JP2022134526A - Machine tool and control device for the same - Google Patents

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博志 藤本
Hiroshi Fujimoto
拓巳 林
Takumi Hayashi
祐貴 寺田
Yuki Terada
慶浩 伊佐岡
Yoshihiro Isaoka
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DMG Mori Co Ltd
University of Tokyo NUC
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University of Tokyo NUC
DMG Mori Seiki Co Ltd
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Abstract

To control the movement of a mobile body with high accuracy.SOLUTION: A machine tool includes a feed drive unit, a friction compensation unit, and a step input unit. The feed drive unit is for moving a mobile body in the machine tool. The friction compensation unit adds a friction compensation value obtained from rolling friction measurement data or a friction compensation value calculated using a rolling friction model in advance to a current value input into the feed drive unit to compensate for the rolling friction generated in the feed drive unit. The step input unit adds a predetermined step input value to the friction compensation value to reduce the inverse response generated by the addition of the friction compensation value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、工作機械および工作機械用制御装置に関する。 The present invention relates to machine tools and control devices for machine tools.

上記技術分野において、特許文献１には、摩擦力を推定して物体の移動を制御する技術が開示されている。 In the above technical field, Patent Literature 1 discloses a technique for estimating a frictional force to control the movement of an object.

特許５５６００６８号公報Japanese Patent No. 5560068

しかしながら、上記文献に記載の技術では、摩擦補償により逆応答が生じ、物体の移動精度が低い場合があった。 However, in the technique described in the above document, there are cases in which an inverse response occurs due to friction compensation, resulting in low movement accuracy of the object.

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for solving the above problems.

上記目的を達成するため、本発明にかかる工作機械は、
工作機械において移動体を移動させるための送り駆動部と、
前記送り駆動部において発生する転がり摩擦を補償するため、前記送り駆動部へ入力する電流値に対して、転がり摩擦の計測データから得た摩擦補償値、または転がり摩擦モデルを用いて算出した摩擦補償値をあらかじめ加算する摩擦補償部と、
前記摩擦補償によって発生する逆応答を低減するため、前記摩擦補償値に所定のステップ入力値を加算するステップ入力部と、
を備えた工作機械である。
上記目的を達成するため、本発明にかかる装置は、
工作機械において移動体を移動させるための送り駆動部において発生する転がり摩擦を補償するため、前記送り駆動部へ入力する電流値に対して、転がり摩擦の計測データから得た摩擦保証値、または転がり摩擦モデルを用いて算出した摩擦補償値をあらかじめ加算する摩擦補償部と、
前記摩擦補償によって発生する逆応答を低減するため、前記摩擦補償値に所定のステップ入力値を加算するステップ入力部と、
を備えた工作機械用制御装置である。 In order to achieve the above object, the machine tool according to the present invention comprises:
a feed drive unit for moving a moving body in a machine tool;
In order to compensate for the rolling friction generated in the feed drive unit, the friction compensation value obtained from the measurement data of the rolling friction or the friction compensation calculated using the rolling friction model for the current value input to the feed drive unit. a friction compensator for pre-adding a value;
a step input unit for adding a predetermined step input value to the friction compensation value in order to reduce an inverse response caused by the friction compensation;
It is a machine tool with
In order to achieve the above object, the device according to the present invention comprises:
In order to compensate for the rolling friction generated in the feed drive unit for moving the moving body in the machine tool, the friction guarantee value obtained from the measurement data of the rolling friction, or the rolling a friction compensator that preliminarily adds a friction compensation value calculated using the friction model;
a step input unit for adding a predetermined step input value to the friction compensation value in order to reduce an inverse response caused by the friction compensation;
It is a control device for machine tools.

本発明によれば、移動体の移動制御を高精度に行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the movement control of a mobile body can be performed with high precision.

第１実施形態に係る工作機械の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a machine tool according to a first embodiment; FIG. 第２実施形態に係る工作機械のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the machine tool which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る工作機械の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the machine tool which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る工作機械の処理の流れを示すフローチャートである。9 is a flow chart showing the processing flow of the machine tool according to the second embodiment; 第２実施形態に係る工作機械の摩擦特性のテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table of the friction characteristic of the machine tool which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る工作機械の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of the machine tool which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る工作機械の各種の値の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the various values of the machine tool which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る工作機械の逆応答の抑圧を説明する図である。It is a figure explaining suppression of the reverse response of the machine tool which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る工作機械の逆応答の抑圧処理を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing reverse response suppression processing of the machine tool according to the second embodiment. FIG.

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the components described in the following embodiments are merely examples, and the technical scope of the present invention is not limited to them.

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての物体移動装置１００について、図１を用いて説明する。物体移動装置１００は、工作機械に組み込まれ、ステージ上に載置されたワークを移動させるための装置である。 [First embodiment]
An object moving device 100 as a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The object moving device 100 is a device that is incorporated in a machine tool and moves a work placed on a stage.

図１に示すように、工作機械１００は、送り駆動部１０１と、摩擦補償部１０２と、ステップ入力部１０３とを備える。 As shown in FIG. 1 , the machine tool 100 includes a feed drive section 101 , a friction compensation section 102 and a step input section 103 .

駆動部１０１は、工作機械１００において移動体１２０を移動させる。 The drive unit 101 moves the moving body 120 in the machine tool 100 .

摩擦補償部１０２は、送り駆動部１０１において発生する転がり摩擦を補償するため、送り駆動部１０１へ入力する電流値１２１に対して、転がり摩擦の計測データから得た摩擦補償値１２２、または転がり摩擦モデルを用いて算出した摩擦補償値１２２をあらかじめ加算する。 Friction compensation section 102 compensates for rolling friction generated in feed drive section 101 by applying friction compensation value 122 obtained from measurement data of rolling friction to current value 121 input to feed drive section 101 or rolling friction A friction compensation value 122 calculated using a model is added in advance.

ステップ入力部１０３は、摩擦補償によって発生する逆応答を低減するため、摩擦補償値１２２に所定のステップ入力値１２３を加算する。 The step input unit 103 adds a predetermined step input value 123 to the friction compensation value 122 in order to reduce an inverse response caused by friction compensation.

本実施形態によれば、移動体をより高精度に移動させることができる。 According to this embodiment, the moving body can be moved with higher accuracy.

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る工作機械２００について、図２以降を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る工作機械２００の構成を説明するための図である。工作機械２００は、移動体としてのステージ２０１を移動させる送り駆動部としてのボールねじ２０２を備えている。このようなボールねじ駆動ステージは、エネルギー変換効率が高く、摩耗が少なく、長寿命であることから工作機械などの産業機械の送り装置としてよく利用されている。 [Second embodiment]
Next, a machine tool 200 according to a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 2 and subsequent figures. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the machine tool 200 according to this embodiment. The machine tool 200 has a ball screw 202 as a feed driving section for moving a stage 201 as a movable body. Such a ball screw drive stage has high energy conversion efficiency, little wear, and a long service life, and is often used as a feeding device for industrial machines such as machine tools.

