JP6742943B2 - 工作機械送り系の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の送り系を制御する制御装置、特に送り方向の反転時における送り系の制御に特徴を有する制御装置に関する。

工作機械を用いた加工の分野では、例えば、テーブル上の被加工物に対して２次元平面上で円弧切削を行う場合、送り方向が互いに直交する２つの送り軸の同期した動作により、テーブルと工具とをその移動軌跡が円弧を描くように相対的に移動させ、このような動作によって円弧切削を行なう。

そして、従来、このような円弧切削において、いずれか一方の送り軸の送り方向を反転させる際に、摩擦等の影響により当該反転動作に追随遅れが生じることが知られている。例えば、テーブルの送り方向を反転させる際に、その送り軸のサーボモータに入力される反転指令に対して、テーブルの反転動作が瞬時に追随せず、摩擦等の影響によって時間的に遅れを生じるのである。このような追随遅れを一般的にロストモーションという。そして、このような追随遅れが生じると、適切な円弧切削を行うことができず、被加工物の切削面に象限突起と呼ばれる突起や段差が形成されるのである。

そこで、従来、このような象限突起の発生を抑制する方法として、下記特許文献１に開示される発明が提案されている。この特許文献１に開示される発明では、象限突起の大きさは、象限が切り替わる時点の加速度に依存するとされており、当該加速度を切削送り速度及び切削円弧半径を基に算出し、算出した加速度の値に応じた適切な補正量を演算式又はテーブルから取得し、取得した補正量を速度指令信号に加えるようにしている。

特許第３５２０１４２号公報

しかしながら、本発明者等は、鋭意研究の結果、前記ロストモーションによって形成される象限突起の大きさは、加速度のみに依存するものではなく、同じ加速度であっても切削する円弧の半径によって、形成される象限突起の大きさが異なることを見出した。即ち、円弧切削時に生じる象限突起の大きさは、加速度及び切削円弧半径の双方に依存していることを見出したのである。したがって、上述した特許文献１に開示される従来の方法のように、加速度のみに応じて補正するようにしたのでは、象限突起の発生を十分に抑制することができなかった。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、円弧切削時の象限突起の発生を十分効果的に抑制することができる工作機械送り系の制御装置の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、少なくとも２つの直線送り軸を有するＮＣ工作機械の送り系を前記直線送り軸ごとに制御する制御装置であって、
ＮＣプログラムに従い、前記直線送り軸に対する動作指令信号を生成する動作指令生成部と、
前記動作指令生成部により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を基に速度指令信号を生成する位置制御部、及び、前記位置制御部により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を基に電流指令信号を生成する速度制御部を含み、前記速度制御部により生成された前記電流指令信号に基づき前記送り系に含まれる駆動モータの回転動作を制御する駆動制御部と、
前記ＮＣプログラム又は前記動作指令信号を解析して、円弧切削時の送り速度、及び切削円弧半径（又は切削円弧の曲率）を認識し、認識した前記送り速度、及び前記切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率）を基に前記送り系の加速度を取得する加速度取得部と、
前記送り系の送り方向を反転させる際の追随遅れによって生じる象限突起を補正するためのパラメータであって、前記加速度と、前記切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度）とに対応付けて割り当てられた補正量に関するデータを記憶する補正量記憶部と、
前記送り系の送り方向を反転させる際に、前記加速度取得部により認識された前記切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度）、及び前記加速度取得部により取得された前記加速度を認識し、認識した前記切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度）、及び前記加速度に応じた前記補正量を前記補正量記憶部から読み出し、読み出した前記補正量を前記速度指令信号に加える補正を行う象限突起補正部と、を備え、
前記速度制御部は、前記象限突起補正部による補正後の速度指令信号に基づき前記電流指令信号を生成するように構成された工作機械送り系の制御装置に係る。なお、本発明において、上記円弧切削とは、特定のＧコード（ＮＣコード）を用いた加工のみならず、このようなＧコードに依存しない曲面加工も含む概念である。

