DE69027728T2 - Spindelantriebssystem einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Spindelantriebssystem einer Werkzeugmaschine

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DE69027728T2 DE69027728T DE69027728T DE69027728T2 DE 69027728 T2 DE69027728 T2 DE 69027728T2 DE 69027728 T DE69027728 T DE 69027728T DE 69027728 T DE69027728 T DE 69027728T DE 69027728 T2 DE69027728 T2 DE 69027728T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spindelantriebsystem einer Werkzeugmaschine.
  • In Figur 1 ist ein Blockdiagramm eines Spindelantriebsystems dargestellt, wie es in der japanischen Patentanmeldung 63-05164 SPINDELANTRIEBSYSTEM EINER WERKZEUGMASCHINE beschrieben wird, einer früheren Anmeldung desselben Anmelders In dieser Zeichnung bezeichnet 1 ein numerisches Steuersystem (nachfolgend N/C-System genannt); mit 2 ist eine Spindelantriebregeleinheit bezeichnet (nachfolgend Regelungseinheit genannt); mit 3 ein Induktionsmotor (nachfolgend als Motor bezeichnet); 4 bezeichnet einen mit dem Motor 3 verbundenen Geschwindigkeitssensor; eine Spindel ist mit 5 bezeichnet; ein Transmissionsgetriebe, das die Antriebskraft des Motors 3 auf die Spindel 5 überträgt, ist mit 6 bezeichnet; und mit 7 ist ein Positionssensor hoher Auflösung bezeichnet, der eine Winkelposition der Spindel 5 mit einer Positionsgenauigkeit von beispielsweise 1/1000º feststellen kann. Das Spindelantriebsystem der Werkzeugmaschine besteht aus der Regelungseinheit 2, dem Motor 3, dem Geschwindigkeitssensor 4 und dem Positionssensor 7.
  • Figur 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Regelungseinheit 2 zeigt, die den wesentlichen Teil eines konventionellen Spindelantriebsystems umfaßt.
  • In Figur 2 ist mit 21 ein Komparator bezeichnet, der einen Positionsbefehl Θγ* vom N/C-System 1 sowie ein Positionserkennungssignal ey eingibt und ein Positionsabweichungssignal ΔΘγ, das eine Differenz zwischen diesen Signalen darstellt, ausgibt. 22 bezeichnet einen Positionsregelschleifen-Verstärker, der das Positionsabweichungssignal verstärkt. Mit 23 ist ein Umschalter bezeichnet, der zwischen Geschwindigkeitsregelmodus zum Regeln der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel 5 beim Bearbeiten eines rotierenden Werkstückes (nicht dargestellt) in einer Drehbank und Positionsregelmodus zum Regeln der Winkelposition der Spindel 5, d.h. einem C-Achsen-Modus, umschaltet. Dieser Umschalter wird im Geschwindigkeitsregelmodus zur "a"-Seite geschaltet, um einen Befehl ωγ* vom N/C-System 1 anzunehmen. Er wird auf die "b"-Seite geschaltet, um im Positionsregelmodus eine Positionsregelschleife zu bilden. Mit 24 ist ein Komparator bezeichnet, der ein Ausgangssignal des Umschalters 23 sowie das Geschwindigkeitssignal ωγ des Geschwindigkeitssensors 4 eingibt und ein Geschwindigkeitsabweichungssignal Δωγ ausgibt, das eine Differenz zwischen den eingegebenen Signalen darstellt. Ein Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker, der das Geschwindigkeitsabweichungssignal Δωγ verstärkt, ist mit 25 bezeichnet und eine Endstufe für elektrische Leistung, die das Ausgangssignal des Verstärkers für die Geschwindigkeitsregelschleife 25 in dem Motor 3 zuzuführende Energie umwandelt, ist mit 26 bezeichnet.
