WO2022196645A1 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

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    • G05B2219/49108—Spindle speed
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device for machine tools.
  • chatter vibration When cutting with a machine tool, chatter vibration may occur continuously between the tool and the workpiece. Chatter vibration is classified into forced chatter vibration and self-excited chatter vibration according to the factors of vibration generation. Forced chatter vibration occurs under the influence of a forced vibration source, and self-excited chatter vibration occurs without a specific vibration source when the dynamic characteristics of the machine tool and the cutting process meet predetermined conditions. do. Among self-excited chatter vibrations, regenerative self-excited chatter vibration is caused by variations in chip thickness.
  • Patent Document 1 Conventionally, there is known a technique for suppressing regenerative self-excited chatter vibration by periodically varying the rotational speed of a spindle in a machine tool (see Patent Document 1, for example).
  • the present applicant has found that in the above technology, the greater the rate of change in the rotational speed of the spindle between the time before one revolution and the current time, the greater the effect of suppressing regenerative self-excited chatter vibration. That is, when the conditions (amplitude and frequency) for periodically varying the rotational speed of the main shaft are given as absolute values as in the conventional art, the higher the rotational speed of the main shaft, the smaller the rate of change in speed and the more stable the rotation speed becomes. No suppression effect is obtained. Therefore, there is a demand for a machine tool control apparatus that can stably obtain the effect of suppressing regenerative self-excited chatter vibration.
  • a control device for a machine tool includes a variation command calculation unit that generates a variation command based on a variation condition for periodically varying a speed command of a spindle motor in a machine tool and a rotation speed of the spindle motor; a speed control unit for controlling the rotation speed of the spindle motor based on the speed command and the variation command, wherein the variation command calculation unit controls the rotation speed of the spindle motor based on the speed command and the variation condition; and a frequency rate, and the fluctuation command is generated by calculating the frequency of the rotational speed of the spindle motor that periodically fluctuates.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the flow of processing of the motor control device according to the embodiment
  • FIG. 5 is a diagram showing the time histories of the rotation speed (main shaft speed), the rotation angle of the main shaft, and the speed change rate of a conventional main shaft motor, and is a diagram showing the state before changing the speed of the main shaft.
  • FIG. 5 is a diagram showing the time history of each of the rotation speed (main shaft speed), the main shaft rotation angle, and the speed change rate of a conventional main shaft motor, and is a diagram showing the state after changing the main shaft speed.
  • FIG. 5 is a diagram showing the time histories of the rotation speed (main shaft speed), the rotation angle of the main shaft, and the speed change rate of a conventional main shaft motor, and is a diagram showing the state after changing the main shaft speed.
  • FIG. 4 is a diagram showing the time history of the rotation speed (spindle speed) of the spindle motor of the present embodiment when the spindle speed is 1200 [min ⁇ 1 ] and the fluctuation amplitude rate and the fluctuation frequency rate are both 10%.
  • FIG. 4 is a diagram showing the time history of the rotational speed (spindle speed) of the spindle motor of the present embodiment when the spindle speed is 2400 [min ⁇ 1 ] and the fluctuation amplitude rate and the fluctuation frequency rate are both 10%.
  • is. 5 is a diagram showing an example of the time history of the rotational speed (spindle speed), fluctuation amplitude, and fluctuation frequency of the spindle motor of the present embodiment; FIG. FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the definition of a speed change rate, showing a tool and a workpiece;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the definition of a speed change rate, and is a diagram showing the time history of each of the rotation speed of a spindle motor (spindle speed), the spindle rotation angle, and the speed change rate.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a machine tool according to this embodiment.
  • the machine tool is a device that performs predetermined machining such as cutting by controlling the motor control device 1 and rotating the spindle motor 3 based on the speed command from the numerical control device 2 .
  • This machine tool suppresses regenerative self-excited chatter vibration by periodically varying the rotational speed of the spindle motor 3, for example, by sinusoidally vibrating the rotational speed of the spindle motor 3.
  • the motor control device 1 includes a variation command calculation unit 11, a variation condition setting unit 12, a speed control unit 14, a current control unit 16, and a current detection unit 17.
