JP3496404B2 - オートチューニング機能を備えた数値制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の駆動
制御を行う数値制御装置に関するものであり、特に指令
系のオートチューニング機能を有する数値制御装置に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】図１８は、工作機械の駆動制御を行う従
来の数値制御装置（以下ＮＣとも称する）の一例を示す
ブロック図である。図において、パラメータ１には、フ
ィードフォワードゲイン、加減速フィルタの設定値、移
動指令のブロック間の減速速度等の設定値が設定されて
いる。このパラメータ１に設定された設定値は、マンマ
シンインタフェイス部２を介して駆動制御部３に転送さ
れ、この設定値に従って駆動制御部３により速度指令が
生成され、アンプ４に出力される。この速度指令により
アンプ４に接続されたモータ５を介して、サーボ６軸或
いは主軸７の駆動が行われる。そして、サーボ軸６及び
主軸７の各々に結合されているエンコーダ８によりモー
タ５の速度が検出され、検出されたモータ５の速度はア
ンプ４を介して駆動制御部３に転送され、フィードバッ
ク制御等に使用される。また、アンプ４は、駆動制御部
３から入力された速度指令、電流指令、及びエンコーダ
８から入力された速度フィードバック、電流フィードバ
ック等を、内蔵のＤ／Ａ出力チャンネル９から外部機器
１０に対して出力する。その後、外部機器１０にて採取
された速度指令、電流指令、速度フィードバック、電流
フィードバック等のデータをもとに、パラメータ１に最
適値を設定する際に、設定者が設定値の最適値を確認し
ながら調整し、再設定を行っていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】このような従来のＮＣ
において、プログラムにより指令された移動指令による
指令形状と実際の加工の際の軌跡とがサーボの追従遅れ
により誤差を発生することがあるが、発生する誤差を補
正するために、速度指令にサーボの追従遅れ分を加味し
て出力するようにフィードフォワードゲインを用いたフ
ィードフォワード制御がある。このようなフィードフォ
ワードゲインは、パラメータ１に設定されており、設定
された設定値によりフィードフォワード制御を行ってい
た。また、従来のＮＣにおいて、加速度の急激な変化に
よる機械振動を抑制するために、加減速時の速度指令を
ベル型指令とするように加減速フィルタを用いた加減速
フィルタ機能を用いるものがあった。この加減速フィル
タの設定値もパラメータ１に設定されている。 【０００４】このようなサーボの追従遅れを補正する目
的でフィードフォワード制御を用いる場合、または加速
度の急激な変化を抑制する目的で加減速フィルタ制御を
用いる場合、サーボの追従遅れによる軌跡誤差を少なく
し、または機械振動が生じないように、フィードフォワ
ードゲインまたは加速度フィルタの設定値を設定する必
要がある。しかし、従来のＮＣでは、外部測定機器１０
にて採取されたデータを基に、設定者が設定値の最適値
を確認しながら調整しなければならず、多大な作業時間
を要するという問題があった。 【０００５】また、特開平６−２５０７０２号公報に示
されている位置偏差によるフィードフォワードゲインの
最適化手段では、早送り／切削送りの違いによってフィ
ードフォワードゲインを切り換えて最適化することがで
きなかった。即ち、例えば早送り速度が、切削送りクラ
ンプ速度より大きい場合であっても、早送りと切削送り
と共通のフィードフォワードゲインしか用いることがで
きず、早送りを効率的に行うことができないため、全体
としての加工時間を短縮することができないという問題
があった。 【０００６】さらに、フィードフォワード制御を行う場
合、フィードフォワードゲインの値を上げることによ
り、加工精度を向上することができるが、フィードフォ
ワードゲインの値を上げることは機械振動の要因となる
ので、機械振動を抑制するために加減速フィルタの設定
値を大きく設定する必要があり、加工時間が長くなると
いう問題があった。そして、この逆に、加工時間を重視
する場合には、加減速フィルタの設定値を小さく設定す
る必要があるが、その分、フィードフォワードゲインの
値を下げる必要が生じ、加工精度が低下するという問題
があった。このように加工精度を重視するか、加工時間
の短縮を重視するかにより、パラメータ１に設定された
フィードフォワードゲインの値と加減速フィルタの設定
値との調整を適正に行う必要があり、この調整は極めて
繁雑であり、外部測定機器１０により採取したデータを
用いて設定者が調整するのは極めて煩わしいものであ
り、調整のための時間をさらに要する原因となり、作業
性が悪いという問題があった。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 この発明は、上述した課題に鑑みなされ
たものであり、上述した外部計測機器を用いたパラメー
タの最適値の設定のわずらわしさをなくし、作業性を向
上することができるオートチューニング機能を備えた数
値制御装置を得ることを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】この発明によるオートチ
ューニング機能を備えた数値制御装置は、パラメータに
設定された移動指令の早送りまたは切削送りモードに対
応するフィードフォワードゲインが入力され、プログラ
ムにより指令された移動指令から速度指令を生成しアン
プへ出力する速度指令生成手段と、アンプに接続された
モータを特定する情報がアンプから入力され、モータに
対応した最大出力電流値を摘出し出力するモータ最大電
流摘出手段と、モータ最大電流摘出手段が出力した最大
出力電流値とアンプより入力されたモータ電流フィード
バックを比較して最大出力電流値がモータ電流フィード
バックより大きい場合、アンプより入力された位置フィ
ードバックを移動指令と比較して目標精度に到達するま
