JP2003053643A - 工作機械送り系の制御方法及び制御装置 - Google Patents
工作機械送り系の制御方法及び制御装置Info
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- G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
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Abstract
(57)【要約】
【課題】工作機械の剛性の変化如何に拘わらず、送り系
の振動を防止してその最適な動作状態を長期に渡って維
持し得る制御方法及び制御装置を提供する。 【解決手段】ＮＣプログラムに従い動作指令信号を生成
する動作指令生成部３、動作指令信号と現在位置信号と
の偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令信号を生成
する位置制御部４、速度指令信号と現在速度信号との偏
差に速度ループゲインを乗じて電流指令信号を生成する
速度制御部５、電流指令信号から特定の周波数帯域の周
波数成分を除去するフィルタリング処理部６を備える。
フィルタリング処理部６で処理された電流指令信号の振
動レベル及び振動周波数を検出し、検出された振動レベ
ル及び振動周波数に応じて、フィルタリング処理部にお
ける除去周波数帯域を調整する調整手段２０を設ける。
の振動を防止してその最適な動作状態を長期に渡って維
持し得る制御方法及び制御装置を提供する。 【解決手段】ＮＣプログラムに従い動作指令信号を生成
する動作指令生成部３、動作指令信号と現在位置信号と
の偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令信号を生成
する位置制御部４、速度指令信号と現在速度信号との偏
差に速度ループゲインを乗じて電流指令信号を生成する
速度制御部５、電流指令信号から特定の周波数帯域の周
波数成分を除去するフィルタリング処理部６を備える。
フィルタリング処理部６で処理された電流指令信号の振
動レベル及び振動周波数を検出し、検出された振動レベ
ル及び振動周波数に応じて、フィルタリング処理部にお
ける除去周波数帯域を調整する調整手段２０を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣ工作機械の送
り系を制御する制御方法及び制御装置に関し、更に詳し
くは、前記送り系で生じる振動を効果的に抑制すること
ができる制御方法及び制御装置に関する。
り系を制御する制御方法及び制御装置に関し、更に詳し
くは、前記送り系で生じる振動を効果的に抑制すること
ができる制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、ＮＣ工作機械の送り系は、ＮＣプ
ログラムに従って生成された動作指令信号、並びに当該
送り系からフィードバックされる現在位置信号及び現在
速度信号に基づいて制御される。具体的には、ＮＣプロ
グラムに従って動作指令信号が生成され、生成された動
作指令信号と前記送り系からフィードバックされる現在
位置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令
信号が生成され、次いで生成された速度指令信号と前記
送り系からフィードバックされる現在速度信号との偏差
に速度ループゲインを乗じて電流指令信号が生成され、
生成された電流指令信号に基づいて前記送り系の駆動モ
ータが制御される。
ログラムに従って生成された動作指令信号、並びに当該
送り系からフィードバックされる現在位置信号及び現在
速度信号に基づいて制御される。具体的には、ＮＣプロ
グラムに従って動作指令信号が生成され、生成された動
作指令信号と前記送り系からフィードバックされる現在
位置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令
信号が生成され、次いで生成された速度指令信号と前記
送り系からフィードバックされる現在速度信号との偏差
に速度ループゲインを乗じて電流指令信号が生成され、
生成された電流指令信号に基づいて前記送り系の駆動モ
ータが制御される。
【０００３】上述した速度ループゲインは送り系の応答
性への影響が大きく、したがって、送り系の高速，高精
度化を図るためには、速度ループゲインを大きくする必
要がある。その一方、速度ループゲインを大きくしすぎ
ると、制御系が不安定となり、送り系や工作機械全体の
固有振動数付近で共振する事態に至る。
性への影響が大きく、したがって、送り系の高速，高精
度化を図るためには、速度ループゲインを大きくする必
要がある。その一方、速度ループゲインを大きくしすぎ
ると、制御系が不安定となり、送り系や工作機械全体の
固有振動数付近で共振する事態に至る。
【０００４】このため、従来では、速度ループゲインを
大きくする一方、前記電流指令信号に含まれる振動成分
の内、送り系や工作機械全体の固有振動数付近の周波数
成分を帯域消去フィルタによって除去することにより、
送り系の振動を抑制するようにしている。即ち、送り系
が振動すると、当該送り系からフィードバックされる現
在速度信号に振動周波数成分が付加され、これを基に算
出される前記電流指令信号に前記振動周波数成分が含ま
れることになるため、電流指令信号に含まれる周波数成
分の内、送り系や工作機械全体の固有振動数付近の周波
数成分を除去することにより、送り系や工作機械全体の
振動が大きくなっても、共振状態に至るのを防止するこ
とができるのである。
大きくする一方、前記電流指令信号に含まれる振動成分
の内、送り系や工作機械全体の固有振動数付近の周波数
成分を帯域消去フィルタによって除去することにより、
送り系の振動を抑制するようにしている。即ち、送り系
が振動すると、当該送り系からフィードバックされる現
在速度信号に振動周波数成分が付加され、これを基に算
出される前記電流指令信号に前記振動周波数成分が含ま
れることになるため、電流指令信号に含まれる周波数成
分の内、送り系や工作機械全体の固有振動数付近の周波
数成分を除去することにより、送り系や工作機械全体の
振動が大きくなっても、共振状態に至るのを防止するこ
とができるのである。
【０００５】そして、前記速度ループゲインの値及び帯
域消去フィルタの除去帯域は、工作機械の製造時におい
て、その送り系の動作状態が最適になるように設定され
ている。
域消去フィルタの除去帯域は、工作機械の製造時におい
て、その送り系の動作状態が最適になるように設定され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、工作機械の
剛性は、製造時から将来にかけて一定したものでは無
く、工作機械の運転状態によって変化したり、経年的に
変化するものである。したがって、製造時に最適に設定
された前記速度ループゲインの値や帯域消去フィルタの
除去帯域は、かかる工作機械の剛性の変化により、その
時点では必ずしも最適なものとはなっていない。
剛性は、製造時から将来にかけて一定したものでは無
く、工作機械の運転状態によって変化したり、経年的に
変化するものである。したがって、製造時に最適に設定
された前記速度ループゲインの値や帯域消去フィルタの
除去帯域は、かかる工作機械の剛性の変化により、その
時点では必ずしも最適なものとはなっていない。
【０００７】このため、工作機械の剛性の変化によって
送り系に振動を生じ、面粗度が悪くなるなど加工精度が
悪化するという不具合を生じていた。また、振動が大き
くなると、当該送り系や工作機械全体が共振状態となっ
て、容易ならざる事態を招くことになる。
送り系に振動を生じ、面粗度が悪くなるなど加工精度が
悪化するという不具合を生じていた。また、振動が大き
くなると、当該送り系や工作機械全体が共振状態となっ
て、容易ならざる事態を招くことになる。
【０００８】本発明は、以上の実情に鑑み成されたもの
であって、工作機械の剛性の変化如何に拘わらず、送り
系の振動を防止してその最適な動作状態を長期に渡って
維持し得る工作機械送り系の制御方法及び制御装置の提
供を目的とする。