  • Aus den Figuren 1 und 2 ist zu ersehen, daß der Geschwindigkeitsbefehl ωγ*, der vom N/C-System 1 ausgegeben wird, als ein Dreiphasen-Wechseistrom befehl über die Regelungseinheit 2 an den Motor 3 gegeben wird, der sich entsprechend dem Geschwindigkeitsbefehl ωγ* dreht. Die Rotation des Motors 3 wird auf die Spindel 5 über das Transmissionsgetriebe 6 übertragen, und die Spindel 5 wird angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis des Transmissionsgetriebes 6 wird entsprechend dem jeweiligen Betriebszweck bestimmt. Dank der hohen Auflösung des Positionssensors 7 kann 1/1000º erkannt werden. Dieser Positionssensor sitzt auf der Spindel 5 und stellt so die genaue Position der Spindel 5 fest und gibt ein entsprechendes Signal an die Regelungseinheit 2.
  • Die Regelungseinheit 2 ist, wie oben beschrieben, so aufgebaut, daß sie die Geschwindigkeit der Spindel 5 im Drehbetrieb und die Position der Spindel 5 im C- Achsen-Betrieb feststellt.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des Spindelantriebsystems erläutert.
  • Im Drehbetriebmodus wird mit der Spindel ein normaler Drehbetrieb ausgeführt, das N/C-System 1 gibt den Geschwindigkeits befehl ωγ* aus, der einer Zielgeschwindigkeit entspricht; die Regelungseinheit 2 wird betätigt, um zu erreichen, daß die Geschwindigkeit ωγ des Motors 3 dem Geschwindigkeitsbefehl ωγ* folgt. Das heißt, im Drehbetrieb steht der Betriebsartenwechselschalter 23 auf der "A"-Seite, um den Geschwindigkeitsbefehl ωγ* anzunehmen und so die Geschwindigkeitsregelschleife der Spindel 5 von der Regelungseinheit 2 in Figur 2 regeln zu lassen; der Komparator 24 empfängt den Geschwindigkeitsbefehl ωγ* und das Geschwindigkeitssignal ωγ vom Geschwindigkeitssensor 4 und gibt das Geschwindigkeitsabweichungssignal Δωγ aus, das die Differenz zwischen ihnen darstellt. Dieses Geschwindigkeitsabweichungssignal Δωγ wird vom Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker 25 verstärkt und von der Endstufe 26 in die Leistung zum Antreiben des Motors 3 umgewandelt. Der Motor 3 wird so gesteuert, daß er dem Geschwindigkeitsbefehl ωγ* vom N/C-System 1 folgt.
  • Soll die Werkzeugmaschine im C-Achsen-Betrieb betrieben werden, wird ein Befehl vom N/C-System 1 aus einem Geschwindigkeitsbefehl ωγ* in den Positionsbefehl Θγ* des C-Achsen-Betriebsmodus geändert. Die Regelungseinheit 2 treibt den Motor 3 entsprechend diesem Positionsbefehl Θγ* an und regelt damit die Position der Spindel 5. Das heißt, in Figur 2 wird der Betriebsartenwechselschalter 23 auf die "b"-Seite geschaltet, um die Positionsregelschleife zu bilden, während der Komparator 21 den Positonsbefehl Θγ* vom N/C-System 1 und das Positionssignal Θγ vom Positionssensor 7 empfängt und das Positionsabweichungssignal ΔΘγ ausgibt. Dieses Positionsabweichungssignal ΔΘγ wird vom Verstärker 22 für die Positionsregelschleife verstärkt und in den Komparator 24 über den Betriebsartenwechselschalter 23 eingegeben. Der Komparator 24 und nachfolgende Schaltungen arbeiten auf ähnliche Weise wie im Drehbetriebmodus; sie werden so geregelt, daß sie die Spindel 5 über den Motor 3 entsprechend dem Positionsbefehl Θγ* vom N/C-System 1 betätigen.
