JPH07164282A - 主軸運転切り換え方法 - Google Patents
主軸運転切り換え方法Info
- Publication number
- JPH07164282A JPH07164282A JP5342586A JP34258693A JPH07164282A JP H07164282 A JPH07164282 A JP H07164282A JP 5342586 A JP5342586 A JP 5342586A JP 34258693 A JP34258693 A JP 34258693A JP H07164282 A JPH07164282 A JP H07164282A
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- JP
- Japan
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- spindle
- pulse
- speed command
- delay
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- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 通常の主軸回転状態から主軸同期状態もしく
は主軸割出し状態に切り換える際に、主軸回転速度が一
定値を維持できる方法を提供することを目的とする。 【構成】 指定された回転数を速度指令値とする速度制
御の閉ループで主軸を制御する機能を有し、さらに、前
記速度指令を積分器に入力し、その出力信号を一次遅れ
フィルタを介して、主軸の位置制御ループの位置指令と
する機能を有する工作機械の主軸制御装置の主軸運転切
り換え方法において、主軸運転状態が主軸通常回転状態
にあるとき、前記一次遅れフィルタによる遅れ量である
たまりパルスと前記位置制御ループによる遅れ量である
エラーパルスを求めておき、主軸運転状態を、前記主軸
通常回転状態から、主軸同期状態または主軸割り出し状
態に切り換えた際に、予め求めた前記各遅れ量を前記遅
れ量の初期値として使用する。
は主軸割出し状態に切り換える際に、主軸回転速度が一
定値を維持できる方法を提供することを目的とする。 【構成】 指定された回転数を速度指令値とする速度制
御の閉ループで主軸を制御する機能を有し、さらに、前
記速度指令を積分器に入力し、その出力信号を一次遅れ
フィルタを介して、主軸の位置制御ループの位置指令と
する機能を有する工作機械の主軸制御装置の主軸運転切
り換え方法において、主軸運転状態が主軸通常回転状態
にあるとき、前記一次遅れフィルタによる遅れ量である
たまりパルスと前記位置制御ループによる遅れ量である
エラーパルスを求めておき、主軸運転状態を、前記主軸
通常回転状態から、主軸同期状態または主軸割り出し状
態に切り換えた際に、予め求めた前記各遅れ量を前記遅
れ量の初期値として使用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ工作機械の主軸運
転切り換え方法に関する。
転切り換え方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に、従来の主軸制御方法のブロック
図を示す。図において、１は積分器（１／Ｓ）、２はた
まりパルスを保持するたまりパルスカウンタ、３は定数
１／Ｔｆを乗じた積分器（１／ＴｆＳ）であり、図３に
示すように３の出力をフィードバックすることによって
一次遅れフィルタを構成する。４はエラーパルスを保持
するエラーパルスカウンタ、５は比例定数（Ｋｐ）、６
は速度制御部、７は電流制御部、８は増幅器、９は主軸
モータ、１０は主軸モータと主軸位置検出用エンコーダ
間のギア、１１は主軸位置検出用エンコーダ、１２は１
０のギア比の逆数によってギア比を逆変換するギア比変
換器、４１、４２は切り換えスイッチ（以下ＳＷと略
す）、１００は加工プログラムから与えられる速度指
令、１１４はエンコーダの出力パルスにギア比の逆数を
乗じた位置フィードバックパルス、１３０はたまりパル
ス、１３１は一次遅れフィルタ処理後の位置指令、１３
２はエラーパルス、１３３は位置ループ処理の結果出力
される速度指令である。Ｓはラプラス変換の演算子を表
す。次に、図３について動作を説明する。切り換えスイ
ッチＳＷ４１およびＳＷ４２は、主軸同期状態もしくは
主軸割出し状態では、矢印→の方向へ閉じられる。ま
た、通常の主軸回転状態すなわち指令された回転数を速
度指令値とする速度制御の閉ループで主軸を制御する状
態（以下、主軸通常回転状態と略す）では、ＳＷ４１と
