特開 2022-131354 振動抑制方法、振動抑制装置、及び工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022131354

(43)【公開日】2022-09-07

(54)【発明の名称】振動抑制方法、振動抑制装置、及び工作機械

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/19 20060101AFI20220831BHJP

   G05B 19/416 20060101ALI20220831BHJP

   G05D 3/12 20060101ALI20220831BHJP

【ＦＩ】

G05B19/19 P

G05B19/416 K

G05D3/12 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021030256

(22)【出願日】2021-02-26

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504150450

【氏名又は名称】国立大学法人神戸大学

(74)【代理人】

【識別番号】100104178

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 尚

(72)【発明者】

【氏名】寺田 弦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆太

(72)【発明者】

【氏名】近藤 大智

【テーマコード（参考）】

3C269

5H303

【Ｆターム（参考）】

3C269AB01

3C269BB03

3C269BB05

3C269BB12

3C269CC02

3C269EF02

3C269GG01

3C269MN27

5H303AA01

5H303BB03

5H303BB08

5H303BB12

5H303CC01

5H303DD01

5H303EE03

5H303FF03

5H303KK14

5H303KK25

(57)【要約】

【課題】機械装置が送り軸指令に応じて駆動する時に発生する振動を適切に抑制できる振動抑制方法、振動抑制装置、及び工作機械を提供する。
【解決手段】数値制御装置のＣＰＵは、加速度指令に基づき工作機械を駆動する場合に発生する振動を抑制する。ＣＰＵは、関係式から、固有振動の振幅を最小化するよう第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍを最適化する（Ｓ１２３）。ＣＰＵは、最適化した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍに基づき加速度指令を決定する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動距離によりモータの回転位置を制御する位置指令、前記モータの速度を制御する速度指令及び前記モータの加速度を制御する加速度指令に基づき機械装置を駆動する場合に発生する振動を抑制する振動抑制方法であって、
前記加速度指令は、
連続する第一期間、第二期間、第三期間、第四期間に亘り前記モータの加速度を制御し、
前記第一期間では、前記モータの加速度が零から第一加速度迄増加し、
前記第二期間では、前記モータの加速度が前記第一加速度から零迄減少し、
前記第三期間では、前記モータの加速度が零から第二加速度迄減少し、
前記第四期間では、前記モータの加速度が前記第二加速度から零迄増加し、
前記第一期間の長さである第一時間、前記第二期間の長さである第二時間、前記第三期間の長さである第三時間、前記第四期間の長さである第四時間の内、前記第一時間と前記第四時間とが同一であり、且つ、前記第二時間と前記第三時間とが同一であり、
前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、前記第四時間の合計の時間を規定した駆動時間をＴｓｕｍとし、前記機械装置の固有振動数をωｎ／２πとし、前記第一時間をＴ_１とし、前記移動距離をＬとした時、Ｔｓｕｍ、ωｎ、Ｔ_１、Ｌを含み、固有振動の振幅を示す関係式から、固有振動の振幅を最小化するよう前記第一時間及び前記駆動時間を最適化する最適化工程と、
前記最適化工程に依り最適化した前記第一時間及び前記駆動時間に基づき前記加速度指令を決定する決定工程と
を備えたことを特徴とする振動抑制方法。

【請求項2】

前記最適化工程は、
０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件を満たすように前記駆動時間及び前記第一時間を変数として可変した場合、前記第一時間と前記駆動時間の組毎に前記関係式に基づき前記振幅を算出する第一算出工程と、
前記第一算出工程により算出した算出結果毎に、前記振幅が零となる前記組があるか否か判断する第一判断工程と、
前記第一判断工程により前記振幅が零となる前記組があると判断した場合、前記振幅が零となる前記組の前記第一時間と前記駆動時間を前記第一時間と前記駆動時間に決定する第一最適化工程と
を備え、
前記決定工程は、前記第一最適化工程により最適化した前記第一時間及び前記駆動時間に基づき、前記加速度指令を決定し、
前記第一判断工程により前記振幅が零となる前記組がないと判断した場合、前記第一算出工程により算出した前記振幅のうち最も小さい振幅に対応する前記第一時間と前記駆動時間との組を検索する検索工程と、
前記検索工程により検索した前記組の前記第一時間と前記駆動時間を前記第一時間と前記駆動時間に決定する第二最適化工程と
を備え、
前記決定工程は、前記第二最適化工程により最適化した前記第一時間及び前記駆動時間に基づき、前記加速度指令を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動抑制方法。

【請求項3】

前記第一判断工程により判断した前記振幅が零となる前記組に対応する前記振幅又は前記検索工程により検索した前記組に対応する前記振幅の算出結果が所定の閾値以下か否か判断する第二判断工程と
を備え、
前記決定工程は、前記第二判断工程により前記算出結果が所定の閾値以下であると判断した前記振幅に対応する前記第一時間と前記駆動時間に最適化する
ことを特徴とする請求項２に記載の振動抑制方法。

【請求項4】

移動距離によりモータの回転位置を制御する位置指令、前記モータの速度を制御する速度指令、前記モータの加速度を制御する加速度指令に基づき機械装置を駆動する場合に発生する振動を抑制する振動抑制方法であって、
前記加速度指令は、
連続する第一期間、第二期間、第三期間、第四期間に亘り前記モータの加速度を制御し、
前記第一期間では、前記モータの加速度が零から第一加速度迄増加し、
前記第二期間では、前記モータの加速度が前記第一加速度から零迄減少し、
前記第三期間では、前記モータの加速度が零から第二加速度迄減少し、
前記第四期間では、前記モータの加速度が前記第二加速度から零迄増加し、
前記第一期間の長さである第一時間、前記第二期間の長さである第二時間、前記第三期間の長さである第三時間、前記第四期間の長さである第四時間の内、前記第一時間と前記第四時間とが同一であり、且つ、前記第二時間と前記第三時間とが同一であり、
前記移動距離に対応する時間であり、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、前記第四時間の合計の時間を規定した駆動時間を取得する取得工程と、
前記取得工程により取得した前記駆動時間Ｔｓｕｍとし、前記機械装置の固有振動数をωｎ／２πとし、前記第一時間をＴ_１とし、前記移動距離をＬとした時、Ｔｓｕｍ、ωｎ、Ｔ_１、Ｌを含み、固有振動の振幅を示す関係式から、固有振動の振幅を最小化するよう前記第一時間の解を算出する第一算出工程と、
０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件において、前記第一算出工程により算出した前記解がある場合、前記解を前記第一時間に最適化する第一最適化工程と、
０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件において、前記第一算出工程により算出した前記解がない場合、前記第一時間を変数として可変し、複数の前記第一時間毎に前記関係式に基づき前記振幅を算出する第二算出工程と、
前記第二算出工程により算出した前記振幅のうち、最も小さい前記振幅に対応する前記第一時間に最適化する第二最適化工程と、
前記第一最適化工程により最適化した前記第一時間又は前記第二最適化工程により最適化した前記第一時間、及び前記駆動時間に基づき、前記加速度指令を決定する決定工程と
を備えたことを特徴とする振動抑制方法。

