JPS62228345A - 交流モ−タの制御回路 - Google Patents

交流モ−タの制御回路

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JPS62228345A
JPS62228345A JP61073763A JP7376386A JPS62228345A JP S62228345 A JPS62228345 A JP S62228345A JP 61073763 A JP61073763 A JP 61073763A JP 7376386 A JP7376386 A JP 7376386A JP S62228345 A JPS62228345 A JP S62228345A
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JP
Japan
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motor
spindle
control
circuit
control circuit
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JP61073763A
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English (en)
Inventor
Yoshimoto Fujioka
藤岡 良基
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

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、数種の機械加工を自動的に行なうことができ
るマシニングセンタの工具交換機構における、リジッド
タップ加工と重切削加工とを行なう交流モータ制御回路
に関する。
(従来の技術) 輪郭制御によるフライス削り、各種の固定サイクルによ
る穴開けやタッピングなどができるマシニングセンタが
開発され、多くの工場で使用されるようになった。この
マシニングセンタによるタッピング動作は、スピンドル
にタッパを!ItMした後、Z軸の送りモータを動作さ
せて被切削材にあけられた穴の入口にタッパの先端を近
づけ、スピンドルを回転させながら、Z軸の送りモータ
を引続いて動作させてタッパを穴の中に切り込ませて穴
の内面にねじを切る。所定長だけねじ切りしたところで
スピンドルを逆回転させるとともに2軸の送りモータを
逆回転させてタッパを抜き去る。
ところで、従来のマシニングセンタによるタッピング動
作は、スピンドルモータと2軸の送りモータとを関連付
けて制御しておらず、たとえばスピンドルの回転数に応
じてz軸の送りモータの回転数を決めるというように各
々独立して速度制御していた。このため、(1)z軸の
送すモータ停止後スピンドルモータが減速停止するまで
タッパのねじ切りが続けられてタッパが伸びる。
(2)実際のスピンドルモータの回転数が設定回転数と
誤差分があるために突込み時に伸び、引上げ時に縮む、
(3)スピンドルモータが、減速または停止中に2軸の
送りモータが逆転してタッパを逆方向に引張り、タッパ
が伸びる。(4)スピンドルモータが逆転加速中に2軸
の送りモータが逆転していてター2バを逆方向に引張る
ことによりタッパが伸びる、という不都合が生じる場合
があって、ネジ山をいためたりネジの寸法精度を悪くす
る原因になっていた。また、タッパに無理な力が加わる
ため、高価なタッパを被損させるような不都合も生じて
いた。
このため、次のようにタッピング動作を行なう制御装置
が開発されている。即ち、 タッピング加工を行なう際、第3図に示すように、テー
ブル1がタッピング動作時に被切削材2を押し上げ、ま
た切削が終了したとき被切削材2を引き下す速度すわな
ち2軸方向の送り速度をfm [mm/ m i n]
 、主軸の回転速度すなわちタップ3の回転速度をNs
[rpm]、ねじ4のピッチをPとすれば、これらの間
に、 fm=NssP           −(1)という
関係が常に得られれば、タップ3は伸び縮みせずに穴5
の中にねじを切りながら押し進み、タップ3が逆転した
ときにも同様に伸び縮みせずに引き抜かれるわけである
。そこで、タッピング動作を行なうに当り、まずタップ
の深さdtとピッチPからター2プ3が切削を開始して
から終了するまでの回転口aNを割り出しく N= d
t )、かつ全切削長文を下式により算出する。
πXdXN=見(d:タップ直径) ・・・(2)一方
、タッピング加工時、タップの回転速度Nsはいくらで
も上げられるというものではなく、タップの硬さや被切
削材の材質により切削速度Veというものが決められて
おり、ちなみに通常の止め穴のタッピング時の切削速度
は8 m / m i n以下、軽金属の被切削材でタ
ップが超硬の場合の切削速度は25m/m111以下で
ある。そして、この切削速度により切削時間Tを下記(
3)式より得る。
T=見/ V e             ・・・(
3)この(3)式の交に(2)式を代入し、N/T=N
sのTに(3)式を代入して、下式によりNSを得る。
N5==  −■=           ・・・(4
)几・d このようにして、タップの回転速度Nsを得た後、(1
)式より2軸方向の送り速度fmを回転速度Nsに同期
せしめてタッピング動作を行なうものである。
第4図は、タッピング動作を行なうにあたり、Z軸方向
