JP5722400B2 - 主軸を有する工作機械の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、送り軸を駆動する送り軸モータと主軸を駆動する主軸モータとを有する工作機械の制御装置に関し、特に、把持したワークを介して２つの主軸の動作が同期する工作機械の停電時保護を実現する制御装置に関する。

送り軸モータと主軸モータとを有する工作機械において、主軸モータは、例えばワークやツール（各種工具）が取り付けられた主軸を駆動するための駆動源として用いられ、送り軸モータは、例えば主軸を移動させる送り軸を駆動するための駆動源として用いられることが多い。このような工作機械におけるモータ制御装置においては、交流入力側から入力された交流電力を直流電力に一旦変換したのちさらに交流電力に変換し、この交流電力を駆動軸ごとに設けられたモータの駆動電力として用いている。このような工作機械においては、モータ制御装置の主回路として、三相交流入力電源のある交流電源側から供給された交流電力を変換（整流）して直流電力を出力する順変換器と、順変換器の直流側であるＤＣリンク（直流リンク）に接続され、ＤＣリンクの直流電力とモータの駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換する逆変換器と、を備える。制御装置により、各逆変換器からの交流出力を所望の電圧および所望の周波数に制御することで、各逆変換器の交流側に接続された主軸モータおよび送り軸モータそれぞれの速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御する。

逆変換器は、複数の駆動軸（送り軸および主軸）をそれぞれ駆動するモータごとに設けられる。逆変換器は、省エネルギー化の要求から、モータ減速時に生じる回生電力をＤＣリンクに設けられた蓄電装置に蓄積してモータの駆動電力として再利用したり、さらに交流電源側に戻したりするため、電源回生可能なものが多く用いられている。

また、順変換器についても、逆変換器の場合同様、省エネルギー化の要求から、モータ減速時に生じる回生エネルギーを交流電源側に戻すことができる電源回生可能なものが用いられることがある。

モータ制御装置の順変換器の交流電源側で停電が発生した場合、上述のモータ制御装置においては送り軸モータおよび主軸モータの正常な運転を継続することができなくなる。この場合、送り軸の衝突により、モータ、当該モータを駆動するモータ制御装置、当該モータ制御装置が駆動するモータに接続されたツール、当該ツールの加工対象であるワーク、当該モータ制御装置を有する製造ラインなどが、破損したり変形するなどといった何らかの障害が生じる可能性がある。

交流電源側の停電発生による送り軸の衝突を防止するためには、送り軸を駆動する送り軸モータの動作をできるだけ早く停止させる必要がある。そのため、整流器の交流電源側に停電判定手段を設けて交流電源側の停電発生の有無を監視し、停電発生時には送り軸モータに減速指令を与えて停止させ、上記障害を回避するかもしくは最小限に抑えることで、送り軸モータによって移動させている主軸および、そこに接続されたツール、または、当該ツールの加工対象であるワークなどを保護する保護動作が行われている。制御装置のコンピュータ部の電源が無停電電源装置（ＵＰＳ）等でバックアップされていれば、交流電源側に停電が発生したとしても、当該制御装置は非常時にとるべき動作を送り軸モータ用逆変換器に対して指令することは可能であり、順変換器に設けられているキャパシタ内に蓄積されていた電荷によって送り軸モータ用逆変換器をしばらくの間は動作させることができ、送り軸モータを緊急停止させることができる。

しかしながら、交流電源側の停電の検知に連動して送り軸モータに減速指令を与えて緊急停止させると、停電発生時は回生電力を交流電源側へ戻すことができなくなり、その結果、順変換器と逆変換器との間のＤＣリンクにおける直流電圧が上昇してしまう。特にモータの回生電力が大きい場合にはこれが顕著である。このため、通常、逆変換器は、その直流側であるＤＣリンクにおける直流電圧が上昇しすぎると逆変換器自体を保護するため「過電圧アラーム」を発行し、制御を放棄することが行われる。

また、送り軸モータの特性や、送り軸モータが駆動する送り軸が受ける摩擦の状況によっては、送り軸モータを減速させる場合であっても送り軸モータ用逆変換器から駆動電力を送り軸モータへ供給し続ける必要がある場合がある。すなわち、この場合は、送り軸モータの減速時であっても、送り軸モータに回生電力が発生しないので送り軸モータ用逆変換器はＤＣリンクにエネルギーを供給せず、逆に、送り軸モータ用逆変換器はＤＣリンクの直流電力を交流電力に変換して送り軸モータに供給する。このような状況で、交流電源側で停電が発生し、上述のような緊急停止のための減速指令を与えると、ＤＣリンクの直流電圧が急速に低下する。通常、逆変換器は、その直流側であるＤＣリンクにおける直流電圧が低下しすぎると駆動用の電力を供給できなくなるため「低電圧アラーム」を発行し、制御を放棄することが行われる。

このような送り軸モータの減速によるＤＣリンクの直流電圧の変動によって発生する「過電圧アラーム」および「低電圧アラーム」の発生を回避するため、ＤＣリンクにおける直流電圧を監視し、この直流電圧が上昇したら、ＤＣリンクにおける直流電圧の上昇の原因であるＤＣリンクにおける直流電力の上昇分を、主軸モータを加速して消費させることで、直流電圧の上昇を抑制し、一方、ＤＣリンクにおける直流電圧が下降したら、ＤＣリンクにおける直流電圧の低下の原因であるＤＣリンクにおける直流電力の減少分を、主軸モータを減速することで生じる回生電力で補うことで、ＤＣリンクにおける直流電力の低下を抑制することが行われることがある。以下、このような停電時においてＤＣリンクにおける直流電圧値に応じて主軸モータを加減速させることでＤＣリンクにおける直流電力の変動を抑制する動作を「停電バックアップ動作」という。このような停電バックアップ動作により、交流電源側の停電発生時において、送り軸の衝突を防止するために送り軸を駆動する送り軸モータの動作を急速に停止させても、ＤＣリンクにおける直流電圧値の変動を抑制することができるので、「過電圧アラーム」および「低電圧アラーム」の発生を回避することができる。

また、複数の主軸を有し、そのうちの２つの主軸によって１つのワークを把持する工作機械においては、当該２つの主軸は、把持したワークを介して連結された状態になり協働する。この場合、モータ制御装置の順変換器の交流電源側で停電が発生すると、把持したワークにより保たれていた２主軸間の同期関係が崩れて各主軸は独立して減速しながら停止することになるので、ワークがねじれて破損したり変形するなどといった障害が生じる可能性がある。

このようなワークのねじれを回避するために、ワークの把持により２つの主軸が連結している工作機械において、交流電源側で停電が発生した時には、ワークを把持していた一方の主軸のチャックを緩め、ワークを他方の主軸のみで把持した状態でこれら２つの主軸を減速させ、ワークがねじれないように主軸を停止させる技術がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−１０５２０９号公報