ボールねじ２０２は、カップリング２０３を介してモータ２０４に接続され、かつベアリング２０５によって軸支されている。ボールねじ２０２の回転に伴い、ナット２０６が図中左右方向に移動し、これによってステージ２０１がリニアガイド２０７に案内されつつＸ軸方向に移動する。 A ball screw 202 is connected to a motor 204 via a coupling 203 and supported by bearings 205 . As the ball screw 202 rotates, the nut 206 moves in the horizontal direction in the drawing, and the stage 201 moves in the X-axis direction while being guided by the linear guide 207 .

工作機械２００は、工具２０８を備えており、ステージ２０１に固定された被加工物であるワーク２０９を加工する。 The machine tool 200 has a tool 208 and processes a workpiece 209 fixed to a stage 201 .

図３は、工作機械２００におけるステージ２０１の駆動制御のための構成を説明する図である。ステージ２０１は、移動領域３３０の中で往復移動する。このようなボールねじ駆動のステージで２０１は、転がり摩擦が追従性の低下を招く。転がり摩擦は、ボールねじ２０２とナット２０６との間のボールや、リニアガイド２０７内のボールによって発生する。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration for drive control of stage 201 in machine tool 200. As shown in FIG. The stage 201 reciprocates within the movement area 330 . In such a ball screw driven stage 201, the rolling friction causes a decrease in followability. Rolling friction is generated by balls between ball screw 202 and nut 206 and balls in linear guide 207 .

グラフ３５０は、ステージ位置とボールねじの転がり摩擦との関係を示す。転がり摩擦は、速度反転点からの変位に依存する。例えば、始動位置３５１からステージ２０１が動き始め、速度反転位置３５２で速度が反転して、元の始動位置３５１へステージ２０１が戻るとする。始動位置３５１からステージ２０１が所定距離移動するまでの間の領域３５３では、転がり摩擦は非線形ばね特性を示す。一方、ステージ２０１が始動位置３５１から所定距離移動した後、速度反転位置３５２までの間の領域３５４は、転がり摩擦は一定値となる。 A graph 350 shows the relationship between stage position and ball screw rolling friction. Rolling friction depends on the displacement from the velocity reversal point. For example, assume that the stage 201 starts moving from the start position 351 , reverses its speed at the speed reversal position 352 , and returns to the original start position 351 . In a region 353 from the start position 351 until the stage 201 moves a predetermined distance, the rolling friction exhibits nonlinear spring characteristics. On the other hand, after the stage 201 has moved a predetermined distance from the starting position 351 , the rolling friction has a constant value in a region 354 to the speed reversal position 352 .

また、速度反転位置３５２において反転してからステージ２０１が所定距離移動するまでの間の領域３５５では、転がり摩擦は非線形ばね特性を示し、その後、始動位置３５１までの間の領域３５６は、転がり摩擦は一定値となる。そこで、工作機械２００は、このような転がり摩擦の特性を考慮してステージ２０１の動きを制御する。 Further, in a region 355 between the speed reversal at the speed reversal position 352 and the stage 201 moving a predetermined distance, the rolling friction exhibits nonlinear spring characteristics. is a constant value. Therefore, machine tool 200 controls the movement of stage 201 in consideration of such rolling friction characteristics.

転がり摩擦により、速度反転点付近ではスパイク状の大きな追従誤差が発生する。この追従誤差は象限突起と呼ばれることがある。ステージ２０１を高精度に追従制御するためには、転がり摩擦を補償し、象限突起を抑制する必要がある。 Due to rolling friction, a large spike-like following error occurs near the speed reversal point. This tracking error is sometimes called quadrant projection. In order to perform follow-up control of the stage 201 with high accuracy, it is necessary to compensate for rolling friction and suppress quadrant projections.

転がり摩擦の補償方法としては、外乱オブザーバなどのフィードバックアプローチと比較して、モデルベースや学習ベースのフィードフォワードアプローチが有効である。 As a rolling friction compensation method, a model-based or learning-based feedforward approach is more effective than a feedback approach such as a disturbance observer.

これまでに、LuGreモデル、一般化Maxwell-slipモデル、レオロジーベースモデル、データベース摩擦モデル、弾塑性ベースモデルなど、多くの転がり摩擦モデルが提案され、評価されてきた。モデルベースの摩擦補償アプローチでは、転がり摩擦を精密に測定し、カーブフィッティングによりモデルを生成する。そして、得られたモデルに基づいて計算された制御入力で転がり摩擦を補償する。これに対して、学習ベースのアプローチ、例えば反復学習制御などでは、転がり摩擦モデルを用いるのではなく、複数回の移動制御の中で摩擦補償入力を徐々に整形することで象限突起を抑制する。 So far, many rolling friction models have been proposed and evaluated, such as LuGre model, generalized Maxwell-slip model, rheology-based model, database friction model, and elastoplastic-based model. Model-based friction compensation approaches precisely measure rolling friction and generate a model by curve fitting. Then, the rolling friction is compensated with the control input calculated based on the obtained model. In contrast, learning-based approaches, such as iterative learning control, suppress quadrant protrusion by gradually shaping the friction compensation input during multiple iterations of movement control, rather than using a rolling friction model.

このように転がり摩擦を補償するため、工作機械２００は、データ取得部３０２、導出部３０３、摩擦補償部３０４、蓄積部３０５、制御部３０６、更新部３０７および判定部３０８を有する。 Machine tool 200 has data acquisition section 302 , derivation section 303 , friction compensation section 304 , accumulation section 305 , control section 306 , update section 307 and determination section 308 in order to compensate for rolling friction in this manner.

データ取得部３０２は、モータ２０４を駆動させるための電流値を示す電流データ３２２（＝ｆnp j+1）と、ステージ２０１の変位を示す指令データ３２１（変位データｒj）とを取得する。 The data acquisition unit 302 acquires current data 322 (=f np j+1 ) representing the current value for driving the motor 204 and command data 321 (displacement data r j ) representing the displacement of the stage 201 .

データ取得部３０２は、変位データｒjから導出される速度によって速度反転位置３５２、３５１を検出し、速度反転位置３５１，３５２からの変位量によって、ステージ２０１が線形領域３５４，３５６に存在するのか、または非線形領域３５３，３５５に存在するのか判定する。 The data acquisition unit 302 detects the velocity reversal positions 352 and 351 based on the velocity derived from the displacement data rj , and determines whether the stage 201 exists in the linear regions 354 and 356 based on the amount of displacement from the velocity reversal positions 351 and 352. , or in the nonlinear regions 353 and 355 .

