控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制装置和控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制装置和控制方法。主轴控制部具备：使主轴以最大能力从加工开始位置加速旋转的部；分别检测主轴的最大加速度、剩余旋转量以及当前速度的部；使主轴在加速旋转后以最大能力减速旋转并到达目标螺纹深度；以及在主轴加速旋转过程中，以在加速开始时将比最大扭矩指令小的扭矩指令赋予主轴，之后使扭矩指令逐渐增加并在预定时间经过时将最大扭矩指令赋予主轴的方式执行扭矩限制的部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制主轴和进给轴的同步运行的机床的控制装置。本专利技术还涉及一种控制主轴和进给轴的同步运行的机床的控制方法。
技术介绍
在通过主轴和进给轴的同步运行进行攻丝(tap)加工的机床中，提出各种用于提高加工精度且缩短循环时间的结构。例如日本国专利第2629729号公报(JP2629729B)公开一种螺纹加工装置，即进给轴一边跟踪主轴的旋转进行动作一边进行攻丝加工，根据主轴的转速以及旋转加速度和螺距来运算针对进给轴的进给指令值，并且根据主轴的实际旋转位置来修正进给指令值，由此提高攻丝加工的精度。另外日本国专利第3553741号公报(JP3553741B)公开一种数值控制装置的主轴电动机加减速控制方法，即为了攻丝加工而进行主轴和进给轴的同步控制，数值控制装置生成与主轴的输出特性对应的加减速指令，通过该加减速指令来控制主轴由此提高主轴的应答性，作为结果能够缩短循环时间。
技术实现思路
在通过主轴和进给轴的同步运行进行攻丝加工的机床中，一般依存于主轴所具有的加速能力来决定循环时间。希望数值控制装置不进行要求为了生成与主轴的输出特性对应的加减速指令所需要的参数的设定和调整等的高度技术的预备操作，而是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控制并缩短循环时间。另外，在进行主轴的加减速控制时，最好减轻由于加速开始时和停止时等的加速度的急剧变化引起的在主轴产生的机械结构上的冲击，以及降低由于加速开始时和停止时等的加速度的急剧变化引起的在主轴和进给轴之间产生的同步误差。本专利技术的一个方式为控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制装置，具备：数值控制部，其根据攻丝加工程序生成主轴指令以及进给轴指令；主轴控
制部，其根据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，数值控制部具备：主轴指令输出部，其从攻丝加工程序取得从加工开始位置到目标螺纹深度期间的主轴的总旋转量和最高转速，将总旋转量和最高转速设为主轴指令发送给主轴控制部，主轴控制部具备：初始动作控制部，其将最高转速作为目标值，使主轴以最大能力从加工开始位置向目标螺纹深度加速旋转；扭矩限制执行部，其在初始动作控制部使主轴加速旋转的期间，以在加速开始时将比以最大能力加速旋转过程中的最大扭矩指令小的预定扭矩指令赋予主轴，在从加速开始起的预定时间使扭矩指令慢慢增加并在经过预定时间时将最大扭矩指令赋予上述主轴的方式，针对初始动作控制部执行扭矩限制；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出主轴的最大加速度；剩余旋转量检测部，其根据总旋转量和旋转位置检测从当前位置到目标螺纹深度为止的主轴的剩余旋转量；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后，根据最大加速度和剩余旋转量以及当前速度，使主轴以最大能力减速旋转而到达上述目标螺纹深度。本专利技术的其他方式为控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制装置，具备：数值控制部，其根据攻丝加工程序生成主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部，其根据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，数值控制部具备：主轴指令输出部，其从攻丝加工程序取得从目标螺纹深度到返回结束位置期间的主轴的总返回旋转量和最高返回转速，将总返回旋转量和最高返回转速设为主轴指令发送给主轴控制部，主轴控制部具备：初始动作控制部，其将最高返回转速作为目标值，使主轴以最大能力从目标螺纹深度或自目标螺纹深度返回了预定的旋转数的初始返回位置向返回结束位置加速逆旋转；最大加速度检测部，其检测或取得主轴从目标螺纹深度进行加速逆旋转期间的逆旋转的最大加速度；剩余旋转量检测部，其根据总返回旋转量和旋转位置检测从当前位置到返回结束位置为止的主轴的剩余返回旋转量；当前速度检测部，其根据旋转位置来检测主轴的逆旋转的当前速度；定位动作控
