JPH06348329A - 工作機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 仮想Ｙ軸上移動をＸ軸、Ｃ軸上の移動で実現
する型の工作機械における加工精度の均一化。 【構成】 位置Ｐ0 からＰ1 へワーク加工面で移動する
場合、ＣＮＣから供給される補間点データ（ｘ0i、ｙ0
i）を共有メモリから読み込み、ＸＣデータ（Ｘ0i、θ0
i）に変換する。先行補間点に対応するＸＣデータ（Ｘ0
i-1、θ0i-1）との差分ΔＸ0iが≠０ならば、移動完了
迄のＣ軸の速度推移をワーク回転中心からの距離）に応
じて制御する為に、速度ループゲインＫc を変更する。
ゲイン変更後直ちにパルス分配処理を行なって、Ｘ軸、
Ｃ軸に関する位置パルスを生成する。モータのサーボ制
御を行ないながら、上記処理をｉ＝１からｉ＝１００ま
で繰り返して、直線加工経路Ｐ1 からＰ2 に沿った加工
を実行する。加工点がワーク回転中心から離れても、最
小移動単位に対応した仮想Ｙ軸上の移動速度増大が抑え
られるので、加工精度が低下しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、工作機械の制御方法
及び制御装置に関し、特に、直交座標系上でプログラム
された動作指令を直交座標系の１軸とワーク回転Ｃ軸上
の運動指令に変換して加工を実行する型の工作機械を制
御する為の方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直交座標系上でプログラムされた動作指
令を直交座標系の１軸とワーク回転Ｃ軸上の運動指令に
変換して加工を実行する型の工作機械は、既に公知であ
る。図１は、この型の工作機械の加工実行部分周辺の概
略構成を概念的に例示したものである。図１において、
符号１で総括的に指示されている精密工作機械は、ベッ
ド６と該ベッド６上に設けられた工具移動部９及びワー
ク移動部１２を備えている。工具移動部９は、Ｘガイド
７に沿って移動可能に配置されたＸスライド８を有し、
Ｘスライド８に搭載されたエア・スピンドル４にはダイ
ヤモンド工具５が装着されている。一方、ワーク移動部
１２は、コラム１０、Ｚスライド１１、Ｃテーブル（回
転テーブル）２から構成されており、Ｃテーブル２には
ワーク３が取り付けられている。

【０００３】ここに示した工作機械では、Ｃテーブル２
に取り付けられたワーク３に対し、エア・スピンドル４
に装着された工具５を用いたフライカッティング方式に
よる切削加工が施される。ワーク３を取り付けたＣテー
ブルの回転移動位置とＺ軸方向移動位置、及び、工具５
を装着したエア・スピンドル４を搭載したＸスライド８
のＸ軸方向位置は、サーボ機構を介して制御される。

【０００４】図中符号１３で併記したＸＹＺ座標系の各
座標軸の方向に照らして明きらかなように、このような
工作機械においては、ベッド６に対して垂直方向に移動
するＹ軸は存在しない。従って、このＹ軸方向の垂直移
動に相当したワーク工具間の相対移動は、Ｃテーブル２
とＸスライド８の間の相対移動によって実行されること
になる。即ち、本工作機械におけるＹ軸は「仮想Ｙ軸」
となる。

【０００５】図２は、図１に示された工作機械につい
て、工具５によるワーク３の切削点の移動位置とＸ軸、
Ｃ軸、Ｚ軸及び仮想Ｙ軸の関係をより明瞭に説明する為
の図である。図において、工具５は、Ｘスライド８の移
動に伴ってＸ軸上を直線移動する。ワーク３は、Ｚ軸の
周りでＣテーブル２の回転と一体的な回転移動を行なう
と共にＺ軸上で直線移動を行なう。ワーク３の工具５に
よる切込み量は、このＺ軸上での直線移動によって定め
られる。

【０００６】以上説明した工作機械を用いて切削加工を
実行するに際しては、通常、ＸＹＺ直交座標系上で表現
されたプログラムに含まれる移動指令をＮＣ装置内でＸ
軸、Ｃ軸及びＺ軸に関する移動指令に変換し、これに基
づいて各サーボモータを制御しながら切削加工を実行す
る訳であるが、従来方式においては、加工点のＸ軸位置
によって仮想Ｙ軸方向の移動速度が変動するという事実
に対して配慮がなされていなかったので、均一な工作精
度が保てないという問題が生じていた。

