JPH05204420A - Machine tool controller having two main spindles - Google Patents

Machine tool controller having two main spindles

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JPH05204420A
JPH05204420A JP1385692A JP1385692A JPH05204420A JP H05204420 A JPH05204420 A JP H05204420A JP 1385692 A JP1385692 A JP 1385692A JP 1385692 A JP1385692 A JP 1385692A JP H05204420 A JPH05204420 A JP H05204420A
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spindle
acceleration
time constant
circuit
command
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Harumi Maezawa
春見 前沢
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Abstract

PURPOSE:To obtain a machine tool controller having plural spindles, where work time is shortened with work precision kept in position control. CONSTITUTION:The controller is the machine tool controller which has a first spindle motor 14 driving the first spindle 10 and the second spindle motor 24 driving the second spindle 20, controls the positions of the first spindle 10 and the second spindle 20 based on position commands from position command circuits 3 and 4 and has the two spindles working work 1 which interposes between the first spindle 10 and the second spindle 20. It has respective time constants corresponding to respective areas such as a constant torque area, a constant output area and a reduction output area in accordance with rotation speed. Moreover, an acceleration-deceleration time constant circuit 5 which inputs rotation speed and delays the command rotation speed by the applying time constant so as to output it to the position command circuit is provided. An acceleration-deceleration time constant corresponding to rotation speed is obtained and acceleration-deceleration time is shortened while the application of excess force is prevented so as to make position control precision kept in the same degree as the conventional degree.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、旋盤など2つの主軸
を有する工作機械の制御装置に関し、特にワークを能率
良く且つ精度の良く加工するための速度指令に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a machine tool having two spindles such as a lathe, and more particularly to a speed command for machining a work efficiently and accurately.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば旋盤などで細長いワークの加工を
行う場合には、そのワークの両端をそれぞれ主軸を介し
て支持し、その2つの主軸を同期駆動させてワークを回
転させながら加工する必要がある。図5はこのような2
つの主軸を有する工作機械の制御装置の概略を示したブ
ロック図である。図において、10は第1主軸、14は
第1主軸モータであり、ギア又はベルト12及び13を
介して第1主軸10と第1主軸モータ14とが結合され
ている。20は第2主軸、24は第2主軸モータであ
り、ギア又はベルト22及び23を介して第2主軸20
と第2主軸モータ24とが結合されている。1はワーク
であり、第1主軸10に取り付けてあるチャック11及
び第2主軸20に取り付けてあるチャック21によって
保持されている。第1主軸10には位置フィードバック
用にパルスエンコーダ15が取り付けられている。同様
にして、第2主転20にも位置フィードバック用にパル
スコンコーダ25が取り付けられている。16は第1主
軸モータ14を駆動する第1主軸アンプ、26は第2主
軸モータ24を駆動する第2主軸アンプである。ここ
で、第1主軸アンプ16及び第2主軸アンプ26はマイ
クロプロセッサ、メモリ等を有する速度制御回路、位置
制御回路、パワートランジスタ等を有するパワー駆動回
路から構成されている。2は数値制御装置(CNC)で
あり、6は数値制御装置(CNC)2の内部で指令する
速度指令をスムージングする加減速時定数回路である。
3は加減速時定数回路6から出力される速度指令を第1
主軸アンプ16に与える位置指令Q1 に変換する第1
主軸位置指令作成回路である。同様にして、4は加減速
時定数回路6から出力される速度指令を第2主軸アンプ
26へ与える位置指令Q2 に変換する第2主軸位置指
令作成回路である。
2. Description of the Related Art For example, when machining a slender work with a lathe or the like, it is necessary to support both ends of the work via respective spindles and to rotate the workpieces by synchronously driving the two spindles. is there. Fig. 5 shows such 2
It is the block diagram which showed the outline of the control apparatus of the machine tool which has two main axes. In the figure, 10 is a first main spindle, and 14 is a first main spindle motor, and the first main spindle 10 and the first main spindle motor 14 are coupled via gears or belts 12 and 13. Reference numeral 20 is a second main spindle, 24 is a second main spindle motor, and the second main spindle 20 is provided via gears or belts 22 and 23.
And the second spindle motor 24 are connected. Reference numeral 1 denotes a work, which is held by a chuck 11 attached to the first spindle 10 and a chuck 21 attached to the second spindle 20. A pulse encoder 15 is attached to the first spindle 10 for position feedback. Similarly, the second main rotation 20 is also provided with a pulse coder 25 for position feedback. Reference numeral 16 is a first spindle amplifier that drives the first spindle motor 14, and 26 is a second spindle amplifier that drives the second spindle motor 24. Here, the first spindle amplifier 16 and the second spindle amplifier 26 are composed of a microprocessor, a speed control circuit having a memory and the like, a position control circuit, and a power drive circuit having a power transistor and the like. Reference numeral 2 is a numerical controller (CNC), and 6 is an acceleration / deceleration time constant circuit for smoothing a speed command commanded inside the numerical controller (CNC) 2.
3 is the speed command output from the acceleration / deceleration time constant circuit 6
First command to convert to position command Q 1 * given to spindle amplifier 16
It is a spindle position command generation circuit. Similarly, reference numeral 4 is a second spindle position command creating circuit for converting the speed command output from the acceleration / deceleration time constant circuit 6 into a position command Q 2 * given to the second spindle amplifier 26.

