JPH0772911A - 工作機械の制御装置および制御方法 - Google Patents

工作機械の制御装置および制御方法

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JPH0772911A
JPH0772911A JP5218669A JP21866993A JPH0772911A JP H0772911 A JPH0772911 A JP H0772911A JP 5218669 A JP5218669 A JP 5218669A JP 21866993 A JP21866993 A JP 21866993A JP H0772911 A JPH0772911 A JP H0772911A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期タップ時においてＺ軸と主軸の相対位置
誤差を低減し、タップ加工精度を向上させ、タップ加工
サイクルタイムの短縮化を図り、生産性を向上させる。 【構成】 速度ループの応答が異なる主軸とＺ軸の位置
同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して
主軸とＺ軸の位置を制御する工作機械の制御装置におい
て、主軸とＺ軸の位置同期をとる位置同期運転モード時
にＺ軸に出力する位置指令に対し主軸とＺ軸の伝達関数
モデルを有するフィルタ手段２３を具備することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、主軸と他軸の位置同
期機能を有する工作機械の制御装置に対し、速度指令あ
るいは位置指令を出力して主軸と他軸の速度あるいは位
置を制御する工作機械の制御装置および制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】以後、説明を簡略化するため、主軸と他
軸との位置同期を行う代表的な機能である同期タップ機
能を例にとって説明する。図１４，図１５および図１６
は、従来における同期タップ機能を有する工作機械の主
軸駆動装置およびＺ軸サーボ駆動装置を示しており、図
１４および図１５において、一点鎖線はＳ／Ｗ（ソフト
ウェア）によるデジタル値を示している。
【０００３】図１４において、１は速度指令ωｒｓ＊お
よび位置指令θｒｓ＊，θｒｚ＊を出力する数値制御装
置等に代表される制御装置（以下、制御装置という）、
２，２ａは制御装置１に接続された主軸駆動装置および
Ｚ軸サーボ駆動装置（以下、Ｚ軸駆動装置という）、
３，３ａは主軸駆動装置２に接続された主軸電動機およ
びＺ軸駆動装置２ａに接続されたＺ軸電動機、４，４ａ
は主軸電動機３の回転軸に直結して取り付けられ、例え
ば、２５６波／１回転の出力を発生する主軸位置検出
器、およびＺ軸電動機３ａの回転軸に直結して取り付け
られ、例えば、２５００パルス／１回転の出力を発生す
るＺ軸位置検出器である。
【０００４】また、１７，１７ａは主軸位置検出器４の
出力信号を入力して位置検出信号θｒｓを発生させる主
軸位置検出回路、およびＺ軸位置検出器４ａの出力信号
を入力して位置検出信号θｒｚを発生させるＺ軸位置検
出回路、５は主軸電動機３によりその回転軸が駆動さ
れ、かつ、Ｚ軸電動機３ａにより、その上下軸（Ｚ軸）
を制御される工作機械の主軸、５ａは主軸５を上下にス
ライドさせるＺ軸テーブル、６，６ａは主軸電動機３と
主軸５とを連結する主軸ギヤおよびＺ軸電動機３ａとＺ
軸テーブル５ａとを連結するＺ軸ギヤ、７はタップ加工
を行うためのツール（タッパー）、８は位置検出信号θ
ｒｓおよび位置検出信号θｒｚを入力し、微分して速度
検出信号ωｒｓおよびωｒｚを出力する微分器である。
【０００５】図１５において、１０，１０ａは位置指令
θｒｓ＊，θｒｚ＊と位置検出信号θｒｓ，θｒｚとを
比較して位置偏差信号Δθｒｓ，Δθｒｚを出力する比
較器、１１，１１ａは比較器１０，１０ａに接続され、
位置偏差信号Δθｒｓ，Δθｒｚを位置ループゲインＫ
PS，ＫPZにより増幅する位置ループゲイン回路、１２は
速度指令ωｒｓ＊が入力される接点ａと位置ループゲイ
ン回路１１からの出力が入力される接点ｂを有し、主軸
５の回転速度を制御する速度制御モード時にあっては接
点ａに、主軸５の回転位置を制御する位置制御モード時
にあっては接点ｂに切り換えるモード切換スイッチであ
る。
【０００６】また、１３はモード切換スイッチ１２の出
力ωｒｓ＊と速度検出信号ωｒｓを比較して速度偏差信
号Δωｒｓを出力する比較器、１３ａは位置ループゲイ
ン回路１１ａからの出力ωｒｚ＊と速度検出信号ωｒｚ
を比較して速度偏差信号Δωｒｚを出力する比較器、１
４，１４ａは速度偏差信号Δωｒｓ，Δωｒｚを速度ル
ープゲインＫvs，ＫvZにより増幅し、電流指令Ｉｓ’
＊，Ｉｚ’＊を出力する速度ループゲイン回路、１５，
１５ａは速度ループゲイン回路１４，１４ａからの出力
Ｉｓ’＊，Ｉｚ’＊をモータの出力特性に見合った電流
値に制限して電流指令Ｉｓ＊，Ｉｚ＊を出力する電流制
限回路、１６，１６ａは電流制限回路１５，１５ａから
の出力Ｉｓ＊，Ｉｚ＊を電動機３，３ａに供給する電力
変換回路である。
【０００７】次に、動作について説明する。従来におけ
る同期タップ機能を有する工作機械の主軸駆動装置２お
よびＺ軸駆動装置２ａの動作を、 通常の主軸運転モード 同期タップ運転モード に分けて説明する。
【０００８】 通常の主軸運転モード 同期タップを行わない通常の主軸運転モードの場合、主
軸駆動装置２の有するモード切換スイッチ１２は、接点
ａに設定される。制御装置１から主軸５の目標回転数に
見合った速度指令ωｒｓ＊が出力され、主軸駆動装置２
は主軸電動機３の速度（ωｒｓ）を速度指令ωｒｓ＊に
追従させるための制御を行う。すなわち、速度指令ωｒ
ｓ＊と速度検出信号ωｒｓは比較器１３により比較さ
れ、比較器１３から速度偏差信号Δωｒｓが出力され、
該速度偏差信号Δωｒｓは、速度ループゲイン回路１４
において増幅され電流指令Ｉｓ’＊を出力し、電力変換
回路１６において主軸電動機３を駆動する電力に変換さ
れる。それにより、主軸電動機３は速度指令ωｒｓ＊に
追従するように制御される。
【０００９】また、通常の主軸運転モードの場合、Ｚ軸
駆動装置２ａは、主軸駆動装置２とは無関係に独自の運
転を行うことになる。この場合、制御装置１からの位置
指令θｒｚ＊と位置検出信号θｒｚは比較器１０ａにお
いて比較され、比較器１０ａから位置偏差信号Δθｒｚ
が出力され、位置ループゲイン回路１１ａにおいて増幅
され、比較器１３ａに入力される。以後の動作は、上記
通常の主軸運転モード時における主軸駆動装置２の動作
と同様であり、Ｚ軸テーブル５ａはＺ軸電動機３ａを介
して位置指令θｒｚ＊に追従するように制御される。
【００１０】 同期タップ運転モード 次に、主軸の回転位置とＺ軸の位置を同期させる同期タ
ップ運転モードの場合、主軸駆動装置２に与えられる指
令は制御装置１により位置指令θｒｓ＊に切り換えられ
る。主軸駆動装置２は、これを検知してモード切換スイ
