JP2002326140A - Multiple spindle synchronizing control system and multiple spindle synchronizing control method - Google Patents

Multiple spindle synchronizing control system and multiple spindle synchronizing control method

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JP2002326140A
JP2002326140A JP2001132679A JP2001132679A JP2002326140A JP 2002326140 A JP2002326140 A JP 2002326140A JP 2001132679 A JP2001132679 A JP 2001132679A JP 2001132679 A JP2001132679 A JP 2001132679A JP 2002326140 A JP2002326140 A JP 2002326140A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiple spindle synchronizing control system and a multiple spindle synchronizing control method that can prevent breakage of a machining tool and a workpiece by reducing a synchronization error in a driven spindle. SOLUTION: The multiple spindle synchronizing control system, which is used in a multiple spindle machine tool wherein as a main spindle 111 as a reference of synchronous control on a plurality of spindles is accelerated, a plurality of driven spindles 112 to 11N and 13 are accelerated to follow the main spindle 111, detects respective positions of the main spindle 111 and the driven spindles 112 to 11N and 13, then according to the detection result, detects such a spindle out of the main spindle 111 and the driven spindles 112 to 11N and 13 as is relatively slower than the other spindles to or beyond a given tolerance, and controls the spindles other than the slower spindle to a constant speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多軸同期制御装置
および多軸同期制御方法に関する。
The present invention relates to a multi-axis synchronization control device and a multi-axis synchronization control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、タップやドリルなどの穴あけに用
いられる数値制御工作機では、タップビットやドリルビ
ットなどが装着されている加工軸と、これを送り出す送
り軸を同期させて制御する方法が用いられている。1つ
の加工軸に対して、送り軸の送り速度、すなわち送り軸
を駆動しているモータの回転速度を同期させることによ
って、同期を行わない加工より加工速度を高速化した加
工を行うことができる。
2. Description of the Related Art In recent years, numerical control machine tools used for drilling holes such as taps and drills employ a method of synchronizing and controlling a machining axis on which a tap bit or a drill bit is mounted and a feed axis for sending the same. Used. By synchronizing the feed speed of the feed shaft, that is, the rotation speed of the motor driving the feed shaft, with respect to one machining axis, machining with a machining speed higher than machining without synchronization can be performed. .

【0003】また、被加工物の同一面上に対して同じ方
向からタッピングやドリル穴あけを行う場合、一度に多
数の加工軸を駆動して加工を行うことで、生産効率の向
上を図ることができる。たとえば、多軸ギアヘッドを用
いた工作機械などを利用して、一度に多軸ヘッドの軸の
数だけタッピングや穴あけ加工するものがある。
Further, when tapping or drilling holes from the same direction on the same surface of a workpiece, it is possible to improve the production efficiency by driving a large number of processing axes at a time to perform the processing. it can. For example, there is a type in which tapping and drilling are performed at the same time by the number of axes of the multi-axis head using a machine tool using a multi-axis gear head.

【0004】以上のような多数の加工軸および送り軸を
有する数値制御工作機では、加工軸のうちの一を同期の
基準となる主軸とし、他の加工軸および送り軸を主軸に
同期して追従する従軸とすることが一般的である。この
ように一本の加工軸と、他の加工軸および送り軸とに主
従関係を持たせる技術は、たとえば、特開平11−30
5839号公報に開示されている。
In a numerically controlled machine tool having a large number of machining axes and feed axes as described above, one of the machining axes is used as a main spindle serving as a synchronization reference, and the other machining axes and feed axes are synchronized with the main spindle. It is common to use a slave axis that follows. As described above, a technique for providing a master-slave relationship between one machining axis, another machining axis, and a feed axis is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-30 / 1999.
No. 5839.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような数値制御工作機では、同期制御により加工の高速
化を図ることができる反面、加工軸に使用されるモータ
は高速回転仕様のために分解能を低くせざるを得ず、そ
のため、低速回転域での制御が不安定なものとなってし
まう。一般的に、ドリル加工やタップ加工においては、
被加工物によってモータに負荷が加わり、特に、モータ
が停止状態から動き出す際には負荷の影響が最も大きく
なるので、ますます制御性が悪化および不安定化する。
However, in the numerically controlled machine tool as described above, the speed of machining can be increased by synchronous control, but the motor used for the machining axis has a high resolution because of the high-speed rotation specification. Has to be lowered, so that the control in the low-speed rotation range becomes unstable. Generally, in drilling and tapping,
The work exerts a load on the motor, and particularly when the motor starts moving from a stopped state, the effect of the load is greatest, so that the controllability is further deteriorated and unstable.

【0006】特に、多数の加工軸を使用して一度に多数
のめねじを切る多軸タップ加工において、めねじを切っ
た後には、加工軸をタップ加工時と反対方向に回転させ
てタップビットを被加工物から引き抜くが、このときが
最も制御性が不安定である。
In particular, in multi-axis tapping in which a large number of female threads are cut at once using a large number of machining axes, after the female thread is cut, the machining axis is rotated in a direction opposite to the direction of tapping to form a tap bit. Is extracted from the workpiece, but the controllability is most unstable at this time.

【0007】なぜなら、タップビットを被加工物から引
き抜くときは、タップビットが被加工物に入り込んで最
も接触した状態なので被加工物が加工軸に与える負荷の
影響が最も大きく、さらに、加工軸をタップ加工時と反
対方向に回転させるために一度加工軸を停止してから再
び加工軸を回転させるので、加工軸を制御性の悪い低速
回転域で制御しなければならないからである。したがっ
て、制御性が不安定な結果、実際の従軸の位置と、主軸
の位置に対応して従軸が主軸に追従するために存在すべ
き理論的位置との誤差(以下、同期誤差という)も、最
も大きくなってしまう。
[0007] Because when the tap bit is pulled out of the workpiece, the tap bit enters the workpiece and is in the most contact state, so that the load exerted on the machining axis by the workpiece is the largest, and further, the machining axis is removed. This is because the machining axis is once stopped to rotate in the opposite direction to the direction of the tap machining, and then the machining axis is rotated again, so that the machining axis must be controlled in a low-speed rotation range where controllability is poor. Therefore, as a result of the unstable controllability, an error between the actual position of the slave axis and a theoretical position that should be present for the slave axis to follow the master axis corresponding to the position of the master axis (hereinafter referred to as a synchronization error). Will also be the largest.

【0008】また、上記の数値制御工作機では、多数の
加工軸のうち一本を主軸と決め、この主軸に従軸を追従
させるだけなので、破損や被加工物の硬さ不良などで主
軸以外の加工軸の回転速度が著しく低下したような場合
でも、その状態が検出されず、主軸以外の加工軸の同期
が保証できないことによって加工ツールや被加工物の破
損につながること虞があった。
In the numerically controlled machine tool described above, one of a number of machining axes is determined as the main axis, and only the main axis is made to follow the main axis. Therefore, other than the main axis due to damage or poor hardness of the workpiece. Even when the rotation speed of the machining axis significantly decreases, the state is not detected, and synchronization of machining axes other than the main spindle cannot be guaranteed, which may lead to breakage of a machining tool or a workpiece.

【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、従軸の同期誤差を低減し、加工ツールや被加工
物の破損を防止することができる多軸同期制御装置およ
び多軸同期制御方法の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a multi-axis synchronization control device and a multi-axis synchronization control device capable of reducing a synchronization error of a slave shaft and preventing breakage of a machining tool and a workpiece. The purpose is to provide a control method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の手段によって達成される。
The above object of the present invention is achieved by the following means.

【0011】(1)本発明に係る多軸同期制御装置は、
複数の軸の同期制御の基準となる主軸と、前記主軸に追
従する複数の従軸と、前記主軸を加速させる主軸加速制
御手段と、前記複数の従軸をそれぞれ前記主軸に追従す
るように加速させる従軸加速制御手段と、前記主軸およ
び前記従軸の位置をそれぞれ検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段による検出結果に基づいて、前記主軸
および前記従軸のうち他の軸よりも所定の許容範囲以上
相対的に遅れた軸を検出する遅れ軸検出手段と、前記遅
れた軸以外の軸を前記主軸加速制御手段および前記従軸
加速制御手段による加速制御に関わらず一定速に制御す
る一定速制御手段とを有することを特徴とする。
(1) The multi-axis synchronous control device according to the present invention
A main axis serving as a reference for synchronous control of the plurality of axes, a plurality of sub-axes following the main axis, main axis acceleration control means for accelerating the main axis, and accelerating the plurality of sub-axes so as to respectively follow the main axis. Slave axis acceleration control means, and position detection means for detecting the positions of the main shaft and the slave shaft, respectively.
A delayed axis detecting means for detecting an axis relatively delayed from the other axis by a predetermined allowable range or more than the other axes based on a detection result by the position detecting means; A constant speed control means for controlling a shaft to a constant speed irrespective of acceleration control by the main axis acceleration control means and the slave axis acceleration control means.