【0003】次に動作について説明する。第1主軸アン
プ16及び第2主軸アンプ26を位置制御に切り換え
て、数値制御装置(CNC)2よりそれぞれ第1主軸1
0と第2主軸20が位置同期するように位置指令Q1
及びQ2 を第1主軸アンプ16及び第2主軸アンプ2
6へ与える。第1主軸アンプ16は位置指令Q1 に追
従するようパルスエンコーダ15の出力信号(第1主軸
位置フィードバック)Q1 をもとに位置制御を行う。同
様にして第2主軸アンプ26は位置指令Q2 に追従す
るようパルスエンコーダ25の出力信号(第2主軸位置
フィールドバック)Q2 をもとに位置制御を行う。
Next, the operation will be described. The first spindle amplifier 16 and the second spindle amplifier 26 are switched to the position control, and the numerical control unit (CNC) 2 causes the first spindle 1 to move.
Position command Q 1 * so that 0 and the second spindle 20 are in position synchronization
And Q 2 * to the first spindle amplifier 16 and the second spindle amplifier 2
Give to 6. The first spindle amplifier 16 performs position control based on the output signal (first spindle position feedback) Q 1 of the pulse encoder 15 so as to follow the position command Q 1 * . Similarly, the second spindle amplifier 26 performs position control based on the output signal (second spindle position field back) Q 2 of the pulse encoder 25 so as to follow the position command Q 2 * .

【0004】次に位置指令Q1 ,Q2 を数値制御装
置(CNC)2より出力する際の動作を説明する。所望
の速度指令W を入力すると、加減速時定数回路6は
その速度指令W をスムージングして新たな速度指令
を作成して出力する。第1主軸位置指令作成回路3は、
第1主軸10が所望の速度になるように、加減速時定数
回路6の出力信号である速度指令を用いて位置指令Q1
を作成し第1主軸アンプ16へ出力する。同様にして
第2主軸位置指令作成回路4も第2主軸20が所望の速
度になるよう位置指令Q2 を作成し第2主軸アンプ2
6へ出力する。
Next, the operation when the position commands Q 1 * and Q 2 * are output from the numerical controller (CNC) 2 will be described. When a desired speed command W r * is input, the acceleration / deceleration time constant circuit 6 smooths the speed command W r * and creates and outputs a new speed command. The first spindle position command creating circuit 3
A position command Q 1 is generated by using a speed command which is an output signal of the acceleration / deceleration time constant circuit 6 so that the first spindle 10 has a desired speed.
* Is created and output to the first spindle amplifier 16. Similarly, the second spindle position command creating circuit 4 also creates the position command Q 2 * so that the second spindle 20 has a desired speed, and the second spindle amplifier 2
Output to 6.

【0005】ここで、加減速時定数回路6で設定される
時定数について説明する。図6は一般的に使用される主
軸モータの出力特性図、図7はそのトルク特性図であ
り、両者とも横軸はモータの速度、縦軸は図6がモータ
出力Pであり、図7がモータトルクTである。図8はこ
れらの出力特性により得られるモータの速度制御におけ
る加減速特性図であり、縦軸はモータ速度であり、横軸
は加減速時間である。今、位置制御をする場合には図8
の加減速特性より傾きが緩やかな加減速特性にする必要
がある。例えば、位置同期する最高速度がNC (rp
m)ならばその速度の接線Aの直線の傾きより緩やかで
なければならない。つまり直線Bのような傾きが一定な
時定数の加減速特性になる。従って、加速時間は、図8
の加減速特性に従って速度制御をした場合はtとなる
が、直線Bの加減速特性に従って位置同期制御をした場
合にはtとなり加減速時間は長くなる。
Now, the time constant set by the acceleration / deceleration time constant circuit 6 will be described. FIG. 6 is an output characteristic diagram of a commonly used spindle motor, and FIG. 7 is a torque characteristic diagram thereof. In both of them, the horizontal axis represents the motor speed, and the vertical axis represents the motor output P in FIG. The motor torque is T. FIG. 8 is an acceleration / deceleration characteristic diagram in the speed control of the motor obtained by these output characteristics, where the vertical axis is the motor speed and the horizontal axis is the acceleration / deceleration time. Now, when performing position control, FIG.
The acceleration / deceleration characteristic needs to have a gentler slope than the acceleration / deceleration characteristic of. For example, the maximum speed for position synchronization is N C (rp
If m), the slope of the straight line of the tangent line A of the velocity must be gentler. That is, an acceleration / deceleration characteristic having a constant time constant with a constant inclination is obtained as shown by the straight line B. Therefore, the acceleration time is
When the speed control is performed according to the acceleration / deceleration characteristic of No. t, it becomes t c , but when the position synchronization control is performed according to the acceleration / deceleration characteristic of the straight line B, it becomes t p , and the acceleration / deceleration time becomes long.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の2つの主軸を有
する工作機械の制御装置は以上のように構成されている
ので、同一指令で回転している2つの主軸の回転速度を
変化させた場合には、特に加減速時には時間がかかった
り、或いは加工時間短縮のために時定数を短くするとワ
ークに無理な力がかかり捻り現象等がおきたりするの
で、時定数を短くするのは加工精度上の制約から限定さ
れており、加工時間が短縮できない等の問題点があっ
た。
Since the conventional control device for a machine tool having two main spindles is constructed as described above, when the rotational speeds of two main spindles that are rotated by the same command are changed. In particular, it takes time during acceleration / deceleration, or if the time constant is shortened to shorten the machining time, the work will be forced and twisting phenomenon will occur. However, there is a problem that the processing time cannot be shortened due to the limitation.

