JPS62102949A - 工作機械のサ−ボ駆動方法 - 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〕 本発明は、旋盤、フライス盤及びボール盤等の各種工作
機械のサーボ駆動方法に関する。

〔従来の技術〕

各種工作機械に於ける加工送りは、その送り寸法、速度
等については数値制御装置に予め設定及び７／又はプロ
グラム設定されたところに従うと共に、被加工体の材質
及び加工形状等を考慮して行なう必要がある。即ち、一
つの加工を行なう場合に、切込みが浅く加工負荷の小さ
い箇所は、比較的早い速度で加工送りを行ない、また反
対に切込みが深（加工負荷の大きい箇所は、ゆっくりと
加工送りを行なうことが望ましい。

然しなから、従来の各種工作機械の加工送り装置は、加
工送り速度が所定の一定値に選択設定、又は加工各部毎
に加工送り速度が予めプログラム設定されているため、
時々刻刻の加工負荷の大小に応じた通切な加工送り制御
をすることができず、加工時の加工送り速度を常に成程
度以上の安全サイドに設定して加工を行なっていた。従
って、加工能率が悪く、精度の高い加工を行なうことが
困難であると共に、加工所要時間が長くなると云う問題
点があった。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の観点に立ってなされたものであって、そ
の目的とするところは、加工負荷の大小に応じて常時適
切な速度で加工送りを行ない、加工能率を改善し、加工
所要時間を大幅に短縮することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

而して、上記の目的は、サーボモータにより送りねじを
回動して工作機械の可動部材をサーボ駆動する方法に於
て、サーボモータの出力軸の回転角度位置を検出するエ
ンコーダの出力と、上記可動部材の位置を検出するエン
コーダの出力の差、及び／又はそれらの時間微分値の差
を求め、これらの差をサーボ制御装置に帰還して、補正
制御させることを特徴とする工作機械のサーボ駆動方法
によって達成される。

〔作　　用〕

而して、上記の如く構成すれば、加工時には加工負荷の
大小に応じて常時適切な速度で加工送り運動を付与しつ
つ加工を進行させることができるので、加工能率が改善
され加工所要時間が大幅に短縮されると共に、精度の高
い加工を施すことが可能となる。

〔実　施　例〕

以下、図面を参照しつ＼本発明の詳細を具体的に説明す
る。

第１図は、本発明にかかる工作機械のサーボ駆動方法を
実施するだめの装置の一実施例を示す説明図、第２図は
、サーボモータの出力軸の回転角度位置を検出するエン
コーダの出力パルスと、刃物送り台の位置を検出するエ
ンコーダの出力パルスの差を示すグラフである。

而して、第１国力び第２図中、１は工作機械のサーボ駆
動装置であり、２はベッド、３は紙面に垂直な方向、即
ち、Ｙ軸方向に直流サーボモータ４により加工送りされ
る刃物送り台、５は上記モータ４の出力軸の回転角度位
置を検出するエンコーダ、６は刃物台、７は上記刃物台
６にボルト・８及び９によって取付けられたバイｌ−１
】０は１記刃物台６を送りねじ１１を介して図中Ｘ軸方
向に移動する直流サーボモータ、１０ａは上記モータ１
０のシャフト、１２カツプリング、１３は上記刃物送り
台３に取付けられた読取ヘッド、１４はベッド２に取付
けられた光学式や磁気式等のりニヤスケールであり、上
記読取ヘッド１３と磁気式や光学式等のりニヤスケール
１４とにより刃物送り台３の実際の移動位置を検知する
りニヤエンコーダを形成している。

１５は時間差検出用カウンタ、１６は制御回路１６Ａと
、被制御ＰＷＭ（パルス幅変調）回路１６Ｂと、その出
力のＤ−Ａ変換回路１６Ｃとから成る直流サーボモータ
４の駆動制御装置、１７はＮＣ１】８は被加工体であり
、第２図中、１９はモータ４の出力軸の回転角度位置を
検出するエンコーダ５の出力パルス、２０は刃物送り台
３の位置を検出する読取ヘッド１３の出力パルスである
。

