JP6107306B2 - 数値制御装置及び駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動する制御を行う数値制御装置及び駆動制御方法に関する。

工作機械は種々の加工を行う。工作機械は工具を収容して搬送するマガジンから取り出した工具を主軸に装着し、ワークに対して目的の加工を行う。ワークを支持するテーブルは駆動機構によって例えば水平２軸方向への移動が可能である。テーブルを駆動する駆動機構はサーボモータを有する。数値制御装置はサーボモータを駆動制御することによりテーブルを各軸方向に移動させる。

特許文献１は、工作機械の動きを測定する測定器を備え、測定結果に基づいて各軸駆動に係るパラメータを調整する数値制御装置を開示する。数値制御装置は、各軸駆動に係る加速度、位置ループゲイン、フィードフォワードゲイン、加減速フィルタ、コーナ速度の５つのパラメータを個別に調整する。数値制御装置は、機械振動を表す数学モデル上でシミュレーションを行いつつパラメータ調整を実施する。数学モデルは、調整始めに測定器を使って諸定数を同定する。数値制御装置は、加減速フィルタの調整方法に関して、各軸に発生する許容できない振動のうち最も低い周波数を求める。数値制御装置は、周波数の逆数を求めて加減速フィルタのフィルタ時定数とする。

特開２００４−１８８５４１号公報

しかし、従来の数値制御装置は、加減速フィルタは各軸で発生する振動のうち最も低い周波数の振動を除去するが、それよりも高い周波数の振動が発生する軸では、振動が残ってしまう蓋然性があった。軸毎に加減速フィルタの時定数を異なる値に設定することも考え得る。しかし、時定数によって各軸の加減速性能が異なる値に設定することになり、所定の経路に沿ってテーブルを駆動する場合に、加減速性能による補正を行う必要が生じ、駆動制御が複雑化してしまうという問題点があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動し、各軸における振動を抑制することができ、更には各軸の駆動制御が簡潔である数値制御装置及び駆動制御方法を提供することにある。

本発明に係る数値制御装置は、ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動する制御を行う数値制御装置において、前記２軸方向のうち一方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数とする第１低域通過フィルタと、前記２軸方向のうち他方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数とする第２低域通過フィルタとを備え、前記モータ夫々を変速する変速信号を前記第１及び第２低域通過フィルタに通過させて平滑化するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動する制御を行う。第１低域通過フィルタは、２軸方向のうち一方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数とする。第２低域通過フィルタは、２軸方向のうち他方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数とする。モータ夫々を変速する変速信号を第１及び第２低域通過フィルタに通過させて平滑化する。これにより、２軸方向の振動を抑制することができる。また、２軸方向ともに第１及び第２低域通過フィルタで変速信号をフィルタ処理することで駆動制御が簡潔になる。

本発明に係る数値制御装置は、第３低域通過フィルタを更に備え、該第３低域通過フィルタに前記変速信号を通過させるようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、第３低域通過フィルタを更に備え、第３低域通過フィルタに変速信号を通過させるようにしてあるので、第３低域通過フィルタの時定数によってモータの最大トルクを超えない範囲内に変速信号の加速度を調整できる。

本発明に係る数値制御装置は、前記第１、第２及び第３低域通過フィルタ夫々は時定数が可変であり、ワークの種類に対応する前記第１、第２及び第３低域通過フィルタ夫々の時定数を記憶する記憶部と、前記テーブルに支持するワークの種類に対応する時定数を前記記憶部から読み出す読出手段と、該読出手段が読出した時定数を前記第１、第２及び第３低域通過フィルタに設定する設定手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、第１、第２及び第３低域通過フィルタ夫々は時定数が可変である。記憶部は、ワークの種類に対応する第１、第２及び第３低域通過フィルタ夫々の時定数を記憶する。読出手段はテーブルに支持するワークの種類に対応する時定数を記憶部から読み出し、設定手段は読出手段が読出した時定数を第１、第２及び第３低域通過フィルタに設定する。これにより、ワークの重量等に応じて第１、第２及び第３低域通過フィルタの時定数を設定することができ、振動を抑制することができる。

