JP5369718B2

JP5369718B2 - Machine Tools

Info

Publication number: JP5369718B2
Application number: JP2009018224A
Authority: JP
Inventors: 寿宏米津; 郷阿部田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP2010173014A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machine tool for attaining preferable grinding machining by controlling movement of a rotary tool based on a driving state of the rotary tool. <P>SOLUTION: The machine tool includes a servo motor 32 relatively moving a tool holding part 21 to a workpiece holding part 11, a servo driving part 33 supplying power to the servo motor 32 based on a command value, a correction amount calculating part 57 calculating the motor correction amount based on the driving amount of the rotary tool 22, and a correction part 60 correcting the command value based on the motor correction amount. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転駆動する回転工具により切削加工または研削加工する工作機械に関するものである。 The present invention relates to a machine tool that performs cutting or grinding with a rotary tool that is driven to rotate.

一般に、研削盤により工作物と回転駆動させた砥石車を接触させる研削加工において、砥石車のバランスがとれているほど面粗度を向上できることが知られている。砥石車にアンバランスがある場合には、砥石車の振動が発生し、工作物に回転周期のびびりが転写されて加工面の品質が低下してしまう。このため、砥石のバランスをとるために、砥石車のアンバランスの方向および大きさを測定し、この測定結果に基づいて、砥石車に重りを適宜付加する方法がある。 In general, it is known that the surface roughness can be improved as the grinding wheel is balanced in the grinding process in which the workpiece is brought into contact with the grinding wheel rotated by the grinding machine. When the grinding wheel is unbalanced, the grinding wheel is vibrated, and chatter of the rotational cycle is transferred to the workpiece, resulting in a deterioration in the quality of the processed surface. For this reason, in order to balance the grinding wheel, there is a method in which the direction and magnitude of the unbalance of the grinding wheel is measured, and a weight is appropriately added to the grinding wheel based on the measurement result.

その他、砥石車の内部に重りとこの重りを移動させるモータなどの移動機構を備えるオートバランサを取付けることでバランスをとる方法がある。そして、このオートバランサは、砥石車と一体となって回転し、砥石車のバランスをとるように内蔵する重りの位置を制御する。これにより、アンバランスにより発生する砥石車の振動を抑制している。また、砥石車が高速回転すると遠心力が強くなるため、アンバランスにより発生する砥石車の振動もさらに強くなる。そこで、例えば、特開２００３−１０３４５９号公報（特許文献１）によれば、砥石車の高速回転にも適用可能なバランス修正装置が開示されている。 In addition, there is a method of balancing by attaching an auto balancer including a weight and a moving mechanism such as a motor for moving the weight inside the grinding wheel. The autobalancer rotates integrally with the grinding wheel and controls the position of the built-in weight so as to balance the grinding wheel. Thereby, the vibration of the grinding wheel generated by unbalance is suppressed. Further, when the grinding wheel rotates at a high speed, the centrifugal force becomes strong, so that the vibration of the grinding wheel caused by unbalance is further strengthened. Therefore, for example, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-103459 (Patent Document 1), a balance correction device that can be applied to high-speed rotation of a grinding wheel is disclosed.

特開２００３−１０３４５９号公報JP 2003-103459 A

しかし、砥石車に重りを付加する方法においては、バランス測定用の測定器を必要とする上、さらに高精度にバランスをとるには多くの経験が必要なので自動化が困難である。そして、この方法では、交換する個々の砥石車に対してバランスをとるように調整する必要があるため生産性の低下の原因となりうる。また、オートバランサを取付ける方法においては、砥石車にオートバランサを固定するための専用治具が必要となり、コストアップとなる。さらに、オートバランサの取付け場所の確保も必要となるため、機械の仕様が制限されるおそれがある。 However, the method of adding weight to the grinding wheel requires a measuring instrument for balance measurement, and further requires a lot of experience to achieve a balance with high accuracy, so that it is difficult to automate. And in this method, since it is necessary to adjust so that it may balance with respect to each grindstone to replace | exchange, it can cause a fall of productivity. In addition, in the method of attaching the autobalancer, a dedicated jig for fixing the autobalancer to the grinding wheel is required, which increases the cost. Furthermore, since it is necessary to secure a place for mounting the autobalancer, there is a possibility that the specifications of the machine may be limited.

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、回転工具の駆動状態に基づき回転工具の移動を制御することで、良好な切削加工（研削加工）が可能な工作機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a machine tool capable of good cutting (grinding) by controlling the movement of the rotary tool based on the driving state of the rotary tool. And

上記の課題を解決するため請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、
工作物を保持する工作物保持部と、
回転工具を回転駆動し前記工作物保持部に対して相対的に移動可能な工具保持部と、
前記工作物保持部に対して前記工具保持部を相対的に移動させるサーボモータと、
位置指令値に基づき前記サーボモータに電力を供給するサーボ駆動部と、
前記回転工具の駆動状態に基づきモータ補正量を算出する補正量算出部と、
前記モータ補正量に基づき前記位置指令値を補正する補正部と、
前記サーボモータの位置または前記工具保持部の前記工作物保持部に対する位置を検出する位置検出部と、
を備え、
前記サーボ駆動部は、
前記位置指令値と前記位置検出部による前記検出位置との偏差に基づき速度指令値を生成し、前記サーボモータの位置を制御する位置制御部と、
前記速度指令値に基づき前記サーボモータの速度を制御する速度制御部と、
を有し、
前記補正部は、前記モータ補正量に基づき前記速度指令値を補正することである。 In order to solve the above problems, the structural features of the invention described in claim 1 are as follows:
A workpiece holder for holding the workpiece;
A tool holding unit that is rotationally driven to move relative to the workpiece holding unit;
A servo motor for moving the tool holder relative to the workpiece holder;
A servo drive unit for supplying power to the servo motor based on a position command value;
A correction amount calculation unit that calculates a motor correction amount based on the driving state of the rotary tool;
A correction unit that corrects the position command value based on the motor correction amount;
A position detector for detecting a position of the servo motor or a position of the tool holder relative to the workpiece holder ;
With
The servo drive unit is
A position control unit that generates a speed command value based on a deviation between the position command value and the detection position by the position detection unit, and controls the position of the servo motor;
A speed control unit for controlling the speed of the servo motor based on the speed command value;
Have
The correction unit corrects the speed command value based on the motor correction amount.

上記の課題を解決するため請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、
工作物を保持する工作物保持部と、
回転工具を回転駆動し前記工作物保持部に対して相対的に移動可能な工具保持部と、
前記工作物保持部に対して前記工具保持部を相対的に移動させるサーボモータと、
位置指令値に基づき前記サーボモータに電力を供給するサーボ駆動部と、
前記回転工具の駆動状態に基づきモータ補正量を算出する補正量算出部と、
前記モータ補正量に基づき前記位置指令値を補正する補正部と、
前記サーボモータの位置または前記工具保持部の前記工作物保持部に対する位置を検出する位置検出部と、
を備え、
前記サーボ駆動部は、前記位置指令値と前記位置検出部による前記検出位置との偏差に基づき、前記サーボモータの位置を制御する位置制御部を有し、
前記補正部は、前記モータ補正量に基づき前記位置制御部に入力される前記偏差を補正することである。 In order to solve the above problems, the structural features of the invention described in claim 2 are as follows:
A workpiece holder for holding the workpiece;
A tool holding unit that is rotationally driven to move relative to the workpiece holding unit;
A servo motor for moving the tool holder relative to the workpiece holder;
A servo drive unit for supplying power to the servo motor based on a position command value;
A correction amount calculation unit that calculates a motor correction amount based on the driving state of the rotary tool;
A correction unit that corrects the position command value based on the motor correction amount;
A position detector for detecting a position of the servo motor or a position of the tool holder relative to the workpiece holder ;
With
The servo drive unit, based on the deviation between the previous SL position command value and the position detected by said position detecting unit, have a position control unit for controlling the position of said servo motor,
The correction unit corrects the deviation input to the position control unit based on the motor correction amount .

