time constant. Also in this embodiment, a first-order lag filter circuit 7 is provided.
Not only the inflection point of the deceleration time constant of the step acceleration / deceleration time constant circuits 5a and 5b, but also the time constant of the time constant when switching from one three-step acceleration / deceleration time constant circuit to the other three-step acceleration / deceleration time constant circuit The switching point is smoothed to eliminate the speed inflection point of the acceleration / deceleration pattern during the position synchronization control, thereby forming a smooth curve.
【0022】なお、上述の実施例においては主軸を回転
させることによりワークを回転する場合の工作機械のつ
いて説明したが、例えば長い筒状の素材の中ぐり加工を
行うば場合のようにカッターを2つの主軸に取り付けて
カッターを回転させてワークを加工する工作機械にもこ
の発明は適用される。In the above-described embodiment, the description has been given of the machine tool in the case where the work is rotated by rotating the main shaft. However, for example, when the boring of a long cylindrical material is performed, the cutter is used. The present invention is also applied to a machine tool which is mounted on two spindles and rotates a cutter to process a workpiece.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、指令速
度が変化すると各速度領域に応じて異なった加減速時定
数を有する加減速時定数回路を経由して位置指令回路に
出力するようにしたので、装置が複雑にならず、かつ速
度指令に応じた適切な時定数(モータ最大出力を有効に
利用できる)により遅延されてその指令回転速度の時間
に対する傾きが調整され、第1主軸及び第2主軸の位置
同期制御の精度を良好に維持したまま加減速時間を時間
を短くできる。As described above, according to the present invention, when the command speed changes, the command speed is output to the position command circuit via the acceleration / deceleration time constant circuit having a different acceleration / deceleration time constant according to each speed range. Therefore, the device is not complicated, and the time of the command rotation speed is delayed by an appropriate time constant according to the speed command (the motor maximum output can be used effectively).
Is adjusted, and the acceleration / deceleration time can be shortened while maintaining the accuracy of the position synchronization control of the first spindle and the second spindle.
【0024】また、この発明によれば、複数の加減速時
定数回路を用意しておき、第1主軸及び第2主軸のトル
クをそれぞれ監視して両トルクが制限値にかからないよ
うに加減速時定数回路を切換えるようにしたので、この
ようにワークに応じた加減速時定数回路が選択でき、適
切な制御ができる。Further, according to the present invention, a plurality of acceleration / deceleration time constant circuits are prepared, and the torques of the first main spindle and the second main spindle are monitored, and the acceleration / deceleration time is controlled so that both torques do not reach the limit value. Since the constant circuit is switched, an acceleration / deceleration time constant circuit according to the work can be selected in this manner, and appropriate control can be performed.
【0025】また、この発明によれば、加減速時定数回
路の減速時定数の変曲点をなくして滑らかにし、或いは
一方の加減速時定数回路からの他方の加減速時定数回路
に切換えられたときの時定数の切換り点を滑らかにする
ようにしたので、位置制御における加減速パターンの速
度変曲点がなくなり滑らかなカーブが得られ、その結
果、主軸間の位置誤差も小さくなっている。Further, according to the present invention, the inflection point of the deceleration time constant of the acceleration / deceleration time constant circuit is eliminated to make it smooth, or one of the acceleration / deceleration time constant circuits is switched to the other. The switching point of the time constant at the time of turning is smoothed, so that there is no speed inflection point of the acceleration / deceleration pattern in the position control, and a smooth curve is obtained. As a result, the position error between the spindles is reduced. I have.
【図1】この発明の一実施例による2つの主軸を有する
工作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two spindles according to an embodiment of the present invention.
【図2】この発明における位置制御における加減速パタ
ーンの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an acceleration / deceleration pattern in position control according to the present invention.
【図3】この発明の他の実施例の2つの主軸を有する工
作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two spindles according to another embodiment of the present invention.
【図4】この発明の更に他の実施例の2つの主軸を有す
る工作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two spindles according to still another embodiment of the present invention.
【図5】従来の2つの主軸を有する工作機械の制御装置
の概略を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram schematically showing a conventional control device for a machine tool having two main spindles.
【図6】一般的に使用される主軸モータの出力特性図で
ある。FIG. 6 is an output characteristic diagram of a commonly used spindle motor.
【図7】主軸モータのトルク特性図である。FIG. 7 is a torque characteristic diagram of a spindle motor.
【図8】主軸モータの速度制御における加減速特性図で
ある。FIG. 8 is an acceleration / deceleration characteristic diagram in speed control of a spindle motor.