でフィードフォワードゲインを加算し、パラメータに設
定された移動指令の早送りまたは切削送りモードに対応
するフィードフォワードゲインを加算する比較／演算制
御手段とを有するものである。 【００１３】 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【発明の実施の形態】 実施の形態１．図１は、この発明によるオートチューニ
ング機能を備えた数値制御装置の実施形態１を示すブロ
ック図であり、駆動制御部の構成を詳細に示したブロッ
ク図であり、フィードフォワードゲインをオートチュー
ニングすることを説明するものである。図１において図
１８と同一または相当箇所は同符号を付して説明を省略
する。なお、図１では、ＮＣの駆動制御部３を示してい
るが、パラメータ１に設定された設定値は、ＮＣのマン
マシンインターフェース２を介して駆動制御部３に転送
されており、この構成は図１８の従来装置と同様であ
る。また、駆動制御部３は、速度指令生成部１１、モー
タ最大電流摘出部１２、比較／演算制御部１３及びブロ
ック停止制御部１４を有している。 【００２１】図１のように構成された実施形態１のＮＣ
では、外部からのフィードフォワードゲインのオートチ
ューニング起動がなされると、パラメータ１に初期設定
された早送り指令または切削送り指令のフィードフォワ
ードゲインが速度指令生成部１１に入力される。そし
て、速度指令生成部１１は、プログラムにより指令され
た移動指令から速度指令を生成し、生成された指令速度
をアンプ４に出力する。モータ最大電流摘出部１２は、
アンプ４から入力されたモータ名称より、アンプ４に結
合されているモータ５の最大電流を予め定義されたテー
ブルより摘出し、比較／演算制御部１３に対して出力す
る。比較／演算制御部１３は、アンプ４からの電流フィ
ードバックとモータ５の最大電流とを比較し、モータ５
の最大電流値の方が大きければ、アンプ４より円弧補間
動作または往復運動動作を行った際の位置フィードバッ
クを入力し、指令値と位置フィードバック値との差が予
め設定された目標精度より大きければ、パラメータ１に
設定されたフィードフォワードゲインの設定値を加算す
る。そして、加算されて設定されたフィードフォワード
ゲインを使用して速度指令生成部１１が再び指令速度の
生成を行う。 【００２２】また、比較／演算制御部１３は、アンプ４
からの電流フィードバックとモータ５の最大電流とを比
較し、モータの最大電流値の方が小さい場合、または指
令値と位置フィードバック値との誤差が予め設定された
目標精度より小さい場合、ブロック停止制御部１４によ
り、連続運転中の指定プログラムを停止させる。なお、
パラメータ１へのフィードフォワードゲインの設定は、
駆動制御部３にて認識している現在実行中の移動指令
が、早送り指令か切削送り指令かの情報により、パラメ
ータ１の各々のモードに対応したフィードフォワードゲ
インを更新する。このような構成により、起動から停止
までの間に最適なフィードフォワードゲインにオートチ
ューニングされる。 【００２３】図２は、フィードフォワードゲインのオー
トチューニングを実施する実施形態１における駆動制御
部の制御フローチャートである。 【００２４】まず、数値制御装置にオートチューニング
に使用するプログラムを作成し、また、パラメータ１に
フィードフォワードゲインの初期値を設定しておく。そ
して、オートチューニング起動により、数値制御装置の
プロセッサは、図２に示す処理を所定周期（速度指令生
成周期）毎に実施する。起動要求を受けた駆動制御部３
は、パラメータ１に初期設定されたフィードフォワード
ゲインを入力し（ステップＳ２０１）、速度指令生成部
１１により速度指令を生成して（ステップＳ２０２）、
アンプ４に対し出力する（ステップＳ２０３）。初回起
動の場合（ステップＳ２０４）は、アンプ４よりモータ
５の名称を入力し（ステップＳ２０５）、モータ最大電
流摘出部１２において予めモータ５の最大電流が定義さ
れたテーブルより、モータ５の名称に該当する最大電流
値を摘出する（ステップＳ２０６）。次にアンプ４より
電流フィードバックを入力し（ステップＳ２０７）、比
較／演算制御部１３はモータ５の最大電流と電流フィー
ドバックの比較を行う（ステップＳ２０８）。 【００２５】そして、最大電流の方が大きい場合は、ア
ンプ４より位置フィードバックを入力し（ステップＳ２
０９）、指令値と位置フィードバック値との誤差と、予
め設定された目標誤差との比較を行う（ステップＳ２１
０）。このとき、指令値と位置フィードバック値との誤
差の方が目標誤差より大きい場合は、現在実行中の移動
指令が、早送り指令か切削送り指令かを判別し（ステッ
プＳ２１１）、早送りの場合は早送り用のフィードフォ
ワードゲインの設定値を加算し（ステップＳ２１２）、
切削送りの場合は切削送り用のフィードフォワードゲイ
ンの設定値を加算し（ステップＳ２１２）、パラメータ
１へ設定する。電流フィードバックが最大電流よりも大
きくならない限り、指令値と位置フィードバック値との
誤差が目標誤差より小さくなるまで、ステップＳ２０１
〜Ｓ２１３の処理を繰り返す。電流フィードバックが最
大電流以上の場合、及び指令値と位置フィードバック値
との誤差が目標誤差より小さくなった場合は、運転中の
プログラムを停止させる（ステップＳ２１４）。なお、
プログラム停止した時点で、パラメータ１に設定された
フィードフォワードゲインの設定値が初期設定値より変
更がない場合は、初期設定値を小さくして、ステップＳ
２０１〜２１２の処理を繰り返す。このようにして、自
動的に最適なフィードフォワードゲインの調整が可能と
なる。 【００２６】このような実施形態１の構成では、パラメ
ータに設定されるフィードフォワードゲインのチューニ
ングを、自動的に最適値に設定することができ、人手に
よる調整のための多大な作業時間を軽減することがで
き、作業性を向上できる。また、外部計測機器の購入を
行う必要がなくなるので、コスト削減を図ることができ
る。さらに、早送り用と切削送り用との夫々のフィード
フォワードゲインを独立して容易に設定することがで
