JP6750546B2 - 数値制御装置と制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御装置と制御方法に関する。

工作機械はモータと送り軸を備える。送り軸はモータで駆動する。数値制御装置は送り軸の加減速制御を行う。加速度とモータのトルクは比例関係にある。モータは定格に基づく最大出力トルク特性を有する。数値制御装置はモータの出力トルクを最大出力トルク特性の領域内で制御するのが望ましい。特許文献１に記載の数値制御装置は加減速制御手段を備える。加減速制御手段は、モータの出力トルクを最大限利用する為、モータの最大出力トルク特性に近似して送り軸の二段加減速制御を行う。図７に示すモータの最大出力トルク特性Ｍ１は、回転数Ｒ１からモータの最大出力トルクが一定の傾きで直線的に減少する。加減速制御手段は、モータの出力トルク特性Ｑ１が最大出力トルク特性Ｍ１の領域内となるように、送り軸の二段加減速制御を行う。

二段加減速制御におけるモータの出力トルク特性Ｑ１は、加速開始当初の加速度増加期間Ｔ１、加速度一定の第一加速度一定期間Ｔ２、加速終了に合わせて加速度を減少する第一加速度減少期間Ｔ３、加速終了前の第二加速度減少期間Ｔ４を備える。加速度増加期間Ｔ１における加速度変化の傾きは、第一，第二加速度減少期間Ｔ３，Ｔ４における加速度変化の傾きよりも大きく設定する。第一加速度減少期間Ｔ３における第一加速度減少速度は一定の第一傾きを備える。第二加速度減少期間Ｔ４における第二加速度減少速度は第一傾きよりも大きな一定の第二傾きを備える。故に出力トルク特性Ｑ１は最大出力トルク特性Ｍ１の領域内にできる。

特許第５２３３５９２号公報

図８に示すモータの最大出力トルク特性Ｍ２は、回転数Ｒ１から高回転数側の領域において、モータの最大出力トルクの減少する傾きが高回転数になるにつれて緩くなる。モータの出力トルク特性Ｑ１は、回転数Ｒ１から高回転数側の領域において最大出力を超える部分が生じてしまう。故に加減速制御手段は低回転数側の出力トルクを減少する必要があるので（図８中点線参照）、モータの出力トルクを有効利用できないという問題点があった。

本発明の目的は、サーボモータの出力トルクを有効利用できる数値制御装置と制御方法を提供することである。

請求項１の数値制御装置は、サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を一定にする第一加速度一定期間と、前記第一加速度一定期間の後に加速度を減少する加速度減少期間とを有する加減速制御を実行する制御部を備えた数値制御装置において、前記制御部は、前記加速度増加期間における加速度増加速度の時定数を、前記加速度減少期間の加速度減少速度の時定数よりも小さくすると共に、前記加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に、加速度を一定にする第二加速度一定期間を設けたことを特徴とする。制御部は、加速度増加期間における加速度増加速度の時定数を、加速度減少期間の時定数よりも小さくする。故に数値制御装置はサーボモータの低速回転数側の最大出力トルクを有効利用できる。制御部は加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に、第二加速度一定期間を設ける。故に数値制御装置は、加速度を段階的に減少できるので、出力トルクを高速回転数側の最大出力トルクを超えないように近似できる。故に数値制御装置はサーボモータの出力トルクを有効利用できる。加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分とは、加速度減少期間の開始時に設けた一定の傾きの加速度減少速度の期間と、加速度減少期間の終了時に設けた一定の傾きの加速度減少速度の期間との間に挟まる部分を意味する。即ち、第二加速度一定期間は、加速度減少期間開始時から始まらないこと、加速度減少期間の終了時で第二加速度一定期間が終了しないことを意味する。第二加速度一定期間は、加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に一つ又は複数設けてもよい。

