JPH0239717Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、交流電動機を使用するサーボモー
タ駆動方式による工作機械の駆動制御装置に係
り、特に切削加工ユニツトを構成する主軸駆動モ
ータまたは切削送り軸駆動モータの負荷トルクを
検出し、この検出負荷トルクと最適設定負荷トル
クとを比較することにより、負荷に適応した切削
送り軸駆動モータを制御すると共に前記検出負荷
トルクが設定負荷トルクを超えている状態の加工
時間に基づいて加工ユニツトの停止並びに工具交
換指令を行う駆動制御装置に関する。

一般に、工作機械等の加工ユニツトにおける駆
動制御装置は、切削工具を直接回転駆動する主軸
駆動モータと切削工具を被加工物に対して移動さ
せる送り軸駆動モータとの駆動制御を行うよう構
成される。しかるに、被加工物に対し切削加工を
行う工具は、その使用頻度に応じて摩耗して切削
能力が低下する。しかしながら、切削能力がある
程度低下しても工具寿命を保持し得る限度で工具
を継続使用することが望まれる。

このように、切削能力が低下した工具を継続使
用して切削加工を行う場合、単に工具の切削能力
に応じて送り軸の速度を低下させる制御を行うも
のではサイクルタイムが長くなり、また強制的に
切削能力を高めるべく主軸の回転速度を高める制
御を行うものでは制御装置が複雑になる難点があ
る。

また、従来のこの種加工ユニツトの駆動制御装
置において、前述のように工具の切削能力に応じ
た適正な駆動制御と共に工具寿命を監視して工具
交換時期を適正に表示させるよう制御するものは
未だ提案され実施されていない。

そこで、本考案者等は、工具の切削能力に適応
した加工ユニツトの駆動制御を行うと共に工具寿
命の監視制御を行うことができる制御装置を得る
べく種々検討を重ねた結果、工具の切削能力を負
荷トルクによつて検出し、この検出負荷トルクを
予め設定された負荷トルクと比較し、検出負荷ト
ルクが設定値を超えた際に工具を断続的に進退さ
せるステツプ動作またはピツク動作を行うべく切
削送り軸駆動モータを制御するよう構成し、一方
前記検出負荷トルクが設定値を超えた状態におけ
る加工時間を積算し、所定の加工時間を経過した
際に工具交換を行う指令を発生すると共に加工ユ
ニツトの停止制御を行うよう構成することによ
り、切削負荷を常に監視しながら適正な加工ユニ
ツトの駆動制御を達成し、加工精度の向上と共に
工具寿命を最大限に保持することができることを
突き止めた。

本考案の目的は、加工ユニツトを構成する主軸
駆動モータまたは切削送り軸駆動モータの負荷ト
ルクを検出することにより被加工物に対する切削
工具の負荷状態を監視して、常に適正な負荷状態
となるように切削送り軸駆動モータの送り動作を
変化させて高精度の切削加工を行い、しかも工具
寿命の適正な監視を行うと共に工具交換制御を円
滑に行うことができる切削負荷監視機能を備えた
加工ユニツトの駆動制御装置を提供するにある。

前記の目的を達成するため、本考案において
は、主軸駆動モータと切削送り軸駆動モータとを
備え、これら両駆動モータをサーボ制御系により
制御するよう構成した加工ユニツトにおいて、前
記各駆動モータに負荷トルク検出器を設け、これ
らの負荷トルク検出器により検出される負荷トル
ク値を選択的に取出すスイツチを設け、選択され
た一方の負荷トルク値を予め設定した標準負荷ト
ルク値と比較してその大小を判別する負荷トルク
判別回路を設け、前記負荷トルク判別回路におい
て前記検出された負荷トルク値が標準負荷トルク
値より大きい場合に出力される判別信号に基づい
て切削送り軸駆動モータをステツプサイクルまた
はピツクサイクルからなる制御モードに選択して
切削送り速度制御を行うと共に、前記検出された
負荷トルク値が標準負荷トルク値より小さい場合
に通常の連続速度制御を行うよう設定した制御モ
ード選択回路を設け、さらに前記負荷トルク判別
回路において前記検出された負荷トルク値が標準
負荷トルク値を越えている間の加工時間を積算し
てこの積算値が予め設定した加工時間に達した際
加工ユニツトの停止および工具交換指令制御を行
う演算制御回路を設けることを特徴とする。

