JP2850276B2 - ２つの主軸を有する工作機械の制御装置 - Google Patents
２つの主軸を有する工作機械の制御装置Info
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
工作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。
【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。
ーンの説明図である。
【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。
作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。
【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。
る工作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。
【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。
の概略を示すブロック図である。
【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。
ある。
【図７】主軸モータのトルク特性図である。
【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。
ある。
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。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (3)
- 【請求項１】 第１主軸を駆動する第１主軸モータと、
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。 - 【請求項２】 第１主軸を駆動する第１主軸モータと、
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。 - 【請求項３】 前記加減速時定数回路と前記位置指令回
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
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4013856A JP2850276B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | ２つの主軸を有する工作機械の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4013856A JP2850276B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | ２つの主軸を有する工作機械の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05204420A JPH05204420A (ja) | 1993-08-13 |
| JP2850276B2 true JP2850276B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=11844919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4013856A Expired - Lifetime JP2850276B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | ２つの主軸を有する工作機械の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850276B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19883028T1 (de) | 1998-12-24 | 2002-02-14 | Mitsubishi Electric Corp | Numerisches Steuergerät |
| US7860609B2 (en) * | 2005-05-06 | 2010-12-28 | Fanuc Robotics America, Inc. | Robot multi-arm control system |
| JP2009220242A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Ricoh Co Ltd | 旋削加工装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6142008A (ja) * | 1984-08-03 | 1986-02-28 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | ロボツトの経路制御装置 |
| JPH01228752A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-12 | Fanuc Ltd | 主軸同期方式 |
| JPH02219108A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | ロボットの制御装置 |
| JPH0324604A (ja) * | 1989-06-21 | 1991-02-01 | Okuma Mach Works Ltd | 数値制御方式 |
| JPH03117514A (ja) * | 1989-09-28 | 1991-05-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 同期タップ制御装置 |
-
1992
- 1992-01-29 JP JP4013856A patent/JP2850276B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05204420A (ja) | 1993-08-13 |
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