JPH03131905A - Synchronizing operation device for machine tool - Google Patents

Synchronizing operation device for machine tool

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JPH03131905A
JPH03131905A JP26906189A JP26906189A JPH03131905A JP H03131905 A JPH03131905 A JP H03131905A JP 26906189 A JP26906189 A JP 26906189A JP 26906189 A JP26906189 A JP 26906189A JP H03131905 A JPH03131905 A JP H03131905A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spindle
torque
sub
control
speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP26906189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Yatsusu
康明 八須
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03131905A publication Critical patent/JPH03131905A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent a slave side from running away due to the separation of a work by judging asynchronism between a main spindle and a subspindle and the reduction of a torque command as work separation and switching the control of the sub-spindle of a slave side from torque control to speed control. CONSTITUTION:When the main spindle is connected to the sub-spindle through a work and the work is separated from its synchronizing operation state, the torque is reduced and a torque command from a speed controller 11 arranged on the master side 1 is reduced. When the torque command is inputted to a torque detector 6E, positional synchronism between both the main and sub- spindles is destroyed. The positional asynchronism is judged by a positional deviation detecting part 6F based upon signals outputted from pulse encoders 5, 5A of the main spindle and the sub-spindle. The outputs of the detecting parts 6E, 6F are inputted to an AND gate 6G, and when a torque changing value and a position or speed deviation are larger than respective set values, the result is transmitted to a logic part 6H. Since the logic part 6H opens a switch 6D and invalidates torque control, the slave side can be prevented from running away due to separation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、2つの駆動系をもち、これがワーク等の剛
体を介して結合されているときは互いに同期をとって運
転し、同期をとったまま剛体の切り離しが行なわれる工
作機械の同期運転装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention has two drive systems, and when they are connected via a rigid body such as a workpiece, they operate in synchronization with each other. This invention relates to a synchronous operation device for a machine tool in which rigid bodies are separated simultaneously.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

工作機械では、メイン主軸とサブ主軸とがワークを介し
て結合された状態で同期運転を行ない、同期制御したま
まワークが切り離される場合がある。ワーク等の剛体に
より結合された2つの駆動系の同期をとる場合、通常は
一方をマスター(メイン)として速度制御を行ない、他
方をスレーブ(サブ)としてトルク制御を行なう。従っ
て、同期制御したままワークを切り離す場合には、何ら
かの対策を施さないと、スレーブ側が暴走してしまうお
それがある。
In machine tools, a main spindle and a sub-spindle are connected via a workpiece and operate synchronously, and the workpiece may be separated while being synchronously controlled. When synchronizing two drive systems connected by a rigid body such as a workpiece, one is usually used as a master to control speed, and the other is used as a slave to control torque. Therefore, if a workpiece is to be separated under synchronous control, there is a risk that the slave side will go out of control unless some measure is taken.

このため、従来の同期運転装置ではスレーブ側のトルク
制御にトルクリミッタを設けて瞬時の暴走を防ぎ、また
一方でワークを切り離す刃物(加工機)等の位置を検出
し、その位置によりワークが切り離されたものと判断し
、スレーブ側を停止させるか、または同期制御を両軸と
も速度制御に切り換える等の対策を施している。
For this reason, in conventional synchronous operation devices, a torque limiter is provided for torque control on the slave side to prevent instantaneous runaway, and on the other hand, the position of the cutting tool (processing machine) that separates the workpiece is detected, and the workpiece is separated depending on the position. It was determined that this was the case, and countermeasures were taken, such as stopping the slave side or switching synchronous control to speed control for both axes.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来装置におけるワークの切り離し検出は、工作機械の
NC(数値制御装置)側にて刃物等の送り距離を監視し
、刃物の刃先がワークの中心に来たことを検出しなけれ
ばならないため、NCの負担が増加する。また、場合に
よっては、メイン主軸とサブ主軸とのトルクアンバラン
スにより、刃物の刃先がワークの中心に来る前にワーク
がねじ切られることがある。この場合、刃物の送り距離
でワークの切り離しを検出するものでは、実際のワーク
の切り離しに対し検出の方が遅れることになり、この遅
れによってスレーブ側は最悪トルクリミッタにかかりな
がら、遅れ時間分だけ暴走することになる。
To detect separation of a workpiece using conventional equipment, the NC (numerical control unit) side of the machine tool must monitor the feed distance of the cutter, etc., and detect when the cutting edge of the cutter has come to the center of the workpiece. The burden on people increases. Further, in some cases, the workpiece may be threaded before the cutting edge of the cutter reaches the center of the workpiece due to torque imbalance between the main spindle and the sub-spindle. In this case, in a system that detects separation of the workpiece based on the feed distance of the cutter, there will be a delay in detection compared to the actual separation of the workpiece, and due to this delay, the slave side will be affected by the torque limiter in the worst case, but only by the amount of the delay time. It will go out of control.

従って、この発明の課題はワークの切り離しを正確に検
出し得るようにするとともに、ワークの切り離しによる
スレーブ側の暴走を阻止することにある。
Therefore, an object of the present invention is to enable accurate detection of separation of a workpiece and to prevent runaway on the slave side due to separation of the workpiece.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

速度制御を行なう第1インバータ装置により駆動される
メインの主軸と、速度制御を行なう第2インバータ装置
により駆動されるサブの主軸と、前記メイン主軸のトル
ク変化を検出する第1の検出手段と前記メイン主軸とサ
ブ主軸との位置または速度の偏差を検出する第2の検出
手段と、前記メイン主軸とサブ主軸とを工作の対象とな
るワークを介して同期運転するときは、メイン主軸の位
置とサブ主軸の位置とを互いに一敗させるべく制御する
位置制御と、メイン主軸とサブ主軸とのトルクバランス
を制御するトルク制御とを行ない、前記第目★出手段に
より検出されるトルクの変化量および前記第2検出手段
により検出される位置または速度の偏差がそれぞれ所定
の設定値を越え7とき、サブ主軸側のトルク制御を無効
にするコントローラとを設ける。
a main spindle driven by a first inverter device that performs speed control; a sub spindle driven by a second inverter device that performs speed control; a first detection means that detects a change in torque of the main spindle; A second detection means for detecting a deviation in position or speed between the main spindle and the sub spindle, and when the main spindle and the sub spindle are operated synchronously via a workpiece to be machined, the second detection means detects a deviation in position or speed between the main spindle and the sub spindle. Position control is performed to control the positions of the sub-spindles so as to match each other, and torque control is performed to control the torque balance between the main spindle and the sub-spindle, and the amount of change in torque detected by the first output means and A controller is provided that disables torque control on the sub-spindle side when the position or speed deviation detected by the second detection means exceeds a predetermined set value, respectively.

〔作用〕[Effect]

メイン主軸が速度制御、サブ主軸がトルク制御のままで
ワークが切り離されると、メイン主軸とサブ主軸の同期
が外れるだけでなく、無負荷になるため必要なトルクが
急激に減少する。従って、同期関係がずれかつトルク指
令がある程度減少した場合をワークの切り離しと判断し
、この判断結果にもとづきスレーブ側のサブ主軸の制御
をトルク制御から速度制御へと切り換える。
If the workpiece is separated while the main spindle is still under speed control and the sub-spindle is under torque control, not only will the main spindle and sub-spindle become out of synchronization, but the required torque will rapidly decrease due to no load. Therefore, when the synchronization relationship deviates and the torque command decreases to a certain extent, it is determined that the workpiece has been separated, and based on the result of this determination, the control of the sub-spindle on the slave side is switched from torque control to speed control.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の実施例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the invention.

この実施例は、速度調節器(ASR)11とベクトル演
算部12とスイッチング素子13とからナルインバータ
装置1と、このインバータ1により駆動されるメイン主
軸用モータ2と、このモータ2の速度検出用のパルスエ
ンコーダ3と、モータ2と機械的に結合されたメインの
主軸4と、このメイン主軸4の速度および位置を検出す
るパルスエンコーダ5とからなるマスター側と、同様に
ASR11とベクトル演算部12とスイッチング素子1
3とからなるインバータ装置1Aと、このインバータI
Aにより駆動されるサブ主軸用モータ2Aと、このモー
タ2Aの速度検出用のパルスエンコーダ3Aと、モータ
2Aと機械的に結合されたサブの主軸4Aと、このサブ
の主軸4Aの速度および位置を検出するパルスエンコー
ダ5Aとからなるスレーブ側と、前記マスター側とスレ
ーブ側の位置を制御する位置調節器(APR)6Aと、
前記マスター側とスレーブ側のトルクバランスを制御す
るトルク調節器(ATR)6Bと、制御の切り換えを行
なうスイッチ6C,6Dとからなる同期コントローラ6
とから構成されている。
In this embodiment, a speed regulator (ASR) 11, a vector calculation unit 12, and a switching element 13 are used to construct a null inverter device 1, a main spindle motor 2 driven by this inverter 1, and a speed detection device for this motor 2. The master side consists of a pulse encoder 3 , a main spindle 4 mechanically connected to the motor 2 , and a pulse encoder 5 that detects the speed and position of the main spindle 4 , as well as an ASR 11 and a vector calculation section 12 . and switching element 1
Inverter device 1A consisting of 3 and this inverter I
A sub-spindle motor 2A driven by A, a pulse encoder 3A for detecting the speed of this motor 2A, a sub-spindle 4A mechanically coupled to the motor 2A, and a sub-spindle motor 2A that detects the speed and position of this sub-spindle 4A. a slave side consisting of a pulse encoder 5A for detection; a position adjuster (APR) 6A for controlling the positions of the master side and the slave side;
A synchronous controller 6 consisting of a torque regulator (ATR) 6B that controls the torque balance between the master side and the slave side, and switches 6C and 6D that switch control.
It is composed of.

ここで、インバータ装置1.1Aは同期コントローラ6
より与えられる速度指令とモータの速度を検出スるパル
スエンコーダ5.5Aからの速度帰還によりASRII
が動作し、それぞれ速度制御を行なう。またASRII
の出力であるトルク指令がヘクトル演算部12に入力さ
れてベクトル演算が行なわれ、モータ4,4Aにそれぞ
れ必要なスイッチングパターンをスイッチング素子13
に与えることにより、所定の電圧、電流をモータ4.4
Aに与え、モータ4.4への速度が制御される。
Here, the inverter device 1.1A is the synchronous controller 6
The ASRII
operate and perform speed control. Also, ASRII
The torque command, which is the output of
By applying a predetermined voltage and current to the motor 4.4
A and the speed to motor 4.4 is controlled.

通常の同期運転ではスイッチ6Cが閉じ、メイン主軸の
位置を検出するパルスエンコーダ5からの位置信号と、
サブ主軸の位置を検出するパルスエンコーダ5Aの位置
信号とによりAPR6Aが動作し、マスター側の速度指
令にAPR6Aの出力が加算され、これがスレーブ側の
インバータ装置IAに与える速度指令となる。そして、
メイン玉軸4とサブ主軸4Aがワークにより結合されて
いる場合は、メイン主軸4とサブ主軸4Aの位置偏差は
零になり、APR6Aの出力も零になる。
During normal synchronous operation, the switch 6C is closed and the position signal from the pulse encoder 5 detects the position of the main spindle.
The APR 6A operates according to the position signal of the pulse encoder 5A that detects the position of the sub-spindle, and the output of the APR 6A is added to the speed command on the master side, which becomes the speed command given to the inverter device IA on the slave side. and,
When the main ball spindle 4 and the sub-spindle 4A are connected by a workpiece, the positional deviation between the main spindle 4 and the sub-spindle 4A becomes zero, and the output of the APR 6A also becomes zero.

従って、スイッチ6Dを閉じてインバータ装置1゜lA
のASRIIの出力のトルクI旨令を同期コントローラ
のATR6Bに入力すれば、メイン主軸4とサブ主軸4
Aのトルクバランスを保つようにATR6Bが動作する
ため、スレーブ側の速度指令に補正が加わることになる
Therefore, the switch 6D is closed and the inverter device is 1°lA.
If the torque I command of the output of ASRII is input to the synchronous controller ATR6B, the main spindle 4 and sub spindle 4
Since the ATR 6B operates to maintain the torque balance of A, a correction is added to the speed command on the slave side.