ッチ１２を接点ｂに切り換える。位置指令θｒｓ＊と位
置検出信号θｒｓは比較器１０において比較され、比較
器１０から位置偏差信号Δθｒｓが出力され、該位置偏
差信号Δθｒｓは位置ループゲイン回路１１において増
幅され、速度指令として比較器１３に入力される。以後
の動作は、上記通常の主軸運転モードと同様であり、主
軸５は主軸電動機３を介して位置指令θｒｓ＊に追従す
るように制御される。
【００１１】また、同期タップ運転モードの場合、Ｚ軸
駆動装置２ａは上記主軸駆動装置２への位置指令θｒｓ
＊と同期関係をもったＺ軸位置指令θｒｚ＊を制御装置
１より与えられ、Ｚ軸テーブル５ａは上記と同様にＺ軸
電動機３ａを介して位置指令θｒｚ＊に追従するように
制御される。
【００１２】図１６は、図１５に示した構成を変形させ
て一般的なブロック図に置き換えたものである。図１６
において、１８，１８ａは速度ループゲイン回路１４，
１４ａの出力にトルク定数ＫtS，ＫtZを乗算してトルク
指令ＴLS＊，ＴLZ＊を出力するトルク定数回路、１９，
１９ａはトルク指令ＴLS＊，ＴLZ＊と外乱トルクＴLS，
ＴLZを比較する比較器、２０，２０ａはモータイナーシ
ャＪS ，ＪZ にて除算する除算回路、２１は積分処理を
実行する積分器である。
【００１３】上記同期タップ運転を行う場合、通常は主
軸制御系のほうがＺ軸制御系に比べて速度ループの応答
が低くなる。それは、以下の〜の要因による。 第１に、一般的にモータの（トルク／イナーシャ）
の値が大きいほど速度ループの応答は上がることになる
が、同期電動機を使用するＺ軸電動機のほうが、誘導電
動機を使用する主軸電動機に比べて上記値が大幅に大き
く、モータ単体において応答の差が存在する（通常モー
タ単体では、Ｚ軸が主軸の約５〜１０倍の応答を有す
る）からである。 第２に、モータ自身のイナーシャに対する機械側の
負荷イナーシャの比が、Ｚ軸は約２倍以下に抑えられる
のに対して、主軸は約１〜５倍（Ｌギヤ：１〜２倍、Ｍ
ギヤ：２〜３倍、Ｈギヤ：４〜５倍）になり、主軸の方
がＺ軸に比べて特に、ＭギヤおよびＨギヤにおいて相対
的に速度ループゲインがより低下するからである。 第３に、上記負荷イナーシャが大となっても、それ
に比例して速度ループゲインを大とすれば応答は低下し
ないが、通常は主軸ギヤに大きなバックラッシュが存在
するため、ゲインを大きくしすぎると不安定現象により
振動が発生する。したがって、負荷イナーシャが大とな
っても速度ループゲインは上げられないからである。
【００１４】この主軸制御系とＺ軸制御系の速度ループ
応答の差が、特に、同期タップ時における過渡状態であ
る加減速時および負荷外乱変動時における両者の位置誤
差につながり、同期タップのネジ切り精度に影響を与え
ることになる。従来にあっては、上記の通り、Ｈギヤで
は、特に両者の位置誤差が大きくなり、タップのネジ切
り精度上問題があったため、通常は比較的負荷イナーシ
ャの小さくなるＬギヤおよびＭギヤにてのみ同期タップ
を行っている。
【００１５】その他、この発明に関連する参考技術文献
として、特開昭５９−１９１６０６号公報に開示されて
いる「同期運転方式」、特開昭６４−１６２８５号公報
に開示されている「インバータ制御装置」、特開昭６４
−２７８０８号公報に開示されている「数値制御装
置」、特開昭６３−８９９０４号公報に開示されている
「数値制御装置」がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来にお
ける同期タップ機能を有する工作機械の制御装置では、
通常の主軸運転モードと同期タップ運転モードにおいて
Ｚ軸駆動装置に対して同様の位置指令を出力している。
ここで、主軸とＺ軸との位置同期をとる必要のない通常
の主軸運転モードでは両者の速度応答の差は問題とはな
らないが、上記の通り位置同期をとる必要のある同期タ
ップ運転モードでは両者の速度応答の差がタップのネジ
切り精度に影響を与えることになる。
【００１７】そこで、精度を向上させるために、一般的
には最低限の必要条件として、両者の位置ループゲイン
を同一として位置軌跡を同一にしようとする。しかし、
その場合にあっても、やはり速度応答の差により両者の
相対位置誤差は発生し、また、Ｚ軸の位置ループゲイン
を主軸側にあわせて実力値よりも低めに設定する必要が
あるため、その分Ｚ軸が外乱負荷変動に対して弱くなる
ことになる。さらに、加減速の変速率を小さくすること
により主軸とＺ軸の相対位置誤差を低減する目的でタッ
プ時定数を長くすると、今度はサイクルタイムが長くな
り、生産性に影響を与えるという問題点があった。
【００１８】また、従来にあっては、上記の通り、主軸
とＺ軸との速度応答の差を極力小さくする目的で、同期
タップはＨギヤでは行わず、ＬギヤおよびＭギヤで行い
精度を向上させているが、それでもまだＺ軸に対する応
答の遅れは存在し、さらにＬギヤおよびＭギヤではＨギ
ヤと比べて主軸の最高速度が低くなるため、高速なタッ
プサイクルが実行できず、サイクルタイムが長くなり、
生産性に影響を与えるという問題点があった。
【００１９】上記問題点を図１３を用いて具体的に説明
する。ここで、図１３（ａ）は、主軸とＺ軸の速度であ
り、図示の如く主軸とＺ軸の速度が重ならない理由は、
主軸は回転軸、Ｚ軸は直線軸であることにより、両者の
速度はレンジが異なり同一とはならないからである。図
１３（ｃ）において、同期タップを行う場合、上記の通
り、通常は主軸制御系のほうがＺ軸制御系と比較して速
度ループの応答が（負荷ＧＤ２が大、モータ慣性が大な
どの要因により）低くなる傾向があるため、たとえ位置
ループゲインを同一としても速度ループの応答差（主軸
の応答が劣る）やＺ軸の位置ループゲインを主軸に合わ
せて低めに設定していることから、速度急変時（ｔ４，
ｔ６，ｔ７，ｔ９，ｔ１０等）や外乱負荷急変時（ｔ
５，ｔ８，ｔ１１等）に大きな相対位置誤差が発生す
る。
【００２０】この発明は、上記に鑑みてなされたもので
あり、同期タップ時においてＺ軸と主軸の相対位置誤差
を低減し、タップ加工精度を向上させ、タップ加工サイ
クルタイムの短縮化を図り、生産性を向上させる工作機
械の制御装置および制御方法を得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】この発明に係る工作機械
の制御装置は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２
軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
の制御装置において、前記第１軸と第２軸の位置同期を
とる位置同期運転モード時に前記第２軸に出力する位置
指令に対し前記第１軸と第２軸の伝達関数モデルを有す
るフィルタ手段を具備するものである。
【００２２】また、この発明に係る工作機械の制御方法
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御方法
において、前記第１軸の通常運転モードか、前記第１軸