本発明に係る数値制御装置は、前記記憶部はワークの種類毎に該ワークの重量を記憶し、前記テーブルに支持されたワークが前記記憶部に記憶されていない場合、前記記憶部に記憶されているワークの重量の内、前記テーブルに支持されたワーク重量より重く、且つ、最も近い重量のワークの種類に対応する第１、第２及び第３低域通過フィルタと時定数の和が一致するように第１、第２及び第３低域通過フィルタを調整することを特徴とする。

本発明にあっては、記憶部はワークの種類毎に該ワークの重量を記憶する。テーブルに支持されたワークが記憶部に記憶されていない場合、支持されたワーク重量より重く、且つ、最も近い重量の記憶部に記憶されているワークの種類に対応する第１、第２及び第３低域通過フィルタと時定数の和が一致するように第１、第２及び第３低域通過フィルタを調整する。これにより、モータ加速時の駆動制御が記憶部に記憶されていないワークに対しても対応できる。

本発明に係る数値制御装置は、前記２軸方向夫々に発生する振動の波形を測定する測定手段を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、測定手段が２軸方向夫々に発生する振動の波形を測定するので、測定した振動の波形から振動の周波数が求めることができる。

本発明に係る数値制御装置は、前記測定手段が測定した波形に基づいて各軸方向の振動周波数を算出する算出手段を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、算出手段は測定手段が測定した波形に基づいて各軸方向の振動周波数を算出するので、算出した振動周波数から時定数を求めることができる。

本発明に係る駆動制御方法は、ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動する制御を行う駆動制御方法において、前記２軸方向のうち一方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を第１低域通過フィルタの時定数に設定する第１時定数設定ステップと、前記２軸方向のうち他方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を第２低域通過フィルタの時定数に設定する第２時定数設定ステップと、前記第１及び第２時定数設定ステップによって夫々時定数を設定した前記第１及び第２低域通過フィルタに前記モータ夫々を変速する変速信号を通過させて平滑化する平滑化処理ステップとを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動する制御を行う。第１時定数設定ステップは、２軸方向のうち一方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を第１低域通過フィルタの時定数に設定する。第２時定数設定ステップは、２軸方向のうち他方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を第２低域通過フィルタの時定数に設定する。平滑化処理ステップは、第１及び第２時定数設定ステップによって夫々時定数を設定した第１及び第２低域通過フィルタにモータ夫々を変速する変速信号を通過させて平滑化する。これにより、２軸方向の振動を抑制することができる。また、２軸方向ともに第１及び第２低域通過フィルタで変速信号をフィルタ処理することで駆動制御が簡潔になる。

本発明によれば、ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動する制御を行う。第１低域通過フィルタは、２軸方向のうち一方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数とする。第２低域通過フィルタは、２軸方向のうち他方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数とする。モータ夫々を変速する変速信号を第１及び第２低域通過フィルタに通過させて平滑化する。このため、２軸方向の振動を抑制することができる。

工作機械の外観を示す斜視図。 工作機械の主軸部分の構成を示す正面図。 工作機械の電気的構成を示すブロック図。 駆動制御系の機能構成を示す機能ブロック図。 フィルタの時定数を説明するための模式図。 駆動試験におけるテーブル移動経路を示すグラフ。 Ｐ２点通過時の振動を示すグラフ。 Ｐ２点通過時のトルクの時間変遷を示すグラフ。 Ｐ２点通過時の振動を示すグラフ。 Ｐ２点通過時のトルクの時間変遷を示すグラフ。 ワーク情報を示す図表。 工作機械の調整及び加工フェーズを説明するための模式図。 ＣＰＵによるフィルタ設定処理の手順の一例を示すフローチャート。

本発明の実施形態の数値制御装置を図面に基づき説明する。以下の説明では図中に矢印で示す上下、左右、前後を使用する。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は夫々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。作業者は前方で工作機械１を操作し、ワークの着脱を行う。図１及び図２に基づいて工作機械１の構成を説明する。

工作機械１は基台１１、コラム１２、主軸ヘッド１３、工具交換装置１４、テーブル１５、制御ユニット1６等を備える。基台１１は床面上に固定する。コラム１２は基台１１の上部後方寄りに立設する。主軸ヘッド１３はコラム１２の前面に沿ってＺ軸方向（上下方向）に昇降可能である。主軸ヘッド１３の主軸１３ａは工具ホルダ１７を装着する。工具ホルダ１７は工具１７ｂを保持する。主軸１３ａは主軸駆動部６１（図３参照）の駆動により高速回転する。

