[go: up one dir, main page]

WO2018092221A1 - 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置 - Google Patents

工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018092221A1
WO2018092221A1 PCT/JP2016/084000 JP2016084000W WO2018092221A1 WO 2018092221 A1 WO2018092221 A1 WO 2018092221A1 JP 2016084000 W JP2016084000 W JP 2016084000W WO 2018092221 A1 WO2018092221 A1 WO 2018092221A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
machine tool
vibration acceleration
vibration
frequency
acceleration
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/084000
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
光成 尾田
尚希 西川
Original Assignee
株式会社牧野フライス製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社牧野フライス製作所 filed Critical 株式会社牧野フライス製作所
Priority to PCT/JP2016/084000 priority Critical patent/WO2018092221A1/ja
Priority to JP2018550922A priority patent/JP6647422B2/ja
Publication of WO2018092221A1 publication Critical patent/WO2018092221A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion

Definitions

  • the present invention relates to a feed axis control method and a feed axis control device for a machine tool that controls a servo motor for driving a feed axis of a machine tool.
  • the torque command that drives the servo motor of the feed shaft is corrected for vibrations that are equal to the vibration frequency generated by the cutting process and vibrations that are generated by the machine tool's natural vibrations being generated by the cutting process.
  • Patent Document 1 discloses that a speed feedback loop is provided inside a position feedback loop to form a cascade coupling, and a speed gain setting unit that multiplies the output of the speed feedback loop by a first gain, and a position feedback loop.
  • Position gain setter that multiplies the output of the second gain by the second gain
  • position control that subtracts the output of the speed gain setter and the output of the position gain setter from the torque command, and outputs the torque command after subtraction to the control target
  • the present invention has a technical problem to solve such problems of the prior art, and even if machining conditions such as the type of machining, the number of revolutions of the spindle, the number of blades of the tool, etc. change, the machine follows such changes. It is an object of the present invention to provide a feed axis control method and a feed axis control device for a machine tool that suppresses vibration of the machine tool.
  • a speed control unit to which a speed command is input from the position control unit, and a torque command input from the speed control unit
  • a method for controlling a feed axis of a machine tool having a servo amplifier that generates a current for driving the feed axis vibration acceleration at a tip portion of the machine tool is detected, and the vibration acceleration is analyzed to determine a center frequency of vibration.
  • a feed axis control method for a machine tool that specifies, sets a frequency of a band pass filter based on the center frequency, and feeds back a vibration acceleration of the frequency set in the band pass filter to the servo amplifier.
  • a speed control unit to which a speed command is input from the position control unit, and a torque command input from the speed control unit
  • a machine tool feed shaft control device having a servo amplifier that generates a current for driving a machine feed shaft, an acceleration detector for detecting vibration acceleration of a tip portion of the machine tool, and frequency analysis of the vibration acceleration.
  • a vibration analysis unit that identifies a center frequency of vibration and a band-pass filter that passes the vibration acceleration of a frequency set based on the center frequency, and the vibration acceleration of the frequency set in the band-pass filter
  • a feed axis control device for a machine tool that feeds back to the servo amplifier is provided.
  • the vibration acceleration of the tip portion of the machine tool is detected, the vibration acceleration is frequency-analyzed to specify the center frequency of the vibration, the frequency of the band pass filter is set based on the center frequency, and the band pass Since the vibration acceleration of the frequency set in the filter is fed back to the servo amplifier, even if the vibration acceleration changes, the vibration of the machine can be suppressed following the change. As a result, the depth of cutting can be further increased, and the cutting ability of the machine tool can be increased.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a feed axis control device according to a preferred embodiment of the present invention. It is a block diagram of the vibration control part of the axial feed control apparatus of FIG. 1 is a schematic view of a machine tool according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a machine tool 200 includes a bed 202 as a base fixed to the floor of a factory, a front-rear direction or a Z-axis direction on the upper surface of the bed 202 (left-right direction in FIG. 3).
  • Column 204 movably provided on the front surface
  • X-axis slider 206 movably provided on the front surface of column 204 in the left-right direction or the X-axis direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3), and the front surface of X-axis slider 206.