と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断
し、位置同期運転モードであると判断したとき、前記第
２軸に出力する位置指令に対し前記第１軸と第２軸の伝
達関数モデルを挿入するものである。
【００２３】また、この発明に係る工作機械の制御装置
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御装置
において、前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同
期運転モード時に前記第２軸に出力する位置指令に対し
前記第１軸と第２軸の伝達関数モデルを有するフィルタ
手段と、前記第１軸の伝達関数モデルの出力と前記第１
軸の位置フィードバックとの誤差を前記フィルタ手段か
ら出力される位置指令に対し加算する補正手段とを具備
するものである。
【００２４】また、この発明に係る工作機械の制御方法
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御方法
において、前記第１軸の通常運転モードか、前記第１軸
と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断
し、位置同期運転モードであると判断したとき、前記第
２軸に出力する位置指令に対し前記第１軸と第２軸の伝
達関数モデルを挿入すると共に、前記第１軸の伝達関数
モデルの出力と前記第１軸の位置フィードバックとの誤
差を位置指令に加算するものである。
【００２５】また、この発明に係る工作機械の制御装置
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御装置
において、前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同
期運転モード時に前記第１軸の伝達関数モデルの出力と
前記第１軸の位置フィードバックとの誤差を前記第２軸
に出力する位置指令に対し加算する補正手段と、前記第
２軸の位置ループゲインを前記第１軸と同一に設定する
設定手段とを具備するものである。
【００２６】また、この発明に係る工作機械の制御方法
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御方法
において、前記第１軸の通常運転モードか、前記第１軸
と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断
し、位置同期運転モードであると判断したとき、前記第
１軸の伝達関数モデルの出力と前記第１軸の位置フィー
ドバックとの誤差を前記第２軸に出力する位置指令に加
算し、かつ、前記第２軸の位置ループゲインを前記第１
軸と同一に設定するものである。
【００２７】また、この発明に係る工作機械の制御装置
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御装置
において、前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同
期運転モード時に前記第２軸に出力する位置指令に対し
前記第１軸の位置フィードバックと前記第２軸の位置フ
ィードバックとの誤差を加算する補正手段と、前記第２
軸の位置ループゲインを前記第１軸と同一に設定する設
定手段とを具備するものである。
【００２８】また、この発明に係る工作機械の制御方法
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御方法
において、前記第１軸の通常運転モードか、前記第１軸
と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断
し、位置同期運転モードであると判断したとき、前記第
２軸に出力する位置指令に対し前記第１軸の位置フィー
ドバックと前記第２軸の位置フィードバックとの誤差を
加算し、かつ、前記第２軸の位置ループゲインを前記第
１軸と同一に設定するものである。
【００２９】また、この発明に係る工作機械の制御装置
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御装置
において、前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同
期運転モード字時に前記第２軸に出力する位置指令に対
し前記第１軸と第２軸の伝達関数モデルを有するフィル
タ手段と、前記フィルタ手段から出力される位置指令に
対し前記第１軸の位置フィードバックと前記第２軸の位
置フィードバックとの誤差を加算する補正手段とを具備
するものである。
【００３０】また、この発明に係る工作機械の制御方法
は、位置ループの応答が異なる第１軸と第２軸の位置同
期機能を有する工作機械に対し、位置指令を出力して前
記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械の制御方法
において、前記第１軸の通常運転モードか、前記第１軸
と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断
し、位置同期運転モードであると判断したとき、前記第
２軸に出力する位置指令に対し前記第１軸と第２軸の伝
達関数モデルを挿入し、かつ、前記第１軸の位置フィー
ドバックと前記第２軸の位置フィードバックとの誤差を
加算するものである。
【００３１】
【作用】この発明に係る工作機械の制御装置および制御
方法は、第１軸の通常運転モードか、第１軸と他軸の位
置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位置同期
運転モードであると判断したとき、他軸に出力する位置
指令に対し第１軸と他軸の伝達関数モデルを挿入する。
【００３２】この発明に係る工作機械の制御装置および
制御方法は、第１軸の通常運転モードか、第１軸と他軸
の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位置
同期運転モードであると判断したとき、他軸に出力する
位置指令に対し第１軸と他軸の伝達関数モデルを挿入す
ると共に、第１軸の伝達関数モデルの出力と第１軸の位
置フィードバックとの誤差を位置指令に加算する。
【００３３】この発明に係る工作機械の制御装置および
制御方法は、第１軸の通常運転モードか、第１軸と他軸
の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位置
同期運転モードであると判断したとき、第１軸の伝達関
数モデルの出力と第１軸の位置フィードバックとの誤差
を他軸に出力する位置指令に加算し、かつ、他軸の位置
ループゲインを第１軸と同一に設定する。
【００３４】この発明に係る工作機械の制御装置および
制御方法は、第１軸の通常運転モードか、第１軸と他軸
の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位置
