JPS6239114A - 歯切り盤の主軸速度の制御方法とその装置 - Google Patents
歯切り盤の主軸速度の制御方法とその装置Info
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- JPS6239114A JPS6239114A JP61148317A JP14831786A JPS6239114A JP S6239114 A JPS6239114 A JP S6239114A JP 61148317 A JP61148317 A JP 61148317A JP 14831786 A JP14831786 A JP 14831786A JP S6239114 A JPS6239114 A JP S6239114A
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- control
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
- G05B19/186—Generation of screw- or gearlike surfaces
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/34—Director, elements to supervisory
- G05B2219/34244—Multiplex for control only
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- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T409/10—Gear cutting
- Y10T409/101431—Gear tooth shape generating
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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】
1に11
米国特許第4.178,537号J3 J:び第4゜2
53.050号は、回転角の高解rA増分伝送器を加工
材主軸と工具主軸とに接続する方法を開示して(する。
53.050号は、回転角の高解rA増分伝送器を加工
材主軸と工具主軸とに接続する方法を開示して(する。
高速回転工具主軸は連続駆動される。
この主軸に取付けられた角度伝送器は加工材主軸の低速
回転駆動をするために、制御器に対し目標値を与える。
回転駆動をするために、制御器に対し目標値を与える。
制御器と加工材主軸駆動部どの適切な設訓により、加工
材i軸は工具主軸と同期して正しい角度をとるように工
具主軸に従動可能である。
材i軸は工具主軸と同期して正しい角度をとるように工
具主軸に従動可能である。
らちろんこの方法では任意の変動に完全に追従すること
は不可能である。しかしながら、1qられた制御精度は
ある程度まで歯車の加工精度を上げることが可能である
。回路のゲインを上げること(よ、制御駆動時には必ず
回転慣性があるのでR,II御過程で自動的に位相ずれ
が生ずることから、回路のゲインを上げ過ぎると不安定
となって、必ずしも解決策とはならない。理論的には、
高次の制御状態で所定作業を行わせることはもちろん可
能であろう。しかしながら、このためには、高1ff度
であるが高価な変換器を別に用意して、ごく短時間間隔
内に無数のパラメータによる複雑な計算が必要となろう
。ここで、数学もコンピュータも必要としないで経済的
に購入可能なこのような制御器が現在では利用可能であ
る。
は不可能である。しかしながら、1qられた制御精度は
ある程度まで歯車の加工精度を上げることが可能である
。回路のゲインを上げること(よ、制御駆動時には必ず
回転慣性があるのでR,II御過程で自動的に位相ずれ
が生ずることから、回路のゲインを上げ過ぎると不安定
となって、必ずしも解決策とはならない。理論的には、
高次の制御状態で所定作業を行わせることはもちろん可
能であろう。しかしながら、このためには、高1ff度
であるが高価な変換器を別に用意して、ごく短時間間隔
内に無数のパラメータによる複雑な計算が必要となろう
。ここで、数学もコンピュータも必要としないで経済的
に購入可能なこのような制御器が現在では利用可能であ
る。
1兆列」1
本発明は、上記の方法と装置とを、簡単な方法で同期精
度が顕著に改善される方法と結びつけて改良づる技術的
問題を基礎にしている。連続歯車形削り加工法で作業す
る歯切り盤の主軸回転速度を制御する現在の方法を利用
して、この問題は:第1の主軸は電子制御器で制御され
る駆動部を有し;この制御器は第2の主軸とiff実に
同期し;両主軸の回転角はそれぞれの伝送器で計測され
て、第2の主軸の回転角伝送器の出力信号は制御器への