請求項２の数値制御装置の前記制御部は、前記サーボモータの回転数に対応する最大出力トルクである最大出力トルク特性のうち、前記最大出力トルクが減少する所定部分の傾きが、前記回転数が高回転数になるにつれて小さくなる場合において、前記所定部分に対応する前記加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に前記第二加速度一定期間を設け、前記駆動軸の前記加減速制御における時間に対する加速度に比例する前記サーボモータの出力トルクが、前記加速度増加期間、前記第一加速度一定期間、及び前記加速度減少期間において前記最大出力トルクを超えないように制御するとよい。最大出力トルクが減少する所定部分の傾きが高回転数になるにつれて小さくなるような最大出力トルク特性を有するサーボモータの場合、加速度増加期間における加速度増加速度の時定数を、加速度減少期間の加速度減少速度の時定数よりも小さくすると、最大出力トルク特性の所定部分において、サーボモータの出力トルクが最大出力トルクを超えてしまう場合がある。本発明は、所定部分に対応する加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に第二加速度一定期間を設けることで、出力トルクが高回転数側の最大出力トルクを超えないようにできる。故に数値制御装置はサーボモータの低回転数側の出力トルクを有効利用できる。

請求項３の制御方法は、サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を一定にする第一加速度一定期間と、前記第一加速度一定期間の後に加速度を減少する加速度減少期間とを有する加減速制御を実行する制御工程を行う数値制御装置の制御方法において、前記制御工程は、前記加速度増加期間における加速度増加速度の時定数を、前記加速度減少期間の加速度減少速度の時定数よりも小さくすると共に、前記加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に、前記加速度を一定にする第二加速度一定期間を備えたことを特徴とする。故に数値制御装置は上記制御工程を行うことで、請求項１記載の効果を得ることができる。

本発明の数値制御装置は、サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を一定にする第一加速度一定期間と、前記第一加速度一定期間の後に加速度を減少する加速度減少期間とを有する加減速制御を実行する制御部を備えた数値制御装置において、前記制御部は、前記加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に、前記加速度を一定にする第二加速度一定期間を設けてもよい。

数値制御装置２０と工作機械１０の電気的構成を示すブロック図。 サーボモータの最大出力トルク特性Ｍ２と特定加減速制御による出力トルク特性Ｑ２を示す図表。 Ｘ軸モータの特定加減速制御による加速度パターンと速度パターンを示す図表。 速度算出処理の流れ図。 図４の続きを示す流れ図。 Ｘ軸モータの最大出力トルク特性Ｍ３と出力トルク特性Ｑ３（変形例）を示す図表。 サーボモータの最大出力トルク特性Ｍ１と従来の二段加減速制御による出力トルク特性Ｑ１を示す図表。 サーボモータの最大出力トルク特性Ｍ２と従来の二段加減速制御による出力トルク特性Ｑ１を示す図表。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１に示す数値制御装置２０は工作機械１０の軸移動を制御することで、テーブル（図示略）上面に保持した被削材（図示略）の切削加工を行う。工作機械１０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。

図１を参照し、工作機械１０の構成を説明する。工作機械１０は、例えばテーブル上面に保持した被削材に対し、Ｚ軸方向に延びる主軸に装着した工具をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動して加工（例えばドリル加工、タップ加工、側面加工、旋削加工等）を行う立型工作機械である。工作機械１０は図示しない主軸機構、主軸移動機構、工具交換装置等を備える。主軸機構は主軸モータ１２を備え、工具を装着した主軸を回転する。主軸移動機構は、Ｚ軸モータ１１、Ｘ軸モータ１３、Ｙ軸モータ１４を更に備え、テーブル（図示略）上面に支持した被削材に対し相対的に主軸をＸＹＺの各軸方向に夫々移動する。工具交換装置はマガジンモータ１５を備え、複数の工具を収納する工具マガジン（図示略）を駆動し、主軸に装着した工具を他の工具と交換する。Ｚ軸モータ１１、主軸モータ１２、Ｘ軸モータ１３、Ｙ軸モータ１４、マガジンモータ１５は、サーボモータである。本実施形態は、Ｚ軸モータ１１、主軸モータ１２、Ｘ軸モータ１３、Ｙ軸モータ１４、マガジンモータ１５を総称する場合、モータ１１〜１５と呼ぶ。

工作機械１０は操作盤１６を更に備える。操作盤１６は入力部１７と表示部１８を備える。入力部１７は各種入力、指示、設定等を行う為の機器である。表示部１８は各種画面を表示する機器である。操作盤１６は数値制御装置２０の入出力部２５に接続する。Ｚ軸モータ１１はエンコーダ１１Ａを備える。主軸モータ１２はエンコーダ１２Ａを備える。Ｘ軸モータ１３はエンコーダ１３Ａを備える。Ｙ軸モータ１４はエンコーダ１４Ａを備える。マガジンモータ１５はエンコーダ１５Ａを備える。エンコーダ１１Ａ〜１５Ａは数値制御装置２０の後述する駆動回路２６〜３０に各々接続する。