き、加工の態様にあわせてフィードフォワードゲインを
用いることができ、全体としての工作機械の加工時間を
短縮できる。 【００２７】実施の形態２．図３は、この発明によるオ
ートチューニング機能を備えた数値制御装置の実施形態
２を示すブロック図であり、駆動制御部の構成を詳細に
示したブロック図であり、加減速フィルタの設定値をオ
ートチューニングすることを説明するものである。図３
において図１８と同一または相当箇所は同符号を付して
説明を省略する。加減速フィルタは、加速度の急激な変
化による機械振動を抑制するために用いられるものであ
り、加減速時の速度指令をベル型指令とする機能を有し
ているものである。また、加減速フィルタの設定値は、
加減速フィルタ長さともいう。なお、図３では、ＮＣの
駆動制御部３を示しているが、パラメータ１に設定され
た設定値は、ＮＣのマンマシンインターフェース２を介
して駆動制御部３に転送されており、この構成は図１８
の従来装置と同様である。また、駆動制御部３は、速度
指令生成部１１、モータ最大電流摘出部１２、比較／演
算制御部１３及びブロック停止制御部１４を有してい
る。 【００２８】図３のように構成された実施形態２のＮＣ
では、外部からの加減速フィルタの設定値のオートチュ
ーニング起動により、パラメータ１に初期設定された加
減速フィルタの設定値が速度指令生成部１１に入力され
る。そして、速度指令生成部１１は、プログラムにより
指令された移動指令から速度指令を生成し、生成された
指令速度をアンプ４へ出力する。モータ最大電流摘出部
１２は、アンプ４から入力されたモータ５の名称より、
アンプ４に結合されているモータ５の最大電流を予め定
義されたテーブルより摘出し、比較／演算制御部１３に
対して出力する。比較／演算制御部１３は、アンプ４か
らの電流フィードバックとモータ５の最大電流とを比較
し、モータ５の最大電流値の方が大きければ、パラメー
タ１に設定された加減速フィルタの設定値を減算する。
そして、減算されて設定された加減速フィルタの設定値
を使用して、速度指令生成部１１は再び指令速度の生成
を行う。また、比較／演算制御部１３は、アンプ４から
の電流フィードバックとモータ５の最大電流とを比較
し、モータ５の最大電流値の方が小さければ、ブロック
停止制御部１４により、連続運転中の指定プログラムを
停止させる。このような構成により、起動から停止まで
の間に最適な加減速フィルタの設定値にオートチューニ
ングされる。 【００２９】図４は、加減速フィルタのオートチューニ
ングを実施する実施形態２における駆動制御部の制御フ
ローチャートである。 【００３０】まず、数値制御装置にオートチューニング
に使用するプログラムを作成し、また、パラメータ１に
加減速フィルタの初期値を設定しておく。そして、オー
トチューニング起動により、数値制御装置のプロセッサ
は、図４に示す処理を所定周期（速度指令生成周期）毎
に実施する。起動要求を受けた駆動制御部３は、パラメ
ータ１に初期設定された加減速フィルタの設定値を入力
し（ステップＳ４０１）、速度指令生成部１１により速
度指令を生成して（ステップＳ４０２）、アンプ４に対
し出力する（ステップＳ４０３）。初回起動の場合（ス
テップＳ４０４）は、アンプ４よりモータ５の名称を入
力し（ステップＳ４０５）、モータ最大電流摘出部１２
において予めモータ５の最大電流が定義されたテーブル
より、モータ５の名称に該当する最大電流値を摘出する
（ステップＳ４０６）。次にアンプ４より電流フィード
バックを入力し（ステップＳ４０７）、比較／演算制御
部１３は最大電流と電流フィードバックの比較を行う
（ステップＳ４０８）。 【００３１】そして、最大電流の方が大きい場合は、加
減速フィルタの設定値を減算し（ステップＳ４０９）、
パラメータ１へ設定する。電流フィードバックが最大電
流よりも大きくならない限り、ステップＳ４０１〜Ｓ４
０９の処理を繰り返す。電流フィードバックが最大電流
以上の場合は、運転中のプログラムを停止させる（ステ
ップＳ４１０）。なお、プログラム停止した時点で、パ
ラメータ１に設定された加減速フィルタの設定値が初期
設定値より変更がない場合は、初期設定値を大きくし
て、ステップＳ４０１〜４１０の処理を繰り返す。この
ようにして、自動的に最適な加減速フィルタ設定値の調
整が可能となる。 【００３２】このような実施形態２の構成では、パラメ
ータに設定される加減速フィルタの設定値のチューニン
グを、自動的に最適値に設定することができ、人手によ
る調整のための多大な作業時間を軽減することができ、
作業性を向上できる。また、外部計測機器の購入を行う
必要がなくなるので、コスト削減を図ることができる。 【００３３】実施の形態３．図５は、この発明によるオ
ートチューニング機能を備えた数値制御装置の実施形態
３を示すブロック図であり、駆動制御部の構成を詳細に
示したブロック図であり、移動指令のブロック間の減速
速度の設定値をオートチューニングすることを説明する
ものである。図５において図１８と同一または相当箇所
は同符号を付して説明を省略する。なお、図５では、Ｎ
Ｃの駆動制御部３を示しているが、パラメータ１に設定
された設定値は、ＮＣのマンマシンインターフェース２
を介して駆動制御部３に転送されており、この構成は図
１８の従来装置と同様である。また、駆動制御部３は、
速度指令生成部１１、比較／演算制御部１３及びブロッ
ク停止制御部１４を有している。 【００３４】図５のように構成された実施形態３のＮＣ
では、外部からの移動指令のブロック間減速速度のオー
トチューニング起動がなされると、パラメータ１に初期
設定された減速速度が速度指令生成部１１に入力され
る。そして、速度指令生成部１１は、プログラムにより
指令された移動指令から速度指令を生成し、生成された
指令速度をアンプ４に出力する。比較／演算制御部１３
は、アンプ４から位置フィードバックが入力され、指令
値と位置フィードバック値とを比較し、その誤差が予め
設定された目標精度より大きければ、パラメータ１に設
定された減速速度の設定値を減算する。そして、減算さ