  • the variation command calculation unit 11 generates a variation command based on a variation condition for periodically varying the speed command of the spindle motor 3 in the machine tool and the rotation speed of the spindle motor 3 . Specifically, the fluctuation command calculation unit 11 multiplies the rotation speed of the spindle motor 3 based on the speed command by a fluctuation amplitude rate (hereinafter also simply referred to as an amplitude rate), which is a fluctuation condition, to calculate the periodically fluctuating spindle speed.
  • a fluctuation amplitude rate hereinafter also simply referred to as an amplitude rate
  • the amplitude of the rotation speed of the motor 3 is calculated, and the rotation speed of the spindle motor 3 based on the speed command is multiplied by a fluctuation frequency rate (hereinafter simply referred to as a frequency rate), which is a fluctuation condition, to periodically fluctuate.
  • a variation command is generated by calculating the frequency of the rotational speed of the spindle motor 3 .
  • the fluctuation command calculation unit 11 multiplies the rotation speed S [min ⁇ 1 ] of the spindle motor 3 based on the speed command by the amplitude rate a [%], which is the fluctuation condition, to calculate the periodically fluctuating spindle speed S [min ⁇ 1 ].
  • the variation condition setting unit 12 sets the amplitude rate a [%] and the frequency rate f [%] as the variation conditions for periodically varying the rotational speed of the spindle motor 3, and outputs them as signals. Input from the machining program, parameters to be set, and the like are adopted for setting the variable conditions.
  • Numeral 13 adds the value of the variation command output as a signal from the variation command calculator 11 to the value of the speed command output as a signal from the spindle speed command 21, and outputs the value as a signal from the speed detector 31. It means that a value obtained by subtracting the actual speed feedback value is input to the speed control section 14 as a signal.
  • the speed control unit 14 generates a command for controlling the rotation speed of the spindle motor 3 based on the speed command and the variation command, and outputs it as a signal.
  • Reference numeral 15 denotes a value obtained by subtracting the actual current feedback value output as a signal from the current detection unit 17 from the value of the command output as a signal from the speed control unit 14, which is used as a signal for current control. It means that it is input to the unit 16 .
  • the current control unit 16 Based on the input signal, the current control unit 16 generates a voltage command for driving the spindle motor 3 and outputs it as a signal.
  • the current detection unit 17 detects a signal that is the current value of the spindle motor 3, and outputs the detection result as an actual current feedback signal.
  • the numerical controller 2 has a spindle speed command 21.
  • a spindle speed command 21 generates a speed command for the spindle motor 3 and outputs it as a signal.
  • the spindle motor 3 rotates under the control of the motor control device 1.
  • the speed detection unit 31 detects the rotation speed of the spindle motor 3 and outputs the detection result as a signal of actual speed feedback.
  • An encoder or the like is adopted for the speed detection unit 31 .
  • FIG. 2 is a flowchart showing the processing flow of the motor control device 1 according to this embodiment.
  • step S11 the fluctuation command calculation unit 11 acquires a speed command as a signal from the spindle speed command 21, and also receives a signal from the fluctuation condition setting unit 12 as an amplitude rate a [%] and a frequency rate f [%], which are fluctuation conditions. ].
  • step S14 the fluctuation command calculator 11 calculates a fluctuation command SSV [min -1 ] from the amplitude A [min -1 ] and the frequency F [Hz].
  • t[s] means the control cycle of the variation command.
  • FIG. 3 is a diagram showing the time history of each of the rotation speed (spindle speed) of the conventional spindle motor, the spindle rotation angle, and the speed change rate, and is a diagram showing before the spindle speed is changed.
  • FIG. 4 is a diagram showing the time histories of the rotational speed (main shaft speed), the rotational angle of the main shaft, and the speed change rate of a conventional main shaft motor, and shows the state after the main shaft speed is changed.
  • the amplitude and frequency of the periodically fluctuating spindle speed command in a conventional spindle motor are determined by absolute values. For example, as shown in FIG. 3, when the spindle speed is 1200 ⁇ 240 [min ⁇ 1 ], that is, when the amplitude is 240 [min ⁇ 1 ], the speed change rate changes between ⁇ 10% and 10%. On the other hand, as shown in FIG. 4, when the spindle speed is changed from 1200 [min -1 ] to 2400 [min -1 ] while the amplitude remains 240 [min -1 ], the speed change rate is It will remain around -5% to 5%. As described above, in the conventional spindle motor, the rate of change in speed becomes small, and the regenerative self-excited chatter vibration suppressing effect cannot be stably obtained.