次に、本考案に係る加工ユニツトの駆動制御装
置の実施例につき添付図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

第１図は、本考案に係る駆動制御装置の基本構
成を示すブロツク回路図である。すなわち、第１
図において、参照符号１０は交流電動機からなる
切削送り軸駆動モータを示し、また１２は交流電
動機からなる主軸駆動モータを示す。切削送り軸
駆動モータ１０は送度制御ユニツト１４を介して
制御され、この速度制御ユニツト１４に対しては
前記駆動モータ１０に接続した位置および速度検
出器１６によつて検出される位置および速度信号
がフイードバツクされてサーボ制御系が構成され
る。同様に、主軸駆動モータ１２も速度制御ユニ
ツト１８を介して制御され、この速度制御ユニツ
ト１８に対して前記駆動モータ１２に接続した回
転検出器２０等によつて検出される回転信号がフ
イードバツクされるよう構成される。

以上の構成は、従来の加工ユニツトにおける駆
動制御装置の基本構成と同一である。そこで、本
考案においては、前記切削送り軸駆動モータ１０
と主軸駆動モータ１２の各制御系にそれぞれ負荷
トルクを検出する検出器２２および２４を設け、
またこれらの検出器で検出される負荷トルクを選
択的に取出すスイツチ２６を設けると共にこのス
イツチで選択された負荷トルクを予め設定した標
準負荷トルクと比較判別する負荷トルク判別回路
２８を設ける。さらに、前記負荷トルク判別回路
２８において、負荷トルクが負荷トルク設定値よ
りも大きい場合に得られる出力信号と切削速度指
令とを入力し、所定の制御モードを選択して前記
切削送り軸駆動モータ１０の速度制御ユニツト１
４に対し制御指令を出力する制御モード選択回路
３０が設けられる。

この場合、前記制御モード選択回路３０で選択
される制御モードとしては、第２図に示すよう
に、加工ユニツトを一定距離前進させた後若干後
退させ、再び一定距離前進させるようにしたステ
ツプサイクル〔第２図１参照〕と、加工ユニツト
を一定距離毎に前進させると共にその都度加工開
始位置まで後退させるようにしたピツクサイクル
〔第２図２参照〕とを好適に採用することができ
る。すなわち、このように加工ユニツトを断続的
に前進後退させることにより被加工物と工具との
間に発生する切削屑の除去が有効に達せられ、工
具の切削能力を向上させることができる。従つ
て、比較的軽負荷の場合は前記ステツプサイクル
を選択し、重負荷の場合はピツクサイクルを選択
すれば好適である。なお、第２図１，２におい
て、破線で示す部分は早送りおよび早戻し行程を
示し、実線で示す部分は加工送り行程を示す。

また、前記負荷トルク判別回路２８において、
検出負荷トルクが負荷トルク設定値よりも大きい
場合に得られる出力信号を演算制御回路３２に入
力して、この状態が保持される加工時間を積算す
るよう構成する。この場合、演算制御回路３２に
は、工具寿命に見合つた加工時間を予め設定して
おくことにより、前記演算制御回路３２で積算さ
れる時間に基づいて工具寿命の適正な監視制御を
行うことができる。また、この演算制御回路３２
により一定の工具寿命を演算により検出した際に
は、工具交換を指示するため、例えば警報等の表
示を行つたり加工ユニツトの停止を行う制御指令
を出力するよう構成することができる。