而して、工作機械のサーボ駆動装置ｌは、ベッド２上に
移動自在に刃物送り台３が搭載されており１、上記刃物
送り台３はモータ４によって図中Ｘ軸方向に移動される
。刃物送り台３上にはモータ１０と、図中Ｘ軸方向に移
動自在な刃物台６が搭載されており、上記刃物台６はモ
ータ１０のシャフト１０　ａにカンプリング１２を介し
て接続された送りねじ１１の回動に伴って図中Ｘ軸方向
に移動する。

また、上記刃物送り３には読取へ７１・１３が取付けら
れ、一方ヘソド２には上記読取ヘッド１３と相対向する
ようにリニートスケール１４が取付けられており、上記
読取ヘッド１３とスケール１４とにより上記刃物送り台
３の実際の移動を検出するエンコーダを形成している。

なお、モータ１０よるＸ軸方向の送りを検出するエンコ
ーダは図面では省略しである。

刃物台６にはバイｌ−７がポルｌ−８及び９によって取
付けられており、上記バイト７は被加工体１８の材質及
び加工形状等に応じて、最適なバイトが選択選定され、
上記刃物台６に取付けられて加工が行なわれる。

被加工体１８は図示されていないチャ、７り等の固定装
置に取り付けられ、加工時には上記被加工体１８に所定
の回転運動が付与されて加工が行なわれる。

モータ４及び１０には予め設定、及び／又はプログラム
設定に基づいた駆動信号がＮＣ１７から、駆動制御装置
１６、′即ち制御回路１６Ａ、ＰＷＭ回路１６Ｂ及びＤ
Ａ変換回路１６Ｃを介して入力される。而して、上記駆
動制御装置１６からの駆動信号がモータ４及び１０に入
力されると、これに伴い刃物送り台３及び刃物台６が図
中Ｙ軸方向及びＸ軸方向に移動する。

而して、駆動制御装置１６からモータ４に駆動信号が発
せられモータ４が回動すると、上記モータ４の出力軸の
回転角度位置はエンコーダ５によって検出され、その検
出パルスは時間差検出用カウンタ１５に入力される。　
２ また、上記モータ４の回動に伴い刃物送り台３が図中Ｙ
軸方向に移動すると、その移動は上記刃物送り台３に取
付けられた読取ヘッド１３とベッド２に取付けられたス
ケール１４とによって形成されるリニヤエンコーダによ
って検出され、その検出パルスは読取ヘッド１３から時
間差検出用カウンタ１５に入力される。

而して、上記時間差検出用カウンタ１５は、エンコーダ
５と読取ヘッド１３から出力された検出パルスの出力の
差、及び／又はそれらの時間微分値の差を計測する。

而して、加工負荷が極めて小ざい場合には、駆動制御装
置１６からモータ４に駆動信号が発せられ、モータ４が
駆動してから実際に刃物送り台３が移動するまでの時間
差は殆ど現れず、加工にも全く影響をおよぼさないが、
加工負荷が大きくなればなるほど両者間に大幅な時間差
が現れることになる。従って、駆動信号が発せられモー
タ４が駆動してから実際に加工送りがなされる迄の時間
差を考慮に入れずに加工送りを行なうと、円滑な加工を
行なうことができなくなり、また、この場合には加工送
り速度は加工負荷が最大であるときの安全加工送り速度
となるから、加工所要時間が大幅に区くなる。

而して、本発明に於ては、第２図に示す如く、モータ４
の出力軸の回転角度位置を検出するエンコーダ５の出力
パルス１９と、刃物送り台３の位置を検出する読取ヘッ
ド１３の出力パルスとの偏差（位相差）を検出し、この
偏差を常に一定に保ちつ＼加工を行なうものである。

