JP2018118362A - Machine tool and vibration suppression method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machine tool capable of highly accurately processing a work-piece, and a vibration suppression method.SOLUTION: A machine tool comprises: a driving mechanism moving a moving object including a work-piece and a table on which the work-piece can be placed; a servo part having a motor activating the driving mechanism and a servo control part controlling the motor; a weight calculation part calculating a weight of the moving object during processing of the work-piece; a natural frequency calculation part calculating a natural frequency of the moving object based on the weight of the moving object; a parameter setting part setting and storing a parameter for processing the work-piece; a program analysis part analyzing a processing program; and a main control part having a track generation part generating a track on which the driving mechanism moves. The servo part or the main control part further comprises a filter processing part attenuating vibration of a natural frequency band of the moving object.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明による実施形態は、工作機械および振動抑制方法に関する。   Embodiments according to the present invention relate to a machine tool and a vibration suppression method.

工作機械は、ワークを搭載したテーブルを移動させながら該ワークを加工する。ワークの切削等の加工時に、ワークおよびテーブル等の移動物において固有振動が発生する場合がある。このような移動物の固有振動の振幅は、ワーク重量が重くなるほど大きくなり、また、移動物の加速度が大きくなるほど大きくなる。このような移動物の固有振動は、ワークの切削表面の平坦性を悪化させる原因となる。従って、移動物の固有振動の振幅が許容値を超える場合には、加工不良の問題が生じる。この問題を解決する手段として、加工前に測定したワーク重量に応じて、移動物の加速度を設定する手法が提案されている。   The machine tool processes the workpiece while moving the table on which the workpiece is mounted. When machining such as workpiece cutting, natural vibrations may occur in moving objects such as the workpiece and the table. The amplitude of the natural vibration of such a moving object increases as the workpiece weight increases, and increases as the acceleration of the moving object increases. Such natural vibration of the moving object causes the flatness of the cutting surface of the workpiece to deteriorate. Therefore, when the amplitude of the natural vibration of the moving object exceeds the allowable value, a problem of processing failure occurs. As means for solving this problem, a method of setting the acceleration of a moving object according to the workpiece weight measured before machining has been proposed.

特開平11−090769号公報JP-A-11-090769

しかし、ワーク重量に応じて加速度を設定して加工時間を短縮できたとしても、加工が進むに従って変化する移動物の重量による移動物の固有振動の振動数の変化には対応することができず、加工誤差が許容範囲を超えてしまう場合がある。また、移動物の固有振動を抑える為にフィルタを用いる場合が有るが、フィルタのカットオフ周波数の設定やワーク重量の測定と移動物の加速度の設定とを行う時期は加工を始める前である。従って、フィルタのカットオフ周波数は、加工前の比較的重いワーク重量に基づいて低く設定されていた。フィルタのカットオフ周波数が低く設定されていると、ワークの加工によってワーク重量が時々刻々と変化しても、フィルタのカットオフ周波数は低いままであるので、加工が進むと振動を抑制できなくなってしまう。   However, even if the acceleration can be set according to the workpiece weight and the machining time can be shortened, it cannot cope with the change in the natural vibration frequency of the moving object due to the weight of the moving object changing as the machining progresses. In some cases, the processing error may exceed the allowable range. In some cases, a filter is used to suppress the natural vibration of the moving object, but the timing for setting the filter cutoff frequency, measuring the workpiece weight, and setting the acceleration of the moving object is before starting the machining. Therefore, the cut-off frequency of the filter has been set low based on the relatively heavy workpiece weight before processing. If the cut-off frequency of the filter is set low, the filter cut-off frequency will remain low even if the workpiece weight changes from moment to moment as the workpiece is processed. End up.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ワークを高精度に加工することができる工作機械および振動抑制方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a machine tool and a vibration suppression method capable of machining a workpiece with high accuracy.

本実施形態による工作機械は、ワークと該ワークを載置可能なテーブルとを含む移動物を移動させる駆動機構と、駆動機構を動作させるモータと、モータを制御するサーボ制御部とを有するサーボ部と、ワークの加工中に移動物の重量を演算する重量演算部と、移動物の重量に基づいて移動物の固有振動数を演算する固有振動数演算部と、ワークを加工する為のパラメータを設定および記憶するパラメータ設定部と、加工プログラムを解析するプログラム解析部と、駆動機構が動く軌道を生成する軌道生成部とを有する主制御部と、を備え、サーボ部または主制御部は、移動物の固有振動数帯域の振動を減衰させるフィルタ処理部をさらに備える。   The machine tool according to the present embodiment includes a drive unit that moves a moving object including a workpiece and a table on which the workpiece can be placed, a motor that operates the drive mechanism, and a servo unit that controls the motor. And a weight calculation unit for calculating the weight of the moving object during processing of the workpiece, a natural frequency calculation unit for calculating the natural frequency of the moving object based on the weight of the moving object, and parameters for processing the workpiece. A parameter setting unit for setting and storing, a program analysis unit for analyzing a machining program, and a main control unit having a trajectory generation unit for generating a trajectory on which the drive mechanism moves, the servo unit or the main control unit moving A filter processing unit for attenuating vibrations in the natural frequency band of the object is further provided.

主制御部は、移動物の加速度とモータのトルク値とに基づいて移動物の重量を演算してもよい。   The main control unit may calculate the weight of the moving object based on the acceleration of the moving object and the torque value of the motor.

主制御部は、移動物の位置情報とトルク値またはモータを制御する電流値とをサーボ部から受け取り、位置情報から加速度を算出し、電流値を受け取った場合に、電流値からトルク値を演算してもよい。   The main control unit receives the position information of the moving object and the torque value or the current value for controlling the motor from the servo unit, calculates the acceleration from the position information, and calculates the torque value from the current value when the current value is received. May be.

主制御部は、ワークの加工中に、ワークの加工プログラムのうち未だ実行されていない未実行部分を予め解析し、該未実行部分のうち移動物が所定値以上の距離を加速または減速する第1ブロックを検出し、該第1ブロックを実行することによって得られる加速度およびトルク値に基づいて移動物の重量を演算してもよい。   The main control unit analyzes, in advance, an unexecuted portion of the workpiece machining program that has not yet been executed during machining of the workpiece, and the moving object of the unexecuted portion accelerates or decelerates a distance greater than a predetermined value. The weight of the moving object may be calculated based on the acceleration and torque values obtained by detecting one block and executing the first block.

主制御部は、未実行部分のうち第1ブロック以降の任意のブロックの実行前または実行中に、移動物の重量に基づいてフィルタ処理部の固有振動数設定を変更してもよい。   The main control unit may change the natural frequency setting of the filter processing unit based on the weight of the moving object before or during execution of any block after the first block among the non-executed parts.

主制御部は、加工前または加工開始当初の移動物の第1固有振動数と加工途中の移動物の第2固有振動数との比率を演算し、該比率を用いて任意の位置における移動物の第3固有振動数を補正することによって、任意の位置における加工途中の移動物の第4固有振動数を演算し、該第4固有振動数の振動を減衰させるようにフィルタ処理部の設定をしてもよい。   The main control unit calculates a ratio between the first natural frequency of the moving object before processing or at the beginning of processing and the second natural frequency of the moving object during processing, and uses the ratio to move the moving object at an arbitrary position. By correcting the third natural frequency, the fourth natural frequency of the moving object being processed at an arbitrary position is calculated, and the filter processing unit is set so as to attenuate the vibration of the fourth natural frequency. May be.

主制御部は、任意の位置における第3固有振動数に比率を乗算することによって、任意の位置における第4固有振動数を演算してもよい。   The main control unit may calculate the fourth natural frequency at any position by multiplying the third natural frequency at any position by a ratio.

主制御部は、複数の位置における固有振動数を予め演算若しくは測定し、複数の位置の間における固有振動数を補間することによって、任意の位置における第3固有振動数を演算してもよい。   The main control unit may calculate or measure the natural frequencies at a plurality of positions in advance, and may calculate the third natural frequency at an arbitrary position by interpolating the natural frequencies between the plurality of positions.

主制御部は、複数の位置の間における固有振動数を直線補間することによって、任意の位置における第3固有振動数を演算してもよい。   The main control unit may calculate the third natural frequency at any position by linearly interpolating the natural frequencies between the plurality of positions.

主制御部は、複数の位置の間における固有振動数を線形補間またはラグランジュ補間することによって、任意の位置における第3固有振動数を演算してもよい。   The main control unit may calculate the third natural frequency at an arbitrary position by performing linear interpolation or Lagrange interpolation on the natural frequency between the plurality of positions.

本実施形態による振動制御方法は、ワークと該ワークを載置可能なテーブルとを含む移動物を移動させる駆動機構と、駆動機構を動作させるモータと、モータを制御するサーボ制御部とを有するサーボ部と、サーボ部へ位置指令を出力する主制御部と、を備えた工作機械における移動物の振動抑制方法であって、ワークの加工中に移動物の重量を演算し、移動物の重量に基づいて移動物の固有振動数を演算し、移動物の固有振動数帯域の振動を減衰させるフィルタ処理部を具備する。   The vibration control method according to the present embodiment includes a drive mechanism that moves a moving object including a work and a table on which the work can be placed, a motor that operates the drive mechanism, and a servo that includes a servo control unit that controls the motor. And a main control unit that outputs a position command to the servo unit, a method for suppressing vibration of a moving object in a machine tool, wherein the weight of the moving object is calculated during processing of the workpiece, A filter processing unit is provided that calculates the natural frequency of the moving object based on the frequency and attenuates the vibration in the natural frequency band of the moving object.

移動物の重量は、移動物の加速度とモータのトルク値とに基づいて演算されてもよい。   The weight of the moving object may be calculated based on the acceleration of the moving object and the torque value of the motor.

当該振動制御方法は、移動物の重量を演算する前に、移動物の位置情報とトルク値またはモータを制御する電流値とをサーボ部から受け取ることをさらに具備し、加速度は位置情報から算出され、電流値を受け取った場合に、トルク値は電流値から演算されてもよい。   The vibration control method further includes receiving the position information of the moving object and the torque value or the current value for controlling the motor from the servo unit before calculating the weight of the moving object, and the acceleration is calculated from the position information. When the current value is received, the torque value may be calculated from the current value.