  • the Y-axis slider 208 is attached so as to be movable in the vertical direction or the Y-axis direction, and the spindle head 210 is mounted on the Y-axis slider 208 and rotatably supports the spindle 212.
  • the acceleration detector 20 is attached to the spindle head 210 on which the tool T is mounted at the tip of the spindle 212.
  • the acceleration detector 20 is connected to the control device 100 of the machine tool 200.
  • the column 204 is provided so as to reciprocate along a pair of Z-axis guide rails 214 extending in the horizontal Z-axis direction (left-right direction in FIG. 3) on the upper surface of the bed 202.
  • a Z-axis feeding device for reciprocating the column 204 along the Z-axis guide rail 214 a ball screw 220 extending in the Z-axis direction and a Z-axis servo motor 224 connected to one end of the ball screw 220 are provided.
  • a nut 222 that engages with the ball screw 220 is attached to the column 204 via a bracket 204a.
  • the machine tool 200 is also provided with a Z-axis digital scale 226 as a position detector that detects the coordinate position of the column 204 in the Z-axis direction. Further, a rotary encoder 228 is attached to the Z-axis servo motor 224 as a speed detector for detecting the moving speed of the Z-axis.
  • the X-axis slider 206 is provided so as to reciprocate along a pair of X-axis guide rails 218 extending in the X-axis direction on the front surface of the column 204.
  • the column 204 is connected to a ball screw (not shown) extending in the X-axis direction and one end of the ball screw as an X-axis feeding device that reciprocates the X-axis slider 206 along the X-axis guide rail.
  • An X-axis servomotor (not shown) is provided, and a nut (not shown) that engages with the ball screw is attached to the X-axis slider 206.
  • An X-axis digital scale (not shown) is attached to the column 204 as a position detector that detects the coordinate position of the X-axis slider 206 in the X-axis direction. Further, a rotary encoder (not shown) is attached to the X-axis servo motor as a speed detector for detecting the moving speed of the X-axis.
  • the Y-axis slider 208 is provided so as to reciprocate along a pair of Y-axis guide rails 216 extending in the Y-axis direction (vertical direction in FIG. 3) on the front surface of the X-axis slider 206.
  • the X-axis slider 206 includes a ball screw (not shown) extending in the Y-axis direction as a Y-axis feeding device that reciprocates the Y-axis slider 208 along the Y-axis guide rail 216, A Y-axis servomotor (not shown) connected to one end is provided, and a nut (not shown) that engages with the ball screw is attached to the Y-axis slider 208.
  • the X-axis slider 206 is also attached with a Y-axis digital scale (not shown) as a position detector that detects the coordinate position of the Y-axis slider 208 in the Y-axis direction. Further, a rotary encoder (not shown) is attached to the Y-axis servo motor as a speed detector that detects the moving speed of the Y-axis.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis servomotors, the rotary encoder, and the digital scale are connected to a control device 100 that controls the machine tool 200.
  • the control device 100 controls the current supplied to the X-axis servo motor, the Y-axis servo motor, and the Z-axis servo motor 224 according to the machining program 102.
  • the control device 100 includes an NC device including a reading interpretation unit 2, an interpolation unit 3, a position control unit 5, a speed control unit 7 and a servo amplifier 9 as main components.
  • the NC machining program 102 given to the control device 100 is input to the interpolation unit 3 via the reading interpretation unit 2.
  • the interpolation unit 3 outputs a position command qr to the drive servo motor 10 for at least one feed axis 11 (for example, Z axis) of the X axis, Y axis, and Z axis.
  • the position command qr (motor rotation position command) output from the interpolation unit 3 is input to the adder 4, and the difference between the position command qr and the coordinate value detected by the position detector 12 for the feed shaft 11 is position control. Input to part 5.
  • the position control unit 5 generates a speed command ⁇ r (motor rotation speed command).
  • the speed command ⁇ r is input to the adder 6, and the difference between the speed command ⁇ r and the speed value detected by the speed detector 13 is input to the speed control unit 7.
  • the speed control unit 7 generates a torque command ⁇ .
  • the torque command ⁇ is input to the adder 8, and a difference between the torque command ⁇ and a vibration acceleration generated by a machining vibration control unit 150 described later is input to the servo amplifier 9.
  • the servo amplifier 9 supplies a control current to the servo motor 10 so as to generate torque corresponding to the input torque command ⁇ .
  • the servo motor 10 is rotationally driven by the supplied current, and the feed shaft 11 is driven.
  • the control device 100 further includes a machining vibration control unit 150.
  • the machining vibration control unit 150 performs vibration analysis on vibration acceleration from the acceleration detector 20, and acceleration based on the result of vibration analysis.
