WO2022196646A1 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

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    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49108—Spindle speed

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 overlap and 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).
  • 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 for a spindle motor in a machine tool and a rotational speed of the spindle motor; a speed control unit for controlling the rotational speed of the spindle motor based on the speed command and the fluctuation command, wherein the fluctuation command calculation unit controls the rotational speed that periodically fluctuates when the fluctuation condition is changed.
  • the variation command is generated such that the amplitude and/or the frequency of the rotational speed that varies periodically is gradually changed.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the flow of processing of the motor control device according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a diagram showing time history when periodic fluctuations in the rotational speed of a spindle motor (spindle speed) are stopped in the first embodiment
  • FIG. 5 is a diagram showing a time history when periodic fluctuations in the rotation speed of a conventional spindle motor (spindle speed) are stopped.
  • FIG. 9 is a flow chart showing the flow of processing of the motor control device according to the second embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing a time history when the amplitude of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) of the spindle motor is increased in the second embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing a time history when the amplitude of a periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) in a conventional spindle motor is increased.
  • FIG. 10 is a diagram showing a time history when the amplitude of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) of the spindle motor is reduced in the second embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing a time history when the amplitude of periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) in a conventional spindle motor is reduced;
  • FIG. 10 is a diagram showing a time history when the frequency of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) of the spindle motor is increased in the second embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing a time history when the frequency of the rotational speed (spindle speed) that periodically fluctuates in a conventional spindle motor is increased.
  • FIG. 10 is a diagram showing a time history when the frequency of the periodically fluctuating rotational speed (spindle speed) of the spindle motor is reduced in the second embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing a time history when the frequency of periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) in a conventional spindle motor is reduced;
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a machine tool according to the first 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 rotation speed of the spindle motor 3, that is, by sinusoidally vibrating the rotation speed of the spindle motor 3.
  • the motor control device 1 includes a fluctuation command calculation section 11 , a fluctuation stop determination section 12 , a speed control section 14 , a current control section 16 and a current detection section 17 .
  • a variation command calculation unit 11 generates a variation command based on a variation condition (amplitude and/or frequency) for periodically varying a speed command of a spindle motor 3 in a machine tool and a rotation speed of the spindle motor 3, and outputs a signal output as
  • the fluctuation command calculation unit 11 generates a fluctuation command for gradually changing the amplitude of the rotational speed of the spindle motor 3 that periodically fluctuates when the fluctuation condition is changed, and outputs the fluctuation command as a signal.
  • the fluctuation command calculation unit 11 receives a stop command signal as a fluctuation condition from the fluctuation stop determination unit 12, the amplitude of the periodically fluctuating rotational speed of the spindle motor 3 attenuates (gradually decreases).
  • the fluctuation stop determination unit 12 generates a stop command for stopping the fluctuation of the rotation speed of the spindle motor 3 based on a predetermined trigger, and outputs it as a signal.
  • a signal input from outside such as the numerical controller 2, an input from a machining program, a parameter to be set, and the like are adopted as the predetermined trigger.
  • 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 the value obtained by subtracting the value of the actual speed feedback 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 the first embodiment. The processing shown in FIG. 2 is repeatedly executed for each generation cycle (control cycle) of the variation command.
  • step S11 When the fluctuation command calculation unit 11 receives a stop command signal as a fluctuation condition from the fluctuation stop determination unit 12 (YES in step S11), the process proceeds to step S12. On the other hand, if the fluctuation command calculation unit 11 has not received a stop command signal as a fluctuation condition from the fluctuation stop determination unit 12 (NO in step S11), the process proceeds to step S13.
  • step S12 the value (a-ax ) as the new amplitude a, and the process proceeds to step S13.
  • step S13 When the amplitude a of the rotational speed of the spindle motor 3, which periodically fluctuates, is attenuated to zero (YES in step S13), the process proceeds to step S15. On the other hand, if the amplitude a of the rotational speed of the spindle motor 3, which periodically fluctuates, is not zero (NO in step S13), the process proceeds to step S14.
  • step S14 the fluctuation command calculator 11 generates a fluctuation command based on the amplitude a calculated in step S12.