【0007】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、加工精度を維持したまま加
工時間を短縮することができるようにした2つの主軸を
有する工作機械の制御装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and is a control device for a machine tool having two main spindles capable of shortening the machining time while maintaining the machining accuracy. Aim to get.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係る2つの主
軸を有する工作機械の制御装置は、第1主軸を駆動する
第1主軸モータと、第1の主軸に対向して配置された第
2主軸を駆動する第2主軸モータとを有し、位置指令回
路からの位置指令に基づいて第1の主軸モータ及び第2
の主軸モータをそれぞれ駆動して第1主軸及び第2主軸
を位置制御し、第1の主軸と第2の主軸との間に介在す
るワークを加工する2つの主軸を有する工作機械の制御
装置において、回転速度に応じた定トルク領域、定出力
領域及び低減出力領域の各領域に応じた時定数をそれぞ
れ有し、指令回転速度を入力し、その指令回転速度を該
当する時定数により遅延した後に位置指令回路に出力す
る加減速時定数回路を有する。
A control device for a machine tool having two spindles according to the present invention includes a first spindle motor for driving a first spindle and a second spindle motor which is arranged to face the first spindle. A second spindle motor for driving the spindle, and a first spindle motor and a second spindle motor based on a position command from a position command circuit.
In a controller of a machine tool having two main spindles for respectively driving the main spindle motors to control the positions of the first main spindle and the second main spindle, and machining a workpiece interposed between the first main spindle and the second main spindle. , The constant torque area corresponding to the rotation speed, the time constant corresponding to each area of the constant output area and the reduced output area, respectively, after inputting the command rotation speed, after delaying the command rotation speed by the corresponding time constant It has an acceleration / deceleration time constant circuit that outputs to the position command circuit.

【0009】この発明に係る他の2つの主軸を有する工
作機械の制御装置は、第1主軸を駆動する第1主軸モー
タと、第1の主軸に対向して配置された第2主軸を駆動
する第2主軸モータとを有し、位置指令回路からの位置
指令に基づいて第1の主軸モータ及び第2の主軸モータ
をそれぞれ駆動して第1主軸及び第2主軸を位置制御
し、第1の主軸と第2の主軸との間に介在するワークを
加工する2つの主軸を有する工作機械の制御装置におい
て、回転速度に応じた定トルク領域、定出力領域及び低
減出力領域の各領域に応じた時定数をそれぞれ有し、指
令回転速度を入力し、その指令回転速度を該当する時定
数により遅延した後に位置指令回路に出力する回路であ
って、それぞれ対応する時定数が異なっている複数の加
減速時定数回路と、第1主軸及び第2主軸のトルクをそ
れぞれ帰還し、両トルクが制限値にかからないよう加減
速時定数回を切換える手段とを有する。
A control device for a machine tool having two other spindles according to the present invention drives a first spindle motor that drives a first spindle and a second spindle that is arranged so as to face the first spindle. A second spindle motor, and drives the first spindle motor and the second spindle motor based on the position command from the position command circuit to control the positions of the first spindle and the second spindle, respectively. In a control device for a machine tool having two spindles for machining a workpiece interposed between a spindle and a second spindle, a constant torque area, a constant output area, and a reduced output area corresponding to respective rotational speeds are provided. A circuit that has a time constant, inputs a command rotation speed, delays the command rotation speed by the corresponding time constant, and then outputs it to the position command circuit. Deceleration time constant circuit, 1 spindle and the torque of the second spindle and feedback, respectively, and means for switching the acceleration and deceleration time constant times so that both the torque is not applied to the limit value.

【0010】この発明に係る他の2つの主軸を有する工
作機械の制御装置は、上記の制御装置の加減速時定数回
路と位置指令回路との間に設けられた一次時遅れフィル
タ回路を有する。
A control device for a machine tool having two other spindles according to the present invention has a first-order time-delay filter circuit provided between the acceleration / deceleration time constant circuit and the position command circuit of the control device.

【0011】[0011]

【作用】この発明においては、速度指令が変化すると、
それは各速度領域に応じて異なった加減速時定数を有す
る加減速時定数回路を経由して位置指令回路に出力され
るので、速度指令に応じた適切な時定数により遅延され
る。その結果、第1主軸及び第2主軸の位置同期制御の
精度が良好に維持したまま加減速時間を時間を短くでき
る。
In the present invention, when the speed command changes,
Since it is output to the position command circuit via the acceleration / deceleration time constant circuit having different acceleration / deceleration time constants depending on each speed region, it is delayed by an appropriate time constant according to the speed command. As a result, the acceleration / deceleration time can be shortened while maintaining good accuracy of the position synchronization control of the first spindle and the second spindle.

【0012】また、この発明においては、複数の加減速
時定数回路を用意しておき、第1主軸及び第2主軸のト
ルクをそれぞれ監視して両トルクが制限値にかからない
ように、加減速時定数回路を切換える。例えば両トルク
が規約トルクを越えた場合には時定数の大きな加減速時
定数回路を選択する。このようにワークに応じた加減速
時定数回路が選択でき、適切な制御ができる。
Further, in the present invention, a plurality of acceleration / deceleration time constant circuits are prepared and the torques of the first spindle and the second spindle are respectively monitored to prevent both torques from reaching the limit value during acceleration / deceleration. Switch the constant circuit. For example, when both torques exceed the standard torque, an acceleration / deceleration time constant circuit with a large time constant is selected. In this way, the acceleration / deceleration time constant circuit can be selected according to the workpiece, and appropriate control can be performed.

