JPH02290187A

JPH02290187A - 同期制御方法及びその装置

Info

Publication number: JPH02290187A
Application number: JP1108468A
Authority: JP
Inventors: Yoshimaro Hanaki; 義麿花木; Masayuki Nashimoto; 梨本　政行
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-11-30
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JP2581797B2; US5047702A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、相対向しかつ回転駆動自在に設けられた２個
のスピンドルを有する対向スピンドル旋盤において、相
対向するスピンドル間に保持したワークを同期して回転
させる場合に好適な同期制御方法及びその装置に関する
．（従来の技術）相対向しかつ四転駆動自在に設けられた２個のスピンド
ルを有ずる対向スピンドル旋盤において、相対向するス
ピンドル間にワークを保持し、その状態で加減速回転あ
るいは切削加工を行なう場合、前記ワークに過大なねじ
りトルクが発生しないように両スピンドルを同期制御す
る必要がある．これを実現する方法としては、ねじりト
ルクが許容値以下になるように両スピンドルを正確に制
御する第１方法、或いは特開昭６４−２１３４３号．特
開昭６４−２８４４号等に示される第２方法がある．（
発明が解決しようとする課題）従来の第１方法では、両スピンドル及びワークの剛性が
高い場合、わずかな同期ズレに対してもワークに過大な
ねじりトルクが発生し、動力が片方のスピンドル駆動用
サーボモータから他方のスピンドル駆動用サーボモータ
へ伝わって両サーポ千一夕が不要なカ行，口生運転を行
ない、不要な電流が両サーボモータ及び両駆動装置へ流
れることとなり、ｆｌ，ＩＩ　ａｌｌ上不都合が発生す
る．また他の第２方法では、片方のサーボモータを所定
Ｉ・ルクで四転駆動させると共に、他方のスピンドル駆
動用サーボモータを所定トルクより小さい値で回転駆動
させているが、両スピンドル間にトルク差があることが
前提となっており、ワークにねじりトルクが発生し、特
にワークのねじり剛性が低い場合等は同期制御の精度上
で問題がある．本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本
発明の目的は、ワークに大きなねじりトルクがかからな
いようにすると共に、両スピンドルの位置の差も許容値
以下になるように制御する同期制御方法及び装置を提供
することにある．（｝！！題を解決するための手段）本発明は、相対向しかつ回転駆動自在に設けられた２個
のスピンドルを有する対向スピンドル旋盤で、前記両ス
ピンドルが１個のワークを把持しているような場合の前
記両スピンドルの同期制御方法に関するもので、本発明
の上記目的は、第１及び第２のサーボモータが各々第１
及び第２の制御対象を第１及び第２の駆動装置で制御し
、前記第１及び第２の制御対象が機械的に結合された場
合、ｉ１η記第１のサーボモータにより位置制御又は速
度制御すると共に、前記第２のサーボモータば前記第１
のサーボモータの制御で形成されるトルク指令を前記第
２の駆動装置へ与えてトルク制御することによって達成
される．（作用）同期制御時には第１のサーボモータで位置制御を行ない
、第２のサーボモータはトルク推定手段により第２のサ
ーポモータで必要なトルクを推定演算して指令するよう
になっており、両サーボモータの回転位相差が所定値を
越えたときに回転位相差信号により回転位相差が零とな
るように構成している．トルク推定手段は、第１のサー
ボモータのトルク指令．第１及び第２のサーボモータの
イナーシャ比．回転抵抗等を入力とし、第２のサーボモ
ータに必要なトルクを推定演算するようになっている．このような構成により、本発明はスピンドル間に把持し
たワークを加工するとき、両サーボモータは適切なトル
クを発生ずるように作用するため、ワークにかかるねじ
りトルクを極小にし、更に回転位相差も極小にするよう
に作用するため、剛性の小さいワークの場合でも高精度
な同期制御が可能となる．《実施例》以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する．第１図は、本発明方法が適用される対向スピンドル旋盤
の制御装置例を示すブロック構成図である．第１のサー
ボモータｌにはエンコーダ２及び第１のスピンドル３が
接続されており、第１のスピンドル３にはチャック４が
取付けられている．また、ｉ２のサーボモータ５にはエ
ンコーダ６及び第２のスピンドル８が接続されており、
第２のスピンドル７にはチャック８が取付けられている
．スピンドル３のチャック４とスピンドル７のチャック
８とは対向するようになっている．切削工具２ｌは刃物
台２０に固定されており、第１のサーボモータ１の位置
及び速度はエンコーダ２を介して位置／速度制御手段Ｉ
Ｏで検出され、第１のサーボそ一タ宜の位置指令ＰＩＣ
Ｍとエンコーダ２からの位置検出信号ｐ，とを人力し、
トルク指令Ｔ＋ｆ！−演算して出力する．また、第１の
サーボモータ１のトルク制御手段１１は位置／速度制御
手段ｌＯからのトルク指令Ｔ，を入力し、電力増幅して
第１のサーボモータ！へ供給する．更に、第２のサーボ
モータ５の位置及び速度はエンコーダ６を介して位置／
速度制御手段ｌ２で検出され、第２のサーボモータ５の
位置指令Ｐ２ＣＭとエンコーダ６からの位置検出信号Ｐ
，とを入力し、トルク指令Ｔ２を演算して出力する．通
常対向スピンドル旋盤の２つのスピンドル３及び７は、
このように独立して位に，速度制御されるようになって
いる．第１図に示すように、ワーク９がチャック４及び
８に把持された状態でワーク９の受け渡しをする場合、
又は刃物台２０に固定された切削工具２ｌでワーク９の
切削加工を行なう場合、スピンドル３及び７は高精度に
同期して制御されなければワーク９に大きなねじりトル
クが発生し、加工６７度上及びサーボモータ制御−ヒに
不具合が発生ずる。

