JP2017001103A - 主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主軸制御部18は、最高回転速度V0を目標値として加工開始位置から主軸12を最大能力で加速回転させる初期動作制御部30と、加速回転中に主軸12の最大加速度A0を検出する最大加速度検出部32と、現在位置から目標ねじ深さまでの主軸12の残回転量Srを検出する残回転量検出部34と、主軸12の現在速度Vcを検出する現在速度検出部36と、加速回転後に主軸12を、漸増する減速度で減速回転させて中間回転速度に到達させる減速動作制御部38と、中間回転速度到達後に主軸12を、最大能力で減速回転させて目標ねじ深さに到達させる位置決め動作制御部40とを備える。
【選択図】図1
Description
公式:Vc2=2×|A0|×|Sr|から、
|Sr|=Vc2/(2×|A0|)=Spos
Spos=Vb2/(2×|A0|)
として求めることができる。そしてこの前提によれば、中間回転速度Viは、点Bでの主軸の現在速度Vbとなる。
公式:Vc2−Vb2=2×|Ac|×(Sr−Spos)から、
|Ac|=(Vc2−Vb2)/(2×(Sr−Spos))
Cv=Vc−Ac×Tctl
この式に従って、減速動作制御部38は、速度指令Cvを速度指令更新周期Tctlで逐次更新する。主軸12は、点Aから点Bに至る間、逐次更新される速度指令Cvに従って、減速度Acを徐々に増加させながら減速回転し、中間回転速度Vi(=Vb)まで減速したと同時に点Bに到達する(図3)。
Spos′=Vb2/(2×|A0′|)
なお、この実施形態では、点Dから戻り完了位置までの位置制御の演算を容易にするべく、主軸12を点Dから一定の最大減速度A0′(逆回転の最大加速度A0′に対応(負の値))で減速することを前提としている。したがって点Dでは、主軸12の現在速度Vc′はVbに達しているものとする(つまり中間戻り回転速度Vi′=Vb)。
公式:Vc′2−Vb2=2×|Ac′|×(Sr′−Spos′)から、
|Ac′|=(Vc′2−Vb2)/(2×(Sr′−Spos′))
Cv′=Vc′−Ac′×Tctl
この式に従って、減速動作制御部38は、速度指令Cv′を速度指令更新周期Tctlで逐次更新する。主軸12は、点Cから点Dに至る間、逐次更新される速度指令Cv′に従って、減速度Ac′を徐々に増加させながら減速逆回転し、中間戻り回転速度Vi′(=Vb)まで減速したと同時に点Dに到達する(図3)。
同期誤差Eを主軸12の回転量に換算して計算する場合:
E(rev)=Sr−Dr/P
同期誤差Eを送り軸14の送り量に換算して計算する場合:
E(mm)=Sr×P−Dr
12 主軸
14 送り軸
16 数値制御部
18 主軸制御部
20 回転検出部
22 送り軸制御部
26 主軸指令出力部
28 送り軸指令出力部
30 初期動作制御部
32 最大加速度検出部
34 残回転量検出部
36 現在速度検出部
38 減速動作制御部
40 位置決め動作制御部
52 送り検出部
54 送り動作制御部
56 残送り量検出部
58 位置認識部
62 同期誤差計算部
66 表示制御部
Claims (15)
- 主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置であって、
タップ加工プログラムに基づき主軸指令及び送り軸指令を作成する数値制御部と、
前記主軸指令に従って前記主軸の回転動作を制御する主軸制御部と、
前記主軸の回転位置を検出する回転検出部と、
前記送り軸指令に従って、前記回転位置に基づき前記送り軸の送り動作を制御する送り軸制御部とを具備し、
前記数値制御部は、加工開始位置から目標ねじ深さに至る間の前記主軸の総回転量と最高回転速度とを前記タップ加工プログラムから取得して、該総回転量と該最高回転速度とを前記主軸指令として前記主軸制御部に送る主軸指令出力部を備え、
前記主軸制御部は、
前記最高回転速度を目標値とする速度制御により前記加工開始位置から前記主軸を最大能力で加速回転させる初期動作制御部と、
前記最大能力での加速回転中に前記回転位置に基づき前記主軸の最大加速度を検出する最大加速度検出部と、
前記総回転量と前記回転位置とに基づき、現在位置から前記目標ねじ深さに至るまでの前記主軸の残回転量を検出する残回転量検出部と、
前記回転位置に基づき前記主軸の現在速度を検出する現在速度検出部と、
前記最大能力での加速回転の後に、速度制御により前記主軸を減速回転させて予め定めた中間回転速度に到達させる減速動作制御部と、
前記主軸が前記中間回転速度に到達した後に、前記最大加速度と前記残回転量と前記現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を最大能力で減速回転させて前記目標ねじ深さに到達させる位置決め動作制御部とを備え、
前記減速動作制御部は、前記減速回転のための速度指令を、前記残回転量と前記現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間回転速度に到達させたときの前記残回転量が、前記位置制御の下で前記目標ねじ深さに到達するまでの前記主軸の位置決め回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速回転させる、
制御装置。 - 前記主軸指令出力部は、前記目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の前記主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度とを前記タップ加工プログラムから取得して、該総戻り回転量と該最高戻り回転速度とを前記主軸指令として前記主軸制御部に送り、
前記初期動作制御部は、前記最高戻り回転速度を目標値とする速度制御により、前記目標ねじ深さから、又は前記目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、前記主軸を最大能力で加速逆回転させ、