【請求項5】

前記第二最適化工程は、前記機械装置を駆動する為に実現可能な最小の前記第一時間に最適化し、
前記決定工程は、前記第二最適化工程により最適化した実現可能な最小の前記第一時間、及び前記駆動時間に基づき、前記加速度指令を決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の振動抑制方法。

【請求項6】

請求項１から５の何れかに記載の前記振動抑制方法により決定した前記加速度指令で前記機械装置の前記モータを制御する制御部を備えたことを特徴とする振動抑制装置。

【請求項7】

移動距離によりモータの回転位置を制御する位置指令、前記モータの速度を制御する速度指令及び前記モータの加速度を制御する加速度指令に基づき前記モータを駆動する工作機械であって、
前記加速度指令は、
連続する第一期間、第二期間、第三期間、第四期間に亘り前記モータの加速度を制御し、
前記第一期間では、前記モータの加速度が零から第一加速度迄増加し、
前記第二期間では、前記モータの加速度が前記第一加速度から零迄減少し、
前記第三期間では、前記モータの加速度が零から第二加速度迄減少し、
前記第四期間では、前記モータの加速度が前記第二加速度から零迄増加し、
前記第一期間の長さである第一時間、前記第二期間の長さである第二時間、前記第三期間の長さである第三時間、前記第四期間の長さである第四時間の内、前記第一時間と前記第四時間とが同一であり、且つ、前記第二時間と前記第三時間とが同一であり、
前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、前記第四時間の合計の時間を規定した駆動時間をＴｓｕｍとし、前記機械装置の固有振動数をωｎ／２πとし、前記第一時間をＴ_１とし、前記移動距離をＬとした時、Ｔｓｕｍ、ωｎ、Ｔ_１、Ｌを含み、固有振動の振幅を示す関係式から、固有振動の振幅を最小化するよう前記第一時間及び前記駆動時間を最適化する最適化手段と、
前記最適化手段に依り最適化した前記第一時間及び前記駆動時間に基づき前記加速度指令を決定する決定手段と
を備えたことを特徴とする工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動抑制方法、振動抑制装置、及び工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は振動抑制装置を開示する。振動抑制装置は、工作機械が送り軸指令に応じて駆動した時に発生する振動を抑制する為、送り軸指令に補償トルク指令を付加する。補償トルク指令は、振動の位相に対して逆位相となる波形を有する。該時、振動の振幅は補償トルク指令により減少するので、工作機械は振動を抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１５３０８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

工作機械が送り軸指令に応じて駆動時に生じる振動の周波数が、送り軸指令の条件に応じて変化する時がある。該時、特許文献１の如く補償トルク指令を用いる方法では駆動時に生じる振動を抑制できない時がある。

【0005】

本発明の目的は、機械装置が送り軸指令に応じて駆動する時に発生する振動を適切に抑制できる振動抑制方法、振動抑制装置、及び工作機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第一態様に係る振動抑制方法は、移動距離によりモータの回転位置を制御する位置指令、前記モータの速度を制御する速度指令及び前記モータの加速度を制御する加速度指令に基づき機械装置を駆動する場合に発生する振動を抑制する振動抑制方法であって、前記加速度指令は、連続する第一期間、第二期間、第三期間、第四期間に亘り前記モータの加速度を制御し、前記第一期間では、前記モータの加速度が零から第一加速度迄増加し、前記第二期間では、前記モータの加速度が前記第一加速度から零迄減少し、前記第三期間では、前記モータの加速度が零から第二加速度迄減少し、前記第四期間では、前記モータの加速度が前記第二加速度から零迄増加し、前記第一期間の長さである第一時間、前記第二期間の長さである第二時間、前記第三期間の長さである第三時間、前記第四期間の長さである第四時間の内、前記第一時間と前記第四時間とが同一であり、且つ、前記第二時間と前記第三時間とが同一であり、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、前記第四時間の合計の時間を規定した駆動時間をＴｓｕｍとし、前記機械装置の固有振動数をωｎ／２πとし、前記第一時間をＴ_１とし、前記移動距離をＬとした時、Ｔｓｕｍ、ωｎ、Ｔ_１、Ｌを含み、固有振動の振幅を示す関係式から、固有振動の振幅を最小化するよう前記第一時間及び前記駆動時間を最適化する最適化工程と、前記最適化工程に依り最適化した前記第一時間及び前記駆動時間に基づき前記加速度指令を決定する決定工程とを備えたことを特徴とする。振動抑制方法により決定した加速度指令で機械装置のモータを駆動することにより、モータの駆動時に発生する機械装置の振動を抑制できる。

