JPS6331875Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、工作機械等における工具の送りユ
ニツトに係り、特に交流電動機を使用したサーボ
モータ制御装置に前進端ストツパを組合せて制御
し得るよう構成した送りユニツトに関する。

従来、各種の工作機械等においては、被加工物
の加工を行う加工ユニツトを制御する手段とし
て、例えば工具を載置したスライドテーブルを直
流電動機を使用して移動するモータ駆動方式が一
般に採用されている。

また、この種の工作機械等においては、被加工
物に対する工具の位置、特にドエル位置を正確に
設定しかつこれを検知して工具の送り制御を行う
ことは被加工物の精密加工および工具の寿命保持
の面からも重要である。

このため、従来の送りユニツトにおいて、直流
電動機を使用したモータ駆動方式のものでは、前
進端ストツパ（ポジテイブストツパ）を設けてこ
れに加工ユニツトを載置したスライドテーブルの
一部を押当てて電流制限方式によりドエル制御等
を行うものが知られている。しかし、この種の前
進端ストツパは専用機にのみに使用されており、
汎用機には使用されていない。

今日、送りユニツトのサーボモータ駆動方式と
して、小形化および保守の容易化並びに製造コス
トの低減化等を達成できる観点から、交流電動機
を使用したサーボモータ駆動方式が提案されてい
る。しかしながら、この種のサーボモータ駆動方
式は、汎用機への応用が主であり、前述のような
前進端ストツパを設けたものはない。特に、交流
電動機を使用したサーボモータ駆動方式による制
御系においては、指令位置と検出位置との偏差に
より適正な位置制御を行つているため、前進端ス
トツパが存在しても、例えば温度変化等により送
り用ボールねじが伸縮した際に前記偏差による位
置制御のみでは誤差を生じ被加工物に対する加工
精度のばらつきを生じるばかりでなく前進端スト
ツパにスライドテーブルが当接することによつて
交流電動機に過電流を起生させる惧れがある。

そこで、本考案者等は、前述した交流電動機を
使用するサーボモータ駆動方式の送りユニツトに
おいて、前進端ストツパを併用した場合の前述の
問題点を克服し、専用機として制御性能の向上を
図るべく種々検討を重ねた結果、交流電動機の現
在位置および速度データをパルスエンコーダ等の
検出器によりデイジタル信号として検出し、この
デイジタル信号を位置および速度指令値を発生す
る制御装置にフイードバツクして指令位置と検出
位置との偏差が零となるように位置制御するサー
ボ制御系を構成し、さらにこのサーボ制御系に負
荷トルク検出器を設けて前記の位置偏差が零にな
らない場合に所定の負荷トルクを超えた際にトル
ク一定制御モードになり押付トルク制御した後、
次の加工行程へ移行させるよう制御する構成とす
ることにより、前記問題点を解消し前進端ストツ
パの併用による位置制御を高精度に達成し得るこ
とを突き止めた。

本考案の目的は、交流電動機を使用したサーボ
モータ駆動方式の送りユニツトにおいて、指令位
置と検出位置との偏差に基づく使用制御機能に前
進端ストツパを設ける機械的位置制御要素を付加
して円滑かつ高精度の位置制御を達成し得る送り
ユニツトを提供するにある。

前記の目的を達成するため、本考案において
は、被加工物に対して工具位置を移動制御すべ
く、前記工具位置および速度データを交流電動機
の検出器により検出し、その信号を位置および速
度指令値を発生する制御装置にフイードバツクし
てサーボモータ駆動方式で移動制御するよう構成
した送りユニツトにおいて、工具位置の前進端位
置を設定するストツパを設け、一方前記サーボモ
ータ制御系に交流電動機の負荷トルク検出器を設
け、前記負荷トルク検出器によつて検出される負
荷トルクをトルク設定値と比較して負荷トルクが
設定値以下の場合に前記指令値と検出位置との偏
差が零になるようサーボモータ制御系の位置制御
を行うと共に負荷トルクが設定値以上の場合にサ
ーボモータ制御系のトルク一定制御を行う制御装
置を設けることを特徴とする。

