控制主轴与进给轴同步运转的机床的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种控制主轴与进给轴同步运转的机床的控制装置及控制方法。控制装置将最高转速设为目标值而使主轴以最大能力从始动位置加速旋转，检测主轴的最大加速度，检测主轴的残余旋转量，检测主轴的当前速度；在以最大能力加速旋转之后，通过位置控制使主轴减速旋转而到达目标位置。控制装置还使主轴以比与最大加速度对应的减速度大的定位减速度即将最大减速度设为上限的定位减速度减速旋转，所述最大减速度能够补偿使主轴减速旋转期间的主轴电动机的机械损耗。

Control device and control method of machine tool for synchronous operation of spindle and feed shaft

The invention provides a control device and a control method for a machine tool which controls the synchronous operation of the spindle and the feed shaft. The control device sets the maximum speed as the target value and makes the spindle speed up the rotation from the starting position to the maximum ability, detect the maximum acceleration of the spindle, detect the residual rotation of the spindle, detect the current speed of the spindle, and rotate the main shaft by position control to reach the target position after the acceleration of rotation with the maximum capacity. The control device also enables the spindle to rotate at the upper limit of the maximum deceleration of the maximum deceleration corresponding to the maximum acceleration corresponding to the maximum acceleration. The maximum deceleration can compensate for the mechanical loss of the spindle motor during the spindle deceleration and rotation.

【技术实现步骤摘要】
控制主轴与进给轴同步运转的机床的控制装置及控制方法
本专利技术涉及控制主轴与进给轴同步运转的机床的控制装置。本专利技术还涉及控制主轴与进给轴步运转的机床的控制方法。
技术介绍
在通过主轴与进给轴的同步运转而进行丝锥加工的机床中，提出了多种用于提升加工精度或缩短周期的结构。例如，已知有进给轴追随主轴的旋转而动作进行丝锥加工这样的螺纹加工装置，根据主轴的转速以及旋转加速度和螺距计算针对进给轴的进给指令值，并且按照主轴的实际旋转位置来校正进给指令值，由此提升螺纹加工的精度(例如，参照日本国专利第2629729号公报(JP2629729B))。此外，还已知有为了进行丝锥加工而进行主轴与进给轴的同步控制的数值控制装置的主轴电动机加减速控制方法，数值控制装置制作与主轴的输出特性对应的加减速指令，通过利用该加减速指令而控制主轴从而提升主轴的响应性，结果可以缩短周期(例如，参照日本国专利第3553741号公报(JP3553741B))。此外，还已知有如下结构：机床的控制装置控制主轴与进给轴的同步运转，数值控制部根据丝锥加工程序将从加工开始位置到目标螺纹深度期间的主轴的总旋转量与最高转速作为主轴指令给予主轴控制部，主轴控制部按照主轴指令使主轴以最大能力加速旋转来进行丝锥加工(例如，参照日本国专利公开公报第2016-078223号(JP2016-078223A))。
技术实现思路