【0012】(2)前記一定速制御手段は、前記遅れた
軸が主軸である場合には前記主軸に対して相対的に前記
所定の許容範囲以上進んだ従軸を一定速に制御し、前記
遅れた軸が従軸である場合には前記主軸および前記遅れ
た軸以外の従軸を一定速に制御する。
(2) When the delayed axis is the main axis, the constant speed control means controls the slave axis, which has advanced relative to the main axis by more than the predetermined allowable range, at a constant speed, When the delayed axis is the slave axis, the main axis and the slave axes other than the delayed axis are controlled at a constant speed.

【0013】(3)前記誤差が所定の許容限界範囲を超
えた場合、前記主軸および前記複数の従軸を全て停止さ
せる停止手段をさらに有する。
(3) When the error exceeds a predetermined allowable limit range, the apparatus further comprises stopping means for stopping all of the main shaft and the plurality of slave shafts.

【0014】(4)本発明に係る多軸同期制御方法は、
主軸を加速させつつ、当該主軸に追従させて複数の従軸
を加速させる多軸同期制御方法において、前記主軸およ
び前記従軸の位置をそれぞれ検出する工程と、検出した
主軸および従軸の位置に基づいて、前記主軸および前記
従軸のうち他の軸よりも所定の許容範囲以上相対的に遅
れた軸を検出する工程と、前記遅れた軸以外の軸を加速
状態から一定速に制御する工程とを有することを特徴と
する。
(4) The multi-axis synchronous control method according to the present invention
In a multi-axis synchronous control method of accelerating a plurality of slave axes by following the master axis while accelerating the master axis, a step of detecting the positions of the master axis and the slave axes, respectively, Detecting an axis that is relatively delayed from the other axis by a predetermined tolerance range or more than the other axis, and controlling an axis other than the delayed axis from an accelerated state to a constant speed based on the detected axis; And characterized in that:

【0015】(5)前記一定速に制御する工程では、前
記遅れた軸が主軸である場合には前記主軸に対して相対
的に前記所定の許容範囲以上進んだ従軸を一定速に制御
し、前記遅れた軸が従軸である場合には前記主軸および
前記遅れた軸以外の従軸を一定速に制御する。
(5) In the step of controlling at a constant speed, when the delayed axis is the main axis, the slave axis, which has advanced more than the predetermined allowable range relative to the main axis, is controlled at a constant speed. When the delayed axis is a slave axis, the main axis and the slave axes other than the delayed axis are controlled at a constant speed.

【0016】(6)前記誤差が所定の許容限界範囲を超
えた場合、前記主軸および前記複数の従軸を全て停止さ
せる工程をさらに有する。
(6) The method further comprises the step of stopping all of the main shaft and the plurality of slave shafts when the error exceeds a predetermined allowable limit range.

【0017】[0017]

【発明の効果】請求項1に記載の発明は、主軸および従
軸のうち他の軸よりも所定の許容範囲以上相対的に遅れ
た軸を検出し、遅れた軸以外の軸を主軸加速制御手段お
よび従軸加速制御手段による加速制御に関わらず一定速
に制御するので、相対的に遅れた軸の遅れを許容範囲内
にすることができ、遅れが大きくなることによる主軸、
従軸、および被加工物などの破損を防止することがで
き、作業効率も維持することができる。
According to the first aspect of the present invention, an axis which is relatively delayed from the other axis by a predetermined allowable range or more than the other axis is detected, and the axis other than the delayed axis is controlled by the main axis acceleration control. Since the control is performed at a constant speed regardless of the acceleration control by the means and the slave axis acceleration control means, the delay of the relatively delayed axis can be within an allowable range, and the main axis due to the large delay,
Breakage of the slave shaft and the workpiece can be prevented, and the working efficiency can be maintained.

【0018】また、本発明は、加速している主軸および
従軸を同期させることができるので、たとえば、各軸に
取り付けられた加工ツールによって被加工物にめねじを
切った後、一旦各軸を停止させてから各軸をねじ切り時
と逆回転させて加工ツールを被加工物から抜き取るとき
に適用することができ、主軸および従軸の同期をとるこ
とが最も困難である状況、すなわち、停止した各軸を加
速させるために低速回転域での制御が必要であり、さら
に、取り付けられた加工ツールを被加工物から抜き取る
ために被加工物からの負荷が最もかかる状況において
も、適当に各軸の同期を行うことができる。
Further, according to the present invention, since the accelerating main shaft and the subordinate shaft can be synchronized, for example, after a female thread is cut on a workpiece by a processing tool attached to each shaft, each shaft is temporarily stopped. Can be applied when the machining tool is removed from the workpiece by rotating each axis in the reverse direction to the thread cutting, and the situation where synchronization of the master axis and slave axis is the most difficult, that is, stop It is necessary to control in the low-speed rotation range in order to accelerate each axis, and furthermore, in the situation where the load from the workpiece is the highest in order to extract the attached processing tool from the workpiece, Axis synchronization can be performed.

【0019】請求項2に記載の発明は、遅れた軸が主軸
である場合には主軸に対して相対的に所定の許容範囲以
上進んだ従軸を一定速に制御するので、進んだ従軸以外
の従軸が主軸に追従して主軸とともに加速することによ
って、主軸の相対的な遅れを防止することができ、主
軸、従軸、および被加工物などの破損を防止することが
でき、さらに、作業効率も維持することができる。ま
た、遅れた軸が従軸である場合には主軸および遅れた軸
以外の従軸を一定速に制御するので、遅れた軸のみが主
軸に追従して加速することによって、遅れた従軸の相対
的な遅れを防止することができ、主軸、従軸、および被
加工物などの破損を防止することができ、作業効率も維
持することができる。
According to the second aspect of the present invention, when the delayed axis is the main axis, the slave axis that is advanced relative to the main axis by a predetermined allowable range or more is controlled at a constant speed. The other slave axes follow the main axis and accelerate together with the main axis, so that a relative delay of the main axis can be prevented, and the main axis, the slave axis, and the workpiece can be prevented from being damaged. Also, the working efficiency can be maintained. When the delayed axis is a slave axis, the main axis and the slave axes other than the delayed axis are controlled at a constant speed, so that only the delayed axis follows the main axis and accelerates, so that the delayed Relative delay can be prevented, the main shaft, the sub shaft, and the workpiece can be prevented from being damaged, and the working efficiency can be maintained.

【0020】請求項3に記載の発明は、誤差が所定の許
容限界範囲を超えた場合、主軸および複数の従軸を全て
停止させるので、一定速に制御しても軸の遅れが大きく
なるような場合でも、主軸、従軸、および被加工物など
の破損を防止することができる。
According to a third aspect of the present invention, when the error exceeds a predetermined allowable limit range, the main shaft and the plurality of sub-axes are all stopped, so that even if the speed is controlled at a constant speed, the delay of the shaft becomes large. In such a case, it is possible to prevent the main shaft, the sub shaft, the workpiece, and the like from being damaged.

【0021】請求項4に記載の発明は、主軸および従軸
のうち他の軸よりも所定の許容範囲以上相対的に遅れた
軸を検出し、遅れた軸以外の軸を主軸加速制御手段およ
び従軸加速制御手段による加速制御に関わらず一定速に
制御するので、相対的に遅れた軸の遅れを許容範囲内に
することができ、遅れが大きくなることによる主軸、従
軸、および被加工物などの破損を防止することができ、
作業効率も維持することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the main shaft and the slave shaft detect an axis relatively delayed from the other axis by a predetermined allowable range or more, and determine an axis other than the delayed axis as main axis acceleration control means. Since the speed is controlled at a constant speed irrespective of the acceleration control by the slave axis acceleration control means, the delay of the relatively delayed axis can be kept within the allowable range, and the main axis, the slave axis, and the work We can prevent damage such as things,
Work efficiency can also be maintained.