制御入力信号であり:変数はメツシュ(噛合い)にした
がって周期的に変化づ”る;ところの主軸回転速度の制
御方法において: この変数は少なくとも1サイクルごとに記憶され;記憶
された変数は、この変数とは独立に得られる独立信号に
同期して次のサイクルにおける制御器の制御用カイR号
に加算される:ことで解決される。
度が顕著に改善される方法と結びつけて改良づる技術的
問題を基礎にしている。連続歯車形削り加工法で作業す
る歯切り盤の主軸回転速度を制御する現在の方法を利用
して、この問題は:第1の主軸は電子制御器で制御され
る駆動部を有し;この制御器は第2の主軸とiff実に
同期し;両主軸の回転角はそれぞれの伝送器で計測され
て、第2の主軸の回転角伝送器の出力信号は制御器への
制御入力信号であり:変数はメツシュ(噛合い)にした
がって周期的に変化づ”る;ところの主軸回転速度の制
御方法において: この変数は少なくとも1サイクルごとに記憶され;記憶
された変数は、この変数とは独立に得られる独立信号に
同期して次のサイクルにおける制御器の制御用カイR号
に加算される:ことで解決される。
本方法を実行するための装置は;第1の回転角伝送器を
接続して有する第1の主軸と;第2の回転角伝送器を接
続して右づ゛る第2の主軸と:出力信号を出力する制御
手段と;1ザイクル内の増分時間間隔内の変数信号を発
生して記憶する手段を含む記憶回路手段と;独立信号に
同期さ往て記憶内容をIIIJ記制御子制御手段信号に
加締ツる加算回路手段と;を有する。
接続して有する第1の主軸と;第2の回転角伝送器を接
続して右づ゛る第2の主軸と:出力信号を出力する制御
手段と;1ザイクル内の増分時間間隔内の変数信号を発
生して記憶する手段を含む記憶回路手段と;独立信号に
同期さ往て記憶内容をIIIJ記制御子制御手段信号に
加締ツる加算回路手段と;を有する。
本発明は、連続歯車形削り加工法で作業する歯切り盤の
従来の特性を利用している。上記の連続歯車形削り加工
作業の間、加工材に対し、半径方向と軸方向との力のほ
かに、加工材主軸の対応トルクで発生される接線方向力
が主としてf」加される。加工材主軸にかかるこのトル
クは、その周期が工具と加1]材との間のメツシュ(噛
合い)に一致するり゛イクルパターンを有する。加工材
の駆動部の応答には制限があるので、1−ルクの周期的
変化により加工材主軸の回転角に誤差が発生し、したが
って加工された歯車に幾何学的誤差が発生する。1〜ル
ク植自体は、歯車の形状、歯の数、ねじれ角、チップ厚
等の種々の因子に依存する。仝歯幅を加工すると、この
値の平均値は大部分一定であるが、工具が加工材の面で
歯車にはいったり離れたりするとき、この値は変化する
。しかしながら変化速度はメツシュ(噛合い)の周期に
比べれば緩慢である。これは加工材の軸方向の工具の送
り速度にのみ関係する。
従来の特性を利用している。上記の連続歯車形削り加工
作業の間、加工材に対し、半径方向と軸方向との力のほ
かに、加工材主軸の対応トルクで発生される接線方向力
が主としてf」加される。加工材主軸にかかるこのトル
クは、その周期が工具と加1]材との間のメツシュ(噛
合い)に一致するり゛イクルパターンを有する。加工材
の駆動部の応答には制限があるので、1−ルクの周期的
変化により加工材主軸の回転角に誤差が発生し、したが
って加工された歯車に幾何学的誤差が発生する。1〜ル
ク植自体は、歯車の形状、歯の数、ねじれ角、チップ厚
等の種々の因子に依存する。仝歯幅を加工すると、この
値の平均値は大部分一定であるが、工具が加工材の面で
歯車にはいったり離れたりするとき、この値は変化する
。しかしながら変化速度はメツシュ(噛合い)の周期に
比べれば緩慢である。これは加工材の軸方向の工具の送
り速度にのみ関係する。
本発明の前述J3よびその他の目的、特徴、利点は、添
付図に示す本発明の好ましい実施例に関する以下の説明
で、明らかになろう。
付図に示す本発明の好ましい実施例に関する以下の説明
で、明らかになろう。
第1図は加工材主軸にかかる代表的な1−ルクの曲線を
示す。トルクMは、工具のメツシュ(噛合い)周波数f
zの逆数であるサイクルタイムTで周期的に変化する。
示す。トルクMは、工具のメツシュ(噛合い)周波数f
zの逆数であるサイクルタイムTで周期的に変化する。
Jll I材主軸の駆動の追従に制限があるので、この
トルクは周期的に制御偏差Δψiを発生する(第2図)
。
トルクは周期的に制御偏差Δψiを発生する(第2図)
。
第3図は本発明の一実施例に係る制御装置を概要図で示
す。工具用駆動モータ1は工具主軸21を駆動する。工
具主軸21の回転角を決定するための増分伝送器2は工
具主軸21に接続されている。、加工材用駆動モータ3
は加工材主軸22を駆動し、加工材主軸22は主軸22
の回転角を決定するための他の増分伝送器4に接続され
ている。
す。工具用駆動モータ1は工具主軸21を駆動する。工