であって、工作機械の剛性の変化如何に拘わらず、送り
系の振動を防止してその最適な動作状態を長期に渡って
維持し得る工作機械送り系の制御方法及び制御装置の提
供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記課題を
解決するための本発明の請求項１に記載した発明は、Ｎ
Ｃ工作機械の送り系を制御する方法であって、ＮＣプロ
グラムに従って動作指令信号を生成し、生成された動作
指令信号と前記送り系からフィードバックされる現在位
置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令信
号を生成し、次いで、生成された前記速度指令信号と前
記送り系からフィードバックされる現在速度信号との偏
差に速度ループゲインを乗じて電流指令信号を生成した
後、生成された前記電流指令信号に基づいて前記送り系
の駆動モータを制御する制御方法において、生成される
前記電流指令信号の振動レベル及び振動周波数を検出
し、検出された振動レベル及び振動周波数に応じて前記
速度ループゲインの値を調整するようにしたことを特徴
とする工作機械送り系の制御方法に係る。
解決するための本発明の請求項１に記載した発明は、Ｎ
Ｃ工作機械の送り系を制御する方法であって、ＮＣプロ
グラムに従って動作指令信号を生成し、生成された動作
指令信号と前記送り系からフィードバックされる現在位
置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令信
号を生成し、次いで、生成された前記速度指令信号と前
記送り系からフィードバックされる現在速度信号との偏
差に速度ループゲインを乗じて電流指令信号を生成した
後、生成された前記電流指令信号に基づいて前記送り系
の駆動モータを制御する制御方法において、生成される
前記電流指令信号の振動レベル及び振動周波数を検出
し、検出された振動レベル及び振動周波数に応じて前記
速度ループゲインの値を調整するようにしたことを特徴
とする工作機械送り系の制御方法に係る。
【００１０】そして、この制御方法は請求項４に記載し
た装置発明によってこれを好適に実施することができ
る。即ち、請求項４に記載した発明は、ＮＣ工作機械の
送り系を制御する装置であって、ＮＣプログラムに従い
動作指令信号を生成する動作指令生成部と、該動作指令
生成部で生成された動作指令信号と前記送り系からフィ
ードバックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲ
インを乗じて速度指令信号を生成する位置制御部と、該
位置制御部で生成された速度指令信号と前記送り系から
フィードバックされる現在速度信号との偏差に速度ルー
プゲインを乗じて電流指令信号を生成する速度制御部と
を備え、該速度制御部で生成された電流指令信号に基づ
いて前記送り系の駆動モータを制御する制御装置におい
て、前記速度制御部で生成された前記電流指令信号の振
動レベル及び振動周波数を検出し、検出された振動レベ
ル及び振動周波数に応じて前記速度ループゲインの値を
調整する調整手段を設けたことを特徴とする工作機械送
り系の制御装置に係る。
た装置発明によってこれを好適に実施することができ
る。即ち、請求項４に記載した発明は、ＮＣ工作機械の
送り系を制御する装置であって、ＮＣプログラムに従い
動作指令信号を生成する動作指令生成部と、該動作指令
生成部で生成された動作指令信号と前記送り系からフィ
ードバックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲ
インを乗じて速度指令信号を生成する位置制御部と、該
位置制御部で生成された速度指令信号と前記送り系から
フィードバックされる現在速度信号との偏差に速度ルー
プゲインを乗じて電流指令信号を生成する速度制御部と
を備え、該速度制御部で生成された電流指令信号に基づ
いて前記送り系の駆動モータを制御する制御装置におい
て、前記速度制御部で生成された前記電流指令信号の振
動レベル及び振動周波数を検出し、検出された振動レベ
ル及び振動周波数に応じて前記速度ループゲインの値を
調整する調整手段を設けたことを特徴とする工作機械送
り系の制御装置に係る。
【００１１】これらの発明によれば、まず、動作指令生
成部において、ＮＣプログラムに基づき動作指令信号が
生成される。ついで、位置制御部において、前記動作指
令生成部で生成された動作指令信号と送り系からフィー
ドバックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲイ
ンを乗じて速度指令信号が生成され、更に、速度制御部
において、前記位置制御部で生成された速度指令信号と
送り系からフィードバックされる現在速度信号との偏差
に速度ループゲインを乗じて電流指令信号が生成され
る。そして、生成された電流指令信号に基づいて送り系
の駆動モータが制御される。
成部において、ＮＣプログラムに基づき動作指令信号が
生成される。ついで、位置制御部において、前記動作指
令生成部で生成された動作指令信号と送り系からフィー
ドバックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲイ
ンを乗じて速度指令信号が生成され、更に、速度制御部
において、前記位置制御部で生成された速度指令信号と
送り系からフィードバックされる現在速度信号との偏差
に速度ループゲインを乗じて電流指令信号が生成され
る。そして、生成された電流指令信号に基づいて送り系
の駆動モータが制御される。
【００１２】また、前記速度制御部で生成された電流指
令信号は、調整手段によりその振動レベル及び振動周波
数が検出され、当該調整手段は、検出した振動レベル及
び振動周波数に応じて、前記速度制御部で使用される速
度ループゲインの値を調整する。
令信号は、調整手段によりその振動レベル及び振動周波
数が検出され、当該調整手段は、検出した振動レベル及
び振動周波数に応じて、前記速度制御部で使用される速
度ループゲインの値を調整する。
【００１３】上述したように、速度ループゲインを大き
くしすぎると、制御系が不安定となって送り系が振動
し、送り系が振動すると、当該送り系からフィードバッ
クされる現在速度信号に振動周波数成分が付加されるた
め、これを基に算出される前記電流指令信号に前記振動
周波数成分が含まれることになる。前記調整手段は、こ
のようにして電流指令信号に含まれた振動のレベル及び
周波数を検出し、検出した振動レベルが一定以上になっ
た場合、及び／又は振動周波数が送り系や工作機械全体
の固有振動数に近い場合に、前記速度制御部で使用され
る速度ループゲインの値を下げる処理を行う。これによ
り、送り系が一定レベル以上に振動して面粗度などの加
工精度が悪化したり、或いは送り系の振動によって当該
送り系や工作機械全体が共振状態になるのを防止するこ
とができる。
くしすぎると、制御系が不安定となって送り系が振動
し、送り系が振動すると、当該送り系からフィードバッ
クされる現在速度信号に振動周波数成分が付加されるた
め、これを基に算出される前記電流指令信号に前記振動
周波数成分が含まれることになる。前記調整手段は、こ
のようにして電流指令信号に含まれた振動のレベル及び
周波数を検出し、検出した振動レベルが一定以上になっ
た場合、及び／又は振動周波数が送り系や工作機械全体
の固有振動数に近い場合に、前記速度制御部で使用され
る速度ループゲインの値を下げる処理を行う。これによ
り、送り系が一定レベル以上に振動して面粗度などの加
工精度が悪化したり、或いは送り系の振動によって当該
送り系や工作機械全体が共振状態になるのを防止するこ
とができる。
【００１４】また、本発明の請求項２に記載した発明
は、ＮＣ工作機械の送り系を制御する方法であって、Ｎ
Ｃプログラムに従って動作指令信号を生成し、生成され
た動作指令信号と前記送り系からフィードバックされる
現在位置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度
指令信号を生成し、次いで、生成された前記速度指令信
号と前記送り系からフィードバックされる現在速度信号
との偏差に速度ループゲインを乗じて電流指令信号を生