導出部３０３は、線形領域３５４，３５６での電流データ３２２と指令データ３２１とから、指令データ３２１に基づく基底関数Ψ（ｒj）と、電流データ３２２（＝ｆnp j+1）との線形関係式３３３（＝（ｆp j+1＝Ψ（ｒj）θj+1））を推定する。線形関係式３３３中のθj+1はステージ２０１の物理特性に対応している。 Based on the current data 322 and the command data 321 in the linear regions 354 and 356, the derivation unit 303 calculates the linearity of the basis function Ψ(r j ) based on the command data 321 and the current data 322 (=f np j+1 ). Estimate relational expression 333 (=(f p j+1 =Ψ(r j )θ j+1 )). θ j+1 in linear relational expression 333 corresponds to the physical characteristics of stage 201 .

算出部３０４は、非線形領域３５３，３５５において導出部３０３で推定したパラメータθj+1のうちイナーシャＪと粘性摩擦係数Ｄと、基底関数Ψ（ｒj）のうち加速度と速度を用いて、電流データ３４１を算出する。 Calculation unit 304 calculates current Data 341 are calculated.

非線形領域３５３，３５５における、データ取得部３０２で取得した電流データ３２２（＝ｆnp j+1）と、算出部３０４で算出した電流データ３４１とに基づいて補正データ３９１を導く。そして、蓄積部３０９は、導かれた補正データ３９１を、ステージ２０１の速度反転位置３５２からの変位に紐づけて蓄積する。なお、指令位置の変化と共に始動位置３５１や速度反転位置３５２が変化した場合には、対応する補正データ３９１が存在しない場合が生じ得るため、以下のような対応をする。 Correction data 391 is derived based on the current data 322 (=f np j+1 ) acquired by the data acquisition unit 302 and the current data 341 calculated by the calculation unit 304 in the nonlinear regions 353 and 355 . Then, the storage unit 309 stores the derived correction data 391 in association with the displacement of the stage 201 from the speed reversal position 352 . If the start position 351 or the speed reversal position 352 changes along with the command position change, the corresponding correction data 391 may not exist. Therefore, the following measures are taken.

（１）最も近い位置の補正データ３９１を使用する
（２）前後の位置の補正データ３９１から線形補間する
（３）各位置のデータを平均して１つのテーブルにしておく。
（１）において、例えば、転がり摩擦として、速度反転位置２４０から１μｍでの転がり摩擦が－３Ｎｍ、速度反転位置２４０からの２μｍでの転がり摩擦が－２Ｎｍの場合、１．２μｍを入力すると、－３Ｎｍが出力される。
（３）において、例えば、速度反転位置２４０が複数ある場合には、複数の転がり摩擦のデータを平均化したテーブルを作成する。 (1) Use the correction data 391 of the closest position (2) Linearly interpolate from the correction data 391 of the positions before and after (3) Average the data of each position and prepare one table.
In (1), for example, if the rolling friction at 1 μm from the speed reversal position 240 is −3 Nm and the rolling friction at 2 μm from the speed reversal position 240 is −2 Nm, inputting 1.2 μm results in − 3Nm is output.
In (3), for example, when there are a plurality of speed reversal positions 240, a table is created by averaging a plurality of rolling friction data.

すなわち、蓄積部３０９は非線形領域３５３，３５５において、算出部３０４で求めた電流データ３４１とデータ取得部３０２で取得した電流データ３２２とから、転がり摩擦を表す補正データ３９１を導く。 That is, the accumulation unit 309 derives correction data 391 representing rolling friction from the current data 341 obtained by the calculation unit 304 and the current data 322 obtained by the data acquisition unit 302 in the nonlinear regions 353 and 355 .

制御部３０６は、線形領域３５４，３５６においてモータ２０４を駆動させるための電流データ３６３を、次の動作の指令値軌道データｒj+1に基づく基底関数Ψ（ｒj+1）と、導出部３０３で推定した線形関係式３３３（＝（ｆp j+1Ψ（ｒj）θj+1））とを用いて算出する。また、制御部３０６は、非線形領域３５３，３５５においてモータ２０４を駆動させるための電流データ３６４を、電流データ３２２および補正データ３９１を用いて導出する。この時、ステップ入力部３６２は、線形関係式３３３や補正データ３９１を用いて算出した摩擦補償値に対して、逆応答（指令と逆方向の制御）を低減するため所定のステップ入力値を加算する。そして、制御部３０６は、算出した電流データ３６３および導出した電流データ３６４を用いてモータ２０４を駆動させる。 The control unit 306 generates the current data 363 for driving the motor 204 in the linear regions 354 and 356, the basis function Ψ(r j+1 ) based on the command value trajectory data r j+1 of the next operation, and the deriving unit It is calculated using the linear relational expression 333 (=(f p j+1 Ψ(r j )θ j+1 )) estimated in 303 . Control unit 306 also uses current data 322 and correction data 391 to derive current data 364 for driving motor 204 in nonlinear regions 353 and 355 . At this time, the step input unit 362 adds a predetermined step input value to the friction compensation value calculated using the linear relational expression 333 and the correction data 391 in order to reduce the reverse response (control in the direction opposite to the command). do. Control unit 306 then drives motor 204 using calculated current data 363 and derived current data 364 .

更新部３０７は、線形関係式３３３および補正データ３９１の少なくともいずれか一方を逐次更新する。また、更新部３０７は、所定のタイミングでデータ取得部３０２において取得した最新の電流データ３２２および指令データ３２１に基づいて更新処理を行う。ここで、所定のタイミングとは、例えば、工作機械２００の工具が工作対象であるワークを離れているタイミング、工具交換中のタイミング、工作機械２００の内部の温度が所定値以上になったタイミングである。また、工作機械２００の使用期間が一定期間を経過したタイミング、モータ２０４によるステージ２０１の移動距離が所定値を超えたタイミング、モータ２０４の累積駆動時間が一定時間を経過したタイミングでもよい。さらに、工作機械２００の内部の温度が所定値以下になったタイミング、最後の更新処理を行った時点からの工作機械２００の内部の温度変化量が所定変化量を超えたタイミングである。更新部３０７は、上述の所定のタイミングの少なくともいずれか１つのタイミングで、更新処理を行う。 The updating unit 307 sequentially updates at least one of the linear relational expression 333 and the correction data 391 . Further, the update unit 307 performs update processing based on the latest current data 322 and command data 321 acquired by the data acquisition unit 302 at predetermined timings. Here, the predetermined timing is, for example, the timing when the tool of the machine tool 200 is away from the workpiece to be machined, the timing during tool exchange, or the timing when the internal temperature of the machine tool 200 reaches or exceeds a predetermined value. be. Alternatively, the timing when the machine tool 200 has been used for a certain period of time, the timing when the moving distance of the stage 201 by the motor 204 exceeds a predetermined value, or the timing when the cumulative drive time of the motor 204 has passed a certain period of time may be used. Further, there is a timing when the temperature inside the machine tool 200 becomes equal to or less than a predetermined value, and a timing when the amount of change in the temperature inside the machine tool 200 from the time when the last update process is performed exceeds the predetermined amount of change. The update unit 307 performs update processing at least at one of the predetermined timings described above.