【0013】また、この発明においては、一次遅れフィ
ルタ回路7は加減速時定数回路の減速時定数の変曲点を
なくして滑らかにし、或いは一方の加減速時定数回路か
らの他方の加減速時定数回路に切換えられたときの時定
数の切換り点を滑らかにする。これにより位置制御にお
ける加減速パターンの速度変曲点をなくして滑らかなカ
ーブにし、主軸間の位置誤差を小さくしている。
Further, in the present invention, the first-order lag filter circuit 7 eliminates the inflection point of the deceleration time constant of the acceleration / deceleration time constant circuit to make it smooth, or when one acceleration / deceleration time constant circuit accelerates or decelerates the other. Smooths the switching point of the time constant when switched to the constant circuit. This eliminates the speed inflection point of the acceleration / deceleration pattern in position control to form a smooth curve and reduce the position error between the spindles.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

実施例1.図1は本発明の一実施例の2つの主軸を有す
る工作機械の制御装置の概略を示したブロック図であ
る。図において、10〜16及び20〜26は図5の従
来の装置のものと同一であり、その説明は省略する。2
は数値制御装置(CNC)であり、5は数値制御装置
(CNC)2の内部で速度指令をスムージングするため
の3段階加減速時定数回路である。3は3段階加減速時
定数回路5の出力信号(速度指令)を第1主軸アンプ1
6に与える位置指令Q1 に変換する第1主軸位置指令
作成回路であり、4は3段階加減速時定数回路5からの
出力信号(速度指令)を第2主軸アンプ26に与える位
置指令Q2 に変換する第2主軸位置指令作成回路であ
る。
Example 1. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a controller for a machine tool having two spindles according to an embodiment of the present invention. In the figure, 10 to 16 and 20 to 26 are the same as those of the conventional device of FIG. 5, and the description thereof will be omitted. Two
Is a numerical controller (CNC), and 5 is a three-stage acceleration / deceleration time constant circuit for smoothing the speed command inside the numerical controller (CNC) 2. 3 is the output signal (speed command) of the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5 for the first spindle amplifier 1
6 is a first spindle position command generating circuit for converting into a position command Q 1 * given to 6, and 4 is a position command Q for giving an output signal (speed command) from the three-step acceleration / deceleration time constant circuit 5 to the second spindle amplifier 26. This is the second spindle position command creation circuit that converts to 2 * .

【0015】次に動作について説明する。第1主軸位置
指令作成回路3が速度指令を入力してそれを位置指令Q
1 に変換して第1主軸アンプ16に供給した後、第1
主軸アンプ16及び第1主軸10は従来と同様な動作を
し、また、第2主軸位置指令作成回路4が速度指令を入
力してそれを位置指令Q2 に変換して第2主軸アンプ
26に供給した後、第2主軸アンプ26及び第2主軸2
0も従来と同様な動作をするので、ここでは位置指令Q
1 及びQ2 が出力されるまでの動作を説明する。所
望の速度指令Wrが3段階加減速時定数回路5に入力
すると、3段階加減速時定数回路5はその速度指令Wr
をスムージング処理して後述する速度指令パターンを
作成して出力する。第1主軸位置指令作成回路3及び第
2主軸位置指令回路4はこの出力信号を用いて位置指令
1 及びQ2 を作成し、第1主軸アンプ16及び第
2主軸アンプ26に出力する。
Next, the operation will be described. The first spindle position command creating circuit 3 inputs a speed command and inputs it to the position command Q.
After converting to 1 * and supplying it to the first spindle amplifier 16,
The main-spindle amplifier 16 and the first main-spindle 10 operate in the same manner as the conventional one, and the second main-spindle position command generation circuit 4 inputs the speed command and converts it into the position command Q 2 * to convert the second main-spindle amplifier 26. To the second spindle amplifier 26 and the second spindle 2.
Since 0 also operates in the same manner as in the past, here the position command Q
1 * and Q 2 * will be described operation until the output. When a desired speed command Wr * is input to the three-step acceleration / deceleration time constant circuit 5, the three-step acceleration / deceleration time constant circuit 5 outputs the speed command Wr.
* Is smoothed to create and output a speed command pattern to be described later. The first spindle position command creating circuit 3 and the second spindle position command circuit 4 create position commands Q 1 * and Q 2 * using this output signal and output them to the first spindle amplifier 16 and the second spindle amplifier 26. ..