  • Bei dem oben beschriebenen Beispiel ist es beim Umschalten aus dem Drehbetriebmodus in den C-Achsen-Betriebmodus bei Ausführung der C-Achsen-Regelung durch den Motor 3 erforderlich, die größtmögliche Verstärkung von Positionsregelschleife und Geschwindigkeitsregelschleife durchzuführen, um eine Ansprechempfindlichkeit zu erzielen, die ein C-Achsen-Bearbeiten ermöglicht. Es ist jedoch das Problem aufgetreten, daß der mechanische Aufbau der Werkzeugmaschine abhängig von den Betriebbedingungen während eines schnellen Vorschubs im Drehbetriebmodus oder C-Achsen-Betriebsmodus Resonanzen erzeugt, die Vibrationen und Lärm erzeugen.
  • Aus US-A-4 810 941 ist ein Steuerungssystem für einen Servomotor bekannt, der sowohl in einem Geschwindigkeits-Servomodus als auch in einem Positions-Servomodus arbeitet, d.h. ähnlich dem in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 der vorliegenden Anmeldung beschriebenen System. Bei diesem bekannten Servosystem kann ebenfalls sowohl die Verstärkung der Geschwindigkeits-Servorückkopplungsschleife als auch einer Positions-Servorückkopplungsschleife auf einen höheren oder niedrigeren Wert eingestellt werden. Das in US-A-4 810 941 beschriebene Steuerungssystem wird in Verbindung mit der Positionierung eines Werkstückes wie einem Mikroplättchen bei der Herstellung von integrierten Schaltungen beschrieben. Bei der Positionierung solcher Werkstücke entstehen im Gegensatz zu Werkzeugmaschinen, die in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden, keine unterschiedlichen Arbeitslastbedingungen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit den bekannten Steuerungs- und Regelungssystemen genannten Probleme zu lösen; es ist eine besondere Aufgabe dieser Erfindung, ein Spindelantriebsystem für eine Werkzeugmaschine hoher Leistung zu schaffen, das die Spindel antreiben kann, ohne die Bearbeitungseistung der Maschine im C-Achsen-Betrieb nachteilig zu beeinflussen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Spindelantriebsystem für eine Werkzeugmaschine gelöst, wie es im Anspruch 1 definiert ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Die beschriebenen sowie weitere Aufgaben und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung verdeutlicht, wenn diese Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
  • Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Spindelantriebsystems einer Werkzeugmaschine, wie es sowohl im Stand der Technik als auch bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Spindelantriebsystems nach dem Stand der Technik;
  • Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Spindelantriebregelungseinheit in dem Spindelantriebsystem einer Werkzeugmaschine nach einer Ausführungsform der Erfindung, und
  • Figur 4 ist eine Darstellung des Betriebes, wenn aus dem in Figur 3 dargestellten Geschwindigkeitsregelmodus der Spindelantriebregelungseinheit in den Positionsregelmodus umgeschaltet wurde.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Nachfolgend wird das Spindelantriebsystem einer Werkzeugmaschine nach einer Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben; dabei wird auf die Figuren 3 und 4 hingewiesen. Der allgemeine Aufbau dieser Ausführungsform ist mit dem aus dem Stand der Technik nach Figur 1 bekannten Beispiel bis auf den Zusatz identisch, daß eine Signalleitung für ein Verstärkungs-Umschaltsignal GCS aus dem N/C-System 1 an die Regelungseinheit 2 vorgesehen ist, die in der Figur 1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist und darum hier nicht näher beschrieben wird.
  • Figur 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Regelungseinheit 2 entsprechend einer Ausführungsform dieser Erfindung darstellt. In dieser Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen, die mit dem bekannten Beispiel übereinstimmen, gleiche oder korrespondierende Teile.