本発明の目的は、このような場合もワーク９に過大なね
じりトルクをかけることなく、またスピンドル３及び７
の回転位相誤差を小さくするようにスピンドル３及び７
を同期制御することである．具体的には、トルク推定手
段ｌ４により第１のサーボモータ１のトルク指令Ｔ　ｌ
　＋位置指令［’ｌＣＭ．位置検出信号ｈと、第２のサ
ーボモータ５の位置指令Ｐ，。．位置検出信号Ｐ２＆び
同期運転信号ＳＹＮＣとを入力し、第２のサーボモータ
５の所望トルクを推定演算し、第２のサーボモータ５の
トルク指令ＴＣＭＰとして加算手段１５へ出力し、加算
手段１５で加算されたトルク指令Ｔ１、，をトルク制御
手段ｌ３へ指令するようになっている．なお、同期制御
時には同期運転信号ＳＹＮＣがＯＮ状態となっており、
このＯＮ状態でトルク１１１定手段１４は動作し、第２
のサーボモータ５の位Ｗｌ／速度制御手段１２のトルク
指令Ｔ２は零となり、同期運転信号ＳＹＮＣがＯＦＦの
場合はこれと逆の関係になる．つまり、同期運転信号Ｓ
ＹＮＣがＯＦＦの場合にはトルク推定手段ｌ４の出力Ｔ
ＣＭＩ−が零となり、位置／速度制御手段ｌ２が動作す
る．次に、トルク推定手段ｌ４の更に具体的な実施例・を第
２図に示して説明する．まず、演算器１４１で第１のサーボモータ１のトルク指
令Ｔ１から第１のスピンドル系の回転抵抗Ｆ，を減算し
、この減算結果（Ｔｌ−Ｆ＋）を第１及び第２のスピン
ドル系のイナーシャ比−ｈ／Ｊ＋と係数手段１４２で乗
算し、その乗算結果を加算ｇ３１４３において第２のス
ピンドル系の回転抵抗Ｆ２と加算してトルク指令ＴＪＦ
を求める．一方、減算器１４４で位置検出信号Ｐ，及び
Ｐ２の差信号（ＰＩ−Ｐ２）が得られ、この差信号（ｔ
’＋−ｒ’ｉ）が所定値を越えると所定関数信号が出力
されるようになっている位置誤差信号生戊千段１４５に
おいて位匝補正用トルク指令Ｔ，を求め、加算？！＋１
　４　６でトルク指令ＴＪ，と加算し、第２のサーボモ
ータ５のトルク指令ＴｃＭｐとする．更に、トルク推定
千段ｌ４の別の実施例を、第２図に対応させて第３図に
示して説明する．通常は零である両サーボモータの回転
位相差指令信号Ｅ１と、前述した位置誤差（ｇ号生成手
段１４５の出力との差を減算器１４１＾で求め、その差
に対して係数手段１４７で比例係数κ１・を乗じて相対
速度指令ｎ，を求める．一方、微分手段１４８は位置誤
差信号生成千段１４５の出力を入力して微分することに
より両サーボモータの相対速度ｎｌを求め、減算器１４
１Ｂに入力することにより相対速度指令ｎ２との差（Ｒ
２−１１＋）を求め、その差（Ｉｌｉ−１１＋）’ｔ比
例積分手段１４９に入力することにより、比例積分補償
した位に補正用トルク指令τ２を求める．このようにし
て、両サーボモータの回転位相差が厳密に相対位置制御
．相対速度制御できる位置補正用トルク指令ＴＰが求め
られ、加算器１４６でトルク指令値ＴＪＦと加算するこ
とにより第２のサーボモータ５のトルク指令値Ｔｃ＋ｇ
ｐが求められる．なお、位置補正用トルク指令丁ｐは第２のサーボモータ
５及びその駆動装欝の出力飽和を避けるため、第１のサ
ーボモータ１のトルク指令値を減ずるようにしても両サ
ーボモータの相対位置制御．相対速度制御は可能である
．（発明の効果）以上説明した様に、本発明によれば同期制御時において
第１のサーボモータを位置制御し、その・結果に基づい
て第２のサーボモータに必要なトルクを厳密に推定演算
して求めているため，ワークに過大なねじりトルクを与
えることなく、片方のサーボモータの動力の大部分が他
方のサーボモータへ伝わるといった制御上の不都合も無
い．又、ワークの剛性が非常に小さい場合でも両サーボ
モータの回転位相差を極小にできるため、高精密な同期
制御．高精度な切削が可能となる．すなわち、対向スピ
ンドル旋盤の両スピンドルを精度良く同期運転すること
ができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した対向スピンドル旋盤の一例を
示す制御ブロック図、第２図はトルク推定手段の具体的
実施例を示すブロッ、ク図、第３図はトルクｔａ定手段
の他の実施例を示すブロック図である．１．５・・・サーボモータ、２．６−・・エンコーダ、
３．７・・・スピンドル、４．８・・・チャック、９・
・・ワーク、２θ・・・刃物台、２ｌ・・・切削工具、
１１．　１３・・・トルク制御手段、１０．　１２・・
・位置／速度制御手段、ｌ４・・・トルク推定手段、１
４２．１４７・・・係数手段、１４５・・・位置誤差信
号生成手段、１４１１・・・微分手段、１４９・・・比
例積分補償手段．

