JP2002236507A - 工作機械の駆動モータトルク制御装置 - Google Patents
工作機械の駆動モータトルク制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】加速度トルクに加えてバランストルクを考慮し
た機械の切削許容負荷を超えない切削加工が可能となる
よう制御する。 【解決手段】駆動モータトルク制御装置への位置指令
と、該駆動装置への位置フィードバック量、速度フィー
ドバック量に基づいて駆動モータへのトルク指令値を演
算するトルク指令演算手段と、被駆動体の質量が移動方
向の重力として作用することにより送り軸を停止状態に
維持する為に必要な駆動モータのバランストルク量を記
憶するバランストルク記憶手段と、送り軸駆動モータの
駆動トルク制限値を記憶するするトルク制限値記憶手段
と、送り軸駆動モータの駆動トルクを制限するトルク制
御手段を具備し、該トルク制御手段は、前記演算された
トルク指令から前記バランストルク量を減算した結果の
絶対値が、前記トルク制限値を超えないようにトルクを
制限制御する。
た機械の切削許容負荷を超えない切削加工が可能となる
よう制御する。 【解決手段】駆動モータトルク制御装置への位置指令
と、該駆動装置への位置フィードバック量、速度フィー
ドバック量に基づいて駆動モータへのトルク指令値を演
算するトルク指令演算手段と、被駆動体の質量が移動方
向の重力として作用することにより送り軸を停止状態に
維持する為に必要な駆動モータのバランストルク量を記
憶するバランストルク記憶手段と、送り軸駆動モータの
駆動トルク制限値を記憶するするトルク制限値記憶手段
と、送り軸駆動モータの駆動トルクを制限するトルク制
御手段を具備し、該トルク制御手段は、前記演算された
トルク指令から前記バランストルク量を減算した結果の
絶対値が、前記トルク制限値を超えないようにトルクを
制限制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御工作機械
における送り軸駆動モータのトルク制御装置に関する。
における送り軸駆動モータのトルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、送り軸駆動モータの駆動トルク制
御装置においては、送り軸駆動モータあるいは駆動系に
許容される最大許容トルクを上回るトルク指令がされな
いよう予めトルク制限値を設定し、駆動トルク制御装置
は、該装置への位置指令、位置フィードバック量および
速度フィードバック量に基づいて送り軸駆動モータへの
トルク指令値を演算した結果が、前記トルク制限値を上
回る際には、トルク指令をトルク制限値にクランプし、
制限されたトルク指令に従って送り軸駆動モータを制御
するようにしていた。以降、図4のブロック図を用いて
従来技術を説明する。
御装置においては、送り軸駆動モータあるいは駆動系に
許容される最大許容トルクを上回るトルク指令がされな
いよう予めトルク制限値を設定し、駆動トルク制御装置
は、該装置への位置指令、位置フィードバック量および
速度フィードバック量に基づいて送り軸駆動モータへの
トルク指令値を演算した結果が、前記トルク制限値を上
回る際には、トルク指令をトルク制限値にクランプし、
制限されたトルク指令に従って送り軸駆動モータを制御
するようにしていた。以降、図4のブロック図を用いて
従来技術を説明する。
【０００３】図示しない数値制御装置からの位置指令P
ｃが送り軸駆動モータ６のトルク制限制御装置に与えら
れると、機械の送り軸駆動モータ６に結合された位置検
出器７からの位置フィードバック量Paとの差分Diffが求
められ、位置制御部１に渡され、位置制御部１で送り軸
駆動モータ６の速度指令Vcに変換される。速度検出部８
は、機械の位置フィードバック量Paの微分により算出さ
れる機械の速度フィードバック量Vaを算出し、速度指令
Vcとの差分が求められる。速度制御部２は、速度指令Vc
と速度フィードバック量Vaの差分から送り軸駆動モータ
６へのトルク指令τcを求め、トルク制限部４へ送出す
る。トルク制限部４は、予めトルク制限値記億部３に記
憶された送り軸駆動モータ６の最大トルク制限値τmと
比較し、トルク指令τcがトルク制限値τmを上回るとき
は、トルク制限値τmに制限したトルク指令τaを求める
ようにし、送り軸駆動モータ６にトルク制限値τmを超
えるトルク指令が指令されないよう制限する。トルク制
限されたトルク指令τaは電力増幅部５を介して送り軸
駆動モータ６を駆動制御する。
ｃが送り軸駆動モータ６のトルク制限制御装置に与えら
れると、機械の送り軸駆動モータ６に結合された位置検
出器７からの位置フィードバック量Paとの差分Diffが求