工具交換装置１４は工具マガジン１４ａ及び工具交換アーム１４ｂを備える。工具マガジン１４ａは工具１７ｂを保持する工具ホルダ１７を複数収納する。工具マガジン１４ａは、例えば１対のスプロケットに無端状のチェーンを掛け渡し、チェーンに沿ってポッドを設け、該ポッドに工具ホルダ１７を保持して搬送する搬送装置（図示略）を有する。搬送装置はマガジン駆動部６２（図３参照）によって駆動する。工具交換アーム１４ｂは、主軸１３ａに装着した工具ホルダ１７、及び工具マガジン１４ａに収納した他の工具ホルダ１７を把持して搬送し、工具交換を行う。工具交換アーム１４ｂはアーム駆動モータ（図示略）によって駆動する。

主軸ヘッド１３はコラム１２の上部に設けたＺ軸モータ５２の駆動によって上下方向に移動する。主軸１３ａは主軸ヘッド１３の上下移動に伴って上方の工具交換位置と下方の加工位置との間を移動する。工具交換アーム１４ｂは、主軸１３ａが上方の工具交換位置にあるとき、主軸１３ａに装着した工具ホルダ１７を工具マガジン１４ａに収納した他の工具ホルダ１７に交換する。主軸１３ａは下方の加工位置へ移動し、テーブル１５で支持するワークを加工する。

テーブル１５は基台１１の上部前方寄りに配置する。テーブル１５は主軸ヘッド１３の下方に位置する。テーブル１５はクランプ治具等によってワークを着脱可能に固定することができる。テーブル１５はＸ軸送り機構１８によってＸ軸方向（左右方向）へ移動可能であり、Ｙ軸送り機構１９によってＹ軸方向（前後方向）へ移動可能である。Ｘ軸送り機構１８はＸ軸モータ３２（図３参照）によって駆動し、Ｙ軸送り機構１９はＹ軸モータ４２（図３参照）によって駆動する。Ｘ軸送り機構１８及びＹ軸送り機構１９は、例えばリニアガイドとボールネジとで構成する直動機構である。

制御ユニット１６はコラム１２の背面側に配置する。制御ユニット１６は箱状をなし、内部に工作機械１の動作を制御する数値制御装置２（以下、ＮＣ装置２と表記する。ＮＣ：Numeric Control）等を収容する。

図３を参照し、工作機械１の電気的構成を説明する。ＮＣ装置２はＣＰＵ２１（読出手段、設定手段）、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＥＥＰＲＯＭ２４（記憶部）、ＬＡＮインタフェース２５（以下、ＬＡＮ Ｉ／Ｆ２５と表記する。）、入出力部２６及び操作部２７を備え、これらの構成をバス接続する。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムをＲＡＭ２３に読み出して実行することによって、ワークの加工処理及び工具交換処理等を行う。ＲＯＭ２２はマスクＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリ素子であり、ＣＰＵ２１にて実行される制御プログラム及び処理に必要な各種のデータ等を予め記憶する。ＲＡＭ２３はＳＲＡＭ又はＤＲＡＭ等のメモリ素子であり、ＲＯＭ２２から読み出した制御プログラム及び処理過程で発生した種々のデータ等を一時的に記憶する。ＥＥＰＲＯＭ２４はデータ書き換えが可能な不揮発性のメモリ素子であり、処理に必要な各種のデータを記憶する。ＥＥＰＲＯＭ２４は、ワークに対する加工手順及び加工条件等が記載された加工プログラム、工具に関する工具情報、ワークに関するワーク情報等を記憶する。ＥＥＰＲＯＭ２４に代えて、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ素子を使用してもよい。

ＬＡＮ Ｉ／Ｆ２５は外部入力装置６０との間で通信を行う。外部入力装置６０は、例えばパーソナルコンピュータであり、加工プログラムの作成及び保存が可能な装置である。外部入力装置６０は、作成した加工プログラムをＮＣ装置２へ出力する。ＮＣ装置２は外部入力装置６０からの加工プログラムをＬＡＮ Ｉ／Ｆ２５により取得し、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶する。