の送り速度fmと回転速度Nsを上記(1)式により関
係付けるための制御装置のブロック図である0図におい
て、交流スピンドルモータ13の出力軸14は、連結装
置11を介して、タップ3を先端に取付けた主軸10と
連結されており、タップ3の位置は、ポジションコータ
12により検出される。また、テーブル1は、テーブル
駆動用交流モータ22と連結され、送り速度fmでZ軸
方向に駆動される。
次に、この制御装置の作用について説明する。
切換装置18の接点をa側に接続してスピンドル位は制
御モードに設定すると、加ニブログラム15により、N
C装置16が動作して位置制御指令をスピンドル位置制
御回路17に送出する。スピンドル位置制御回路17に
は、主軸lOの位置を検出するポジションコータ12の
検出信号が入力され、両者の偏差信号がスピンドルサー
ボ回路19に与えられる。交流スピンドルモータ13は
、スピンドルサーボ回路19からの出力信号によりデジ
タル制御される。即ち、ベクトル制御により駆動される
。一方、NC制御装置16からの出力信号は、2軸位置
制御回路20に送入され、2軸位置制御回路20は、テ
ーブル駆動用交流モータ22の位置を検出するパルス発
生器23からの出力信号と、NC制御装置16からの指
令信号とを比較して、誤差信号を2軸サ一ボ回路21に
印加する。テーブル駆動用交流モータ22は、2軸サ一
ボ回路21からの出力信号によりデジタル制御される。
このとき、交流スピンドルモータと、テーブル駆動用モ
ータは、NC制御装置からの指令信号により、同期して
駆動される。
次に、交流スピンドルモータを、スピンドルサーボ回路
によりデジタル制御する際の特性について説明する。簡
単のため、第5図のような制御回路により、交流スピン
ドルモータM、を制御するものとする0図において、パ
ワー回路Aは三相交流電源に接続され、交流スピンドル
モータM1を制御する。交流スピンドルモータMlの位
置信号は、パルス発生器PGにより検出されてデジタル
制御回路Bに入力される。また、モータ電流はCTによ
り検出されて該制御回路に入力され、制御回路は、制御
信号と、モータの位置信号及び電流値により所定の指令
信号を形成し、パワー回路を駆動してモータをデジタル
制御する。このようなデジタルスピンドルアンプを用い
た応答特性は、第6図のように示される。即ち、ステッ
プ状の速度指令に対して、従来形のアンプ(ロ)は、破
線のような特性であり、実線で示したデジタルスピンド
ルアンプ(イ)を用いた場合に比較して、指令信号に対
する応答特性は、立上り、立下りとも遅れている。即ち
、時刻t1で速度指令信号が与えられると、(イ)は時
刻L2で一定速度に達するか、(ロ)は時刻t5で定速
となり、また、時刻t5で速度指令信号がOになると、
(イ)は時刻t5で、(ロ)は時刻上6で速度が0にな
っている。
(発明が解決しようとする問題点) このように、従来のリジッドタップ加工は、交流スピン
ドルモータにより駆動される主軸の先端に取り付けたタ
ップを、交流スピンドルモータのデジタル制御により駆
動して、即ち、デジタルスピンドルアンプを用いたベク
トル制御により主軸を駆動してリジッドタップ加工を実
施していた。
このような、交流モータをベクトル制御により駆動する
方式においては、高精度、高安定度に該モータを制御で
き、タップ加工等の精密加工を行なう上で得られる効果
は大きい、しかしながら、交流モータで駆動される主軸
には、タップ加工の他にも種々の工具が取付けれて所定
の加工が行なわれる場合がある0例えば切削刃を取付け
て重切削を行なう等の加工を必要とする場合があるが、
このような重切削加工を行なう際には、交流モータをベ
クトル制御により駆動すると、必要トルクが得られず、
交流モータの用途が制約されるという問題があった。そ
こで、本発明は、ベクトル制御と弱め界磁制御とを併用
する交流モータの制御回路を提供して、NC工作機械の
付加価値を高めることを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、NC工作機械のスピンドル駆動用交流モータ
と、テーブル送り用交流モータとを具備し、該スピンド
ルによる。切削加工時には、前記スピンドル駆動用交流
モータを弱め界磁により制御し、タップ加工時には、ス
ピンドルとテーブルとを同期送り制御するように、上記
二つの交流モータをベクトル制御により制御する制御装
置を  ′設けたことを特徴とする、交流モータの制御
回路、を提供することにより、前記した従来技術の問題
点を解消するものである。
(作用) 本発明は、NC工作機械の主軸用交流スピンドルモータ
に対して、弱め界磁制御と、ベクトル制御とを切換えて
制御する制御装置を設けているので、スピンドルに取付
ける工具に応じて重切削加工と、タッピング加工とを1
台のモータにより制御でき、NC工作機械の利用範囲が
拡張され、付加価値を高めることができる。
(実施例) 以下1図により本発明の実施例について説明する。第1
図は、本発明の回路図である0図において、aは例えば
NCgI御装置等の制御信号発生回路であり、速度指令
電圧と同期指令信号とを出力する。bは交流スピンドル
モータ制御回路、Cは交流スピンドルモータ、dはパル
ス発生器、eはポジションコーダ回路、fはテーブル駆
動用交流モータhの位fi flJI御回路1gは交流
サーボアンプ、iはパルス発生器である。交流スピンド
ルモータ制御回路すは、切換装置j、速度指令電圧発生