【0022】また、本発明は、加速している主軸および
従軸を同期させることができるので、たとえば、各軸に
取り付けられた加工ツールによって被加工物にめねじを
切った後、一旦各軸を停止させてから各軸をねじ切り時
と逆回転させて加工ツールを被加工物から抜き取るとき
に適用することができ、主軸および従軸の同期をとるこ
とが最も困難である状況、すなわち、停止した各軸を加
速させるために低速回転域での制御が必要であり、さら
に、取り付けられた加工ツールを被加工物から抜き取る
ために被加工物からの負荷が最もかかる状況において
も、適当に各軸の同期を行うことができる。
Further, according to the present invention, since the main axis and the sub-axis which are accelerating can be synchronized with each other, for example, after the female thread is cut on the workpiece by a processing tool attached to each axis, the respective axes are temporarily set. Can be applied when the machining tool is removed from the workpiece by rotating each axis in the reverse direction to the thread cutting, and the situation where synchronization of the master axis and slave axis is the most difficult, that is, stop It is necessary to control in the low-speed rotation range in order to accelerate each axis, and furthermore, in the situation where the load from the workpiece is the highest in order to extract the attached processing tool from the workpiece, Axis synchronization can be performed.

【0023】請求項5に記載の発明は、遅れた軸が主軸
である場合には主軸に対して相対的に所定の許容範囲以
上進んだ従軸を一定速に制御するので、進んだ従軸以外
の従軸が主軸に追従して主軸とともに加速することによ
って主軸の相対的な遅れを防止することができ、主軸、
従軸、および被加工物などの破損を防止することがで
き、さらに、作業効率も維持することができる。また、
遅れた軸が従軸である場合には主軸および遅れた軸以外
の従軸を一定速に制御するので、遅れた軸のみが主軸に
追従して加速することによって、遅れた従軸の相対的な
遅れを防止することができ、主軸、従軸、および被加工
物などの破損を防止することができ、さらに、作業効率
も維持することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, when the delayed axis is the main axis, the slave axis which is advanced relative to the main axis by a predetermined allowable range or more is controlled at a constant speed. The other slave axes follow the main axis and accelerate together with the main axis, thereby preventing the relative delay of the main axis.
Breakage of the slave shaft and the workpiece can be prevented, and the working efficiency can be maintained. Also,
When the delayed axis is a slave axis, the main axis and the slave axes other than the delayed axis are controlled at a constant speed, so that only the delayed axis follows the main axis and accelerates, so that the relative position of the delayed slave axis is increased. It is possible to prevent any delay and prevent damage to the main shaft, the sub shaft, the workpiece, and the like, and to maintain the working efficiency.

【0024】請求項6に記載の発明は、誤差が所定の許
容限界範囲を超えた場合、主軸および複数の従軸を全て
停止させるので、一定速に制御しても軸の遅れが大きく
なるような場合でも、主軸、従軸、および被加工物など
の破損を防止することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, when the error exceeds a predetermined allowable limit range, all of the main shaft and the plurality of sub-axes are stopped, so that even if the speed is controlled at a constant speed, the delay of the shaft becomes large. In such a case, it is possible to prevent the main shaft, the sub shaft, the workpiece, and the like from being damaged.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】本発明は、多軸工作機械の各軸が停止して
いる状態から、動作指令によって回転速度を加速すると
きに適用されるものである。特に、各軸に取り付けられ
た加工ツールによって被加工物にめねじを切った後、一
旦各軸を停止させてから各軸をねじ切り時と逆回転させ
て加工ツールを被加工物から抜き取るときに好適であ
る。したがって、以下の説明では、所定の回転速度まで
各軸が加速するときの制御について説明する。
The present invention is applied when the rotation speed is accelerated by an operation command from the state where each axis of the multi-axis machine tool is stopped. In particular, when a female thread is cut into a workpiece by a processing tool attached to each axis, then once each axis is stopped, then each axis is rotated in the reverse direction of threading to remove the processing tool from the workpiece. It is suitable. Therefore, in the following description, control when each axis is accelerated to a predetermined rotation speed will be described.

【0027】図1は、本発明を適用する多軸工作機械の
概略構成図であり、図2は、この工作機械の各軸を同期
制御するコントローラの機能を説明するためのブロック
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a multi-axis machine tool to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram for explaining a function of a controller for synchronously controlling each axis of the machine tool.

【0028】多軸工作機械10は、複数の加工軸11
と、加工軸11をそれぞれ独立に速度制御する加工軸ア
ンプ12と、複数の加工軸11を一度に同一方向へ移動
させるための送り軸13と、この送り軸13の速度制御
を行う送り軸アンプ14とからなる。加工軸アンプ12
と送り軸アンプ14は、ともに加工軸11と送り軸13
を同期制御するためのコントローラ15に接続されてい
る。なお、図1においては、複数の加工軸11を、第1
加工軸111、第2加工軸112〜第N加工軸11Nと
して示している。
The multi-axis machine tool 10 includes a plurality of machining axes 11
A machining axis amplifier 12 for independently controlling the speed of the machining axis 11; a feed axis 13 for moving the plurality of machining axes 11 in the same direction at once; and a feed axis amplifier for controlling the speed of the feed axis 13 14 Machining axis amplifier 12
And feed axis amplifier 14 are both processing axis 11 and feed axis 13
Are connected to a controller 15 for performing synchronous control of. In FIG. 1, the plurality of machining axes 11 are
The processing axis 111, the second processing axis 112 to the N-th processing axis 11N are shown.

【0029】加工軸11は、いずれも独立に回転するモ
ータによって回転し、このモータの回転数を検出するた
めのエンコーダ(不図示)が設けられている。これらの
加工軸11は、ワーク100の同一面を同じ方向にタッ
ピング加工を行うためのものである。
Each of the machining shafts 11 is rotated by an independently rotating motor, and an encoder (not shown) for detecting the number of rotations of the motor is provided. These processing axes 11 are for performing tapping processing on the same surface of the workpiece 100 in the same direction.

【0030】加工軸アンプ12は、コントローラ15か
ら与えられる指令値に基づいて、モータに電力を供給す
る。
The machining axis amplifier 12 supplies electric power to the motor based on a command value given from the controller 15.

【0031】送り軸13は、加工軸11を保持する可動
台16をワーク100方向へ送り移動させるためのもの
であり、送り軸モータ17と、このモータ17によって
回転するボールネジ18とからなる。ボールネジ18
は、可動台16底部分に刻まれたギア溝(不図示)と噛
み合い、ボールネジ18が回転することで可動台16が
ワーク方向へ前進または後退する。送り軸モータ17に
は、エンコーダ(不図示)が設けられており、このモー
タ17の回転数が検出される。
The feed shaft 13 is for moving the movable table 16 holding the processing shaft 11 in the direction of the workpiece 100, and includes a feed shaft motor 17 and a ball screw 18 rotated by the motor 17. Ball screw 18
Engages with a gear groove (not shown) formed in the bottom portion of the movable base 16 and rotates the ball screw 18 so that the movable base 16 moves forward or backward in the work direction. The feed shaft motor 17 is provided with an encoder (not shown), and the number of rotations of the motor 17 is detected.

【0032】送り軸アンプ14は、コントローラ15か
ら与えられる指令値に基づいて、送り軸モータ17に電
力を供給する。
The feed axis amplifier 14 supplies electric power to the feed axis motor 17 based on a command value given from the controller 15.

【0033】コントローラ15は、加工軸アンプ12お
よび送り軸アンプ14にそれぞれ指令値を出力する。コ
ントローラ15の具体的な内部構成は、図2に示され
る。
The controller 15 outputs command values to the machining axis amplifier 12 and the feed axis amplifier 14, respectively. The specific internal configuration of the controller 15 is shown in FIG.

【0034】なお、以下の説明では、複数の加工軸11
1〜11Nのうち第1加工軸111が主軸であり、第2
加工軸112〜第N加工軸11Nおよび送り軸13が従
軸であるとして説明する。また、図1に示す加工軸アン
プ12は、図2に示すように、第1アンプ121から第
Nアンプ12Nまで加工軸11の本数分設けられてお
り、それぞれに接続された第1モータ201〜第Nモー
タ20Nの速度を制御する。第1モータ201〜第Nモ
ータ20Nは、それぞれ第1加工軸111〜第N加工軸
11Nを回転させる。
In the following description, a plurality of machining axes 11
The first machining axis 111 is the main axis among 1-11N, and the second
A description will be given assuming that the machining shaft 112 to the N-th machining shaft 11N and the feed shaft 13 are slave axes. Also, as shown in FIG. 2, the processing shaft amplifiers 12 shown in FIG. 1 are provided for the number of the processing shafts 11 from the first amplifier 121 to the Nth amplifier 12N, and the first motors 201 to 201 connected to each of them. The speed of the Nth motor 20N is controlled. The first motor 201 to the Nth motor 20N rotate the first processing shaft 111 to the Nth processing shaft 11N, respectively.