  • 22a und 22b bezeichnen je einen Positionsregelschleifen-Verstärker, die das Positionsabweichungssignal ΔΘγ des Komparators 21 verstärken und das verstärkte Signal ausgeben. Die Verstärkung des Positionsregelschleifen-Verstärkers 22b ist größer eingestellt als die Verstärkung des zweiten Verstärkers 22a. Mit 25a und 25b sind je ein Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker bezeichnet, die ein Geschwindigkeitsabweichungssingal Δωγ vom Komparator 24 verstärken und ein Ausgangssignal entsprechend seinem Verstärkungswert ausgeben. Die Verstärkung des Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärkers 25b ist größer eingestellt als die Verstärkung des Verstärkers 25a. 27a und 27b bezeichnen je einen Schalter, die an der Ausgangseite der Positionsregelschleifen-Verstärker 22a bzw. 22b angeordnet sind. Mit 28a und 28b sind je ein Schalter bezeichnet, die an der Ausgangseite der Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker 25a bzw. 25b angeordnet sind. Mit 29 ist ein Schalter-Umschaltabschnitt bezeichnet, der den Ein-Aus-Betrieb steuert, um jeweils einen der Schalter 27a und 27b und ebenfalls einen der Schalter 28a und 28b zu schließen und den anderen zu öffnen. Die genannten Schalter 27a, 27b, 28a und 28b und der Schalter-Umschaltabschnitt 29 stellen eine die Verstärkung ändernde Vorrichtung dar, die die Regelschleifenverstärkung so ändert, daß dann, wenn kein Verstärkungs-Umschaltsignal GCS vom N/C-System 1 eingegeben wird, der Positionsregelschleifen-Verstärker 22a und den Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker 25a gewählt werden, und in dem Fall, wo das Verstärkungsumschaltsignal GCS eingegeben wird, der Positionsregelschleifen-Verstärker 22b und der Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker 25b gewählt werden. In Figur 4 ist der Betrieb des Spindelantriebsystems nach dieser Ausführungsform dargestellt, wenn der Drehbetriebmodus, d.h. der Geschwindigkeitsregelmodus, in den C-Achsen-Betriebsmodus, d.h. den Positionsregelmodus, geändert wurde. Als nächstes wird der Betrieb beschrieben. Der Drehbetriebmodus gleicht dem des bekannten Spindelantriebsystems. Das heißt, daß in Figur 3 der Betriebsartenwechselschalter 23 als Regelungsmodusumschalter durch einen Befehl vom N/C- System 1 auf den Kontakt "a" geschaltet wird; daß der Geschwindigkeitsbefehl ωγ* vom N/C-System 1 über den Regelungsmodus-Umschaltschalter 23 in die Komparatorschaltung 24 eingegeben wird, und die Komparatorschaltung 24 das Geschwindigkeitsabweichungssignal Δωγ, das die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl ωγ* und dem vom mit dem Motor 3 verbundenen Geschwindigkeitssensor 4 eingegebenen Geschwindigkeitssignal ωγ* darstellt. Im Drehbetriebmodus ist bei geschlossenem Schalter 28a und geöffnetem Schalter 28b der Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker 25a in wirksamem Zustand; das Geschwindigkeitsabweichungssignal Δωγ wird entsprechend der Verstärkung des Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärkers 25a verstärkt und von der Endstufe 26 in die elektrische Energie umgewandelt, die den Motor 3 antreibt und steuert. Die Drehzahl des Motors 3 wird in Übereinstimmung mit dem Geschwindigkeitsbefehl ωγ* vom N/C-System 1 gesteuert.
  • Im C-Achsen-Betriebsmodus schaltet die Regelungseinheit 2 den Umschalter 23 zum Kontakt "b", wenn festgestellt wird, daß ein Befehl durch das N/C-System 1 vom Geschwindigkeitsbefehl ωγ* in den Positionsbefehl Θγ* geändert wurde; auf diese Weise wird die Positionsregelschleife gebildet.
