JP4971763B2 - 工作機械用回転割出し装置における駆動モータの駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械用の角度割出し装置、特に、駆動モータを駆動源とし円テーブルを回転駆動してその角度位置を割り出すための割出し機構と、その割り出された角度位置を保持するクランプ機構と、上記駆動モータを位置制御によって駆動制御する制御装置とを備えた回転割出し装置を前提としたものであって、その回転割出し装置の上記クランプ機構の作動時における上記駆動モータの制御方法に関する。

上記した本発明が前提とする工作機械用の回転割出し装置として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載の回転割出し装置は、基台に回転自在に支持されたテーブル（円テーブル）を備えると共に、該テーブルを回転駆動してその角度位置を割り出すための割出し機構を備えている。この割出し機構としては、テーブルと同心的に配置されてテーブルに固定されたウォームホイールと、このウォームホイールに噛合し回転駆動装置（例えば、駆動モータ／サーボモータ）によって回転駆動されるウォームとを備えたものが公知である。また、特許文献１には、テーブルに固定されたモータロータと、基台に固定されて上記モータロータを回転駆動するモータステータとからなる直接駆動型の駆動モータを割出し機構として採用してものも開示されている。

また、上記のような回転割出し装置では、円テーブルの割り出された角度位置を保持するためのクランプ機構を備えるのが一般的である。特許文献１に記載の回転割出し装置では、このクランプ機構として、基台に固定されたクランプリングであって円テーブルの周面に対向するクランプ面を有するクランプリングを設けている。そして、このクランプリングを圧力流体等の作用によって縮径方向へ変形させることにより、クランプリングによる締付け力（＝クランプ力）によって円テーブルとクランプリングとの相対回転を阻止する状態とし、円テーブルの角度位置を保持するものとなっている。なお、このような円テーブルの角度位置の保持は、一般的には、円テーブル上に載置されたワークの加工を行う際に行われる。

ところで、上記したワークの加工時には、ワークを介して円テーブルに大きな負荷が掛かり、これが、円テーブルを回転させる方向の力として作用する。その結果、クランプ機構によるクランプ力が円テーブルに作用しているにも拘わらず、円テーブルが回転し、割り出された円テーブルの角度位置にズレが生じる場合がある。なお、このような角度位置のズレは、駆動系の捩れによっても生じる場合がある。

上記のような円テーブルの角度位置にズレに伴い、割出し機構の駆動源である駆動モータの回転位置（位相）は、目標の回転位置に対しズレた状態となる。そして、駆動モータが位置制御（サーボ制御）によってその駆動を制御されている回転割出し装置においては、上記のように駆動モータの回転位置にズレが生じた場合、位置制御の働きにより、上記した円テーブルの角度位置のズレを元の位置に戻そうとする制御が行われる。また、従来では、このクランプ時における位置制御が、円テーブルの角度位置を割り出すとき（以下、「角度割出し時」という）と同じ制御内容で行われる。

しかし、ワークの加工時には、割出し機構に対しクランプ機構によるクランプ力が作用しており、これが、割出し機構を駆動する際の負荷として駆動モータに作用する。そのため、上記の角度位置のズレを戻すための位置制御を、角度割出し時と同じような高い応答性が得られる制御内容で行った場合、駆動モータが過負荷状態となってしまう。そして、このような駆動モータの過負荷状態が検出されると、異常と判断されて停止信号が発生し、回転割出し装置と共に工作機械が停止してワークの加工が中断される。その結果、ワークの加工が頻繁に中断されることとなり、加工効率の低下を招いてしまう。

また、上記のような問題は、ワークの加工時（クランプ状態）において円テーブルの角度位置にズレが生じた場合に限らず、角度割出し時におけるクランプ機構の作動タイミングによっても起こり得る。すなわち、円テーブルの角度位置を割り出すべく駆動モータをサーボ制御によって目標の角度位置へ向けて回転させる場合において、クランプ機構を作動させるタイミングは、一般的には位置偏差がゼロとなった状態ではなく、インポジション幅を持っていてある程度の誤差を許容したものとなっている。そのため、位置偏差がゼロとなる前に割出し機構に対しクランプ力が作用した状態となる場合があり、それに伴って上記のような過負荷状態が発生する場合がある。

