JP2704263B2 - 巻線切換制御装置 - Google Patents

巻線切換制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工作機械類の主軸モータに使用される巻線
切換制御装置に関する。
（従来の技術） 通常の工作機械の主軸モータは、広い範囲で一定の出
力を確保するために、ギヤ機構を備えており、主軸の回
転数を変えて多様な切削条件を実現するようにしてい
た。
（発明が解決しようとする課題） このような従来のギヤにより広域定出力を実現する主
軸変速機構は、主軸モータを単一巻線で構成しているた
め、そこでの発熱が大きくなり、またギヤによる変速機
構が大がかりになるうえ、モータ自体の体積も大きくし
なくてはならないという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、低速巻線と高速巻線とを有する交流電動機により主
軸モータの広域定出力化を可能にする巻線切換制御装置
を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、電動機巻線の低速巻線回路と高速巻
線回路とを有し、パルス幅変調された電流信号により速
度制御され一定出力かつ可変速で工作機械の主軸を駆動
する交流電動機の巻線切換制御装置において、低速巻線
回路の駆動時の出力と高速捲線回路の駆動時の出力とが
ほぼ等しい電動機の回転数を閾値として設定する手段
と、前記低速巻線回路と高速巻線回路とを切り換える電
機子捲線切換手段と、交流電動機の回転数が前記設定さ
れた閾値の回転数より下側の時低速捲線回路を選択駆動
指令し、前記閾値の回転数より上側の時高速捲線回路を
選択駆動指令する指令手段と、を具備することを特徴と
する捲線切換制御装置を提供することが出来る。
（作用） 本発明の巻線切換制御装置では、低速巻線回路の駆動
時の出力と高速捲線回路の駆動時の出力とがほぼ等しい
電動機の回転数を閾値として設定し、交流電動機の回転
数が前記設定された閾値の回転数より下側の時低速捲線
回路を選択駆動指令し、前記閾値の回転数より上側の時
高速捲線回路を選択駆動指令するので、交流電動機の動
力線の接続を切換えることにより高速から低速に至るま
での広い範囲での出力特性を安定させることができる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。
第１図は、ACスピンドルサーボユニット１による巻線
切換制御の一例を示すブロック図である。主軸モータ２
はスピンドルサーボユニット１のトランジスタインバー
タによりパルス幅変調された電流信号により、ディジタ
ルで速度制御されるもので、スピンドルサーボユニット
１は主軸切換回路11を含んでいる。主軸モータ２は、低
速巻線と高速巻線とを有する交流電動機であり、動力線
のU,V,WとX,Y,Z端子間の接続を切換えることにより巻線
切換が可能に構成されている。
３はプログラマブルコントローラであり、スピンドル
サーボユニット１で検出された主軸モータ１についての
速度検出信号により切換要求信号を主軸切換回路11に出
力している。このプログラマブルコントローラ３では、
切換速度に応じて上記切換要求信号を形成するようにし
ている。主軸切換回路11は、切換要求信号に基づいてリ
レー回路４に対する動力線切換指令をROMをメインROMか
らサブへ切換る指令を発生するものであり、この動力線
切換指令は主軸モータ２の巻線切換用の電磁接点MC1,MC
2を交互にオン、オフする。
なお、これら低速巻線回路と高速巻線回路とを切り換
える手段を電機子捲線切換手段という。
第２図（ａ），（ｂ）は、主軸モータ２の電機子巻線
を低速巻線としてＹ接続に構成した場合と、高速巻線と
してΔ接続に巻線構成した場合を示している。つまり、
電磁接点MC1をオンするときには、巻線構成はＹ接続に
なり、低速回転の領域で定出力特性の電動機となり、電
磁接点MC2をオンするときには、巻線構成はΔ接続にな
り、高速回転の領域で定出力特性の電動機に切換えられ
る。
第３図には、上記ACスピンドルサーボユニット１によ
る巻線切換シーケンスの一例を示している。
主軸モータ２の速度が設定速度を越えて、速度検出信
号SDTがオフからオンに切換えられると、PC3からの切換
要求指令SELがオンになり、それが主軸切換回路11に入
力されると、イネーブル信号ENBはオフする。これによ
りモータ電流が切断されるとともに、主軸切換回路11か
らはROM選択指令＊SELROMに基づいてメインROMからサブ
ROMへの切換が指令され、また同時に主軸切換回路11に