  • FIG. 5 is a diagram showing the time history of the rotation speed (spindle speed) of the spindle motor of this embodiment. It is a figure which shows the time of .
  • FIG. 6 is a diagram showing the time history of the rotation speed (spindle speed) of the spindle motor of this embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing when;
  • the amplitude and frequency of the periodically varying spindle speed command in the spindle motor are determined by ratios. Therefore, in the example shown in FIG. 5, the fluctuation amplitude is 240 [min ⁇ 1 ] and the fluctuation frequency is 2 Hz (0.5 sec), and in the example shown in FIG . are different from each other at 4 Hz (0.25 sec), but the fluctuation amplitude rate and the fluctuation frequency rate are both the same at 10%. Therefore, the speed change rate is kept constant regardless of the spindle speed.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the time history of the rotational speed (spindle speed), fluctuation amplitude, and fluctuation frequency of the spindle motor of this embodiment.
  • spindle speed the fluctuation amplitude and fluctuation frequency also increase. That is, since the fluctuation amplitude rate and the fluctuation frequency rate are constant regardless of the spindle speed, the speed change rate is kept constant. Therefore, a stable regenerative self-excited chatter vibration suppression effect can be obtained.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the definition of the speed change rate, showing a tool and a work.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the definition of the speed change rate, and shows time histories of the rotation speed (spindle speed) of the spindle motor 3, the spindle rotation angle, and the speed change rate.
  • the direction of the rotational speed (spindle speed) of the spindle motor 3 is the direction in which the workpiece rotates, and is indicated by an arrow in FIG.
  • the rotation angle of the main shaft of the main shaft motor 3 is from 0 degrees to 360 degrees for one rotation.
  • the rotation speed (main shaft speed) of the main shaft motor 3 is 1315 [min ⁇ 1 ], and the main shaft rotation angle of the main shaft motor 3 is 100 degrees.
  • the spindle speed is 1285 [min ⁇ 1 ] and the rotation angle of the spindle is 100 degrees as at time point A.
  • the rate of change in speed at point A is obtained from the ratio of the speed difference between the spindle speed 1315 [min ⁇ 1 ] at point A and the spindle speed 1285 [min ⁇ 1 ] at the point one revolution before point A.
  • the rotational speed (main shaft speed) of the main shaft motor 3 is 1315 [min ⁇ 1 ], and the main shaft rotation angle of the main shaft motor 3 is 300 degrees.
  • the spindle speed is 1305 [min ⁇ 1 ], and the rotation angle of the spindle is 300 degrees as at time B.
  • the speed change rate at time B is obtained from the ratio of the speed difference between the spindle speed 1315 [min ⁇ 1 ] at time B and the spindle speed 1305 [min ⁇ 1 ] at the time one round before time B.
  • the spindle speed command is varied so that the rate of change in speed defined as described above is constant. Specifically, the fluctuation amplitude and fluctuation frequency are given at a rate corresponding to the spindle speed command. As a result, the speed change rate is kept constant regardless of the spindle speed command.
  • a motor control device 1 includes a variation command calculation unit that generates a variation command based on a variation condition for periodically varying a speed command of a spindle motor 3 in a machine tool 1 and a rotational speed of the spindle motor 3. 11, and a speed control unit 14 for controlling the rotation speed of the spindle motor 3 based on the speed command and the variation command. and the frequency of the rotation speed of the spindle motor 3, which periodically fluctuates, to generate a fluctuation command.
  • the speed change rate is kept constant. , a stable regenerative self-excited chatter vibration suppression effect can be obtained.
  • the fluctuation command calculation unit 11 causes the spindle motor 3 to periodically fluctuate based on the rotation speed of the spindle motor 3 based on the speed command and the amplitude rate as the fluctuation condition.
  • a variation command is generated by calculating the amplitude of the rotational speed of 3.
  • the motor control device 1 can be realized by hardware, software, or a combination thereof. Also, the control method performed by the motor control device 1 can be implemented by hardware, software, or a combination thereof. Note that "implemented by software” means implemented by a computer reading and executing a program.