回路k、交流スピンドルアンプ交5位置制御回路mによ
り構成される0次に、この回路の動作について説明する
。切換装置jの接点を■側に投入すると、交流スピンド
ルモータ制御回路すは速度制御モードに設定され、交流
スピンドルモータCは、パルス発生器dのフィードバー
lり信号と、制御信号発生回路aかもの指令電圧により
、所定の′a度制御が行なわれる。切換*ljの接点を
■側に投入すると、交流スピンドルモータ制御回路すは
位置制御モードに設定され、ボジシ、ンコーダ回路eか
らの信号が位置制御回路mにフィードバックされ、制御
信号発生回路aからの同期指令信号と比較されて、その
偏差信号により交流スピンドルモータCは所定の位置制
御が行なわれる。
このとき、テーブル駆動用交流モータhにも、スピンド
ルモータの位こル1g4信号と同様の同期指令信号が与
えられ、スピンドルモータと同期した位置制御が行なわ
れる。このような同期制御が必要な場合には、外部信号
により、アンプの電流ループ及び速度ループのゲインを
変える。制御信号発生回路aには、外部からの入力信号
がとり込まれるように構成されており、この入力信号は
例えばTaP=0とTaP=1のように設定される。T
aP=0の入力信号は、スピンドルに切削刃を取付けて
重切削加工を行なう場合の入力信号であり、交流スピン
ドルモータ、TjJW回路すは1弱め界磁制御により交
流スピンドルモータCを制御する。このときの特性は第
2図に示すように。
モータ端子電圧をほぼ一定として励磁電流をIf1〜I
f9のように変化させ、トルク1を流を変えるものであ
り、所定の重切削加工を行なう、TaP−1の入力信号
は、スピンドルにタップを取付けてリジッドタップ加工
を行なう場合の入力信号であり、交流スピンドルモータ
制m回路すは、ベクトル制御により交流スピンドルモー
タCとテーブル駆動用交流モータhの制御を行なう、こ
のようにして、スピンドルに取付けられる工具と機械加
工の種類に応じて交流スピンドルモータのamを、ベク
トル制御と弱め界磁制御とに切替え、加工処理に対する
最適の特性が得られるようにしている。
(発明の効果) 以上説明したように1本発明によればNC制御工作機械
の主軸用交流スピンドルモータに対して、重切削用の弱
め界磁による制′S機能(速度制W)と、スピンドル及
びテーブルの同期送りによるリジッドタップ加工用のベ
クトル制御IIa能(1n統位n制御、速度制御)とを
付与することができ、交流スピンドルモータを用いた加
工処理が拡張され、NC制御工作機械の付加価値が増大
するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の回路図、第2図は特性図、第路図、第
6図は特性図である。 a・・・制御信号発生回路、b・・・交流スピンドルモ
ータ制御回路、C・・・交流スピンドルモータ、d・・
・パルス発生器1 e・・・ポジシ、ンコーダ回路、f
・・・位ご制御回路1g・・・交流サーボアンプ、h・
・・テーブル駆動用交流モータ、i・・・パルス発生器
。 j・・・切換装置、k・・・速度指令電圧発生回路、見
・・・交流スピンドルアンプ。 特許出願人  ファナック株式会社 代  理  人   弁理士  辻     實第3図 第2図 Ffh碩電流 電流図 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)NC工作機械のスピンドル駆動用交流モータと、
    テーブル送り用交流モータとを具備し、該スピンドルに
    よる、切削加工時には、前記スピンドル駆動用交流モー
    タを弱め界磁により制御し、リジッドタップ加工時には
    、スピンドルとテーブルとを同期送り制御するように、
    上記二つの交流モータをベクトル制御により制御する制
    御装置を設けたことを特徴とする、交流モータの制御回
    路。
  2. (2)上記スピンドル制御用交流モータは、スピンドル
    の速度制御回路と、リジッドタップ加工時の連続位置制
    御回路とにより制御され、該速度制御回路と連続位置制
    御回路とを切換え接続する切換え装置を設けたことを特
    徴とする、特許請求の範囲第(1)項に記載の交流モー
    タの制御回路。
JP61073763A 1986-03-31 1986-03-31 交流モ−タの制御回路 Pending JPS62228345A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6416286A (en) * 1987-07-08 1989-01-19 Mitsubishi Electric Corp Inverter controller
JPH01301017A (ja) * 1988-05-30 1989-12-05 Okuma Mach Works Ltd タッピング制御方法
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JP2015100834A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 アイダエンジニアリング株式会社 プレス機械の運転方法およびプレス機械の制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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