複数の主軸を有し、そのうちの２つの主軸によって１つのワークを把持する工作機械において、把持したワークを介して連結された状態になり協働するこれら２つの主軸について上述の停電バックアップ動作を適用した場合、交流電源側の停電発生前（すなわち正常時）には把持したワークを介して２つの主軸は同期して同期関係が保たれるものの、停電が発生すると、２つの主軸はそれぞれ独自に停電バックアップ動作を行うことになる。２つの主軸間でそれぞれ独自に停電バックアップ動作が行われることにより主軸モータの加減速動作の状況が相違することとなり、把持したワークにより保たれていた２主軸間の同期関係が崩れて、ワークがねじれて破損したり変形するなどといった障害が生じてしまう問題がある。

このような停電バックアップ動作が適用される工作機械におけるワークのねじれを回避するために、上述の特許文献１に記載された発明をさらに適用するも考えられるが、停電発生時に一方の主軸のチャックを緩める動作自体は瞬時に完了させなければならず、これを実現する機械的機構は複雑なものとなる。また、停電発生時には停電バックアップ動作と一方の主軸のチャックを緩める動作の両方を行う制御を行わなければならず、制御系についても複雑なものとならざるを得ない。

したがって本発明の目的は、上記問題に鑑み、送り軸を駆動する送り軸モータと、ワークを把持する主軸を駆動する主軸モータとを有する工作機械において、交流電源側の停電発生時に、送り軸モータを確実に早期停止しかつ主軸により把持されたワークの破損を防ぐことができる工作機械の制御装置を提供することにある。

上記目的を実現するために、本発明においては、送り軸を駆動する送り軸モータと、第１の主軸を駆動する第１の主軸モータと、第２の主軸を駆動する第２の主軸モータとを有する工作機械の制御装置は、交流電源側の交流電力と直流側であるＤＣリンクの直流電力とを相互電力変換する順変換器と、ＤＣリンクに接続され、ＤＣリンクの直流電力と送り軸モータの駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換する送り軸モータ用逆変換器と、ＤＣリンクに接続され、ＤＣリンクの直流電力と第１の主軸モータおよび第２の主軸モータのそれぞれの駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換する第１の主軸モータ用逆変換器および第２の主軸モータ用逆変換器と、順変換器の交流電源側の停電発生の有無を検出する停電検出手段と、ＤＣリンクにおける直流電圧値を検出する電圧検出手段と、停電検出手段が停電を検出したとき、送り軸モータが減速するよう送り軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する指令を出力する送り軸モータ用指令手段と、停電検出手段が停電を検出したとき、電圧検出手段が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータが加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令と、第２の主軸モータへの駆動電力を遮断するよう第２の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する動力遮断指令と、を出力する主軸モータ用指令手段と、を備える。

工作機械の制御装置は、第１の主軸と第２の主軸とが連結されて協動する連結状態にあることあるいは連結されずに独立して動作する非連結状態にあることを示す状態信号を受信する状態信号受信手段をさらに備えてもよく、ここで、主軸モータ用指令手段は、状態信号が連結状態を示す場合において停電検出手段が停電を検出したときは、第１の主軸モータ用逆変換器に対しては第１の主軸モータ用加減速指令を、第２の主軸モータ用逆変換器に対しては動力遮断指令を、それぞれ出力し、状態信号が非連結状態を示す場合において停電検出手段が停電を検出したときは、第１の主軸モータ用逆変換器に対しては第１の主軸モータ用加減速指令を、第２の主軸モータ用逆変換器に対しては動力遮断指令に代えて電圧検出手段が検出した直流電圧値に応じて第２の主軸モータが加減速するよう第２の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する第２の主軸モータ用加減速指令を、それぞれ出力するようにしてもよい。

また、主軸モータ用指令手段は、停電検出手段が停電を検出したとき、第１の主軸モータ用加減速指令として、電圧検出手段が検出した直流電圧値が所定の上限値より大きい場合は第１の主軸モータが加速するよう第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する加速指令を、電圧検出手段が検出した直流電圧値が上記所定の上限値よりも小さい所定の下限値より小さい場合は第１の主軸モータが減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する減速指令を、出力するようにしてもよい。

また、主軸モータ用指令手段は、状態信号が非連結状態を示す場合において停電検出手段が停電を検出したとき、第２の主軸モータ用加減速指令として、電圧検出手段が検出した直流電圧値が所定の上限値より大きい場合は第２の主軸モータが加速するよう第２の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する加速指令を、電圧検出手段が検出した直流電圧値が上記所定の上限値よりも小さい所定の下限値より小さい場合は第２の主軸モータが減速するよう第２の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する減速指令を、出力するようにしてもよい。

また、主軸モータ用指令手段は、送り軸モータならびに第１の主軸モータおよび第２の主軸モータに対する動作指令を出力する数値制御部内に設けられてもよい。

また、主軸モータ用指令手段は、第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用逆変換器制御部内、および第２の主軸モータ用逆変換器の各相互電力変換を制御する第２の主軸モータ用逆変換器制御部内、にそれぞれ設けられてもよい。

また、状態信号受信手段は、送り軸モータならびに第１の主軸モータおよび第２の主軸モータに対する動作指令を出力する数値制御部内に設けられてもよい。

また、停電検出手段が停電を検出したときに、送り軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する送り軸モータ用逆変換器制御部、第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用逆変換器制御部、および第２の主軸モータ用逆変換器の各相互電力変換を制御する第２の主軸モータ用逆変換器制御部へ、駆動電力を供給する電源バックアップ手段をさらに備えもてよい。

本発明によれば、送り軸を駆動する送り軸モータと、ワークを把持する主軸を駆動する主軸モータとを有する工作機械において、交流電源側の停電発生時に、送り軸モータを確実に早期停止することができるとともに、複数の主軸のうちの２つの主軸によって把持されたワークの破損を回避することができる。交流電源側の停電発生時に送り軸モータを確実に早期停止することができるので、交流電源側の停電発生時における送り軸の衝突を回避することもできる。

本発明の第１の実施例によれば、ワークを把持する第１の主軸および第２の主軸を有する工作機械において、交流電源側の停電発生時において、第１の主軸を駆動する第１の主軸モータについては停電バックアップ動作を行い、第２の主軸を駆動する第２の主軸モータについては動力を遮断することにより、動力が遮断されて無動力状態となる第２の主軸モータに接続された第２の主軸は、第１の主軸モータの停電バックアップ動作に従って駆動される第１の主軸と協動するので、第１の主軸と第２の主軸で把持されたワークがねじれることはない。また、送り軸の衝突を防止するために送り軸を駆動する送り軸モータを緊急停止させる際に生じるＤＣリンクにおける直流電圧値の変動を第１の主軸モータについての停電バックアップ動作により抑制することができ、したがって、「過電圧アラーム」および「低電圧アラーム」の発生を回避することができる。

また、本発明の第２の実施例によれば、交流電源側での停電発生時の動作として、第１の主軸および第２の主軸が連結状態にある場合は、第１の主軸モータについては停電バックアップ動作を実行するとともに第２の主軸モータについては動力を遮断し、第１の主軸および第２の主軸が非連結状態にある場合は、第１の主軸モータおよび第２の主軸モータの両方について停電バックアップ動作を実行するので、送り軸の衝突を防止するために送り軸を駆動する送り軸モータ２を緊急停止させる際に生じるＤＣリンクにおける直流電圧値の変動をより迅速に抑制することができるので、送り軸モータ２をさらに急速に停止させることができ、したがって、「過電圧アラーム」および「低電圧アラーム」の発生を回避することができる。