  • BPF adjustment unit 40 that adjusts the frequency band through which vibration acceleration from detector 20 passes
  • phase adjustment unit 50 that adjusts the phase of vibration acceleration from acceleration detector 20 based on the result of vibration analysis
  • vibration analysis Based on the result, a gain adjusting unit 60 for adjusting a gain for vibration acceleration from the acceleration detector 20 is provided.
  • the acceleration detector 20 is attached to the tip portion of the machine tool 200 as a part where the machine tool 200 easily vibrates when the X-axis, Y-axis, and Z-axis feed axes of the machine tool 200 are driven.
  • the acceleration detector 20 is mounted inside a spindle head 210 that is a tip portion of a machine tool.
  • the table may be selected as the tip portion of the machine tool.
  • the vibration analysis unit 30 includes a fast Fourier transformer 31 and a vibration suppression frequency determination unit 32.
  • the fast Fourier transformer 31 performs a fast Fourier transform on the vibration acceleration from the acceleration detector 20.
  • the vibration suppression frequency determination unit 32 specifies a frequency that gives a peak value of vibration acceleration from the acceleration detector 20, and sets the frequency as a vibration suppression frequency that should be reduced. decide.
  • the BPF adjustment unit 40 includes a BPF adjuster 41 and a BPF processing unit 42.
  • the BPF adjuster 41 adjusts and determines a frequency in a predetermined range around the vibration suppression frequency determined by the vibration suppression frequency determination unit as a frequency band for allowing vibration acceleration from the acceleration detector 20 to pass.
  • the BPF processing unit 42 outputs the vibration acceleration in the frequency band adjusted by the BPF adjuster 41 out of the vibration acceleration from the acceleration detector 20, and narrows the frequency band of the vibration acceleration to be fed back.
  • the phase adjustment unit 50 includes a phase characteristic storage unit 51, a phase adjuster 52, and a phase processing unit 53.
  • the phase characteristic storage unit 51 stores a phase characteristic (phase diagram) for each frequency based on a transfer function measured in advance.
  • the phase adjuster 52 refers to the phase characteristic stored in the phase characteristic storage unit 51 based on the vibration suppression frequency, so that the phase detector 52 has an opposite phase to the vibration to be reduced (vibrated).
  • the phase of vibration acceleration from 20 is adjusted and determined.
  • the phase processing unit 53 adjusts (changes) the phase of vibration acceleration that has passed through the BPF processing unit 42 according to the determination of the phase adjuster 52.
  • the gain adjustment unit 60 includes a gain characteristic storage unit 61, a gain adjuster 62, and a gain processing unit 63.
  • the gain characteristic storage unit 61 stores a gain characteristic (gain diagram) for each frequency based on a transfer function measured in advance.
  • the gain adjuster 62 adjusts and determines the gain for vibration acceleration to be fed back with reference to the gain characteristic stored in the gain characteristic storage unit 61 based on the vibration suppression frequency.
  • the gain processing unit 63 multiplies the vibration acceleration that has passed through the BPF processing unit 42 and the phase processing unit 53 by the gain adjusted and determined by the gain adjuster 62.
  • the vibration acceleration from the acceleration detector 20 that has passed through the BPF processing unit 42, the phase processing unit 53, and the gain processing unit 63 is fed back to the adder 8.
  • the vibration generated by the cutting of the workpiece is reduced, the cutting depth of the cutting can be increased, and the cutting ability of the machine tool 200 can be increased.
  • the machining vibration control unit 150 includes a transfer function calculation unit 70, a first switch 71, a second switch 72, and a second fast Fourier transformer 73 as a transfer function calculation circuit.
  • the first switch 71 is disposed between the fast Fourier transformer 31 and the transfer function calculation unit 70, and has a first contact C1 and a second contact C2. The first switch is on the contact C1 side when calculating the transfer function, and is on the contact C2 side when performing normal cutting.
  • the first switch 71 is set to the first contact C1 side, and the second switch 72 is closed.
  • the vibration acceleration from the acceleration detector 20 is frequency-analyzed by the fast Fourier transformer 31 and then output to the transfer function calculation unit 70.
  • the output is subjected to frequency analysis by the second fast Fourier transformer 73 and then output to the transfer function calculation unit 70.
  • the transfer function calculation unit 70 uses the method known in this technical field based on the vibration acceleration from the acceleration detector 20 after the fast Fourier transform and the torque command ⁇ from the servo amplifier 9, and the phase characteristics and Calculate gain characteristics.
  • the calculation results are stored in the phase characteristic storage unit 51 and the gain characteristic storage unit 61, respectively.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