数値制御装置２０の電気的構成を説明する。数値制御装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、記憶装置２４、入出力部２５、駆動回路２６〜３０等を備える。ＣＰＵ２１は数値制御装置２０を統括制御する。ＲＯＭ２２は、速度算出プログラム等の各種プログラムを記憶する。速度算出プログラムは、後述する速度算出処理（図４，図５参照）を実行する為のプログラムである。ＲＡＭ２３は各種処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置２４は不揮発性メモリであり、例えば加工する為のＮＣプログラムの他、各種データを記憶する。入出力部２５は操作盤１６に接続する。駆動回路２６〜３０はサーボアンプである。駆動回路２６はＺ軸モータ１１とエンコーダ１１Ｂに接続する。駆動回路２７は主軸モータ１２とエンコーダ１２Ａに接続する。駆動回路２８はＸ軸モータ１３とエンコーダ１３Ａに接続する。駆動回路２９はＹ軸モータ１４とエンコーダ１４Ａに接続する。駆動回路３０はマガジンモータ１５とエンコーダ１５Ａに接続する。

ＣＰＵ２１は、被削材を加工する為のＮＣプログラムを読取り、送り軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）、主軸、マガジン軸等の各駆動軸を目標位置に移動する為の制御指令を駆動回路２６〜３０に送信する。駆動回路２６〜３０は、ＣＰＵ２１から受信した制御指令（駆動信号）に応じて対応する各モータ１１〜１５に駆動電流（パルス）を夫々出力する。駆動回路２６〜３０はエンコーダ１１Ａ〜１５Ａからフィードバック信号（位置と速度の信号）を受け、モータ１１〜１５の位置と速度の制御を行う。駆動回路２６〜３０はサーボアンプを駆動するサーボアンプであり、例えばＦＰＧＡ回路で構成してもよい。

図２を参照し、サーボモータの特定加減速制御を説明する。特定加減速制御とは、例えば最大出力トルク特性Ｍ２を有する特定のサーボモータについて行う加減速制御である。最大出力トルク特性Ｍ２は、回転数Ｒ１から高回転数側の領域において、サーボモータの最大出力トルクの減少する傾きが一定ではなく高回転数になるにつれて緩くなる特性を有する。例えばサーボモータを出力トルクが最大出力トルクを超えた状態で長期間使用すると、サーボモータの温度が上昇し、オーバヒートが発生する可能性は高い。トルクと加速度は比例関係にある。故にＣＰＵ２１は、サーボモータの出力トルクが最大出力トルクを超えないように、サーボモータで駆動する駆動軸の動作について加減速制御（特定加減速制御）を行う。

出力トルク特性Ｑ２は、特定加減速制御を適用した時のサーボモータの出力トルク特性である。出力トルク特性Ｑ２は、最大出力トルク特性Ｍ２の領域内に収まっている。特定加減速制御は、例えばＸ軸等の送り軸の移動開始時の動作を、加速開始当初の加速度増加期間Ｔ１、加速度一定の第一加速度一定期間Ｔ２、加速終了に合せて加速度を減少する加速度減少期間Ｔ６の３期間に区分する。更に加速度減少期間Ｔ６は、期間Ｔ２の終了に合わせて加速度を減少する第一加速度減少期間Ｔ３、加速度一定の第二加速度一定期間Ｔ５、加速終了前の第二加速度減少期間Ｔ４の３期間に区分する。期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、図７に示す二段加減速制御の期間Ｔ１〜Ｔ４と同じである。特定加減速制御は、期間Ｔ３とＴ４の間に、加速度一定の期間Ｔ５を設ける。故に出力トルク特性Ｑ２は、回転数Ｒ１から高回転数側の領域において最大出力トルクが緩やかに減少する特性に合わせて、出力トルクを段階的に減少できる。故に出力トルク特性Ｑ２は、回転数Ｒ１から高回転数側の領域において、出力トルクが最大出力トルクを超えないように近似できる。