本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置における動作フローを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置の変形例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置における動作フローを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置の変形例を示すブロック図である。

図１は、本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置を示すブロック図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは、特に言及する場合を除き、同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。

本発明の第１の実施例によれば、送り軸を駆動する送り軸モータ２と主軸を駆動する主軸モータ３−１および３−２とを有する工作機械の制御装置１は、順変換器１１と、送り軸モータ用逆変換器１２と、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１と、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２と、停電検出手段１４と、電圧検出手段１５と、制御手段としての数値制御部（ＣＮＣ）１６と、電源バックアップ手段１７と、通信手段としての通信バス１８と、送り軸モータ用指令手段２１と、主軸モータ用指令手段２２と、を備える。本発明の第１の実施例では、送り軸モータ用指令手段２１および主軸モータ用指令手段２２は、数値制御部１６内に設けられる。なお、図示された送り軸モータ２の個数は一例であって、送り軸モータ２の個数自体は本発明を特に限定するものではない。また、主軸モータ３−１および２については、図示された例では２個であるが、２以上の個数であってもよい。

順変換器１１と送り軸モータ用逆変換器１２と第１の主軸モータ用逆変換器１３−１と第２の主軸モータ用逆変換器１３−２とは、ＤＣリンクを介して接続される。また、通信手段である通信バス１８は、順変換器１１内に設けられる順変換器制御部１１Ｃと、送り軸モータ用逆変換器１２内に設けられる送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃと、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１内に設けられる第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１と、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２内に設けられる第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２と、数値制御部１６と、を相互に通信可能に接続する機能を有する。なお、本実施例では、通信バス１８のような有線方式で通信手段を実現するが、その代替例として、電波や赤外線を用いた無線方式で通信手段を実現してもよい。

順変換器１１は、力行時には商用三相の交流電源４より供給された交流電力を整流して直流電力を出力し、回生時にはモータで回生された回生エネルギーをＤＣリンクを介して交流電源４側に回生することができる整流器である。すなわち、順変換器１１は、商用三相交流電源４側の交流電圧と直流側であるＤＣリンクにおける直流電圧とを相互電力変換するものである。順変換器１１の例としては、１２０度通電型整流回路、あるいはＰＷＭ制御方式の整流回路などがある。

送り軸モータ用逆変換器１２は、例えばＰＷＭインバータなどのような、内部にスイッチング素子を有する変換回路（図示せず）とこれを制御する送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃとで構成される。送り軸モータ用逆変換器１２内の送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃは、数値制御部１６から通信バス１８を介して受信したモータ駆動指令に基づき、変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、ＤＣリンク側から供給される直流電力を送り軸モータ２を駆動するための所望の電圧および所望の周波数の三相交流電力に変換する。送り軸モータ２は、供給された電圧可変および周波数可変の三相交流電力に基づいて動作することになる。また、送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃは、数値制御部１６から通信バス１８を介して受信したモータ駆動指令に基づき、変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、送り軸モータ２の減速時に発生した回生電力である交流電力を直流電力へ変換してＤＣリンクへ戻す。このように、送り軸モータ用逆変換器１２は、ＤＣリンクにおける直流電力と送り軸モータ２の駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換する。

第１の主軸モータ用逆変換器１３−１は、例えばＰＷＭインバータなどのような、内部にスイッチング素子を有する変換回路（図示せず）とこれを制御する第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１とで構成される。第１の主軸モータ用逆変換器１３−１内の第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、数値制御部１６から通信バス１８を介して受信したモータ駆動指令に基づき、変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、ＤＣリンク側から供給される直流電力を第１の主軸モータ３−１を駆動するための所望の電圧および所望の周波数の三相交流電力に変換する。第１の主軸モータ３−１は、供給された電圧可変および周波数可変の三相交流電力に基づいて動作することになる。また、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、数値制御部１６から通信バス１８を介して受信したモータ駆動指令に基づき、変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、第１の主軸モータ３−１の減速時に発生した回生電力である交流電力を直流電力へ変換してＤＣリンクへ戻す。このように、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１は、ＤＣリンクにおける直流電力と第１の主軸モータ３−１の駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換する。

同様に、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２は、例えばＰＷＭインバータなどのような、内部にスイッチング素子を有する変換回路（図示せず）とこれを制御する第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２とで構成される。第２の主軸モータ用逆変換器１３−２内の第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、数値制御部１６から通信バス１８を介して受信したモータ駆動指令に基づき、変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、ＤＣリンク側から供給される直流電力を第２の主軸モータ３−２を駆動するための所望の電圧および所望の周波数の三相交流電力に変換する。第２の主軸モータ３−２は、供給された電圧可変および周波数可変の三相交流電力に基づいて動作することになる。また、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、数値制御部１６から通信バス１８を介して受信したモータ駆動指令に基づき、変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、第２の主軸モータ３−２の減速時に発生した回生電力である交流電力を直流電力へ変換してＤＣリンクへ戻す。このように、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２は、ＤＣリンクにおける直流電力と第２の主軸モータ３−２の駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換する。

第１の主軸モータ３−１が駆動する主軸および第２の主軸モータ３−２が駆動する主軸には、ワーク４１を把持するためのチャッカ３１−１および３１−２がそれぞれ設けられる。ワーク４１は、チャッカ３１−１および３１−２で挟み込まれたうえで締め付けられることでチャッカ３１−１および３１−２に把持される。チャッカ３１−１および３１−２によりワーク４１が把持されると、第１の主軸と第２の主軸とはワーク４１を介して連結されて協動する連結状態となる。

停電検出手段１４は、例えば順変換器制御部１１Ｃ内に設けられ、順変換器１１の交流電源４側の停電発生の有無を検出する。停電検出手段１４による停電発生の有無の検出は、順変換器１１の交流電源４側の交流電圧値、交流電流値もしくは交流周波数の変動を用いて公知の方法で実現すればよい。順変換器制御部１１Ｃは、停電検出手段１４による停電発生の有無についての検出結果を、通信バス１８を介して送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２および数値制御部１６に通知する。

電圧検出手段１５は、数値制御部１６内に設けられ、ＤＣリンクにおける直流電圧値を検出する。その代替例として、電圧検出手段１５を、送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１、もしくは第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２内に設けてもよく、この場合は、検出したＤＣリンクにおける直流電圧値を通信バス１８を介して数値制御部１６に通知するようにすればよい。