成した後、生成された前記電流指令信号から特定の周波
数帯域の周波数成分を除去して得られた電流指令信号に
基づいて前記送り系の駆動モータを制御する制御方法に
おいて、前記特定帯域の周波数成分を除去して得られた
電流指令信号の振動レベル及び振動周波数を検出し、検
出された振動レベル及び振動周波数に応じて、前記電流
指令信号から除去される周波数成分の帯域を調整するよ
うにしたことを特徴とする工作機械送り系の制御方法に
係る。
は、ＮＣ工作機械の送り系を制御する方法であって、Ｎ
Ｃプログラムに従って動作指令信号を生成し、生成され
た動作指令信号と前記送り系からフィードバックされる
現在位置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度
指令信号を生成し、次いで、生成された前記速度指令信
号と前記送り系からフィードバックされる現在速度信号
との偏差に速度ループゲインを乗じて電流指令信号を生
成した後、生成された前記電流指令信号から特定の周波
数帯域の周波数成分を除去して得られた電流指令信号に
基づいて前記送り系の駆動モータを制御する制御方法に
おいて、前記特定帯域の周波数成分を除去して得られた
電流指令信号の振動レベル及び振動周波数を検出し、検
出された振動レベル及び振動周波数に応じて、前記電流
指令信号から除去される周波数成分の帯域を調整するよ
うにしたことを特徴とする工作機械送り系の制御方法に
係る。
【００１５】そして、この制御方法は請求項５に記載し
た装置発明によってこれを好適に実施することができ
る。即ち、請求項５に記載した発明は、ＮＣ工作機械の
送り系を制御する装置であって、ＮＣプログラムに従い
動作指令信号を生成する動作指令生成部と、該動作指令
生成部で生成された動作指令信号と前記送り系からフィ
ードバックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲ
インを乗じて速度指令信号を生成する位置制御部と、該
位置制御部で生成された速度指令信号と前記送り系から
フィードバックされる現在速度信号との偏差に速度ルー
プゲインを乗じて電流指令信号を生成する速度制御部
と、該速度制御部で生成された電流指令信号から特定の
周波数帯域の周波数成分を除去するフィルタリング処理
部とを備え、該フィルタリング処理部で処理された電流
指令信号に基づいて前記送り系の駆動モータを制御する
制御装置において、前記フィルタリング処理部で処理さ
れた電流指令信号の振動レベル及び振動周波数を検出
し、検出された振動レベル及び振動周波数に応じ、前記
フィルタリング処理部において前記電流指令信号から除
去される周波数成分の帯域を調整する調整手段を設けた
ことを特徴とする工作機械送り系の制御装置に係る。
た装置発明によってこれを好適に実施することができ
る。即ち、請求項５に記載した発明は、ＮＣ工作機械の
送り系を制御する装置であって、ＮＣプログラムに従い
動作指令信号を生成する動作指令生成部と、該動作指令
生成部で生成された動作指令信号と前記送り系からフィ
ードバックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲ
インを乗じて速度指令信号を生成する位置制御部と、該
位置制御部で生成された速度指令信号と前記送り系から
フィードバックされる現在速度信号との偏差に速度ルー
プゲインを乗じて電流指令信号を生成する速度制御部
と、該速度制御部で生成された電流指令信号から特定の
周波数帯域の周波数成分を除去するフィルタリング処理
部とを備え、該フィルタリング処理部で処理された電流
指令信号に基づいて前記送り系の駆動モータを制御する
制御装置において、前記フィルタリング処理部で処理さ
れた電流指令信号の振動レベル及び振動周波数を検出
し、検出された振動レベル及び振動周波数に応じ、前記
フィルタリング処理部において前記電流指令信号から除
去される周波数成分の帯域を調整する調整手段を設けた
ことを特徴とする工作機械送り系の制御装置に係る。
【００１６】これらの発明によれば、上記と同様に、ま
ず、前記動作指令生成部において、ＮＣプログラムに基
づき動作指令信号が生成される。ついで、位置制御部に
おいて、前記動作指令生成部で生成された動作指令信号
と送り系からフィードバックされる現在位置信号との偏
差に位置ループゲインを乗じて速度指令信号が生成さ
れ、更に、速度制御部において、前記位置制御部で生成
された速度指令信号と送り系からフィードバックされる
現在速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流
指令信号が生成される。
ず、前記動作指令生成部において、ＮＣプログラムに基
づき動作指令信号が生成される。ついで、位置制御部に
おいて、前記動作指令生成部で生成された動作指令信号
と送り系からフィードバックされる現在位置信号との偏
差に位置ループゲインを乗じて速度指令信号が生成さ
れ、更に、速度制御部において、前記位置制御部で生成
された速度指令信号と送り系からフィードバックされる
現在速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流
指令信号が生成される。
【００１７】速度制御部で生成された電流指令信号は、
次に、フィルタリング処理部において、特定の周波数帯
域の周波数成分が除去され、除去処理後の電流指令信号
に基づいて送り系の駆動モータが制御される。
次に、フィルタリング処理部において、特定の周波数帯
域の周波数成分が除去され、除去処理後の電流指令信号
に基づいて送り系の駆動モータが制御される。
【００１８】上述したように、送り系の高速，高精度化
を図るためには、速度ループゲインを大きくする必要が
ある一方、速度ループゲインを大きくしすぎると、制御
系が不安定となって送り系が振動し、送り系が振動する
と、当該送り系からフィードバックされる現在速度信号
に振動周波数成分が付加され、これを基に算出される電
流指令信号に振動周波数成分が含まれることになり、こ
の振動が送り系や工作機械全体の固有振動数に近いと、
当該送り系や工作機械全体が共振する事態に至る。上記
フィルタリング処理部は、電流指令信号に含まれる周波
数成分の内、送り系や工作機械全体の固有振動数付近の
周波数成分を除去することにより、送り系や工作機械全
体が共振状態となるのを防止する役割を成す。
を図るためには、速度ループゲインを大きくする必要が
ある一方、速度ループゲインを大きくしすぎると、制御
系が不安定となって送り系が振動し、送り系が振動する
と、当該送り系からフィードバックされる現在速度信号
に振動周波数成分が付加され、これを基に算出される電
流指令信号に振動周波数成分が含まれることになり、こ
の振動が送り系や工作機械全体の固有振動数に近いと、
当該送り系や工作機械全体が共振する事態に至る。上記
フィルタリング処理部は、電流指令信号に含まれる周波
数成分の内、送り系や工作機械全体の固有振動数付近の
周波数成分を除去することにより、送り系や工作機械全
体が共振状態となるのを防止する役割を成す。
【００１９】また、前記フィルタリング処理部で特定の
周波数帯域の周波数成分が除去された電流指令信号は、
調整手段によりその振動レベル及び振動周波数が検出さ
れ、当該調整手段は、検出した振動レベル及び振動周波
数に応じて、前記フィルタリング処理部で電流指令信号
から除去される周波数成分の帯域を調整する。
周波数帯域の周波数成分が除去された電流指令信号は、
調整手段によりその振動レベル及び振動周波数が検出さ
れ、当該調整手段は、検出した振動レベル及び振動周波
数に応じて、前記フィルタリング処理部で電流指令信号
から除去される周波数成分の帯域を調整する。
【００２０】前記フィルタリング処理部における除去帯
域は、工作機械の製造時において、その送り系の動作状
態が最適になるように設定されているが、工作機械の剛
性は、製造時から将来にかけて一定したものでは無く、
工作機械の運転状態によって変化したり、経年的に変化
する。したがって、製造時に最適に設定された前記除去
帯域は、かかる工作機械の剛性の変化により、その時点
では必ずしも最適なものとはなっていない。