工作機械（２００）の送り軸（１１）の制御装置（１００）において、工作機械の先端部分の振動加速度を検出する加速度検出器（２０）と、振動加速度を周波数解析して振動の中心周波数を特定する振動解析部（３０）と、中心周波数に基づいて設定された周波数の振動加速度を通過させる帯域通過フィルタ（４０）とを具備し、帯域通過フィルタに設定した周波数の振動加速度をサーボアンプ（９）にフィードバックするようにした。

Description

工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置
　本発明は、工作機械の送り軸駆動用のサーボモータを制御する工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置に関する。
　フライス等の工作機械では、切削加工により発生する振動の周波数と等しい振動と、切削加工により工作機械の固有振動が励起され発生する振動に対し、送り軸のサーボモータを駆動するトルク指令を補正して振動による位置誤差を補償するようにした制御方法がある。
　例えば、特許文献１には、位置フィードバックループの内側に、速度フィードバックループを設けてカスケード結合を形成するとともに、速度フィードバックループの出力に第１のゲインを乗算する速度ゲイン設定器と、位置フィードバックループの出力に第２のゲインを乗算する位置ゲイン設定器と、速度ゲイン設定器の出力と位置ゲイン設定器の出力とをトルク指令から減算し、減算後のトルク指令を制御対象に出力する位置制御装置が開示されている。
特開２０１６－１４０９６７号公報
　従来技術では、予め設定された周波数、位相およびゲインに対して機械振動を抑制するようになっている。しかしながら、工作機械の固有振動により発生する振動は、切削加工の種類および加工条件によって励起される振動が変化すること、および、加工により発生する振動と等しい周波数の機械振動は、加工条件、特に主軸の回転数や工具の刃数によって変化するので、従来技術では、こうした切削加工の種類や加工条件の変化に対して十分な制振を行うことができない。
　本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、加工の種類や、主軸の回転数、工具の刃数等の加工条件が変化しても、そうした変化に追従して機械の振動を抑制する工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置を提供することを目的としている。
　本発明によれば、位置指令が入力される位置制御部と、該位置制御部から速度指令が入力される速度制御部と、該速度制御部から入力されるトルク指令に基づいて、工作機械の送り軸を駆動する電流を生成するサーボアンプとを有する工作機械の送り軸の制御方法において、前記工作機械の先端部分の振動加速度を検出し、前記振動加速度を周波数解析して振動の中心周波数を特定し、前記中心周波数に基づいて帯域通過フィルタの周波数を設定し、前記帯域通過フィルタに設定した周波数の振動加速度を前記サーボアンプにフィードバックする工作機械の送り軸制御方法が提供される。
　更に、本発明によれば、位置指令が入力される位置制御部と、該位置制御部から速度指令が入力される速度制御部と、該速度制御部から入力されるトルク指令に基づいて、工作機械の送り軸を駆動する電流を生成するサーボアンプとを有する工作機械の送り軸の制御装置において、前記工作機械の先端部分の振動加速度を検出する加速度検出器と、前記振動加速度を周波数解析して振動の中心周波数を特定する振動解析部と、前記中心周波数に基づいて設定された周波数の前記振動加速度を通過させる帯域通過フィルタとを具備し、前記帯域通過フィルタに設定した周波数の振動加速度を前記サーボアンプにフィードバックする工作機械の送り軸制御装置が提供される。
　本発明によれば、工作機械の先端部分の振動加速度を検出し、振動加速度を周波数解析して振動の中心周波数を特定し、中心周波数に基づいて帯域通過フィルタの周波数を設定し、前記帯域通過フィルタに設定した周波数の振動加速度をサーボアンプにフィードバックするようにしたので、振動加速度が変化しても、その変化に追従して機械の振動を抑制することが可能となる。これにより、更に、切削加工の切込み深さを大きくすることが可能となり、工作機械の切削能力を高めることが可能となる。
本発明の好ましい実施形態による送り軸制御装置の略示ブロック図である。 図１の軸送り制御装置の振動制御部のブロック図である。 本発明の好ましい実施形態による工作機械の略図である。
　図３を参照して、本発明の送り軸の制御方法を適用する工作機械の一例を説明する。
　図３において、本発明の好ましい実施の形態による工作機械２００は、工場の床面に固定された基台としてのベッド２０２、ベッド２０２の上面で前後方向またはＺ軸方向（図３では左右方向）に移動可能に設けられたコラム２０４、該コラム２０４の前面で左右方向またはＸ軸方向（図３では紙面に垂直な方向）に移動可能に設けられたＸ軸スライダ２０６、Ｘ軸スライダ２０６の前面で上下方向またはＹ軸方向に移動可能に取り付けられたＹ軸スライダ２０８、該Ｙ軸スライダ２０８に搭載され主軸２１２を回転可能に支持する主軸頭２１０を具備している。主軸２１２の先端に工具Ｔが装着される主軸頭２１０には加速度検出器２０が取付けられている。加速度検出器２０は、工作機械２００の制御装置１００に接続されている。