数値制御部１６は、送り軸モータ２、第１の主軸モータ３−１および第２の主軸モータ３−２を当該工作機械に適した所望の回転速度や回転トルクで回転させあるいは回転子の位置を制御するべく、送り軸モータ用逆変換器１２、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御するためのモータ駆動指令を作成し、これを出力するものである。すなわち、数値制御部１６は、送り軸モータ２、第１の主軸モータ３−１および第２の主軸モータ３−２の回転速度や回転子の位置についてのフィードバック制御（場合によってはフィードフォワード制御も含む）と、送り軸モータ２、第１の主軸モータ３−１および第２の主軸モータ３−２が有する各種モータ定数、モータイナーシャおよびモータ摩擦、ならびに送り軸モータ２が駆動する送り軸ならびに第１の主軸モータ３−１および第２の主軸モータ３−２が駆動する各主軸のイナーシャや摩擦などの各パラメータと、を用いて、工作機械の動作プログラムに従い、各モータごとのモータ駆動指令を作成する。作成されたモータ駆動指令は、通信バス１８を介して、送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へ通知される。送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、受信したモータ駆動指令に従い、送り軸モータ用逆変換器１２、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の変換回路内部のスイッチング素子をそれぞれスイッチング動作させ、送り軸モータ用逆変換器１２、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する。このように、数値制御部１６は、送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２に対する上位制御手段としての役割を有する。

数値制御部１６は、交流電源４側で停電が発生していない正常時においてワーク４１を加工する際は、チャッカ３１−１および３１−２が把持したワーク４１がねじれないよう、チャッカ３１−１が設けられた第１の主軸を駆動する第１の主軸モータ３−１とチャッカ３１−２が設けられた第２の主軸を駆動する第２の主軸モータ３−２とを同期回転させるモータ駆動指令を作成する。作成されたモータ駆動指令は、通信バス１８を介して、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へそれぞれ通知される。このモータ駆動指令に基づき、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、ＤＣリンクにおける直流電力を、第１の主軸モータ３−１と第２の主軸モータ３−２とが同期回転するための交流の駆動電力に変換し、出力する。

また、本発明の第１の実施例では、数値制御部１６は、送り軸モータ用指令手段２１および主軸モータ用指令手段２２を有する。

数値制御部１６内の送り軸モータ用指令手段２１は、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したとき、送り軸モータ２が減速するよう送り軸モータ用逆変換器１２による相互電力変換を制御するための送り軸モータ減速指令を作成する。作成された送り軸モータ減速指令は、通信バス１８を介して送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃへ出力される。送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃは、送り軸モータ減速指令を受信したら、送り軸モータ２が減速トルクを発生させるように送り軸モータ用逆変換器１２の変換回路内部のスイッチング素子を制御する。このように、停電検出手段１４が停電を検出したときは、送り軸モータ用指令手段２１は、送り軸モータ２を減速させる相互電力変換を実行するよう送り軸モータ用逆変換器１２に対して指令することで、送り軸モータ２は減速したのち停止することになる。

数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したとき、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令と、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する動力遮断指令と、を作成する。すなわち、主軸モータ用指令手段２２は、停電検出手段１４が停電を検出したとき、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１を加減速させる相互電力変換を実行するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１に対して指令し、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断する相互電力変換を実行するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２に対して指令する。

第１の主軸モータ用逆変換器１３−１に対する指令である第１の主軸モータ用加減速指令についてより具体的に説明すると次の通りである。すなわち、主軸モータ用指令手段２２は、停電検出手段１４が停電を検出したとき、第１の主軸モータ用加減速指令として、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値が所定の上限値より大きい場合は第１の主軸モータ３−１が加速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する加速指令を、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値が所定の下限値より小さい場合は第１の主軸モータ３−１が減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する減速指令を、作成する。ここで、上記所定の下限値は、上記所定の上限値よりも小さい値である。なお、さらなる変形例として、主軸モータ用指令手段２２については、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値が上記所定の下限値以上であって上記所定の上限値以下である場合には、現在の速度を維持するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する指令を作成し、通信バス１８を介して第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１へ出力するようにしてもよい。この場合、直流電圧が上昇、下降しない間は、主軸速度が保たれるように制御が行われる。

第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、主軸モータ用指令手段２２により作成された第１の主軸モータ用加減速指令を通信バス１８を介して受信すると、「停電バックアップ動作」を実行する。具体的には次の通りである。すなわち、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、第１の主軸モータ用加減速指令として減速指令を受信したら、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、第１の主軸モータ３−１が減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１による相互電力変換を制御する。これにより、第１の主軸モータ３−１の減速により発生した回生電力である交流電力は、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１により直流電力へ変換されてＤＣリンクへ戻され、その結果、ＤＣリンクにおける直流電圧値が上昇する。また、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、第１の主軸モータ用加減速指令として加速指令を受信したら、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、第１の主軸モータ３−１が加速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１による相互電力変換を制御する。これにより、ＤＣリンクにおける直流電力は、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１により交流電力へ変換されて第１の主軸モータ３−１へ供給され、その結果、ＤＣリンクにおける直流電圧値が下降する。このように第１の主軸モータ３−１については停電バックアップ動作を実行してＤＣリンクにおける直流電力を制御することにより、交流電源４側の停電発生時において、送り軸の衝突を防止するために送り軸を駆動する送り軸モータ２を緊急停止させる際に生じるＤＣリンクにおける直流電圧値の変動を抑制することができ、したがって、「過電圧アラーム」および「低電圧アラーム」の発生を回避することができる。

一方、主軸モータ用指令手段２２により作成された動力遮断指令は、通信バス１８を介して第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へ出力される。第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、動力遮断指令を受信したら、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の変換回路内部のスイッチング素子のスイッチング動作を停止する。これにより、ＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換する変換動作は停止され、第２の主軸モータ３−２への駆動電力が遮断される。この結果、第２の主軸モータ３−２は無動力状態になるが、第２の主軸モータ３−２に接続された第２の主軸は、把持したワーク４１を介して第１の主軸と連結されているので、上述した第１の主軸モータ３−１の停電バックアップ動作に従って駆動される第１の主軸の動きに連動して回転することになる。このように、動力が遮断されて無動力状態にある第２の主軸モータ３−２に接続された第２の主軸は、第１の主軸モータ３−１の停電バックアップ動作に従って駆動される第１の主軸と協動するので、第１の主軸に設けられたチャッカ３１−１と第２の主軸に設けられたチャッカ３１−２とで把持されたワーク４１がねじれることはなく、したがって交流電源４側で停電が発生して第１の主軸モータ３−１で停電バックアップ動作を行ってもワークの破損を回避することができる。

なお、本実施例では、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１に対しては停電バックアップ動作を実行し、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２に対しては動力遮断動作を実行したが、停電発生時の動作を第１の主軸モータ用逆変換器１３−１と第２の主軸モータ用逆変換器１３−２とで入れ替えて実行してもよい。交流電源４側での停電発生時における第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の各動作として停電バックアップ動作と動力遮断動作とのどちらを実行するかについての設定は、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２に対する上位制御手段としての役割を有する数値制御部１６内において、その制御プログラムにおいて予め規定しておけばよい。

次に、電源バックアップ手段１７について説明する。

送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２および数値制御部１６は、交流電源４側で停電が発生していない正常時は順変換器１１の商用三相の交流電源４から動作のための電力の供給を制御電源ラインを通じて受けることになる。しかしながら、順変換器１１の交流電源４側で停電が発生するとその電力供給を受けることができなくなるので、送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２および数値制御部１６の上述の動作を実現するために、停電検出手段１４が停電を検出したときにおいても数値制御部１６を動作させるための電力を送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２および数値制御部１６へ供給するための電源バックアップ手段１７が設けられる。電源バックアップ手段１７は、例えば、交流電源４側の交流電力を整流することにより得られた直流電力を蓄えるコンデンサもしくは蓄電装置などで構成され、常時適切な電圧に充電されており、交流電源４側の停電発生時には上記制御電源ラインを介して送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２および数値制御部１６に電力を供給する。