【０００７】その理由を図３を参照して説明する。図３
は、図１、図２に示した工作機械に取り付けられたワー
ク３をＺ軸方向から見た図であり、ＸＹ平面上でワーク
３の切削面が描かれている。今、Ｘスライド８の移動位
置に対応して、工具５の先端点（切削点）のＸ軸上座標
値がＸ1 、Ｘ2 、Ｘ3 にある３つの状態について、Ｃテ
ーブル２に最小移動指令単位Δθmin の移動指令が与え
られた時の仮想Ｙ軸方向の直線移動経路をＬ1 、Ｌ2 、
Ｌ3 、その長さ、即ち直線移動量をΔＹ1 、ΔＹ2 、Δ
Ｙ3 で表わすことにする。

【０００８】図３に示された関係から明かなように、切
削点がＸ軸原点であるＣテーブル（ワーク３）の回転中
心から離れ、Ｘ座標値がＸ1 、Ｘ2 、Ｘ3 と大きくなる
につれて、仮想Ｙ軸方向の移動量ΔＹ1 、ΔＹ2 、ΔＹ
3 が正比例的に大きくなっている。ここで、Ｃ軸の回転
移動指令量が最小単位Δθmin であるということは、こ
れらΔＹ1 、ΔＹ2 、ΔＹ3 が仮想Ｙ軸方向移動の最小
単位であるということに他ならない。換言すれば、ΔＹ
1 、ΔＹ2 、ΔＹ3 は各位置Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3における
分解能を与えていることになる。

【０００９】通常、精密加工を行なう場合の加工速度
は、極めて低い速度領域に設定されるから、このような
最小単位の移動の繰り返しによってマクロな範囲に亙る
加工が行われるものと考えて良い。Ｃ軸の最小移動指令
値Δθmin を一定値とすれば、Ｃ軸移動に関する速度に
対して特に配慮がなされていない従来方式においては、
ワーク回転の角速度ωの推移もＸ座標値に拘らず一定と
なり、従って、各直線Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 に沿った仮想Ｙ
軸方向の最小移動時の速度Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 について、
Ｖ1 ＜Ｖ2 ＜Ｖ3 の関係が生じることになる。最小移動
単位に対応した移動速度Ｖが大きくなると、加工精度に
悪影響を及ぼすようになることは当然のことである。

【００１０】このような事態を回避する為に従来より採
用されている１つの方策は、Ｃ軸上の移動位置を検出す
る位置検出器の分解能を上げると共に、１位置パルスが
表わす移動量を小さく設定してＣ軸制御を行なうやり方
である。しかしながら、位置検出器の分解能乃至位置検
出精度を上げることには物理的な限界があり、特に高い
加工精度が要求される場合には、この分解能の限界によ
って加工精度が左右される事態を招いていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで本願発明は、直
交座標系上でプログラムされた動作指令を直交座標系の
１軸（Ｘ軸）とワーク回転Ｃ軸上の運動指令に変換して
加工を実行する型の工作機械を制御するに際して、Ｘ軸
上で原点から遠ざかった場合に生起される仮想Ｙ軸方向
の分解能低下の問題を解決し、加工点のＸ座標値如何に
関わらず均一で安定した加工精度を保つことを可能にし
た制御方法及び制御装置を提供することを目的とするも
のである。

【００１２】別の観点から言えば、本願発明は、高分解
能の位置検出器を要することなく、また、位置検出器の
高分解能化の限界に左右されることなく、上記仮想Ｙ軸
方向の移動に関連した上記分解能低下の問題を解決し得
る制御方法及び制御装置を提供することを企図してなさ
れたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願発明は、直交座標系
上でプログラムされた動作指令をＸ軸上の直線移動指令
とＺ軸周りでワークを回転させるワーク回転Ｃ軸上の回
転移動指令を含む指令に変換してＸ軸に直交する仮想Ｙ
軸方向の移動を含む加工プロセスを実行する型の工作機
械の為の制御方法において、Ｃ軸上移動の駆動力を与え
るサーボモータを制御するに際し、Ｃ軸に関する速度ル
ープのゲインをＸ軸上の位置に応じて変化させる処理を
介して仮想Ｙ軸上における移動速度のＸ軸上位置に対す
る依存性を低下させることにより、上記問題点を解決す
る基本的な方法を提供したものである（請求項１に記載
の方法）。