請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、
前記工具保持部は、前記回転工具を回転駆動する回転駆動モータを有し、
前記工作機械は、
加工プログラムに基づいて前記サーボ駆動部に対して前記位置指令値を出力して、前記サーボモータを制御するＣＮＣ装置と、
前記回転駆動モータにより前記回転工具が回転駆動した際に当該回転駆動モータに供給された電力を、前記回転工具の前記駆動状態を示す工具軸動力として検出する動力検出部と、
をさらに備え、
前記補正量算出部および前記補正部は、前記サーボモータに電力を供給する前記サーボ駆動部を構成することである。
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３において、
前記補正量算出部は、前記工具軸動力に基づき前記回転工具の振動の周波数および振幅を算出し、算出した前記振動の周波数および振幅に基づきモータ補正量を算出することである。 The structural feature of the invention described in claim 3 is that in claim 1 or 2 ,
The tool holding unit includes a rotation drive motor that rotationally drives the rotary tool,
The machine tool is
A CNC device for controlling the servo motor by outputting the position command value to the servo drive unit based on a machining program;
A power detection unit that detects electric power supplied to the rotary drive motor when the rotary tool is driven to rotate by the rotary drive motor as tool shaft power indicating the drive state of the rotary tool ;
Further comprising
The correction amount calculation unit and the correction unit constitute the servo drive unit that supplies electric power to the servo motor.
The structural feature of the invention described in claim 4 is that in claim 3,
The correction amount calculation unit calculates a vibration frequency and amplitude of the rotary tool based on the tool shaft power, and calculates a motor correction amount based on the calculated vibration frequency and amplitude .

請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３または４において、
前記動力検出部は、前記回転駆動モータに一定電圧が印加されている場合に、前記回転駆動モータに供給された電力の電流値を、前記回転工具の前記駆動状態を示す工具軸動力として検出することである。 The structural feature of the invention according to claim 5 is that in claim 3 or 4 ,
The power detection unit detects a current value of electric power supplied to the rotary drive motor as tool axis power indicating the drive state of the rotary tool when a constant voltage is applied to the rotary drive motor. That is.

請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項４または５において、
前記回転工具は、所定回転数にて回転駆動され、
前記補正量算出部は、前記動力検出部により検出される前記工具軸動力に対して前記所定回転数から導出される周波数を含む周波数帯でフィルタリング処理を行うことにより、前記回転工具のアンバランスにより発生する前記振動の周波数を算出することである。 The constitutional feature of the invention according to claim 6 is that in claim 4 or 5,
The rotary tool is rotationally driven at a predetermined rotational speed,
The correction amount calculation unit performs a filtering process in a frequency band including a frequency derived from the predetermined rotation speed with respect to the tool shaft power detected by the power detection unit, thereby causing unbalance of the rotary tool. Calculating the frequency of the vibration to be generated.

請求項１に係る発明によると、回転工具の駆動状態に基づき回転工具の移動を制御することができる。ここで、回転工具の「駆動状態」とは、回転工具の回転数や摩耗状態、切削抵抗（研削抵抗を含む）などに起因して変化する回転駆動の状態をいう。例えば、回転工具である砥石車にアンバランスがある場合に、砥石車のアンバランスにより発生する振動などの状態も含まれる。また、駆動状態は、工作機械が加工状態か非加工状態にあるかに関わらず、回転工具を回転駆動することにより発生する情報を回転工具から直接的に検知して得られるものである。 According to the first aspect of the present invention, the movement of the rotary tool can be controlled based on the driving state of the rotary tool. Here, the “drive state” of the rotary tool refers to a rotational drive state that changes due to the rotational speed, wear state, cutting resistance (including grinding resistance), and the like of the rotary tool. For example, when the grinding wheel that is a rotating tool has an unbalance, a state such as vibration generated by the unbalance of the grinding wheel is also included. The driving state is obtained by directly detecting information generated by rotating the rotary tool from the rotary tool regardless of whether the machine tool is in a machining state or a non-machining state.

本発明において、補正量算出部は、回転工具の駆動状態に基づきモータ補正量を算出する。そして、補正部は、例えばＣＮＣ装置などの外部からサーボ駆動部へ出力される位置指令値をモータ補正量に基づいて補正する。よって、サーボ駆動部は、補正部により補正された位置指令値に基づいて工具保持部を移動させるサーボモータに電力を供給する構成となっている。これにより、回転工具そのものの駆動状態に基づき回転工具の移動を制御できるので、工作物に回転周期のびびりが転写されることを防止できる。よって、例えば、研削盤において、砥石車に重りを付加し、砥石車をバランス補正する場合であっても精細な調整をすることなく、面粗度の向上を図ることができる。また、オートバランサを取付けることなく研削加工において動的に変化する砥石車の振動に対応することができる。よって、砥石車にオートバランサを固定するための専用治具が不要となるので、砥石車の交換が容易となり生産性を向上できる。さらに、オートバランサの取付け場所を確保する必要がなくなるので、機械の仕様が制限されることなく砥石車のアンバランスに対応することができる。 In the present invention, the correction amount calculation unit calculates the motor correction amount based on the driving state of the rotary tool. The correction unit corrects the position command value output from the outside of the CNC device or the like to the servo drive unit based on the motor correction amount. Therefore, the servo drive unit is configured to supply electric power to the servo motor that moves the tool holding unit based on the position command value corrected by the correction unit. Thereby, since the movement of the rotary tool can be controlled based on the driving state of the rotary tool itself, it is possible to prevent the chatter of the rotation cycle from being transferred to the workpiece. Therefore, for example, in a grinding machine, even when a weight is added to the grinding wheel and the balance of the grinding wheel is corrected, the surface roughness can be improved without fine adjustment. Further, it is possible to cope with the vibration of the grinding wheel that dynamically changes during grinding without attaching an autobalancer. Therefore, since a dedicated jig for fixing the autobalancer to the grinding wheel is not required, the grinding wheel can be easily replaced and productivity can be improved. Further, since it is not necessary to secure a place for mounting the autobalancer, it is possible to cope with the unbalance of the grinding wheel without restricting the machine specifications.

また、補正量算出部が算出するモータ補正量を回転工具の移動に対して、即時に反映することができる。本発明において、補正量算出部は回転工具の駆動状態に基づき速度成分からなるモータ補正量を算出する。そして、補正部は、このモータ補正量に基づき、速度制御部に入力される速度指令値を補正する構成となっている。つまり、補正部は、一般にフィードバック信号に対して速度制御部よりも応答性の低い位置制御部を介することなく、回転工具の移動に対してモータ補正量を即時に反映することができる。よって、例えば、研削盤において、砥石車の研削抵抗やアンバランスにより発生する砥石車の振動に対応し、確実にバランス補正を行うことができる。 Further, the motor correction amount calculated by the correction amount calculation unit can be immediately reflected on the movement of the rotary tool. In the present invention, the correction amount calculation unit calculates a motor correction amount composed of a speed component based on the driving state of the rotary tool. The correction unit is configured to correct the speed command value input to the speed control unit based on the motor correction amount. That is, the correction unit can immediately reflect the motor correction amount with respect to the movement of the rotary tool without using a position control unit that is generally less responsive to the feedback signal than the speed control unit. Therefore, for example, in a grinding machine, balance correction can be reliably performed in response to grinding wheel vibration caused by grinding resistance or unbalance of the grinding wheel.

請求項２に係る発明によると、補正量算出部が算出するモータ補正量を回転工具の移動に対して、正確に反映することができる。本発明において、補正量算出部は回転工具の駆動状態に基づき位置成分からなるモータ補正量を算出する。そして、補正部は、このモータ補正量に基づき、位置制御部に入力される位置指令値を補正する構成となっている。つまり、モータ補正量は、回転工具の駆動状態に対して、回転工具の所定位相における回転工具の移動量として反映される。よって、例えば、研削盤において、砥石車の研削抵抗やアンバランスにより発生する砥石車の振動に対応し、より正確にバランス補正を行うことができる。

According to the invention which concerns on Claim 2 , the motor correction amount which a correction amount calculation part calculates can be correctly reflected with respect to the movement of a rotary tool. In the present invention, the correction amount calculation unit calculates a motor correction amount composed of position components based on the driving state of the rotary tool. The correction unit is configured to correct the position command value input to the position control unit based on the motor correction amount. That is, the motor correction amount is reflected as the amount of movement of the rotary tool in the predetermined phase of the rotary tool with respect to the driving state of the rotary tool. Therefore, for example, in a grinding machine, balance correction can be performed more accurately in response to grinding wheel vibration caused by grinding resistance or unbalance of the grinding wheel.