前記の送りユニツトにおいて、工具位置の前進
端ストツパは、加工ユニツトを載置したスライド
テーブルに対し、このスライドテーブルを支承す
るスライドベースに設ければ好適である。

また、前記の送りユニツトにおいて、制御装置
におけるサーボモータ制御系の位置制御は、所定
の加工シーケンスに基づく指令位置と交流電動機
に基づく検出位置との位置が零になるようサーボ
モータ制御系を制御するよう構成することができ
る。これに対し、制御装置におけるサーボモータ
制御系のトルク一定制御は、交流電動機に過電流
が生じない一定トルクを以つて一定時間サーボモ
ータ制御系を制御するよう構成すれば好適であ
る。

次に、本考案に係る送りユニツトの実施例につ
き、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

第１図は、本考案に係る送りユニツトの基本構
成を示す機構説明図である。すなわち、第１図に
おいて参照符号１０はスライドテーブルを示し、
このスライドテーブル１０には加工ユニツト１２
が載置されている。また、スライドテーブル１０
はスライドベース１４に移動自在に設けられる。
このスライドテーブル１０を移動する手段として
送り用ボールねじ１６が設けられ、前記ボールね
じ１６はサーボモータ制御系を構成する交流電動
機１８により回転駆動するよう構成される。な
お、前記交流電動機１８には、パルスエンコーダ
等の位置および速度検出器２０が設けられる。以
上の構成は、従来の交流電動機をサーボモータ制
御装置に応用した送りユニツトと同様の構成であ
る。

しかるに、本考案においては、前記構成からな
る送りユニツトにおいて、スライドベース１４の
一部にスライドテーブル１０に対する前進端スト
ツパ２２を設けたことを特徴とする。しかし、単
に前進端ストツパ２２を設けたのみでは、この種
の送りユニツトを円滑に制御することはできな
い。そこで、本発明においては、サーボモータ制
御装置に前記前進端ストツパ２２の検出機能を付
加する。

第２図は、本考案に係る送りユニツトを制御す
るためのサーボモータ制御装置の基本構成を示す
ブロツク回路図である。なお、説明の便宜上第１
図に示す構成部分と同一の構成部分については同
一の参照符号を付してその詳細な説明は省略す
る。すなわち、第２図において、参照符号２４
は、交流電動機１８の位置および速度制御を所定
の加工プログラムに基づいて適正に制御するため
の制御装置を示す。この制御装置は、所定の加工
シーケンスを記憶保持すると共に制御位置と時間
等をそれぞれ加工プログラムに設定し得るよう構
成される。そこで、この制御装置２４には、前記
加工プログラムに基づく位置指令値を前記交流電
動機１８に設けた検出器２０からのフイードバツ
ク信号と共に入力して位置偏差を検出し、この位
置偏差が零になるよう交流電動機１８を制御する
位置制御回路２６を設ける。また、前記交流電動
機１８のサーボ制御系に適宜負荷トルク検出器
（図示せず）を設け、この負荷トルク検出器の検
出信号に基づいて予め設定した負荷トルクとの比
較判別を行う負荷トルク判別回路２８を前記制御
装置２４に設ける。従つて、この負荷トルク判別
回路２８に対し前記位置制御回路２６とトルク一
定制御回路３０とを並設し、検出された負荷トル
クが設定値に達しない場合は前記位置制御回路２
６を選択的に動作させ、また検出された負荷トル
クが設定値に達した場合は前記トルク一定制御回
路３０を選択的に動作させて、それぞれサーボ増
幅器３２を介して交流電動機１８のサーボ制御を
行うよう構成する。

このように構成することにより、例えばスライ
ドテーブルが前進端ストツパに当接した場合、前
述したサーボモータ制御系はトルク一定制御とな
るため、交流電動機に過電流を流すことなく一定
のトルクを保つてスライドテーブルを所定の位置
に位置決めして被加工物に対する高精度の加工処
理を達成することができる。