【0016】次に、3段階加減速時定数回路5について
説明する。ここでもう一度従来例で説明した図6〜図8
を用いて説明する。上述のように図6は一般的な主軸モ
ータの出力特性図、図7はそのトルク特性図である。モ
ータ速度0〜NB [rpm]間はトルク一定となるよう
に制御している定トルク領域、モータ速度NB 〜N
C [rpm]は出力一定となるよう制御している定出力
領域、モータ速度NC 〜Nmax [rpm]は出力が速度
に反比例する低減出力領域である。また、図8は上述の
ように、これらのモータの出力特性により得られるモー
タの速度制御時における加減速特性図である。モータの
基本関係式P=WT、T=J・dw/dt(P:出力
[kw]、W:角速度[rad/s]、T:トルク[n
・m]、J:イナーシャ[kg・m])からモータ速
度と加減速時間との関係は次のようになる。モータ速度
0〜NB [rpm]の定トルク領域では加減速時間tは
モータ速度Nに比例する直線となり、モータ速度NB
C [rpm]の定出力領域では加減速時間tはモータ
速度の2乗N2 に比例する2次曲線となり、モータ速度
C 〜Nmax [rpm]の定減出力領域では加減速時間
tはモータ速度の3乗N3 に比例する3次曲線となる。
Next, the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5 will be described. 6 to 8 described again in the conventional example.
Will be explained. As described above, FIG. 6 is an output characteristic diagram of a general spindle motor, and FIG. 7 is a torque characteristic diagram thereof. Constant torque region between motor speed 0 to N B [rpm] which is controlled to be constant torque, the motor speed N B to N
C [rpm] is a constant output region where the output is controlled to be constant, and motor speeds N C to N max [rpm] are a reduced output region where the output is inversely proportional to the speed. Further, FIG. 8 is an acceleration / deceleration characteristic diagram at the time of speed control of the motor obtained by the output characteristics of these motors as described above. Basic relational expression of motor P = WT, T = J · dw / dt (P: output [kw], W: angular velocity [rad / s], T: torque [n
・ M], J: Inertia [kg · m 2 ]), the relationship between the motor speed and the acceleration / deceleration time is as follows. Motor speed 0 to N B [rpm] deceleration time t at constant torque region of into a linearly proportional to the motor speed N, the motor speed N B ~
The acceleration / deceleration time t is a quadratic curve proportional to the square of the motor speed N 2 in the constant output area of N C [rpm], and the acceleration / deceleration time t is in the constant output area of the motor speed N C to N max [rpm]. Is a cubic curve proportional to the cube of the motor speed N 3 .

【0017】図2はこの発明における位置制御における
加減速パターンの説明図であり、図図8に対応してい
る。この図を用いて更に説明する。従来は位置同期する
場合の加減速時定数は1段しか用いていないため、例え
ば位置同期制御時のモータ最高速度がNmax [rpm]
であるとすると、上述の図6の出力の範囲内で制御しな
ければらないので、速度Nmax における接線Cの傾きの
加減速時定数(直線C2 )を設定する必要がある。従っ
て、モータ速度NC まで加速する場合には、本来ならば
接線Bの傾きの加減速時定数(直線B2 )でよいとこ
ろ、この時定数で位置同期制御した場合には直線C2
なるため加減速時間が長くなる。そこで、この実施例に
おいては、モータの出力特性に基づいて3段階の加減速
時定数を設定できるようにした。各段階の加減速時定数
を設定する際には、モータ出力特性の各特性領域(定ト
ルク領域、定出力領域、低減領域)で最も緩やかな傾き
をもとに決定する。各特性領域の最大速度の点がその領
域で最も穏やかな傾きになるので、モータ速度NB [r
pm]の接線Aにより直線A1 、モータ速度NC [rp
m]の接線Bにより直線B1 、モータ速度Nmax [rp
m]の接線Cにより直線C1 となる3つの加減速時定数
を設定することにより、モータの低速回転から最高回転
数まで効率よく短時間で加減速運転ができるようにな
る。但し、速度制御における加減速パターンは最大トル
ク出力時のパターンであるため、両主軸間の位置同期中
の精度をより良くするには前記設定値より余裕をもった
時定数で設定する。また、第1主軸の主軸アンプ16、
第2主軸の主軸アンプ26、第1主軸モータ10、第2
主軸モータ20、負荷イナーシャ等が同一仕様ならば問
題ないが、異なる場合については加減速パターンの長い
方の主軸特性に合わせて設定する。
FIG. 2 is an explanatory view of an acceleration / deceleration pattern in the position control according to the present invention, and corresponds to FIG. This will be further described with reference to this figure. Conventionally, since only one stage of acceleration / deceleration time constant is used for position synchronization, for example, the maximum motor speed during position synchronization control is N max [rpm].
Then, since control must be performed within the output range of FIG. 6 described above, it is necessary to set the acceleration / deceleration time constant (straight line C 2 ) of the inclination of the tangent line C at the speed N max . Therefore, when accelerating to the motor speed N C , the acceleration / deceleration time constant (straight line B 2 ) of the inclination of the tangent line B is originally sufficient, but when position synchronization control is performed with this time constant, the straight line C 2 is obtained. Therefore, the acceleration / deceleration time becomes long. Therefore, in this embodiment, three stages of acceleration / deceleration time constants can be set based on the output characteristics of the motor. When setting the acceleration / deceleration time constant at each stage, the determination is made based on the gentlest slope in each characteristic region (constant torque region, constant output region, reduction region) of the motor output characteristic. Since the point of the maximum speed in each characteristic region has the gentlest slope in that region, the motor speed N B [r
pm] tangent line A to straight line A 1 and motor speed N C [rp
m] is a straight line B 1 , the motor speed is N max [rp]
By setting three acceleration / deceleration time constants that form a straight line C 1 by the tangent line C of [m], the acceleration / deceleration operation can be efficiently performed in a short time from the low speed rotation of the motor to the maximum rotation speed. However, since the acceleration / deceleration pattern in the speed control is the pattern at the time of maximum torque output, in order to improve the accuracy during position synchronization between both spindles, a time constant with a margin from the set value is set. Further, the spindle amplifier 16 of the first spindle,
Second spindle spindle amplifier 26, first spindle motor 10, second spindle
There is no problem if the spindle motor 20, the load inertia, etc. have the same specifications, but if they have different specifications, the spindle characteristics of the longer acceleration / deceleration pattern are set according to the characteristics.