当該振動制御方法は、サーボ制御部から位置情報とトルク値または電流値とを受け取る前に、ワークの加工中に、ワークの加工プログラムのうち未だ実行されていない未実行部分を予め解析し、未実行部分のうち移動物が所定値以上の距離を加速または減速する第1ブロックを検出することをさらに具備し、移動物の重量は、該第1ブロックを実行することによって得られる加速度およびトルク値に基づいて演算されてもよい。   In the vibration control method, before receiving the position information and the torque value or the current value from the servo control unit, during the machining of the workpiece, an unexecuted portion of the workpiece machining program that has not yet been executed is analyzed in advance. It further comprises detecting a first block of the execution portion in which the moving object accelerates or decelerates a distance greater than or equal to a predetermined value, and the weight of the moving object is an acceleration and torque value obtained by executing the first block. May be calculated based on

当該振動制御方法は、加工前または加工開始当初の移動物の第1固有振動数と加工途中の移動物の第2固有振動数との比率を演算し、該比率を用いて任意の位置における移動物の第3固有振動数を補正することによって、任意の位置における加工途中の移動物の第4固有振動数を演算することをさらに具備し、フィルタ処理部は、該第4固有振動数の振動を減衰させるように設定されてもよい。   The vibration control method calculates a ratio between the first natural frequency of a moving object before processing or at the beginning of processing and the second natural frequency of a moving object during processing, and uses the ratio to move at an arbitrary position. The method further comprises calculating a fourth natural frequency of a moving object being processed at an arbitrary position by correcting the third natural frequency of the object, and the filter processing unit includes a vibration of the fourth natural frequency. May be set to attenuate.

第1実施形態による工作機械100のモータ11、駆動機構2およびテーブル3の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the motor 11, the drive mechanism 2, and the table 3 of the machine tool 100 by 1st Embodiment. 第1実施形態による工作機械100の構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of a structure of the machine tool 100 by 1st Embodiment. 移動物が加速される際における移動物の速度、移動物の加速度および移動物の固有振動の振幅を示すグラフ。The graph which shows the speed of a moving object, the acceleration of a moving object, and the amplitude of the natural vibration of a moving object when a moving object is accelerated. 加工プログラム6の処理の一例を示す図。The figure which shows an example of a process of the process program. 図4に示すブロックB5に従った移動物の速度、モータ11の加減速トルク指令、クーロン摩擦による摩擦トルク、粘性摩擦による摩擦トルクおよびトルクを示すグラフ。The graph which shows the speed of the moving object according to the block B5 shown in FIG. 4, the acceleration / deceleration torque command of the motor 11, the friction torque by a Coulomb friction, the friction torque by a viscous friction, and a torque. 第1実施形態による工作機械100の一連の動作例を示すフロー図。The flowchart which shows a series of operation examples of the machine tool 100 by 1st Embodiment. 第2実施形態による移動物の固有振動数ωの一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the natural frequency (omega) of the moving object by 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment does not limit the present invention.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態による工作機械100のモータ11、駆動機構2およびテーブル3の構成の一例を示す図である。工作機械100は、ワークを搭載するテーブル3を移動させながら工具を用いてワークに切削等の加工を行う。移動物は、所謂、直線系移動物であり、軸に沿って水平方向に移動するワークおよびテーブル3等である。ワークは、例えば、金型である。尚、移動物は、ワークおよびテーブル3に代えて、主軸頭を含む工具であってもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the motor 11, the drive mechanism 2, and the table 3 of the machine tool 100 according to the first embodiment. The machine tool 100 performs processing such as cutting on the workpiece using a tool while moving the table 3 on which the workpiece is mounted. The moving object is a so-called linear system moving object, such as a workpiece that moves in the horizontal direction along the axis, and the table 3. The workpiece is, for example, a mold. The moving object may be a tool including a spindle head instead of the workpiece and the table 3.

モータ11は、カップリング4を介して駆動機構2と連結されている。   The motor 11 is connected to the drive mechanism 2 via the coupling 4.

駆動機構2は、ワークと該ワークを載置可能なテーブル3とを含む移動物を移動させる。駆動機構2は、ベッド21と、ボールねじ22と、リニアガイド23とを備えている。ベッド21は、工作機械100の本体に固定され、駆動機構2の他の構成要素を搭載する。ボールねじ22は、カップリング4によってモータ11と連結されており、モータ11の軸の回転に従って回転するように構成されている。モータ11の回転力は、ボールネジ22を介してナット24に伝達され、ボールネジ22に沿って直線移動を行うことができる。   The drive mechanism 2 moves a moving object including a work and a table 3 on which the work can be placed. The drive mechanism 2 includes a bed 21, a ball screw 22, and a linear guide 23. The bed 21 is fixed to the main body of the machine tool 100 and mounts other components of the drive mechanism 2. The ball screw 22 is connected to the motor 11 by the coupling 4 and is configured to rotate according to the rotation of the shaft of the motor 11. The rotational force of the motor 11 is transmitted to the nut 24 via the ball screw 22 and can move linearly along the ball screw 22.

テーブル3は、リニアガイド23によって支持されている。テーブル3は、ボールねじ22およびリニアガイド23の軸方向(矢印Arの方向)に移動する。矢印Arの方向は、例えば、水平面内の或る直線方向である。テーブル3は、ワークを搭載可能である。また、ワークを工具で切削するために、テーブル3はワークをベッド21に対して相対的に動作させる。   The table 3 is supported by a linear guide 23. The table 3 moves in the axial direction of the ball screw 22 and the linear guide 23 (in the direction of the arrow Ar). The direction of the arrow Ar is, for example, a certain linear direction in the horizontal plane. The table 3 can be loaded with a workpiece. Further, in order to cut the workpiece with a tool, the table 3 moves the workpiece relative to the bed 21.

図2は、第1実施形態による工作機械100の構成の一例を示すブロック図である。工作機械100は、サーボ部1と、駆動機構2と、主制御部5とを備えている。サーボ部1は、モータ11、フィルタ処理部14およびサーボ制御部12を備えている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the machine tool 100 according to the first embodiment. The machine tool 100 includes a servo unit 1, a drive mechanism 2, and a main control unit 5. The servo unit 1 includes a motor 11, a filter processing unit 14, and a servo control unit 12.

モータ11は、図1を参照して説明したように、駆動機構2を動作させる。これにより、テーブル3がリニアガイド23に沿って移動する。モータ11は、サーボ制御部12によって動作する。   The motor 11 operates the drive mechanism 2 as described with reference to FIG. As a result, the table 3 moves along the linear guide 23. The motor 11 is operated by the servo control unit 12.

フィルタ処理部14は移動物の固有振動数帯域の振動を減衰させる様に働く。   The filter processing unit 14 functions to attenuate the vibration of the moving object in the natural frequency band.

サーボ制御部12は、モータ11を制御する位置制御部12a、速度制御部12bおよび電流制御部12cを備えている。サーボ制御部12は、主制御部5からの指令位置情報をフィルタ処理部14でフィルタ処理し、フィルタ処理された指令位置情報に従ってモータ11をフィードバック制御する。モータ11には、ロータリエンコーダ13が設けられている。ロータリエンコーダ13は、モータ11の軸の回転を検出し、その位置の変位を測定する。その位置の変位はサーボ制御部12(位置制御部12aおよび速度制御部12b)および主制御部5へフィードバックされる。ロータリエンコーダ13はリニアエンコーダやレゾルバでも良い。また、電流制御部12cは、モータ11を制御するトルク値を主制御部5へ出力する。尚、電流制御部12cは、モータ11を制御する電流の値を主制御部5へ出力してもよい。ここで、トルク値とは、電流制御部12cから受け取るトルク実測値またはトルク指令値である。後述するトルク演算値とは異なる場合がある。トルク値は、上記モータ11を制御する電流(電流値)から換算されてもよい。以下、トルク値は、単に、“トルク”とも言う。   The servo control unit 12 includes a position control unit 12a that controls the motor 11, a speed control unit 12b, and a current control unit 12c. The servo control unit 12 filters the command position information from the main control unit 5 by the filter processing unit 14, and performs feedback control of the motor 11 according to the commanded position information that has been filtered. The motor 11 is provided with a rotary encoder 13. The rotary encoder 13 detects the rotation of the shaft of the motor 11 and measures the displacement of the position. The displacement of the position is fed back to the servo controller 12 (position controller 12a and speed controller 12b) and the main controller 5. The rotary encoder 13 may be a linear encoder or a resolver. Further, the current control unit 12 c outputs a torque value for controlling the motor 11 to the main control unit 5. The current control unit 12 c may output a current value for controlling the motor 11 to the main control unit 5. Here, the torque value is a measured torque value or a torque command value received from the current control unit 12c. It may be different from the torque calculation value described later. The torque value may be converted from a current (current value) that controls the motor 11. Hereinafter, the torque value is also simply referred to as “torque”.

サーボ部1は、移動物の固有振動数帯域の振動を減衰させるフィルタ処理部14を有する。サーボ部1が主制御部5から固有振動数を受け取ることにより、フィルタ処理部14に固有振動数が設定される。フィルタは、移動物の固有振動数帯域の振動を減衰させることができる、例えば、ノッチフィルタである。   The servo unit 1 includes a filter processing unit 14 that attenuates vibrations in the natural frequency band of the moving object. When the servo unit 1 receives the natural frequency from the main control unit 5, the natural frequency is set in the filter processing unit 14. The filter is, for example, a notch filter that can attenuate the vibration in the natural frequency band of the moving object.

主制御部5は、パラメータ設定部51と、プログラム解析部52と、軌道生成部53と、重量演算部54と、固有振動数演算部55とを備えている。   The main control unit 5 includes a parameter setting unit 51, a program analysis unit 52, a trajectory generation unit 53, a weight calculation unit 54, and a natural frequency calculation unit 55.