図３を参照し、特定加減速制御における加速度パターンを説明する。図３の実線は、Ｘ軸モータ１３の特定加減速制御における移動開始から移動終了までの加速度パターンを示す。点線は、Ｘ軸モータ１３の加速度パターンに対応する速度パターンを示す。加速度増加期間Ｔ１の加速度増加速度ａ１の時定数ｔ１は、加速度減少期間Ｔ６の加速度減少速度ａ２の時定数ｔ２よりも小さく設定するとよい。特定加減速制御は、サーボモータの低回転数側の出力トルクを最大出力トルクに近似できる(図２参照）。Ｘ軸モータ１３は、回転数Ｒ１から高回転数側の領域において、最大出力トルクの減少する傾きが高回転数になるにつれて緩くなる特性を有する特定のサーボモータである。例えばＸ軸の移動開始時のＸ軸モータ１３の動作は、上記の様に、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ４の順に５期間に区分する。作業者は、期間Ｔ４後の速度Ｖ１と、期間Ｔ２後の速度Ｖ２を、操作盤１６の入力部１７で予め入力設定する。速度Ｖ１とＶ２は例えばＲＡＭ２３に記憶するとよい。

期間Ｔ１〜Ｔ５の夫々における加速度算出方法を説明する。加速度増加期間Ｔ１では、目標加速度を第一加速度Ａ１に設定する。第一加速度Ａ１は、作業者が入力設定した速度Ｖ２に基づき演算する。速度Ｖ２と第一加速度Ａ１の関係は式（１）である。
・Ｖ２＝Ａ１×Ｔ１／２＋Ａ１×Ｔ２ ・・・（１）
故に第一加速度Ａ１は、式（１）を変形した以下の式（２）で演算できる。
・Ａ１＝２×Ｖ２／（Ｔ１＋２×Ｔ２） ・・・（２）
加速度増加期間Ｔ１における加速度変化の傾きは、加速度増加速度ａ１である。加速度増加速度ａ１＝Ａ１／Ｔ１で一定である。加速度増加期間Ｔ１における加速度Ａは、以下の式（３）で演算できる。ｔは、加速開始（移動開始）からの経過時間である。
・Ａ＝Ａ１×ｔ／Ｔ１ ・・・（３）

第一加速度一定期間Ｔ２では、第一加速度Ａ１を維持すると共に、期間Ｔ２経過後、Ｘ軸の速度Ｖが、作業者が入力設定した速度Ｖ２になるように制御する。第一加速度一定期間Ｔ２では、Ｘ軸モータ１３の最大出力トルク或いはその近傍トルクに対応した第一加速度Ａ１を維持する為、Ｘ軸モータ１３の最大出力トルクの有効利用及び移動時間の短縮化が図れる。

第一加速度減少期間Ｔ３では、目標加速度を第二加速度Ａ２に設定する。第二加速度Ａ２は、作業者が入力した速度Ｖ１とＶ２に基づき以下の式（４）で演算する。
・Ａ２＝（２×（Ｖ１−Ｖ２）−Ａ１×Ｔ３）／（Ｔ３＋Ｔ４＋２×Ｔ５） ・・・（４）
第一加速度減少期間Ｔ３の傾きは、第一加速度減少速度ａ３である。第一加速度減少速度ａ３＝（Ａ２−Ａ１）／Ｔ３で一定である。第一加速度減少期間Ｔ３における加速度Ａは、以下の式（５）で演算できる。
・Ａ＝Ａ１−（Ａ１−Ａ２）×｛ｔ−（Ｔ１＋Ｔ２）｝／Ｔ３ ・・・（５）

第二加速度一定期間Ｔ５では、（４）式で演算した第二加速度Ａ２を維持する。期間Ｔ５＝０に設定すると、特定加減速制御から二段加減速制御に変更可能である。

第二加速度減少期間Ｔ４では、目標加速度を０に設定する。第二加速度減少期間Ｔ４の傾きは、第二加速度減少速度ａ４である。第二加速度減少速度ａ４＝−Ａ２／Ｔ４で一定である。第二加速度減少速度ａ４は、第一加速度減少速度ａ３よりも大きく設定するとよい。第二加速度減少期間Ｔ４における加速度Ａは、以下の式（６）で演算できる。
・Ａ＝Ａ２−Ａ２×｛ｔ−（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ５）｝／Ｔ４ ・・・（６）