請求項４に係る発明によると、補正量算出部は、工具軸動力に基づき回転工具の振動を算出する構成となっている。回転駆動する回転工具に、回転工具の切削抵抗やアンバランスに起因した振動が発生すると、回転駆動モータの回転数やトルクに影響が及ぶ。よって、回転駆動モータによる回転工具の工具軸動力を検出すると、その検出結果には回転工具の振動が含まれることになる。従って、この工具軸動力に基づいて回転工具の振動を算出し、さらにこの振動に基づきモータ補正量を算出することで、確実に回転工具の振動の補正を行うことができる。また、例えば、研削盤において、砥石車の研削抵抗やアンバランスにより発生する砥石車の振動に対応し、より確実に砥石車のバランス補正を行うことができる。 According to the invention which concerns on Claim 4, the correction amount calculation part becomes a structure which calculates the vibration of a rotary tool based on tool axis power. When vibration caused by cutting resistance or imbalance of the rotary tool is generated in the rotary tool that is rotationally driven, the rotational speed and torque of the rotary drive motor are affected. Therefore, when the tool shaft power of the rotary tool by the rotary drive motor is detected, the detection result includes vibration of the rotary tool. Therefore, the vibration of the rotary tool can be reliably corrected by calculating the vibration of the rotary tool based on the tool shaft power and further calculating the motor correction amount based on the vibration. In addition, for example, in a grinding machine, it is possible to cope with grinding wheel vibration caused by grinding resistance or unbalance of the grinding wheel, and to perform balance correction of the grinding wheel more reliably.

請求項５に係る発明によると、工具軸動力として回転駆動モータの電流値を検出し、この電流値に基づき回転工具の振動を算出する構成となっている。例えば、研削盤において、砥石車を回転駆動する回転駆動モータに一定電圧が印加されている場合に、砥石車の振動が発生すると、消費電力が一定とならず、電流値に砥石車の振動が含まれることになる。よって、この電流値から砥石車の振動を算出し、さらにこの振動に基づきモータ補正量を算出することで、確実に砥石車のバランス補正を行うことができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the current value of the rotary drive motor is detected as the tool shaft power, and the vibration of the rotary tool is calculated based on this current value. For example, in a grinding machine, when a constant voltage is applied to a rotational drive motor that drives the grinding wheel to rotate, if the grinding wheel vibrates, the power consumption does not become constant, and the current of the grinding wheel vibrates in the current value. Will be included. Therefore, by calculating the vibration of the grinding wheel from this current value and further calculating the motor correction amount based on this vibration, the balance of the grinding wheel can be reliably corrected.

請求項６に係る発明によると、より精細な回転工具の振動を算出できるので、確実に回転工具の振動の補正を行うことができる。回転工具を所定回転数にて回転駆動すると、工具軸動力に含まれる回転工具の振動は、所定回転数から導出される周波数と近似した周波数の振動となる。また、切削抵抗などにより所定回転数は一定量だけ上下するものと考えられる。そこで、この周波数を含むような所定帯域でフィルタリング処理を行うことにより、ノイズなどを除去し精細な回転工具の振動を算出することができる。そして、補正量算出部は、この回転工具の振動に基づいてモータ補正量を算出するので、より確実に回転工具の振動の補正を行うことができる。また、例えば、研削盤において、砥石車の研削抵抗やアンバランスにより発生する砥石車の振動に対応し、より確実に砥石車のバランス補正を行うことができる。 According to the invention which concerns on Claim 6, since the vibration of a more detailed rotary tool can be calculated, the vibration of a rotary tool can be corrected reliably. When the rotary tool is rotationally driven at a predetermined rotation speed, the vibration of the rotary tool included in the tool shaft power becomes a vibration with a frequency approximate to the frequency derived from the predetermined rotation speed. Further, it is considered that the predetermined rotational speed is increased or decreased by a certain amount due to cutting resistance or the like. Therefore, by performing a filtering process in a predetermined band including this frequency, it is possible to remove noise and calculate a fine vibration of the rotary tool. Since the correction amount calculation unit calculates the motor correction amount based on the vibration of the rotary tool, the correction of the vibration of the rotary tool can be more reliably performed. In addition, for example, in a grinding machine, it is possible to cope with grinding wheel vibration caused by grinding resistance or unbalance of the grinding wheel, and to perform balance correction of the grinding wheel more reliably.

第一実施形態：研削盤１の全体の模式図である。1 is a schematic view of the entire grinding machine 1. FIG. Ｘ軸用サーボドライブ３３を示すブロック図である。3 is a block diagram showing an X-axis servo drive 33. FIG. 第二実施形態：Ｘ軸用サーボドライブ１３３を示すブロック図である。2nd Embodiment: It is a block diagram which shows the servo drive 133 for X-axes.

以下、本発明の工作機械を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。実施形態において、工作機械は研削盤を例に挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a machine tool according to the invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment, the machine tool will be described by taking a grinding machine as an example.

＜第一実施形態＞
本発明の研削盤１について、図１，２を参照して説明する。図１は、第一実施形態の研削盤１の全体の模式図である。図２は、Ｘ軸用サーボドライブ３３を示すブロック図である。
研削盤１は、主軸装置１０と、砥石支持装置２０と、砥石台駆動装置３０と、ＣＮＣ（Computer Numerical Control）装置４０から構成される。また、工作物Ｗは、本発明の研削盤１によって研削加工される軸状の部材である。ここで、研削盤１により加工される工作物Ｗは、軸状の部材とし、研削盤１は、当該工作物Ｗの外周面の研削加工を行う場合として説明する。 <First embodiment>
The grinding machine 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic view of the entire grinding machine 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the X-axis servo drive 33.
The grinding machine 1 includes a spindle device 10, a grinding wheel support device 20, a grinding wheel base driving device 30, and a CNC (Computer Numerical Control) device 40. The workpiece W is a shaft-shaped member that is ground by the grinding machine 1 of the present invention. Here, the workpiece W processed by the grinding machine 1 is assumed to be a shaft-like member, and the grinding machine 1 will be described as a case where the outer peripheral surface of the workpiece W is ground.

主軸装置１０は、主軸台１１（本発明の「工作保持部」に相当する）と、主軸１２と、主軸モータ１３と、主軸エンコーダ１４と、主軸用サーボドライブ１５を備えている。主軸台１１は、研削盤１の床状に配置されたベッド（図示せず）に固定されている。主軸台１１には、主軸１２がＺ軸周りに回転可能に挿通支持されている。この主軸１２には、工作物Ｗの軸方向の一端を把持するチャックが取付けられている。主軸台１１は、主軸１２のチャックで把持した工作物Ｗを主軸モータ１３により回転駆動している。主軸エンコーダ１４は、主軸モータ１３の回転角を検出する。主軸用サーボドライブ１５は、後述するＣＮＣ装置４０により出力される位置指令値および主軸エンコーダ１４によるフィードバック信号に基づき、主軸モータ１３に適正な電力を供給することで回転駆動を制御している。 The spindle device 10 includes a spindle stock 11 (corresponding to a “work holding portion” of the present invention), a spindle 12, a spindle motor 13, a spindle encoder 14, and a spindle servo drive 15. The headstock 11 is fixed to a bed (not shown) arranged in a floor shape of the grinding machine 1. A spindle 12 is inserted and supported on the spindle stock 11 so as to be rotatable around the Z axis. A chuck that holds one end of the workpiece W in the axial direction is attached to the main shaft 12. The spindle stock 11 rotates the workpiece W gripped by the chuck of the spindle 12 by a spindle motor 13. The spindle encoder 14 detects the rotation angle of the spindle motor 13. The spindle servo drive 15 controls rotation driving by supplying appropriate power to the spindle motor 13 based on a position command value output from a CNC device 40 described later and a feedback signal from the spindle encoder 14.