図２は、本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置における動作フローを示すフローチャートである。以下、図１に示す例においてワーク４１を加工する際に交流電源４側で停電が発生した場合の制御装置１の動作について説明する。

まず、ステップＳ１０１において、交流電源４側での停電発生時における第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の各動作として停電バックアップ動作と動力遮断動作とのどちらを実行するかについての設定を、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２に対する上位制御手段としての役割を有する数値制御部１６内において、その制御プログラム上において規定しておく。図１に示す例では一例として、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１については停電バックアップ動作を実行し、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２については動力遮断動作を実行するよう、制御プログラムを規定する。このような設定は、例えば、数値制御部１６に接続されたキーボードもしくはマウスおよびディスプレイなどの入出力装置を介して第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の設定を数値制御部１６内の制御プログラムに入力することで実現してもよく、あるいは、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の設定を外部のコンピュータ上において制御プログラムを編集し、この制御プログラムを数値制御部１６にインストールすることで実現してもよい。

次いで、ステップＳ１０２において、順変換器１１内の停電検出手段１４は、順変換器１１の交流電源４側の停電発生の有無を検出する。停電検出手段１４は、順変換器１１の交流電源４側で停電が発生したことを、通信バス１８を介して数値制御部１６に通知する。ステップＳ１０２において停電検出手段１４が停電発生を検出するとステップＳ１０３へ進む。一方、ステップＳ１０２において停電検出手段１４が停電発生を検出しない場合（すなわち正常時）は、チャッカ３１−１および３１−２が把持したワーク４１がねじれないよう、チャッカ３１−１が設けられた第１の主軸を駆動する第１の主軸モータ３−１とチャッカ３１−２が設けられた第２の主軸を駆動する第２の主軸モータ３−２とを同期回転させるモータ駆動指令を作成する。正常時に作成されたモータ駆動指令は、通信バス１８を介して、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へそれぞれ通知される。

ステップＳ１０３において、数値制御部１６内の送り軸用モータ指令手段２１は、送り軸モータ２が減速するよう送り軸モータ用逆変換器１２による相互電力変換を制御するための送り軸モータ減速指令を作成する。作成された送り軸モータ減速指令は、通信バス１８を介して送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃへ通知される。送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃは、送り軸モータ減速指令を受信したら、送り軸モータ２が減速トルクを発生させるように送り軸モータ用逆変換器１２の変換回路内部のスイッチング素子を制御する。これにより、送り軸モータ２は減速したのち停止することになる。

ステップＳ１０４において、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、ステップＳ１０１で規定した主軸モータへの駆動電力を遮断するよう、当該主軸モータに対応する主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する動力遮断指令を作成する。本実施例では、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する動力遮断指令を作成する。作成された動力遮断指令は、通信バス１８を介して第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へ出力される。第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、動力遮断指令を受信したら、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の変換回路内部のスイッチング素子のスイッチング動作を停止する。これにより、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換動作は停止され、第２の主軸モータ３−２への駆動電力が遮断される。この結果、第２の主軸モータ３−２は無動力状態になる。

ステップＳ１０５において、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じてステップＳ１０１で規定された主軸モータを加減速させる相互電力変換を実行するよう、当該主軸モータに対応する主軸モータ用逆変換器を制御する停電バックアップ動作のための加減速指令を作成する。本実施例では、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１を加減速させる相互電力変換を実行するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令を作成する。作成された第１の主軸モータ用加減速指令は、通信バス１８を介して第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１へ出力される。第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、第１の主軸モータ用加減速指令を受信したら、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１による相互電力変換を制御する。これにより、第１の主軸モータ３−１は、停電バックアップ動作を実行する。ステップＳ１０４において無動力状態になった第２の主軸モータ３−２に接続された第２の主軸は、把持したワーク４１を介して第１の主軸と連結されているので、第１の主軸モータ３−１の停電バックアップ動作に従って駆動される第１の主軸の動きに連動して回転することになる。

図３は、本発明の第１の実施例による工作機械の制御装置の変形例を示すブロック図である。図１および図２を参照して説明した本発明の第１の実施例では、主軸モータ用指令手段２２は数値制御部１６内に設けられるとしたが、この変形例として、図３に示すように、第１の主軸モータ用指令手段２２−１を第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１内に、第２の主軸モータ用指令手段２２−２を第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２内に、それぞれ設けてもよい。この場合、交流電源４側での停電発生時における第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の各動作として停電バックアップ動作と動力遮断動作とのどちらを実行するかについての設定を、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２に対する上位制御手段としての役割を有する数値制御部１６において、その制御プログラム上において予め規定しておき、その設定内容を、第１の主軸モータ用指令手段２２−１および第２の主軸モータ用指令手段２２−２に通信バス１８を介して通知しておく。例えば、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１に対しては停電バックアップ動作を実行し、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２に対しては動力遮断動作を実行すると規定した場合、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１内の第１の主軸モータ用指令手段２２−１は、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したとき、電圧検出手段１５が検出し通信バス１８を介して受信した直流電圧値に応じて、第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１による相互電力変換を制御する第１の主軸モータ加減速指令を作成する。また、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２内の第２の主軸モータ用指令手段２２−２は、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したとき、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する動力遮断指令を作成する。なお、これ以外の構成要素の動作については、図１を参照して説明した第１の実施例の場合と同様であるので説明は省略する。

図４は、本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置を示すブロック図である。

本発明の第２の実施例は、上述の第１の実施例においてさらに状態信号受信手段２３を備えたものである。上述したように、ワーク４１は、第１の主軸に設けられたチャッカ３１−１と第２の主軸に設けられたチャッカ３１−２とで挟み込まれたうえで締め付けられることでチャッカ３１−１および３１−２に把持されると、第１の主軸と第２の主軸とはワーク４１を介して連結されて協動する連結状態となる。一方、第１の主軸に設けられたチャッカ３１−１と第２の主軸に設けられたチャッカ３１−２とでワーク４１が把持されていない場合は、第１の主軸と第２の主軸とは連結されずに独立して動作する非連結状態となる。本発明の第２の実施例では、第１の主軸および第２の主軸が連結状態にある場合は、第１の実施例の場合同様、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１については停電バックアップ動作を実行し、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２については動力遮断動作を実行する。また、第１の主軸および第２の主軸が非連結状態にある場合は、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の両方について停電バックアップ動作を実行する。このように第１の主軸および第２の主軸が非連結状態にある場合に交流電源４側での停電発生時の動作として第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の両方について停電バックアップ動作を実行するのは、第１の主軸と第２の主軸とは連結されておらずそれぞれ独立に動作可能であるので、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の両方について停電バックアップ動作を実行することで、送り軸モータ２を緊急停止させる際に生じるＤＣリンクにおける直流電圧値の変動をより迅速に抑制することができるので、送り軸モータ２をさらに急速に停止させることができるからである。