れて設定された減速速度を使用して、速度指令生成部１
１が再び指令速度の生成を行う。また、比較／演算制御
部１３は、指令値と位置フィードバック値との誤差が、
予め設定された目標精度より小さければ、ブロック停止
制御部１４により、連続運転中の指定プログラムを停止
させる。このような構成により、起動から停止までの間
に最適な減速速度にオートチューニングされる。 【００３５】図６は、減速速度のオートチューニングを
実施する実施形態３における駆動制御部の制御フローチ
ャートである。 【００３６】まず、数値制御装置にオートチューニング
に使用するプログラムを作成し、また、パラメータ１に
減速速度の初期値を設定しておく。そして、オートチュ
ーニング起動により、数値制御装置のプロセッサは、図
６に示す処理を所定周期（速度指令生成周期）毎に実施
する。起動要求を受けた駆動制御部３は、パラメータ１
に初期設定された減速速度を入力し（ステップＳ６０
１）、速度指令生成部１１により速度指令を生成し（ス
テップＳ６０２）、アンプ４に対し出力する（ステップ
Ｓ６０３）。比較／演算制御部１３は、アンプ４より位
置フィードバックが入力され（ステップＳ６０４）、指
令値と位置フィードバック値とを比較し、その誤差と予
め設定された目標精度との比較を行う（ステップＳ６０
５）。このとき、指令値と位置フィードバック値との誤
差が、予め設定された目標精度より大きい場合は、パラ
メータ１に設定された減速速度を減算し（ステップＳ６
０６）、指令値と位置フィードバック値との誤差が、目
標精度より小さくなるまで、ステップＳ６０１からＳ６
０６の処理を繰り返す。その後、指令値と位置フィード
バック値との誤差が、目標精度より小さくなった場合
は、運転中のプログラムを停止させる（ステップＳ６０
７）。なお、プログラム停止した時点で、減速速度の設
定値が、初期設定値より変更がない場合は、初期設定値
を大きくして、ステップＳ６０１〜６０７の処理を繰り
返す。このようにして、自動的に最適な移動指令のブロ
ック間の減速速度の調整が可能となる。 【００３７】このような実施形態３の構成では、パラメ
ータに設定される移動指令のブロック間の減速速度の設
定値のチューニングを、自動的に最適値に設定すること
ができ、人手による調整のための多大な作業時間を軽減
することができ、プログラム等の条件が変更されたびに
最適値を選定する手間がなくなり、作業性を向上でき
る。また、補間指令の切換りで生じていた物理的な精度
の劣化を防止でき、精度の向上を望めることになる。さ
らに、外部計測機器の購入を行う必要がなくなるので、
コスト削減を図ることができる。 【００３８】実施の形態４．図７は、この発明によるオ
ートチューニング機能を備えた数値制御装置の実施形態
４を示すブロック図であり、駆動制御部の構成を詳細に
示したブロック図であり、フィードフォワードゲインの
設定値及び加減速フィルタの設定値をオートチューニン
グすることを説明するものである。図７において図１８
と同一または相当箇所は同符号を付して説明を省略す
る。加減速フィルタは、加速度の急激な変化による機械
振動を抑制するために用いられるものであり、加減速時
の速度指令をベル型指令とする機能を有しているもので
ある。また、加減速フィルタの設定値は、加減速フィル
タ長さともいう。なお、図７では、ＮＣの駆動制御部３
を示しているが、パラメータ１に設定された設定値は、
ＮＣのマンマシンインターフェース２を介して駆動制御
部３に転送されており、この構成は図１８の従来装置と
同様である。また、駆動制御部３は、速度指令生成部１
１、モータ最大電流摘出部１２、比較／演算制御部１３
及びブロック停止制御部１４を有している。 【００３９】図７のように構成された実施形態４のＮＣ
では、外部からの加減速フィルタの設定値（長さ）、及
びフィードフォワードゲインのオートチューニング起動
がなされると、パラメータ１に初期設定された加減速フ
ィルタ長さとフィードフォワードゲインが速度指令生成
部１１に入力される。そして、速度指令生成部１１は、
プログラムにより指令された移動指令から速度指令を生
成し、生成された指令速度をアンプ４に出力する。この
時、選択手段により加工精度を重視するか加工時間短縮
を重視するかの選択を行い、加工精度を選択した場合は
フィードフォワードゲインをでき得る限りの最大値に、
加工時間の短縮を選択した場合は加減速フィルタ長さを
でき得る限りの最小値にそれぞれ固定し、オートチュー
ニング起動を行う。モータ最大電流摘出部１２は、アン
プ４から入力されたモータ５の名称によりアンプ４に結
合されているモータ５の最大電流を予め定義されたテー
ブルより摘出し、比較／演算制御部１３に対して出力す
る。比較／演算制御部１３は、アンプ４からの電流フィ
ードバックとモータ５の最大電流とを比較し、モータの
最大電流値の方が大きければ、選択手段により精度重視
を選択した場合は、パラメータ１に設定された加減速フ
ィルタ長さ設定値を減算し、選択手段により加工時間の
短縮重視を選択した場合は、パラメータ１に設定された
フィードフォワードゲインの設定値を加算する。そし
て、減算された加減速フィルタ長さ及び加算されたフィ
ードフォワードゲインを使用して速度指令生成部１１が
再び指令速度の生成を行う。 【００４０】また、比較／演算制御部１３は、アンプ４
からの電流フィードバックとモータ５の最大電流とを比
較し、モータの最大電流値の方が小さい場合は、ブロッ
ク停止制御部１４により、連続運転中の指定プログラム
を停止させる。このような構成により、起動から停止ま
での間に最適な加減速時のフィルタ長さ、及びフィード
フォワードゲインにオートチューニングされる。 【００４１】図８乃至１０は、加減速時のフィルタ長さ
とフィードフォワードゲインのオートチューニングを実
施する実施形態４における駆動制御部の制御フローチャ
ートである。 【００４２】まず、数値制御装置にオートチューニング
に使用するプログラムを作成し、選択手段により、加工
精度を重視するか加工時間短縮を重視するかの選択を行
う。加工精度重視を選択した際は、フィードフォワード