1 ワーク 5 3段階加減速時定回路 7 一次遅れフィルタ回路 8 トルク判定回路 9 時定数切換回路 10 第1主軸 14 第1主軸モータ 16 第1主軸アンプ 20 第2主軸 24 第2主軸モータ 26 第2主軸アンプ なお、図中同一符号は同一又は相当部を示す。 Reference Signs List 1 work 5 three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 7 primary delay filter circuit 8 torque judgment circuit 9 time constant switching circuit 10 first spindle 14 first spindle motor 16 first spindle amplifier 20 second spindle 24 second spindle motor 26 second Main shaft amplifier The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G05B 19/416 G05D 3/00 Q G05D 3/00 G05B 19/407 K ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G05B 19/416 G05D 3/00 Q G05D 3/00 G05B 19/407 K
Claims (3)
該第1主軸に対向して配置された第2主軸を駆動する第
2主軸モータとを有し、位置指令回路からの位置指令に
基づいて前記第1の主軸モータ及び前記第2の主軸モー
タをそれぞれ駆動して前記第1主軸及び前記第2主軸を
位置制御し、前記第1の主軸と前記第2の主軸との間に
介在するワークを加工する2つの主軸を有する工作機械
の制御装置において、 回転速度に応じた定トルク領域、定出力領域及び低減出
力領域の各領域に応じた時定数をそれぞれ有し、指令回
転速度を入力し、その指令回転速度の時間に対する傾き
を該当する時定数により調整した後に前記位置指令回路
に出力する加減速時定数回路を有することを特徴とする
2つの主軸を有する工作機械の制御装置。A first spindle motor for driving a first spindle;
A second spindle motor for driving a second spindle disposed opposite to the first spindle. The first spindle motor and the second spindle motor are driven based on a position command from a position command circuit. In the control device for a machine tool having two main spindles for driving and controlling the position of the first main spindle and the second main spindle, and processing a work interposed between the first main spindle and the second main spindle. , Has a time constant corresponding to each area of a constant torque area, a constant output area, and a reduced output area according to the rotation speed, inputs a command rotation speed , and slopes the command rotation speed with respect to time.
The control device of a machine tool having two main shaft and having a deceleration time constant circuit for outputting prior Symbol position command circuits after adjusting the time constant corresponding.
該第1主軸に対向して配置された第2主軸を駆動する第
2主軸モータとを有し、位置指令回路からの位置指令に
基づいて前記第1の主軸モータ及び前記第2の主軸モー
タをそれぞれ駆動して前記第1主軸及び前記第2主軸を
位置制御し、前記第1の主軸と前記第2の主軸との間に
介在するワークを加工する2つの主軸を有する工作機械
の制御装置において、 回転速度に応じた定トルク領域、定出力領域及び低減出
力領域の各領域に応じた時定数をそれぞれ有し、指令回
転速度を入力し、その指令回転速度の時間に対する傾き
を該当する時定数により調整した後に前記位置指令回路
に出力する回路であって、それぞれ対応する時定数が異
なっている複数の加減速時定数回路と、 前記第1主軸及び前記第2主軸のトルクをそれぞれ帰還
し、前記両トルクが制限値にかからないよう前記加減速
時定数回路を切換える手段とを有することを特徴とする
2つの主軸を有する工作機械の制御装置。2. A first spindle motor for driving a first spindle,
A second spindle motor for driving a second spindle disposed opposite to the first spindle. The first spindle motor and the second spindle motor are driven based on a position command from a position command circuit. In the control device for a machine tool having two main spindles for driving and controlling the position of the first main spindle and the second main spindle, and processing a work interposed between the first main spindle and the second main spindle. , Has a time constant corresponding to each area of a constant torque area, a constant output area, and a reduced output area according to the rotation speed, inputs a command rotation speed , and slopes the command rotation speed with respect to time.
The a circuit for outputting the position command circuit after adjusting the time constant corresponding, a plurality of acceleration and deceleration time constant circuit constants are different when the corresponding, the first spindle and the torque of the second spindle And a means for switching the acceleration / deceleration time constant circuit so that the two torques do not reach the limit values.
路との間に設けられた一次時遅れフィルタ回路を有する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の2つの主軸を有
する工作機械の制御装置。3. The machine tool having two spindles according to claim 1, further comprising a first-order time delay filter circuit provided between said acceleration / deceleration time constant circuit and said position command circuit. Control device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4013856A JP2850276B2 (en) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | Control device for machine tool with two spindles |
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JPH05204420A JPH05204420A (en) | 1993-08-13 |
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-
1992
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