砥石支持装置２０は、砥石台２１（本発明の「工具保持部」に相当する）と、砥石車２２（本発明の「回転工具」に相当する）と、砥石回転用モータ２３（本発明の「回転駆動モータ」に相当する）と、モータドライブ２４と、動力検出部２５を備えている。砥石台２１は、円盤状の砥石車２２をＺ軸周りに回転可能に指示し、主軸チャックに把持された工作物Ｗに対してＸ軸方向およびＺ軸方向に相対移動可能に設けられている。砥石回転用モータ２３は、砥石台２１に設けられ、砥石車２２を回転駆動する。モータドライブ２４は、後述するＣＮＣ装置４０により出力される回転数の指令値に基づいて、砥石回転用モータ２３の回転数が当該回転数の指令値に一致するように、砥石回転用モータ２３の回転駆動を制御している。一般に、この回転数の指令値は、一定値である。動力検出部２５は、砥石回転用モータ２３による砥石車２２の工具軸動力を検出している。本実施形態において、動力検出部２５は、砥石車２２の工具軸動力として電流値を検出している。 The grindstone support device 20 includes a grindstone base 21 (corresponding to the “tool holding portion” of the present invention), a grinding wheel 22 (corresponding to the “rotating tool” of the present invention), and a grindstone rotating motor 23 (of the present invention). Equivalent to a “rotation drive motor”), a motor drive 24, and a power detection unit 25. The grinding wheel base 21 instructs the disk-shaped grinding wheel 22 to be rotatable around the Z axis, and is provided so as to be relatively movable in the X axis direction and the Z axis direction with respect to the workpiece W held by the spindle chuck. . The grinding wheel rotating motor 23 is provided on the grinding wheel base 21 and rotationally drives the grinding wheel 22. The motor drive 24 determines the rotation speed of the grinding wheel rotation motor 23 so that the rotation speed of the grinding wheel rotation motor 23 matches the rotation speed command value based on a rotation speed command value output by the CNC device 40 described later. Rotational drive is controlled. In general, the command value for the rotational speed is a constant value. The power detector 25 detects the tool shaft power of the grinding wheel 22 by the grinding wheel rotating motor 23. In the present embodiment, the power detection unit 25 detects a current value as the tool shaft power of the grinding wheel 22.

砥石台駆動装置３０は、砥石台２１を工作物Ｗに対してＸ軸方向およびＺ軸方向へ相対移動させる装置である。ただし、図１においては、砥石台駆動装置３０は、Ｘ軸方向へ移動する構成のみ図示している。この砥石台駆動装置３０は、Ｘ軸ボールねじ３１と、Ｘ軸モータ３２（本発明の「サーボモータ」に相当する）と、Ｘ軸用サーボドライブ３３（本発明の「サーボ駆動部」に相当する）と、Ｘ軸エンコーダ３４と、リニアスケール３５（本発明の「位置検出部」に相当する）を備えている。 The grinding wheel base driving device 30 is a device that moves the grinding wheel base 21 relative to the workpiece W in the X-axis direction and the Z-axis direction. However, in FIG. 1, only the configuration in which the grindstone driving device 30 moves in the X-axis direction is illustrated. The grinding wheel base driving device 30 corresponds to an X-axis ball screw 31, an X-axis motor 32 (corresponding to “servo motor” of the present invention), and an X-axis servo drive 33 (corresponding to “servo driving unit” of the present invention). And an X-axis encoder 34 and a linear scale 35 (corresponding to the “position detection unit” of the present invention).

Ｘ軸ボールねじ３１は、ベッドにＸ軸回りに回転可能に支持されている。このＸ軸ボールねじ３１のナット部材が、砥石台２１に固定されている。Ｘ軸モータ３２は、Ｘ軸ボールねじ３１を回転駆動する。つまり、Ｘ軸モータ３２は、Ｘ軸ボールねじ３１を介することで、砥石台２１を工作物Ｗに対してＸ軸方向へ相対移動させる。Ｘ軸エンコーダ３４は、Ｘ軸モータ３２の回転角を検出する。リニアスケール３５は、ベッドに取り付けられており、ベッドに対する砥石台２１のＸ軸方向の位置を検出する。Ｘ軸用サーボドライブ３３は、後述するＣＮＣ装置４０により出力される指令値、Ｘ軸エンコーダによるＸ軸モータ３２の回転角、およびリニアスケール３５による砥石台２１の検出位置に基づいて、Ｘ軸モータ３２に電力を供給することで、Ｘ軸モータ３２の回転駆動を制御している。詳細については後述する。
なお、図示しないが、砥石台駆動装置３０において、砥石台２１を工作物Ｗに対してＺ軸方向へ相対移動させる構成は、上述したＸ軸方向への構成をＺ軸方向に置換した構成と実質的に同一である。 The X-axis ball screw 31 is supported by the bed so as to be rotatable around the X-axis. The nut member of the X-axis ball screw 31 is fixed to the grinding wheel base 21. The X-axis motor 32 rotationally drives the X-axis ball screw 31. That is, the X-axis motor 32 moves the grindstone table 21 relative to the workpiece W in the X-axis direction via the X-axis ball screw 31. The X-axis encoder 34 detects the rotation angle of the X-axis motor 32. The linear scale 35 is attached to the bed, and detects the position of the grinding wheel base 21 in the X-axis direction with respect to the bed. The X-axis servo drive 33 is based on a command value output by a CNC device 40 to be described later, a rotation angle of the X-axis motor 32 by the X-axis encoder, and a detection position of the grindstone table 21 by the linear scale 35. By supplying power to 32, the rotational drive of the X-axis motor 32 is controlled. Details will be described later.
Although not shown, in the grindstone driving device 30, the configuration for moving the grindstone table 21 relative to the workpiece W in the Z-axis direction is a configuration in which the configuration in the X-axis direction described above is replaced with the Z-axis direction. Substantially the same.

ＣＮＣ装置４０は、加工プログラムに基づいて、各サーボモータ１５，３３およびモータドライブ２４に指令値を出力し、主軸モータ１３およびＸ軸モータ３２に対してＣＮＣ制御を行っている。この時、上述した主軸用サーボドライブ１５、モータドライブ２４およびＸ軸用サーボドライブ３３は、ＣＮＣ装置４０から出力される基準信号に同期して処理を実行する。これらの各ドライブ１５，２４，３３および動力検出部２５は、ＣＮＣ装置４０から出力される指令値のパルスの周波数程度に高速で相互に通信可能な高速同期通信を行っている。また、ＣＮＣ装置４０は、この高速同期通信の他に、各種センサや外部機器と非同期通信を行っている。 The CNC device 40 outputs command values to the servo motors 15 and 33 and the motor drive 24 based on the machining program, and performs CNC control on the spindle motor 13 and the X-axis motor 32. At this time, the spindle servo drive 15, the motor drive 24, and the X-axis servo drive 33 described above execute processing in synchronization with the reference signal output from the CNC device 40. Each of these drives 15, 24, 33 and the power detection unit 25 performs high-speed synchronous communication that can communicate with each other at a high speed about the pulse frequency of the command value output from the CNC device 40. In addition to the high-speed synchronous communication, the CNC device 40 performs asynchronous communication with various sensors and external devices.

次に、Ｘ軸用サーボドライブ３３について詳説する。Ｘ軸用サーボドライブ３３は、図２に示すように、減算器５１，５３と、位置制御部５２と、速度制御部５４と、電流制御部５５と、バンドパスフィルタ５６と、補正量算出部５７と、微分器５８と、補正部６０を備える。Ｘ軸用サーボドライブ３３は、上述したように、ＣＮＣ装置４０による位置指令値を入力し、Ｘ軸モータ３２に電力を供給している。この時、Ｘ軸用サーボドライブ３３は、Ｘ軸エンコーダ３４によるＸ軸モータ３２の回転角およびリニアスケール３５による砥石台２１の検出位置に基づき、位置指令値を適宜補正している。さらに、本発明において、補正量算出部５７が砥石台駆動装置２０の動力検出部２５から工具軸動力である電流値に基づき、モータ補正量を算出している。そして、このモータ補正量に基づき位置指令値を補正している点が、従来のサーボドライブによるサーボ制御と異なっている。 Next, the X-axis servo drive 33 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the X-axis servo drive 33 includes subtracters 51 and 53, a position controller 52, a speed controller 54, a current controller 55, a bandpass filter 56, and a correction amount calculator. 57, a differentiator 58, and a correction unit 60. As described above, the X-axis servo drive 33 inputs the position command value from the CNC device 40 and supplies power to the X-axis motor 32. At this time, the X-axis servo drive 33 appropriately corrects the position command value based on the rotation angle of the X-axis motor 32 by the X-axis encoder 34 and the detected position of the grindstone table 21 by the linear scale 35. Further, in the present invention, the correction amount calculation unit 57 calculates the motor correction amount from the power detection unit 25 of the grindstone drive device 20 based on the current value that is the tool shaft power. And the point which correct | amends a position command value based on this motor correction amount differs from the servo control by the conventional servo drive.