【0007】

第一態様によれば、前記最適化工程は、０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件を満たすように前記駆動時間及び前記第一時間を変数として可変した場合、前記第一時間と前記駆動時間の組毎に前記関係式に基づき前記振幅を算出する第一算出工程と、前記第一算出工程により算出した算出結果毎に、前記振幅が零となる前記組があるか否か判断する第一判断工程と、前記第一判断工程により前記振幅が零となる前記組があると判断した場合、前記振幅が零となる前記組の前記第一時間と前記駆動時間を前記第一時間と前記駆動時間に決定する第一最適化工程とを備え、前記決定工程は、前記第一最適化工程により最適化した前記第一時間及び前記駆動時間に基づき、前記加速度指令を決定し、前記第一判断工程により前記振幅が零となる前記組がないと判断した場合、前記第一算出工程により算出した前記振幅のうち最も小さい振幅に対応する前記第一時間と前記駆動時間との組を検索する検索工程と、前記検索工程により検索した前記組の前記第一時間と前記駆動時間を前記第一時間と前記駆動時間に決定する第二最適化工程とを備え、前記決定工程は、前記第二最適化工程により最適化した前記第一時間及び前記駆動時間に基づき、前記加速度指令を決定してもよい。該方法では、振幅が零となる組がある場合には、該組の第一時間及び駆動時間に最適化することで、機械装置の振動を抑制できる。また、振幅が零となる組が無い場合でも、振幅が最も小さい第一時間と駆動時間に最適化することで、機械装置の振動を抑制できる。

【0008】

第一態様によれば、前記第一判断工程により判断した前記振幅が零となる前記組に対応する前記振幅又は前記検索工程により検索した前記組に対応する前記振幅の算出結果が所定の閾値以下か否か判断する第二判断工程とを備え、前記決定工程は、前記第二判断工程により前記算出結果が所定の閾値以下であると判断した前記振幅に対応する前記第一時間と前記駆動時間に最適化してもよい。該方法では、振幅を所定の閾値以下に抑制できる。

【0009】

本発明の第二態様に係る振動抑制方法は、移動距離によりモータの回転位置を制御する位置指令、前記モータの速度を制御する速度指令、前記モータの加速度を制御する加速度指令に基づき機械装置を駆動する場合に発生する振動を抑制する振動抑制方法であって、前記加速度指令は、連続する第一期間、第二期間、第三期間、第四期間に亘り前記モータの加速度を制御し、前記第一期間では、前記モータの加速度が零から第一加速度迄増加し、前記第二期間では、前記モータの加速度が前記第一加速度から零迄減少し、前記第三期間では、前記モータの加速度が零から第二加速度迄減少し、前記第四期間では、前記モータの加速度が前記第二加速度から零迄増加し、前記第一期間の長さである第一時間、前記第二期間の長さである第二時間、前記第三期間の長さである第三時間、前記第四期間の長さである第四時間の内、前記第一時間と前記第四時間とが同一であり、且つ、前記第二時間と前記第三時間とが同一であり、前記移動距離に対応する時間であり、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、前記第四時間の合計の時間を規定した駆動時間を取得する取得工程と、前記取得工程により取得した前記駆動時間をＴｓｕｍとし、前記機械装置の固有振動数をωｎ／２πとし、前記第一時間をＴ_１とし、前記移動距離をＬとした時、Ｔｓｕｍ、ωｎ、Ｔ_１、Ｌを含み、固有振動の振幅を示す関係式から、固有振動の振幅を最小化するよう前記第一時間の解を算出する第一算出工程と、０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件において、前記第一算出工程により算出した前記解がある場合、前記解を前記第一時間に最適化する第一最適化工程と、０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件において、前記第一算出工程により算出した前記解がない場合、前記第一時間を変数として可変し、複数の前記第一時間毎に前記関係式に基づき前記振幅を算出する第二算出工程と、前記第二算出工程により算出した前記振幅のうち、最も小さい前記振幅に対応する前記第一時間に最適化する第二最適化工程と、前記第一最適化工程により最適化した前記第一時間又は前記第二最適化工程により最適化した前記第一時間、及び前記駆動時間に基づき、前記加速度指令を決定する決定工程とを備えたことを特徴とする。振動抑制方法により決定した加速度指令で機械装置のモータを駆動することにより、モータの駆動時に発生する機械装置の振動を抑制できる。

【0010】

第二態様によれば、前記第二最適化工程は、前記機械装置を駆動する為に実現可能な最小の前記第一時間に最適化し、前記決定工程は、前記第二最適化工程により最適化した実現可能な最小の前記第一時間、及び前記駆動時間に基づき、前記加速度指令を決定してもよい。該方法では、機械装置を駆動する為に実現可能な最小の第一時間に最適化することで、機械装置の振動を抑制できる。

【0011】

本発明の第三態様に係る振動抑制装置は、第一態様又は第二態様の前記振動抑制方法により決定した前記加速度指令で前記機械装置の前記モータを制御する制御部を備えたことを特徴とする。第三態様によれば、第一態様又は第二態様と同様の効果を奏することができる。

【0012】

本発明の第四態様に係る工作機械は、移動距離によりモータの回転位置を制御する位置指令、前記モータの速度を制御する速度指令及び前記モータの加速度を制御する加速度指令に基づき前記モータを駆動する工作機械であって、前記加速度指令は、連続する第一期間、第二期間、第三期間、第四期間に亘り前記モータの加速度を制御し、前記第一期間では、前記モータの加速度が零から第一加速度迄増加し、前記第二期間では、前記モータの加速度が前記第一加速度から零迄減少し、前記第三期間では、前記モータの加速度が零から第二加速度迄減少し、前記第四期間では、前記モータの加速度が前記第二加速度から零迄増加し、前記第一期間の長さである第一時間、前記第二期間の長さである第二時間、前記第三期間の長さである第三時間、前記第四期間の長さである第四時間の内、前記第一時間と前記第四時間とが同一であり、且つ、前記第二時間と前記第三時間とが同一であり、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、前記第四時間の合計の時間を規定した駆動時間をＴｓｕｍとし、前記機械装置の固有振動数をωｎ／２πとし、前記第一時間をＴ_１とし、前記移動距離をＬとした時、Ｔｓｕｍ、ωｎ、Ｔ_１、Ｌを含み、固有振動の振幅を示す関係式から、固有振動の振幅を最小化するよう前記第一時間及び前記駆動時間を最適化する最適化手段と、前記最適化手段に依り最適化した前記第一時間及び前記駆動時間に基づき前記加速度指令を決定する決定手段とを備えたことを特徴とする。第四態様によれば、第一態様又は第二態様と同様の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】工作機械１の斜視図。

