(57)【要約】【課題】Ｃ軸創成加工時における形状精度を向上させる。【解決手段】速度範囲判定部９は、ＮＣ装置１から速度指令Ｖｏを受け取り、低速巻線か高速巻線かの判定を行うものの、該回転数が低速巻線用のものか、高速巻線用のものかの判定データである回転数判定指令Ｖｊを巻線切替判定部１２に送出する。加工条件判定部１１は、ＮＣ装置からプログラムコードＰｃを受け取ると、該プログラムコードが早送り指令であるか切削送り指令であるかの判定を行い、いずれかの条件であるという内容の加工条件判定データＰｊを巻線切替判定部１２に送出する。この際、加工条件判定データＰｊ内には、行う加工がＣ軸創成加工であるか否かという内容も含まれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械における主軸電動機の固定子巻線を、高速回転時には各相の巻線の巻数が少なくなるように、低速回転時には各相の巻線の巻数が多くなるように、前記主軸電動機の固定子巻線を切り替える工作機械の制御装置において、
回転工具軸と主軸とを同期させて加工を行うＣ軸創成加工時に、加工プログラムにおいて早送りを示すプログラムコードが指令された時には各相の巻線の巻数が多くなるように、切削送りを示すプログラムコードが指令された時には各相の巻線の巻数が少なくなるように、主軸電動機の固定子巻線を巻線切替することを特徴とした工作機械の制御装置。
【請求項２】
工作機械における主軸電動機の固定子巻線を、高速回転時には△巻線に、低速回転時にはＹ巻線に、前記主軸電動機の固定子巻線を切り替える工作機械の制御装置において、
回転工具軸と主軸とを同期させて加工を行うＣ軸創成加工時に、加工プログラムにおいて早送りを示すプログラムコードが指令された時にはＹ巻線に、切削送りを示すプログラムコードが指令された時には△巻線に、主軸電動機の固定子巻線を巻線切替することを特徴とした工作機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械における主軸用電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に、従来の電動機の制御ブロックの一例を示す。ＮＣ装置１から速度指令Ｖｏを受け取った速度制御部２は速度指令Ｖｏとエンコーダ８から受け取った速度検出値Ｖｍからトルク指令Ｔｃを生成し、電流制御部３に送出する。電流制御部３では電流検出部５から受け取った電流検出値Ｉｍをもとに、電圧指令Ｖｃを生成し、インバータ部４に送出する。インバータ部４では電圧指令Ｖｃをもとに、実際に電動機７の巻線に電流Ｉを流す。電流検出部５では巻線に実際に流れている電流値Ｉを検出する。
【０００３】
一方、速度範囲判定部９ではＮＣ装置１から速度指令Ｖｏを受け取り、あらかじめ設定された巻線切替回転数Ｖｎより速度指令Ｖｏが大きいか小さいかの判定を行い、Ｖｏ≦Ｖｎの場合は低速巻線、Ｖｏ＞Ｖｎの場合は高速巻線であるという内容の巻線判定指令Ｃｊをパラメータ切替部１０に送出する。パラメータ切替部１０では巻線判定指令Ｃｊに応じて、低速巻線用パラメータあるいは高速巻線用パラメータのいずれかを、速度パラメータ指令ＶＰｏとして速度制御部２に、電流パラメータ指令ＩＰｏとして電流制御部３にそれぞれ送出する。また、パラメータ切替部１０は巻線判定指令Ｃｊが現在の巻線と違う巻線に指令された場合に、巻線切替指令Ｃｏを巻線切替部６に送出する。
【０００４】
巻線切替部６ではマグネットコンタクタ等により、電動機７の各相巻線の端子の接続方法を例えばＹ巻線と△巻線の間で切り替えたり、Ｙ巻線同士で巻数を切り替えたりといった方法により、巻線切替を行う。以下、Ｙ巻線と△巻線との間で切り替える場合のＹ巻線、またはＹ巻線同士で巻数を切り替える場合の巻数が多くなる巻線を低速巻線、Ｙ巻線と△巻線との間で切り替える場合の△巻線、またはＹ巻線同士で巻数を切り替える場合の巻数が少なくなる巻線を高速巻線とそれぞれ呼ぶことにする。
【０００５】
複合加工機と呼ばれる工作機械においては、主軸と回転工具軸を同期させて行うＣ軸創成加工がしばしば行われる。Ｃ軸創成加工においては、ワークを掴んでいる主軸の回転位置と、回転工具の位置とを同期させることによって、単純な円形ではない複雑な形状の加工を行う。この場合、加工を行う際には、まず、ワークを加工する初期位置にもってくるために、主軸は早送りでワークを回転させて初期位置に位置決めした後、工具がついている回転工具とワークがついている主軸とを同期させながら、切削送りでワークを加工していく。この場合、早送り時も切削送り時も、主軸は通常、数１０回転〜１００回転程度の低い回転数で回される事がほとんどである。したがって、Ｃ軸創成加工時には、ほとんどの場合主軸電動機の巻線は低速巻線となっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２６９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
主軸電動機が巻線切替を行う際、低速巻線の巻線数は高速巻線の巻線数に比べて多くなることは知られているが、巻線数が多くなると巻線数に比例して巻線のインダクタンスも大きくなる。巻線のインダクタンスが大きくなると、巻線に流れる電流の応答性が低下する。電流の応答性が低下するという事は、制御ループ上でその下流にある速度の応答性も低下することになり、さらに、位置の応答性も低下することになる。Ｃ軸創成加工において形状精度が要求される場合には、当然同期する軸全ての加工時の位置及び速度の高い応答性が必要になる。
【０００８】
しかし、前述したとおり、Ｃ軸創成加工時には主軸電動機の回転数が低いため、主軸電動機は低速巻線で運転されており、したがって、切削送り時には必要とされる高い応答性を達成できずに加工するため、必要となる形状精度で加工できないという問題が起こってしまう。
【０００９】
一方、一般的に電動機の低速巻線と高速巻線を比較すると、同一のトルクを出力する際に高速巻線では電流の所要量が大きく、常時高速巻線を使用するとモータ発熱が大きくなり、機械の熱変形が大きくなる。そのため、応答性を必要としないＣ軸創成加工の早送りにおいては、低速巻線を用いて駆動し、機械の熱変形を小さく抑えることが必要である。
【００１０】
以上のように、Ｃ軸創成加工時においては、早送り時には発熱の小さな低速巻線を用いて熱変形を小さくし、切削送り時には高い応答性により高精度の加工を行うことが求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の電動機の制御装置は、工作機械における主軸電動機の固定子巻線を、高速回転時には各相の巻線の巻数が少なくなるように、低速回転時には各相の巻線の巻数が多くなるように、前記巻線を切り替える工作機械の制御装置において、回転工具軸と主軸とを同期させて加工を行うＣ軸創成加工時に、早送り時には低速巻線に、切削送り時には高速巻線に、主軸電動機の固定子巻線を巻線切替する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を用いることにより、Ｃ軸創成加工時に主軸電動機が常に応答性の低い低速巻線で制御されているために、加工時の形状精度が低下するという課題に対して、早送り指令か切削送り指令であるかを判定して、早送り指令時には低速巻線、切削送り指令時には高速巻線を用いて加工することにより、早送り時には発熱の小さな低速巻線で駆動することによって機械の熱変形を小さくすることができ、切削送り時には高形状精度で加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図1に、本発明における主軸電動機の巻線切替を行うための制御ブロックの一例を示す。なお、従来図を示す図３と同じ番号及び記号で示される要素については、その働きが従来技術と同等であるとして説明を省略する。速度範囲判定部９は、ＮＣ装置１から速度指令Ｖｏを受け取り、従来技術と同様に低速巻線か高速巻線かの判定を行うものの、該回転数が低速巻線用のものか、高速巻線用のものかの判定データである回転数判定指令Ｖｊを巻線切替判定部１２に送出する。一方、加工条件判定部１１は、ＮＣ装置からプログラムコードＰｃを受け取ると、該プログラムコードが早送り指令であるか切削送り指令であるかの判定を行い、いずれかの条件であるという内容の加工条件判定データＰｊを巻線切替判定部１２に送出する。この際、加工条件判定データＰｊ内には、行う加工がＣ軸創成加工であるか否かという内容も含まれている。
【００１４】
なお、前述したように、巻線切替部６ではマグネットコンタクタ等により、電動機７の各相巻線の端子の接続方法を例えばＹ巻線と△巻線の間で切り替えたり、Ｙ巻線同士で巻数を切り替えたりといった方法により、巻線切替を行う。以下、Ｙ巻線と△巻線との間で切り替える場合のＹ巻線、またはＹ巻線同士で巻数を切り替える場合の巻数が多くなる巻線を低速巻線、Ｙ巻線と△巻線との間で切り替える場合の△巻線、またはＹ巻線同士で巻数を切り替える場合の巻数が少なくなる巻線を高速巻線とそれぞれ呼ぶことにする。
【００１５】
次に、巻線切替判定部１２における処理を図２を用いて説明する。図２は、巻線切替判定部１２の処理の内容を示すフローチャートである。まず、巻線切替判定部１２はＮＣ装置１から受け取ったプログラムコードＰｃから、Ｃ軸創成加工かどうかの判定を行う（Ｓ２０１）。Ｃ軸創成加工でない場合は、巻線切替の判定に速度指令Ｖｏが使われ、従来技術と同様に、あらかじめ設定された巻線切替回転数ＶｎよりＶｏが大きいか小さいかの判定を行うことによって、高速巻線であるか低速巻線であるかの判定を行う（Ｓ２０２）。
【００１６】
一方、Ｃ軸創成加工の場合には、加工条件判定データＰｊが早送り指令であるか切削送り指令であるかの判定を行う（Ｓ２０３）。前記判定により早送り指令と判定された場合は低速巻線となり、これに基づいて巻線判定指令Ｃｊを作成し（Ｓ２０４）、また、切削送り指令と判定された場合には高速巻線となり、これに基づいて巻線判定指令Ｃｊを作成し（Ｓ２０５）、パラメータ切替部１０に巻線判定指令Ｃｊを送出する。
【００１７】
以上が、ＮＣ装置１から加工条件判定部１１に送出されるプログラムコードＰｃのいくつかの例である。なお、前述した通り、加工条件判定部１１から送出される加工条件判定データＰｊには、Ｃ軸創成加工か否かの内容も含まれているため、ＮＣ装置１から加工条件判定部１１に送出されるプログラムコードＰｃにも、Ｃ軸創成加工か否かの内容が含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における主軸電動機の巻線切替を行うための制御ブロックの一例を示す図である。
【図２】本発明における巻線切替判定部１２における処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】従来における主軸電動機の巻線切替を行うための制御ブロックの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ＮＣ装置、２  速度制御部、３  電流制御部、４  インバータ部、５  電流検出部、６  巻線切替部、７  電動機、８  エンコーダ、９  速度範囲判定部、１０  パラメータ切替部、１１  加工条件判定部、１２  巻線切替判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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