同期運転モードであると判断したとき、他軸に出力する
位置指令に対し第１軸の位置フィードバックと他軸の位
置フィードバックとの誤差を加算し、かつ、他軸の位置
ループゲインを第１軸と同一に設定する。
【００３５】この発明に係る工作機械の制御装置および
制御方法は、第１軸の通常運転モードか、第１軸と他軸
の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位置
同期運転モードであると判断したとき、他軸に出力する
位置指令に対し第１軸と他軸の伝達関数モデルを挿入
し、かつ、第１軸の位置フィードバックと他軸の位置フ
ィードバックとの誤差を加算する。
【００３６】
【実施例】
〔実施例１〕以下、この発明に係る工作機械の制御装置
の実施例を図面に基づいて説明する。上記従来装置と同
一の部分は、同一符号により示し、その説明を省略す
る。図１は、第１の実施例に係る工作機械の制御装置の
概略構成を示す制御ブロック図であり、図において、１
ａは制御装置、２２はモード切換スイッチ１２と同一条
件にて切り換わるモード切換スイッチ、２３は分母に主
軸側の伝達関数、分子にＺ軸側の伝達関数を有するフィ
ルタ手段である。
【００３７】次に、動作について説明する。 通常の主軸運転モード まず、主軸を同期タップを行わない通常の運転モードで
回転させる場合、モード切換スイッチ１２および２２は
ａ側にセットされ、実質的には、従来例と同様の動作を
行う。
【００３８】 同期タップ運転モード 次に、主軸とＺ軸とを位置同期をとり同期タップを行う
場合、モード切換スイッチ１２および２２はｂ側へ切り
換えられる。これにより、位置同期制御時、すなわち、
同期タップ時においては、Ｚ軸のみ位置指令θｒｚ＊を
いったんフィルタ手段２３に入力した後、制御装置１ａ
は位置指令θｒｚ０＊として出力し、該位置指令θｒｚ
０＊は比較器１０ａに入力される。以下の動作は、上記
従来例と同様である。このフィルタ手段２３を追加する
ことにより、後述するように、主軸とＺ軸の位置ループ
ゲインＫPS，Ｋpzが異なっていても両者における位置軌
跡を同様にすることが可能となる。
【００３９】図２は、上記通常の主軸運転モードと同期
タップ運転モードの動作を示すフローチャートである。
まず、同期運転か否かを判断し（Ｓ１０）、同期運転で
はないと判断した場合には、制御装置１ａは、モード切
換スイッチ２２をａ側にセットし（Ｓ１１ａ）、主軸へ
ωｒｓ＊を出力し（Ｓ１２ａ）、Ｚ軸へθｒｚ＊を出力
する（Ｓ１３ａ）。また、主軸は、モード切換スイッチ
１２をａ側にセットし（Ｓ１４ａ）、速度制御を実行す
る（Ｓ１５ａ）。さらに、Ｚ軸は、位置ループゲインＫ
PZにより位置制御を実行する（Ｓ１６ａ）。
【００４０】上記ステップＳ１０において、同期運転で
あると判断した場合には、制御装置１ａは、モード切換
スイッチ２２をｂ側にセットし（Ｓ１１ｂ）、主軸へθ
ｒｓ＊を出力し（Ｓ１２ｂ）、Ｚ軸へθｒｚ＊をフィル
タ手段２３を介してθｒｚ０＊（θｒｚ＊×フィルタ手
段２３の伝達関数）を出力する（Ｓ１３ｂ）。また、主
軸は、モード切換スイッチ１２をｂ側にセットし（Ｓ１
４ｂ）、位置ループゲインＫPSにより位置制御を実行す
る（Ｓ１５ｂ）。さらに、Ｚ軸は、位置ループゲインＫ
PZにより位置制御を実行する（Ｓ１６ｂ）。
【００４１】図３は、この発明の特徴である主軸とＺ軸
位置ループゲインＫPS，Ｋpzが異なっていても両者にお
ける位置軌跡を同様にすることが可能となる根拠を示す
説明図である。図３において、２４，２４ａは電流ルー
プおよび速度ループの応答が無限大と仮定した場合にお
ける位置指令θｒｓ＊，θｒｚ＊あるいはθｒｚ０＊に
対するθｒｓ，θｒｚまでの伝達関数、２５はＺ軸にお
いてフィルタ手段２３と伝達関数２４ａとを乗算して求
めた、この発明におけるθｒｚ＊に対するθｒｚまでの
伝達関数である。
【００４２】図３（ａ）は、図１５に示した従来例にお
いて、Ｋvs，ＫvZ＝無限大としたときのブロック図であ
る。この図より、従来例においては位置指令による同期
タップ時には、少なくともＫPS＝Ｋpzとすることが必要
であることがわかる。また、図３（ｂ）は、図１に示し
た制御ブロックにおいてＫvs，ＫvZ＝無限大としたとき
のブロック図であり、図３（ｃ）はその変形である。こ
れらの図より、この発明においてはＫPS＝Ｋpzとしなく
ても、主軸とＺ軸が同一の伝達関数、すなわち、同一の
位置軌跡をとるようになることがわかる。
【００４３】次に、図１２に基づいて、通常の主軸運転
モードから同期タップ運転モードに切り換えたときの動
作について説明する。図において、３０は主軸５の速
度、３１は同期タップモード期間、３２は同期タップ運
転モードの原点復帰完了期間、３３はモード切換スイッ
チ１２および２２の接点設定期間を示す。
【００４４】図１２（ａ），（ｂ）に示すように、通常
の主軸運転モードにおいて回転中に、時刻ｔ１で同期タ
ップを選択する信号が制御装置１ａから主軸駆動装置２
に入力されると、主軸駆動装置２は速度制御モードから
位置制御モードへ切り換わるために、まず、図１２
（ｃ）に示す原点復帰動作を行う。この原点復帰動作が
完了する（時刻ｔ２）以前においては、図１２（ｄ）に
示すように、モード切換スイッチ１２および２２は接点
ａに設定されている。時刻ｔ２において原点復帰動作が
完了すると、モード切換スイッチ１２および２２は接点
ｂに切り換えられ、時刻ｔ３において同期タップ運転モ
ードが解除されるまで同状態を維持し、この区間にてＺ
軸に対してのみフィルタ手段２３が挿入される。
【００４５】次に、図１３（ｄ）を用いて、この第１の
実施例の効果を示す。図中、３５は同期タップ時におけ
る主軸速度およびＺ軸速度、３６は主軸およびＺ軸に加
わる外乱負荷変動、３７は主軸とＺ軸の相対位置誤差
（従来例）を示す。この相対誤差はゼロであることが理
想であり、値が大きくなる程同期タップ加工精度が悪化
することになる。上記相対位置誤差３７のうち、図１３
（ｃ）は従来例を示し、上記した理由により大きな相対
位置誤差が発生する。
【００４６】これに対して、上記第１の実施例は、同期
タップ時のみにＺ軸位置指令に主軸とＺ軸の伝達関数モ
デルを含むフィルタ手段２３を挿入したので、従来例と
比較してＺ軸の外乱負荷変動に対する位置ループゲイン
が相対的に向上している。その結果、図１３（ｄ）に示
すように、従来問題となっていた外乱負荷変動時におけ
る発生誤差を低減させることができる。なお、フィルタ
手段２３を主軸の位置指令ではなくＺ軸の位置指令に適
用する理由は、通常位置ループゲインはＺ軸の方が主軸
より大きくすることができる（上記の通り、速度応答も
Ｚ軸のほうが高いため）、すなわち、位置ループ応答の
低い主軸を応答の高いＺ軸に合わせることが不可能であ
ることによる。
【００４７】〔実施例２〕次に、第２の実施例について
説明する。図４は、第２の実施例の概略構成を示す制御
ブロック図であり、図において、１ｂは制御装置、２６
は伝達関数２４と同一のフィルタ手段、２７はフィルタ
手段２６の出力と主軸の位置フィードバックθｒｓとを