なお、ワークの加工が中断されないように、円テーブルのクランプ時に駆動モータの位置制御をオフとする場合もあるが、その場合は、上記の角度位置のズレが発生して所望の角度位置とは異なる状態となっても、その状態のままで加工が継続されるため、ワークの加工不良が発生してしまう。
特開平１０−２９１２５号公報

従って、本発明の課題は、ワークの加工不良を招くことなく、しかも、クランプ機構による円テーブルの角度位置の保持が行われた状態において、駆動モータの回転位置が目標の回転位置に対しズレを生じた場合であっても、目標の回転位置に向けて駆動モータの制御において駆動モータが過負荷状態とならない回転割出し装置を提供することにある。

上記課題のもとに、本発明は、前述の工作機械用の回転割出し装置における駆動モータの駆動制御方法であって、駆動モータを位置制御によって駆動制御するための制御装置は、クランプ機構に対する作動指令が出力された時点以降も位置制御を継続すると共に、クランプ機構の作動時において、駆動モータの駆動制御のために実行される位置制御の制御内容を、駆動モータの出力トルクが、円テーブルの角度位置の割出し時における制御内容での同じ位置偏差で出力される出力トルクよりも小さくなる制御内容へ切り換える、ことを特徴とする。

本発明によれば、前記のようにクランプ機構によって保持されている円テーブルの角度位置（駆動モータの回転位置）が目標の角度位置（回転位置）に対しズレを生じた場合や、クランプ機構の作動時に円テーブルの角度位置が目標の角度位置に対しズレを生じている場合でも、駆動モータに対する位置制御によって駆動モータを目標の回転位置に向けて駆動する制御が実行されるため、円テーブルの角度位置のズレに起因する加工不良の発生を防止することができる。しかも、そのための位置制御を、角度割出し時における高い応答性が得られるような制御内容に代えて、出力されるトルク指令値が低い値に抑えられる制御内容として駆動モータの駆動制御を行うため、出力トルクが小さく抑えられ、駆動モータが過負荷状態となることはない。よって、上記のような角度位置のズレが発生しても、それに起因する加工の中断が発生せず、加工効率の低下を有効に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。

図１〜４に示すのは、本発明の一実施形態であって、図１、２には、本発明が適用される工作機械用の回転割出し装置としてのインデックステーブル１０を示す。このインデックステーブル１０は、フレーム１１に対し軸受を介して回転自在に支持された主軸１３、円周方向に配置された複数のネジ部材によって主軸１３の一端に固定された円テーブル１５、主軸１３を回転駆動して円テーブル１５の角度位置を割り出すための割出し機構２０、及び割り出された円テーブル１５の角度位置を保持するためのクランプ機構３０を含む。

図示の例では、割出し機構２０としてウォームギア機構を採用しており、割出し機構２０は、主軸１３に対し相対回転不能に固定されたウォームホイール２１と、ウォームホイール２１と噛合するウォーム２３とを含む。

ウォームホイール２１は、そのボス部２１ａに螺挿されて円周方向に複数配設されたネジ部材により、主軸１３に対し相対回転不能に取り付けられている。また、ウォーム２３は、その回転軸線方向に配設された複数の軸受により、フレーム１１に対し回転自在に支持されている。そして、ウォーム２３は、そのウォーム部２３ａがウォームホイール２１と噛合すると共に、軸部２３ｂがフレーム１１の側面に取り付けられたサーボモータ（駆動モータ）Ｍの出力軸ｍ１に連結されている。従って、出力軸ｍ１の回転が、軸部２３ｂ及びウォーム部２３ａを介してウォームホイール２１に伝達され、それに伴って主軸１３及び円テーブル１５が回転駆動される。

但し、本発明が適用される回転割出し装置における割出し機構は、上記したウォームギア機構を採用したものに限らず、フレーム１１内に配置されたモータロータ及びモータステータからなる駆動モータであって、主軸１３の外周面に対し相対回転不能に固定されたモータロータと、そのモータロータを囲繞するように配置されてフレーム１３に固定されたモータステータとからなる直接駆動型の駆動モータを割出し機構として採用してもよい。

