JP2745850B2 - 数値制御装置、数値制御システム、制御パラメータの自動調整方法、特徴量判定基準変更方法および複数の調整条件総合判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械等の軸を制御す
る数値制御装置に係わり、特にサーボまたは主軸モータ
ドライブシステムの制御パラメータを自動的に調整、設
定する機能を備えたことを特徴とする数値制御装置、数
値制御システム及び制御パラメータの自動調整方法に関
する。また、制御パラメータの特徴量判定基準の変更方
法及び複数の調整条件がある場合の特徴量の総合判定方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３２は従来の数値制御装置およびサー
ボまたは主軸モータドライブシステムの機能ブロック構
成図と、サーボまたは主軸モータドライブシステムの制
御パラメータを調整する際の構成を示したものである。
１ｃは数値制御装置、２ｃはサーボまたは主軸モータを
制御するサーボまたは主軸アンプであり、３はサーボま
たは主軸アンプ２ｃにより駆動制御されるモータ、４は
モータの位置及び速度を検出する検出器である。６ｃは
数値制御装置１ｃの各機能を統括して制御する制御部、
７ｃは加工プログラムよりモータの位置または速度の指
令値を生成する位置・速度指令生成部、８ｃはサーボま
たは主軸モータドライブシステムの制御パラメータを保
存する制御パラメータ記憶部、１０ｃはサーボまたは主
軸アンプ２ｃと数値制御装置１ｃとのインタフェースで
あり、これを介して数値制御装置１ｂはサーボまたは主
軸アンプ２ｃに位置・速度指令等の指令や制御パラメー
タ等の情報を伝達し、さらにサーボまたは主軸アンプ２
ｃからの各種データを受け取る。５は操作ボード、１１
は操作ボード５と数値制御装置１ｃとの入出力を制御す
る入出力制御部である。２５はＣＲＴ画面であり数値制
御装置の内部データを表示する。２６はキーボードであ
り、キー入力したデータは入出力制御部１１を介して数
値制御装置２ｃに伝達される。２８は数値制御装置１ｃ
とサーボまたは主軸アンプ２ｃとのインターフェースで
あり、これを介してサーボまたは主軸アンプ２ｃは位置
・速度等の指令や制御パラメータ等の情報を受けとり、
さらにサーボまたは主軸アンプ２ｃ内のデータを数値制
御装置１ｃに伝達する。２７はモータ駆動制御部であ
り、モータや機械の位置、速度等やモータに流れる電流
等を制御する。４０は調整用に使用されるＤ／Ａコンバ
ータであり、サーボまたは主軸アンプ２ｃ内のデジタル
情報をアナログ情報に変換して出力する。４１は調整用
に使用されるシンクロスコープであり、オペレータはＤ
／Ａコンバータ４０とシンクロスコープ４１を用いてサ
ーボまたは主軸アンプ２ｃ内の内部データをモニターで
きる。

【０００３】図３３はオペレータが制御パラメータを調
整する手順を示したフローチャートである。ステップＳ
８１においてオペレータは操作ボード５のＣＲＴ画面２
５の表示により制御パラメータの初期設定を確認し、ス
テップＳ８２において調整に必要な情報を得るために、
テスト運転を行う。ステップＳ８３においてオペレータ
はテスト運転中、操作ボード５のＣＲＴ画面２５に表示
されるデータ、またはＤ／Ａコンバータ４０によりデジ
タル・アナログ変換されたサーボまたは主軸アンプ２ｃ
内のデータをシンクロスコープ４１の波形によりモニタ
ーし、これを基にステップＳ８４において制御パラメー
タが適当かの判断を行う。適当と判断した場合は調整を
終了するが、不適当の場合はステップＳ８５にて制御パ
ラメータの変更値をキーボード２６より入力し、再度ス
テップＳ８２〜Ｓ８４の手順を制御パラメータが適当と
判断できるまで繰り返す。

【０００４】いま、位置指令における調整のやり方の例
として図３４について説明する。図３４（ａ）の位置指
令（ｉ）に対して、サーボは（ｉｉ）（ｉｉｉ）（ｉ
ｖ）のように応答が遅れる。制御パラメータの設定が悪
いと（ｉｖ）のように応答が遅く、これを調整するため
オペレータは速度ループゲインを上げるが、ゲインをあ
まり上げすぎると応答は（ｉｉ）のように良くなるが図
３４（ｂ）に示すように振動が発生する。オペレータは
この振動発生をシンクロスコープ４１で見ながら、振動
が発生しない最大ゲインを設定する。このようにして設
定されたゲインでの応答は図３４（ａ）の（ｉｉｉ）と
なる。

【０００５】数値制御装置におけるサーボまたは主軸の
調整項目としは、速度ループ制御系、位置ループ制御系
他があり、また主軸の調整項目としては速度ループ制御
系、オリエント、Ｃ軸制御他がある。更に、例えばサー
ボの速度ループ制御系の制御パラメータとして速度ルー
プゲイン、速度進み補償、機械共振抑制フィルタ中心周
波数他があり、これ以外の調整項目も複数の制御パラメ
ータから構成されている。

【０００６】別の分野では、制御量の自動調整（オート
チューニング）の方法が提案されている。例えば、特開
平２−８３７０３はプロセス制御システムにおけるＰＩ
Ｄ（比例、積分、微分）制御またはＰＩ制御で、ＰＩＤ
またはＰＩ制御要素の制御パラメータのオートチューニ
ングに関するものである。これは制御パラメータを常時
監視し、このフィードバック値が基準値と差が出たとき
にオートチューニング機能を動作させ、調整量をファジ
ー推論により演算させるものである。しかし、工作機械
の数値制御装置等における制御パラメータは据え付け時
または機械系の経時変化等で精度が出なくなった時に調
整すればよく、常時オートチューニングする必要はな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボまたは主
軸モータドライブシステムの制御パラメータの調整作業
は以上のように行われているので、Ｄ／Ａコンバータや
シンクロスコープなどの測定装置が必要である。さらに
１台の数値制御装置には調整の対象となるサーボまたは
主軸モータドライブシステムが複数あり、さらに各サー
ボまたは主軸モータドライブシステムにおいても制御パ
ラメータが複数ある。このように調整の対象となる制御
パラメータは非常に多く、さらに制御パラメータ同士が
互いに影響しあい制御パラメータ間の関連が複雑な場合
が多く、調整には熟練したオペレータが必要となる。ま
た、熟練者による調整でも制御パラメータの変更には明
確なデータにより変更値が算出されるわけではなく、試
行錯誤的に変更して行く場合が多い。このため、調整に
多くの時間を要し、調整の結果に個人差が生じることも
避けられない。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、Ｄ／Ａコンバータやシンクロス
コープなどの測定装置が不要であるとともに、熟練者以
外の制御パラメータの調整に精通していない者にも個人
差なく制御パラメータの調整が行えるものを得るととも
に、オートチューニングの対象が将来あるいは出荷後変
更、追加される要求に応えるため、数値制御装置自体や
コンピュータ自体を取り替えることなくオートチューニ
ングプログラム、テスト運転プログラムを追加、変更で
るきようにすることを目的とする。

【０００９】また、本発明は現場における工作機械の据
え付け、調整時における調整履歴、結果を格納、保存す
ることによって、この保存されたオートチューニングデ
ータを集大成して、より簡単な標準化されたオートチュ
ーニング装置の開発を可能にすることを目的とする。