Ｘ軸の移動終了時のＸ軸モータ１３の加速度パターンは、上記Ｘ軸の移動開始時の加速度パターンの順序と逆であり、期間Ｔ４，Ｔ５，Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１の５期間に区分する。Ｘ軸の移動開始時の各期間の加速度は正なので、移動終了時の各期間の加速度は負である。計算方法は、上記計算方法と同じ式を用いて加速度の正負を逆にして計算すればよい。即ち、移動終了時における第一加速度Ａ１と第二加速度Ａ２は負の値（−Ａ１と−Ａ２）である。

図４，図５を参照し、速度算出処理を説明する。ＮＣプログラムを解釈して生成した制御指令が例えばＸ軸の移動指令であった場合、ＣＰＵ２１は、目標到達位置までのＸ軸モータ１３の加速度パターンを決定すると共に、ＲＯＭ２２から速度算出プログラムを読出し、本処理を実行する。

図４に示す如く、ＣＰＵ２１は第一加速度Ａ１と第二加速度Ａ２を算出する（Ｓ１）。第一加速度Ａ１は上記式（２）で算出し、第二加速度Ａ２は上記式（４）で算出する。ＣＰＵ２１はＸ軸の加速を開始したか否か判断する（Ｓ２）。加速を開始するまで（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１はＳ２に戻って待機する。加速を開始した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は図３の加速度パターンと加速を開始した時刻からの時間ｔに基づき、現在の加速度期間が期間Ｔ１〜Ｔ５の何れであるか判定する（Ｓ３〜Ｓ７）。現在の加速度期間が加速度増加期間Ｔ１の場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は上記式（３）で加速度Ａを算出する（Ｓ８）。ＣＰＵ２１は加速度Ａから速度Ｖを算出する（Ｓ１４）。ＣＰＵ２１は算出した速度Ｖより位置指令を生成し、Ｘ軸モータ１３の駆動回路２９に位置指令と速度指令を送信する。駆動回路２９は受信した位置指令と速度指令に基づき、Ｘ軸モータ１３を駆動制御する。Ｘ軸は速度Ｖで移動する。ＣＰＵ２１はＳ３に戻る。

現在の加速度期間が第一加速度一定期間Ｔ２の場合（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は加速度を第一加速度Ａ１に設定する（Ｓ９）。ＣＰＵ２１は第一加速度Ａ１から速度Ｖを算出する（Ｓ１４）。ＣＰＵ２１は算出した速度Ｖより位置指令を生成し、Ｘ軸モータ１３の駆動回路２９に位置指令と速度指令を送信する。ＣＰＵ２１はＳ３に戻る。

現在の加速度期間が第一加速度減少期間Ｔ３の場合（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ４：ＮＯ、Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は上記式（５）に基づき、加速度Ａを算出する（Ｓ１０）。ＣＰＵ２１は加速度Ａから速度Ｖを算出する（Ｓ１４）。ＣＰＵ２１は算出した速度Ｖより位置指令を生成し、Ｘ軸モータ１３の駆動回路２９に位置指令と速度指令を送信する。ＣＰＵ２１はＳ３に戻る。

現在の加速度期間が第二加速度一定期間Ｔ５の場合（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ４：ＮＯ、Ｓ５：ＮＯ、Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は加速度を第二加速度Ａ２に設定する（Ｓ１１）。ＣＰＵ２１は第二加速度Ａ２から速度Ｖを算出する（Ｓ１４）。ＣＰＵ２１は算出した速度Ｖより位置指令を生成し、Ｘ軸モータ１３の駆動回路２９に位置指令と速度指令を送信する。ＣＰＵ２１はＳ３に戻る。

現在の加速度期間が第二加速度減少期間Ｔ４の場合（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ４：ＮＯ、Ｓ５：ＮＯ、Ｓ６：ＮＯ、Ｓ７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は上記式（６）に基づき、加速度Ａを算出する（Ｓ１２）。ＣＰＵ２１は加速度Ａから速度Ｖを算出する（Ｓ１４）。ＣＰＵ２１は算出した速度Ｖより位置指令を生成し、Ｘ軸モータ１３の駆動回路２９に位置指令と速度指令を送信する。ＣＰＵ２１はＳ３に戻る。