  • step S15 the variation command calculator 11 does not generate a variation command.
  • FIG. 3 is a diagram showing the time history when periodic fluctuations in the rotational speed of the spindle motor 3 (spindle speed) are stopped in the first embodiment.
  • spindle speed periodic fluctuation of the spindle speed of 1000 ⁇ 500 [min ⁇ 1 ]
  • the amplitude of the spindle speed gradually attenuates to zero.
  • the steepness of the speed change is moderated, the adverse effect on the quality of the machined surface is reduced.
  • FIG. 4 is a diagram showing the time history when the periodic fluctuation of the rotation speed (spindle speed) of the conventional spindle motor is stopped.
  • spindle speed the rotation speed of the conventional spindle motor
  • the amplitude of the spindle speed suddenly becomes zero.
  • mechanical shock occurs due to rapid speed change, and the excessive speed deviation deteriorates the quality of the machined surface.
  • the motor control device 1 issues 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. and a speed control unit 14 for controlling the rotation speed of the spindle motor 3 based on the speed command and the fluctuation command.
  • a variation command is generated in which the amplitude of the rotating speed that varies gradually is changed.
  • the motor control device 1 also includes a fluctuation stop determination unit 12 that generates a stop command for stopping the fluctuation of the rotation speed based on a predetermined trigger, and the fluctuation command calculation unit 11 receives the stop command as a fluctuation condition. , the amplitude of the periodically fluctuating rotational speed is attenuated to zero. As a result, especially at the time of stop, the effect of suppressing regenerative self-excited chatter vibration can be maintained, and the adverse effects of periodic fluctuations in the rotational speed of the spindle motor 3 suddenly stopped can be reduced.
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of a machine tool according to the second embodiment.
  • the same reference numerals are given to the configurations, actions, and effects that are common to those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the machine tool shown in FIG. 5 differs from the machine tool according to the first embodiment in that it includes a motor control device 1A instead of the motor control device 1.
  • the motor control device 1A is different from the motor control device 1 in that it includes a variation condition setting section 12A instead of the variation stop determination section 12 and the like.
  • the fluctuation command calculation unit 11 generates a return command that gradually changes the amplitude of the periodically fluctuating rotational speed and/or the frequency of the periodically fluctuating rotational speed when the fluctuation condition is changed. Specifically, when changing the fluctuation condition, the fluctuation command calculation unit 11 compares the values before and after the change in the amplitude of the periodically fluctuating rotational speed and/or the frequency of the periodically fluctuating rotational speed. When the value after change is larger than the value before change, a change command is generated in which the amplitude of the periodically fluctuating rotation speed and/or the frequency of the periodically fluctuating rotation speed gradually increases, and the value after change is greater than the value before change. is small, a variation command is generated that attenuates the amplitude of the periodically varying rotational speed and/or the frequency of the periodically varying rotational speed.
  • the fluctuation condition setting unit 12A sets fluctuation conditions (amplitude and/or frequency) for periodically fluctuating the speed command of the spindle motor 3 and the rotation speed of the spindle motor 3 in the machine tool, and outputs them as signals. Input from the machining program, parameters to be set, and the like are adopted for setting the variable conditions.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the processing flow of the motor control device 1A according to the second embodiment. The processing shown in FIG. 6 is repeatedly executed for each generation cycle (control cycle) of the variation command.
  • step S21 the fluctuation command calculation unit 11 compares the amplitude setting value a0 received as a fluctuation condition signal from the fluctuation condition setting unit 12A with the current amplitude a. If the amplitude set value a0 is greater than the current amplitude a, the process proceeds to step S22. If the amplitude set value a0 is the same as the current amplitude a, the process proceeds to step S24. If the amplitude set value a0 is smaller than the current amplitude a, the process proceeds to step S23.
  • step S22 the value (a+ax) obtained by increasing the amplitude a of the periodically fluctuating rotational speed of the spindle motor 3 by a prescribed change amount ax (x: a positive value less than 1) is set as a new amplitude a. Proceed to S24.
