JP2000033532A - 機器監視制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動系または機械系のモデルのパラメータが
変動するような場合にも、高精度で信頼性の高い機器監
視制御装置を得る。 【解決手段】 加工機２の駆動系または機械系を表すモ
デル１０を利用して加工機２の監視または制御を行う装
置において、駆動指令に関する複数の項目に対応する、
上記モデル１０のパラメータ１１の補正値を保持するデ
ータベース１０１を有し、上記データベース１０１を用
いて上記パラメータ１１を補正し、加工機２の監視また
は制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主として加工機
の駆動系または機械系を表すモデルを利用して加工機の
制御あるいは監視を行う装置に関するものであり、特に
高精度なサーボ制御装置、加工現象の異常監視装置に関
する。さらには、本発明は、加工機以外にもロボット、
エレベータ、エスカレータ、ミシン、座標測定器、プロ
ッタ、ベルトコンベア、ファン、コンプレッサ、自動車
や列車などの移動体、航空機など機構部を有する制御シ
ステムに対して適用可能である。

【０００２】

【従来の技術】加工機の高精度制御や高信頼性監視のた
めには、駆動系や機械系の特性を考慮することが必須で
ある。機械の特性はモデルとそのパラメータの形で制御
器に搭載される。まず駆動系または機械系のモデルを異
常の監視に利用した従来例を示す。図２０は特開平９−
００６４３２号公報に記載の従来の異常監視装置を示す
図である。図において、１は数値制御装置（ＮＣ）、２
は加工機、３はボタンを押す等のオペレータからの操
作、４は加工プログラム、５は制御部、６は制御指令、
７はフィードバック情報、９は切削力推定部、１０は駆
動または機械モデル、１１は前記駆動または機械モデル
１０のパラメータ、１２は切削力推定値、１３は異常判
断部、１４はオペレータへの表示、１５は制御部への指
示である。

【０００３】次に動作を説明する。制御部５は、オペレ
ータからの操作３、加工プログラム４および加工機２か
らのフィードバック情報７に基づいて制御指令６を作成
し、加工機２に送ることにより加工機２を制御する。制
御指令６およびフィードバック情報７は、制御部、加工
機の種類によって異なるが、一般的には前者は位置指
令、速度指令、電流指令等、後者はフィードバック位
置、フィードバック速度、フィードバック電流等であ
る。一方、切削力推定部９は、制御指令６、フィードバ
ック情報７、並びに駆動または機械モデル１０に基づい
て切削力推定値１２を計算する。異常判断部１３は、切
削力推定値１２に基づいて異常を判断し、オペレータに
メッセージ等の表示１４を行うか、あるいは制御部１５
に停止等の指示１５を出す。即ち、加工中に異常が発生
すれば、切削力推定値１２に値の増大等のなんらかの変
化が現れるため、これら一連の動きにより、加工の異常
を監視することができる。

【０００４】図２１は前記制御部５および切削力推定部
９の一例をさらに詳しく示す図である。まず構成を説明
する。図において、２１は解析部、２２は補間・加減速
部、２３は位置指令、２４はサーボ、２５は電流指令、
２６は切削力、２７はフィードバック位置、２４ａはサ
ーボ、２５ａは電流指令推定値、２７ａはフィードバッ
ク位置推定値である。サーボ２４ａはサーボ２４と同一
である。駆動または機械モデル１０ａは加工機２の駆動
系または機械系を表すモデルである。他の構成要素は前
述の図と同一のため説明を略す。なお、この例では、制
御指令６として電流指令２５を、またフィードバック情
報７としてフィードバック位置２７を利用している。

【０００５】次に動作を説明する。加工プログラム４は
制御部５において、まず解析部２１によりプログラムが
解析され、動作に必要なデータに変換される。このデー
タには主として経路と送り速度の情報が含まれる。この
データは補間・加減速部２２において、補間および加減
速処理が行われ、位置指令２３が作成され、サーボ２４
に送られる。サーボ２４では、加工機２の実際の位置を
検出した値であるフィードバック位置２７が位置指令２
３に追従するように電流指令２５を計算し、加工機２に
指令することにより加工機２を制御する。一方、切削力
推定部９では駆動または機械モデル１０ａを用いて加工
機２の動作をシミュレーションしている。すなわち、サ
ーボ部２４ａは駆動または機械モデル１０ａのフィード
バック位置推定値２７ａおよび位置指令２３に基づき電
流指令推定値２５ａを計算する。

【０００６】仮に実際の加工機２に加工に伴って生じる
切削力２６がかからなければ、例えば空送り中は、電流
指令２５と電流指令推定値２５ａは一致するため、切削
力推定値１２は０になる。というよりも、むしろ、一致
するように、駆動または機械モデル１０ａが決定されて
いる。一方、実際に加工している時は、切削力２６が加
わった分だけ、結果として電流指令２５と電流推定値２
５ａがずれてくるため、その差を換算すれば切削力推定
値１２が求められる。

