[发明专利]伺服电机的同步控制装置

说明书

                         技术领域

本发明主要涉及机床的主轴同步运转，涉及用各自的主伺服电机和副伺服电机驱动经工件结合和分离的主主轴和副主轴的伺服电机的同步控制装置。

                         背景技术

以往在机床的主轴同步控制方面作出了许多发明，记载在例如特开平1-228750号、特开平1-228751号、特开平1-228752号、特开平2-109605号公报中。

这些公报中所记载的都是用速度控制的伺服电机使2个主轴运转，让2个主轴在不经工件分离时正确同步用的发明。

具体而言，特开平1-228750号公报中记载的发明揭示了检测两主轴的速度偏差进行2个主轴速度同步的技术，特开平1-228751号公报中所记载的发明揭示了还使用两主轴的位置偏差进行同步的技术，特开平1-228752号公报中记载的发明揭示了除速度、位置外，还利用转矩的技术，特开平2-109605号公报中记载的发明揭示了不仅主轴速度而且位置也加以同步的技术。这些均是用伺服电机运转全部主轴的技术。

特开平2-41693号公报记载的发明虽然在主轴用的2个伺服电机中用驱动副主轴的伺服电机进行位置控制，但指令是来自主轴的位置检测器的位置信号，明显地存在滞后，主、副两轴不能用同一位置指令加以驱动。

如上所述，大部分已有技术是用速度控制的伺服电机运转主轴，其原因是在机床用主轴驱动伺服电机中，虽然最大转矩不大，但大多额定速度高，从启动至到达额定速度期间及速度作大的变化后，两主轴进行机械结合时，速度控制能用电机产生的最大转矩调整速度增减所需的转矩，在时间上有利。

但是，伺服电机与主轴间的变速比不能正确配合的机床，必须对作为基准的主轴进行控制，即对作为最终机械端的主轴位置进行控制。

然而，在上述以往的伺服电机同步控制装置中，存在下述问题。

在主主轴与副主轴用卡盘保持工件两端，经工件结合时，若两者间的综合位置增益，即与主轴动作有关的位置增益与主轴及伺服电机间的变速比(伺服电机的旋转速度/主轴的旋转速度)存在差异时，则在主、副主轴的位置下垂度(drop)间产生差异，若一方的伺服电机的转矩到达转矩极限或卡盘的夹紧力弱，则工件会偏移，会产生工件上带有伤痕的问题。

即，尤其在主轴与伺服电机间的转矩传递中例如使用传送带这种柔性构造时，由于不能得到正确的变速比而产生该综合增益的差。而且，若实际变速比与伺服电机放大器中设定的参数间即使稍有差异，在位置控制中，上述位置下垂度中也会产生差异。另一方面，在进行速度控制时会产生速度差。

由此，总之若结合的主、副伺服电机中产生相位差，使伺服电机的负荷转矩增加，提高至转矩极限值，或者若卡盘夹力减弱，则工件会产生偏移，从而工件中会附有伤痕。

作为主轴同步有代表性的方法，支持工件两端载断中央部的作业，对加快切断后工序具有很大效果。因为切断作业在工件圆周速度恒定中进行，所以在缩短作业时间方面，希望主轴同步控制可急剧调速。但已有技术中，上述变速比稍有偏差也不允许。

又，通常多数情况是主主轴为使工件旋转状态，副主轴的卡盘夹住工件，因而这时向主、副主轴与伺服电机施加大的力，主、副主轴转速下降，主主轴和副主轴往往在与计划的位置有偏差的状态下进行机械结合。这时必须再次重新进行副主轴的结合作业，存在作业费事及耗费时间的问题。

在图16和图17中，示出主、副主轴经工件结合时位置下垂度的差在结合前、后的变化及没有工件时位置下垂度的差的变化。

图17表示没有工件时位置下垂度的差的变化，它显示：一旦进行副主轴侧卡盘的夹紧作业，副主轴侧的伺服电机经受相当大的力，位置下垂度的差瞬时变大，但该差立即变小。

但是，有时在工件由主主轴侧的卡盘保持并夹紧副主轴侧的卡盘进行作业的情况下，在速度下降时进行结合。这样，一旦夹紧副主轴侧的卡盘进行两者结合，如图16所示，主、副主轴的位置下垂度的差阶跃状上升，并从卡盘夹紧(ON)至放松、释放(OFF)保持较大的差。

为此，在位置控制中恢复相位延迟的力起作用，达到转矩极限值，所以要修正延迟部分，必须再次重新结合。

因而，本发明为解决上述问题而作出，其目的在于提供一种伺服电机的同步控制装置，在主主轴与副主轴结合时，即使两主轴的位置下垂度存在差异时，主主轴与副主轴也能正确同步运转，可急速调速运转，同时，即使在主轴与伺服电机间的转矩传送中采用传动带等柔软构造时，也能自动应对变速比的随时间变化。