JPH04101749A - 工作機械の駆動軸制御方法および装置 - Google Patents
工作機械の駆動軸制御方法および装置Info
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- JPH04101749A JPH04101749A JP20980590A JP20980590A JPH04101749A JP H04101749 A JPH04101749 A JP H04101749A JP 20980590 A JP20980590 A JP 20980590A JP 20980590 A JP20980590 A JP 20980590A JP H04101749 A JPH04101749 A JP H04101749A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、工作機械の駆動軸の速度制御に関し、とくに
Ｃ軸制御などの高精度、高剛性を要する制御に関するも
のである。
Ｃ軸制御などの高精度、高剛性を要する制御に関するも
のである。
［従来の技術］
従来、工作機械の主軸や送り軸などを数値制御（以下Ｎ
Ｃという）装置によって高精度、かつ高剛性を要求され
るＣ軸制御などの速度制御をする場合、例えば第３図に
示すように、ＮＣ装置１はＮＣプログラムによってワー
クを回転する主軸制御装置２、刃物送り台を駆動する送
り軸制御装置３、工具軸制御装置４などに速度位置指令
を送り、工作機械５の主軸モータ５１、刃物台の送り軸
モータ５２、回転工具を駆動する工具軸モータ５３など
各々のモータの位置管理を行っている（例えば特開平１
−２３４１３２号公報）。
Ｃという）装置によって高精度、かつ高剛性を要求され
るＣ軸制御などの速度制御をする場合、例えば第３図に
示すように、ＮＣ装置１はＮＣプログラムによってワー
クを回転する主軸制御装置２、刃物送り台を駆動する送
り軸制御装置３、工具軸制御装置４などに速度位置指令
を送り、工作機械５の主軸モータ５１、刃物台の送り軸
モータ５２、回転工具を駆動する工具軸モータ５３など
各々のモータの位置管理を行っている（例えば特開平１
−２３４１３２号公報）。
ここで、主軸、送り軸、工具軸などの制御装置のうち代
表的な例として主軸制御装置２が比例制御（以下Ｐ制御
という）する場合について説明すると、第４図に示すよ
うに、主軸速度指令ＮｒｅｌをＮＣ装置１から受取り、
主軸速度指令Ｎ、□と主軸回転速度ＮＦ１１との偏差を
速度比例ゲインに１倍して指令トルクＴ７．．とじ、こ
れを主軸モータ５１に与えて主軸速度指令Ｎ ｖ ｅ
１通りに回転させるようにしである。
表的な例として主軸制御装置２が比例制御（以下Ｐ制御
という）する場合について説明すると、第４図に示すよ
うに、主軸速度指令ＮｒｅｌをＮＣ装置１から受取り、
主軸速度指令Ｎ、□と主軸回転速度ＮＦ１１との偏差を
速度比例ゲインに１倍して指令トルクＴ７．．とじ、こ
れを主軸モータ５１に与えて主軸速度指令Ｎ ｖ ｅ
１通りに回転させるようにしである。
このとき、主軸回転速度ＮＦＢは次の（１）式で表わさ
れる。
れる。
ＮＦＢ ＝ （Ｋ、／ＪＳ） （Ｎ、、、−ＮＦＩ）
・（１）ここでＪは主軸と主軸に固定され
たワークとを合せたイナーシャである。
・（１）ここでＪは主軸と主軸に固定され
たワークとを合せたイナーシャである。
［発明が解決しようとする課題］
ところが、切削による外乱トルクＴ、が入った場合、外
乱トルクＴ、に対応して主軸回転速度が変動し、加工面
が不安定になることがあった。変動した主軸回転速度Ｎ
、ｌｌ’は次の（２）式で表わされる。
乱トルクＴ、に対応して主軸回転速度が変動し、加工面
が不安定になることがあった。変動した主軸回転速度Ｎ
、ｌｌ’は次の（２）式で表わされる。
ＮＦＢ ＝（Ｔ、／ＪＳ）＋（Ｋｖ／ＪＳ）（Ｎ、、
−ＮＦＩ） −（２）また、外乱トルクＴ、によ主
軸の速度変動量ΔＮＦｌｌは次の（３）式で表わされる
。
−ＮＦＩ） −（２）また、外乱トルクＴ、によ主
軸の速度変動量ΔＮＦｌｌは次の（３）式で表わされる
。
ΔＮＦＢ＝Ｎ、’−Ｎｎ＝Ｔ、（１／（ＪＳ＋に、））
−（３）したがって、外乱トルクＴ４、イナーシ
ャＪＳが一定であるとき、速度変動量ΔＮＦＢを小さく
抑えようとすると速度比例ゲインに、を大き（しなけれ
ばならない。しかし、速度比例ゲインに、を常に大きく
したままにしておくと、主軸の停止時など速度ループの
遅れや機械剛性との干渉による発振のため、大きなビビ
リが生じるという問題点があった。
−（３）したがって、外乱トルクＴ４、イナーシ
ャＪＳが一定であるとき、速度変動量ΔＮＦＢを小さく