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Abstract

再生型の自励びびり振動の抑制効果を安定して得ることができる工作機械の制御装置を提供すること。工作機械における主軸モータの速度指令及び前記主軸モータの回転速度を周期的に変動させるための変動条件に基づいて変動指令を生成する変動指令計算部と、前記速度指令及び前記変動指令に基づいて前記主軸モータの回転速度を制御する速度制御部と、を備え、前記変動指令計算部は、前記速度指令に基づく前記主軸モータの回転速度と、前記変動条件である周波数率と、に基づいて、周期的に変動する前記主軸モータの回転速度の周波数を計算することで、前記変動指令を生成する。

Description

工作機械の制御装置
　本開示は、工作機械の制御装置に関する。
　工作機械による切削加工時には、工具とワークとの間で継続的にびびり振動が発生することがある。びびり振動は、振動発生の要因から、強制びびり振動と自励びびり振動とに分類される。強制びびり振動は、強制的な振動源の影響を受けて発生し、自励びびり振動は、工作機械の動特性と切削過程が重なって所定の条件を満たしたときに特定の振動源なしに発生する。自励びびり振動のうち、再生型の自励びびり振動は、切り屑厚さの変動によって生じる。
　従来、再生型の自励びびり振動を、工作機械における主軸の回転速度を周期的に変動させることで抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－０９１２８３号公報
　しかしながら、上記技術において、１回転前の時点と現時点における主軸の回転速度の速度変化率が大きい程、再生型の自励びびり振動の抑制効果が高いことを、今回、本出願人は見出した。即ち、従来のように、主軸の回転速度を周期的に変動させる条件（振幅及び周波数）を絶対値で与えた場合には、主軸の回転速度が大きい程、速度変化率が小さくなり、安定した抑制効果が得られない。そこで、再生型の自励びびり振動の抑制効果を安定して得ることができる工作機械の制御装置が求められる。
　本開示に係る工作機械の制御装置は、工作機械における主軸モータの速度指令及び前記主軸モータの回転速度を周期的に変動させるための変動条件に基づいて変動指令を生成する変動指令計算部と、前記速度指令及び前記変動指令に基づいて前記主軸モータの回転速度を制御する速度制御部と、を備え、前記変動指令計算部は、前記速度指令に基づく前記主軸モータの回転速度と、前記変動条件である周波数率と、に基づいて、周期的に変動する前記主軸モータの回転速度の周波数を計算することで、前記変動指令を生成する。
　本開示によれば、再生型の自励びびり振動の抑制効果を安定して得ることができる。
本実施形態に係る工作機械の概要を示す図である。 本実施形態に係るモータ制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。 従来の主軸モータの回転速度（主軸速度）、主軸回転角度、及び速度変化率の各々の時刻歴を示す図であり、主軸速度を変更する前を示す図である。 従来の主軸モータの回転速度（主軸速度）、主軸回転角度、及び速度変化率の各々の時刻歴を示す図であり、主軸速度を変更した後を示す図である。 本実施形態の主軸モータの回転速度（主軸速度）の時刻歴を示す図であり、主軸速度が１２００［ｍｉｎ－１］で変動振幅率及び変動周波数率がいずれも１０％のときを示す図である。 本実施形態の主軸モータの回転速度（主軸速度）の時刻歴を示す図であり、主軸速度が２４００［ｍｉｎ－１］で変動振幅率及び変動周波数率がいずれもが１０％のときを示す図である。 本実施形態の主軸モータの回転速度（主軸速度）、変動振幅、及び変動周波数の時刻歴の一例を示す図である。 速度変化率の定義を説明するための図であり、工具及びワークを示す図である。 速度変化率の定義を説明するための図であり、主軸モータの回転速度（主軸速度）、主軸回転角度、及び速度変化率の各々の時刻歴を示す図である。
　以下、本発明の実施形態の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る工作機械の概要を示す図である。
　工作機械は、数値制御装置２からの速度指令に基づき、モータ制御装置１を制御して、主軸モータ３を回転させることで、切削加工等の所定の加工を行う装置である。この工作機械は、主軸モータ３の回転速度を周期的に変動させることで、例えば、主軸モータ３の回転速度を正弦波振動させることで、再生型の自励びびり振動を抑制する。
　モータ制御装置１は、変動指令計算部１１と、変動条件設定部１２と、速度制御部１４と、電流制御部１６と、電流検出部１７と、を備える。