クランプ機構３０は、図示の例では、ディスククランプ形式のクランプ機構を採用しておいる。このクランプ機構３０は、円周方向に配設された複数のネジ部材によってウォームホイール２１のボス部２１ａに対し相対回転不能に取り付けられたクランプディスク３１と、クランプディスク３１をフレーム１１に対し押圧し、フレーム１１との協動でクランプディスク３１を挟持（クランプ）して制動力（クランプ力）を発生させる押圧手段とで構成されている。

この押圧手段は、フレーム１１に固定されてフレーム１１の後面カバーをも兼ねる固定部材３２と、固定部材３２とフレーム１１との間に形成されたリング状の空間３５に対し主軸１３の軸線方向に移動可能に嵌装されたリング状のピストン部材３３とからなる。また、ピストン部材３３とフレーム１１の間には、円周方向に亘って複数の圧縮スプリング３７が配設されており、ピストン部材３３は、この圧縮スプリング３７の付勢力によって固定部材３２側へ向けて常時付勢されている。更に、上記した空間３５、より詳しくは、固定部材３２とピストン部材３３との間に形成されたリング上の空間３５には、フレーム１１に形成された流体供給路１１ａから圧力流体（例えば、圧油）が供給されるようになっている。

そして、上記の構成によるクランプ機構３０では、上記の空間３５に対し圧力流体が供給されることにより、ピストン部材３３は、圧縮スプリング３７の付勢力に抗してクランプディスク３１側へ押し遣られ、フレーム１１との協動でクランプディスク３１をクランプする。このクランプによるクランプ力は、クランプディスク３１の回転に対する制動力として作用し、クランプディスク３１が回転不能な状態となる。その結果、クランプディスク３１が固定された割出し機構２０が回転不能な状態となり、主軸１３及び円テーブル１５の角度位置が保持された状態となる。

但し、本発明が適用される回転割出し装置におけるクランプ機構は、上記のようなディスククランプ形式のものに限らず、例えば、主軸１３を囲繞すると共にフレーム等との間で圧力室を形成するための環状溝が周面に形成されたクランプスリーブを用いたものであって、上記圧力室に圧縮流体を供給することにより、クランプスリーブを縮径方向へ変形されて主軸１３を回転不能に保持するものであってもよい。また、円テーブル１５を主軸１３の軸線方向に移動可能に設け、圧縮流体等の作用により、円テーブル１５をフレーム１１に向けて押圧することにより、円テーブル１５の回転を阻止する形式のものであってもよい。

以上の構成からなる回転割出し装置１０において、割出し機構２０の駆動源である駆動モータとしてサーボモータＭは、図３に示す制御装置５０によってその駆動が制御される。この制御装置５０は、位置制御によってサーボモータＭの駆動を制御するものであり、大まかにいって位置制御回路５１、速度制御回路５３及び電流制御回路５５で構成されている。

円テーブル１５の角度割出しを行うにあたっては、まず、位置制御回路５１に対し、工作機械の制御装置（図示せず）からサーボモータＭの目標回転位置Ｐｃを示す位置指令信号が供給される。この位置指令信号は、工作機械の制御装置にプログラムされた数値制御に基づき、次に回転させるべき円テーブル１５の回転量に応じたサーボモータＭの回転量を得るための回転位置を示すものである。

位置制御回路５１は比較部５１ａを含み、この比較部５１ａに対し、上記した目標回転位置Ｐｃを示す位置指令信号が入力される。また、比較部５１ａには、サーボモータＭに付設されたエンコーダＥＮから位置フィードバック信号が入力されている。そして、比較部５１ａは、目標回転位置Ｐｃと位置フィードバック信号によって示されるサーボモータＭの実際の回転位置Ｐｆとの偏差Ｐｄを求め、その求められた位置偏差Ｐｄを、位置制御回路５１内の位置偏差増幅部５１ｂへ向けて出力する。位置偏差増幅部５１ｂには位置ループゲインＧｐが設定されている。そして、位置偏差増幅部５１ｂは、比較部５１ａからの位置偏差Ｐｄを位置ループゲインＧｐに応じて増幅して速度指令値Ｓｃを求め、その速度指令値Ｓｃを示す速度指令信号を速度制御回路５３の比較部５３ａに対し出力する。