比較して位置誤差θｒｚｂ＊を出力する比較器、２８は
比較器２７の出力θｒｚｂ＊とフィルタ手段２３の出力
θｒｚａ＊とを加算して最終的な位置指令θｒｚ０＊を
出力する加算器である。
【００４８】次に、動作について説明する。 通常の主軸運転モード まず、主軸を同期タップを行わない通常の速度指令運転
モードで回転させる場合、モード切換スイッチ１２およ
び２２はａ側にセットされ、実質的には図１５および図
１６に示した従来例と同様の動作を行う。
【００４９】 同期タップ運転モード 次に、Ｚ軸と位置同期をとり同期タップを行う場合、モ
ード切換スイッチ１２および２２はｂ側へ切り換えられ
る。これにより、位置同期制御時、すなわち、同期タッ
プ時においては、Ｚ軸のみ位置指令θｒｚ＊をフィルタ
手段２３を通した出力θｒｚａ＊と、主軸位置フィード
バックθｒｓから位置指令θｒｚ＊をフィルタ手段２６
を通した出力を減算した答えであるθｒｚｂ＊との和を
最終の位置指令θｒｚ０＊として制御装置１ｂが出力
し、該位置指令θｒｚ０＊が比較器１０ａに入力され
る。以下の動作は、上記第１の実施例と同様である。
【００５０】図５は、上記通常の主軸運転モードと同期
タップ運転モードの動作を示すフローチャートである。
まず、同期運転か否かを判断し（Ｓ２０）、同期運転で
はないと判断した場合には、制御装置１ｂは、モード切
換スイッチ２２をａ側にセットし（Ｓ２１ａ）、主軸へ
ωｒｓ＊を出力し（Ｓ２２ａ）、Ｚ軸へθｒｚ＊を出力
する（Ｓ２３ａ）。また、主軸側において、モード切換
スイッチ１２をａ側にセットし（Ｓ２４ａ）、速度制御
を実行する（Ｓ２５ａ）。さらに、Ｚ軸は、位置ループ
ゲインＫPZにより位置制御を実行する（Ｓ２６ａ）。
【００５１】上記ステップＳ２０において、同期運転で
あると判断した場合には、制御装置１ｂは、モード切換
スイッチ２２をｂ側にセットし（Ｓ２１ｂ）、主軸へθ
ｒｓ＊を出力し（Ｓ２２ｂ）、Ｚ軸へθｒｚ＊をフィル
タ手段２３、フィルタ手段２６、比較器２７および加算
器２８を介してθｒｚ０＊（θｒｓ−θｒｚ＊×フィル
タ手段２６の伝達関数＋θｒｚ＊×フィルタ手段２３の
伝達関数）を出力する（Ｓ２３ｂ）。また、主軸は、モ
ード切換スイッチ１２をｂ側にセットし（Ｓ２４ｂ）、
位置ループゲインＫPSにより位置制御を実行する（Ｓ２
５ｂ）。さらに、Ｚ軸は、位置ループゲインＫPZにより
位置制御を実行する（Ｓ２６ｂ）。
【００５２】このように、上記第１の実施例に追加して
新たに主軸の伝達関数モデルの出力、すなわち、理想的
な主軸の位置と主軸の位置フィードバックとの誤差をＺ
軸の位置指令に適用し、補正機能を持たせたことによっ
て、主軸とＺ軸の位置ループゲインＫPS，Ｋpzが異なっ
ていても、また、速度ループゲインが無限大ではなく両
者において異なっていても位置軌跡を同様にすることが
可能となる。
【００５３】〔実施例３〕次に、第３の実施例について
説明する。図６は、第３の実施例の概略構成を示す制御
ブロック図であり、図において、１ｃは制御装置、３８
はモード切換スイッチ１２および２２と同一条件にて切
り換わるモード切換スイッチである。
【００５４】次に、動作について説明する。 通常の主軸運転モード まず、主軸を同期タップを行わない通常の速度指令運転
モードで回転させる場合、モード切換スイッチ１２，２
２および３８はａ側にセットされ、実質的には図１５お
よび図１６に示した従来例と同様の動作を行う。
【００５５】 同期タップの運転モード 次に、Ｚ軸と位置同期をとり、同期タップを行う場合、
モード切換スイッチ１２，２２および３８はｂ側へ切り
換えられる。これにより、位置同期制御時、すなわち、
同期タップ時においては、Ｚ軸のみ、位置指令θｒｚ＊
と同一値であるθｒｚａ＊と、主軸位置フィードバック
θｒｓから位置指令θｒｚ＊をフィルタ手段２６を通し
た出力を減算した答えであるθｒｚｂ＊との和を最終の
位置指令θｒｚ０＊として制御装置１ｃが出力し、該最
終の位置指令θｒｚ０＊を比較器１０ａに入力する。ま
た、それと同時に、モード切換スイッチ３８によりＺ軸
駆動装置２ａの位置ループゲインはＫpzからＫPSに切り
換えられる。以下の動作は、上記第１の実施例と同様で
ある。
【００５６】図７は、上記通常の主軸運転モードと同期
タップ運転モードの動作を示すフローチャートである。
まず、同期運転か否かを判断し（Ｓ３０）、同期運転で
はないと判断した場合には、制御装置１ｃは、モード切
換スイッチ２２をａ側にセットし（Ｓ３１ａ）、主軸へ
ωｒｓ＊を出力する（Ｓ３２ａ）。また、主軸は、モー
ド切換スイッチ１２をａ側にセットし（Ｓ３３ａ）、速
度制御を実行する（Ｓ３４ａ）。さらに、Ｚ軸は、モー
ド切換スイッチ３８をａ側にセットし（Ｓ３５ａ）、位
置ループゲインＫPZにより位置制御を実行する（Ｓ３６
ａ）。
【００５７】上記ステップＳ３０において、同期運転で
あると判断した場合には、制御装置１ｃは、モード切換
スイッチ２２をｂ側にセットし（Ｓ３１ｂ）、主軸へθ
ｒｓ＊を出力し（Ｓ３２ｂ）、Ｚ軸へθｒｚ＊をフィル
タ手段２６、比較器２７および加算器２８を介してθｒ
ｚ０＊（θｒｓ−θｒｚ＊×フィルタ手段２６の伝達関
数＋θｒｚ＊）を出力する（Ｓ３７）。また、主軸は、
モード切換スイッチ１２をｂ側にセットし（Ｓ３３
ｂ）、位置ループゲインＫPSにより位置制御を実行する
（Ｓ３４ｂ）。さらに、Ｚ軸は、モード切換スイッチ３
８をｂ側にセットし（Ｓ３５ｂ）、位置ループゲインＫ
PSにより位置制御を実行する（Ｓ３６ｂ）。
【００５８】このように、主軸の位置ループゲインＫPS
とＺ軸の位置ループゲインＫpzを同一値とするだけでな
く、新たに主軸の伝達関数モデルの出力、すなわち、理
想的な主軸の位置と主軸の位置フィードバックとの誤差
をＺ軸の位置指令に適用し、補正機能を持たせたことに
よって、主軸とＺ軸の速度ループゲインが無限大ではな
く両者において異なっていても位置軌跡を同様にするこ
とが可能となる。
【００５９】〔実施例４〕次に、第４の実施例について
説明する。図８は、第４の実施例の概略構成を示す制御
ブロック図であり、図において、１ｄは制御装置、３９
は位置フィードバックθｒｓとＺ軸位置フィードバック
θｒｚを比較して相対位置誤差信号θｒｚｃ＊を出力す
る比較器、４０は比較器３９からの出力と位置指令θｒ
ｚ＊と同一値であるθｒｚａ＊とを加算する加算器であ
る。
【００６０】次に、動作について説明する。 通常の主軸運転モード まず、主軸を同期タップを行わない通常の速度指令運転
モードで回転させる場合、モード切換スイッチ１２，２
２および３８はａ側にセットされ、実質的には図１５お
よび図１６に示した従来例と同様の動作を行う。
【００６１】 同期タップ運転モード 次に、Ｚ軸と位置同期をとり同期タップを行う場合、モ
ード切換スイッチ１２、２２および３８はｂ側へ切り換
えられる。これにより、位置同期制御時、すなわち、同
期タップ時においては、Ｚ軸のみ、θｒｚ＊と同一値で
あるθｒｚａ＊と、主軸位置フィードバックθｒｓから
Ｚ軸位置フィードバックを減算した出力であるθｒｚｃ