本発明においては、各構成要素による処理は直線送り軸ごとに行われる。まず、動作指令生成部により、ＮＣプログラムを基に直線送り軸に対する動作指令信号が生成され、位置制御部により、上記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を基に速度指令信号が生成される。ついで、速度制御部により、上記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を基に電流指令信号が生成され、駆動制御部により、上記電流指令信号に基づいて送り系の駆動モータの回転動作が制御される。

尚、前記直線送り軸は、ボールねじ、ボールナット、ボールねじを駆動するサーボモータなどから構成される個別の送り機構であり、送り系とは、このような直線送り軸を一以上含む送り装置全体を意味する。

また、加速度取得部により、上記ＮＣプログラム又は上記動作指令信号が解析され、円弧切削時の送り速度、及び切削円弧半径（又は切削円弧の曲率）が認識される。そして、加速度取得部により、認識された上記送り速度、及び上記切削円弧半径（又は切削円弧の曲率）を基に送り系の加速度が取得される。ここで、本発明の制御装置には、送り系の送り方向を反転させる際、言い換えれば、直線送り軸の送り方向を反転させる際の追随遅れに起因して生じる象限突起を補正するためのパラメータであって、上記加速度と、前記切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度）とに対応付けて割り当てられた補正量に関するデータを予め記憶する補正量記憶部が設けられる。

このような構成において、上記象限突起補正部により、送り系の送り方向を反転させる際に、加速度取得部により認識された切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）、及び当該加速度取得部により取得された加速度が認識され、認識された切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）、及び加速度に応じた補正量が補正量記憶部から読み出され、次いで、象限突起補正部により、読み出された補正量が速度指令信号に加えられる補正が行われる。そして、速度制御部により、象限突起補正部による補正後の速度指令信号（つまり、上記補正量が付加された速度指令信号）に基づき電流指令信号が生成される。

このように本発明では、円弧切削時の象限突起の発生が上記加速度、及び切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）の双方に依存することを見出した上で、円弧切削時において送り系の送り方向を反転させる際に、象限突起補正部により、当該反転時における切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）、及び加速度の双方に応じた補正量が速度指令信号に加えられる。これにより、円弧切削時における象限突起の発生を確実に抑制することができる。すなわち、加速度のみに依存するとして決められた補正量を用いて象限突起補正を行う従来の構成では抑制し得なかった象限突起を抑制することが可能となる。

尚、切削円弧は、その半径によって特定される他、その曲率によっても特定され、また、円弧切削時の加速度を同じ速度とした場合、円弧切削時の送り速度は、切削円弧半径（曲率）によって異なり、通常の場合、切削円弧半径が大きいほど、送り速度は速くなる。したがって、切削円弧の半径は、切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度と対応関係を持つものとして把握することができ、この結果、象限突起の大きさは、切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度に依存するものと観念することができる。よって、本発明では、上述のように、切削円弧半径に代えて、切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度を要素としてその補正量を設定する態様を含めるようにしている。

尚、本発明に対する参考的な態様としては、前記補正量に関するデータは、前記加速度と、前記切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）とに対応付けて割り当てられた補正量を有するテーブルデータの態様を採ることができる。

この参考的な態様によれば、加速度、及び切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）を取得すれば、円弧切削時に送り系の送り方向を反転させる際に用いるべき補正量が設定されている場合には、これを直接認識することができる。このため、加速度、及び切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）を用いて演算式により補正量を求める場合に比べて処理が簡単になる。

そして、本発明に係る工作機械送り系の制御装置は、前記加速度と象限突起量との対応関係を示す近似曲線であって、前記切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度）に応じて得られる近似曲線に係る関数を取得する関数取得部をさらに備え、
前記補正量記憶部に記憶される前記補正量に関するデータは、前記関数取得部により取得された前記関数のデータであり、
前記象限突起補正部は、前記切削円弧半径又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度、及び前記加速度に応じ、前記補正量記憶部に記憶された前記関数に基づいて前記象限突起量を取得すると共に、取得した前記象限突起量に基づく前記補正量を前記速度指令信号に加える補正を行うように構成される。

