特許 6595537 揺動切削を行う工作機械の制御装置

(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】6595537

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】揺動切削を行う工作機械の制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/4093 20060101AFI20191010BHJP

   B23Q 15/013 20060101ALI20191010BHJP

   B23B 1/00 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/4093 M

   B23Q15/013

   B23B1/00 N

【請求項の数】11

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-145470(P2017-145470)

(22)【出願日】2017年7月27日

(65)【公開番号】特開2019-28597(P2019-28597A)

(43)【公開日】2019年2月21日

【審査請求日】2018年9月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(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】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 健太

【審査官】 稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／０４７４８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−０５６５１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １９／１８ − １９／４１６

Ｇ０５Ｂ １９／４２ − １９／４６

Ｂ２３Ｂ １／００

Ｂ２３Ｑ １５／０１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの外周面または内周面を工具により切削加工する工作機械において、前記ワークおよび前記工具を前記ワークの中心軸線まわりに相対的に回転させる主軸と、前記ワークの前記外周面または前記内周面の母線に沿って前記工具および前記ワークを相対的に送る少なくとも一つの送り軸とを備えた前記工作機械を制御する制御装置であって、
前記ワークおよび前記工具の相対的な回転速度ならびに前記工具および前記ワークの相対的な送り速度に基づいて、前記少なくとも一つの送り軸の位置指令を作成する位置指令作成部と、
前記位置指令により前記少なくとも一つの送り軸を制御する送り軸制御部と、
を備え、
前記送り軸制御部は、前記回転速度および前記位置指令に基づいて、前記回転速度に対して正の非整数倍の揺動周波数になるように且つ前記工具が前記ワークを断続切削するように、前記少なくとも一つの送り軸の揺動指令を作成する揺動指令作成部を具備し、かつ、前記位置指令と前記少なくとも一つの送り軸の実位置との差である位置偏差に前記揺動指令を加算して得られる合成指令に基づいて、前記少なくとも一つの送り軸を制御するように構成され、
前記制御装置は、複数の指令ブロックを含む前記工作機械の加工プログラムに基づいて、隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングを検出する指令ブロック間検出部をさらに備え、
前記送り軸制御部は、
前記揺動指令から求める揺動位相と前記合成指令とに基づいて、前記合成指令の補正量を求めて前記合成指令に加算する学習制御を行う学習制御器と、
現在時刻が前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングにあるかを判定し、該判定において、前記現在時刻が前記任意のタイミングに含まれる場合には、前記少なくとも一つの送り軸の揺動を停止させる判定部と、をさらに具備し、前記揺動指令の停止は、前記学習制御をオフにすること、もしくは前記学習制御をオフにすると共に前記揺動指令をゼロにすることを含む、制御装置。

【請求項2】

前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングは、前記隣接する指令ブロックのうちの前の指令ブロックにおける減速開始から後の指令ブロックにおける加速完了までの時間帯の中の任意のタイミングとする、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記判定部が現在時刻が前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングにあると判定した場合には、前記判定部は所定の第一時間だけまたは所定の第一揺動回数だけ前記少なくとも一つの送り軸の揺動を停止させるようにした、請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記判定部が現在時刻は前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングにあると判定した場合には、前記判定部は、所定の第二時間だけまたは所定の第二揺動回数だけ前記少なくとも一つの送り軸の揺動の停止を遅延させるようにした請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記指令ブロック間検出部は、隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングを前記判定部に所定の第三時間または所定の第三揺動回数だけ前に通知する、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項6】

前記揺動指令作成部は、余弦波の基準軸線に対して揺動振幅がオフセット値として減じられた前記揺動指令を作成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項7】

前記揺動指令作成部は、前記回転速度に基づいて、前記ワークまたは前記工具が一回転する毎に半周期ずつズレるように前記揺動指令の揺動周波数を作成すると共に、前記回転速度と前記位置指令とに基づいて前記揺動指令の揺動振幅を作成する、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項8】

前記揺動指令作成部は、前記少なくとも一つの送り軸のトルクが所定値を越えないように、前記揺動指令の揺動周波数および揺動振幅を作成する、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項9】

前記揺動指令作成部は、前記学習制御の制御帯域に基づいて、学習が収束するように前記揺動指令の揺動周波数および揺動振幅を作成する、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項10】

前記揺動指令作成部は、前記工具が前記ワークを加工することにより生じる切屑の所望長さに基づいて前記揺動指令の揺動周波数および揺動振幅を作成する、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項11】

前記ワークは、前記中心軸線に沿った断面において前記ワークの半径方向最外方部分よりも半径方向内側に前記半径方向最外方部分に連続しないコーナーを有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、揺動切削を行う工作機械の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の切削工具によりワークを加工する際に切屑が連続して発生すると、切屑が切削工具に絡まる場合がある。このような場合には、切屑を切削工具から除去するために工作機械を停止させる必要があり、時間がかかって生産効率が低下する。さらに、切屑によって、ワークが損傷する可能性があり、ワークの品質が低下する場合がある。
このような欠点を避けるために、加工送り方向に切削工具とワークとを相対的に揺動させることにより切屑を細断する揺動切削が知られている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照）。
上記の揺動切削に関しては、切削工具が加工送り方向におけるワーク上の所定の加工停止位置に近づくにつれて切削工具の揺動の振幅を減少させることにより、切削工具がその所定の加工停止位置を超えて切削する不具合を回避する技術が提案されている（例えば特許文献４参照）。以降、上記のような不具合をオーバーシュートと呼ぶ。

【0003】

また、工作機械においては、サーボモータを用いて駆動される切削工具やワーク等の被駆動体の位置精度を高めるために学習制御が提案されている（例えば特許文献５の図６参照）。学習制御は、所定の周期で同一パターンの動作を被駆動体に繰返させる指令に対し、前記所定の周期毎に、位置指令値と位置フィードバック値との差である位置偏差を補正するための補正量を求めつつ、１周期前に求めた補正量を前記の位置偏差に適用する制御である。この学習制御を周期的な同一パターンの動作に対して繰返し実施することにより、前記の位置偏差をゼロに収束させるための補正量が得られるようになる。

【0004】

前述した揺動切削を行う工作機械において、切削工具もしくはワークの駆動機構部にバックラッシが在る場合やその駆動機構部の剛性が低い場合には、サーボの応答性を向上させるために制御ゲインを高く設定すると振動が発生し、工具またはワークの位置精度が安定しないことがある。このような場合、サーボの応答性を向上させるのは困難であっても、揺動切削に学習制御を適用すれば、工具またはワークを加工送り方向に相対的に揺動させる周期的な動作指令に対しては高精度な制御が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５０３３９２９号公報