Ｘ軸移動開始時における第二加速度減少期間Ｔ４が終了し、現在の加速度期間が期間Ｔ１〜Ｔ５の何れでもない場合（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ４：ＮＯ、Ｓ５：ＮＯ、Ｓ６：ＮＯ、Ｓ７：ＮＯ）、図５に示す如く、ＣＰＵ２１はＸ軸が移動停止か否か判断する（Ｓ１５）。Ｘ軸は移動中であるので（Ｓ１５：ＮＯ）、加速度を０に設定し（Ｓ１６）、速度Ｖ１に設定する（Ｓ１７）。故にＸ軸は速度Ｖ１で移動を続ける。ＣＰＵ２１はＳ３に戻る。

Ｘ軸はｐ１時刻で減速を開始する。減速とは、負方向への加速である。ＣＰＵ２１はＸ軸の移動開始時と同様に、減速を開始したｐ１時刻からの時間ｑに基づき、再び現在の加速度期間を判定する（Ｓ３〜Ｓ７）。上記の通り、Ｘ軸の移動終了時の加速度パターンは、移動開始時とは逆に、期間Ｔ４、Ｔ５、Ｔ３、Ｔ２、Ｔ１の順である。ＣＰＵ２１は現在の加速度期間に応じて加速度と速度を算出する（Ｓ８〜Ｓ１２、Ｓ１４）。

加速度増加期間Ｔ１が終了すると（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ４：ＮＯ、Ｓ５：ＮＯ、Ｓ６：ＮＯ、Ｓ７：ＮＯ）、図５に示す如く、Ｘ軸は速度Ｖ＝０で移動を停止しているので（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は本処理を終了する。Ｘ軸の目標位置までの移動は完了する。

以上説明の如く、本実施形態の数値制御装置２０は工作機械１０の動作を制御する。工作機械１０はサーボモータであるモータ１１〜１５で駆動するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸等の送り軸（駆動軸）を備える。数値制御装置２０のＣＰＵ２１は送り軸の移動開始時と移動終了時にて特定加減速制御を行う。特定加減速制御は、二段加減速制御と同様に、加速度増加期間Ｔ１、第一加速度一定期間Ｔ２、加速度減少期間Ｔ６を有する。加速度増加期間Ｔ１における時定数ｔ１は、加速度減少期間Ｔ６における時定数ｔ２よりも小さくする。故に数値制御装置２０はサーボモータの低速回転数側の最大出力トルクを有効利用できる。

特定のサーボモータの最大出力トルク特性Ｍ２は、或る回転数Ｒ１から高回転数側の領域において最大出力トルクが緩やかに減少する特性を有する。従来の二段加減速制御では、サーボモータの高回転数側の領域において出力トルクが最大出力トルクを超えてしまう可能性がある。特定加減速制御は、高回転数側の領域に対応する加速度減少期間Ｔ６の開始時と終了時を除く部分に、第二加速度一定期間Ｔ５を設ける。故に数値制御装置２０は、加速度減少期間Ｔ６において出力トルクを段階的に減少できるので、高回転数側の領域においても、出力トルクが最大出力トルクを超えないように近似できる。故に数値制御装置２０は、サーボモータの低回転数側及び高回転数側の何れの領域においても、出力トルクを有効利用できる。

上記説明にて、工作機械１０は本発明の機械の一例である。ＣＰＵ２１は本発明の制御部の一例である。図４，図５に示す速度算出処理の各処理ステップは、本発明の制御工程の一例である。

本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能なことはいうまでもない。図２に示す特定加減速制御の出力トルク特性Ｑ２は、加速度減少期間Ｔ６の開始時と終了時を除く部分に、加速度一定の第二加速度一定期間Ｔ５を一つ設けているが、加速度一定の期間を複数設けてもよい。例えば図６に示すモータの出力トルク特性Ｑ３は、特定加減速制御におけるモータの出力トルク特性Ｑ２の変形例である。出力トルク特性Ｑ３は、モータの最大出力トルク特性Ｍ３の領域内に収まる。出力トルク特性Ｑ３は、加速度減少期間Ｔ６の開始時と終了時を除く部分に、二つの加速度一定期間Ｔ５１とＴ５２を設け、それら期間Ｔ５１とＴ５２の間に加速度を減少する期間Ｔ７を設ける。故に出力トルク特性Ｑ３は、回転数Ｒ２から高回転数側の領域において、出力トルクを更に段階的に減少できるので、上記実施形態の出力トルク特性Ｑ２に比べ、出力トルクを最大出力トルクに更に近似できる。