本発明に係るこの態様によれば、関数取得部により、前記加速度と象限突起量との対応関係を示す近似曲線であって、前記切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）に応じて得られる近似曲線に係る関数が取得され、取得された関数に係るデータが前記補正量記憶部に格納される。これにより、切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）と加速度と象限突起量との三者間の対応関係が分かる。そして、象限突起補正部により、認識した切削円弧半径（又は前記切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）、及び加速度に応じ、上記関数に基づいて象限突起量が取得され、取得した象限突起量に基づく補正量が速度指令信号に加えられる補正が実行される。

尚、この近似曲線に関するデータは、例えば、加速度、及び切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）をそれぞれ変化させながら実加工した際に生じる象限突起量を測定、或いは、適宜測定機により当該動作精度を測定することで経験的に取得され、外部から関数取得部に入力される。そして、関数取得部は入力された近似曲線に関するデータを基に、その関数を算出する。近似曲線に係る関数は、例えば、最小二乗法等によって得ることができる。

本発明によれば、円弧切削時において送り系の送り方向を反転させる際に、象限突起補正部により、当該反転時における切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）、及び加速度の双方に応じた補正量を速度指令信号に加えるようにしているので、円弧切削時における象限突起の発生を、従来に比べてより確実に抑制することができる。

本発明に対する参考的な形態に係る工作機械送り系の制御装置の構成を示すブロック図である。 加速度が同一の加速度であるときの２つの異なる切削円弧半径における象限突起量を示した説明図である。 加速度が同一の加速度であるときの２つの異なる切削円弧半径における象限突起量を示した説明図である。 図２及び図３に示したＸ−Ｙ平面における円弧切削において、象限が切り替わるときの加速度と象限突起量との関係を示したグラフであり、（ａ）は第１象限から第２象限に切り替わるときの加速度とＹ軸プラス方向における象限突起量との関係を示したグラフ、（ｂ）は第３象限から第４象限に切り替わるときの加速度とＹ軸マイナス方向における象限突起量との関係を示したグラフである。 図１の補正量記憶部に記憶される補正量に係るデータテーブルを示した説明図である。 本発明の実施形態に係る工作機械送り系の制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明に対する更に他の参考的な形態に係る工作機械送り系の制御装置の構成を示すブロック図である。 図７の第１補正量記憶部に記憶される第１補正量に係るデータテーブルを示した説明図である。

以下、本発明の実施形態、及び参考的な形態に係る工作機械送り系の制御装置について、図面を参照しながら説明する。

（参考的な形態）
まず、本発明に対する参考的な形態に係る工作機械送り系の制御装置について説明する。図１に示すように、この工作機械送り系の制御装置１は、ＮＣプログラム記憶部２と、動作指令生成部３と、加速度取得部４と、補正量記憶部５と、象限突起補正部（ロストモーション補正部）６と、Ｘ軸駆動制御部７Ｘと、Ｙ軸駆動制御部７Ｙと、Ｚ軸駆動制御部７Ｚとを備える。Ｘ軸駆動制御部７Ｘは、Ｘ軸位置制御部８Ｘと、Ｘ軸速度制御部９Ｘと、Ｘ軸電流制御部１０Ｘとを有する。同様に、Ｙ軸駆動制御部７Ｙは、Ｙ軸位置制御部８Ｙと、Ｙ軸速度制御部９Ｙと、Ｙ軸電流制御部１０Ｙとを有し、Ｚ軸駆動制御部７Ｚは、Ｚ軸位置制御部８Ｚと、Ｚ軸速度制御部９Ｚと、Ｚ軸電流制御部１０Ｚとを有する。

この制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、前記動作指令生成部３、加速度取得部４、象限突起補正部６、Ｘ軸駆動制御部７Ｘ、Ｙ軸駆動制御部７Ｙ、及びＺ軸駆動制御部７Ｚは、ＲＯＭなどのメモリに記憶された適宜コンピュータプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、その機能が実現される。また、ＮＣプログラム記憶部２及び補正量記憶部５はＲＡＭなどの各種メモリで構成される。