【図2】数値制御装置３０と工作機械１の電気的構成を示すブロック図。

【図3】工具４の位置、速度波形、加速度波形を示すグラフ。

【図4】工作機械１の振動特性を示すグラフ。

【図5】加速度波形を示すグラフ。

【図6】主処理の流れ図。

【図7】最適化処理の流れ図。

【図8】振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの算出結果と、第一時間Ｔ_１との関係を示す図。

【図9】変形例における最適化処理の流れ図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態を説明する。以下説明は、図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は夫々工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。図１に示す工作機械１は主軸９に装着した工具４を回転し、テーブル１３上面に保持した被削材３に切削加工を施す機械である。数値制御装置３０（図２参照）は工作機械１の動作を制御する。

【0015】

図１を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は、基台２、コラム５、主軸ヘッド７、主軸９、テーブル装置１０、工具交換装置２０、制御箱６、操作パネル１５（図２参照）等を備える。基台２は金属製の略直方体状の土台である。コラム５は基台２上部後方に固定する。主軸ヘッド７はコラム５前面に沿ってＺ軸方向に移動可能に設ける。主軸ヘッド７は内部に主軸９を回転可能に支持する。主軸９は下部に装着穴（図示略）を有する。主軸９は該装着穴に工具４を装着し、主軸モータ５２（図２参照）の駆動で回転する。主軸モータ５２は主軸ヘッド７に設ける。主軸ヘッド７はコラム５前面に設けたＺ軸移動機構（図示略）でＺ軸方向に移動する。数値制御装置３０はＺ軸モータ５１（図２参照）の駆動を制御して主軸ヘッド７をＺ軸方向に移動制御する。

【0016】

テーブル装置１０は、Ｙ軸移動機構（図示略）、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸移動機構（図示略）、テーブル１３等を備える。Ｙ軸移動機構は基台２上面前側に設け、一対のＹ軸レール、Ｙ軸ボール螺子、Ｙ軸モータ５４（図２参照）等を備える。Ｙ軸レールとＹ軸ボール螺子はＹ軸方向に延びる。Ｙ軸レールは上面にＹ軸テーブル１２をＹ軸方向に案内する。Ｙ軸テーブル１２は略直方体状に形成し、底部にナット（図示略）を備える。該ナットはＹ軸ボール螺子に螺合する。Ｙ軸モータ５４がＹ軸ボール螺子を回転すると、Ｙ軸テーブル１２はナットと共にＹ軸レールに沿って移動する。故にＹ軸移動機構はＹ軸テーブル１２をＹ軸方向に移動可能に支持する。

【0017】

Ｘ軸移動機構はＹ軸テーブル１２上面に設け、一対のＸ軸レール（図示略）、Ｘ軸ボール螺子（図示略）、Ｘ軸モータ５３（図２参照）等を備える。Ｘ軸レールとＸ軸ボール螺子はＸ軸方向に延びる。テーブル１３は平面視矩形板状に形成し、Ｙ軸テーブル１２上面に設ける。テーブル１３は底部にナット（図示略）を備える。該ナットはＸ軸ボール螺子に螺合する。Ｘ軸モータ５３がＸ軸ボール螺子を回転すると、テーブル１３はナットと共に一対のＸ軸レールに沿って移動する。故にＸ軸移動機構はテーブル１３をＸ軸方向に移動可能に支持する。故にテーブル１３は、Ｙ軸移動機構、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸移動機構により、基台２上をＸ軸方向とＹ軸方向に移動する。

【0018】

工具交換装置２０は主軸ヘッド７の前側に設け、円盤型の工具マガジン２１を備える。工具マガジン２１は外周に複数の工具（図示略）を放射状に保持する。工具交換装置２０はマガジンモータ５５（図２参照）により工具マガジン２１を駆動し、工具交換指令が指示する工具を工具交換位置に位置決めする。工具交換指令はＮＣプログラムで指令する。工具交換位置は工具マガジン２１の最下部位置である。工具交換装置２０は主軸９に装着する工具４と工具マガジン２１に取り付けた工具とを主軸ヘッド７の上昇、工具マガジン２１の回転、主軸ヘッド７の下降の一連の動作により入れ替え交換する。

【0019】

制御箱６は数値制御装置３０（図２参照）を格納する。数値制御装置３０は、工作機械１に設けたＺ軸モータ５１、主軸モータ５２、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４（図２参照）を夫々制御し、テーブル１３上に保持した被削材３と主軸９に装着した工具４を相対移動して各種加工を被削材３に施す。各種加工とは、ドリル、タップ等を用いた穴空け加工、エンドミル、フライス等を用いた側面加工等である。

【0020】

操作パネル１５（図２参照）は、例えば工作機械１を覆うカバー（図示略）の外壁に設ける。操作パネル１５は入力部１６と表示部１７（図２参照）を備える。入力部１６は各種情報、操作指示等の入力を受け付け、数値制御装置３０に出力する。表示部１７は数値制御装置３０からの指令に基づき、各種画面を表示する。

【0021】

図２を参照し、数値制御装置３０と工作機械１の電気的構成を説明する。数値制御装置３０と工作機械１は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、記憶装置３４、入出力部３５、駆動回路５１Ａ～５５Ａ等を備える。ＣＰＵ３１は数値制御装置３０を統括制御する。ＲＯＭ３２は、主プログラム等を記憶する。主プログラムは、主処理（図７参照）を実行する為のプログラムである。主処理は、ＮＣプログラムを一行ずつ読み込んで各種動作を実行する。ＮＣプログラムは各種制御指令を含む複数行で構成し、制御指令は工作機械１の軸移動、工具交換等である。なお、軸移動は位置指令を含み、送り量ＬによりＺ軸モータ５１等の回転位置を制御する指令である。ＣＰＵ３１は位置指令から速度指令、加速度指令を作成する。速度指令は、Ｚ軸モータ等の速度を制御する指令である。加速度指令は後述する。

【0022】

ＲＡＭ３３は各種情報を一時的に記憶する。記憶装置３４は不揮発性であり、ＮＣプログラム、各種情報を記憶する。ＣＰＵ３１は作業者が操作パネル１５の入力部１６で入力したＮＣプログラムに加え、外部入力で読み込んだＮＣプログラム等を記憶装置３４に記憶できる。