即ち、モータ４が駆動するとその都度、上記モータ４の
出力軸の回転角度位置が検出されて、その検出パルスが
時間差検出用カウンタ１５に入力せしめられ、また、刃
物送り台３が移動するとその都度、上記刃物送り台３の
位置が読取ヘッド１３によって検出され、その検出パル
スが上記時間差検出用カウンタ１５に入力せしめられる
。

而して、時間差検出用カウンタ１５はモータ４の出力軸
の回転角度位置と、上記モータ４の回動に伴って移動す
る刃物送り台３が実際に移動するまでの偏差が検出され
る。上記時間差検出用カウンタ１５によって検出された
時間差信号は駆動制御装置１６の制御回路１６Ａに入力
せしめられ、上記ＮＣ１７から、ＰＷＭ回路１６Ｂに入
力する制御信号を、制御回路１６Ａでその偏差に応じて
変更制御され、モータ４へ供給する駆動電圧又は電流が
制御される。従って、偏差の大きい場合にパルス幅制御
回路であるＰＷＭ回路１６Ｂを制御して出力パルスの幅
を広げ、これにより、例えば駆動制御装置１６の出力電
圧を増大してモータ４のトルクを増大し、モータ４の出
力軸の回転角度位置と刃物送り台３と位置との偏差を減
少して、上記偏差を常に一定に保つので、加工負荷の大
小に追随して、常時適切な速度で加工送りを行なうこと
ができるのである。

〔発明の効果〕

本発明は叙上の如く構成されるので、本発明によるとき
には、加工時には加工負荷の大小に応じて常時適切な速
度で加工送り運動を付与しつつ加工を進行させることが
できるので、加工能率が改善され加工所要時間を大幅に
短縮されると共に、精度の高い加工を施すことができる
のである。

なお、本発明は叙上の実施例に限定されるものではない
。即ち、例えば、モータ４の出力軸の回転角度位置及び
刃物送り台３の位置とをエンコーダによって検出するよ
うに構成したが、エンコーダに限定されず他の公知の検
出装置が利用できるものである。また、偏差か増大した
ときには駆動：ｌｊ制御装置１６によって駆動電圧値を
増大させモータ４のトルクを増大させるようにしたが、
電流値を増大させて上記モータ４のトルクを増大しても
良い。更にまた、時間差検出用カウンタ１５もエンコー
ダ５と読取ヘッド１３の検出パルスの偏差を検出し得る
ものであれば、広く公知の回路が利用できるものである
。その他、駆動モータとして直流モータに限らず交流モ
ータ又はパルスモータを用いてもよく、例えばパルスモ
ータの場合は駆動制御装置１６として前記制御回路１６
Ａ及び指令電圧パルスと出力する電圧パルス出力回路と
励磁駆動回路とを有するパルスモータ駆動制御装置を用
い、指令電圧パルス数とマグネットスケールの検出パル
スの偏差で駆動制御装置の電圧パルス出力回路の発振周
波数を変調する等の方法で実現される。また、読取ヘッ
ド１３及びマグネチックスケール１４の取付は位置及び
その取付は方法等は、本発明の目的の範囲内で自由に設
計変更できるものであって、本発明はそれらの総てを包
摂するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる工作機械のサーボ駆動方法を
実施するための装置の一実施例を示す説明図、第２図は
、サーボモータの出力軸の角位置を検出するエンコーダ
の出力パルスと、刃物送り台の位置を検出するエンコー
ダの出力パルスの差を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サーボモータにより送りねじを回動して工作機械の可動
   部材をサーボ駆動する方法に於て、サーボモータの出力
   軸の回転角度位置を検出するエンコーダの出力と、上記
   可動部材の位置を検出するエンコーダの出力の差、及び
   ／又はそれらの時間微分値の差を求め、これらの差をサ
   ーボ制御装置に帰還して、補正制御させることを特徴と
   する工作機械のサーボ駆動方法。