減算器５１は、ＣＮＣ装置４０から出力された位置指令値に応じた入力パルスを入力され、積算する。そして、減算器５１は、積算した入力パルスとリニアスケール３５が検出する砥石台２１の検出位置との位置偏差を算出する。位置制御部５２は、この位置偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令値を算出し、減算器５３に出力する。このように、位置制御部５２は、Ｐ（比例）制御などの位置ループ制御を行っている。 The subtractor 51 receives an input pulse corresponding to the position command value output from the CNC device 40 and integrates it. Then, the subtractor 51 calculates a position deviation between the integrated input pulse and the detected position of the grindstone table 21 detected by the linear scale 35. The position control unit 52 multiplies this position deviation by a position loop gain to calculate a speed command value and outputs it to the subtractor 53. As described above, the position control unit 52 performs position loop control such as P (proportional) control.

減算器５３は、位置制御部５２から速度指令値を入力される。微分器５８は、Ｘ軸エンコーダ３４により検出されたＸ軸モータ３２の回転角の微分値、すなわち、Ｘ軸モータ３２の回転角速度を算出する。そして、減算器５３は、位置制御部５２から入力される速度指令値とＸ軸モータ３２の回転角速度（Ｘ軸モータ３２の実速度）との速度偏差を算出する。さらに、補正部６０は、補正量算出部５７からモータ補正量を入力され、このモータ補正量に基づいて減算器５３が算出した速度偏差を補正する。そして、速度制御部５４は、補正された速度偏差から電流指令値を算出し、電流制御部５５に出力する。このように、速度制御部５４は、ＰＩ（比例積分）制御などの速度ループ制御を行っている。 The subtracter 53 receives a speed command value from the position control unit 52. The differentiator 58 calculates the differential value of the rotation angle of the X-axis motor 32 detected by the X-axis encoder 34, that is, the rotation angular velocity of the X-axis motor 32. The subtractor 53 calculates a speed deviation between the speed command value input from the position control unit 52 and the rotational angular speed of the X-axis motor 32 (actual speed of the X-axis motor 32). Further, the correction unit 60 receives the motor correction amount from the correction amount calculation unit 57 and corrects the speed deviation calculated by the subtractor 53 based on the motor correction amount. Then, the speed control unit 54 calculates a current command value from the corrected speed deviation and outputs it to the current control unit 55. As described above, the speed control unit 54 performs speed loop control such as PI (proportional integration) control.

電流制御部５５は、電流増幅器（図示しない）を介してＸ軸モータ３２に電力を供給している。電流制御部５５は、電流指令値とこの電流増幅器からフィードバック信号として入力される駆動電流との電流偏差を算出する。そして、この電流偏差から電流ループ制御を行っている。よって、Ｘ軸モータ３２は電流制御部５５から電力を供給されて駆動する。 The current control unit 55 supplies power to the X-axis motor 32 via a current amplifier (not shown). The current control unit 55 calculates a current deviation between the current command value and the drive current input as a feedback signal from the current amplifier. And current loop control is performed from this current deviation. Therefore, the X-axis motor 32 is driven by being supplied with electric power from the current control unit 55.

バンドパスフィルタ５６は、砥石回転用モータ２３による砥石車２２の工具軸動力である電流値を動力検出部２５から入力される。この電流値の時間変化には、砥石車２２の研削抵抗やアンバランスにより発生する砥石車２２の振動が含まれている。そして、バンドパスフィルタ５６は、入力された電流値に対して所定帯域でフィルタリング処理を行い、砥石車２２の振動を算出する。次に、補正量算出部５７は、バンドパスフィルタ５６により算出された砥石車２２の振動に基づいて、砥石車２２のＸ軸方向の速度に対して加減速するべきモータ補正量を算出する。補正量算出部５７は、この速度成分からなるモータ補正量を補正部６０に出力する。 The bandpass filter 56 receives a current value, which is the tool shaft power of the grinding wheel 22 by the grinding wheel rotating motor 23, from the power detection unit 25. This time change of the current value includes vibration of the grinding wheel 22 caused by grinding resistance and imbalance of the grinding wheel 22. Then, the band pass filter 56 performs a filtering process on the input current value in a predetermined band, and calculates the vibration of the grinding wheel 22. Next, the correction amount calculation unit 57 calculates a motor correction amount to be accelerated / decelerated with respect to the speed of the grinding wheel 22 in the X-axis direction based on the vibration of the grinding wheel 22 calculated by the band pass filter 56. The correction amount calculation unit 57 outputs the motor correction amount composed of this speed component to the correction unit 60.

このようにして、Ｘ軸用サーボドライブ３３において、補正量算出部５７は、直接的に検知された砥石車２２の工具軸動力から算出される砥石車２２の振動に基づいてモータ補正量を算出する。そして、補正部６０は、このモータ補正量に基づいてＣＮＣ装置４０から入力される位置指令値を補正していることになる。また、Ｘ軸用サーボドライブ３３は、電流制御部５５から適正な電力を供給することでＸ軸モータ３２を制御している。これにより、Ｘ軸用サーボドライブ３３は、Ｘ軸ボールねじ３１を介して砥石台２１に保持される砥石車２２のＸ軸方向の移動を制御している。 In this way, in the X-axis servo drive 33, the correction amount calculation unit 57 calculates the motor correction amount based on the vibration of the grinding wheel 22 calculated from the tool shaft power of the grinding wheel 22 directly detected. To do. Then, the correction unit 60 corrects the position command value input from the CNC device 40 based on the motor correction amount. The X-axis servo drive 33 controls the X-axis motor 32 by supplying appropriate power from the current control unit 55. Thereby, the X-axis servo drive 33 controls the movement of the grinding wheel 22 held on the grinding wheel base 21 via the X-axis ball screw 31 in the X-axis direction.

次に、本実施形態の研削盤１によるバランス補正について説明する。ＣＮＣ装置４０は、加工プラグラムに基づいて、主軸用サーボドライブ１５、モータドライブ２４およびＸ軸用サーボドライブ３３にそれぞれ指令値を出力する。これにより、主軸装置１０、砥石支持装置２０および砥石台駆動装置３０は、同期して処理を実行する。そして、工作物Ｗと回転駆動させた砥石車２２を接触させて研削加工を行う。この時、Ｘ軸用サーボドライブ３３は、Ｘ軸用エンコーダ３４によるＸ軸モータ３２の回転角およびリニアスケール３５による砥石台２１の検出位置を入力され、クローズドループ方式のサーボ制御を行っている。 Next, balance correction by the grinding machine 1 of the present embodiment will be described. The CNC device 40 outputs command values to the spindle servo drive 15, the motor drive 24, and the X-axis servo drive 33 based on the machining program. Thereby, the main spindle device 10, the grindstone support device 20, and the grindstone base drive device 30 execute processing in synchronization. Then, the workpiece W and the grinding wheel 22 that is rotationally driven are brought into contact with each other to perform grinding. At this time, the X-axis servo drive 33 receives the rotation angle of the X-axis motor 32 by the X-axis encoder 34 and the detection position of the grindstone table 21 by the linear scale 35, and performs closed-loop servo control.