　コラム２０４は、ベッド２０２の上面において水平なＺ軸方向（図３の左右方向）に延設された一対のＺ軸案内レール２１４に沿って往復動可能に設けられており、ベッド２０２には、コラム２０４をＺ軸案内レール２１４に沿って往復駆動するＺ軸送り装置として、Ｚ軸方向に延設されたボールねじ２２０と、該ボールねじ２２０の一端に連結されたＺ軸サーボモータ２２４が設けられており、コラム２０４には、ボールねじ２２０に係合するナット２２２がブラケット２０４ａを介して取り付けられている。工作機械２００は、また、コラム２０４のＺ軸方向の座標位置を検出する位置検出器としてＺ軸デジタルスケール２２６が取り付けられている。更に、Ｚ軸の移動速度を検出する速度検出器としてロータリーエンコーダ２２８がＺ軸サーボモータ２２４に取付けられている。
　Ｘ軸スライダ２０６は、コラム２０４の前面においてＸ軸方向に延設された一対のＸ軸案内レール２１８に沿って往復動可能に設けられている。コラム２０４には、Ｘ軸スライダ２０６をＸ軸案内レールに沿って往復駆動するＸ軸送り装置として、Ｘ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＸ軸サーボモータ（図示せず）が設けられており、Ｘ軸スライダ２０６には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。コラム２０４には、また、Ｘ軸スライダ２０６のＸ軸方向の座標位置を検出する位置検出器としてＸ軸デジタルスケール（図示せず）が取り付けられている。更に、Ｘ軸の移動速度を検出する速度検出器としてロータリーエンコーダ（図示せず）がＸ軸サーボモータに取付けられている。
　Ｙ軸スライダ２０８は、Ｘ軸スライダ２０６の前面においてＹ軸方向（図３では上下方向）に延設された一対のＹ軸案内レール２１６に沿って往復動可能に設けられている。Ｘ軸スライダ２０６には、Ｙ軸スライダ２０８をＹ軸案内レール２１６に沿って往復駆動するＹ軸送り装置として、Ｙ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＹ軸サーボモータ（図示せず）が設けられており、Ｙ軸スライダ２０８には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。Ｘ軸スライダ２０６には、また、Ｙ軸スライダ２０８のＹ軸方向の座標位置を検出する位置検出器としてＹ軸デジタルスケール（図示せず）が取り付けられている。更に、Ｙ軸の移動速度を検出する速度検出器としてロータリーエンコーダ（図示せず）がＹ軸サーボモータに取付けられている。
　Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータ、ロータリーエンコーダおよびデジタルスケールは、工作機械２００を制御する制御装置１００に接続されている。制御装置１００は、加工プログラム１０２に従い、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ、Ｚ軸サーボモータ２２４へ供給される電流を制御する。
　以下、図１、２を参照して、制御装置１００を一層詳細に説明する。
　制御装置１００は、読取解釈部２、補間部３、位置制御部５、速度制御部７およびサーボアンプ９を備えたＮＣ装置を主要な構成要素として具備している。制御装置１００に与えられたＮＣ加工プログラム１０２は、読取解釈部２を介して補間部３へ入力される。補間部３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも１つの送り軸１１（例えばＺ軸）の駆動用サーボモータ１０に対する位置指令ｑｒを出力する。
　補間部３から出力された位置指令ｑｒ（モータ回転位置指令）は加算器４に入力され、該位置指令ｑｒと送り軸１１のための位置検出器１２が検出した座標値との差分が位置制御部５に入力される。位置制御部５は速度指令ωｒ（モータ回転速度指令）を生成する。速度指令ωｒは加算器６に入力され、該速度指令ωｒと速度検出器１３が検出した速度値との差分が速度制御部７に入力される。速度制御部７はトルク指令τを生成する。トルク指令τは加算器８に入力され、該トルク指令τと後述する加工振動制御部１５０が生成した振動加速度との差分がサーボアンプ９に入力される。
　サーボアンプ９は、入力されたトルク指令τに見合ったトルクを発生させるように制御電流をサーボモータ１０に供給する。この供給された電流によりサーボモータ１０が回転駆動され、送り軸１１が駆動される。
　制御装置１００は、更に、加工振動制御部１５０を具備しており、加工振動制御部１５０は、加速度検出器２０からの振動加速度を振動解析する振動解析部３０、振動解析の結果に基づいて加速度検出器２０からの振動加速度を通過させる周波数帯域を調整するBPF調整部４０、振動解析の結果に基づいて加速度検出器２０からの振動加速度の位相を調整する位相調整部５０、および、振動解析の結果に基づいて加速度検出器２０からの振動加速度のためのゲインを調整するゲイン調整部６０を備えている。