速度制御回路５３の比較部５３ａには、エンコーダＥＮによって検出されたサーボモータＭの回転量に基づいて微分器５２によって得られる速度フィードバック信号が入力されている。そして、比較器５３ａは、位置制御回路５１からの速度指令信号によって示される速度指令値Ｓｃと速度フィードバック信号によって示されるサーボモータＭの回転速度Ｓｆとの偏差Ｓｄを求め、その求められた速度偏差Ｓｄを速度偏差増幅部５３ｂへ向けて出力する。

速度偏差増幅部５３ｂは、比較部５３ａからの速度偏差Ｓｄに対しＰＩ制御を行ってトルク指令値を求めるものであり、図４に示すように、制御ゲインとしての比例ゲイン（速度比例ゲイン）Ｇｓｐが設定された比例器５３ｂ１と、同じく制御ゲインとしての積分ゲイン（速度積分ゲイン）Ｇｓｉが設定された積分器５３ｂ２とを含む。速度偏差増幅部５３ｂは、比例器５３ｂ１が速度偏差Ｓｄに比例ゲインＧｓｐを乗算する比例制御を行うと共に、積分器５３ｂ２が速度偏差Ｓｄを積分ゲインＧｓｉに応じて積分する積分制御を行い、この両者によって求められた値を加算してトルク指令値Ｔｃを求める。そして、この求められたトルク指令値Ｔｃを示すトルク指令信号を、電流制御回路５５のトルク制御回路５５ａへ向けて出力する。

電流制御回路５５は、トルク制御部５５ａ、Ｄ／Ａ変換器５５ｂ、電流増幅器５５ｃ及び電流検出部５５ｄを含む。トルク制御部５５ａは、速度制御回路５３からのトルク指令Ｔｃに基づいて電流指令値Ｉｃを求め、この電流指令値Ｉｃを示す指令信号を出力する。この電流指令値Ｉｃを示す指令信号は、Ｄ／Ａ変換器５５ｂでアナログ信号に変換されて電流増幅部５５ｃへ入力される。電流増幅器５５ｃは、電流検出器５５ｄによって検出された電流値ＩとＤ／Ａ変換器５５ｂからの電流指令値Ｉｃとの偏差を演算し、その偏差に応じた駆動電流を駆動モータＭへ供給する。そして、駆動モータＭは、その駆動電流により、工作機械からの位置指令信号によって示される目標回転位置Ｐｃまで回転駆動される。

このような制御装置５０において、本実施例では、制御装置５０が、速度制御回路５３からのトルク指令値Ｔｃを監視するトルク指令監視回路５７を含んでいる。また、速度制御回路５３の速度偏差増幅部５３ｂには、積分器５３ｂ２の出力側に、制御内容を切り換えるためのスイッチ回路ＳＷが組み込まれている。

トルク指令監視回路５７は、トルク指令値を検出するための検出器５７ｂ、トルク指令値の許容トルク値を設定するための設定器５７ｃ、及び検出されたトルク指令値と設定された許容トルク値とを比較する比較器５７ａを含む。また、比較器５７ａには、クランプ機構３０が作動したこと示すクランプON信号、及びクランプが解除されたことを示すクランプOFF信号が入力されている。

検出器５７ｂは、速度制御回路５３の速度偏差増幅部５３ｂの出力側に接続されており、所定のサンプリング周期毎に、速度偏差増幅部５３ｂから出力されるトルク指令信号からトルク指令値Ｔｃを検出し、その検出値（トルク指令値Ｔｃ）を比較器５７ａへ向けて出力する。