ＳＷ４２は、矢印→と反対方向へ閉じられる。まず、主
軸通常回転状態を考えると、ＳＷ４１およびＳＷ４２が
矢印と反対方向へ閉じられるため、速度指令１００がＳ
Ｗ４２を経て、速度制御部６、電流制御部７、増幅器８
を通じて主軸モータ９へ伝達される。主軸同期状態また
は主軸割り出し状態に切り換える際には、ＳＷ４１およ
びＳＷ４２を矢印方向へ切り換え、速度指令１００は、
まず積分器１（１／Ｓ）を通じて位置指令に変換され、
積分器３（１／ＴｆＳ）のループを経て一次遅れ指令１
３１となる。次の位置ループ制御系において、一次遅れ
フィルタ処理後の位置指令１３１と、位置フィードバッ
ク信号１１４の差であるエラーパルス１３２に比例定数
５（Ｋｐ）を乗じて速度指令１３３を作成する。速度指
令１３３は、ＳＷ４２、速度制御部６、電流制御部７、
増幅器８を通じて、主軸モータ９を回転させている。位
置フィードバック信号１１４は、モータエンコーダ１１
の出力パルスにギア比変換器１２によってギア１０のギ
ア比の逆数を乗じて作成される。従来技術では、切り換
えに要する時間を減少させるために、通常の主軸回転状
態から、主軸同期状態もしくは主軸割出し状態に切り換
える際には、主軸回転を停止させることなく一定の回転
数を保ちながら切り換えていた。
図を示す。図において、１は積分器（１／Ｓ）、２はた
まりパルスを保持するたまりパルスカウンタ、３は定数
１／Ｔｆを乗じた積分器（１／ＴｆＳ）であり、図３に
示すように３の出力をフィードバックすることによって
一次遅れフィルタを構成する。４はエラーパルスを保持
するエラーパルスカウンタ、５は比例定数（Ｋｐ）、６
は速度制御部、７は電流制御部、８は増幅器、９は主軸
モータ、１０は主軸モータと主軸位置検出用エンコーダ
間のギア、１１は主軸位置検出用エンコーダ、１２は１
０のギア比の逆数によってギア比を逆変換するギア比変
換器、４１、４２は切り換えスイッチ（以下ＳＷと略
す）、１００は加工プログラムから与えられる速度指
令、１１４はエンコーダの出力パルスにギア比の逆数を
乗じた位置フィードバックパルス、１３０はたまりパル
ス、１３１は一次遅れフィルタ処理後の位置指令、１３
２はエラーパルス、１３３は位置ループ処理の結果出力
される速度指令である。Ｓはラプラス変換の演算子を表
す。次に、図３について動作を説明する。切り換えスイ
ッチＳＷ４１およびＳＷ４２は、主軸同期状態もしくは
主軸割出し状態では、矢印→の方向へ閉じられる。ま
た、通常の主軸回転状態すなわち指令された回転数を速
度指令値とする速度制御の閉ループで主軸を制御する状
態（以下、主軸通常回転状態と略す）では、ＳＷ４１と
ＳＷ４２は、矢印→と反対方向へ閉じられる。まず、主
軸通常回転状態を考えると、ＳＷ４１およびＳＷ４２が
矢印と反対方向へ閉じられるため、速度指令１００がＳ
Ｗ４２を経て、速度制御部６、電流制御部７、増幅器８
を通じて主軸モータ９へ伝達される。主軸同期状態また
は主軸割り出し状態に切り換える際には、ＳＷ４１およ
びＳＷ４２を矢印方向へ切り換え、速度指令１００は、
まず積分器１（１／Ｓ）を通じて位置指令に変換され、
積分器３（１／ＴｆＳ）のループを経て一次遅れ指令１
３１となる。次の位置ループ制御系において、一次遅れ
フィルタ処理後の位置指令１３１と、位置フィードバッ
ク信号１１４の差であるエラーパルス１３２に比例定数
５（Ｋｐ）を乗じて速度指令１３３を作成する。速度指
令１３３は、ＳＷ４２、速度制御部６、電流制御部７、
増幅器８を通じて、主軸モータ９を回転させている。位
置フィードバック信号１１４は、モータエンコーダ１１
の出力パルスにギア比変換器１２によってギア１０のギ
ア比の逆数を乗じて作成される。従来技術では、切り換
えに要する時間を減少させるために、通常の主軸回転状
態から、主軸同期状態もしくは主軸割出し状態に切り換
える際には、主軸回転を停止させることなく一定の回転
数を保ちながら切り換えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、主軸同期状態および主軸割出し状態では、一次遅れ
フィルタ処理と位置制御ループによる処理を行うが、一
次遅れフィルタ処理では、図４に示すように破線で示さ
れたステップ状の目標入力に対して、時定数Ｔｆで立ち
上がる応答（一次遅れフィルタ処理後の位置指令１３
１）が得られる。同様に、位置制御ループによる処理に
おいても、図５に示すように破線で示されたステップ状
の目標入力に対して、時定数１／Ｋｐで立ち上がる応答
（位置フィードバック１１４）が得られる。前述の通
り、このような特性を有するサーボ系において、主軸の
回転数を一定に保ったまま主軸通常回転状態から主軸同