ゲイン及び加減速フィルタ長さ共に設定可能な値の最大
値を、また加工時間の短縮重視を選択した際には、フィ
ードフォワードゲイン及び加減速フィルタ長さ共に設定
可能な値の最小値を初期値としてパラメータ１に設定し
ておく。そして、オートチューニング起動により、数値
制御装置のプロセッサは、図８乃至１０に示す処理を所
定周期（速度指令生成周期）毎に実施する。 【００４３】起動要求を受けた駆動制御部３は、加工精
度重視か加工時間短縮重視かのいずれが選択手段により
選択されているか判断を行い（ステップＳ８０１）、精
度重視が選択されていると判断した場合は、まずパラメ
ータ１に初期設定された加減速フィルタ長さとフィード
フォワードゲインを入力し（ステップＳ８０２）、速度
指令生成部１１により速度指令を生成して（ステップＳ
８０３）、アンプ４に対し出力する（ステップＳ８０
４）。初回起動の場合（ステップＳ８０５）は、アンプ
４よりモータ５の名称を入力し（ステップＳ８０６）、
モータ最大電流摘出部１２において予めモータ５の最大
電流が定義されたテーブルより、モータ５の名称に該当
する最大電流値を摘出する（ステップＳ８０７）。次に
アンプ４より電流フィードバックを入力し（ステップＳ
８０８）、比較／演算制御部１３はモータ５の最大電流
と電流フィードバックの比較を行う（ステップＳ８０
９）。比較／演算制御部１３による初回の比較におい
て、電流フィードバックが最大電流を越えていた場合
で、かつパラメータ１に設定された加減速フィルタ長さ
が最大値の場合（ステップＳ８１０）は、フィードフォ
ワードゲインを減算し（ステップＳ８１１）、再びステ
ップＳ８０２に戻り処理を繰り返す。また、加減速フィ
ルタ長さが最大値でない場合は、加減速フィルタ長さを
加算し（ステップＳ８１２）、同様にステップＳ８０２
へ戻り処理を繰り返す。 【００４４】次に、電流フィードバックが最大電流を越
えない場合は、まず加減速フィルタ長さを減算する（ス
テップＳ８１３）。そして、パラメータ１の加減速フィ
ルタ長さとフィードフォワードゲインを速度指令生成部
１１へ入力し（ステップＳ８１４）、速度指令を生成し
て（ステップＳ８１５）、アンプ４に対して出力する
（ステップＳ８１６）。その後、アンプ４より電流フィ
ードバックを入力し（ステップＳ８１７）、比較／演算
制御部１３は、モータ５の最大電流と電流フィードバッ
クの比較を行う（ステップＳ８１８）。そして、最大電
流の方が大きい場合は、パラメータ１に設定された加減
速フィルタ長さの設定値を減算し（ステップＳ８２
０）、電流フィードバックが最大電流よりも大きくなら
ない限り、ステップＳ８１４〜Ｓ８２０の処理を繰り返
す。また、電流フィードバックが最大電流以上の場合
は、運転中のプログラムを停止させる（ステップＳ８１
９）。 【００４５】続いて、駆動制御部３が、加工時間の短縮
重視を選択手段が選択していると判断した場合は（Ｓ８
０１）、まずパラメータ１に初期設定された加減速フィ
ルタ長さとフィードフォワードゲインを入力し（ステッ
プＳ８２１）、速度指令生成部１１により速度指令を生
成して（ステップＳ８２２）、アンプ４に対し出力する
（ステップＳ８２３）。初回起動の場合（ステップＳ８
２４）は、アンプ４よりモータ５の名称を入力し（ステ
ップＳ８２５）、モータ最大電流摘出部１２において予
めモータ５の最大電流が定義されたテーブルより、モー
タ５の名称に該当する最大電流値を摘出する（ステップ
Ｓ８２６）。次にアンプ４より電流フィードバックを入
力し（ステップＳ８２７）、比較／演算制御部１３は最
大電流と電流フィードバックの比較を行う（ステップＳ
８２８）。比較／演算制御部１３による初回の比較にお
いて、電流フィードバックが最大電流を越えた場合で、
かつパラメータ１に設定されたフィードフォワードゲイ
ンが最小値の場合（ステップＳ８２９）は、加減速フィ
ルタ長さを加算し（ステップＳ８３０）、再びステップ
Ｓ８２１に戻り処理を繰り返す。また、フィードフォワ
ードゲインが最小値でない場合は、フィードフォワード
ゲインを減算し（ステップＳ８３１）、同様にステップ
Ｓ８２１へ戻る。 【００４６】次に、電流フィードバックが最大電流を越
えない場合は、まずフィードフォワードゲインを加算す
る（ステップＳ８３２）。そして、パラメータ１の加減
速フィルタ長さとフィードフォワードゲインを速度指令
生成部１１へ入力し（ステップＳ８３３）、速度指令を
生成して（ステップＳ８３４）、アンプ４に対し出力す
る（ステップＳ８３５）。その後、アンプ４より電流フ
ィードバックを入力して（ステップＳ８３６）、比較／
演算制御部１３はモータ５の最大電流と電流フィードバ
ックの比較を行う（ステップＳ８３７）。そして、最大
電流の方が大きい場合は、パラメータ１に設定されたフ
ィードフォワードゲインの設定値を加算し（ステップＳ
８３９）、電流フィードバックが最大電流よりも大きく
ならない限り、ステップＳ８３３〜Ｓ８３９の処理を繰
り返す。また、電流フィードバックが最大電流以上の場
合は、運転中のプログラムを停止させる（ステップＳ８
３８）。このようにして、自動的に最適なフィードフォ
ワードゲイン及び加速度フィルタの設定値の調整が可能
となる。 【００４７】このような実施形態４の構成では、パラメ
ータに設定されるフィードフォワードゲイン及び加速度
フィルタの設定値のチューニングを、選択手段による加
工精度重視か加工時間の短縮重視かに応じて自動的に最
適値に設定することができ、人手による調整のための多
大な作業時間を軽減することができ、作業性を向上でき
る。また、外部計測機器の購入を行う必要がなくなるの
で、コスト削減を図ることができる。 【００４８】実施の形態５．図１１は、ＮＣを用いて工
作機械を制御した際の速度波形図を示し、プログラムに
より指令された移動指令に基づき工作機械が往復運動を
行うとき、即ち往復運動により移動指令の連続する指令
ブロック間の移動方向が反転する時の速度及び加速度を
示す波形図である。なお、図１１では、加速度変化が許
容された加速度となるように、移動指令の指令ブロック