＊との和を最終の位置指令θｒｚ０＊として制御装置１
ｄが出力し、比較器１０ａに入力される。またそれと同
時に、モード切換スイッチ３８によりＺ軸駆動装置２ａ
の位置ループゲインはＫpzからＫPSに切り換えられる。
以下の動作は、上記第１の実施例と同様である。
【００６２】図９は、上記通常の主軸運転モードと同期
タップ運転モードの動作を示すフローチャートである。
まず、同期運転か否かを判断し（Ｓ４０）、同期運転で
はないと判断した場合には、制御装置１ｄは、モード切
換スイッチ２２をａ側にセットし（Ｓ４１ａ）、主軸へ
ωｒｓ＊を出力する（Ｓ４２ａ）。また、主軸は、モー
ド切換スイッチ１２をａ側にセットし（Ｓ４３ａ）、速
度制御を実行する（Ｓ４４ａ）。さらに、Ｚ軸は、モー
ド切換スイッチ３８をａ側にセットし（Ｓ４５ａ）、位
置ループゲインＫPZにより位置制御を実行する（Ｓ４６
ａ）。
【００６３】上記ステップＳ４０において、同期運転で
あると判断した場合には、制御装置１ｄは、モード切換
スイッチ２２をｂ側にセットし（Ｓ４１ｂ）、主軸へθ
ｒｓ＊を出力し（Ｓ４２ｂ）、Ｚ軸へθｒｚ＊を比較器
３９および加算器４０を介してθｒｚ０＊（θｒｚ＊＋
θｒｓ−θｒｚ）を出力する（Ｓ４７）。また、主軸
は、モード切換スイッチ１２をｂ側にセットし（Ｓ４３
ｂ）、位置ループゲインＫPSにより位置制御を実行する
（Ｓ４４ｂ）。さらに、Ｚ軸は、モード切換スイッチ３
８をｂ側にセットし（Ｓ４５ｂ）、位置ループゲインＫ
PZにより位置制御を実行する（Ｓ４６ｂ）。
【００６４】このように、主軸の位置ループゲインＫPS
とＺ軸の位置ループゲインＫpzを同一値とするだけでな
く、新たに主軸の位置フィードバックとＺ軸の位置フィ
ードバックとの誤差をＺ軸の位置指令に適用し、補正機
能を持たせたことによって、主軸とＺ軸の速度ループゲ
インが無限大ではなく両者において異なっていても位置
軌跡を同様にすることが可能となる。
【００６５】〔実施例５〕次に、第５の実施例について
説明する。図１０は、第５の実施例の概略構成を示す制
御ブロック図であり、図において、１ｅは制御装置、２
３は上記第１の実施例に示したフィルタ手段と同一のも
のであり、３９，４０は上記第４の実施例に示した位置
フィードバックθｒｓとＺ軸位置フィードバックθｒｚ
を比較して相対位置誤差信号θｒｚｃ＊を出力する比較
器と、該比較器３９からの出力と位置指令θｒｚ＊と同
一値であるθｒｚａ＊とを加算する加算器と同一のもの
である。
【００６６】次に、動作について説明する。 通常の主軸運転モード まず、主軸を同期タップを行わない通常の速度指令運転
モードで回転させる場合、モード切換スイッチ１２およ
び２２はａ側にセットされ、実質的には図１５および図
１６に示したものと同様の動作を行う。
【００６７】 同期タップ運転モード 次に、Ｚ軸と位置同期をとり同期タップを行う場合、モ
ード切換スイッチ１２および２２はｂ側へ切り換えられ
る。これにより、位置同期制御時、すなわち、同期タッ
プ時においては、Ｚ軸のみ位置指令θｒｚ＊をフィルタ
手段２３を通した出力θｒｚａ＊と、主軸位置フィード
バックθｒｓからＺ軸位置フィードバックを減算した出
力であるθｒｚｃ＊との和を最終の位置指令θｒｚ０＊
として制御装置１ｅが出力し、該位置指令θｒｚ０＊が
比較器１０ａに入力される。以下の動作は、上記第１の
実施例と同様である。
【００６８】図１１は、上記通常の主軸運転モードと同
期タップ運転モードの動作を示すフローチャートであ
る。まず、同期運転か否かを判断し（Ｓ５０）、同期運
転ではないと判断した場合には、制御装置１ｅは、モー
ド切換スイッチ２２をａ側にセットし（Ｓ５１ａ）、主
軸へωｒｓ＊を出力する（Ｓ５２ａ）。また、主軸は、
モード切換スイッチ１２をａ側にセットし（Ｓ５３
ａ）、速度制御を実行する（Ｓ５４ａ）。さらに、Ｚ軸
は、位置ループゲインＫPZにより位置制御を実行する
（Ｓ５５ａ）。
【００６９】上記ステップＳ５０において、同期運転で
あると判断した場合には、制御装置１ｅは、モード切換
スイッチ２２をｂ側にセットし（Ｓ５１ｂ）、主軸へθ
ｒｓ＊を出力し（Ｓ５２ｂ）、Ｚ軸へθｒｚ＊をフィル
タ手段２３、比較器３９および加算器４０を介してθｒ
ｚ０＊（θｒｚ＊×フィルタ手段２３の伝達関数＋θｒ
ｓ−θｒｚ）を出力する（Ｓ５６）。また、主軸は、モ
ード切換スイッチ１２をｂ側にセットし（Ｓ５３ｂ）、
位置ループゲインＫPSにより位置制御を実行する（Ｓ５
４ｂ）。さらに、Ｚ軸は、位置ループゲインＫPZにより
位置制御を実行する（Ｓ５５ｂ）。
【００７０】このようにして、上記第１の実施例に追加
して新たに主軸の位置フィードバックとＺ軸の位置フィ
ードバックとの誤差をＺ軸の位置指令に適用し、補正機
能を持たせたことによって、主軸とＺ軸の位置ループゲ
インＫPS，Ｋpzが異なっていても、また、速度ループゲ
インが無限大ではなく両者において異なっていても位置
軌跡を同様にすることが可能となる。
【００７１】次に、図１３（ｅ）により第２〜第５の実
施例における効果について説明する。図１３（ｃ）に示
す通り、従来例が同期タップを行う場合、大きな相対位
置誤差が発生する。
【００７２】また、上記第１の実施例においては、同期
タップ時のみにＺ軸位置指令に主軸とＺ軸の伝達関数モ
デルを考慮したフィルタ手段を挿入したので、図１３
（ｄ）に示すように、従来問題となっていた速度変化時
および外乱負荷変動時の発生誤差を低減できる。しか
し、第１の実施例において仮定した速度ループゲイン＝
無限大という条件は現実的には困難であり、そのため、
主軸とＺ軸との速度ループの応答の差による同期タップ
時における相対位置誤差が除去できないことがある。
【００７３】上記第２〜５の実施例によれば、主軸また
はＺ軸の位置フィードバックを用いてリアルタイムでＺ
軸の位置指令を補正するようにしているので、外乱負荷
変動時だけでなく、加減速時においても効果があり、図
１３（ｅ）に示すように、上記第１の実施例よりもさら
に大幅に両者における位置誤差を低減することが可能と
なる。なお、実際には実施例２〜実施例５において、各
実施例での相対位置誤差波形は多少異なると考えられる
が効果として同様であるので、ここでは、図１３（ｅ）
にて代表的な波形を示した。
【００７４】次に、上記第４〜５の実施例に関連する上
記先行技術文献として特開昭５９−１９１６０６号公報
に開示された「同期運転方式」と、上記各実施例との差
異について説明する。この「同期運転方式」は、主軸の
位置と従軸の位置との誤差を従軸に加算する補正方式が
示されている。一方、上記各実施例においても、同様に
主軸の位置とＺ軸の位置との誤差をＺ軸に加算する補正
方式を用いているが、以下に示す異なる特徴を有する。
【００７５】上記第４の実施例においては、主軸と従軸
（＝Ｚ軸）の同期をとる必要のないモードにおいては、
モード切換スイッチ１２，２２，３８をａ側に切り換え
ることにより、Ｚ軸は位置ループゲインＫPS（Ｋpz＞Ｋ
PS）による位置ループを構成している。これに対して上
記「同期運転方式」は、ゲインの切換手段を有していな