域は、工作機械の製造時において、その送り系の動作状
態が最適になるように設定されているが、工作機械の剛
性は、製造時から将来にかけて一定したものでは無く、
工作機械の運転状態によって変化したり、経年的に変化
する。したがって、製造時に最適に設定された前記除去
帯域は、かかる工作機械の剛性の変化により、その時点
では必ずしも最適なものとはなっていない。
【００２１】この発明によれば、前記フィルタリング処
理部で処理された電流指令信号の振動レベル及び振動周
波数を、調整手段によって検出し、更に、検出した振動
レベル及び振動周波数に応じて、前記フィルタリング処
理部における除去周波数帯域を調整するようにしている
ので、例え、送り系に生じる振動が工作機械の運転状態
や経年的な変化によって変化しても、除去される周波数
成分の帯域を調整することで、振動を生じている周波数
成分を適切に除去することができ、送り系の振動が一定
以上に大きくなるのを防止することができる。これによ
り、過度の振動によって面粗度などの加工精度が悪化す
るのを防止することができ、最適な動作状態を長期に渡
って維持することができる。
理部で処理された電流指令信号の振動レベル及び振動周
波数を、調整手段によって検出し、更に、検出した振動
レベル及び振動周波数に応じて、前記フィルタリング処
理部における除去周波数帯域を調整するようにしている
ので、例え、送り系に生じる振動が工作機械の運転状態
や経年的な変化によって変化しても、除去される周波数
成分の帯域を調整することで、振動を生じている周波数
成分を適切に除去することができ、送り系の振動が一定
以上に大きくなるのを防止することができる。これによ
り、過度の振動によって面粗度などの加工精度が悪化す
るのを防止することができ、最適な動作状態を長期に渡
って維持することができる。
【００２２】また、請求項３に記載した発明は、上記請
求項２記載の工作機械送り系の制御方法において、前記
検出された振動レベル及び振動周波数に応じて、前記電
流指令信号から除去される周波数成分の帯域と、前記速
度ループゲインの値とを調整するようにした制御方法に
係り、請求項６に記載した発明は、上記請求項５記載の
工作機械送り系の制御装置において、前記調整手段が、
前記フィルタリング処理部で処理された電流指令信号の
振動レベル及び振動周波数を検出し、検出された振動レ
ベル及び振動周波数に応じて、前記電流指令信号から除
去される周波数成分の帯域と、前記速度ループゲインの
値とを調整するように構成された制御装置に係る。
求項２記載の工作機械送り系の制御方法において、前記
検出された振動レベル及び振動周波数に応じて、前記電
流指令信号から除去される周波数成分の帯域と、前記速
度ループゲインの値とを調整するようにした制御方法に
係り、請求項６に記載した発明は、上記請求項５記載の
工作機械送り系の制御装置において、前記調整手段が、
前記フィルタリング処理部で処理された電流指令信号の
振動レベル及び振動周波数を検出し、検出された振動レ
ベル及び振動周波数に応じて、前記電流指令信号から除
去される周波数成分の帯域と、前記速度ループゲインの
値とを調整するように構成された制御装置に係る。
【００２３】これらの発明によれば、前記調整手段によ
り、前記フィルタリング処理部で特定の周波数帯域の周
波数成分が除去された電流指令信号の振動レベル及び振
動周波数が検出され、検出された振動レベル及び振動周
波数に応じて、前記速度制御部で使用される速度ループ
ゲインと、フィルタリング処理部で除去される周波数成
分の帯域とが調整される。
り、前記フィルタリング処理部で特定の周波数帯域の周
波数成分が除去された電流指令信号の振動レベル及び振
動周波数が検出され、検出された振動レベル及び振動周
波数に応じて、前記速度制御部で使用される速度ループ
ゲインと、フィルタリング処理部で除去される周波数成
分の帯域とが調整される。
【００２４】斯くして、この発明によれば、工作機械の
運転状態や経年的な変化によって送り系に振動を生じ、
その振動レベルが一定以上になった場合や振動周波数が
変化した場合に、その変化の状態に応じて、速度制御部
で使用される速度ループゲインや、フィルタリング処理
部で除去される周波数成分の帯域が調整されるので、送
り系の振動が一定以上に大きくなるのを防止することが
でき、過度の振動によって面粗度などの加工精度が悪化
するのを防止することができるとともに、最適な動作状
態を長期に渡って維持することができる。
運転状態や経年的な変化によって送り系に振動を生じ、
その振動レベルが一定以上になった場合や振動周波数が
変化した場合に、その変化の状態に応じて、速度制御部
で使用される速度ループゲインや、フィルタリング処理
部で除去される周波数成分の帯域が調整されるので、送
り系の振動が一定以上に大きくなるのを防止することが
でき、過度の振動によって面粗度などの加工精度が悪化
するのを防止することができるとともに、最適な動作状
態を長期に渡って維持することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。図１は、本発明の
一実施形態に係る工作機械送り系の制御装置の概略構成
を示したブロック図であり、図２及び図３は、本実施形
態に係る振動調整処理部における処理手順を示したフロ
ーチャートである。
について添付図面に基づき説明する。図１は、本発明の
一実施形態に係る工作機械送り系の制御装置の概略構成
を示したブロック図であり、図２及び図３は、本実施形
態に係る振動調整処理部における処理手順を示したフロ
ーチャートである。
【００２６】図１に示すように、本例の制御装置１は、
ＮＣプログラム記憶部２，動作指令生成部３，位置制御
部４，速度制御部５，フィルタリング処理部６，電流制
御部７，サーボアンプ８，パラメータ記憶部９，象限突
起補正部１０，振動調整処理部２０，送り系３０などか
ら構成されている。以下、各部の詳細について説明す
る。
ＮＣプログラム記憶部２，動作指令生成部３，位置制御
部４，速度制御部５，フィルタリング処理部６，電流制
御部７，サーボアンプ８，パラメータ記憶部９，象限突
起補正部１０，振動調整処理部２０，送り系３０などか
ら構成されている。以下、各部の詳細について説明す
る。
【００２７】前記ＮＣプログラム記憶部２は、予め作成
されたＮＣプログラムを格納する機能部である。また、
前記動作指令生成部３は、送り系３０の時間当たりの移
動目標位置に関する信号（動作指令信号）を生成する処
理部であり、具体的には、ＮＣプログラム記憶部２に格
納されたＮＣプログラムを解析して、前記送り系３０の
送り速度，移動位置などに関する指令を抽出し、抽出し
た送り系３０の送り速度や移動位置に関する指令を基に
予め定められた時定数を加味して、送り系３０の前記動
作指令信号を生成し、これを前記位置制御部４に逐次送
信する処理を行う。
されたＮＣプログラムを格納する機能部である。また、
前記動作指令生成部３は、送り系３０の時間当たりの移
動目標位置に関する信号（動作指令信号）を生成する処
理部であり、具体的には、ＮＣプログラム記憶部２に格
納されたＮＣプログラムを解析して、前記送り系３０の
送り速度，移動位置などに関する指令を抽出し、抽出し
た送り系３０の送り速度や移動位置に関する指令を基に
予め定められた時定数を加味して、送り系３０の前記動
作指令信号を生成し、これを前記位置制御部４に逐次送
信する処理を行う。
【００２８】また、前記位置制御部４は、前記動作指令
生成部３から受信した動作指令信号と前記送り系３０か
らフィードバックされる現在位置信号との偏差に位置ル
ープゲインを乗じて速度指令信号を生成する処理部であ
り、前記速度制御部５は、位置制御部４で生成された速
度指令信号と送り系３０からフィードバックされる現在
速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流指令
信号を生成する処理部である。
生成部３から受信した動作指令信号と前記送り系３０か
らフィードバックされる現在位置信号との偏差に位置ル
ープゲインを乗じて速度指令信号を生成する処理部であ
り、前記速度制御部５は、位置制御部４で生成された速
度指令信号と送り系３０からフィードバックされる現在