図４は、摩擦補償処理の流れを説明する図である。ＳＴＥＰ１では、通常のＩＬＣ（Ｓｔａｎｄａｒｄ－ＩＬＣ）を用いて、電流データ３２２（＝ｆnp j+1＝Ｑ（ｆj＋Ｌｅj））を求める。ここで、ｆはＦＦ（Feedforward）入力（電流データ３２２）、ｅは追従誤差、Ｌは学習フィルタ（Learning Filter）、Ｑはロバストフィルタ（Robust Filter）を示す。なお、ｆnpの右肩の添え字ｎｐは、Ｓｔａｎｄａｒｄ－ＩＬＣで得られたＦＦ入力であることを示す。すなわち、ステージ２０１を移動させたい位置を指令する指令データ３２１（＝ｒj）に対して、ＦＦ入力ｆjによる電流（学習開始時の初期値はゼロ）でモータ２０４を動作させる。モータ２０４の動作により移動したステージ２０１の変位データを得る。 FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of friction compensation processing. In STEP 1, current data 322 (=f np j+1 =Q(f j +Le j )) is obtained using normal ILC (Standard-ILC). Here, f is an FF (Feedforward) input (current data 322), e is a follow-up error, L is a learning filter, and Q is a robust filter. The suffix np on the right side of f np indicates FF input obtained by Standard-ILC. That is, the motor 204 is operated with the current (the initial value at the start of learning is zero) from the FF input f j in response to the command data 321 (=r j ) that commands the position to move the stage 201 . Displacement data of the stage 201 moved by the operation of the motor 204 is obtained.

追従誤差ｅj＝指令データ３２１－変位データを算出する。ＦＦ入力ｆjと追従誤差ｅjとから電流データ３２２（ｆnp j+1＝Ｑ（ｆｊ＋Ｌｅｊ））を算出する（通常のＩＬＣによるＦＦ入力）。なお、モータ２０４の線形関係式３３３や摩擦モデルは、追従誤差を通して電流データ３２２に反映されている。なお、指令データ３２１は、ステージ２０１の指令値軌道（目標軌道）、すなわち、ステージ２０１をどう動かしたいかという位置の入力を表す。 Following error e j =command data 321-displacement data is calculated. Current data 322 (f np j+1 =Q(fj+Lej)) is calculated from FF input f j and follow-up error e j (FF input by normal ILC). Note that the linear relational expression 333 and the friction model of the motor 204 are reflected in the current data 322 through the follow-up error. The command data 321 represents a command value trajectory (target trajectory) of the stage 201, that is, a position input indicating how the stage 201 is to be moved.

ＳＴＥＰ２では、パラメータθj+1を推定する。Ψ（ｒj）は基底関数である。モータ２０４の線形関係式３３３に基づくＦＦ入力の式Ψ（ｒj）θj+1が、ｆnp j+1にフィットするように線形最小二乗法でパラメータθj+1を求める。ここで、重みづけ行列Ｗｊによって非線形領域３５３，３５５を除外することで、パラメータθj+1の精度が高くなる。 In STEP2, the parameter θ j+1 is estimated. Ψ(r j ) is the basis function. The parameter θ j+1 is determined by the linear least squares method so that the FF input formula Ψ(r j ) θ j+1 based on the linear relational expression 333 of the motor 204 fits f np j+1 . By excluding the nonlinear regions 353 and 355 using the weighting matrix Wj, the accuracy of the parameter θ j+1 is improved.

ＳＴＥＰ３では、パラメータθj+1から転がり摩擦Ｔrfを求め、ｒjとＴrfとでテーブル５０１（図５）を作成する。つまり、パラメータθj+1のうちＪとＤと、基底関数Ψ（ｒj）のうち加速度と速度から電流データ３４１を導出する。そして、電流データ３２２（＝ｆnp j+1）から電流データ３４１を差し引くことで、非線形領域３５３，３５５の補正データ３９１を算出し、蓄積する。そして、指令データ３２１と補正データ３９１からテーブル５０１を作成する。ここで、Ｊは慣性、Ｄは粘性係数、Ｒはボールねじリード（ねじの１回転にともないナットが軸方向に進む距離）、ＫTはトルク定数を示す。なお、電流データ３４１は、Ｔrf＝（ｆnp j+1－Ｊ／ＲＫT＜＜ｒj＞＞－Ｄ／ＲＫT＜ｒj＞）ＫTに相当する。＜ｒj＞は、ｒjの微分、＜＜ｒj＞＞は、＜ｒj＞の微分を表す。 In STEP 3, the rolling friction T rf is obtained from the parameter θ j+1 and a table 501 (FIG. 5) is created from r j and T rf . That is, the current data 341 is derived from J and D of the parameters θ j+1 and the acceleration and velocity of the basis functions Ψ(r j ). By subtracting the current data 341 from the current data 322 (=f np j+1 ), correction data 391 for the nonlinear regions 353 and 355 are calculated and stored. A table 501 is created from the command data 321 and the correction data 391 . Here, J is the inertia, D is the viscosity coefficient, R is the ball screw lead (the distance the nut advances in the axial direction with one rotation of the screw), and KT is the torque constant. The current data 341 corresponds to T rf =(f np j+1 -J/RK T <<r j >>-D/RK T <r j >) KT. <r j > represents the derivative of r j and <<r j >> represents the derivative of <r j >.