いため、主軸と従軸の位置同期をとるには従軸側の位置
ループゲインを常時主軸側と同一値にすることが必須の
条件となる。したがって、第４の実施例と上記「同期運
転方式」とを比較すると、位置同期モードに関しては効
果が同等であるが、位置同期が必要ないモードにおい
て、ゲイン切換手段を有する本実施例のほうが従軸の応
答を高めることができる。
【００７６】上記第５の実施例においては、主軸と従軸
の同期をとる必要のないモードにおいては、モード切換
スイッチ１２，２２をａ側に切り換えることにより、Ｚ
軸は位置ループゲインＫpz（Ｋpz＞ＫPS）による位置ル
ープを構成している。また、同期をとる場合にはモード
切換スイッチ１２，２２をｂ側に切り換えることによ
り、フィルタ手段２３を介して位置指令に対する応答を
主軸と従軸とで同等とし、負荷外乱に対する応答に関し
て従軸は主軸より高くなっている。これに対して、上記
「同期運転方式」は、ゲインの切換手段を有していない
ため、主軸と従軸の位置同期をとるには従軸側の位置ル
ープゲインを常時主軸側と同一値にすることが必須の条
件となる。したがって、第５の実施例と上記「同期運転
方式」とを比較すると、上記第５の実施例のほうが上記
「同期運転方式」よりも、位置同期モードにおいては外
乱に対する従軸の応答を高めることが可能となり、ま
た、位置同期が必要ないモードにおいては指令および外
乱に対する従軸の応答を高めることが可能になる。
【００７７】また、上記各実施例にあっては、制御装置
１はモード切換スイッチ２２、フィルタ手段２３，２
６、比較器２７，３９、加算器２８，４０、相対位置誤
差ゲイン回路４１等をソフトウェアを用いて構成したも
のを示したが、すべてハードウェアにて、それらと等価
な手段を構築することも可能である。
【００７８】また、上記各実施例にあっては、同期タッ
プシステムの一つの例として電動機端の位置を検出す
る、いわゆる、セミクローズループシステムを例にとっ
て説明したが、機械端の位置を検出するフルクローズル
ープシステムについても同様の手段を構築できる。さら
に、上記各実施例においては、フィルタ手段を制御装置
に挿入する方式としたが、フィルタ手段を制御装置では
なくＺ軸制御装置に挿入しても同様の効果を得ることが
できる。
【００７９】さらに、上記各実施例では、理解しやすく
するために、一例として同期タップ機能に限定して説明
したが、主軸駆動装置と他軸駆動装置の同期運転を行う
他の機能あるいは、２つ以上の異なる機械系を駆動する
２つ以上の主軸駆動装置の同期運転を行う他の機能につ
いても同様の手段を構築できる。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明に係る工
作機械の制御装置および制御方法によれば、主軸の通常
運転モードか、主軸と他軸の位置同期をとる位置同期運
転モードかを判断し、位置同期運転モードであると判断
したとき、他軸に出力する位置指令に対し主軸と他軸の
伝達関数モデルを挿入するため、タップ加工精度を向上
させ、タップ加工サイクルタイムの短縮化を図り、生産
性を向上させることができる。
【００８１】また、主軸の通常運転モードか、主軸と他
軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位
置同期運転モードであると判断したとき、他軸に出力す
る位置指令に対し主軸と他軸の伝達関数モデルを挿入す
ると共に、主軸の伝達関数モデルの出力と主軸の位置フ
ィードバックとの誤差を位置指令に加算するため、タッ
プ加工精度を向上させ、タップ加工サイクルタイムの短
縮化を図り、生産性を向上させることができる。
【００８２】また、主軸の通常運転モードか、主軸と他
軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位
置同期運転モードであると判断したとき、主軸の伝達関
数モデルの出力と主軸の位置フィードバックとの誤差を
他軸に出力する位置指令に加算し、かつ、他軸の位置ル
ープゲインを主軸と同一に設定するため、タップ加工精
度を向上させ、タップ加工サイクルタイムの短縮化を図
り、生産性を向上させることができる。
【００８３】また、主軸の通常運転モードか、主軸と他
軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位
置同期運転モードであると判断したとき、他軸に出力す
る位置指令に対し主軸の位置フィードバックと他軸の位
置フィードバックとの誤差を加算し、かつ、他軸の位置
ループゲインを主軸と同一に設定するため、タップ加工
精度を向上させ、タップ加工サイクルタイムの短縮化を
図り、生産性を向上させることができる。
【００８４】また、主軸の通常運転モードか、主軸と他
軸の位置同期をとる位置同期運転モードかを判断し、位
置同期運転モードであると判断したとき、他軸に出力す
る位置指令に対し主軸と他軸の伝達関数モデルを挿入
し、かつ、主軸の位置フィードバックと他軸の位置フィ
ードバックとの誤差を加算するため、タップ加工精度を
向上させ、タップ加工サイクルタイムの短縮化を図り、
生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る工作機械の制御装置の概略構成
（実施例１）を示す制御ブロック図である。
【図２】図１に示した工作機械の制御装置の動作を示す
フローチャートである。
【図３】主軸とＺ軸位置ループゲインＫPS，Ｋpzが異な
っていても両者における位置軌跡を同様にすることが可
能となる根拠を示す説明図である。
【図４】この発明に係る工作機械の制御装置の概略構成
（実施例２）を示す制御ブロック図である。
【図５】図４に示した工作機械の制御装置の動作を示す
フローチャートである。
【図６】この発明に係る工作機械の制御装置の概略構成
（実施例３）を示す制御ブロック図である。
【図７】図６に示した工作機械の制御装置の動作を示す
フローチャートである。
【図８】この発明に係る工作機械の制御装置の概略構成
（実施例４）を示す制御ブロック図である。
【図９】図８に示した工作機械の制御装置の動作を示す
フローチャートである。
【図１０】この発明に係る工作機械の制御装置の概略構
成（実施例５）を示す制御ブロック図である。
【図１１】図１０に示した工作機械の制御装置の動作を
示すフローチャートである。
【図１２】この発明に係る工作機械の制御装置のモード
切換動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】この発明に係る工作機械の制御装置の位置誤
差波形比較を示すタイミングチャートである。
【図１４】従来における工作機械の制御装置の概略構成
を示す制御ブロック図である。
【図１５】従来における工作機械の制御装置の概略構成
を示す制御ブロック図である。
【図１６】図１５に示した制御装置を変形した概略構成
を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