パラメータ設定部51は、工作機械100のパラメータを格納する。パラメータは、例えば、ワークを乗せる軸の情報(リード情報)、送り駆動機構の剛性等である。これらのパラメータがパラメータ設定部51に格納される。   The parameter setting unit 51 stores parameters of the machine tool 100. The parameters are, for example, information on the axis on which the workpiece is placed (lead information), rigidity of the feed drive mechanism, and the like. These parameters are stored in the parameter setting unit 51.

プログラム解析部52は、ワークの加工プログラム6を解析し、解析情報を生成し、軌道生成部53へ出力する。解析情報とは、加工プログラム6の解析によって得られる、加工プログラム6の1ブロック毎の移動物の目標位置の座標、および、移動物の目標移動速度等の情報である。ブロックとは、加工プログラム6の基本単位であり、例えば、1行分の指令を示す。1行分の指令(1ブロック)は、例えば、直線移動、円弧移動、主軸の回転開始/停止等の基本的な動作の指令である。また、プログラム解析部52は、軌道生成部53が指令位置情報を生成するのに先んじて予め未処理のブロックを解析する。これは、図4を参照して後で説明する“先解析”である。   The program analysis unit 52 analyzes the workpiece machining program 6, generates analysis information, and outputs the analysis information to the trajectory generation unit 53. The analysis information is information such as the coordinates of the target position of the moving object for each block of the machining program 6 and the target moving speed of the moving object, which are obtained by analysis of the machining program 6. A block is a basic unit of the machining program 6 and indicates, for example, a command for one line. The command for one line (one block) is a command for basic operations such as linear movement, circular movement, and rotation start / stop of the spindle. The program analysis unit 52 analyzes an unprocessed block in advance before the trajectory generation unit 53 generates the command position information. This is a “preanalysis” described later with reference to FIG.

軌道生成部53は、加工プログラム6の1ブロック毎の移動位置、移動速度等の解析情報に基づいて、制御周期毎の目標位置データ等の指令位置情報を生成する。これにより、例えば、図5(A)に示すように、軌道生成部53は、設定された加速度で目標速度まで加速し、一定の目標速度で移動した後、当該加速度で目標速度から減速して目標位置に到達することができるように指令位置情報を生成する。工作機械100は、このように加工プログラム6の各ブロックに従って移動物を移動させながらワークを加工する。   The trajectory generation unit 53 generates command position information such as target position data for each control cycle based on analysis information such as a movement position and a movement speed for each block of the machining program 6. Thereby, for example, as shown in FIG. 5A, the trajectory generation unit 53 accelerates to the target speed with the set acceleration, moves at a constant target speed, and then decelerates from the target speed with the acceleration. Command position information is generated so that the target position can be reached. The machine tool 100 processes the workpiece while moving the moving object according to each block of the machining program 6 in this way.

また、制御周期は、位置制御部12aの制御周期であり、一つのブロックが実行されてから終了するまでの時間よりも短い時間の単位である。   The control cycle is a control cycle of the position control unit 12a, and is a unit of time shorter than the time from execution of one block to completion.

例えば、制御周期は1msecであるとする。この場合、軌道生成部53は、図5(A)におけるt1〜t4(例えば、1min)で1msecごとにどれだけ動けばよいかを計算し、1msecごとに移動物が動く距離を指令位置情報として生成する。移動物が動くトータルの移動距離は、図5(A)における速度のグラフにおいて1msecごとの指令位置情報を積分すれば得られる。このようにして、工作機械100は、該ブロックに従って移動物の移動を実行する。   For example, it is assumed that the control cycle is 1 msec. In this case, the trajectory generation unit 53 calculates how much it should move every 1 msec from t1 to t4 (for example, 1 min) in FIG. 5A, and uses the distance the moving object moves every 1 msec as the command position information. Generate. The total moving distance that the moving object moves can be obtained by integrating the command position information every 1 msec in the velocity graph in FIG. In this way, the machine tool 100 executes the movement of the moving object according to the block.

さらに、軌道生成部53は、重量演算部54へ重量演算指令を送る。重量演算指令は、或るブロックの解析情報の結果に基づいて、移動物の重量Mを演算するか否かを決定する指令である。例えば、解析情報において、該ブロックが移動物の重量Mを演算可能である場合、軌道生成部53は、重量演算指令を論理ハイにする。この場合、重量演算部54は、上記ブロックに従って移動物を移動させる際に、移動物の重量Mを演算する。一方、該ブロックが移動物の重量Mを演算しない場合、軌道生成部53は、重量演算指令を論理ロウにする。この場合、重量演算部54は、上記ブロックに従って移動物を移動させる際に、移動物の重量Mを演算しない。このように、軌道生成部53は、解析情報に基づいて、重量演算部54に移動物の重量Mを演算させることができる。   Further, the trajectory generation unit 53 sends a weight calculation command to the weight calculation unit 54. The weight calculation command is a command for determining whether or not to calculate the weight M of the moving object based on the result of the analysis information of a certain block. For example, in the analysis information, when the block can calculate the weight M of the moving object, the trajectory generation unit 53 sets the weight calculation command to logic high. In this case, the weight calculation unit 54 calculates the weight M of the moving object when moving the moving object according to the block. On the other hand, when the block does not calculate the weight M of the moving object, the trajectory generation unit 53 sets the weight calculation command to logic low. In this case, the weight calculation unit 54 does not calculate the weight M of the moving object when moving the moving object according to the block. As described above, the trajectory generation unit 53 can cause the weight calculation unit 54 to calculate the weight M of the moving object based on the analysis information.

重量演算部54は、重量演算指令に従って、ワークの加工中に移動物の重量Mを演算する場合、後述する式3を用いて、モータ11のトルク演算値Tと移動物の加速度Aとに基づいて求める。トルク演算値Tとは、重量演算に用いられるトルクの演算値であり、トルク実測値あるいはトルク指令値から演算される値である。従って、トルク演算値Tは、トルク値、即ち、トルク実測値あるいはトルク指令値と異なる場合もある。重量演算部54は、演算した移動物の重量Mを固有振動数演算部55へ出力する。   When calculating the weight M of the moving object during machining of the workpiece according to the weight calculation command, the weight calculation unit 54 uses the expression 3 described later, based on the torque calculation value T of the motor 11 and the acceleration A of the moving object. Ask. The torque calculation value T is a torque calculation value used for weight calculation, and is a value calculated from a measured torque value or a torque command value. Therefore, the torque calculation value T may be different from the torque value, that is, the actually measured torque value or the torque command value. The weight calculation unit 54 outputs the calculated weight M of the moving object to the natural frequency calculation unit 55.

一方、移動物を移動させるためのトルクは、モータ11や移動物の加減速に用いられるトルク(加減速トルク)だけでなく、摩擦トルク等のようにモータ11や移動物の駆動に用いられない成分も含む。   On the other hand, the torque for moving the moving object is not only used for driving the motor 11 or the moving object, such as the friction torque, as well as the torque (acceleration / deceleration torque) used for the acceleration / deceleration of the motor 11 and the moving object. Including ingredients.

本実施形態では、重量演算は、加減速時のトルクの平均を用いる。また、加速時のトルクの平均と減速時のトルクの平均の差を求めると、摩擦トルクはキャンセルされ、無視できる。従って、重量演算で用いるトルク演算値Tには、加速時のトルクの平均と減速時のトルクの平均の差を2で割った値を用いる。   In the present embodiment, the weight calculation uses the average torque during acceleration / deceleration. Further, when the difference between the average torque during acceleration and the average torque during deceleration is obtained, the friction torque is canceled and can be ignored. Therefore, a value obtained by dividing the difference between the average torque during acceleration and the average torque during deceleration by 2 is used as the torque calculation value T used in the weight calculation.

固有振動数演算部55は、重量演算部54から移動物の重量Mを受け取る。固有振動数演算部55は、移動物の重量Mと後述する式2とを用いることにより、移動物の固有振動数ωを演算する。さらに、演算した移動物の固有振動数ωでフィルタを働かせることにより、固有振動数ωの振動を抑制することができる。   The natural frequency calculation unit 55 receives the weight M of the moving object from the weight calculation unit 54. The natural frequency calculation unit 55 calculates the natural frequency ω of the moving object by using the weight M of the moving object and Equation 2 described later. Further, by operating the filter at the calculated natural frequency ω of the moving object, the vibration at the natural frequency ω can be suppressed.

尚、主制御部5を構成するパラメータ設定部51と、プログラム解析部52と、軌道生成部53と、重量演算部54と、固有振動数演算部55とは、一つのCPU(Central Processing Unit)で実現されてもよく、それぞれ個別のCPUで実現されていてもよい。また、サーボ部1は、主制御部5の一部であってもよい。また、サーボ部1はフィルタ処理部14を備えず、主制御部5がフィルタ処理部14を備えてもよい。   The parameter setting unit 51, the program analysis unit 52, the trajectory generation unit 53, the weight calculation unit 54, and the natural frequency calculation unit 55 constituting the main control unit 5 are a single CPU (Central Processing Unit). Or may be realized by individual CPUs. The servo unit 1 may be a part of the main control unit 5. The servo unit 1 may not include the filter processing unit 14, and the main control unit 5 may include the filter processing unit 14.

図3(A)〜図3(C)は、それぞれ、移動物が加速される際における移動物の速度、移動物の加速度および移動物の固有振動の振幅を示すグラフである。このグラフでは、サーボ部1のフィルタ処理部14は適切に設定されていない。従って、図3(B)および図3(C)を参照すると、移動物の加速度が上昇および下降する時点t10、t20において、移動物に固有振動が発生していることが分かる。この固有振動数ω(rad/sec)と周波数f(Hz)の関係は、式1で表される。

Figure 2018118362
FIGS. 3A to 3C are graphs showing the speed of the moving object, the acceleration of the moving object, and the amplitude of the natural vibration of the moving object, respectively, when the moving object is accelerated. In this graph, the filter processing unit 14 of the servo unit 1 is not set appropriately. Therefore, referring to FIG. 3B and FIG. 3C, it can be seen that the natural vibration is generated in the moving object at times t10 and t20 when the acceleration of the moving object increases and decreases. The relationship between the natural frequency ω (rad / sec) and the frequency f (Hz) is expressed by Equation 1.
Figure 2018118362

また、移動物の固有振動数ωは、式2でも表される。

Figure 2018118362
尚、kは送り駆動機構の剛性であり、その単位は、(kgf/m)である。Mは移動物の質量であり、その単位は(kg)である。以降、移動物の重量(kgf)と質量(kg)とは同じとして、これらを移動物の重量Mと表す。 Further, the natural frequency ω of the moving object is also expressed by Equation 2.
Figure 2018118362
Note that k is the rigidity of the feed drive mechanism, and its unit is (kgf / m). M is the mass of the moving object, and its unit is (kg). Hereinafter, the weight (kgf) and mass (kg) of the moving object are the same, and these are represented as the weight M of the moving object.