比較器５７ａには、設定器５７ｃによってトルク指令値の許容トルク値Ｔｐが設定されている。なお、この許容トルク値Ｔｐは、例えば、サーボモータＭの定格トルクの７０％程度に設定される。そして、比較器５７ａは、検出器５７ｂからの出力毎に、検出器５７ｂによって検出されたトルク指令値Ｔｃと許容トルク値Ｔｐとを比較する監視動作を行い、その結果、検出されたトルク指令値Ｔｃが許容トルク値Ｔｐ以上と判断された時点で、速度偏差増幅部５３ｂのスイッチ回路ＳＷに対し、開閉状態を切り換えるための切換信号Ｃｓを出力する。なお、この比較器５７ａによる監視動作は、前記のクランプON信号が入力された時点から開始され、クランプOFF信号の入力によって終了されるものとする。

速度偏差増幅部５３ｂのスイッチ回路ＳＷに対する比較器５７ａからの切換信号Ｃｓは、その出力が開始された時点から比較器５７ａに対しクランプOFF信号が入力されるまで出力され続ける。スイッチ回路ＳＷは、常閉接点として構成されており、比較器５７ａからの切換信号Ｃｓによって開状態となる。

以上のような構成によるサーボモータＭの制御装置５０によれば、円テーブル１５の角度割出し時では、速度制御回路５３は、速度偏差Ｓｄに対しＰＩ制御を行ってトルク指令値Ｔｃを求め、電流制御回路５５が、そのトルク指令値Ｔｃに基づいてサーボモータＭの駆動を行っている。このように、角度割出し時では、位置偏差Ｐｄに応じた速度偏差Ｓｄに基づいてトルク指令値Ｔｃを求めるにあたり、速度偏差Ｓｄを比例ゲインＧｓｐに応じて増幅する比例制御（Ｐ制御）に加え、速度偏差Ｓｄを積分ゲインに応じて積分する積分制御（Ｉ制御）を行い、その積分値を比例制御によって得られた値に加算してそのトルク指令値Ｔｃを求めており、それによって、位置指令信号が発生した時点から高い応答性を持ってサーボモータＭを目標回転位置Ｐｃまで回転駆動することが可能となっている。なお、積分器５３ｂ２にも上記のクランプOFF信号が入力されており（図示略）、積分器５３ｂ２における積分値は、そのクランプOFF信号によってクリアされるものとする。

円テーブル１５の角度位置の割出しが完了し、その角度位置を保持すべくクランプ機構３０に対する作動指令が出力された時点もしくはクランプが完了した時点で、トルク指令監視回路５７の比較器５７ａに対し、クランプ機構３０が作動したことを示すクランプON信号が出力される。これにより、比較器５７ａは、検出器５７ｂによるトルク指令値Ｔｃの検出値と設定された許容トルク値Ｔｐとを比較する監視動作を開始する。なお、この時点では、比較器５７ａから切換信号Ｃｓが出力されていないため、速度偏差増幅部５３ｂのスイッチ回路ＳＷは閉状態のままである。

クランプ機構３０による円テーブル１５の角度位置の保持（クランプ）が完了したことに伴い、円テーブル１５上に取り付けられたワークの加工が開始される。このようなクランプ機構３０の作動時において、例えば、ワークに掛かる負荷によって円テーブル１５に対し回転方向の力が作用し、保持されている円テーブルの角度位置が目標の角度位置に対しズレを生じた状態となる場合がある。その場合、工作機械からの位置指令信号による目標回転位置Ｐｃと、エンコーダＥＮによって検出されるサーボモータＭの回転位置との間に偏差（位置偏差Ｐｄ）が生じるため、制御装置５０は、その位置偏差Ｐｄに従い、サーボモータＭの回転位置を元の目標回転位置Ｐｃに戻すための位置制御を開始する。

その制御過程において、制御の開始時点では、速度制御回路５３からのトルク指令値Ｔｃの値は比較器５７ａに設定された許容トルク値Ｔｐよりも低いため、速度偏差増幅部５３ｂのスイッチ回路ＳＷは閉状態のままである。従って、速度制御回路５３は、角度割出し時と同様に、速度偏差Ｓｄに対しＰＩ制御を行ってトルク指令値Ｔｃを求め、これを出力している。

