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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Synchronisationssteuervorrichtung
für einen
Servomotor.
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Bislang
wurde eine große
Anzahl an Erfindungen in Bezug auf die Spindelsynchronisationssteuerung
für einen
Werkzeugmaschine entwickelt, wie beispielsweise beschrieben in der
JP 01 228 750 AA , der
JP 01 228 751 AA , der
JP 01 228 752 AA und der
JP 02 109 605 AA .
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Alles,
was in diesen Veröffentlichungen
beschrieben wird, stellt Erfindungen zur Durchführung einer exakten Synchronisation
dar, durch Antrieb dieser beiden Hauptspindeln durch einen Geschwindigkeitssteuerservomotor,
wenn zwei Spindeln voneinander nicht über ein Werkstück entkoppelt
werden.
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Insbesondere
beschreibt die Erfindung, die in der
JP
01 228 750 AA beschrieben wird, eine Vorgehensweise, durch
welche eine Geschwindigkeitsabweichung zwischen den beiden Spindeln
detektiert wird, um die Geschwindigkeitssynchronisation dieser beiden
Spindeln zu erzielen. Die Erfindung, die in der
JP 01 228 751 AA beschrieben wird,
beschreibt eine Vorgehensweise, durch welche eine Synchronisation zusätzlich unter
Verwendung einer Positionsabweichung zwischen den beiden Spindeln
erzielt wird. Die Erfindung, die in der
JP 01 228 752 AA beschrieben wird,
beschreibt eine Vorgehensweise, bei welcher zusätzlich zur Geschwindigkeit
und der Position ein Drehmoment eingesetzt wird. Die Erfindung,
die in der
JP 02 109 605 AA beschrieben
wird, beschreibt eine Vorgehensweise, mit welcher nicht nur die
Geschwindigkeit der Spindeln synchronisiert wird, sondern auch deren
Position. Diese Erfindungen sind daher so ausgelegt, dass die Spindeln
von dem Geschwindigkeitssteuerservomotor angetrieben werden.
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Weiterhin
führt die
Erfindung, die in der
JP 02 041
693 AA beschrieben wird, die Positionssteuerung durch einen
Hauptspindelantriebsservomotor unter zwei Spindelservomotoren durch.
Bei der Erfindung stammt eine Führungsgröße von einem
Positionssignal von einem Hauptspindelpositionsdetektor, wodurch
deutlich eine Verzögerung
hervorgerufen wird, und die Haupt- und die Hilfsspindel nicht beide mit
derselben Positionsführungsgröße angetrieben werden.
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Der
Grund dafür,
dass wie voranstehend geschildert vorwiegend im Stand der Technik
die Spindeln mit dem Geschwindigkeitssteuerservomotor angetrieben
werden, besteht darin, dass bei dem Spindelantriebsservomotor für eine Werkzeugmaschine infolge
der Tatsache, dass es viele Fälle
gibt, in denen eine Nenngeschwindigkeit hoch ist, obwohl das maximale
Drehmoment nicht so groß ist,
dann, wenn die mechanische Kupplung der beiden Spindeln während eines
Zeitraums durchgeführt
wird, bis die Geschwindigkeit die Nenngeschwindigkeit seit dem Start
des Servomotors erreicht, oder nachdem die Geschwindigkeit wesentlich geändert wurde,
die Geschwindigkeitssteuerung zeitlich vorteilhaft ist, die es ermöglicht,
dass ein Drehmoment, das zur Erhöhung oder
Verringerung der Geschwindigkeit erforderlich ist, durch das vom
Motor erzeugte maximale Drehmoment erhöht oder verringert wird.
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Wenn
jedoch das Untersetzungsverhältnis zwischen
dem Servomotor und den Spindeln nicht exakt eingestellt werden kann,
ist es erforderlich, die Steuerung der Spindel an sich durchzuführen, die
als Bezugsgröße dient,
also die Positionssteuerung der Spindel, die einen mechanischen
Endrand darstellt.
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Das
voranstehend geschilderte, herkömmliche
Synchronisationssteuergerät
für einen
Servomotor leidet jedoch an nachstehend angegebenen Schwierigkeiten.
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Wenn
die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über ein
Werkstück
gekuppelt werden, dessen beide Enden durch Spannvorrichtungen ergriffen
werden, und wenn eine Differenz der Gesamtpositionsverstärkung zwischen
beiden Spindeln vorhanden ist, also bei der Positionsverstärkung, die
den Betrieb der Spindeln betrifft, und das Untersetzungsverhältnis zwischen
den Spindeln und den Servomotoren (die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Servomotoren bzw. die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindeln),
tritt eine Differenz zwischen der Positionsablenkung der Hauptspindel
und der Hilfsspindel auf. Dies führt
zu derartigen Schwierigkeiten, dass das Drehmoment eines Servomotors
die Drehmomentgrenze erreicht, oder wenn die Befestigungskraft der Spannvorrichtungen
gering ist, das Werkstück
verschoben und beschädigt
wird.
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Anders
ausgedrückt
wird die Differenz der Gesamtverstärkung hervorgerufen, da ein
exaktes Untersetzungsverhältnis
nicht in jenem Fall erhalten wird, in welchem eine flexible Anordnung
wie beispielsweise ein Riemen für
die Drehmomentübertragung
zwischen den Spindeln und den Servomotoren eingesetzt wird. Wenn
dann ein geringfügiger
Unterschied zwischen dem tatsächlichen
Untersetzungsverhältnis
und einem Parameter vorhanden ist, der bei Verstärkern der Servomotoren eingestellt
ist, tritt eine Differenz der voranstehend erwähnten Positionsablenkung bei
der Positionssteuerung auf. Andererseits tritt eine Geschwindigkeitsdifferenz
im Falle der Geschwindigkeitssteuerung auf.
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Aus
dem voranstehend geschilderten Grund tritt in jedem Fall eine Phasendifferenz
innerhalb des Haupt- und des Hilfsservomotors auf, die miteinander gekuppelt
sind, was dazu führt,
dass das Lastdrehmoment der Servomotoren bis zum Drehmomentgrenzwert
erhöht
wird, oder das Werkstück
verschoben wird, wenn die Befestigungskraft der Spannvorrichtungen
gering ist, so dass das Werkstück
beschädigt
wird.
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Insbesondere
ist als repräsentatives
Anwendungsverfahren der Spindelsynchronisierung eine Arbeit zum
Haltern beider Enden des Werkstücks und
zum Schneiden eines Zentrumsabschnitts des Werkstücks äußerst wirksam
in Bezug auf die Beschleunigung von Verfahren nach dem Schneiden, und
da die Schneidarbeit mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit für das Werkstück durchgeführt wird, ist
die Spindelsynchronisationssteuerung, welche die schnelle Beschleunigung/Verzögerung ermöglicht, wünschenswert
bezüglich
einer Verringerung der Bearbeitungszeit. Der Stand der Technik gestattet
jedoch noch nicht einmal eine geringfügige Verschiebung des voranstehend
genannten Untersetzungsverhältnisses.
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Weiterhin
wird im allgemeinen, da viele Fälle vorhanden
sind, in welchen die Spannvorrichtung der Hilfsspindel das Werkstück in einem
Zustand ergreift, in welchem die Hauptspindel das Werkstück sich
drehen lässt,
eine erhebliche Kraft auf die Haupt- und die Hilfsspindel und die
Servomotoren zu diesem Zeitpunkt ausgeübt, so dass die Umdrehungen
der Haupt- und der Hilfsspindel abnehmen, was zu dem Effekt führt, dass
die mechanische Kupplung in einem Zustand durchgeführt wird,
in welchem die Haupt- und die Hilfsspindel von einer gewünschten Position
verschoben sind. In diesem Fall muss der Kupplungsvorgang für die Hilfsspindel
erneut durchgeführt
werden, was zu dem Problem führt,
dass Schwierigkeiten oder ein zeitlicher Aufwand für die Bearbeitung
erforderlich werden.
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Die 16 und 17 zeigen eine Änderung einer Differenz der
Positionsabsenkung vor und nach der Kupplung der Haupt- und Hilfsspindel
miteinander über
das Werkstück,
sowie eine Änderung
einer Differenz der Positionsabsenkung vor und nach dem Kuppeln
der Haupt- und Hilfsspindel miteinander nicht über das Werkstück.
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17 zeigt eine Änderung
der Differenz der Positionsabsenkung, wenn kein Werkstück vorhanden
ist, und zeigt eine Erscheinung, bei welcher dann, wenn der Vorgang
der Befestigung der Spannvorrichtung auf der Hilfsspindelseite durchgeführt wird,
eine extrem hohe Kraft auf den Servomotor auf der Hilfsspindelseite
ausgeübt
wird, mit den Ergebnissen, dass die Geschwindigkeit verringert wird,
und die Differenz der Positionsabsenkung temporär groß wird, jedoch schnell klein
wird.
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In
jenem Fall, in welchem das Werkstück von der Spannvorrichtung
auf der Hauptspindelseite gehaltert wird, und ein Vorgang der Befestigung
der Spannvorrichtung auf der Hilfsspindelseite durchgeführt wird,
kann allerdings die Kupplung zu jenem Zeitpunkt durchgeführt werden,
wenn die Geschwindigkeit abnimmt. Wenn die Spannvorrichtung auf
der Hilfsspindelseite befestigt wird, um die Haupt- und Hilfsspindel
auf die voranstehend geschilderte Art und Weise miteinander zu kuppeln,
steigt die Differenz zwischen den Positionsabsenkungen der Haupt-
und der Hilfsspindel plötzlich
abgestuft an, wie in 16 gezeigt
ist, und dauert an, bis die Positionsabsenkung freigegeben wird,
bis zum Ende der Einspannung seit dem Einspannen.
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Aus
diesem Grund ist es erforderlich, da bei der Positionssteuerung
eine Kraft ausgeübt
wird, welche eine Phasenverzögerung
ausgleicht, und den Drehmomentgrenzwert erreicht, das Ausmaß der Verzögerung zu
korrigieren, und erneut eine Kupplung zu versuchen.
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Die
DE 690 23 314 T2 betrifft
ein Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren,
das auf eine Maschine angewendet wird, die zwei Spindeln hat, insbesondere
auf ein Spindeldrehungs-Steuerungsverfahren zum Treiben der Spindeln
bei gleicher Drehgeschwindigkeit und mit derselben Drehphase.
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Es
wird eine Geschwindigkeitssteuerung für die ersten und zweiten Spindeln
derart durchgeführt, dass
beide Spindeln bei gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden,
und dann werden die Drehgeschwindigkeiten dieser Spindeln in Übereinstimmung mit
den ersten und zweiten Drehungsbeträgen, die von den Zeitpunkten
aus gemessen werden, zu denen jeweils die Ein-Umdrehungs-Signale
für die Spindeln
erzeugt werden, erhöht.
Dementsprechend kann eine Abweichung zwischen den Drehphasen der
Spindeln beseitigt werden.
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Nachdem
die Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Spindeln derart
erniedrigt worden sind, dass die Drehphasenabweichung zwischen den Spindeln
beseitigt ist, wird wiederum eine Geschwindigkeitssteuerung derart
durchgeführt,
dass die Spindeln bei gleicher Geschwindigkeit gedreht werden. Dies
ermöglicht
es, die Spindeln bei gleicher Drehgeschwindigkeit mit derselben
Drehphase zu drehen.
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Die
DE 689 26 375 T2 betrifft
eine Werkzeugmaschine, die zwei Spindeln hat, insbesondere auf ein
Verfahren zum Steuern des gleichzeitigen Betriebs der Spindeln einer
Werkzeugmaschine, wie einer Drehbank, das dazu bestimmt ist, zwei
Spindeln zu steuern, um ein Werkstück rationell zu bearbeiten.
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Es
wird die Drehgeschwindigkeit einer ersten Spindel so bestimmt, dass
sie mit der Drehgeschwindigkeit einer zweiten Spindel zusammenfällt, wobei ein
Werkstück
zwischen den Spindeln verschoben wird und die Maschine umfasst:
Befehlsmittel zum Versorgen betreffender Geschwindigkeits-Regelungsschaltungen
der ersten und zweiten Spindeln mit identischen Geschwindigkeitsbefehlen,
ein Betriebsart-Einstellmittel
zum Einstellen einer Synchonbetriebs-Regelungsbetriebsart zum Abschalten
des Geschwindigkeitsbefehls für
die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung
der zweiten Spindel und zum Synchronisieren der zweiten Spindel
mit der ersten Spindel, ein arithmetisches Mittel zum Berechnen einer
Positions-Abweichung
bezogen auf Drehungswinkel der ersten und zweiten Spindel in der
Synchronbetriebs-Regelungsbetriebsart
und Korrekturmittel zum Korrigieren des Geschwindigkeitsbefehls für die Geschwindigkeits-Regelungsschaltung
der zweiten Spindel in einer Weise, dass eine erfasste Positions-Abweichung
zu Null wird.