【０００７】ここで用いる駆動または機械モデル１０ａ
の例を図２２に示す。まず構成を説明する。このモデル
は、クーロン摩擦と粘性摩擦が加わる一慣性系と、モー
タ、ボールネジによる伝達機構をモデル化している。図
において、Ｊｍはイナーシャ、ｆｍはクーロン摩擦係
数、ｃｍは粘性摩擦係数、Ｋｔはモータのトルク定数、
Ｌはボールネジのリードである。動作としては、一慣性
系に対して電流指令推定値２５ａを入力し、出力として
フィードバック位置推定値２７ａを得るものであり、さ
らに電流指令２５と電流指令推定値２５ａの差に、モー
タの特性（トルク定数Ｋｔ）と伝達機構の特性（ボール
ネジのリードＬ）を考慮して、最終的に切削力推定値１
２を得る。このモデルにおいて、パラメータはＪｍ、ｆ
ｍ、ｃｍ、Ｋｔ、Ｌである。なお、ｓは微分演算を表
し、ｓｉｇｎは符号演算を表す。

【０００８】次に、駆動系または機械系のモデル１０を
サーボ制御に利用した従来例を示す。図２３は特開平６
−２８００６号公報に記載の従来のサーボ制御装置を示
す図である。符号は図２０と同一なので説明を省略す
る。ここでは、駆動または機械モデル１０が制御部に含
まれており、このモデル１０を参照して、制御指令を作
成する。例えば、図２４は制御部５の具体的な例であ
る。図において、２８は電流フィードフォワード量、５
１はフィードバック制御器である。駆動または機械モデ
ル１０ｂは加工機２の駆動系または機械系を表すモデル
である。

【０００９】次に動作を説明する。加工プログラム４が
解析器２１、補間・加減速部２２で処理され、位置指令
２３が作成されるまでは図２１に関して述べた説明と同
一である。この後、この位置指令２３はフィードフォワ
ード制御器として機能する駆動または機械モデル１０ｂ
に入力され、その出力が電流フィードフォワード量２８
となる。また位置指令２３とフィードバック位置２７の
差がフィードバック制御器５１に入力される。電流フィ
ードフォワード量２８とフィードバック制御器５１の出
力の和が電流指令２５となる。

【００１０】ここで用いる駆動または機械モデル１０ｂ
の例を図２５に示す。まず構成を説明する。このモデル
は、クーロン摩擦と粘性摩擦が加わる一慣性系をモデル
化している。符号は図２２と同一である。動作として
は、位置指令２３の微分値を、それぞれ慣性要素（ｓ・
Ｊｍ）、クーロン摩擦要素（ｓｉｇｎ・ｆｍ）、および
粘性摩擦要素（ｃｍ）に入力し、その出力の和を電流フ
ィードフォワード量２８とする。このモデルにおいて、
パラメータはＪｍ、ｆｍ、ｃｍである。

【００１１】上述した２つの従来例において、駆動また
は機械モデルのパラメータは運転中は固定であったが、
別の従来例では運転中に変更するようになっている。こ
のような従来例としては、例えば、特開昭５５−１５９
２０６号公報、特開昭５９−６１２号公報、実開昭５９
−４９２０７公報等に示されたものがある。しかし、こ
れらは、軸の位置や移動速度等の単一の項目に応じてパ
ラメータを補正するのみであった

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の機器監視制御装
置は以上のように構成されているため、以下の課題があ
る。即ち、異常の監視に適用した例では、運転中はパラ
メータが固定であるか、あるいはパラメータは単一の項
目に応じて変化するのみであるため、それらが種々の要
因で変動する場合には、異常判断の誤認識が生じるおそ
れがある。例えば、クーロン摩擦係数ｆｍは、機械の可
動部の位置、送り速度などの影響を受けて変動と切削力
推定値１２も変動してしまい、その結果、誤認識が避け
られない。サーボ制御に適用した例でも同様に、パラメ
ータが種々の要因で変動する場合には、精度劣化が生じ
るおそれがある。例えば、実際のクーロン摩擦係数が変
動すると移動方向が反転する箇所で象限突起とよばれる
軌跡誤差が生じることになる。

【００１３】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたものであり、駆動系または機械系のモデル
のパラメータが変動するような場合にも、その様々な要
因を考慮してパラメータを補正できるようにすることに
より、高精度で信頼性の高い機器監視制御装置を得るこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
る機器監視制御装置は、機器の駆動系または機械系を表
すモデルを利用して機器の監視または制御を行う装置に
おいて、駆動指令または機器の状態に関する複数の項目
に対応する上記モデルのパラメータの補正値を保持する
データベースを有し、上記複数の項目に関する運転時の
データを入力することにより、上記データベースを用い
て上記パラメータを補正し、補正されたパラメータを有
するモデルを用いて機器の監視または制御を行うもので
ある。