ワークの切削加工の場合、ワークの加工が進むにつれて、時々刻々と移動物の重量Mは変化する。式2を参照すると、それに伴って、移動物の固有振動数ωも時々刻々と変化することが分かる。   In the case of workpiece cutting, the weight M of the moving object changes from moment to moment as workpiece machining proceeds. Referring to Equation 2, it can be seen that the natural frequency ω of the moving object changes with time.

これに対し、本実施形態による工作機械100は、ワークの加工によって変化する移動物の固有振動数ωに応じて適切にフィルタ処理部14に設定する。このために、工作機械100は、ワークの加工中に移動物の重量Mを演算し、重量Mに基づいて移動物の固有振動数ωを演算する。   On the other hand, the machine tool 100 according to the present embodiment appropriately sets the filter processing unit 14 in accordance with the natural frequency ω of the moving object that changes as the workpiece is processed. For this purpose, the machine tool 100 calculates the weight M of the moving object while machining the workpiece, and calculates the natural frequency ω of the moving object based on the weight M.

ワークの加工中に移動物の重量Mを演算するためには、移動物が十分な距離を加速または減速する必要がある。従って、移動物の加速距離または減速距離を予め検出するために、以下のような加工プログラム6の先解析が必要となる。   In order to calculate the weight M of the moving object during processing of the workpiece, the moving object needs to accelerate or decelerate a sufficient distance. Therefore, in order to detect the acceleration distance or the deceleration distance of the moving object in advance, the following analysis of the machining program 6 as described below is required.

図4は、加工プログラム6の処理の一例を示す図である。図4を参照して先解析について説明する。先解析は、軌道生成部53が加工プログラム6のうち未実行部分のブロックの指令位置情報を生成するのに先んじて、該ブロックに示されている目標位置や目標速度を予め解析することである。未実行部分のブロックは、実行中のブロックよりも後に実行されるブロックである。プログラム解析部52は、ワークの加工中に、ワークの加工プログラム6のうち未だ実行されていない未実行部分のブロックを先解析する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of processing of the machining program 6. The prior analysis will be described with reference to FIG. The pre-analysis is to analyze in advance the target position and target speed indicated in the block before the trajectory generating unit 53 generates the command position information of the non-executed block of the machining program 6. . The unexecuted block is a block that is executed after the block being executed. The program analysis unit 52 first analyzes a block of an unexecuted portion that has not been executed in the workpiece machining program 6 during machining of the workpiece.

例えば、図4においてはブロックB3が実行中のブロックであり、ブロックB4以降のブロックが未実行部分のブロックである。プログラム解析部52は、例えば、未実行部分のブロックB4、B5、B6・・・を実行順に先解析する。先解析において、プログラム解析部52は、未実行部分のブロックB5の目標位置や目標速度を解析する。先解析によって得られた解析情報(目標位置および目標速度)は、ブロックB5の実行前に軌道生成部53へ送られる。軌道生成部53は、解析情報に基づいて、制御周期ごとの目標位置を求め、指令位置情報を生成し、この指令位置情報に従ってサーボ部1が駆動機構2を動作させる。このように、プログラム解析部52は、移動物を移動させるために、加工プログラム6をブロックごとに先解析する。   For example, in FIG. 4, the block B3 is a block that is being executed, and the blocks after the block B4 are blocks that have not been executed. For example, the program analysis unit 52 analyzes the blocks B4, B5, B6. In the previous analysis, the program analysis unit 52 analyzes the target position and target speed of the block B5 that is not executed. The analysis information (target position and target speed) obtained by the previous analysis is sent to the trajectory generation unit 53 before execution of the block B5. The trajectory generation unit 53 obtains a target position for each control period based on the analysis information, generates command position information, and the servo unit 1 operates the drive mechanism 2 according to the command position information. As described above, the program analysis unit 52 analyzes the machining program 6 for each block in order to move the moving object.

一方、軌道生成部53は、解析情報に基づき、指令位置情報だけでなく、重量演算指令も出力する。即ち、本実施形態は、先解析によって得られる解析情報を、移動物の移動だけでなく、重量Mの演算の可否判断にも利用している。   On the other hand, the trajectory generation unit 53 outputs not only the command position information but also a weight calculation command based on the analysis information. That is, in this embodiment, the analysis information obtained by the previous analysis is used not only for the movement of the moving object but also for determining whether the weight M can be calculated.

例えば、まず、プログラム解析部52は、第1ブロックとしてのブロックB5を先解析し、ブロックB5の解析情報を生成し、加速または減速する距離を演算する。次に、プログラム解析部52は、ブロックB5における移動物の加速または減速する距離が所定値以上であるか否かを判断する。この所定値は、移動物の重量Mを演算することが可能な距離の閾値を示す。例えば、目標距離が所定値より短い場合、移動物は、加速して目標速度に達することなく減速してしまう。この場合、トルクが過渡的な状態となってしまい、目標速度におけるモータ11の正しいトルクを得ることが難しい。そのため、軌道生成部53は、移動物の重量Mを演算しないと判断する。一方、加速または減速する距離が所定値以上の場合、軌道生成部53はブロックB5の実行によって移動物の重量Mを演算すると判断する。プログラム解析部52は、先解析の結果を解析情報として軌道生成部53へ出力する。尚、重量Mの演算の可否判断は、プログラム解析部52が行ってもよい。   For example, the program analysis unit 52 first analyzes the block B5 as the first block, generates analysis information of the block B5, and calculates the acceleration or deceleration distance. Next, the program analysis unit 52 determines whether or not the acceleration or deceleration distance of the moving object in the block B5 is a predetermined value or more. This predetermined value indicates a threshold of distance at which the weight M of the moving object can be calculated. For example, when the target distance is shorter than a predetermined value, the moving object accelerates and decelerates without reaching the target speed. In this case, the torque becomes a transitional state, and it is difficult to obtain the correct torque of the motor 11 at the target speed. For this reason, the trajectory generation unit 53 determines not to calculate the weight M of the moving object. On the other hand, when the acceleration or deceleration distance is equal to or greater than the predetermined value, the trajectory generation unit 53 determines to calculate the weight M of the moving object by executing the block B5. The program analysis unit 52 outputs the result of the previous analysis to the trajectory generation unit 53 as analysis information. The program analysis unit 52 may determine whether the weight M can be calculated.

次に、軌道生成部53は、図2に示す重量演算部54に解析情報に応じた重量演算指令を出力する。それとともに、ブロックB4の実行後に、軌道生成部53は、解析情報に基づいて、ブロックB5の指令位置情報をサーボ部1へ出力する。これにより、重量演算部54は、ブロックB5に従って移動物が移動されるタイミングで、移動物の加速度Aおよびトルク演算値Tを測定および演算することができる。   Next, the trajectory generation unit 53 outputs a weight calculation command corresponding to the analysis information to the weight calculation unit 54 shown in FIG. At the same time, after execution of the block B4, the trajectory generation unit 53 outputs the command position information of the block B5 to the servo unit 1 based on the analysis information. Thereby, the weight calculating part 54 can measure and calculate the acceleration A and the torque calculation value T of the moving object at the timing when the moving object is moved according to the block B5.

尚、移動物の重量Mの演算については後で詳細に説明する。   The calculation of the weight M of the moving object will be described later in detail.

重量演算部54は、移動物の重量Mを固有振動数演算部55へ送る。固有振動数演算部55は、重量演算部54から移動物の重量Mを受け取り、移動物の重量Mを式2に適用することにより、移動物の固有振動数ωを演算する。   The weight calculation unit 54 sends the weight M of the moving object to the natural frequency calculation unit 55. The natural frequency calculator 55 receives the weight M of the moving object from the weight calculator 54 and calculates the natural frequency ω of the moving object by applying the weight M of the moving object to Equation 2.

ブロックB5に従って移動物を移動させた後、その次のブロックB6に従って移動物を移動させる前に、固有振動数演算部55は、移動物の固有振動数ωの振動を減衰させるようにサーボ部1の有するフィルタ処理部14を働かせる。あるいは、固有振動数演算部55は、ブロックB6以降の任意のブロックの実行前に、フィルタ処理部14を働かせてもよい。この場合のフィルタ処理部14は、例えば、加工プログラム6により設定されたタイミング、または、工作機械100の外部からPLC(Programmable Logic Controller)等により通知されたタイミングで固有振動数の設定変更が行われてもよい。また、固有振動数演算部55は、ブロックB6以降の任意のブロックの実行中に、フィルタ処理部14を働かせてもよい。   After moving the moving object according to the block B5, before moving the moving object according to the next block B6, the natural frequency calculation unit 55 causes the servo unit 1 to attenuate the vibration at the natural frequency ω of the moving object. The filter processing unit 14 included in FIG. Or the natural frequency calculating part 55 may make the filter process part 14 work before execution of the arbitrary blocks after block B6. In this case, for example, the filter processing unit 14 changes the setting of the natural frequency at the timing set by the machining program 6 or the timing notified from the outside of the machine tool 100 by a PLC (Programmable Logic Controller) or the like. May be. Further, the natural frequency calculation unit 55 may cause the filter processing unit 14 to work during execution of an arbitrary block after the block B6.