　変動指令計算部１１は、工作機械における主軸モータ３の速度指令及び主軸モータ３の回転速度を周期的に変動させるための変動条件に基づいて変動指令を生成する。具体的に、変動指令計算部１１は、速度指令に基づく主軸モータ３の回転速度に、変動条件である変動振幅率（以下、単に振幅率ともいう。）を乗じて、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅を計算すると共に、速度指令に基づく主軸モータ３の回転速度に、変動条件である変動周波数率（以下、単に周波数率ともいう。）を乗じて、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の周波数を計算することで、変動指令を生成する。
　より具体的に、変動指令計算部１１は、速度指令に基づく主軸モータ３の回転速度Ｓ［ｍｉｎ－１］に、変動条件である振幅率ａ［％］を乗じて、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅Ａ［ｍｉｎ－１］を計算する。即ち、振幅Ａ［ｍｉｎ－１］は、Ａ＝Ｓ×（ａ／１００）で表される。また、変動指令計算部１１は、速度指令に基づく主軸モータ３の回転速度Ｓ［ｍｉｎ－１］を６０で除すことで周波数［Ｈｚ］に変換した値に、変動条件である周波数率ｆ［％］を乗じて、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の周波数Ｆ［Ｈｚ］を計算する。即ち、周波数Ｆ［Ｈｚ］は、Ｆ＝（Ｓ／６０）×（ｆ／１００）で表される。
　変動条件設定部１２は、主軸モータ３の回転速度を周期的に変動させるための変動条件として、振幅率ａ［％］及び周波数率ｆ［％］を設定し、信号として出力する。変動条件の設定には、加工プログラムからの入力、設定されるパラメータ等が採用される。
　符号１３は、主軸速度指令２１から信号として出力される速度指令の値に、変動指令計算部１１から信号として出力される変動指令の値を加算すると共に、速度検出部３１から信号として出力される実速度フィードバックの値を減算して得られた値が、信号として、速度制御部１４に入力されることを意味する。
　速度制御部１４は、速度指令及び変動指令に基づいて主軸モータ３の回転速度を制御する指令を生成し、信号として出力する。
　符号１５は、速度制御部１４から信号として出力される指令の値に、電流検出部１７から信号として出力される実電流フォードバックの値を減算して得られた値が、信号として、電流制御部１６に入力されることを意味する。
　電流制御部１６は、入力された信号に基づいて、主軸モータ３を駆動するための電圧指令を生成し、信号として出力する。
　電流検出部１７は、主軸モータ３の電流値である信号を検出し、検出結果を実電流フィードバックの信号として出力する。
　数値制御装置２は、主軸速度指令２１を備える。主軸速度指令２１は、主軸モータ３の速度指令を生成し、信号として出力する。
　主軸モータ３は、モータ制御装置１の制御下において回転する。速度検出部３１は、主軸モータ３の回転速度を検出し、検出結果を実速度フィードバックの信号として出力する。速度検出部３１には、エンコーダ等が採用される。
　図２は、本実施形態に係るモータ制御装置１の処理の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ１１において、変動指令計算部１１は、主軸速度指令２１から信号として速度指令を取得すると共に、変動条件設定部１２から信号として、変動条件である振幅率ａ［％］及び周波数率ｆ［％］を取得する。
　ステップＳ１２において、変動指令計算部１１は、速度指令に基づく主軸モータ３の回転速度Ｓ［ｍｉｎ－１］に、変動条件である振幅率ａ［％］を乗じて、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅Ａ［ｍｉｎ－１］を計算する。なお、振幅Ａ［ｍｉｎ－１］は、Ａ＝Ｓ×（ａ／１００）で表される。
　ステップＳ１３において、変動指令計算部１１は、速度指令に基づく主軸モータ３の回転速度Ｓ［ｍｉｎ－１］を６０で除すことで周波数［Ｈｚ］に変換した値に、変動条件である周波数率ｆ［％］を乗じて、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の周波数Ｆ［Ｈｚ］を計算する。なお、周波数Ｆ［Ｈｚ］は、Ｆ＝（Ｓ／６０）×（ｆ／１００）で表される。
　ステップＳ１４において、変動指令計算部１１は、振幅Ａ［ｍｉｎ－１］と周波数Ｆ［Ｈｚ］から、変動指令ＳＳＶ［ｍｉｎ－１］を計算する。なお、変動指令ＳＳＶ［ｍｉｎ－１］は、ＳＳＶ＝Ａ×ｓｉｎ（２π×Ｆ×ｔ）で表される。ただし、ｔ［ｓ］は、変動指令の制御周期を意味する。