【００１５】本発明の第２の構成による機器監視制御装
置は、第１の構成のものにおいて、上記複数の項目が、
Ｘ軸の位置、Ｙ軸の位置、Ｚ軸の位置、移動モード（早
送り、切削送り）、移動速度、移動方向、移動距離、前
回の移動方向、前回の停止からの時間、加減速フィルタ
タイプ、加速度、加減速時定数、サーボの位置ループゲ
イン、サーボの速度ループゲインの内の少なくとも２つ
以上の項目よりなるものである。

【００１６】本発明の第３の構成による機器監視制御装
置は、第１の構成のものにおいて、複数の項目が、移動
する軸の位置、移動開始後の時間、現在の移動の方向、
前回の移動の方向、および移動速度であり、補正する駆
動または機械モデルのパラメータがクーロン摩擦係数で
あるものである。

【００１７】本発明の第４の構成による機器監視制御装
置は、第１の構成のものにおいて、データベースに保持
するデータを、運転中の機器からのデータに基づきオー
トチューニングするオートチューニング部を備えたもの
である。

【００１８】本発明の第５の構成による機器監視制御装
置は、第４の構成のものにおいて、オートチューニング
用のプログラムを機器の運転プログラムから自動的に生
成するオートチューニング用プログラム自動生成部を備
えたものである。

【００１９】本発明の第６の構成による機器監視制御装
置は、機器の駆動系または機械系を表すモデルを利用し
て機器の監視または制御を行う装置において、上記モデ
ルを用いて演算される監視または制御に用いる信号と、
実際の機器より得られる上記信号に対応する校正用信号
とを用いて補正用パラメータをオートチューニングする
とともに、得られた上記補正用パラメータを用いて演算
された上記信号を補正する補正部を備えたものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の
形態１による機器監視制御装置を示す構成図であり、加
工機の異常監視に適用した例を示す。図において、１０
１は駆動または機械モデルのパラメータデータベース、
１０２は駆動または機械モデルのパラメータベース１０
１への入力項目である。入力項目１０２の例としては以
下のようなものがある。 Ｘ軸の位置、Ｙ軸の位置、Ｚ軸の位置 移動モード（早送り、切削送り）、移動速度、移動方
向、移動距離 前回の移動方向、前回の停止からの時間 加減速フィルタタイプ、加速度、加減速時定数 サーボの位置ループゲイン、サーボの速度ループゲイン もちろん上述したもの以外を入力項目としてもよい。こ
れらの内から少なくとも２つ以上を入力項目とする。以
下は、特に、移動する軸の位置、移動開始後の時間、現
在の移動の方向、前回の移動の方向、および移動速度の
５つを入力項目とする場合を示す。

【００２１】駆動または機械モデルのパラメータデータ
ベース１０１は、入力項目１０２と駆動または機械モデ
ル１０のパラメータ１１との間の関係を記憶する。この
関係は、関係式、データテーブル、ルール、ニューラル
ネットワークなどのような形態で保持しても構わない。

【００２２】図２にデータテーブルを利用した場合のデ
ータ例を示す。データは３つのテーブルに分けて格納さ
れている。第１のテーブルでは、Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれ
の軸の位置に対するクーロン摩擦係数ｆｍの補正値Ｃ１
が格納されている。第２のテーブルでは現在の移動方
向、前回の移動方向、移動開始後の時間に対するクーロ
ン摩擦係数ｆｍの補正値Ｃ２が格納されている。第３の
テーブルでは、移動速度に対するクーロン摩擦係数ｆｍ
の補正値Ｃ３が格納されている。最終的なクーロン摩擦
係数ｆｍの補正値は、Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３で表される。

【００２３】ここでは、テーブルは３つに分割して格納
されているが、分割の有無や分割数は任意である。分割
すると精度が落ちる代わりにデータ量が削減できるとい
うメリットがある。また、ここでは、補正値はパラメー
タの加算値としたが、パラメータに乗算する係数、パラ
メータの値そのものであっても一向に構わない。

