(57)【要約】【課題】被加工物を支持できない距離を機械仕様に合った最短距離にできる心押台制御装置を提供する。【解決手段】心押台制御装置は、予め、心押台の加速時間ｔａと移動速度Ｖ、駆動トルクの測定周期ｔと測定回数ｎの設定を受け付ける心押パラメータ設定部４と、加速時間ｔａと移動速度Ｖとに基づいて、加速区間距離Ｌａを算出する算出部２１と、移動速度Ｖと測定周期ｔと測定回数ｎとに基づいて、一定速度区間距離Ｌｂを算出する算出部２２と、前記サーボモータの駆動トルクを検出する駆動トルク検出部９と、Ｌａ＋Ｌｂを駆動トルク測定距離Ｌｔとして設定し、前記心押台をＬａ＋Ｌｂだけ移動させた際に前記駆動トルク検出手段で検出された駆動トルクＴと、被加工物の支持に必要なサーボモータのトルク指令値τａとに基づいて、サーボモータの駆動トルクの制限値τｃを算出する制御部５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心押しセンターを被加工物のセンター穴に押し付けて被加工物を支持する心押台であって、サーボモータで駆動される心押台の駆動を制御する心押台制御装置であって、
予め、心押台の加速時間ｔａと移動速度Ｖ、駆動トルクの測定周期ｔと測定回数ｎの設定を受け付ける心押パラメータ設定手段と、
前記設定された加速時間ｔａと移動速度Ｖとに基づいて、駆動トルク測定のための心押台の加速区間距離Ｌａを算出する手段と、
前記設定された移動速度Ｖと測定周期ｔと測定回数ｎとに基づいて、駆動トルク測定のための心押台の一定速度区間距離Ｌｂを算出する手段と、
前記サーボモータの駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段と、
前記加速区間距離Ｌａと一定速度区間距離Ｌｂを合算した値を駆動トルク測定距離Ｌｔとして設定し、前記心押台を前記駆動トルク測定距離Ｌｔ分だけ移動させた際に前記駆動トルク検出手段で検出された駆動トルクＴと、被加工物の支持に必要なサーボモータのトルク指令値τａとに基づいて、サーボモータの駆動トルクの制限値τｃを算出する制御手段と、
を備える、ことを特徴とする心押台制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の心押台制御装置であって、
前記制御手段は、心押台が、前記駆動トルク測定距離Ｌｔのうち、前記一定速度区間距離Ｌｂに相当する区間を移動する際に検出された駆動トルクＴの平均トルク値τｂと、前記トルク指令値τａと、の合算値を、前記制限値τｃとする、
ことを特徴とする心押台制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心押しセンターを用いて被加工物を支持する心押台の駆動を制御する心押台制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
数値制御旋盤において、被加工物を支持する心押台は、従来、油圧駆動されることが多かったが、近年、サーボモータによって駆動制御する電動心押台が採用されてきている。電動心押台は、サーボモータに連結された送りねじによって駆動される心押台に装着された心押しセンターを、被加工物のセンター穴に押し付けて被加工物を支持する。電動心押台において、被加工物を支持する際には、心押し支持推力を駆動系の変速比を考慮した駆動トルクで、サーボモータを駆動制御しただけでは、駆動系の伝達機構の伝達効率により安定した支持推力が得られないという問題があった。そこで、心押台を被加工物の近傍に接近させた状態で、心押しセンターを、予め設定された被加工物に接触しない位置から、予め設定された駆動トルク測定距離だけ、一定速度で駆動させた際の、サーボモータの駆動トルクを検出し、この検出した駆動トルクと被加工物の支持に必要なサーボモータのトルク指令値とを合算したトルクをサーボモータ駆動トルクの制限値として採用していた。
【０００３】