期状態もしくは主軸割出し状態に切り換えると、切り換
え直後は、図４および図５に示されるように入力に対す
る応答の立ち上がりが遅れてしまう。すなわち、図３の
たまりパルス１３０とエラーパルス１３２が、切り換え
直後に０となる。つまり、主軸通常回転状態から主軸同
期状態もしくは主軸割出し状態に切り換える際、主軸の
回転速度は、図７に示されるように一度０近傍まで落ち
てから立ち上がることとなる。このようにして主軸回転
速度が不連続となるため、機械装置に望ましくないショ
ックが発生する。こうしたショックによって、図８に示
される例のように、主軸と主軸モータをベルトで連結し
ている場合にはベルトが滑べることがあり、２台の主軸
でワークを掴んでいる場合にはワークのチャッキング部
分に傷が付くといった問題があった。そこで、本発明
は、主軸通常回転状態から主軸同期状態もしくは主軸割
出し状態に切り換える際に、主軸回転速度が一定値を維
持できる方法を提供することを目的とする。
は、主軸同期状態および主軸割出し状態では、一次遅れ
フィルタ処理と位置制御ループによる処理を行うが、一
次遅れフィルタ処理では、図４に示すように破線で示さ
れたステップ状の目標入力に対して、時定数Ｔｆで立ち
上がる応答（一次遅れフィルタ処理後の位置指令１３
１）が得られる。同様に、位置制御ループによる処理に
おいても、図５に示すように破線で示されたステップ状
の目標入力に対して、時定数１／Ｋｐで立ち上がる応答
（位置フィードバック１１４）が得られる。前述の通
り、このような特性を有するサーボ系において、主軸の
回転数を一定に保ったまま主軸通常回転状態から主軸同
期状態もしくは主軸割出し状態に切り換えると、切り換
え直後は、図４および図５に示されるように入力に対す
る応答の立ち上がりが遅れてしまう。すなわち、図３の
たまりパルス１３０とエラーパルス１３２が、切り換え
直後に０となる。つまり、主軸通常回転状態から主軸同
期状態もしくは主軸割出し状態に切り換える際、主軸の
回転速度は、図７に示されるように一度０近傍まで落ち
てから立ち上がることとなる。このようにして主軸回転
速度が不連続となるため、機械装置に望ましくないショ
ックが発生する。こうしたショックによって、図８に示
される例のように、主軸と主軸モータをベルトで連結し
ている場合にはベルトが滑べることがあり、２台の主軸
でワークを掴んでいる場合にはワークのチャッキング部
分に傷が付くといった問題があった。そこで、本発明
は、主軸通常回転状態から主軸同期状態もしくは主軸割
出し状態に切り換える際に、主軸回転速度が一定値を維
持できる方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、第一の発明では、指定された回転数を速度指令値と
する速度制御の閉ループで主軸を制御する機能を有し、
さらに、前記速度指令を積分器に入力し、その出力信号
を一次遅れフィルタを介して、主軸の位置制御ループの
位置指令とする機能を有する工作機械の主軸制御装置の
主軸運転切り換え方法において、主軸運転状態が主軸通
常回転状態にあるとき、前記一次遅れフィルタによる遅
れ量であるたまりパルスと前記位置制御ループによる遅
れ量であるエラーパルスを求めておき、主軸運転状態
を、前記主軸通常回転状態から、主軸同期状態または主
軸割り出し状態に切り換えた際に、予め求めた前記各遅
れ量を前記遅れ量の初期値として使用する。第二の発明
では、第一の発明記載の一次遅れフィルタによる遅れ量
であるたまりパルスは、主軸通常回転中の主軸速度指令
Ｖｒｅｆ（パルス／秒）と、一次遅れフィルタの時定数
Ｔｆ（秒）を用いて、Ｖｒｅｆ×Ｔｆ（パルス）によっ
て求める。第三の発明では、第一の発明記載の一次遅れ
フィルタによる遅れ量であるたまりパルスは、一次遅れ
フィルタの時定数Ｔｆ（秒）と、速度フィードバック値
ｄｐｒ（パルス／秒）を用いて、Ｔｆ×ｄｐｒ（パル
ス）によって求める。第四の発明では、第一の発明記載
の位置制御ループによる遅れ量であるエラーパルスは、
主軸通常回転中の主軸速度指令Ｖｒｅｆ（パルス／秒）
と、位置ループ制御における位置ループゲインＫｐ（１
／秒）を用いて、Ｖｒｅｆ／Ｋｐ（パルス）によって求
める。第五の発明では、第一の発明記載の位置制御ルー
プによる遅れ量であるエラーパルスは、位置ループ制御
における位置ループゲインＫｐ（１／秒）と、速度フィ
ードバック値ｄｐｒ（パルス／秒）を用いて、ｄｐｒ／
Ｋｐ（パルス）によって求める。
め、第一の発明では、指定された回転数を速度指令値と
する速度制御の閉ループで主軸を制御する機能を有し、
さらに、前記速度指令を積分器に入力し、その出力信号