工作機械１は、Ｘ軸アンプ３１、Ｙ軸アンプ４１、Ｚ軸アンプ５１、主軸駆動部６１及びマガジン駆動部６２を備える。各アンプ及び各駆動部はＮＣ装置２の入出力部２６に接続する。Ｘ軸アンプ３１、Ｙ軸アンプ４１及びＺ軸アンプ５１は夫々Ｘ軸モータ３２、Ｙ軸モータ４２及びＺ軸モータ５２に電流を流し、各モータを動作させる。Ｘ軸モータ３２及びＹ軸モータ４２はテーブル１５をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動駆動する。ＮＣ装置２のＣＰＵ２１は入出力部２６を介して各モータを動作すべく指令信号を出力する。Ｚ軸モータ５２は主軸ヘッド１３をＺ軸方向へ昇降駆動する。主軸駆動部６１はアンプ及びモータを有し、主軸１３ａを回転駆動する。マガジン駆動部６２はアンプ及びモータを有し、工具マガジン１４ａに設けた搬送装置を駆動する。ＮＣ装置２のＣＰＵ２１は入出力部２６を介して主軸駆動部６１及びマガジン駆動部６２を動作すべく指令信号を出力する。

Ｘ軸エンコーダ３３、Ｙ軸エンコーダ４３及びＺ軸エンコーダ５３は夫々Ｘ軸モータ３２、Ｙ軸モータ４２及びＺ軸モータ５２の回転角度を検出する角度検出器である。Ｘ軸エンコーダ３３、Ｙ軸エンコーダ４３及びＺ軸エンコーダ５３は夫々、検出した回転角度をＸ軸アンプ３１、Ｙ軸アンプ４１及びＺ軸アンプ５１へ入力する。Ｘ軸エンコーダ３３、Ｙ軸エンコーダ４３及びＺ軸エンコーダ５３は検出した回転角度を入出力部２６へ入力する。入出力部２６はＸ軸エンコーダ３３、Ｙ軸エンコーダ４３及びＺ軸エンコーダ５３が入力した回転角度をＣＰＵ２１に与える。Ｘ軸アンプ３１、Ｙ軸アンプ４１及びＺ軸アンプ５１は夫々、モータの駆動電流値を入出力部２６へ入力する。入出力部２６はＸ軸アンプ３１、Ｙ軸アンプ４１及びＺ軸アンプ５１が入力した駆動電流値をＣＰＵ２１に与える。

操作部２７は、表示パネル、データ入力キー、制御キー等（図示略）を備え、加工プログラムの手入力、及び工作機械１の手動操作を受け付ける。表示パネルは、操作に係る画面を表示する。作業者はデータ入力キーを操作することで、表示パネルに表示される情報を確認しながらプログラムの作成が行える。また、表示パネルにワーク情報を表示し、作業者が表示を確認しながら、加工制御に必要なパラメータ（例えば、後述するフィルタ時定数など）の選択、及び手入力が行える。制御キーは、例えば主軸ヘッド１３の上昇、下降、マガジン駆動などの単発動作を受け付け、作業者による工作機械１の手動操作を可能とする。

図４を参照し、各モータの駆動制御系を説明する。ＮＣ装置２のＣＰＵ２１は、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された加工プログラムに基づいて、ワークを位置決めするためにテーブル１５をＸ軸及びＹ軸方向に移動させる指令信号をＸ軸アンプ３１及びＹ軸アンプ４１へ出力する。ＣＰＵ２１は、Ｘ軸モータ３２及びＹ軸モータ４２夫々の回転速度の目標速度Ｖｘ及びＶｙを加工プログラムに応じて決定する。ＣＰＵ２１は、速度０（ゼロ）から目標速度をＶｘ及びＶｙとするステップ状の変速信号である速度指令信号（図５Ａ参照）夫々を３段構成の低域通過フィルタ２８ａ〜２８ｃ及び低域通過フィルタ２９ａ〜２９ｃを通過させることで、目標速度に到達するまでの加速を行うための傾きを持った速度指令信号（図５Ｂ参照）に変換する。低域通過フィルタ２８ａ（第１低域通過フィルタ）、低域通過フィルタ２８ｂ（第２低域通過フィルタ）及び低域通過フィルタ２８ｃ（第３低域通過フィルタ）は夫々時定数Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の移動平均フィルタである。低域通過フィルタ２９ａ（第１低域通過フィルタ）、低域通過フィルタ２９ｂ（第２低域通過フィルタ）及び低域通過フィルタ２９ｃ（第３低域通過フィルタ）は夫々低域通過フィルタ２８ａ、２８ｂ及び２８ｃと同じフィルタである。