前記最大加速度検出部は、前記主軸が前記目標ねじ深さから加速逆回転する間の前記主軸の逆回転の最大加速度を検出又は取得し、
前記残回転量検出部は、前記総戻り回転量と前記回転位置とに基づき、現在位置から前記戻り完了位置に至るまでの前記主軸の残戻り回転量を検出し、
前記現在速度検出部は、前記回転位置に基づき前記主軸の逆回転の現在速度を検出し、
前記減速動作制御部は、前記最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により前記主軸を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度に到達させ、
前記位置決め動作制御部は、前記主軸が前記中間戻り回転速度に到達した後に、前記逆回転の最大加速度と前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を最大能力で減速逆回転させるとともに前記戻り完了位置で停止させ、
前記減速動作制御部は、前記減速逆回転のための速度指令を、前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間戻り回転速度に到達させたときの前記残戻り回転量が、前記位置制御の下で前記戻り完了位置で停止するまでの前記主軸の位置決め戻り回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速逆回転させる、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記位置決め動作制御部は、前記主軸を前記目標ねじ深さで停止させ、
前記初期動作制御部は、前記目標ねじ深さから前記主軸を最大能力で加速逆回転させ、
前記最大加速度検出部は、前記最大能力での加速逆回転中に前記回転位置に基づき前記逆回転の最大加速度を検出する、
請求項2に記載の制御装置。 - 前記位置決め動作制御部は、前記主軸を前記目標ねじ深さで停止させずに、前記目標ねじ深さへの到達後、位置制御により前記主軸を前記初期戻り位置まで、前記最大能力での減速回転における最大減速度と同じ逆回転の最大加速度で加速逆回転させ、
前記初期動作制御部は、前記初期戻り位置から前記主軸を最大能力で加速逆回転させ、
前記最大加速度検出部は、前記最大減速度を前記逆回転の最大加速度として取得する、
請求項2に記載の制御装置。 - 前記数値制御部は、前記残回転量を監視して前記残回転量が第1の所定値以下になったときに、タップ加工が前記目標ねじ深さに達したと判断する、請求項2〜4のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記数値制御部は、前記残戻り回転量を監視して前記残戻り回転量が第2の所定値以下になったときに、戻り動作が完了したと判断する、請求項2〜5のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記送り軸の送り位置を検出する送り検出部をさらに具備し、
前記数値制御部は、前記加工開始位置から前記目標ねじ深さに至る間の前記送り軸の総送り量とねじピッチとを前記タップ加工プログラムから取得して、該総送り量と該ねじピッチとを前記送り軸指令として前記送り軸制御部に送る送り軸指令出力部を備え、
前記送り軸制御部は、
前記ねじピッチと前記回転位置とに基づき前記送り軸の送り動作を制御する送り動作制御部と、
前記総送り量と前記送り位置とに基づき、現在位置から前記目標ねじ深さに至るまでの前記送り軸の残送り量を検出する残送り量検出部とを備える、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記数値制御部は、前記残回転量に基づき前記主軸の現在位置を認識するとともに前記残送り量に基づき前記送り軸の現在位置を認識する位置認識部を備える、請求項7に記載の制御装置。
- 前記数値制御部は、前記残回転量と前記残送り量と前記ねじピッチとに基づき、前記同期運転の同期誤差を計算する同期誤差計算部を備える、請求項7又は8に記載の制御装置。
- 前記送り軸の送り位置を検出する送り検出部をさらに具備し、
前記数値制御部は、タップ加工が前記目標ねじ深さに達したと判断したときに、前記目標ねじ深さから前記戻り完了位置に至る間の前記送り軸の総戻り送り量とねじピッチとを前記タップ加工プログラムから取得して、該総戻り送り量と該ねじピッチとを前記送り軸指令として前記送り軸制御部に送る送り軸指令出力部を備え、
前記送り軸制御部は、
前記ねじピッチと前記回転位置とに基づき前記送り軸の戻り送り動作を制御する送り動作制御部と、
前記総戻り送り量と前記送り位置とに基づき、現在位置から前記戻り完了位置に至るまでの前記送り軸の残戻り送り量を検出する残送り量検出部とを備える、
請求項2〜6のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記数値制御部は、前記残戻り回転量に基づき前記主軸の現在位置を認識するとともに前記残戻り送り量に基づき前記送り軸の現在位置を認識する位置認識部を備える、請求項10に記載の制御装置。
- 前記数値制御部は、前記残戻り回転量と前記残戻り送り量と前記ねじピッチとに基づき、前記同期運転の同期誤差を計算する同期誤差計算部を備える、請求項10又は11に記載の制御装置。
- 主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置であって、
タップ加工プログラムに基づき主軸指令及び送り軸指令を作成する数値制御部と、
前記主軸指令に従って前記主軸の回転動作を制御する主軸制御部と、
前記主軸の回転位置を検出する回転検出部と、
前記送り軸指令に従って、前記回転位置に基づき前記送り軸の送り動作を制御する送り軸制御部とを具備し、
前記数値制御部は、目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の前記主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度とを前記タップ加工プログラムから取得して、該総戻り回転量と該最高戻り回転速度とを前記主軸指令として前記主軸制御部に送る主軸指令出力部を備え、