具主軸21の回転角を決定するための増分伝送器2は工
具主軸21に接続されている。、加工材用駆動モータ3
は加工材主軸22を駆動し、加工材主軸22は主軸22
の回転角を決定するための他の増分伝送器4に接続され
ている。
伝送器2,4の出力15.16は微分器5に送られ、こ
こで目標値と真の値とが比較されて制御偏差17が形成
され、制御器6に送られる。制御器6の出力側にサーボ
駆動増幅器7が設Cノられて増幅器7はモータ3を駆υ
」する。この装置に関してはここまでは米国特許第4,
178.537号および第4.253.050号により
当業者には既知である。
こで目標値と真の値とが比較されて制御偏差17が形成
され、制御器6に送られる。制御器6の出力側にサーボ
駆動増幅器7が設Cノられて増幅器7はモータ3を駆υ
」する。この装置に関してはここまでは米国特許第4,
178.537号および第4.253.050号により
当業者には既知である。
制御特性を改善するために、ここで制御器6に対して並
列に負荷変数監視装置8が接続され、監視装置8内へは
し制御偏差17と伝送器2から得られる同期信号23と
が供給される。この同期信号23はまた伝送器2の計測
信号15または伝送器4の計測信号16からも得ること
も可能であり、または主軸21.22のいずれかと同期
して回転する別の要素から得ることも可能である。前記
変数監視装置8の出力18は加算器14内で制御器6の
出力に加算され、加算器14の出力20は増幅器7に入
力する。
列に負荷変数監視装置8が接続され、監視装置8内へは
し制御偏差17と伝送器2から得られる同期信号23と
が供給される。この同期信号23はまた伝送器2の計測
信号15または伝送器4の計測信号16からも得ること
も可能であり、または主軸21.22のいずれかと同期
して回転する別の要素から得ることも可能である。前記
変数監視装置8の出力18は加算器14内で制御器6の
出力に加算され、加算器14の出力20は増幅器7に入
力する。
変数監視装置8内で、制御偏差17はn−列マブレク1
す回路9は同期回路13で制御され、この同期回路13
は制m+偏差17とは独立に、とくに増分伝送器2の信
号23から1ノイクルを決定する。
す回路9は同期回路13で制御され、この同期回路13
は制m+偏差17とは独立に、とくに増分伝送器2の信
号23から1ノイクルを決定する。
かくしてルリ御偏差の値はサイクルTのn個の増分内で
個々の時間ごとに、たとえば増分j内の平均値Δψi
(第2図)はi番目の回路10に送られて、記憶される
。
個々の時間ごとに、たとえば増分j内の平均値Δψi
(第2図)はi番目の回路10に送られて、記憶される
。
サンプルおよび保持回路10の内容はそれぞれの積分器
11で積分される。この動作に続く次の期間に、n−列
デマチプレクサ回路12により積分器11の内容から修
正信号18が形成される。
11で積分される。この動作に続く次の期間に、n−列
デマチプレクサ回路12により積分器11の内容から修
正信号18が形成される。
この信号は加憚回路14内で制till!6のυJil
l信号19に加算される。回路12はまた同期回路13
でも制御される。同時に制御偏差17の新たな所属値が
該当のサンプルおよび保持回路10に読込まれる。
l信号19に加算される。回路12はまた同期回路13
でも制御される。同時に制御偏差17の新たな所属値が
該当のサンプルおよび保持回路10に読込まれる。
1iIJ御偏差17は常に積分器11内で積分されるの
で、変数監視装置8の効果は積分制御に相当し、したが
って理想的なケースでは変数負荷の効果はゼロに抑える
ことが可能である。このように計測されて記憶された制
御偏差17は1サイクルの間中常にゼロである。積分器
11内に順次記憶される修正信号はサイクル中の変数値
に正確に対応し、かくして工具主軸21の1回転中に形
成されるトルクに対応する。勺イクルTを細分すればそ
れだけ変数の真の値への近似度がよくなる。
で、変数監視装置8の効果は積分制御に相当し、したが
って理想的なケースでは変数負荷の効果はゼロに抑える
ことが可能である。このように計測されて記憶された制
御偏差17は1サイクルの間中常にゼロである。積分器
11内に順次記憶される修正信号はサイクル中の変数値
に正確に対応し、かくして工具主軸21の1回転中に形
成されるトルクに対応する。勺イクルTを細分すればそ
れだけ変数の真の値への近似度がよくなる。
このようにして、加工中に加工材上@22に形成される
トルクを事前プログラムする目的が達せられる。系によ
って形成されるトルクは真に発生する加工力に対応する
ので、この系は、工具が加工材の面にはいったり離れた
りするときでも、すなわちたとえ加工力が変化したとぎ
でも誤差なく作IJiIる。しかしながら、記憶された
値がメツシュ(噛合い)の周波数fに関して制限された
緩速度でのみ変化可能であることを確実にするための対
策をとらなければならない。