抑えようとすると速度比例ゲインに、を大き（しなけれ
ばならない。しかし、速度比例ゲインに、を常に大きく
したままにしておくと、主軸の停止時など速度ループの
遅れや機械剛性との干渉による発振のため、大きなビビ
リが生じるという問題点があった。
本発明は、速度比例ゲインを大きくすることなく、切削
による外乱トルクを検出してその値を制′御系にフィー
ドバックすることにより安定した駆動軸制御を行うこと
を目的とするものである。
による外乱トルクを検出してその値を制′御系にフィー
ドバックすることにより安定した駆動軸制御を行うこと
を目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、数値制御装置から指令される駆動軸速度指令
と軸駆動モータの駆動軸回転速度との偏差を速度比例ゲ
イン倍して指令トルクとする工作機械の駆動軸制御方法
において、前記工作機械の駆動軸に加わる負荷トルクを
検出し、前記検出した負荷トルクを前記指令トルクに加
わる負荷による外乱トルク対して逆方向に入力する方法
である。
と軸駆動モータの駆動軸回転速度との偏差を速度比例ゲ
イン倍して指令トルクとする工作機械の駆動軸制御方法
において、前記工作機械の駆動軸に加わる負荷トルクを
検出し、前記検出した負荷トルクを前記指令トルクに加
わる負荷による外乱トルク対して逆方向に入力する方法
である。
また、数値制御装置から指令される駆動軸速度指令と軸
駆動モータの駆動軸回転速度との偏差を速度比例ゲイン
倍して指令トルクとする工作機械の駆動軸制御装置にお
いて、 前記工作機械の刃物台にバイトの切削力検出器を設け、
前記切削力検出器の出力から前記軸駆動モータ検出の負
荷トルクを演算し、前記演算した検出負荷トルクを前記
指令トルクに加わる負荷による外乱トルク対して逆方向
に入力して指令トルクとする制御装置である。
駆動モータの駆動軸回転速度との偏差を速度比例ゲイン
倍して指令トルクとする工作機械の駆動軸制御装置にお
いて、 前記工作機械の刃物台にバイトの切削力検出器を設け、
前記切削力検出器の出力から前記軸駆動モータ検出の負
荷トルクを演算し、前記演算した検出負荷トルクを前記
指令トルクに加わる負荷による外乱トルク対して逆方向
に入力して指令トルクとする制御装置である。
［作用］
バイトの切削力検出器からの出力から求めた負荷トルク
を外乱トルクに対して逆方向に入力することにより、外
乱トルクと検出した負荷トルクは打ち消しあい、外乱ト
ルクによる影響を低（抑えることができる。
を外乱トルクに対して逆方向に入力することにより、外
乱トルクと検出した負荷トルクは打ち消しあい、外乱ト
ルクによる影響を低（抑えることができる。
［実施例］
本発明を図に示す実施例について説明する。なお、構成
は先に説明した従来例を示す図と同じ構成部分について
は同一符号を付しである。
は先に説明した従来例を示す図と同じ構成部分について
は同一符号を付しである。
第１図は本発明の実施例の構成を示す斜視図で、工作機
械５には主軸モータ５１によって回転される主軸６に固
定され、主軸６にはワークＷを掴むチャック６１が設け
られている。ベツド上のスライド面には刃物台７を送り
軸モータによって移動させる送り装置８が設けられてい
る。バイト７１を固定した刃物台７には主軸６の軸方向
をＸ方向とし、Ｘ方向に垂直でかつ水平な方向をＹ方向
としたときのＸ方向およびＹ方向の切削力を検出する圧
電素子あるいは歪みゲージ等の力検出器を備えた切削力
検出器９を設け、バイト７１に作用するｘｌＹそれぞれ
の方向の切削力の分力を検出するようにしである。
械５には主軸モータ５１によって回転される主軸６に固
定され、主軸６にはワークＷを掴むチャック６１が設け
られている。ベツド上のスライド面には刃物台７を送り
軸モータによって移動させる送り装置８が設けられてい
る。バイト７１を固定した刃物台７には主軸６の軸方向
をＸ方向とし、Ｘ方向に垂直でかつ水平な方向をＹ方向
としたときのＸ方向およびＹ方向の切削力を検出する圧
電素子あるいは歪みゲージ等の力検出器を備えた切削力
検出器９を設け、バイト７１に作用するｘｌＹそれぞれ
の方向の切削力の分力を検出するようにしである。
ここで、とくにＹ方向の切削力ＹＦについて説明する（
Ｘ方向についても同様である）。
Ｘ方向についても同様である）。
一般に、切削力Ｙ、による主軸制御装置２に外乱として
加わる切削トルクＴは次の（４）式で表わされる。
加わる切削トルクＴは次の（４）式で表わされる。
Ｔ＝α・ＹＦ−Ｒ・・ （４）
Ｒは主軸の回転中心からワークＷの加工部分までの距離
である。この距離ＲはＮＣ装置１からの各軸（Ｘ、Ｙ軸