を制御していない状態を示している。 【００４９】図１１において、移動方向反転前のプログ
ラム指令速度をＦ［ｍｍ／ｓ］、反転後のプログラム指
令速度をＦ’［ｍｍ／ｓ］、許容される加速度をα［ｍ
ｍ／ｓ²］とすると、切削送り指令では連続する複数指
令ブロック間を滑らかにつなぐ目的で、指令ブロック間
で指令完了をチェックしてから次の指令ブロックの速度
指令を生成しており、移動方向反転時の加速度がα’
［ｍｍ／ｓ²］となり、許容される加速度αよりも大き
くなってしまう。 【００５０】図１２は、移動方向反転時の加速度変化を
許容値以内になるように、移動指令の指令ブロックを制
御するようにした実施形態５における駆動制御部３の制
御フローチャートである。 【００５１】まず、ＮＣにオートチューニングに使用す
るプログラムを作成し、また、パラメータ１に移動指令
が移動方向を反転する際に許容される加速度に相当する
切削送りクランプ速度、及びプログラムにより指令され
た移動指令から速度指令の生成を遅延させる時定数、即
ち切削送り時定数を設定しておく。そして、起動によ
り、ＮＣのプロセッサは、図１２に示す処理を所定周期
（速度指令生成周期）毎に実施する。 【００５２】起動要求を受けた駆動制御部３は、初回起
動の場合（ステップＳ１００１）、パラメータ１に設定
された切削送りクランプ速度及び切削送り時定数が入力
される（ステップＳ１００２）。プログラムにより指令
された移動指令から速度指令生成部１１は、速度指令を
生成しアンプ４へ出力する。そして、移動指令の移動方
向が反転し、かつ現在の移動指令の移動ブロックの速度
指令出力が完了していた場合（ステップＳ１００３）、
現在の移動指令の移動ブロックのプログラム指令速度及
び次の移動指令の移動ブロックの速度指令が入力される
（ステップＳ１００４）。ここで、比較／演算制御部１
３は、現在の移動指令の移動ブロックのプログラム指令
速度と次の移動指令の移動ブロックの速度指令の総和
と、パラメータに設定された切削クランプ速度とを比較
し、総和の方が小さい場合は（ステップＳ１００５）、
速度指令生成部１１に次の移動指令の移動ブロックの速
度指令を生成させ（ステップＳ１００６）、アンプ４に
対して速度指令を出力させる（ステップＳ１００７）。
即ち、プログラムにより指令された移動指令の移動方向
を反転する前後の移動指令のプログラム指令速度に基づ
く加速度と、設定手段によりパラメータ１に設定された
許容される加速度とを比較し、指令速度に基づく加速度
が許容される加速度を越えない場合は、速度指令生成部
１１に移動指令の反転後のプログラム指令速度に基づく
速度指令を生成出力させるようにしたものである。 【００５３】また、現在の移動指令の移動ブロックのプ
ログラム指令速度と次の移動指令の移動ブロックの速度
指令の総和が切削クランプ速度以上の場合（ステップＳ
１００５）は、現在の移動指令の移動ブロックの速度指
令出力の完了から、設定し油断によりパラメータ１に設
定された切削送り時定数分の時間が経過するまで（ステ
ップＳ１００８）、速度指令生成部１１による速度指令
の生成を休止させ、遅延させるようにしたものである。
このようにして、往復運動における移動方向反転時の最
適な速度生成が可能となる。 【００５４】このような実施形態５の構成では、往復運
動において移動方向反転時の加速度変化が、許容された
加速度を越えると判断された場合、移動方向が反転した
後の指令速度の生成出力を遅延させるようにしているた
め、プログラムの指令による移動指令の移動方向が反転
することを考慮に入れて指令プログラムを作成する必要
がなくなり、指令プログラムの作成が容易となる。ま
た、過度の加速度になることがなく、工作機械の機械振
動の発生を抑制することができ、加工精度の向上が図れ
る。 【００５５】実施の形態６．図１３は、この発明の実施
形態６の構成を示すブロック図であり、同期タップ時の
主軸の加速度のオートチューニング機能を備えた数値制
御装置の駆動制御部の構成を詳細に示したブロック図で
あり、図１３において図１８と同一または相当箇所は同
符号を付して説明を省略する。なお、図１３では、ＮＣ
の駆動制御部３を示しているが、パラメータ１に設定さ
れた設定値は、ＮＣのマンマシンインターフェース２を
介して駆動制御部３に転送されており、この構成は図１
８の従来装置と同様である。また、駆動制御部３は、速
度指令生成部１１、主軸位置指令生成部１５、同期誤差
量計算部１６及びブロック停止制御部１４を有してい
る。 【００５６】図１３のように構成された実施形態６のＮ
Ｃでは、外部からの同期タップ時の主軸の加速度のオー
トチューニング起動がなされると、パラメータ１に初期
設定された同期タップ時の主軸の加速度が、速度指令生
成部１１に入力される。そして、速度指令生成部１１
は、プログラムにより指令された移動指令から速度指令
を生成し、この速度指令をサーボ軸の速度指令としてア
ンプ４へ出力する。また、生成された速度指令をもと
に、主軸位置指令生成部１５にて位置ループ制御によっ
て主軸の位置指令を生成し、サーボ軸、即ちタップ軸の
速度指令と共に主軸の位置指令をアンプ４に出力する。 【００５７】同期誤差量計算部１６は、アンプ４から入
力されるタップ軸の速度フィードバックＶ、パラメータ
１に予め設定されているボールネジピッチＰＩＴ、位置
検出器分解能ＲＮＧ、サーボギア比ＰＣ１、及びプログ
ラムにより指令されたタップのピッチ指令Ｆ等が入力さ
れ、以下の計算式（１）、（２）により、タップ軸の速
度フィードバックＶを、主軸の移動パルス、即ち回転数
パルス相当に換算を行う。ここで、Ａ、Ｂを約分した整
数とすると、 ＲＮＧ／ＰＩＴ＝Ａ／Ｂ ・・・（１） となる。そして、タップ軸の速度フィードバックを主軸
の移動パルス相当に換算した値Ｖｐは、検出器１回転当
たりのパルス数をＰとすると、上述の（１）式より求め
られた整数Ｂを使用して以下の計算式（２）により求め
られる。 Ｖｐ＝（Ｖ＊ＰＩＴ＊Ｐ）／（Ｆ＊ＲＮＧ＊ＰＣＩ＊Ｂ） ・・・（２） 【００５８】同期誤差量計算部１６は、（２）式により