トルクを事前プログラムする目的が達せられる。系によ
って形成されるトルクは真に発生する加工力に対応する
ので、この系は、工具が加工材の面にはいったり離れた
りするときでも、すなわちたとえ加工力が変化したとぎ
でも誤差なく作IJiIる。しかしながら、記憶された
値がメツシュ(噛合い)の周波数fに関して制限された
緩速度でのみ変化可能であることを確実にするための対
策をとらなければならない。
変数値は制御偏差17以外の方法で決定することら可能
である。たとえば制御信号19が制御I監視装買8上に
ロック可能な変数用計測値を供給してもよい。
である。たとえば制御信号19が制御I監視装買8上に
ロック可能な変数用計測値を供給してもよい。
小制御偏差17を1ナンプルおよび保持回路10に伝達
する間、ゲインが小さいとぎ、および/または積分器1
1の積分定数が小さいときは、トルクの確率偏差効果を
小さく保持可能である。これはP1制御器の1−成分を
小さくしたことに対応する。したがって修正信号18は
もちろんサイクルごとの変化に比較的緩慢にのみ適応す
る。積分器11の代りにn個の記憶メモリ11′を設け
ることも可能で、回路1oの内容はこのメモリ11′の
中でメモリ内容に加算が可能で、これへの伝達は、新し
い値かり”ノブルおよび保持回路10内に読込まれた後
同期回路13によってパルスで制御される。
する間、ゲインが小さいとぎ、および/または積分器1
1の積分定数が小さいときは、トルクの確率偏差効果を
小さく保持可能である。これはP1制御器の1−成分を
小さくしたことに対応する。したがって修正信号18は
もちろんサイクルごとの変化に比較的緩慢にのみ適応す
る。積分器11の代りにn個の記憶メモリ11′を設け
ることも可能で、回路1oの内容はこのメモリ11′の
中でメモリ内容に加算が可能で、これへの伝達は、新し
い値かり”ノブルおよび保持回路10内に読込まれた後
同期回路13によってパルスで制御される。
上述の加工方法は一般に、可変負荷が周期的に変化し、
そのサイクルタイムと位相とは、もし1サイクル内の変
数値の変化が次のサイクルとの間で観察される差より大
きくても変数値と14独立して決定可能なような加工方
法に適用可能である。
そのサイクルタイムと位相とは、もし1サイクル内の変
数値の変化が次のサイクルとの間で観察される差より大
きくても変数値と14独立して決定可能なような加工方
法に適用可能である。
これらの前提条件は多くの機械加工では遭遇りるが、化
学プロセスの最適化などでもしばしば遭遇する。この方
法は一般に、安定性の理由でPI制御II器では制御不
可能な高周波数1サイクルプロレスにとくに適している
。
学プロセスの最適化などでもしばしば遭遇する。この方
法は一般に、安定性の理由でPI制御II器では制御不
可能な高周波数1サイクルプロレスにとくに適している
。
本発明はとくに好ましい実施例について述べてきたが、
形態および詳細に関する前jホまたは他の変更態様は、
本発明の精神と範囲とから逸脱するものではなくその中
に含まれることは、当業者であれば叩解できよう。
形態および詳細に関する前jホまたは他の変更態様は、
本発明の精神と範囲とから逸脱するものではなくその中
に含まれることは、当業者であれば叩解できよう。
第1図は加工材主軸にかかるトルクのグラフ第2図は第
1図に五りトクルの1サイクル中の制御偏差を示すグラ
フ、 第3図は本発明の一実施例に係る制御回路の概要図であ
る。 1.2・・・駆動部 3.4・・・回転角伝送器
6・・・制i11器 8・・・記憶回路手段
9・・・マルチブレクリ−回路 10・・・記憶メモリ 11・・・積分器11a・
・・記憶メモリ 12・・・デマチプレクサ回路 13・・・同期回路 14・・・加算器、加算回路手段 17・・・制御偏差 18・・・修正信号19・
・・制御出力信号 21・・・第2の主軸(工具の主軸) 22・・・第1の主軸(加工材の主軸)23・・・同期
信号 Fig、1 t Fig、2 工 Fig、3 タ
1図に五りトクルの1サイクル中の制御偏差を示すグラ
フ、 第3図は本発明の一実施例に係る制御回路の概要図であ
る。 1.2・・・駆動部 3.4・・・回転角伝送器
6・・・制i11器 8・・・記憶回路手段
9・・・マルチブレクリ−回路 10・・・記憶メモリ 11・・・積分器11a・
・・記憶メモリ 12・・・デマチプレクサ回路 13・・・同期回路 14・・・加算器、加算回路手段 17・・・制御偏差 18・・・修正信号19・
・・制御出力信号 21・・・第2の主軸(工具の主軸) 22・・・第1の主軸(加工材の主軸)23・・・同期
信号 Fig、1 t Fig、2 工 Fig、3 タ
Claims (9)
- (1)第1の主軸は電子制御器で制御される駆動部を有
し; この制御器は第2の主軸と同期し; 両主軸の回転角はそれぞれの伝送器で計測され、第2の
主軸の回転角伝送器の出力信号は制御器への制御入力信