【0018】上述の実施例においては3段階の加減速時
定数の設定方法を説明したが、加減速パターンにより近
づけるように更に多くの段階に分けて時定数を設定すれ
ば、速度制御に近い位置同期制御による加減速運転が可
能となる。また、時定数を定トルク領域ではモータ速度
Nに比例する直線とし、定出力領域ではモータ速度の2
乗N2 に比例する2次曲線とし、低減出力領域ではモー
タ速度の3乗N3 に比例する3次曲線とし、位置制御に
おける加減速パターンを速度制御における加減速パター
ンに沿ったものにしてもよい。
Although the method of setting the acceleration / deceleration time constant in three steps has been described in the above embodiment, if the time constant is set in more steps so as to be closer to the acceleration / deceleration pattern, the position close to the speed control can be obtained. Acceleration / deceleration operation can be performed by synchronous control. In addition, the time constant is a straight line proportional to the motor speed N in the constant torque area, and 2 times the motor speed in the constant output area.
A quadratic curve proportional to the power N 2 and a cubic curve proportional to the cube N 3 of the motor speed in the reduced output region are used, and the acceleration / deceleration pattern in the position control is made to follow the acceleration / deceleration pattern in the speed control. Good.

【0019】実施例2.図3はこの発明の他の実施例の
2つの主軸を有する工作機械の制御装置の概略を示した
ブロック図である。図3において、7は3段階加減速時
定数回路5の出力に一次遅れ要素をかける一次遅れフィ
ルタ回路であり、この一次遅れフィルタ回路7を設けた
点が前記実施例と異なる。この一次遅れフィルタ回路7
は、3段階加減速時定数回路5の減速時定数の変曲点
(例えば図2のモータ速度NB ,NC ,Nmax の時定数
の切換り点)を滑らかにして位置同期制御中の加減速パ
ターンの速度変曲点をなくして滑らかなカーブにする。
この一次遅れフィルタ回路7を用いることにより、変曲
点の過渡的なモードで発生すると考えられる両主軸間の
位置制御誤差が小さくなり、制御精度が高くなる。特に
この実施例は、異なった特性の主軸アンプ、主軸モー
タ、負荷イナーシャ等を用いた場合にその効果は顕著に
なる。
Example 2. FIG. 3 is a block diagram showing the outline of a control device for a machine tool having two spindles according to another embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 7 is a first-order lag filter circuit that applies a first-order lag element to the output of the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5, and differs from the previous embodiment in that this first-order lag filter circuit 7 is provided. This first-order lag filter circuit 7
Is for smoothing the inflection point of the deceleration time constant of the three-step acceleration / deceleration time constant circuit 5 (for example, the switching point of the time constants of the motor speeds N B , N C , and N max in FIG. 2) during position synchronization control. Eliminate the speed inflection points in the acceleration / deceleration pattern to create a smooth curve.
By using this first-order lag filter circuit 7, the position control error between both spindles, which is considered to occur in the transient mode of the inflection point, becomes small, and the control accuracy becomes high. In particular, in this embodiment, the effect becomes remarkable when a spindle amplifier, a spindle motor, a load inertia and the like having different characteristics are used.

【0020】実施例3.図4はこの発明の更に他の実施
例の2つの主軸を有する工作機械の制御装置の概略を示
したブロック図である。図4において、8は第1主軸ア
ンプ16からのトルクフィードバック信号(%出力)τ
1 と第2主軸アンプ26からのトルクフィードバック信
号(%出力)τ2 とをもとに、トルクフィードバック値
が規定トルク(例えば80%)以上か以下かを判定し、
規定トルク以上ならば傾きの緩やかな加減速時定数に切
換えるよう出力するトルク判定回路であり、9はトルク
判定回路8の出力信号に基づいて3段階(又はそれ以上
の多段階)加減速時定数回路を切換える切換スイッチ回
路である。
Example 3. FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two spindles according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 4, 8 is the torque feedback signal (% output) τ from the first spindle amplifier 16.
Based on 1 and the torque feedback signal (% output) τ 2 from the second spindle amplifier 26, it is determined whether the torque feedback value is equal to or more than the specified torque (for example, 80%) or less,
A torque determination circuit that outputs to switch to an acceleration / deceleration time constant with a gradual slope if the torque is equal to or more than the specified torque. Reference numeral 9 indicates a three-stage (or multi-stage acceleration stage / deceleration time constant) based on the output signal of the torque determination circuit 8. It is a changeover switch circuit for changing over the circuit.