　ここで、図３は、従来の主軸モータの回転速度（主軸速度）、主軸回転角度、及び速度変化率の各々の時刻歴を示す図であり、主軸速度を変更する前を示す図である。また、図４は、従来の主軸モータの回転速度（主軸速度）、主軸回転角度、及び速度変化率の各々の時刻歴を示す図であり、主軸速度を変更した後を示す図である。
　従来の主軸モータにおける周期的に変動する主軸速度指令は、振幅及び周波数が絶対値で定められる。例えば、図３に示すように、主軸速度が１２００±２４０［ｍｉｎ－１］、即ち振幅が２４０［ｍｉｎ－１］の場合、速度変化率は－１０％～１０％程度で推移する。これに対して、図４に示すように、振幅は２４０［ｍｉｎ－１］のままで主軸速度を１２００［ｍｉｎ－１］から２４００［ｍｉｎ－１］に変更した場合には、速度変化率は－５％～５％程度で推移することになる。このように、従来の主軸モータでは、速度変化率が小さくなり、再生型の自励びびり振動の抑制効果を安定して得ることができない。
　一方、図５は、本実施形態の主軸モータの回転速度（主軸速度）の時刻歴を示す図であり、主軸速度が１２００［ｍｉｎ－１］で変動振幅率及び変動周波数率がいずれも１０％のときを示す図である。図６は、本実施形態の主軸モータの回転速度（主軸速度）の時刻歴を示す図であり、主軸速度が２４００［ｍｉｎ－１］で変動振幅率及び変動周波数率がいずれもが１０％のときを示す図である。
　図５及び図６に示すように、本実施形態では、主軸モータにおける周期的に変動する主軸速度指令は、振幅及び周波数の各々が割合で定められる。そのため、図５に示す例では、変動振幅が２４０［ｍｉｎ－１］、変動周波数が２Ｈｚ（０．５ｓｅｃ）であり、図６に示す例では、変動振幅が４８０［ｍｉｎ－１］、変動周波数が４Ｈｚ（０．２５ｓｅｃ）で互いに相違するものの、変動振幅率及び変動周波数率はいずれも１０％で同一である。そのため、主軸速度によらず、速度変化率が一定に保たれている。
　また、図７は、本実施形態の主軸モータの回転速度（主軸速度）、変動振幅、及び変動周波数の時刻歴の一例を示す図である。この図７に示すように、本実施形態では、主軸速度の増大に応じて、変動振幅及び変動周波数も増大する。即ち、主軸速度によらず、変動振幅率及び変動周波数率は一定であるため、速度変化率が一定に保たれるようになっている。そのため、安定した再生型の自励びびり振動抑制効果が得られるようになっている。
　ここで、速度変化率について説明する。
　図８は、速度変化率の定義を説明するための図であり、工具及びワークを示す図である。図９は、速度変化率の定義を説明するための図であり、主軸モータ３の回転速度（主軸速度）、主軸回転角度、及び速度変化率の各々の時刻歴を示す図である。
　図８に示すように、主軸モータ３の回転速度（主軸速度）の方向は、ワークが回転する方向であり、図８中に矢印で示される。また、主軸モータ３の主軸回転角度は、１周が０度から３６０度である。工具が軸方向に送り動作されることで、円柱状のワークの外周面が工具により切削されていく。
　図９に示すように、Ａ時点において、主軸モータ３の回転速度（主軸速度）は１３１５［ｍｉｎ－１］であり、主軸モータ３の主軸回転角度は１００度である。Ａ時点の１周前の時点において、主軸速度は１２８５［ｍｉｎ－１］であり、主軸回転角度はＡ時点と同じく１００度である。Ａ時点における速度変化率は、Ａ時点における主軸速度１３１５［ｍｉｎ－１］と、Ａ時点の１周前の時点における主軸速度１２８５［ｍｉｎ－１］と、の速度差の比率から求められる。
　また、Ｂ時点において、主軸モータ３の回転速度（主軸速度）は１３１５［ｍｉｎ－１］であり、主軸モータ３の主軸回転角度は３００度である。Ｂ時点の１周前の時点において、主軸速度は１３０５［ｍｉｎ－１］であり、主軸回転角度はＢ時点と同じく３００度である。Ｂ時点における速度変化率は、Ｂ時点における主軸速度１３１５［ｍｉｎ－１］と、Ｂ時点の１周前の時点における主軸速度１３０５［ｍｉｎ－１］と、の速度差の比率から求められる。
　本実施形態では、以上のようにして定義される速度変化率が一定となるようにして主軸速度指令の変動が行われる。具体的には、変動振幅、変動周波数を主軸速度指令に応じた割合で与える。これにより、主軸速度指令によらず、速度変化率が一定に保たれる。
　本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
　本実施形態に係るモータ制御装置１は、工作機械１における主軸モータ３の速度指令及び主軸モータ３の回転速度を周期的に変動させるための変動条件に基づいて変動指令を生成する変動指令計算部１１と、速度指令及び変動指令に基づいて主軸モータ３の回転速度を制御する速度制御部１４と、を備え、変動指令計算部１１は、速度指令に基づく主軸モータ３の回転速度と、変動条件である周波数率と、に基づいて、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の周波数を計算することで、変動指令を生成する。