ここで、図２（ａ）に、加速度が６９４４［μｍ／ｓ^２］、送り速度が１１１８［ｍｍ／ｍｉｎ］、切削円弧半径が５０［ｍｍ］であるときの象限突起量を示し、図２（ｂ）に、加速度が６９４４［μｍ／ｓ^２］、送り速度が３５３．５［ｍｍ／ｍｉｎ］、切削円弧半径が５［ｍｍ］であるときの象限突起量を示している。また、図３（ａ）に、加速度が２７７７２９［μｍ／ｓ^２］、送り速度が７０７０．４［ｍｍ／ｍｉｎ］、切削円弧半径が５０［ｍｍ］であるときの象限突起量を示し、図３（ｂ）に、加速度が２７７７２９［μｍ／ｓ^２］、送り速度が２２３５．９［ｍｍ／ｍｉｎ］、切削円弧半径が５［ｍｍ］であるときの象限突起量を示している。図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、加速度が同じであっても、切削円弧半径（又は切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度）が異なれば、生じる象限突起量に差があることが分かる。また、切削円弧半径に応じて円弧切削時の送り速度が異なる。

また、図４は、図２及び図３に示したＸ−Ｙ平面における円弧切削において、象限が切り替わったときの加速度と象限突起量との関係を示したグラフであり、その（ａ）は円弧切削が第１象限から第２象限に切り替わったときの加速度とＹ軸プラス方向における象限突起量との関係を示したグラフ、（ｂ）は円弧切削が第３象限から第４象限に切り替わったときの加速度とＹ軸マイナス方向における象限突起量との関係を示したグラフである。この図４（ａ），（ｂ）に示したグラフからも分かるように、同じ加速度であっても、切削円弧半径（５，１０，２５，５０，７５，１００［ｍｍ］）によって象限突起量が異なっている。

図１に戻り、ＮＣプログラム記憶部２は、工作機械用のＮＣ（Numerical Control）プログラムを記憶する。動作指令生成部３は、ＮＣプログラム記憶部２に記憶されるＮＣプログラムを基に、直線送り軸に対する動作指令信号（移動位置及び送り速度に関する指令信号）、すなわちＸ軸用の直線送り軸に対する動作指令信号、Ｙ軸用の直線送り軸に対する動作指令信号、及びＺ軸用の直線送り軸に対する動作指令信号を生成する。動作指令生成部３は、対応する動作指令信号をＸ軸位置制御部８Ｘ、Ｙ軸位置制御部８Ｙ、及びＺ軸位置制御部８Ｚに与える。また、動作指令生成部３は上記動作指令信号を加速度取得部４に与える。

Ｙ軸用の直線送り軸の制御方法及びＺ軸用の直線送り軸の制御方法はＸ軸用の直線送り軸の制御方法と同じであるため、以下では、Ｘ軸用の直線送り軸の制御方法を代表的に説明する。Ｘ軸位置制御部８Ｘは、受信した動作指令信号に従い速度指令信号を生成してＸ軸速度制御部９Ｘに送信し、Ｘ軸速度制御部９Ｘは、受信した速度指令信号に従い電流指令信号を生成してＸ軸電流制御部１０Ｘに送信する。そして、Ｘ軸電流制御部１０Ｘは、受信した電流指令信号に従い駆動電流を生成してＸ軸サーボモータ１１Ｘに与え、Ｘ軸サーボモータ１１Ｘは、Ｘ軸電流制御部１０Ｘから与えられる駆動電流により駆動され、Ｘ軸サーボモータ１１Ｘが回転することによってＸ軸に係る直線送り軸が動作する。

Ｘ軸サーボモータ１１Ｘには図示しないロータリーエンコーダが付設されており、当該ロータリーエンコーダにより検出される現在位置信号がＸ軸位置制御部８Ｘにフィードバックされる。また、上記ロータリーエンコーダにより検出される現在速度信号がＸ軸速度制御部９Ｘにフィードバックされる。Ｘ軸位置制御部８Ｘは、動作指令生成部３により生成された動作指令信号と上記フィードバックされる現在位置信号とを基に速度指令信号を生成するように構成される。また、Ｘ軸速度制御部９Ｘは、Ｘ軸位置制御部８Ｘにより生成された速度指令信号と上記フィードバックされる現在速度信号とを基に電流指令信号を生成するように構成される。このように、Ｘ軸駆動制御部７ＸによりＸ軸サーボモータ１１Ｘの回転動作が制御される。また、同様に、Ｙ軸駆動制御部７ＹによりＹ軸サーボモータ１１Ｙの回転動作が制御され、Ｚ軸駆動制御部７ＺによりＺ軸サーボモータ１１Ｚの回転動作が制御される。