【００２４】次に本発明の実施の形態１の動作につい
て、図１、図２、図３を基に説明する。制御部５は、オ
ペレータからの操作３、加工プログラム４および加工機
２からのフィードバック情報７に基づいて制御指令６を
作成し、加工機２に送ることにより加工機２を制御す
る。制御指令６としては、位置指令、速度指令、電流指
令等であり、フィードバック情報７としては、フィード
バック位置、フィードバック速度、フィードバック電流
等であり、ここでは制御指令６として電流指令２５を、
フィードバック情報７としてフィードバック位置２７を
用いて説明する。制御部５において、まず解析部２１に
より加工プログラム４が解析され、動作に必要なデータ
に変換される。このデータには主として経路と送り速度
の情報が含まれ、このデータは補間・加減速部２２にお
いて、補間および加減速処理が行われ、位置指令２３が
作成され、サーボ２４に送られる。サーボ２４では、加
工機２の実際の位置を検出した値であるフィードバック
位置２７が位置指令２３に追従するように電流指令２５
を計算し、加工機２に指令することにより加工機２を制
御する。一方、補間・加減速部２２は移動指令に関する
項目、ここでは５つの項目１０２、即ち、移動する軸の
位置、移動開始後の時間、現在の移動の方向、前回の移
動の方向、および移動速度を算出し、パラメータデータ
ベース１０１に出力する。パラメータデータベース１０
１は上記入力項目１０２に対応して最終的なパラメータ
の補正値（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）を算出し、新たなパラメ
ータ１１を駆動または機械モデル１０ａに設定する。一
方、切削力推定部９では新たなパラメータ１１が設定さ
れた駆動または機械モデル１０ａに基づいて、従来例と
同様にして切削力推定値１２を計算する。異常判断部１
３は、切削力推定値１２に基づいて異常を判断し、オペ
レータにメッセージ等の表示１４を行うか、あるいは制
御部１５に停止等の指示１５を出す。

【００２５】図４はこの発明の実施の形態１による他の
機器監視制御装置を示す構成図であり、加工機の制御に
適用した例を示す。図１に示すものと同様に、駆動また
は機械モデルのパラメータデータベース１０１は入力項
目１０２に対応して求めた新たなパラメータ１１を駆動
または機械モデル１０に設定する。駆動または機械モデ
ル１０は、前述の図２４、図２５に示すように、駆動ま
たは機械モデル１０ｂに設定された新たなパラメータ１
１に基づいて電流フィードフォワード量２８を計算す
る。サーボ２４は計算されたフォードフォワード量２８
を電流指令２５に加算して加工機２に与えることにより
加工機２を制御する。

【００２６】上記異常監視の例および加工機の制御の例
では、補正値はパラメータの加算値としたが、パラメー
タに乗算する係数、パラメータの値そのものであっても
一向に構わない。

【００２７】また、上記異常監視の例では、クーロン摩
擦係数を補正した例を示したが、その他のパラメータに
対して補正してもよい。例えば、機械の位置に応じて慣
性の大きさが変わる場合は、入力項目が各軸の位置であ
り、出力が慣性の大きさを採用するのが適切である。ま
た、移動モード、移動速度、移動方向、移動距離、前回
の移動方法に応じてバックラッシュ量を変更することも
有力な制御方法である。加工機の制御に対しても同様で
ある。

【００２８】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２による機器監視制御装置を示す構成図である。図に
おいて、２０１は補正用センサであり、この場合は温度
センサである。２０２はセンサ信号である。

【００２９】次の動作について説明する。補正用センサ
２０１は加工機２に取り付けられるか、あるいはその周
辺に設置され、加工機２の状態を検出する。補正用セン
サ２０１によって検出されたセンサ信号２０２は、デー
タベース１０１に入力される。本実施の形態のデータベ
ース１０１には、例えば図６に示されるような、温度と
パラメータ（ここではトルク定数）との間の関係を記憶
するテーブル等も有しており、データベース１０１は、
実施の形態１に示した駆動指令に関する複数の項目に対
応するパラメータの補正値を保持するだけでなく、機器
の状態に関する項目に対応する別のパラメータの補正値
も保持しており、各々新たなパラメータ１１を決定す
る。

【００３０】本実施の形態によれば、ＮＣ内部の情報だ
けでは判断できない情報を、補正用センサによって監視
し、この外部情報にも基づいて駆動または機械モデルの
パラメータが変更できるので、より正確な異常監視が可
能になる。

【００３１】なお、上記実施の形態では異常監視の例を
説明したが、サーボ制御についても同様である。また、
上記実施の形態では、温度によってトルク定数が変化す
る場合を想定し、温度センサを用いてトルク定数を変更
したが、他の外部情報を用いパラメータを変更してもよ
い。例えば、力センサ、音センサ、ＡＥセンサ等により
外部情報を入力項目としてもよい。

【００３２】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３による機器監視制御装置を示す構成図である。図に
おいて、３０１はオートチューニング部、３０２はメモ
リ、３０３は制御部５からオートチューニング３０１へ
の指示、３０４はオートチューニング用プログラムであ
る。