【００１４】また本願発明は、上記制御方法において、
仮想Ｙ軸上における移動速度のＸ軸上位置に対する依存
性を実質的に除去し、より一層の加工精度の均一化、安
定化を図ったものである（請求項２に記載の方法）。

【００１５】更に本願発明は、直交座標系上でプログラ
ムされた動作指令をＸ軸上の工具直線移動指令とＺ軸周
りでワークを回転させるワーク回転Ｃ軸上の回転移動指
令を含む指令に変換する手段と、Ｘ軸上の工具直線移動
指令とワーク回転Ｃ軸上の回転移動指令を含む指令に基
づいて各対応するサーボモータを制御するサーボ制御手
段を備えた工作機械の為の制御装置に、該サーボ制御手
段にＣ軸に関する速度ループのゲインをＸ軸原点位置か
らの距離に応じて低下させるように変化させるゲイン調
整手段を含ませることによって、上記問題点を解決し得
る工作機械の制御装置を提供したものである（請求項３
に記載の装置）。

【００１６】更に、本願発明上記制御装置に備わってい
るゲイン調整手段による速度ループのゲイン調整につい
て、仮想Ｙ軸上における移動速度のＸ軸上位置に対する
依存性が実質的に除去されるという要件を課すことによ
って、より一層の加工精度の均一化、安定化を図ったも
のである（請求項４に記載の装置）。

【００１７】

【作用】図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）
は、Ｃテーブルを最小移動指令単位Δθmin 移動させた
場合について、角速度ωと仮想Ｙ軸上の移動速度Ｖy を
立ち上がり部分から移動完了（ｔ＝Ｔ）に至る迄の推移
の形で模式的に描いたものである。図５（ａ）について
は、移動完了（ｔ＝Ｔ）後の十分に長い時間（速度値が
速度指令値通りの値にほぼ一致するに要する程度の時
間）まで仮想的に考えた場合の推移が書き加えられてい
る。

【００１８】既に説明したように、従来方式のよる制御
を行なった場合にはＣテーブルの角速度ωはＸ座標値に
無関係であり、仮想Ｙ軸上の最小移動ΔＹ1 、ΔＹ2 、
ΔＹ3 に対応するω値について、その立ち上がり時の時
間的推移ω（ｔ）を含めて差異は生じない。図４（ａ）
には、この関係が１本の曲線で示されている。

【００１９】一方、ω値乃至その推移ω（ｔ）が、各経
路Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 について共通である場合について、
各対応仮想Ｙ軸上移動速度推移Ｖy1（ｔ）、Ｖy2
（ｔ）、Ｖy3（ｔ）を考えると、図４（ｂ）に示されて
いる通り、Ｖy1（ｔ）＜Ｖy2（ｔ）＜Ｖy3（ｔ）の関係
を満たした３本の曲線に分かれることが判る。このよう
な仮想Ｙ軸上の最小移動移動に対応した移動速度Ｖy の
Ｘ座標値依存性により、仮想Ｙ軸上に関する分解能が変
動し、加工精度の均一性が損なわれることは、先に述べ
た通りである。

【００２０】これに対して、本願発明の制御方法によれ
ば、Ｃテーブルを駆動するサーボ系の速度ループのゲイ
ンＫc がＣテーブル原点から離隔距離（＝｜Ｘ｜）に関
する減少関数の形で調節される。すると、図５（ａ）に
示されているように、ω値の推移ω（ｔ）が、移動完了
に要する時間内（０＜ｔ≦Ｔ）で見る限り、速度経路Ｌ
1 、Ｌ2 、Ｌ3 について共通ではなくなる。即ち、対応
するω値推移ωy1（ｔ）、ωy2（ｔ）、ωy3（ｔ）につ
いて、ωy1（ｔ）＞ωy2（ｔ）＞ωy3（ｔ）の関係が保
たれることになる。各推移を表わす曲線は、移動完了に
要する時間Ｔよりも十分長い時間Ｔ’が経過すると、速
度指令値に対応した値ω0 に収束するが、本願発明で
は、このような収束が起こるより相当以前に移動を完了
させるような制御を想定している。例えば、８ｍｓの位
置指令受渡し周期中に１パルスの移動指令があるか無い
かの制御を行い、速度指令値に飽和するよりもずっと以
前に移動を完了させてしまう動きを繰り返すことによっ
て、ワーク周縁部で面粗度１０ｎｍ程度の加工を行なう
ことを目指すものである。