【0035】図2に示すように、コントローラ15は、
第1目標位置計算部21と、第1速度計算部22と、速
度制御部23と、第2目標位置計算部242〜第N目標
位置計算部24Nと、第2速度計算部252〜第N速度
計算部25Nと、第2速度制御部262〜第N速度制御
部26Nと、送り軸目標位置計算部27と、送り軸速度
計算部28と、送り軸速度制御部29と、同期誤差監視
部30とを含んで構成される。
As shown in FIG. 2, the controller 15
First target position calculation unit 21, first speed calculation unit 22, speed control unit 23, second target position calculation unit 242 to Nth target position calculation unit 24N, second speed calculation unit 252 to Nth speed Calculation unit 25N, second speed control unit 262 to N-th speed control unit 26N, feed axis target position calculation unit 27, feed axis speed calculation unit 28, feed axis speed control unit 29, synchronization error monitoring unit 30 It is comprised including.

【0036】第1目標位置計算部21は、第1加工軸1
11の移動の目標位置の情報が、図示しない入力装置か
ら入力され、第1加工軸111の動作量、たとえば、第
1加工軸111に取り付けられた加工ツールの1回転分
の移動量(リード)に基づいて目標位置まで移動するの
に必要な第1加工軸111の回転数を算出する。
The first target position calculator 21 is configured to control the first machining axis 1
Information on the target position of the movement of the tool 11 is input from an input device (not shown), and the amount of movement of the first machining axis 111, for example, the amount of movement (lead) for one rotation of the machining tool attached to the first machining axis 111. , The number of rotations of the first machining shaft 111 required to move to the target position is calculated.

【0037】第1速度計算部22は、入力された動作量
に基づいて、ワーク100に対する第1加工軸111の
単位時間当たりの移動量を求め、第1加工軸111の回
転速度指令値を計算し、第1速度制御部23に出力す
る。
The first speed calculator 22 calculates the amount of movement of the first machining axis 111 per unit time with respect to the workpiece 100 based on the input amount of movement, and calculates the rotation speed command value of the first machining axis 111. Then, the data is output to the first speed control unit 23.

【0038】第1速度制御部23は、後述する同期誤差
監視部30から一定速の指示がない場合には、第1速度
計算部22が出力した回転速度指令値をそのまま第1ア
ンプ121に出力し、同期誤差監視部30から一定速の
指示がある場合には、一定速の指示が与えられたときに
第1速度計算部22が出力していた回転速度指令値を第
1アンプ121に出力する。
The first speed control unit 23 outputs the rotation speed command value output from the first speed calculation unit 22 to the first amplifier 121 as it is when there is no instruction of a constant speed from a synchronization error monitoring unit 30 described later. If there is a constant speed instruction from the synchronization error monitoring unit 30, the rotation speed command value output from the first speed calculation unit 22 when the constant speed instruction is given is output to the first amplifier 121. I do.

【0039】なお、第1モータ201には、エンコーダ
が設けられており、第1モータ201の回転数の情報が
第1アンプ121を介して第1速度計算部22にフィー
ドバックされる。第1速度計算部22は、フィードバッ
クされた回転数に基づいて回転速度を計算し、速度指令
値と比較して、計算された回転速度が速度指令値となる
ようにフィードバック制御を行う。
The first motor 201 is provided with an encoder, and information on the number of revolutions of the first motor 201 is fed back to the first speed calculator 22 via the first amplifier 121. The first speed calculator 22 calculates the rotation speed based on the fed-back rotation speed, compares the rotation speed with the speed command value, and performs feedback control so that the calculated rotation speed becomes the speed command value.

【0040】また、第1モータ201の回転数の情報
は、第1速度計算部22に出力されるだけではなく、同
期誤差監視部30および第2目標位置計算部242〜第
N目標位置計算部24Nにも出力される。
The information on the number of revolutions of the first motor 201 is not only output to the first speed calculator 22, but also the synchronization error monitor 30 and the second target position calculator 242 to the Nth target position calculator. Also output to 24N.

【0041】第2目標位置計算部242〜第N目標位置
計算部24Nは、予め第1加工軸111に取り付けられ
た加工ツールのリードの情報を記憶しており、このリー
ドの情報およびエンコーダから入力された第1モータ2
01の回転数の情報に基づき、第1加工軸111の移動
量を算出する。
The second target position calculating section 242 to the N-th target position calculating section 24N store in advance the information of the lead of the machining tool attached to the first machining axis 111, and input the information of the lead and the information from the encoder. First motor 2
The movement amount of the first machining axis 111 is calculated based on the information of the number of rotations of 01.

【0042】第1加工軸111の移動量と、第2加工軸
112〜第N加工軸11Nの移動量とが一致すれば、全
加工軸11は同期をとれていることになる。したがっ
て、第2目標位置計算部242〜第N目標位置計算部2
4Nは、算出した第1加工軸111の移動量と同じだ
け、第2加工軸112〜第N加工軸11Nが移動するた
めの目標となる理論的位置、すなわち、第1加工軸11
1の移動量分、第2加工軸112〜第N加工軸11Nが
移動した位置を算出する。
If the movement amount of the first machining axis 111 matches the movement amount of the second machining axis 112 to the N-th machining axis 11N, all the machining axes 11 are synchronized. Therefore, the second target position calculator 242 to the Nth target position calculator 2
4N is a target theoretical position for moving the second machining axis 112 to the N-th machining axis 11N by the same amount as the calculated movement amount of the first machining axis 111, that is, the first machining axis 11
The position at which the second processing axis 112 to the N-th processing axis 11N have moved by one movement amount is calculated.

【0043】第2速度計算部252〜第N速度計算部2
5Nは、それぞれ第2目標位置計算部242〜第N目標
位置計算部24Nで算出された理論的位置に基づいて、
第2加工軸112〜第N加工軸11Nの回転速度指令値
を計算し、第2速度制御部262〜第N速度制御部26
Nに出力する。
Second speed calculator 252 to Nth speed calculator 2
5N is based on the theoretical positions calculated by the second target position calculator 242 to the Nth target position calculator 24N, respectively.
The rotation speed command values of the second machining axis 112 to the N-th machining axis 11N are calculated, and the second speed control unit 262 to the N-th speed control unit 26 are calculated.
Output to N.

【0044】第2速度制御部262〜第N速度制御部2
6Nは、後述する同期誤差監視部30から一定速の指示
がない場合には、第2速度計算部252〜第N速度計算
部25Nが出力した回転速度指令値をそのまま第2アン
プ122〜第Nアンプ12Nに出力し、同期誤差監視部
30から一定速の指示がある場合には、一定速の指示が
与えられたときに第2速度計算部252〜第N速度計算
部25Nが出力していた回転速度指令値を第2アンプ1
22〜第Nアンプ12Nに出力する。
Second speed control unit 262 to Nth speed control unit 2
6N, the rotation speed command values output from the second speed calculation unit 252 to the Nth speed calculation unit 25N are used as they are, when there is no instruction of the constant speed from the synchronization error monitoring unit 30 described later. The second speed calculator 252 to the N-th speed calculator 25N output the signal to the amplifier 12N, and when there is a constant speed instruction from the synchronization error monitoring unit 30, when the constant speed instruction is given. The rotation speed command value is set to the second amplifier 1
22 to the Nth amplifier 12N.

【0045】なお、第2モータ202〜第Nモータ20
Nには、エンコーダが設けられており、第2モータ20
2〜第Nモータ20Nの回転数の情報がそれぞれ第2ア
ンプ122〜第Nアンプ12Nを介して第2速度計算部
252〜第N速度計算部25Nにフィードバックされ
る。第2速度計算部252〜第N速度計算部25Nは、
フィードバックされた回転数に基づいて回転速度を計算
し、速度指令値と比較して、計算された回転速度が速度
指令値となるようにフィードバック制御を行う。
The second motor 202 to the Nth motor 20
N is provided with an encoder, and the second motor 20
Information on the rotation speeds of the second to Nth motors 20N is fed back to the second speed calculator 252 to the Nth speed calculator 25N via the second amplifier 122 to the Nth amplifier 12N, respectively. The second speed calculation unit 252 to the Nth speed calculation unit 25N
The rotation speed is calculated based on the fed-back rotation speed, compared with the speed command value, and feedback control is performed so that the calculated rotation speed becomes the speed command value.