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Ferner
ist ein Spindelsynchronbetriebs-Regelungsverfahren zum Anwenden
einer Synchronbetriebs-Regelung auf erste und zweite Spindeln, die voneinander
unabhängige
Geschwindigkeits-Regelungsschaltungen haben, beschrieben, welches
umfasst: einen ersten Schritt zum Bewirken, dass die Geschwindigkeitsbefehle
für die
ersten und zweiten Spindeln zusammenfallen, einen zweiten Schritt
zum Erfassen der Ist-Geschwindigkeit und der Drehungswinkel-Position
jeder Spindel und zum Berechnen einer Abweichung zwischen diesen
Geschwindigkeiten und einer Abweichung zwischen diesen Positionen, einen
dritten Schritt zum Korrigieren eines der Geschwindigkeitsbefehle
mittels der berechneten Geschwindigkeits-Abweichung und einen vierten
Schritt zum Korrigieren eines der Geschwindigkeitsbefehle mittels
der berechneten Positions-Abweichung.
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Das
Geschwindigkeitsabweichungssignal der ersten und zweiten Spindel
und das Positionsabweichungssignal der ersten und zweiten Spindel
werden jeweils zu dem Geschwindigkeitsbefehl der zweiten Spindel
addiert, um eine Korrektur dieses Geschwindigkeitsbefehls zu ermöglichen.
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Angesichts
der voranstehenden Ausführungen
besteht die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
darin, eine Synchronisationssteuervorrichtung für einen Servomotor zur Verfügung zu stellen,
welches den exakten synchronisierten Antrieb einer Hauptspindel
und einer Hilfsspindel ermöglicht,
und einen Antrieb mit schneller Beschleunigung/Verzögerung gestattet,
selbst wenn eine Differenz zwischen den Positionsabsenkungen der
beiden Spindeln vorhanden ist, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel
miteinander gekuppelt werden, und welches insbesondere automatisch
eine Änderung
eines Untersetzungsverhältnisses
im Verlauf der Zeit ausgleichen kann, selbst wenn eine flexible Anordnung
wie beispielsweise ein Riemen für
die Drehmomentübertragung
zwischen den Spindeln und Servomotoren eingesetzt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe nach der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Untgeransprüchen.
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Eine
erfindungsgemäße Synchronisationssteuervorrichtung
für einen
Servomotor weist auf: eine Hauptspindel und eine Hilfsspindel, die
jeweils eine Spannvorrichtung aufweisen, welche beide Enden eines
Werkstücks
haltern, und die miteinander über
das Werkstück
gekuppelt oder voneinander entkuppelt werden; einen Hauptservomotor
und einen Hilfsservomotor, welche einen Drehantrieb der Hauptspindel
und der Hilfsspindel durchführen;
einen Hauptspindelpositionsdetektor und einen Hilfsspindelpositionsdetektor,
die an der Hauptspindel und der Hilfsspindel angebracht sind, und
ein Positionsrückkopplungssignal
ausgeben; einen Hauptservomotorgeschwindigkeitsdetektor und einen
Hilfsservomotorgeschwindigkeitsdetektor, die an dem Hauptservomotor
und dem Hilfsservomotor angebracht sind, und ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal
ausgeben; einen Hauptservoverstärker
und einen Hilfsservoverstärker,
welche den Hauptservomotor und den Hilfsservomotor antreiben; und
eine numerische Steuereinheit, welche eine Geschwindigkeitsführungsgröße und eine
Positionsführungsgröße an den Hauptservoverstärker und
den Hilfsservoverstärker ausgibt,
wobei sowohl der Hauptservoverstärker
als auch der Hilfsservoverstärker
aufweist: einen Positionssteuerabschnitt, der eine Positionsabsenkung und
die Geschwindigkeitsführungsgröße in Reaktion auf
die Positionsabsenkung auf der Grundlage von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals
von dem Positionsdetektor und der Positionsführungsgröße von der numerischen Steuereinheit
ausgibt; einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt, der eine Stromführungsgröße auf der
Grundlage der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem
Positionssteuerabschnitt und des Geschwindigkeitsrückkopplungssignals
von dem Geschwindigkeitsdetektor ausgibt; und einen Stromsteuerabschnitt,
der einen Versorgungsstrom für
den Motor steuert, auf der Grundlage der Stromführungsgröße von dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt
und des Stromrückkopplungssignals
steuert, das in den Motor fließt,
wobei der Hilfsservoverstärker
weiterhin einen Positionskorrekturabschnitt aufweist, der Positionskorrekturdaten
erhält,
auf der Grundlage einer Differenz der Positionsabsenkung zwischen
der Hauptspindelpositionsabsenkung und der Hilfsspindelpositionsabsenkung, und
des Geschwindigkeitsrückkopplungssignals
von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors, wenn sich
der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor in einem Zustand drehen,
in welchem die Hilfsspindel und die Hauptspindel voneinander entkuppelt
sind, und wobei der Positionssteuerabschnitt des Hilfsservoverstärkers die
Positionskorrekturdaten von dem Positionskorrekturabschnitt zu der
Positionsabsenkung addiert, und die Geschwindigkeitsführungsgröße in Reaktion
auf die Positionsabsenkung ausgibt, die durch Addition erhalten
wird, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das
Werkstück
gekoppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
synchron zueinander drehen.
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Weiterhin
ist kennzeichnend, dass der Positionskorrekturabschnitt aufweist:
eine Vergleichsvorrichtung, um eine Positionsabsenkungsdifferenz
zwischen der Hauptspindelpositionsabsenkung und der Hilfsspindelpositionsabsenkung
zu erhalten, wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor sich
in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel
voneinander entkuppelt sind; eine Divisionsvorrichtung zum Dividieren
der Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung durch
das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal
von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors; eine Speichervorrichtung
zum Speichern eines Divisionswertes von der Divisionsvorrichtung; eine
Multipliktionsvorrichtung zum Multiplizieren des Divisionswertes,
der in der Speichervorrichtung gespeichert ist, mit dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal
von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors; und eine
Schaltvorrichtung zum Schalten, um so als die Positionskorrekturdaten,
die an den Positionssteuerabschnitt des Hilfsservoverstärkers ausgegeben
werden, die Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung
auszugeben, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel
voneinander entkuppelt sind, und um als die Positionskorrekturdaten, die
an den Positionssteuerabschnitt des Hilfsservoverstärkers ausgegeben
werden, einen Multiplikationswert von der Multiplikationsvorrichtung
auszugeben, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das
Werkstück
gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor drehen.
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Weiterhin
ist kennzeichnend, dass der Positionskorrekturabschnitt aufweist:
eine Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung
zur Berechnung des Verhältnisses
der Positionsabsenkung der Hauptspindel zur Positionsabsenkung der
Hilfsspindel, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel
voneinander entkuppelt sind; und eine Speichervorrichtung zum Speichern
des Positionsabsenkungsverhältnisses
von der Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung,
und der Positionsteuerabschnitt aufweist: eine Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung
zur Berechnung der Positionsabsenkung der Hilfsspindel auf der Grundlage
von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals
von dem Positionsdetektor und der Positionsführungsgröße von der numerischen Steuereinheit;
eine Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung
zum Multiplizieren der Positionsabsenkung von der Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung
mit einer Positionsverstärkung
des Hilfsservomotors, die vorher gespeichert wird; eine Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung
zum Multiplizieren einer Multiplikationsausgangsgröße von der
Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung
mit einem Untersetzungsverhältnis
des Hilfsservomotors, das vorher gespeichert wird; und eine Untersetzungsverhältniskorrekturvorrichtung
zum Korrigieren des Untersetzungsverhältnisses durch Multiplikation
des Untersetzungsverhältnisses,
das vorher in der Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung gespeichert
wird, mit dem Positionsabsenkungverhältnis, welches in der Speichervorrichtung
gespeichert ist, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das
Werkstück
gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor synchron
zueinander drehen.
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Weiterhin
ist kennzeichnend, dass die Untersetzungsverhältniskorrekturvorrichtung ein
Filter aufweist, welches mit dem Positionsabsenkungverhältnis, das
in der Speichervorrichtung gespeichert ist, eine Verarbeitung einer
Verzögerung
erster Ordnung durchführt.
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Weiterhin
ist charakteristisch, dass der Positionskorrekturabschnitt aufweist:
eine Positionsabsenkungverhältnisberechnungsvorrichtung
zum Berechnen des Verhältnisses
der Positionsabsenkung der Hauptspindel zur Positionsabsenkung der
Hilfsspindel, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel
voneinander entkuppelt sind; und eine Speichervorrichtung zum Speichern
des Positionsabsenkungsverhältnisses
von der Positionsabsenkungverhältnisberechnungsvorrichtung,
und dass der Positionsteuerabschnitt aufweist: eine Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung
zur Berechnung der Positionsabsenkung der Hilfsspindel auf der Grundlage
von Eingaben des Positionsrückkopplungssignals
von dem Positionsdetektor und der Positionsführungsgröße von der numerischen Steuereinheit;
eine Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung
zum Multiplizieren der Positionsabsenkung von der Positionsabsenkungsberechnungsvorrichtung
mit einer Positionsverstärkung
des Hilfsservomotors, die vorher gespeichert wird; eine Untersetzungsverhältnismultiplikationsvorrichtung
zum Multiplizieren einer Multiplikationsausgabe von der Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung
mit einem Untersetzungsverhältnis
des Hilfsservomotors, das vorher gespeichert wird; und eine Positionsverstärkungskorrekturvorrichtung
zum Korrigieren der Positionsverstärkung durch Multiplikation
der Positionsverstärkung,
die vorher in der Positionsverstärkungsmultiplikationsvorrichtung
gespeichert wird, mit dem Positionsabsenkungsverhältnis, das
in der Speichervorrichtung gespeichert wird, wenn die Hauptspindel und
die Hilfsspindel miteinander über
das Werkstück gekuppelt
sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor synchron
zueinander drehen.
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Weiterhin
ist charakteristisch, dass die Positionsverstärkungskorrekturvorrichtung
ein Filter aufweist, welches mit dem Positionsabsenkungsverhältnis, das
in der Speichervorrichtung gespeichert ist, eine Verarbeitung einer
Verzögerung
erster Ordnung durchführt.
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Weiterhin
ist charakteristisch, dass der Positionskorrekturabschnitt in der
Speichervorrichtung einen Divisionswert speichert, der dadurch erhalten wird,
dass die Positionsabsenkungsdifferenz von der Vergleichsvorrichtung
durch das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal
von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors dividiert
wird, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor mit
einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder schneller
in einem Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel
voneinander entkuppelt sind.
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Weiterhin
ist charakteristisch, dass der Positionskorrekturabschnitt in der
Speichervorrichtung das Positionsabsenkungsverhältnis von der Positionsabsenkungsverhältnisberechnungsvorrichtung
speichert, wenn sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
mit einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen oder mehr in einem
Zustand drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel
voneinander entkuppelt sind.
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Weiterhin
ist charakteristisch, dass der Positionskorrekturabschnitt weiterhin
aufweist: einen Schalter, der zwischen der Multiplikationsvorrichtung und
der Speichervorrichtung angeordnet ist, und geschlossen wird, wenn
sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor in einem Zustand
drehen, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander
entkuppelt sind, und der geöffnet
wird, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das
Werkstück
gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
drehen; einen Subtrahierer, welcher von der Positionsabsenkung von
der Vergleichsvorrichtung die Positionsabsenkung infolge des Multiplikationswertes
von der Multiplikationsvorrichtung subtrahiert, welche den Divisionswert,
der in der Speichervorrichtung über
den Schalter gespeichert wird, mit dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal
von dem Geschwindigkeitsdetektor des Hilfsservomotors multipliziert,
wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das
Werkstück
gekuppelt sind, und sich der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
drehen; und einen Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt,
der eine Differenz bei der Positionsabsenkung zwischen der Hauptspindel
und der Hilfsspindel ausgibt, die von dem Subtrahierer erhalten
wird, und erzeugt wird, bevor und nachdem die Hauptspindel und die
Hilfsspindel miteinander über
das Werkstück gekuppelt
sind, an den Positionssteuerabschnitt als die Positionskorrekturdaten.
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Weiterhin
ist charakteristisch, dass der Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt
weiterhin aufweist: eine Nulldatenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen
von Nulldaten als die Positionskorrekturdaten; und eine Akkumulationsvorrichtung zum
Akkumulieren der Positionskorrekturdaten von dem Subtrahierer, die
jedesmal dann erzeugt werden, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel
miteinander über
das Werkstück
gekuppelt sind, wobei der Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt die
Nulldaten von der Nulldatenerzeugungsvorrichtung oder die Positionskorrekturdaten
von der Akkumulationsvorrichtung als die Positionskorrekturdaten ausgibt,
die an den Positionssteuerabschnitt ausgegeben werden, unmittelbar
nach dem Kuppeln, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel, die
miteinander über
das Werkstück
gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
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Weiterhin
ist charakteristisch, dass ein Komparator, der die Geschwindigkeitsführungsgröße von dem
Positionssteuerabschnitt mit der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem
numerischen Steuerabschnitt vergleicht, und eine Führungsgrößenumschaltvorrichtung
zur Ausgabe der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem Positionssteuerabschnitt
an den Geschwindigkeitssteuerabschnitt vorgesehen sind, um eine
Positionssteuerung durchzuführen,
wenn eine Vergleichsdifferenz innerhalb eines vorgegebenen Fehlers
liegt, und zur Ausgabe der Geschwindigkeitsführungsgröße von dem numerischen Steuerabschnitt
an den Geschwindigkeitssteuerabschnitt, um eine Positionssteuerung
durchzuführen,
wenn die Vergleichsdifferenz nicht innerhalb des vorgegebenen Fehlers
liegt.