【００３３】次に動作について、図８〜図１４を基に説
明する。オペレータがボタン（図示しない）を押す等に
より、オートチューニングを開始するようにＮＣ１に操
作３を与える。すると制御部５はオートチューニング部
３０１に開始を意味する指示３０３を送り、またオート
チューニング用プログラム３０４を起動する。オートチ
ューニング用プログラム３０４は加工プログラム４と同
様の動作を実行させるプログラムである。プログラムの
一例を図８に示す。なお、図８は「・・・２００ｍｍ／
分で直進。（０，０，０）まで移動。１０秒待つ。（１
０，０，０）まで移動。１０秒待つ。・・・」なる指示
を示す。オートチューニング部３０１は、開始を意味す
る指示３０３を受け取ると、オートチューニング用プロ
グラム３０４の指示に従って出力される制御指令６、お
よびフィードバック情報７を一定の周期毎にメモリ３０
２に蓄える（ステップＳ１１）。図１０にメモリ３０２
に格納されたデータの一例を示す。ステップＳ１２でオ
ペレータがオートチューニングを終わるようにＮＣ１に
操作３を与えるか、あるいはオートチューニング用のプ
ログラム３０４の末尾に到達すると、制御部５はオート
チューニング部３０１にオートチューニング終了を意味
する指示３０３を送る。するとオートチューニング部３
０１はメモリ３０２に格納したデータに基づいて、例え
ば図２に示すものと同様の入力項目と補正値との関係を
示すテーブルを計算し（ステップＳ１３）、データベー
ス１０１に格納する（ステップＳ１４）。この際にデー
タベース１０１に格納する数がサンプルしたデータ数よ
りも小さい場合には、最小二乗法等により計算すること
が有効である。

【００３４】図１１〜図１４に入力項目と補正値との関
係を示すテーブルの作成例を示す。図１１、図１２はテ
ーブルが１つの場合を示し、図１３、図１４は複数の場
合を示す。図１１において、ステップＳ２１ではデータ
テーブルの一行目から計算をはじめる指示をする。ステ
ップＳ２２では、メモリ３０２内のデータの全ての行番
号（ｉ）を検索し、「データテーブルの入力項目のｋ行
目のデータとメモリ内の入力項目のｉ行目のデータが合
致する」行番号（ｉ）を検索する。ステップＳ２３では
検索された全てのｉに対して、行番号（ｉ）のデータｄ
i,j 、ｙi,j から補正値ｈi,k を計算する。例えばクー
ロン摩擦係数の場合は、 ｈi,k ＝ｙi,1 −ｊｍ・ｓ・ｙi,2 −ｃｍ・ｙi,2 となる。ステップＳ２４では、検索された全てのｉに対
して、各ｈi,k から平均化処理や最小二乗法などの処理
により適切な値を計算し、その値を補正値Ｈｋとする。
ステップＳ２５では、データテーブルの次の行に進み、
データテーブルの全ての行（ｎ行）について補正値Ｈ1
〜Ｈn を計算する（ステップＳ２６）。得られたデータ
テーブルの例を図１２に示す。

【００３５】次に、テーブルが複数の場合を示す。図１
３において、ステップＳ３１、３２では１つめのデータ
テーブルの一行目から計算をはじめる指示をする。ステ
ップＳ３３では、メモリ３０２内のデータの全ての行番
号（ｉ）を検索し、「第ｔ番目のデータテーブルの入力
項目のｋ行目のデータとメモリ内の入力項目のｉ行目の
データが合致する」行番号（ｉ）を検索する（ｔ＝１〜
ｍ）。ステップＳ３４では検索された全てのｉに対し
て、ｔ＝１の時は、図１１のステップＳ２３と同様に、
行番号（ｉ）のデータｄi,j 、ｙi,j から補正値ｈi,k
を計算する。ｔ＞１の時は、行番号（ｉ）のデータｄi,
j、yi,j と完成したデータテーブルの補正値（Ｃu ：ｕ
＜ｔ）とから補正値ｈi,k を計算する。例えばクーロン
摩擦係数の場合は、

【００３６】

【数１】

【００３７】となる。ここでＣu はデータｄi,j に対応
するｕ番目のテーブルの補正値である。ステップＳ３５
では、検索された全てのｉに対して、各ｈi,k から平均
化処理や最小二乗法などの処理により適切な値を計算
し、その値を補正値Ｈt,k とする。ステップＳ３６で
は、データテーブルの次の行に進み、データテーブルの
全ての行（ｎt ：ｔ番目のデータテーブルの補正値の
数）について補正値Ｈt,1 〜Ｈt,ntを計算する（ステッ
プＳ３７）。ステップＳ３８では、ｔ＝ｔ＋１として次
のデータテーブルに進み、全てのデータテーブル対して
補正値を計算する（ステップＳ３９）。得られたデータ
テーブルの例を図１４に示す。