を一次遅れフィルタを介して、主軸の位置制御ループの
位置指令とする機能を有する工作機械の主軸制御装置の
主軸運転切り換え方法において、主軸運転状態が主軸通
常回転状態にあるとき、前記一次遅れフィルタによる遅
れ量であるたまりパルスと前記位置制御ループによる遅
れ量であるエラーパルスを求めておき、主軸運転状態
を、前記主軸通常回転状態から、主軸同期状態または主
軸割り出し状態に切り換えた際に、予め求めた前記各遅
れ量を前記遅れ量の初期値として使用する。第二の発明
では、第一の発明記載の一次遅れフィルタによる遅れ量
であるたまりパルスは、主軸通常回転中の主軸速度指令
Ｖｒｅｆ（パルス／秒）と、一次遅れフィルタの時定数
Ｔｆ（秒）を用いて、Ｖｒｅｆ×Ｔｆ（パルス）によっ
て求める。第三の発明では、第一の発明記載の一次遅れ
フィルタによる遅れ量であるたまりパルスは、一次遅れ
フィルタの時定数Ｔｆ（秒）と、速度フィードバック値
ｄｐｒ（パルス／秒）を用いて、Ｔｆ×ｄｐｒ（パル
ス）によって求める。第四の発明では、第一の発明記載
の位置制御ループによる遅れ量であるエラーパルスは、
主軸通常回転中の主軸速度指令Ｖｒｅｆ（パルス／秒）
と、位置ループ制御における位置ループゲインＫｐ（１
／秒）を用いて、Ｖｒｅｆ／Ｋｐ（パルス）によって求
める。第五の発明では、第一の発明記載の位置制御ルー
プによる遅れ量であるエラーパルスは、位置ループ制御
における位置ループゲインＫｐ（１／秒）と、速度フィ
ードバック値ｄｐｒ（パルス／秒）を用いて、ｄｐｒ／
Ｋｐ（パルス）によって求める。
【０００５】
【作用】上記手段の原理を図１に基づいて説明する。主
軸同期状態もしくは主軸割り出し状態で、一定速度で回
転しているときは、一次遅れフィルタのたまりパルスと
位置ループ処理のエラーパルスは、どちらもほぼ一定値
となる。これらは、速度指令値Ｖｒｅｆを用いて次式に
て得られる。 たまりパルス＝Ｖｒｅｆ×Ｔｆ ・・・（１） エラーパルス＝Ｖｒｅｆ／Ｋｐ ・・・（２） また、一定速度で回転しているときは、速度指令≒速度
フィードバック値となるので、たまりパルスとエラーパ
ルスは、速度フィードバック値ｄｐｒを用いて次式で表
すこともできる。 たまりパルス＝ｄｐｒ×Ｔｆ ・・・（３） エラーパルス＝ｄｐｒ／Ｋｐ ・・・（４） これから、主軸同期状態もしくは主軸割出し状態に切り
換える直前の回転速度に応じたたまりパルスとエラーパ
ルスを、式（１）（２）または式（３）（４）にて作成
し、切り換えた直後に初期値として使用することによっ
て、図６に示されるように、切り換える直前の回転速度
と一致した速度指令が、切り換えた直後に出力されるこ
ととなる。
軸同期状態もしくは主軸割り出し状態で、一定速度で回
転しているときは、一次遅れフィルタのたまりパルスと
位置ループ処理のエラーパルスは、どちらもほぼ一定値
となる。これらは、速度指令値Ｖｒｅｆを用いて次式に
て得られる。 たまりパルス＝Ｖｒｅｆ×Ｔｆ ・・・（１） エラーパルス＝Ｖｒｅｆ／Ｋｐ ・・・（２） また、一定速度で回転しているときは、速度指令≒速度
フィードバック値となるので、たまりパルスとエラーパ
ルスは、速度フィードバック値ｄｐｒを用いて次式で表
すこともできる。 たまりパルス＝ｄｐｒ×Ｔｆ ・・・（３） エラーパルス＝ｄｐｒ／Ｋｐ ・・・（４） これから、主軸同期状態もしくは主軸割出し状態に切り
換える直前の回転速度に応じたたまりパルスとエラーパ
ルスを、式（１）（２）または式（３）（４）にて作成
し、切り換えた直後に初期値として使用することによっ
て、図６に示されるように、切り換える直前の回転速度
と一致した速度指令が、切り換えた直後に出力されるこ
ととなる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、式（１）（２）を用いた場合の制御ブロッ
ク図である。図３と共通する符号の説明は省略する。図
において、２１、２２、２３、２４は切り換えスイッチ
（以下ＳＷと略す）、１１０はたまりパルス、１１１は
一次遅れフィルタ処理後の位置指令、１１２はエラーパ
ルス、１１３は位置ループ処理の結果出力される速度指
令である。次に図１について動作を説明する。ＳＷ２１
〜ＳＷ２４は、主軸同期状態、および主軸割出し状態
で、矢印→方向に閉じられ、また、主軸通常回転状態
で、ＳＷ２１とＳＷ２２は、矢印と反対方向に閉じら
れ、ＳＷ２３とＳＷ２４は開かれる。まず、主軸通常回
転状態を考えると、ＳＷ２１およびＳＷ２２が矢印と反
対方向へ閉じられるため、速度指令１００がＳＷ２２を
経て、速度制御部６、電流制御部７、増幅器８を通じて
主軸モータ９へ伝達される。この時、速度指令１００は