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Darüber hinaus
weist die Synchronisationssteuervorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung vor allem folgende Vorteile auf.
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Wie
voranstehend geschildert, werden gemäß der vorliegenden Erfindung
bei der Synchronisationssteuervorrichtung, welches mehrere Servomotoren
verwendet, die mechanisch über
das Werkstück
gekuppelt bzw. entkuppelt werden können, die jeweiligen Positionsabsenkungen
zwischen einem Hauptservomotor und anderen Hilfsservomotoren miteinander verglichen,
und wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor nicht mechanisch
miteinander gekuppelt sind, wird eine Differenz der Positionsabsenkung
in Bezug auf den Hauptservomotor zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors addiert,
um die Position zu korrigieren. Wenn der Hauptservomotor und der
Hilfsservomotor mechanisch miteinander über das Werkstück gekuppelt werden,
wird ein Wert gespeichert, der dadurch erhalten wird, daß eine Differenz
bei den Positionsabsenkungen zwischen den beiden Servomotoren, die erhalten
werden im Betrieb, bevor sie miteinander über das Werkstück gekuppelt
werden (der Hauptservomotorwert – der Hilfsservomotorwert),
durch die Geschwindigkeit des Hilfsservomotors zum Zeitpunkt der
Messung geteilt wird. Wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
miteinander über
das Werkstück
gekuppelt werden, wird ein Produktwert einer Differenz der Positionsabsenkung
pro Geschwindigkeitseinheit und der Geschwindigkeit des Servomotors
zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
addiert.
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Selbst
wenn mehrere Servomotoren miteinander durch das Werkstück mit Hilfe
eines Getriebemechanismus mit flexiblem Aufbau gekuppelt werden,
beispielsweise einen Riemen, und ein Antrieb mit schneller Beschleunigung
oder Verzögerung
synchronisiert in diesem Zustand durchgeführt wird, ohne den korrigierten
Wert jedesmal dann zu ändern, wenn
sich die Geschwindigkeit der Servomotoren ändert, kann durch die voranstehende
Operation das Drehmoment der Servomotoren realisiert werden, ohne
irgendwelche Verluste, die durch Synchronisationsantrieb hervorgerufen
werden.
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Anders
ausgedrückt
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Differenz bezüglich
der Position zwischen den Servomotoren, die miteinander über das
Werkstück
gekuppelt sind, vor dem mechanischen Kuppeln erfasst, und wird nach
dem Kuppeln eine Steuerung ohne irgendwelche Verzögerung nach
Art einer Optimalwertsteuerung durchgeführt, also auf solche Art und
Weise, dass die Daten in einer arithmetischen Operation vorher festgelegt
werden, auf der Grundlage der Daten, die vor dem Kuppeln erfasst
werden. Selbst wenn das Untersetzungsverhältnis nicht exakt bestimmt
wird, infolge der Verwendung eines Riemens als Transmissionsmechanismus
eines mechanischen Abschnitts, der durch die Servomotoren angetrieben
wird, wird ein Antrieb mit exakter Synchronisation ermöglicht,
werden eine schnelle Beschleunigung und Verzögerung in dem mechanisch gekuppelten
Zustand ermöglicht, und
kann eine vollständig
synchronisierte Steuerung selbst in dem Beschleunigungs/Verzögerungszustand
durchgeführt
werden.
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Im
Falle des Einsatzes von Riemen werden daher, da vermutet wird, dass
sich die Eigenschaften des Riemens im Verlauf der Zeit verschlechtern,
anders als bei einem Zahnrad und dergleichen, wenn die Anzahl an
Umdrehungen pro Minute nicht so niedrig in jenem Zustand ist, wenn
die Servomotoren voneinander über
das Werkstück
entkuppelt werden, Daten aktualisiert, und werden Daten vorbereitet,
die nach dem Kuppeln eingesetzt werden sollen, um so mit einer Beeinträchtigung
der Eigenschaften im Verlauf der Zeit fertig zu werden.
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Weiterhin
wird das Untersetzungsverhältnis aus
den jeweiligen Positionsabsenkungen des Hauptservomotors und des
Hilfsservomotors erhalten, und wird die Differenz der Absenkungen
zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor unter Verwendung
des Untersetzungsverhältnisses
korrigiert. Obwohl in diesem Fall die Anzahl an Dezimalstellen ansteigt,
da eine normale Differenz unterhalb von 1 % liegt, und ein Speicher
mit hoher Kapazität
erforderlich ist, ist daher, wenn einmal eine exakte Einstellung
vorgenommen wird, keine Korrektur erforderlich, selbst wenn sich
die Geschwindigkeit ändert.
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Anders
ausgedrückt
wird bei dem Korrekturverfahren nach Art der Optimalwertsteuerung
die Differenz bezüglich
der Position zur Positionsführungsgröße für die Korrektur
hinzuaddiert. Bei dem Verfahren muss der korrigierte Wert entsprechend
der Geschwindigkeit korrigiert werden, aber wenn die Gesamtpositionsverstärkung korrigiert
wird, die das Produkt der Positionsverstärkung und des Untersetzungsverhältnisses
darstellt, muss der korrigierte Wert an sich nicht geändert werden,
während
er nach der Änderung
korrekt ist. Da die Anzahl an signifikanten Dezimalstellen wesentlich
erhöht
werden muss, um einen geringfügigen
Fehler wiederzugeben, muss allerdings dieses Verfahren entsprechend
den Umständen
ausgewählt
werden. Da die vorliegende Erfindung eine Steuerung in jenem Fall
betrifft, in welchem das Untersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus
nicht exakt wiedergegeben wird, ist die Positionssteuerschleife
eine Führungsgröße für ein Objekt,
das angetrieben werden soll, beispielsweise eine Spindel, wird das
Rückkopplungssignal
direkt aus der Bewegung einer Maschine erhalten, und bildet die
Positionsverstärkung
die Positionssteuerschleife, die sich aus der Multiplikation der
Positionsverstärkung
in Reaktion auf ein Ende der Maschine mit dem Untersetzungsverhältnis des
Getriebemechanismus ergibt.
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Weiterhin
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung das Verhältnis
bezüglich
der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor
erhalten, welches erhalten wird, während der Hauptservomotor und
der Hilfsservomotor voneinander über
das Werkstück
entkuppelt sind, und antreiben (der Wert des Hilfsservomotors steht
im Nenner), und wenn der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor
mechanisch miteinander über
das Werkstück
gekuppelt sind, wird die Gesamtpositionsverstärkung des Hilfsservomotors
(Positionsverstärkung × Untersetzungsverhältnis) mit
dem Verhältnis der
voranstehenden Positionsabsenkungen multipliziert.
-
Durch
die voranstehende Operation kann die Korrektur mit einer Verschlechterung
der Eigenschaften im Verlauf der Zeit fertig werden, auch unter
der Annahme, dass das, was die Kraft mit der flexiblen Anordnung
wie beispielsweise dem Riemen dieses Typs überträgt, seine Eigenschaften konstant
im Verlauf der Zeit verschlechtert, da Daten, die für die Korrektur
eingesetzt werden, kontinuierlich auf neue Daten bei der vorliegenden
Erfindung aktualisiert werden. Da die Positionskorrektur nach Art
einer Optimalwertsteuerung durchgeführt wird, kann ein Antrieb
mit exakter Synchronisation durchgeführt werden, selbst bei schneller
Beschleunigung oder schneller Verzögerung, nachdem der Hauptservomotor
und der Hilfsservomotor miteinander über das Werkstück gekuppelt
wurden.
-
Weiterhin
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung zu der Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
eine Änderung
(ein Wert nach dem Kuppeln – ein
Wert vor dem Kuppeln) in einer Differenz der Positionsabsenkung
zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor (der Positionsabsenkung
des Hauptservomotors und der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors)
addiert werden, unmittelbar nachdem die Hauptspindel und die Hilfsspindel mechanisch
miteinander über
das Werkstück
gekuppelt wurden, vor dem Kuppeln und nach dem Kuppeln.
-
Durch
die voranstehende Operation kann eine mechanische Verschiebung,
deren Auftreten wahrscheinlich ist, wenn das Kuppeln über das
Werkstück
erfolgt, elektrisch ohne irgendwelche Probleme behandelt werden.
Anders ausgedrückt
wird in jenem Fall, in welchem die Hauptspindel und die Hilfsspindel
miteinander über
das Werkstück
gekuppelt werden, um eine Synchronisationssteuerung in einem Zustand
durchzuführen,
in welchem der Hauptservomotor und der Hilfsservomotor angetrieben
werden, der Kuppelvorgang versuchsweise häufig in dem verschobenen Zustand
durchgeführt,
als Ergebnis der Kupplung in einem Zustand, in welchem eine Verschiebung
während
des Kupplungsvorgangs auftritt, selbst wenn die Servomotoren miteinander
vor dem Kuppeln vollständig
synchronisiert sind. Allerdings kann die Verschiebung ohne irgendwelche
Probleme kompensiert werden, selbst wenn eine derartige mechanische
Verschiebung auftritt.
-
Weiterhin
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
eine Funktion auszuwählen,
bei welcher eine Korrektur, die der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
hinzuaddiert wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln eingestellt
wird, und eine Funktion der Korrektur der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
auf den akkumulierten Wert von Verschiebungen, die bei jedem Kuppelvorgang
erzeugt werden, als korrigierter Wert zum Zeitpunkt des Kuppelns,
ohne die Positionsführungsgröße zum Zeitpunkt
des Entkuppelns zu korrigieren, wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das
Werkstück
gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
-
Durch
die voranstehende Operation kann, wenn die mechanische Kupplung über das
Werkstück
freigegeben wird, selbst dann, wenn die Position der Spindel um
den korrigierten Betrag verschoben wird, die Maschinenposition auf
den Ursprungszustand zurückgesetzt
werden, mit Ausschaltung der Verschiebung, oder kann eine Vorschubfunktion
ausgewählt
werden, während
der Verschiebungszustand als Bezugsgröße eingestellt wird, entsprechend
der Anwendung.
-
Anders
ausgedrückt
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel voneinander
entkuppelt werden, die während
des Kupplungsvorgangs hervorgerufene Verschiebung auf die Ursprüngliche
korrigiert, oder es werden die nachfolgenden Verschiebungen akkumuliert,
mit der verschobenen Position als neuer Bezugsgröße, entsprechend dem eingesetzten
Verfahren. Da irgendeines der voranstehenden Verfahren bei der Synchronisationssteuerung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgewählt
werden kann, kann nicht nur die Ungenauigkeit des Untersetzungsverhältnisses
der Getriebemaschine, beispielsweise mit einem Riemen, überwunden
werden, sondern kann auch eine Korrektur durchgeführt werden,
um eine Sättigung
des Drehmoments auszuschalten, die durch Kuppeln mit einer zeitweiligen
Positionsverschiebung während
des Kupplungsvorgangs hervorgerufen wird. Daher wird auch ein anderes
Problem in Bezug auf eine schnelle Reaktion gelöst.
-
Weiterhin
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung die Positionsabsenkung zum Positionsdetektionssignal einer
Maschine addiert, die von den Servomotoren angetrieben wird, um
die Positionsführungsgröße zu erzeugen,
und wenn eine Differenz zwischen der Geschwindigkeitsführungsgröße für die Servomotoren,
die aus dieser Positionsführungsgröße erzeugt
wird, und der Geschwindigkeitsführungsgröße im Betrieb
mit Geschwindigkeitssteuerung innerhalb eines vorbestimmten Fehlers
liegt, kann das Steuersystem der Servomotoren von der Geschwindigkeitssteuerung
auf die Positionssteuerung umgeschaltet werden.
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Bei
der voranstehenden Operation wird, wenn die Anzahl an Umdrehungen
pro Minute von einem anfänglichen
Stop auf einen Nennwert für
die Anzahl an Umdrehungen pro Minute ansteigt, so steigt sie unter
der Geschwindigkeitssteuerung an, und nachdem der Nennwert für die Anzahl
an Umdrehungen pro Minute erreicht wird, die Steuerung von der Geschwindigkeitssteuerung
auf die Positionssteuerung umgeschaltet, wodurch der Beschleunigungszeitraum
verkürzt
werden kann.
-
Anders
ausgedrückt
kann, wenn der Servomotor der Positionssteuerung und der Servomotor der
Geschwindigkeitssteuerung miteinander bezüglich der Beschleunigungs-
und Verzögerungseigenschaften
verglichen werden, die Beschleunigung/Verzögerung durch das gesamte Drehmoment durchgeführt werden,
das von den Servomotoren bei der Geschwindigkeitssteuerung erzeugt
wird, wogegen nicht das gesamte erzeugte Drehmoment als das Beschleunigungs/Verzögerungsdrehmoment
mit der Grenze der Beschleunigungs/Verzögerungseigenschaften bei der
Positionssteuerung eingesetzt werden kann, da die Beschleunigungs/Verzögerungseigenschaften
die Position beeinflussen. Obwohl die vorliegende Erfindung sich
hauptsächlich
auf die Positionssteuerung richtet, kann das Drehmoment, das von
den Servomotoren erzeugt werden kann, maximal genutzt werden, wenn
die Geschwindigkeitssteuerung auf geeignete Art und Weise eingesetzt
wird.