  • step S23 the value (a ⁇ ax) obtained by lowering the amplitude a of the rotational speed of the spindle motor 3, which periodically fluctuates, by a specified change amount ax (x: a positive value less than 1) is used as a new amplitude a. , the process proceeds to step S24.
  • step S24 the fluctuation command calculation unit 11 compares the frequency setting value f0 received as a fluctuation condition signal from the fluctuation condition setting unit 12A with the current frequency f. If the frequency setting value f0 is greater than the current frequency f, the process proceeds to step S25. If the frequency setting value F0 is the same as the current frequency f, the process proceeds to step S27. If the frequency setting value f0 is smaller than the current amplitude f, the process proceeds to step S26.
  • step S25 the value (f+fx) obtained by increasing the frequency f of the rotational speed of the spindle motor 3, which periodically fluctuates, by a specified amount of change fx (x: a positive value less than 1) is set as a new amplitude f. Proceed to S27.
  • step S26 the value (f ⁇ fx) obtained by lowering the frequency f of the rotational speed of the spindle motor 3, which periodically fluctuates, by a prescribed amount of change fx (x: a positive value less than 1) is set as a new amplitude f. , the process proceeds to step S27.
  • step S27 the fluctuation command calculator 11 generates a fluctuation command based on the amplitude a and the frequency f.
  • FIG. 7 is a diagram showing the time history when the amplitude of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) of the spindle motor 3 is increased in the second embodiment.
  • spindle speed the amplitude of the periodically fluctuating rotation speed of 1000 ⁇ 200 [min ⁇ 1 ] in the spindle motor 3 is increased to 1000 ⁇ 500 [min ⁇ 1 ]
  • the amplitude gradually increases. increase to That is, after changing the amplitude, the spindle speed of the spindle motor of this embodiment is smoothly changed.
  • FIG. 8 is a diagram showing the time history when the amplitude of the rotational speed (spindle speed) that periodically fluctuates in a conventional spindle motor is increased. As shown in FIG. 8 , the amplitude increases sharply. That is, after changing the amplitude, the spindle speed of a conventional spindle motor changes abruptly.
  • FIG. 9 is a diagram showing the time history when the amplitude of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) of the spindle motor 3 is reduced in the second embodiment.
  • spindle speed the amplitude of the periodically fluctuating rotation speed of 1000 ⁇ 500 [min ⁇ 1 ] in the spindle motor 3
  • the spindle speed is set to 1000 ⁇ 200 [min ⁇ 1 ]
  • the amplitude attenuates. (gradual decrease). That is, after changing the amplitude, the rotation speed of the spindle motor 3 of this embodiment is smoothly changed.
  • FIG. 10 is a diagram showing the time history when the amplitude of the rotational speed (spindle speed) that periodically fluctuates in a conventional spindle motor is reduced.
  • spindle speed the amplitude of the periodically fluctuating spindle speed of 1000 ⁇ 500 [min ⁇ 1 ] in the conventional spindle motor is reduced and the spindle speed is set to 1000 ⁇ 200 [min ⁇ 1 ]
  • the amplitude is Decrease abruptly. That is, after changing the amplitude, the spindle speed of a conventional spindle motor changes abruptly.
  • FIG. 11 is a diagram showing the time history when the frequency of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) of the spindle motor 3 is increased in the second embodiment.
  • spindle speed the frequency gradually increases. That is, after changing the frequency, the spindle speed of the spindle motor 3 of this embodiment is smoothly changed.
  • FIG. 12 is a diagram showing the time history when the periodically fluctuating rotational speed (spindle speed) of a conventional spindle motor is increased.
  • spindle speed the periodically fluctuating rotational speed
  • FIG. 12 when the period 2 [Hz] of the periodically fluctuating spindle speed 1000 ⁇ 500 [min ⁇ 1 ] in the conventional spindle motor is increased to 8 [Hz], the frequency increases sharply. . That is, after changing the frequency, the spindle speed of the conventional spindle motor changes abruptly.
  • FIG. 13 is a diagram showing the time history when the frequency of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) of the spindle motor 3 is reduced in the second embodiment.
  • spindle speed the frequency attenuates (gradually decreases )do. That is, after changing the frequency, the spindle speed of the spindle motor 3 of this embodiment is smoothly changed.