【００２１】これに対応した各対応仮想Ｙ軸上移動速度
推移Ｖy1（ｔ）、Ｖy2（ｔ）、Ｖy3（ｔ）を０＜ｔ≦Ｔ
の範囲で考えると、図４（ｂ）に示された３本の曲線が
互いに近づき合うように修正された曲線が得られること
が容易に理解される。Ｋc （｜Ｘ｜）を適当な強さの減
少関数に選べば、各最小移動経路Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 に対
応したＶy1、Ｖy2、Ｖy3を、図５（ｂ）に示されたよう
な１本の曲線Ｖy(regl) に収束させることが可能とな
る。

【００２２】このようにして、仮想Ｙ軸上の最小移動移
動に対応した移動速度Ｖy のＸ軸座標値依存性が抑制乃
至除去されれば、仮想Ｙ軸に関する分解能が均一化さ
れ、ワークの加工領域全体に亙って安定した加工精度が
保証されることになる。

【００２３】

【実施例】図６は、本願発明に従ったゲイン制御を含む
デジタルサーボ制御を実行するシステムの構成の１例を
記した要部ブロック図であり、図７は図６に示されたサ
ーボ制御システムによって制御されるＣテーブル駆動モ
ータに関連したブロック線図である。また、図８は本実
施例で想定したワーク上２点間の直線移動経路及びその
間の補間点を模式的に表わした図であり、図９は本願発
明に従った制御を実行する為の処理手順の１例の概要を
表わしたフローチャートである。以下、これらの図を参
照して、本願発明の実施例について説明する。

【００２４】先ず図６において、符号２０はマイクロコ
ンピュータ内蔵の数値制御装置、２１は不揮発性ＲＡＭ
で構成され、ＣＮＣ２０及びデジタルサーボ回路２２の
マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）のいずれからもアクセス
可能な共有メモリである。

【００２５】デジタルサーボ回路２２は、マイクロプロ
セッサ（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含み、図７に示
したブロック線図に対応したサーボ処理を行なう機能を
有している。また、２３はサーボモータであり、Ｃ軸、
Ｘ軸及びＺ軸上における移動を受け持つ各モータを代表
させて表記したものである。２４は、各サーボモータ２
３に取り付けられたパルスエンコーダである。なお、以
上の基本構成自体は従来より知られたものであるから、
特に詳細な説明は省略する。

【００２６】ＣＮＣ２０のＣＰＵは、ＣＮＣ内のメモリ
に格納された直交座標系データで表現されたプログラム
データを順次読み込み、ＸＹＺデータに対して必要な補
間計算を行ない、所定周期毎に各軸（Ｘ軸、仮想Ｙ軸、
Ｚ軸）移動指令を共有ＲＡＭ２１に送り出す。

【００２７】一方、デジタルサーボ回路２２のＣＰＵ
は、このＸＹＺデータで与えられた移動指令を共有メモ
リ２１から所定周期で読み出し、ＸＣＺデータに変換し
た上で位置指令信号を生成する（詳しくは、後述する図
９のフローチャート関連説明を参照）。なお、ＸＹＺ位
置データを便宜上（ｘ、ｙ、ｚ）で表わし、ＣＸＺ上位
置データを（θ、Ｘ、Ｚ）で表わすと、両者の変換関係
は次のようになる。

【００２８】

【数１】 ここでＣ軸制御に関するブロック線図を記した図７を参
照すると、３１は位置ループの伝達関数で、Ｋp は位置
ループゲインを表わす。また、３２は速度ループの伝達
関数で、Ｋc は速度ループのゲインであり、比例項を含
む通常の部分ｋ1 以外にｋ2 （Ｘ値依存可変項）を含ん
でいる。このｋ2 （Ｘ値依存可変項）は本願発明に固有
の項である。

【００２９】符号３３はサーボアンプとサーボモータを
含む系の伝達関数を表わし、Ｋt はモータのトルク定
数、Ｊはモータ軸にかかるエナーシャに対応する伝達関
数である。また、３４、３５は積分を表わしている。