【００１０】また、本発明はオートチューニングプログ
ラムで設定された特徴量の判定基準を機械等に合わせて
変更できる方法を提供することを目的とする。

【００１１】更にまた、本発明は一つの制御パラメータ
でも複数の調整条件がある場合、各調整条件での制御パ
ラメータの特徴量を算出し、それらの特徴量を総合的に
判定できる方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明における数値
制御装置は、サーボまたは主軸の制御パラメータを自動
で調整する自動調整手段を備え、上記自動調整手段を、
上記サーボまたは主軸の状態量データを測定する測定手
段と、オペレータに自動調整させる制御パラメータを選
択させるため、自動調整可能な制御パラメータを複数表
示する表示手段と、この表示手段に表示された自動調整
可能な制御パラメータのうち、自動調整を希望する制御
パラメータを選択入力する入力手段と、上記制御パラメ
ータに対応したサーボまたは主軸の状態量をサンプリン
グデータとして取り込むためのデータの種類、サンプリ
ング時間を予め設定してある複数の自動調整プログラム
および複数のテスト運転プログラムと、上記入力手段に
て選択された制御パラメータに対応する自動調整プログ
ラムを選択する自動調整システム制御部と、この自動調
整システム制御部にて選択された自動調整プログラムに
従って上記測定手段にて測定された上記状態量データを
サンプリングデータとして設定および格納を制御するデ
ータサンプリング制御部と、上記データサンプリング制
御部の制御により上記サンプリングデータを格納するサ
ンプリングデータ記憶部と、上記自動調整プログラムに
より選択されたテスト運転プログラムにより上記サーボ
または主軸をテスト運転するとともに、上記データサン
プリング制御部の制御により読み込まれたサンプリング
データから特徴量を演算し、演算された上記特徴量から
制御パラメータの設定値が適当か否かの判断を行い、不
適当な場合には制御パラメータの設定値を変更して、上
記テスト運転、サンプリングデータ保存、特徴量の演
算、演算された特徴量から制御パラメータが適当か否か
の判断を再度行い、所望する制御パラメータの設定値に
なるまでこれらの動作を繰返す自動調整制御部とを有す
る構成としたものである。

【００１３】また、第２の発明における数値制御システ
ムは、サーボまたは主軸の制御パラメータを自動で調整
する自動調整手段を備えた数値制御システムにおいて、
上記自動調整手段を、上記サーボまたは主軸の状態量デ
ータを測定する測定手段と、オペレータに自動調整させ
る制御パラメータを選択させるため、自動調整可能な制
御パラメータを複数表示する表示手段と、この表示手段
に表示された自動調整可能な制御パラメータのうち、自
動調整を希望する制御パラメータを選択入力する入力手
段と、上記制御パラメータに対応したサーボまたは主軸
の状態量をサンプリングデータとして取り込むためのデ
ータの種類、サンプリング時間を予め設定してある複数
の自動調整プログラムおよび複数のテスト運転プログラ
ムと、上記入力手段にて選択された制御パラメータに対
応する自動調整プログラムを選択する自動調整システム
制御部と、この自動調整システム制御部にて選択された
自動調整プログラムに従って上記測定手段にて測定され
た上記状態量データをサンプリングデータとして設定お
よび格納を制御するデータサンプリング制御部と、上記
データサンプリング制御部の制御により上記サンプリン
グデータを格納するサンプリングデータ記憶部と、上記
自動調整プログラムにより選択されたテスト運転プログ
ラムにより上記サーボまたは主軸をテスト運転するとと
もに、上記データサンプリング制御部の制御により読み
込まれたサンプリングデータから特徴量を演算し、演算
された上記特徴量から制御パラメータの設定値が適当か
否かの判断を行い、不適当な場合には制御パラメータの
設定値を変更して、上記テスト運転、サンプリングデー
タ保存、特徴量の演算、演算された特徴量から制御パラ
メータが適当か否かの判断を行い、所望する制御パラメ
ータの設定値になるまでこれらの動作を繰返す自動調整
制御部とを有する構成するとともに、数値制御装置と通
信手段にて接続される外部コンピュータを備え、この外
部コンピュータに上記自動調整手段の一部の機能を負担
させたものである。

【００１４】第３の発明の数値制御装置または数値制御
システムは、上記第１または第２の発明において、自動
調整された制御パラメータの調整履歴、調整後の制御パ
ラメータを保存する制御パラメータ記憶手段を備えたも
のである。

【００１５】第４の発明のサーボまたは主軸の制御パラ
メータを自動調整する方法は、自動調整モードを起動さ
せる段階と、自動調整する制御パラメータをＣＲＴ等の
表示手段またはキーボード等の入力手段から選択する段
階と、選択された制御パラメータに対応した自動調整プ
ログラムとテスト運転プログラムを自動選択、起動させ
る段階、起動されたテスト運転プログラムによりサーボ
または主軸をテスト運転し、自動調整プログラムで設定
された取り込むデータの種類、サンプリング時間でサン
プリングデータを取り込む段階と、取り込まれたサンプ
リングデータから特徴量を演算し、演算された特徴量か
ら制御パラメータが適当か判断する段階と、制御パラメ
ータが不適当と判断した場合、制御パラメータの設定値
を変更して、データの取り込み、特徴量の算出の段階を
繰り返す段階からなる。

【００１６】第５の発明のサーボまたは主軸の制御パラ
メータを自動調整する方法は、上記第４の発明におい
て、制御パラメータが適当と判断した場合、その結果を
表示する段階、この結果が表示された後、判定基準変更
プログラムまたは入力手段により制御パラメータの設定
値が変更された場合、この変更された制御パラメータの
設定値をもって上記テスト運転を再度行う段階を追加し
たものである。

【００１７】第６の発明の特徴量の判定基準の変更方法
は、変更範囲が設定された制御パラメータを変更範囲内
で複数個の制御パラメータを設定する段階と、設定され
た複数個の制御パラメータで、自動調整プログラム、テ
スト運転プログラムによりサーボまたは主軸をテスト運
転し、サンプリングデータを取り込み、サンプリングデ
ータから特徴量を演算し、複数個の制御パラメータおよ
び特徴量を保存する段階と、保存された複数個の制御パ
ラメータおよび特徴量を関係付けて表示手段に表示する
段階と、表示された特徴量に重み付けをつける段階と、
表示された複数個の制御パラメータ、特徴量および特徴
量の重み付けの関係から特徴量の新たな範囲の判定基準
値を設定する段階からなる。

【００１８】第７の発明の複数の調整条件の特徴量の総
合判定方法は、複数の調整条件を設定し、その設定され
た全ての調整条件で特徴量を演算し、保存する段階と、
保存された特徴量を表示手段に表示する段階と、表示さ
れた特徴量に重み付けをつける段階と、調整条件の全て
の特徴量から調整条件全体として機械で必要とする総合
評価をつける段階と、総合評価結果から制御パラメータ
の特徴量を総合判定する段階からなる。

