JPH0386438A - 工作機用磁気軸受スピンドルの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は工作機用磁気軸受スピンドルの制御装置に関
し、特に、主軸に数種類の工具が装着可能な工作機用磁
気軸受スピンドルを制御するような制御装置に関する。

［従来の技術］ 磁気軸受スピンドルは、電子制御回路によって主軸が安
定に浮上して回転するように制御される。

このような磁気軸受スピンドルを工作機用として用いる
場合には、装着される研削用クイルなどの工具によって
制御対象の機械系伝達関数などの特性が決定され、それ
に合わせた制御系の構築が必要とされる。

特に、曲げモードでの固有振動に対しては、制御回路に
帯域除去フィルタを挿入して、固有振動周波数を除去し
たり、何らかの方法でその周波数域にダンピングを効か
せたりして安定化させる必要がある。したがって、磁気
軸受スピンドルに装着できる工具は、基本的には１つの
みということになる。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、最近の工作機械のＮＣ化に伴なって、１
つのスピンドルに数種類の工具を装着して、各工具を切
換えながらワークを加工することが多くなってきており
、磁気軸受スピンドルに対しても、異なる数種類の工具
を装着しても制御系が安定に動作する要求が生じてきた
。

それゆえに、この発明の主たる目的は、数種類の異なる
工具を装着しても、制御系が安定に動作し得る工作機用
磁気軸受スピンドルの制御装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明は主軸に数種類の工具が装着可能な工作機用磁
気軸受スピンドルの制御装置であって、制御ループ中の
位相補償回路、積分回路などからなる主制御回路は固定
のまま、装着する工具によって変動する主軸曲げ回合振
動数に対して減衰を与えるかあるいはその周波数成分を
除去するための切換式帯域除去フィルタと、必要に応じ
て、各工具ごとに主軸の定格回転数を切換えるための回
転数設定手段とを備えて構成される。

［作用］ この発明にかかる工作機用磁気軸受スピンドルの制御装
置は、主軸に装着する工具ごとに主軸曲げ固有振動数が
変動する場合でも、主制御回路は固定のまま制御ループ
中に挿入する帯域除去フィルタを切換えることにより、
固有振動数に対して減衰を与えるかあるいはその周波数
成分を除去し、必要に応じて各工具ごとに主軸の定格回
転数を切換えるようにしたので、１つの磁気軸受スピン
ドルに数種類の工具が装着可能となる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。

まず、第１図を参照して、この発明の一実施例の構成に
ついて説明する。第１図において、セレクトスイッチ４
は磁気軸受スピンドルに装着される工具Ａ、Ｂ、Ｃ・・
・に応じて切換えられる。

これにより、各工具Ａ、Ｂ、Ｃ・・・ごとに予め設定さ
れている定格回転数および帯域除去フィルタが、定格回
転数切換回路５および帯域除去フィルタ切換回路７によ
って選択される。

モータ１は磁気軸受機械系２によって磁気浮上されなが
ら回転する。磁気軸受機械系２の主軸変位は変位センサ
回路３によって検出され、検出された変位信号は比較器
１１に与えられ、目標値と比較される。比較器１１の比
較出力は選択された帯域除去フィルタ８１，８２．８３
・・・のいずれかを通って主制御回路９に与えられる。

帯域除去フィルタ８１，８２．８３・・・は、それぞれ
対応する工具をスピンドルに装着したときに生じる回灯
振動に対して、減衰を与えるかあるいはその周波数成分
を除去するために挿入される。なお、帯域除去フィルタ
８１，８２．８３・・・は、帯域除去フィルタ切換回路
７の出力によって切換えられるセレクトスイッチ１２に
よって選択される。

定格回転数切換回路５は固有振動数が初期設定回転数の
近傍の高周波側にある場合に回転数を下げるために設け
られている。定格回転数切換回路５の出力はインバータ
６に与えられ、インバータ６によってモータ１が駆動さ
れる。主制御回路９は帯域除去フィルタ８１．８２．８
３・・・の出力に応答して磁気軸受機械系２を制御する
ための制御信号をパワーアンプ１０に与える。パワーア
ンプ１０はその制御信号に応答して磁気軸受機械系２を
駆動する。

第２図はスピンドルに工具を装着したときの機械系伝達
関数を示す図であり、第３図および第４図は同じく一巡
伝達関数を示す図である。

次に、第１図ないし第４図を参照して、この発明の一実
施例の具体的な動作について説明する。

磁気軸受装置２のスピンドルの電磁石の電流値からセン
サ回路３の出力までの機械系伝達関数は装着する工具を
変えることにより、第２図に示す実線から点線のように
固有振動数が変化する。そこで、この発明の一実施例で
は、装着した工具に対応する帯域除去フィルタ８１．８
２．８３・・・のいずれかに切換える。この場合、必要
に応じてスピンドルの定格回転数も切換える。ただし、
第３図に示すように、固有振動数がスピンドル初期設定
回転数よりも十分高域にありかつ制御系の位相余裕が大
きければ、その固有振動数に対応する帯域除去フィルタ
を切換えるのみでよい。これは第３図に示した一巡伝達
関数において、実線Ａが点線Ｂに変動する場合に相当す
る。

また、固有振動数が初期設定回転数の近傍高域周波数（
回転周波数の約１３０％以下）にある場合では、装着す
る工具に応じて、定格回転数切換回路５によって回転数
が下げられる。そして、その回転周波数に中心周波数を
有する帯域除去フィルタ８１．８２．８３・・・のいず
れかが選択され、中心周波数の高周波側の位相進みによ
って、固有振動に対してダンピングが与えられ、安定化
が図られる。これは第４図に示すような一巡伝達関数の
場合である。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、スピンドルに装着す
る工具に応じて対応の帯域除去フィルタを挿入し、必要
に応じて回転数を切換えることによって、主制御回路を
変更することなく制御系の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。 第２図はスピンドルに工具を装着したときの機械系伝達
関数を示す図である。第３図および第４図は同じく一巡
伝達関数を示す図である。 図において、１はモータ、２は磁気軸受機械系、３は変
位センサ回路、４．１２はセレクトスイッチ、５は定格
回転数切換回路、６はインバータ、７は帯域除去フィル
タ切換回路、８１，８２．８３・・・は帯域除去フィル
タ、９は主制御回路、１０はパワーアンプを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主軸に数種類の工具が装着可能な工作機用磁気軸受スピ
   ンドルの制御装置であって、 制御ループ中の位相補償回路、積分回路などからなる主
   制御回路は固定のまま、装着する工具によって変動する
   主軸曲げ固有振動数に対して減衰を与えるかあるいはそ
   の周波数成分を除去するための切換式帯域除去フィルタ
   、および 必要に応じて、各工具ごとに前記主軸の定格回転数を切
   換えるための回転数設定手段を備えた、工作機用磁気軸
   受スピンドルの制御装置。