【0023】

駆動回路５１ＡはＺ軸モータ５１とエンコーダ５１Ｂに接続する。駆動回路５２Ａは主軸モータ５２とエンコーダ５２Ｂに接続する。駆動回路５３ＡはＸ軸モータ５３とエンコーダ５３Ｂに接続する。駆動回路５４ＡはＹ軸モータ５４とエンコーダ５４Ｂに接続する。駆動回路５５Ａはマガジンモータ５５とエンコーダ５５Ｂに接続する。Ｚ軸モータ５１、主軸モータ５２、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４、マガジンモータ５５は何れもサーボモータである（以下、総称する場合は単にモータ５０と称す）。駆動回路５１Ａ～５５ＡはＣＰＵ３１から指令を受け、対応する各モータ５１～５５に駆動電流を夫々出力する。駆動回路５１Ａ～５５Ａはエンコーダ５１Ｂ～５５Ｂからフィードバック信号を受け、位置と速度のフィードバック制御を行う。入出力部３５は操作パネル１５の入力部１６と表示部１７に夫々接続する。

【0024】

被削材３に対して工具４をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に夫々移動するＮＣプログラムの指令（以下、送り軸指令と称す。）に基づき、工作機械１が駆動する場合を例示する。以下、被削材３に対して工具４をＺ軸方向に沿って下向きに移動する時を例示して説明する。詳細説明は省略するが、被削材３に対して工具４をＸ軸方向、Ｙ軸方向に夫々移動して加工する時も同様である。図３に示すグラフの縦軸は、Ｚ軸方向の位置（図３（Ａ））、速度（図３（Ｂ）（Ｃ））、加速度（図３（Ｄ））を示す。以後、説明を簡単にするために図３（Ａ）～（Ｄ）において下向きを正、上向きを負として説明する。図３（Ａ）において、所定の基準位置にある工具４の位置を示すＺ軸座標を零で示す。基準位置よりも下側にある工具４の位置を示すＺ軸座標を正の値で示す。図３（Ｂ）～（Ｄ）において、工具４が下向きに移動する時の速度及び加速度を正の値で示す。

【0025】

ＣＰＵ３１はＮＣプログラムの送り軸指令を読み込んだ時、主軸９を保持した主軸ヘッド７を送り軸指令により指定した位置まで移動する為、主軸ヘッド７の目標位置の時系列データを生成する。ＣＰＵ３１は、所定周期で目標位置のデータを駆動回路５１Ａに出力する。駆動回路５１Ａは、ＣＰＵ３１が出力した目標位置のデータに基づき、Ｚ軸モータ５１を駆動する。Ｚ軸モータ５１は、主軸ヘッド７を介して工具４を目標位置までＺ軸方向に移動する。ＣＰＵ３１が駆動回路５１Ａに目標位置のデータを入力する都度、駆動回路５１ＡはＺ軸モータ５１を駆動する。これにより、工具４は、送り軸指令により指定した位置（以下、指令位置と称す。）に最終的に到達する（図３（Ａ）参照）。送り軸指令に基づきＣＰＵ３１が実行する上記の制御を送り軸制御と称す。

【0026】

上記において目標位置の時系列データを生成時、ＣＰＵ３１は、指令位置まで工具４がＺ軸方向に移動する時の速度が一定に推移するように、各目標位置を決定する（図３（Ｂ）参照）。次にＣＰＵ３１は、速度の時系列変化を示す波形（以下、速度波形と称す。）の立ち上がり特性及び立ち下がり特性に対応する加減速特性を調整する（図３（Ｃ）（Ｄ）参照）。以下、速度波形の加減速特性を調整する処理を、加減速処理と称す。加減速処理を実行した速度波形の立ち上がり及び立ち下がりの夫々の傾きは、工具４の加速度に対応する。

【0027】

ＣＰＵ３１は、加減速処理を実行した速度波形に基づき、所定周期毎の目標位置を決定する。ＣＰＵ３１は、決定した目標位置のデータを所定周期で駆動回路５１Ａに出力する。該時、図３（Ｃ）に示すように、駆動回路５１Ａが駆動するＺ軸モータ５１により移動する工具４は、移動開始時に加速期間Ｐａで加速し、移動終了時に減速期間Ｐｄで減速する。以下、加速期間Ｐａの長さを加速時間Ｔａと称し、減速期間Ｐｄの長さを減速時間Ｔｄと称す。

【0028】

以下、ＣＰＵ３１がＮＣプログラムの送り軸指令に基づき駆動回路５０Ａに出力する制御指令を加速度指令と称す。加速度指令は、工具４を加速する加速指令、及び、工具４が減速する減速指令を含む概念である。図３（Ｄ）は、加速度指令に応じて工具４が移動時の加速度の時系列変化（以下、加速度波形と称す。）を示す。加速期間Ｐａにおいて工具４の加速度が増加する期間を第一期間Ｐ_１と称し、第一期間Ｐ_１の長さを第一時間Ｔ_１と称す。第一期間Ｐ_１では、モータ５０の加速度が零から第一加速度Ａ_１迄増加する。加速期間Ｐａにおいて工具４の加速度が減少する期間を第二期間Ｐ_２と称し、第二期間Ｐ_２の長さを第二時間Ｔ_２と称す。第二期間Ｐ_２では、モータ５０の加速度が第一加速度Ａ_１から零迄減少する。減速期間Ｐｄにおいて工具４の加速度が減少する期間を第三期間Ｐ_３と称し、第三期間Ｐ_３の長さを第三時間Ｔ_３と称す。第三期間Ｐ_３では、モータ５０の加速度が零から第二加速度Ａ_２迄減少する。減速期間Ｐｄにおいて工具４の加速度が増加する期間を第四期間Ｐ_４と称し、第四期間Ｐ_４の長さを第四時間Ｔ_４と称す。第四期間Ｐ_４では、モータ５０の加速度が第二加速度Ａ_２から零迄増加する。