次に、図４のブロック図を用いて従来技術を説明する。心押推力設定部１で予め設定された心押し支持推力は、トルク指令変換部２で駆動系の変速比を考慮してサーボモータ１１のトルク指令値τａに換算される。心押指令部３は、図示しない手動操作あるいは加工プログラムにより心押指令を発生させて、心押台制御部５を起動する。該起動された心押台制御部５は、サーボ制御部６、電力増幅部１０を介してサーボモータ１１のトルクを制御し心押台を駆動制御するとともに位置検出器１２からの位置フィードバックにより位置制御する。ここで、心押台制御部５は、心押パラメータ設定部４で予め設定された、心押しセンターが被加工物に十分接触しない位置（すなわち、心押しセンターと被加工物との距離が駆動トルク測定距離以上となる位置）から、パラメータ設定部４で予め設定された駆動トルク測定距離Ｌを一定速度Ｖで移動した際に、駆動トルク検出部９で検出した駆動トルクＴの平均トルク値τｂと、被加工物の支持に必要なサーボモータのトルク指令値τａを、合算したトルク制限値τｃを算出する。算出されたトルク制限値τｃは、トルク指令値記憶部７に記憶されて、サーボ制御部６に送出される。該サーボ制御部６は、前記トルク制限値τｃを上限としたサーボモータ１１のトルク制限制御を行う。
【０００４】
上述した構成により、心押台を駆動するサーボモータ１１を駆動制御し、前記心押台に装着された心押しセンターが被加工物のセンター穴に勘合し、前記駆動トルクＴがサーボ制御部６から出力されるトルク制限値τｃに達したところで、心押台の送りを停止することによって被加工物は所定の支持推力で支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１５１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来技術によれば、予め設定された被加工物に十分接触しない位置から駆動トルク測定距離の間で、駆動系の伝達機構の伝達効率による推力低下を招く無負荷の駆動トルクを検出する。そのため、この間は、被加工物を支持することができない。被加工物を手で支え心押しセンターを支持させる場合などには、被加工物のより近傍から心押しを駆動させられることが望まれている。しかし、予め設定された駆動トルク測定距離はサーボ特性に依らず一律一定の距離であり、駆動トルクの測定に余るほどの距離設定になっており、被加工物が支持できない区間を余分に設けているという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の心押台制御装置は、心押しセンターを被加工物のセンター穴に押し付けて被加工物を支持する心押台であって、サーボモータで駆動される心押台の駆動を制御する心押台制御装置であって、予め、心押台の加速時間ｔａと移動速度Ｖ、駆動トルクの測定周期ｔと測定回数ｎの設定を受け付ける心押パラメータ設定手段と、前記設定された加速時間ｔａと移動速度Ｖとに基づいて、駆動トルク測定のための心押台の加速区間距離Ｌａを算出する手段と、前記設定された移動速度Ｖと測定周期ｔと測定回数ｎとに基づいて、駆動トルク測定のための心押台の一定速度区間距離Ｌｂを算出する手段と、前記サーボモータの駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段と、前記加速区間距離Ｌａと一定速度区間距離Ｌｂを合算した値を駆動トルク測定距離Ｌｔとして設定し、前記心押台を前記駆動トルク測定距離Ｌｔ分だけ移動させた際に前記駆動トルク検出手段で検出された駆動トルクＴと、被加工物の支持に必要なサーボモータのトルク指令値τａとに基づいて、サーボモータの駆動トルクの制限値τｃを算出する制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、駆動トルクの測定距離をサーボモータの加速区間と一定速度区間とに分けて、加速区間は心押台の加速時間ｔａと移動速度Ｖから加速区間の移動距離Ｌａを算出し、一定速度区間は駆動トルクの測定周期ｔと測定回数ｎと心押台の移動速度Ｖから移動距離Ｌｂを算出することで、サーボモータ特性の加速時間が短い機械や、心押台の移動速度が遅い場合は、駆動トルク測定距離を短くすることができる。このため、被加工物を支持できない距離を機械仕様に合った最短距離にでき、被加工物のより近傍から心押しを駆動させられるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態である心押台制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】心押台制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】駆動トルク測定区間の移動速度と駆動トルクのタイムチャートの例である。