【００１９】

【作用】第１および第２の発明における自動調整制御部
は、サーボまたは主軸からのサンプリングデータを演算
することにより、制御パラメータを自動調整する。

【００２０】第３の発明における制御パラメータ記憶手
段は、自動調整される制御パラメータの調整履歴、調整
結果を保存する。

【００２１】

【実施例】実施例１． 本発明の一実施例を図について説明する。図１は、本発
明によりサーボまたは主軸モータドライブシステムの制
御パラメータをオートチューニングする数値制御装置お
よびサーボまたは主軸アンプの機能を示すブロック図で
ある。図において、１ａはオートチューニング機能を備
えた数値制御装置、２ａはオートチューニング機能を備
えた数値制御装置１ａに対応するサーボまたは主軸アン
プ、１９はオートチューニングの履歴、制御パラメー
タ、制御パラメータの判定基準等を格納する外部記憶装
置である。なお、サーボまたは主軸モータ３、検出器４
および操作ボード５は従来例と同じである。数値制御装
置１ａは数値制御装置１ａ内の各機能を統括して制御す
る制御部６ａ、位置・速度指令を生成する位置・速度指
令生成部７ａ、数値制御装置１ａが通常モードで動作す
る際にサーボまたは主軸アンプ２ａに伝達される制御パ
ラメータを保存する通常動作時制御パラメータ記憶部８
ａ、オートチューニングモード時の制御パラメータを保
存するオートチューニング時制御パラメータ記憶部８
ｂ、サーボまたは主軸アンプ２ａから転送されてくる状
態量データをサンプリングデータとして指定し、サンプ
リング間隔を設定するデータサンプリング制御部９、数
値制御装置１ａとサーボまたは主軸アンプ２ａを相互に
データ授受するためのサーボまたは主軸インターフェー
ス１０ａ、数値制御装置１ａと操作ボード５との入出力
を制御する入出力制御部１１、データサンプリング制御
部９によりサンプリングデータを格納するサンプリング
データ記憶部１２、オートチューニングモードが選択さ
れた場合に起動しオートチューニングに係わる諸機能を
統括制御するオートチューニングシステム制御部１６、
調整対象の制御パラメータに応じて選択されたオートチ
ューニングプログラム１４−１〜１４−ｎによりデータ
サンプリング制御部９、位置・速度生成部７ａ等を制御
するオートチューニング制御部１３、切替スイッチ２０
ａ〜２０ｄ、テスト運転プログラム１５−１〜１５−
ｎ、判定基準の保存、変更を制御する判定基準保存変更
制御部１８、数値制御装置１ａと外部記憶装置１９のデ
ータ伝送のための外部記憶装置インターフェース１７、
制御パラメータの適否を判定する特徴量の判定基準を保
存する判定基準記憶部２１、機械の特性に応じて変更し
た判定基準を保存する変更済判定基準記憶部２２、判定
基準の変更値を生成する判定基準変更部２３および判定
基準を変更する場合に使用するデータを保存する変更用
データ記憶部２４から構成される。サーボまたは主軸ア
ンプ２ａは従来のサーボまたは主軸アンプ２ｂのモータ
駆動制御部２７と数値制御装置インターフェース２８の
他に、状態量データ測定部２９が追加されている。

【００２２】実施例２． 本発明のオートチューニングを数値制御装置とリンクし
た外部コンピュータを使って実現する一実施例を図につ
いて説明する。図２はパーソナルコンピュータのような
外部コンピュータでサーボまたは主軸の制御パラメータ
をオートチューニングする場合の機能を示すブロック図
である。サーボまたは主軸アンプ２ａ、サーボまたは主
軸モータ３、検出器４、操作ボード５は実施例１と同一
であり、数値制御装置１ｂは実施例１の数値制御装置１
ａよりオートチューニング制御部１３と判定基準保存変
更制御部１８を除き、コンピュータリンク制御部３０を
追加したものである。外部コンピュータ３１は実施例１
のオートチューニング制御部１３と同じ機能を果たすオ
ートチューニング制御部１３ｂ、判定基準保存変更制御
部１８と同じ機能を果たす判定基準保存変更制御部１８
ｂ、テスト運転プログラム１５ｂ−１〜１５ｂ−ｎ、数
値制御装置１ｂとリンクするためのコンピュータリンク
制御部３０ｂ、ＣＲＴ、キーボードを制御する画面表示
制御部３２、オートチューニング履歴、制御パラメー
タ、制御パラメータの判定基準等を格納するオートチュ
ーニング履歴記憶部３３およびこれらを統括制御するシ
ステム制御部３４から構成される。

【００２３】次にオートチューニングに必要な状態量デ
ータをサンプリングデータとして取り込む機能について
説明する。図３は数値制御装置１ａまたは１ｂに対応す
るサーボアンプの機能ブロック図である。５１はモータ
が駆動する機械であり、位置検出器５２を用いて機械端
の位置または回転角度を検出し、この位置検出器５２の
検出値またはモータ端の検出器４の検出値のいずれかを
用いて位置の制御を行う。５３は機械およびモータの位
置を制御する位置制御部、５４はモータの速度を制御す
る速度制御部、５５はモータに流れる電流を制御する電
流制御部、５６は電流制御部５５の指令に基づき電流を
発生するパワー回路である。状態量データ測定部２９
は、トルク電流フィードバックＩＱＦ５７、数値制御装
置１ａまたは１ｂからの位置指令ＰＣＭＤ５８、速度指
令ＶＣＭＤ５９、その他図２６に示すようなサーボまた
は主軸アンプ２ａ内の状態量データを一定周期で測定
し、数値制御装置１ａまたは１ｂに転送する。

【００２４】次に動作について説明する。図４はオート
チューニング機能を備えた数値制御装置１ａまたは１ｂ
とリンクする外部コンピュータ３１により制御パラメー
タを調整するフローチャートである。オペレータは操作
ボード５または外部コンピュータ３１のＣＲＴに表示さ
れる指示に従いキーボードを操作して数値制御装置１ａ
または１ｂを通常動作モードからオートチューニングモ
ードに移行させる。（ステップＳ１１）オートチューニ
ングモードに移行すると例えば図５に示すオートチュー
ニングメニュー画面がＣＲＴに表示される。ここで調整
を必要とする調整項目を選択し、制御パラメータを選択
する。（ステップＳ１２）制御パラメータの選択では、
一括して複数の調整項目および制御パラメータをオート
チューニングするメニューと個別に調整項目、制御パラ
メータをオートチューニングするメニューを準備し、オ
ペレータはこのメニューに従い必要とするメニューを選
択する。ステップＳ１２で選択された制御パラメータに
応じて、オートチューニングシステム制御部１６はそれ
に対応するオートチューニングプログラム１４−ｉまた
は１４ｂ−ｉが選択、起動される。（ステップＳ１３）
選択、起動されたオートチューニングプログラムの指示
に従い、データサンプリング制御部９はサーボまたは主
軸アンプ２ａより転送されてくる状態量データの内の１
種類または複数の状態量データをサンプリングデータと
して指定し、サンプリング間隔を設定する。（ステップ
Ｓ１４）

【００２５】図６に示すフローチャートにより数値制御
装置１ａまたは１ｂ内のデータサンプリング制御部９
が、サーボまたは主軸アンプ２ａより転送されてきた状
態量データをサンプリングデータとしてサンプリングデ
ータ記憶部１２に格納する機能の実施例について説明す
る。ステップＳ３１において、図４のステップＳ１３に
おいて起動したオートチューニングプログラムに従い、
データサンプリング制御部９はサンプリングデータを設
定する。

【００２６】ここでは例として、位置指令（ＰＣＭ
Ｄ）、電流フィードバック（ＩＱＦ）をサンプリングデ
ータとして設定する。ステップＳ３２では、オートチュ
ーニングプログラムの指示によりデータサンプリング制
御部９はサンプリング周期を数値制御装置１ａまたは１
ｂとサーボまたは主軸アンプ２ａの通信周期の何倍にす
るか設定し、ステップＳ３３では、サンプリングデータ
をサンプリングデータ記憶部１２に格納するタイミング
の基準となるトリガー条件をオートチューニングプログ
ラムの指示により設定する。トリガー条件には、トリガ
対象データ、トリガーレベル、トリガー方向があり、ト
リガー対象データはステップＳ３１で設定したサンプリ
ングデータの内、１種類または複数のサンプリングデー
タの任意の演算結果をトリガー対象データとして設定で
きる。