ＳＴＥＰ４では、ＳＴＥＰ２で推定したパラメータθj+1およびＳＴＥＰ３で作成したテーブル５０１からＦＦ入力を再計算する。つまり、線形領域３５４，３５６では、次の指令ｒj+1に基づくΨ（ｒj+1）と、先ほど求めたθj+1とから、Ψ（ｒj+1）θj+1（Ｊ／（Ｒ×Ｋt）×加速度＋Ｄ／（Ｒ×ＫT）×速度＋Ｔｃ／ＫT×ｂ＿ｒｆ）によってＦＦ入力を求める。次に非線形領域３５３，３５５では、Ｊ／（Ｒ×ＫT）×加速度＋Ｄ／（Ｒ×Ｋt）×速度＋（テーブル５０１に記憶された転がり摩擦）／ＫTによって求め、次回のＦＦ入力ｆj+1とする。さらにこれらのＦＦ入力に対して、逆応答を低減するため所定のステップ入力値を加算する。 In STEP4, the FF input is recalculated from the parameter θ j+1 estimated in STEP2 and the table 501 created in STEP3. That is, in the linear regions 354 and 356, Ψ(r j + 1 ) θ j +1 (J /(R×K t )×acceleration+D/(R×K T )×velocity+Tc/K T ×b_rf). Next, in the non-linear regions 353 and 355, J/(R×K T )×acceleration+D/(R×K t )×velocity+(rolling friction stored in table 501)/K T , and the next FF input Let fj+1 . Furthermore, a predetermined step input value is added to these FF inputs to reduce the inverse response.

パラメータθj+1は、モータ２０４のうち機械特性に相当する部分であり、指令とは独立な値である。そのため、Ψ（ｒj+1）を指令に応じて算出すれば、任意の指令に対して電流データが適切なＦＦ入力となる。線形領域３５４，３５６のＦＦ入力の計算には、「Ｊ／（Ｒ×ＫT）×加速度＋Ｄ／（Ｒ×ＫT）×速度＋Ｔｃ／ＫT×ｂ＿ｒｆ」を用いる。なお、ｂ＿ｒｆは、線形領域３５４，３５６では１となり、非線形領域３５３，３５５では－１～１となる（速度反転位置２４０からの距離と摩擦モデルとによる）。以上のＳＴＥＰ１～４を繰り返すことで、追従誤差ｅが減少する（学習制御）。学習後のθと補正データ３９１とを保存しておくことで、別の指令に変更しても適切なＦＦ補正を行うことができる。
以上、図４を用いてパラメータを推定して、摩擦補償を行う場合の処理の流れについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、パラメータが既知であってもよい。 The parameter θ j+1 is a portion of the motor 204 that corresponds to the mechanical characteristics, and is a value that is independent of the command. Therefore, if Ψ(r j+1 ) is calculated according to the command, the current data will be an appropriate FF input for any command. The calculation of the FF inputs for the linear regions 354 and 356 uses "J/(R*K T )*acceleration+D/(R*K T )*velocity+Tc/K T *b_rf". Note that b_rf is 1 in the linear regions 354, 356 and -1 to 1 in the nonlinear regions 353, 355 (depending on the distance from the velocity reversal position 240 and the friction model). By repeating STEPs 1 to 4 above, the follow-up error e is reduced (learning control). By storing θ after learning and the correction data 391, appropriate FF correction can be performed even if another instruction is changed.
The flow of processing in the case of estimating parameters and performing friction compensation has been described above with reference to FIG. 4, but the present invention is not limited to this, and parameters may be known.

図５は、非線形領域３５３，３５５における変位と転がり摩擦との関係を示すテーブル５０１を説明する図である。テーブル５０１は、蓄積部３０９に蓄積されている。非線形領域３５３，３５５においては、数式を用いることなく、転がり摩擦の非線形特性をステージ２０１の変位（位置）と補正データ３９１（転がり摩擦）とを対応付けたテーブル５０１を用いて、電流データ３６４を導く。テーブル５０１は、速度反転位置２４０からの変位に関連付けて転がり摩擦を記憶する。 FIG. 5 is a diagram explaining a table 501 showing the relationship between displacement and rolling friction in the nonlinear regions 353 and 355. As shown in FIG. Table 501 is stored in storage unit 309 . In the non-linear regions 353 and 355, the current data 364 is calculated using a table 501 that associates the displacement (position) of the stage 201 with the correction data 391 (rolling friction). lead. Table 501 stores rolling friction in association with displacement from velocity reversal position 240 .

線形関係式３３３およびテーブル５０１を用いた摩擦補償のアプローチでは、象限突起を効率的に抑制することができるが、象限突起とは逆方向の追従誤差である逆応答が発生する場合がある。機械加工においては、この逆応答は、削りすぎの要因やワークの粗面化の原因となる。 The friction compensation approach using the linear relational expression 333 and the table 501 can effectively suppress the quadrant protrusion, but may produce an inverse response, which is a tracking error in the opposite direction to the quadrant protrusion. In machining, this reverse response causes over-cutting and roughening of the workpiece.

そこで本実施形態では、ステップ入力部３６２において、逆応答を解析し、抑制する。具体的には、ステップ入力部３６２は、ステップ入力がない状態でのシミュレーションで逆応答を確認し、その結果に基づいて、逆応答の解析を行い、逆応答を抑制するタイミングおよび大きさでステップ入力を行う。 Therefore, in this embodiment, the step input unit 362 analyzes and suppresses the reverse response. Specifically, the step input unit 362 confirms the reverse response in a simulation in which there is no step input, analyzes the reverse response based on the result, and performs a step at the timing and magnitude to suppress the reverse response. input.

図６は、本実施形態における上記の処理を制御系で表した図である。この制御系の目的は、位置基準ｒと出力ｘの追従誤差ｅ=ｒ－ｘを減少させることである。追従誤差（象限突起）は、速度反転時に大きくなるため、フィードフォワード的な摩擦補償が有効と考えられる。そこで、フィードフォワード制御器６０１が制御対象６０７のノミナルモデルＰの安定逆系として導入されている。フィードフォワード制御器６０１は、モデル化誤差や外乱がなければ完全な追従制御を実現する。また、定常誤差を抑圧するためのフィードバック制御器６０２として比例積分微分（PID）制御器が設けられている。 FIG. 6 is a diagram showing the above-described processing in this embodiment in terms of a control system. The purpose of this control system is to reduce the tracking error e=r−x between the position reference r and the output x. Since the follow-up error (quadrant protrusion) increases when the speed is reversed, it is considered that feedforward friction compensation is effective. Therefore, a feedforward controller 601 is introduced as a stable inverse system of the nominal model P of the controlled object 607 . Feedforward controller 601 achieves perfect follow-up control if there are no modeling errors or disturbances. Also, a proportional-integral-derivative (PID) controller is provided as a feedback controller 602 for suppressing steady-state errors.

フィードフォワード制御による転がり摩擦の補正には、グラフ３５０に示すような摩擦モデル＾Ｔｒｆを用いる。さらに、転がり摩擦モデル^Ｔｒｆを用いて転がり摩擦Ｔｒｆを補償するため、摩擦補償部６０３が設けられている。フィードフォワード制御による転がり摩擦の補正には、グラフ３５０に示すような摩擦モデル＾Ｔｒｆを用いる。摩擦補償値は摩擦モデルと位置基準に基づいて計算される。 A friction model ^Trf as shown in a graph 350 is used for correction of rolling friction by feedforward control. Furthermore, a friction compensator 603 is provided to compensate for the rolling friction Trf using the rolling friction model ^Trf. A friction model ^Trf as shown in a graph 350 is used for correction of rolling friction by feedforward control. Friction compensation values are calculated based on the friction model and position criteria.