）の送り量の指令値から容易に求められる。また、αは
工作機械の種類、工具の種類などにより変更できるパラ
メータの一つとしての定数である。
である。この距離ＲはＮＣ装置１からの各軸（Ｘ、Ｙ軸
）の送り量の指令値から容易に求められる。また、αは
工作機械の種類、工具の種類などにより変更できるパラ
メータの一つとしての定数である。
主軸制御装置２の制御動作を説明すると、切削力ＹＦを
切削力検出器９により求め、（４）式の演算により検出
切削トルクＴ、° を求める。そして、第２図に示すよ
うに、ＮＣ装置ｌからの主軸速度指令Ｎｒｅｌと主軸モ
ータ５１の主軸回転速度Ｎ、８との偏差を速度比例ゲイ
ンＫｖ倍して指令トルクＴｔｅｌとし、指令トルクＴ
ｖ ｅ Ｉに外乱トルクとして加わるＴ、に対して、（
４）式で求めた検出切削トルクＴ６を逆方向に入力する
。この結果を主軸モータ５１に与えて主軸速度指令Ｎ、
、１通りに回転させる。
切削力検出器９により求め、（４）式の演算により検出
切削トルクＴ、° を求める。そして、第２図に示すよ
うに、ＮＣ装置ｌからの主軸速度指令Ｎｒｅｌと主軸モ
ータ５１の主軸回転速度Ｎ、８との偏差を速度比例ゲイ
ンＫｖ倍して指令トルクＴｔｅｌとし、指令トルクＴ
ｖ ｅ Ｉに外乱トルクとして加わるＴ、に対して、（
４）式で求めた検出切削トルクＴ６を逆方向に入力する
。この結果を主軸モータ５１に与えて主軸速度指令Ｎ、
、１通りに回転させる。
以上のように、外乱トルクＴ、に対して検出切削トルク
Ｔ６°を逆方向に入力することにより外乱トルクと検出
切削トルクは打ち消しあい、外乱トルクによる影響を低
く抑えることができる。
Ｔ６°を逆方向に入力することにより外乱トルクと検出
切削トルクは打ち消しあい、外乱トルクによる影響を低
く抑えることができる。
なお、ここでは主軸制御装置のＰ制御の例を用いて説明
したが、送り軸制御装置、工具軸制御装置等についても
、また、それぞれＰＩ制御、Ｉ−Ｐ制御などにおいても
適用することができる。
したが、送り軸制御装置、工具軸制御装置等についても
、また、それぞれＰＩ制御、Ｉ−Ｐ制御などにおいても
適用することができる。
［発明の効果コ
以上述べたように、本発明によれば、バイトの切削力検
出器からの出力を外乱トルクと逆方向に入力することに
より、外乱トルクによる影響を低く抑えることができる
ので、高精度の制御を必要とするＣ軸制御などにおいて
安定した主軸制御を行うことができる効果がある。
出器からの出力を外乱トルクと逆方向に入力することに
より、外乱トルクによる影響を低く抑えることができる
ので、高精度の制御を必要とするＣ軸制御などにおいて
安定した主軸制御を行うことができる効果がある。
第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は制御ブ
ロック図、第３図は従来例を示す構成図、第４図は従来
例を示す制御ブロック図である。 １・・・ＮＣ装置、２・・・主軸制御装置、３・・・送
り軸制御装置、４・・・工具軸制御装置、５・・・工作
機械、５１・・・主軸モータ、５２・・・送り軸モータ
、５３・・・工具軸モータ、６・・・主軸、６１・・・
チャック、７・・・刃物台、７１・・・バイト、８・・
・送り装置、９・・・切削力検出器 第１図 特許出願人 株式会社 安用電機製作所代表者 菊池 功 口 ＼ − 第２図
ロック図、第３図は従来例を示す構成図、第４図は従来
例を示す制御ブロック図である。 １・・・ＮＣ装置、２・・・主軸制御装置、３・・・送
り軸制御装置、４・・・工具軸制御装置、５・・・工作
機械、５１・・・主軸モータ、５２・・・送り軸モータ
、５３・・・工具軸モータ、６・・・主軸、６１・・・
チャック、７・・・刃物台、７１・・・バイト、８・・
・送り装置、９・・・切削力検出器 第１図 特許出願人 株式会社 安用電機製作所代表者 菊池 功 口 ＼ − 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、数値制御装置から指令される駆動軸速度指令と軸駆
動モータの駆動軸回転速度との偏差を速度比例ゲイン倍
して指令トルクとする工作機械の駆動軸制御方法におい
て、 前記工作機械の駆動軸に加わる負荷トルクを検出し、前
記検出した負荷トルクを前記指令トルクに加わる負荷に
よる外乱トルク対して逆方向に入力することを特徴とす
る工作機械の駆動軸制御方法。 ２、前記負荷トルクが前記工作機械の主軸に加わる切削
トルクであり、前記工作機械の駆動軸が主軸であり、前
記軸駆動モータが主軸モータである請求項１記載の工作
機械の駆動軸制御方法。 ３、数値制御装置から指令される駆動軸速度指令と軸駆