【図４】従来技術の心押台制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施例を、図１のブロック図と図２の心押台制御を示すフローチャートを用いて説明する。なお、従来技術と同等な部分については詳細な説明を省略する。
【００１１】
サーボパラメータ設定部８は、予め、心押台の移動速度Ｖと加速時間ｔａ、駆動トルクの測定周期ｔと測定回数ｎの設定を受け付ける。また、心押し制御に先立って、心押推力設定部１は、予め、被加工物を支持するための心押し推力Ｎの設定を受け付ける（ステップＳ１０）。次に、心押台制御部５は、図示しない手動操作あるいは加工プログラムにより心押指令が行われると、心押指令部３を介して起動される（ステップＳ２０）。起動された心押台制御部５は、被加工物を所定の支持推力で支持するために、心押推力設定部１で該設定されている心押し推力Ｎをトルク指令変換部２により被加工物の支持に必要なサーボモータのトルク指令値τａに変換（ステップＳ３０）する。
【００１２】
駆動トルク測定距離算出部２０の加速区間距離算出部２１は、サーボパラメータ設定部８から心押台の移動速度Ｖと加速時間ｔａを読込み（ステップＳ４０、ステップＳ５０）、該心押台の移動速度Ｖと加速時間ｔａから加速区間距離Ｌａ＝ｔａ×Ｖ÷２を算出する（ステップＳ６０）。なお、本実施形態では、加速中は、速度が比例的に増加する（加速度が一定）と想定しているため、Ｌａ＝ｔａ×Ｖ÷２としているが、心押台の仕様等に応じて、この加速区間距離Ｌａの算出式は変更してもよい。一定速度区間距離算出部２２は、心押パラメータ設定部４で設定されている駆動トルクの測定周期ｔと測定回数ｎを読込み（ステップＳ７０）、心押台の移動速度Ｖとから駆動トルク測定の一定速度区間距離Ｌｂ＝Ｖ×ｔ×ｎを算出する（ステップＳ８０）。そして、この算出された加速区間距離Ｌａと一定速度区間距離Ｌｂを加算した距離Ｌｔ＝Ｌａ＋Ｌｂを駆動トルク測定距離として設定する。
【００１３】
心押台制御部５は、駆動トルク測定距離の加速区間距離Ｌａと一定速度区間距離Ｌｂを読込み、心押台（より正確には心押しセンター）を、被加工物から駆動トルク測定距離Ｌｔ以上離れた位置に位置させる。そして、その位置から心押台の移動を開始する。心押台が移動開始してからの心押軸移動距離Ｌが加速区間距離Ｌａに到達するまで駆動トルクの測定をおこなわず移動する（ステップＳ９０）。移動距離が加速区間距離Ｌａに到達した後は、心押軸移動距離Ｌが、さらに、一定速度区間距離Ｌｂに到達するまで（すなわち、Ｌ≧Ｌａ＋Ｌｂになるまで）、駆動トルクＴを検出し、到達後は、駆動トルクＴの平均値τｂを算出する（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。そして、被加工物の支持に必要なサーボモータの該トルク指令値τａと該駆動トルクの平均値τｂを心押台制御部５で合算して、トルク制限値τｃ＝τａ＋τｂを算出する（ステップＳ１３０）。このトルク制限値τｃは、トルク指令値記憶部７に記憶された後、サーボ制御部６へ送出される。該サーボ制御部６は、前記トルク制限値τｃを上限としたサーボモータ１１のトルク制限制御を行う（ステップＳ１４０〜Ｓ１６０）。
【００１４】
上述した該駆動トルクの平均トルク値τｂの測定動作について、図３のタイムチャートを用いて補足説明する。図３（ａ）は、心押台を駆動するサーボモータの駆動トルクτの変化の一例を示している。図３（ｂ）は、心押台が移動開始してからの加速区間と一定速度区間の心押移動速度Ｖの変化の例を示している。この図３から明らかなとおり、加速区間の加速時間ｔａ（＝ｔ１−ｔ２）の移動距離Ｌａの移動中は、駆動トルクの測定を行わず、一定速度区間の測定周期ｔと測定回数ｎと移動速度Ｖから算出される移動時間（＝ｔ２−ｔ３）の移動距離Ｌｂの移動中に測定回数ｎだけ駆動トルクの測定を行い、駆動トルクの平均値τｂを算出する。
【符号の説明】
【００１５】
１  心押推力設定部、２  トルク指令変換部、３  心押指令部、４  心押パラメータ設定部、５  心押台制御部、６  サーボ制御部、７  トルク指令値記憶部、８  サーボパラメータ設定部、９  駆動トルク検出部、１０  電力増幅部、１１  サーボモータ、１２  位置検出器、２０  駆動トルク測定距離算出部、２１  加速区間距離算出部、２２  一定速度区間距離算出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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