上述したとおり、フィードフォワード摩擦補償によれば、追従誤差を効果的に低減することができるが、摩擦補償の結果、象限突起とは逆方向の追従誤差となる逆応答を生じることがある。そこで、本実施形態では、シミュレーションによる逆応答の解析を行い、その解析結果をもとに、逆応答を抑制する。具体的には、ステップ入力値を加算し、逆応答をキャンセルするステップ入力部３６２を設ける。 As described above, feedforward friction compensation can effectively reduce the follow-up error, but as a result of the friction compensation, a reverse response that is a follow-up error in the direction opposite to the quadrant protrusion may occur. Therefore, in this embodiment, the reverse response is analyzed by simulation, and the reverse response is suppressed based on the analysis result. Specifically, a step input unit 362 is provided for adding the step input value and canceling the reverse response.

図７にシミュレーション結果を示す。図７（ａ）のような典型的な移動指示に対して、図７（ｂ）に示すように、摩擦補償により追従誤差（象限突起の要因）は抑制されるが、図７（ｃ）に示すように、逆応答７０１が発生する場合がある。図７（ｄ）は、速度反転タイミング付近での転がり摩擦とその補償入力を示している。図７(ｅ)と図７(ｆ)は、印加された転がり摩擦と摩擦補償値との差として定義される等価入力外乱を示す。等価入力外乱はサンプル点では小さいが、制御入力がゼロ次ホールドブロック６０６で離散化されているため、サンプル点間では相対的に大きくなる。図７（ｅ）および図７（ｆ）によれば、等価入力外乱の特性は摩擦補償によって決まる。ゼロ次ホールドブロック６０６により摩擦補償値は階段状の値となるため、スパイク状の入力外乱が発生する。摩擦補償をしない場合、入力端外乱は図７(e) w/o comp.に示すステップ外乱となる。 FIG. 7 shows simulation results. For a typical movement instruction as shown in FIG. 7(a), as shown in FIG. As shown, an inverse response 701 may occur. FIG. 7(d) shows the rolling friction and its compensation input near the speed reversal timing. Figures 7(e) and 7(f) show the equivalent input disturbance defined as the difference between the applied rolling friction and the friction compensation value. The equivalent input disturbance is small at sample points, but relatively large between sample points because the control input is discretized by zero-order hold block 606 . According to FIGS. 7(e) and 7(f), the characteristics of the equivalent input disturbance are determined by friction compensation. Since the zero-order hold block 606 makes the friction compensation value stepwise, a spike-like input disturbance is generated. When friction compensation is not performed, the input end disturbance becomes the step disturbance shown in FIG. 7(e) w/o comp.

一般に、制御対象Ｐおよびフィードバック制御器ＣＦＢが線形時不変である閉ループ系において、制御対象Ｐへの入力端外乱と追従誤差は以下の式を満足することが知られている。フィードバック制御器６０２が持つ積分の個数をｉとする。このとき、制御対象Ｐの入力端にインパルス外乱が入ってきたときの誤差ｅiについて、下記の式（１）を満足する。

Figure 2022134526000002




入力端にステップ外乱が入ってくると、摩擦補償をしない場合の誤差ｅs＝ｒ－ｘは、以下の数式（２）で表されるようになる。
Figure 2022134526000003




フィードバック制御器６０２は積分器を１つ持ち、等価的な外乱がインパルス状であると考えられる。これにより、摩擦補償（ステップ入力なし）をしたときは式（１）に従って逆応答が生じる。逆応答７０１は、モデル化誤差がない場合でも、フィードバック制御器６０２の積分器とゼロ次ホールドブロック６０６で離散化された制御入力によって引き起こされる。摩擦補償をしない場合、入力端外乱がステップ状であるため、式（２）に従い逆応答は発生しない。 Generally, in a closed loop system in which the controlled object P and the feedback controller CFB are linear and time-invariant, it is known that the input end disturbance to the controlled object P and the tracking error satisfy the following equations. Let i be the number of integrals that the feedback controller 602 has. At this time, the error ei when the impulse disturbance enters the input terminal of the controlled object P satisfies the following equation (1).
Figure 2022134526000002



When a step disturbance enters the input terminal, the error es=r−x when friction compensation is not performed is expressed by the following formula (2).
Figure 2022134526000003




The feedback controller 602 has one integrator, and the equivalent disturbance is considered to be impulse-like. As a result, when friction compensation (no step input) is performed, an inverse response occurs according to equation (1). The inverse response 701 is caused by the discretized control input in the integrator of the feedback controller 602 and the zero-order hold block 606, even in the absence of modeling error. If friction compensation is not performed, the input end disturbance is step-like, so no reverse response occurs according to equation (2).

このような逆応答７０１を低減するため、図８に示すように、パラメータ算出部６０５で算出したパラメータに基づいて算出したステップ入力値Ｇｓを、タイミングＴｓから摩擦補償値に加算する（６０４）。これにより、摩擦による追従誤差８０１を増加させることなく、逆応答７０１を抑制する（８０３）ことができる。 In order to reduce such an inverse response 701, as shown in FIG. 8, the step input value Gs calculated based on the parameters calculated by the parameter calculator 605 is added to the friction compensation value from the timing Ts (604). As a result, the reverse response 701 can be suppressed (803) without increasing the tracking error 801 due to friction.

パラメータ算出部６０５は、ステップ入力値６０４を加算する前の摩擦補償値を用いた場合の追従誤差からステップ入力値のタイミングおよび大きさを算出する。 A parameter calculator 605 calculates the timing and magnitude of the step input value from the follow-up error when using the friction compensation value before adding the step input value 604 .

図９は、パラメータ算出部６０５におけるパラメータ算出処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing the flow of parameter calculation processing in the parameter calculation unit 605. As shown in FIG.

Ｔは時間を表しており、Ｔ＝０はステージの速度反転タイミングである。まず、ステップＳ９０１において、摩擦補償（ステップ入力なし）による追従誤差Ｅｃ（Ｔ）を取得する。 T represents time, and T=0 is the speed reversal timing of the stage. First, in step S901, a follow-up error Ec(T) due to friction compensation (no step input) is obtained.

次に、ステップＳ９０２において、象限突起の発生タイミングＴｑと大きさＥｑおよび追従誤差のゼロクロスタイミングＴｉを取得する。 Next, in step S902, the generation timing Tq and magnitude Eq of the quadrant protrusion and the zero-cross timing Ti of the tracking error are obtained.