在通过主轴与进给轴的同步运转来进行丝锥加工的机床中，一般情况下，依赖主轴具有的加速能力来决定周期。在进行最大限度地发挥主轴的加速能力的控制而缩短周期的结构中，在加速后通过位置控制使主轴减速而到达目标位置期间，因驱动源的机械损耗，有时难以使主轴以最大能力减速旋转。本公开的一方式提供一种机床的控制装置，其控制主轴与进给轴的同步运转，具有：数值控制部，其根据丝锥加工程序制作主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部，其按照主轴指令控制主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照进给轴指令，根据旋转位置控制进给轴的进给动作，数值控制部具有：主轴指令输出部，其从丝锥加工程序取得主轴从始动位置到目标位置期间的总旋转量与最高转速，将总旋转量与最高转速设为主轴指令输送给主轴控制部，主轴控制部具有：初始动作控制部，其通过将最高转速设为目标值的速度控制以最大限度利用了驱动源的允许电容的最大能力使主轴从始动位置加速旋转；最大加速度检测部，其在以最大能力加速旋转过程中根据旋转位置检测主轴的最大加速度；残余旋转量检测部，其根据总旋转量与旋转位置，检测主轴从当前位置到目标位置的残余旋转量；当前速度检测部，其根据旋转位置检测主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在以最大能力加速旋转之后，根据最大加速度、残余旋转量和当前速度，通过位置控制使主轴减速旋转而到达目标位置，定位动作控制部使主轴以比与最大加速度对应的减速度大的定位减速度即将最大减速度设为上限的定位减速度减速旋转，最大减速度能够补偿使主轴减速旋转期间的驱动源的机械损耗。本公开的其他方式提供一种机床的控制方法，控制主轴与进给轴的同步运转，具有以下步骤：控制装置从丝锥加工程序取得主轴从始动位置到目标位置期间的总旋转量与最高转速的步骤；通过将最高转速设为目标值的速度控制以最大限度利用了驱动源的允许电流的最大能力使主轴从始动位置加速旋转的步骤；在以最大能力加速旋转过程中根据主轴的旋转位置反馈值检测主轴的最大加速度的步骤；根据总旋转量与旋转位置反馈值，检测主轴从当前位置到目标位置的残余旋转量的步骤；根据旋转位置反馈值检测主轴的当前速度的步骤；以及在以最大能力加速旋转之后，根据最大加速度、残余旋转量和当前速度，通过位置控制使主轴减速旋转而到达目标位置的步骤，使主轴到达目标位置的步骤具有如下步骤：使主轴以比与最大加速度对应的减速度大的定位减速度即将最大减速度设为上限的定位减速度减速旋转的步骤，最大减速度能够补偿使主轴减速旋转期间的驱动源的机械损耗。根据一方式涉及的控制装置，在使主轴进行从始动位置到目标位置的旋转动作时，数值控制部只将主轴的总旋转量与最高转速作为主轴指令通知给主轴控制部，主轴控制部按照该主轴指令，以最高转速为目标，通过最大限度使用了允许电流的最大输出来使主轴加速旋转而执行旋转动作，并且根据在最大加速旋转过程中检测出的最大加速度、依次检测的主轴的残余旋转量以及当前速度，使主轴减速旋转而继续执行到目标位置的旋转动作而到达目标位置，不需要针对数值控制部进行用于制作与主轴的输出特性对应的加减速指令的参数的设定或调整等，能够通过更简单的结构，进行使主轴的加速能力最大限度发挥的加减速控制，能够缩短丝锥加工的周期。而且，在该控制装置中，在加速后通过位置控制使主轴减速而到达目标位置的期间，考虑驱动源的机械损耗，使主轴以比与最大加速度对应的减速度大的定位减速度减速旋转，可以提升缩短丝锥加工的周期的效果。根据其他方式涉及的控制方法，获得与上述控制装置的效果相同的效果。附图说明根据与附图相关联的以下的实施方式的说明，可以进一步明确本公开的目的、特征以及优点。这些附图中：图1是表示机床控制装置的第一实施方式的结构的功能框图，图2是表示机床控制装置的第二实施方式的结构的功能框图，图3是表示作为机床控制方法的第一实施方式的丝锥加工的切削动作控制方法的流程图，图4是表示作为机床控制方法的第一实施方式的丝锥加工的返回动作控制方法的流程图，图5是表示通过图2～图4的实施方式而实现的主轴的动作的一例的图，图6是表示通过图2～图4的实施方式而实现的主轴的动作的其他示例的图，图7是表示通过图2～图4的实施方式而实现的主轴的动作的另外其他示例的图，图8是表示通过图2～图4的实施方式而实现的主轴的动作的另外其他示例的图，图9是表示通过图1的实施方式而实现的主轴的动作的一例的图，图10是表示通过图1的实施方式而实现的主轴的动作的其他示例的图，图11是表示作为机床控制方法的第二实施方式的丝锥加工的切削以及返回动作控制方法的流程图，图12是表示通过图2以及图11的实施方式而实现的主轴的动作的一例的图，图13是表示通过图2以及图11的实施方式而实现的主轴的动作的其他示例的图，图14是表示通过图2以及图11的实施方式而实现的主轴的动作的另外其他示例的图，图15是表示通过图2以及图11的实施方式而实现的主轴的动作的另外其他示例的图。具体实施方式以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。在整个附图中，对于对应的结构要素标注共通的参照符号。图1通过功能框图来表示第一实施方式涉及的机床的控制装置10的结构。控制装置10在通过主轴12与进给轴14的同步运转而进行丝锥加工的机床(例如，车床、钻床、加工中心等)中，考虑丝锥加工程序P指定的螺距来控制使进给轴14追随主轴12的旋转动作而动作的同步运转(所谓的主从同步方式)。主轴12是设定于主轴电动机12M的控制轴，所述主轴电动机12M以加工所需的速度使把持工件或工具的把持部旋转运动。进给轴14是设定于伺服电动机(未图示)的控制轴，所述伺服电动机以加工所需的速度使支承工件或工具的支承部进给运动。