【００３０】デジタルサーボ回路２２は、本願発明の技
術思想を反映させながら、図７のブロック線図に対応し
たサーボ制御を行なう。以下、デジタルサーボ回路２２
のＣＰＵによって実行されるゲイン調整を含むＣ軸制御
処理を、図９のフローチャートを参照して説明する。こ
こでは、ＣＮＣ２０のメモリから読み出されたプログラ
ムデータ（ＸＹＺデータ）に基づき、加工点を図８に示
された通り位置Ｐ0 からＰ1 へ、ワーク加工面上、即ち
ＸＹ平面上で直線移動させるケースを考える。Ｐ0 及び
Ｐ1 のＸＹＺ座標値（小文字アルファベットｘｙｚで表
記）を各々Ｐ0 ＝（ｘ0 、ｙ0 、ｚ0）、Ｐ1 ＝（ｘ1
、ｙ1 、ｚ1 ）とする。また、Ｐ0 スタート時におけ
るＰ0 のＸＣ座標値を（Ｘ0 、θ0 ）とする。なお、切
込み量は一定とする。従って、前述の（４）式から、Ｚ
＝ｚ1 ＝ｚ2 ＝一定値である。以下の説明では、Ｚ軸に
関する記述を省略する。

【００３１】補間点は、Ｐ0 Ｐ1 間を１００等分し、便
宜上Ｐ0 Ｐ1 は各々０番目、１００番目に補間点とみな
すこととする。一般に、ｉ番目の補間点をＰ0iで表わ
し、そのＸＹ座標値を（ｘ0i、ｙ0i）[i= 0,1,2.....9
9,100 ]とする。そして、ｉ番目の補間点に対応するＸ
Ｃ座標値を（Ｘ0i、θ0i）とする。Ｐ0 スタート時にお
けるＰ0 のＸＣ座標値（Ｘ0 、θ0 ）は、（Ｘ000 、θ
000 ）となる。

【００３２】先ず、ＣＮＣ２０のＣＰＵが処理を開始
し、プログラムデータ（ＸＹデータ）を読み込んで補間
計算を行ない、補間点データ（ｘ0i、ｙ0i）を所定周期
で共有メモリ２１に送り出し始める。これに応じて、デ
ジタルサーボ回路２２内のＣＰＵが処理を開始する。処
理開始時、補間点指標ｉは１にセットされる（ステップ
Ｓ１）。次いで、補間点データ（ｘ0i、ｙ0i）を共有メ
モリ２１から読み込み（ステップＳ２）、これを前述
（１）式〜（３）式に従ってＸＣデータ（Ｘ0i、θ0i）
に変換する（ステップＳ３）。

【００３３】第１回目の処理では、（Ｘ001 、θ001 ）
が求められる。次いで、前番の補間点に対応するＸＣデ
ータ（Ｘ0i-1、θ0i-1）との差分ΔＸ0i、Δθ0iを計算
し、Ｘ座標値の差分ΔＸ0iが０か否かを判断する（ステ
ップＳ４）。加工点とワーク回転中心との距離に変化が
あればΔＸ0i≠０となり、変化がなければ（原点中心の
円弧軌道要素上の微小移動に相当している場合）、ΔＸ
0i＝０となる。

【００３４】図８の事例では、回転中心から徐々に離隔
する加工経路がプログラムされているから、各処理周期
において算出される差分ΔＸ0iについて、常にΔＸ0i＞
０が成立することになる。そこで、ステップＳ５へ進
み、ゲインｋ2 を変更する。ゲイン変更量は、計算また
は実測により求めた最適のＸ座標値依存性が得られるよ
うに、ｋ2 （Ｘ）を階段関数値データの形でデジタルサ
ーボ回路２２のメモリ内に格納しておき、これをＸ座標
値レベルに応じて読み出すことによって定めれば良い。
ｋ2 （Ｘ）に最適のＸ座標値依存性を与えれば、図５で
説明したようなω値推移乃至仮想Ｙ軸上移動速度推移曲
線Ｖy(regl) が得られることになる。

【００３５】ゲイン変更が完了したら直ちにパルス分配
処理を行なって、Ｘ軸、Ｃ軸に関する位置パルスを生成
する（ステップＳ６）。Ｃ軸制御部では、Ｃ軸位置パル
スの位置指令入力Ｐc を受けて位置ループ処理を行い、
速度指令値出力Ｖc を生成する。その際、パルスエンコ
ーダ２４から得られる現在位置Ｐf とＰc との位置偏差
εp の積算値に応じた位置ループゲインＫp の下で処理
が行なわれ、速度指令値Ｖc が出力される。作用の説明
の欄で述べたように、このＶc が実際に実現される前に
１処理サイクルが終了するから、Ｖc の値は｜Ｘ｜に依
存して変化する必要は無い。