図５に示すように、フィルタ通過後の速度指令信号における目標速度に達するまでの加速時間Ｔｓは、各フィルタの時定数Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の和となる。加速時間Ｔｓが短いと加速度が大きくなって、Ｘ軸モータ３１及びＹ軸モータ３２の最大トルクを超えてしまい、速度指令信号に各モータが追従できなくなる。一方、加速時間Ｔｓが長いとワークを位置決めするために時間を要し、加工効率が落ちる。したがって、加速時間Ｔｓは、ワーク重量に依存して、最大トルクを超えない値に実験的に調整される。

ＮＣ装置２のＣＰＵ２１は、フィルタ通過後のＸ軸及びＹ軸の速度指令信号を夫々位置変換部２８ｄ及び２９ｄにより位置指令信号に変換する。ＮＣ装置２のＣＰＵ２１は、変換後のＸ軸及びＹ軸の位置指令信号を夫々Ｘ軸アンプ３１及びＹ軸アンプ４１へ入力する。Ｘ軸アンプ３１は位置制御部３１ａ、速度制御部３１ｂ及び電流制御部３１ｃを有する。位置制御部３１ａはＣＰＵ２１からの位置指令信号にＸ軸エンコーダ３３が出力する回転角度をフィードバックして追従するように制御する。速度制御部３１ｂは位置指令信号の微分によって得られる速度指令信号に追従するようにモータ回転速度を加減速する制御を行う。電流制御部３１ｃはモータ回転速度を加減速すべく電流値を増減させる制御を行う。電流制御部３１ｃがＸ軸モータ３２を駆動する駆動電流値によってＸ軸モータ３２の出力トルクが決まる。Ｙ軸アンプ４１はＸ軸アンプ３１と同様に構成しており、簡潔化のため説明を省略する。

低域通過フィルタ２８ａ〜２８ｃ及び低域通過フィルタ２９ａ〜２９ｃの時定数は可変である。各時定数は時定数設定部７２によりワークの種類に応じて設定する。時定数設定部７２が設定する時定数は時定数解析部７１（測定手段、算出手段）によってＸ軸及びＹ軸の振動を解析することにより算出する。テーブル１５をＸ軸及びＹ軸方向へ駆動したとき、加速後に機械の振動によって速度が波打ち、経路が乱れる。図６〜図８を参照し、駆動によって速度が波打つような場合について説明する。図６に示すようにＸＹ平面内でＰ０から出発し、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を通ってＰ０に戻る菱形の経路でテーブル１５を動かす（実線矢印）。例えば、Ｐ２では、Ｙ軸方向の速度は一定のまま通過するが、Ｘ軸方向の速度は負から正に反転し、機械振動が発生する。

図７を参照し、Ｐ２における座標系を４５°時計回りに回転させたグラフで見ると、実際のテーブル１５の移動経路が大きく波打って振動していることがわかる。図８に示すようにＰ２を通過する際の機械振動のためにＸ軸モータ３２の出力トルクが振動してしまう。時定数解析部７１は、テーブル１５の駆動によって生じるＸ軸及びＹ軸の振動の周波数を解析により求め、周波数の逆数をフィルタの時定数とする。時定数解析部７１はＸ軸の振動周波数の逆数を低域通過フィルタ２８ａ及び低域通過フィルタ２９ａの時定数Ｔ１とする。時定数解析部７１はＹ軸の振動周波数の逆数を低域通過フィルタ２８ｂ及び低域通過フィルタ２９ｂの時定数Ｔ２とする。

時定数解析部７１は算出した時定数Ｔ１及びＴ２を時定数設定部７２へ入力する。時定数設定部７２は、加速時間Ｔｓを所定値として有しており、ＴｓからＴ１及びＴ２を減じてＴ３を算出する。時定数設定部７２は、時定数Ｔ１、Ｔ２及びＴ３を各低域通過フィルタに設定する。図９及び図１０を参照し、Ｘ軸及びＹ軸の振動周波数に基づく時定数を設定した低域通過フィルタによって駆動した場合について説明する。図９に示すようにＰ２における座標系を４５°時計回りに回転させたグラフで見ると、実際のテーブル１５の移動経路の振動が抑制できていることがわかる。図１０に示すようにＰ２を通過する際のＸ軸モータ３２の出力トルクに生じる振動が抑制できていることがわかる。