分岐され、定数２５（Ｔｆ）を乗じることによって、速
度指令１００の値Ｖｒｅｆに応じたたまりパルス１１０
が作成され、たまりパルスカウンタ２にセットされる。
同様に、速度指令１００は分岐され、定数２６（１／Ｋ
ｐ）を乗じることによって、Ｖｒｅｆに応じたエラーパ
ルス１１２が作成され、エラーパルスカウンタ４にセッ
トされる。主軸が一定速度で回転している状態で、主軸
同期状態、もしくは主軸割り出し状態に切り換えるため
に、速度指令１００の値Ｖｒｅｆを一定に保ったまま、
ＳＷ２１〜ＳＷ２４を矢印方向へ切り換える。この場
合、速度指令１００は、まず積分器１（１／Ｓ）を通じ
て位置指令に変換され、積分器３（１／ＴｆＳ）のルー
プを経て一次遅れ指令１１１となり、一次遅れ指令１１
１と位置フィードバック信号１１４との差に比例定数５
（Ｋｐ）を乗じて速度指令１１３に変換され、ＳＷ２２
を経て速度制御部６へ伝達される。切り換えた際に、Ｓ
Ｗ２１が矢印方向へ閉じられるため、速度指令１００の
値Ｖｒｅｆに定数２５（Ｔｆ）を乗じて作られるたまり
パルスの値、および定数２６（１／Ｋｐ）を乗じて作ら
れるエラーパルスの値は、どちらも０となり、これらの
処理は無効となる。切り換えた直後には、前述の通り、
たまりパルスカウンタ２、およびエラーパルスカウンタ
４には、切り換える直前主軸通常状態に作成されてたた
まりパルスおよびエラーパルスが保存されている。この
たまりパルスおよびエラーパルスによって、切り換えた
直後に作成される速度指令は、切り換える直前の速度指
令と同等の値となるので、切り換え前後の速度指令が滑
らかにつながる。図２は、式（３）（４）を用いた場合
の制御ブロック図である。図において、３１、３２、３
３、３４、３５は切り換えスイッチ（以下ＳＷと略
す）、１２０はたまりパルス、１２１は一次遅れフィル
タ処理後の位置指令、１２２はエラーパルス、１２３は
位置ループ処理の結果出力される速度指令、１２４は位
置フィードバック信号を微分した速度フィードバック信
号である。次に図１について動作を説明する。ＳＷ３１
〜ＳＷ３５は、主軸同期状態、および主軸割出し状態に
は、矢印→方向に閉じられる。また、主軸通常回転状態
には、ＳＷ３１とＳＷ３２は、矢印と反対方向に閉じら
れ、ＳＷ３３とＳＷ３４は開かれ、ＳＷ３５は閉じられ
る。まず、主軸通常回転状態を考えると、ＳＷ３１およ
びＳＷ３２が矢印と反対方向へ閉じられるため、速度指
令１００の値ＶｒｅｆがＳＷ３２を経てモータへ伝達さ
れる。このとき、エンコーダからの速度フィードバック
信号１１４を微分器３８（Ｓ）で微分して得られる速度
フィードバック信号１２４の値ｄｐｒに定数３６（Ｔ
ｆ）を乗じることによって、速度指令１００の値Ｖｒｅ
ｆに応じたたまりパルス１２０が作成され、たまりパル
スカウンタ２にセットされる。同様に、速度フィードバ
ックパルス信号１２４は分岐され、定数３６（１／Ｋ
ｐ）を乗じることによって、速度指令１００の値Ｖｒｅ
ｆに応じたエラーパルス１２２が作成され、エラーパル
スカウンタ４にセットされる。主軸が一定速度で回転し
ている状態で、主軸同期状態、もしくは主軸割り出し状
態に切り換えるために、速度指令１００の値Ｖｒｅｆを
一定に保ったまま、ＳＷ３１〜ＳＷ３５を矢印方向へ切
り換える。この場合、Ｖｒｅｆは、まず積分器１（１／
Ｓ）を通じて位置指令に変換され、積分器３（１／Ｔｆ
Ｓ）のループを経て一次遅れ指令１２１となり、一次遅
れ指令１２１と位置フィードバック信号１１４との差に
比例定数５（Ｋｐ）を乗じて速度指令１２３に変換さ
れ、ＳＷ３２を経て速度制御部６へ伝達される。切り換
えた際に、ＳＷ３５が開かれるため、速度フィードバッ
ク信号１２４の値ｄｐｒに定数３６（Ｔｆ）を乗じて作
られるたまりパルスの値、および定数３７（１／Ｋｐ）
を乗じて作られるエラーパルスの値は、どちらも０とな
り、これらの処理は無効となる。切り換えた直後には、
前述の通り、たまりパルスカウンタ２、およびエラーパ
ルスカウンタ４には、切り換える直前主軸通常状態に作
成されてたたまりパルスおよびエラーパルスが保存され
ている。このたまりパルスおよびエラーパルスによっ
て、切り換えた直後に作成される速度指令は、切り換え
る直前の速度指令と同等の値となるので、切り換え前後
の速度指令が滑らかにつながる。
る。図１は、式（１）（２）を用いた場合の制御ブロッ
ク図である。図３と共通する符号の説明は省略する。図
において、２１、２２、２３、２４は切り換えスイッチ
（以下ＳＷと略す）、１１０はたまりパルス、１１１は
一次遅れフィルタ処理後の位置指令、１１２はエラーパ
ルス、１１３は位置ループ処理の結果出力される速度指