【００３６】これに対して、速度ループ処理に際して
は、通常のゲインｋ1 の他にｋ2 項がある為に、｜Ｘ｜
値が大きくなる程抑制されたトルク指令値Ｔc を生成
し、サーボアンプへ入力する。そして、この｜Ｘ｜値に
応じて抑制されたトルク指令（電流指令）Ｔc を受けた
サーボアンプがモータにトルク指令Ｔc に対応した駆動
電流を流すことによってモータが回転する。その際の速
度推移は図５（ａ）に示されたように、｜Ｘ｜に依存し
たものとなる。即ち、｜Ｘ｜が増大するにつれて速度増
加が鈍くなり（加速度小）、その結果、処理周期に対応
した移動完了時点で実現される速度Ｖf は、｜Ｘ｜が増
大するにつれて小さくなる。

【００３７】さて、デジタルサーボ回路２２は、このよ
うなサーボ制御を各処理サイクル毎に行なう一方、ステ
ップＳ６に続き、補間点指標ｉを１カウントアップし
（ステップＳ７）、位置Ｐ1 への未到達をチェックした
上で（ステップＳ８）、ステップＳ２へ復帰する。そし
て、次のＸＹ補間点データを読み込み、以後、上述のス
テップＳ２〜ステップＳ８の処理を位置Ｐ2 へ到達する
迄繰り返す。本事例とは異なる移動経路がプログラムさ
れ、Ｘ座標値の変化ΔＸ0iがステップＳ４で０と判断さ
れれば、ステップＳ５を経ずにステップＳ６へ向かうこ
とは当然である。

【００３８】１００番目の補間点とみなされるＰ1 のデ
ータ（ｘ1 、ｙ1 ）をステップＳ２で読み込み、ステッ
プＳ３〜ステップＳ７を経てステップＳ８に至ると、初
めてイエスの判断が出され、Ｐ0 →Ｐ1 の直線移動の処
理を完了する。移動経路に後続部分があれば、上記処理
サイクルを後続経路について繰り返すことは言うまでも
ない。

【００３９】以上、ワーク上で加工点を直線移動させる
ケースについて説明を行なったが、円弧経路がプログラ
ムで指定されている場合には、円弧経路を定める３点間
をカバーする補間点データをＣＮＣ２０が計算し、共有
メモリ２１へ補間点データを送り込むことになる。以後
のデジタルサーボ回路２２の処理が上記説明したものと
基本的に変わらないことについては、特に説明を要しな
いであろう。

【００４０】

【発明の効果】本願発明によれば、直交座標系上でプロ
グラムされた移動指令に基づき、ワーク回転Ｃ軸上の回
転移動とＸ軸上の移動を組み合わせて、仮想Ｙ軸方向の
移動を含む加工プロセスを実行する型の工作機械を制御
するに際して、仮想Ｙ軸上における移動速度のＸ軸上位
置に対する依存性が抑制あるいは除去されるから、Ｘ軸
原点（Ｃ軸回転中心）から離れた加工位置においても、
中心部と同等の加工精度が実現される。また本願発明に
よれば、特に高分解能の位置検出器を使用することな
く、従来利用されているサーボ制御系にゲイン調整手段
を追加するだけの簡単な構成で、加工精度の均一化を達
成するものであるから、経済的にも有利である。

【００４１】更に、本願発明は位置検出器の高分解能化
に基いて仮想Ｙ軸方向の分解能変動を抑止したものでは
ないから、使用される位置検出器の分解能如何に関わら
ず、ワーク回転中心から離れた部分の加工精度がワーク
回転中心付近で達成可能な加工精度まで引き上げられる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】直交座標系上でプログラムされた動作指令を直
交座標系の１軸とワーク回転Ｃ軸上の運動指令に変換し
て加工を実行する型の工作機械の加工実行部分周辺の概
略構成を概念的に例示した図である。

【図２】図１に示された工作機械について、工具による
ワークの切削点の移動位置とＸ軸、Ｃ軸、Ｚ軸及び仮想
Ｙ軸の関係をより明瞭に説明する為の図である。

【図３】図１、図２に示した工作機械に取り付けられた
ワーク３をＺ軸方向から見た図である。

【図４】従来方式に従ってＣテーブルを最小移動指令単
位Δθmin 移動させた場合について、角速度ωと仮想Ｙ
軸上の移動速度Ｖy を立ち上がり部分からの推移の形で
模式的に描いた図である。