このように、移動物の重量Mを正確に演算するために、プログラム解析部52は、先解析において、移動物が所定値以上の距離だけ加速または減速する加工プログラム6のブロックを予め検出している。   In this way, in order to accurately calculate the weight M of the moving object, the program analysis unit 52 detects in advance the block of the machining program 6 in which the moving object accelerates or decelerates by a distance equal to or greater than a predetermined value. Yes.

(重量Mの演算)
移動物の重量Mの演算について説明する。
(Calculation of weight M)
The calculation of the weight M of the moving object will be described.

図5(A)〜図5(E)は、それぞれ、図4に示すブロックB5に従った移動物の速度、モータ11の加減速トルク、クーロン摩擦による摩擦トルク、粘性摩擦による摩擦トルクおよびトルクを示すグラフである。図5(A)は、ブロックB5における位置の変位の実測値から計算される速度、または、軌道生成部53により生成されるブロックB5の速度指令を示す。図5(B)は、モータ11の加減速トルクを示す。図5(C)は、ブロックB5の実行時におけるクーロン摩擦を示す。図5(D)は、ブロックB5の実行時における粘性摩擦を示す。図5(E)は、ブロックB5のトルクを示す。尚、このトルクは、モータ11を制御する電流の実測値から換算されてもよい。   5A to 5E respectively show the speed of the moving object, the acceleration / deceleration torque of the motor 11, the friction torque due to Coulomb friction, the friction torque due to viscous friction, and the torque according to the block B5 shown in FIG. It is a graph to show. FIG. 5A shows the speed calculated from the actual measurement value of the position displacement in the block B5 or the speed command of the block B5 generated by the trajectory generation unit 53. FIG. 5B shows the acceleration / deceleration torque of the motor 11. FIG. 5C shows Coulomb friction during execution of block B5. FIG. 5D shows the viscous friction during execution of block B5. FIG. 5E shows the torque of the block B5. This torque may be converted from an actual measurement value of a current for controlling the motor 11.

摩擦トルクには、図5(C)に示すクーロン摩擦と図5(D)に示す粘性摩擦とがある。図5(C)に示すクーロン摩擦は、質量を有する物体が動くときに働く摩擦である。従って、図5(C)のクーロン摩擦は、移動物の速度がゼロでない領域で一定の摩擦が働くことを示している。粘性摩擦は、移動物の速度に比例する摩擦である。従って、図5(D)の粘性摩擦は、移動物の速度と類似するグラフとなる。トルクは、加減速トルクと、クーロン摩擦の摩擦トルクと、粘性摩擦の摩擦トルクとの和であり、図5(E)に示すようなグラフとなる。   The friction torque includes Coulomb friction shown in FIG. 5C and viscous friction shown in FIG. Coulomb friction shown in FIG. 5C is friction that works when an object having mass moves. Therefore, the Coulomb friction in FIG. 5C indicates that constant friction works in a region where the speed of the moving object is not zero. Viscous friction is friction proportional to the speed of a moving object. Therefore, the viscous friction in FIG. 5D is a graph similar to the speed of the moving object. The torque is the sum of the acceleration / deceleration torque, the friction torque of Coulomb friction, and the friction torque of viscous friction, and has a graph as shown in FIG.

まず、重量演算部54は、加速時または減速時における速度およびトルクをサンプリングする。このサンプリングは、制御周期ごとに得られた速度およびトルクの中から任意のデータ点を選択することである。サンプリングの回数は、特に限定しないが、例えば、t1〜t2の加速時またはt3〜t4の減速時において100回ずつ行われる。次に、重量演算部54は、サンプリングしたデータをローパスフィルタで高周波成分をカットする。次に、重量演算部54は、サンプリングした速度の傾きを最小二乗法により求める。この速度の傾きが加速度Aとなる。t1〜t2およびt3〜t4におけるそれぞれの加速度の絶対値の平均値を加速度Aとしてもよい。尚、加速度は、位置の変位の実測値によらず、加速度の指令値を用いてもよい。   First, the weight calculator 54 samples the speed and torque during acceleration or deceleration. This sampling is to select an arbitrary data point from the speed and torque obtained for each control cycle. The number of times of sampling is not particularly limited. For example, the sampling is performed 100 times at the time of acceleration from t1 to t2 or at the time of deceleration from t3 to t4. Next, the weight calculator 54 cuts the high frequency component of the sampled data with a low pass filter. Next, the weight calculator 54 obtains the slope of the sampled speed by the least square method. The gradient of this speed is acceleration A. The average value of the absolute values of acceleration at t1 to t2 and t3 to t4 may be set as the acceleration A. Note that the acceleration command value may be used as the acceleration regardless of the actually measured displacement value.

さらに、重量演算部54は、ブロックB5の加減速時のトルクの平均値を求める。重量演算部54は、図5(E)のt1〜t2の加速期間におけるサンプリングしたトルクの平均値とt3〜t4の減速期間におけるサンプリングしたトルクの平均値との差を2で割り算する。これにより、重量演算部54は、摩擦トルクを除去した加減速時のトルクの平均値をトルク演算値Tとして演算することができる。トルク演算値Tは、図5(B)のt1〜t2の加減速トルクとt3〜t4の加減速トルクの絶対値との平均値にほぼ等しくなる。   Furthermore, the weight calculator 54 obtains an average value of torque during acceleration / deceleration of the block B5. The weight calculator 54 divides by 2 the difference between the average value of the sampled torque during the acceleration period from t1 to t2 and the average value of the sampled torque during the deceleration period from t3 to t4 in FIG. Thereby, the weight calculation part 54 can calculate the average value of the torque at the time of acceleration / deceleration from which the friction torque is removed as the torque calculation value T. The torque calculation value T is substantially equal to the average value of the acceleration / deceleration torque from t1 to t2 and the absolute value of the acceleration / deceleration torque from t3 to t4 in FIG.

その後、重量演算部54は、トルク演算値Tと加速度Aとを式3に用いることによって、移動物の重量Mを演算する。移動物の重量Mは、式3で表される。

Figure 2018118362
ここで、トルク演算値Tの単位は、(kgf・m)、Aの単位は(m/sec)、Jmは回転駆動系のイナーシャ(kgf・m・sec)、Lはモータ1回転あたりの軸移動量(m)である。尚、回転駆動系のイナーシャJmおよびモータ1回転あたりの軸移動量Lは、パラメータ設定部51により設定される定数である。 Thereafter, the weight calculator 54 calculates the weight M of the moving object by using the torque calculation value T and the acceleration A in Equation 3. The weight M of the moving object is expressed by Equation 3.
Figure 2018118362
Here, the unit of the torque calculation value T is (kgf · m), the unit of A is (m / sec 2 ), Jm is the inertia of the rotary drive system (kgf · m · sec 2 ), and L is per motor rotation. The amount of movement (m). The inertia Jm of the rotational drive system and the shaft movement amount L per one rotation of the motor are constants set by the parameter setting unit 51.

このように、本実施形態による工作機械100は、ワークの加工中に移動物の重量Mを自動で演算することができる。   Thus, the machine tool 100 according to the present embodiment can automatically calculate the weight M of the moving object during the machining of the workpiece.

尚、重量演算部54は、加速時または減速時のいずれか一方の加速度A、および/または、トルク演算値Tに代えて加速時または減速時のいずれか一方のトルクの平均値を式3に用いて移動物の重量Mを求めてもよい。この場合、重量演算部54は、摩擦トルクを測定する等の対処が必要となる。   Note that the weight calculation unit 54 replaces either the acceleration A during acceleration or deceleration and / or the torque calculation value T with the average value of either torque during acceleration or deceleration as expressed in Equation 3. It may be used to determine the weight M of the moving object. In this case, the weight calculator 54 needs to take measures such as measuring the friction torque.

また、重量演算部54は、重量センサ等の外部センサを用いて移動物の重量Mを計測してもよい。また、固有振動数演算部55は、振動センサなどの外部センサを用いて移動物の固有振動数ωを計測してもよい。   The weight calculation unit 54 may measure the weight M of the moving object using an external sensor such as a weight sensor. Further, the natural frequency calculation unit 55 may measure the natural frequency ω of the moving object using an external sensor such as a vibration sensor.

図6は、第1実施形態による工作機械100の一連の動作例を示すフロー図である。   FIG. 6 is a flowchart showing a series of operation examples of the machine tool 100 according to the first embodiment.

まず、ユーザがパラメータ設定部51に工作機械100のパラメータの設定をする(S10)。パラメータ設定部51には、ワークを乗せる軸を示す識別情報と、送り駆動機構の剛性kと、加工時の移動物の加速度と、回転駆動系のイナーシャJm(モータ情報)と、モータ1回転あたりの軸移動量L(リード情報)とが格納される。これらのパラメータは、機械調整時に設定されるものである。   First, the user sets parameters of the machine tool 100 in the parameter setting unit 51 (S10). The parameter setting unit 51 includes identification information indicating the axis on which the workpiece is placed, the rigidity k of the feed driving mechanism, the acceleration of the moving object at the time of machining, the inertia Jm (motor information) of the rotary drive system, and per motor rotation The axis movement amount L (lead information) is stored. These parameters are set during machine adjustment.

次に、工作機械100は、加工プログラム6を実行する(S20)。加工プログラム6が終わるまで、プログラム解析部52は加工プログラム6の先解析を行う(S30のNO、S40)。プログラム解析部52は、加工プログラム6のブロック(例えば、B5)を先解析し、移動物を加速または減速する距離が所定値以上であるか否かを検出する。加速または減速する距離が所定値以上の場合(S50のYES)、重量演算部54は、上述の通り、式3を用いて移動物の重量Mを演算する(S60)。   Next, the machine tool 100 executes the machining program 6 (S20). Until the machining program 6 ends, the program analysis unit 52 performs a prior analysis of the machining program 6 (NO in S30, S40). The program analysis unit 52 first analyzes a block (for example, B5) of the machining program 6 and detects whether or not the distance for accelerating or decelerating the moving object is a predetermined value or more. When the acceleration or deceleration distance is equal to or greater than the predetermined value (YES in S50), the weight calculation unit 54 calculates the weight M of the moving object using Equation 3 as described above (S60).