次に、前記構成からなる駆動制御装置の制御動
作につき、第３図に示すフローチヤートを参照し
ながら説明する。

まず、第１図に示すように、加工ユニツトの運
転に伴い、切削送り軸駆動モータ１０および主軸
駆動モータ１２の負荷トルクをそれぞれ検出器２
２および２４を介して検出し、いずれか一方の負
荷トルクのみをスイツチ２６を介して選択し負荷
トルク判別回路２８へ供給する。そこで、前記負
荷トルク判別回路２８では、予め設定した標準負
荷トルクに対し前記検出負荷トルクが大きい場
合、制御モード指令信号を制御モード選択回路３
０に供給する。制御モード選択回路３０では、前
記制御モード指令信号に基づき、ステツプサイク
ル指令またはピツクサイクル指令が選択され、切
削送り軸駆動モータ１０のサーボ制御系を構成す
る速度制御ユニツト１４に対し速度指令として供
給する。なお、この間に前記検出負荷トルクが標
準負荷トルクよりも低下すれば、前記ステツプサ
イクル処理またはピツクサイクル処理は解除さ
れ、通常の連続切削速度指令が制御モード選択回
路３０から速度制御ユニツト１４へ伝達される。

一方、負荷トルク判別回路２８において、検出
負荷トルクが予め設定した標準負荷トルクより大
きくなる状態での加工時間を演算制御回路３２で
積算し、この加工時間が予め設定した時間まで積
算される間は、加工ユニツトの連続運転を続行す
る指令を行い、設定時間に達した際には、加工ユ
ニツトの連続運転を停止する指令を行うと共に工
具交換指示指令を行う。

前述した実施例から明らかなように、本考案に
よれば、切削送り軸駆動モータまたは主軸駆動モ
ータの負荷トルクを検出することにより工具の適
正な作動状態を監視し、工具の摩耗等による切削
能力の低下に際し予め設定した標準負荷トルクと
比較して工具が充分な切削能力を発揮し得るよ
う、例えば切削屑の除去を有効に行えるようなス
テツプサイクルまたはピツクサイクルで切削送り
軸駆動モータの駆動制御を行い、常に安定した加
工精度を保持することができる。

また、前記の負荷トルクの検出に基づいて工具
寿命の時間的換算を行うことにより、簡単な演算
制御回路を付加するだけで工具寿命の適正な監視
と共に工具交換制御を簡便に達成することができ
るので、工具の最適管理をなし得る。従つて、こ
の種加工ユニツトの保守が極めて容易化される利
点がある。

以上、本考案の好適な実施例について説明した
が、本考案の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る切削負荷監視機能を備え
た加工ユニツトの駆動制御装置の一実施例を示す
ブロツク回路図、第２図１，２は本考案に係る駆
動制御装置に採用する加工ユニツトの制御モード
をそれぞれ示す説明図、第３図は本考案に係る駆
動制御装置の制御動作を示すフローチヤート図で
ある。 １０……切削送り軸駆動モータ、１２……主軸
駆動モータ、１４……速度制御ユニツト、１６，
２０……位置および速度検出器、１８……制御ユ
ニツト、２２，２４……負荷トルク検出器、２６
……スイツチ、２８……負荷トルク判別回路、３
０……制御モード選択回路、３２……演算制御回
路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主軸駆動モータと切削送り軸駆動モータとを備
   え、これら両駆動モータをサーボ制御系により制
   御するよう構成した加工ユニツトにおいて、前記
   各駆動モータに負荷トルク検出器を設け、これら
   の負荷トルク検出器により検出される負荷トルク
   値を選択的に取出すスイツチを設け、選択された
   一方の負荷トルク値を予め設定した標準負荷トル
   ク値と比較してその大小を判別する負荷トルク判
   別回路を設け、前記負荷トルク判別回路において
   前記検出された負荷トルク値が標準負荷トルク値
   より大きい場合に出力される判別信号に基づいて
   切削送り軸駆動モータをステツプサイクルまたは
   ピツクサイクルからなる制御モードに選択して切
   削送り速度制御を行うと共に、前記検出された負
   荷トルク値が標準負荷トルク値より小さい場合に
   通常の連続速度制御を行うよう設定した制御モー
   ド選択回路を設け、さらに前記負荷トルク判別回
   路において前記検出された負荷トルク値が標準負
   荷トルク値を越えている間の加工時間を積算して
   この積算値が予め設定した加工時間に達した際加
   工ユニツトの停止および工具交換指令制御を行う
   演算制御回路を設けることを特徴とする加工ユニ
   ツトの駆動制御装置。