尚、前記Ｘ軸に係る直線送り軸は、Ｘ軸用のボールねじ及びボールナット、並びにこのボールねじを駆動する前記Ｘ軸サーボモータ１１Ｘなどから構成される送り機構である。同様に、Ｙ軸に係る直線送り軸は、Ｙ軸用のボールねじ及びボールナット、並びにこのボールねじを駆動する前記Ｙ軸サーボモータ１１Ｙなどから構成される送り機構であり、Ｚ軸に係る直線送り軸は、Ｚ軸用のボールねじ及びボールナット、並びにこのボールねじを駆動する前記Ｚ軸サーボモータ１１Ｚなどから構成される送り機構である。そして、前記送り系とは、このようなＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に係る各直線送り軸を含む送り装置全体を意味する。

加速度取得部４は、ＮＣプログラム又は動作指令信号を解析して円弧切削時の送り速度及び切削円弧半径を直線送り軸ごとに認識し、認識した送り速度及び切削円弧半径を基に送り系（具体的にはサーボモータ）の加速度を直線送り軸ごとに取得する。なお、送り速度をＦとし、切削円弧半径をＲとすると、上記加速度はＦ^２／Ｒにより求めることができる。

補正量記憶部５は、直線送り軸の回転方向を反転させる際の追随遅れによって生じる象限突起を補正するためのパラメータであって、上記加速度及び上記切削円弧半径に対応付けて割り当てられた補正量に関するデータを記憶する。本形態では、補正量に関するデータは、図５に示すように、加速度及び切削円弧半径に対応付けて割り当てられた補正量を有するテーブルデータである。

例えば、切削円弧半径が１０［ｍｍ］の場合に、
1)加速度が５００００［μｍ／ｓ^２］未満の場合の補正量はａ２であり、
2)加速度が５００００［μｍ／ｓ^２］以上１０００００［μｍ／ｓ^２］未満の場合の補正量はｂ２であり、
3)加速度が１０００００［μｍ／ｓ^２］以上１５００００［μｍ／ｓ^２］未満の場合の補正量はｃ２であり、
4)加速度が１５００００［μｍ／ｓ^２］以上２０００００［μｍ／ｓ^２］未満の場合の補正量はｄ２であり、
5)加速度が２０００００［μｍ／ｓ^２］以上２５００００［μｍ／ｓ^２］未満の場合の補正量はｅ２であり、
6)加速度が２５００００［μｍ／ｓ^２］以上３０００００［μｍ／ｓ^２］未満の場合の補正量はｆ２である。

尚、設定される切削円弧半径の間の値は、それぞれ補間によって設定することができる。また、図５における切削円弧半径及び加速度の各区分けは一例であって、これに限定されるものではなく、より細分化してもよい。例えば、加速度を１０００［μｍ／ｓ^２］単位で区分けし、切削円弧半径を１［ｍｍ］単位で区分けして補正量を設定してもよい。

このような補正量は、加速度及び切削円弧半径をそれぞれ変化させながらその際に生じる象限突起量を測定し、この象限突起量を補正する補正量として経験的に取得され、前記補正量記憶部５に格納される。

ここで、象限突起補正部６は、直線送り軸の回転方向を反転させる際に、加速度取得部４により認識された切削円弧半径及び当該加速度取得部４により取得された加速度を認識する。そして、象限突起補正部６は、認識した切削円弧半径及び加速度に応じた補正量を補正量記憶部５から読み出し、読み出した補正量を速度指令信号に加える補正を直線送り軸ごとに行う。例えば、象限突起補正部６は、認識した切削円弧半径が１０［ｍｍ］であり、加速度が７５０００［μｍ／ｓ^２］であるとき、補正量記憶部５から補正量としてｂ２（図５参照）を読み出し、当該補正量ｂ２を速度指令信号に加える補正を行う。