  • Im C-Achsen-Betriebsmodus schließt der Schalter-Umschaltabschnitt 29 die Schalter 27a und 28a und öffnet die Schalter 27b und 28b, wenn vom N/C-System 1 kein Verstärkungs-Umschaltsignal GCS eingegeben wird, und schaltet damit den Positionsregelschleifen-Verstärker 22a und den Geschwindigkeitsregelschleifen- Verstärker 25a wirksam. Die Verstärkung des Positionsregelschleifen-Verstärkers 22a und die Verstärkung des Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärkers 25a werden auf einen Wert eingestellt, der geeignet ist, das Spindelantriebsystem ohne Resonanzschwingungen des mechanischen Aufbaus beim Anhalten und während eines schnellen Vorschubs im Nicht-Bearbeitungstakt zu betreiben und ein Überfahren oder zu kurzes Anfahren der Position bei der Positionsregelung nicht stattfinden zu lassen. Wenn der Positionsbefehl Θγ* vom N/C-System 1 in den Komparator 21 eingegeben wird, vergleicht der Komparator 21 den Positionsbefehl Θγ* mit dem Positionssignal ey vom Positionsdetektor 7, der mit der Spindel 5 direkt gekoppelt ist, und gibt das Positionsabweichungssignal ΔΘγ aus. Dieses Signal ΔΘγwird entsprechend der Positionsregelschleifenverstärkung des Positionsregelschleifen-Verstärkers 22a verstärkt und dann über den Schalter 27a und den Betriebsartenwechsel- oder Umschalter 23 in den Komparator 24 gegeben. Danach wird der Betrieb in ähnlicher Weise durchgeführt wie im Drehbetriebmodus, und die Spindel 5 wird vom Motor 3 entsprechend dem Positionsbefehl Θγ* vom N/C- System 1 angetrieben, indem ihre Rotationsstellung geregelt wird.
  • Ist das Verstärkungs-Umschaltsignal GCS vom N/C-System 1 eingegeben, hält der Schalter-Umschaltabschnitt 29 im C-Achsen-Betriebsmodus die Schalter 27a und 28a in der geöffneten Stellung und die Schalter 27b und 28b in der geschlossenen Stellung, solange das Signal GCS eingegeben wird, und wählt sowohl den Positonsregelschleifen-Verstärker 22b als auch den Geschwindigkeitsregelschleifen- Verstärker 25b aus. Die Verstärkung des Positionsregelschleifen-Verstärkers 22b und die Verstärkung des Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärkers 25b werden auf einen größeren Verstärkungswert eingestellt als die Verstärkungswerte der Verstärker 22a und 25a, und zwar auf einen Wert, der sie für den C-Achsen- Bearbeitungsbetrieb geeignet macht. Ähnlich dem Fall, wo kein Verstärkungs- Umschaltsignal GCS vom N/C-System 1 eingegeben wird, wird die Spindel 5 vom Motor 3 entsprechend dem Positionsbefehl Θγ* vom N/C-System 1 angetrieben, wobei die Rotationsstellung geregelt wird.
  • Es soll nachfolgend der Betrieb des Spindelantriebsystems anhand der Figur 4 erläutert werden, wo die Spindel 5 nach einem Schnellvorschub in einen Bearbeitungsvorschub bewegt wird, wenn aus dem Drehbetriebsmodus in den C-Achsen- Betriebsmodus umgeschaltet wurde.
  • Wie aus Figur 4 (b) hervorgeht, schaltet die Regelungseinheit 2 nach der Eingabe eines Signals vom N/C-System 1 an die Regelung seinheit 2 zum Zeitpunkt t&sub1; zum Einschalten des C-Achsen-Betriebsmodus den Drehbetriebsmodus um, d.h. den Geschwindigkeitsregelbetrieb in den C-Achsen-Betrieb, also den Positionsregelmodus; wie aus Figur 4 (e) hervorgeht, werden die Positionsregelschleifenverstärkung und die Geschwindigkeitsregelschleifenverstärkung verhältnismäßig niedrig eingestellt (die Geschwindigkeitsregelschleifenverstärkung wird ebenfalls auf verhältnismäßig niedrige Werte im Geschwindigkeitsregelbetrieb eingestellt). Schalter 27a und Schalter 28a sind beide geschlossen, und dementsprechend sind der Positionsregelschleifen-Verstärker 22a und der Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker 25a wirksam. Wie in Figur 4 (a) dargestellt, wird die Spindel 5 entsprechend dem Bearbeitungsbezugspunkt positioniert, während die hohe Drehzahl auf eine niedrigere Drehzahl verringert wird.