令である。次に図１について動作を説明する。ＳＷ２１
〜ＳＷ２４は、主軸同期状態、および主軸割出し状態
で、矢印→方向に閉じられ、また、主軸通常回転状態
で、ＳＷ２１とＳＷ２２は、矢印と反対方向に閉じら
れ、ＳＷ２３とＳＷ２４は開かれる。まず、主軸通常回
転状態を考えると、ＳＷ２１およびＳＷ２２が矢印と反
対方向へ閉じられるため、速度指令１００がＳＷ２２を
経て、速度制御部６、電流制御部７、増幅器８を通じて
主軸モータ９へ伝達される。この時、速度指令１００は
分岐され、定数２５（Ｔｆ）を乗じることによって、速
度指令１００の値Ｖｒｅｆに応じたたまりパルス１１０
が作成され、たまりパルスカウンタ２にセットされる。
同様に、速度指令１００は分岐され、定数２６（１／Ｋ
ｐ）を乗じることによって、Ｖｒｅｆに応じたエラーパ
ルス１１２が作成され、エラーパルスカウンタ４にセッ
トされる。主軸が一定速度で回転している状態で、主軸
同期状態、もしくは主軸割り出し状態に切り換えるため
に、速度指令１００の値Ｖｒｅｆを一定に保ったまま、
ＳＷ２１〜ＳＷ２４を矢印方向へ切り換える。この場
合、速度指令１００は、まず積分器１（１／Ｓ）を通じ
て位置指令に変換され、積分器３（１／ＴｆＳ）のルー
プを経て一次遅れ指令１１１となり、一次遅れ指令１１
１と位置フィードバック信号１１４との差に比例定数５
（Ｋｐ）を乗じて速度指令１１３に変換され、ＳＷ２２
を経て速度制御部６へ伝達される。切り換えた際に、Ｓ
Ｗ２１が矢印方向へ閉じられるため、速度指令１００の
値Ｖｒｅｆに定数２５（Ｔｆ）を乗じて作られるたまり
パルスの値、および定数２６（１／Ｋｐ）を乗じて作ら
れるエラーパルスの値は、どちらも０となり、これらの
処理は無効となる。切り換えた直後には、前述の通り、
たまりパルスカウンタ２、およびエラーパルスカウンタ
４には、切り換える直前主軸通常状態に作成されてたた
まりパルスおよびエラーパルスが保存されている。この
たまりパルスおよびエラーパルスによって、切り換えた
直後に作成される速度指令は、切り換える直前の速度指
令と同等の値となるので、切り換え前後の速度指令が滑
らかにつながる。図２は、式（３）（４）を用いた場合
の制御ブロック図である。図において、３１、３２、３
３、３４、３５は切り換えスイッチ（以下ＳＷと略
す）、１２０はたまりパルス、１２１は一次遅れフィル
タ処理後の位置指令、１２２はエラーパルス、１２３は
位置ループ処理の結果出力される速度指令、１２４は位
置フィードバック信号を微分した速度フィードバック信
号である。次に図１について動作を説明する。ＳＷ３１
〜ＳＷ３５は、主軸同期状態、および主軸割出し状態に
は、矢印→方向に閉じられる。また、主軸通常回転状態
には、ＳＷ３１とＳＷ３２は、矢印と反対方向に閉じら
れ、ＳＷ３３とＳＷ３４は開かれ、ＳＷ３５は閉じられ
る。まず、主軸通常回転状態を考えると、ＳＷ３１およ
びＳＷ３２が矢印と反対方向へ閉じられるため、速度指
令１００の値ＶｒｅｆがＳＷ３２を経てモータへ伝達さ
れる。このとき、エンコーダからの速度フィードバック
信号１１４を微分器３８（Ｓ）で微分して得られる速度
フィードバック信号１２４の値ｄｐｒに定数３６（Ｔ
ｆ）を乗じることによって、速度指令１００の値Ｖｒｅ
ｆに応じたたまりパルス１２０が作成され、たまりパル
スカウンタ２にセットされる。同様に、速度フィードバ
ックパルス信号１２４は分岐され、定数３６（１／Ｋ
ｐ）を乗じることによって、速度指令１００の値Ｖｒｅ
ｆに応じたエラーパルス１２２が作成され、エラーパル
スカウンタ４にセットされる。主軸が一定速度で回転し
ている状態で、主軸同期状態、もしくは主軸割り出し状
態に切り換えるために、速度指令１００の値Ｖｒｅｆを
一定に保ったまま、ＳＷ３１〜ＳＷ３５を矢印方向へ切
り換える。この場合、Ｖｒｅｆは、まず積分器１（１／
Ｓ）を通じて位置指令に変換され、積分器３（１／Ｔｆ
Ｓ）のループを経て一次遅れ指令１２１となり、一次遅
れ指令１２１と位置フィードバック信号１１４との差に
比例定数５（Ｋｐ）を乗じて速度指令１２３に変換さ
れ、ＳＷ３２を経て速度制御部６へ伝達される。切り換
えた際に、ＳＷ３５が開かれるため、速度フィードバッ
ク信号１２４の値ｄｐｒに定数３６（Ｔｆ）を乗じて作
られるたまりパルスの値、および定数３７（１／Ｋｐ）
を乗じて作られるエラーパルスの値は、どちらも０とな
り、これらの処理は無効となる。切り換えた直後には、
前述の通り、たまりパルスカウンタ２、およびエラーパ
ルスカウンタ４には、切り換える直前主軸通常状態に作
成されてたたまりパルスおよびエラーパルスが保存され
ている。このたまりパルスおよびエラーパルスによっ