速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流指令
信号を生成する処理部である。
【００２９】また、前記フィルタリング処理部６は、前
記速度制御部５で生成された電流指令信号から所定の周
波数帯域の周波数成分を除去する処理部であり、前記電
流制御部７は、フィルタリング処理部６で特定の周波数
帯域の周波数成分が除去された電流指令信号と前記サー
ボアンプ８からフィードバックされる現在電流信号との
偏差に電流ループゲインを乗じて駆動指令信号を生成す
る処理部である。また、前記サーボアンプ８は、前記電
流制御部７から送信され、図示しないＤ／Ａ変換器でデ
ジタル信号からアナログ信号に変換された電流指令信号
を駆動指令信号として受信した後、当該駆動指令信号を
増幅して前記送り系３０に送信する処理部であり、前記
送り系３０は受信した駆動指令信号に基づいてその作動
が制御される。
記速度制御部５で生成された電流指令信号から所定の周
波数帯域の周波数成分を除去する処理部であり、前記電
流制御部７は、フィルタリング処理部６で特定の周波数
帯域の周波数成分が除去された電流指令信号と前記サー
ボアンプ８からフィードバックされる現在電流信号との
偏差に電流ループゲインを乗じて駆動指令信号を生成す
る処理部である。また、前記サーボアンプ８は、前記電
流制御部７から送信され、図示しないＤ／Ａ変換器でデ
ジタル信号からアナログ信号に変換された電流指令信号
を駆動指令信号として受信した後、当該駆動指令信号を
増幅して前記送り系３０に送信する処理部であり、前記
送り系３０は受信した駆動指令信号に基づいてその作動
が制御される。
【００３０】送り系３０の高速，高精度化を図るために
は、速度制御部５における速度ループゲインを大きくす
る必要がある一方、速度ループゲインを大きくしすぎる
と、制御系が不安定となって送り系３０が振動し、送り
系３０が振動すると、当該送り系３０からフィードバッ
クされる現在速度信号に振動周波数成分が付加され、こ
れを基に算出される電流指令信号に振動周波数成分が含
まれることになり、この振動が送り系３０や工作機械全
体の固有振動数に近いと、当該送り系３０や工作機械全
体が共振する事態に至る。前記フィルタリング処理部６
は、電流指令信号に含まれる周波数成分の内、送り系３
０や工作機械全体の固有振動数付近の周波数成分を除去
することにより、送り系３０や工作機械全体が共振状態
となるのを防止する役割を担っており、工作機械の製造
時に、送り系３０の振動が最も小さくなるように前記除
去周波数帯域が初期設定されている。
は、速度制御部５における速度ループゲインを大きくす
る必要がある一方、速度ループゲインを大きくしすぎる
と、制御系が不安定となって送り系３０が振動し、送り
系３０が振動すると、当該送り系３０からフィードバッ
クされる現在速度信号に振動周波数成分が付加され、こ
れを基に算出される電流指令信号に振動周波数成分が含
まれることになり、この振動が送り系３０や工作機械全
体の固有振動数に近いと、当該送り系３０や工作機械全
体が共振する事態に至る。前記フィルタリング処理部６
は、電流指令信号に含まれる周波数成分の内、送り系３
０や工作機械全体の固有振動数付近の周波数成分を除去
することにより、送り系３０や工作機械全体が共振状態
となるのを防止する役割を担っており、工作機械の製造
時に、送り系３０の振動が最も小さくなるように前記除
去周波数帯域が初期設定されている。
【００３１】また、図１に示すように、前記送り系３０
は、サーボモータ３１やロータリエンコーダ３２、更
に、特に図示はしないが、ボールねじ，該ボールねじに
螺合し、且つ被送り台に固設されたナットなどを備えて
いる。サーボモータ３１は、前記駆動指令信号に基づき
その作動が制御され、被送り台は、サーボモータ３１，
ボールねじ及びナットの作動によって、図示しない適宜
案内手段により案内され、その案内方向（送り軸方向）
に移動する。
は、サーボモータ３１やロータリエンコーダ３２、更
に、特に図示はしないが、ボールねじ，該ボールねじに
螺合し、且つ被送り台に固設されたナットなどを備えて
いる。サーボモータ３１は、前記駆動指令信号に基づき
その作動が制御され、被送り台は、サーボモータ３１，
ボールねじ及びナットの作動によって、図示しない適宜
案内手段により案内され、その案内方向（送り軸方向）
に移動する。
【００３２】前記ロータリエンコーダ３２によって検出
される位置データは、位置フィードバック信号として前
記位置制御部４にフィードバックされるとともに、その
適宜サンプリング間隔毎の差分値（微分値）が速度フィ
ードバック信号として前記速度制御部５にフィードバッ
クされる。
される位置データは、位置フィードバック信号として前
記位置制御部４にフィードバックされるとともに、その
適宜サンプリング間隔毎の差分値（微分値）が速度フィ
ードバック信号として前記速度制御部５にフィードバッ
クされる。
【００３３】尚、図１では、送り系３０が１つの送り軸
を備え、位置制御部４，速度制御部５，フィルタリング
処理部６，電流制御部７及びサーボアンプ８によって、
この１つの送り軸を制御するようにした構成を図示して
いるが、これは図示を簡略化したものであり、実際には
本例の送り系３０は、少なくとも２以上の送り軸（前記
サーボモータ３１，ロータリエンコーダ３２やボールね
じ等によって構成される送り軸）を備えており、位置制
御部４，速度制御部５，フィルタリング処理部６，電流
制御部７及びサーボアンプ８はかかる複数の送り軸を制
御するように構成されている。
を備え、位置制御部４，速度制御部５，フィルタリング
処理部６，電流制御部７及びサーボアンプ８によって、
この１つの送り軸を制御するようにした構成を図示して
いるが、これは図示を簡略化したものであり、実際には
本例の送り系３０は、少なくとも２以上の送り軸（前記
サーボモータ３１，ロータリエンコーダ３２やボールね
じ等によって構成される送り軸）を備えており、位置制
御部４，速度制御部５，フィルタリング処理部６，電流
制御部７及びサーボアンプ８はかかる複数の送り軸を制
御するように構成されている。
【００３４】前記象限突起補正部１０は、複数の送り軸
によって送り制御される工具移動方向の象限が切り換る
際に、当該象限切換部で突起が生じるのを防止すべく補
正を行う処理部である。象限突起は、前記送り系３０の
案内手段に存在する摩擦抵抗等の影響によって、送り方
向を反転する際に、サーボモータ３１に、静摩擦に打ち
勝つトルクが発生するまでに遅れ時間を生じることが原
因となって生じる現象であり、この遅れ時間に起因して
位置制御の誤差を生じるため、例えば、円弧切削の際の
象限切換時に突起を生じるのである。輪郭精度について
高精度な制御を行うには、このような追従遅れを解消す
る必要があり、前記象限突起補正部１０は、前記動作指
令生成部３から動作指令信号を受信して、移動方向を反
転する送り軸がある場合には、当該送り軸に関し前記位
置制御部４で生成された速度指令信号に、所定の補正量
を加えることにより、当該送り軸の送り速度を一時的に
速くして、象限突起が生じるのを防止する。
によって送り制御される工具移動方向の象限が切り換る
際に、当該象限切換部で突起が生じるのを防止すべく補
正を行う処理部である。象限突起は、前記送り系３０の
案内手段に存在する摩擦抵抗等の影響によって、送り方
向を反転する際に、サーボモータ３１に、静摩擦に打ち
勝つトルクが発生するまでに遅れ時間を生じることが原
因となって生じる現象であり、この遅れ時間に起因して
位置制御の誤差を生じるため、例えば、円弧切削の際の
象限切換時に突起を生じるのである。輪郭精度について
高精度な制御を行うには、このような追従遅れを解消す
る必要があり、前記象限突起補正部１０は、前記動作指
令生成部３から動作指令信号を受信して、移動方向を反
転する送り軸がある場合には、当該送り軸に関し前記位
置制御部４で生成された速度指令信号に、所定の補正量
を加えることにより、当該送り軸の送り速度を一時的に
速くして、象限突起が生じるのを防止する。
【００３５】また、前記パラメータ記憶部９は、所定の
パラメータを格納する機能部であり、前記位置制御部４