【００２７】図６では、例としてＰＣＭＤを設定してい
るが、ほかにも次式に示すように様にサンプリングデー
タのうち複数のデータの算術演算、論理演算結果をトリ
ガーデータとして設定ができる。 （トリガー対象データ） ＝ ＰＣＭＤ×ＩＱＦ （トリガー対象データ） ＝ ＰＣＭＤ ∩ ＩＱＦ トリガーレベルは先に設定したトリガー対象データと比
較する値の設定であり、トリガー方向はサンプリングデ
ータをサンプリングデータ記憶部１２に格納する基準タ
イミングを、トリガー対象データがトリガーレベルを上
回ったときとするか、下回ったときとするか、または両
方向とするかを選択する。図６では例として、トリガー
レベルをＰＣＭＤ０、トリガー方向を上回る方向である
アップトリガーとして設定している。ステップＳ３４で
は、オートチューニングプログラムによりサンプリング
データ記憶部１２に格納したサンプリングデータの内、
有効とするデータを、トリガーにより測られた基準タイ
ミングからどれだけ前のサンプリングデータからどれだ
け後のサンプリングデータまでとするか設定する。図６
では、トリガーにより測られた基準タイミングからＴＧ
Ｂだけ前にサンプリングデータ記憶部１２に格納したサ
ンプリングデータから、基準タイミングからＴＧＦだけ
遅れて格納したサンプリングデータまでを有効とする設
定としている。つぎにステップＳ３５でサンプリングし
たデータ数のカウンタ（図６中ではｎと表記、以後サン
プリングカウンタと呼ぶ）とトリガーにより測られる基
準タイミングまでサンプリングしたデータ数をカウント
するトリガーカウンタ（図６中ではｎ0と表記）を初期
化しサンプリングを開始する。ステップＳ３６では実際
にサーボまたは主軸アンプ２ａから転送されてきた状態
量データの内、ステップＳ３１で設定したサンプリング
データをステップＳ３２で指定した周期でサンプリング
し、サンプリングデータ記憶部１２に格納しサンプリン
グカウンタの値に１加える。ステップＳ３７からＳ４１
までは、サンプリングカウンタの値がＴＧＢより小さい
とき、またはステップＳ３３で設定したトリガー条件を
満たすまでは、トリガーカウンタの値を１加えてステッ
プＳ３６にもどる。以後サンプリングカウンタがＴＧＢ
より大きくなり、かつステップＳ３３で設定したトリガ
ー条件を満たすまでは、ステップＳ３６からＳ４１を繰
り返す。つぎにステップＳ３９またはＳ４０でトリガー
条件を満たした後は、トリガーカウンタのカウントアッ
プを終了し、以後サンプリングカウンタのみカウントア
ップする。ステップＳ４２において、サンプリングカウ
ンタの値が、トリガーカウンタにトリガー後の有効デー
タ数であるＴＧＦを加えたものより小さいときはステッ
プＳ３６にもどり、サンプリングデータの格納およびサ
ンプリングカウンタのカウントアップを続ける。ステッ
プＳ４２でサンプリングカウンタの値がトリガーカウン
タとＴＧＦの和以上になったときサンプリングを終了す
る。

【００２８】オートチューニングプログラムの指示に従
い、別途格納されているテスト運転プログラム１５−１
〜１５−ｎまたは１５ｂ−１〜１５ｂ−ｎのうち制御パ
ラメータに対応するテスト運転プログラムを位置・速度
指令生成部７ａにロードする。（ステップＳ１５）位置
・速度指令生成部７ａは位置・速度指令を生成し、サー
ボまたは主軸インターフェース１０ａを介してサーボま
たは主軸アンプ２ａに指令を転送し、モータ３を駆動し
てテスト運転を実行する。（ステップＳ１６）データサ
ンプリング制御部９はテスト運転中のサンプリングデー
タをサンプリングデータ記憶部１２に格納する。（ステ
ップＳ１７）オートチューニング制御部１３はサンプリ
ングデータ記憶部１２に格納されたデータよりオートチ
ューニングプログラムの指示に従い特徴量、例えばサー
ボの速度ループ制御系では振動評価値を算出する。（ス
テップＳ１８）算出された特徴量より制御パラメータが
適当かを判定し（ステップＳ１９）、不適当な場合はス
テップＳ２０にて、制御パラメータの変更値をオートチ
ューニングプログラムに沿って算出し、制御パラメータ
記憶部８ｂに格納する。制御部６ａは変更された制御パ
ラメータをサーボまたは主軸アンプ２ａに転送する。
（ステップＳ２０）以下、Ｓ１６からＳ２０を制御パラ
メータが適当と判定されるまで繰り返す。Ｓ１９で制御
パラメータが適当と判定された場合は外部記憶装置１９
または外部コンピュータの記憶部３３に調整の履歴を保
存して１つの制御パラメータの調整を終了する。テスト
運転で速度ループ調整中のデータの例を図７に示す。
（ステップＳ２１）ステップＳ２２ではオートチューニ
ングされた制御パラメータで良いかをオペレータに判断
させ、オペレータは機械の特性、性能等からもっと精度
等を上げれると判断し、オートチューニングされた制御
パラメータを変更したいと判断した場合はステップＳ２
３において判定基準保存変更制御部１８または１８ｂを
起動し、判定基準変更プログラムにより変更された判定
基準、またはキーボードから直接インプットした判定基
準を用いて再度オートチューニングを実施する。ステッ
プＳ２４ではオペレータは別の制御パラメータを調整す
るかを選択し、別の制御パラメータを調整する場合はス
テップＳ１２に戻る。別の制御パラメータを調整しない
と選択すれば、オートチューニングモードを終了して通
常動作モードに移行する。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１
７はサブプログラムＳ２５として他のプログラムからも
呼び出せるように構成してある。

【００２９】つぎにオートチューニングプログラムにつ
いて説明する。図４で示したオートチューニングプログ
ラム起動・初期設定Ｓ１３、データサンプリング機能の
設定Ｓ１４、テスト運転プログラムの選択Ｓ１５、特徴
量の算出Ｓ１８、制御パラメータの良否判定Ｓ１９およ
び変更値の算出方法Ｓ２０は、調整対象制御パラメータ
により異なり、これらは図１および図２のオートチュー
ニングプログラム（１４−ｉおよび１４ｂ−ｉ）により
規定される。以下、例として速度ループ制御系と位置ル
ープ制御系を取り上げ説明する。図８はステップＳ１２
において、速度ループ制御系のオートチューニングが選
択され、速度ループ制御オートチューングプログラムが
起動した場合、図９はステップＳ１２において位置ルー
プ制御系のオートチューニングが選択され、位置ループ
制御オートチューングプログラムが起動した場合のフロ
ーチャートを示すものである。

【００３０】ステップＳ１３において、速度ループ制御
系ではステップＳ１３ａに示すような初期設定を行う。
ここで、Ｌはテスト運転、特徴量計算、良否判定等の一
連の試行回数を示す整数値であり、ＶＧＮ０、ＶＧＮ＿
ＭＩＮ、ＶＧＮ＿ＭＡＸは速度ループゲインの初期値、
最小設定値、最大設定値を表す。一方、位置ループ制御
系でもステップＳ１３ｂに示すような初期設定を行う。
Ｌは速度ループ制御系と同じであるが、ＴＳ０、ＴＳ＿
ＭＩＮ、ＴＳ＿ＭＡＸは加減速時定数の初期値、最小設
定値、最大設定値を表す。

【００３１】ステップＳ１４ａおよびＳ１４ｂにおい
て、速度ループ制御系では図２６に示すような仕様でデ
ータサンプリング制御部９を機能させ、位置ループ制御
系では図２７に示す仕様でデータサンプリング制御部９
を機能させる。これらの設定により、データサンプリン
グを実施した時のサンプリングデータの例を図１０およ
び図１１に示す。図１０は速度ループ制御系の場合であ
り、サンプリングデータの内、位置指令ＰＣＭＤ及び速
度指令ＶＣＭＤが各々の基準値より、双方とも大きくな
った瞬間をトリガーポイントとし、トリガーポイントよ
りトリガー後有効データ数ＴＧＦだけデータをサンプリ
ングデータ記憶部１２に格納する。図１１は位置ループ
制御系の場合であり、位置指令ＰＣＭＤをトリガーデー
タ、テスト運転前の位置指令値をトリガーレベルＰＣＭ
Ｄ０とし、位置指令ＰＣＭＤがトリガーレベルＰＣＭＤ
０と一致しなくなった時点、つまり位置指令が変化した
瞬間をトリガーポイントとし、トリガーポイントからト
リガー前有効データ数ＴＧＢだけ前にサンプリングした
データから、トリガーポイントからトリガー後有効デー
タ数ＴＧＦだけ後のデータまでをサンプリングデータ記
憶部１２に格納する。つまり、速度ループ制御系では加
減速が終了しモータへの位置指令が一定になった時点か
らのデータを格納し、位置ループ制御系では加減速の開
始から加減速が終了するまでのデータを格納するように
データサンプリング制御部９を設定する。