以上のように、本例の制御装置１によれば、円弧切削時において直線送り軸の回転方向を反転させる際に、象限突起補正部６により、当該反転時における切削円弧半径及び加速度の双方に応じた補正量が速度指令信号に加えられる。これにより、円弧切削時における象限突起の発生を確実に抑制することができる。すなわち、加速度のみに依存するとして決められた補正量を用いて象限突起補正を行う従来の構成では抑制し得なかった象限突起を抑制することが可能となる。

また、この形態では、上記加速度と切削円弧半径とに対応付けて割り当てられた補正量を有するテーブルデータを用いるようにした。これにより、上記加速度と切削円弧半径とを取得すれば、円弧切削時に直線送り軸の回転方向を反転させる際に用いるべき補正量が設定されている場合には、これを直接認識することができる。このため、加速度及び切削円弧半径を用いて演算式により補正量を求める場合に比べ処理が簡単になる。

（本発明の実施形態）
図６は本発明の実施形態に係る工作機械送り系の制御装置の構成を示すブロック図である。図６に示すように、本実施形態の工作機械送り系の制御装置１ａの構成が上記の参考的な形態の工作機械送り系の制御装置１の構成と異なる点は、関数取得部１２を新たに備える点であり、本例の制御装置１ａの他の構成は上記制御装置１の構成と同じである。なお、関数取得部１２は、ＲＯＭなどのメモリに記憶された適宜コンピュータプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、その機能が実現される。

図６において、関数取得部１２は、加速度と象限突起量との対応関係を示す近似曲線であって、切削円弧半径に応じて得られる近似曲線に係る関数を取得する。この近似曲線に関するデータは、加速度及び切削円弧半径をそれぞれ変化させながら、その際に生じる象限突起量を測定することで経験的に取得され、外部から関数取得部１２に入力される。そして、関数取得部１２は入力された近似曲線に関するデータを基に、その関数を算出する。近似曲線に係る関数は、例えば、最小二乗法等によって得ることができる。近似曲線に関するデータは図４を参照。

そして、本実施形態では、補正量記憶部５に記憶される補正量に関するデータは、関数取得部１２により取得される、加速度と象限突起量との対応関係を切削円弧半径ごとに示した近似曲線を示す関数のデータであり、関数取得部１２によって取得された関数データが前記補正量記憶部５に格納される。

象限突起補正部６は、直線送り軸の回転方向を反転させる際に、加速度取得部４により認識された切削円弧半径及び当該加速度取得部４により取得された加速度を認識する。次いで、象限突起補正部６は、認識した切削円弧半径及び加速度を基に、前記補正量記憶部５に記憶された上記関数に基づいて象限突起量を算出し、算出した象限突起量に応じた補正量を速度指令信号に加える補正を行う。

このように、本実施形態の工作機械送り系の制御装置１ａによれば、加速度と象限突起量との対応関係を示す近似曲線であって、切削円弧半径に応じて得られる近似曲線に係る関数が取得される。これにより、切削円弧半径と加速度と象限突起量との三者間の対応関係が分かる。そして、象限突起補正部６により、認識した切削円弧半径及び加速度に応じて、上記関数に基づいて象限突起量が取得され、取得された象限突起量に基づく補正量が速度指令信号に加えられる。以上により、象限突起を効果的に抑制することができる。

（他の参考的な形態）
図７は本発明に対する他の参考的な形態に係る工作機械送り系の制御装置の構成を示すブロック図である。図７に示すように、この形態の工作機械送り系の制御装置１ｂの構成が上記の参考的な形態の工作機械送り系の制御装置１の構成と異なる点は、第２補正量記憶部１４及び補正量更新部１５を新たに備える点と、上記制御装置１における補正量記憶部５の代わりに第１補正量記憶部１３を備える点である。上記制御装置１ｂの他の構成は上記制御装置１の構成と同じである。なお、補正量更新部１５は、ＲＯＭなどのメモリに記憶された適宜コンピュータプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、その機能が実現される。また、第１補正量記憶部１３及び第２補正量記憶部１４はＲＡＭなどの各種メモリで構成される。