められ、位置制御部１に渡され、位置制御部１で送り軸
駆動モータ６の速度指令Vcに変換される。速度検出部８
は、機械の位置フィードバック量Paの微分により算出さ
れる機械の速度フィードバック量Vaを算出し、速度指令
Vcとの差分が求められる。速度制御部２は、速度指令Vc
と速度フィードバック量Vaの差分から送り軸駆動モータ
６へのトルク指令τcを求め、トルク制限部４へ送出す
る。トルク制限部４は、予めトルク制限値記億部３に記
憶された送り軸駆動モータ６の最大トルク制限値τmと
比較し、トルク指令τcがトルク制限値τmを上回るとき
は、トルク制限値τmに制限したトルク指令τaを求める
ようにし、送り軸駆動モータ６にトルク制限値τmを超
えるトルク指令が指令されないよう制限する。トルク制
限されたトルク指令τaは電力増幅部５を介して送り軸
駆動モータ６を駆動制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
れば、送り軸駆動モータ６へのトルク指令は送り軸駆動
モータ６に許容されたトルクの範囲に抑制されるから、
送り軸駆動モータ６の発熱による損傷あるいは駆動系の
損傷を防止することが出来る。
れば、送り軸駆動モータ６へのトルク指令は送り軸駆動
モータ６に許容されたトルクの範囲に抑制されるから、
送り軸駆動モータ６の発熱による損傷あるいは駆動系の
損傷を防止することが出来る。
【０００５】しかして、最近の工作機械においては非加
工時間短縮化のために送り軸の高速高加減速化が要求さ
れ送り軸駆動モータ容量も大きくなり、駆動トルクも大
きくなってきている。
工時間短縮化のために送り軸の高速高加減速化が要求さ
れ送り軸駆動モータ容量も大きくなり、駆動トルクも大
きくなってきている。
【０００６】また、送り軸の高速化に伴って、従来、被
駆動体の質量が移動方向の重力として作用する場合には
バランスウエイトあるいは油圧等によるバランサにより
重力方向の落下を防いでいたが、これらは高速化の阻害
要因となるため、送り軸駆動モータの駆動トルクによっ
て重力を維持する機構が増加し、必要な加速度トルクに
加えてバランストルクも必要となり、益々駆動トルクも
大きくなってきている。
駆動体の質量が移動方向の重力として作用する場合には
バランスウエイトあるいは油圧等によるバランサにより
重力方向の落下を防いでいたが、これらは高速化の阻害
要因となるため、送り軸駆動モータの駆動トルクによっ
て重力を維持する機構が増加し、必要な加速度トルクに
加えてバランストルクも必要となり、益々駆動トルクも
大きくなってきている。
【０００７】これを図５の駆動トルク・速度線図で示す
と、被駆動体の質量が移動方向の重力として作用しない
場合の駆動トルク・速度線図は図５（ａ）となり、被駆
動体の質量が移動方向の重力として作用する場合の駆動
トルク・速度線図は図５（ｂ）となり、必要指令トルク
τaが増加しているのが分かる（但し、T=時間、τ＝ト
ルク、Vc＝速度指令、τa＝送り軸駆動モータの実行ト
ルク、τｂ＝被駆動体の質量が移動方向の重力としてか
かるときの保持トルク）。
と、被駆動体の質量が移動方向の重力として作用しない
場合の駆動トルク・速度線図は図５（ａ）となり、被駆
動体の質量が移動方向の重力として作用する場合の駆動
トルク・速度線図は図５（ｂ）となり、必要指令トルク
τaが増加しているのが分かる（但し、T=時間、τ＝ト
ルク、Vc＝速度指令、τa＝送り軸駆動モータの実行ト
ルク、τｂ＝被駆動体の質量が移動方向の重力としてか
かるときの保持トルク）。
【０００８】また、送り軸の高速高加減速化の進展は送
り軸の駆動トルクの増大を促進し、切削加工において機
械の切削許容負荷を上回る過大な駆動トルクを発生させ
ることに繋がり、加工プログラムの誤り、あるいは操作
ミスの発生の際には、過重切削加工、衝突といった異常
時に過大な駆動トルクが発生し、大きな機械損傷を招く
といった課題が出てきた。
り軸の駆動トルクの増大を促進し、切削加工において機
械の切削許容負荷を上回る過大な駆動トルクを発生させ
ることに繋がり、加工プログラムの誤り、あるいは操作
ミスの発生の際には、過重切削加工、衝突といった異常
時に過大な駆動トルクが発生し、大きな機械損傷を招く
といった課題が出てきた。
【０００９】本発明は上述のような事情によりなされた
ものであり、本発明の目的は、被駆動体の質量が移動方
向の重力として作用する場合においても、切削加工にお
いて機械の切削許容負荷を超えないようにした工作機械
の送り軸駆動モータトルク制御装置を提供することにあ
る。
ものであり、本発明の目的は、被駆動体の質量が移動方
向の重力として作用する場合においても、切削加工にお
いて機械の切削許容負荷を超えないようにした工作機械
の送り軸駆動モータトルク制御装置を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決する手段】本発明の上記目的は、工作機械
の送り軸駆動モータトルク制御装置において、前記駆動
制御装置への位置指令と、前記駆動制御装置への位置フ
ィードバック量及び速度フィードバック量とに基づいて
駆動モータへのトルク指令値を演算するトルク指令演算
手段と、被駆動体の質量が移動方向の重力として作用す
ることにより送り軸を停止状態に維持する為に必要な駆
動モータのバランストルク量を記憶するバランストルク
記憶手段と、送り軸駆動モータの駆動トルク制限値を記
憶するトルク制限値記憶手段と、送り軸駆動モータの駆
動トルクを制限するトルク制御手段を具備し、該トルク
制御手段は、前記演算されたトルク指令から前記バラン
ストルク量を減算した結果の絶対値が、前記トルク制限
値を超えないようにトルクを制限制御することにより達
成される。
の送り軸駆動モータトルク制御装置において、前記駆動
制御装置への位置指令と、前記駆動制御装置への位置フ
ィードバック量及び速度フィードバック量とに基づいて
駆動モータへのトルク指令値を演算するトルク指令演算
手段と、被駆動体の質量が移動方向の重力として作用す
ることにより送り軸を停止状態に維持する為に必要な駆
動モータのバランストルク量を記憶するバランストルク
記憶手段と、送り軸駆動モータの駆動トルク制限値を記
憶するトルク制限値記憶手段と、送り軸駆動モータの駆
動トルクを制限するトルク制御手段を具備し、該トルク
制御手段は、前記演算されたトルク指令から前記バラン
ストルク量を減算した結果の絶対値が、前記トルク制限
値を超えないようにトルクを制限制御することにより達
成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１のブロ
ック図を用いて説明する。なお従来技術である図４のブ
ロック図と同一の構成部品は同一符号で示し、説明を一
部省略する。トルク制限値記億部３’には、送り軸駆動
モータ６の最大トルク制限値τm及び機械の切削許容負
荷を超えない送り軸駆動モータ６のトルク指令制限値τ
eが予め設定記憶され、バランストルク記憶部９には被
駆動体の質量が移動方向の重力としてかかるときの保持
トルクτb（バランストルク）が設定記憶されている。
トルク制限部４’は、速度制御部２からのトルク指令τ
cと前記最大トルク制限値τm、トルク指令制限値τe、
保持トルクτbを用いて、送り軸駆動モータ６のトルク
指令を制限制御し、送り軸駆動モータ６への実行トルク
τaを算出する。図３に駆動トルク・速度線図で示すよ
うに、例えば、トルク指令τcが正方向時の場合のトル
ク制限値は、τｅ＋τｂでトルク制限し、トルク指令τ
cが負方向時の場合のトルク制限値は−τｅ＋τｂによ
ってトルク制限される。その関係を下記の数１に示す。
ック図を用いて説明する。なお従来技術である図４のブ
ロック図と同一の構成部品は同一符号で示し、説明を一
部省略する。トルク制限値記億部３’には、送り軸駆動
モータ６の最大トルク制限値τm及び機械の切削許容負
荷を超えない送り軸駆動モータ６のトルク指令制限値τ
eが予め設定記憶され、バランストルク記憶部９には被
駆動体の質量が移動方向の重力としてかかるときの保持
トルクτb（バランストルク）が設定記憶されている。
トルク制限部４’は、速度制御部２からのトルク指令τ
cと前記最大トルク制限値τm、トルク指令制限値τe、
保持トルクτbを用いて、送り軸駆動モータ６のトルク
指令を制限制御し、送り軸駆動モータ６への実行トルク
τaを算出する。図３に駆動トルク・速度線図で示すよ
うに、例えば、トルク指令τcが正方向時の場合のトル
ク制限値は、τｅ＋τｂでトルク制限し、トルク指令τ
cが負方向時の場合のトルク制限値は−τｅ＋τｂによ
ってトルク制限される。その関係を下記の数１に示す。
【００１２】
【数１】τc ≦ （−τｅ＋τｂ）の時、τa＝（−τ
ｅ＋τｂ） （−τｅ＋τｂ） ≦ （τc） ≦ （τｅ＋τｂ）
の時、τa＝τc （τｅ＋τｂ） ≦ τcの時、τa＝（τｅ＋τｂ）
ｅ＋τｂ） （−τｅ＋τｂ） ≦ （τc） ≦ （τｅ＋τｂ）
の時、τa＝τc （τｅ＋τｂ） ≦ τcの時、τa＝（τｅ＋τｂ）
【００１３】トルク制限部４’の動作を図２のフローチ
ャートを用いて詳細に説明する。駆動モータトルク制御
装置への位置指令、位置フィードバック量、速度フィー
ドバック量に基づいて演算された送り軸駆動モータ６へ
のトルク指令τcからバランストルクτbを減算し、差分
トルクを一時的に変数Tに記憶する（ステップS1）。変
数Tの絶対値を機械の切削許容負荷を超えない送り軸駆
動モータ６のトルク指令制限値τeと比較し（ステップS
2）、｜T｜≦τeであればステップS6へ進み、｜T｜≦τ