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Wie
voranstehend geschildert werden gemäß der vorliegenden Erfindung
die Positionsabsenkungen, die bei dem Haupt- und dem Hilfsservomotor erzeugt
werden, wenn die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das
Werkstück
gekuppelt werden, von den Addierern erhalten, wird eine Differenz
zwischen diesen Positionsabsenkungen durch den Komparator erhalten,
teilt der Teiler die Positionsabsenkungsdifferenz durch die Geschwindigkeit des
Hilfsservomotors zum Zeitpunkt des Detektierens der Positionsabsenkung,
um eine Positionsabsenkungsdifferenz pro Geschwindigkeitseinheit
zu erhalten. Dann multipliziert, nachdem die beiden Spindeln miteinander
gekuppelt sind, der Multiplizierer die Positionsabsenkungsdifferenz
mit der momentanen Geschwindigkeit des Hilfsservomotors, und addiert
der Addierer diesen Wert zu der Positionsführungsgröße für den Hilfsservomotor. Mit
dem voranstehenden Aufbau wird, selbst wenn die Kupplung durch das
Werkstück
erfolgt, und ein Synchronisationsantrieb durchgeführt wird,
das Auftreten eines übermäßigen Drehmoments
verhindert, und selbst wenn eine Differenz bezüglich der Positionsabsenkung
zwischen den beiden Spindeln auftritt, wenn die Hauptspindel und
die Hilfsspindel miteinander gekuppelt sind, wird ein exakter synchronisierter
Antrieb der Hauptspindel und der Hilfsspindel ermöglicht,
und wird ein Antrieb mit schneller Beschleunigung oder Verzögerung ermöglicht.
Insbesondere kann, selbst wenn eine flexible Anordnung wie beispielsweise
ein Riemen für
die Drehmomentübertragung
zwischen der Hauptspindel und dem Servomotor eingesetzt wird, das
Synchronisationssteuergerät zur
Verfügung
gestellt werden, welches automatisch mit einer Änderung des Untersetzungsverhältnisses im
Verlauf der Zeit fertig werden kann.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Synchronsisationssteuervorrichtung,
die im folgenden teilweise auch als Synchronisationssteuergerät bezeichnet
ist, anhand der Zeichnungen näher
beschrieben.
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Die
Zeichnungen zeigen folgendes:
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1 zeigt
schematisch den Aufbau einer Synchronisationssteuervorrichtung für einen
Servomotor gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
schematisch den Aufbau eines Hauptservoverstärkers 16 und eines
Hilfsservoverstärkers 26 in 1.
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3 zeigt
schematisch ein abgeändertes Beispiel
für den
Hauptservoverstärker 16 und
den Hilfsservoverstärker 26 in 1.
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4 zeigt
schematisch einen Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt 35, der
im einzelnen in 2 gezeigt ist.
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5 zeigt
schematisch ein abgeändertes Beispiel
für den
Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt 35, der in 2 im
einzelnen gezeigt ist.
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6 ist
ein Zustandserläuterungsdiagramm,
welches einen Zustand der jeweiligen Schalter (SW) zum Zeitpunkt
des Ausspannens sowie einen Zustand der jeweiligen Schalter zum
Zeitpunkt des Einspannens zeigen, im Falle der Durchführung einer
Korrekturverarbeitung, in welcher ein Wert einer endgültigen Absenkdifferenz
durch eine endgültige
Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit einer momentanen Geschwindigkeit
multipliziert wird, unmittelbar vor dem Einspannen.
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7 ist
ein Flußdiagramm,
welches eine Korrekturverarbeitung zeigt, bei welcher ein endgültiger Absenkwert
durch die endgültige
Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit der momentanen Geschwindigkeit
multipliziert wird, zum Zeitpunkt des Einspannens.
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8 ist
ein Zustandserläuterungsdiagramm,
welches einen Zustand der jeweiligen SWs in jenem Falle zeigt, in
welchem eine Korrekturverarbeitung durchgeführt wird, wobei ein Verhältnis der
Positionsabsenkung eines Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung
eines Hauptservomotors mit einem Untersetzungsverhältnis des
Hilfsservomotors multipliziert wird.
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9 ist
ein Flußdiagramm,
welches einen Zustand der Schalter zeigt, die in 8 dargestellt sind,
sowie eine Korrekturverarbeitung, bei welcher das Verhältnis der
Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des
Hauptservomotors, der in 3 gezeigt ist, mit dem Untersetzungsverhältnis des
Hilfsservomotors oder einer Positionsschleifenverstärkung multipliziert
wird.
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10 ist
ein Zustandserläuterungsdiagramm,
welches einen Zustand der jeweiligen SWs in jenem Falle zeigt, in
welchem eine Korrekturverarbeitung durchgeführt wird, wobei ein Differenzwert
bei der Absenkdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor
zum Zeitpunkt des Einspannens und Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
hinzuaddiert wird.
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11 ist
ein Flußdiagramm,
welches einen Zustand der in 10 dargestellten
Schalter zeigt, sowie eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Differenzwert
bei der Absenkdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor
zum Zeitpunkt des Einspannens und Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
hinzuaddiert wird.
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12 ist
ein Zustandserläuterungsdiagramm,
welches einen Zustand der jeweiligen SWs in jenem Fall zeigt, in
welchem eine Verarbeitung durchgeführt wird, bei der eine Funktion
der Einstellung einer Korrektur ausgewählt wird, die zur Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
zu Null unmittelbar nach dem Kuppeln addiert wird, und eine Funktion
des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jeder Kupplung produziert
wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors zur
korrigieren.
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13 ist
ein Flußdiagramm,
welches einen Zustand der jeweiligen, in 12 gezeigten
Schalter zeigt, und eine Korrekturverarbeitung, bei welcher eine
Funktion ausgewählt
wird, die zur Einstellung einer Korrektur dient, welche der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
zu Null addiert wird, unmittelbar nach dem Kuppeln, und eine Funktion
des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jeder Kupplung erzeugt
wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
zur korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar vor
dem Kuppeln zurückzusetzen,
wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das
in 5 gezeigte Werkstück gekuppelt waren, voneinander
entkuppelt werden.
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14 ist
ein Zustandserläuterungsdiagramm,
welches einen Zustand der jeweiligen SWs in einem Fall zeigt, in
welchem eine Verarbeitung durchgeführt wird, welche die Geschwindigkeitssteuerung
zur Positionssteuerung und entgegengesetzt ändern kann, wenn die Geschwindigkeitsführungsgröße innerhalb
eines vorbestimmten Fehlers liegt.
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15 ist
eine erläuternde
Darstellung, welche die Geschwindigkeiten des Hauptservomotors und
des Hilfsservomotors zeigt, und einen Umschaltzustand zwischen der
Geschwindigkeitssteuerung und der Positionssteuerung infolge der
in 11 dargestellten Verarbeitung.
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16 zeigt
schematisch eine Änderung
einer Differenz der Positionsabsenkung vor und nach dem Kuppeln,
wenn die Haupt- und die Hilfsspindel miteinander über das
Werkstück
gekuppelt werden, beim Stand der Technik.
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17 ist
eine erläuternde
Darstellung, welche eine Änderung
der Differenz der Positionsabsenkung in jenem Fall zeigt, in welchem
kein Werkstück vorhanden
ist, im Vergleich zu 16.
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BESTE ARTEN UND WEISEN
ZUR DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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AUSFÜHRUNGSFORM 1
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1 zeigt
schematisch ein Synchronisationssteuergerät für einen Servomotor gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 eine Hauptspindel, und 14 einen
Hauptservomotor, der die Hauptspindel 10 dreht, wobei die
Hauptspindel 10 und der Hauptservomotor 14 miteinander über eine
Riemen 12 gekuppelt sind. Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 20 eine
Hilfsspindel, und 24 einen Hilfsservomotor, die miteinander über einen
Riemen 22 gekuppelt sind.
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Das
Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Werkstück, welches durch eine Spannvorrichtung 11 gehalten
wird, die an der Hauptspindel 10 befestigt ist, sowie durch
eine Spannvorrichtung 21, die an der Hilfsspindel 20 befestigt
ist. Selbstverständlich
kann die Kupplung zwischen der Hauptspindel 10 und dem Hauptservomotor 14,
sowie zwischen der Hilfsspindel 20 und dem Hilfsservomotor 24 nicht
durch die Riemen 12 und 22 durchgeführt werden,
sondern durch normale Zahnräder.
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Die
Hauptspindel 10 ist mit einem Positionsdetektor 15 für eine Positionsrückkopplung
versehen. Entsprechend ist die Hilfsspindel 20 mit einem
Positionsdetektor 25 für
die Positionsrückkopplung
versehen.
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Der
Hauptservomotor 14 ist mit einem Geschwindigkeitsdetektor 17 für eine Geschwindigkeitsrückkopplung
versehen. Entsprechend ist der Hilfsservomotor 27 mit einem
Geschwindigkeitsdetektor 27 für die Geschwindigkeitsrückkopplung
versehen.
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Das
Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Hauptservoverstärker, der
den Hauptservomotor 14 antreibt, und 26 bezeichnet
einen Hilfsservoverstärker,
der den Hilfsservomotor 26 antreibt.
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Beim
vorliegenden Beispiel bestehen sowohl der Hauptservoverstärker 16 als
auch der Hilfsservoverstärker 26 aus
einer Geschwindigkeitssteuerschaltung, die einen Mikroprozessor,
einen Speicher usw. aufweist, einer Positionssteuerschaltung, und einer
Leistungstreiberschaltung, die einen Leistungstransistor usw. aufweist.
-
Das
Bezugszeichen 2 bezeichnet eine numerische Steuereinheit
(CNC), und 3 bezeichnet eine Hauptspindelgeschwindigkeitsführungsgrößen-Erzeugungsvorrichtung,
welche eine Geschwindigkeitsführungsgröße Wr1*
erzeugt, die dem Hauptservoverstärker 16 innerhalb
der numerischen Steuereinheit (CNC) 2 vorgegeben wird.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Hauptpositionsführungsgrößen-Erzeugungsschaltung,
die das Geschwindigkeitsführungsgrößensignal
Wr1*, das von der Hauptspindelgeschwindigkeitsführungsgrößen-Erzeugungsvorrichtung 3 ausgegeben
wird, in eine Positionsführungsgröße θ1* umwandelt,
die dem Hauptservoverstärker 16 vorgegeben
wird.
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Weiterhin
ist die Hauptpositionsführungsgrößen-Erzeugungsschaltung 5 so
ausgebildet, daß sie ein
Ausgangssignal auch unter Verwendung einer Positionsrückkopplung θ1 erzeugt,
die von dem Positionsdetektor 15 ausgegeben wird, der an
der Hauptspindel 10 angebracht ist, und schaltet einen
Schalter SWA1 ein, um eine Ausgabe zu dem Hauptservoverstärker 16 gültig zu
erklären,
wenn die Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung umgeschaltet
wird.
-
Entsprechend
bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine Hilfsspindelgeschwindigkeitsführungsgrößen-Erzeugungsvorrichtung,
welche eine Geschwindigkeitsführungsgröße Wr2*
erzeugt, die dem Hilfsservoverstärker 26 vorgegeben
wird, und bezeichnet 6 eine Hilfspositionsführungsgrößen-Erzeugungsschaltung,
welche das Geschwindigkeitsführungsgrößensignal
Wr2* in eine Positionsführungsgröße θ2* umwandelt.
Weiterhin schaltet die Hilfspositionsführungsgrößen-Erzeugungsschaltung 6 einen
Schalter SWA2 ein, um eine Ausgabe an den Hilfsservoverstärker 26 gültig zu
erklären,
wenn eine Geschwindigkeitsführungsgröße auf eine
Positionsführungsgröße umgeschaltet
wird. Weiterhin hat sowohl der Hauptservoverstärker 16 als auch der
Hilfsservoverstärker 26 eine
Funktion, Positionsabsenkungen (θ1*-θ1, θ2*-θ2) des Zählerservoverstärkers zu
empfangen.
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2 zeigt
einen bestimmten Aufbau des Hauptservoverstärkers 16 und des Hilfsservoverstärkers 26.
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Obwohl
der Hauptservoverstärker 16 und der
Hilfsservoverstärker 26 keinen
voneinander verschiedenen Aufbau aufweisen, zeigt 2 hauptsächlich den
Aufbau des Hilfsservoverstärkers 26, und
repräsentiert
mindestens den Aufbau des Hauptservoverstärkers 16.
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Unter
Bezugnahme auf 2 erfolgt hauptsächlich eine
Beschreibung des Aufbaus innerhalb des Hilfsservoverstärkers 26.
Der Hilfsservoverstärker 26 weist
einen Positionssteuerabschnitt 39 auf, einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31,
einen Stromsteuerabschnitt 34, einen Komparator 36,
und einen Positionskorrekturabschnitt 40. Es wird darauf hingewiesen, daß der Hauptservoverstärker 16 keinen
Positionskorrekturabschnitt 40 aufweist.
-
Zuerst
wird der Aufbau innerhalb des Positionssteuerabschnitts 39 beschrieben.