テーブル１５の機械振動の周波数は、テーブル１５が支持するワークの重量によって変化する。このため、ワークの種類に応じて時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を設定するようにする。図１１を参照しワーク情報について説明する。ワーク情報は、ワークの種類を示すワーク型番に対応するワークの重量、時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の値を有する。ＥＥＰＲＯＭ２４はワーク情報を記憶する。

図１２を参照し、工作機械１の調整及び加工フェーズについて説明する。工作機械調整フェーズでは、Ａ．駆動試験モードによって、ワーク型番対応で低域通過フィルタ２８ａ〜２８ｃ及び低域通過フィルタ２９ａ〜２９ｃに与える時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を解析する。駆動試験モードでは、ワークを型番毎にテーブル１５に固定して、テーブル１５をＸ軸及びＹ軸方向へ駆動する初期駆動を行う。テーブル１５の移動経路は例えば図６に示す経路とする。初期駆動における時定数は、時定数Ｔ３の値を加速時間Ｔｓとし、時定数Ｔ１、Ｔ２を０（ゼロ）としてもよい。また、時定数Ｔ１及びＴ２は、設計上解析した値（例えば振動周波数４０Ｈｚの逆数である０．０２５秒）に設定し、時定数Ｔ３を加速時間ＴｓからＴ１及びＴ２を減じた値に設定してもよい。

ＮＣ装置２のＣＰＵ２１は、初期駆動によってＸ軸エンコーダ３３及びＹ軸エンコーダ４３から各モータの回転角度の時間変遷データ（図７参照）を、Ｘ軸アンプ３１及びＹ軸アンプ４１夫々から各モータの駆動電流値の時間変遷データ（図８参照）を取得する。時定数解析部７１は、振動周波数の解析をするために、回転角度の時間変遷データ、及び駆動電流値の時間変遷データのいずれを用いてもよい。時定数解析部７１は、時間変遷データ、及び時間変遷データをスペクトル解析した結果を操作部２７等に設けた表示パネルに表示する。作業者は、表示パネルに表示されたスペクトル解析結果に基づいて、スペクトルパワー密度がピークとなる複数の周波数の中から最も低い周波数をＸ軸及びＹ軸毎に選んで、周波数の値を操作部２７等に設けたデータ入力キーにより入力する。時定数解析部７１は作業者が入力した周波数の逆数により時定数Ｔ１及びＴ２を算出し、時定数設定部７２へ出力する。時定数設定部７２は加速時間Ｔｓから時定数Ｔ１及びＴ２を減じて時定数Ｔ３を設定する。

初期駆動によって設定した時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を用いて確認駆動を行う。初期駆動と同様に、時定数解析部７１は、確認駆動で取得した時間変遷データ、及び時間変遷データをスペクトル解析した結果を操作部２７等に設けた表示パネルに表示する。作業者は時間変遷データ等に基づいて振動が抑制できているかを確認し、抑制できていれば、時定数を記憶するべく操作部２７を操作するようにする。ＣＰＵ２１は、作業者の操作に基づいて時定数設定部７２で設定した時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３をワーク型番に対応してＥＥＰＲＯＭ２４上のワーク情報に記憶させる。駆動試験モードでは、加工するワークのワーク型番毎に行いワーク情報として蓄積する。

加工フェーズでは、Ｂ１．時定数手動設定モード、Ｂ２．時定数自動設定モード等を設けて、ワーク交換によってワーク重量が変わる場合に低域通過フィルタの時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を設定変更する。時定数手動設定モードでは、ＣＰＵ２１はワーク交換時に操作部２７等の表示パネルにＥＥＰＲＯＭ２４に記憶しているワーク情報を表示し、作業者が表示を見て、ワーク交換後のワーク重量に対応する時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を入力する。時定数自動設定モードでは、ＣＰＵ２１はワーク交換後のワーク重量に対応する時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３をＥＥＰＲＯＭ２４に記憶しているワーク情報から検索によって取得し、時定数設定部７２に与えて低域通過フィルタの時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を設定する。ＣＰＵ２１は、ワーク交換工程でワークの重量を取得してもよいし、作業者の操作によって取得してもよい。またＣＰＵ２１は、テーブル１５に固定したワークの重量測定値を取得し、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶しているワーク情報中のワーク重量と比較して最も近い重量を有するワーク型番に対応する時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を時定数設定部７２に与えるようにしてもよい。