  • FIG. 14 shows the time history when the frequency of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) in a conventional spindle motor is reduced.
  • spindle speed the frequency of the periodically fluctuating rotation speed (spindle speed) in a conventional spindle motor is reduced.
  • the frequency sharply decreases. . That is, after changing the frequency, the spindle speed of the conventional spindle motor changes abruptly.
  • the motor control device 1A issues a variation command based on the variation condition for periodically varying the speed command of the spindle motor 3 in the machine tool and the rotational speed of the spindle motor 3. and a speed control unit 14 for controlling the rotation speed of the spindle motor 3 based on the speed command and the fluctuation command.
  • a variation command is generated in which the amplitude of the rotational speed that fluctuates and/or the frequency of the rotational speed that periodically fluctuates is gradually changed.
  • the fluctuation command calculation unit 11 compares the values before and after the change in the amplitude of the periodically fluctuating rotational speed and/or the frequency of the periodically fluctuating rotational speed, and compares the values before the change.
  • the value after change is large, the amplitude of the periodically fluctuating rotation speed and/or the frequency of the periodically fluctuating rotation speed gradually increases to generate a fluctuation command, and the value after the change is smaller than the value before the change.
  • a variation command is generated in which the amplitude of the periodically varying rotational speed and/or the frequency of the periodically varying rotational speed are attenuated.
  • the motor control device 1A it is possible to more reliably reduce the adverse effects caused by sudden changes in periodic fluctuations in the rotation speed of the spindle motor 3 while maintaining the effect of suppressing regenerative self-excited chatter vibration. .
  • the motor control devices 1 and 1A can be realized by hardware, software, or a combination thereof. Also, the control method performed by the motor control devices 1 and 1A can be realized 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維持しつつ、主軸の回転速度の周期的な変動の急な変更による悪影響を低減できる工作機械の制御装置を提供すること。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、前記変動条件の変化時に、周期的に変動する前記回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する前記回転速度の周波数が徐々に変更される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、主軸の回転速度の周期的な変動に急な変更があった場合、機械的なショックや、速度偏差の過大による加工面の品質の悪化等、悪影響が伴う。そこで、再生型の自励びびり振動の抑制効果を維持しつつ、主軸の回転速度の周期的な変動の急な変更による悪影響を低減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、前記変動条件の変更時に、周期的に変動する前記回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する前記回転速度の周波数が徐々に変更される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維持しつつ、主軸の回転速度の周期的な変動の急な変更による悪影響を低減できる。