【特許文献2】特許第５１３９５９２号公報

【特許文献3】特許第５５９９５２３号公報

【特許文献4】国際公開第２０１６／０４７４８５号

【特許文献5】特開２００６−１７２１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、工作機械の加工プログラムは、複数の指令ブロックから構成されている。隣接する指令ブロックの間においては加工条件が変化するので、揺動切削する際に機械学習を適用すると、オーバーシュートや追従遅れが生じ、その結果、ワークに切り込みが生じるという問題がある。
それゆえ、揺動切削する際に機械学習を適用したとしても切込の発生を防止する、工作機械の制御装置が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の１番目の態様は、ワークの外周面または内周面を工具により切削加工する工作機械において、前記ワークおよび前記工具を前記ワークの中心軸線まわりに相対的に回転させる主軸と、前記ワークの前記外周面または前記内周面の母線に沿って前記工具および前記ワークを相対的に送る少なくとも一つの送り軸とを備えた前記工作機械を制御する制御装置であって、前記ワークおよび前記工具の相対的な回転速度ならびに前記工具および前記ワークの相対的な送り速度に基づいて、前記少なくとも一つの送り軸の位置指令を作成する位置指令作成部と、前記位置指令により前記少なくとも一つの送り軸を制御する送り軸制御部と、備え、前記送り軸制御部は、前記回転速度および前記位置指令に基づいて、前記回転速度に対して正の非整数倍の揺動周波数になるように且つ前記工具が前記ワークを断続切削するように、前記少なくとも一つの送り軸の揺動指令を作成する揺動指令作成部を具備し、かつ、前記位置指令と前記少なくとも一つの送り軸の実位置との差である位置偏差に前記揺動指令を加算して得られる合成指令に基づいて、前記少なくとも一つの送り軸を制御するように構成され、前記制御装置は、複数の指令ブロックを含む前記工作機械の加工プログラムに基づいて、隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングを検出する指令ブロック間検出部をさらに備え、前記送り軸制御部は、前記揺動指令から求める揺動位相と前記合成指令とに基づいて、前記合成指令の補正量を求めて前記合成指令に加算する学習制御を行う学習制御器と、現在時刻が前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングにあるかを判定し、該判定において、前記少なくとも一つの送り軸の揺動を停止させる判定部と、をさらに具備する、制御装置でありうる。

【発明の効果】

【0008】

１番目の態様によれば、現在が指令ブロックの間の任意のタイミングにあるときには揺動を停止させているので、オーバーシュートや追従遅れは発生しない。このため、ワークに対して切込が生じることも防止できる。

【0009】

添付図面に示される本開示の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態の制御装置を含む加工システムの図である。

【図2】一実施形態の制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図3】一実施形態の制御装置を含む他の加工システムの図である。

【図4A】円筒形ワークと工具とを示す図である。

【図4B】円錐台形状の中空部を有するワークと工具とを示す他の図である。

【図5】送り量と回転角度との関係を示す図である。

【図6】学習制御機能を備えた制御装置の具体例を示すブロック図である。

【図7】図６に示される学習制御器の構成例を示すブロック図である。

【図8】従来技術におけるＺ軸とＸ軸との間の関係を示す図である。

【図9】一実施形態におけるＺ軸とＸ軸との間の関係を示す図である。

【図10】図６に示された制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図11A】時間と速度との関係を示す図である。

【図11B】時間と速度との関係を示す他の図である。

【図11C】時間と速度との関係を示すさらに他の図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

【0012】

図１は、一実施形態の制御装置２０を含む加工システム１を示す図である。図１に示されるように、加工システム１は、工作機械１０と、工作機械１０を制御する制御装置２０とを含んでいる。工作機械１０は工具１１を有しており、工具１１は、例えば円筒形、円柱形、円錐形、または円錐台形などを有するワークを切削加工する。図１に示される例においては、工具１１は、大部分が円柱形からなるワークＷにおける円柱体部分の外周面を切削加工するものとする。また、図１などにおいては、ワークの回転軸となる該ワークの中心軸線をＺ軸、Ｚ軸に対して垂直な軸線をＸ軸としている。工作機械１０は、Ｘ軸方向の工具１１の位置を適宜調整すれば、横断面が楕円形を有する柱状体のようなワークの外周面または内周面を切削加工することもできる。

【0013】

図１には、実質的に円柱形のワークＷであって、ワークＷの外周面の端部にワークＷの径方向外方に突出した凸部３５を有するものが示されている。工作機械１０の主軸Ｍ０は、ワークＷをその中心軸線まわりに回転させる。さらに、工作機械１０の送り軸Ｍ１は、工具１１をワークＷの外周面の母線に沿って送ることと工具１１をワークＷの外周面の母線に沿って往復運動、すなわち揺動させることの両方を行うことができる。図１に示されたワーク形状の場合は、ワークＷの大部分を構成している円筒体の外周面の母線に沿って工具１１を送る。

【0014】

送り軸Ｍ１は、工具１１の送り機構と該送り機構を駆動するサーボモータとを含むものである。そして、送り軸Ｍ１は主軸Ｍ０と協調動作しつつ工具１１を送りだしてワークＷを切削加工するものとする。なお、主軸Ｍ０および送り軸Ｍ１の必要トルクは、切削負荷を除けばイナーシャと指令の角加速度とより推定できるが、トルクを検出するための検出器Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２がそれぞれ備えられていても良い。

【0015】

制御装置２０は、バスを介して互いに接続された、ＲＯＭ（read only memory)やＲＡＭ（random access memory）などのメモリ、ＣＰＵ（control processing unit）、および通信制御部を備えたコンピュータを用いて構成されている。さらに、制御装置２０は位置指令作成部２２、制御部２６（送り軸制御部）、指令ブロック間検出部２７、および加工条件記憶部２９を備え、それら各部の機能もしくは動作は、上記コンピュータに搭載されたＣＰＵ、メモリ、および該メモリに記憶された制御プログラムが協働することにより達成されうる。

【0016】

制御装置２０において、加工条件記憶部２９は、ワークＷの少なくとも加工条件を記憶している。制御装置２０にはＣＮＣ（Computer Numerical Controller）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の上位コンピュータ（不図示）が接続されており、その加工条件は上位コンピュータから加工条件記憶部２９に入力されてもよい。ワークＷの加工条件は、ワークＷの回転速度、工具１１の送り速度、およびワークＷにおける加工終了点を含んでいる。また、加工条件記憶部２９は工作機械１０に実行させる加工プログラムを記憶しており、制御装置２０内のＣＰＵが、その加工プログラムからワークＷの回転速度および工具１１の送り速度を読みだして位置指令作成部２２や制御部２６に出力するようになっていてもよい。加工条件記憶部２９や位置指令作成部２２は制御装置２０内ではなく、上記の上位コンピュータに備えられていてもよい。加工プログラムには複数の指令が記載されており、それぞれを指令ブロックと呼ぶ。通常、加工プログラムの１行１行が１つの指令ブロックに相当する。従って、加工プログラムは複数の指令ブロックを含む。

【0017】

制御装置２０の位置指令作成部２２は、ワークＷの中心軸線まわりにおけるワークＷおよび工具１１の相対的な回転速度ならびに工具１１およびワークＷの相対的な送り速度に基づいて、送り軸Ｍ１の位置指令を作成する機能を有している。この位置指令は、工具１１およびワークＷをＺ軸方向に相対的に送るときの目標位置を制御部２６に対して指示する指令となるものである。

【0018】

制御装置２０の制御部２６は、前述した回転速度および位置指令に基づいて、前述した回転速度に対して正の非整数倍の揺動周波数になるように且つ工具１１がワークＷを断続切削するように、送り軸Ｍ１の揺動指令を作成する揺動指令作成部２３（図６参照）を有している。揺動指令は、前述した中心軸線まわりにおける回転速度に対して非同期になるように作成された周期的な指令であり、揺動周波数と揺動振幅とを含んでいる。後述する揺動指令の式（１）におけるＳ／６０×Ｉ の項による値が揺動周波数に相当し、式（１）におけるＫ×Ｆ／２ の項による値が揺動振幅に相当する。

【0019】

なお、断続切削とは、工具１１が周期的にワークＷに接触およびワークＷから離間しながらワークＷを切削加工することを意味し、揺動切削または振動切削ともいう。また、図１においてはワークＷが回転すると共に工具１１がワークＷに対して揺動するようになっているが、工具１１がワークＷの中心軸線まわりに回転すると共にワークＷが工具１１に対して揺動する構成であってもよい。また、図１においては一つの送り軸Ｍ１によりワークＷの送り動作と揺動動作の両方を行っているが、ワークＷの送り動作と揺動動作のそれぞれを別々の送り軸で行う構成であってもよい。

【0020】

制御装置２０の指令ブロック間検出部２７は、加工条件記憶部２９に予め記憶された加工プログラムにおける隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングを検出する。各指令ブロックにおいては、工作機械１０は加速開始して加速完了すると等速度で移動し、次いで減速開始して指令位置で停止するようになっている。例えば指令ブロック間検出部２７は、隣接する指令ブロックのうちの前の指令ブロックにおける減速開始から後の指令ブロックにおける加速完了まで間の任意のタイミングを検出してもよい。さらに、指令ブロック間検出部２７は検出された任意のタイミングを後述する判定部３１に通知する。なお、指令ブロック間検出部２７は、図示しない上位コンピュータに含まれていてもよい。

【0021】

さらに、制御装置２０の制御部２６は、前述の位置指令と送り軸Ｍ１の実位置との差である位置偏差に前述の揺動指令を加算して得られる合成指令（例えば位置指令値）に基づいて、送り軸Ｍ１を制御する機能を有する。送り軸Ｍ１の実位置は、その送り軸Ｍ１に搭載されたエンコーダ等の位置検出器（不図示）により得られる位置フィードバック値に相当する。
上記の制御部２６は、揺動指令から求まる揺動位相と上記の合成指令とに基づいて、前記の合成指令の補正量を求めて上記の合成指令に加算する学習制御を行う機能を備える。この機能は、後述する学習制御器３０（図６参照）に相当する。

【0022】

図２は、一実施形態の制御装置２０の動作を示すフローチャートである。はじめに、図２のステップＳ１１において、位置指令作成部２２は、加工条件記憶部２９に記憶されたワークＷの回転速度および工具１１の送り速度に基づいて、送り軸Ｍ１の位置指令を作成する。

【0023】

さらに、ステップＳ１２においては、制御部２６内の揺動指令作成部２３（図６参照）は、前述した回転速度および位置指令に基づいて揺動指令を作成する。図１に示される例においては、工具１１はワークＷの中心軸線のみに沿って揺動するので、送り軸Ｍ１のためだけの揺動指令が作成される。

【0024】

ここで、図３は本実施形態の制御装置２０を含む他の加工システムを示す図である。図３に示される例においては、円錐台形のワークＷが配置されている。この場合には、工具１１はワークＷの外周面の母線に沿って斜方向に揺動してワークＷの外周面を切削加工するようになっている。工具１１はＸ軸方向およびＺ軸方向の合成方向に移動するので、工具１１を移動させるために二つの送り軸Ｍ１、Ｍ２とこれら送り軸毎の制御部２６とが必要とされる。送り軸Ｍ２もまた、送り機構と該送り機構を駆動するサーボモータとを含むものである。送り軸Ｍ１、Ｍ２は主軸Ｍ０と協調動作しつつ工具１１を送りだしてワークＷを切削加工するものとする。この場合には、ステップＳ１２においては、二つの送り軸Ｍ１、Ｍ２のための揺動指令がそれぞれ、送り軸Ｍ１、Ｍ２毎の制御部２６の揺動指令作成部２３により作成されるものとする。
なお、送り軸Ｍ２の必要トルクも、切削負荷を除けばイナーシャと指令の角加速度とより推定できるが、トルクを検出するための検出器Ｇ２が備えられていても良い。さらに多数の送り軸と送り軸毎の制御部とにより工具１１を送る構成であってもよい。

【0025】

また、図４Ａは円筒形ワークと工具とを示す、図１とは異なる図である。図４Ａにおいては、工具１１が円筒形ワークＷの内周面の母線に沿って揺動して該内周面を切削加工するようになっている。この場合には、工具１１の揺動に使用されるモータは送り軸Ｍ１のみで良いため、ステップＳ１２においては送り軸Ｍ１のためだけの揺動指令が作成される。

【0026】

これに対し、図４Ｂは円錐台形状の中空部を有するワークと工具とを示す図である。図４Ｂにおいては、工具１１が、円錐台形状の中空部を有するワークＷの内周面の母線に沿って揺動して該内周面を切削加工するようになっている。このような場合には、前述したように二つの送り軸Ｍ１、Ｍ２とこれら送り軸毎の制御部２６とが必要とされ、ステップＳ１２においては、二つの送り軸Ｍ１、Ｍ２のための揺動指令がそれぞれ、送り軸Ｍ１、Ｍ２毎の制御部２６の揺動指令作成部２３により作成される。

【0027】

以下においては、図１に示されるように工具１１がワークＷにおける円柱体部分の外周面を切削加工する場合について説明する。ただし、以下の説明は、図３、図４Ａおよび図４Ｂに示される場合にも概ね同様である。

【0028】

図５は送り量と回転角度との関係を示す図である。図５における横軸はワークＷの回転角度を示し、縦軸はワークＷの中心軸線の方向（すなわち、Ｚ軸方向）における工具１１の送り量を示している。図５には斜方向に延びる複数の直線状破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…が示されている。図５から分かるように、破線Ｃ１と縦軸との間の交点の縦軸座標は、次の破線Ｃ２の開始点における縦軸座標に相当する。同様に、破線Ｃ２と縦軸との間の交点の縦軸座標は、次の破線Ｃ３の開始点における縦軸座標に相当する。これら複数の直線状破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…は揺動指令が無い場合においてワークＷ上における工具１１の軌跡を示している。一方、図５に示される曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３…は、揺動指令がある場合においてワークＷ上における工具１１の軌跡を示している。つまり、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等は、揺動指令が加算される前の位置指令（元の指令値）のみを示し、曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等は、揺動指令が加算された後の位置指令を示しているものとする。よって、曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３により表される各位置指令に余弦波状の揺動指令を加算して得られる指令を示している。

【0029】

また、曲線Ａ１はワークＷの第一回転目における工具１１の軌跡であり、曲線Ａ２はワークＷの第二回転目における工具１１の軌跡であり、曲線Ａ３はワークＷの第三回転目における工具１１の軌跡である。簡潔にする目的で、ワークＷの第四回転目以降の工具１１の軌跡は図示を省略している。

【0030】

図２のステップＳ１２において、制御部２６内の揺動指令作成部２３（図６参照）は以下のようにして揺動指令を作成する。位置指令作成部２２において、送り軸Ｍ１の位置指令（破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）が決定される。揺動指令作成部２３は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の各々を基準軸線とする曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３のような指令を生成するため、余弦波状の揺動指令における揺動周波数を決定する。後述する式（１）におけるＳ／６０×Ｉ の項による値が揺動周波数となる。

【0031】

上記の揺動周波数を決定する場合、図５に示されるように、或る破線、例えば破線Ｃ２を基準軸線とする余弦波状の曲線Ａ２の初期位相は、一つ前の破線、例えば破線Ｃ１を基準軸線とする余弦波状の曲線Ａ１に対して半周期ズレるのが好ましい。その理由は、半周期ズレた場合には、揺動指令の揺動振幅を最小限にでき、その結果、最も効率的に切屑を細断できるためである。

【0032】

次いで、揺動指令作成部２３は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の各々を基準軸線とする曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３のような指令を生成するため、前述した揺動指令の揺動振幅を決定する。後述する式（１）におけるＫ×Ｆ／２ の項による値が揺動振幅となる。図５に示される曲線Ａ１と曲線Ａ２とは、回転角度が約０度の箇所Ｂ１と回転角度が約２４０度の箇所Ｂ２とにおいて互いに重なっている。図５から分かるように箇所Ｂ１、Ｂ２においては破線Ｃ１に対する曲線Ａ１の最大値は、破線Ｃ２に対する曲線Ａ２の最小値よりも大きい。言い換えれば、揺動指令作成部２３は、前の曲線Ａ１と後の曲線Ａ２とが部分的に互いに重なるように揺動振幅を決定するのが望ましい。なお、曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３においては、送り速度が一定のため、各揺動指令の揺動振幅もすべて同じとなる。

【0033】

この重なり箇所Ｂ１、Ｂ２においては、工具１１が曲線Ａ２の軌跡で加工しているときに工具１１がワークＷから離間するので、ワークＷは加工されない。本実施形態においては、このような重なり箇所が周期的に発生するので、いわゆる断続切削を行うことができる。図５に示される例においては、曲線Ａ２に従った動作により切屑が箇所Ｂ１、Ｂ２においてそれぞれ発生することとなる。つまり、第二回転目の曲線Ａ２においては二つの切屑が発生する。このような断続切削が周期的に行われるので振動切削が可能となる。

【0034】

さらに、破線Ｃ３に対して形成される曲線Ａ３は曲線Ａ１と同じ形状である。曲線Ａ２と曲線Ａ３とは、回転角度が約１２０°の箇所Ｂ３と約３６０°の箇所Ｂ４において重なっている。曲線Ａ３に従った動作により切屑が箇所Ｂ３、Ｂ４においてそれぞれ発生することとなる。つまり、第三回転目の曲線Ａ３においては二つの切屑が発生する。以降、ワーク一回転毎に二つの切屑が発生する。ただし、一回転目では切屑は発生しない。

【0035】

このようにして揺動周波数と揺動振幅とを定めることにより、制御部２６内の揺動指令作成部２３（図６参照）は揺動指令を作成する（ステップＳ１２）。
例えば、揺動指令は、次式のように表される。
揺動指令＝（Ｋ×Ｆ／２）×ｃｏｓ（２π×Ｓ／６０×Ｉ×ｔ）−（Ｋ×Ｆ／２） ・・・式（１）
式（１）において、Ｋは揺動振幅倍率、ＦはワークＷの一回転当たりの工具１１の移動量、すなわち毎回転送り量［mm/rev］、ＳはワークＷの中心軸線まわりの回転速度[min-1],or [rpm]、Ｉは揺動周波数倍率、である。ここで、前述の揺動周波数は式（１）におけるＳ／６０×Ｉ の項に相当し、前述の揺動振幅は式（１）におけるＫ×Ｆ／２ の項に相当する。但し、揺動振幅倍率Ｋは１以上の数とし、揺動周波数倍率Ｉはゼロより大きい非整数とする（例えば０．５、０．８、１．２、１．５、１．９、２．３、又は２．５、…等の正の非整数）。揺動振幅倍率Ｋおよび揺動周波数倍率Ｉは定数である（図５の例では、Ｉは１．５である）。
揺動周波数倍率Ｉを整数としない理由は、ワークＷの中心軸線まわりの回転数と全く同じになる揺動周波数の場合には、前述した重なり箇所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等を発生させることができず、揺動切削による切屑の細断効果が得られなくなるからである。

【0036】

また、式（１）によると、揺動指令は、位置指令を示す各破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を基準軸線とする余弦波に対して（Ｋ×Ｆ／２）の項がオフセット値として減じられた指令となっている。このことにより、位置指令に揺動指令を加算して得られる指令値に基づく工具１１の位置軌跡を、工具１１の加工送り方向において位置指令による位置を上限として制御することができる。そのため、図５の曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等を＋Ｚ軸方向（すなわち、工具１１の加工送り方向）において超えないようになっている。
さらに、式（１）で表されるような揺動指令とすることで、図５の曲線Ａ１から分かるように、工具１１の加工開始点（横軸の０°の位置）で工具１１の送り方向に初めから大きな揺動指令が出ないようにしている。
なお、揺動揺動周波数と揺動振幅とを定める際に調整される各パラメータ（式（１）におけるＫ、Ｉ）の初期値は、工作機械１０の稼働前に加工条件記憶部２９に記憶されているものとする。ワークＷの回転速度（Ｓ）は、加工条件記憶部２９に加工条件として事前に記憶されている。毎回転送り量Ｆは、その回転速度（Ｓ）と位置指令作成部２２が作成した位置指令とから求められる。

【0037】

その後、ステップＳ１３において、制御部２６は、図１に示される位置指令作成部２２により作成から与えられた位置指令と送り軸Ｍ１の実位置との差である位置偏差を求め、位置偏差に対して前述の揺動指令を加算して合成指令を得る。

【0038】

次いで、図２のステップＳ１４において制御部２６は、前述の合成指令に基づいて送り軸Ｍ１を制御する。主軸Ｍ０は、加工条件記憶部２９に記憶されたワークＷの回転速度（Ｓ）に従って、制御装置２０により制御される。本実施形態では、振動切削情報のテーブルを予め作成する必要がなく、ワークＷの加工条件から、ワークＷを実際に切削加工する前にワークＷの細断条件を決定できる。

【0039】

ところで、工具１１の駆動機構部にバックラッシが在る場合やその駆動機構部の剛性が低い場合には、サーボの応答性を向上させるために制御ゲインを高く設定すると振動が発生し、工具１１の位置精度が安定しないことがある。例えば、曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等に対応した指令値に基づいて送り軸Ｍ１を駆動したとしても、工具１１の実位置は曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等に完全には追従しない場合がある。この場合、図５に示される重なり箇所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等において工具１１の実位置が曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等のような指令値と一致しないと、断続切削が起きず、その結果、切屑が良好に形成されなくなる。

【0040】

このため、本実施形態では、図２のステップＳ１５に示されるように、学習制御を用いて揺動指令への追従性を向上させる。学習制御は「繰返しパターンの決まった周期指令」への追従性を向上する制御方式であり、１周期目より２周期目、２周期目より３周期目……と周期が進むにつれて位置偏差を減少させることができる。具体的には、ワークＷおよび工具１１の所定数の揺動周期分の位置偏差を学習し補正量とすることにより、揺動指令による周期的な位置偏差の増加を抑制する。
その結果、工具１１の実位置は、指令値の曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等に次第に近づくようになり、最終的には指令値の曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等に一致する。この場合には、指令値の曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等は前述の重なり箇所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等を有することとなるので、断続切削が確実に起こり、細断化された切屑を確実に形成することができる。

【0041】

また、学習制御を行うための学習帯域には上限があり、揺動周波数が上限を超えた場合、学習は収束せず位置偏差が残ってしまう。結果、切屑が良好に形成されないことになる。したがって、本実施形態においては、学習制御を実施することが可能な範囲内で、最適な揺動周波数を求める必要がある。
具体的には、トルクの低減手法と同様、後述するように切屑の長さを調整する（長くする）ことで、揺動指令の揺動周波数を低く抑えることができ、学習帯域に収めることができる。もちろん、加工条件の変更が可能であるなら、主軸Ｍ０の回転速度（すなわちワークＷの回転速度）を低減しても良い。

【0042】

また、本実施形態の揺動切削においては、最適な揺動周波数および揺動振幅を求めているので、必要トルクを最小化できる。その一方、必要最小化できたとしても、トルク飽和は起こりえる現象であり、避ける必要がある。さらに、学習制御を適用するとトルクは増大し、より飽和しやすい傾向にある。したがって、本実施形態においては、トルク飽和を起こさない範囲内で、最適な揺動周波数および揺動振幅を求める必要がある。

【0043】

ところで、揺動振幅は可能な限り小さいのが好ましく、揺動周波数が低い場合には、より長い切屑が形成される。その際、送り軸Ｍ１、Ｍ２等に要求されるトルクも小さくて済む。これに対し、揺動振幅が大きい場合には、送り軸Ｍ１、Ｍ２等に要求されるトルクも大きくなる。揺動周波数が高い場合には、切屑の長さは短くなり、送り軸Ｍ１、Ｍ２等に要求されるトルクも大きくなる。

【0044】

操作者が所望長さの切屑を望んでいる場合には、操作者は切屑の所望の長さを揺動指令作成部２３に入力する。これにより、揺動指令作成部２３は切屑の所望長さに基づいて揺動周波数と揺動振幅とを作成する。例えば短い切屑が要求される場合にはワークＷが傷付くのを避けられ、長い切屑が要求される場合にはトルクおよび学習帯域を抑えて工具１１へかかる負荷を低減できるとともに学習を収束しやすくする。

【0045】

図６は、上述のような学習制御機能を備えた制御装置２０の具体例を示すブロック図である。
図６に示された制御装置２０は、加工条件記憶部２９と位置指令作成部２２と制御部２６（送り軸制御部）と指令ブロック間検出部２７とを備える。加工条件記憶部２９と位置指令作成部２２と指令ブロック間検出部２７は、制御装置２０に接続されたＮＣ装置等の上位コンピュータ（不図示）に備えられていても良い。
制御部２６は、揺動指令作成部２３、加算部２４、減算部２５、学習制御器３０、判定部３１、位置速度制御部３４、および通知部３６を備える。さらに、揺動指令作成部２３は、上述した式（１）を用いて揺動指令を計算する揺動指令計算部２３ａを含む。工具１１を加工送り方向に移動させる送り軸Ｍ１には、送り軸Ｍ１の回転位置を検出するエンコーダ３２が搭載されている。

【0046】

図６に示された位置指令作成部２２は、加工条件記憶部２９に記憶されているワークＷの回転速度と工具１１の送り速度とに基づき、工具１１の加工送り方向の位置を送り軸Ｍ１に指示する位置指令を作成して所定の時間間隔で減算部２５に送信する。上記の所定の時間間隔は、制御部２６の制御周期（サンプリング周期）であってもよいし、それ以外の周期であってもよい。
減算部２５は、位置指令作成部２２から送信された位置指令と送り軸Ｍ１のエンコーダ３２から出力される位置フィードバック値（位置ＦＢ）との差である位置偏差を算出して、加算部２４に送信する。

【0047】

さらに、揺動指令作成部２３は、上述した式（１）に基づき、揺動指令を作成して上記の所定の時間間隔で加算部２４に送信する。その揺動指令は、揺動指令作成部２３内の揺動指令計算部２３ａにより算出される。具体的には、揺動指令計算部２３ａは、加工条件記憶部２９に記憶されたワークＷの回転速度（Ｓ）と加工指令作成部２２により作成された送り軸Ｍ１の位置指令とを取得し、その位置指令と回転速度（Ｓ）とから工具１１の毎回転送り量（Ｆ）を求める。揺動指令計算部２３ａは、工具１１の毎回転送り量（Ｆ）やワークＷの回転速度（Ｓ）等に基づいて、上述した式（１）により揺動指令の揺動周波数および揺動振幅を算出する。そして、揺動指令計算部２３ａは、算出した揺動周波数および揺動振幅と、揺動切削開始時からの経過時間ｔとに基づいて揺動指令を生成する。
加算部２４は、減算部２５から出力された位置偏差に揺動指令を加算する。このとき、位置偏差と揺動指令とは上記の所定の時間間隔で同期して加算部２４に入力されて足し合わせられる。加算部２４は、位置偏差に揺動指令を加算して得られた合成指令（位置指令値）を位置速度制御部３４に対して送信する。

【0048】

位置速度制御部３４は、合成指令に基づいて速度指令およびトルク指令を生成して、送り軸Ｍ１に供給する。このような指令に基づいて、送り軸Ｍ１が制御される。送り軸Ｍ１が回転すると、送り軸Ｍ１に搭載されたエンコーダ３２から送り軸Ｍ１の実位置が減算部２５にフィードバックされる。位置指令値と、合成指令による位置フィードバック値との差が無くなれば、送り軸Ｍ１の実位置が指令位置に到達したことになる。

【0049】

上記の合成指令は学習制御器３０に入力される。学習制御器３０は、揺動指令から求める揺動位相と合成指令とに基づいて補正量を繰り返し求め、合成指令を補正することで、周期的な動作に対する追従性を向上させている。

【0050】

学習制御とは、１学習周期前までの積算偏差により移動指令を補正することで、周期的な指令への追従性を向上させる制御である。
図７は、図６に示される学習制御器３０の構成例を示すブロック図である。
前述の所定の時間間隔で加算部２４から出力される合成指令が学習制御器３０に入力される。学習制御器３０には合成指令が入力されているが、合成指令は、位置指令と位置フィードバック値との差分を含むものであるため、一般的に学習制御器へ入力する位置偏差と同じである。学習制御器３０では、ある位相毎に揺動１周期分（学習１周期分）のデータをメモリ３０ｂに記憶している。各位相は、揺動指令の揺動周波数から求まる周期を回転角度での周期に換算し、その回転角度での周期を所定の分割数で分割して求めたもの（揺動位相と呼ぶ。）としている。学習制御器３０は、揺動指令から求める揺動位相と入力された合成指令（偏差）とから、メモリ３０ｂに記憶されている各位相における偏差を求めて、メモリ３０ｂに記憶されている各位相のデータと加算する。このような一連の処理によって、各位相における積算偏差を繰り返し求めることができる。
メモリ３０ｂに記憶された上記の積算偏差は、動特性補償要素３０ｃにより制御対象の位相遅れが補償され、制御部２６の制御周期毎の時間に応じた補正量となる。この補正量が、位置速度制御部３４に入力される直前の合成指令に対して、補正量として加算される。位置速度制御部３４は、その補正量が加算された後の合成指令に基づいて速度指令Ｖｃを生成して出力する。
以上のように、学習制御器３０では、各位相における積算偏差を繰り返し求め、動特性補償要素３０ｃにより制御対象の遅れが補償された補正量を合成指令に加算することで、一定の周期で工具１１を揺動させるような周期的な動作を何度も繰返しているうちに、学習制御器３０へ入力される合成指令（偏差）をゼロに収束させることができる。要するに、工具１１を揺動指令どおりに揺動させられるということである。
したがって、たとえ、工具１１の駆動機構部におけるバックラッシの存在や低剛性の駆動機構部のためにサーボの応答性を向上させるのは困難であっても、より高精度な揺動切削が可能となり、切屑を確実に細断化することができる。なお、上述した学習制御の実施例では、１揺動周期を学習の周期とし、そのような１揺動周期毎の合成指令に対する補正量を求める学習を実施したが、本発明では、１揺動周期以外の所定数の揺動周期を学習の周期としてもよい。

【0051】

ところで、図１に示されたワークＷのように、ワークの外周面の少なくとも一部に凸部３５およびコーナー部３５ａが設けられていて、その凸部３５が工具１１の加工送り方向の前側に存在している形状のものも揺動切削の対象とする場合がありうる。この場合、ワークＷの外周面を揺動切削するものの、凸部３５に工具１１が干渉しないようにする必要があるため、工具１１の加工送り方向における加工終了点に対する位置精度は重要となる。もし工具が加工終了点を超えたときには凸部３５が工具１１で切込まれてしまう不具合、いわゆるオーバーシュートの問題が発生する。この問題のワークは、図１のワーク形状に限定されない。その問題のワークは、中心軸線まわりに回転対称なワークであって、前記中心軸線に沿った断面において前記ワークの半径方向最外方部分よりも半径方向内側に前記半径方向最外方部分に連続しないコーナー部３５ａを有するようなワークすべてである。例えば、図１、図４Ａ、および図４Ｂに示されるワークＷである。また、上記のコーナー部３５ａは所定の曲率を有する部分もしくはテーパを有する部分も含む。
このようなワークＷに関するオーバーシュートの不具合は、前述のように揺動切削に学習制御を適用していても起こりうる。学習制御は、繰返しの揺動パターンの１学習周期前における補正量を指令値に適用する制御だからである。つまり、合成指令として、工具１１が加工終了点を超えないような位置指令値を前述の制御装置２０の制御部２６（図６）に出力したとしても、その位置指令値に対して、１学習周期前の揺動パターンにおける補正量が適用されてしまうので、オーバーシュートを防止できないことが起こりうる。

【0052】

また、加工条件記憶部２９に記憶された加工プログラムには、指令ブロックと呼ばれる複数の移動指令が含まれている。ロボットは、或る指令ブロックに基づいてワークまたは工具を或る場所まで移動させ、次の指令ブロックに基づいてワークまたは工具を他の場所まで移動させている。揺動切削の際に学習制御を適用している場合には、このような指令ブロックによる移動の間において、オーバーシュートや追従遅れによる切込がワークＷに発生しうる。

【0053】

そこで、本実施形態の制御装置２０においては、指令ブロック間検出部２７が指令ブロックの間の任意のタイミングを検出し、そのタイミングにおいては、送り軸Ｍ１、Ｍ２の揺動を停止させるようにしている。
具体的には、指令ブロック間検出部２７は加工プログラムから複数の指令ブロックを読出し、隣接する二つの指令ブロックの内容に基づいてそれら指令ブロックの間の任意のタイミングを検出する。そして、そのような任意のタイミングを判定部３１に通知する。判定部３１は現在時刻と検出された任意のタイミングとを比較し、現在時刻が検出された任意のタイミングに含まれる場合には、揺動を停止する指令を通知する。揺動を停止する通知は、学習制御をオフにする指令、もしくは学習制御をオフにする指令と揺動指令をゼロにする指令との両方である。従って、判定部３１は、学習制御器３０に対して学習制御をオフにする指令を通知するか、もしくは学習制御器３０に対して学習制御をオフにする指令を通知すると共に揺動指令作成部２３に対して揺動指令をゼロにする指令を通知する。

【0054】

このような判定部３１を備えることにより、前述のオーバーシュートの発生を抑制することができる。なお、図６ではエンコーダ３２から判定部３１への信号線を省略している。
任意のタイミングから所定の第一時間もしくは第一揺動回数だけ揺動停止を継続しても良いし、所定の第二時間もしくは第二揺動回数だけ揺動停止の開始を遅らせても良いし、所定の第三時間もしくは第三揺動回数だけ任意のタイミングを事前に通知しても良い。または、それらを組み合わせて適用しても良い。

【0055】

上記した学習制御をオフにする方法はいかなる方法であってもよい。図７に示されるように、加算部２４から出力された合成指令を学習制御器３０に入力する入力線に第一スイッチ３０ｄが設けられ、動特性補償要素３０ｃから補正量を出力する出力線に第二スイッチ３０ｅが設けられるとする。例えば、学習制御器３０は、判定部３１から学習制御オフの指令を受けると、第一スイッチ３０ｄをオフにし、メモリ３０ｂ内に記憶された学習１周期分の積算偏差を消去するように構成されていてもよい。
または、学習制御器３０は、判定部３１から学習制御オフの指令を受けると、第一スイッチ３０ｄおよび第二スイッチ３０ｅを同時にオフにするように構成されていてもよい。この構成によると、学習制御器３０をオフにしても、メモリ３０ｂ内に記憶された学習１周期分の積算偏差を維持することができる。勿論、上記した学習制御をオフにする方法および構成は一例であって、本発明はこれに限定されない。

【0056】

図８は従来技術におけるＺ軸とＸ軸との間の関係を示す図であり、図９は一実施形態におけるＺ軸とＸ軸との間の関係を示す図である。図８の従来技術においては、指令ブロック間検出部２７および判定部３１は備えられていない。図８および図９において横軸はＺ軸に相当し、縦軸はＸ軸に相当する。また、これら図面において、指令ブロックに応じて定まる位置指令は破線で示され、エンコーダ３２等により検出される実位置は実線で示される。

【0057】

図８においては、加工終了点近傍において位置指令と実位置との間に乖離がある。このため、オーバーシュートや追従遅れによる切込がワークＷに発生しうる。これに対し、図９においては、学習制御をオフにする指令を通知するか、もしくは学習制御をオフにする指令を通知すると共に揺動指令をゼロにする指令を通知しているなどして、揺動を停止させている。このため、オーバーシュートや追従遅れは発生せず、その結果、ワークＷに対して切込が生じることも防止できる。

【0058】

図１０は、図６に示された制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２１において、制御装置２０は、揺動切削開始の指令の有無を判断する。揺動切削開始の指令が有る場合は揺動切削が開始されるが、その指令が無ければワークＷの加工が終了する。

【0059】

揺動切削を開始すると、図６に示された位置指令作成部２２は、加工条件記憶部２９内の加工プログラムに記述された加工条件、例えばワークＷの回転速度や工具１１の送り速度に基づいて送り軸Ｍ１の位置指令を作成し、制御部２６に送信する。続いて、指令ブロック間検出部２７は、送り軸Ｍ１の位置指令を取得する（ステップＳ２２）。このとき、指令ブロック間検出部２７は、位置指令により動作された送り軸Ｍ１の実位置をエンコーダ３２から取得してもよい。

【0060】

次いで、ステップＳ２３において、指令ブロック間検出部２７は、加工プログラムから指令ブロックの間の任意のタイミングを検出して、判定部３１に通知する。次いで、ステップＳ２４においては、揺動指令作成部２３の揺動指令計算部２３ａは、加工条件記憶部２９から読みだされたワークＷの回転速度と、前述の位置指令作成部２２から得られた位置指令とに基づいて揺動指令を計算する。この揺動指令は加算部２４に送られる。
次のステップＳ２５において、加算部２４は、位置指令作成部２２からの位置指令と送り軸Ｍ１の実位置（位置ＦＢ）との差である位置偏差に上記の揺動指令を加算して合成指令を生成する。

【0061】

次いで、ステップＳ２６において、判定部３１は現在時刻を取得し、現在時刻が検出された任意のタイミングにあるか否かを判定する。そして、現在時刻が検出された任意のタイミングにある場合には、ステップＳ２７に進んで、揺動を停止させる判定を行い、そのように指令する。具体的には、判定部３１は、学習制御器３０に対して学習制御をオフにする指令を通知するか、もしくは学習制御器３０に対して学習制御をオフにする指令を通知すると共に、揺動指令作成部２３に対して揺動指令をゼロにする指令を通知する。
そのような揺動を停止させる指令は、所定の第一時間だけまたは所定の第一揺動回数だけ通知するようにしてもよい。そして、所定の第一時間または所定の第一揺動回数の後で、揺動を停止させる指令を解除する。あるいは、揺動を停止させる指令は、所定の第二時間だけまたは所定の第二揺動回数だけ遅延させて通知してもよい。

【0062】

ここで、図１１Ａは時間と速度との関係を示す図である。図１１Ａに示される前の指令ブロックＡ１においては、ロボット１０は時刻ｔ０から加速開始し、時刻ｔ１で最高速度に到達する。そして、時刻ｔ２で減速開始して、時刻ｔ３で前の指令ブロックＡ１が終了する。そして、後の指令ブロックＡ２においては、は時刻ｔ３から加速開始し、時刻ｔ４で最高速度に到達する。
さらに、時間と速度との関係を示す他の図である図１１Ｂにおける前の指令ブロックＡ１においては、ロボット１０は同様に時刻ｔ２で減速開始して時刻ｔ３で停止する。後の指令ブロックＡ２は時刻ｔ３’（ｔ３＜ｔ３’）から加速開始し、時刻ｔ４で最高速度に到達する。言い換えれば、図１１Ｂにおいては、ロボット１０が停止している時間帯（ｔ３〜ｔ３’）が存在する。
また、時間と速度との関係を示すさらに他の図である図１１Ｃにおける前の指令ブロックＡ１においては、ロボット１０は同様に時刻ｔ２で減速開始して時刻ｔ３で停止する。後の指令ブロックＡ２は、時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ３’’（ｔ２＜ｔ３’’＜ｔ３）から加速開始し、時刻ｔ４で最高速度に到達する。言い換えれば、図１１Ｃにおいては、前の指令ブロックＡ１の完了前に後の指令ブロックＡ２が開始しており、前の指令ブロックＡ１と後の指令ブロックＡ２とは部分的にオーバーラップしている。図１１Ａ〜図１１Ｃに示される指令ブロックＡ１、Ａ２は本開示の範囲に含まれ、以下のように適用される。

【0063】

指令ブロック間検出部２７は、隣接する指令ブロックのうちの前の指令ブロックＡ１における減速開始から後の指令ブロックＡ２における加速完了までの時間帯（ｔ２〜ｔ４）の任意のタイミングを検出してもよい。
判定部３１は、任意のタイミングを通知により揺動停止を行う。例えば、前の指令ブロックにおける減速開始が検出されてから後の指令ブロックにおける加速完了が検出されるまで、揺動を停止させるようにしてもよい。 また、指令ブロック間検出部２７は指令ブロック間の任意のタイミングおよび前の指令ブロックにおける減速開始と後の指令ブロックにおける加速完了との間の任意のタイミングを判定部３１に所定の第三時間または所定の第三揺動回数だけ事前に通知してもよい。これにより、減速開始直前から揺動を停止することが可能になったり、事前に通知することにより、揺動停止が収束するタイミングまで考慮することも可能になる。

【0064】

次のステップＳ２８において、学習制御器３０は、上記の揺動指令から求める揺動位相と上記の合成指令とに基づいて、合成指令の補正量を求めて上記の合成指令に加算する学習制御を実行する。

【0065】

次いで、ステップＳ２９において、揺動切削終了の指令の有無が判断される。揺動切削終了の指令が出ていれば、ワークＷの加工は終了する。一方、揺動切削終了の指令が無い場合は、上述したステップＳ２２〜ステップＳ２９の一連の処理が繰返される。

【0066】

なお、前述のような判定部３１において学習制御をオフにするタイミングは、揺動指令作成部２３から出力される揺動指令がゼロとなるタイミングとしてもよい。このようなタイミングは、図５に示される０°、１２０°、２４０°、３６０°の位相の時にあたる。上記のタイミングによれば、揺動指令が加算された後の位置指令により工具１１を移動させている途中で、極瞬間的に位置指令のみによる工具１１の移動に大きく切替わることを防ぐことができる。よって、モータに急激な負荷を与えないで済む。

【0067】

また、図３や図４Ｂに示された例のように、送り軸Ｍ１、Ｍ２などの複数の軸を使用して工具１１を揺動させる場合（例えばテーパ加工）でも、それら全ての軸について、揺動指令をゼロにすることと学習制御をオフにすることの両方を実施するタイミングを合わせるのが好ましい。
例えば、図３や図４Ｂに示されたようにテーパ加工を実施する場合、制御部２６は、各々の送り軸Ｍ１、Ｍ２に対して備えられている。この場合、送り軸Ｍ１、Ｍ２毎の制御部２６は、図６に示されるように、揺動指令作成部２３、加算部２４、減算部２５、学習制御器３０、判定部３１、位置速度制御部３４、および通知部３６を備える。また、図６に示されるように、送り軸Ｍ１の制御部２６の判定部３１には通知部３６が設けられており、判定部３１は、通知部３６を通じて、判定部３１の判定結果を他の送り軸Ｍ２の制御部２６（図３参照）における判定部３１に通知するようになされている。
このような通知機能により、揺動切削を協働して行う複数の送り軸のうちの一つの送り軸の制御部２６について、揺動指令作成部２３に対する揺動指令の作成禁止の通知に従って判定部３１が学習制御をオフにする時に、他の全ての送り軸の制御部２６についても、揺動指令をゼロにすることと学習制御をオフにすることを行うことができる。
すなわち、複数の送り軸ごとに制御部２６を備える場合、送り軸ごとの制御部２６の判定部３１は、学習制御をオフにする自己決定と、他の制御部２６の判定部３１から通知された学習制御をオフにする決定との少なくとも一方により、揺動指令をゼロにすることと学習制御をオフにすることを行うのが好ましい。

【0068】

以上では典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

【0069】

また、本開示の少なくとも一つの課題を解決するために、以下のような各種の態様とその効果を提供することができる。
１番目の態様によれば、ワーク（Ｗ）の外周面または内周面を工具（１１）により切削加工する工作機械（１０）の制御装置（２０）において、前記ワーク（Ｗ）および前記工具（１１）を前記ワーク（Ｗ）の中心軸線まわりに相対的に回転させる主軸（Ｍ０）と、前記ワーク（Ｗ）の前記外周面の母線または前記内周面の母線に沿って前記工具（１１）および前記ワーク（Ｗ）を相対的に送る少なくとも一つの送り軸（Ｍ１；Ｍ２）とを備えた前記工作機械（１０）を制御する制御装置であって、
前記ワーク（Ｗ）および前記工具（１１）の相対的な回転速度ならびに前記工具（１１）および前記ワーク（Ｗ）の相対的な送り速度に基づいて、前記少なくとも一つの送り軸（Ｍ１；Ｍ２）の位置指令を作成する位置指令作成部（２２）と、
前記位置指令により前記少なくとも一つの送り軸を制御する送り軸制御部（２６）と、
を備え、
前記送り軸制御装置（２６）は、前記回転速度および前記位置指令に基づいて、前記回転速度に対して正の非整数倍の揺動周波数になるように且つ前記工具（１１）が前記ワーク（Ｗ）を断続切削するように、前記少なくとも一つの送り軸（Ｍ１；Ｍ２）の揺動指令を作成する揺動指令作成部（２３）を具備し、かつ、前記位置指令と前記少なくとも一つの送り軸（Ｍ１；Ｍ２）の実位置との差である位置偏差に前記揺動指令を加算して得られる合成指令に基づいて、前記少なくとも一つの送り軸（Ｍ１；Ｍ２）を制御するように構成され、
前記制御装置（２０）は、複数の指令ブロックを含む前記工作機械の加工プログラムに基づいて、隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングを検出する指令ブロック間検出部（２７）をさらに備え、
前記送り軸制御部（２６）は、
前記揺動指令から求める揺動位相と前記合成指令とに基づいて、前記合成指令の補正量を求めて前記合成指令に加算する学習制御を行う学習制御器（３０）と、
現在時刻が前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングであるかを判定し、該判定において、前記現在時刻が前記任意のタイミングに含まれる場合には、前記少なくとも一つの送り軸の揺動を停止させる判定部（３１）と、をさらに具備し、前記揺動指令の停止は、前記学習制御をオフにすること、もしくは前記学習制御をオフにすると共に前記揺動指令をゼロにすることを含む、制御装置でありうる。
２番目の態様によれば、１番目の態様において、前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングは、前記隣接する指令ブロックのうちの前の指令ブロックにおける減速開始から後の指令ブロックにおける加速完了までの時間帯の中の任意のタイミングとする。
３番目の態様によれば、１番目または２番目の態様において、前記判定部が現在時刻が前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングにあると判定した場合には、前記判定部は所定の第一時間だけまたは所定の第一揺動回数だけ前記少なくとも一つの送り軸の揺動を停止させるようにした。
４番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記判定部が現在時刻は前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングにあると判定した場合には、前記判定部は、所定の第二時間だけまたは所定の第二揺動回数だけ前記少なくとも一つの送り軸の揺動の停止を遅延させるようにした。
５番目の態様によれば、１番目から４番目のいずれかの態様において、前記指令ブロック間検出部は、前記隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングを前記判定部に所定の第三時間または所定の第三揺動回数だけ前に通知する。
６番目の態様によれば、１番目から５番目のいずれかの態様において、前記揺動指令作成部（２３）は、余弦波の基準軸線に対して揺動振幅がオフセット値として減じられた前記揺動指令を作成する。
７番目の態様によれば、１番目から６番目のいずれかの態様において、前記揺動指令作成部（２３）は、前記回転速度に基づいて、前記ワーク（Ｗ）または前記工具（１１）が一回転する毎に半周期ずつズレるように前記揺動指令の揺動周波数を作成すると共に、前記回転速度と前記位置指令とに基づいて前記揺動指令の揺動振幅を作成する。
８番目の態様によれば、１番目から７番目のいずれかの態様において、前記揺動指令作成部（２３）は、前記少なくとも一つの送り軸（Ｍ１；Ｍ２）のトルクが所定値を越えないように、前記揺動指令の揺動周波数および揺動振幅を作成する。
９番目の態様によれば、１番目から８番目のいずれかの態様において、前記揺動指令作成部（２３）は、前記学習制御の制御帯域に基づいて、学習が収束するように前記揺動指令の揺動周波数および揺動振幅を作成する。
１０番目の態様によれば、１番目から９番目のいずれかの態様において、前記揺動指令作成部（２３）は、前記工具（１１）が前記ワーク（Ｗ）を加工することにより生じる切屑の所望長さに基づいて前記揺動指令の揺動周波数および揺動振幅を作成する。
１１番目の態様によれば、１番目から１０番目の態様において、前記ワークは、前記中心軸線に沿った断面において前記ワークの半径方向最外方部分よりも半径方向内側に前記半径方向最外方部分に連続しないコーナーを有する。
態様の効果
１番目および２番目の態様においては、現在が指令ブロックの間の任意のタイミングにあるときには揺動を停止させているので、オーバーシュートや追従遅れは発生しない。このため、ワークに対して切込が生じることも防止できる。さらに、揺動を確実に停止させられる。
３番目の態様においては、所定の第一時間等の間揺動を停止でき、揺動停止後に再び揺動切削を開始できる。
４番目の態様においては、操作者にとって適切な時間に揺動を停止させられる。
５番目の態様においては、判定部が隣接する指令ブロックの間の任意のタイミングを事前に通知することで減速開始前にも揺動停止が可能になる。
６番目の態様においては、位置指令に対して揺動指令が加算された後の指令値に基づく工具の位置を、工具の加工送り方向の目標位置である位置指令を上限として制御することができる。
７番目の態様においては、揺動指令の揺動周波数がワークまたは工具が一回転する毎に半周期ずつズレるので、揺動振幅を最小にできる。その結果、断続切削を効率的に実施することができる。
８番目の態様においては、揺動指令が加算された後の位置指令に基づいて送り軸を駆動する際に、モータのトルクが飽和するのを避けられる。
９番目の態様においては、さらに適切な揺動指令を求めることができる。
１０番目の態様においては、短い切屑が要求される場合にはワークが傷付くのを避けられ、長い切屑が要求される場合にはトルクを抑えて工具へかかる負荷を低減することができる。
１１番目の態様においては、コーナーを有するワークを適切に揺動切削できる。
典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

【符号の説明】

【0070】

１ 加工システム
１０ 工作機械
１１ 工具
２０ 制御装置
２２ 位置指令作成部
２３ 揺動指令作成部
２３ａ 揺動指令計算部
２４ 加算部
２５ 減算部
２６ 制御部
２７ 指令ブロック間検出部
２９ 加工条件記憶部
３０ 学習制御器
３０ａ 帯域制限フィルタ
３０ｂ メモリ
３０ｃ 動特性補償要素
３０ｄ 第一スイッチ
３０ｅ 第二スイッチ
３１ 判定部
３２ エンコーダ
３４ 位置速度制御部
３５ 凸部
３５ａ コーナー部
３６ 通知部
Ｍ０ 主軸
Ｍ１、Ｍ２ 送り軸
Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２ トルク検出器
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】