eでなければ変数Tの符号により正であればT＝τe、負で
あればT＝−τeとしてステップS6へ進む（ステップS3,S
4,S5）。ステップS6では、変数Tにバランストルクτbを
加算し、加算結果を変数Tへ戻す。次に変数Tの絶対値を
送り軸駆動モータ６あるいは駆動系に許容される最大許
容トルク値τmと比較し（ステップS７）、｜T｜≦τmで
あればステップS11へ進み、｜T｜≦τmでなければ変数T
の符号により正であればT＝τm、負であればT＝−τmと
してステップS11へ進む（ステップS8,S9,S10）。ステッ
プS11では、変数Tに記憶されたトルク指令が制限された
トルク指令を送り軸駆動モータ６の実行トルク指令τa
に設定し処理を完了する。
ャートを用いて詳細に説明する。駆動モータトルク制御
装置への位置指令、位置フィードバック量、速度フィー
ドバック量に基づいて演算された送り軸駆動モータ６へ
のトルク指令τcからバランストルクτbを減算し、差分
トルクを一時的に変数Tに記憶する（ステップS1）。変
数Tの絶対値を機械の切削許容負荷を超えない送り軸駆
動モータ６のトルク指令制限値τeと比較し（ステップS
2）、｜T｜≦τeであればステップS6へ進み、｜T｜≦τ
eでなければ変数Tの符号により正であればT＝τe、負で
あればT＝−τeとしてステップS6へ進む（ステップS3,S
4,S5）。ステップS6では、変数Tにバランストルクτbを
加算し、加算結果を変数Tへ戻す。次に変数Tの絶対値を
送り軸駆動モータ６あるいは駆動系に許容される最大許
容トルク値τmと比較し（ステップS７）、｜T｜≦τmで
あればステップS11へ進み、｜T｜≦τmでなければ変数T
の符号により正であればT＝τm、負であればT＝−τmと
してステップS11へ進む（ステップS8,S9,S10）。ステッ
プS11では、変数Tに記憶されたトルク指令が制限された
トルク指令を送り軸駆動モータ６の実行トルク指令τa
に設定し処理を完了する。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、工作機械の送り軸を制
御する駆動モータのトルク制限制御において駆動トルク
の符号に応じて制限値を可変制御するようにしたから、
被駆動体の質量が移動方向の重力として作用する場合に
おいても、切削加工において機械の切削許容負荷を超え
ない切削加工が可能となる。従って加工プログラムの誤
り、あるいは操作ミスの発生の際に過重な切削負荷を制
限、あるいは衝突といった異常時に過大な駆動トルクを
発生させることなく制御できるため、機械損傷等の損失
を最小限に留めることが出来るといった効果を有する。
御する駆動モータのトルク制限制御において駆動トルク
の符号に応じて制限値を可変制御するようにしたから、
被駆動体の質量が移動方向の重力として作用する場合に
おいても、切削加工において機械の切削許容負荷を超え
ない切削加工が可能となる。従って加工プログラムの誤
り、あるいは操作ミスの発生の際に過重な切削負荷を制
限、あるいは衝突といった異常時に過大な駆動トルクを
発生させることなく制御できるため、機械損傷等の損失
を最小限に留めることが出来るといった効果を有する。
【図１】本発明の駆動モータのトルク制限制御装置の一
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図２】本発明の駆動モータのトルク制限制御を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】駆動トルク方向によるトルク制限値の関係を示
す駆動トルク・速度線図である。
す駆動トルク・速度線図である。
【図４】従来技術における駆動モータのトルク制限制御
装置の一例を示すブロック図である。
装置の一例を示すブロック図である。
【図５】（ａ）被駆動体の質量が移動方向の重力として
作用しない場合の駆動トルク・速度線図である。 （ｂ）被駆動体の質量が移動方向の重力として作用する
場合の駆動トルク・速度線図である。
作用しない場合の駆動トルク・速度線図である。 （ｂ）被駆動体の質量が移動方向の重力として作用する
場合の駆動トルク・速度線図である。
１：位置制御部 ２：速度制御部 ３：トルク制限値記憶部 ４：トルク制限部 ４’：トルク制限部 ５：電力増幅部 ６：送り軸駆動モータ ７：位置検出器 ８：速度検出部 τa：送り軸駆動モータの実行トルク τb：被駆動体の質量が移動方向の重力としてかかると
きの保持トルク（バランストルク） τc：駆動モータトルク制御装置への位置指令、位置フ
ィードバック量、速度フィードバック量に基づいて演算
された駆動モータへのトルク指令 τe：機械の切削許容負荷を超えない駆動モータのトル