前記主軸制御部は、
前記最高戻り回転速度を目標値とする速度制御により、前記目標ねじ深さから、又は前記目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、前記主軸を最大能力で加速逆回転させる初期動作制御部と、
前記主軸が前記目標ねじ深さから加速逆回転する間の前記主軸の逆回転の最大加速度を検出又は取得する最大加速度検出部と、
前記総戻り回転量と前記回転位置とに基づき、現在位置から前記戻り完了位置に至るまでの前記主軸の残戻り回転量を検出する残回転量検出部と、
前記回転位置に基づき前記主軸の逆回転の現在速度を検出する現在速度検出部と、
前記最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により前記主軸を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度に到達させる減速動作制御部と、
前記主軸が前記中間戻り回転速度に到達した後に、前記逆回転の最大加速度と前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を最大能力で減速逆回転させるとともに前記戻り完了位置で停止させる位置決め動作制御部とを備え、
前記減速動作制御部は、前記減速逆回転のための速度指令を、前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間戻り回転速度に到達させたときの前記残戻り回転量が、前記位置制御の下で前記戻り完了位置で停止するまでの前記主軸の位置決め戻り回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速逆回転させる、
制御装置。 - 主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御方法であって、
制御装置が、
加工開始位置から目標ねじ深さに至る間の前記主軸の総回転量と最高回転速度とをタップ加工プログラムから取得するステップと、
前記最高回転速度を目標値とする速度制御により前記加工開始位置から前記主軸を最大能力で加速回転させるステップと、
前記最大能力での加速回転中に前記主軸の回転位置フィードバック値に基づき前記主軸の最大加速度を検出するステップと、
前記総回転量と前記回転位置フィードバック値とに基づき、現在位置から前記目標ねじ深さに至るまでの前記主軸の残回転量を検出するステップと、
前記回転位置フィードバック値に基づき前記主軸の現在速度を検出するステップと、
前記最大能力での加速回転の後に、速度制御により前記主軸を減速回転させて予め定めた中間回転速度に到達させるステップと、
前記主軸が前記中間回転速度に到達した後に、前記最大加速度と前記残回転量と前記現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を最大能力で減速回転させて前記目標ねじ深さに到達させるステップと、
を備え、
前記中間回転速度に到達させるステップは、前記減速回転のための速度指令を、前記残回転量と前記現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間回転速度に到達させたときの前記残回転量が、前記位置制御の下で前記目標ねじ深さに到達するまでの前記主軸の位置決め回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速回転させるステップを含む、
制御方法。 - 主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御方法であって、
制御装置が、
目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の前記主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度とをタップ加工プログラムから取得するステップと、
前記最高戻り回転速度を目標値とする速度制御により、前記目標ねじ深さから、又は前記目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、前記主軸を最大能力で加速逆回転させるステップと、
前記主軸が前記目標ねじ深さから加速逆回転する間の逆回転の最大加速度を検出又は取得するステップと、
前記総戻り回転量と前記主軸の回転位置フィードバック値とに基づき、現在位置から前記戻り完了位置に至るまでの前記主軸の残戻り回転量を検出するステップと、
前記回転位置フィードバック値に基づき前記主軸の逆回転の現在速度を検出するステップと、
前記最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により前記主軸を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度に到達させるステップと、
前記主軸が前記中間戻り回転速度に到達した後に、前記逆回転の最大加速度と前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を最大能力で減速逆回転させるとともに前記戻り完了位置で停止させるステップと、
を備え、
前記中間戻り回転速度に到達させるステップは、前記減速逆回転のための速度指令を、前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間戻り回転速度に到達させたときの前記残戻り回転量が、前記位置制御の下で前記戻り完了位置で停止するまでの前記主軸の位置決め戻り回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速逆回転させるステップを含む、
制御方法。
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