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JP2863689B2 - Processing machine - Google Patents

Processing machine

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Publication number
JP2863689B2
JP2863689B2 JP5169334A JP16933493A JP2863689B2 JP 2863689 B2 JP2863689 B2 JP 2863689B2 JP 5169334 A JP5169334 A JP 5169334A JP 16933493 A JP16933493 A JP 16933493A JP 2863689 B2 JP2863689 B2 JP 2863689B2
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JP
Japan
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machining
magnetic bearing
workpiece
control gain
control
Prior art date
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JP5169334A
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Japanese (ja)
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JPH0724602A (en
Inventor
中 市川
聡哉 林
淳夫 新美
新三 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
Denso Corp
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Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd, Denso Corp filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
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Publication of JPH0724602A publication Critical patent/JPH0724602A/en
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Publication of JP2863689B2 publication Critical patent/JP2863689B2/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気軸受スピンドルを
備えた加工機械に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing machine provided with a magnetic bearing spindle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電磁石の磁力によって回転軸
を非接触で支持する磁気軸受スピンドルがある。この磁
気軸受スピンドルは、回転軸が非接触で支持されること
から高速回転性に優れるとともに、クイルを用いて円筒
内面等の砥石研削を行う場合に、回転軸の電子制御機能
を利用してクイルの剛性を補うことができる(特開平3
−86469号公報参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a magnetic bearing spindle that supports a rotating shaft in a non-contact manner by the magnetic force of an electromagnet. This magnetic bearing spindle is excellent in high-speed rotation because the rotating shaft is supported in a non-contact manner, and also uses the electronic control function of the rotating shaft when grinding a grinding wheel on the inner surface of a cylinder using a quill. (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3
-86469).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
開示された磁気軸受スピンドルの制御装置では、荒加
工、仕上加工等の加工工程(加工条件)の変化に対応し
た制御が行われていない。このため、研削負荷の大きな
荒加工において大きな力や変位が必要となり、その結
果、サチュレーションの発生等により修正値が不正とな
る。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、そ
の目的は、磁気軸受スピンドルを備えた加工機械におい
て、被加工物の加工条件の変化に伴い最適な制御を行う
ことにある。
However, in the control device of the magnetic bearing spindle disclosed in the above-mentioned publication, control corresponding to a change in processing steps (processing conditions) such as roughing and finishing is not performed. For this reason, a large force or displacement is required in rough machining with a large grinding load, and as a result, the correction value becomes incorrect due to the occurrence of saturation or the like. The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to perform optimal control in a processing machine having a magnetic bearing spindle according to a change in processing conditions of a workpiece.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、先端に被加工物を加工するための加工用
工具が取り付けられるクイルと、このクイルを同軸に支
持する回転軸、及び励磁電流が流れることで発生する磁
力によって前記回転軸を浮上させた状態で軸支する磁気
軸受を有する磁気軸受スピンドルと、前記磁気軸受に流
れる励磁電流を制御して前記回転軸の位置を可変する制
御装置とを備えた加工機械において、前記制御装置は、
前記磁気軸受スピンドル内での前記回転軸の位置を検出
する回転軸位置検出手段と、前記磁気軸受に流れる励磁
電流によって検出される前記クイルの撓み量と前記回転
軸位置検出手段の検出値とから加工時における前記加工
用工具の位置を検出する工具位置検出手段と、複数点に
て検出された前記工具位置検出手段の検出値より前記被
加工物の加工形状を測定する加工形状測定手段と、この
加工形状測定手段で測定された前記被加工物の加工形状
と前記被加工物の目標形状との比較に基づいて、研削負
荷の大きい荒加工と研削負荷の小さい仕上加工に対応す
る各々の制御ゲインを演算する制御ゲイン演算手段と、
前記被加工物の加工条件が荒加工か仕上加工かを検出す
る加工条件検出手段と、前記制御ゲイン演算手段で演算
された各制御ゲインより、前記加工条件検出手段で検出
された加工条件に対応する制御ゲインを決定する制御ゲ
イン決定手段と、前記加工条件検出手段で検出された加
工条件が荒加工の時は、その荒加工に対応する制御ゲイ
ンに基づいて前記被加工物への修正量を少なくする様に
前記磁気軸受に流れる励磁電流を制御し、前記加工条件
検出手段で検出された加工条件が仕上加工の時は、その
仕上加工に対応する制御ゲインに基づいて前記被加工物
への修正量を多くする様に前記磁気軸受に流れる励磁電
流を制御する励磁電流制御手段とを備えたことを技術的
手段とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a machining method for machining a workpiece at the tip.
The quill on which the tool is mounted and the quill
Rotary axis lifting, and a magnetic bearing spindle having a magnetic bearing for rotatably supporting while being floated said rotary shaft by a magnetic force generated by the exciting current flows, the rotation by controlling the excitation current flowing through the magnetic bearing A control device for varying the position of the shaft, the control device,
A rotating shaft position detecting means for detecting a position of the rotating shaft in the magnetic bearing spindle, and an excitation flowing through the magnetic bearing
The amount of deflection of the quill detected by an electric current and the rotation
The machining at the time of machining from the detected value of the shaft position detecting means
Tool position detecting means for detecting the position of the tool
Machining shape measuring means for measuring the machining shape of the workpiece from the detected value of the tool position detecting means detected by the tool position detecting means, and the machining shape of the workpiece measured by the machining shape measuring means and the workpiece Grinding load based on comparison with target shape
Control gain calculating means for calculating respective control gains corresponding to roughing with a large load and finishing with a small grinding load ;
Processing condition detecting means for detecting whether the processing condition of the workpiece is rough processing or finishing processing, and corresponding to the processing condition detected by the processing condition detecting means from each control gain calculated by the control gain calculating means. Control gain determining means for determining a control gain to be performed;
When the machining conditions are rough machining, the control gay
The amount of correction to the workpiece based on the
Controlling the exciting current flowing through the magnetic bearing,
When the processing conditions detected by the detection means are finishing,
The workpiece based on the control gain corresponding to the finishing
Technical means is provided with exciting current control means for controlling an exciting current flowing through the magnetic bearing so as to increase the amount of correction to the magnetic bearing.