【0046】また、第2モータ202〜第Nモータ20
Nの回転数の情報は、それぞれ第2速度計算部252〜
第N速度計算部25Nに出力されるだけではなく、同期
誤差監視部30にも出力される。
The second motor 202 to the Nth motor 20
The information on the number of rotations of N is stored in the second speed calculators 252 to 252, respectively.
It is output not only to the Nth speed calculation unit 25N but also to the synchronization error monitoring unit 30.

【0047】送り軸目標位置計算部27は、第2目標位
置計算部242〜第N目標位置計算部24Nと同様に、
予め第1加工軸111に取り付けられた加工ツールのリ
ードの情報を記憶しており、このリードの情報およびエ
ンコーダから入力された第1モータ201の回転数の情
報に基づき、第1加工軸111の移動量を算出する。そ
して、送り軸13が第1加工軸111と同期をとるため
に、第1加工軸111の移動量分移動した位置を、送り
軸13の移動の目標となる理論的位置とする。
The feed axis target position calculation unit 27 is, like the second target position calculation unit 242 to the Nth target position calculation unit 24N,
The information of the lead of the machining tool attached to the first machining axis 111 is stored in advance, and the information of the lead and the information of the rotation speed of the first motor 201 input from the encoder is used to determine the first machining axis 111. Calculate the movement amount. Then, in order to synchronize the feed shaft 13 with the first machining axis 111, the position where the first machining axis 111 has moved by the moving amount is set as a theoretical position that is the target of the movement of the feed axis 13.

【0048】送り軸速度計算部28は、送り軸目標位置
計算部27で算出された理論的位置に基づいて、送り軸
13の回転速度指令値を計算し、送り軸速度制御部29
に出力する。
The feed shaft speed calculator 28 calculates the rotation speed command value of the feed shaft 13 based on the theoretical position calculated by the feed shaft target position calculator 27, and sends it to the feed shaft speed controller 29.
Output to

【0049】送り軸速度制御部29は、後述する同期誤
差監視部30から一定速の指示がない場合には、送り軸
速度計算部28が出力した回転速度指令値をそのまま送
り軸アンプ14に出力し、同期誤差監視部30から一定
速の指示がある場合には、最初に一定速の指示が与えら
れたときに送り軸速度計算部28が出力していた回転速
度指令値を送り軸アンプ14に出力する。
The feed axis speed controller 29 outputs the rotation speed command value output from the feed axis speed calculator 28 to the feed axis amplifier 14 as it is when there is no instruction of a constant speed from a synchronous error monitor 30 described later. However, when there is a constant speed instruction from the synchronization error monitoring unit 30, the rotation speed command value output from the feed shaft speed calculation unit 28 when the constant speed instruction is first given is transmitted to the feed shaft amplifier 14. Output to

【0050】同期誤差監視部30は、各モータに設けら
れたエンコーダからの第1モータ201の回転数の情報
に基づいて、第1加工軸111の移動量、当該移動量に
対応する第2加工軸112〜第N加工軸11Nの理論的
位置、および送り軸13の理論的位置を算出する。第1
加工軸111の移動量、第2加工軸112〜第N加工軸
11Nおよび送り軸13の理論的位置の算出は、上述の
第1目標位置計算部242〜第N目標位置計算部24N
および送り軸目標位置計算部27と同様なので説明を省
略する。
The synchronization error monitoring unit 30 determines the amount of movement of the first machining shaft 111 based on information on the number of rotations of the first motor 201 from the encoder provided for each motor, and the second machining corresponding to the amount of movement. The theoretical positions of the shaft 112 to the Nth machining axis 11N and the theoretical position of the feed shaft 13 are calculated. First
The calculation of the amount of movement of the machining axis 111 and the theoretical positions of the second machining axis 112 to the N-th machining axis 11N and the feed shaft 13 is performed by the above-described first target position calculation unit 242 to Nth target position calculation unit 24N.
Since it is the same as that of the feed axis target position calculator 27, the description is omitted.

【0051】さらに、同期誤差監視部30は、第2モー
タ202〜第Nモータ20Nおよび送り軸モータ17の
回転数の情報に基づいて、第2加工軸112〜第N加工
軸11Nおよび送り軸13の現在位置を算出する。現在
位置の算出には、各加工軸に取り付けられた加工ツール
のリードの情報および送り軸13のボールねじ18のリ
ードの情報が使用され、これらの情報は予め同期誤差監
視部30に記憶されている。
Further, the synchronization error monitoring unit 30 performs the second machining shaft 112 to the N-th machining shaft 11N and the feed shaft 13 based on the information on the rotation speeds of the second motor 202 to the N-th motor 20N and the feed shaft motor 17. Is calculated. In calculating the current position, information on the lead of the machining tool attached to each machining axis and information on the lead of the ball screw 18 of the feed shaft 13 are used. These pieces of information are stored in the synchronization error monitoring unit 30 in advance. I have.

【0052】そして、同期誤差監視部30は、第2加工
軸112〜第N加工軸11Nおよび送り軸13のそれぞ
れについて、理論的位置と現在位置とを比較し、理論的
位置に対して現在位置がどれくらい遅れているか、また
は進んでいるかを調べ、その誤差を同期誤差として算出
する。なお、理論的位置とは主軸の移動量に対して、従
軸が同一の移動量だけ移動したときの位置なので、主軸
の移動量と従軸の移動量との誤差も、同期誤差に等し
い。
Then, the synchronization error monitoring unit 30 compares the theoretical position and the current position of each of the second machining axis 112 to the N-th machining axis 11N and the feed axis 13, and compares the theoretical position with the current position. It is checked how much is delayed or advanced, and the error is calculated as a synchronization error. Note that the theoretical position is a position when the slave axis moves by the same amount of movement with respect to the movement amount of the main shaft, and therefore, the error between the movement amount of the main shaft and the movement amount of the slave axis is equal to the synchronization error.

【0053】従軸の全てについて、同期誤差が所定の許
容範囲内であれば、同期誤差監視部30はそのまま監視
を続ける。しかし、たとえば、第2加工軸112につい
て、理論的位置よりも現在位置が進んで(第1加工軸1
11の移動量よりも第2加工軸112の移動量が大きく
なり)同期誤差が許容範囲を超えた場合には、許容範囲
を超えた第2加工軸112の第2速度制御部262に一
定速指示を出力する。一定速指示が入力された第2速度
制御部262は、そのときに第2速度計算部252から
出力されている回転速度指令値を記憶し、同期誤差監視
部30が一定速指示の出力を停止するまで、記憶した回
転速度指令値に従って第2モータ202の回転が一定速
になるように同じ回転速度指令値を出力する。その他の
従軸については、主軸に同期させて、主軸とともにその
まま加速を行わせる。
If the synchronization error is within a predetermined allowable range for all the slave axes, the synchronization error monitoring unit 30 continues monitoring. However, for example, the current position of the second machining axis 112 is advanced from the theoretical position (the first machining axis 1).
When the synchronization error exceeds the allowable range, the second speed control unit 262 of the second processing shaft 112 that has exceeded the allowable range has a constant speed. Output instructions. The second speed control unit 262 to which the constant speed instruction is input stores the rotation speed command value output from the second speed calculation unit 252 at that time, and the synchronization error monitoring unit 30 stops outputting the constant speed instruction. Until the rotation speed command value is stored, the same rotation speed command value is output so that the second motor 202 rotates at a constant speed in accordance with the stored rotation speed command value. The other slave shafts are synchronized with the main shaft and accelerated together with the main shaft.