また、加工フェーズでは、Ｃ．時定数取得設定モードを設け、ＥＥＰＲＯＭ２４上のワーク情報に一致したワーク重量がないワークに交換する場合に対応するようにしてもよい。Ｃ．時定数取得設定モードでは、ＣＰＵ２１は、テーブル１５に固定したワークの重量測定値を取得し、ＥＥＰＲＯＭ２４上に記憶されていないワークの重量に交換された場合、固定されたワークの重量より重く、且つ、最も近い重量を有するワーク型番に対応する時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の和をＴｓとする。以降は、Ａ．駆動試験モードと同様の手法により時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を取得すればよい。ＣＰＵ２１は取得した時定数をＥＥＰＲＯＭ２４上のワーク情報に記憶させる。時定数手動設定モード、時定数自動設定モード及び時定数取得設定モードで低域通過フィルタの時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３設定の後、ＣＰＵ２１は、Ｄ．ワーク加工モードに移行して加工を行う。

図１３を参照し、ＮＣ装置２のＣＰＵ２１によるフィルタ設定処理の手順の一例を説明する。ＮＣ装置２のＣＰＵ２１は、図１２に示す加工フェーズにおいて、ＥＥＰＲＯＭ２４からワーク情報を読込む（ステップＳ１）。ＣＰＵ２１は時定数手動設定モードであるか否かを判定する（ステップＳ２）。時定数手動設定モードであると判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１はワーク情報を操作部２７等の表示パネルに表示し（ステップＳ３）、作業者の操作による時定数の手動設定を受付けて低域通過フィルタ２８ａ〜２８ｃ及び低域通過フィルタ２９ａ〜２９ｃに設定し（ステップＳ４）、処理を終了する。

時定数手動設定モードではないと判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）、時定数を自動設定すべく、ＣＰＵ２１はテーブル１５に固定したワークの重量を取得し（ステップＳ５）ワーク情報中のワーク重量と一致するワーク型番があるか否かを判定する（ステップＳ６）。ワーク重量に一致するワーク型番があると判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１はワーク型番に対応する時定数を低域通過フィルタ２８ａ〜２８ｃ及び低域通過フィルタ２９ａ〜２９ｃに設定し（ステップＳ７）、処理を終了する。ワーク重量に対応するワーク型番がないと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は取得したワークの重量より重く、且つ、最も近い重量を有するワーク型番に対応する時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の和をＴｓとする（ステップＳ８）。駆動試験モードに移行して時定数を取得する（ステップＳ９）。ＣＰＵ２１は駆動試験モードによって時定数を取得した後、取得した時定数を低域通過フィルタ２８ａ〜２８ｃ及び低域通過フィルタ２９ａ〜２９ｃに設定し（ステップＳ７）、処理を終了する。

以上のとおり本実施形態によれば、ワークを支持するテーブル１５を交差するＸ軸方向及びＹ軸方向へ軸毎に設けたＸ軸モータ３２及びＹ軸モータ４２により駆動する制御を行う。低域通過フィルタ２８ａ及び２９ａは、２軸方向のうち例えばＸ軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数Ｔ１とする。低域通過フィルタ２８ｂ及び２９ｂは、２軸方向のうち例えばＹ軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数Ｔ２とする。Ｘ軸モータ３２を変速する変速信号である速度指令信号Ｖｘを低域通過フィルタ２８ａ及び２８ｂに通過させ、Ｙ軸モータ４２を変速する変速信号である速度指令信号Ｖｙを低域通過フィルタ２９ａ及び２９ｂに通過させて平滑化する。これにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の振動を抑制することができる。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向ともに同じ時定数を有する２つのフィルタによって平滑化処理することで駆動制御が簡潔になる。

また本実施形態によれば、低域通過フィルタ２８ｃ及び２９ｃを更に備え、速度指令信号Ｖｘ及びＶｙを夫々低域通過フィルタ２８ｃ及び２９ｃに通過させるようにしてあるので、低域通過フィルタ２８ｃ及び２９ｃの時定数Ｔ３によってモータの最大トルクを超えない範囲内に速度指令信号Ｖｘ及びＶｙの加速度を調整できる。