【0005】[0005]

【作用】上記構成より成る本発明の加工機械は、被加工
物の加工条件が荒加工か仕上加工かを検出し、加工条件
が荒加工の時は、その荒加工に対応する制御ゲインに基
づいて被加工物への修正量を少なくする様に磁気軸受に
流れる励磁電流を制御し、加工条件が仕上加工の時は、
その仕上加工に対応する制御ゲインに基づいて被加工物
への修正量を多くする様に磁気軸受に流れる励磁電流を
制御することができる。 なお、荒加工に対応する制御ゲ
インおよび仕上加工に対応する制御ゲインは、被加工物
の加工形状と目標形状との比較に基づいて、周知の演算
手段により求めることができる。また、被加工物の加工
形状を測定するために必要な加工用工具の位置は、回転
軸の位置(回転軸位置検出手段の検出値)とクイルの撓
み量(磁気軸受に流れる励磁電流)によって求めること
ができる。
According to the working machine of the present invention having the above-described structure,
Detects whether the processing condition of the object is rough or finish
Is roughing, the control gain based on the roughing is used.
Magnetic bearings to reduce the amount of correction to the workpiece
Excitation current flowing is controlled, and when the processing conditions are finishing,
Workpiece based on the control gain corresponding to the finishing
Excitation current flowing through the magnetic bearing to increase the amount of correction
Can be controlled. In addition, the control gate corresponding to the roughing
The control gains corresponding to the
Well-known calculation based on the comparison between the machining shape of the target and the target shape
It can be obtained by means. Processing of workpiece
The position of the machining tool required to measure the shape is
Shaft position (detected value of rotation axis position detecting means) and quill deflection
Calculated by the amount of excitation (excitation current flowing through the magnetic bearing)
Can be.

【0006】[0006]

【実施例】次に、本発明の加工機械の一実施例を図1な
いし図4に基づいて説明する。図1は加工機械の構成を
示すブロック図である。本実施例の加工機械1は、ワー
ク2(被加工物)の円筒内周面を研削する内面研削盤
で、研削用の砥石3(加工用工具)を回転支持する磁気
軸受スピンドル4と、この磁気軸受スピンドル4の制御
装置5(後述する)を備える。
Next, an embodiment of a processing machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the processing machine. The processing machine 1 of the present embodiment is an inner surface grinding machine for grinding a cylindrical inner peripheral surface of a work 2 (workpiece), and a magnetic bearing spindle 4 for rotatably supporting a grinding wheel 3 (processing tool). A control device 5 (described later) for the magnetic bearing spindle 4 is provided.