で使用される位置ループゲイン、速度制御部５で使用さ
れる速度ループゲイン、電流制御部７で使用される電流
ループゲイン、及びフィルタリング処理部６で使用され
る除去周波数帯域に関する各データ、象限突起補正部１
０で使用される補正量などが格納されている。斯くし
て、前記位置制御部４，速度制御部５，電流制御部７，
フィルタリング処理部６及び象限突起補正部１０は、こ
のパラメータ記憶部９に格納された各データを用いてそ
れぞれ上述した処理を行う。
パラメータを格納する機能部であり、前記位置制御部４
で使用される位置ループゲイン、速度制御部５で使用さ
れる速度ループゲイン、電流制御部７で使用される電流
ループゲイン、及びフィルタリング処理部６で使用され
る除去周波数帯域に関する各データ、象限突起補正部１
０で使用される補正量などが格納されている。斯くし
て、前記位置制御部４，速度制御部５，電流制御部７，
フィルタリング処理部６及び象限突起補正部１０は、こ
のパラメータ記憶部９に格納された各データを用いてそ
れぞれ上述した処理を行う。
【００３６】また、前記振動調整処理部２０は、前記フ
ィルタリング処理部６で所定の周波数帯域の周波数成分
が除去された電流指令信号を受信し、その振動レベル及
び振動周波数を検出して、検出された振動レベル及び振
動周波数に応じて、前記パラメータ記憶部９に格納され
た速度ループゲインの設定値やフィルタリング処理部６
で使用される除去周波数帯域の値（フィルタ設定値）を
変更する処理部である。
ィルタリング処理部６で所定の周波数帯域の周波数成分
が除去された電流指令信号を受信し、その振動レベル及
び振動周波数を検出して、検出された振動レベル及び振
動周波数に応じて、前記パラメータ記憶部９に格納され
た速度ループゲインの設定値やフィルタリング処理部６
で使用される除去周波数帯域の値（フィルタ設定値）を
変更する処理部である。
【００３７】この振動調整処理部２０における処理を、
図２及び図３を用いて更に詳しく説明する。これらの図
に示すように、振動調整処理部２０は、適宜振動調整処
理開始指令を受信して処理を開始し、カウンタｎを初期
化した後（ステップＳ１）、前記動作指令生成部３に所
定の動作データと共に駆動信号を送信する（ステップＳ
２）。尚、この動作データはｎ番目の送り軸をテスト駆
動するためのＮＣデータである。
図２及び図３を用いて更に詳しく説明する。これらの図
に示すように、振動調整処理部２０は、適宜振動調整処
理開始指令を受信して処理を開始し、カウンタｎを初期
化した後（ステップＳ１）、前記動作指令生成部３に所
定の動作データと共に駆動信号を送信する（ステップＳ
２）。尚、この動作データはｎ番目の送り軸をテスト駆
動するためのＮＣデータである。
【００３８】駆動信号を受信すると、動作指令生成部３
は前記動作データに基づいて動作指令信号を生成し、生
成された動作指令信号は、前記位置制御部４，前記速度
制御部５，前記フィルタリング処理部６，前記電流制御
部７，前記サーボアンプ８を経て駆動指令信号に変換さ
れ、変換された駆動指令信号により、前記送り系３０の
ｎ番目の送り軸が駆動される。また、フィルタリング処
理部６から出力された電流指令信号は、振動調整処理部
２０にも送信される。
は前記動作データに基づいて動作指令信号を生成し、生
成された動作指令信号は、前記位置制御部４，前記速度
制御部５，前記フィルタリング処理部６，前記電流制御
部７，前記サーボアンプ８を経て駆動指令信号に変換さ
れ、変換された駆動指令信号により、前記送り系３０の
ｎ番目の送り軸が駆動される。また、フィルタリング処
理部６から出力された電流指令信号は、振動調整処理部
２０にも送信される。
【００３９】振動調整処理部２０は、フィルタリング処
理部６から受信した電流指令信号を監視して、この電流
指令信号が、即ち、当該送り軸の送り速度が前記動作デ
ータ中に指令された速度に達したかどうかを確認し（ス
テップＳ３）、当該送り軸の送り速度が指令速度に達し
た後、フィルタリング処理部６から受信した電流指令信
号に含まれる振動成分の振動レベルと周波数成分の解析
を行う（ステップＳ４）。
理部６から受信した電流指令信号を監視して、この電流
指令信号が、即ち、当該送り軸の送り速度が前記動作デ
ータ中に指令された速度に達したかどうかを確認し（ス
テップＳ３）、当該送り軸の送り速度が指令速度に達し
た後、フィルタリング処理部６から受信した電流指令信
号に含まれる振動成分の振動レベルと周波数成分の解析
を行う（ステップＳ４）。
【００４０】そして、振動調整処理部２０は、解析した
振動レベルを所定の基準値と比較して（ステップＳ
５）、振動レベルが前記基準値を超えている場合には、
次に、周波数解析によって得られた結果から、電流指令
信号に最も多く含まれる周波数成分を抽出し、抽出され
た周波数と、前記フィルタリング処理部６における除去
周波数帯域とを比較し、即ち、パラメータ記憶部９に格
納された当該データと比較して、抽出された周波数が前
記除去周波数帯域に含まれる場合には、ステップＳ８に
進み、そうでない場合にはステップＳ７に進む（ステッ
プＳ６）。
振動レベルを所定の基準値と比較して（ステップＳ
５）、振動レベルが前記基準値を超えている場合には、
次に、周波数解析によって得られた結果から、電流指令
信号に最も多く含まれる周波数成分を抽出し、抽出され
た周波数と、前記フィルタリング処理部６における除去
周波数帯域とを比較し、即ち、パラメータ記憶部９に格
納された当該データと比較して、抽出された周波数が前
記除去周波数帯域に含まれる場合には、ステップＳ８に
進み、そうでない場合にはステップＳ７に進む（ステッ
プＳ６）。
【００４１】ステップＳ７では、フィルタリング処理部
６における除去周波数帯域が前記抽出周波数を含む帯域
となるように、当該除去周波数帯域の値（フィルタ設定
値）が変更される。これにより、以降の通常運転（加
工）では、フィルタリング処理部６によって、電流指令
信号から当該振動周波数成分が除去され、送り系３０の
振動が抑えられる。ついで、変更された除去周波数帯域
の値で前記パラメータ記憶部９に格納されたデータが更
新され、かかる更新処理の後、次ステップＳ１０に進
む。
６における除去周波数帯域が前記抽出周波数を含む帯域
となるように、当該除去周波数帯域の値（フィルタ設定
値）が変更される。これにより、以降の通常運転（加
工）では、フィルタリング処理部６によって、電流指令
信号から当該振動周波数成分が除去され、送り系３０の
振動が抑えられる。ついで、変更された除去周波数帯域
の値で前記パラメータ記憶部９に格納されたデータが更
新され、かかる更新処理の後、次ステップＳ１０に進
む。
【００４２】一方、ステップＳ８では、前記速度制御部
５で使用される速度ループゲインの値を、例えば、予め
定められた割合だけ減ずる処理が成され、減算された速
度ループゲインの値で前記パラメータ記憶部９に格納さ
れた速度ループゲインの設定値が更新され、ついで、同
じく前記パラメータ記憶部９に格納された象限突起補正
量が速度ループゲイン設定値の変更に伴って変更される
（ステップＳ９）。速度ループゲインが変更されると、
象限切り換えの際の、送り軸の加減速度が変更されるた
め、象限突起補正量をこれに合わせて適切な値に変更す
る必要があり、かかる象限突起補正量の変更量は、予め
経験的に取得された速度ループゲインの値と象限突起補
正量との相関関係を基にして算出される。
５で使用される速度ループゲインの値を、例えば、予め
定められた割合だけ減ずる処理が成され、減算された速
度ループゲインの値で前記パラメータ記憶部９に格納さ
れた速度ループゲインの設定値が更新され、ついで、同
じく前記パラメータ記憶部９に格納された象限突起補正
量が速度ループゲイン設定値の変更に伴って変更される
（ステップＳ９）。速度ループゲインが変更されると、
象限切り換えの際の、送り軸の加減速度が変更されるた
め、象限突起補正量をこれに合わせて適切な値に変更す
る必要があり、かかる象限突起補正量の変更量は、予め
経験的に取得された速度ループゲインの値と象限突起補
正量との相関関係を基にして算出される。
【００４３】電流指令信号に含まれる振動成分は、フィ
ルタリング処理部６によって、所定に設定された周波数