【００３８】なお上記実施の形態では、測定終了後にデ
ータベース１０１に格納していたが、測定中に逐次デー
タベース１０１に格納してもよい。この際にデータベー
ス１０１に格納する数がサンプルした数よりも小さい場
合には、逐次型最小二乗法等で求めて格納する。

【００３９】オートチューニング用プログラム３０４に
記述する動作としては、たとえば、全可動範囲を網羅す
るように動作するか、あるいはユーザが所定の位置まで
手動送りで移動させた後にユーザがオートチューニング
ボタンを押せばその位置を基準位置として動作するよう
にしてもよい。前者の場合は全範囲にわたってデータが
収集できるので機械をはじめて導入した際に適してい
る。後者の場合はユーザが必要とする位置がある場合
や、精密さを必要とする場合にメリットがあり、また不
測の衝突の危険性が少ない、時間が短くてすむなどのメ
リットがあり、定期的な調整や、特に精度を出す必要が
ある場合などに適している。

【００４０】なお、図１５に示すようにデータベース１
０１がセンサ２０１からのセンサ信号２０２を参照して
いる場合には、このセンサ信号２０２も合わせてオート
チューニングを行う。

【００４１】また、上記実施の形態では異常監視の例を
説明したが、サーボ制御についても同様である。

【００４２】実施の形態４．オートチューニングは入力
項目１０２の個数が多くなってくると組み合わせ数が非
常に多くなり、オートチューニング用のプログラム３０
４を作成する手間が膨大になる。また、オートチューニ
ングの動作にも膨大な時間がかかるため、特に使用する
範囲だけを重点的にオートチューニングすることが時間
短縮に効果的である。

【００４３】図１６はこのような点を考慮した本発明の
実施の形態４による機器監視制御装置を示す構成図であ
る。図において、４０１は自動生成部である。自動生成
部４０１は加工プログラム４を解析し、その結果として
オートチューニング用のプログラム３０４を自動的に作
成するものである。

【００４４】図１７は自動生成部４０１の動作を説明す
るフローチャートである。まず、ステップＳ４１では、
加工プログラム４を解析し、各入力項目に該当するデー
タをピックアップして、例えば自動生成部４０１内のメ
モリに、頻度を含むテーブルとして格納する。この際、
入力項目に関係しないデータは無視する。データテーブ
ルの一例を図１８に示す。次にステップＳ４２では、得
られたデータテーブルを参照して、各入力項目の使用頻
度をカウントし、使用頻度が１以上の入力項目、または
使用頻度が補正値の数（ｎ）以上の入力項目、または使
用頻度が１以上か、使用頻度が１以上の入力項目に近い
入力項目をオートチューニングの範囲とする。ステップ
Ｓ４３では、オートチューニングの範囲とされた全ての
入力項目を網羅するようなプログラムを作成し、これを
オートチューニング用のプログラム３０４とする。

【００４５】本実施の形態に述べた方法では、オートチ
ューニング用のプログラム３０４を自動的に作成できる
ので、手間が大いに省ける。また、実際の使用範囲に限
定してオートチューニングを行うので、オートチューニ
ング自身の動作の時間短縮もはかれる。あるいは同じ時
間内において、実際の使用範囲だけさらに細かく測定す
ることにより精度向上を図ることもできる。

【００４６】実施の形態５．図１９はこの発明の実施の
形態５による機器監視制御装置を示す構成図である。図
において、５０１は加工機２の状態を実際に検出する校
正用のセンサであり、例えば、駆動および機械モデル１
０を用いて切削力を推定し、機器を監視制御している場
合は、加工機における実際の切削力を測る力センサ等で
ある。５０２はセンサから出力される信号（校正用信
号）であり、５０３は補正部、５０４はパラメータであ
る。ここでいうパラメータ５０４とは、校正用信号５０
２を用いて切削力推定値１２を補正するためのパラメー
タであり、ゲイン、オフセット、遅れ時間、フィルタの
時定数などである。５０５はメモリ、５０６は補正後の
切削力推定値、５０７は補正部への制御部からの指示で
ある。

【００４７】補正部５０３は、補正開始を表す指示５０
７を受け取ると、校正用センサ５０１からの校正用信号
５０２および切削力推定値１２をサンプリングし、メモ
リ５０５に格納する。また、補正部５０３は、補正終了
を表す指示５０７を受け取るとサンプリングを終了し、
補正のためのパラメータ５０４を計算する。補正部５０
３は、さらに上記パラメータ５０４に従い、切削力推定
値１２を補正し、補正後の切削力推定値５０６を出力す
る。