【0007】磁気軸受スピンドル4は、外周にフランジ
部6aが設けられた回転軸6、この回転軸6の両端外周
部に配置されて、回転軸6を浮上させて軸支するラジア
ル電磁石7(本発明の磁気軸受)、回転軸6を回転駆動
するモータ8、回転軸6のフランジ部6aを介して回転
軸6の軸方向の変位を規制するアキシャル電磁石9等よ
り構成されている。回転軸6の先端(図1の左端)に
は、回転軸6と同軸にクイル10が設けられ、このクイ
ル10の先端に砥石3が取り付けられている。なお、回
転軸6は、ラジアル電磁石7の通電が遮断されて磁気浮
上力が消失した時に、図示しない保護ベアリングによっ
て軸支される。
The magnetic bearing spindle 4 includes a rotary shaft 6 having a flange portion 6a provided on the outer periphery thereof, and a radial electromagnet 7 (a main body) disposed on outer circumferential portions of both ends of the rotary shaft 6 so as to float and support the rotary shaft 6. The present invention includes a magnetic bearing of the present invention), a motor 8 for driving the rotary shaft 6 to rotate, an axial electromagnet 9 for regulating the axial displacement of the rotary shaft 6 via a flange 6a of the rotary shaft 6, and the like. A quill 10 is provided coaxially with the rotating shaft 6 at the tip (left end in FIG. 1) of the rotating shaft 6, and the grindstone 3 is attached to the tip of the quill 10. The rotating shaft 6 is supported by a protective bearing (not shown) when the radial electromagnet 7 is cut off and the magnetic levitation force is lost.

【0008】ラジアル電磁石7は、それぞれ回転軸6の
上下、左右に各々1個、計4個ずつ配置されて、励磁電
流の大きさに応じて磁力が変化する。従って、各ラジア
ル電磁石7の励磁電流を制御することにより、回転軸6
を偏らせて軸支することができる。磁気軸受スピンドル
4には、回転軸6の半径方向の位置を検出する位置セン
サ11と、回転軸6の軸方向の位置を検出する位置セン
サ12とが設けられている。位置センサ11は、回転軸
6の両端外周面にそれぞれ近接して配置され、位置セン
サ12は、回転軸6の後端面(図1の右端面)に近接し
て配置されている。
A total of four radial electromagnets 7 are arranged above and below and to the right and left of the rotating shaft 6, respectively, and the magnetic force changes according to the magnitude of the exciting current. Therefore, by controlling the exciting current of each radial electromagnet 7, the rotating shaft 6
Can be biased and supported. The magnetic bearing spindle 4 is provided with a position sensor 11 for detecting the position of the rotating shaft 6 in the radial direction and a position sensor 12 for detecting the position of the rotating shaft 6 in the axial direction. The position sensors 11 are arranged close to the outer peripheral surfaces of both ends of the rotating shaft 6, respectively, and the position sensor 12 is arranged close to the rear end surface (the right end surface in FIG. 1) of the rotating shaft 6.

【0009】この磁気軸受スピンドル4は、図2に示す
ように、オシレーションテーブル13に固定支持され
て、このオシレーションテーブル13がベッドフレーム
14に対して磁気軸受スピンドル4の軸方向に移動可能
に設けられている。ベッドフレーム14の端部には、ワ
ーク2を支持するチャック装置15を備えたワークテー
ブル16が載置されて、このワークテーブル16がベッ
ドフレーム14に対してオシレーションテーブル13の
移動方向と直交する方向に移動可能に設けられている。
従って、ベッドフレーム14に対してオシレーションテ
ーブル13とワークテーブル16とを移動することによ
り、ワーク2と砥石3との相対位置が変化する。なお、
チャック装置15に支持されたワーク2は、図示しない
モータにより回転駆動される。また、ベッドフレーム1
4には、オシレーションテーブル13の位置を検出する
オシレーション検出センサ17(図1参照)が設けられ
ている。
As shown in FIG. 2, the magnetic bearing spindle 4 is fixedly supported on an oscillation table 13 so that the oscillation table 13 can move in the axial direction of the magnetic bearing spindle 4 with respect to the bed frame 14. Is provided. A work table 16 provided with a chuck device 15 for supporting the work 2 is mounted on an end of the bed frame 14, and the work table 16 is perpendicular to the moving direction of the oscillation table 13 with respect to the bed frame 14. It is provided movably in the direction.
Therefore, by moving the oscillation table 13 and the work table 16 with respect to the bed frame 14, the relative position between the work 2 and the grindstone 3 changes. In addition,
The work 2 supported by the chuck device 15 is driven to rotate by a motor (not shown). In addition, bed frame 1
4 is provided with an oscillation detection sensor 17 (see FIG. 1) for detecting the position of the oscillation table 13.