上記実施形態はＸ軸モータ１３で駆動するＸ軸の送り動作を一例として、特定加減速制御を説明したが、その他の駆動軸であるＹ軸、Ｚ軸、主軸、マガジン軸等の駆動軸についても、特定加減速制御を用いるとよい。

上記実施形態は、例えば移動指令の対象軸を駆動するサーボモータの最大出力トルク特性に合わせて、一段加減速制御、二段加減速制御、特定加減速制御を切替えるとよい。一段加減速制御は、加速度増加期間における加速度増加速度の時定数と、加速度減少期間における加速度減少速度の時定数とを同一に設定する制御である。

上記実施形態の特定加減速制御において、加速度増加期間Ｔ１の加速度増加速度の時定数ｔ１は、加速度減少期間Ｔ６の加速度減少速度の時定数ｔ２よりも小さく設定するが、時定数ｔ１とｔ２は同一に設定してもよく、時定数ｔ２の方を時定数ｔ１よりも小さくしてもよい。

上記実施形態の駆動回路２６〜３０は数値制御装置２０に設けているが、工作機械１０に設けてもよい。

上記実施形態の工作機械１０は、主軸がＺ軸方向に延びる立型工作機械であるが、本発明は主軸が水平方向に延びる横型工作機械にも適用できる。

本実施形態はＣＰＵ２１の代わりに、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を、プロセッサとして用いてもよい。移動制御処理は、複数のプロセッサによって分散処理してもよい。プログラムを記憶するＲＯＭ２２及び記憶装置２４は、例えばＨＤＤ及び又は記憶装置等の他の非一時的な記憶媒体で構成してもよい。非一時的な記憶媒体は、情報を記憶する期間に関わらず、情報を留めておくことが可能な記憶媒体であればよい。非一時的な記憶媒体は、一時的な記憶媒体（例えば、伝送される信号）を含まなくてもよい。タップ加減速制御プログラムは、例えば、図示外のネットワークに接続されたサーバからダウンロードして（即ち、伝送信号として送信され）、フラッシュメモリ等の記憶装置等に記憶してもよい。この場合、プログラムは、サーバに備えられたＨＤＤなどの非一時的な記憶媒体に保存していればよい。

１０ 工作機械
２０ 数値制御装置
２１ ＣＰＵ
１１〜１５ モータ
Ｍ２ 最大出力トルク特性
Ｑ２ 出力トルク特性
Ｔ１ 加速度増加期間
Ｔ２ 第一加速度一定期間
Ｔ３ 第一加速度減少期間
Ｔ４ 第二加速度減少期間
Ｔ５ 第二加速度一定期間
Ｔ６ 加速度減少期間
ａ１ 加速度増加速度
ａ２ 加速度減少速度
ｔ１ 時定数
ｔ２ 時定数

Claims (3)

1. サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を一定にする第一加速度一定期間と、前記第一加速度一定期間の後に加速度を減少する加速度減少期間とを有する加減速制御を実行する制御部を備えた数値制御装置において、
   前記制御部は、前記加速度増加期間における加速度増加速度の時定数を、前記加速度減少期間の加速度減少速度の時定数よりも小さくすると共に、前記加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に、加速度を一定にする第二加速度一定期間を設けたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記サーボモータの回転数に対応する最大出力トルクである最大出力トルク特性のうち、前記最大出力トルクが減少する所定部分の傾きが、前記回転数が高回転数になるにつれて小さくなる場合において、前記所定部分に対応する前記加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に前記第二加速度一定期間を設け、前記駆動軸の前記加減速制御における時間に対する加速度に比例する前記サーボモータの出力トルクが、前記加速度増加期間、前記第一加速度一定期間、及び前記加速度減少期間において前記最大出力トルクを超えないように制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を一定にする第一加速度一定期間と、前記第一加速度一定期間の後に加速度を減少する加速度減少期間とを有する加減速制御を実行する制御工程を行う数値制御装置の制御方法において、
   前記制御工程は、前記加速度増加期間における加速度増加速度の時定数を、前記加速度減少期間の加速度減少速度の時定数よりも小さくすると共に、前記加速度減少期間の開始時と終了時を除く部分に、前記加速度を一定にする第二加速度一定期間を備えたこと
   を特徴とする制御方法。

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