このような研削加工において、砥石車２２にアンバランスがある場合には、砥石車２２の振動が発生する。この時、砥石車２２を回転駆動する砥石回転用モータ２３の回転数やトルクに影響が及ぶ。例えば、砥石車２２を回転駆動する回転駆動モータ２３に一定電圧が印加されている場合に、砥石車２２の振動が発生すると、消費電力が一定とならず、電流値に砥石車２２の振動が含まれることになる。よって、砥石回転用モータ２３による砥石車２２の工具軸動力である電流値を検出すると、その電流値の時間的変化には砥石車２２の振動が含まれることになる。動力検出部２５は、この電流値を検出すると共に、主軸用サーボドライブ１５などのサーボドライブと高速同期通信を行い、バンドパスフィルタ５６を介して、検出結果を補正量算出部５７に出力している。 In such grinding, when the grinding wheel 22 is unbalanced, the grinding wheel 22 is vibrated. At this time, the rotational speed and torque of the grinding wheel rotating motor 23 that rotationally drives the grinding wheel 22 are affected. For example, when a constant voltage is applied to the rotation drive motor 23 that rotates the grinding wheel 22, if the grinding wheel 22 vibrates, the power consumption does not become constant, and the current of the grinding wheel 22 varies to the current value. Will be included. Therefore, when the current value that is the tool shaft power of the grinding wheel 22 by the grinding wheel rotating motor 23 is detected, the temporal change in the current value includes the vibration of the grinding wheel 22. The power detection unit 25 detects the current value, performs high-speed synchronous communication with a servo drive such as the spindle servo drive 15, and outputs the detection result to the correction amount calculation unit 57 via the bandpass filter 56. Yes.

ここで、砥石車２２を所定回転数にて回転駆動すると、工具軸動力に含まれる砥石車２２の振動は、所定回転数から導出される周波数と近似した周波数の振動となる。例えば、砥石車２２を３６００ｒｐｍで回転駆動すると、１秒あたり６０回転となるため、６０Ｈｚが導出される。また、研削抵抗などにより所定回転数は一定量だけ上下するものと考えられる。つまり、砥石車２２の振動によって影響される工具軸動力に含まれる振動は、同様に６０Ｈｚを含む周波数帯にあるものと考えられる。また、例えば、工具軸動力が電流値の場合には、砥石車２２の振動の他に、砥石車２２を回転駆動するための電流値およびノイズが含まれる。そこで、電流値を入力されたバンドパスフィルタ５６は、砥石車２２の回転数に応じた周波数帯でフィルタリング処理を行う。本実施形態では、５０〜７０Ｈｚの周波数帯でフィルタリング処理を行っている。これにより、ノイズなどが除去され精細な砥石車２２の振動を算出することができる。 Here, when the grinding wheel 22 is rotationally driven at a predetermined rotational speed, the vibration of the grinding wheel 22 included in the tool shaft power becomes a vibration with a frequency approximate to the frequency derived from the predetermined rotational speed. For example, when the grinding wheel 22 is rotationally driven at 3600 rpm, the rotation speed is 60 rotations per second, so that 60 Hz is derived. Further, it is considered that the predetermined rotational speed is increased or decreased by a certain amount due to grinding resistance or the like. That is, the vibration included in the tool shaft power affected by the vibration of the grinding wheel 22 is considered to be in a frequency band including 60 Hz. For example, when the tool shaft power is a current value, in addition to the vibration of the grinding wheel 22, a current value and noise for rotationally driving the grinding wheel 22 are included. Therefore, the band-pass filter 56 to which the current value has been input performs a filtering process in a frequency band corresponding to the rotational speed of the grinding wheel 22. In the present embodiment, the filtering process is performed in a frequency band of 50 to 70 Hz. Thereby, noise etc. are removed and the vibration of the fine grinding wheel 22 can be calculated.

次に、補正量算出部５７は、フィルタリング処理して得られた砥石車２２の振動の振動周期に同期した逆位相振動を算出する。そして、補正量算出部５７は、この逆位相振動の周波数および振幅に基づいて、砥石車２２のＸ軸方向の速度に対して加減速するべきモータ補正量を算出する。補正量算出部５７は、この速度成分からなるモータ補正量を補正部６０に出力する。 Next, the correction amount calculation unit 57 calculates the antiphase vibration synchronized with the vibration period of the vibration of the grinding wheel 22 obtained by the filtering process. Then, the correction amount calculation unit 57 calculates a motor correction amount to be accelerated / decelerated with respect to the speed of the grinding wheel 22 in the X-axis direction based on the frequency and amplitude of the antiphase vibration. The correction amount calculation unit 57 outputs the motor correction amount composed of this speed component to the correction unit 60.

速度制御部５４は、位置制御部５２による速度指令値と、Ｘ軸用エンコーダ３４および微分器５８によりフィードバックされるＸ軸モータ３２の回転角速度に基づき速度ループ制御を行っている。そして、減算器５３は、この速度指令値とＸ軸モータ３２の回転角速度との速度偏差を算出している。補正部６０は、さらに補正量算出部５７から入力されるモータ補正量に基づいて減算器５３が算出した速度偏差を補正する。この補正された速度偏差は、速度制御部５４により電流指令値として出力され、電流制御部５５を介してＸ軸モータ３２に電力として供給される。つまり、逆位相振動から算出されたモータ補正量は、砥石車２２のＸ軸方向の移動量として反映される。そして、モータ補正量による砥石車２２のＸ軸方向の移動量は、アンバランスにより発生した砥石車２２の振動砥石車２２の振動を打ち消すように作用する。よって、砥石車２２のアンバランスに対応し、バランス補正を行うことができる。また、動力検出部２５による砥石車２２の工具軸動力は、位置制御部５２を介さずにＸ軸用サーボドライブ３３に入力される構成となっている。一般に、位置制御部５２は、フィードバック信号に対して速度制御部５４よりも応答性が低い。よって、このような構成とすることで、砥石車２２の振動に対してモータ補正量を即時に反映することができる。 The speed control unit 54 performs speed loop control based on the speed command value from the position control unit 52 and the rotational angular speed of the X-axis motor 32 fed back by the X-axis encoder 34 and the differentiator 58. The subtractor 53 calculates a speed deviation between the speed command value and the rotational angular speed of the X-axis motor 32. The correction unit 60 further corrects the speed deviation calculated by the subtractor 53 based on the motor correction amount input from the correction amount calculation unit 57. The corrected speed deviation is output as a current command value by the speed controller 54 and supplied to the X-axis motor 32 as electric power via the current controller 55. That is, the motor correction amount calculated from the antiphase vibration is reflected as the movement amount of the grinding wheel 22 in the X-axis direction. The movement amount of the grinding wheel 22 in the X-axis direction by the motor correction amount acts so as to cancel the vibration of the vibration grinding wheel 22 of the grinding wheel 22 caused by imbalance. Therefore, it is possible to perform balance correction corresponding to the unbalance of the grinding wheel 22. Further, the tool shaft power of the grinding wheel 22 by the power detection unit 25 is input to the X-axis servo drive 33 without passing through the position control unit 52. In general, the position control unit 52 is less responsive to the feedback signal than the speed control unit 54. Therefore, with such a configuration, the motor correction amount can be immediately reflected on the vibration of the grinding wheel 22.

上述したように、砥石車２２のバランス補正を行うことにより、砥石車２２の振動に起因した工作物Ｗに回転周期のびびりが転写されることを防止できる。よって、オートバランサを取付けることなく研削加工において動的に変化する砥石車の振動に対応することができる。従って、個々の砥石車２２のアンバランスに対応でき、砥石車２２にオートバランサを固定するための専用治具が不要となるので、砥石車２２の交換が容易となり生産性を向上できる。さらに、オートバランサの取付け場所の確保をする必要がなくなるので、研削盤１の仕様が制限されることなく砥石車２２のアンバランスに対応し、良好な研削加工を可能となる。 As described above, by performing balance correction of the grinding wheel 22, it is possible to prevent chatter of the rotation period from being transferred to the workpiece W due to the vibration of the grinding wheel 22. Therefore, it is possible to cope with the vibration of the grinding wheel that dynamically changes during grinding without attaching an autobalancer. Therefore, it is possible to cope with the unbalance of the individual grinding wheels 22 and a dedicated jig for fixing the autobalancer to the grinding wheels 22 is not required, so that the grinding wheels 22 can be easily replaced and productivity can be improved. Furthermore, since it is not necessary to secure a place for mounting the autobalancer, it is possible to cope with the unbalance of the grinding wheel 22 without restricting the specifications of the grinding machine 1 and to perform good grinding.