Das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Addierer, der die
Positionsführungsgröße θ2*, die
von der numerischen Steuereinheit (CNC) 2 von
-
1 ausgegeben
wird, ein Signal α,
das durch einen Schalter SW1 und ein Filter 29 innerhalb des
Positionskorrekturabschnitts 40 hindurchgegangen ist, und
ein Signal β,
das von dem Kupplungszeitverschiebungskorrektur 35 innerhalb
des Positionskorrekturabschnitts 40 ausgegeben wird, miteinander addiert,
und davon das Positionsrückkopplungssignal θ2 subtrahiert,
das von dem Positionsdetektor 25 ausgegeben wird.
-
Weiterhin
bezeichnet das Bezugszeichen 28 einen Positionsverstärkungsmultiplizierer,
der ein Ausgangssignal von dem Addierer 38 mit einer Positionsverstärkung Kp
multipliziert, und 29 bezeichnet einen Untersetzungsverhältnismultiplizierer,
der eine Ausgangsgröße des Positionsverstärkungsmultiplizierers 28 mit
einem Untersetzungsverhältnis
KG multipliziert, das vorher gespeichert wird, wobei die Ausgangsgröße von dem
Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 als
eine Geschwindigkeitsführungsgröße ausgegeben
wird.
-
Der
Komparator 36 vergleicht die Geschwindigkeitsführungsgröße Wr2*,
die von der numerischen Steuereinheit (CNC) 2 ausgegeben
wird, mit einem Ausgangssignal von dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29,
und steuert einen Schalter SW4 so, daß die Geschwindigkeitsführungsgröße von dem Positionssteuerabschnitt 39 an
den Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31 ausgegeben wird, um
eine Positionssteuerung durchzuführen,
wenn eine Vergleichsdifferenz innerhalb eines vorgegebenen Fehlers
liegt, und um die Geschwindigkeitsführungsgröße von dem numerischen Steuerabschnitt 2 an
den Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31 auszugeben, um eine
Geschwindigkeitssteuerung durchzuführen, wenn die Vergleichsdifferenz
nicht innerhalb des vorgegebenen Fehlers liegt. Der Schalter SW4
ist so ausgebildet, daß die
Geschwindigkeitsführungsgröße, die
dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31 zugeführt wird,
entsprechend einer Führungsgröße des Komparators 36 geschaltet
wird, die auf einem Ausgangssignal von dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 39 des
Positionssteuerabschnitts 39 und der Geschwindigkeitsführungsgröße Wr2*
von der numerischen Steuereinheit (CNC) 2 beruht.
-
Der
Geschwindigkeitssteuerabschnitt 31 ist so ausgebildet,
daß er
die Geschwindigkeitsführungsgröße von seinem
Eingangssignal von dem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal Wr2 von dem Geschwindigkeitsdetektor 27 subtrahiert,
der an dem Hilfsservomotor 24 angebracht ist, und einen
subtrahierten Wert in eine Stromführungsgröße umwandelt, und die Stromführungsgröße ausgibt.
-
Der
Stromsteuerabschnitt 34 ist so ausgebildet, daß er die
voranstehende Stromführungsgröße von dem
Rückkopplungssignal
eines Stroms subtrahiert, der in dem Hilfsservomotor 24 fließt, und
das Signal so verarbeitet, daß der
Hilfsservomotor 24 entsprechend der Stromführungsgröße angetrieben wird,
und das verarbeitete Signal an den Hilfsservomotor 24 ausgibt.
Wie in der Figur gezeigt, weist der Stromsteuerabschnitt 34 einen
Addierer 50 auf, einen Stromverstärkungsabschnitt 32,
einen Schalter SWB, einen Begrenzer 51, und einen Stromverstärkungsabschnitt 33.
-
Der
Positionskorrekturabschnitt 40 enthält eine Funktion der Erzeugung
von drei Arten von Daten, die aus Daten α in Bezug auf erste und zweite
Arten von Verfahren zur Korrektur einer Ungenauigkeit des Untersetzungsverhältnisses
und einer zweiten Art von Daten β bestehen,
die einen Korrektur einer Verzögerung
darstellen, die zum Zeitpunkt der mechanischen Kupplung hervorgerufen
wird. Die zweite Art von Daten β,
die zum Zeitpunkt der mechanischen Kupplung hervorgerufen werden,
wird von der Kupplungszeitverschiebungskorrekturvorrichtung 35 erzeugt.
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Im
einzelnen bezeichnet in der Anordnung innerhalb des Positionskorrekturabschnitts 40 das Bezugszeichen 7 einen
Komparator, der eine arithmetische Verarbeitung einer Differenz
zwischen den Daten der Positionsabsenkung Dr1 (= θ1* – θ1) des Hauptservoverstärkers 16 und
den Positionsabsenkungsdaten Dr2 (einer Ausgangsgröße des Addierers 38)
des Hilfsservoverstärkers 26 durchführt. Weiterhin
bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen Teiler, der die voranstehende
Differenz bei der Positionsabsenkung, die ein Ausgangssignal von
dem Komparator 7 darstellt, durch die momentane Motorgeschwindigkeit
des Hilfsservomotors 24 teilt, die von dem Geschwindigkeitsdetektor
(PG) 27 des Hilfsservomotors 24 detektiert wird.
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Das
Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Speicher, welcher in
sich ein Ausgabeergebnis des Teilers 9 über einen Schalter SW3 speichert,
und 19 bezeichnet einen Multiplizierer, der den Wert des Speichers 18 mit
der momentanen Motorgeschwindigkeit multipliziert. Die Ausgangsdaten
des Multiplizierers 19 gehen durch einen Schalter SW1-b
und ein Filter 29 hindurch, und werden an den Addierer 38 und
die Kupplungszeitverschiebungskorrekturvorrichtung 35 als
die Daten α ausgegeben.
Der Komparator 7 bearbeitet arithmetisch eine Differenz
der Positionsabsenkung zwischen der Positionsabsenkung des gekuppelten
Hauptservomotors 14 und sich selbst (Hilfsservomotor 24),
und überträgt die Differenz
an den Addierer 38 über
den Schalter SW1 und das Filter 29, um die Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors 24 zu
korrigieren.
-
Allerdings
ist das Korrekturverfahren wirksam, wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor 14 bzw. 24 voneinander
entkoppelt sind, jedoch unwirksam, wenn sie miteinander über das
Werkstück 1 gekuppelt
sind, und eine Beschleunigungs/Verzögerungssteuerung durchführen, infolge
einer Verzögerung.
In diesem Fall kann eine Positionsverschiebung in solchem Ausmaß auftreten,
daß das
Drehmoment bis zu einem Drehmomentgrenzwert ansteigt. Die gewünschte Steuerung
kann daher dadurch durchgeführt
werden, daß die
Differenz zwischen beiden Positionsabsenkungen verwendet wird, die
erhalten wird, bevor das Kuppeln mit einem Vorschub erfolgt, also
als eine vorbestimmte Konstante.
-
Das
Bezugszeichen 35 bezeichnet eine Kupplungszeitverschiebungskorrekturvorrichtung, welche
die Ausgangsdaten des Komparators 7 mit Daten von dem Multiplizierer 19 über den
Schalter SW1-b auf Subtraktionsweise vergleicht. Das Ausgangssignal
von der Kupplungszeitverschiebungskorrekturvorrichtung 35 wird
an den Addierer 38 über ein
internes Filter als die Daten β ausgegeben.
-
3 zeigt
ein abgeändertes
Beispiel für den
in 2 gezeigten Hilfsservoverstärker 26, wobei die
Aufbauten innerhalb des Positionskorrekturabschnitts 40 und
des Positionssteuerabschnitts 39 sich von jenen in 2 unterscheiden.
-
In 3 sind
die gleichen Teile wie bei dem in 2 gezeigten
Aufbau mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, deren Beschreibung
wird weggelassen, und es werden nur neue Bezugszeichen beschrieben.
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In
dem Aufbau des Positionskorrekturabschnitts 40 bezeichnet
das Bezugszeichen 9a einen Teiler, der die Daten der Positionsabsenkung
Dr2 (= θ2* – θ2) des Hilfsservoverstärkers, welcher
Ausgangsgrößen eines
Addierers 38a sind, durch die Daten der Positionsabsenkung
Dr1 (= θ1* – θ1) des Hauptservoverstärkers 16 teilt,
welche Ausgangsgrößen von
einem Addierer 48 sind, und 18a ist ein Speicher,
in den das Ergebnis durch den Schalter SW3 eingegeben und dort gespeichert
wird.
-
Bei
dem Aufbau des Positionssteuerabschnitts 39 bezeichnen
die Bezugszeichen 30 und 30a einen Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt,
der einen Wert des Untersetzungsverhältnisses KG des Untersetzungsverhältnismultiplizierers 39 korrigiert,
bzw. einen Positionsverstärkungskorrekturabschnitt,
der einen Wert der Positionsverstärkung KP des Positionsverstärkungsmultiplizierers 28 korrigiert,
auf der Grundlage eines Signals von dem Speicher 18a innerhalb
des Positionskorrekturabschnitts 40. Der Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30 und
der Positionsverstärkungskorrekturabschnitt 30a weisen
ein Filter auf, in welchem im Inneren eine Verarbeitung bezüglich einer
Verzögerung erster
Ordnung durchgeführt
wird. Das Bezugszeichen 38a bezeichnet einen Addierer,
der die Daten der Positionsabsenkung Dr2 (= θ2* – θ2) des Hilfsservoverstärkers erhält.
-
Nachstehend
zeigt 4 den in 2 dargestellten
Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt im einzelnen.
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In 4 bezeichnet
das Bezugszeichen 42 einen Addierer, der eine Ausgangsgröße einer
Differenz bezüglich
der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservoverstärker 16 und
dem Hilfsservoverstärker 26,
welche die Ausgangsdaten von dem Komparator 7 darstellt,
von den Daten subtrahiert, die von dem Multiplizierer 19 über den
Schalter SW1 ausgegeben werden, und 37 ist ein Speicher,
der die Ausgangsdaten des Addierers 42 durch Schalter SW5b
und SW6a speichert.
-
Das
Bezugszeichen 41 bezeichnet ein Filter, welches eine Änderung
bei den Daten, die in dem Speicher 37 gespeichert sind,
in einer ersten Reihenfolge variiert, die an den in 2 gezeigten
Addierer 38 ausgegeben wird.
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Weiterhin
zeigt 5 ein abgeändertes
Beispiel für
den in 2 gezeigten Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt 35,
welches sich von jenem gemäß 4 unterscheidet.
Eine Schaltung, bei welcher in 5 Schalter
SW5a, SW6b und SW6c normalerweise ausgeschaltet sind, betrifft jene von 4.
-
Wenn
in 5 die gespeicherten Inhalte in dem Speicher 37 auf
0 zurückgesetzt
werden, wird 0 in dem Speicher 37 über die Schalter SW5a und SW6a
durch einen Nulleinstellabschnitt 45 gespeichert. Weiterhin
bezeichnet das Bezugszeichen 43 einen Addierer, der den
Ausgangswert von dem Addierer 42 zu den Ausgangsdaten des
Speichers 44 über
die Schalter SW5b und SW6b addiert, und in dem Speicher 44 wird
dieses Ergebnis gespeichert.
-
Bei
diesem Beispiel wirken der Addierer 43 und der Speicher 44 als
Integrierer, und werden die Ausgangsdaten des Integrierers in dem
Speicher 37 gespeichert, wenn der Schalter SW6c eingeschaltet ist
(in dieser Situation ist der Schalter SW6a ausgeschaltet).
-
Nunmehr
wird der Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform 1 beschrieben.
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Der
Betriebsablauf bei der Ausführungsform 1
umfaßt
die folgenden sechs Arten von Verarbeitungen.
- (1)
Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Wert einer endgültigen Absenkungsdifferenz durch
eine endgültige
Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit einer momentanen Geschwindigkeit
multipliziert wird, unmittelbar vor dem Einspannen.
- (2) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher das Verhältnis der
Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des
Hauptservomotors mit dem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors
oder einer Positionsschleifenverstärkung multipliziert wird.
- (3) Eine Verarbeitung, bei welcher ein Wert, der durch Division
des Wertes der endgültigen
Absenkungsdifferenz durch die endgültige Geschwindigkeit unter
(1) erhalten wird, bei einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen
pro Minute oder mehr gespeichert wird.
- (4) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Differenzwert
bezüglich
der Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor
zum Zeitpunkt des Einspannens und des Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
addiert wird.
- (5) Eine Verarbeitung der Auswahl einer Funktion der Einstellung
einer Korrektur, die zu der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors addiert
wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln, und einer Funktion des
Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jedem Kuppeln erzeugt
wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
zu korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar
vor dem Kuppeln zurückzustellen,
wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das
Werkstück
gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
- (6) Eine Verarbeitung, welche die Geschwindigkeitssteuerung
in die Positionssteuerung und umgekehrt ändern kann, wenn die Geschwindigkeitsführungsgröße innerhalb
eines vorbestimmten Fehlers liegt.
-
Daher
wird jede der Verarbeitungen nachstehend beschrieben.
- (1) Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Wert einer endgültigen Absenkungsdifferenz durch
eine endgültige
Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit einer momentanen Geschwindigkeit
unmittelbar vor dem Einspannen multipliziert wird.
-
6 zeigt
einen Zustand der jeweiligen Schalter (SW) zum Zeitpunkt des Ausspannens
(vgl. (a)) sowie einen Zustand der jeweiligen Schalter zum Zeitpunkt
des Einspannens (vgl. (b)) im Falle der Durchführung dieser Verarbeitung.