【0029】

加速度指令は、連続する第一期間Ｐ_１～第四期間Ｐ_４に亘りモータ５０の加速度を制御する。第一期間Ｐ_１の開始から第四期間Ｐ_４の終了迄の長さを加減速時間Ｔｓｕｍと称す。第一時間Ｔ_１～第四時間Ｔ_４を加減速時定数Ｔαと総称する。なお、加速度指令は、Ｔ_１＝Ｔ_４、Ｔ_２＝Ｔ_３を満たし（図５参照）、第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍは、０＜Ｔ１＜Ｔｓｕｍ／２を満たすことを前提とする。

【0030】

なお、加速度指令に応じた加速度波形は、図３（Ｄ）に示す場合に限らず、例えば、第二期間Ｐ_２と第三期間Ｐ_３との間に加速度０で推移する期間を含む時もある。以下では、説明を容易化する為、図３（Ｄ）に示すように加速度０で推移する期間を含まない加速度波形であることを前提とする。

【0031】

加速度指令に応じて工具４が移動することで発生する工作機械１の振動を加速度指令とは別の補正トルク指令により抑制する方法がある。補正トルク指令は、工作機械１の振動と逆位相の振動を発生する為の指令である。例えば、加速度指令により工具４がＺ軸方向に移動時、工作機械１の主軸ヘッド７がＺ軸方向に９０Ｈｚで振動する時がある。該時、９０Ｈｚに振動のピークを有し、且つ、振動の位相と逆位相である補正トルク指令を用いて、主軸ヘッド７のＺ軸方向の振動を抑制する。

【0032】

加速度指令により工具４がＺ軸方向に移動時に発生する工作機械１の振動周波数の成分は、移動距離によっては主軸ヘッド７がＺ軸方向に振動する時の周波数９０Ｈｚでなく、工作機械１全体が振動する時の周波数３０Ｈｚの場合もある（図４参照）。該時、補正トルク指令により工作機械１全体の振動を抑制できない時がある。

【0033】

数値制御装置３０のＣＰＵ３１は、補正トルク指令により抑制できない振動を抑制する為、送り軸指令に応じて駆動回路５１Ａに出力する加速度指令の加速度波形を決定する。より詳細には、ＣＰＵ３１は、関係式（１－１）～（１－３）の方程式を用いて、振動が発生しにくい加速度波形を決定する。関係式（１－１）は、加速度指令が含む工作機械１の固有振動成分の振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを示す。工作機械１に発生する固有振動の大きさは、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅで決まる。ここで、ωｎ／２πは、工作機械１の固有振動数である。また、aは、第一時間Ｔ_１と第二時間Ｔ_２との比を示す。

【数1】

【0034】

関係式（１－３）は、関係式（１－１）に関係式（１－２）を代入することで導出する。工作機械１の振動が最小となる条件は、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる条件である。ここで、ωｎ／２πは工作機械１に固有の固有振動数なので角速度ωｎは定数である。従って、送り量Ｌを指定した時、関係式（１－３）に因れば、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅは、第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍの二つの変数で表すことができる。従って、ＣＰＵ３１は、関係式（１－３）の方程式を満たす第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍにより加速度指令を決定することで、振動の抑制が可能となる。

【数2】

【0035】

ＣＰＵ３１は、関係式（１－３）の方程式を満たす第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍを算出する。算出方法の詳細は後述する。ＣＰＵ３１は、算出した第一時間Ｔ_１、加減速時間Ｔｓｕｍに最適化を行う。ＣＰＵ３１は、最適化した第一時間Ｔ_１、加減速時間Ｔｓｕｍを、式（１－２）に代入して第二時間Ｔ_２を算出する。Ｔ_１＝Ｔ_４且つＴ_２＝Ｔ_３なので、ＣＰＵ３１は、第一時間Ｔ_１から第四時間Ｔ_４及び第二時間Ｔ_２から第三時間Ｔ_３を夫々算出する。ＣＰＵ３１は、最適化した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍと、第二時間Ｔ_２、第三時間Ｔ_３、第四時間Ｔ_４とによる加速度指令を決定する。ＣＰＵ３１は、生成した加速度指令で工作機械１を駆動する。

【0036】

一方、関係式（１－３）の方程式を満たす第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍが存在しない場合、つまり振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍの組が存在しない場合がある。この場合、ＣＰＵ３１は、関係式（１－３）を用いて、第一時間Ｔ_１、加減速時間Ｔｓｕｍを変数として、第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍとの組毎に振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを算出する。算出方法の詳細は後述する。ＣＰＵ３１は、各組毎に算出した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅのうち、最も小さい振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅに対応する第一時間Ｔ１と加減速時間Ｔｓｕｍに最適化を行う。ＣＰＵ３１は、最適化した第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍに基づき加速度指令を決定する。ＣＰＵ３１は、生成した加速度指令で工作機械１を駆動する。

【0037】

図６を参照し、数値制御装置３０のＣＰＵ３１が実行する主処理について説明する。ＣＰＵ３１は、記憶装置３４に記憶した主プログラムを読み出して実行することにより、主処理を実行する。主処理が実行されると、ＣＰＵ３１は、ＮＣプログラムを受け付けたか否か判断する（Ｓ１）。ＮＣプログラムを受け付けていないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理を戻して待機する。ＮＣプログラムを受け付けたと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、ＮＣプログラムを一行分読み込む（Ｓ３）。

【0038】

ＣＰＵ３１は、ＮＣプログラムのうち読み込んだ一行分が送り軸指令か否か判断する（Ｓ５）。送り軸指令ではないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、送り軸指令以外の読み込んだ指令を実行する（Ｓ１３）。送り軸指令でない場合は、例えば、工具交換指令等である。ＣＰＵ３１は、処理をＳ１５に進める。一方、送り軸指令であると判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、最適化処理を実行する（Ｓ７）。

【0039】

最適化処理では、加減速時間Ｔｓｕｍ、第一時間Ｔ_１の最適化を実行する。最適化処理を開始すると、送り軸指令を実行するＮＣ装置の処理周期が０．００１ｓｅｃである時、ＣＰＵ３１は、加減速時間Ｔｓｕｍを０．００４ｓｅｃ、第一時間Ｔ_１を０．００１ｓｅｃに設定する（Ｓ１０１）。なお、初期設定において、加減速時間Ｔｓｕｍは、第一時間Ｔ_１の四倍である。ＣＰＵ３１は、設定した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍと固有振動数より求まる角速度ωｎと送り量Ｌとを関係式（１－３）に代入し、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを算出する（Ｓ１０４）。ＣＰＵ３１は、演算した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅと、演算に使用した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍの組とを対応付けて、記憶装置３４に記憶する（Ｓ１０５）。