　加速度検出器２０は工作機械２００のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り軸を駆動したときに、工作機械２００が振動し易い部位として工作機械２００の先端部分に取付けられる。一例として、図３に示す実施形態では、加速度検出器２０は工作機械の先端部分である主軸頭２１０の内部に取付けられている。図３とは異なるワークを載置するテーブルと送り軸で駆動する方式の工作機械の場合は、工作機械の先端部分としてテーブルが選択されることもある。
　次に、図２を参照して加工振動制御部１５０を一層詳細に説明する。
　振動解析部３０は、高速フーリエ変換器３１と、制振周波数決定部３２とを具備している。高速フーリエ変換器３１は加速度検出器２０からの振動加速度を高速フーリエ変換する。制振周波数決定部３２は、高速フーリエ変換器３１における振動解析の結果に基づいて、加速度検出器２０からの振動加速度のピーク値を与える周波数を特定し、その周波数を低減すべき制振周波数として決定する。
　BPF調整部４０は、BPF調整器４１と、BPF処理部４２とを具備する。BPF調整器４１は、制振周波数決定部が決定した制振周波数を中心として所定の範囲の周波数を加速度検出器２０からの振動加速度を通過させるための周波数帯域として調整、決定する。BPF処理部４２は、加速度検出器２０からの振動加速度のうちBPF調整器４１によって調整された周波数帯域の振動加速度を出力し、フィードバックする振動加速度の周波数帯域を絞る。
　位相調整部５０は、位相特性格納部５１と、位相調整器５２と、位相処理部５３とを具備する。位相特性格納部５１は、予め測定しておいた伝達関数に基づき、周波数毎の位相特性（位相線図）を格納している。位相調整器５２は、制振周波数に基づき、位相特性格納部５１に格納されている位相特性を参照して、低減（制振）すべき振動に対して逆位相となるように、加速度検出器２０からの振動加速度の位相を調整、決定する。位相処理部５３は、位相調整器５２の決定に従い、BPF処理部４２を通過した振動加速度の位相を調整する（変化させる）。
　ゲイン調整部６０は、ゲイン特性格納部６１と、ゲイン調整器６２と、ゲイン処理部６３とを具備する。ゲイン特性格納部６１は、予め測定しておいた伝達関数に基づき、周波数毎のゲイン特性（ゲイン線図）を格納している。ゲイン調整器６２は、制振周波数に基づきゲイン特性格納部６１に格納されているゲイン特性を参照して、フィードバックする振動加速度のためのゲインを調整、決定する。ゲイン処理部６３は、BPF処理部４２および位相処理部５３を通過した振動加速度にゲイン調整器６２が調整、決定したゲインを乗算する。
　こうして、BPF処理部４２、位相処理部５３およびゲイン処理部６３を通過した加速度検出器２０からの振動加速度が加算器８にフィードバックされる。これによって、ワークの切削加工による発生する振動が低減され、切削加工の切込み深さを大きくすることが可能となり、工作機械２００の切削能力を高めることが可能となる。
　なお、伝達関数は予め測定して、位相特性およびゲイン特性を位相特性格納部５１およびゲイン特性格納部６１に格納しておくことができる。図２の例では、加工振動制御部１５０は、伝達関数演算回路として、伝達関数演算部７０、第１のスイッチ７１、第２のスイッチ７２および第２の高速フーリエ変換器７３を具備している。第１のスイッチ７１は、高速フーリエ変換器３１と伝達関数演算部７０との間に配置されており、第１の接点Ｃ１と第２の接点Ｃ２とを有している。第１のスイッチは、伝達関数を演算する場合は接点Ｃ１側になっており、通常の切削加工を行う場合は接点Ｃ２側になっている。
　伝達関数を演算する場合には、第１のスイッチ７１を第１の接点Ｃ１側にするとともに、第２のスイッチ７２を閉成する。この状態で、ワークを試験的に加工することによって、加速度検出器２０からの振動加速度は、高速フーリエ変換器３１で周波数解析されたのちに伝達関数演算部７０に出力され、サーボアンプ９からの出力が第２の高速フーリエ変換器７３で周波数解析されたのちに伝達関数演算部７０に出力される。こうして、伝達関数演算部７０は、高速フーリエ変換されたのちの加速度検出器２０からの振動加速度およびサーボアンプ９からのトルク指令τに基づいて、この技術分野で公知の方法を用いて位相特性およびゲイン特性を演算する。演算結果は、位相特性格納部５１およびゲイン特性格納部６１にそれぞれ格納される。
　２　　読取解釈部
　３　　補間部
　５　　位置制御部
　７　　速度制御部
　９　　サーボアンプ
　１０　　サーボモータ
　１２　　位置検出器
　１３　　速度検出器
　２０　　加速度検出器
　３０　　振動解析部
　４０　　BPF調整部
　５０　　位相調整部
　６０　　ゲイン調整部
　１００　　制御装置
　１５０　　加工振動制御部
　２００　　工作機械
　２１０　　主軸頭