固有振動数演算部55は、演算された移動物の重量Mに基づいて、移動物の固有振動数ωを演算する(S70)。固有振動数演算部55は、移動物の固有振動数ωの振動を抑制するように、サーボ部1のフィルタ処理部14の固有振動数設定を変更する(S80)。フィルタ処理部14の固有振動数の設定変更は、先解析されたブロックの次のブロック(例えば、B6)の実行前に行われる。尚、フィルタ処理部14の固有振動数の設定変更は、先解析されたブロック(例えば、B5)以降の任意のブロックの実行前でもよい。また、固有振動数演算部55は、ブロックB6以降の任意のブロックの実行中に、フィルタ処理部14の固有振動数設定を変更してもよい。   The natural frequency calculating unit 55 calculates the natural frequency ω of the moving object based on the calculated weight M of the moving object (S70). The natural frequency calculation unit 55 changes the natural frequency setting of the filter processing unit 14 of the servo unit 1 so as to suppress the vibration of the natural frequency ω of the moving object (S80). The setting change of the natural frequency of the filter processing unit 14 is performed before the execution of the block next to the previously analyzed block (for example, B6). The setting change of the natural frequency of the filter processing unit 14 may be performed before execution of an arbitrary block after the previously analyzed block (for example, B5). In addition, the natural frequency calculation unit 55 may change the natural frequency setting of the filter processing unit 14 during execution of an arbitrary block after the block B6.

一方、加速または減速する距離が所定値未満である場合(S50のNO)、そのブロックではステップS60〜S80は実行されない。この場合、フィルタ処理部14の固有振動数の設定変更は実行されないものの、ワークの加工は継続される。   On the other hand, when the distance to accelerate or decelerate is less than the predetermined value (NO in S50), steps S60 to S80 are not executed in that block. In this case, although the setting change of the natural frequency of the filter processing unit 14 is not executed, the machining of the workpiece is continued.

工作機械100は、加工プログラム6が終了するまでステップS40〜S80を繰り返し、加工プログラム6が終了した場合に動作を終了する(S30のYES)。   The machine tool 100 repeats steps S40 to S80 until the machining program 6 ends, and ends the operation when the machining program 6 ends (YES in S30).

このように、本実施形態による工作機械100は、ワークの加工中に移動物の重量Mを演算し、時々刻々変化する移動物の重量Mに対応する移動物の固有振動数ωを演算し、その固有振動数ωの振動を抑制するようにフィルタ処理部14の固有振動数を設定することができる。このように、時々刻々変化する移動物の固有振動を抑制することで、固有振動による加工不良を抑制し、高精度な加工を行うことが可能となる。さらに、工作機械100は、移動物の加速度を低下させることなく、移動物の固有振動を抑制することができるため、高い加速度で加工することが可能となる。従って、本実施形態による工作機械100は、ワークを高速、短時間にかつ高精度に加工することができる。   As described above, the machine tool 100 according to the present embodiment calculates the weight M of the moving object during the processing of the workpiece, calculates the natural frequency ω of the moving object corresponding to the weight M of the moving object that changes from time to time, The natural frequency of the filter processing unit 14 can be set so as to suppress the vibration of the natural frequency ω. In this way, by suppressing the natural vibration of the moving object that changes from moment to moment, machining defects due to the natural vibration can be suppressed, and high-accuracy machining can be performed. Furthermore, since the machine tool 100 can suppress the natural vibration of the moving object without reducing the acceleration of the moving object, the machine tool 100 can process at a high acceleration. Therefore, the machine tool 100 according to the present embodiment can process a workpiece at high speed, in a short time, and with high accuracy.

また、本実施形態による工作機械100は、加工プログラム6の実行中に自動で移動物の重量を演算してフィルタの設定までを行うため、ユーザにとって手間がかからない。   Further, since the machine tool 100 according to the present embodiment automatically calculates the weight of the moving object and sets the filter while the machining program 6 is being executed, it is not time-consuming for the user.

(第2実施形態)
移動物の固有振動数ωは、駆動機構2における移動物の位置に依存する場合もある。しかし、第1実施形態においては、加工中の移動物の固有振動数ωは、移動物の重量Mに依存しているものの、移動物の位置については考慮していない。そこで、第2実施形態による工作機械100は、移動物の重量Mだけではなく、移動物の位置も考慮して移動物の固有振動数ωを演算する。
(Second Embodiment)
The natural frequency ω of the moving object may depend on the position of the moving object in the drive mechanism 2. However, in the first embodiment, although the natural frequency ω of the moving object being processed depends on the weight M of the moving object, the position of the moving object is not considered. Therefore, the machine tool 100 according to the second embodiment calculates the natural frequency ω of the moving object in consideration of not only the weight M of the moving object but also the position of the moving object.

第2実施形態による工作機械100は、移動物の重量Mによる固有振動数と移動物の位置による固有振動数とを別々に求め、それぞれの固有振動数の変化を補正することにより移動物の固有振動数ωを演算する。   The machine tool 100 according to the second embodiment obtains the natural frequency based on the weight M of the moving object and the natural frequency based on the position of the moving object separately, and corrects each natural frequency to correct the natural frequency of the moving object. Calculate the frequency ω.

尚、移動物の重量Mによる固有振動数は、第1実施形態による工作機械100が演算する移動物の固有振動数ωと同じでよい。また、第2実施形態による工作機械100の構成は、第1実施形態による工作機械100の構成と基本的に同様であるので、その詳細な説明を省略する。   The natural frequency due to the weight M of the moving object may be the same as the natural frequency ω of the moving object calculated by the machine tool 100 according to the first embodiment. The configuration of the machine tool 100 according to the second embodiment is basically the same as the configuration of the machine tool 100 according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

図7は、第2実施形態による移動物の固有振動数ωの一例を示すグラフである。このグラフの縦軸は、移動物の固有振動数を示し、横軸は、或る基準点からの移動物の距離を示す。即ち、X軸は、移動物の位置を示す。   FIG. 7 is a graph showing an example of the natural frequency ω of the moving object according to the second embodiment. The vertical axis of this graph indicates the natural frequency of the moving object, and the horizontal axis indicates the distance of the moving object from a certain reference point. That is, the X axis indicates the position of the moving object.

加工前または加工開始当初において、ワークはほとんど切削されていないので、移動物の重量Mは比較的重い。一方、加工途中において、ワークの加工が進むと、移動物の重量Mは次第に軽くなる。従って、加工が進むにつれて移動物の固有振動数は、加工前の固有振動数よりも高くなる。   Prior to machining or at the beginning of machining, the workpiece is hardly cut, so the weight M of the moving object is relatively heavy. On the other hand, when the workpiece is processed during the processing, the weight M of the moving object gradually decreases. Therefore, the natural frequency of the moving object becomes higher than the natural frequency before processing as the processing proceeds.

さらに、図7から分かるように、移動物の固有振動数は、移動物の位置によっても変化する。第2実施形態による工作機械100は、このような移動物の位置による移動物の固有振動数の変化も考慮してフィルタ処理部14の固有振動数の設定を行う。   Further, as can be seen from FIG. 7, the natural frequency of the moving object also changes depending on the position of the moving object. The machine tool 100 according to the second embodiment sets the natural frequency of the filter processing unit 14 in consideration of such a change in the natural frequency of the moving object due to the position of the moving object.

例えば、予め、移動物の位置を複数個所変えて移動物の固有振動数をハンマリング試験等で測定する。測定した固有振動数はパラメータ設定部51に格納しておく。測定した位置の固有振動数と他の位置との固有振動数間は、直線補間、線形補間、ラグランジェ補間等の補間方法で補間する。図7の例ではXA〜XEの5ヶ所で固有振動数(固有振動数ωA〜ωE)を測定し、それぞれの固有振動数を直線補間で補間して任意の位置の第3固有振動数を求める。尚、固有振動数演算部55は、予め、移動物の位置を複数個所変えて移動物の固有振動数を演算してもよい。   For example, a plurality of positions of the moving object are changed in advance, and the natural frequency of the moving object is measured by a hammering test or the like. The measured natural frequency is stored in the parameter setting unit 51. The natural frequency at the measured position and the natural frequency at other positions are interpolated by an interpolation method such as linear interpolation, linear interpolation, Lagrangian interpolation or the like. In the example of FIG. 7, the natural frequencies (natural frequencies ωA to ωE) are measured at five locations XA to XE, and each natural frequency is interpolated by linear interpolation to obtain the third natural frequency at an arbitrary position. . The natural frequency calculation unit 55 may calculate the natural frequency of the moving object by changing a plurality of positions of the moving object in advance.

図7の任意の位置Xaの場合を例に説明する。   The case of an arbitrary position Xa in FIG. 7 will be described as an example.

任意の位置Xaでの第3固有振動数ω3は、ωC〜ωD間を直線補間しているので、

Figure 2018118362
となり、また、加工前または加工開始当初の加速度Aおよびトルク演算値Tを式3に適用して固有振動数演算部55で演算した第1固有振動数をω1、加工途中(Xaの位置)の移動物の加速度Aおよびトルク演算値Tを式3に適用して固有振動数演算部55で演算した加工途中の第2固有振動数をω2とすると、フィルタ処理部14で減衰させる第4固有振動数ω4は、ω4=ω3×ω2/ω1となる。 The third natural frequency ω3 at an arbitrary position Xa is linearly interpolated between ωC to ωD.
Figure 2018118362
Further, the first natural frequency calculated by the natural frequency calculation unit 55 by applying the acceleration A and the torque calculation value T before processing or at the beginning of processing to Equation 3 is ω1, and is in the middle of processing (position Xa). The fourth natural vibration to be attenuated by the filter processing unit 14 when the second natural frequency in the middle of processing, which is calculated by the natural frequency calculation unit 55 by applying the acceleration A and the torque calculation value T of the moving object to Equation 3, is ω2. The number ω4 is ω4 = ω3 × ω2 / ω1.