【0054】また、たとえば、第2加工軸112につい
て、理論的位置よりも現在位置が遅れて(第1加工軸1
11の移動量よりも第2加工軸112の移動量が少なく
なり)同期誤差が許容範囲を超えた場合には、第1加工
軸111(主軸)の第1速度制御部23、および許容範
囲を超えていない従軸(第3加工軸113〜第N加工軸
11Nおよび送り軸13)の第3速度制御部263〜第
N速度制御部26Nおよび送り軸速度制御部29に一定
速指示を出力する。一定速指示が入力された第1速度制
御部23、第3速度制御部263〜第N速度制御部26
Nおよび送り軸速度制御部29は、それぞれ、そのとき
に第1計算部22、第3速度計算部253〜第N速度計
算部25N、および送り軸速度計算部28から出力され
ている回転速度指令値を記憶し、同期誤差監視部30が
一定速指示の出力を停止するまで、記憶した回転速度指
令値に従って第1モータ201、第3モータ203〜第
Nモータ20N、および送り軸17の回転が一定速にな
るように同じ回転速度指令値を出力する。同期誤差が許
容範囲を超えた従軸については、進んだ主軸に同期する
ようにそのまま加速を行わせる。
For example, the current position of the second machining axis 112 is delayed from the theoretical position (the first machining axis 1).
When the synchronization error exceeds the allowable range, the first speed control unit 23 of the first processing axis 111 (spindle) and the allowable range are set. A constant speed instruction is output to the third speed control units 263 to N-th speed control units 26N and the feed shaft speed control unit 29 of the slave axes (the third processing shaft 113 to the N-th processing shaft 11N and the feed shaft 13) which have not exceeded. . The first speed control unit 23, the third speed control unit 263 to the Nth speed control unit 26 to which the constant speed instruction has been input.
N and the feed axis speed control unit 29 respectively output the rotation speed command output from the first calculation unit 22, the third speed calculation unit 253 to the N-th speed calculation unit 25N, and the feed axis speed calculation unit 28 at that time. The first motor 201, the third motor 203 to the Nth motor 20N, and the rotation of the feed shaft 17 are rotated according to the stored rotation speed command value until the synchronization error monitoring unit 30 stops outputting the constant speed instruction. The same rotation speed command value is output so as to be constant. For the slave axis whose synchronization error exceeds the allowable range, acceleration is performed as it is so as to synchronize with the advanced spindle.

【0055】なお、上記の所定の許容範囲は、実験など
により予め算出される値であり、主軸、従軸および被加
工物に不具合が生じないように決定された値である。し
たがって、許容範囲には任意に信頼性の高い値を適用す
ることができる。
The above-mentioned predetermined allowable range is a value calculated in advance by an experiment or the like, and is a value determined so as not to cause a problem in the main shaft, the slave shaft, and the workpiece. Therefore, a highly reliable value can be arbitrarily applied to the allowable range.

【0056】以上のように、同期誤差監視部30は、相
対的に進んでいる軸を一定速にすることによって、相対
的に遅れている軸を進んでいる軸に追いつかせることが
できる。そして、同期誤差監視部30は、相対的に遅れ
ている軸の遅れが許容範囲内になるまで、一定速指示を
出力する。具体的には、図3を参照して説明する。
As described above, the synchronization error monitoring unit 30 can keep a relatively slow axis ahead of a fast axis by setting a relatively fast axis at a constant speed. Then, the synchronization error monitoring unit 30 outputs a constant speed instruction until the delay of the relatively delayed axis falls within the allowable range. Specifically, description will be given with reference to FIG.

【0057】図3は、相対的に進んでいる軸および遅れ
ている軸の時間と速度の関係を示す図である。なお、図
3では、第1加工軸111(主軸)の移動量、すなわ
ち、第1加工軸111が移動した距離に対して、第2加
工軸112(従軸)の移動した距離が短く、第2加工軸
112が理論的位置よりも許容範囲以上遅れたものとし
て説明する。また、第2加工軸112以外の従軸は、図
3では省略する。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the time and the speed of the relatively advanced axis and the lagging axis. In FIG. 3, the moving amount of the first machining axis 111 (spindle), that is, the moving distance of the second machining axis 112 (slave axis) is shorter than the moving distance of the first machining axis 111, The description will be made on the assumption that the two machining shafts 112 are delayed from the theoretical position by an allowable range or more. In addition, minor axes other than the second machining axis 112 are omitted in FIG.

【0058】図3では、第1加工軸111の回転指令値
通りの応答を点線Aで示す。実際には回転指令値より応
答が少し遅れるので、実際の第1加工軸111の応答
は、一点鎖線Bのようになる。そして、ワークの負荷に
よって、移動が遅れた第2加工軸112の応答を実線C
で示す。さらに、遅れた第2加工軸112のために一定
速に制御される第1加工軸111の応答を太線Dで示
す。
In FIG. 3, the response according to the rotation command value of the first machining axis 111 is indicated by a dotted line A. Actually, the response is slightly delayed from the rotation command value, so that the actual response of the first machining axis 111 is as shown by the dashed line B. Then, the response of the second machining axis 112 whose movement has been delayed due to the load of the workpiece is represented by a solid line C.
Indicated by Further, the response of the first machining axis 111 controlled at a constant speed for the delayed second machining axis 112 is indicated by a thick line D.

【0059】図3では、時間T1までの第1加工軸11
1の移動距離が三角形abcの面積で表され、第2加工
軸112の移動距離が三角形dbeの面積で表される。
したがって、第1加工軸111と第2加工軸112との
移動距離の差は、三角形abcから三角形dbeの面積
を除いた斜線に示す範囲の面積で表されることになる。
ここで、斜線に示す範囲の面積が、所定の許容範囲以上
となったので、遅れた第2加工軸112の移動距離と進
んだ第1加工軸111の移動距離との誤差(同期誤差)
が小さくなるように、第1加工軸111を一定速にする
制御が開始される。
In FIG. 3, the first machining axis 11 up to time T1 is shown.
The moving distance of 1 is represented by the area of the triangle abc, and the moving distance of the second machining axis 112 is represented by the area of the triangle dbe.
Therefore, the difference in the moving distance between the first machining axis 111 and the second machining axis 112 is represented by the area indicated by the diagonal line excluding the area of the triangle abc from the area of the triangle dbe.
Here, since the area of the range shown by the oblique lines is equal to or larger than the predetermined allowable range, an error (synchronization error) between the delayed movement distance of the second machining axis 112 and the advanced movement distance of the first machining axis 111 is obtained.
Is controlled so that the first machining axis 111 is kept at a constant speed.

【0060】そして、時間T2までの第1加工軸111
の移動距離が台形afghの面積で表され、第2加工軸
112の移動距離が三角形dfhの面積で表される。こ
こで、台形afghの面積と三角形dfhの面積との誤
差が所定の許容値内になり、すなわち、第2加工軸11
2と第1加工軸111との同期誤差が所定の許容範囲内
になったので、第1加工軸111を一定速にする制御が
終了され、第1加工軸111は、本来の回転指令値に応
答するように加速される。
Then, the first machining axis 111 until time T2
Is represented by the area of the trapezoid afgh, and the movement distance of the second machining axis 112 is represented by the area of the triangle dfh. Here, the error between the area of the trapezoid afgh and the area of the triangle dfh falls within a predetermined allowable value, that is, the second machining axis 11
Since the synchronization error between the second machining axis 111 and the first machining axis 111 has fallen within a predetermined allowable range, the control for keeping the first machining axis 111 at a constant speed is ended, and the first machining axis 111 returns to the original rotation command value. Accelerated to respond.

【0061】以上のように同期誤差監視部30は、各軸
の速度と時間との関係から移動距離を算出し、遅れてい
るか進んでいるかを判断して、同期誤差が許容範囲を超
えたときに、進んでいる方の軸に一定速指示を出力し、
同期誤差が許容範囲内になったときに一定速指示の出力
を中止することができる。
As described above, the synchronization error monitoring unit 30 calculates the moving distance from the relationship between the speed and time of each axis, determines whether the movement is delayed or advanced, and determines when the synchronization error exceeds the allowable range. Then, output a constant speed instruction to the axis that is traveling,
When the synchronization error falls within the allowable range, the output of the constant speed instruction can be stopped.

【0062】次に、本発明を適用する多軸工作機械の動
作を説明する。
Next, the operation of the multi-axis machine tool to which the present invention is applied will be described.

【0063】図4は、本発明を適用する多軸工作機械の
動作の流れを示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the operation of the multi-axis machine tool to which the present invention is applied.

【0064】最初に、主軸である第1加工軸111を制
御するための第1目標位置計算部21に目標位置の情報
が入力され、当該情報に基づいて算出した回転速度指令
値によって第1加工軸111が回転させられる(ステッ
プS401)。そして、第1加工軸111の回転に同期
するように算出された回転速度指令値によって、各従軸
である第2加工軸112〜第N加工軸11Nおよび送り
軸13が回転させられる(ステップS402)。
First, information on the target position is input to a first target position calculating section 21 for controlling the first processing axis 111 as the main spindle, and the first processing is performed based on the rotational speed command value calculated based on the information. The shaft 111 is rotated (Step S401). Then, the second processing shaft 112 to the N-th processing shaft 11N and the feed shaft 13 which are the slave axes are rotated by the rotation speed command value calculated so as to be synchronized with the rotation of the first processing shaft 111 (step S402). ).