【0040】

次いで、ＣＰＵ３１は、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの算出で使用した第一時間Ｔ_１に対して、０．００１ｓｅｃを加算する（Ｓ１０７）。ＣＰＵ３１は、０．００１ｓｅｃ加算した第一時間Ｔ_１について、Ｔ１＜Ｔｓｕｍ／２の条件を満たすか否か判断する（Ｓ１０９）。

【0041】

Ｔ１＜Ｔｓｕｍ／２の条件を満たすと判断した場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、０．００１ｓｅｃを加算した第一時間Ｔ_１と設定済みの加減速時間Ｔｓｕｍを関係式（１－３）に代入して振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを演算する（Ｓ１１１）。ＣＰＵ３１は、Ｓ１０５の処理で記憶した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの符号と、Ｓ１１１の処理で演算した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの符号が反転したか否か判断する（Ｓ１１３）。

【0042】

以下、図８を参照して、Ｓ１１３の処理を実行する理由を説明する。図８の横軸は第一時間Ｔ_１であり、縦軸は第一時間Ｔ_１毎に算出した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの算出結果である。なお、加減速時間Ｔｓｕｍは任意の定数とする。振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅは、第一時間Ｔ１の値に応じで変化する。０からＴｓｕｍ／２の範囲内の位置Ｐにおいて、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる。振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる第一時間Ｔ_１の前後で、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの算出結果の符号が負から正へ反転する。つまり、ＣＰＵ３１は、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの符号が反転したかを確認することで、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となるか否か判断している。

【0043】

符号が反転していないと判断した場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理をＳ１０５に戻し、Ｓ１０５～Ｓ１１３の処理を実行する。このようにして、ＣＰＵ３１は、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの算出結果と、算出結果に対応する第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍの組を記憶装置３４に記憶していく。

【0044】

一方、符号が反転したと判断した場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ１０５の処理で算出した振幅ＡｍｐｌｉｔｕｄｅとＳ１１１の処理で算出した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅとのうち、絶対値が小さい方の振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅに対応する第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍの組を特定する（Ｓ１１５）。この場合、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの算出結果は、零に近い値であると推定できる。

【0045】

Ｓ１０９でＴ１＜Ｔｓｕｍ／２の条件を満たさないと判断した場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、記憶装置３４に記憶した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅのうち最も小さい振幅を検索する（Ｓ１１７）。ＣＰＵ３１は、検索した最も小さい振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅに対応する第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍを特定する（Ｓ１１９）。

【0046】

ＣＰＵ３１は、Ｓ１１５の処理又はＳ１１９の処理で特定した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍに対応する振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが所定の閾値Ｔｈ以下であるか判断する（Ｓ１２１）。ここで、所定の閾値Ｔｈとは、許容可能な振動の最大の大きさであり、予め記憶装置３４に記憶してある。振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが所定の閾値Ｔｈよりも大きいと判断した場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、加減速時間Ｔｓｕｍに０．００１ｓｅｃを加算し、第一時間Ｔ_１を０．００１ｓｅｃに初期化し（Ｓ１２５）、Ｓ１０４に処理を戻す。ＣＰＵ３１はＳ１２５の処理で新たに設定した加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、第一時間Ｔ_１を変数としてＳ１０５～Ｓ１２１の処理を実行する。このようにして、ＣＰＵ３１は、第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍを可変させ、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの算出を繰り返す。

【0047】

Ｓ１２１で振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが所定の閾値Ｔｈ以下であると判断した場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１５の処理又はＳ１１９の処理で特定した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍが最適な値であると決定する。この処理を最適化と称する（Ｓ１２３）。ＣＰＵ３１は、処理を主処理に戻す。

【0048】

ＣＰＵ３１は、最適化した第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、加速度指令を作成する（Ｓ９）。ＣＰＵ３１は、作成した加速度指令に基づき、送り軸指令を実行する（Ｓ１１）。ＣＰＵ３１は、ＮＣプログラムが最終行であるか否か判断する（Ｓ１５）。ＮＣプログラムが最終行でないと判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）ＣＰＵ３１は、処理をＳ３に戻す。ＮＣプログラムが最終行であると判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、処理を終了する。

【0049】

以上、説明したように、数値制御装置３０のＣＰＵ３１は、関係式（１－３）から、固有振動の振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを最小化するよう第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍを最適化する。ＣＰＵ３１は、最適化した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍに基づき加速度指令を決定する。

【0050】

数値制御装置３０は、決定した加速度指令で工作機械１のモータ５０を駆動することにより、モータ５０の駆動時に発生する工作機械１の振動を抑制できる。故に、数値制御装置３０は、より短時間で第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍを最適化できる。

【0051】

ＣＰＵ３１は、０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件のうち加減速時間Ｔｓｕｍと共に第一時間Ｔ_１を変数として可変した場合、第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍの組毎に関係式（１－３）に基づき振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを算出する。ＣＰＵ３１は、算出した算出結果毎に、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる組があるか否か判断する。ＣＰＵ３１は、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる組があると判断した場合、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる組の第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍに最適化する。ＣＰＵ３１は、最適化した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、加速度指令を決定する。数値制御装置３０は、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる組がある場合には、該組の第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍに最適化することで、工作機械１の振動を抑制できる。また、ＣＰＵ３１は、幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる組がないと判断した場合、算出した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅのうち最も小さい振幅を検索する。ＣＰＵ３１は、検索した振幅に対応する組の第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍに最適化する。ＣＰＵ３１は最適化した第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、加速度指令を決定する。数値制御装置３０は、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零となる組が無い場合でも、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが最も小さい第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍに最適化することで、工作機械１の振動を抑制できる。