【図５】本願発明の制御方法に従ってＣテーブルを最小
移動指令単位Δθmin 移動させた場合について、角速度
ωと仮想Ｙ軸上の移動速度Ｖy を立ち上がり部分からの
推移の形で模式的に描いた図である。

【図６】本願発明に従ったゲイン制御を含むデジタルサ
ーボ制御を実行するシステムの構成の１例を記した要部
ブロック図である。

【図７】図６に示されたサーボ制御システムによって制
御されるＣテーブル駆動モータに関連したブロック線図
である。

【図８】本実施例で想定したワーク上２点間の直線移動
経路及びその間の補間点を模式的に表わした図である。

【図９】本願発明に従った制御を実行する為の処理の１
例の概要を表わしたフローチャートである。

【符号の説明】

１ 工作機械 ２ ワーク回転Ｃテーブル ３ ワーク ４ エア・スピンドル ５ ダイヤモンド工具 ６ ベッド ７ Ｘガイド ８ Ｘスライド ９ 工具移動部 １０ コラム １１ Ｚスライド １２ ワーク移動部 １３ ＸＹＺ座標系 ２０ ＣＮＣ（マイクロコンピュータ内蔵数値制御装
置） ２１ 共有メモリ ２２ デジタルサーボ回路 ２３ サーボモータ ２４ パルスエンコーダ ３１ 位置ループの伝達関数 ３２ 速度ループの伝達関数 ３３ サーボモータの伝達関数 ３４、３５ 積分を表わす伝達関数 Δθmin Ｃ軸最小移動指令単位 Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 Δθmin に対応する仮想Ｙ軸方向の
直線移動経路 ΔＹ1 、ΔＹ2 、ΔＹ3 Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 の長さ ω、ω（ｔ）、ωy1（ｔ）〜ωy3（ｔ） Ｃテーブル回
転角速度とその推移 Ｖy1（ｔ）、Ｖy2（ｔ）、Ｖy3（ｔ） 仮想Ｙ軸上移動
速度推移 Ｋc Ｃ軸上移動の速度ループゲイン Ｖy(regl) ゲイン調整時の仮想Ｙ軸上移動速度推移

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交座標系上でプログラムされた動作指
   令をＸ軸上の工具直線移動指令とＺ軸周りでワークを回
   転させるワーク回転Ｃ軸上の回転移動指令を含む指令に
   変換して前記Ｘ軸に直交する仮想Ｙ軸方向の移動を含む
   加工プロセスを実行する型の工作機械の為の制御方法に
   おいて；前記Ｃ軸上移動の駆動力を与えるサーボモータ
   を制御するに際し、前記Ｃ軸に関する速度ループのゲイ
   ンを前記Ｘ軸上の位置に応じて変化させるプロセスを含
   む処理を介して、前記仮想Ｙ軸上における移動速度のＸ
   軸上位置に対する依存性を低下させることを特徴とする
   前記工作機械の制御方法。
2. 【請求項２】 前記仮想Ｙ軸上における移動速度のＸ軸
   上位置に対する依存性が実質的に除去されることを特徴
   とする請求項１に記載された工作機械の制御方法。
3. 【請求項３】 直交座標系上でプログラムされた動作指
   令をＸ軸上の工具直線移動指令とＺ軸周りでワークを回
   転させるワーク回転Ｃ軸上の回転移動指令を含む指令に
   変換する手段と、前記Ｘ軸上の直線移動指令とＺ軸周り
   のワーク回転Ｃ軸上の回転移動指令を含む指令に基づい
   て、各対応するサーボモータの動作を制御するサーボ制
   御手段を備えた工作機械の為の制御装置において；前記
   サーボ制御手段が、前記Ｃ軸に関する速度ループのゲイ
   ンを前記Ｘ軸原点位置からの距離に応じて低下させるよ
   うに変化させるゲイン調整手段を含んでいることを特徴
   とする前記工作機械の制御装置。
4. 【請求項４】 前記ゲイン調整手段が、前記Ｃ軸に関す
   る速度ループのゲインを、前記仮想Ｙ軸上における移動
   速度のＸ軸上位置に対する依存性が実質的に除去される
   ように調整することを特徴とする請求項３に記載された
   工作機械の制御装置。