また、本実施形態において、従来のように砥石車２２に重りを付加し、砥石車２２をバランス補正してもよい。本実施形態によれば、Ｘ軸用サーボドライブ３３によってバランス補正されるので、重りの調整が高精度でなくても十分なバランス補正が可能である。しかし、従来と同様に重りを付加することで、砥石車２２の振動の振幅を小さくすることができる場合に、モータ補正量の絶対値を小さくすることができるものと考えられる。よって、砥石車２２のＸ軸方向の移動量が小さくなるのでより確実にバランス補正を行うことができる。よって、研削加工における工作物Ｗの面粗度の向上を図ることができる。 In the present embodiment, a weight may be added to the grinding wheel 22 as in the past, and the balance of the grinding wheel 22 may be corrected. According to the present embodiment, since balance correction is performed by the X-axis servo drive 33, sufficient balance correction is possible even if the weight adjustment is not highly accurate. However, it is considered that the absolute value of the motor correction amount can be reduced when the amplitude of vibration of the grinding wheel 22 can be reduced by adding a weight as in the conventional case. Therefore, since the moving amount of the grinding wheel 22 in the X-axis direction becomes small, balance correction can be performed more reliably. Therefore, it is possible to improve the surface roughness of the workpiece W in the grinding process.

＜第二実施形態＞
第二実施形態の研削盤１０１について図３を参照して説明する。図３は、第二実施形態のＸ軸用サーボドライブ１３３を示すブロック図である。
ここで、第二実施形態の構成は、主に、第一実施形態の補正量算出部５７によるモータ補正量について、速度指令値を補正する補正部６０に出力していたが、本実施形態では、位置指令値を補正する制御部１６０に出力する点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。 <Second embodiment>
The grinding machine 101 of 2nd embodiment is demonstrated with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the X-axis servo drive 133 of the second embodiment.
Here, in the configuration of the second embodiment, the motor correction amount by the correction amount calculation unit 57 of the first embodiment is mainly output to the correction unit 60 that corrects the speed command value. The difference is that the position command value is output to the control unit 160 that corrects the position command value. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. Only the differences will be described below.

補正量算出部１５７は、動力検出部２５から入力される工具軸動力である電流値に対して、バンドパスフィルタ５６により所定帯域でフィルタリング処理を行い、砥石車２２の振動を算出する。次に、補正量算出部１５７は、フィルタリング処理して得られた砥石車２２の振動の振動周期に同期した逆位相振動を算出する。そして、補正量算出部１５７は、この逆位相振動の周波数および振幅に基づいて、砥石車２２のＸ軸方向の位置に対して移動するべきモータ補正量を算出する。補正量算出部１５７は、この位置成分からなるモータ補正量を補正部１６０に出力する。 The correction amount calculation unit 157 performs a filtering process on the current value, which is the tool shaft power input from the power detection unit 25, in a predetermined band by the band pass filter 56, and calculates the vibration of the grinding wheel 22. Next, the correction amount calculation unit 157 calculates an antiphase vibration synchronized with the vibration period of the vibration of the grinding wheel 22 obtained by the filtering process. Then, the correction amount calculation unit 157 calculates a motor correction amount to be moved with respect to the position of the grinding wheel 22 in the X-axis direction based on the frequency and amplitude of the antiphase vibration. The correction amount calculation unit 157 outputs the motor correction amount composed of this position component to the correction unit 160.

位置制御部５２は、ＣＮＣ装置４０による位置指令値と、リニアスケール３５からのフィードバック信号である砥石台２１の検出位置に基づき位置ループ制御を行っている。そして、減算器５１は、この位置指令値に応じた入力パルスの積算値と、砥石台２１の検出位置との位置偏差を算出している。さらに、補正部１６０は、補正量算出部１５７から入力されるモータ補正量に基づいて、減算器５１が算出した位置偏差を補正する。そして、補正部１６０で補正された位置偏差は、位置制御部５２により速度指令値として出力され、速度制御部５４および電流制御部５５を介してＸ軸モータ３２に電力として供給される。つまり、逆位相振動から算出された位置成分からなるモータ補正量は、砥石車２２の所定位相におけるＸ軸方向の移動量として反映される。そして、位置成分からなるモータ補正量による砥石車２２のＸ軸方向の移動量は、アンバランスにより発生した砥石車２２の振動砥石車２２の振動を打ち消すように作用する。よって、砥石車２２のアンバランスに対応し、確実にバランス補正を行うことができる。 The position control unit 52 performs position loop control based on the position command value from the CNC device 40 and the detected position of the grinding wheel platform 21 which is a feedback signal from the linear scale 35. The subtractor 51 calculates a position deviation between the integrated value of the input pulse corresponding to the position command value and the detection position of the grindstone table 21. Further, the correction unit 160 corrects the position deviation calculated by the subtractor 51 based on the motor correction amount input from the correction amount calculation unit 157. The position deviation corrected by the correction unit 160 is output as a speed command value by the position control unit 52 and is supplied as electric power to the X-axis motor 32 via the speed control unit 54 and the current control unit 55. That is, the motor correction amount composed of the position component calculated from the antiphase vibration is reflected as the movement amount of the grinding wheel 22 in the X-axis direction at a predetermined phase. The movement amount of the grinding wheel 22 in the X-axis direction by the motor correction amount composed of the position component acts so as to cancel the vibration of the vibration grinding wheel 22 of the grinding wheel 22 caused by imbalance. Therefore, it is possible to reliably perform balance correction corresponding to the unbalance of the grinding wheel 22.

また、速度制御部５４は、モータ補正量により補正された速度指令値と、Ｘ軸用エンコーダ３４および微分器５８によりフィードバックされるＸ軸モータ３２の回転角速度に基づき速度ループ制御を行っている。減算器５３は、速度指令値とＸ軸モータ３２の回転角速度から速度偏差を算出している。つまり、モータ補正量は、速度ループ制御の段階において既に速度指令値として反映されている状態である。このような構成においては、速度制御部５４でモータ補正量に基づく補正をした場合と比べて応答性が低くなるものの、砥石車２２の所定位相におけるＸ軸方向の移動量として反映できる。よって、確実なバランス補正が可能となる。その他、第一実施形態と同様の効果を奏する。 The speed controller 54 performs speed loop control based on the speed command value corrected by the motor correction amount and the rotational angular speed of the X-axis motor 32 fed back by the X-axis encoder 34 and the differentiator 58. The subtractor 53 calculates a speed deviation from the speed command value and the rotational angular speed of the X-axis motor 32. That is, the motor correction amount is already reflected as a speed command value in the speed loop control stage. In such a configuration, the responsiveness is lower than when the speed control unit 54 performs correction based on the motor correction amount, but it can be reflected as the amount of movement of the grinding wheel 22 in the X-axis direction at a predetermined phase. Therefore, reliable balance correction is possible. In addition, the same effects as the first embodiment are obtained.

＜第一、第二実施形態の変形態様＞
第一、第二実施形態において、工作機械は研削盤を例に挙げて説明した。これに対して、マシニングセンターや旋盤等において、回転駆動させた回転工具で切削加工または研削加工する場合に、本発明を適用することができる。工作機械が研削盤の場合に、砥石車２２の研削抵抗よりもアンバランスにより発生する振動が大きいため、アンバランスに対応したバランス補正を例に説明した。しかし、本発明は、回転工具の摩耗状態や切削抵抗などに起因する振動を補正することも可能である。よって、回転駆動する回転工具により切削加工または研削加工する工作機械において、同様の効果を得られる。 <Modification of the first and second embodiments>
In the first and second embodiments, the machine tool has been described by taking a grinding machine as an example. On the other hand, the present invention can be applied to a machining center or a lathe when cutting or grinding with a rotary tool that is driven to rotate. In the case where the machine tool is a grinding machine, vibration generated by unbalance is larger than the grinding resistance of the grinding wheel 22, and therefore, balance correction corresponding to unbalance has been described as an example. However, the present invention can also correct vibrations caused by the wear state of the rotary tool, cutting resistance, and the like. Therefore, the same effect can be obtained in a machine tool that performs cutting or grinding with a rotary tool that is driven to rotate.