【0010】制御装置5は、上述の位置センサ11、位
置センサ12、オシレーション検出センサ17の他に、
研削盤制御部18、磁気軸受コントローラ19、加工形
状測定部20、修正波形発生部21、制御ゲイン出力部
22、および制御信号演算部23より構成される。研削
盤制御部18(本発明の加工条件検出手段)は、加工工
程(本実施例では荒加工と仕上加工)の切り替えを指示
する加工工程切替信号Ksを出力する。
The control device 5 includes, in addition to the position sensor 11, the position sensor 12, and the oscillation detection sensor 17,
It comprises a grinding machine control unit 18, a magnetic bearing controller 19, a machining shape measurement unit 20, a corrected waveform generation unit 21, a control gain output unit 22, and a control signal calculation unit 23. The grinding machine control unit 18 (processing condition detecting means of the present invention) outputs a processing step switching signal Ks for instructing switching of the processing step (in this embodiment, rough processing and finish processing).

【0011】磁気軸受コントローラ19は、ラジアル電
磁石7およびアキシャル電磁石9に流れる励磁電流を制
御するもので、位置センサ11、12の各検出値をそれ
ぞれ変位信号Hsに変換するセンサ回路19a、このセ
ンサ回路19aで変換された変位信号Hsと制御信号演
算部23で演算された制御信号SをPID調節(比例+
積分+微分動作)して電流信号Dsを演算するPID回
路19b、このPID回路19bで得られた電流信号D
sを増幅して各ラジアル電磁石7およびアキシャル電磁
石9に出力する電力増幅回路19cより構成される。
The magnetic bearing controller 19 controls an exciting current flowing through the radial electromagnet 7 and the axial electromagnet 9, and converts a detection value of each of the position sensors 11 and 12 into a displacement signal Hs. The displacement signal Hs converted at 19a and the control signal S calculated at the control signal calculation unit 23 are adjusted by PID (proportional +
PID circuit 19b that calculates current signal Ds by performing integration + differential operation), and current signal D obtained by PID circuit 19b.
It comprises a power amplifier circuit 19c that amplifies s and outputs it to each radial electromagnet 7 and axial electromagnet 9.

【0012】加工形状測定部20は、磁気軸受コントロ
ーラ19のセンサ回路19aで変換された変位信号Hs
をデジタル信号に変換するA/D変換器20a、PID
回路19bで得られた電流信号Dsをデジタル信号に変
換するA/D変換器20b、A/D変換器20aで変換
されたデジタル信号とA/D変換器20bで変換された
デジタル信号を基にワーク2の加工形状を測定する加
形状測定回路20cより構成されている。なお、ワーク
2の加工形状は、ワーク2の内周面の入口と奥のデータ
(つまり砥石3の位置)により得られるテーパ値で示さ
れる。また、砥石3の位置は、回転軸6の位置(変位信
号Hs)とクイル10の撓み量(電流信号Ds)によっ
て求められる(本発明の工具位置検出手段)。
The machining shape measuring section 20 is provided with a displacement signal Hs converted by the sensor circuit 19a of the magnetic bearing controller 19.
A / D converter 20a, which converts PID into a digital signal, PID
A / D converter 20b for converting current signal Ds obtained by circuit 19b into a digital signal, based on the digital signal converted by A / D converter 20a and the digital signal converted by A / D converter 20b you measure the machining shape of the workpiece 2 are formed of a machining shape measuring circuit 20c. The work
The machining shape of 2 is the data of the entrance and the back of the inner peripheral surface of the work 2.
(That is, the position of the grindstone 3)
It is. The position of the grinding wheel 3 is determined by the position of the rotating shaft 6 (displacement signal).
Hs) and the amount of deflection of the quill 10 (current signal Ds).
(Tool position detecting means of the present invention).