制部，其在以最大能力加速逆旋转后，根据逆旋转的最大加速度、剩余返回旋转量、逆旋转的当前速度以及预定的加速度变化时间，在加速度变化时间中使主轴以比逆旋转的最大加速度小且按预定比例变化的加速度减速逆旋转，另一方面，在排除了加速度变化时间的时间中使主轴以最大能力减速逆旋转，使主轴在返回结束位置停止。本专利技术的其他方式为控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制方法，控制装置执行如下动作：从攻丝加工程序取得从加工开始位置到目标螺纹深度期间的主轴的总旋转量和最高转速，将最高转速作为目标值，一边以在加速开始时将比以最大能力加速旋转过程中的最大扭矩指令小的预定扭矩指令赋予主轴，在从加速开始起的预定时间使扭矩指令慢慢增加并在经过该预定时间时将最大扭矩指令赋予主轴的方式执行扭矩限制，一边使主轴以最大能力从加工开始位置向目标螺纹深度加速旋转，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最大加速度；根据总旋转量和旋转位置反馈值检测从当前位置到目标螺纹深度为止的主轴的剩余旋转量，根据旋转位置反馈值检测主轴的当前速度，在以最大能力加速旋转后，根据最大加速度和剩余旋转量以及当前速度，使主轴以最大能力减速旋转而到达目标螺纹深度。本专利技术的其他方式为控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制方法，控制装置执行如下动作：从攻丝加工程序取得从目标螺纹深度到返回结束位置期间的主轴的总返回旋转量和最高返回转速，将最高返回转速作为目标值，使主轴以最大能力从目标螺纹深度或自目标螺纹深度返回了预定的旋转数的初始返回位置向返回结束位置加速逆旋转，检测或取得主轴从目标螺纹深度进行加速逆旋转期间的逆旋转的最大加速度，根据总返回旋转量和主轴的旋转位置反馈值检测从当前位置到返回结束位置为止的主轴的剩余返回旋转量，根据旋转位置反馈值来检测主轴逆旋转的当前速度，在以最大能力加速逆旋转后，根据逆旋转的最大加速度、剩余返回旋转量、逆旋转的当前速度以及预定的加速度变化时间，在该加速度变化时间中使主轴以比逆旋转的最大加速度小且按预定比例变化的加速度减速逆旋转，另一方面，在排除了加速度变化时间的时间中使主轴以最大能力减速逆旋转，使主轴在返回结束位置停止。根据一个方式的控制装置，在使主轴进行从加工开始位置到目标螺纹深度
的切削动作时，数值控制部将主轴的总旋转量和最高转速作为主轴指令通知给主轴控制部，主轴控制部根据该主轴指令，将最高转速作为目标以最大限度使用了容许电流的最大输出使主轴加速来执行切削动作，而且根据该期间的最大加速度和主轴的剩余旋转量以及当前速度，一边使主轴以最大减速度减速一边以最短时间继续执行到目标螺纹深度为止的切削动作而到达目标螺纹深度，这样就不需要进行用于针对数值控制部生成与主轴的输出特性对应的加减速指令的参数的设定和调整等，而是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，缩短攻丝加工的循环时间。而且，如果是在主轴控制部使主轴以最大能力加速旋转期间，从加速开始持续预定时间来执行扭矩限制的结构，则主轴能够以比最大加速度足够低的(例如零)加速度开始旋转，之后慢慢增加加速度并在经过预定时间时以最大加速度加速旋转。因此，根据该控制装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床的控制装置，控制主轴和进给轴的同步运行，其特征在于，该机床的控制装置具备：数值控制部，其根据攻丝加工程序生成主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部，其根据上述主轴指令控制上述主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测上述主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照上述进给轴指令，根据上述旋转位置控制上述进给轴的进给动作，上述数值控制部具备：主轴指令输出部，其从上述攻丝加工程序取得从加工开始位置到目标螺纹深度期间的上述主轴的总旋转量和最高转速，将该总旋转量和该最高转速设为上述主轴指令发送给上述主轴控制部，上述主轴控制部具备：初始动作控制部，其将上述最高转速作为目标值，使上述主轴以最大能力从上述加工开始位置向上述目标螺纹深度加速旋转；扭矩限制执行部，其在上述初始动作控制部使上述主轴加速旋转期间，以在加速开始时将比以上述最大能力加速旋转过程中的最大扭矩指令小的预定扭矩指令赋予上述主轴，在从加速开始起的预定时间使该扭矩指令慢慢增加并在经过该预定时间时将该最大扭矩指令赋予上述主轴的方式，针对上述初始动作控制部执行扭矩限制；最大加速度检测部，其在以上述最大能力加速旋转过程中根据上述旋转位置检测出上述主轴的最大加速度；剩余旋转量检测部，其根据上述总旋转量和上述旋转位置检测从当前位置到目标螺纹深度为止的上述主轴的剩余旋转量；当前速度检测部，其根据上述旋转位置检测上述主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在以上述最大能力加速旋转后，根据上述最大加速度和上述剩余旋转量以及上述当前速度，使上述主轴以最大能力减速旋转而到达上述目标螺纹深度。...