第2図に同期コントローラ内のスイッチ6Dをオン、オ
フ制御するための制御回路の具体例を示す。同図におい
て、6Eはトルク検出部、6Fは位置(速度)偏差検出
部、6Gはアンドゲート、6Hはスイッチ6Dをオン、
オフ制御するロジック部である。
FIG. 2 shows a specific example of a control circuit for controlling on/off of the switch 6D in the synchronous controller. In the figure, 6E is a torque detection section, 6F is a position (speed) deviation detection section, 6G is an AND gate, 6H is a switch 6D turned on,
This is a logic section that performs off control.

いま、メイン主軸4とサブ主軸4Aとがワークで結合さ
れ、同期運転が行なわれている状態からワークが切り離
されると、ワークに刃物等の加工機が食い込んでいない
ので必要なトルクが減少し、マスター側のASRIIの
出力であるトルク指令が減少する。このトルク指令をト
ルク検出部6已に入力し、例えばトルク指令値の前回値
と今回値との差からトルクの変化量を検出し、これが所
定の設定値を越えたらハイレベルの出力を出すようにす
る。また、ワークが切り離されてもスレーブ側はトルク
制御を行なっているため、メイン主軸4とサブ主軸4A
との位置(速度)同期関係がくずれてしまう。この位置
同期のズレをメイン主軸4のパルスエンコーダ5とサブ
主軸4Aのパルスエンコーダ5Aの信号より、位置偏差
検出部6Fにより判断する。つまり、位置または速度偏
差を所定の設定値と比較し、これが設定値を越えたらハ
イレベルの出力を出すようにする。トルク検出部6Eと
位置偏差検出部6Fの出力はアンドゲート6Gに入力さ
れ、これが成立したとき、すなわちトルクの変化量と位
置または速度偏差がともに設定値よりも大きいとき、そ
の旨がロジック部6Hに伝えられる。これによりロジッ
ク部6)(ではスイッチ6Dを開き、トルク制御を無効
にする。
Now, when the main spindle 4 and the sub-spindle 4A are connected by a workpiece and the workpiece is separated from the state in which synchronous operation is being performed, the required torque is reduced because the processing machine such as a cutter is not biting into the workpiece. The torque command, which is the output of ASRII on the master side, decreases. This torque command is input to the torque detector 6, and the amount of change in torque is detected, for example, from the difference between the previous value and the current value of the torque command value, and if this exceeds a predetermined set value, a high level output is output. Make it. In addition, even if the workpiece is separated, the slave side performs torque control, so the main spindle 4 and the sub spindle 4A
The position (velocity) synchronization relationship with the This deviation in position synchronization is determined by the position deviation detection section 6F based on the signals from the pulse encoder 5 of the main spindle 4 and the pulse encoder 5A of the sub spindle 4A. That is, the position or speed deviation is compared with a predetermined set value, and if the deviation exceeds the set value, a high level output is output. The outputs of the torque detecting section 6E and the position deviation detecting section 6F are input to the AND gate 6G, and when this is established, that is, when the amount of change in torque and the position or speed deviation are both larger than the set value, a logic section 6H indicates that this is true. can be conveyed to. As a result, the logic section 6) opens the switch 6D and disables the torque control.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、ワークの切り離しを同期コントロー
ラ側でトルクの変化と同期位置または速度から判断する
ようにしたので、遅れの少ない検出が可能となり、かつ
NCの負担も軽減することができる。また、ワーク切り
離しの判断に基づいて、スレーブ側をトルク制御から速
度制御に切り換えるようにしたので、APR,ATRの
定数等に無関係となり、暴走のおそれも無くすことがで
きる。なお、APRの補正量よりATRの補正量が大き
くなるようにAPR,ATRの定数(ゲイン)を選択し
ている場合に、上記の如き切り換えをしないものとする
と、位置調節が効がなくなり暴走することがある。
According to this invention, the separation of the workpiece is determined on the synchronous controller side based on the change in torque and the synchronous position or speed, so detection with less delay is possible and the burden on the NC can be reduced. Furthermore, since the slave side is switched from torque control to speed control based on the judgment of workpiece separation, it is independent of the constants of APR and ATR, and the risk of runaway can be eliminated. Furthermore, if the constants (gains) of APR and ATR are selected so that the ATR correction amount is larger than the APR correction amount, and the above switching is not performed, the position adjustment will become ineffective and runaway will occur. Sometimes.