１ 制御装置 ２ 主軸駆動装置 ２ａ Ｚ軸駆動装置 １１ 位置ループゲイン回路 １１ａ 位置ループゲイン回路 １２ モード切換スイッチ ２２ モード切換スイッチ ２３ フィルタ手段 ２４ 伝達関数 ２４ａ 伝達関数 ２５ 伝達関数 ２６ フィルタ手段 ２７ 比較器 ２８ 加算器 ３８ モード切換スイッチ ３９ 比較器 ４０ 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０５ Ｖ 9179−3Ｈ // Ｇ０５Ｂ 13/04 9131−3Ｈ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御装置において、前記第１軸と第２軸の位置同期を
    とる位置同期運転モード時に前記第２軸に出力する位置
    指令に対し前記第１軸と第２軸の伝達関数モデルを有す
    るフィルタ手段を具備することを特徴とする工作機械の
    制御装置。
  2. 【請求項２】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御方法において、前記第１軸の通常運転モードか、
    前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モー
    ドかを判断し、位置同期運転モードであると判断したと
    き、前記第２軸に出力する位置指令に対し前記第１軸と
    第２軸の伝達関数モデルを挿入することを特徴とする工
    作機械の制御方法。
  3. 【請求項３】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御装置において、前記第１軸と第２軸の位置同期を
    とる位置同期運転モード時に前記第２軸に出力する位置
    指令に対し前記第１軸と第２軸の伝達関数モデルを有す
    るフィルタ手段と、前記第１軸の伝達関数モデルの出力
    と前記第１軸の位置フィードバックとの誤差を前記フィ
    ルタ手段から出力される位置指令に対し加算する補正手
    段とを具備することを特徴とする工作機械の制御装置。
  4. 【請求項４】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御方法において、前記第１軸の通常運転モードか、
    前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モー
    ドかを判断し、位置同期運転モードであると判断したと
    き、前記第２軸に出力する位置指令に対し前記第１軸と
    第２軸の伝達関数モデルを挿入すると共に、前記第１軸
    の伝達関数モデルの出力と前記第１軸の位置フィードバ
    ックとの誤差を位置指令に加算することを特徴とする工
    作機械の制御方法。
  5. 【請求項５】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御装置において、前記第１軸と第２軸の位置同期を
    とる位置同期運転モード時に前記第１軸の伝達関数モデ
    ルの出力と前記第１軸の位置フィードバックとの誤差を
    前記第２軸に出力する位置指令に対し加算する補正手段
    と、前記第２軸の位置ループゲインを前記第１軸と同一
    に設定する設定手段とを具備することを特徴とする工作
    機械の制御装置。
  6. 【請求項６】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御方法において、前記第１軸の通常運転モードか、
    前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モー
    ドかを判断し、位置同期運転モードであると判断したと
    き、前記第１軸の伝達関数モデルの出力と前記第１軸の
    位置フィードバックとの誤差を前記第２軸に出力する位
    置指令に加算し、かつ、前記第２軸の位置ループゲイン
    を前記第１軸と同一に設定することを特徴とする工作機
    械の制御方法。
  7. 【請求項７】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御装置において、前記第１軸と第２軸の位置同期を
    とる位置同期運転モード時に前記第２軸に出力する位置
    指令に対し前記第１軸の位置フィードバックと前記第２
    軸の位置フィードバックとの誤差を加算する補正手段
    と、前記第２軸の位置ループゲインを前記第１軸と同一
    に設定する設定手段とを具備することを特徴とする工作
    機械の制御装置。
  8. 【請求項８】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御方法において、前記第１軸の通常運転モードか、
    前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同期運転モー
    ドかを判断し、位置同期運転モードであると判断したと
    き、前記第２軸に出力する位置指令に対し前記第１軸の
    位置フィードバックと前記第２軸の位置フィードバック
    との誤差を加算し、かつ、前記第２軸の位置ループゲイ
    ンを前記第１軸と同一に設定することを特徴とする工作
    機械の制御方法。
  9. 【請求項９】 速度ループの応答が異なる第１軸と第２
    軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令を
    出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機械
    の制御装置において、前記第１軸と第２軸の位置同期を
    とる位置同期運転モード字時に前記第２軸に出力する位
    置指令に対し前記第１軸と第２軸の伝達関数モデルを有
    するフィルタ手段と、前記フィルタ手段から出力される
    位置指令に対し前記第１軸の位置フィードバックと前記
    第２軸の位置フィードバックとの誤差を加算する補正手
    段とを具備することを特徴とする工作機械の制御装置。
  10. 【請求項１０】 速度ループの応答が異なる第１軸と第
    ２軸の位置同期機能を有する工作機械に対し、位置指令
    を出力して前記第１軸と第２軸の位置を制御する工作機
    械の制御方法において、前記第１軸の通常運転モード
    か、前記第１軸と第２軸の位置同期をとる位置同期運転
    モードかを判断し、位置同期運転モードであると判断し
    たとき、前記第２軸に出力する位置指令に対し前記第１
    軸と第２軸の伝達関数モデルを挿入し、かつ、前記第１
    軸の位置フィードバックと前記第２軸の位置フィードバ
    ックとの誤差を加算することを特徴とする工作機械の制
    御方法。
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