求められたパルス数とアンプ４より入力された主軸の速
度フィードバックを比較して、予め指定された許容誤差
よりも誤差が小さい場合は、パラメータ１に設定された
同期タップ時の主軸の加速度を加算する。即ち、比較し
た誤差が、タップの呼び径毎に許容される同期誤差パル
スを越えない場合は、パラメータ１に設定された主軸の
加速度を加算する。そして、加算して設定された加速度
を使用して、速度指令生成部１１は再びタップ軸の速度
指令を生成する。また、（２）式により求められたパル
ス数とアンプ４より入力された主軸の速度フィードバッ
クを比較して、予め指定された許容誤差よりも誤差が大
きい場合は、ブロック停止制御部１４により、連続運転
中の指定プログラムを停止させることになる。 【００５９】このような構成により、起動から停止まで
の間に最適な同期タップ時の主軸の加速度にオートチュ
ーニングされる。なお、プログラム停止した時点で、同
期タップ時の主軸の加速度の設定値が初期設定値より変
更がない場合は、初期設定値を小さくして再度オートチ
ューニング起動を行えばよい。 【００６０】このような実施形態６の構成では、パラメ
ータに設定される同期タップ時の主軸の加原則の加速度
の設定値のチューニングを、自動的に最適値に設定する
ことができ、人手による調整のための多大な作業時間を
軽減することができ、作業性を向上できる。また、外部
計測機器の購入を行う必要がなくなるので、コスト削減
を図ることができる。 【００６１】実施の形態７．図１４は、この発明の実施
形態７を示すブロック図であり、ロストモーション補正
量、即ち象限切換時における突起補正量のオートチュー
ニング機能を備えた数値制御装置の構成を示すブロック
図である。突起補正量は、モータ回転方向反転時に、モ
ータの摩擦、捻れ等による不感帯が原因で発生する突起
に対して、反転時の加速を早めて、突起を除去するロス
トモーション補正の補正量を示している。図１４におい
て、図１８の従来装置と同一または相当部分には同符号
を付して説明を省略する。なお、図１では、ＮＣの駆動
制御部１４を中心に示しているが、パラメータ１に設定
された設定値は、ＮＣのマンマシンインターフェース２
を介して駆動制御部３に転送されており、この構成は図
１８の従来装置と同様である。 【００６２】図１４のように構成された実施形態７のＮ
Ｃでは、外部から象限切換時における突起補正量のオー
トチューニング起動がなされると、パラメータ１に設定
された突起補正量が入力され、駆動制御部３によりプロ
グラムにより指令された移動指令に基づき生成された速
度指令がアンプ４へ出力される。アンプ４から出力され
た速度指令により稼働させられるＮＣ工作機械１７には
ダブルボールバー（ＤＢＢ）測定器１６が取付けられ、
この測定器１６の測定結果は解析部１９において解析さ
れる。解析部１９は、軸の移動方向が変化する箇所を求
める変化点測定器２０、方向変化を認識する許容誤差量
が記憶された誤差量２１、象限切換時に発生する突起補
正量が記憶された補正量２２、パラメータ１に設定され
た突起補正量を増加させる補正量加算器２３により構成
される。 【００６３】図１５は、象限切換時における突起補正量
のオートチューニングを実施する実施形態７における駆
動制御部の制御フローチャートである。 【００６４】ここでは、まず、許容の誤差量２１を求め
る。これは、図１７に示すように、ＤＢＢ測定の結果に
は各種の外乱が含まれているため、本当の方向変化点を
求めるためには許容され得る誤差量を設定する必要があ
り、この用件を満たすために設定するものである。誤差
量２１の値を０として（ステップＳ１３０１）、速度指
令により制御される工作機械１７から入力される円弧補
間動作における一周円内の位置フィードバック信号か
ら、ＤＢＢ測定器１６の測定結果に基づき、変化点測定
器２０が方向反転回数を求める。 【００６５】そして、変化点測定器２０が求めた方向変
化点が２個となった時（ステップＳ１３０２）、ループ
処理を抜けるようにして（ステップＳ１３０３）、この
時の誤差量２１を許容誤差量として記憶しておく。方向
変化点が２個以外の場合（ステップＳ１３０２）は、誤
差量２１を増やし、同様の処理を繰り返す（ステップＳ
１３０４）。 【００６６】次に、象限切換時における突起が食い込む
補正量２２、即ち、図１６に示すように状態０から状態
１を経由して状態２ａ〜２ｃに遷移した最初の補正量２
２を求める。まず、パラメータ１に設定された象限突起
補正量が０における方向変化点を求め（ステップＳ１３
０５）、方向変化点が２個の場合（ステップＳ１３０
６）、設定された象限突起補正量を補正量２２に記憶し
（ステップＳ１３０７）、補正量加算器２３によりパラ
メータ１の象限突起補正量を増加させる（ステップＳ１
３０８）。そして、方向変化点が２個を越えるまで同様
の処理を繰り返す（ステップＳ１３０９）。方向変化点
が２個を越えて、図１６の状態２に示すように、食い込
みが発生した時点で、補正量２２に記憶させておいた、
象限突起補正量をパラメータ１に設定された象限突起補
正量に設定する（ステップＳ１３１０）。このようにし
て、自動的に最適な象限切換時における突起補正量の調
整が可能となる。 【００６７】このような実施形態７の構成では、モータ
回転方向反転時に発生する突起を補正する突起補正量、
即ちロストモーション補正量の調整を、自動的に最適値
に設定することができ、人手による調整のための多大な
作業時間を軽減することができ、作業性を向上すること
ができる。 【００６８】 【発明の効果】以上のように、この発明によるオートチ
ューニング機能を備えた数値制御装置では、パラメータ
に設定された移動指令の早送りまたは切削送りモードに
対応するフィードフォワードゲインが入力され、プログ
ラムにより指令された移動指令から速度指令を生成しア
ンプへ出力する速度指令生成手段と、アンプに接続され
たモータを特定する情報がアンプから入力され、モータ
に対応した最大出力電流値を摘出し出力するモータ最大
電流摘出手段と、モータ最大電流摘出手段が出力した最
大出力電流値とアンプより入力されたモータ電流フィー