しかし、上記制御過程では、主軸１３及び円テーブル１５の回転を阻止するためのクランプ機構３０によるクランプ力が割出し機構２０（クランプディスク３１）に対し作用したままであるため、このクランプ力による大きな負荷が掛かった状態でサーボモータＭを回転駆動することになる。そのため、ＰＩ制御下では、積分制御による積分値が増大してトルク指令値Ｔｃが過大となり、サーボモータＭの出力トルクが過大となってサーボモータＭが過負荷状態となってしまう。

これに対し本実施例における制御装置５０では、トルク指令監視回路５７によって速度制御回路５３から出力されるトルク指令値Ｔｃを監視し、その結果に応じて速度偏差増幅部５３ｂによるＰＩ制御をＰ制御に切り換えるようにしている。

具体的には、トルク指令監視回路５７において、検出器５７ｂによって検出されたトルク指令値Ｔｃが、比較器５７ａにおいて許容トルク値Ｔｐと比較される。そして、トルク指令値Ｔｃが許容トルク値Ｔｐ以上であると判断された時点で、比較器５７ａから速度偏差増幅部５３ｂのスイッチ回路ＳＷへ向けて切換信号Ｃｓが出力され、それに応じてスイッチ回路ＳＷが開状態に切り換えられる。その結果、速度偏差増幅部５３ｂから出力されるトルク指令値Ｔｃは、位置偏差Ｐｄに応じた速度偏差Ｓｄに対し比例制御のみを行って得られた値となり、同じ位置偏差Ｐｄの状態でＰＩ制御を行って得られるトルク指令値Ｔｃよりも低い値となる。

すなわち、本実施例による制御装置５０では、クランプ機構３０の作動時において、トルク指令値Ｔｃが許容トルク値Ｔｐ以上となったことに伴い、その制御内容を、同じ位置偏差の状態において、角度割出し時に行われるＰＩ制御によって得られるトルク指令値よりも低い値のトルク指令値が出力されるＰ制御に切り換えてサーボモータＭの制御を行うものである。従って、サーボモータＭの出力トルクは、位置偏差が同じ状態での角度割出し時における出力トルクよりも小さく抑えられ、サーボモータＭが過負荷状態となることが防止される。

そして、上記のように制御内容が切り換えられた後は、電流制御回路５５は、速度制御回路５３において速度偏差Ｓｄに対し比例制御のみを行って得られたトルク指令値Ｔｃに従ってサーボモータＭの駆動を制御し、サーボモータＭを目標の回転位置まで回転させる。これにより、目標の角度位置に対しズレを生じた状態となっていた円テーブル１５の角度位置が、目標の角度位置に一致した状態となり、円テーブル１５の角度位置にズレが生じたままワークの加工が継続されることも防止される。

なお、以上で説明した実施例では、制御装置５０にトルク指令監視回路５７を設けて、クランプ機構３０の作動時において、サーボモータＭの駆動を制御するためのトルク指令値Ｔｃを監視し、このトルク指令値Ｔｃが設定された許容トルク値以上となったと判断された時点で制御内容を切り換えるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、電流制御回路５５における電流指令値Ｉｃを監視し、この電流指令値Ｉｃが許容電流値以上となったことにより制御内容を切り換えるようにしてもよい。

また、上記のように、トルク指令値や電流指令値が設定された許容値以上となったことに基づいて制御内容を切り換えるものに代え、クランプ機構３０が作動したこと示すクランプON信号、及びクランプが解除されたことを示すクランプOFF信号に基づいて制御内容を切り換えるようにしてもよい。すなわち、クランプ機構３０によるクランプのON／OFFと連動して制御内容が切り換えられる構成としてもよい。この場合、上記の実施例の態様では、制御装置５０におけるトルク指令監視回路５７を省略し、クランプON信号及びOFF信号が速度偏差増幅部５３ｂのスイッチ回路ＳＷへ入力されるように制御装置５０を構成し、スイッチ回路ＳＷがクランプON信号及びOFF信号によって開閉状態を切り換えられるようにすればよい。