【0021】この実施例においては、例えば予め2種類
の3段階加減速時定数回路5a,5bを設定しておき、
1つは標準の時定数をもったものとし、他の1つは余裕
をもった時定数(例えば2倍)のものとしておき、ワー
クが比較的軽い場合は標準の時定数を用い、次に重いワ
ークに掴み代えをした時などは、時定数を再度設定せず
に自動的に余裕をもったもう1つの時定数に切換える。
つまり、トルク判定回路8はトルクフィードバック信号
τ1 ,τ2 を入力しそれが規定トルク以上か以下かを判
定する。ワークが比較的軽い場合にはトルクフィードバ
ック信号τ1 ,τ2 が規定トルク以下であると判定さ
れ、切換スイッチ回路9を3段階加減速時定数回路5a
に切換えて標準の時定数に基づいて制御する。また、ワ
ークが重い場合にはトルクフィードバック信号τ1 ,τ
2 が規定トルク以上であると判定され、切換スイッチ回
路9を3段階加減速時定数回路5bに切換えて標準の2
倍の時定数に基づいて制御する。また、この実施例にお
いても一次遅れフィルタ回路7が設けられており、各3
段階加減速時定数回路5a,5bの減速時定数の変曲点
だけでなく、一方の3段階加減速時定数回路からの他方
の3段階加減速時定数回路に切換えられたときにその時
定数の切換り点を滑らかにして位置同期制御中の加減速
パターンの速度変曲点をなくし滑らかなカーブにしてい
る。
In this embodiment, for example, two types of three-stage acceleration / deceleration time constant circuits 5a and 5b are set in advance,
One has a standard time constant, the other one has a margin (for example, twice), and if the work is relatively light, use the standard time constant. When a heavy work is gripped and replaced, the time constant is automatically set to another time constant with a margin without setting again.
That is, the torque determination circuit 8 inputs the torque feedback signals τ 1 and τ 2 and determines whether the torque feedback signals τ 1 and τ 2 are greater than or equal to the specified torque. When the workpiece is relatively light, it is determined that the torque feedback signals τ 1 and τ 2 are below the specified torque, and the changeover switch circuit 9 is set to the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5a.
Switch to and control based on the standard time constant. If the work is heavy, the torque feedback signals τ 1 , τ
2 is determined to be equal to or greater than the specified torque, the changeover switch circuit 9 is switched to the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit 5b, and the standard 2
Control based on the double time constant. Further, in this embodiment as well, the first-order lag filter circuit 7 is provided, and each three
Not only the inflection point of the deceleration time constant of the stage acceleration / deceleration time constant circuits 5a and 5b, but also the time constant of the three-stage acceleration / deceleration time constant circuit when switched from the other three-stage acceleration / deceleration time constant circuit The switching point is smoothed to eliminate the speed inflection point of the acceleration / deceleration pattern during position synchronization control, resulting in a smooth curve.

【0022】なお、上述の実施例においては主軸を回転
させることによりワークを回転する場合の工作機械のつ
いて説明したが、例えば長い筒状の素材の中ぐり加工を
行うば場合のようにカッターを2つの主軸に取り付けて
カッターを回転させてワークを加工する工作機械にもこ
の発明は適用される。
In the above-mentioned embodiment, the machine tool for rotating the work by rotating the main shaft has been described. However, for example, in the case of boring a long cylindrical material, a cutter is used. The present invention is also applied to a machine tool that is mounted on two spindles and rotates a cutter to machine a work.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、指令速
度が変化すると各速度領域に応じて異なった加減速時定
数を有する加減速時定数回路を経由して位置指令回路に
出力するようにしたで、装置が複雑にならず、かつ速度
指令に応じた適切な時定数により遅延され、第1主軸及
び第2主軸の位置同期制御の精度を良好に維持したまま
加減速時間を時間を短くできる。
As described above, according to the present invention, when the command speed changes, the output is output to the position command circuit via the acceleration / deceleration time constant circuit having different acceleration / deceleration time constants depending on each speed region. As a result, the device does not become complicated and is delayed by an appropriate time constant according to the speed command, and the acceleration / deceleration time can be reduced while maintaining the accuracy of the position synchronization control of the first spindle and the second spindle. Can be shortened.

【0024】また、この発明によれば、複数の加減速時
定数回路を用意しておき、第1主軸及び第2主軸のトル
クをそれぞれ監視して両トルクが制限値にかからないよ
うに加減速時定数回路を切換えるようにしたので、この
ようにワークに応じた加減速時定数回路が選択でき、適
切な制御ができる。
Further, according to the present invention, a plurality of acceleration / deceleration time constant circuits are prepared, the torques of the first spindle and the second spindle are respectively monitored, and acceleration / deceleration is performed so that both torques do not reach the limit value. Since the constant circuit is switched, the acceleration / deceleration time constant circuit can be selected according to the work in this way, and appropriate control can be performed.

【0025】また、この発明によれば、加減速時定数回
路の減速時定数の変曲点をなくして滑らかにし、或いは
一方の加減速時定数回路からの他方の加減速時定数回路
に切換えられたときの時定数の切換り点を滑らかにする
ようにしたので、位置制御における加減速パターンの速
度変曲点がなくなり滑らかなカーブが得られ、その結
果、主軸間の位置誤差も小さくなっている。
Further, according to the present invention, the inflection point of the deceleration time constant of the acceleration / deceleration time constant circuit is eliminated and smoothed, or one acceleration / deceleration time constant circuit is switched to the other acceleration / deceleration time constant circuit. Since the switching point of the time constant is smoothed, the speed inflection point of the acceleration / deceleration pattern in position control is eliminated, and a smooth curve is obtained.As a result, the position error between the spindles is also reduced. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例による2つの主軸を有する
工作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a control device for a machine tool having two spindles according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明における位置制御における加減速パタ
ーンの説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an acceleration / deceleration pattern in position control according to the present invention.

【図3】この発明の他の実施例の2つの主軸を有する工
作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an outline of a control device for a machine tool having two spindles according to another embodiment of the present invention.