【００３２】ステップＳ１５ａおよびＳ１５ｂでは、オ
ートチューニングプログラムの指示により位置・速度指
令生成部７ａがテスト運転プログラムを選択、ロードす
る。図１２は速度ループ制御系のオートチューニングプ
ログラムの指示により選択するテスト運転プログラムの
例であり、速度ループ制御系では加減速の時間中のデー
タはサンプリングデータとして使用しないので送り量は
１０ｍｍと短くし、モータに一定の位置指令が出ている
時間は２秒（2000ms）でこの間サンプリングデータを取
り込むと設定している。図１３は位置ループ制御系のテ
スト運転プログラムの例であり、加減速時間中にデータ
サンプリングするため送り量を５０ｍｍと長くに設定し
ている。

【００３３】ステップＳ１６ａおよびＳ１６ｂでは、位
置・速度指令生成部７ａはステップＳ１５ａおよびＳ１
５ｂでロードしたテスト運転プログラムより位置指令を
生成しテスト運転を実行する。ステップＳ１７ａおよび
Ｓ１７ｂにおいてはステップＳ１４ａおよびＳ１４ｂの
データサンプリング設定に従いデータサンプリング制御
部９を動作させる。

【００３４】ステップＳ１８ａおよびＳ１８ｂでは特徴
量を算出するが、速度ループ制御系ではステップＳ１８
ａに示すように、ステップＳ２６でデータサンプリング
制御部９によりサンプリングデータ記憶部１２に格納し
たデータの内、トルク電流フィードバックＩＱＦをハイ
パスフィルタにかけ振動成分を抽出し、ステップＳ２７
において振動評価値である振動オーバーオールレベルＦ
ＯＬを算出する。この振動評価値ＦＯＬが速度ループ制
御系の場合の特徴量である。一方、位置ループ制御系で
はステップＳ１８ｂに示すようにサンプリングデータ記
憶部１２に格納したデータの内、トルク電流フィードバ
ックＩＱＦの最大値ＩＱＭを検出し、これを位置ループ
制御系のオートチューニングの特徴量とする。

【００３５】ステップＳ１９ａおよびＳ１９ｂでは、先
に計算した特徴量を基に制御パラメータの良否判定を行
う。速度ループ制御系の場合はステップＳ１９ａに示す
ように振動評価値ＦＯＬが、振動評価値の許容最大値Ｆ
ＯＬ＿ＭＡＸ（この限界をこえると振動が発生する）と
許容最小値ＦＯＬ＿ＭＩＮ（ＦＯＬ＿ＭＡＸより許容範
囲を引いた値）により決定される範囲内にあるかどうか
を判定する。この判定により、調整が不十分な場合はス
テップＳ２０ａにおいて振動評価値ＦＯＬと振動評価値
の許容最大値、許容最小値の関係と、前回までの試行で
振動が発生したかどうかの履歴であるＶＧＮ＿ＯＫ（Ｆ
ＯＬがＦＯＬ＿ＭＩＮより小さい時のＶＧＮの最大値）
とＶＧＮ＿ＮＧ（ＦＯＬがＦＯＬ＿ＭＡＸより大きい時
のＶＧＮの最小値）を基に次回試行の速度ループゲイン
の値を算出し、オートチューニング時制御パラメータ記
憶部８ａに書き込む。制御部６ａはこの制御パラメータ
をサーボまたは主軸アンプ２ａに転送し、テスト運転Ｓ
１６ａ以降を繰り返す。ステップＳ１９ａにおいて調整
が十分と判定されたときは、ステップＳ２１ａにおいて
振動評価値ＦＯＬおよび速度ループゲインＶＧＮの各試
行ごとの値を外部記憶装置１９または外部コンピュータ
の記憶部３３に記録した後、速度ループ制御系のオート
チューニングを終了する。図１４は外部記憶装置に保存
したチューニング履歴（Ｓ２１ａ）、つまり各試行毎の
速度ループゲインＶＧＮ、振動評価値ＦＯＬの値を表示
したものであり、速度ループゲインＶＧＮがステップＳ
２０ａのパラメータ算出プログラムに従い変更され、最
終的に振動評価値ＦＯＬが許容範囲内に収束しオートチ
ューニングが完了する様子を示したものであり、図１５
は、図１０におけるオートチューニング途中の振動成分
を含んだトルク電流フィードバックの波形が、オートチ
ューニング完了時に振動成分を含まない波形となる様子
を示したものである。一方、位置ループ制御系ではステ
ップＳ１９に相当するステップＳ３１〜Ｓ３３におい
て、特徴量であるトルク電流フィードバック最大値ＩＱ
Ｍがトルク電流の許容最大値ＩＱＦ＿ＭＡＸと許容最小
値ＩＱＦ＿ＭＩＮにより決定される範囲内にあるか、ま
たはトルク電流フィードバック最大値ＩＱＭが許容最大
値ＩＱＦ＿ＭＡＸより大きくかつ前回の試行でのトルク
電流フィードバック最大値ＩＱＭが許容最小値ＩＱＦ＿
ＭＩＮよりも小さいかを判定し、不十分と判定した場合
はステップＳ２０ｂにおいてトルク電流フィードバック
最大値ＩＱＭと許容最大値と許容最小値の関係から加減
速時定数ＴＳの値を決められた量だけ増減した後、速度
ループ制御系と同様オートチューニング時制御パラメー
タ記憶部８ａに書き込み、制御部６ａはこの制御パラメ
ータをサーボまたは主軸アンプ２ａに転送しステップＳ
１６ｂ以降を繰り返す。ステップＳ２０ｂで十分と判定
した場合は、特徴量であるトルク電流フィードバック最
大値ＩＱＭと加減速時定数ＴＳの各試行ごとの値を外部
記憶装置に記録した後、位置ループ制御系のオートチュ
ーニングを終了する。図１６は各試行毎の加減速時定数
ＴＳ、トルク電流フィードバック最大値ＩＱＭの値を表
示したものであり、加減速時定数ＴＳがステップＳ２０
ａの制御パラメータのオートチューニングプログラムに
従い変更され、最終的にトルク電流フィードバック最大
値ＩＱＭが許容範囲内に収束しオートチューニングが完
了する様子を示したものであり、図１７は、図１１にお
けるオートチューニング途中のトルク電流フィードバッ
クの波形が、オートチューニング完了しトルク電流フィ
ードバック最大値ＩＱＭが許容範囲内に収束した時のト
ルク電流フィードバック波形を示したものである。