また、前述の実施例では、トルク指令値を求めるためのＰＩ制御をＰ制御に切り換えることにより、サーボモータＭの出力トルクを、位置偏差が同じ状態での角度割出し時における出力トルクよりも小さく抑えるものとしたが、これに代えて、制御ゲインを小さい値のものに変更することによっても同様の効果が得られる。

具体的には、図５に示すように、速度制御回路６３の速度偏差増幅部６３ｂが、比例器として、異なる値の比例ゲインＧｓｐ１、Ｇｓｐ２（Ｇｓｐ１＞Ｇｓｐ２）がそれぞれに設定された比例器６３ｂ１及び比例器６３ｂ２を備えると共に、積分器として、異なる値の積分ゲインＧｓｉ１、Ｇｓｉ２（Ｇｓｉ１＞Ｇｓｉ２）がそれぞれに設定された積分器６３ｂ３及び積分器６３ｂ４を備え、更に、各２つの比例器６３ｂ１、６３ｂ２及び積分器６３ｂ３、６３ｂ４を切り換えるためのスイッチ回路ＳＷ２及びＳＷ３を備えている。スイッチ回路ＳＷ２及びＳＷ３は、円テーブル１５の角度割出し時には図示の状態となっており、比較部６３ａからの速度偏差Ｓｄが、比例器６３ｂ１及び積分器６３ｂ３に入力されるようになっている。また、スイッチ回路ＳＷ２及びＳＷ３には、上記の実施例における切換信号Ｃｓ又はクランプON／OFF信号が入力されるようになっている（図示略）。

そして、スイッチ回路ＳＷ２及びＳＷ３は、切換信号Ｃｓ又はクランプON信号が入力されると、接点を比例器６３ｂ２及び積分器６３ｂ４側へ切り換える。その結果、速度偏差増幅部６３ｂから出力されるトルク指令値Ｔｃは、角度割出し時に用いられる制御ゲイン（比例、積分ゲイン）よりも小さい制御ゲインによるＰＩ制御によって求められることになり、サーボモータＭの出力トルクが小さく抑えられ、前述の実施例と同様の効果が得られる。

なお、図５の例において、比例器（比例ゲイン）は１つとし、積分器（積分ゲイン）のみを２つ設け、積分器のみがクランプ機構の作動時に切り換えられるようにしてもよい。また、それぞれに異なる制御ゲインが設定された２つの積分器（及び比例器）を備えるものに代えて、１つの積分器（及び比例器）に２つの制御ゲインが設定され、上記の切換信号Ｃｓ又はクランプON／OFF信号に応じて、積分制御（及び比例制御）に用いる制御ゲインを選択的に切り換えるようにしてもよい。

更に、本発明は、以上の実施例のように、速度制御回路５３の速度偏差増幅部５３ｂから出力されるトルク指令値自体が小さくなるように制御内容を切り換えるものに限らず、電流制御回路に与えられるトルク指令値Ｔｃに対し上限値を設定してサーボモータＭの出力トルクを小さく抑えるようにしてもよい。

このようなトルク指令値Ｔｃに上限値を設定するための構成としては、例えば、図６に示すように、速度制御回路７３の速度偏差増幅部７３ｂと電流制御回路との間（図示の例では、速度制御回路５３内の速度偏差増幅部５３ｂの後段）に、トルクリミット手段としてのトルクリミッタ回路７３ｃを介装したものが考えられる。

より詳しくは、速度制御回路７３では、速度偏差増幅部７３ｂの出力が切換スイッチ回路ＳＷ４の常閉接点ＳＷａを介して電流制御回路５５へ入力されると共に、切換スイッチ回路ＳＷ４の常開接点ＳＷｂとトルクリミッタ回路５３ｃとの直列回路が並列接続されている。そして、切換スイッチ回路ＳＷ４に対し上記の切換信号Ｃｓ又はクランプON／OFF信号が入力されると、常閉接点ＳＷａが開状態になると共に常開接点ＳＷｂが開状態となり、速度偏差増幅部７３ｂの出力は、トルクリミッタ回路７３ｃを介して電流制御回路側へ出力される。なお、このトルクリミッタ回路５３ｃには、サーボモータＭの出力トルクが過大とならないようなトルクリミット値（例えば、定格トルクの７０％程度の値）が設定されているものとする。