また本実施形態によれば、低域通過フィルタ２８ａ〜２８ｃ及び低域通過フィルタ２９ａ〜２９ｃは夫々時定数が可変である。ＥＥＰＲＯＭ２４は、ワークの種類に対応する各低域通過フィルタの時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３をワーク情報として記憶する。ＣＰＵ２１はテーブル１５に支持するワークの種類に対応する時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３をＥＥＰＲＯＭ２４から読み出し、読み出した時定数を低域通過フィルタ２８ａ〜２８ｃ及び低域通過フィルタ２９ａ〜２９ｃに設定する。これにより、ワークの種類に応じて各低域通過フィルタの時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を設定することができ、振動を抑制することができる。

また本実施形態によれば、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶されていないワーク重量に交換する場合、交換されたワークの重量より重く、且つ、最も近い重量を有するワーク型番に対応する時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と時定数の和が一致するように時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を調整する。これにより、モータ加速時の駆動制御が記憶されていないワークにも対応できる。

また本実施形態によれば、時定数解析部７１がＸ軸方向及びＹ軸方向夫々に発生する振動の波形を測定するので、測定した振動の波形から振動の周波数が求めることができる。

本発明にあっては、時定数解析部７１が測定した波形に基づいて各軸方向の振動周波数をスペクトル解析によりスペクトルパワー密度のピーク値として算出するので、算出した振動周波数の逆数を算出することで時定数を求めることができる。

１５ テーブル
２ ＮＣ装置（数値制御装置）
２１ ＣＰＵ（読出手段、設定手段）
２４ ＥＥＰＲＯＭ（記憶部）
２８ａ、２９ａ 低域通過フィルタ（第１低域通過フィルタ）
２８ｂ、２９ｂ 低域通過フィルタ（第２低域通過フィルタ）
２８ｃ、２９ｃ 低域通過フィルタ（第３低域通過フィルタ）
３２ Ｘ軸モータ（モータ）
４２ Ｙ軸モータ（モータ）
７１ 時定数解析部（測定手段、算出手段）

Claims (7)

1. ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動する制御を行う数値制御装置において、
   前記２軸方向のうち一方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数とする第１低域通過フィルタと、
   前記２軸方向のうち他方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を時定数とする第２低域通過フィルタと
   を備え、
   前記モータ夫々を変速する変速信号を前記第１及び第２低域通過フィルタに通過させて平滑化するようにしてあることを特徴とする数値制御装置。
2. 第３低域通過フィルタを更に備え、
   該第３低域通過フィルタに前記変速信号を通過させるようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記第１、第２及び第３低域通過フィルタ夫々は時定数が可変であり、
   ワークの種類に対応する前記第１、第２及び第３低域通過フィルタ夫々の時定数を記憶する記憶部と、
   前記テーブルに支持するワークの種類に対応する時定数を前記記憶部から読み出す読出手段と、
   該読出手段が読出した時定数を前記第１、第２及び第３低域通過フィルタに設定する設定手段と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
4. 前記記憶部はワークの種類毎に該ワークの重量を記憶し、
   前記テーブルに支持されたワークが前記記憶部に記憶されていない場合、前記記憶部に記憶されているワークの重量の内、前記テーブルに支持されたワーク重量より重く、且つ、最も近い重量のワークの種類に対応する第１、第２及び第３低域通過フィルタと時定数の和が一致するように第１、第２及び第３低域通過フィルタを調整することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の数値制御装置。
5. 前記２軸方向夫々に発生する振動の波形を測定する測定手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の数値制御装置。
6. 前記測定手段が測定した波形に基づいて各軸方向の振動周波数を算出する算出手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
7. ワークを支持するテーブルを交差する２軸方向へ軸毎に設けたモータにより駆動する制御を行う駆動制御方法において、
   前記２軸方向のうち一方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を第１低域通過フィルタの時定数に設定する第１時定数設定ステップと、
   前記２軸方向のうち他方の軸方向に発生する振動の周波数の逆数を第２低域通過フィルタの時定数に設定する第２時定数設定ステップと、
   前記第１及び第２時定数設定ステップによって夫々時定数を設定した前記第１及び第２低域通過フィルタに前記モータ夫々を変速する変速信号を通過させて平滑化する平滑化処理ステップと
   を備えることを特徴とする駆動制御方法。

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