In der Figur bezeichnet "0" einen Einschaltzustand,
und "X" einen Ausschaltzustand.
-
7 zeigt
den Inhalt der Korrekturverarbeitung (1), bei welcher der Wert bei
der endgültigen
Absenkung durch die endgültige
Geschwindigkeit dividiert wird, und dann mit der momentanen Geschwindigkeit
multipliziert wird.
-
Bei
dieser Verarbeitung schalten sowohl der Haupt- als auch der Hilfsservomotor 14 bzw. 24 die Positionssteuerung
ein, und zuerst verarbeitet der Hauptservoverstärker 16 arithmetisch
die Absenkung Dr1 (= θ1* – θ1) der Hauptspindel 10 (Schritt 100), und
verarbeitet der Hilfsservoverstärker 26 arithmetisch
die Absenkung Dr2 (= θ2*
+ α + β – θ2) der Hilfsspindel 20 (Schritt 110).
Für α = β wird 0 als
Anfangswert eingestellt.
-
In
dieser Situation sind die Schalter SWA1, SWA2, SW1-a, SW3, SW4 und
SW5-b eingeschaltet, und sind sämtliche
Schalter SW1-b, SW2a, SW5a, SW6a, SW6b und SW6c ausgeschaltet.
-
Dann
führt der
Komparator 7 eine arithmetische Verarbeitung einer Differenz β1 (= Dr1 – Dr2) zwischen
der Absenkung Dr1 der Hauptspindel 10 und der Absenkung
Dr2 der Hilfsspindel 20 durch (Schritt 120). Ist θ2* = θ1*, so wird β1 (= Dr1 – Dr2) zu
(θ2* – θ2) – (θ1* – θ1) = θ1 – θ2.
-
Dann
dividiert der Teiler 9 die Differenz β1 bei der Positionsabsenkung
zwischen den beiden Spindeln, die in dem vorherigen Schritt 120 erhalten wird,
also den Positionsfehler θ1 – θ2 der beiden Spindeln,
durch die momentane Umdrehungsgeschwindigkeit Wr2 des Hilfsspindelservomotors 24, die
von dem Geschwindigkeitsdetektor (PG) 27 detektiert wird,
wodurch eine Differenz Δβ1 (= β1/Wr2) pro
Geschwindigkeitseinheit erhalten wird (Schritt 130).
-
Dann
wird die Differenz Δβ1 pro Geschwindigkeitseinheit
in dem Speicher 18 über
den Schalter SW3 gespeichert (Schritt 140), und multipliziert
der Multiplizierer 19 die so gespeicherte Differenz Δβ1 mit der
momentanen Umdrehungsgeschwindigkeit Wr2n des Hilfsspindelservomotors 24,
die von dem Geschwindigkeitsdetektor (PG) 27 detektiert
wird, um hierdurch einen korrigierten Wert β2 (= Δβ1 × Wr2n) zu erhalten (Schritt 150).
Falls sich der Hilfsservomotor 24 mit konstanter Geschwindigkeit
dreht, und falls der Schalter SW3 eingeschaltet ist, ist die Bedingung β1 = β2 erfüllt, infolge
von Wr2 = Wr2n, wogegen dann, wenn der Schalter SW3 ausgeschaltet
ist, die Beziehung Wr2 ≠ Wr2n
erfüllt
ist, und β1 ≠ β2 erfüllt ist,
da Δβ1 ein konstanter
Wert ist.
-
Daraufhin
wird beurteilt, ob die Spannvorrichtungen 11 und 21 der
beiden Spindeln 10 und 20 einschalten, und die
beiden Spindeln 11 und 21 miteinander über das
Werkstück 1 verbunden
sind, oder nicht (Schritt 160). Sind die Spannvorrichtungen 11 und 21 ausgeschaltet
("NEIN" im Schritt 160),
wird infolge der Tatsache, daß der
Schalter SW1a eingeschaltet und SW1-b ausgeschaltet ist, der korrigierte Wert β, der dem
Addierer 38 zugeführt
wird, zu β1, der
von dem Komparator 7 in dem voranstehenden Schritt 120 erhalten
wurde (Schritt 170).
-
Wenn
andererseits die Spannvorrichtungen 11 und 21 eingeschaltet
sind ("JA" im Schritt 160),
so wird infolge der Tatsache, daß der Schalter SW3 ausgeschaltet
ist, SW1a ausgeschaltet ist, SW1b eingeschaltet ist, und SW2b eingeschaltet
ist, der korrigierte Wert β,
der dem Addierer 38 zugeführt wird, zu β2, der dadurch
erhalten wird, daß die
in dem Speicher 18 gespeicherte Differenz Δβ1 mit der
momentanen Umdrehungsgeschwindigkeit Wr2n des Hilfsspindelservomotors 24 multipliziert
wird, die von dem Geschwindigkeitsdetektor (PG) 27 detektiert
wird, wobei die Multiplikation mit dem Multiplizierer 19 erfolgt (Schritt 170).
-
Es
werden weitere Einzelheiten beschrieben. Gemäß 2 führt der
Addierer 38 des Positionssteuerabschnitts 39 mit
der Positionsführungsgröße θ2* für die Hilfsspindel 20,
der Positionsinformation der Hilfsspindel 20 von dem Detektor 25,
und mit zwei Arten von Daten, welche eine Differenz bezüglich der
Position zwischen der Hauptspindel 10 und der Hilfsspindel 20 korrigieren,
eine Addition und Subtraktion durch, um eine Positionsschleife auszubilden.
Bei diesem Beispiel betreffen zwei Arten von Daten eine erste Art
von Daten α,
welche die Ungenauigkeit des Untersetzungsverhältnisses korrigieren, sowie
eine zweite Art von Daten β,
welche eine Positionsverzögerung
infolge einer Belastung korrigieren, die zum Zeitpunkt der mechanischen
Kupplung hervorgerufen wird.
-
Wenn
die Meßbedingungen
für Daten
erfüllt sind,
und wenn die Bedingungen nicht durch den Schalter erfüllt werden,
der einschaltet, wird der Speicher 18 nicht überschrieben.
Wenn die Haupt- und die Hilfsspindel 10 bzw. 20 miteinander
gekuppelt sind, wird mit einem Produkt der Daten, die in dem Speicher 18 gespeichert
sind, und der Geschwindigkeit des Hilfsservomotors 24 eine
arithmetische Operation durch den Multiplizierer 19 durchgeführt, ohne die
Daten von dem Komparator 7 zu benutzen. Das Bearbeitungsergebnis
wird über
das Filter 29 ausgegeben, und zur Positionsführungsgröße zur Durchführung einer
Korrektur addiert. Das erste Verfahren der ersten Art der Verarbeitung
(1) erfordert immer die arithmetische Operation der korrigierten
Daten während
der Geschwindigkeitsänderung.
-
Bei
der Verarbeitung (1) des Synchronisationssteuergeräts gemäß dieser
Ausführungsform
1 wird daher eine Differenz der Positionsabsenkung zwischen den
beiden Servomotoren 14 und 24 vor dem Kuppeln
erfaßt,
wenn die Hauptspindel 10 und die Hilfsspindel 20 miteinander über das
Werkstück 1 gekuppelt
werden. Nachdem dann beide Spindeln 10 und 20 miteinander
gekuppelt wurden, wird der korrigierte Wert α2, der durch Multiplikation
der Differenz der Positionsabsenkung pro Geschwindigkeitseinheit des
Hilfsservomotors 24 vor dem Kuppeln mit der momentanen
Geschwindigkeit des Hilfsservomotors 24 in Vorwärtsvorschubweise
erhalten wird, also auf eine Art und Weise, bei welcher die Daten
in einer arithmetischen Operation vorher vorgesehen werden, ohne
irgendwelche Verzögerung,
auf der Grundlage der jeweiligen Positionsabsenkungen des Hauptservomotors 14 und
des Hilfsservomotors 24, die vor dem Kuppeln erfaßt werden,
zu der Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors 24 addiert,
um eine Korrektur durchzuführen.
Dies führt
dazu, daß selbst
in dem Beschleunigungs/Verzögerungszustand
die vollständige
Synchronisationssteuerung durchgeführt werden kann.
-
(2)
Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher das Verhältnis der Positionsabsenkung
des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors
mit dem Untersetzungsverhältnis
des Hilfsservomotors oder einer Positionsschleifenverstärkung multipliziert
wird.
-
8 zeigt
einen Zustand der jeweiligen SWs im Falle der Durchführung einer
Korrekturverarbeitung (2), bei welcher ein Verhältnis der Positionsabsenkung
des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors
mit der Positionsverstärkung
des Hilfsservomotors multipliziert wird.
-
8 zeigt
einen Zustand zum Zeitpunkt des Ausspannens und einen Zustand zum
Zeitpunkt des Einspannens, und zeigt, daß nur der Schalter SW3 vom
eingeschalteten Zustand auf den ausgeschalteten Zustand umschaltet,
wenn das Einspannen erfolgt.
-
Aus
diesem Grund arbeiten, wenn die Zustände der jeweiligen Schalter
SW auf diese Art und Weise eingestellt sind, die jeweiligen Anordnungen wie
in den 3 und 9 gezeigt, und wird das Verhältnis der
Positionsabsenkung zwischen dem Hauptservomotor 14 und
dem Hilfsservomotor 24 erhalten (der Wert des Hilfsservomotors
steht im Nenner), welches erhalten wird, während der Hauptservomotor 14 und
der Hilfsservomotor 24 voneinander entkoppelt sind, also
nicht das Werkstück 1 verbunden
sind, und antreiben. Wenn die Hauptspindel 10 und die Hilfsspindel 20 miteinander über das
Werkstück 1 gekuppelt
sind, und der Hauptservomotor 14 und der Hilfsservomotor 24 sich
drehen, kann die gesamte Positionsverstärkung (Positionsverstärkung × Untersetzungsverhältnis) des
Hilfsservomotors 24 mit dem Verhältnis der Positionsabsenkung
des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des Hauptservomotors
multipliziert werden.
-
3 zeigt
die detaillierte Korrekturverarbeitung (2), bei welcher das Verhältnis der
Positionsabsenkung des Hilfsservomotors zur Positionsabsenkung des
Hauptservomotors mit dem Untersetzungsverhältnis des Hilfsservomotors
multipliziert wird.
-
Bei
dieser Verarbeitung schalten sowohl der Haupt- als auch der Hilfsservomotor 14 bzw. 24 die Positionssteuerung
ein, und zuerst führt
der Hauptservomotor 14 eine arithmetische Verarbeitung
der Positionsabsenkung Dr1 (= θ1* – θ1) der Hauptspindel 10 durch
(Schritt 200), und führt
der Hilfsservoverstärker 26 eine
arithmetische Operation der Positionsabsenkung Dr2 (= θ2* – θ2) der Hilfsspindel 20 durch
(Schritt 210).
-
In
dieser Situation sind die Schalter SW3 und SW4a eingeschaltet, und
alle anderen Schalter ausgeschaltet.
-
Dann
erhält
der Teiler 9a das Verhältnis γ der Positionsabsenkungen
der beiden Spindeln, das in den vorherigen Schritten 200 und 210 erhalten
wird (γ =
Dr2/Dr1) (Schritt 220). Weiterhin wird das Verhältnis γ über den
Schalter SW3 in dem Speicher 18a gespeichert (Schritt 230).
-
Daraufhin
wird beurteilt, ob die Spannvorrichtungen 11 und 21 der
beiden Spindeln 10 und 20 einschalten, und die
beiden Spindeln 11 und 21 miteinander über das
Werkstück 1 verbunden
sind oder nicht (Schritt 240). Sind die Spannvorrichtungen 11 und 21 ausgeschaltet
("NEIN" im Schritt 240),
so wird der Schalter SW3 eingeschaltet gehalten, und wird das gespeicherte
Verhältnis γ weiterhin
dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 zugeführt, durch
den Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30,
der ein Verarbeitungsfilter einer Verzögerung erster Ordnung aufweist,
um das Untersetzungsverhältnis
zu korrigieren (Schritt 250). Daraufhin geht der Betriebsablauf
zurück
zum Schritt 200, und wird die voranstehende Operation wiederholt,
bis die Spannvorrichtungen einschalten.
-
Wenn
andererseits die Spannvorrichtungen 11 und 21 eingeschaltet
sind ("JA" im Schritt 240),
ist das Verhältnis γ ein fester
Wert (Schritt 260), da der Schalter SW3 ausgeschaltet ist,
und die Speicherung von Daten im Speicher 18a über den
Schalter SW3 vom nächsten
Zeitpunkt unterbrochen ist. Daraufhin kehrt die Operation zum Schritt 200 zurück, und
wird die voranstehende Operation wiederholt, bis die Spannvorrichtungen
ausschalten.
-
Die
dritte Art des Korrekturverfahrens, die bei der Korrekturverarbeitung
(2) gezeigt ist, erfordert daher nicht eine Änderung während der Geschwindigkeitsänderung,
wenn die Korrektur sofort fertiggestellt ist, sondern erfordert
eine Erhöhung
der Anzahl signifikanter Stellen des zugehörigen Speichers, da das Untersetzungsverhältnis klein
ist, bis zum Ausmaß von
etwas weniger als 1 %, obwohl es ungenau ist, mit dem Ergebnis,
daß die
Kosten entsprechend ansteigen. Die Korrekturverarbeitung (2) weist
daher einen Vorteil und einen Nachteil auf, die bei der Korrekturverarbeitung
(1) nicht erhalten werden.