このように、任意の位置における第3固有振動数を予め求めておき、加工前または加工開始当初の移動物の第1固有振動数ω1と加工途中の移動物の第2固有振動数ω2との比率(ω2/ω1)を用いて補正することによって、該位置における加工途中の移動物の第4固有振動数ω4を演算することができる。   In this way, the third natural frequency at an arbitrary position is obtained in advance, and the first natural frequency ω1 of the moving object before processing or at the start of processing and the second natural frequency ω2 of the moving object during processing are processed. By correcting using the ratio (ω2 / ω1), the fourth natural frequency ω4 of the moving object being processed at the position can be calculated.

第2実施形態による工作機械100は、移動物の重量Mによる固有振動数の変化および移動物の位置による固有振動数の変化を考慮して、任意の位置における加工途中の移動物の固有振動数を演算することができる。従って、第2実施形態による工作機械100は、より正確な移動物の固有振動数を演算することができる。   The machine tool 100 according to the second embodiment considers a change in the natural frequency due to the weight M of the moving object and a change in the natural frequency due to the position of the moving object. Can be calculated. Therefore, the machine tool 100 according to the second embodiment can calculate a more accurate natural frequency of the moving object.

(変形例)
第2実施形態による工作機械100は、移動物をX軸方向に移動させる駆動機構2を有する。これに対し、本変形例による工作機械100は、移動物をX軸方向に移動させる駆動機構と、移動物をY軸方向に移動させる駆動機構とを有する。X軸およびY軸は、水平面内において互いに直交している。即ち、本変形例による駆動機構2は、移動物を水平面内に移動させることができる。
(Modification)
The machine tool 100 according to the second embodiment has a drive mechanism 2 that moves a moving object in the X-axis direction. On the other hand, the machine tool 100 according to this modification includes a drive mechanism that moves the moving object in the X-axis direction and a drive mechanism that moves the moving object in the Y-axis direction. The X axis and the Y axis are orthogonal to each other in the horizontal plane. That is, the drive mechanism 2 according to this modification can move the moving object in the horizontal plane.

Y軸方向を考慮せずにX軸方向の位置による移動物の固有振動数ωを求めてフィルタ処理部14の固有振動数を設定しても、固有振動を抑制することができない場合がある。また、場合によっては、Y軸方向の固有振動がX軸方向の固有振動に影響を与える可能性もある。そこで、本変形例による工作機械100は、X軸方向およびY軸方向の両方向の位置を考慮して移動物の固有振動数ωを演算する。   Even if the natural frequency ω of the moving object according to the position in the X-axis direction is determined without considering the Y-axis direction and the natural frequency of the filter processing unit 14 is set, the natural vibration may not be suppressed. In some cases, the natural vibration in the Y-axis direction may affect the natural vibration in the X-axis direction. Therefore, the machine tool 100 according to the present modification calculates the natural frequency ω of the moving object in consideration of the positions in both the X-axis direction and the Y-axis direction.

例えば、本変形例では、加工前または加工開始当初に、X軸方向およびY軸方向の両方向に移動物を移動させながら複数の位置において固有振動数を測定する。その後、複数の位置における固有振動数を用いて複数の位置の間における固有振動数を補間する。これにより、固有振動数演算部55は、水平面内の任意の位置における第3固有振動数ω3を演算することができる。尚、補間は、線形補間またはラグランジュ補間のいずれの補間でもよい。   For example, in this modification, the natural frequency is measured at a plurality of positions while moving the moving object in both the X-axis direction and the Y-axis direction before processing or at the beginning of processing. Thereafter, the natural frequencies between the plurality of positions are interpolated using the natural frequencies at the plurality of positions. Thereby, the natural frequency calculating unit 55 can calculate the third natural frequency ω3 at an arbitrary position in the horizontal plane. The interpolation may be either linear interpolation or Lagrange interpolation.

さらに、固有振動数演算部55は、第2実施形態と同様に、加工前または加工開始当初の移動物の第1固有振動数ω1と加工途中の移動物の第2固有振動数ω2との比率(ω2/ω1)を演算し、第3固有振動数ω3を補正することによって、水平面内の任意の位置における加工途中の移動物の第4固有振動数ω4を演算することができる。   Further, as in the second embodiment, the natural frequency calculator 55 is a ratio of the first natural frequency ω1 of the moving object before processing or at the beginning of processing to the second natural frequency ω2 of the moving object in the middle of processing. By calculating (ω2 / ω1) and correcting the third natural frequency ω3, the fourth natural frequency ω4 of the moving object in the middle of processing at an arbitrary position in the horizontal plane can be calculated.

このように、移動物を水平面内に移動させる場合においても、本変形例による工作機械100は、移動物の重量Mによる固有振動数の変化および移動物の位置による固有振動数の変化を考慮して、任意の位置における加工途中の移動物の固有振動数を演算することができる。尚、本変形例は、鉛直方向であるZ軸を加えた3次元にも拡張することができる。   As described above, even when the moving object is moved in the horizontal plane, the machine tool 100 according to the present modification takes into consideration the change in the natural frequency due to the weight M of the moving object and the change in the natural frequency due to the position of the moving object. Thus, the natural frequency of the moving object in the middle of processing at an arbitrary position can be calculated. In addition, this modification can also be extended to three dimensions including the Z axis which is the vertical direction.

本実施形態による工作機械における振動抑制方法の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、その方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。また、振動抑制方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。   At least a part of the vibration suppressing method in the machine tool according to the present embodiment may be configured by hardware or software. When configured by software, a program for realizing at least a part of the functions of the method may be stored in a recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM, and read and executed by a computer. The recording medium is not limited to a removable medium such as a magnetic disk or an optical disk, but may be a fixed recording medium such as a hard disk device or a memory. A program that realizes at least a part of the function of the vibration suppression method may be distributed via a communication line (including wireless communication) such as the Internet. Further, the program may be distributed in a state where the program is encrypted, modulated or compressed, and stored in a recording medium via a wired line such as the Internet or a wireless line.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

100 工作機械、11 モータ、12 サーボ制御部、14 フィルタ処理部、1 サーボ部、2 駆動機構、3 テーブル、5 主制御部、51 パラメータ設定部、52 プログラム解析部、53 軌道生成部、54 重量演算部、55 固有振動数演算部、6 加工プログラム、M 移動物の重量、ω 移動物の固有振動数、A 移動物の加速度、T モータのトルク、ω1 第1固有振動数、ω2 第2固有振動数、ω3 第3固有振動数、ω4 第4固有振動数 100 machine tools, 11 motors, 12 servo control units, 14 filter processing units, 1 servo units, 2 drive mechanisms, 3 tables, 5 main control units, 51 parameter setting units, 52 program analysis units, 53 trajectory generation units, 54 weights Calculation unit, 55 natural frequency calculation unit, 6 machining program, M moving object weight, ω moving object natural frequency, A moving object acceleration, T motor torque, ω1 first natural frequency, ω2 second natural frequency Frequency, ω3 3rd natural frequency, ω4 4th natural frequency

Claims (15)