図７において、第１補正量記憶部１３は、直線送り軸の回転方向を反転させる際の追随遅れによって生じる象限突起を補正するためのパラメータであって、加速度に対応付けて割り当てられた第１補正量に関するデータを記憶する。

象限突起補正部６は、直線送り軸の回転方向を反転させる際に、加速度取得部４により取得された加速度を認識し、認識した加速度に応じた第１補正量を第１補正量記憶部１３から読み出し、読み出した第１補正量を速度指令信号に加える補正を行う。このように、象限突起補正部６は、加速度に対応付けされた第１補正量を用いて補正を行うように構成されている。

ここで、第２補正量記憶部１４は、直線送り軸の回転方向を反転させる際の追随遅れによって生じる象限突起を補正するためのパラメータであって、加速度と切削円弧半径とに対応付けて割り当てられた第２補正量（図５参照）に関するデータを記憶する。すなわち、第２補正量記憶部１４に記憶される第２補正量は、加速度のみに対応付けられた第１補正量（後述の補正量更新部１５による更新前の第１補正量）とは異なり、加速度及び切削円弧半径に対応付けられたものである。

そして、補正量更新部１５により、第１補正量記憶部１３に記憶されている第１補正量が更新される。詳しく説明すると、補正量更新部１５は、直線送り軸の回転方向を反転させる際に、加速度取得部４により認識された切削円弧半径及び当該加速度取得部４により取得された加速度を認識する。そして、補正量更新部１５は、認識した切削円弧半径及び加速度に応じた第２補正量を第２補正量記憶部１４から読み出す。続いて、補正量更新部１５は、読み出した第２補正量を、第１補正量記憶部１３に記憶されている、当該第２補正量に係る加速度と同じ加速度に対応付けられた第１補正量に対して上書きすることにより、上書きされた第２補正量を更新後の第１補正量として第１補正量記憶部１３に記憶させる。

例を挙げて説明すると、補正量更新部１５は、切削円弧半径が１０［ｍｍ］であり、加速度が７５０００［μｍ／ｓ^２］であると認識したとき、第２補正量記憶部１４から第２補正量としてｂ２（図５参照）を読み出す。そして、補正量更新部１５は、読み出した第２補正量ｂ２を、図８に示すように、上記認識した加速度と同じ加速度に対応付けられた第１補正量に対して上書きして更新する。これにより、第１補正量記憶部１３に記憶される更新後の第１補正量ｂ２は、加速度だけでなく切削円弧半径にも対応付けられたものとなる。なお、図８のテーブルにおいて、更新後の第１補正量であるｂ２以外の各第１補正量は更新前のものであるが図示を省略している。但し、これらｂ２以外の各第１補正量を同時に更新することも勿論可能である。

象限突起補正部６は、上述した処理において第１補正量記憶部１３から更新後の第１補正量を読み出し、読み出した更新後の第１補正量を速度指令信号に加える補正を行う。また、Ｘ軸速度制御部９Ｘは、象限突起補正部６による補正後の速度指令信号に基づき電流指令信号を生成する。なお、Ｙ軸速度制御部９Ｙ及びＺ軸速度制御部９Ｚの処理も同様である。

このように、この形態の工作機械送り系の制御装置１ｂによれば、第１補正量を加速度及び切削円弧半径の両方に対応付けした補正量に更新する補正量更新部１５を設けることで、加速度のみに対応付けされた第１補正量を速度指令信号に加える補正を行う基本的な補正システムをそのまま用いることができる。これにより、ユーザーが上記基本的な補正システムを既に有する場合には、補正量更新部１５等を設けるだけで済むため、上記制御装置１ｂの製造コストを大きく削減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、さらに次の変形例を適用することができる。

上記実施形態では、切削円弧半径及び加速度に応じて補正量を決定することとしたが、これに限定されるものではなく、切削円弧の曲率と加速度、又は円弧切削時の送り速度と加速度に応じて補正量を決定するようにしてもよい。このようにしても、円弧切削時における象限突起の発生を確実に抑制することができ、従来では抑制し得なかった象限突起を抑制することができる。