【0065】ここで、同期誤差監視部30は、多軸工作
機械がタッピング終了後、一旦各軸を停止させてから各
軸をねじ切り時と逆回転させて加工ツールを被加工物か
ら抜き取る、いわゆるタップ戻し動作のために、各軸を
加速させている状態かどうかを判断する(ステップS4
03)。タップ戻し動作で、かつ各軸を加速している最
中でない場合(ステップS403:NO)、加工が完了
したかどうかを判断し(ステップS404)、加工が完
了した場合(ステップS404:YES)は、動作を終
了する。加工が完了していない場合(ステップS40
4:NO)は、ステップS401に戻り、加工が終了す
るまで各軸の同期をとるために動作する。
Here, after the multi-axis machine tool finishes tapping, the synchronous error monitoring unit 30 stops each axis once, then rotates each axis in reverse to the time of threading, and removes the processing tool from the workpiece. It is determined whether or not each axis is being accelerated for the tap return operation (step S4).
03). If the tap return operation is not being performed and each axis is not being accelerated (step S403: NO), it is determined whether the machining is completed (step S404). If the machining is completed (step S404: YES), , End the operation. If the processing has not been completed (step S40)
(4: NO) returns to step S401 and operates to synchronize each axis until the machining is completed.

【0066】タップ戻し動作で、かつ各軸を加速してい
る最中である場合(ステップS403:YES)、同期
誤差監視部30で主軸および従軸間の同期誤差を監視す
る(ステップS405)。そして、第1加工軸111の
移動量に対する第2加工軸112〜第N加工軸11Nの
移動量および送り軸13の移動量の同期誤差が所定の許
容範囲内かどうかを従軸ごとに判断し(ステップS40
6)、全ての従軸の同期誤差が許容範囲内であれば(ス
テップS406:YES)、ステップS404に進む。
If the tap return operation is being performed and each axis is being accelerated (step S403: YES), the synchronization error monitoring unit 30 monitors the synchronization error between the master axis and the slave axis (step S405). Then, it is determined for each slave axis whether or not a synchronization error between the movement amount of the second machining axis 112 to the Nth machining axis 11N and the movement amount of the feed shaft 13 with respect to the movement amount of the first machining axis 111 is within a predetermined allowable range. (Step S40
6) If the synchronization errors of all the slave axes are within the allowable range (step S406: YES), the process proceeds to step S404.

【0067】同期誤差が許容範囲内でない従軸がある場
合(ステップS406:NO)、許容範囲内にない従軸
(第2加工軸112〜第N加工軸11Nの移動量および
送り軸13のうちいずれか一本の従軸)が、第1加工軸
111に対して遅れているかどうか、すなわち、許容範
囲内にない従軸の移動量が第1加工軸111の移動量よ
りも少ないかどうかを判断する(ステップS407)。
If there is a minor axis whose synchronization error is not within the allowable range (step S406: NO), the minor axis (the moving amount of the second machining axis 112 to the N-th machining axis 11N and the feed axis 13) is not within the allowable range. Whether any one of the minor axes) is delayed with respect to the first machining axis 111, that is, whether or not the movement amount of the minor axis that is not within the allowable range is smaller than the movement amount of the first machining axis 111. A determination is made (step S407).

【0068】許容範囲内にない従軸が遅れていない(進
んでいる)場合(ステップS407:NO)、進んだ従
軸を一定速に制御し(ステップS408)、その後に同
期誤差が所定の許容範囲内になったかどうかを判断する
(ステップS410)。
If the slave axis that is not within the allowable range is not delayed (advanced) (step S407: NO), the advanced slave axis is controlled at a constant speed (step S408), and then the synchronization error is reduced to a predetermined allowable value. It is determined whether it is within the range (step S410).

【0069】一方、許容範囲内にない従軸が遅れている
場合(ステップS407:YES)、第1加工軸11
1、および許容範囲内にない従軸を除く他の従軸を一定
速に制御し(ステップS409)、その後に同期誤差が
所定の許容範囲内になったかどうかを判断する(ステッ
プS410)。
On the other hand, if the slave axis that is not within the allowable range is delayed (step S407: YES), the first machining axis 11
1, and the other slave axes other than the slave axes not within the allowable range are controlled at a constant speed (step S409), and thereafter, it is determined whether or not the synchronization error is within a predetermined allowable range (step S410).

【0070】同期誤差が所定の許容範囲内になった場合
(ステップS410:YES)、一定速に制御した軸の
制御を、本来の回転速度指令値に応答する制御に戻し
(ステップS411)、ステップS401の処理に戻
る。
If the synchronization error falls within the predetermined allowable range (step S410: YES), the control of the axis controlled at the constant speed is returned to the control responding to the original rotation speed command value (step S411). It returns to the process of S401.

【0071】同期誤差が所定の許容範囲内でない場合
(ステップS410:NO)、同期誤差が許容限界範囲
を超えたかどうかを判断する(ステップS412)。こ
こで許容限界範囲とは、従軸の同期誤差が大きくなりす
ぎることによって、主軸や、従軸や、被加工物などが破
損してしまう危険がある境界の値であり、予め実験など
で求められる値である。
If the synchronization error is not within the predetermined allowable range (step S410: NO), it is determined whether the synchronization error has exceeded the allowable limit range (step S412). Here, the allowable limit range is a boundary value at which there is a risk that the main axis, the sub-axis, the workpiece, and the like may be damaged due to an excessively large synchronization error of the sub-axis. Value.

【0072】同期誤差が許容限界範囲を超えた場合(ス
テップS412:NO)、主軸や、従軸や、被加工物な
どの破損の危険性があるので、第1加工軸111、第2
加工軸112〜第N加工軸11Nの移動量および送り軸
13の全軸を停止させる(ステップS413)。同期誤
差が許容限界範囲を超えていない場合(ステップS41
2:YES)、ステップS406の処理に戻る。
If the synchronization error exceeds the allowable limit (step S412: NO), there is a risk of breakage of the main shaft, the slave shaft, the workpiece, etc.
The movement amount of the machining axis 112 to the N-th machining axis 11N and all the axes of the feed axis 13 are stopped (step S413). When the synchronization error does not exceed the allowable limit (step S41)
2: YES), and return to the process of step S406.

【0073】以上のように、本発明を適用した多軸工作
機械では、主軸および従軸のうち他の軸よりも所定の許
容範囲以上相対的に遅れた軸を検出し、遅れた軸以外の
軸を主軸加速制御手段および従軸加速制御手段による加
速制御に関わらず一定速に制御するので、相対的に遅れ
た軸の遅れを許容範囲内にすることができ、遅れが大き
くなることによる主軸、従軸、および被加工物などの破
損を防止することができ、作業効率も維持することがで
きる。
As described above, in the multi-axis machine tool to which the present invention is applied, of the main axis and the sub-axis, the axis relatively delayed from the other axis by a predetermined allowable range or more is detected, and the axis other than the delayed axis is detected. Since the axis is controlled at a constant speed regardless of the acceleration control by the main axis acceleration control means and the auxiliary axis acceleration control means, the delay of the relatively delayed axis can be within an allowable range, and the main axis due to the increased delay , The slave shaft, the workpiece, and the like can be prevented from being damaged, and the working efficiency can be maintained.

【0074】また、本発明は、加速している主軸および
従軸を同期させることができるので、たとえば、各軸に
取り付けられた加工ツールによって被加工物にめねじを
切った後、一旦各軸を停止させてから各軸をねじ切り時
と逆回転させて加工ツールを被加工物から抜き取るとき
に適用することができ、主軸および従軸の同期をとるこ
とが最も困難である状況、すなわち、停止した各軸を加
速させるために低速回転域での制御が必要であり、さら
に、取り付けられた加工ツールを被加工物から抜き取る
ために被加工物からの負荷が最もかかる状況において
も、適当に各軸の同期を行うことができる。
Further, according to the present invention, since the accelerating main shaft and the subordinate shaft can be synchronized, for example, after a female thread is cut on a workpiece by a processing tool attached to each shaft, each shaft is temporarily stopped. Can be applied when the machining tool is removed from the workpiece by rotating each axis in the reverse direction to the thread cutting, and the situation where synchronization of the master axis and slave axis is the most difficult, that is, stop It is necessary to control in the low-speed rotation range in order to accelerate each axis, and furthermore, in the situation where the load from the workpiece is the highest in order to extract the attached processing tool from the workpiece, Axis synchronization can be performed.