さらにステップＳ９０３において、Ｔｓに初期値としてＴｑを入力してステップＳ９０４に進み、Ｅｕｓ（Ｔ－Ｔｓ）を算出する。ここで、Ｔｓはステップ入力が追加されたタイミング、Ｅｕｓ（Ｔ）はステップ入力による追従誤差を表す。 Further, in step S903, Tq is input as an initial value for Ts, and the process proceeds to step S904 to calculate Eus (TTs). Here, Ts represents the timing at which the step input is added, and Eus(T) represents the follow-up error due to the step input.

フィードバック制御器６０２は、比例利得をkp、積分利得をki、微分利得をkd、擬似微分の時定数をＴfとした場合、下記の式（３）で表される。

Figure 2022134526000004



フィードバック制御器６０２は、閉ループノミナルモデルが－ｗｃで４重極を持つようなＰＩＤ制御器であるため、Ｔ＝Ｔｓとなるタイミングで加算されるステップ入力により、追従誤差Ｅus(Ｔs)は、Ｓnをノミナル感度関数とすると、以下のように表される。
Figure 2022134526000005



上記式から、Ｅusは、以下の数式のように算出できる。
Figure 2022134526000006

なお、ここではPID制御器を利用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、積分器が一つのフィードバック制御器なら適用できる。また、PID制御器でも違う設計法（数４・数５が変化）でもよい。
次にステップＳ９０５において、以下の数式に基づいて、加算すべきステップ入力の大きさＧｓを算出する。
Figure 2022134526000007


さらに、ステップＳ９０６において、摩擦補償（ステップ入力あり）による予測追従誤差Ｅｐ（Ｔ）を以下の式に基づいて算出する。
Ｅｐ（Ｔ）＝Ｅｃ（Ｔ）＋ＧｓＥｕｓ（Ｔ－Ｔｓ） The feedback controller 602 is represented by the following equation (3), where kp is the proportional gain, ki is the integral gain, kd is the differential gain, and Tf is the pseudo-differential time constant.
Figure 2022134526000004


The feedback controller 602 is a PID controller whose closed-loop nominal model is −wc and has a quadrupole. is the nominal sensitivity function, it is expressed as follows.
Figure 2022134526000005



From the above formula, Eus can be calculated as in the following formula.
Figure 2022134526000006

Although the case of using a PID controller has been described here, the present invention is not limited to this, and can be applied to any feedback controller having one integrator. Also, a PID controller or a different design method (equation 4 and 5 are changed) may be used.
Next, in step S905, the step input magnitude Gs to be added is calculated based on the following formula.
Figure 2022134526000007


Further, in step S906, a predicted follow-up error Ep(T) due to friction compensation (with step input) is calculated based on the following equation.
Ep(T)=Ec(T)+GsEus(T−Ts)

次に、ステップＳ９０７において、以下の式が成り立つか判定する。
－Ｅｑ≦Ｅｐ（Ｔ）の最小値≦０
この式が成り立てば、処理を終了する。 Next, in step S907, it is determined whether the following equation holds.
- the minimum value of Eq ≤ Ep(T) ≤ 0
If this expression holds, the process is terminated.

上記不等式が成り立たなければ、ステップＳ９０８に進み、Ｔｓをインクリメント、すなわちＴｓに１サンプリング周期を加算する。そしてステップＳ９０９において、Ｔｓ≦Ｔｉと判断される間、ステップＳ９０４～Ｓ９０８の処理を繰り返し、－Ｅｑ≦Ｅｐ（Ｔ）≦０の関係を満たすＴｓとＧｓを決定する。つまり、ステップ入力部３６２（パラメータ算出部６０５）は、ステップ入力値Ｇｓを加算する前の摩擦補償値を用いた場合の追従誤差の絶対値が最大になるタイミングＴｑから、その絶対値が０になるタイミングＴｉまでの間でタイミングを変えつつ、ステップ入力値Ｇｓを加算し、負の誤差の絶対値が、最大値Ｅｑよりも大きくならないようなステップ入力値Ｇｓを決定する。 If the above inequality does not hold, the process advances to step S908 to increment Ts, that is, add one sampling period to Ts. Then, in step S909, while it is determined that Ts≤Ti, the processing of steps S904 to S908 is repeated to determine Ts and Gs that satisfy the relationship -Eq≤Ep(T)≤0. That is, the step input unit 362 (parameter calculation unit 605) sets the absolute value of the following error to 0 from the timing Tq when the absolute value of the following error when using the friction compensation value before adding the step input value Gs is maximized. The step input value Gs is added while changing the timing up to the timing Ti, and the step input value Gs is determined so that the absolute value of the negative error does not exceed the maximum value Eq.

一方、Ｔｉまでのタイミングで、－Ｅｑ≦Ｅｐ（Ｔ）≦０の関係を満たすＴｓとＧｓを決定できない場合には微小な逆応答・微小な象限突起の増大を許容する。 On the other hand, if Ts and Gs that satisfy the relationship -Eq≤Ep(T)≤0 cannot be determined at the timing up to Ti, an increase in minute reverse response and minute quadrant protrusion is allowed.

すなわち、パラメータ算出部６０５は、ステップ入力値を加算する前の摩擦補償値を用いた場合の追従誤差の符号が最初に逆転する前に、追従誤差の絶対値が最大となるタイミングＴｑから、追従誤差の符号が最初に逆転するタイミングＴｉまでの間に、ステップ入力値Ｇｓの加算を開始させる。また、パラメータ算出部６０５は、ステップ入力値を加算する前の摩擦補償値を用いた場合の追従誤差の値を用いて、ステップ入力値の大きさＧｓを決定する。 That is, the parameter calculation unit 605 calculates the following from the timing Tq at which the absolute value of the following error becomes maximum before the sign of the following error when using the friction compensation value before addition of the step input value is reversed for the first time. Addition of the step input value Gs is started before the timing Ti at which the sign of the error is reversed for the first time. Further, the parameter calculator 605 determines the magnitude Gs of the step input value using the value of the follow-up error when using the friction compensation value before adding the step input value.