Claims

【特許請求の範囲】１、相対向しかつ回転駆動自在に設けられた２個のスピ
ンドルを有する対向スピンドル旋盤で、前記両スピンド
ルがワークを把持しているような場合の前記両スピンド
ルの同期制御方法において、第１及び第２のサーボモー
タが各々第１及び第２の制御対象を第１及び第２の駆動
装置で制御し、前記第１及び第２の制御対象が機械的に
結合された場合、前記第１のサーボモータにより位置又
は速度制御すると共に、前記第２のサーボモータは前記
第１のサーボモータの制御で形成されるトルク指令を前
記第２の駆動装置へ与えてトルク制御するようにしたこ
とを特徴とする同期制御方法。２、前記トルク指令を、前記第１のサーボモータ及び制
御対象と前記第２のサーボモータ及び制御対象とのイナ
ーシャ、摩擦トルク、加速度等を勘案して補正し、この
補正したトルク指令を前記第２の駆動装置へ与えるよう
にした請求項１に記載の同期制御方法。３、前記第１及び第２のサーボモータの速度の差又は位
置の差が所定値を越えた場合、前記速度の差又は位置の
差に基づいて前記第２のサーボモータを速度制御又は位
置制御するようにした請求項１又は２に記載の同期制御
方法。４、相対向しかつ回転駆動自在に設けられた２個のスピ
ンドルを有する対向スピンドル旋盤の制御装置において
、前記各スピンドルの回転位相誤差を小さくするように
、一方のサーボモータの制御で形成されるトルク指令に
基づいて他方のサーボモータのトルク指令を推定してト
ルク制御するトルク推定手段を設けたことを特徴とする
同期制御装置。