さらに、ワークの切り離しをトルクの変化と同期位置ま
たは速度から検出するようにしているので、加工を途中
で中止した場合またはワークのチャッキング(把持)圧
力が不足して同期がずれた場合でも誤検出しないという
利点もある。
Furthermore, since the separation of the workpiece is detected from the torque change and the synchronized position or speed, even if machining is stopped midway or the synchronization is lost due to insufficient chucking (gripping) pressure on the workpiece, an error will occur. It also has the advantage of not being detected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の実施例を示すブロック図、第2図は
オン、オフ制御回路の具体例を示すブロック図である。 符号説明 1、IA・・・インバータ装置、2.2A・・・モータ
、3.3A・・・モータ用パルスエンコーダ、4・・・
メイン主軸、4A・・・サブ主軸、5,5A・・・主軸
用パルスエンコーダ、6・・・同期用コントローラ、6
A・・・位置調節器(APR) 、6B・・・トルク調
節器(ATR) 、6C,6D・・・スイッチ、6E・
・・トルク検出器、6F・・・位置偏差検出器、6G・
・・アンドゲート、6H・・・ロジック部、11・・・
速度調節器(ASR)、12・・・ベクトル演算部、1
3・・・スイッチング素子。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of an on/off control circuit. Symbol explanation 1, IA... Inverter device, 2.2A... Motor, 3.3A... Pulse encoder for motor, 4...
Main spindle, 4A...Sub spindle, 5,5A...Pulse encoder for main spindle, 6...Synchronization controller, 6
A...Position regulator (APR), 6B...Torque regulator (ATR), 6C, 6D...Switch, 6E...
・・Torque detector, 6F・Position deviation detector, 6G・
...AND gate, 6H...logic section, 11...
Speed regulator (ASR), 12...vector calculation unit, 1
3...Switching element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)速度制御を行なう第1インバータ装置により駆動さ
れるメインの主軸と、 速度制御を行なう第2インバータ装置により駆動される
サブの主軸と、 前記メイン主軸のトルク変化を検出する第1の検出手段
と、 前記メイン主軸とサブ主軸との位置または速度の偏差を
検出する第2の検出手段と、 前記メイン主軸とサブ主軸とを工作の対象となるワーク
を介して同期運転するときは、メイン主軸の位置とサブ
主軸の位置とを互いに一致させるべく制御する位置制御
と、メイン主軸とサブ主軸とのトルクバランスを制御す
るトルク制御とを行ない、前記第1検出手段により検出
されるトルクの変化量および前記第2検出手段により検
出される位置または速度の偏差がそれぞれ所定の設定値
を越えたとき、サブ主軸側のトルク制御を無効にするコ
ントローラと、 を備えてなる工作機械の同期運転装置。
[Claims] 1) A main spindle driven by a first inverter device that performs speed control, a sub spindle driven by a second inverter device that performs speed control, and detecting changes in torque of the main spindle. a first detection means for detecting a deviation in position or speed between the main spindle and the sub-spindle; and a second detection means for detecting a deviation in position or speed between the main spindle and the sub-spindle; In this case, position control is performed to make the position of the main spindle and the position of the sub spindle coincide with each other, and torque control is performed to control the torque balance between the main spindle and the sub spindle, and the detection is performed by the first detection means. a controller that disables torque control on the sub-spindle side when the amount of change in torque detected by the controller and the position or speed deviation detected by the second detection means each exceed a predetermined set value. Machine synchronous operation device.
JP26906189A 1989-10-18 1989-10-18 Synchronizing operation device for machine tool Pending JPH03131905A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008285140A (en) * 2007-05-21 2008-11-27 Adm21 Co Ltd Wiper blade
KR20160064476A (en) * 2014-11-28 2016-06-08 현대자동차주식회사 Device for fastening the wiper connector

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