より動力線切換指令CHP1,2がロウ（「０」）からハイ
（「１」）になってリレー回路４を駆動する。リレー回
路４により電磁接点MC1がオフされMC2がオンに切換えら
れ、主軸モータ２を低速巻線から高速巻線にした後、RO
M切換完了信号＊MRFINと動力線切換完了信号CFINにより
イネーブル信号ENBをオンし、その結果、再びモータ電
流が供給される。
その後、主軸モータ２の回転速度が再び低下して設定
速度を下回ったときには、速度検出信号SDTがオンから
オフに切換えられ、上述のシーケンスと逆のシーケンス
に従って主軸モータ２の巻線構成を低速巻線とする。
第４図は、主軸モータ２の回転速度に対する出力特性
の一例を示す特性図である。例えば設定速度として回転
数Ｎを1000とし、低速巻線によりＮ＝400〜1000、高速
巻線によりＮ＝1000〜8000がそれぞれ定出力領域である
とすれば、単一の巻線で、しかもギヤ機構を不要にして
広域定出力化が実現される。つまり、工作機械の構成を
簡素化し、コスト的にも従来装置に比較して極めて有利
になる。この場合の設定速度については、切換速度の前
後での動作を安定させるべく、加速時と減速時との間で
所定のヒステリシスが設定されていることが望ましい。
以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実
施態様について説明したが、その好ましい実施態様の説
明は、構成の詳細な部分についての変形、特許請求の範
囲に記載された本発明の精神に反しない限りでの種々な
変形、あるいはそれらを組み合わせたものに変更するこ
とができることは明らかである。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、単一巻線によ
り広域定出力化が実現でき、小型の工作機械用の主軸モ
ータを構成するうえで有効な巻線切換制御装置を提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ），（ｂ）は、主軸モータの電気子巻線のＹ接続と
Δ接続の巻線構成を示す図、第３図は、巻線切換シーケ
ンスの一例を示す図、第４図は、回転速度に対する出力
特性の一例を示す特性図である。 １……ACスピンドルサーボユニット、２……主軸モー
タ、３……プログラマブルコントローラ、４……リレー
回路、５……波形発生回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤岡 良基 東京都日野市旭が丘３丁目５番地１ フ ァナック株式会社商品開発研究所内 (72)発明者 河野 新一 東京都日野市旭が丘３丁目５番地１ フ ァナック株式会社商品開発研究所内 (72)発明者 篠原 達夫 東京都日野市旭が丘３丁目５番地１ フ ァナック株式会社商品開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−2587（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−150993（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−145399（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭44−6302（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭51−42365（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電機子巻線の低速巻線回路と高速巻線回路
    とを有し、パルス幅変調された電流信号により速度制御
    され一定出力かつ可変速で工作機械の主軸を駆動する交
    流電動機の巻線切換制御装置において、低速巻線回路の
    駆動時の出力と高速捲線回路の駆動時の出力とがほぼ等
    しい電動機の回転数を閾値として設定する手段と、前記
    低速巻線回路と高速巻線回路とを切り換える電機子捲線
    切換手段と、交流電動機の回転数が前記設定された閾値
    の回転数より下側の時低速捲線回路を選択駆動指令し、
    前記閾値の回転数より上側の時高速捲線回路を選択駆動
    指令する指令手段と、を具備することを特徴とする捲線
    切換制御装置。
  2. 【請求項２】前記閾値にヒステリシス特性を具備せしめ
    たことを特徴とする請求項（１）に記載の巻線切換制御
    装置。
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