【００４８】なお、ゲイン、オフセット、遅れ時間、フ
ィルタの時定数は、最小二乗法や相関関数を利用して計
算する。実施の形態３で述べたのと同様に、逐次型最小
二乗法を利用してもよい。

【００４９】なお、上記実施の形態においては、実施の
形態１に示す構成のものに対して、校正用センサ５０１
および補正部５０３を設けたものを示したが、実施の形
態２〜４に示す構成のものに対して、校正用センサ５０
１および補正部５０３を設け、同様に補正を行うように
してもよい。また、駆動および機械モデルのパラメータ
を変更するためのデータベース１０１が無い構成のもの
に対しても、校正用センサ５０１および補正部５０３を
設け、推定値に対して同様に補正を行うようにしてもよ
い。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、機器の駆動系または機械系を表すモデルを利用し
て機器の監視または制御を行う装置において、駆動指令
または機器の状態に関する複数の項目に対応する上記モ
デルのパラメータの補正値を保持するデータベースを有
し、上記複数の項目に関する運転時のデータを入力する
ことにより、上記データベースを用いて上記パラメータ
を補正し、補正されたパラメータを有するモデルを用い
て機器の監視または制御を行うようにしたので、駆動ま
たは機械モデルのパラメータを細かく変更でき、正確な
異常検知、あるいはより高精度の制御が可能になる。

【００５１】本発明の第２の構成によれば、第１の構成
のものにおいて、複数の項目は、Ｘ軸の位置、Ｙ軸の位
置、Ｚ軸の位置、移動モード（早送り、切削送り）、移
動速度、移動方向、移動距離、前回の移動方向、前回の
停止からの時間、加減速フィルタタイプ、加速度、加減
速時定数、サーボの位置ループゲイン、サーボの速度ル
ープゲインの内の少なくとも２つ以上の項目からなるの
で、正確な異常検知、あるいはより高精度の制御が可能
になる。

【００５２】本発明の第３の構成によれば、第１の構成
のものにおいて、複数の項目が、移動する軸の位置、移
動開始後の時間、現在の移動の方向、前回の移動の方
向、および移動速度であり、補正する駆動または機械モ
デルのパラメータがクーロン摩擦係数であるので、正確
な異常検知、あるいはより高精度の制御が可能になる。

【００５３】本発明の第４の構成によれば、第１の構成
のものにおいて、データベースに保持するデータを、運
転中の機器からのデータに基づきオートチューニングす
るオートチューニング部を備えたので、駆動または機械
モデルのパラメータを変更するためのデータベースを自
動的に設定できるので、大幅な省力化と設定時間の短縮
が図れる。

【００５４】本発明の第５の構成によれば、第１の構成
のものにおいて、オートチューニング用のプログラムを
機器の運転プログラムから自動的に生成するオートチュ
ーニング用プログラム自動生成部を備えたので、大幅な
省力化、時間短縮が図れ、また使用する範囲内に限定し
てオートチューニングすれば高精度化が図れる。

【００５５】本発明の第６の構成によれば、機器の駆動
系または機械系を表すモデルを利用して機器の監視また
は制御を行う装置において、上記モデルを用いて演算さ
れる監視または制御に用いる信号と、実際の機器より得
られる上記信号に対応する校正用信号とを用いて補正用
パラメータをオートチューニングするとともに、得られ
た上記補正用パラメータを用いて演算された上記信号を
補正する補正部を備えたので、正確な異常検知、あるい
はより高精度の制御が可能になる。さらに補正のための
パラメータをチューニングすることができるので、手間
もかからない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による機器監視制御
装置を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係わるパラメータ
データベースのデータ例を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による機器監視制御
装置における制御部および切削力推定部を示す構成図で
ある。

【図４】 この発明の実施の形態１による他の機器監視
制御装置を示す構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による機器監視制御
装置を示す構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態２に係わるパラメータ
データベースのデータ例を示す図である。

【図７】 この発明の実施の形態３による機器監視制御
装置を示す構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態３に係わるオートチュ
ーニング用プログラムの一例を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態３に係わるオートチュ
ーニング部の動作を示すフローチャートである。