図４に示すように、本発明の第２の実施例によれば、送り軸を駆動する送り軸モータ２と主軸を駆動する主軸モータ３−１および３−２とを有する工作機械の制御装置１は、順変換器１１と、送り軸モータ用逆変換器１２と、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１と、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２と、停電検出手段１４と、電圧検出手段１５と、制御手段としての数値制御部（ＣＮＣ）１６と、電源バックアップ手段１７と、通信手段としての通信バス１８と、送り軸モータ用指令手段２１と、主軸モータ用指令手段２２と、状態信号受信手段２３と、を備える。本発明の第２の実施例では、送り軸モータ用指令手段２１、主軸モータ用指令手段２２および状態信号受信手段２３は、数値制御部１６内に設けられる。

状態信号受信手段２３は、第１の主軸と第２の主軸とがワークを介して連結されて協動する連結状態にあるか、あるいは第１の主軸と第２の主軸とが連結されずに独立して動作する非連結状態にあるかを示す状態信号を受信する。状態信号受信手段２３による状態信号の受信方法としては、例えば、数値制御部１６内で規定された工作機械の動作プログラムにおいて、チャッカ３１−１および３１−２によるワーク４１の把持を実行するプログラム文の後に、第１の主軸と第２の主軸とが連結状態にあることを示す状態信号を作成するプログラム文を挿入し、当該動作プログラムが動作することにより状態信号を発生させてこれを状態信号受信手段２３にて受信する方法がある。またあるいは、第１の主軸に設けられたチャッカ３１−１および第２の主軸に設けられたチャッカ３１−２にワーク４１の把持を検出するセンサを設け、このセンサから出力される状態信号を状態信号受信手段２３にて受信する方法がある。

数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、状態信号受信手段２３が受信した状態信号が連結状態を示す場合において、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したとき、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令と、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する動力遮断指令と、を作成する。すなわち、主軸モータ用指令手段２２は、状態信号受信手段２３が受信した状態信号が連結状態を示す場合において停電検出手段１４が停電を検出したとき、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１を加減速させる相互電力変換を実行するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１に対して指令し、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断する相互電力変換を実行するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２に対して指令する。

また、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、状態信号受信手段２３が受信した状態信号が非連結状態を示す場合において、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したとき、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令と、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第２の主軸モータ３−２が加減速するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する第２の主軸モータ用加減速指令と、を作成する。

このように本発明の第２の実施例では、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２に対しては、主軸モータ用指令手段２２は、状態信号受信手段２３が受信した状態信号が連結状態を示す場合において停電検出手段１４が停電を検出したときは、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する動力遮断指令を出力し、状態信号受信手段２３が受信した状態信号が非連結状態を示す場合において停電検出手段１４が停電を検出したときは、状態信号が連結状態を示す場合に指令していた動力遮断指令に代えて、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第２の主軸モータ３−２を加減速させる相互電力変換を実行するよう第２の主軸モータ用加減速指令を出力する。一方、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１に対しては、主軸モータ用指令手段２２は、状態信号受信手段２３が受信した状態信号が連結状態もしくは非連結状態を示す場合のいずれにおいても停電検出手段１４が停電を検出したときは、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令を出力する。

第２の主軸モータ用逆変換器１３−２に対する指令である第２の主軸モータ用加減速指令は、上述の第１の実施例において説明した第１の主軸モータ用加減速指令と同様の原理にて生成される。すなわち、主軸モータ用指令手段２２は、状態信号受信手段２３が受信した状態信号が非連結状態を示す場合において停電検出手段１４が停電を検出したとき、第２の主軸モータ用加減速指令として、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値が所定の上限値より大きい場合は第２の主軸モータ３−２が加速するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する加速指令を、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値が所定の下限値より小さい場合は第２の主軸モータ３−２が減速するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する減速指令を、作成する。ここで、上記所定の下限値は、上記所定の上限値よりも小さい値である。なお、さらなる変形例として、主軸モータ用指令手段２２については、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値が上記所定の下限値以上であって上記所定の上限値以下である場合には、現在の速度を維持するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する指令を作成し、通信バス１８を介して第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へ出力するようにしてもよい。この場合、直流電圧が上昇、下降しない間は、主軸速度が保たれるように制御が行われる。

第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、主軸モータ用指令手段２２により作成された第１の主軸モータ用加減速指令を通信バス１８を介して受信すると、上述の第１の実施例の場合同様、「停電バックアップ動作」を実行する。一方、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、主軸モータ用指令手段２２により作成された動力遮断指令を受信したら第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の変換回路内部のスイッチング素子のスイッチング動作を停止して第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断し、主軸モータ用指令手段２２により作成された第２の主軸モータ用加減速指令を通信バス１８を介して受信したら、「停電バックアップ動作」を実行する。

このように本発明の第２の実施例では、第１の主軸および第２の主軸が連結状態にある場合は、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１については停電バックアップ動作を実行し、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２については動力遮断動作を実行する。また、第１の主軸および第２の主軸が非連結状態にある場合は、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ３−１および第２の主軸モータ３−２の両方について停電バックアップ動作を実行する。このように第１の主軸および第２の主軸が非連結状態にある場合に交流電源４側での停電発生時の動作として第１の主軸モータ３−１および第２の主軸３−２の両方について停電バックアップ動作を実行することにより、送り軸モータ２を緊急停止させる際に生じるＤＣリンクにおける直流電圧値の変動をより迅速に抑制することができるので、送り軸モータ２をさらに急速に停止させることができ、「過電圧アラーム」および「低電圧アラーム」の発生をより一層確実に回避することができる。

なお、本実施例では、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１に対しては停電バックアップ動作を実行し、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２に対しては動力遮断動作を実行したが、停電発生時の動作を第１の主軸モータ用逆変換器１３−１と第２の主軸モータ用逆変換器１３−２とで入れ替えて実行してもよい。交流電源４側での停電発生時における第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の各動作として停電バックアップ動作と動力遮断動作とのどちらを実行するかについての設定は、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２に対する上位制御手段としての役割を有する数値制御部１６内において、その制御プログラムにおいて予め規定しておけばよい。

本発明の第２の実施例については、上述の構成要素以外の構成要素については、第１の実施例の場合と同様であるので説明は省略する。

図５は、本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置における動作フローを示すフローチャートである。以下、図４に示す例においてワーク４１を加工する際に交流電源４側で停電が発生した場合の制御装置１の動作について説明する。

まず、ステップＳ２０１において、第１の主軸と第２の主軸とが連結状態にある場合において交流電源４側で停電が発生した時における第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の各動作として停電バックアップ動作と動力遮断動作とのどちらを実行するかについての設定を、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２に対する上位制御手段としての役割を有する数値制御部１６において、その制御プログラム上において規定しておく。例えば、数値制御部１６に接続されたキーボードもしくはマウスおよびディスプレイなどの入出力装置を介して第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の設定を数値制御部１６内の制御プログラムに入力するようにしてもよく、あるいは、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の設定を外部のコンピュータ上において制御プログラムを直接編集する形で規定し、この制御プログラムを数値制御部１６にインストールするようにしてもよい。図４に示す例では一例として、交流電源４側での停電発生時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１については停電バックアップ動作を実行し、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２については動力遮断動作を実行するよう、制御プログラムを規定する。