ドバックを比較して最大出力電流値がモータ電流フィー
ドバックより大きい場合、アンプより入力された位置フ
ィードバックを移動指令と比較して目標精度に到達する
までフィードフォワードゲインを加算し、パラメータに
設定された移動指令の早送りまたは切削送りモードに対
応するフィードフォワードゲインを加算する比較／演算
制御手段とを有し、フィードフォワードゲインの最適値
へのチューニングを自動的に行えるようにしたので、人
手による調整時間が短縮でき、作業性を向上できると共
に、早送り／切削送り用各々のフィードフォワードゲイ
ンを独立して調整できるので、加工時間を短縮できると
いう効果がある。 【００６９】 【００７０】 【００７１】 【００７２】 【００７３】 【００７４】

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明の実施形態１におけるフィードフォ
ワードゲインのオートチューニング機能を備えた数値制
御装置の駆動制御部の構成を示すブロック図である。 【図２】 フィードフォワードゲインのオートチューニ
ングを実施する実施形態１における駆動制御部の制御フ
ローチャートである。 【図３】 この発明の実施形態２における加減速フィル
タのオートチューニング機能を備えた数値制御装置の駆
動制御部の構成を示すブロック図である。 【図４】 加減速フィルタのオートチューニングを実施
する実施形態２における駆動制御部の制御フローチャー
トである。 【図５】 この発明の実施形態３における移動指令ブロ
ック間の減速速度のオートチューニング機能を備えた数
値制御装置の駆動制御部の構成を示すブロック図であ
る。 【図６】 減速速度のオートチューニングを実施する実
施形態３における駆動制御部の制御フローチャート。 【図７】 この発明の実施形態４における加減速時のフ
ィルタ長さ、及びフィードフォワードゲインのオートチ
ューニング機能を備えた数値制御装置の駆動制御部の構
成を示すブロック図である。 【図８】 加減速時のフィルタ長さとフィードフォワー
ドゲインのオートチューニングを実施する実施形態４に
おける駆動制御部の制御フローチャートの一部を示す図
である。 【図９】 加減速時のフィルタ長さとフィードフォワー
ドゲインのオートチューニングを実施する実施形態４に
おける駆動制御部の制御フローチャートの一部を示す図
である。 【図１０】 加減速時のフィルタ長さとフィードフォワ
ードゲインのオートチューニングを実施する実施形態４
における駆動制御部の制御フローチャートの一部を示す
図である。 【図１１】 この発明の実施形態５における工作機械の
往復運動時の速度変化並びに加速度の状態を示す速度波
形図である。 【図１２】 移動方向反転時の加速度を許容値以内にな
るよう制御する実施形態５における駆動制御部の制御フ
ローチャートである。 【図１３】 この発明の実施形態６における同期タップ
時の主軸の加速度のオートチューニング機能を備えた数
値制御装置の駆動制御部の構成を示すブロック図であ
る。 【図１４】 この発明の実施形態７における象限切換時
に発生するおける突起の補正量のオートチューニング機
能を備えた数値制御装置の構成を示すブロック図であ
る。 【図１５】 象限切換時における突起補正量のオートチ
ューニングを実施する実施形態７における駆動制御部の
制御フローチャートである。 【図１６】 実施形態７における象限切換時の突起の状
態を示した図である。 【図１７】 実施形態７を説明するためのＤＢＢによる
真円測定結果の例を示す図である。 【図１８】 工作機械の駆動制御を行う従来の数値制御
装置の一例を示すブロック図である。 【符号の説明】 １ パラメータ、２ マンマシンインタフェイス部、３
駆動制御部、４ アンプ、５ モータ、６ サーボ、
７ 主軸、８ エンコーダ、９ Ｄ／Ａ出力チャンネ
ル、１０ 外部機器、１１ 速度指令生成部、１２ モ
ータ最大電流摘出部、１３ 比較／演算制御部、１４
ブロック停止制御部、１５ 主軸位置指令生成部、１６
同期誤差量計算部、１７ 機械、１８ ＤＢＢ測定
器、１９ 解析部、２０ 変化点測定器、２１ 誤差
量、２２ 補正量、２３ 補正量加算器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 早苗 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−242703（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302306（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 G05D 3/00 - 3/20 B24B 41/00 - 51/00 G05B 11/00 - 13/02

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 パラメータに設定された移動指令の早送
   りまたは切削送りモードに対応するフィードフォワード
   ゲインが入力され、プログラムにより指令された移動指
   令から速度指令を生成しアンプへ出力する速度指令生成
   手段と、 上記アンプに接続されたモータを特定する情報が上記ア
   ンプから入力され、上記モータに対応した最大出力電流
   値を摘出し出力するモータ最大電流摘出手段と、 上記モータ最大電流摘出手段が出力した最大出力電流値
   と上記アンプより入力されたモータ電流フィードバック
   を比較して上記最大出力電流値が上記モータ電流フィー
   ドバックより大きい場合、上記アンプより入力された位
   置フィードバックを上記移動指令に基づく指令形状と比
   較して目標精度に到達するまでフィードフォワードゲイ
   ンを加算し、上記パラメータに設定された移動指令の早
   送りまたは切削送りモードに対応するフィードフォワー
   ドゲインを加算する比較／演算制御手段と、 を備えたことを特徴とするオートチューニング機能を備
   えた数値制御装置。