【0013】修正波形発生部21は、あらかじめ推定さ
れるワーク2の加工形状(加工途中で形状修正を行わな
い場合の加工形状)に対する1オシレート分の修正波形
を記憶しておく修正波形記憶部21a、この修正波形記
憶部21aに記憶された修正波形を磁気軸受スピンドル
4のオシレーションに同期して出力する波形出力タイミ
ング回路21bより構成されている。なお、1オシレー
ト分の波形とは、オシレーションテーブル13が1往復
する間に加工されるワーク2の加工形状に対応する波形
である。
A corrected waveform generating section 21 stores a corrected waveform for one oscillate for a presumed processing shape of the workpiece 2 (a processing shape when the shape is not corrected during the processing). And a waveform output timing circuit 21b for outputting the corrected waveform stored in the corrected waveform storage section 21a in synchronization with the oscillation of the magnetic bearing spindle 4. In addition, the waveform for one oscillation is a waveform corresponding to the processing shape of the workpiece 2 processed while the oscillation table 13 makes one reciprocation.

【0014】制御ゲイン出力部22は、修正波形記憶部
21aより出力される波形の0点を検出する0点検出回
路22a、加工形状測定回路20cで測定されたワーク
2の加工形状(テーパ値)とワーク2の目標形状との比
較に基づいて、加工工程に応じた制御ゲイン(荒加工用
ゲインと仕上加工用ゲイン)を演算する制御ゲイン演算
部22b、22c、研削盤制御部18より出力される加
工工程切替信号Ksにより、制御ゲインを決定する制御
ゲイン決定部22d、0点検出回路22aで検出された
0点にて制御ゲイン(制御ゲイン決定部22dで決定さ
れた制御ゲイン)の切り替えを行う制御ゲイン出力タイ
ミング回路22eより構成されている。なお、荒加工用
ゲインは、荒加工の時にワーク2への修正量が少なくな
るように設定され、仕上加工用ゲインは、仕上加工の時
にワーク2への修正量が多くなるように設定されている
(図4参照)。
The control gain output unit 22 includes a zero point detection circuit 22a for detecting a zero point of the waveform output from the corrected waveform storage unit 21a, and a machining shape (taper value) of the workpiece 2 measured by the machining shape measuring circuit 20c. The control gain calculators 22b and 22c, which calculate control gains (rough machining gain and finishing machining gain) according to the machining process, based on the comparison between the control gain and the target shape of the workpiece 2, are output from the grinding machine controller 18. The control gain determining unit 22d that determines the control gain in response to the machining process switching signal Ks, and switches the control gain (the control gain determined by the control gain determining unit 22d) at the zero point detected by the zero point detection circuit 22a. And a control gain output timing circuit 22e. Note that the roughing gain is set so that the amount of correction to the workpiece 2 is reduced during roughing, and the finishing gain is set so that the amount of correction to the workpiece 2 is increased during finishing. (See FIG. 4).

【0015】制御信号演算部23は、修正波形発生部2
1より出力される修正波形と制御ゲイン出力部22より
出力される制御ゲインとを乗算して制御信号Sを求め、
この制御信号Sを磁気軸受コントローラ19のPID回
路19bへ出力する。
The control signal calculation unit 23 includes a modified waveform generation unit 2
1 is multiplied by the control gain output from the control gain output unit 22 to obtain a control signal S,
This control signal S is output to the PID circuit 19b of the magnetic bearing controller 19.

【0016】次に、本実施例の作動を図3に示すフロー
チャートおよび図4に示すタイムチャートを基に説明す
る。まず、加工が開始されることにより、オシレーショ
ン検出センサ17によって磁気軸受スピンドル4のオシ
レーションと同期する同期信号を検出する(ステップS
1でYES)。続いて、磁気軸受コントローラ19のセ
ンサ回路19aで変換された変位信号HsおよびPID
回路19bで得られた電流信号Dsを抽出し(ステップ
S2)、その変位信号Hsと電流信号Dsよりワーク2
の加工形状を測定する(ステップS3)。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG. 3 and a time chart shown in FIG. First, when the machining is started, a synchronization signal synchronized with the oscillation of the magnetic bearing spindle 4 is detected by the oscillation detection sensor 17 (step S).
1 and YES). Subsequently, the displacement signal Hs and the PID converted by the sensor circuit 19a of the magnetic bearing controller 19
The current signal Ds obtained by the circuit 19b is extracted (step S2), and the work 2 is obtained from the displacement signal Hs and the current signal Ds.
Is measured (step S3).