従って、クランプ機構３０の作動時において、制御装置による位置制御が実行され、その制御過程において、比較部７３ａからの速度偏差Ｓｄに対しＰＩ制御を行って得られるトルク指令値が過大になったとしても、電流制御回路に対し出力されるトルク指令値Ｔｃは、トルクリミッタ回路７３ｃに設定されたトルクリミット値に制限されてそれ以上は大きくなることが無い。これにより、サーボモータＭの出力トルクが過大になることが無いため、前述の実施例と同様の効果が得られる。

なお、本発明は、以上で説明したいずれの実施例にも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々に変更することが可能である。

本発明が適用される工作機械用の回転割出し装置を示す側面断面図。 本発明が適用される工作機械用の回転割出し装置を示す正面断面図。 本発明の一実施形態を実行するための制御装置を示すブロック図。 本発明の一実施形態を実行するための制御装置の一部を示すブロック図。 本発明の他の実施形態を実行するための制御装置の一部を示すブロック図。 本発明の他の実施形態を実行するための制御装置の一部を示すブロック図。

符号の説明

１０ 回転割出し装置
１３ 主軸
１５ 円テーブル
２０ 割出し機構
２１ ウォームホイール
２３ ウォーム
３０ クランプ機構
３１ クランプディスク
３３ ピストン部材
５０ 制御装置
５１ 位置制御回路
５３、６３、７３ 速度制御回路
５３ｂ、６３ｂ、７３ｂ 速度偏差増幅部
５５ 電流制御回路
５７ トルク指令監視回路
５７ａ 比較器
５７ｂ 検出器
Ｍ サーボモータ（駆動モータ）

Claims (6)

1. 駆動モータを駆動源とし円テーブルを回転駆動してその角度位置を割り出すための割出し機構と、前記割り出された角度位置を保持するクランプ機構と、前記駆動モータを位置制御によって駆動制御する制御装置と、を備えた工作機械用の回転割出し装置において、
   前記制御装置は、前記クランプ機構に対する作動指令が出力された時点以降も前記位置制御を継続すると共に、前記クランプ機構の作動時において、前記駆動モータの駆動制御のために実行される前記位置制御の制御内容を、前記駆動モータの出力トルクが、前記円テーブルの角度位置の割出し時における制御内容での同じ位置偏差で出力される出力トルクよりも小さくなる制御内容へ切り換える、
   ことを特徴とする工作機械用回転割出し装置における駆動モータの駆動制御方法。
2. 前記制御装置は、許容トルク値を設定するための設定器を含むと共に、ＰＩ制御によってトルク指令値を求める制御内容で前記位置制御を実行するように設定されており、前記クランプ機構の作動時に前記ＰＩ制御によって得られた前記トルク指令値を検出すると共に検出された前記トルク指令値と前記許容トルク値とを比較し、その比較結果として検出された前記トルク指令値が前記許容トルク値を超えた場合に前記位置制御の制御内容の切り換えを行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械用回転割出し装置における駆動モータの駆動制御方法。
3. 前記制御装置は、クランプ機構の作動に伴って前記位置制御の制御内容の切り換えを行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械用回転割出し装置における駆動モータの駆動制御方法。
4. 前記制御装置は、前記位置制御の制御内容の切り換えとして、ＰＩ制御によりトルク指令値を求める制御内容からＰ制御によりトルク指令値を求める制御内容への切り換えを行う、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の工作機械用回転割出し装置における駆動モータの駆動制御方法。
5. 前記制御装置は、前記位置制御の制御内容切り換えに伴い、前記位置制御に用いられる制御ゲインを、前記駆動モータの出力トルクが小さくなる値のものに変更する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の工作機械用回転割出し装置における駆動モータの駆動制御方法。
6. 前記制御装置は、前記トルク指令値に上限を設定するトルクリミット手段を備え、前記位置制御の制御内容の切り換えとして、前記トルク指令値に制限を加える制御内容へ切り換える、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の工作機械用回転割出し装置における駆動モータの駆動制御方法。

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