-
Im
Falle der dritten Art des Korrekturverfahrens bei der Korrekturverarbeitung
(2) führt
der Teiler 9a eine arithmetische Operation mit dem Verhältnis der
Positionsabsenkung des Hauptservomotors 14 und der Positionsabsenkung
des Hilfsservomotors 24 durch (die Daten des Hilfsservomotors
stehen im Nenner), und wird das Verhältnis der Positionsabsenkungen über den
Speicher 18a an den Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30 übertragen.
Der Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30 führt mit
dem Verhältnis
der Positionsabsenkungen, das durch das Filter zugeführt wird,
welches in den Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitt 30 eingebaut
ist, eine Verarbeitung mit einer Verzögerung erster Ordnung durch,
um eine Übergangsschwankung
zu verhindern, erzeugt ein Produkt des Untersetzungsverhältnisses,
das in dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 gespeichert ist,
und des übertragenen
Positionsabsenkungsverhältnisses,
erhält
das korrigierte Untersetzungsverhältnis, und führt dieses
dem Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 zu.
Der Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 multipliziert
das Untersetzungsverhältnis,
das neu korrigiert wurde, mit der Ausgangsgröße von dem Positionsverstärkungsmultiplizierer 28,
und gibt den multiplizierten Wert als eine Geschwindigkeitsführungsgröße aus.
-
Der
Positionsverstärkungskorrekturabschnitt 30a kann
statt des voranstehend erwähnten
Untersetzungsverhältniskorrekturabschnitts 30 vorhanden sein.
Anders ausgedrückt
führt der
Positionsverstärkungskorrekturabschnitt 30a eine
Verarbeitung mit Verzögerung
erster Ordnung bei dem Verhältnis
der Positionsabsenkungen durch, das von dem Filter zugeführt wird,
welches in den Positionsverstärkungskorrekturabschnitt 30a eingebaut
ist, um eine Übergangsschwankung
zu verhindern, erzeugt ein Produkt der Positionsverstärkung in
dem Positionsverstärkungsmultiplizierer 28 und
des übertragenen
Positionsabsenkungsverhältnisses,
erhält
die korrigierte Positionsverstärkung,
und führt
diese dem Positionsverstärkungsmultiplizierer 28 zu.
Der Positionsverstärkungsmultiplizierer 28 multipliziert
die Positionsverstärkung,
die neu korrigiert wurde, mit der Ausgangsgröße von dem Addierer 38a,
und gibt den multiplizierten Wert an den Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 aus.
-
Bei
der Korrekturverarbeitung (2) des Synchronisationssteuergerätes gemäß der Ausführungsform
1 wird daher infolge der Tatsache, daß die Positionskorrektur nach
Art einer Optimalwertsteuerung durchgeführt wird, nachdem der Hauptservomotor 14 und
der Hilfsservomotor 24 miteinander über das Werkstück gekuppelt
sind, ein exakter Synchronisationsantrieb ermöglicht, selbst wenn eine schnelle
Beschleunigung und schnelle Verzögerung
vorgenommen werden.
-
(3)
Eine Verarbeitung, bei welcher ein Wert, der durch Division des
Wertes der endgültigen
Absenkungsdifferenz durch die endgültige Geschwindigkeit gemäß (1) erhalten
wird, bei einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder mehr
gespeichert wird.
-
Die
Bedingungen, unter welchen Daten in dem Speicher 18 oder
im Speicher 18a in 2 oder 3 bei
der voranstehenden Beschreibung gespeichert werden, und die Bedingungen,
unter welchen Daten in dem Speicher im Schritt 140 von 7 oder im
Schritt 230 von 9 gespeichert werden, bestehen
darin, daß die
Speicherung bei einer vorgegebenen Anzahl an Umdrehungen oder höher durchgeführt wird.
-
Dies
führt zu
derartigen Schwierigkeiten, daß dann,
wenn die Anzahl an Umdrehungen pro Minute zu niedrig ist, eine starke
Variation beim Divisionsergebnis des Teilers 9a auftritt,
infolge einer geringfügigen
Schwankung der Positionsabsenkungsdifferenz, und wenn sich die Anzahl
an Umdrehungen pro Minute an den Wert 0 annähert, wird der Wert des Ergebnisses
der Teilung entsprechend den Umständen übermäßig groß, und tritt ein Überlauf
bei einer Digitalverarbeitung auf.
-
Daher
wird die Anzahl an Umdrehungen pro Minute so bestimmt, daß das Ergebnis
der Division stabilisiert wird, und werden Daten unter solchen Bedingungen
gespeichert, daß eine
bestimmte Anzahl an Umdrehungen pro Minute oder mehr vorhanden ist.
-
(4)
Eine Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Differenzwert der Absenkungsdifferenz
zwischen dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor zum Zeitpunkt
des Einspannens und Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors hinzuaddiert
wird.
-
10 zeigt
einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle der Durchführung einer
Korrekturverarbeitung, bei welcher ein Differenzwert bezüglich der
Positionsabsenkungsdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem
Hilfsservomotor zum Zeitpunkt des Einspannens und Ausspannens zur
Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
hinzuaddiert wird.
-
(a)
Zeigt einen Zustand der jeweiligen Schalter SW, wenn der Positionsabsenkungsbezugswert zum
Zeitpunkt des Ausspannens erhalten wird, und (b) zeigt einen Zustand
der jeweiligen Schalter SW, wenn weiterhin eine Differenz zwischen
dem Absenkungsbezugswert zum Zeitpunkt des Einspannens und dem Positionsabsenkungsbezugswert
zum Zeitpunkt des Ausspannens korrigiert wird. Im Falle der Korrekturverarbeitung
(4) sind nur die in den 11 und 4 gezeigten
Anordnungen erforderlich, wie bei der voranstehenden Korrekturverarbeitung
(1).
-
11 zeigt
eine Korrekturverarbeitung (4), bei welcher ein Differenzwert bezüglich der
Positionsabsenkungsdifferenz zwischen dem Hauptservomotor und dem
Hilfsservomotor zum Hauptpositionsführungsgröße des Einspannens und des
Ausspannens zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
hinzuaddiert wird.
-
Bei
der Verarbeitung wird das Ausgangssignal β1 des Komparators 7,
der die Positionsabsenkungsdifferenz zwischen dem Hauptservoverstärker und
dem Hilfsservoverstärker
erhält,
nach der Verarbeitung gemäß dem in 7 gezeigten
Flußdiagramm
eingegeben (Schritt 300), und wird das Ausgangssignal β2 des Multiplizierers 19,
der ein Produkt der momentanen Umdrehungsgeschwindigkeit erhält, in den
Speicher 18 über
den SW1-b eingegeben (Schritt 310). In dieser Situation
wird der Schalter SW5b eingeschaltet gehalten.
-
Dann
wird eine Differenz β3
zwischen β1
und β2 (= β1 – β2) arithmetisch
in dem Subtrahierer 42 erhalten (Schritt 320).
-
Daraufhin
wird beurteilt, ob die Spannvorrichtungen 11 und 21 der
beiden Spindeln 10 und 20 einschalten, und die
beiden Spindeln 11 und 21 miteinander über das
Werkstück 1 verbunden
sind oder nicht (Schritt 330). Sind die Spannvorrichtungen 11 und 21 ausgeschaltet
("NEIN" im Schritt 330),
wird der Schalter SW6a ausgeschaltet, und wird die Verbindung des
Ausgangssignals β3
des Subtrahierers 42 zu einem nachfolgenden Block unterbrochen (Schritt 360).
Daraufhin kehrt der Betriebsablauf zur Anfangsoperation zurück, und
wird die voranstehende Operation wiederholt, bis die Spannvorrichtungen einschalten.
-
Wenn
andererseits die Spannvorrichtungen 11 und 21 eingeschaltet
sind ("JA" im Schritt 330), wird
infolge der Tatsache, daß der
Schalter SW6a eingeschaltet ist, das Ausgangssignal β3 im Speicher 37 gespeichert, über die
Schalter SW5b und SW6a (Schritt 340). Dann wird der Schalter
SW6a ausgeschaltet (Schritt 350). Daher wird der Wert in
dem Speicher 37 zu einem festen Wert, bis die nachfolgenden
Spannvorrichtungen einschalten, da der Schalter SW6a sofort einschaltet.
-
Dann
wird das in dem Speicher 37 gespeicherte Ausgangssignal β3 dem Addierer 38 über das Filter 41 zugeführt (zur
Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
addiert) (Schritt 370). Daraufhin kehrt die Operation zur
Anfangsoperation zurück, und
wird die voranstehende Operation wiederholt, bis die Spannvorrichtungen
erneut einschalten.
-
Durch
die voranstehende Operation kann eine Änderung (ein Wert nach dem
Kuppeln – ein Wert
vor dem Kuppeln) einer Differenz bei der Positionsabsenkung zwischen
dem Hauptservomotor und dem Hilfsservomotor (der Positionsabsenkung
des Hauptservomotors und der Positionsabsenkung des Hilfsservomotors)
unmittelbar nachdem die Hauptspindel und die Hilfsspindel miteinander über das Werkstück gekuppelt
wurden, vor dem Kuppeln und nach dem Kuppeln, zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors
addiert werden, entsprechend den Zuständen der jeweiligen Schalter
SW.
-
Daher
kann bei der Verarbeitung (4) des Synchronisationssteuergerätes gemäß der Ausführungsform
1 in einem Fall, in welchem die Haupt- und die Hilfsspindel miteinander über das
Werkstück
gekuppelt sind, in einem Zustand, in welchem die Servomotoren angetrieben
werden, um eine Synchronisationssteuerung durchzuführen, eine
Kupplung der Spindeln 10 und 20 miteinander in
einem verschobenen Zustand verhindert werden, obwohl die Kupplung
versuchsweise häufig
in dem verschobenen Zustand durchgeführt wird, als Ergebnis des
Kuppelns in einem Zustand, in welchem eine Verschiebung während des
Kupplungsvorganges auftritt, selbst wenn die Servomotoren vor dem
Kuppeln vollständig miteinander
synchronisiert sind.
-
(5)
Eine Verarbeitung der Auswahl einer Funktion der Einstellung einer
Korrektur, die der Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors hinzuaddiert
wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln, und einer Funktion des
Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jeder Kupplung hervorgerufen wird,
um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
zu korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar
vor dem Kuppeln zurückzustellen,
wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das
Werkstück
gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
-
Der
Fall der Korrekturverarbeitung (5) erfordert nur die in 5 dargestellte
Anordnung, wie bei der voranstehenden Korrekturverarbeitung (1).
-
12 zeigt
einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle der Durchführung einer
Verarbeitung der Auswahl einer Funktion der Einstellung einer Korrektur,
die zur Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
hinzuaddiert wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln, und einer
Funktion des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jedem Kuppeln
hervorgerufen wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
zu korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar vor
dem Kuppeln zurückzustellen.
-
In 12 zeigt
(a) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW zum Zeitpunkt des Einspannens
in jenem Fall, in welchem diese Verarbeitung durchgeführt wird,
zeigt (b) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW zum Zeitpunkt
des Ausspannens in jenem Fall, in welchem diese Verarbeitung durchgeführt wird,
und zeigt (c) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW zum Zeitpunkt
des Akkumulierens der Verschiebung ohne Rückstellkorrektur zum Zeitpunkt des
Ausspannens in jenem Fall, in welchem diese Verarbeitung durchgeführt wird.
Die Auswahl kann von (a) nach (b) erfolgen, oder von (a) nach (c).
-
Wenn
bei dem Synchronisationssteuergerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform
die jeweiligen Schalter SW auf den voranstehend geschilderten Zustand
geschaltet sind, und die Servomotoren, die miteinander über das
Werkstück
gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden, wird eine Funktion
der Rückstellung
einer Korrektur, die zur Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors addiert
wurde, auf Null unmittelbar nach dem Kuppeln durchgeführt, und
eine Funktion der Korrektur der Positionsführungsgröße des Hilfsservomotors mit
dem akkumulierten Wert der Verschiebungen, die jedesmal erzeugt
werden, wenn ein Kuppeln erfolgt, als korrigierter Wert zum Zeitpunkt
des Kuppelns, ohne die Positionsführungsgröße zum Zeitpunkt des Entkuppelns zu
korrigieren.
-
Es
werden weitere Einzelheiten beschrieben.
-
Wie
in den 5 und 12 gezeigt ist, führt der
in 5 gezeigte Kupplungszeitverschiebungskorrekturabschnitt 35 eine
arithmetische Operation von Daten durch, die dadurch erhalten werden, daß ein Wert
auf der Grundlage der Ungenauigkeit des Untersetzungsverhältnisses
von der Differenz der Positionsabsenkung zwischen den beiden Servomotoren
subtrahiert wird, und sind die Schalter SW6a und SW6c Schalter,
die nur einmal einschalten, unmittelbar nach dem das Kuppeln beendet
ist (Lesedaten), und lesen Null, wenn die Kupplung durch die Schalter
SW5a und SW6a/c gelöst
wird. Weiterhin werden die Lesedaten in dem Speicher 37 gespeichert,
und an den Addierer 38 über
das Filter 41 übertragen,
um die Positionsführungsgröße zu korrigieren.