また、動力検出部２５は、砥石回転用モータ２３による砥石車２２の工具軸動力として電流値を検出した。これに対して、例えば砥石回転用モータ２３が出力しているトルクや角速度を検出してもよい。このような構成とした場合でも、砥石車２２の振動が砥石回転用モータ２３のトルクや角速度に含まれる。よって、これらを検出し、補正量算出部５７，１５７において検出値に応じたゲインを乗ずることで速度成分または位置成分からなるモータ補正量を算出することができる。 The power detection unit 25 detects a current value as the tool shaft power of the grinding wheel 22 by the grinding wheel rotating motor 23. On the other hand, for example, the torque or angular velocity output by the grindstone rotating motor 23 may be detected. Even in such a configuration, the vibration of the grinding wheel 22 is included in the torque and angular velocity of the grinding wheel rotating motor 23. Therefore, by detecting these and multiplying the correction amount calculation units 57 and 157 by the gain corresponding to the detected value, the motor correction amount composed of the speed component or the position component can be calculated.

また、バンドパスフィルタ５６は、検出した工具軸動力を所定帯域でフィルタリング処理を行うものとした。これに対して、研削加工における砥石車２２の回転数や検出する工具軸動力に応じて、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタを適用してもよい。例えば、５０Ｈｚ以上の周波数を取得するようにハイパスフィルタのみを使用し、砥石車２２の振動を算出し、補正量算出部５７に出力する構成としてもよい。 The bandpass filter 56 performs filtering processing on the detected tool shaft power in a predetermined band. On the other hand, a low-pass filter or a high-pass filter may be applied depending on the rotational speed of the grinding wheel 22 in grinding and the detected tool shaft power. For example, only a high-pass filter may be used so as to acquire a frequency of 50 Hz or higher, and the vibration of the grinding wheel 22 may be calculated and output to the correction amount calculation unit 57.

その他、位置検出部として、リニアスケール３５としたが、例えば、Ｘ軸モータ３２に設けたポテンショメータからサーボモータの位置をフィードバック信号として入力してもよい。そして、第一、第二実施形態では、Ｘ軸用サーボドライブのサーボ制御において、一例としてクローズドループ方式を採用した場合について説明した。これに対して、上記サーボモータの検出位置と、ＣＮＣ装置４０から入力された位置指令値との位置偏差を算出するセミクローズドループ方式の位置ループ制御としてもよい。同様に、オープンループ方式やハイブリッドサーボ方式としてもよい。何れの方式であっても、砥石車２２の振動に基づきモータ補正量を算出し、このモータ補正量により位置指令値を補正することにより、砥石車２２のバランス補正を行うことができる。 In addition, although the linear scale 35 is used as the position detection unit, the position of the servo motor may be input as a feedback signal from a potentiometer provided in the X-axis motor 32, for example. In the first and second embodiments, the case where the closed loop method is employed as an example in the servo control of the X-axis servo drive has been described. On the other hand, semi-closed loop type position loop control for calculating the position deviation between the detected position of the servo motor and the position command value input from the CNC device 40 may be adopted. Similarly, an open loop method or a hybrid servo method may be used. In any system, the balance correction of the grinding wheel 22 can be performed by calculating the motor correction amount based on the vibration of the grinding wheel 22 and correcting the position command value by this motor correction amount.

１，１０１：研削盤
１０：主軸装置、１１：主軸台（工作物保持部）、１２：主軸、１３：主軸モータ
１４：主軸エンコーダ、１５：主軸用サーボドライブ
２０：砥石駆動装置、２１：砥石台（工具保持部）、２２：砥石車（回転工具）
２３：砥石回転用モータ（回転駆動モータ）、２４：モータドライブ
２５：動力検出部
３０：砥石台駆動装置、３１：Ｘ軸ボールねじ、３２：Ｘ軸モータ（サーボモータ）
３３，１３３：Ｘ軸用サーボドライブ（サーボ駆動部）、３４：Ｘ軸エンコーダ
３５：リニアスケール（位置検出部）
４０：ＣＮＣ装置
５１：減算器、５２：位置制御部、５３：減算器、５４：速度制御部
５５：電流制御部、５６：バンドパスフィルタ、５７，１５７：補正量算出部
５８：微分器
６０，１６０：補正部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101: Grinding machine 10: Spindle device, 11: Spindle base (workpiece holding part), 12: Spindle, 13: Spindle motor, 14: Spindle encoder, 15: Spindle servo drive, 20: Grinding wheel drive device, 21: Grinding wheel Stand (tool holder), 22: Grinding wheel (rotary tool)
23: Motor for rotating the grinding wheel (rotation drive motor) 24: Motor drive 25: Power detection unit 30: Wheel head drive device 31: X-axis ball screw 32: X-axis motor (servo motor)
33, 133: X-axis servo drive (servo drive unit), 34: X-axis encoder 35: Linear scale (position detection unit)
40: CNC device 51: Subtractor 52: Position controller 53: Subtractor 54: Speed controller 55: Current controller 56: Bandpass filter 57, 157: Correction amount calculator 58: Differentiator 60 , 160: Correction unit

Claims

A workpiece holder for holding the workpiece;
A tool holding unit that is rotationally driven to move relative to the workpiece holding unit;
A servo motor for moving the tool holder relative to the workpiece holder;
A servo drive unit for supplying power to the servo motor based on a position command value;
A correction amount calculation unit that calculates a motor correction amount based on the driving state of the rotary tool;
A correction unit that corrects the position command value based on the motor correction amount;
A position detector for detecting a position of the servo motor or a position of the tool holder relative to the workpiece holder ;
With
The servo drive unit is
A position control unit that generates a speed command value based on a deviation between the position command value and the detection position by the position detection unit, and controls the position of the servo motor;
A speed control unit for controlling the speed of the servo motor based on the speed command value;
Have
The machine tool according to claim 1, wherein the correction unit corrects the speed command value based on the motor correction amount.

A workpiece holder for holding the workpiece;
A tool holding unit that is rotationally driven to move relative to the workpiece holding unit;
A servo motor for moving the tool holder relative to the workpiece holder;
A servo drive unit for supplying power to the servo motor based on a position command value;
A correction amount calculation unit that calculates a motor correction amount based on the driving state of the rotary tool;
A correction unit that corrects the position command value based on the motor correction amount;
A position detector for detecting a position of the servo motor or a position of the tool holder relative to the workpiece holder ;
With
The servo drive unit, based on the deviation between the position detected by said position command value and the position detecting section, have a position control unit for controlling the position of said servo motor,
The correction unit corrects the deviation input to the position control unit based on the motor correction amount .

In claim 1 or 2 ,
The tool holding unit includes a rotation drive motor that rotationally drives the rotary tool,
The machine tool is
A CNC device for controlling the servo motor by outputting the position command value to the servo drive unit based on a machining program;
A power detection unit that detects electric power supplied to the rotary drive motor when the rotary tool is driven to rotate by the rotary drive motor as tool shaft power indicating the drive state of the rotary tool ;
Further comprising
The machine tool, wherein the correction amount calculation unit and the correction unit constitute the servo drive unit that supplies electric power to the servo motor .

In claim 3 ,
The machine tool characterized in that the correction amount calculation unit calculates a frequency and amplitude of vibration of the rotary tool based on the tool shaft power, and calculates a motor correction amount based on the calculated frequency and amplitude of the vibration.

In claim 3 or 4 ,
The power detection unit detects a current value of electric power supplied to the rotary drive motor as tool axis power indicating the drive state of the rotary tool when a constant voltage is applied to the rotary drive motor. A machine tool characterized by that.

In claim 4 or 5,
The rotary tool is rotationally driven at a predetermined rotational speed,
The correction amount calculation unit performs a filtering process on a frequency band including a frequency derived from the predetermined rotation speed with respect to the tool shaft power detected by the power detection unit, thereby reducing the vibration of the rotary tool . A machine tool characterized by calculating a frequency .