【0075】具体的には、遅れた軸が主軸である場合に
は主軸に対して相対的に所定の許容範囲以上進んだ従軸
を一定速に制御するので、進んだ従軸以外の従軸が主軸
に追従して主軸とともに加速することによって、主軸の
相対的な遅れを防止することができ、主軸、従軸、およ
び被加工物などの破損を防止することができ、さらに、
作業効率も維持することができる。また、遅れた軸が従
軸である場合には主軸および遅れた軸以外の従軸を一定
速に制御するので、遅れた軸のみが主軸に追従して加速
することによって、遅れた従軸の相対的な遅れを防止す
ることができ、主軸、従軸、および被加工物などの破損
を防止することができ、作業効率も維持することができ
る。
More specifically, when the delayed axis is the main axis, the slave axis which is advanced relative to the main axis by a predetermined allowable range or more is controlled at a constant speed. By following the main shaft and accelerating with the main shaft, it is possible to prevent a relative delay of the main shaft, prevent the main shaft, the slave shaft, and the workpiece from being damaged, and further,
Work efficiency can also be maintained. When the delayed axis is a slave axis, the main axis and the slave axes other than the delayed axis are controlled at a constant speed, so that only the delayed axis follows the main axis and accelerates, so that the delayed Relative delay can be prevented, the main shaft, the sub shaft, and the workpiece can be prevented from being damaged, and the working efficiency can be maintained.

【0076】さらに、従軸の同期誤差が所定の許容限界
範囲を超えた場合には、主軸および従軸の全てを停止さ
せるので、一定速に制御しても同期誤差が大きくなるよ
うな場合でも、主軸、従軸、および被加工物などの破損
を防止することができる。
Further, when the synchronization error of the slave shaft exceeds a predetermined allowable limit range, all of the main shaft and the slave shaft are stopped. , The main shaft, the sub shaft, and the workpiece can be prevented from being damaged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明を適用する多軸工作機械の概略構成図
である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a multi-axis machine tool to which the present invention is applied.

【図2】 本発明を適用する工作機械の各軸を同期制御
するコントローラの機能を説明するためのブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram for explaining a function of a controller that synchronously controls each axis of a machine tool to which the present invention is applied.

【図3】 相対的に進んでいる軸および遅れている軸の
時間と速度の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between time and speed of a relatively advanced axis and a lagging axis.

【図4】 本発明を適用する多軸工作機械の動作の流れ
を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of an operation of the multi-axis machine tool to which the present invention is applied.

【符号の説明】 10 多軸工作機械 11、111〜11N 加工軸 12、121〜12N 加工軸アンプ 14 送り軸アンプ 15 コントローラ 17 送り軸モータ 201〜20N モータ 21 第1目標位置計算部 22 第1速度計算部 23 第1速度制御部 242〜24N 第2〜第N目標位置計算部 252〜25N 第2〜第N速度計算部 262〜26N 第2〜第N速度制御部 27 送り軸目標位置計算部 28 送り軸速度計算部 29 送り軸速度制御部 30 同期誤差監視部[Description of Signs] 10 Multi-axis machine tool 11, 111-11N Machining axis 12, 121-12N Machining axis amplifier 14 Feed axis amplifier 15 Controller 17 Feed axis motor 201-20N Motor 21 First target position calculation unit 22 First speed Calculation unit 23 First speed control unit 242 to 24N Second to Nth target position calculation unit 252 to 25N Second to Nth speed calculation unit 262 to 26N Second to Nth speed control unit 27 Feed axis target position calculation unit 28 Feed axis speed calculator 29 Feed axis speed controller 30 Synchronization error monitor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の軸の同期制御の基準となる主軸
と、 前記主軸に追従する複数の従軸と、 前記主軸を加速させる主軸加速制御手段と、 前記複数の従軸をそれぞれ前記主軸に追従するように加
速させる従軸加速制御手段と、 前記主軸および前記従軸の位置をそれぞれ検出する位置
検出手段と、 前記位置検出手段による検出結果に基づいて、前記主軸
および前記従軸のうち他の軸よりも所定の許容範囲以上
相対的に遅れた軸を検出する遅れ軸検出手段と、 前記遅れた軸以外の軸を前記主軸加速制御手段および前
記従軸加速制御手段による加速制御に関わらず一定速に
制御する一定速制御手段と、 を有することを特徴とする多軸同期制御装置。
1. A main axis serving as a reference for synchronous control of a plurality of axes; a plurality of sub-axes following the main axis; main axis acceleration control means for accelerating the main axis; Minor axis acceleration control means for accelerating so as to follow; position detecting means for respectively detecting the positions of the main axis and the minor axis; and other one of the main axis and the minor axis based on the detection result by the position detecting means. Delay axis detecting means for detecting an axis relatively delayed by more than a predetermined allowable range from the axis of the axis, regardless of the acceleration control by the main axis acceleration control means and the slave axis acceleration control means for axes other than the delayed axis A multi-axis synchronous control device, comprising: constant speed control means for controlling at a constant speed.
【請求項2】 前記一定速制御手段は、前記遅れた軸が
主軸である場合には前記主軸に対して相対的に前記所定
の許容範囲以上進んだ従軸を一定速に制御し、前記遅れ
た軸が従軸である場合には前記主軸および前記遅れた軸
以外の従軸を一定速に制御することを特徴とする請求項
1に記載の多軸同期制御装置。
2. The constant speed control means, wherein, when the delayed axis is the main axis, the constant speed control means controls the slave axis, which is advanced with respect to the main axis by more than the predetermined allowable range, at a constant speed, and 2. The multi-axis synchronous control device according to claim 1, wherein when the set axis is a slave axis, the slave axes other than the main axis and the delayed axis are controlled at a constant speed. 3.
【請求項3】 前記誤差が所定の許容限界範囲を超えた
場合、前記主軸および前記複数の従軸を全て停止させる
停止手段をさらに有することを特徴とする請求項1また
は請求項2に記載の多軸同期制御装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a stop unit configured to stop all of the main shaft and the plurality of slave shafts when the error exceeds a predetermined allowable limit range. Multi-axis synchronous control device.
【請求項4】 主軸を加速させつつ、当該主軸に追従さ
せて複数の従軸を加速させる多軸同期制御方法におい
て、 前記主軸および前記従軸の位置をそれぞれ検出する工程
と、 検出した主軸および従軸の位置に基づいて、前記主軸お
よび前記従軸のうち他の軸よりも所定の許容範囲以上相
対的に遅れた軸を検出する工程と、 前記遅れた軸以外の軸を加速状態から一定速に制御する
工程と、 を有することを特徴とする多軸同期制御方法。
4. A multi-axis synchronous control method for accelerating a plurality of slave axes while following a main axis while accelerating a main axis, wherein: a step of detecting the positions of the main axis and the slave axes, respectively; A step of detecting, based on the position of the slave axis, an axis that is relatively delayed from the other axis by a predetermined allowable range or more than the other axes, and that an axis other than the delayed axis is kept constant from an accelerated state. A multi-axis synchronous control method, comprising the steps of:
【請求項5】 前記一定速に制御する工程では、前記遅
れた軸が主軸である場合には前記主軸に対して相対的に
前記所定の許容範囲以上進んだ従軸を一定速に制御し、
前記遅れた軸が従軸である場合には前記主軸および前記
遅れた軸以外の従軸を一定速に制御することを特徴とす
る請求項4に記載の多軸同期制御方法。
5. In the step of controlling at a constant speed, when the delayed axis is the main axis, the sub-axis, which is advanced with respect to the main axis by more than the predetermined allowable range, is controlled at a constant speed,
The multi-axis synchronous control method according to claim 4, wherein when the delayed axis is a slave axis, the main axis and the slave axes other than the delayed axis are controlled at a constant speed.
【請求項6】 前記誤差が所定の許容限界範囲を超えた
場合、前記主軸および前記複数の従軸を全て停止させる
工程をさらに有することを特徴とする請求項4または請
求項5に記載の多軸同期制御方法。
6. The method according to claim 4, further comprising a step of stopping all of the main shaft and the plurality of sub-axes when the error exceeds a predetermined allowable limit range. Axis synchronous control method.
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