第１実施形態に係る工作機械の概要を示す図である。 第１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。 第１実施形態において主軸モータの回転速度（主軸速度）の周期的な変動を停止させた場合の時刻歴を示す図である。 従来の主軸モータの回転速度（主軸速度）の周期的な変動を停止させた場合の時刻歴を示す図である。 第２実施形態に係る工作機械の概要を示す図である。 第２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。 第２実施形態において主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の振幅を増大させた場合の時刻歴を示す図である。 従来の主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の振幅を増大させた場合の時刻歴を示す図である。 第２実施形態において主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の振幅を減少させた場合の時刻歴を示す図である。 従来の主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の振幅を減少させた場合の時刻歴を示す図である。 第２実施形態において主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の周波数を増大させた場合の時刻歴を示す図である。 従来の主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の周波数を増大させた場合の時刻歴を示す図である。 第２実施形態において主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の周波数を減少させた場合の時刻歴を示す図である。 従来の主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の周波数を減少させた場合の時刻歴を示す図である。
　まず、本開示の第１実施形態について説明する。図１は、第１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、即ち、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、変動停止判定部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（振幅及び／又は周波数）に基づいて変動指令を生成し、信号として出力する。この変動指令計算部１１は、変動条件の変更時に、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅が徐々に変更される変動指令を生成し、信号として出力する。具体的に、変動指令計算部１１は、変動停止判定部１２から変動条件として停止指令の信号を受け取った場合に、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅が減衰（徐々に減少）してゼロになる変動指令を生成し、信号として出力する。周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅の減衰量には、規定の変化量（時定数）、加工プログラムから入力される値、設定されるパラメータの値等が採用される。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。
　変動停止判定部１２は、所定のトリガに基づいて、主軸モータ３の回転速度の変動を停止させる停止指令を生成し、信号として出力する。所定のトリガには、数値制御装置２等の外部から入力される信号、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、第１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。図２に示す処理は、変動指令の生成周期（制御周期）毎に繰り返し実行される。
　変動指令計算部１１が、変動停止判定部１２から変動条件として停止指令の信号を受け取った場合（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）に、ステップＳ１２に進む。一方、変動指令計算部１１が、変動停止判定部１２から変動条件として停止指令の信号を受け取っていない場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）に、ステップＳ１３に進む。
　ステップＳ１２において、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅ａ（変動指令の振幅ａ）を規定の変化量分ａｘ（ｘ：１未満の正の値）だけ下げた値（ａ－ａｘ）を新たな振幅ａとして、ステップＳ１３に進む。
　周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅ａが減衰してゼロになった場合（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）に、ステップＳ１５に進む。一方、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅ａがゼロになっていない場合（ステップＳ１３でＮＯの場合）に、ステップＳ１４に進む。
　ステップＳ１４においては、変動指令計算部１１は、ステップＳ１２で算出した振幅ａに基づいて変動指令を生成する。一方、ステップＳ１５においては、変動指令計算部１１は、変動指令を生成しない。
　図３は、第１実施形態において主軸モータ３の回転速度（主軸速度）の周期的な変動を停止させた場合の時刻歴を示す図である。図３に示すように、主軸速度１０００±５００［ｍｉｎ－１］の周期的な変動を停止させた場合、主軸速度の振幅が徐々に減衰してゼロになる。このように本実施形態では、速度変化の急峻を緩やかにするため、加工面品質への悪影響が低減される。