号であり; 変数はメッシュ(噛合い)にしたがって周期的に変化す
る; ところの連続歯車形削り加工において作動する歯切り盤
の回転速度の制御方法において; この変数は少なくとも1サイクルごとに記憶され; この記憶された変数は、この変数とは独立に得られる独
立信号に周期して次のサイクルにおける制御器の制御出
力信号に加算される; ところの歯切り盤の主軸速度の制御方法。 - (2)前記第1項の方法において、第2の主軸の全回転
にマーク付けした指標付き信号が前記独立信号として使
用されるところの方法。 - (3)前記第1項の方法において、前記独立信号は第1
の主軸の角度伝送器の計測角を示す信号から得られると
ころの方法。 - (4)前記第1項の方法において、制御偏差が変数値を
決定するのに使用されるところの方法。 - (5)前記第4項の方法において; 制御偏差が複数の記憶メモリの各々に1サイクルの間に
順次読込まれ; 各メモリの内容はそれぞれの積分器に入力されて積分さ
れ; 各独立信号により同期されて制御器の制御出力信号に加
算される修正信号が、積分器の内容から順次形成される
; ところの方法。 - (6)前記第4項の方法において; 前記制御偏差が複数の記憶メモリの各々に1サイクルの
間に順次読込まれ; 各メモリの内容は前記独立信号に同期してそれぞれの第
2の記憶メモリの各々の内容に加算され;各独立信号に
より同期されて制御器の制御出力信号に加算される修正
信号が、第2の記憶メモリの内容から順次形成される; ところの方法。 - (7)第1の回転角伝送器に接続した第1主軸と;第2
の回転角伝送器に接続した第2の主軸と;出力信号を出
力する制御手段と; 1サイクル(T)内の増分時間間隔内の変数信号を発生
して記憶する手段を含む記憶回路手段と;独立信号に周
期させて記憶内容を前記制御手段の出力信号に加算する
加算回路手段と; を有する歯切り盤の主軸の回転速度を制御する装置。 - (8)前記第7項の装置において、前記記憶回路は複数
の記憶メモリを有し、前記独立信号で制御されるマルチ
プレクサ回路がこれらの記憶メモリに直列に接続されて
いるところの装置。 - (9)前記第8項の装置において、1つの記憶メモリの
出力側にそれぞれ1つの積分器が接続され、各積分器は
、前記独立信号により制御されるデマルティプレクサ回
路を介して、加算回路手段に接続されているところの装
置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH273585 | 1985-06-26 | ||
CH2735/85-9 | 1985-06-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6239114A true JPS6239114A (ja) | 1987-02-20 |
Family
ID=4240428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61148317A Pending JPS6239114A (ja) | 1985-06-26 | 1986-06-26 | 歯切り盤の主軸速度の制御方法とその装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4712048A (ja) |
EP (1) | EP0206984B1 (ja) |
JP (1) | JPS6239114A (ja) |
DE (1) | DE3677552D1 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3711819C1 (de) * | 1987-04-08 | 1988-11-03 | Erowa Ag | Drehantriebsvorrichtung |
JPH0649260B2 (ja) * | 1989-02-28 | 1994-06-29 | 豊田工機株式会社 | 同期制御装置 |
DE3933993C1 (ja) * | 1989-10-11 | 1991-02-07 | Gildemeister Automation Gmbh, 3000 Hannover, De | |
DE69132867T2 (de) * | 1990-08-01 | 2002-09-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Drehkolbenanlage für flüssige Medien |
US5354179A (en) * | 1990-08-01 | 1994-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fluid rotating apparatus |
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