【００３６】次に制御パラメータをオートチューニング
する場合にその適否を判定するのに使用する特徴量の判
定基準値を実際の機械に対応させて変更する方法につい
て、ロストモーション補正の制御パラメータを例にとり
説明する。図１８はサーボアンプに点線で示すような円
軌道を駆動するように位置指令を与えたとき、実際にモ
ータにより駆動される機械の軌道を実線で示したもので
ある。軌道がＸ軸またはＹ軸を横切るとき（以後、象限
切換え時と呼ぶ）図１８に示すように不連続な軌道が生
じる。ロストモーション補正はこの象限切換え時の不連
続軌道を補正するものである。ロストモーション補正の
制御パラメータはトルク電流のロストモーション補正ゲ
インＬＭＣであり、指令半径Ｒと実際の軌道から算出し
た実軌道半径の半径誤差ΔＲがロストモーション補正ゲ
インの特徴量である。判定基準の変更方法を図１９に示
すフローチャートで説明する。いま、ロストモーション
補正ゲインの最大および最小値がオートチューニングプ
ログラムでＬＭＣ＿ＭＡＸおよびＬＭＣ＿ＭＩＮと設定
されているとする。ここで、判定基準自動変更プログラ
ムを起動し、制御パラメータの記憶部８ｂに保存されて
いるＬＭＣ、ＬＭＣ＿ＭＡＸ、ＬＭＣ＿ＭＩＮを読み出
すとともに、テスト運転の試行回数Ｌを１にセットす
る。（ステップＳ４１）テスト運転の試行回数Ｌｍａｘ
を設定し（ステップＳ４２）、次にＬＭＣ＿ＭＡＸとＬ
ＭＣ＿ＭＩＮの間を等分割したＬＭＣを演算し（ステッ
プＳ４３）、このＬＭＣで図４のサブプログラムＳ２５
でテスト運転、データサンプリング、特徴量の演算をし
（ステップＳ２５）、制御パラメータ、特徴量をＣＲＴ
に表示する（ステップＳ４４）。図２０は制御パラメー
タであるＬＭＣとそのＬＭＣでテスト運転した結果の特
徴量である突起量ΔＲ及びその評価点の変遷である。こ
こで、オペレータはＣＲＴを見て各ＬＭＣによるテスト
運転結果の各特徴量を例えば１０段階の評価点をつけ
る。評価点が高いほど精度面で満足する度合が高いとす
る。図２０の例では、制御パラメータであるＬＭＣ（Ｌ
＝ｉ）でテスト運転した結果の特徴量をｆｉとすれば、
ｆ１はΔＲがマイナスであるから最悪の１点、ｆ２はΔ
Ｒが１．５μｍとよい結果であるので９点のように評価
する。（ステップＳ４５）次に特徴量と評価点を変更用
データ記憶部２４に保存し（ステップＳ４６）、ステッ
プＳ４７で指定した試行回数Ｌｍａｘになるまでステッ
プＳ４３〜ステップＳ４６を繰り返す。試行回数がＬｍ
ａｘになったらテスト運転を終了し、保存された特徴量
と評価点を読み出し（ステップＳ４８）、評価点が満足
領域から不満足領域に変わる試行回数の番号ｋを検索す
る。この番号ｋはステップＳ４９に示す式で検索でき
る。図２０に示すようにｊ１は不満足領域にあり、ｊ２
は満足領域にあるがこの２点を結ぶ線と満足領域の境界
線が交差する点に対応する特徴量である突起量ΔＲを算
出し、算出された特徴量の最大値を新しい判定基準値と
する。算出するための式はステップＳ５０に示してい
る。この新しい判定基準値を変更済判定基準記憶部２２
または２２ｂに保存して終了する。（ステップＳ５１）

【００３７】上記説明では制御パラメータの範囲として
オートチューニングプログラムに設定された最大値、最
小値を使ったが、オペレータがキーボードから上記最大
値、最小値の範囲内の狭い範囲で設定してもよく、また
上記のように先ず判定基準値を大きめの値に設定し、ラ
フにオートチューニングした後で、制御パラメータの変
更範囲を満足領域の近くに設定して微調整をする方法で
もよい。

【００３８】次に１つの制御パラメータで複数の調整条
件がある場合の制御パラメータの特徴量の決めかたにつ
いて説明する。例えば、図１８に示すような円軌跡にお
ける象限切り替え時の不連続軌跡の補正を行うロストモ
ーション補正の調整においては、同一の制御パラメータ
であっても送り速度によってその特徴量である突起量Δ
Ｒが変わってくる。この場合、調整条件である送り速度
を変えて、特徴量を演算し、機械として送り速度が遅い
場合の特徴量を重視するか、早い場合を重視するかの重
み付けをして総合的に判断する必要がある。複数の調整
条件総合判定の基準生成方法を図２１に示すフローチャ
ートにより説明する。まず、複数の調整条件総合判定の
基準生成プログラムを起動し、図２８に示すように送り
速度Ｆとして３種類を設定し、試行回数として３回、ま
た試行する制御パラメータの条件の種類を初期および条
件設定する。（ステップＳ５１）次に図４のサブプログ
ラムＳ２５を呼び出し、３種類の条件について各々特徴
量である突起量ΔＲを演算する。（ステップＳ２５、Ｓ
５２、Ｓ５３）すべての条件での特徴量が演算できると
判定基準変更方法の項で説明したと同様に、特徴量を表
示し（ステップＳ５４）、図２２に示すように、各条件
における特徴量の評価点を付け、例えばこの機械は低速
での精度を重視するから総合点は何点と付ける。（ステ
ップＳ５５）制御パラメータ、特徴量、特徴量の評価点
および総合点を変更用データ記憶部２４または２４ｂに
保存する。（ステップ５６）更に、初期設定された制御
パラメータの種類だけ上記を繰り返す。（ステップＳ５
７〜ステップＳ５８）ステップＳ５９では各調整条件の
重要度を示す重み係数を算出する。図３１に示す式１〜
４に重み係数を算出する一例を示す。式１は評価点行列
であり、各試行における各調整条件に対する評価点ｊｍ
ｉをマトリックス化したもの、式２は同様に総合評価点
ｔｍをマトリックス化したものである。評価点行列と総
合点行列は、各調整条件の重み係数をマトリックス化し
た重み係数行列を用いて式３のように表現でき、従って
式４を用いて重み係数行列を求めることができる。ステ
ップＳ６０は各調整条件ごとの特徴量ｆと評価点ｊの相
関を表すＦＪ曲線を求める段階である。例えば図２９に
示すような試行データが得られたとする。ここで重みつ
き評価点とは、入力された評価点ｊｍｉに、ステップＳ
５９で求めた各調整条件ごとの重み係数を加味したもの
である。この結果を横軸に特徴量ｆ、縦軸に重みつき評
価点ｊをプロットすると図２３のようになり、ＦＪ曲線
はこのデータを図２４に示すような折れ線で近似するも
のであり、折れ線の方程式は図３１に示す式５を用いて
計算できる。ここでＦＪ曲線は図２４に示すような折れ
線としたが、任意の多次方程式で表現でき、最小自乗近
似法等を利用して各係数を求めることが可能である。最
後にステップＳ６１で求めた各調整条件ごとのＦＪ曲線
を変更済判定基準記憶部２２または２２ｂに登録し、複
数の調整条件総合判定の基準生成プログラムを終了す
る。

【００３９】図２１に示すフローチャートでは試行デー
タを収集するために、実際に機械を駆動して行ったが、
機械を駆動せず前もって用意した各調整条件の特徴量を
利用して重み係数、ＦＪ曲線の算出する方法も可能であ
る。図２５は上記の方法で求まった重み係数、ＦＪ曲線
を用いて、複数の調整条件に対応したオートチューニン
グのフローチャートを示す。ステップＳ７１は制御パラ
メータの初期値ＬＭＣ０、変更幅ΔＬＭＣ、変更回数Ｌ
ｍａｘの設定等の初期設定、図２８に示すような調整条
件を設定する段階である。テスト運転の実行、データの
サンプリング、特徴量の計算（ステップＳ２５）をステ
ップＳ７１で設定した全ての調整条件について行う。ス
テップＳ７２は全ての調整条件について試行したか判定
する判定段階、ステップＳ７３はテスト運転プログラム
等を変更を行う調整条件変更段階である。ステップＳ７
４はステップＳ２５で求めた各調整条件ごとに算出した
特徴量ｆｉをＦｉＪｉ曲線に代入し対応するｊｉを求
め、これを全て加算し、トータル判定値Ｈを算出する段
階である。ステップＳ７５は求めたトータル判定値Ｈお
よび制御パラメータ（ここではＬＭＣ）の値を保存する
段階であり、ステップＳ７６は初期設定で設定した回数
だけトータル判定値Ｈを求めたか判定する段階である。
ステップＳ７６で設定回数まで至っていない場合は制御
パラメータを変更し、サーボアンプに転送し（ステップ
Ｓ７７）、ステップＳ２５以降を繰り返す。ステップＳ
７６で設定回数のトータル判定値Ｈがもとまった時は、
ステップＳ７８において、トータル判定値Ｈが最大とな
った時の制御パラメータを検索し、これを最適制御パラ
メータとしてオートチューニングを終了する。