【図4】この発明の更に他の実施例の2つの主軸を有す
る工作機械の制御装置の概略を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an outline of a control device for a machine tool having two spindles according to still another embodiment of the present invention.

【図5】従来の2つの主軸を有する工作機械の制御装置
の概略を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an outline of a conventional controller for a machine tool having two spindles.

【図6】一般的に使用される主軸モータの出力特性図で
ある。
FIG. 6 is an output characteristic diagram of a commonly used spindle motor.

【図7】主軸モータのトルク特性図である。FIG. 7 is a torque characteristic diagram of a spindle motor.

【図8】主軸モータの速度制御における加減速特性図で
ある。
FIG. 8 is an acceleration / deceleration characteristic diagram in speed control of the spindle motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ワーク 5 3段階加減速時定回路 7 一次遅れフィルタ回路 8 トルク判定回路 9 時定数切換回路 10 第1主軸 14 第1主軸モータ 16 第1主軸アンプ 20 第2主軸 24 第2主軸モータ 26 第2主軸アンプ なお、図中同一符号は同一又は相当部を示す。 1 Work 5 3 Stage Acceleration / Deceleration Time Determining Circuit 7 Primary Delay Filter Circuit 8 Torque Judgment Circuit 9 Time Constant Switching Circuit 10 1st Spindle 14 1st Spindle Motor 16 1st Spindle Amplifier 20 2nd Spindle 24 2nd Spindle Motor 26 2nd Spindle amplifier The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/407 K 9064−3H G05D 3/00 Q 9179−3H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location G05B 19/407 K 9064-3H G05D 3/00 Q 9179-3H

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1主軸を駆動する第1主軸モータと、
該第1主軸に対向して配置された第2主軸を駆動する第
2主軸モータとを有し、位置指令回路からの位置指令に
基づいて前記第1の主軸モータ及び前記第2の主軸モー
タをそれぞれ駆動して前記第1主軸及び前記第2主軸を
位置制御し、前記第1の主軸と前記第2の主軸との間に
介在するワークを加工する2つの主軸を有する工作機械
の制御装置において、 回転速度に応じた定トルク領域、定出力領域及び低減出
力領域の各領域に応じた時定数をそれぞれ有し、指令回
転速度を入力し、その指令回転速度を該当する時定数に
より遅延した後に前記位置指令回路に出力する加減速時
定数回路を有することを特徴とする2つの主軸を有する
工作機械の制御装置。
1. A first spindle motor for driving a first spindle,
A second spindle motor that drives a second spindle that is arranged so as to face the first spindle, and controls the first spindle motor and the second spindle motor based on a position command from a position command circuit. In a controller of a machine tool having two spindles that are driven to position-control the first spindle and the second spindle, and process a workpiece interposed between the first spindle and the second spindle. After having a time constant corresponding to each of the constant torque area, constant output area and reduced output area corresponding to the rotation speed, inputting the command rotation speed and delaying the command rotation speed by the corresponding time constant, A control device for a machine tool having two spindles, comprising an acceleration / deceleration time constant circuit for outputting to the position command circuit.
【請求項2】 第1主軸を駆動する第1主軸モータと、
該第1主軸に対向して配置された第2主軸を駆動する第
2主軸モータとを有し、位置指令回路からの位置指令に
基づいて前記第1の主軸モータ及び前記第2の主軸モー
タをそれぞれ駆動して前記第1主軸及び前記第2主軸を
位置制御し、前記第1の主軸と前記第2の主軸との間に
介在するワークを加工する2つの主軸を有する工作機械
の制御装置において、 回転速度に応じた定トルク領域、定出力領域及び低減出
力領域の各領域に応じた時定数をそれぞれ有し、指令回
転速度を入力し、その指令回転速度を該当する時定数に
より遅延した後に前記位置指令回路に出力する回路であ
って、それぞれ対応する時定数が異なっている複数の加
減速時定数回路と、 前記第1主軸及び前記第2主軸のトルクをそれぞれ帰還
し、前記両トルクが制限値にかからないよう前記加減速
時定数回を切換える手段とを有することを特徴とする2
つの主軸を有する工作機械の制御装置。
2. A first spindle motor for driving the first spindle,
A second spindle motor that drives a second spindle that is arranged so as to face the first spindle, and controls the first spindle motor and the second spindle motor based on a position command from a position command circuit. In a controller of a machine tool having two spindles that are driven to position-control the first spindle and the second spindle, and process a workpiece interposed between the first spindle and the second spindle. After having a time constant corresponding to each of the constant torque area, constant output area and reduced output area corresponding to the rotation speed, inputting the command rotation speed and delaying the command rotation speed by the corresponding time constant, A circuit for outputting to the position command circuit, wherein a plurality of acceleration / deceleration time constant circuits having different corresponding time constants, and torques of the first spindle and the second spindle are respectively fed back, and both torques are returned. To the limit 2, characterized in that it comprises a means for switching the acceleration and deceleration time constant times so as not scolded
Machine tool controller with two main axes.
【請求項3】 前記加減速時定数回路と前記位置指令回
路との間に設けられた一次時遅れフィルタ回路を有する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の2つの主軸を有
する工作機械の制御装置。
3. A machine tool having two spindles according to claim 1, further comprising a primary time delay filter circuit provided between the acceleration / deceleration time constant circuit and the position command circuit. Control device.
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