-
13 zeigt
Einzelheiten der Verarbeitung (5) der Auswahl einer Funktion
der Einstellung einer Korrektur, die zur Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
addiert wird, auf 0 unmittelbar nach dem Kuppeln, und einer Funktion
des Akkumulierens einer Verschiebung, die bei jedem Kuppelvorgang
erzeugt wird, um die Positionsführungsgröße des Hilfsspindelservomotors
zu korrigieren, ohne die Position auf eine Position unmittelbar
vor dem Kuppeln zurückzustellen,
wenn der Haupt- und der Hilfsservomotor, die miteinander über das
Werkstück
gekuppelt waren, voneinander entkuppelt werden.
-
Bei
dieser Verarbeitung wird beurteilt, ob die Spannvorrichtung 21 der
Hilfsspindel 20 eingeschaltet ist oder nicht, und werden
die beiden Spindeln 10 und 20 miteinander über das
Werkstück 1 verbunden,
nach der Verarbeitung gemäß den in
den 7 und 11 gezeigten Flußdiagrammen,
in einem Zustand, in welchem die Spannvorrichtung 11 der Hauptspindel 10 eingeschaltet
ist, und das Werkstück
erfaßt
(Schritt 400). Ist die Spannvorrichtung 21 ausgeschaltet
("NEIN" im Schritt 400),
verzweigt der Betriebsablauf zum Schritt 440. Ist die Spannvorrichtung 21 eingeschaltet
("JA" im Schritt 400),
wird das Positionsverschiebungskorrekturverfahren zum Zeitpunkt
des Kuppelns über
das Werkstück
beurteilt (Schritt 410).
-
Handelt
es sich nicht um den akkumulierten Typ (die Spannvorrichtung 21 der
Hilfsspindel ist ausgeschaltet (die Werkstückkupplung ist entkuppelt), und
wird erneut eine arithmetische Operation mit einem korrigierten
Wert durchgeführt,
und zum Zeitpunkt des erneuten Einschaltens der Spannvorrichtung 21 gespeichert)
("NEIN" im Schritt 410),
so verzweigt der Betriebsablauf zum Schritt 440. Wenn andererseits
es sich um den akkumulierten Typ handelt (die Spannvorrichtung 21 der
Hilfsspindel ist ausgeschaltet (die Werkstückkupplung ist entkuppelt),
und der momentane korrigierte Wert wird in dem vorher korrigierten
Wert akkumuliert, und zum Zeitpunkt des erneuten Einschaltens der
Spannvorrichtung 21 gespeichert) ("JA" im
Schritt 410), werden die Schalter SW6b und SW6c eingeschaltet,
und wird "vorheriger Wert
+ momentan korrigierter Wert" in
dem Akkumulationsspeicher 44 gespeichert, und auch in dem Speicher 37 über den
Schalter SW6c gespeichert. In dieser Situation sind die Schalterzustände so,
daß SW5a
ausgeschaltet ist, SW5b eingeschaltet ist, und SW6a ausgeschaltet
ist (Schritt 420). Dann werden die Schalter SW6b und SW6c
ausgeschaltet (Schritt 43).
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Dann
wird beurteilt, ob die Spannvorrichtung 21 der Hilfsspindel 20 ausgeschaltet
ist, und die beiden Spindeln 10 und 20 miteinander über das
Werkstück 1 verbunden
sind oder nicht (Schritt 440). Ist die Spannvorrichtung 21 eingeschaltet
("NEIN" im Schritt 440),
kehrt die Operation zur ursprünglichen Operation
zurück,
und wird die voranstehende Operation wiederholt. Ist die Spannvorrichtung 21 ausgeschaltet
("JA" im Schritt 440),
so wird beurteilt, ob der Positionsverschiebungskorrekturwert zum
Zeitpunkt der Entkopplung gelöscht
ist oder nicht (Schritt 450). Wird keine Löschung durchgeführt ("NEIN" im Schritt 450),
kehrt die Operation zur ursprünglichen
Operation zurück,
und wird die voranstehende Operation wiederholt. Erfolgt eine Löschung ("JA" im Schritt 450),
wird der Schalter SW5a eingeschaltet, SW5b ausgeschaltet, und SW6a
eingeschaltet, um den Speicher 37 auf Null zurückzusetzen
(Schritt 460). Dann wird der Schalter SW5a ausgeschaltet,
wird SW5b eingeschaltet, und wird SW6a ausgeschaltet, wodurch die
jeweiligen Schalter auf die Ursprungszustände zurückgesetzt werden (Schritt 470).
Daraufhin kehrt die Operation zur ursprünglichen Operation zurück, und
wird die voranstehende Operation wiederholt.
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Anders
ausgedrückt
tritt, da diese Korrektur ein elektrisches Gleichgewicht aufrechterhält, durch Verschiebung
eines Bezugspunktes durch eine Verschiebung, die beim Kuppeln hervorgerufen
wird, eine Phasendifferenz zwischen den beiden Spindeln auf, wenn
die mechanische Kupplung gelöst
wird. Im allgemeinen ist es vorzuziehen, daß die Position zu einer ursprünglichen
Positionsbeziehung zurückgesetzt
wird. Erfolgte ein Rücksetzen,
wird der Wert in dem Speicher auf 0 gesetzt. Wenn der verschobene Bezugspunkt
als neue Bezugsgröße eingestellt
wird, ohne die Verschiebung zurückzustellen,
die zum Zeitpunkt des Kuppelns hervorgerufen wird, auf die ursprüngliche
Position, wird die bei jedem Kuppeln erzeugte Verschiebung akkumuliert,
und als der korrigierte Wert verwendet. Der Schalter SW6 ist ein Schalter,
der die Auswahl der Funktionen ermöglicht, um der Verschiebung
zu begegnen, die zum Zeitpunkt des Kuppelns erzeugt wird. Da die
Positionsführungsgröße in dieser
Beschreibung eine Größe in dem
absoluten Positionssystem ist, werden die korrigierten Daten einfach
addiert. Ist jedoch die Positionsführungsgröße eine Größe des inkrementalen Wertsystems,
wird die Addition zu jenem Zeitpunkt beendet, an welchem die Akkumulation
der addierten Positionsführungsgröße mit den
korrigierten Daten übereinstimmt.
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Bei
der Korrekturverarbeitung (4) des Synchronisationssteuergerätes gemäß der Ausführungsform
1 wird daher, wenn die Positionsführungsgröße zum Zeitpunkt des Kuppelns
korrigiert wird, die Position der Spindel um das korrigierte Ausmaß verschoben,
wenn die Kupplung gelöst
wird. Allerdings kann die Verschiebung je nach Anwendungsfall auf
0 zurückgesetzt
werden, oder kann mit der verschobenen Position als Bezugsgröße akkumuliert
werden.
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(6)
Eine Verarbeitung, welche die Geschwindigkeitssteuerung auf die
Positionssteuerung und umgekehrt umschalten kann, wenn die Geschwindigkeitsführungsgröße innerhalb
eines vorbestimmten Fehlers liegt.
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14 zeigt
einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle der Durchführung einer
Verarbeitung, welche die Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung
und umgekehrt umschalten kann, wenn die Geschwindigkeitsführungsgröße innerhalb
eines vorbestimmten Fehlers liegt.
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In 14 zeigt
(a) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle einer Geschwindigkeitssteuerschleife,
und zeigt (b) einen Zustand der jeweiligen Schalter SW im Falle
einer Positionssteuerschleife. Der Schalter SW4 wird von einem ausgeschalteten
Zustand (X) auf einen eingeschalteten Zustand (O) umgeschaltet,
unter Steuerung durch den Komparator 36, selbst im Zustand
der Positionssteuerschleife (b).
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Anders
ausgedrückt
erzeugen, unter der Annahme, daß der
Betrieb in Reaktion auf die Geschwindigkeitsführungsgröße erfolgt, bei dem in 14 gezeigten
Zustand der Schalter, der Haupt- und der Hilfsservoverstärker 16 bzw. 26 Positionsabsenkungssignale,
welche die Geschwindigkeitsführungsgrößen entsprechend
der Geschwindigkeit der Spindeln erreichen, auf der Grundlage der
Positionsinformation von den Positionsdetektoren 15 und 25 der
Haupt- und der Hilfsspindel 10 bzw. 20.
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Es
erfolgt eine Beschreibung unter Bezugnahme auf 2.
Der Komparator 36 vergleicht das Ausgangssignal des Positionsverstärkungsmultiplizierers 28 des
Untersetzungsverhältnisses,
welches die Positionssteuerschleife bildet, also das Untersetzungsverhältnis mit
der Seite des Servomotors 24 als Zähler, und den Untersetzungsverhältnismultiplizierer 29 mit der
Geschwindigkeitsführungsgröße, und wenn
eine Differenz zwischen diesen innerhalb eines zulässigen Werts
liegt, wird die Steuerung auf die Positionssteuerung durch den Schalter
SW4 umgeschaltet. Wenn andererseits die Differenz zwischen ihnen
nicht innerhalb des zulässigen
Wertes liegt, wird die Steuerung von der Positionssteuerung auf die
Geschwindigkeitssteuerung durch den Schalter SW4 umgeschaltet.
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Aus
diesem Grund wird, da die jeweiligen Schalter SW in den voranstehend
geschilderten Zustand geschaltet sind, die Positionsabsenkung zu dem
Positionsdetektionssignal einer Maschine addiert, die von den Servomotoren
angetrieben wird, um die Positionsführungsgröße zu erzeugen, und da eine
Differenz zwischen der Geschwindigkeitsführungsgröße für die Servomotoren, die aus
dieser Positionsführungsgröße erzeugt
wird, und der Geschwindigkeitsführungsgröße während des
Betriebs unter der Geschwindigkeitssteuerung innerhalb eines vorbestimmten
Fehlers liegt, kann das Steuersystem der Servomotoren von der Geschwindigkeitssteuerung
auf die Positionssteuerung umgeschaltet werden.
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15 zeigt
die Geschwindigkeiten des Hauptservomotors und des Hilfsservomotors
und einen Schaltzustand zwischen der Geschwindigkeitssteuerung und
der Positionssteuerung infolge der Korrekturverarbeitung (6), bei
welcher die Positionssteuerung vor und nach dem Einspannen durchgeführt wird,
einschließlich
zumindest beim Einspannen, und die Geschwindigkeitssteuerung vor
und nach eingeschalteter Synchronisation durchgeführt wird,
und vor und nach ausgeschalteter Synchronisation.
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Bei
der Korrekturverarbeitung (6) des Synchronisationssteuergeräts gemäß der Ausführungsform
1 kann daher, wenn der Servomotor der Positionssteuerung und der
Servomotor der Geschwindigkeitssteuerung miteinander bezüglich der
Beschleunigungs- und Verzögerungseigenschaften
verglichen werden, die Beschleunigung/Verzögerung durch das gesamte Drehmoment
vorgenommen werden, das von den Servomotoren bei der Geschwindigkeitssteuerung
erzeugt wird, wogegen nicht das gesamte, erzeugte Drehmoment als
das Beschleunigungs/Verzögerungsdrehmoment
eingesetzt werden kann, mit der Grenze der Beschleunigungs/Verzögerungseigenschaften
bei der Positionssteuerung, da die Beschleunigungs/Verzögerungseigenschaften
die Position beeinflussen. Wenn die Anzahl an Umdrehungen pro Minute
von einem anfängliche
Stop auf einen Nennwert für
die Anzahl an Umdrehungen pro Minute ansteigt, so steigt sie unter
der Geschwindigkeitssteuerung an, und nachdem sie den Nennwert für die Anzahl
an Umdrehungen pro Minute erreicht hat, wird die Steuerung von der
Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung umgeschaltet,
wodurch es möglich
ist, den Beschleunigungszeitraum zu verkürzen.
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Die
voranstehende Beschreibung der Ausführungsform 1 erfolgt anhand
eines Bearbeitungsgerätes,
welches zwei Spindeln aufweist, die aus einer Hauptspindel 10 und
einer Hilfsspindel 20 bestehen. Wenn jedoch zwei oder mehr
Spindeln vorgesehen sind, und der Hauptservomotor an einer Spindel angebracht
ist, werden einer von mehreren Hilfsservomotoren und ein Hauptservomotor
miteinander gekuppelt, während
die Positionsabsenkungen der beiden Servomotoren betrachtet werden,
und daraufhin werden ein anderer Hilfsservomotor und der Hauptservomotor
miteinander gekuppelt. Auf diese Weise ist es, wenn die Hilfsservomotoren
nacheinander mit dem Hauptservomotor gekuppelt werden, nicht erforderlich,
die Synchronisationssteuerung des Hauptservomotors mit einem Hilfsservomotor
mit irgendeiner Grenze durchzuführen.
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Weiterhin
wird bei der Ausführungsform
1, wie voranstehend geschildert, die Anordnung innerhalb des Hilfsservoverstärkers 26 verbessert,
ohne die Anordnung innerhalb des Hauptservoverstärkers 16 zu ändern. Im
Gegensatz ist es selbstverständlich, daß die Anordnung
innerhalb des Hauptservoverstärkers 16 wie
voranstehend geschildert verbessert werden kann, und die Anordnung
innerhalb des Hilfsservoverstärkers 26 nicht
geändert
wird.