動モータの駆動軸回転速度との偏差を速度比例ゲイン倍
して指令トルクとする工作機械の駆動軸制御装置におい
て、 前記工作機械の刃物台にバイトの切削力検出器を設け、
前記切削力検出器の出力から前記軸駆動モータ検出の負
荷トルクを演算し、前記演算した検出負荷トルクを前記
指令トルクに加わる負荷による外乱トルク対して逆方向
に入力して指令トルクとすることを特徴とする工作機械
の駆動軸制御装置。 ４、前記負荷トルクが前記工作機械の主軸に加わる切削
トルクであり、前記工作機械の駆動軸が主軸であり、前
記軸駆動モータが主軸モータである請求項３記載の工作
機械の駆動軸制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20980590A JP3218469B2 (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 工作機械の駆動軸制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20980590A JP3218469B2 (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 工作機械の駆動軸制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04101749A true JPH04101749A (ja) | 1992-04-03 |
| JP3218469B2 JP3218469B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=16578895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20980590A Expired - Fee Related JP3218469B2 (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 工作機械の駆動軸制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218469B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19518365C2 (de) * | 1995-05-22 | 2002-03-14 | Ihd Inst Fuer Holztechnologie | Verfahren zum Glätten von Holz und Holzwerkstoffen unter Verwendung von rotierenden schneidenlosen Werkzeugen |
| JP2012206230A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Brother Industries Ltd | 加工びびり振動検出装置、及び工作機械 |
| JP2013250866A (ja) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械を用いた被加工物の加工方法 |
-
1990
- 1990-08-07 JP JP20980590A patent/JP3218469B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19518365C2 (de) * | 1995-05-22 | 2002-03-14 | Ihd Inst Fuer Holztechnologie | Verfahren zum Glätten von Holz und Holzwerkstoffen unter Verwendung von rotierenden schneidenlosen Werkzeugen |
| JP2012206230A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Brother Industries Ltd | 加工びびり振動検出装置、及び工作機械 |
| JP2013250866A (ja) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械を用いた被加工物の加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3218469B2 (ja) | 2001-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |