特許 6407402 モータの制御方法、制御装置および工具マガジンを備えた工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6407402

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】モータの制御方法、制御装置および工具マガジンを備えた工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/157 20060101AFI20181004BHJP

   H02P 29/028 20160101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   B23Q3/157 F

   H02P29/028

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-501804(P2017-501804)

(86)(22)【出願日】2015年2月27日

(86)【国際出願番号】JP2015055899

(87)【国際公開番号】WO2016135958

(87)【国際公開日】20160901

【審査請求日】2017年4月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100153084

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 康史

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(72)【発明者】

【氏名】石井 一成

(72)【発明者】

【氏名】長屋 昌史

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−０５３７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２４８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３４７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６２６７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ ３／１５７

Ｂ２３Ｑ ３／１５５

Ｈ０２Ｐ ２９／０２８

Ｇ０１Ｍ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平または傾斜した回転軸周りに回転する回転軸装置のモータの制御方法において、
前記回転軸装置を少なくとも前記回転軸周りに９０°離間した２ヶ所の割出位置に割出し、
前記割出位置で、回転軸装置に作用する停止負荷トルクを測定し、
前記２ヶ所の各々における停止時負荷トルクの２乗の和の平方根であって、停止時負荷トルクが最大となる割出位置での停止時負荷トルクであるアンバランストルクを算出し、
前記アンバランストルクに基づいて回転軸装置のモータを制御することを特徴としたモータの制御方法。

【請求項2】

測定した各停止時負荷トルクから停止時負荷トルクが最大となる割出位置を求め、前記回転軸装置の各位相における停止時負荷トルクを算出し、測定した移動時負荷トルクから各位相におけるアンバランストルクを減算して、アンバランストルクを除いた移動時負荷トルクから回転軸装置の慣性モーメントを算出するようにした請求項１に記載のモータの制御方法。

【請求項3】

算出した慣性モーメントに関連付けて予め設定しておいたアンバランストルクの大きさに応じた慣性モーメントの補正量を加算し、補正量が加算された慣性モーメントに基づいて前記回転軸装置の加減速パラメータを決定するようにした請求項２に記載のモータの制御方法。

【請求項4】

アンバランストルクが、所定の閾値を超える場合には警報または警告を発するようにした請求項１に記載のモータの制御方法。

【請求項5】

水平または傾斜した回転軸周りに回転する回転軸装置のモータの制御装置において、
前記回転軸装置を少なくとも前記回転軸周りに９０°離間した２ヶ所の割出位置に割出す手段と、
前記割出位置の各々で、回転軸装置に作用する停止負荷トルクを測定する手段と、
前記２ヶ所の各々における停止時負荷トルクの２乗の和の平方根であって、停止時負荷トルクが最大となる割出位置での停止時負荷トルクであるアンバランストルクを算出する手段と、
前記アンバランストルクに基づいて回転軸装置のモータを制御することを特徴としたモータの制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載のモータの制御装置によって制御される工具マガジンを備えた工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンバランストルクを考慮したモータの制御方法、該方法を実行する制御装置および工具マガジンを備えた工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、工具マガジンに装着されている工具の形状および分布から工具マガジンの慣性モーメントおよびアンバランストルクを推定し、アンバランストルクを加減した最適な加速度を決定するモータの制御方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２２４８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の発明では、工具マガジンに装着されている工具の形状および分布が予め既知でなければならないので、工作機械のオペレータが工具の入れ換え作業を行ったときに、自動的にモータの加減速パラメータを変更することができない。

【0005】

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、不均一に配置された質量の移動により、負荷トルクが変動する回転軸装置において、アンバランストルクを確実に推定し、回転軸装置の動作時間を短縮することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の目的を達成するために、本発明によれば、水平または傾斜した回転軸周りに回転する回転軸装置のモータの制御方法において、前記回転軸装置を少なくとも前記回転軸周りに９０°離間した２ヶ所の割出位置に割出し、前記割出位置で、回転軸装置に作用する停止負荷トルクを測定し、前記２ヶ所の各々における停止時負荷トルクの２乗の和の平方根であって、停止時負荷トルクが最大となる割出位置での停止時負荷トルクであるアンバランストルクを算出し、前記アンバランストルクに基づいて回転軸装置のモータを制御するようにしたモータの制御方法が提供される。

【0007】

また、本発明の他の特徴によれば、水平または傾斜した回転軸周りに回転する回転軸装置のモータの制御装置において、前記回転軸装置を少なくとも前記回転軸周りに９０°離間した２ヶ所の割出位置に割出す手段と、前記割出位置の各々で、回転軸装置に作用する停止負荷トルクを測定する手段と、前記２ヶ所の各々における停止時負荷トルクの２乗の和の平方根であって、停止時負荷トルクが最大となる割出位置での停止時負荷トルクであるアンバランストルクを算出する手段と、前記アンバランストルクに基づいて回転軸装置のモータを制御するようにしたモータの制御装置および該モータの制御装置によって制御される工具マガジンを備えた工作機械が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複数の停止時負荷トルクを測定し、停止時負荷トルクが最大となる割出位置での停止時負荷トルクであるアンバランストルクを算出し、アンバランストルクに基づいて回転軸装置のモータを最適に制御するようにしたので、回転軸装置の駆動速度を高めることが可能となり、また、駆動速度が急激に変化したりすることがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のモータの制御装置の一実施形態を示すブロック図である。

【図2】本発明を適用する工作機械の一例を示す側面図である。

【図3】図２の工作機械の正面図である。

【図4】回転体にアンバランストルクが作用していないときに、該回転体を回転駆動するときの速度とトルクを示すグラフである。

【図5】アンバランストルクが作用する回転体を回転駆動する場合の速度とトルクを示すグラフである。

【図6】工具を工具マガジンの周方向に不均一に装着したときに、工具マガジンに作用するアンバランストルクを示す模式図である。

【図7】図６に示すようなアンバランストルクが作用する回転体を回転したときの回転体の回転位置に対するアンバランストルクの変化を示すグラフである。

【図8】本発明のモータの制御方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本発明を適用する工作機械の一例を示す図２を参照すると、工作機械１００は、横形マシニングセンタを構成しており、工場の床面に固定された基台としてのベッド１０２、ベッド１０２の前方部分（図２では左側）の上面で前後方向またはＺ軸方向（図１では左右方向）に延設された一対のＺ軸ガイドレール１０２ｂに沿って往復動可能に設けられたＺ軸スライダ１１２、Ｚ軸スライダ１１２の上面で鉛直な軸線を中心としてＢ軸方向に回転送り可能に設けられた回転テーブル１１４、ベッド１０２の後方部分（図１では右側）の上面で左右方向またはＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向）に延設された一対のＸ軸ガイドレール１０２ａに沿って往復動可能に設けられたコラム１０４、該コラム１０４の前面で上下方向またはＹ軸方向に延設されたＹ軸ガイドレール１０４ａ（図３）に沿って往復動可能に設けられ、主軸１１０を水平な中心軸Ｏ_sを中心として回転可能に支持する主軸頭１０８を搭載したＹ軸スライダ１０６具備している。更に、工作機械１００は、コラム１０４をＸ軸方向に駆動するＸ軸送り装置（図示せず）、Ｙ軸スライダ１０６をＹ軸方向に駆動するＹ軸送り装置（図示せず）、およびＺ軸スライダ１１２をＺ軸方向に駆動するＺ軸送り装置（図示せず）を具備している。回転テーブル１１４には、イケール１１６を介してＣ軸テーブル１１８が取り付けられており、該Ｃ軸テーブル１１８にワークＷが、主軸１１０の先端に装着された工具Ｔに対面するように取り付けられる。

【0011】

更に、図３を参照すると、工作機械１００が構成する横形マシニングセンタは、工作機械１００における加工に必要な複数の工具を収納する工具マガジン１２０と、該工作機械１００を制御するＮＣ装置（図示せず）からの指令に基づき、工具マガジン１２０に収納された工具の１つと、工作機械１００の主軸１１０の先端に装着された工具Ｔとを交換する工具交換装置１４０を備える。工作機械１００、工具マガジン１２０および工具交換装置１４０はカバー１３０によって包囲されている。本実施形態では、工具マガジン１２０が回転軸装置を構成する。

【0012】

カバー１３０は、その内部を加工室１３４と工具収納室１３６とに分割するに隔壁１３２を具備しいる。工作機械１００は、ワークを加工する加工室１３４内に配置され、工具マガジン１２０および工具交換装置１４０は工具収容室１３６内に配置される。隔壁１３２には、加工室１３４と工具収容室１３６との間で工具を移動するための開口部１３２ａが形成されており、隔壁１３２には、開口部１３２ａを開閉するためのシャッター１３２ｂが配置されている。カバー１３０は、また、オペレーターが工具収容室１３６内にアクセスして、工具マガジン１２０に工具を装着し、或いは、工具マガジン１２０から工具を取り外すための開口部１３８ａが形成されており、該開口部１３８ａはATCドア１３８ｂによって開閉される。工作機械１００のオペレーターは、カバー１３０のATCドア１３８ｂを開いて、工具マガジン１２０に新規の工具を装着し、そして工具マガジン１２０から使用済工具を取り外し、こうして工具の入れ換え作業を行う。

【0013】

工具マガジン１２０は円板状に形成されたベース部材１２２を具備している。ベース部材１２２は、半径方向外方に開口し周方向に等角度間隔で配設された複数の凹部からなる受容部１２４を有しており、該受容部１２４の各々に工具ホルダ１２６を介して工具が保持される。工具マガジン１２０は、水平に保持された回転軸１２０ａによって不図示のフレーム等の支持構造に鉛直面内で回転するように支持されている。回転軸１２０ａは、工具マガジン１２０を回転駆動するサーボモータ１８（図１）の出力軸に結合されている。

【0014】

工具交換装置１４０は、工具マガジン１２０と工作機械１００との間に配設され、交換アーム１４２と、シフタ１４４とを具備している。交換アーム１４２の両端には工具を把持するグリッパ１４２ａ、１４２ｂが設けられている。交換アーム１４２は、主軸１１０の回転軸線Ｏ_sの方向に進退する直線動作と、主軸１１０の回転軸線Ｏ_sに対して垂直な平面（鉛直平面）内で９０°または１８０°回転する回転動作が可能となっている。

【0015】

シフタ１４４は、工具マガジン１２０と交換アーム１４２との間で水平方向に往復動可能に設けられている。シフタ１４４は、工具マガジン１２０の待機位置１２１にある工具を工具マガジン１２０から受け取り、該工具を工具授受位置１４６へ移送する。また、シフタ１４４は、反対に、工具授受位置１４６において交換アーム１４２から工具を受け取り、該工具を待機位置１２１に配置されている工具マガジン１２０の受容部１２４に装着する。

【0016】

図１は、工具マガジン１２０を駆動するサーボモータ１８の制御装置の一実施形態を示すブロック図である。サーボモータ１８の制御装置１０は、例えば工作機械１００のためのＮＣ装置（図示せず）の一部として構成することができ、読取解釈部１２、補間部１４、サーボ制御部１６、アンバランストルク演算部２２、アンバランストルクキャンセル部２４、加減速パラメータ変更部２８を具備している。

【0017】

制御装置１０は一般的なサーボ制御装置と同様のフィードバック制御を行う。すなわち、読取解釈部１２は、LANのようなネットワーク手段やキーボード、タッチパネル等の入力手段１１より入力されたＮＣプログラムを読取り解釈して、動作指令１２ａを補間部１４へ出力する。この動作指令１２ａは、次工程で必要な工具が装着されている受容部１２４を待機位置へ移動させる移動指令が含まれている。補間部１４は、受け取った動作指令１２ａを補間関数に基づい補間演算し、所定の回転速度に適合した位置指令（パルス位置指令）１４ａをサーボ制御部１６に出力する。サーボ制御部１６は、受け取った位置指令１４ａから、工具マガジン１２０を回転駆動するためのトルク指令としての電流値１６ａをサーボモータ１８に出力する。サーボモータ１８のエンコーダ（ローターリエンコーダ）２０から、サーボモータ１８の回転位置および回転速度２０ａが、サーボ制御部１６へフィードバックされる。

【0018】

上述した工具の入れ換え作業に際して、オペレーターは、工具マガジン１２０の周方向に工具がどのように装着されているかは考慮することはないので、工具マガジン１２０の周方向にバランス良く工具が分布されず、例えば、図３に示すように、しばしば、工具は工具マガジン１２０の周方向に偏って装着される。こうした、工具マガジン１２０の周方向への工具の偏在によって、工具マガジン１２０には、工具の重力に基づくトルクまたはモーメント（以下、アンバランストルク）が作用する。

【0019】

図４〜図７を参照して、アンバランストルクについて説明する。
図４は、工具マガジン１２０のような１つの回転軸周りに回転する回転体にアンバランストルクが作用していないときに、該回転体を回転駆動するときの速度（一点鎖線）と、該回転体に与えられるトルク（細線）とを示グラフである。図４のグラフでは、図４のグラフにおいて、この回転体は、時刻ｔ＝ｔ₁から一定の速度で回転速度が増加し、その間、この回転体には一定のトルクが与えられる。ｔ＝ｔ₁からｔ＝ｔ₂の間ででは、回転体は一定の速度で回転し、その間、該回転体には、該回転体に作用する摩擦力（クーロン力や潤滑剤の粘性）に相当するトルクτ＝τ′が作用する。ｔ＝ｔ₂からｔ＝ｔ₃の間で、前記回転体は一定の速度で減速し、その間、該回転体には負のトルクが作用する。

【0020】

ところが、重力の影響を受ける水平または傾斜した回転軸周りに回転し、更に、工具が周方向に不均一に装着された工具マガジン１２０（図３）は、回転体にアンバランストルクが作用している。例えば、図４に示すような速度変化に従って回転体を回転駆動するとき、実際に回転体に作用するトルクは、全体に増加または図５に示すように低下し、かつ、ｔ＝ｔ₁からｔ＝ｔ₂の速度一定の間、トルクは図４のように一定とならず時間と共に変化（増加）している。このようなアンバランストルクを考慮することなく、サーボモータ１８をフィードバック制御しても、充分な駆動速度を得られなかったり、或いは、速度が急激に変化したりする問題が生じる。

【0021】

こうした問題を解決するために、本実施形態では、先ず、アンバランストルク演算部２２が、サーボ制御部１６から出力されるトルク指令値または電流値１６ｂと、エンコーダ２０から出力される位置情報２０ｂとを受け取り、工具マガジン１２０に作用するアンバランストルクを演算する。次いで、アンバランストルクキャンセル部２４が、アンバランストルク演算部２２で演算したアンバランストルク２２ａと、サーボ制御部１６からのトルク指令値または電流値１６ｃと、エンコーダ２０からの位置、速度情報２０ｃを受け取り、アンバランストルクを相殺するようにトルク１６ｂを補正する。加減速パラメータ変更部２８は、アンバランストルクキャンセル部２４で補正されたトルク２４ａおよびアンバランストルクキャンセル部２４がエンコーダ２０から受け取った位置、速度情報２０ｃをアンバランストルクキャンセル部２４から受け取り、補正されたトルク２４ａに基づいて工具マガジン１２０の慣性モーメントを演算する。加減速パラメータ変更部２８は、慣性モーメント演算部２６から工具マガジン１２０の慣性モーメントを受け取り、加減速パラメータを変更（補正）してサーボ制御部１６へ出力して、サーボ制御部１６からサーボモータ１８へ出力される電流値１６ａを最適化している。また、制御装置１０にアラーム表示部３０を設けて、アンバランストルク演算部２２で演算したアンバランストルクが、予め定めておいた上限値より過大である場合に、音響的または視覚的な警報や警告を表示するようにできる。

【0022】

以下、図６、７を参照して、アンバランストルク演算部２２における、アンバランストルクの測定、演算方法を説明する。図６は、工具マガジン１２０の模式図であり、黒丸は、工具マガジン１２０の受容部１２４に工具が装着されている状態を示しており、図７は、工具マガジン１２０の回転角に対するアンバランストルクの変化を示している。

【0023】

図６に示すように、工具Ｔが工具マガジン１２０の周方向に不均一に装着されていると、工具マガジン１２０の重心は、工具マガジン１２０ベース部材１２２の中心から距離Ｌだけ偏った位置に移動する。このように、工具がベース部材１２２の周方向に偏在することにより、工具マガジン１２０の重心位置が中心から外れ、工具マガジン１２０には負荷トルクが、工具マガジン１２０を回転させるように作用する。今、ベース部材１２２と、該ベース部材１２２に装着されている工具とを含め工具マガジン１２０に作用する重力をＧとし、工具マガジン１２０の中心から見て重心が３時の方向にあるときの工具マガジン１２０の角度位置をθ＝０°とする。角度位置θ＝０°または１８０°のとき、停止時負荷トルクＴ₀は最大となりＴ₀＝ＧＬとなる。
ここで、
Ｔ₁：アンバランストルク
Ｌ：工具マガジン１２０の中心から重心までの距離
である。

【0024】

図６から停止時負荷トルクＴは、一般的に
Ｔ＝Ｔ₀ｃｏｓθ （１）
であるので、θ＝０°の角度位置からθ＝θ₁だけ回転した位置に停止すると、このとき工具マガジン１２０に作用する停止時負荷トルクＴ₁は以下の式から演算することができる。
Ｔ₁＝Ｔ₀ｃｏｓθ₁ （２）

【0025】

θ＝φの角度位置から、工具マガジン１２０が更に９０°回転した位置に停止したときの負荷トルクＴ₂は以下の式（３）にて与えられる。
Ｔ₂＝Ｔ₀ｃｏｓ（θ₁＋９０）＝Ｔ₀ｓｉｎθ₁ （３）

【0026】

また、三角関数の公式から、
ｓｉｎ²θ₁＋ｃｏｓ²θ₁＝１ （４）
である。従って、式（２）〜（４）より、停止時の負荷トルクの最大値であるアンバランストルクＴ₀は以下の式から演算することができる。
Ｔ₀＝（Ｔ₁²＋Ｔ₂²）^1/2 （５）
また、式（２）から、初期位相θ₁は
θ₁＝ａｒｃｃｏｓ（Ｔ₁／Ｔ₀） （６）
より求めることができる。

【0027】

なお、本実施形態では、回転軸１２０ａを中心として周方向に９０°離間した２つの測定点で停止時負荷トルクを測定したが、本発明はこれに限定されず、９０°以上離間していてもよい。また、測定箇所も１箇所ではなく、複数箇所で同様の停止時負荷トルクを測定するようにしてもよい。

【0028】

ここで、図８に示すフローチャートを参照して、アンバランストルクの測定、演算方法をより具体的に説明する。
アンバランストルクの測定、演算は、上述した工具の入れ替え作業に付随して行うことができる。工作機械１００のオペレーターは、工具入れ替え作業を開始すると（ステップＳ１０）、先ず、工具収容室１３６に対して手動で介入できる状態にする（ステップＳ１２）。これは、工作機械１００の操作盤（図示せず）に設けられている押ボタン（図示せず）を押下することによって行うことができ、オペレーターが工具マガジン１２０にアクセスしているときに、オペレーターが予期していない工具マガジン１２０の自動運転を禁止する。

【0029】

次いで、オペレーターはATCドア１３８ａを開き（ステップＳ１４）、工具マガジン１２０にアクセスして工具の入れ替え作業を行う（ステップＳ１６）。次いで、ATCドア１３８ａを閉じ（ステップＳ１８）、工作機械１００の操作盤（図示せず）に設けられている押ボタンを手動で操作して、ＮＣ装置への介入を解除する（ステップＳ２０）。

【0030】

ＮＣ装置への介入が解除されると、ＮＣ装置は、工具マガジン１２０のアンバランストルクの測定プログラムを読み込み、アンバランストルクの測定が開始される。先ず、工具マガジン１２０を静止させているサーボモータ１８へ現在供給されている電流値１６ｂがアンバランストルク演算部２２に取り込まれる（ステップＳ２２）。取り込まれた電流値１６ｂから、アンバランストルクに対抗して工具マガジン１２０を停止状態で保持させるために必要なトルク（Ｔ₁）（停止時負荷トルク）を求めることができる。次いで、工具マガジン１２０を９０°回転させ（ステップＳ２４）、その回転位置に工具マガジン１２０を保持するために必要な電流値１６ｂがサーボ制御部１６から取り込まれる（ステップＳ２６）。取り込まれた電流値１６ｂから、該回転位置において、アンバランストルクに対抗して工具マガジン１２０を停止状態で保持させるために必要なトルク（Ｔ₂）（停止時負荷トルク）を求めることができる。

【0031】

次いで、ステップＳ２８において、求められた２つのトルク値（Ｔ₁、Ｔ₂）に基づき、アンバランストルク演算部２２は、式（５）から最大のアンバランストルクＴ₀を演算し、そして式（６）から初期位相θ₁を演算する。

【0032】

次いで、アンバランストルクキャンセル部２４は、アンバランストルク演算部２２で演算されたアンバランストルクＴ₀および初期位相θ₁およびエンコーダ２０からの位置情報２０ｃに基づき、工具マガジン１２０が、任意の角度位置θにあるときの停止時負荷トルクＴを下記式（７）から演算する。
Ｔ＝Ｔ₀ｃｏｓ（θ₁＋θ） （７）

【0033】

アンバランストルクキャンセル部２４は、更に、工具マガジン１２０のサーボモータ１８に供給される電流値であるトルク値１６ｃをサーボ制御部１６から受け取り、そこからアンバランストルクＴ₀を減算することによって、トルクτを演算する。

【0034】

更に、ステップＳ２８において、慣性モーメント演算部２６が、ベース部材１２２と、該ベース部材１２２に装着されている工具とを含めた工具マガジン１２０全体の慣性モーメントＪを下記の方法にて演算する。

【0035】

サーボモータ１８が回転しているときのトルク（移動時負荷トルク）τと、工具マガジン１２０の慣性モーメントＪとの関係は下記の式（８）で表すことができる。
τ＝Ｊα＋ＤＶ＋Ｆｕ （８）
ここで、
Ｊ：慣性モーメント
α：角加速度
Ｄ：粘性減衰係数
Ｖ：角速度
Ｆ：クーロン摩擦トルク
ｕ：速度方向を示す単位ベクトル
である。

【0036】

角速度Ｖおよび角加速度ａは、慣性モーメント演算部２６において、サーボモータ１８の回転速度２０ｄ（図１）に基づいて演算することができる。速度方向を示す単位ベクトルｕは、工具マガジン１２０が２つの回転方向の一方の向きに移動するときに正の値になり、他方の向きに移動するときに負の値になる。工具マガジン１２０の回転動作中に取得されるそれぞれの変数は次式のように表すことができる。
（τ_n）＝（τ₀、τ₁、τ₂…τ_k、τ_k+1…τ_m）（n=0〜m） （９）
（Ｖ_n）＝（Ｖ₀、Ｖ₁、Ｖ₂…Ｖ_k、Ｖ_k+1…Ｖ_m）（n=0〜m） （１０）
（α_n）＝（α₀、α₁、α₂…α_k、α_k+1…α_m）（n=0〜m） （１１）
（ｕ_n）＝（ｕ₀、ｕ₁、ｕ₂…ｕ_k、ｕ_k+1…ｕ_m）（n=0〜m） （１２）

【0037】

このように、複数のトルク（移動時負荷トルク）τの値、複数の角速度Ｖの値、複数の角加速度αの値、および速度方向を示す単位ベクトルｕを、ステップＳ２２〜ステップＳ２６の間に慣性モーメント演算部２６に取り込むことができる。次に、式（９）に示されるトルクτ_nと、式（１０）、式（１１）および式（１２）に示される変数を式（８）に代入して得られるトルクτとの差の二乗和が最小となるように、工具マガジン１２０の慣性モーメントＪ、粘性減衰係数Ｄ、およびクーロン摩擦トルクＦが演算される。すなわち、最小二乗法により、これらの変数が演算される。こうして、慣性モーメント演算部２６において、工具マガジン１２０慣性モーメントＪが演算される。慣性モーメント演算部２６で演算された慣性モーメントＪには、工具マガジン１２０のベース部材１２２および工具マガジン１２０に装着されている複数の工具の質量に基づく慣性モーメントが含まれている。

【0038】

次いで、ステップＳ３０において、アンバランストルクＴ₀が所定の閾値Ｔsを超えていないか否かが判定される。アンバランストルクＴ₀が所定の閾値Ｔsを超えている場合（ステップＳ３０でNOの場合）、加減速パラメータ変更部２８は、加減速パラメータを最大にして、サーボ制御部１６に出力すると共に、アンバランストルクＴ₀が所定の閾値Ｔ_sを超えている旨の音響的または視覚的な警報や警告を表示するよう、アラーム表示部３０に指令を出力する。加減速パラメータとしては、加速度またはゲイン等が含まれる。

【0039】

アンバランストルクＴ₀が所定の閾値Ｔ_sを超えていない場合（ステップＳ３０でYESの場合）、加減速パラメータ変更部２８は、加減速パラメータを変更してサーボ制御部１６に出力する。加減速パラメータの変更は、工具マガジン１２０のアンバランストルクＴ₀の数値の増加を、あたかも工具マガジン１２０の慣性モーメントが増加したかのようにみなして、慣性モーメントが増加したときと同様に変化させる。具体的には、複数のアンバランストルクＴ₀の大きさに関連付けて、慣性モーメントに加算する慣性モーメント補正値をテーブルの形態で、制御装置１０のメモリ領域に格納し、アンバランストルクＴ₀の値に応じて、該テーブルから慣性モーメント補正値を読みだす。アンバランストルクＴ₀の数値の増加量に応じて、どのくらいの大きさの慣性モーメント補正値を慣性モーメントに加算させればよいかは、予め実験で求めておき、アンバランストルクＴ₀の数値と慣性モーメントの補正値とを対応させたテーブルを作成して記憶しておけばよい。慣性モーメントと慣性モーメント補正値とを加算した値に関連付けて、加減速パラメータをテーブルの形態で制御装置１０のメモリ領域に格納し、慣性モーメントと慣性モーメント補正値とを加算した値に応じて該テーブルから加減速パラメータを読み出す。加減速パラメータを慣性モーメントとアンバランストルクＴ₀の値に応じて変更することにより、慣性モーメントとアンバランストルクＴ₀が小さいときは、より速い加減速を行うことができ、短時間で工具マガジン１２０を割り出すことができるようになる。

【0040】

なお、既述の実施形態では、本発明によるモータの制御方法は、工具マガジンの駆動モータを制御するようになっているが、本発明はこれに限定されず、水平または傾斜した回転送り軸周りに回転する回転送り軸に適用してもよい。例えば、図２のような工作機械において、Ｃ軸回転テーブル１１８を本発明の方法により制御するようにしてもよい。この場合には、一般的にＣテーブル１１８に取り付けられたワーク１１６はＣ軸回転送り軸の回転軸線に対して重心位置が偏心しているので、Ｃ軸回転送り軸に本発明の方法を適用することが可能である。

【符号の説明】

【0041】

１０ 制御装置
１８ サーボモータ
２０ エンコーダ
２０ａ 回転速度
２０ｂ 位置情報
２０ｃ 速度情報、位置情報
２０ｄ 回転速度
２２ アンバランストルク演算部
２２ａ アンバランストルク
２４ アンバランストルクキャンセル部
１００ 工作機械
１２０ 工具マガジン
１２０ａ 回転軸
１３６ 工具収納室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】