[發明專利]控制主軸和進給軸同步運行的機床的控制裝置和控制方法

有效

• 申請號: 201610186925.9
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN106020130B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 森田有紀;置田肇
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 范勝杰,王立杰

技術領域

本發明涉及一種控制主軸和進給軸的同步運行的機床的控制裝置。本發明還涉及一種控制主軸和進給軸的同步運行的機床的控制方法。

背景技術

在通過主軸和進給軸的同步運行進行攻絲(tap)加工的機床中，提出各種用于提高加工精度且縮短循環時間的結構。例如日本國專利第2629729號公報(JP2629729B)公開一種螺紋加工裝置，即進給軸一邊跟蹤主軸的旋轉進行動作一邊進行攻絲加工，根據主軸的轉速以及旋轉加速度和螺距來運算針對進給軸的進給指令值，并且根據主軸的實際旋轉位置來修正進給指令值，由此提高攻絲加工的精度。另外日本國專利第3553741號公報(JP3553741B)公開一種數值控制裝置的主軸電動機加減速控制方法，即為了攻絲加工而進行主軸和進給軸的同步控制，數值控制裝置生成與主軸的輸出特性對應的加減速指令，通過該加減速指令來控制主軸由此提高主軸的應答性，作為結果能夠縮短循環時間。

發明內容

在通過主軸和進給軸的同步運行進行攻絲加工的機床中，一般依存于主軸所具有的加速能力來決定循環時間。希望數值控制裝置不進行要求為了生成與主軸的輸出特性對應的加減速指令所需要的參數的設定和調整等的高度技術的預備操作，而是通過更簡單的結構進行使主軸的加速能力最大限度發揮的控制并縮短循環時間。另外，在進行主軸的加減速控制時，最好減輕由于加速開始時和停止時等的加速度的急劇變化引起的在主軸產生的機械結構上的沖擊，以及降低由于加速開始時和停止時等的加速度的急劇變化引起的在主軸和進給軸之間產生的同步誤差。

本發明的一個方式為控制主軸和進給軸同步運行的機床的控制裝置，具備：數值控制部，其根據攻絲加工程序生成主軸指令以及進給軸指令；主軸控制部，其根據主軸指令控制主軸的旋轉動作；旋轉檢測部，其檢測主軸的旋轉位置；以及進給軸控制部，其按照進給軸指令，根據旋轉位置控制進給軸的進給動作，數值控制部具備：主軸指令輸出部，其從攻絲加工程序取得從加工開始位置到目標螺紋深度期間的主軸的總旋轉量和最高轉速，將總旋轉量和最高轉速設為主軸指令發送給主軸控制部，主軸控制部具備：初始動作控制部，其將最高轉速作為目標值，使主軸以最大能力從加工開始位置向目標螺紋深度加速旋轉；扭矩限制執行部，其在初始動作控制部使主軸加速旋轉的期間，以在加速開始時將比以最大能力加速旋轉過程中的最大扭矩指令小的預定扭矩指令賦予主軸，在從加速開始起的預定時間使扭矩指令慢慢增加并在經過預定時間時將最大扭矩指令賦予上述主軸的方式，針對初始動作控制部執行扭矩限制；最大加速度檢測部，其在以最大能力加速旋轉過程中根據旋轉位置檢測出主軸的最大加速度；剩余旋轉量檢測部，其根據總旋轉量和旋轉位置檢測從當前位置到目標螺紋深度為止的主軸的剩余旋轉量；當前速度檢測部，其根據旋轉位置檢測主軸的當前速度；以及定位動作控制部，其在以最大能力加速旋轉后，根據最大加速度和剩余旋轉量以及當前速度，使主軸以最大能力減速旋轉而到達上述目標螺紋深度。

本發明的其他方式為控制主軸和進給軸同步運行的機床的控制裝置，具備：數值控制部，其根據攻絲加工程序生成主軸指令以及進給軸指令；主軸控制部，其根據主軸指令控制主軸的旋轉動作；旋轉檢測部，其檢測主軸的旋轉位置；以及進給軸控制部，其按照進給軸指令，根據旋轉位置控制進給軸的進給動作，數值控制部具備：主軸指令輸出部，其從攻絲加工程序取得從目標螺紋深度到返回結束位置期間的主軸的總返回旋轉量和最高返回轉速，將總返回旋轉量和最高返回轉速設為主軸指令發送給主軸控制部，主軸控制部具備：初始動作控制部，其將最高返回轉速作為目標值，使主軸以最大能力從目標螺紋深度或自目標螺紋深度返回了預定的旋轉數的初始返回位置向返回結束位置加速逆旋轉；最大加速度檢測部，其檢測或取得主軸從目標螺紋深度進行加速逆旋轉期間的逆旋轉的最大加速度；剩余旋轉量檢測部，其根據總返回旋轉量和旋轉位置檢測從當前位置到返回結束位置為止的主軸的剩余返回旋轉量；當前速度檢測部，其根據旋轉位置來檢測主軸的逆旋轉的當前速度；定位動作控制部，其在以最大能力加速逆旋轉后，根據逆旋轉的最大加速度、剩余返回旋轉量、逆旋轉的當前速度以及預定的加速度變化時間，在加速度變化時間中使主軸以比逆旋轉的最大加速度小且按預定比例變化的加速度減速逆旋轉，另一方面，在排除了加速度變化時間的時間中使主軸以最大能力減速逆旋轉，使主軸在返回結束位置停止。