次いで、ステップＳ２０２において、状態信号受信手段２３は、第１の主軸と第２の主軸とがワークを介して連結されて協動する連結状態にあるかあるいは第１の主軸と第２の主軸とが連結されずに独立して動作する非連結状態にあるかを示す状態信号を受信する。

ステップＳ２０３では、順変換器１１内の停電検出手段１４は、順変換器１１の交流電源４側の停電発生の有無を検出する。停電検出手段１４は、順変換器１１の交流電源４側で停電が発生したことを、通信バス１８を介して数値制御部１６に通知する。ステップＳ２０３において停電検出手段１４が停電発生を検出するとステップＳ２０４へ進む。一方、ステップＳ２０３において停電検出手段１４が停電発生を検出しない場合（すなわち正常時）は、チャッカ３１−１および３１−２が把持したワーク４１がねじれないよう、チャッカ３１−１が設けられた第１の主軸を駆動する第１の主軸モータ３−１とチャッカ３１−２が設けられた第２の主軸を駆動する第２の主軸モータ３−２とを同期回転させるモータ駆動指令を作成する。正常時に作成されたモータ駆動指令は、通信バス１８を介して、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へそれぞれ通知される。

ステップＳ２０４において、数値制御部１６内の送り軸用モータ指令手段２１は、送り軸モータ２が減速するよう送り軸モータ用逆変換器１２による相互電力変換を制御するための送り軸モータ減速指令を作成する。作成された送り軸モータ減速指令は、通信バス１８を介して送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃへ通知される。送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃは、送り軸モータ減速指令を受信したら、送り軸モータ２が減速トルクを発生させるように送り軸モータ用逆変換器１２の変換回路内部のスイッチング素子を制御する。これにより、送り軸モータ２は減速したのち停止することになる。

ステップＳ２０５では、数値制御部１６は、状態信号受信手段２３が受信した状態信号が、第１の主軸と第２の主軸とが連結状態にあることを示すか非連結状態にあることを示すか判定する。連結状態にあることを示す場合にはステップＳ２０６へ進み、非連結状態にあることを示す場合にはステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０６において、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、ステップＳ２０１で規定された主軸モータへの駆動電力を遮断するよう、当該主軸モータに対応する主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する動力遮断指令を作成する。本実施例では、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する動力遮断指令を作成する。作成された動力遮断指令は、通信バス１８を介して第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へ出力される。第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、動力遮断指令を受信したら、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の変換回路内部のスイッチング素子のスイッチング動作を停止する。これにより、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換動作は停止され、第２の主軸モータ３−２への駆動電力が遮断される。この結果、第２の主軸モータ３−２は無動力状態になる。

ステップＳ２０７において、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じてステップＳ２０１で規定した主軸モータを加減速させる相互電力変換を実行するよう、当該主軸モータに対応する主軸モータ用逆変換器を制御する停電バックアップ動作のための加減速指令を作成する。本実施例では、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１を加減速させる相互電力変換を実行するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令を作成する。作成された第１の主軸モータ用加減速指令は、通信バス１８を介して第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１へ出力される。第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、第１の主軸モータ用加減速指令を受信したら、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１による相互電力変換を制御する。これにより、第１の主軸モータ３−１は、停電バックアップ動作を実行する。ステップＳ２０６において無動力状態になった第２の主軸モータ３−２に接続された第２の主軸は、把持したワーク４１を介して第１の主軸と連結されているので、第１の主軸モータ３−１の停電バックアップ動作に従って駆動される第１の主軸の動きに連動して回転することになる。

一方、ステップＳ２０８では、数値制御部１６内の主軸モータ用指令手段２２は、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じてステップＳ２０１で規定した主軸モータを加減速させる相互電力変換を実行するよう、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する第２の主軸モータ用加減速指令を作成する。作成された第１の主軸モータ用加減速指令は通信バス１８を介して第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１へ出力され、第２の主軸モータ用加減速指令は通信バス１８を介して第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２へ出力され、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１は、第１の主軸モータ用加減速指令を受信したら、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１の変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１による相互電力変換を制御する。これと同様に、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２は、第２の主軸モータ用加減速指令を受信したら、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の変換回路内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、電圧検出手段１５が検出した直流電圧値に応じて第２の主軸モータ３−２が加減速するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２による相互電力変換を制御する。これにより、第１の主軸モータ３−１および第２の主軸モータ３−２の両方が、停電バックアップ動作を実行する。第１の主軸および第２の主軸が非連結状態にあるのでワーク４１のねじれは発生し得ず、交流電源４側での停電発生時の動作として第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の両方について停電バックアップ動作を実行することで、送り軸モータ２を緊急停止させる際に生じるＤＣリンクにおける直流電圧値の変動をより迅速に抑制することができるので、送り軸モータ２をさらに急速に停止させることができる。

図６は、本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置の変形例を示すブロック図である。図４および図５を参照して説明した本発明の第２の実施例では主軸モータ用指令手段２２は数値制御部１６内に設けられるとしたが、本発明の第２の実施例についても、その変形例として、上述の第１の実施例の変形例と同様、図６に示すように、第１の主軸モータ用指令手段２２−１を第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１内に、第２の主軸モータ用指令手段２２−２を第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２内に、それぞれ設けてもよい。この場合、第１の主軸と第２の主軸とが連結状態にある場合において交流電源４側で停電が発生した時における第１の主軸モータ用逆変換器１３−１および第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の各動作として停電バックアップ動作と動力遮断動作とのどちらを実行するかについての設定を、第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１および第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２に対する上位制御手段としての役割を有する数値制御部１６において、その制御プログラム上において予め規定しておき、その設定内容を、第１の主軸モータ用指令手段２２−１および第２の主軸モータ用指令手段２２−２に通信バス１８を介して通知しておく。また、状態信号受信手段２３が受信した状態信号についても、逐次、通信バス１８を介して第１の主軸モータ用指令手段２２−１および第２の主軸モータ用指令手段２２−２へ転送するようにする。

本発明の第２の実施例による工作機械の制御装置の変形例の動作について、例えば、第１の主軸と第２の主軸とが連結状態にある場合において交流電源４側で停電が発生した時の動作として、第１の主軸モータ用逆変換器１３−１に対しては停電バックアップ動作を実行し、第２の主軸モータ用逆変換器１３−２に対しては動力遮断動作を実行すると規定した場合について説明すると次の通りである。

第１の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−１内の第１の主軸モータ用指令手段２２−１は、通信バス１８を介して受信した状態信号が連結状態もしくは非連結状態を示す場合のいずれにおいても、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したときは、電圧検出手段１５が検出し通信バス１８を介して受信した直流電圧値に応じて、第１の主軸モータ３−１が加減速するよう第１の主軸モータ用逆変換器１３−１による相互電力変換を制御する第１の主軸モータ加減速指令を作成する。