て、切り換えた直後に作成される速度指令は、切り換え
る直前の速度指令と同等の値となるので、切り換え前後
の速度指令が滑らかにつながる。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、主
軸通常回転状態から、主軸の回転数を保ったまま主軸同
期状態もしくは主軸割出し状態に切り換える場合に、切
り換えた直後の一次遅れフィルタ処理のたまりパルス
と、位置ループ処理のエラーパルスの値を、切り換える
直前に作成しておくので、切り換え前後の速度指令が断
続的になることなく滑らかになるように作成されるとい
う効果がある。
軸通常回転状態から、主軸の回転数を保ったまま主軸同
期状態もしくは主軸割出し状態に切り換える場合に、切
り換えた直後の一次遅れフィルタ処理のたまりパルス
と、位置ループ処理のエラーパルスの値を、切り換える
直前に作成しておくので、切り換え前後の速度指令が断
続的になることなく滑らかになるように作成されるとい
う効果がある。
【図１】本発明の主軸制御ブロック図１
【図２】本発明の主軸制御ブロック図２
【図３】従来の主軸制御ブロック図
【図４】一次遅れフィルタにおける入力に対する応答
【図５】位置ループ制御における入力に対する応答
【図６】本発明の主軸制御方法における速度指令波形
【図７】従来の主軸制御方法における速度指令波形
【図８】主軸同期概略図
Ｓ ラプラス変換の演算子 １ 積分器（１／Ｓ） ２ たまりパルスを保持するたまりパルスカウンタ ３ 定数１／Ｔｆを乗じた積分器（１／ＴｆＳ） ４ エラーパルスを保持するエラーパルスカウンタ ５ 比例定数（Ｋｐ） ６ 速度制御部 ７ 電流制御部 ８ 増幅器 ９ 主軸モータ １０ 主軸モータと主軸位置検出用エンコーダ間のギア １１ 主軸位置検出用エンコーダ １２ １０のギア比の逆数によってギア比を逆変換する
ギア比変換器 ２１、２２、２３、２４ 切り替えスイッチ ３１、３２、３３、３４、３５ 切り替えスイッチ ４１、４２ 切り替えスイッチ １００ 加工プログラムから与えられる速度指令 １１０ たまりパルス １１１ 一次遅れフィルタ処理後の位置指令 １１２ エラーパルス １１３ 位置ループ処理の結果出力される速度指令 １１４ エンコーダの出力パルスにギア比の変換を行っ
た後の位置フィードバック信号 １２０ たまりパルス １２１ 一次遅れフィルタ処理後の位置指令 １２２ エラーパルス １２３ 位置ループ処理の結果出力される速度指令 １２４ 位置フィードバック信号を微分した速度フィー
ドバック信号 １３０ たまりパルス １３１ 一次遅れフィルタ処理後の位置指令 １３２ エラーパルス １３３ 位置ループ処理の結果出力される速度指令
ギア比変換器 ２１、２２、２３、２４ 切り替えスイッチ ３１、３２、３３、３４、３５ 切り替えスイッチ ４１、４２ 切り替えスイッチ １００ 加工プログラムから与えられる速度指令 １１０ たまりパルス １１１ 一次遅れフィルタ処理後の位置指令 １１２ エラーパルス １１３ 位置ループ処理の結果出力される速度指令 １１４ エンコーダの出力パルスにギア比の変換を行っ
た後の位置フィードバック信号 １２０ たまりパルス １２１ 一次遅れフィルタ処理後の位置指令 １２２ エラーパルス １２３ 位置ループ処理の結果出力される速度指令 １２４ 位置フィードバック信号を微分した速度フィー
ドバック信号 １３０ たまりパルス １３１ 一次遅れフィルタ処理後の位置指令 １３２ エラーパルス １３３ 位置ループ処理の結果出力される速度指令
Claims (5)
- 【請求項１】 指定された回転数を速度指令値とする速
度制御の閉ループで主軸を制御する機能を有し、さら
に、前記速度指令を積分器に入力し、その出力信号を一
次遅れフィルタを介して、主軸の位置制御ループの位置
指令とする機能を有する工作機械の主軸制御装置の主軸
運転切り換え方法において、 主軸運転状態が主軸通常回転状態にあるとき、前記一次
遅れフィルタによる遅れ量であるたまりパルスと前記位
置制御ループによる遅れ量であるエラーパルスを求めて
おき、 主軸運転状態を、前記主軸通常回転状態から、主軸同期
状態または主軸割り出し状態に切り換えた際に、予め求
めた前記各遅れ量を前記遅れ量の初期値として使用する
ことを特徴とする主軸運転切り換え方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の一次遅れフィルタによ
る遅れ量であるたまりパルスは、主軸通常回転中の主軸
速度指令Ｖｒｅｆ（パルス／秒）と、一次遅れフィルタ
の時定数Ｔｆ（秒）を用いて、Ｖｒｅｆ×Ｔｆ（パル
ス）によって求めることを特徴とする主軸運転切り換え