次に、前記構成からなる送りユニツトの制御動
作につき、第３図に示すフローチヤートを参照し
ながら説明する。

まず、サーボモータを構成する交流電動機１８
の制御をスタート（START）させると、位置制
御モードの選択が行われる。この制御モードの選
択は、加工プログラムと制御位置との関係によつ
て決定されるものであり、例えば早送り行程
と、加工送り工程と、早戻り行程等からなる
制御モードが選択される。前記制御モードの選択
と共に指令位置と検出位置との比較制御が行わ
れ、これらの位置偏差が零になるよう、選択され
た制御モードに従つて前述したサーボモータ制御
系が作動する。加工送り行程において、負荷トル
ク検出器による負荷トルクの検出が行われ、予め
設定されたトルク設定値の比較判別が行われる。
そこで、前記サーボモータ制御系が作動中に負荷
トルクが設定値以上となつた際には、前記サーボ
モータ制御系はトルク一定制御モードが選択され
て一定のトルク制御状態となる。すなわち、この
時スライドテーブルは前進端ストツパに当接した
状態であり、この状態において一定時間交流電動
機１８が過電流とならない一定トルクに保持す
る。従つて、この一定トルク状態に保持するタイ
ミングは、予めプログラムで設定しておき、設定
時間経過後、制御操作を終了（END）させて次
の加工行程に移行する。なお、前記トルク一定制
御モードに移行する前に、位置制御による位置偏
差が零に至つた場合は、直ちに制御操作を終了
（END）し、次の加工行程へ移行する。

前述した実施例から明らかなように、本考案に
よれば、送りユニツトにおいて、前進端ストツパ
（ポジテイブストツパ）を有効に利用して送り用
ボールねじの伸縮に対する制御位置の誤動作を防
止することができると共に前記ストツパに当接し
た場合における交流電動機の悪影響を有効に防止
してサーボモータ制御系の安定かつ円滑な制御を
達成することができる。このように、従来困難と
された交流電動機使用のサーボモータ制御装置を
備えた送りユニツトにおける前進端ストツパによ
る位置決め制御を円滑に行うことにより、温度変
化等による加工精度のばらつきを防止し、特定の
被加工物に加工処理する専用機として有効に利用
することができる。

以上、本考案の好適な実施例について説明した
が、本考案の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る交流電動機使用のサーボ
モータ制御装置を備えた送りユニツトの一実施例
を示す機構説明図、第２図は本考案に係る送りユ
ニツトの制御系の基本構成を示すブロツク回路
図、第３図は本考案に係る送りユニツトの動作を
示すフローチヤート図である。 １０……スライドテーブル、１２……加工ユニ
ツト、１４……スライドベース、１６……送り用
ボールねじ、１８……交流電動機、２０……位置
および速度検出器、２２……前進端ストツパ、２
４……制御装置、２６……位置制御回路、２８…
…負荷トルク判別回路、３０……トルク一定制御
回路、３２……サーボ増幅器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被加工物に対して工具位置を移動制御すべく、
   前記工具位置および速度データを交流電動機の検
   出器により検出し、その信号を位置および速度指
   令値を発生する制御装置にフイードバツクしてサ
   ーボモータ駆動方式で移動制御するよう構成した
   送りユニツトにおいて、工具位置の前進端位置を
   設定するストツパを設け、一方前記サーボモータ
   制御系に交流電動機の負荷トルク検出器を設け、
   前記負荷トルク検出器によつて検出される負荷ト
   ルクをトルク設定値と比較して負荷トルクが設定
   値以下の場合に前記指令値と検出位置との偏差が
   零になるようサーボモータ制御系の位置制御を行
   うと共に負荷トルクが設定値以上の場合にサーボ
   モータ制御系のトルク一定制御を行う制御装置を
   設けることを特徴とする送りユニツト。