上述したように、切削円弧は、その半径によって特定される他、その曲率によっても特定され、また、円弧切削時の加速度を同じ速度とした場合、円弧切削時の送り速度は、切削円弧半径（曲率）によって異なり、通常の場合、切削円弧半径が大きいほど、送り速度は速くなる。したがって、切削円弧の半径は、切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度と対応関係を持つものとして把握することができ、この結果、象限突起の大きさは、切削円弧の曲率又は円弧切削時の送り速度に依存するものと観念することができる。よって、切削円弧の曲率と加速度、又は円弧切削時の送り速度と加速度に応じた補正量を設定して適宜補正することで、従来抑制し得なかった象限突起を抑制することが可能となる。

また、上記実施形態では、円弧切削は特定のＧコードを用いた加工であるとしたが、これに限定されるものではなく、曲面加工を含んでもよい。

１ 工作機械送り系の制御装置
１ａ 工作機械送り系の制御装置
１ｂ 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 加速度取得部
５ 補正量記憶部
６ 象限突起補正部
７Ｘ Ｘ軸駆動制御部（駆動制御部）
７Ｙ Ｙ軸駆動制御部（駆動制御部）
７Ｚ Ｚ軸駆動制御部（駆動制御部）
８Ｘ Ｘ軸位置制御部（位置制御部）
８Ｙ Ｙ軸位置制御部（位置制御部）
８Ｚ Ｚ軸位置制御部（位置制御部）
９Ｘ Ｘ軸速度制御部（速度制御部）
９Ｙ Ｙ軸速度制御部（速度制御部）
９Ｚ Ｚ軸速度制御部（速度制御部）
１０Ｘ Ｘ軸電流制御部
１０Ｙ Ｙ軸電流制御部
１０Ｚ Ｚ軸電流制御部
１１Ｘ Ｘ軸サーボモータ（駆動モータ）
１１Ｙ Ｙ軸サーボモータ（駆動モータ）
１１Ｚ Ｚ軸サーボモータ（駆動モータ）
１２ 関数取得部
１３ 第１補正量記憶部
１４ 第２補正量記憶部
１５ 補正量更新部

Claims (1)

1. 少なくとも２つの直線送り軸を有するＮＣ工作機械の送り系を前記直線送り軸ごとに制御する制御装置であって、
   ＮＣプログラムに従い、前記直線送り軸に対する動作指令信号を生成する動作指令生成部と、
   前記動作指令生成部により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を基に速度指令信号を生成する位置制御部、及び、前記位置制御部により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を基に電流指令信号を生成する速度制御部を含み、前記速度制御部により生成された前記電流指令信号に基づき前記送り系に含まれる駆動モータの回転動作を制御する駆動制御部と、
   前記ＮＣプログラム又は前記動作指令信号を解析して、円弧切削時の送り速度、及び切削円弧半径又は切削円弧の曲率を認識し、認識した前記送り速度、及び前記切削円弧半径又は前記切削円弧の曲率を基に前記送り系の加速度を取得する加速度取得部と、
   前記加速度と象限突起量との対応関係を示す近似曲線であって、前記切削円弧半径又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度に応じて得られる近似曲線に係る関数を取得する関数取得部と、
   前記送り系の送り方向を反転させる際の追随遅れによって生じる象限突起を補正するためのパラメータであって、前記加速度と、前記切削円弧半径又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度とに対応付けて割り当てられた補正量に関するデータとして、前記関数取得部により取得された前記関数に係るデータを記憶する補正量記憶部と、
   前記送り系の送り方向を反転させる際に、前記加速度取得部により認識された前記切削円弧半径又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度、及び前記加速度取得部により取得された前記加速度を認識し、認識した前記切削円弧半径又は前記切削円弧の曲率又は前記円弧切削時の送り速度、及び前記加速度に応じ、前記補正量記憶部に記憶された前記関数に基づいて前記象限突起量を取得すると共に、取得した前記象限突起量に基づく補正量を前記速度指令信号に加える補正を行う象限突起補正部と、を備え、
   前記速度制御部は、前記象限突起補正部による補正後の速度指令信号に基づき前記電流指令信号を生成するように構成されていることを特徴とする工作機械送り系の制御装置。

Images