【００４０】

【発明の効果】第１および第４の発明の効果として、工
作機械等のサーボまたは主軸の制御パラメータを数値制
御装置で自動調整ができるとともに、新規の制御パラメ
ータの自動調整プログラムも後から容易に追加、変更が
でき、且つ複数の制御パラメータを容易に連続して自動
調整することができる。また、第２の発明の効果とし
て、工作機械等のサーボまたは主軸の制御パラメータを
数値制御装置とリンクする外部コンピュータで自動調整
ができるとともに、新規の制御パラメータの自動調整プ
ログラムも後から容易に追加、変更ができ、且つ複数の
制御パラメータを容易に連続して自動調整することがで
きる。また、第３の発明の効果として、第１または第２
の発明の効果に加え、制御パラメータの調整履歴、調整
結果が工作機械メーカや数値制御装置メーカに持ち帰る
ことができ、ひいてはオートチューニングデータを集大
成して、より簡単な標準化されたオートチューニング装
置の開発を可能にすることができる。第５の発明の効果
として、第４の発明の効果に加え、オートチューニング
結果に熟練者のノウハウを反映させることができ、ひい
ては機械として最大の性能を発揮させることができる。
第６の発明の効果として、メーカ等でプログラム内で設
定されている制御パラメータの特徴量の判定基準値を変
更ができ、機械毎に判定基準を変えることができる。第
７の発明の効果として、一つの制御パラメータでも複数
の調整条件を持つ場合、各調整条件に重み付けをつけ、
更にその機械で必要とする総合評価をするので機械とし
て最大の性能を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオートチューニング機能を備えた
数値制御装置およびサーボまたは主軸アンプの一実施例
の機能ブロック図である。

【図２】本発明によるオートチューニング機能を備えた
数値制御装置およびサーボまたは主軸アンプおよび外部
コンピュータの一実施例の機能ブロック図である。

【図３】本発明によるオートチューニング機能を備えた
数値制御装置に対応したサーボまたは主軸アンプの一実
施例の機能ブロック図である。

【図４】本発明によるオートチューニング機能を備えた
数値制御装置または数値制御装置とリンクした外部コン
ピュータにより制御パラメータを調整する一実施例のフ
ローチャートである。

【図５】オートチューニングメニュー画面を示す図であ
る。

【図６】本発明によるオートチューニング機能を備えた
数値制御装置が自動的にデータを取り込む機能の一実施
例を説明するフローチャートである。

【図７】速度ループ調整中のＣＲＴ画面を示す図であ
る。

【図８】速度ループ制御系のオートチューニングプログ
ラムの一実施例のフローチャートである。

【図９】位置ループ制御系のオートチューニングプログ
ラムの一実施例のフローチャートである。

【図１０】速度ループ制御系のオートチューニングプロ
グラムにおけるデータサンプリングした結果を表示した
図である。

【図１１】位置ループ制御系のオートチューニングプロ
グラムにおけるデータサンプリングした結果を表示した
図である。

【図１２】速度ループ制御系のオートチューニングプロ
グラムにより選択されたテスト運転プログラムの一例で
ある。

【図１３】位置ループ制御系のオートチューニングプロ
グラムにより選択されたテスト運転プログラムの一例で
ある。

【図１４】速度ループ制御系のオートチューニングプロ
グラムによる速度ループゲインおよび振動評価値の変遷
図である。

【図１５】速度ループ制御系のオートチューニングプロ
グラムにより、オートチューニングした結果を示した図
である。

【図１６】位置ループ制御系のオートチューニングプロ
グラムによる加減速時定数およびトルク電流フィードバ
ック最大値の変遷図である。

【図１７】位置ループ制御系のオートチューニングプロ
グラムにより、オートチューニングした結果を示した図
である。

【図１８】ロストモーションを説明する図である。

【図１９】判定基準を変更する場合のフローチャートで
ある。

【図２０】判定基準変更プログラムにより新しい判定基
準を算出することを説明する図である。

【図２１】複数の調整条件を総合判定する場合のフロー
チャートである。

【図２２】複数の調整条件での重み付けを説明する図で
ある。

【図２３】特徴量と重み付けをプロットした図である。

【図２４】特徴量と重み付けの関係を示すＦＪ曲線であ
る。

【図２５】複数の調整条件をオートチューニングする場
合のフローチャートである。

【図２６】速度ループ系でのサンプリングデータの設定
例を説明する図である。

【図２７】位置ループ系でのサンプリングデータの設定
例を説明する図である。

【図２８】複数の調整条件での送り速度の設定例を説明
する図である。

【図２９】調整条件毎の特徴量と評価点の得られたデー
タの例を説明する図である。

【図３０】調整条件の設定例を説明する図である。

【図３１】式を表す図である。

【図３２】従来の数値制御装置およびサーボまたは主軸
モータドライブシステムの機能ブロック図と、サーボま
たは主軸モータドライブシステムの制御パラメータを調
整する際の構成を示した図である。

【図３３】従来の数値制御装置で調整員が制御パラメー
タを調整する手順を示したフローチャートである。

【図３４】従来の調整時の位置指令とその応答およびシ
ンクロスコープの波形を示す図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 数値制御装置 ２ａ サーボまたは主軸アンプ ６ａ 制御部 ７ａ 位置・速度指令生成部 ８ａ 通常動作時制御パラメータ記憶部 ８ｂ オートチューニング時制御パラメータ記憶部 ９ データサンプリング制御部 １０ａ サーボまたは主軸インターフェース １２ サンプリングデータ記憶部 １３、１３ｂ オートチューニング制御部 １４−１〜１４−ｎ、１４ｂ−１〜１４ｂ−ｎ オート
チューニングプログラム １５−１〜１５−ｎ、１５ｂ−１〜１５ｂ−ｎ テスト
運転プログラム １６ オートチューニングシステム制御部 １７ 外部記憶装置インターフェース １８、１８ｂ 判定基準変更部 １９ 外部記憶装置 ２０ａ〜ｇ 切替スイッチ ２１、２１ｂ 判定基準記憶部 ２２、２２ｂ 変更済判定基準記憶部 ２３、２３ｂ 判定基準変更部 ２４、２４ｂ 変更用データ記憶部 ３０、３０ｂ コンピュータリンク制御部 ３１ 外部コンピュータ ３２ 画面表示制御部 ３３ オートチューニング履歴記憶部 ３４ 外部コンピュータのシステム制御部