Claims (6)

  1. 　位置指令が入力される位置制御部と、該位置制御部から速度指令が入力される速度制御部と、該速度制御部から入力されるトルク指令に基づいて、工作機械の送り軸を駆動する電流を生成するサーボアンプとを有する工作機械の送り軸の制御方法において、
    　前記工作機械の先端部分の振動加速度を検出し、
    　前記振動加速度を周波数解析して振動の中心周波数を特定し、
    　前記中心周波数に基づいて帯域通過フィルタの周波数を設定し、
    　前記帯域通過フィルタに設定した周波数の振動加速度を前記サーボアンプにフィードバックすることを特徴とした工作機械の送り軸制御方法。
  2. 　周波数解析した振動加速度に基づいて、前記帯域通過フィルタを通過した振動加速度の位相を調整し、
    　周波数解析した振動加速度に基づいて設定されたゲインを前記帯域通過フィルタを通過した振動加速度に乗算して前記サーボアンプにフィードバックすることを更に含む請求項１に記載の工作機械の送り軸制御方法。
  3. 　前記振動加速度を検出する加速度検出器が前記工作機械の主軸頭に取付けられている請求項１に記載の工作機械の送り軸の制御方法。
  4. 　高速フーリエ変換によって周波数解析する請求項１に記載の工作機械の送り軸の制御方法。
  5. 　位置指令が入力される位置制御部と、該位置制御部から速度指令が入力される速度制御部と、該速度制御部から入力されるトルク指令に基づいて、工作機械の送り軸を駆動する電流を生成するサーボアンプとを有する工作機械の送り軸の制御装置において、
    　前記工作機械の先端部分の振動加速度を検出する加速度検出器と、
    　前記振動加速度を周波数解析して振動の中心周波数を特定する振動解析部と、
    　前記中心周波数に基づいて設定された周波数の前記振動加速度を通過させる帯域通過フィルタと、
    　を具備し、前記帯域通過フィルタに設定した周波数の振動加速度を前記サーボアンプにフィードバックすることを特徴とした工作機械の送り軸制御装置。
  6. 　周波数解析した振動加速度に基づいて、前記帯域通過フィルタを通過した振動加速度の位相を調整する位相調整部と、
    　周波数解析した振動加速度に基づいて設定されたゲインを前記帯域通過フィルタを通過した振動加速度に乗算するゲイン調整部とを更に具備する請求項５に記載の工作機械の送り軸制御装置。
PCT/JP2016/084000 2016-11-16 2016-11-16 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置 WO2018092221A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/084000 WO2018092221A1 (ja) 2016-11-16 2016-11-16 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置
JP2018550922A JP6647422B2 (ja) 2016-11-16 2016-11-16 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/084000 WO2018092221A1 (ja) 2016-11-16 2016-11-16 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018092221A1 true WO2018092221A1 (ja) 2018-05-24