方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の一次遅れフィルタによ
る遅れ量であるたまりパルスは、一次遅れフィルタの時
定数Ｔｆ（秒）と、速度フィードバック値ｄｐｒ（パル
ス／秒）を用いて、Ｔｆ×ｄｐｒ（パルス）によって求
めることを特徴とする主軸運転切り換え方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の位置制御ループによる
遅れ量であるエラーパルスは、主軸通常回転中の主軸速
度指令Ｖｒｅｆ（パルス／秒）と、位置ループ制御にお
ける位置ループゲインＫｐ（１／秒）を用いて、Ｖｒｅ
ｆ／Ｋｐ（パルス）によって求めることを特徴とする主
軸運転切り換え方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の位置制御ループによる
遅れ量であるエラーパルスは、位置ループ制御における
位置ループゲインＫｐ（１／秒）と、速度フィードバッ
ク値ｄｐｒ（パルス／秒）を用いて、ｄｐｒ／Ｋｐ（パ
ルス）によって求めることを特徴とする主軸運転切り換
え方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34258693A JP3301190B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 主軸運転切り換え方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34258693A JP3301190B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 主軸運転切り換え方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07164282A true JPH07164282A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3301190B2 JP3301190B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=18354919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34258693A Expired - Fee Related JP3301190B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 主軸運転切り換え方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3301190B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998040801A1 (fr) * | 1997-03-12 | 1998-09-17 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Dispositif de commande de position |
| US7973509B2 (en) | 2007-12-13 | 2011-07-05 | Fanuc Ltd | Numerical controller having control mode switching function |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP34258693A patent/JP3301190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998040801A1 (fr) * | 1997-03-12 | 1998-09-17 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Dispositif de commande de position |
| US7973509B2 (en) | 2007-12-13 | 2011-07-05 | Fanuc Ltd | Numerical controller having control mode switching function |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3301190B2 (ja) | 2002-07-15 |
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