【0017】続いて、研削盤制御部18から出力された
加工工程切替信号Ksにより加工工程の判定を行い(ス
テップS4)、それぞれの加工工程(荒加工、仕上加
工)に応じた制御ゲインを演算する。つまり、荒加工の
時には制御ゲイン演算部22bで荒加工用ゲインが演算
され(ステップS5)、仕上加工の時には制御ゲイン演
算部22cで仕上加工用ゲインが演算される(ステップ
S6)。続いて、修正波形記憶部21aより磁気軸受ス
ピンドル4のオシレーションに同期して出力される修正
波形の0点を検出して(ステップS7でYES)、その
タイミングで制御ゲイン(加工工程に応じて演算された
制御ゲイン)の切り替えを行う(ステップS8)。この
ように、波形の0点で制御ゲインの切り替えを行うこと
により、ワーク2の加工面に段差が生じるのを防止する
ことができる。
Subsequently, the machining process is determined based on the machining process switching signal Ks output from the grinding machine control unit 18 (step S4), and a control gain corresponding to each machining process (rough machining, finish machining) is calculated. I do. That is, in the case of rough machining, the gain for rough machining is calculated by the control gain calculator 22b (step S5), and in the case of finish machining, the gain for finish machining is calculated by the control gain calculator 22c (step S6). Subsequently, a zero point of the corrected waveform output in synchronization with the oscillation of the magnetic bearing spindle 4 is detected from the corrected waveform storage unit 21a (YES in step S7), and the control gain (according to the machining process) is obtained at that timing. Switching of the calculated control gain is performed (step S8). As described above, by switching the control gain at the zero point of the waveform, it is possible to prevent the occurrence of a step on the processing surface of the work 2.

【0018】続いて、修正波形発生部21より出力され
る修正波形と制御ゲイン出力部22より出力される制御
ゲインとを乗算して得られた制御信号Sを磁気軸受コン
トローラ19のPID回路19bへ出力して、各ラジア
ル電磁石7およびアキシャル電磁石9への励磁電流を制
御する(ステップS9)。以上の動作を1オシレーショ
ン毎に行い、目標形状が得られるまで研削加工を行った
後(ステップS10でYES)、加工を終了する。
Subsequently, the control signal S obtained by multiplying the corrected waveform output from the corrected waveform generator 21 by the control gain output from the control gain output unit 22 is sent to the PID circuit 19 b of the magnetic bearing controller 19. Then, the excitation current to each radial electromagnet 7 and axial electromagnet 9 is controlled (step S9). The above operation is performed for each oscillation, and after grinding is performed until a target shape is obtained (YES in step S10), the processing is terminated.

【0019】このように、本実施例では、加工工程に応
じた制御ゲインを演算して、荒加工時と仕上加工時とで
制御ゲインを可変することにより、各工程において最適
な制御ゲインを出力することができる(図4参照)。こ
の結果、荒加工時にはワーク2への修正量を少なくする
ことでワーク2の形状悪化を防止することができ、仕上
加工時にはワーク2への修正量を多くして形状修正を行
うことにより、高精度な加工を実現することができる。
As described above, in this embodiment, the control gain according to the machining process is calculated, and the control gain is varied between the rough machining and the finish machining, thereby outputting the optimum control gain in each process. (See FIG. 4). As a result, the shape of the work 2 can be prevented from deteriorating by reducing the amount of correction to the work 2 during rough machining, and the shape can be corrected by increasing the amount of correction to the work 2 during finish machining. Accurate machining can be realized.

【0020】〔変形例〕本実施例では、加工工程に応じ
て制御ゲインを可変する例を示したが、加工工程以外に
ワーク2の加工条件が変化する要因に基づいて、制御ゲ
インの決定方法を可変するようにしても良い。なお、加
工条件が変化する要因としては、ドレス後の加工数、
多軸研削盤での軸番号、ホストプロセスで計測した
前数個のテーパ値(加工形状)の平均等が考えられる。
加工工程切替信号Ksは、磁気軸受の電磁石電流より研
削負荷を検出することにより作成することも可能であ
る。
[Modification] In this embodiment, an example in which the control gain is varied according to the machining process has been described. However, a method for determining the control gain based on a factor that changes the machining condition of the work 2 other than the machining process May be varied. Factors that change the processing conditions include the number of processing after dressing,
An axis number in a multi-axis grinding machine, an average of several previous taper values (processed shapes) measured in a host process, and the like can be considered.
The machining process switching signal Ks can also be created by detecting the grinding load from the electromagnet current of the magnetic bearing.

【0021】上記実施例では、磁気軸受スピンドル4の
オシレーション毎にワーク2の形状修正を行う例を示し
たが、ワーク2の回転に同期した信号によって回転方向
の形状修正を行うことも可能である。磁気軸受のオシレ
ーションを検出するためにオシレーション検出センサ1
7を設けたが、NC、シーケンサ、定寸装置、磁気軸受
スピンドル4のZ軸センサ等より出力される信号によっ
てオシレーションを検出するようにしても良い。制御ゲ
インの決定に対して、微分要素、積分要素等により精度
向上を図ることもできる。修正波形記憶部21aに記憶
される修正波形は、ワーク2の品番毎に変更可能であ
る。
In the above-described embodiment, the example in which the shape of the work 2 is corrected for each oscillation of the magnetic bearing spindle 4 has been described. However, the shape in the rotation direction can be corrected by a signal synchronized with the rotation of the work 2. is there. Oscillation detection sensor 1 for detecting oscillation of a magnetic bearing
Although the number 7 is provided, the oscillation may be detected by a signal output from the NC, the sequencer, the sizing device, the Z-axis sensor of the magnetic bearing spindle 4, or the like. The accuracy of the determination of the control gain can be improved by using a differential element, an integral element, and the like. The correction waveform stored in the correction waveform storage unit 21a can be changed for each part number of the work 2.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明の加工機械は、あらかじめ推定さ
れる被加工物の加工条件に応じて制御ゲインを可変する
ことにより、それぞれの加工条件に応じて最適な制御ゲ
インを出力することができる。その結果、サチュレーシ
ョンの発生を防止することができる。
The processing machine according to the present invention can output an optimum control gain according to each processing condition by changing the control gain according to the processing condition of the workpiece to be estimated in advance. . As a result, occurrence of saturation can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例の加工機械の構成を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a processing machine according to a first embodiment.

【図2】加工機械1(内面研削盤)の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a processing machine 1 (internal grinding machine).

【図3】第1実施例の作動を示すフローチャートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the first embodiment.

【図4】第1実施例の作動に係るタイムチャートであ
る。
FIG. 4 is a time chart according to the operation of the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加工機械 2 ワーク(被加工物) 3 砥石(加工用工具) 4 磁気軸受スピンドル 5 制御装置 6 回転軸 7 ラジアル電磁石(磁気軸受) 11 位置センサ(回転軸位置検出手段) 12 位置センサ(回転軸位置検出手段) 18 研削盤制御部(加工条件検出手段) 19 磁気軸受コントローラ(励磁電流制御手段) 20 加工形状測定部(加工形状測定手段) 22b 制御ゲイン演算部(制御ゲイン演算手段) 22c 制御ゲイン演算部(制御ゲイン演算手段) 22d 制御ゲイン決定部(制御ゲイン決定手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing machine 2 Workpiece (workpiece) 3 Grinding stone (machining tool) 4 Magnetic bearing spindle 5 Control device 6 Rotary shaft 7 Radial electromagnet (magnetic bearing) 11 Position sensor (rotary shaft position detecting means) 12 Position sensor (rotary shaft) Position detection means) 18 Grinding machine control unit (processing condition detection means) 19 Magnetic bearing controller (excitation current control means) 20 Processing shape measurement unit (processing shape measurement means) 22b Control gain calculation unit (control gain calculation means) 22c Control gain Calculation part (control gain calculation means) 22d Control gain determination part (control gain determination means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新美 淳夫 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 伊藤 新三 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−86469(JP,A) 特開 昭59−89820(JP,A) 特開 平5−16068(JP,A) 特開 平3−228570(JP,A) 特開 平1−234162(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 49/04 B23B 19/02 B23Q 15/02 F16C 32/04──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Atsushi Niimi 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Inside Denso Co., Ltd. (72) Inventor Shinzo Ito 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Japan Denso (56) References JP-A-3-86469 (JP, A) JP-A-59-89820 (JP, A) JP-A-5-16068 (JP, A) JP-A-3-228570 (JP, A) A) JP-A-1-234162 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B24B 49/04 B23B 19/02 B23Q 15/02 F16C 32/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】先端に被加工物を加工するための加工用工
具が取り付けられるクイルと、 このクイルを同軸に支持する 回転軸、及び励磁電流が流
れることで発生する磁力によって前記回転軸を浮上させ
た状態で軸支する磁気軸受を有する磁気軸受スピンドル
と、 前記磁気軸受に流れる励磁電流を制御して前記回転軸の
位置を可変する制御装置とを備えた加工機械において、 前記制御装置は、 a)前記磁気軸受スピンドル内での前記回転軸の位置を
検出する回転軸位置検出手段と、b)前記磁気軸受に流れる励磁電流によって検出される
前記クイルの撓み量と前記回転軸位置検出手段の検出値
とから加工時における前記加工用工具の位置を検出する
工具位置検出手段と、 c)複数点にて検出された前記工具位置検出手段の検出
値より 前記被加工物の加工形状を測定する加工形状測定
手段と、d) この加工形状測定手段で測定された前記被加工物の
加工形状と前記被加工物の目標形状との比較に基づい
て、研削負荷の大きい荒加工と研削負荷の小さい仕上加
に対応する各々の制御ゲインを演算する制御ゲイン演
算手段と、e) 前記被加工物の加工条件が荒加工か仕上加工かを検
出する加工条件検出手段と、f) 前記制御ゲイン演算手段で演算された各制御ゲイン
より、前記加工条件検出手段で検出された加工条件に対
応する制御ゲインを決定する制御ゲイン決定手段と、g)前記加工条件検出手段で検出された加工条件が荒加
工の時は、その荒加工に対応する制御ゲインに基づいて
前記被加工物への修正量を少なくする様に前記磁気軸受
に流れる励磁電流を制御し、前記加工条件検出手段で検
出された加工条件が仕上加工の時は、その仕上加工に対
応する制御ゲインに基づいて前記被加工物への修正量を
多くする様に 前記磁気軸受に流れる励磁電流を制御する
励磁電流制御手段とを備えたことを特徴とする加工機
械。
1. A machining tool for machining a workpiece at the tip.
A quill to which the tool is attached, a rotating shaft that coaxially supports the quill , and a magnetic bearing spindle having a magnetic bearing that supports the rotating shaft in a floating state by a magnetic force generated when an exciting current flows, A control device that controls an exciting current flowing through a magnetic bearing to vary a position of the rotary shaft, the control device comprising: a) detecting a position of the rotary shaft in the magnetic bearing spindle; Rotating shaft position detecting means; b) detected by an exciting current flowing through the magnetic bearing
The amount of deflection of the quill and the value detected by the rotating shaft position detecting means
Detects the position of the machining tool during machining from
Tool position detecting means; c) detection of said tool position detecting means detected at a plurality of points.
Machining shape measuring means for measuring the machining shape of the workpiece from the value ; d) based on a comparison between the machining shape of the workpiece measured by the machining shape measuring means and a target shape of the workpiece. Roughing with large grinding load and finishing with small grinding load
A control gain calculating means for calculating the control gain of each corresponding to the factory, e) wherein the machining condition detecting means for processing condition of the workpiece to detect whether roughing or finishing, f) in the control gain calculating means A control gain determining means for determining a control gain corresponding to the processing condition detected by the processing condition detecting means from each of the calculated control gains; and g) a processing condition detected by the processing condition detecting means.
At the time of machining, based on the control gain corresponding to the rough machining
The magnetic bearing so as to reduce the amount of correction to the workpiece
Control the exciting current flowing through the
If the processing conditions issued are for finishing,
The amount of correction to the workpiece based on the corresponding control gain.
Processing machine, characterized in that an excitation current control means for controlling the excitation current flowing through the magnetic bearing so as to increase.
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