　一方、図４は、従来の主軸モータの回転速度（主軸速度）の周期的な変動を停止させた場合の時刻歴を示す図である。図４に示すように、従来の主軸速度１０００±５００［ｍｉｎ－１］の周期的な変動を停止させた場合、主軸速度の振幅が突然ゼロになる。このように従来では、急激な速度変化による機械的ショックが生じ、速度偏差過大により加工面品質が悪化する。
　以上説明したように、第１実施形態に係るモータ制御装置１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、変動条件の変更時に、周期的に変動する回転速度の振幅が徐々に変更される変動指令を生成する。
　これにより、速度変化の急峻を緩やかにするため、再生型の自励びびり振動の抑制効果を維持しつつ、主軸モータ３の回転速度の周期的な変動の急な変更による悪影響を低減できる。
　また、モータ制御装置１は、所定のトリガに基づいて、回転速度の変動を停止させる停止指令を生成する変動停止判定部１２を備え、変動指令計算部１１は、変動条件として停止指令を受け取った場合に、周期的に変動する回転速度の振幅が減衰してゼロになる変動指令を生成する。
　これにより、特に停止時において、再生型の自励びびり振動の抑制効果を維持しつつ、主軸モータ３の回転速度の周期的な変動の急な停止による悪影響を低減できる。
　次に、本開示の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る工作機械の概要を示す図である。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と共通する構成、作用及び効果については同一の符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
　図５に示す工作機械は、モータ制御装置１に代えてモータ制御装置１Ａを備える点で、第１実施形態に係る工作機械と相違する。モータ制御装置１Ａは、変動停止判定部１２に代えて変動条件設定部１２Ａを備える点等で、モータ制御装置１と相違する。
　変動指令計算部１１は、変動条件の変更時に、周期的に変動する回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する回転速度の周波数が徐々に変更される返送指令を生成する。具体的に、変動指令計算部１１は、変動条件の変更時に、周期的に変動する回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する回転速度の周波数の変更前後の値を比較し、変更前の値より変更後の値が大きいときには周期的に変動する回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する回転速度の周波数が徐々に増大する変動指令を生成し、変更前の値より変更後の値が小さいときには周期的に変動する回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する回転速度の周波数が減衰する変動指令を生成する。
　変動条件設定部１２Ａ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（振幅及び／又は周波数）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。
　図６は、第２実施形態に係るモータ制御装置１Ａの処理の流れを示すフローチャートである。図６に示す処理は、変動指令の生成周期（制御周期）毎に繰り返し実行される。
　ステップＳ２１において、変動指令計算部１１は、変動条件設定部１２Ａから変動条件の信号として受け取った振幅の設定値ａ０を、現在の振幅ａと比較する。振幅の設定値ａ０が現在の振幅ａよりも大きい場合に、ステップＳ２２に進む。振幅の設定値ａ０が現在の振幅ａと同じ場合に、ステップＳ２４に進む。振幅の設定値ａ０が現在の振幅ａよりも小さい場合に、ステップＳ２３に進む。
　ステップＳ２２において、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅ａを規定の変化量分ａｘ（ｘ：１未満の正の値）だけ上げた値（ａ＋ａｘ）を新たな振幅ａとして、ステップＳ２４に進む。
　ステップＳ２３において、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の振幅ａを規定の変化量分ａｘ（ｘ：１未満の正の値）だけ下げた値（ａ－ａｘ）を新たな振幅ａとして、ステップＳ２４に進む。
　ステップＳ２４において、変動指令計算部１１は、変動条件設定部１２Ａから変動条件の信号として受け取った周波数の設定値ｆ０を、現在の周波数ｆと比較する。周波数の設定値ｆ０が現在の周波数ｆよりも大きい場合に、ステップＳ２５に進む。周波数の設定値Ｆ０が現在の周波数ｆと同じ場合に、ステップＳ２７に進む。周波数の設定値ｆ０が現在の振幅ｆよりも小さい場合に、ステップＳ２６に進む。
　ステップＳ２５において、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の周波数ｆを規定の変化量分ｆｘ（ｘ：１未満の正の値）だけ上げた値（ｆ＋ｆｘ）を新たな振幅ｆとして、ステップＳ２７に進む。
　ステップＳ２６において、周期的に変動する主軸モータ３の回転速度の周波数ｆを規定の変化量分ｆｘ（ｘ：１未満の正の値）だけ下げた値（ｆ－ｆｘ）を新たな振幅ｆとして、ステップＳ２７に進む。
　ステップＳ２７においては、変動指令計算部１１は、振幅ａ及び周波数ｆに基づいて変動指令を生成する。
　図７は、第２実施形態において主軸モータ３における周期的に変動する回転速度（主軸速度）の振幅を増大させた場合の時刻歴を示す図である。図７に示すように、主軸モータ３における周期的に変動する主軸速度１０００±２００［ｍｉｎ－１］の振幅を増大させ、主軸速度を１０００±５００［ｍｉｎ－１］にした場合、振幅が徐々に増大する。即ち、振幅の変更後、本実施形態の主軸モータの主軸速度は滑らかに変更される。
　一方、図８は、従来の主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の振幅を増大させた場合の時刻歴を示す図である。図８に示すように、従来の主軸モータ３における周期的に変動する主軸速度１０００±２００［ｍｉｎ－１］の振幅を増大させ、主軸速度を１０００±５００［ｍｉｎ－１］にした場合、振幅が急激に増大する。即ち、振幅の変更後、従来の主軸モータの主軸速度は急激に変化する。