  • Hat die Spindel 5 ihre Rückkehr zum Bearbeitungsbezugspunkt beendet, wird, wie aus Figur 4 (c) hervorgeht, ein Signal ausgegeben, das die vollständige Rückkehr zum Bearbeitungsbezugspunkt anzeigt. Nachdem die Spindel 5 in einem nicht bearbeitenden, schnellen Vorschub in eine vorbestimmte Position in vorbestimmtem Abstand vom Bearbeitungsbezugspunkt transportiert worden ist (5. Figur 4 (a)), wird das Verstärkungs-Umschaltsignal GCS zum Zeitpunkt t&sub2; vom N/C- System 1 an die Regelungseinheit 2 im C-Achsen-Betriebsmodus ausgegeben, wie aus Figur 4 (d) zu sehen ist. Wird das Umschaltsignal GCS eingegeben, schaltet die Positionsregelschleife und die Geschwindigkeitsregelschleife von geringer Verstärkung auf große Verstärkung um, wie dies aus Figur 4 (e) hervorgeht. Das heißt, der Schalter-Umschaltabschnitt 29 in Figur 3 bewirkt, daß Schalter 27b geschlossen, Schalter 27a offen, Schalter 28b geschlossen und Schalter 28a offen bleibt zwischen den Zeitpunkten t&sub2; und t&sub3;, wodurch der Positionsregelschleifen-Verstärker 22b und der Geschwindigkeitsregelschleifen-Verstärker 25b wirksam geschaltet werden. Auf diese Weise beginnt Spindel 5 einen Bearbeitungsvorschub, wie in Figur 4 (a) dargestellt ist. Während der Zeitspanne im C-Achsen-Betriebsmodus, in der nicht bearbeitet wird, schaltet die Rotationsgeschwindigkeit der Spindel 5 aus einem stationären Zustand in einen nicht bearbeitenden, sehr schnellen Vorschub, es findet also eine große Geschwindigkeitsveränderung statt. Sind in einem solchen Fall die Positionsregelschleifenverstärkung und die Geschwindigkeitsregelschleifenverstärkung außerordentlich groß, entstehen störende mechanische Systemresonanzen. Da jedoch die Spindel 5 sich nicht im Bearbeitungszustand befindet und der Motor 3 nur gering belastet ist, können Positionsregelschleifenverstärkung und Geschwindigkeitsregelschleifenverstärkung niedrig sein. Positions- und Geschwindigkeitsregelschleifenverstärkung können niedrig eingestellt werden, um keine mechanischen Systemresonanzen auftreten zu lassen, oder, wenn es zu Resonanzen kommt, diese sehr niedrig zu halten. Während des C-Achsen-Bearbeitungsbetriebes im C-Achsen-Betriebsmodus sind große Positions- und Geschwindigkeitsregelschleifenverstärkungen erforderlich, damit die Spindel 5 schnell ansprechen kann. Im C-Achsen-Betriebsmodus ist die Rotationsgeschwindigkeit gering und weist kleine Drehzahländerungen auf, darum treten in der Praxis selten Resonanzen auf, wenn eine große Verstärkung gewählt wird, und die Resonanzen können, falls sie auftreten, sehr niedrig gehalten werden. In diesem Fall sollten Positions- und Geschwindigkeitsregelschleifenverstärkungen groß eingestellt werden.