例如，在车床中，可以通过进给轴14针对因主轴12而旋转的工件直线进给工具，或可以通过进给轴14针对因主轴12而旋转的工具直线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机床的控制装置，其控制主轴与进给轴的同步运转，其特征在于，该控制装置具有：数值控制部，其根据丝锥加工程序制作主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部，其按照所述主轴指令控制所述主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测所述主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照所述进给轴指令，根据所述旋转位置控制所述进给轴的进给动作；所述数值控制部具有：主轴指令输出部，其从所述丝锥加工程序取得所述主轴从始动位置到目标位置期间的总旋转量与最高转速，将该总旋转量与该最高转速设为所述主轴指令输送给所述主轴控制部，所述主轴控制部具有：初始动作控制部，其通过将所述最高转速设为目标值的速度控制，使所述主轴以最大限度利用了驱动源的允许电容的最大能力从所述始动位置加速旋转；最大加速度检测部，其在以所述最大能力加速旋转过程中根据所述旋转位置检测所述主轴的最大加速度；残余旋转量检测部，其根据所述总旋转量与所述旋转位置，检测所述主轴从当前位置到所述目标位置为止的残余旋转量；当前速度检测部，其根据所述旋转位置检测所述主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在以所述最大能力加速旋转之后，根据所述最大加速度、所述残余旋转量和所述当前速度，通过位置控制使所述主轴减速旋转而到达所述目标位置，所述定位动作控制部使所述主轴以比与所述最大加速度对应的减速度大的定位减速度即将最大减速度设为上限的定位减速度减速旋转，所述最大减速度能够补偿使所述主轴减速旋转期间的所述驱动源的机械损耗。...

【技术特征摘要】
2017.01.25 JP 2017-0114551.一种机床的控制装置，其控制主轴与进给轴的同步运转，其特征在于，该控制装置具有：数值控制部，其根据丝锥加工程序制作主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部，其按照所述主轴指令控制所述主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测所述主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照所述进给轴指令，根据所述旋转位置控制所述进给轴的进给动作；所述数值控制部具有：主轴指令输出部，其从所述丝锥加工程序取得所述主轴从始动位置到目标位置期间的总旋转量与最高转速，将该总旋转量与该最高转速设为所述主轴指令输送给所述主轴控制部，所述主轴控制部具有：初始动作控制部，其通过将所述最高转速设为目标值的速度控制，使所述主轴以最大限度利用了驱动源的允许电容的最大能力从所述始动位置加速旋转；最大加速度检测部，其在以所述最大能力加速旋转过程中根据所述旋转位置检测所述主轴的最大加速度；残余旋转量检测部，其根据所述总旋转量与所述旋转位置，检测所述主轴从当前位置到所述目标位置为止的残余旋转量；当前速度检测部，其根据所述旋转位置检测所述主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在以所述最大能力加速旋转之后，根据所述最大加速度、所述残余旋转量和所述当前速度，通过位置控制使所述主轴减速旋转而到达所述目标位置，所述定位动作控制部使所述主轴以比与所述最大加速度对应的减速度大的定位减速度即将最大减速度设为上限的定位减速度减速旋转，所述最大减速度能够补偿使所述主轴减速旋转期间的所述驱动源的机械损耗。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述定位动作控制部使所述主轴以所述最大减速度减速旋转。3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述定位动作控制部具有：速度指令运算部，其对用于使所述主轴以所述定位减速度减速旋转的速度指令进行运算。4.根据权利要求1～3中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述主轴控制部还具有：减速动作控制部，其在以所述最大能力加速旋转之后且开始所述位置控制之前，通过速度控制使所述主轴减速旋转而达到预先设定的中间速度，所述减速动作控制部使用残余旋转量和所述当前速度依次更新所述减速旋转用的速度指令，通过依次更新的该速度指令使所述主轴减速旋转，以使所述主轴达到所述中间速度时的所述残余旋转量与在所述位置控制下到达所述目标位置为止的所述主轴的定位旋转量相等。5.根据权利要求1～4中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：置田肇，森田有纪，田岛大辅，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP