(57)【要約】【課題】同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する制御装置において、回転位置検出器のマーカ信号検出前に主軸を起動させても、主軸の負荷状態に影響されることなく電動機の回転ムラを抑制することができる主軸の制御装置を提供する。【解決手段】主軸制御装置の起動電流指令発生部１３に、予め複数の周波数や振幅を記憶しておき、外部機器からの入力信号によって、主軸の負荷状態に最適な交流信号の周波数や振幅に切り換える。【選択図】図１
2017060277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、
インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、
目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、
マーカ信号検知前の起動時に主軸が追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、
前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を０から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、
同期電動機に通電する電流指令として、前記起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、
を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する制御装置であって、
前記起動電流指令発生部は、複数の周波数を予め記憶し、主軸の負荷状態を示す入力信号によって、周波数を最適な値に切り換えて前記交流信号を出力できることを特徴とする主軸制御装置。
【請求項２】
主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、
インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、
目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、
マーカ信号検知前の起動時に主軸が追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、
前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を０から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、
同期電動機に通電する電流指令として、前記起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、
を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する制御装置であって、
前記起動電流指令発生部は、複数の振幅を予め記憶し、主軸の負荷状態を示す入力信号によって、振幅を最適な値に切り換えて前記交流信号を出力できることを特徴とする主軸制御装置。
【請求項３】
主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、
インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、
目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、
マーカ信号検知前の起動時に主軸が追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、
前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を０から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、
同期電動機に通電する電流指令として、前記起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、
を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する制御装置であって、
前記起動電流指令発生部は、複数の周波数及び振幅を予め記憶し、主軸の負荷状態を示す入力信号によって、周波数及び振幅を最適な値に切り換えて前記交流信号を出力できることを特徴とする主軸制御装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれか一つに記載の主軸制御装置であって、入力信号として機械操作者による手入力信号を使用し、入力される手入力信号に基づいて、前記交流信号の切り換えを行うことを特徴とする主軸制御装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一つに記載の主軸制御装置であって、入力信号として上位制御装置からの信号を使用し、入力される上位制御装置からの信号に基づいて、前記交流信号の切り換えを行うことを特徴とする主軸制御装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一つに記載の主軸制御装置であって、入力信号として工作機械の加工スペースに設置されたカメラの映像を使用し、カメラに映し出された主軸の負荷状態に基づいて、前記交流信号の切り換えを行うことを特徴とする主軸制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸を駆動制御する主軸制御装置の改良に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の主軸を駆動する電動機としては誘導電動機が一般的に使用されてきた。しかし、誘導電動機は回転子に二次導体を持つという構造的特徴および動作原理上、効率が低くなり、また主軸に二次導体の発熱が伝わるため、温度上昇によって主軸が熱膨張し、加工精度が悪化するなどの課題がある。このため、近年は主軸駆動用として誘導電動機の代わりにリラクタンス型電動機やＩＰＭ（埋込磁石型）電動機などの同期電動機を使う傾向がある。
【０００３】
これら同期電動機の特徴として、電動機巻線に通電する交流電流の位相を回転子位置に同期して制御する必要がある。しかしながら、一般的に主軸の回転位置すなわち回転子位置を検出する回転位置検出器は、主軸の一回転毎に一回出力されるマーカ信号と、主軸の所定の微小角度を回転する毎に周期的なパルス、もしくは正弦波をインクリメンタル信号として出力する方式のものが多く、マーカ信号出力後のインクリメンタル信号をカウントすることによって回転子位置が検出できるが、マーカ信号出力前は電源投入時の回転子位置を起点とする（相対的な）回転子位置変化のみが検出でき、回転子の絶対位置を検出することができない。このため、マーカ通過前においては、電動機に対して適切な電流を通電することができないため発生トルクを制御することができず、指令した回転方向に対して逆方向に回転する場合がある。
【０００４】
上記問題点を解消する従来技術として、特許文献１の様な起動時の回転方向を正しく制御できる主軸制御装置が開示されている。
【０００５】
従来技術の例として、特許文献１に記載された主軸制御装置について、図５のブロック図と図６のタイムチャートを用いて簡単に説明する。図５の様な主軸制御装置に用いられる速度制御部１、定常電流指令発生部２、電流制御部４、インバータ５は、一般的な主軸制御装置と共通なものであるので、その機能を簡単に説明する。速度制御部１は外部から入力された速度指令と速度検出部９が検出した速度検出値に基づいてトルク指令値を演算する。次に定常電流指令発生部２は、このトルク指令値に応じて電動機に通電する定常制御電流の振幅を演算し、定常制御電流の位相角度は角度信号検出部１０から入力された位置検出値を用いることによって回転子位置に同期した電流指令を出力する。電流制御部４は前記電流指令と電流検出部６によって検出された電流検出値との偏差に基づいてインバータ５へ出力する電圧指令値を演算しており、電動機７に通電される電流を電流指令値どおりにフィードバック制御している。
【０００６】
次に、図５の主軸制御装置において、電源投入直後で回転位置検出器８が、主軸の一回転毎に出力されるマーカ信号をまだ出力していない状態における起動制御について説明する。このとき、磁極原点検出部１１はマーカ信号が出力されていないことを検出しており、マーカ未通過信号を電流指令切換部３に出力している。このとき、電流指令切換部３は電流制御部４に入力する電流指令を、トルク指令に基づいて定常電流指令発生部２が演算したものに代えてスローアップ処理部１４が出力したものに切り換える。また、起動電流指令発生部１３は予め設定された一定の周波数の交流信号を発生しており、その位相回転方向は極性判別部１２の出力信号に基づいて速度指令と同一方向としている。スローアップ処理部１４は起動電流指令発生部１３から受けた交流信号を元に、外部から入力された運転指令と起動方向判定部１５から入力された逆方向信号に応じて電流振幅のスローアップ処理を行い、起動電流指令を算出する。
【０００７】
上記動作を図６のタイムチャートに基づいて説明する。まず、運転指令が入力されると速度制御部１の出力するトルク指令が発生するが、このトルク指令を受けて定常電流指令発生部２が出力する電流指令は電流指令切換部３において電流制御部４とは切り離されている。そして、スローアップ処理部１４は起動電流指令発生部１３から入力された交流信号に基づいて振幅が０から次第に大きくなる起動電流指令を出力する。この電流指令は後段の電流制御部４に入力され、電動機７は０から次第に大きくなる交流トルクを発生し、この発生トルクが主軸の静摩擦トルクを超えると主軸は回転を開始する。ただし、この発生トルクは交流であるので所望する回転方向と一致しているとは限らない。従って図６に示すように指令方向と逆方向に回転し始める場合がある。この場合において、スローアップ処理部１４は起動方向判定部１５から入力された逆方向信号を受けて起動電流指令の振幅を小さくする。この結果、電動機７の発生トルクは静摩擦トルクより一時的に小さくなり、主軸は停止する。すると、再びスローアップ処理部１４は起動電流指令の大きさを次第に大きくし、交流信号の位相が約１８０°反転した際に再度、静摩擦トルクを超えるトルクが発生して主軸は回転を開始する。
【０００８】
起動電流指令によって電動機が回転を始めた後は、暫らくすると回転位置検出器８からマーカ信号が出力される。このとき図５の磁極原点検出部１１は電流指令切換部３に対して、出力しているマーカ未通過信号をオフにする。これを受けて電流指令切換部３は電流制御部４に入力する電流指令を、トルク指令に基づいて定常電流指令発生部２が出力した電流指令に切り換える。定常電流指令発生部２が出力する電流指令は電動機７の回転子位置に対応して位相角を正しく制御された指令であり、電動機７の発生トルクを任意に精度良く制御できるものであるので、その後の電動機７の速度は速度制御部１の機能によって精密にフィードバック制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３６４４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の従来技術に記載される方法、すなわち上記特許文献１に示される方法においては以下の課題がある。
【００１１】
ＩＰＭ電動機の起動制御時は、速度指令値に対して実際の速度が変化する回転ムラが発生する。回転ムラは、特に起動電流の周波数が高い場合や振幅が大きい場合に振幅が大きくなる傾向がある。図８を用いてＩＰＭ電動機の動作原理と回転ムラの振幅が大きくなる原因について説明する。図８は、ＩＰＭ電動機の動作原理を簡単に説明した図である。ＩＰＭ電動機は、固定子巻線に電流を印加すると、Ｎ，Ｓ磁界２１が生成される。回転子２２内には磁石２３が設置されており、前記Ｎ，Ｓ磁界２１と磁石２３のＮ，Ｓ極の吸引・反発作用、さらに回転子のスリットによって生成された磁束２４によって、マグネットトルクとリラクタンストルクが発生して２６の方向に回転子が回転する。
【００１２】
次に、回転ムラの原因について、ＩＰＭ電動機に発生するマグネットトルクに着目して説明する。固定子巻線に印加される起動電流の周波数が高い、すなわち、固定子２０に生成されるＮ，Ｓ磁界２１の回転が早い場合、Ｎ，Ｓ磁界２１と磁石の位置関係が急激に変化するため、Ｎ，Ｓ極の吸引・反発作用によって発生するマグネットトルクが大きくなって、回転子の速度が急激に変化する。よって、図７（ａ）の様に回転ムラの振幅が大きくなってしまう。一方、起動電流の振幅が大きい場合も、Ｎ，Ｓ磁界２１が強くなるため、Ｎ，Ｓ極の吸引・反発作用によって発生するマグネットトルクが大きくなり、回転子の速度が急激に変化して回転ムラの振幅が大きくなってしまう。
【００１３】
反対に、起動電流の周波数が低い場合や振幅が小さい場合は、Ｎ，Ｓ磁界２１と磁石の位置関係が緩やかに変化するため、Ｎ，Ｓ極の吸引・反発作用によって発生するマグネットトルクも小さく、回転子の速度も緩やかに変化する。よって、図７（ｂ）の様に回転ムラの振幅は小さくなる。
【００１４】
また通常、起動制御時はオープンループで制御されているため、回転ムラを解消するための制御は行われていない。
【００１５】
前述した様に、一般的に回転ムラの振幅は、起動電流の周波数が高い場合や振幅が大きい場合に大きくなるが、主軸の負荷状態に応じて回転ムラの振幅は変動する。言い換えると、主軸の負荷状態に対して最適な起動電流の周波数と振幅を選択すれば、比較的高周波数や高振幅であっても回転ムラの振幅を抑えることができる。主軸の負荷状態とは、偏重量ワークや長尺ワーク等の装着するワークの形状、装着するチャックの大小を言う。
【００１６】
しかしながら従来技術の場合、前記起動電流指令発生部１３から出力される起動電流の周波数と振幅が１種類に固定されているため、主軸の負荷状態によっては起動電流の周波数と振幅のアンマッチが発生し得る。そうなると、図７（ａ）の様に回転ムラが大きくなる。このようなときに、ワークやチャックの形状によっては、回転ムラが原因で径方向の振動が発生して、加工の前準備でチャックやワークに接近していた工具や測定器、刃物台等の工作機械の部品がチャックやワークに接触して破損する可能性がある。
【００１７】
本発明の目的は、ＩＰＭ電動機を利用する工作機械の主軸制御装置において、マーカ検出前に主軸を起動させても、主軸の負荷状態に影響されることなく電動機の回転ムラを抑制することができる主軸の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、マーカ信号検知前の起動時に主軸が追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を０から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、同期電動機に通電する電流指令として、前記起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する制御装置であって、前記起動電流指令発生部は、複数の周波数を予め記憶し、主軸の負荷状態を示す入力信号によって、周波数を最適な値に切り換えて前記交流信号を出力できることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の別態様は、主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、マーカ信号検知前の起動時に主軸が追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を０から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、同期電動機に通電する電流指令として、前記起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する制御装置であって、前記起動電流指令発生部は、複数の振幅を予め記憶し、主軸の負荷状態を示す入力信号によって、振幅を最適な値に切り換えて前記交流信号を出力できることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の別態様は、主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、マーカ信号検知前の起動時に主軸が追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を０から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、同期電動機に通電する電流指令として、前記起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する制御装置であって、前記起動電流指令発生部は、複数の周波数及び振幅を予め記憶し、主軸の負荷状態を示す入力信号によって、周波数及び振幅を最適な値に切り換えて前記交流信号を出力できることを特徴とする。
【００２１】
また、上記発明において、入力信号として機械操作者による手入力信号を使用し、入力される手入力信号に基づいて、前記交流信号の切り換えを行ってもよい。
【００２２】
また、上記発明において、入力信号として上位制御装置からの信号を使用し、入力される上位制御装置からの信号に基づいて、前記交流信号の切り換えを行ってもよい。
【００２３】
また、上記発明において、入力信号として工作機械の加工スペースに設置されたカメラの映像を使用し、カメラに映し出された主軸の負荷状態に基づいて、前記交流信号の切り換えを行ってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る主軸制御装置によれば、入力信号に合わせて交流信号の周波数や振幅を切り換えたり、両方ともを同時に切り換えたりすることで、マーカ検出前に主軸を起動させても、主軸の負荷状態に影響されることなく電動機の回転ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態を示す主軸制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図５】従来技術による主軸制御装置の一例を示すブロック図である。
【図６】従来技術による動作を説明するタイムチャートである。
【図７】従来技術における交流信号の周波数や振幅による電動機速度の違いを示した図である。
【図８】従来技術におけるＩＰＭ電動機の動作原理を簡単に説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る実施形態について図を用いて説明する。
本書には、入力信号として機械操作者による手入力信号を使用した場合を例に記載する。
【００２７】
尚、本発明の入力信号は機械操作者による手入力信号に限らず、ＮＣ装置の様な上位制御装置からの信号や、今回は具体的に説明しないが工作機械の加工スペースに設置されたカメラの映像を入力として使用した場合であっても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について、図１〜図２を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を示す主軸制御装置のブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【００２９】
まずは、本発明の実施形態である主軸制御装置の構成について説明する。
基本的な構成は図５を用いて上述していたものと同様であるため、同じ構成要素に同じ符号を付して説明を省略する。本発明の実施形態において従来技術と異なる部分のみ以下に説明する。
【００３０】
起動電流指令発生部１３は、複数の周波数を記憶できるメモリ機能を有する。記憶しておく交流信号の周波数は、周波数Ａ、周波数Ｂ、周波数Ｃ・・・とする。さらに起動電流指令発生部１３は、外部から入力された主軸の負荷状態を示す信号１６を監視して、主軸の負荷状態によって、スローアップ処理部１４に出力する交流信号の周波数を切り換える。なお、外部から入力される主軸の負荷状態を示す信号１６は、例えば機械操作者が機械に取り付けられたボタンを押すことで出力されるようにしておき、ボタンの種類も“偏重量ワーク”、“長尺ワーク”、“チャック大”・・・等複数個準備しておき、主軸の負荷状態に合わせてボタンを押して信号を出力する。
【００３１】
上記動作を図２のフローチャートを用いて説明する。まず、運転指令が入力されると、ステップＳ１で電流指令切換部３が磁極原点検出部１１からマーカ信号が出力されているかどうか、または、マーカ未通過信号が出力されているかどうかを確認する。マーカ信号が出力されている、またはマーカ未通過信号がオフ状態である場合は、ステップＳ２にて電流指令切換部３が自身のスイッチを図１のＬ側に切り換える。その後、ステップＳ３で定常電流指令発生部２から定常制御電流が出力されて、電動機７が定常制御で回転する。
【００３２】
一方、マーカ信号が出力されていない、またはマーカ未通過信号が出力されている場合は、前述したように電動機７に対して適切な電流を通電することができないため、起動制御で電動機７を回転させる必要がある。
【００３３】
起動制御の場合、まず、ステップＳ４で電流指令切換部３が自身のスイッチを図１のＨ側に切り換える。次にステップＳ５にて、起動電流指令発生部１３が外部から入力された主軸の負荷状態を示す信号１６を確認する。主軸の負荷状態を示す信号１６が“標準”を示す場合は、ステップＳ６にて、起動電流指令発生部１３が自身の中に予め記憶されていた周波数Ａで交流信号を発生させる。また起動電流指令発生部１３は、主軸の負荷状態を示す信号１６が“偏重量ワーク”を示す場合は、ステップＳ７にて周波数Ｂを、主軸の負荷状態を示す信号１６が“長尺ワーク”を示す場合は、ステップＳ８にて周波数Ｃを選択し交流信号を発生させる。この様に、主軸の負荷状態に合わせて、起動電流指令発生部１３の中に予め記憶された複数個の周波数の中から最適な値を選択して交流信号を発生させる。なおこのとき、交流信号の振幅として、起動電流指令発生部１３に予め記憶された所定値が選択される。その後、ステップＳ１０〜Ｓ１３にて、スローアップ処理部１４からステップＳ６〜Ｓ９で発生した周波数の起動電流指令が出力され、電流指令切換部３、電流制御部４、インバータ５を介して、ステップＳ１４で電動機７が起動制御で回転する。
【００３４】
暫らくすると、ステップＳ１５で主軸の原点が回転位置検出器８のマーカを通過する。その後、ステップＳ１６で磁極原点検出部１１がマーカ信号を出力した、またはマーカ未通過信号をオンからオフに切り替えた後、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ２とＳ３を通過して電動機７が定常制御で回転する。
【００３５】
本実施形態によれば、外部から入力される主軸の負荷状態を示す信号に合わせて周波数を切り換えるため、マーカ検出前に主軸を起動させても主軸の負荷状態と起動電流の周波数のアンマッチは発生しなくなる。これにより、回転ムラの振幅も小さくなり径方向の振動も発生しないため、チャックやワークに接近していた工具等との干渉も防ぐことができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。図３は本発明の第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【００３７】
第２の実施形態に係る主軸制御装置が第１の実施形態と異なる点は、交流信号の振幅を主軸の負荷状態によって切り換える点である。起動電流指令発生部１３は、複数の振幅を記憶できるメモリ機能を有する。記憶しておく交流信号の振幅は、振幅Ａ、振幅Ｂ、振幅Ｃ・・・とする。さらに起動電流指令発生部１３は、外部から入力された主軸の負荷状態を示す信号１６を監視して、主軸の負荷状態によって、スローアップ処理部１４に出力する交流信号の振幅を切り換える。
【００３８】
上記動作を図３のフローチャートを用いて説明する。まず、電動機が定常制御で回転する場合は、図２を用いて説明済のため省略する。一方、マーカ信号が出力されていない、またはマーカ未通過信号が出力されている場合、すなわち、電動機が起動制御で回転する場合については、ステップＳ４〜ステップＳ５までは図２と同様であるため、ステップＳ６’以降について説明する。
【００３９】
外部から入力された主軸の負荷状態を示す信号１６が“標準”を示す場合は、ステップＳ６’にて、起動電流指令発生部１３が自身の中に予め記憶されていた振幅Ａで交流信号を発生させる。主軸の負荷状態を示す信号１６が“偏重量ワーク”を示す場合は、起動電流指令発生部１３は、ステップＳ７’にて振幅Ｂを、主軸の負荷状態を示す信号１６が“長尺ワーク”を示す場合は、ステップＳ８’にて振幅Ｃを選択し交流信号を発生させる。
【００４０】
この様に、主軸の負荷状態に合わせて、起動電流指令発生部１３の中に予め記憶された複数個の振幅の中から最適な値を選択して交流信号を発生させる。なおこのとき、交流信号の周波数として、起動電流指令発生部１３に予め記憶された所定値が選択される。その後、ステップＳ１０’〜Ｓ１３’にて、スローアップ処理部１４からステップＳ６’〜Ｓ９’で発生した振幅の起動電流指令が出力され、電流指令切換部３、電流制御部４、インバータ５を介して、ステップＳ１４で電動機７が起動制御で回転する。
【００４１】
暫らくすると、ステップＳ１５で主軸の原点が回転位置検出器８のマーカを通過する。その後、ステップＳ１６で磁極原点検出部１１がマーカ信号を出力した、またはマーカ未通過信号をオンからオフに切り替えた後、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ２とＳ３を通過して電動機７が定常制御で回転する。
【００４２】
本実施形態によれば、外部から入力される主軸の負荷状態を示す信号に合わせて振幅を切り換えるため、マーカ検出前に主軸を起動させても第１の実施形態と同様に、主軸の負荷状態と起動電流の振幅のアンマッチは発生しなくなる。これにより、回転ムラの振幅も小さくなり径方向の振動も発生しないため、チャックやワークに接近していた工具等との干渉も防ぐことができる。
【００４３】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図４を参照して説明する。図４は本発明の第３の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【００４４】
第３の実施形態に係る主軸制御装置が第１の実施形態と異なる点は、交流信号の周波数と振幅を一緒に切り換える点である。起動電流指令発生部１３は、複数の周波数と振幅を記憶できるメモリ機能を有する。記憶しておく交流信号の周波数は、周波数Ａ’、周波数Ｂ’、周波数Ｃ’・・・とし、振幅は、振幅Ａ’、振幅Ｂ’、振幅Ｃ’・・・とする。さらに起動電流指令発生部１３は、外部から入力された主軸の負荷状態を示す信号１６を監視して、主軸の負荷状態によって、スローアップ処理部１４に出力する交流信号の周波数と振幅を切り換える。また、周波数と振幅の大きさについては、第１の実施形態及び第２の実施形態と比べて、周波数と振幅を組み合わせて電動機の回転ムラの振幅が大きくなったり小さくなったりするため、第１の実施形態及び第２の実施形態で述べた周波数Ａ、Ｂ、Ｃ・・・および振幅Ａ、Ｂ、Ｃ・・・とは値が異なる。
【００４５】
上記動作を図４のフローチャートを用いて説明する。まず、電動機が定常制御で回転する場合は、図２を用いて説明済のため省略する。一方、マーカ信号が出力されていない、またはマーカ未通過信号が出力されている場合、すなわち、電動機が起動制御で回転する場合については、ステップＳ４〜ステップＳ５までは図２と同様であるため、ステップＳ６’’以降について説明する。
【００４６】
外部から入力された主軸の負荷状態を示す信号１６が“標準”を示す場合は、ステップＳ６’’にて、起動電流指令発生部１３が自身の中に予め記憶されていた周波数Ａ’と振幅Ａ’で交流信号を発生させる。また、起動電流指令発生部１３は、主軸の負荷状態を示す信号１６が“偏重量ワーク”を示す場合は、ステップＳ７’’にて周波数Ｂ’と振幅Ｂ’を、主軸の負荷状態を示す信号１６が“長尺ワーク”を示す場合は、ステップＳ８’’にて周波数Ｃ’と振幅Ｃ’を選択し交流信号を発生させる。
【００４７】
この様に、主軸の負荷状態に合わせて、起動電流指令発生部１３の中に予め記憶された複数個の周波数と振幅の中から最適な値を選択して交流信号を発生させる。その後、ステップＳ１０’’〜Ｓ１３’’にて、スローアップ処理部１４からステップＳ６’’〜Ｓ９’’で発生した振幅の起動電流指令が出力され、電流指令切換部３、電流制御部４、インバータ５を介して、ステップＳ１４で電動機７が起動制御で回転する。
【００４８】
暫らくすると、ステップＳ１５で主軸の原点が回転位置検出器８のマーカを通過する。その後、ステップＳ１６で磁極原点検出部１１がマーカ信号を出力した、またはマーカ未通過信号をオンからオフに切り替えた後、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ２とＳ３を通過して電動機７が定常制御で回転する。
【００４９】
本実施形態によれば、外部から入力される主軸の負荷状態を示す信号に合わせて周波数と振幅を切り換えるため、マーカ検出前に主軸を起動させても第１の実施形態および第２の実施形態と同様に、主軸の負荷状態と起動電流の振幅のアンマッチは発生しなくなる。これにより、回転ムラの振幅も小さくなり径方向の振動も発生しないため、チャックやワークに接近していた工具等との干渉も防ぐことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  速度制御部、２  定常電流指令発生部、３  電流指令切換部、４  電流制御部、５  インバータ、６  電流検出器、７  電動機、８  回転位置検出器、９  速度検出部、１０  角度信号検出部、１１  磁極原点検出部、１２  極性判別部、１３  起動電流指令発生部、１４  スローアップ処理部、１５  起動方向判定部、１６  主軸の負荷状態を示す信号、２０  固定子、２１  Ｎ，Ｓ磁界、２２  回転子、２３  磁石、２４  磁束、２５  固定子のＮ，Ｓ磁界回転方向、２６  回転子回転方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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