帯域のものが除去されるため、通常、フィルタリング処
理後の電流指令信号に、フィルタリング処理部６で設定
された除去周波数帯域のものが含まれることは無いが、
フィルタリング処理部６において、かかる周波数帯域の
振動成分を完全に除去できない場合があり、ステップＳ
６，Ｓ８及びＳ９は、このような場合を想定して設けら
れている。
ルタリング処理部６によって、所定に設定された周波数
帯域のものが除去されるため、通常、フィルタリング処
理後の電流指令信号に、フィルタリング処理部６で設定
された除去周波数帯域のものが含まれることは無いが、
フィルタリング処理部６において、かかる周波数帯域の
振動成分を完全に除去できない場合があり、ステップＳ
６，Ｓ８及びＳ９は、このような場合を想定して設けら
れている。
【００４４】そして、上記のようにして、速度ループゲ
インの設定値及び象限突起補正量の設定値を更新した
後、次ステップＳ１０に進む。
インの設定値及び象限突起補正量の設定値を更新した
後、次ステップＳ１０に進む。
【００４５】ステップＳ１０では、振動調整処理を行な
うべき他の送り軸があるか否かを判断し、振動調整処理
を行なうべき他の送り軸がある場合には、カウンタｎを
更新して（ステップＳ１１）、ステップＳ２以降の処理
を繰り返し、振動調整処理を行なうべき他の送り軸が無
い場合には、処理を終了する。
うべき他の送り軸があるか否かを判断し、振動調整処理
を行なうべき他の送り軸がある場合には、カウンタｎを
更新して（ステップＳ１１）、ステップＳ２以降の処理
を繰り返し、振動調整処理を行なうべき他の送り軸が無
い場合には、処理を終了する。
【００４６】以上の構成を備えた本例の制御装置１によ
ると、通常の運転（加工）状態では、動作指令生成部３
により、ＮＣプログラム記憶部２に格納されたＮＣプロ
グラムが解析されて、送り系３０の送り速度や移動位置
などに関する指令が抽出され、抽出された指令に基づき
予め定められた時定数を加味して、送り系３０の時間当
たりの動作指令信号が生成され、生成された動作指令信
号が位置制御部４に逐次送信される。そして、送信され
た動作指令信号は、位置制御部４，速度制御部５，フィ
ルタリング処理部６，電流制御部７，サーボアンプ８を
経由して駆動指令信号に変換され、変換された駆動指令
信号に基づいて送り系３０のサーボモータ３１が駆動，
制御される。
ると、通常の運転（加工）状態では、動作指令生成部３
により、ＮＣプログラム記憶部２に格納されたＮＣプロ
グラムが解析されて、送り系３０の送り速度や移動位置
などに関する指令が抽出され、抽出された指令に基づき
予め定められた時定数を加味して、送り系３０の時間当
たりの動作指令信号が生成され、生成された動作指令信
号が位置制御部４に逐次送信される。そして、送信され
た動作指令信号は、位置制御部４，速度制御部５，フィ
ルタリング処理部６，電流制御部７，サーボアンプ８を
経由して駆動指令信号に変換され、変換された駆動指令
信号に基づいて送り系３０のサーボモータ３１が駆動，
制御される。
【００４７】そして、上述した振動調整処理部２０によ
る振動調整処理が定期的若しくは不定期的に実行され
る。即ち、送り系３０の各送り軸についてテスト駆動さ
せ、そのときに生成される電流指令信号を解析し、電流
指令信号に含まれる振動成分のレベルが基準値を超えた
場合、フィルタリング処理部６における除去周波数帯域
に振動周波数が含まれるか否かを判断し、含まれる場合
には、速度ループゲインの設定値を下げ、含まれない場
合には、検出された振動周波数を含むように除去周波数
帯域の設定値を変更する。
る振動調整処理が定期的若しくは不定期的に実行され
る。即ち、送り系３０の各送り軸についてテスト駆動さ
せ、そのときに生成される電流指令信号を解析し、電流
指令信号に含まれる振動成分のレベルが基準値を超えた
場合、フィルタリング処理部６における除去周波数帯域
に振動周波数が含まれるか否かを判断し、含まれる場合
には、速度ループゲインの設定値を下げ、含まれない場
合には、検出された振動周波数を含むように除去周波数
帯域の設定値を変更する。
【００４８】前記速度ループゲインやフィルタリング処
理部６における除去周波数帯域は、工作機械の製造時に
おいて、その送り系３０の動作状態が最適になるように
設定されているが、工作機械の剛性は、製造時から将来
にかけて一定したものでは無く、工作機械の運転状態に
よって変化したり、経年的に変化する。したがって、製
造時に最適に設定された前記速度ループゲインや除去周
波数帯域は、かかる工作機械の剛性の変化により、その
時点では必ずしも最適なものとはなっていない。そこ
で、上述した振動調整処理を行って、送り系３０や工作
機械全体の振動が大きくなるのを防止する。
理部６における除去周波数帯域は、工作機械の製造時に
おいて、その送り系３０の動作状態が最適になるように
設定されているが、工作機械の剛性は、製造時から将来
にかけて一定したものでは無く、工作機械の運転状態に
よって変化したり、経年的に変化する。したがって、製
造時に最適に設定された前記速度ループゲインや除去周
波数帯域は、かかる工作機械の剛性の変化により、その
時点では必ずしも最適なものとはなっていない。そこ
で、上述した振動調整処理を行って、送り系３０や工作
機械全体の振動が大きくなるのを防止する。
【００４９】以上詳述したように、本例の制御装置１に
よれば、前記フィルタリング処理部６で処理された電流
指令信号の振動レベル及び振動周波数を、振動調整処理
部によって検出し、更に、検出した振動レベル及び振動
周波数に応じて、前記フィルタリング処理部６における
除去周波数帯域の設定値や速度ループゲインの設定値を
調整するようにしているので、例え、送り系３０に生じ
る振動が工作機械の運転状態や経年的な変化によって変
化しても、上記調整を行うことにより、送り系３０の振
動が一定以上に大きくなるのを防止することができる。
これにより、過度の振動によって面粗度などの加工精度
が悪化するのを防止することができ、最適な動作状態を
長期に渡って維持することができる。
よれば、前記フィルタリング処理部６で処理された電流
指令信号の振動レベル及び振動周波数を、振動調整処理
部によって検出し、更に、検出した振動レベル及び振動
周波数に応じて、前記フィルタリング処理部６における
除去周波数帯域の設定値や速度ループゲインの設定値を
調整するようにしているので、例え、送り系３０に生じ
る振動が工作機械の運転状態や経年的な変化によって変
化しても、上記調整を行うことにより、送り系３０の振
動が一定以上に大きくなるのを防止することができる。
これにより、過度の振動によって面粗度などの加工精度
が悪化するのを防止することができ、最適な動作状態を
長期に渡って維持することができる。
【００５０】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限
定されるものではない。
たが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限
定されるものではない。
【００５１】例えば、上例では、電流指令信号に含まれ
る振動成分の振動レベルが所定の基準値を超えた場合
に、上記ステップＳ６〜Ｓ９の処理を行なうようにした
が、これに代えて、速度ループゲインの設定値のみを減
ずる処理を行なうようにしても良い。
る振動成分の振動レベルが所定の基準値を超えた場合
に、上記ステップＳ６〜Ｓ９の処理を行なうようにした
が、これに代えて、速度ループゲインの設定値のみを減
ずる処理を行なうようにしても良い。
【００５２】また、上述したように、電流指令信号に含
まれる振動成分は、フィルタリング処理部６によって、
所定に設定された周波数帯域のものが除去されるため、
通常、フィルタリング処理後の電流指令信号に、フィル
タリング処理部６で設定された除去周波数帯域のものが
含まれることは無い。したがって、電流指令信号に含ま
れる振動成分の振動レベルが所定の基準値を超えた場合
に、上記ステップＳ６〜Ｓ９の処理に代えて、フィルタ
リング処理部６における除去周波数帯域の設定値を変更
する処理（ステップＳ７）のみを行うようにしても良
い。