なお、－Ｅｑ≦Ｅｐ（Ｔ）の最小値≦０を初めて満たしたときに終了するのではなく、０≦Ｔｓ≦Ｔｉの全てのＴｓについて処理を繰り返した後に、Ｅｐ（Ｔ）≦０かつＥｐ（Ｔ）の最小値が最大となるＴｓ、Ｇｓを採用してもよい。
また、Ｔｓの変更はＴｉからＴｑへ減少する方向で処理してもよい。すなわちＳ９０３でＴｓをＴｉに設定し、Ｓ９０８でＴｓから１サンプリング周期を減算し、条件判定Ｔｓ≦ＴｉをＴｓ≧０にそれぞれ変更してもよい。
以上それぞれの場合において、Ｔｓの変更は複数サンプリング周期ずつ加算または減算してもよい。
以上の処理を行うことにより、適正なステップ入力値およびそのタイミングを決定できる。すなわち、象限突起を発生させうる追従誤差を増加させることなく、逆応答を抑制することができる。 Note that the process is not terminated when -Eq≤Ep(T) minimum value≤0 is satisfied for the first time, but after repeating the process for all Ts of 0≤Ts≤Ti, Ep(T)≤0 and Ep Ts and Gs that maximize the minimum value of (T) may be employed.
Alteration of Ts may also be processed in the direction of decreasing from Ti to Tq. That is, Ts may be set to Ti in S903, one sampling period may be subtracted from Ts in S908, and the condition determination Ts≦Ti may be changed to Ts≧0.
In each of the above cases, Ts may be changed by adding or subtracting a plurality of sampling periods.
By performing the above processing, a proper step input value and its timing can be determined. That is, it is possible to suppress the reverse response without increasing the follow-up error that may cause the quadrant projection.

なお、本実施形態では、送り駆動部の一例としてボールねじを挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、上記実施形態では、転がり摩擦モデルを用いて算出した摩擦補償値を電流値に加算したが、本発明はこれに限定されるものではなく、転がり摩擦の計測データから得た摩擦補償値を電流値に加算してもよい。 In this embodiment, the ball screw is used as an example of the feed drive unit, but the present invention is not limited to this. In the above embodiment, the friction compensation value calculated using the rolling friction model is added to the current value, but the present invention is not limited to this, and the friction compensation value obtained from the rolling friction measurement data is It may be added to the current value.

さらに上述の制御を工作機械において実現するため摩擦補償部とステップ入力部とを備えた工作機械用制御装置も本発明の範疇に含まれる。 Further, the scope of the present invention also includes a machine tool control device having a friction compensation section and a step input section for realizing the above-described control in the machine tool.

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。 [Other embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the technical scope of the present invention. Also, any system or apparatus that combines separate features included in each embodiment is included in the technical scope of the present invention.

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に供給され、内蔵されたプロセッサによって実行される場合にも適用可能である。本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるサーバも、プログラムを実行するプロセッサも本発明の技術的範囲に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の技術的範囲に含まれる。 Further, the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention can also be applied when an information processing program that implements the functions of the embodiments is supplied to a system or apparatus and executed by a built-in processor. In order to realize the functions of the present invention on a computer, the technical scope of the present invention includes a program installed in a computer, a medium storing the program, a server for downloading the program, and a processor executing the program. . In particular, non-transitory computer readable media storing programs that cause a computer to perform at least the processing steps included in the above-described embodiments fall within the scope of the present invention.

Claims (6)

工作機械において移動体を移動させるための送り駆動部と、
前記送り駆動部において発生する転がり摩擦を補償するため、前記送り駆動部へ入力する電流値に対して、転がり摩擦の計測データから得た摩擦補償値、または転がり摩擦モデルを用いて算出した摩擦補償値をあらかじめ加算する摩擦補償部と、
前記摩擦補償値の加算によって発生する逆応答を低減するため、前記摩擦補償値に所定のステップ入力値を加算するステップ入力部と、
を備えた工作機械。 a feed drive unit for moving a moving body in a machine tool;
In order to compensate for the rolling friction generated in the feed drive unit, the friction compensation value obtained from the measurement data of the rolling friction or the friction compensation calculated using the rolling friction model for the current value input to the feed drive unit. a friction compensator for pre-adding a value;
a step input unit for adding a predetermined step input value to the friction compensation value in order to reduce a reverse response generated by the addition of the friction compensation value;
machine tools with 前記ステップ入力部は、前記ステップ入力値を加算する前の前記摩擦補償値を用いた場合の追従誤差から前記ステップ入力値のタイミングおよび大きさを算出する算出部を含む請求項１に記載の工作機械。 2. The machine according to claim 1, wherein said step input unit includes a calculator for calculating the timing and magnitude of said step input value from the following error when said friction compensation value before said step input value is added is used. machine. 前記ステップ入力部は、前記ステップ入力値を加算する前の前記摩擦補償値を用いた場合の追従誤差の符号が最初に逆転する前に前記追従誤差の絶対値が最大となるタイミングから、追従誤差の符号が最初に逆転するタイミングまでの間に、ステップ入力値の加算を開始する請求項２に記載の工作機械。 Before the sign of the following error when using the friction compensation value before adding the step input value is reversed for the first time, the step input unit detects the following error from the timing when the absolute value of the following error becomes maximum. 3. The machine tool according to claim 2, wherein the addition of the step input value is started until the sign of is reversed for the first time. 前記ステップ入力部は、前記ステップ入力値を加算する前の前記摩擦補償値を用いた場合の追従誤差の値を用いて、前記ステップ入力値の大きさを決定する請求項３に記載の工作機械。 4. The machine tool according to claim 3, wherein the step input unit determines the magnitude of the step input value using a follow-up error value when the friction compensation value before adding the step input value is used. . 前記ステップ入力部は、前記ステップ入力値を加算する前の前記摩擦補償値を用いた場合の追従誤差の絶対値が最大になるタイミングから、前記絶対値が０になるタイミングまでの間でタイミングを変えつつ、前記ステップ入力値を加算し、負の誤差の絶対値が、前記追従誤差の絶対値の最大値よりも大きくならないような前記ステップ入力値を決定する請求項４に記載の工作機械。 The step input unit adjusts the timing from the timing when the absolute value of the following error when using the friction compensation value before adding the step input value becomes maximum to the timing when the absolute value becomes 0. 5. The machine tool of claim 4, wherein the step input values are added while varying to determine the step input value such that the absolute value of the negative error is no greater than the maximum absolute value of the tracking error. 工作機械において移動体を移動させるための送り駆動部において発生する転がり摩擦を補償するため、前記送り駆動部へ入力する電流値に対して、転がり摩擦の計測データから得た摩擦保証値、または転がり摩擦モデルを用いて算出した摩擦補償値をあらかじめ加算する摩擦補償部と、
前記摩擦補償によって発生する逆応答を低減するため、前記摩擦補償値に所定のステップ入力値を加算するステップ入力部と、
を備えた工作機械用制御装置。 In order to compensate for the rolling friction generated in the feed drive unit for moving the moving body in the machine tool, the friction guarantee value obtained from the measurement data of the rolling friction, or the rolling a friction compensator that preliminarily adds a friction compensation value calculated using the friction model;
a step input unit for adding a predetermined step input value to the friction compensation value in order to reduce an inverse response caused by the friction compensation;
Machine tool controller with
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