ク指令制限値 τm：駆動モータあるいは駆動系に許容される最大許容
トルク値
きの保持トルク（バランストルク） τc：駆動モータトルク制御装置への位置指令、位置フ
ィードバック量、速度フィードバック量に基づいて演算
された駆動モータへのトルク指令 τe：機械の切削許容負荷を超えない駆動モータのトル
ク指令制限値 τm：駆動モータあるいは駆動系に許容される最大許容
トルク値
Claims (1)
- 【請求項１】工作機械の送り軸駆動モータを制御する駆
動モータトルク制御装置において、前記駆動制御装置へ
の位置指令と、前記駆動制御装置への位置フィードバッ
ク量及び速度フィードバック量とに基づいて駆動モータ
へのトルク指令値を演算するトルク指令演算手段と、被
駆動体の質量が移動方向の重力として作用することによ
り送り軸を停止状態に維持する為に必要な駆動モータの
バランストルク量を記憶するバランストルク記憶手段
と、送り軸駆動モータの駆動トルク制限値を記憶するト
ルク制限値記憶手段と、前記送り軸駆動モータの駆動ト
ルクを制限するトルク制御手段を具備し、該トルク制御
手段は、前記演算されたトルク指令から前記バランスト
ルク量を減算した結果の絶対値が、前記トルク制限値を
超えないように前記演算されたトルク指令をクランプ制
限する駆動モータトルクの制限制御を具備することを特
徴とした工作機械の駆動モータトルク制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001031970A JP2002236507A (ja) | 2001-02-08 | 2001-02-08 | 工作機械の駆動モータトルク制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001031970A JP2002236507A (ja) | 2001-02-08 | 2001-02-08 | 工作機械の駆動モータトルク制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002236507A true JP2002236507A (ja) | 2002-08-23 |
Family
ID=18895973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001031970A Pending JP2002236507A (ja) | 2001-02-08 | 2001-02-08 | 工作機械の駆動モータトルク制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002236507A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008093485A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2010-05-20 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置 |
| US8076891B2 (en) * | 2008-08-12 | 2011-12-13 | Okuma Corporation | Motor controller |
| JP2015208809A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | オークマ株式会社 | 心押台制御装置 |
-
2001
- 2001-02-08 JP JP2001031970A patent/JP2002236507A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008093485A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2010-05-20 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置 |
| US8076891B2 (en) * | 2008-08-12 | 2011-12-13 | Okuma Corporation | Motor controller |
| DE102009036464B4 (de) * | 2008-08-12 | 2020-10-01 | Okuma Corporation | Motorsteuereinheit |
| JP2015208809A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | オークマ株式会社 | 心押台制御装置 |
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