　図９は、第２実施形態において主軸モータ３における周期的に変動する回転速度（主軸速度）の振幅を減少させた場合の時刻歴を示す図である。図９に示すように、主軸モータ３における周期的に変動する主軸速度１０００±５００［ｍｉｎ－１］の振幅を減少させ、主軸速度を１０００±２００［ｍｉｎ－１］にした場合、振幅が減衰（徐々に減少）する。即ち、振幅の変更後、本実施形態の主軸モータ３の回転速度は滑らかに変更される。
　一方、図１０は、従来の主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の振幅を減少させた場合の時刻歴を示す図である。図１０に示すように、従来の主軸モータにおける周期的に変動する主軸速度１０００±５００［ｍｉｎ－１］の振幅を減少させ、主軸速度を１０００±２００［ｍｉｎ－１］にした場合、振幅が突然減少する。即ち、振幅の変更後、従来の主軸モータの主軸速度は急激に変化する。
　図１１は、第２実施形態において主軸モータ３における周期的に変動する回転速度（主軸速度）の周波数を増大させた場合の時刻歴を示す図である。図１１に示すように、主軸モータ３における周期的に変動する主軸速度１０００±５００［ｍｉｎ－１］の周期２［Ｈｚ］を８［Ｈｚ］に増大させた場合、周波数が徐々に増大する。即ち、周波数の変更後、本実施形態の主軸モータ３の主軸速度は滑らかに変更される。
　一方、図１２は、従来の主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）を増大させた場合の時刻歴を示す図である。図１２に示すように、従来の主軸モータにおける周期的に変動する主軸速度１０００±５００［ｍｉｎ－１］の周期２［Ｈｚ］を８［Ｈｚ］に増大させた場合、周波数が急激に増大する。即ち、周波数の変更後、従来の主軸モータの主軸速度は急激に変化する。
　図１３は、第２実施形態において主軸モータ３における周期的に変動する回転速度（主軸速度）の周波数を減少させた場合の時刻歴を示す図である。図１３に示すように、主軸モータ３における周期的に変動する主軸速度１０００±５００［ｍｉｎ－１］の周期８［Ｈｚ］を２［Ｈｚ］に減少させた場合、周波数が減衰（徐々に減少）する。即ち、周波数の変更後、本実施形態の主軸モータ３の主軸速度は滑らかに変更される。
　一方、図１４は、従来の主軸モータにおける周期的に変動する回転速度（主軸速度）の周波数を減少させた場合の時刻歴を示す。図１４に示すように、従来の主軸モータにおける周期的に変動する主軸速度１０００±５００［ｍｉｎ－１］の周期８［Ｈｚ］を２［Ｈｚ］に減少させた場合、周波数が急激に減少する。即ち、周波数の変更後、従来の主軸モータの主軸速度は急激に変化する。
　以上説明したように、第２実施形態に係るモータ制御装置１Ａ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、変動条件の変更時に、周期的に変動する回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する回転速度の周波数が徐々に変更される変動指令を生成する。
　これにより、モータ制御装置１Ａによれば、速度変化の急峻を緩やかにするため、再生型の自励びびり振動の抑制効果を維持しつつ、主軸モータ３の回転速度の周期的な変動の急な変更による悪影響を低減できる。
　また、変動指令計算部１１は、変動条件の変更時に、周期的に変動する回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する回転速度の周波数の変更前後の値を比較し、変更前の値より変更後の値が大きいときには周期的に変動する回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する回転速度の周波数が徐々に増大する変動指令を生成し、変更前の値より変更後の値が小さいときには周期的に変動する回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する回転速度の周波数が減衰する変動指令を生成する。
　これにより、モータ制御装置１Ａによれば、より確実に、再生型の自励びびり振動の抑制効果を維持しつつ、主軸モータ３の回転速度の周期的な変動の急な変更による悪影響を低減できる。
　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１，１Ａ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１，１Ａ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。
　１，１Ａ　モータ制御装置（工作機械の制御装置）
　１１　変動指令計算部
　１２　変動停止判定部
　１２Ａ　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 (3)

  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、前記変動条件の変更時に、周期的に変動する前記回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する前記回転速度の周波数が徐々に変更される前記変動指令を生成する、工作機械の制御装置。
  2. 　所定のトリガに基づいて、前記回転速度の変動を停止させる停止指令を生成する変動停止判定部を備え、
    　前記変動指令計算部は、前記変動条件として前記停止指令を受け取った場合に、周期的に変動する前記回転速度の振幅が減衰してゼロになる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。
  3. 　前記変動指令計算部は、前記変動条件の変更時に、周期的に変動する前記回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する前記回転速度の周波数の変更前後の値を比較し、変更前の値より変更後の値が大きいときには周期的に変動する前記回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する前記回転速度の周波数が徐々に増大する前記変動指令を生成し、変更前の値より変更後の値が小さいときには周期的に変動する前記回転速度の振幅及び／又は周期的に変動する前記回転速度の周波数が減衰する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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