【技术特征摘要】
2015.03.30 JP 2015-0702341.一种机床的控制装置，控制主轴和进给轴的同步运行，其特征在于，该机床的控制装置具备：数值控制部，其根据攻丝加工程序生成主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部，其根据上述主轴指令控制上述主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测上述主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照上述进给轴指令，根据上述旋转位置控制上述进给轴的进给动作，上述数值控制部具备：主轴指令输出部，其从上述攻丝加工程序取得从加工开始位置到目标螺纹深度期间的上述主轴的总旋转量和最高转速，将该总旋转量和该最高转速设为上述主轴指令发送给上述主轴控制部，上述主轴控制部具备：初始动作控制部，其将上述最高转速作为目标值，使上述主轴以最大能力从上述加工开始位置向上述目标螺纹深度加速旋转；扭矩限制执行部，其在上述初始动作控制部使上述主轴加速旋转期间，以在加速开始时将比以上述最大能力加速旋转过程中的最大扭矩指令小的预定扭矩指令赋予上述主轴，在从加速开始起的预定时间使该扭矩指令慢慢增加并在经过该预定时间时将该最大扭矩指令赋予上述主轴的方式，针对上述初始动作控制部执行扭矩限制；最大加速度检测部，其在以上述最大能力加速旋转过程中根据上述旋转位置检测出上述主轴的最大加速度；剩余旋转量检测部，其根据上述总旋转量和上述旋转位置检测从当前位置到目标螺纹深度为止的上述主轴的剩余旋转量；当前速度检测部，其根据上述旋转位置检测上述主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在以上述最大能力加速旋转后，根据上述最大加速度和上述剩余旋转量以及上述当前速度，使上述主轴以最大能力减速旋转而到达上述目标螺纹深度。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在以上述最大能力加速旋转后，上述定位动作控制部根据上述最大加速度、上述剩余旋转量、上述当前速度以及预定的加速度变化时间，在该加速度变化时间中，使上述主轴以比上述最大加速度小且按预定比例变化的加速度减速旋转，另一方面，在排除了该加速度变化时间的时间中，使上述主轴以最大能力减速旋转，使上述主轴到达上述目标螺纹深度。3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，上述主轴指令输出部从上述攻丝加工程序取得从上述目标螺纹深度到返回结束位置期间的上述主轴的总返回旋转量和最高返回转速，将该总返回旋转量和该最高返回转速作为上述主轴指令发送给上述主轴控制部，上述初始动作控制部将上述最高返回转速设为目标值，使上述主轴以最大能力从上述目标螺纹深度或自上述目标螺纹深度返回了预定的旋转数的初始返回位置向上述返回结束位置加速逆旋转，上述最大加速度检测部检测或取得上述主轴从上述目标螺纹深度进行加速逆旋转期间的逆旋转的最大加速度，上述剩余旋转量检测部根据上述总返回旋转量和上述旋转位置检测从当前位置到上述返回结束位置为止的上述主轴的剩余返回旋转量，上述当前速度检测部根据上述旋转位置检测上述主轴的逆旋转的当前速度，在以上述最大能力加速逆旋转后，上述定位动作控制部根据上述逆旋转的最大加速度、上述剩余返回旋转量、上述逆旋转的当前速度以及预定的加速度变化时间，在该加速度变化时间中使上述主轴以比上述逆旋转的最大加速度小且按预定比例变化的加速度减速逆旋转，另一方面，在排除了该加速度变化时间的时间中使上述主轴以最大能力减速逆旋转，使上述主轴在上述返回结束位置停止。4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，上述数值控制部监视上述剩余旋转量并且当上述剩余旋转量成为第一预定值以下时，判断为攻丝加工到达了上述目标螺纹深度，上述定位动作控制部使上述主轴在上述目标螺纹深度停止，上述初始动作控制部将上述最高返回转速设为目标值，使上述主轴以最大
\t能力从上述目标螺纹深度向上述返回结束位置加速逆旋转，上述扭矩限制执行部在上述初始动作控制部使上述主轴加速逆旋转期间，以在加速开始时将比以上述最大能力加速逆旋转过程中的最大扭矩指令小的预定扭矩指令赋予上述主轴，在从加速开始起的预定时间使该扭矩指令慢慢增加并在经过该预定时间时将该最大扭矩指令赋予上述主轴的方式，针对上述初始动作控制部执行扭矩限制，在以上述最大能力加速逆旋转的过程中，上述最大加速度检测部根据上述旋转位置检测出上述逆旋转的最大加速度。5.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，上述数值控制部监视上述剩余旋转量，当上述剩余旋转量为第一预定值以下时，判断为攻丝加工到达了上述目标螺纹深度，上述定位动作控制部不使上述主轴在上述目标螺纹深度停止，而是在到达上述目标螺纹深度后，使上述主轴以与上述最大能力减速旋转的最大减速度相同的上述逆旋转的最大加速度加速逆旋转到上述初始返回位置，上述初始动作控制部将上述最高返回转速作为目标值，使上述主轴以最大能力从上述初始返回位置向上述返回结束位置加速逆旋转，上述最大加速度检测部取得以上述最大能力减速旋转过程中的最大减速度作为上述逆旋转的最大加速度。6.根据权利要求4或5所述的控制装置，其特征在于，上述数值控制部监视上述剩余返回旋转量，在上述剩余返回旋转量为第二预定值以下时，判断为返回动作结束。7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的控制装置，其特征在于，该控制装置还具备：进给检测部，其检测上述进给轴的进给位置，上述数值控制部具备：进给轴指令输出部，其从上述攻丝加工程序取得从上述加工开始位置到上述目标螺纹深度期间的上述进给轴的总进给量和螺距，将该总进给量和该螺距设为上述进给轴指令发送给上述进给轴控制部，上述进...

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