【図１０】 この発明の実施の形態３に係わるオートチ
ューニング部におけるメモリ内のデータ例を示す図であ
る。

【図１１】 この発明の実施の形態３に係わるオートチ
ューニング部の動作を示すフローチャートである。

【図１２】 この発明の実施の形態３に係わるオートチ
ューニング部の動作を説明する図である。

【図１３】 この発明の実施の形態３に係わるオートチ
ューニング部の動作を示すフローチャートである。

【図１４】 この発明の実施の形態３に係わるオートチ
ューニング部の動作を説明する図である。

【図１５】 この発明の実施の形態３による他の機器監
視制御装置を示す構成図である。

【図１６】 この発明の実施の形態４による機器監視制
御装置を示す構成図である。

【図１７】 この発明の実施の形態４に係わる自動生成
部の動作を示すフローチャートである。

【図１８】 この発明の実施の形態４に係わる自動生成
部の動作を説明する図である。

【図１９】 この発明の実施の形態５による機器監視制
御装置を示す構成図である。

【図２０】 従来の加工機の異常監視装置を示す構成図
である。

【図２１】 従来の加工機の異常監視装置における制御
部および切削力推定部を示す構成図である。

【図２２】 従来の加工機の異常監視装置における駆動
または機械モデルの例を示す図である。

【図２３】 従来の加工機の制御装置を示す構成図であ
る。

【図２４】 従来の加工機の制御装置における制御部を
示す構成図である。

【図２５】 従来の加工機の制御装置における駆動また
は機械モデルの例を示す図である。

【符号の説明】

１ 数値制御装置（ＮＣ）、２ 加工機、３ オペレー
タからの操作、４ 加工プログラム、５ 制御部、６
制御指令、７ フィードバック情報、９ 切削力推定
部、１０ 駆動または機械モデル、１１ パラメータ、
１２ 切削力推定値、１３ 異常判断部、１４ オペレ
ータへの表示、１５ 制御部への指示、２１ 解析部、
２２ 補間・加減速部、２３ 位置指令、２４ サー
ボ、２４ａサーボ、２５ 電流指令、２５ａ 電流指令
推定値、２６ 切削力、２７ フィードバック位置、２
７ａ フィードバック位置推定値、２８ 電流フィード
フォワード量、１０１ 駆動または機械モデルのパラメ
ータデータベース、１０２入力項目、２０１ 補正用セ
ンサ、２０２ センサ信号、３０１ オートチューニン
グ部、３０２ メモリ、３０３ 指示、３０４ オート
チューニング用プログラム、４０１ 自動生成部、５０
１ 校正用のセンサ、５０２ 校正用の信号、５０３
補正部、５０４ パラメータ、５０５ メモリ、５０６
補正後の切削力推定値、５０７ 指示。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H004 GA28 GB09 GB12 GB13 GB15 GB16 HA14 HB07 HB10 JA12 JB20 KB32 KC35 KC48 KC54 LA06 5H269 AB01 AB33 BB03 BB12 CC02 EE01 EE03 EE06 EE11 EE13 FF02 FF06 GG01 GG06 NN07 NN08 NN16 NN17 PP02 PP03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器の駆動系または機械系を表すモデル
   を利用して機器の監視または制御を行う装置において、
   駆動指令または機器の状態に関する複数の項目に対応す
   る上記モデルのパラメータの補正値を保持するデータベ
   ースを有し、上記複数の項目に関する運転時のデータを
   入力することにより、上記データベースを用いて上記パ
   ラメータを補正し、補正されたパラメータを有するモデ
   ルを用いて機器の監視または制御を行うことを特徴とす
   る機器監視制御装置。
2. 【請求項２】 複数の項目は、Ｘ軸の位置、Ｙ軸の位
   置、Ｚ軸の位置、移動モード（早送り、切削送り）、移
   動速度、移動方向、移動距離、前回の移動方向、前回の
   停止からの時間、加減速フィルタタイプ、加速度、加減
   速時定数、サーボの位置ループゲイン、サーボの速度ル
   ープゲインの内の少なくとも２つ以上の項目であること
   を特徴とする請求項１記載の機器監視制御装置。
3. 【請求項３】 複数の項目は、移動する軸の位置、移動
   開始後の時間、現在の移動の方向、前回の移動の方向、
   および移動速度であり、補正する駆動または機械モデル
   のパラメータはクーロン摩擦係数であることを特徴とす
   る請求項１記載の機器監視制御装置。
4. 【請求項４】 データベースに保持するデータを、運転
   中の機器からのデータに基づきオートチューニングする
   オートチューニング部を備えたことを特徴とする請求項
   １記載の機器監視制御装置。
5. 【請求項５】 オートチューニング用のプログラムを機
   器の運転プログラムから自動的に生成するオートチュー
   ニング用プログラム自動生成部を備えたことを特徴とす
   る請求項４記載の機器監視制御装置。
6. 【請求項６】 機器の駆動系または機械系を表すモデル
   を利用して機器の監視または制御を行う装置において、
   上記モデルを用いて演算される監視または制御に用いる
   信号と、実際の機器より得られる上記信号に対応する校
   正用信号とを用いて補正用パラメータをオートチューニ
   ングするとともに、得られた上記補正用パラメータを用
   いて演算された上記信号を補正する補正部を備えたこと
   を特徴とする機器監視制御装置。