まれる振動成分は、フィルタリング処理部６によって、
所定に設定された周波数帯域のものが除去されるため、
通常、フィルタリング処理後の電流指令信号に、フィル
タリング処理部６で設定された除去周波数帯域のものが
含まれることは無い。したがって、電流指令信号に含ま
れる振動成分の振動レベルが所定の基準値を超えた場合
に、上記ステップＳ６〜Ｓ９の処理に代えて、フィルタ
リング処理部６における除去周波数帯域の設定値を変更
する処理（ステップＳ７）のみを行うようにしても良
い。
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械送り系の制
御装置の概略構成を示したブロック図である。
御装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態に係る振動調整処理部における処理
手順を示したフローチャートである。
手順を示したフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る振動調整処理部における処理
手順を示したフローチャートである。
手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ 工作機械送り系の制御装置
２ ＮＣプログラム記憶部
３ 動作指令生成部
４ 位置制御部
５ 速度制御部
６ フィルタリング処理部
７ 電流制御部
８ サーボアンプ
９ パラメータ記憶部
１０ 象限突起補正部
２０ 振動調整処理部
３０ 送り系
３１ サーボモータ
３２ ロータリエンコーダ
フロントページの続き
(72)発明者 小崎 順
奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式
会社森精機製作所内
Ｆターム(参考） 3C001 KA01 TA04 TA05 TB01 TB05
TB08
5H303 AA01 BB03 BB08 BB12 CC10
DD01 DD25 EE10 FF09 GG06
GG11 HH05 KK03 KK18 KK24
LL03
Claims (6)
- 【請求項１】 ＮＣ工作機械の送り系を制御する方法で
あって、ＮＣプログラムに従って動作指令信号を生成
し、生成された動作指令信号と前記送り系からフィード
バックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲイン
を乗じて速度指令信号を生成し、次いで、生成された前
記速度指令信号と前記送り系からフィードバックされる
現在速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流
指令信号を生成した後、生成された前記電流指令信号に
基づいて前記送り系の駆動モータを制御する制御方法に
おいて、 生成される前記電流指令信号の振動レベル及び振動周波
数を検出し、検出された振動レベル及び振動周波数に応
じて前記速度ループゲインの値を調整するようにしたこ
とを特徴とする工作機械送り系の制御方法。 - 【請求項２】 ＮＣ工作機械の送り系を制御する方法で
あって、ＮＣプログラムに従って動作指令信号を生成
し、生成された動作指令信号と前記送り系からフィード
バックされる現在位置信号との偏差に位置ループゲイン
を乗じて速度指令信号を生成し、次いで、生成された前
記速度指令信号と前記送り系からフィードバックされる
現在速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流
指令信号を生成した後、生成された前記電流指令信号か
ら特定の周波数帯域の周波数成分を除去して得られた電
流指令信号に基づいて前記送り系の駆動モータを制御す
る制御方法において、 前記特定帯域の周波数成分を除去して得られた電流指令
信号の振動レベル及び振動周波数を検出し、検出された
振動レベル及び振動周波数に応じて、前記電流指令信号
から除去される周波数成分の帯域を調整するようにした
ことを特徴とする工作機械送り系の制御方法。 - 【請求項３】 前記検出された振動レベル及び振動周波
数に応じて、前記電流指令信号から除去される周波数成
分の帯域と、前記速度ループゲインの値とを調整するよ
うにしたことを特徴とする請求項２記載の工作機械送り
系の制御方法。 - 【請求項４】 ＮＣ工作機械の送り系を制御する装置で
あって、ＮＣプログラムに従い動作指令信号を生成する
動作指令生成部と、該動作指令生成部で生成された動作
指令信号と前記送り系からフィードバックされる現在位
置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令信
号を生成する位置制御部と、該位置制御部で生成された
速度指令信号と前記送り系からフィードバックされる現
在速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流指
令信号を生成する速度制御部とを備え、該速度制御部で
生成された電流指令信号に基づいて前記送り系の駆動モ
ータを制御する制御装置において、 前記速度制御部で生成された前記電流指令信号の振動レ
ベル及び振動周波数を検出し、検出された振動レベル及
び振動周波数に応じて前記速度ループゲインの値を調整
する調整手段を設けたことを特徴とする工作機械送り系
の制御装置。 - 【請求項５】 ＮＣ工作機械の送り系を制御する装置で
あって、ＮＣプログラムに従い動作指令信号を生成する
動作指令生成部と、該動作指令生成部で生成された動作
指令信号と前記送り系からフィードバックされる現在位
置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令信
号を生成する位置制御部と、該位置制御部で生成された
速度指令信号と前記送り系からフィードバックされる現
在速度信号との偏差に速度ループゲインを乗じて電流指
令信号を生成する速度制御部と、該速度制御部で生成さ
れた電流指令信号から特定の周波数帯域の周波数成分を
除去するフィルタリング処理部とを備え、該フィルタリ
ング処理部で処理された電流指令信号に基づいて前記送
り系の駆動モータを制御する制御装置において、 前記フィルタリング処理部で処理された電流指令信号の
振動レベル及び振動周波数を検出し、検出された振動レ
ベル及び振動周波数に応じ、前記フィルタリング処理部
において前記電流指令信号から除去される周波数成分の
帯域を調整する調整手段を設けたことを特徴とする工作
機械送り系の制御装置。 - 【請求項６】 前記調整手段が、前記フィルタリング処
理部で処理された電流指令信号の振動レベル及び振動周
波数を検出し、検出された振動レベル及び振動周波数に
応じて、前記電流指令信号から除去される周波数成分の
帯域と、前記速度ループゲインの値とを調整するように
構成されてなる請求項５記載の工作機械送り系の制御装
置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
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| EP02018120A EP1288745B1 (en) | 2001-08-13 | 2002-08-13 | Feed system controlling method and apparatus for machine tool |
| DE60200287T DE60200287T2 (de) | 2001-08-13 | 2002-08-13 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Vorschubsystems für Werkzeugmachine |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003053643A true JP2003053643A (ja) | 2003-02-26 |
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|---|---|---|---|
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