Family

ID=62146233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/084000 WO2018092221A1 (ja) 2016-11-16 2016-11-16 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6647422B2 (ja)
WO (1) WO2018092221A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112272808A (zh) * 2018-07-11 2021-01-26 欧姆龙株式会社 控制装置以及控制方法
US11534880B2 (en) 2019-04-08 2022-12-27 Fanuc Corporation Control apparatus of machine tool including spindle axis and feed axis

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6234788A (ja) * 1985-08-02 1987-02-14 日立建機株式会社 柔構造作業機
JPH06106456A (ja) * 1992-09-26 1994-04-19 Toyoda Mach Works Ltd 送り制御装置
JP2002188630A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気軸受の制御装置およびこれを用いた磁気軸受スピンドル装置
JP2003053643A (ja) * 2001-08-13 2003-02-26 Mori Seiki Co Ltd 工作機械送り系の制御方法及び制御装置
JP2008290186A (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Okuma Corp 工作機械の振動抑制装置
JP2014534084A (ja) * 2012-10-04 2014-12-18 コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズＫｏｒｅａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ＆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 工作機械の振動低減装置および方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003263227A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Nikon Corp ステージ制御装置の設計方法、露光装置、及びデバイス製造方法
JP6275245B2 (ja) * 2014-03-14 2018-02-07 株式会社牧野フライス製作所 送り軸の制御方法および数値制御工作機械

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6234788A (ja) * 1985-08-02 1987-02-14 日立建機株式会社 柔構造作業機
JPH06106456A (ja) * 1992-09-26 1994-04-19 Toyoda Mach Works Ltd 送り制御装置
JP2002188630A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気軸受の制御装置およびこれを用いた磁気軸受スピンドル装置
JP2003053643A (ja) * 2001-08-13 2003-02-26 Mori Seiki Co Ltd 工作機械送り系の制御方法及び制御装置
JP2008290186A (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Okuma Corp 工作機械の振動抑制装置
JP2014534084A (ja) * 2012-10-04 2014-12-18 コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズＫｏｒｅａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ＆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 工作機械の振動低減装置および方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112272808A (zh) * 2018-07-11 2021-01-26 欧姆龙株式会社 控制装置以及控制方法
CN112272808B (zh) * 2018-07-11 2024-06-07 欧姆龙株式会社 控制装置以及控制方法
US11534880B2 (en) 2019-04-08 2022-12-27 Fanuc Corporation Control apparatus of machine tool including spindle axis and feed axis

Also Published As

Publication number Publication date
JP6647422B2 (ja) 2020-02-14
JPWO2018092221A1 (ja) 2019-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6445070B2 (ja) 工作機械の制御システム
JP6487397B2 (ja) 工作機械の制御装置、制御方法及びコンピュータプログラム
JP4813912B2 (ja) 未加工品と工作機械の工具との間の相対運動の運動分割方法、および運動分割を実施するための工作機械
US9636774B2 (en) Controller for laser beam machining for controlling approaching operation of machining head
EP1667001B1 (en) Controller
CN103189807B (zh) 工作机械的数值控制方法以及数值控制装置
US8299743B2 (en) Machine tool and controlling method thereof
JP6439542B2 (ja) 数値制御装置と制御方法
US10274939B2 (en) Feed shaft control method and numerical control work device
JP2017207806A (ja) 揺動切削を行う工作機械のサーボ制御装置、制御方法及びコンピュータプログラム
JP6893792B2 (ja) 工作機械および振動抑制方法
US20100191365A1 (en) Machine tool
JP6877729B2 (ja) 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム
WO2018092221A1 (ja) 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置
JP6474450B2 (ja) 工作機械の制御システム
JPH0452908A (ja) 工具変形量補正方式
JP2025000936A (ja) バリ取り装置
JP5494378B2 (ja) ねじ切り制御方法及びその装置
WO2016051542A1 (ja) 送り軸制御方法および数値制御工作機械
JP2012056005A (ja) パラメータ設定方法およびパラメータ設定装置
JP2021111026A (ja) 工作機械の加工制御方法
JP2020140504A (ja) 数値制御装置と制御方法
JP2021114187A (ja) 振動抑制装置及び振動抑制方法
EP3540538B1 (en) Compensation quantity acquisition device, feed mechanism control device, compensation quantity acquiring method and feed mechanism control method
TW202344945A (zh) 伺服控制裝置及伺服控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16921712

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018550922

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16921712

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1