ワークと該ワークを載置可能なテーブルとを含む移動物を移動させる駆動機構と、
前記駆動機構を動作させるモータと、前記モータを制御するサーボ制御部とを有するサーボ部と、
前記ワークの加工中に前記移動物の重量を演算する重量演算部と、前記移動物の重量に基づいて前記移動物の固有振動数を演算する固有振動数演算部と、前記ワークを加工する為のパラメータを設定および記憶するパラメータ設定部と、加工プログラムを解析するプログラム解析部と、前記駆動機構が動く軌道を生成する軌道生成部とを有する主制御部と、を備え、
前記サーボ部または前記主制御部は、前記移動物の固有振動数帯域の振動を減衰させるフィルタ処理部をさらに備える工作機械。
A drive mechanism for moving a moving object including a work and a table on which the work can be placed;
A servo unit having a motor for operating the drive mechanism and a servo control unit for controlling the motor;
A weight calculating unit for calculating the weight of the moving object during processing of the workpiece, a natural frequency calculating unit for calculating a natural frequency of the moving object based on the weight of the moving object, and for processing the workpiece A parameter setting unit that sets and stores the parameters, a program analysis unit that analyzes a machining program, and a main control unit that includes a trajectory generation unit that generates a trajectory in which the drive mechanism moves,
The servo unit or the main control unit is a machine tool further including a filter processing unit that attenuates vibrations in a natural frequency band of the moving object.
前記主制御部は、前記移動物の加速度と前記モータのトルク値とに基づいて前記移動物の重量を演算する、請求項1に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 1, wherein the main control unit calculates a weight of the moving object based on an acceleration of the moving object and a torque value of the motor. 前記主制御部は、前記移動物の位置情報と前記トルク値または前記モータを制御する電流値とを前記サーボ部から受け取り、前記位置情報から前記加速度を算出し、前記電流値を受け取った場合に、前記電流値から前記トルク値を演算する、請求項2に記載の工作機械。   The main control unit receives the position information of the moving object and the torque value or the current value for controlling the motor from the servo unit, calculates the acceleration from the position information, and receives the current value The machine tool according to claim 2, wherein the torque value is calculated from the current value. 前記主制御部は、前記ワークの加工中に、前記ワークの加工プログラムのうち未だ実行されていない未実行部分を予め解析し、該未実行部分のうち前記移動物が所定値以上の距離を加速または減速する第1ブロックを検出し、該第1ブロックを実行することによって得られる前記加速度および前記トルク値に基づいて前記移動物の重量を演算する、請求項2または請求項3に記載の工作機械。   The main control unit analyzes in advance an unexecuted portion of the workpiece machining program that has not yet been executed during machining of the workpiece, and accelerates the distance of the moving object within a predetermined value of the unexecuted portion. The machine tool according to claim 2 or 3, wherein a first block that decelerates is detected, and a weight of the moving object is calculated based on the acceleration and the torque value obtained by executing the first block. machine. 前記主制御部は、前記未実行部分のうち前記第1ブロック以降の任意のブロックの実行前または実行中に、前記移動物の重量に基づいて前記フィルタ処理部の前記固有振動数の設定を変更する、請求項4に記載の工作機械。   The main control unit changes the setting of the natural frequency of the filter processing unit based on the weight of the moving object before or during execution of any block after the first block in the unexecuted portion. The machine tool according to claim 4. 前記主制御部は、加工前または加工開始当初の前記移動物の第1固有振動数と加工途中の前記移動物の第2固有振動数との比率を演算し、該比率を用いて任意の位置における前記移動物の第3固有振動数を補正することによって、前記任意の位置における加工途中の前記移動物の第4固有振動数を演算し、該第4固有振動数の前記振動を減衰させるように前記フィルタ処理部に設定する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の工作機械。   The main control unit calculates a ratio between the first natural frequency of the moving object before processing or at the start of processing and the second natural frequency of the moving object during processing, and uses the ratio to set an arbitrary position. By correcting the third natural frequency of the moving object in step S4, the fourth natural frequency of the moving object in the middle of processing at the arbitrary position is calculated, and the vibration of the fourth natural frequency is attenuated. The machine tool according to claim 1, wherein the machine tool is set in the filter processing unit. 前記主制御部は、前記任意の位置における前記第3固有振動数に前記比率を乗算することによって、前記任意の位置における前記第4固有振動数を演算する、請求項6に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 6, wherein the main control unit calculates the fourth natural frequency at the arbitrary position by multiplying the third natural frequency at the arbitrary position by the ratio. 前記主制御部は、複数の位置における固有振動数を予め演算若しくは測定し、前記複数の位置の間における固有振動数を補間することによって、前記任意の位置における前記第3固有振動数を演算する、請求項6または請求項7に記載の工作機械。   The main control unit calculates or measures the natural frequency at a plurality of positions in advance and calculates the third natural frequency at the arbitrary position by interpolating the natural frequency between the plurality of positions. A machine tool according to claim 6 or claim 7. 前記主制御部は、前記複数の位置の間における固有振動数を直線補間することによって、前記任意の位置における前記第3固有振動数を演算する、請求項8に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 8, wherein the main control unit calculates the third natural frequency at the arbitrary position by linearly interpolating natural frequencies between the plurality of positions. 前記主制御部は、前記複数の位置の間における固有振動数を線形補間またはラグランジュ補間することによって、前記任意の位置における前記第3固有振動数を演算する、請求項8に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 8, wherein the main control unit calculates the third natural frequency at the arbitrary position by performing linear interpolation or Lagrange interpolation on the natural frequency between the plurality of positions. ワークと該ワークを載置可能なテーブルとを含む移動物を移動させる駆動機構と、前記駆動機構を動作させるモータと、前記モータを制御するサーボ制御部とを有するサーボ部と、前記サーボ部へ位置指令を出力する主制御部と、を備えた工作機械における前記移動物の振動抑制方法であって、
前記ワークの加工中に前記移動物の重量を演算し、
前記移動物の重量に基づいて前記移動物の固有振動数を演算し、
前記移動物の固有振動数帯域の振動を減衰させるようにフィルタ処理部を具備する振動抑制方法。
A servo unit having a drive mechanism for moving a moving object including a workpiece and a table on which the workpiece can be placed; a motor for operating the drive mechanism; and a servo control unit for controlling the motor; A main control unit that outputs a position command, and a vibration suppression method for the moving object in a machine tool comprising:
Calculate the weight of the moving object during machining of the workpiece,
Calculate the natural frequency of the moving object based on the weight of the moving object,
A vibration suppression method including a filter processing unit so as to attenuate vibrations in the natural frequency band of the moving object.
前記移動物の重量は、前記移動物の加速度と前記モータのトルク値とに基づいて演算される、請求項11に記載の振動抑制方法。   The vibration suppression method according to claim 11, wherein the weight of the moving object is calculated based on an acceleration of the moving object and a torque value of the motor. 前記移動物の重量を演算する前に、
前記移動物の位置情報と前記トルク値または前記モータを制御する電流値とを前記サーボ部から受け取ることをさらに具備し、
前記加速度は前記位置情報から算出され、前記電流値を受け取った場合に、前記トルク値は前記電流値から演算される、請求項12に記載の振動抑制方法。
Before calculating the weight of the moving object,
Receiving the position information of the moving object and the torque value or the current value for controlling the motor from the servo unit;
The vibration suppression method according to claim 12, wherein the acceleration is calculated from the position information, and the torque value is calculated from the current value when the current value is received.
前記サーボ制御部から前記位置情報と前記トルク値または前記電流値とを受け取る前に、
前記ワークの加工中に、前記ワークの加工プログラムのうち未だ実行されていない未実行部分を予め解析し、
前記未実行部分のうち前記移動物が所定値以上の距離を加速または減速する第1ブロックを検出することをさらに具備し、
前記移動物の重量は、該第1ブロックを実行することによって得られる前記加速度および前記トルク値に基づいて演算される、請求項13に記載の振動抑制方法。
Before receiving the position information and the torque value or the current value from the servo control unit,
During machining of the workpiece, analyze in advance an unexecuted portion of the machining program for the workpiece that has not yet been executed,
Detecting a first block in which the moving object accelerates or decelerates a distance equal to or greater than a predetermined value in the unexecuted portion;
The vibration suppressing method according to claim 13, wherein the weight of the moving object is calculated based on the acceleration and the torque value obtained by executing the first block.
加工前または加工開始当初の前記移動物の第1固有振動数と加工途中の前記移動物の第2固有振動数との比率を演算し、
該比率を用いて任意の位置における前記移動物の第3固有振動数を補正することによって、前記任意の位置における加工途中の前記移動物の第4固有振動数を演算することをさらに具備し、
前記フィルタ処理部は、該第4固有振動数の前記振動を減衰させるように設定される、請求項11から請求項14のいずれか一項に記載の振動抑制方法。
Calculating the ratio between the first natural frequency of the moving object before processing or at the start of processing and the second natural frequency of the moving object during processing;
Calculating the fourth natural frequency of the moving object during processing at the arbitrary position by correcting the third natural frequency of the moving object at the arbitrary position using the ratio;
The vibration suppression method according to claim 11, wherein the filter processing unit is set to attenuate the vibration of the fourth natural frequency.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6639758B1 (en) * 2019-05-13 2020-02-05 三菱電機株式会社 Control system and motor control device
CN112305996A (en) * 2019-07-30 2021-02-02 兄弟工业株式会社 Numerical controller and control method
JP2021018566A (en) * 2019-07-19 2021-02-15 ファナック株式会社 Servo controller
CN112748702A (en) * 2019-10-30 2021-05-04 兄弟工业株式会社 Vibration suppression method and vibration suppression device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63308614A (en) * 1987-06-10 1988-12-16 Brother Ind Ltd Positioning device for moving body
JPH1190769A (en) * 1997-09-22 1999-04-06 Toshiba Mach Co Ltd Accelerating/decelerating controller and method for machine tool
US6226558B1 (en) * 1995-11-30 2001-05-01 Siemag Transplan Gmbh Method of controlling the drive of a computer-controlled conveyor device
JP2002283186A (en) * 2001-03-27 2002-10-03 Toshiba Mach Co Ltd Machine tool, numerical control device of machine tool and vibration preventive method
JP2002341916A (en) * 2001-05-21 2002-11-29 Toshiba Mach Co Ltd Numerical controller
JP2003005838A (en) * 2001-04-19 2003-01-08 Toshiba Mach Co Ltd Method for servo control
JP2007226836A (en) * 2007-05-28 2007-09-06 Makino Milling Mach Co Ltd Method for controlling numerically controlled machine tool and numerically controlled machine tool
JP2010211467A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Fanuc Ltd Numerical control equipment controlling machine tool having function of estimating weight of moving part
JP2014191631A (en) * 2013-03-27 2014-10-06 Brother Ind Ltd Numerical controller and drive control method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63308614A (en) * 1987-06-10 1988-12-16 Brother Ind Ltd Positioning device for moving body
US6226558B1 (en) * 1995-11-30 2001-05-01 Siemag Transplan Gmbh Method of controlling the drive of a computer-controlled conveyor device
JPH1190769A (en) * 1997-09-22 1999-04-06 Toshiba Mach Co Ltd Accelerating/decelerating controller and method for machine tool
JP2002283186A (en) * 2001-03-27 2002-10-03 Toshiba Mach Co Ltd Machine tool, numerical control device of machine tool and vibration preventive method
JP2003005838A (en) * 2001-04-19 2003-01-08 Toshiba Mach Co Ltd Method for servo control
JP2002341916A (en) * 2001-05-21 2002-11-29 Toshiba Mach Co Ltd Numerical controller
JP2007226836A (en) * 2007-05-28 2007-09-06 Makino Milling Mach Co Ltd Method for controlling numerically controlled machine tool and numerically controlled machine tool
JP2010211467A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Fanuc Ltd Numerical control equipment controlling machine tool having function of estimating weight of moving part
JP2014191631A (en) * 2013-03-27 2014-10-06 Brother Ind Ltd Numerical controller and drive control method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6639758B1 (en) * 2019-05-13 2020-02-05 三菱電機株式会社 Control system and motor control device
WO2020230234A1 (en) * 2019-05-13 2020-11-19 三菱電機株式会社 Control system and motor control device
CN113795796A (en) * 2019-05-13 2021-12-14 三菱电机株式会社 Control system and motor control device
JP2021018566A (en) * 2019-07-19 2021-02-15 ファナック株式会社 Servo controller
JP7343319B2 (en) 2019-07-19 2023-09-12 ファナック株式会社 servo control device
CN112305996A (en) * 2019-07-30 2021-02-02 兄弟工业株式会社 Numerical controller and control method
JP2021022272A (en) * 2019-07-30 2021-02-18 ブラザー工業株式会社 Numerical control device and control method
JP7238673B2 (en) 2019-07-30 2023-03-14 ブラザー工業株式会社 Numerical controller and control method
CN112748702A (en) * 2019-10-30 2021-05-04 兄弟工业株式会社 Vibration suppression method and vibration suppression device
CN112748702B (en) * 2019-10-30 2023-10-27 兄弟工业株式会社 Vibration suppressing method and vibration suppressing device

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