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボまたは主軸の制御パラメータを自
   動で調整する自動調整手段を備え、上記自動調整手段
   は、上記サーボまたは主軸の状態量データを測定する測
   定手段と、オペレータに自動調整させる制御パラメータ
   を選択させるため、自動調整可能な制御パラメータを複
   数表示する表示手段と、この表示手段に表示された自動
   調整可能な制御パラメータのうち、自動調整を希望する
   制御パラメータを選択入力する入力手段と、上記制御パ
   ラメータに対応したサーボまたは主軸の状態量をサンプ
   リングデータとして取り込むためのデータの種類、サン
   プリング時間を予め設定してある複数の自動調整プログ
   ラムおよび複数のテスト運転プログラムと、上記入力手
   段にて選択された制御パラメータに対応する自動調整プ
   ログラムを選択する自動調整システム制御部と、この自
   動調整システム制御部にて選択された自動調整プログラ
   ムに従って上記測定手段にて測定された上記状態量デー
   タをサンプリングデータとして設定および格納を制御す
   るデータサンプリング制御部と、上記データサンプリン
   グ制御部の制御により上記サンプリングデータを格納す
   るサンプリングデータ記憶部と、上記自動調整プログラ
   ムにより選択されたテスト運転プログラムにより上記サ
   ーボまたは主軸をテスト運転するとともに、上記データ
   サンプリング制御部の制御により読み込まれたサンプリ
   ングデータから特徴量を演算し、演算された上記特徴量
   から制御パラメータの設定値が適当か否かの判断を行
   い、不適当な場合には制御パラメータの設定値を変更し
   て、上記テスト運転、サンプリングデータ保存、特徴量
   の演算、演算された特徴量から制御パラメータが適当か
   否かの判断を再度行い、所望する制御パラメータの設定
   値になるまでこれらの動作を繰返す自動調整制御部とを
   有することを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】 サーボまたは主軸の制御パラメータを自
   動で調整する自動調整手段を備えた数値制御システムに
   おいて、上記自動調整手段を、上記サーボまたは主軸の
   状態量データを測定する測定手段と、オペレータに自動
   調整させる制 御パラメータを選択させるため、自動調整
   可能な制御パラメータを複数表示する表示手段と、この
   表示手段に表示された自動調整可能な制御パラメータの
   うち、自動調整を希望する制御パラメータを選択入力す
   る入力手段と、上記制御パラメータに対応したサーボま
   たは主軸の状態量をサンプリングデータとして取り込む
   ためのデータの種類、サンプリング時間を予め設定して
   ある複数の自動調整プログラムおよび複数のテスト運転
   プログラムと、上記入力手段にて選択された制御パラメ
   ータに対応する自動調整プログラムを選択する自動調整
   システム制御部と、この自動調整システム制御部にて選
   択された自動調整プログラムに従って上記測定手段にて
   測定された上記状態量データをサンプリングデータとし
   て設定および格納を制御するデータサンプリング制御部
   と、上記データサンプリング制御部の制御により上記サ
   ンプリングデータを格納するサンプリングデータ記憶部
   と、上記自動調整プログラムにより選択されたテスト運
   転プログラムにより上記サーボまたは主軸をテスト運転
   するとともに、上記データサンプリング制御部の制御に
   より読み込まれたサンプリングデータから特徴量を演算
   し、演算された上記特徴量から制御パラメータの設定値
   が適当か否かの判断を行い、不適当な場合には制御パラ
   メータの設定値を変更して、上記テスト運転、サンプリ
   ングデータ保存、特徴量の演算、演算された特徴量から
   制御パラメータが適当か否かの判断を行い、所望する制
   御パラメータの設定値になるまでこれらの動作を繰返す
   自動調整制御部とを有する構成するとともに、数値制御
   装置と通信手段にて接続される外部コンピュータを備
   え、この外部コンピュータに上記自動調整手段の一部の
   機能を負担させたことを特徴とする数値制御システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、自動
   調整された制御パラメータの調整履歴、調整後の制御パ
   ラメータを保存する制御パラメータ記憶手段を備えたこ
   とを特徴とする数値制御装置または数値制御システム。
4. 【請求項４】 サーボまたは主軸の制御パラメータを自
   動調整する自動調整プログラムとテスト運転プログラム
   を備え、上記自動調整プログラムにサーボまたは主軸の
   状態量をサンプリングデータとして取り込むためのデー
   タの種類、サンプリング時間を予め設定してある数値制
   御装置または数値制御装置とリンクしたコンピュータで
   上記制御パラメータを自動調整する方法において、 １）自動調整モードを起動させる段階、 ２）自動調整する制御パラメータをＣＲＴ等の表示手段
   またはキーボード等の入力手段から選択する段階、 ３）選択された上記制御パラメータに対応した自動調整
   プログラムとテスト運転プログラムを自動選択、起動さ
   せる段階、 ４）起動された上記テスト運転プログラムによりサーボ
   または主軸をテスト運転し、上記自動調整プログラムで
   設定された取り込むデータの種類、サンプリング時間で
   サンプリングデータを取り込む段階、 ５）取り込まれた上記サンプリングデータから特徴量を
   演算し、演算された上記特徴量から制御パラメータが適
   当か判断する段階、 ６）制御パラメータが制御対象の機械に対して不適当と
   判断した場合、制御パラメータの設定値を変更して、上
   記４）と５）を繰り返す段階、 からなる制御パラメータの自動調整方法。
5. 【請求項５】 サーボまたは主軸の制御パラメータを自
   動調整する自動調整プログラムとテスト運転プログラム
   を備え、上記自動調整プログラムにサーボまたは主軸の
   状態量をサンプリングデータとして取り込むためのデー
   タの種類、サンプリング時間を予め設定してある数値制
   御装置または数値制御装置とリンクしたコンピュータで
   上記制御パラメータを自動調整する方法において、 １）自動調整モードを起動させる段階、 ２）自動調整する制御パラメータをＣＲＴ等の表示手段
   またはキーボード等の入力手段から選択する段階、 ３）選択された上記制御パラメータに対応した自動調整
   プログラムとテスト運転プログラムを自動選択、起動さ
   せる段階、 ４）起動された上記テスト運転プログラムによりサーボ
   または主軸をテスト運転し、上記自動調整プログラムで
   設定された取り込むデータの種類、サンプリング時間で
   サンプリングデータを取り込む段階、 ５）取り込まれた上記サンプリングデータから特徴量を
   演算し、演算された上記特徴量から制御パラメータが適
   当か判断する段階、 ６）制御パラメータが不適当と判断した場合、制御パラ
   メータの設定値を変更し て、上記４）と５）を繰り返す
   段階、 ７）制御パラメータが適当と判断した場合、その結果を
   表示する段階、 ８）この結果が表示された後、判定基準変更プログラム
   または入力手段により制御パラメータの設定値が変更さ
   れた場合、この変更された制御パラメータの設定値をも
   って上記テスト運転を再度行う段階、 からなる制御パラメータの自動調整方法。
6. 【請求項６】 測定されたサーボまたは主軸の状態量デ
   ータをサンプリングデータとして設定および格納を制御
   するデータサンプリング制御部と、上記データサンプリ
   ング制御部の制御により上記サンプリングデータを格納
   するサンプリングデータ記憶部と、上記制御パラメータ
   に対応した複数の自動調整プログラムおよびテスト運転
   プログラムと、調整する制御パラメータの設定によりそ
   れに対応する自動調整プログラムを選択する自動調整シ
   ステム制御部と、上記自動調整プログラムにより選択さ
   れたテスト運転プログラムにより上記サーボまたは主軸
   をテスト運転するとともに、上記データサンプリング制
   御部の制御により読み込まれたサンプリングデータを演
   算して所望の制御パラメータに変更、制御する自動調整
   制御部とを有する数値制御装置または数値制御システム
   における、変更範囲が設定された制御パラメータと上記
   制御パラメータの適否を判定するために使用される特徴
   量の判定基準値とから上記判定基準値を変更する方法
   で、 １）上記変更範囲内で制御パラメータを複数個設定する
   段階、 ２）設定された上記複数個の制御パラメータで、自動調
   整プログラム、テスト運転プログラムによりサーボまた
   は主軸をテスト運転し、サンプリングデータを取り込
   み、上記サンプリングデータから特徴量を演算し、上記
   複数個の制御パラメータおよび上記特徴量を保存する段
   階、 ３）保存された上記複数個の制御パラメータおよび上記
   特徴量を関係付けて表示手段に表示する段階、 ４）表示された上記特徴量に重み付けをつける段階、 ５）表示された上記制御パラメータ、上記特徴量および
   上記特徴量の重み付けの関係から特徴量の新たな範囲の
   判定基準値を設定する段階、 からなる制御パラメータの特徴量の判定基準変更方法。
7. 【請求項７】 測定されたサーボまたは主軸の状態量デ
   ータをサンプリングデータとして設定および格納を制御
   するデータサンプリング制御部と、上記データサンプリ
   ング制御部の制御により上記サンプリングデータを格納
   するサンプリングデータ記憶部と、上記制御パラメータ
   に対応した複数の自動調整プログラムおよびテスト運転
   プログラムと、調整する制御パラメータの設定によりそ
   れに対応する自動調整プログラムを選択する自動調整シ
   ステム制御部と、上記自動調整プログラムにより選択さ
   れたテスト運転プログラムにより上記サーボまたは主軸
   をテスト運転するとともに、上記データサンプリング制
   御部の制御により読み込まれたサンプリングデータを演
   算して所望の制御パラメータに変更、制御する自動調整
   制御部とを有する数値制御装置または数値制御システム
   における、複数の調整条件をもつ制御パラメータの特徴
   量を総合判定する方法で、 １）上記複数の調整条件を設定し、その設定された全て
   の調整条件で特徴量を演算し、保存する段階、 ２）保存された上記特徴量を表示手段に表示する段階、 ３）表示された上記特徴量に重み付けをつける段階、 ４）上記調整条件の全ての特徴量から調整条件全体とし
   て機械で必要とする総合評価をつける段階、 ５）上記総合評価結果から制御パラメータの特徴量を総
   合判定する段階、からなる複数の調整条件総合判定方
   法。