また、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２内の第２の主軸モータ用指令手段２２−２は、通信バス１８を介して受信した状態信号が連結状態を示す場合において、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したときは、第２の主軸モータ３−２への駆動電力を遮断するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２の相互電力変換を制御する動力遮断指令を作成する。一方、第２の主軸モータ用逆変換器制御部１３Ｃ−２内の第２の主軸モータ用指令手段２２−２は、通信バス１８を介して受信した状態信号が非連結状態を示す場合において、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したときは、電圧検出手段１５が検出し通信バス１８を介して受信した直流電圧値に応じて、第２の主軸モータ３−２が加減速するよう第２の主軸モータ用逆変換器１３−２による相互電力変換を制御する第２の主軸モータ加減速指令を作成する。

本発明の第２の実施例の変形例については、上述の構成要素以外の構成要素の動作は、図４を参照して説明した第２の実施例の場合と同様であるので説明は省略する。

なお、上述の第１および第２の実施例ならびにこれらの変形例について、さらなる変形例として、送り軸モータ用指令手段２１を送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ内に設けるようにしてもよい。この場合は、送り軸モータ用逆変換器制御部１２Ｃ内の送り軸モータ用指令手段２１は、交流電源４側で停電が発生したことを示す通知を通信バス１８を介して停電検出手段１４から受信したとき、送り軸モータ２が減速するよう送り軸モータ用逆変換器１２による相互電力変換を制御するための送り軸モータ減速指令を作成する。

本発明は、送り軸を駆動する送り軸モータと主軸を駆動する主軸モータとを有し、把持したワークを介して２つの主軸の動作が同期する工作機械において、交流電源側から供給された交流を直流に変換して出力したのちさらにモータ駆動のための交流に変換して送り軸モータおよび主軸モータへ供給し駆動する工作機械の制御装置に適用することができる。

１ 制御装置
２ 送り軸モータ
３−１ 第１の主軸モータ
３−２ 第２の主軸モータ
４ 交流電源
１１ 順変換器
１２ 送り軸モータ用逆変換器
１２Ｃ 送り軸モータ用逆変換器制御部
１３−１ 第１の主軸モータ用逆変換器
１３Ｃ−１ 第１の主軸モータ用逆変換器制御部
１３−２ 第２の主軸モータ用逆変換器
１３Ｃ−２ 第２の主軸モータ用逆変換器制御部
１４ 停電検出手段
１５ 電圧検出手段
１６ 数値制御部（ＣＮＣ）
１７ 電源バックアップ手段
１８ 通信バス
２１ 送り軸モータ用指令手段
２２ 主軸モータ用指令手段
２２−１ 第１の主軸モータ用指令手段
２２−２ 第２の主軸モータ用指令手段
２３ 状態信号受信手段
３１−１、３１−２ チャッカ
４１ ワーク

Claims (8)

1. 送り軸を駆動する送り軸モータと、第１の主軸を駆動する第１の主軸モータと、第２の主軸を駆動する第２の主軸モータとを有する工作機械の制御装置であって、
   交流電源側の交流電力と直流側であるＤＣリンクの直流電力とを相互電力変換する順変換器と、
   前記ＤＣリンクに接続され、前記ＤＣリンクの直流電力と送り軸モータの駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換する送り軸モータ用逆変換器と、
   前記ＤＣリンクに接続され、前記ＤＣリンクの直流電力と第１の主軸モータおよび第２の主軸モータのそれぞれの駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換する第１の主軸モータ用逆変換器および第２の主軸モータ用逆変換器と、
   前記順変換器の交流電源側の停電発生の有無を検出する停電検出手段と、
   前記ＤＣリンクにおける直流電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記停電検出手段から停電が発生したことを示す通知を受信したとき、送り軸モータが減速するよう前記送り軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する指令を出力する送り軸モータ用指令手段と、
   前記停電検出手段から前記通知を受信したとき、前記電圧検出手段が検出した直流電圧値に応じて第１の主軸モータが加減速するよう前記第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用加減速指令と、第２の主軸モータへの駆動電力を遮断するよう前記第２の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する動力遮断指令と、を出力する主軸モータ用指令手段と、
   を備えることを特徴とする工作機械の制御装置。
2. 第１の主軸と第２の主軸とが連結されて協動する連結状態にあることあるいは連結されずに独立して動作する非連結状態にあることを示す状態信号を受信する状態信号受信手段をさらに備え、
   前記主軸モータ用指令手段は、
   前記状態信号が前記連結状態を示す場合において前記停電検出手段が停電を検出したときは、前記第１の主軸モータ用逆変換器に対しては前記第１の主軸モータ用加減速指令を、前記第２の主軸モータ用逆変換器に対しては前記動力遮断指令を、それぞれ出力し、
   前記状態信号が前記非連結状態を示す場合において前記停電検出手段が停電を検出したときは、前記第１の主軸モータ用逆変換器に対しては前記第１の主軸モータ用加減速指令を、前記第２の主軸モータ用逆変換器に対しては前記動力遮断指令に代えて前記電圧検出手段が検出した直流電圧値に応じて第２の主軸モータが加減速するよう前記第２の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する第２の主軸モータ用加減速指令を、それぞれ出力する請求項１に記載の工作機械の制御装置。
3. 前記主軸モータ用指令手段は、前記停電検出手段が停電を検出したとき、前記第１の主軸モータ用加減速指令として、前記電圧検出手段が検出した直流電圧値が所定の上限値より大きい場合は第１の主軸モータが加速するよう前記第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する加速指令を、前記電圧検出手段が検出した直流電圧値が前記所定の上限値よりも小さい所定の下限値より小さい場合は第１の主軸モータが減速するよう前記第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する減速指令を、出力する請求項１または２に記載の工作機械の制御装置。
4. 前記主軸モータ用指令手段は、前記状態信号が前記非連結状態を示す場合において前記停電検出手段が停電を検出したとき、前記第２の主軸モータ用加減速指令として、前記電圧検出手段が検出した直流電圧値が所定の上限値より大きい場合は第２の主軸モータが加速するよう前記第２の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する加速指令を、前記電圧検出手段が検出した直流電圧値が前記所定の上限値よりも小さい所定の下限値より小さい場合は第２の主軸モータが減速するよう前記第２の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する減速指令を、出力する請求項２に記載の工作機械の制御装置。
5. 前記主軸モータ用指令手段は、送り軸モータならびに第１の主軸モータおよび第２の主軸モータに対する動作指令を出力する数値制御部内に設けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置。
6. 前記主軸モータ用指令手段は、前記第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用逆変換器制御部内、および前記第２の主軸モータ用逆変換器の各相互電力変換を制御する第２の主軸モータ用逆変換器制御部内、にそれぞれ設けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置。
7. 前記状態信号受信手段は、送り軸モータならびに第１の主軸モータおよび第２の主軸モータに対する動作指令を出力する数値制御部内に設けられる請求項２または４に記載の工作機械の制御装置。
8. 前記停電検出手段が停電を検出したときに、前記送り軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する送り軸モータ用逆変換器制御部、前記第１の主軸モータ用逆変換器の相互電力変換を制御する第１の主軸モータ用逆変換器制御部、および前記第２の主軸モータ用逆変換器の各相互電力変換を制御する第２の主軸モータ用逆変換器制御部へ、駆動電力を供給する電源バックアップ手段をさらに備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置。

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