　これにより、主軸速度指令の異なる加工プログラムや主軸速度指令が加工途中で変化するような加工の場合、例えば主軸オーバライド時や周速一定制御時等においても、速度変化率が一定に保たれるため、安定した再生型の自励びびり振動抑制効果を得ることができる。
　また本実施形態に係るモータ制御装置１では、変動指令計算部１１が、速度指令に基づく主軸モータ３の回転速度と、変動条件である振幅率と、に基づいて、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅を計算することで、変動指令を生成する。
　これにより、上記効果をより安定して得ることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記のモータ制御装置１は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。また、上記のモータ制御装置１により行われる制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。なお、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
　１　モータ制御装置
　１１　変動指令計算部
　１２　変動条件設定部
　１４　速度制御部
　１６　電流制御部
　１７　電流検出部
　２　数値制御装置
　２１　主軸速度指令
　３　主軸モータ
　３１　速度検出部

Claims (2)

  1. 　工作機械における主軸モータの速度指令及び前記主軸モータの回転速度を周期的に変動させるための変動条件に基づいて変動指令を生成する変動指令計算部と、
    　前記速度指令及び前記変動指令に基づいて前記主軸モータの回転速度を制御する速度制御部と、を備え、
    　前記変動指令計算部は、前記速度指令に基づく前記主軸モータの回転速度と、前記変動条件である周波数率と、に基づいて、周期的に変動する前記主軸モータの回転速度の周波数を計算することで、前記変動指令を生成する、工作機械の制御装置。
  2. 　前記変動指令計算部は、前記速度指令に基づく前記主軸モータの回転速度と、前記変動条件である振幅率と、に基づいて、周期的に変動する前記主軸モータの回転速度の振幅を計算することで、前記変動指令を生成する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000126991A (ja) * 1998-10-24 2000-05-09 Hitachi Seiki Co Ltd Ｎｃ工作機械の制御装置
JP2015112676A (ja) * 2013-12-11 2015-06-22 国立大学法人 東京大学 加工方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1980925B1 (en) * 2007-04-13 2013-12-18 Océ-Technologies B.V. Method and control unit for controlling the power supplied to a plurality of heat sources in a printer
US20110220628A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Illinois Tool Works Inc. Wire feed motor control systems and methods
JP5665047B2 (ja) 2010-10-27 2015-02-04 オークマ株式会社 工作機械
FR3028839B1 (fr) * 2014-11-26 2016-11-18 Airbus Helicopters Methode d'assistance a la navigation d'un giravion multimoteur en cas de panne moteur, dans le cadre d'un entrainement a vitesse variable d'un rotor principal du giravion

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000126991A (ja) * 1998-10-24 2000-05-09 Hitachi Seiki Co Ltd Ｎｃ工作機械の制御装置
JP2015112676A (ja) * 2013-12-11 2015-06-22 国立大学法人 東京大学 加工方法

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