  • Der einfacheren Erläuterung halber enthält bei dieser Ausführungsform die Regelungseinheit 2 Bauteile wie Komparatoren 21 und 24, den Betriesartenwechselschalter 23, die Schalter 27a, 27b, 28a und 28b. Außer dem (nicht dargestellten) Element für elektrische Energie mit der Endstufe 26 für elektrische Energie und einem Teil seiner Regelungsschaltung (nicht dargestellt), kann ein Computersystem einschließlich Software und einer Hardware, die eine zentrale Prozessoreinheit, Speicher usw. umfaßt, verwendet werden. Durch die Verwendung eines dem oben genannten Komparator 21 äquivalenten Mittels fürden Schalter-Umschaltabschnitt 29 in einem von einem Computersystem ausgeführten Programm, kann die gleiche Wirkung erzielt werden.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde als Beispiel angegeben, daß sowohl die Positions- als auch die Geschwindigkeitsregelschleifenverstärkungen zwei Einstellungen haben, nämlich eine große Verstärkung und eine kleine; es wird darauf hingewiesen, daß die Einstellung der Verstärkung nicht auf zwei Positionen begrenzt ist, sondern eine Mehrzahl von Einstellungen aufweisen kann, um eine größere Genauigkeit bei der Spindelbewegung im nicht bearbeitenden, schnellen Vorschub und im Bearbeitungszustand im C-Achsen-Betriebsmodus zu erreichen.
  • Nach der vorliegenden Erfindung sind die Geschwindigkeitsregelschleifen- und auch die Positionsregelschleifenverstärkungen im C-Achsen-Bearbeitungszustand auf einen größeren Wert der Winkelpositionsregelung der Spindel umschaltbar. Es ist darum möglich, eine hohe Bearbeitungsleistung ohne Resonanzen des mechanischen System zu erzielen.

Claims (3)

1. Spindelantriebsystem einer Werkzeugmaschine mit einem Motor (3), der eine Spindel (5) der Werkzeugmaschine antreibt, und einer Regeleinheit (2) zum Regeln der Rotationsgeschwindigkeit und der Winkelposition der Spindel (5) über den Motor (3), welche Regeleinheit (2) eine Geschwindigkeitsregelschleife (4, 24, 25, 26) für eine Gegenkopplungsregelung der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel (5), eine Positionsregelschleife (7, 21, 22, 24, 25, 26) zur Gegenkopplungsregelung der Winkelposition der Spindel (5), eine Umschaltvorrichtung (23) zum Umschalten zwischen Geschwindigkeitsregelung und Positionsregelung, eine Verstärkungs-Umschaltvorrichtung (29, 27, 28) zum Ändern der Regelschleifenverstärkung für sowohl die Geschwindigkeits- als auch die Positionsregelschleife in Übereinstimmung mit den Betriebsmodi der Werkzeugmaschine aufweist, bei dem die Verstärkungs-Umschaltvorrichtung (29, 27, 28) sowohl die Regelschleifenverstärkung der Geschwindigkeitsregelschleife als auch der Positionsregelschleife in einem Bearbeitungsvorschubmodus zum Bearbeiten eines Werkstückes auf einen höheren Regelschleifenverstärkungswert als in den anderen Betriebsmodi einstellt.
2. Spindelantriebsystem nach Anspruch 1, bei dem die Verstärkungs-Umschaltvorrichtung (29, 27, 28) in einem das Werkstück nicht bearbeitenden Modus zum schnellen Werkstückvorschub jede der Regelschleifenverstärkungen der Geschwindigkeits- und Positionsregelschleife auf einen vorbestimmten niedrigeren Wert ändert, der sich vom Wert im Bearbeitungsvorschubmodus unterscheidet.
3. Spindelantriebsystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei Regelschleifenverstärker (22a, 22b; 25a, 25b) in sowohl der Geschwindigkeitsregelschleife (4, 24, 25, 26) als auch in der Positionsregelschleife (7, 21, 22, 24, 25, 26), wobei die Regelschleifenverstärker (22a, 22b; 25a, 25b) durch eine Umschaltvorrichtung (27, 28, 29) ausgewählt werden.
DE69027728T 1989-10-03 1990-09-15 Spindelantriebssystem einer Werkzeugmaschine Expired - Lifetime DE69027728T2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1258192A JPH0755429B2 (ja) 1989-10-03 1989-10-03 工作機械の主軸駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69027728D1 DE69027728D1 (de) 1996-08-14
DE69027728T2 true DE69027728T2 (de) 1996-11-07

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69027728T Expired - Lifetime DE69027728T2 (de) 1989-10-03 1990-09-15 Spindelantriebssystem einer Werkzeugmaschine

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