【0052】

また、ＣＰＵ３１は、演算した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが所定の閾値Ｔｈ以下か否か判断する。ＣＰＵ３１は、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが所定の閾値Ｔｈ以下であると判断した場合、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが所定の閾値Ｔｈ以下となる組の第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍに最適化する。数値制御装置３０は、工作機械１の振動を所定の閾値Ｔｈ以下に抑制できる。

【0053】

本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。図９を参照し、変形例における最適化処理について説明する。上記実施形態と同一の処理については、同一のステップ番号を付し、異なる処理については異なる符号で示す。以下の説明では、異なる処理について詳細に説明する。

【0054】

変形例の最適化処理では、移動指令に含まれる送り量Ｌに応じて加減速時間Ｔｓｕｍを予め定めている点が異なる。記憶装置３４は、位置指令に含まれる送り量Ｌと、送り量Ｌに対応付けた加減速時間Ｔｓｕｍの関係を示すテーブルを記憶する。

【0055】

また、上記実施形態では、加減速時間Ｔｓｕｍと第一時間Ｔ_１が変数であったが、変形例では、第一時間Ｔ_１のみが変数となる点が異なる。また、上記実施形態では、工作機械１に発生する振動が所定の閾値Ｔｈ以下となるように第一時間Ｔ_１を最適化したが、変形例の最適化処理は、所定の閾値Ｔｈとの比較を行わない点も異なる。

【0056】

主処理のＳ７において、最適化処理が実行されると（Ｓ７）、ＣＰＵ３１は、移動指令に含まれる送り量Ｌを取得する（Ｓ１００）。ＣＰＵ３１は、記憶装置３４が記憶するテーブルを参照して、取得した送り量Ｌに対応付けられた加減速時間Ｔｓｕｍを読み込む（Ｓ１０２）。ＣＰＵ３１は、第一時間Ｔ_１を０．００１ｓｅｃに設定する（Ｓ１０３）。ＣＰＵ３１は、読み込んだ加減速時間Ｔｓｕｍと設定した第一時間Ｔ_１を式（１－３）に代入して振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを算出する（Ｓ１０４）。ＣＰＵ３１は、算出した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの値と、対応する加減速時間Ｔｓｕｍと第一時間Ｔ_１の組とを関連付けて記憶装置３４に記憶する（Ｓ１０５）。

【0057】

なお、Ｓ１０７～Ｓ１１９までの処理は、上記実施形態と同一なので詳細な説明は省略する。Ｓ１１３の処理では、関係式（１－３）に関する第一時間Ｔ１の解に略等しい値が算出される。つまり、ＣＰＵ３１は、Ｓ１１３の符号の反転を検出することで、関係式（１－３）の第一時間Ｔ_１の解を取得できる。なお、Ｓ１１７、Ｓ１１９の処理において最適化された第一時間Ｔ_１では振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが零とはならないものの、振動を抑え且つ工作機械１を駆動する為に実現可能な最小の第一時間Ｔ_１に最適化されている。

【0058】

ＣＰＵ３１は、Ｓ１１５又はＳ１１９の処理で特定した第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍの組に最適化する（Ｓ１２３）。ＣＰＵ３１は、処理を主処理に戻して、加速度指令を作成し（Ｓ９）、送り軸指令を実行する（Ｓ１１）。

【0059】

以上説明したように、ＣＰＵ３１は、関係式（１－３）から、第一時間Ｔ_１の解を算出する。ＣＰＵ３１は、０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件において、算出した解がある場合、解を第一時間Ｔ_１に最適化する。ＣＰＵ３１は、０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件において、算出した解がない場合、第一時間Ｔ_１を変数として可変し、複数の第一時間Ｔ_１毎に関係式（１－３）に基づき振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを算出する。ＣＰＵ３１は、算出した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅのうち、最も小さい振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅに対応する第一時間Ｔ_１に最適化する。ＣＰＵ３１は、最適化した第一時間Ｔ_１、及び加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、加速度指令を決定する。数値制御装置３０は、決定した加速度指令で工作機械１のモータ５０を駆動することにより、モータ５０の駆動時に発生する工作機械１の振動を抑制できる。

【0060】

ＣＰＵ３１は、工作機械１を駆動する為に実現可能な最小の第一時間Ｔ_１に最適化する。ＣＰＵ３１は、最適化した実現可能な最小の第一時間Ｔ_１、及び加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、加速度指令を決定する。数値制御装置３０は、工作機械１を駆動する為に実現可能な最小の第一時間Ｔ_１に最適化することで、工作機械１の振動を抑制できる。

【0061】

本発明は上記実施形態に限定されず、更に種々の変更が可能である。本発明は、工作機械１の振動を低減したが、これに限らず他の機械装置において上記実施形態の技術を適用してもよい。数値制御装置３０のＣＰＵ３１により主処理を実行する場合に限らず、例えばＰＣ等により主処理を実行してもよい。該時、ＰＣ等により主処理を実行することで決定した加速度波形を示す情報を、数値制御装置３０に入力してもよい。数値制御装置３０は、入力した加速度波形を示す加速度指令により、工作機械１のモータ５０を制御してもよい。

【0062】

上記実施形態及び変形例の最適化処理において、Ｓ１０７、Ｓ１２５の処理では、第一時間Ｔ_１に０．００１を加算したが、これに限らず適宜加算値を設定してもよい。また、Ｓ１２５の処理において、加減速時間Ｔｓｕｍに０．００１を加算したがこれに限らず適宜加算値を設定してもよい。所定の閾値Ｔｈは、適宜設定してもよい。

【0063】

Ｓ１１３の処理では、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの算出結果の符号が反転したか否かを判断することで、関係式（１－３）を満たす第一時間Ｔ_１の解を算出したがこれに限らない。例えば、関係式（１－３）について、第一時間Ｔ_１に関する解を直接算出してもよい。この場合、第一時間Ｔ_１を直接算出した解に最適化すればよい。上記実施形態では、０＜Ｔ_１＜Ｔｓｕｍ／２の条件において、第一時間Ｔ_１の解が１つの場合で説明したが（図８参照）、条件によって複数の解が存在する場合がある。この場合、ＣＰＵ３１は、何れかの解に基づき最適化を行えばよい。

【0064】

Ｓ１２１では、算出した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅと所定の閾値Ｔｈと比較を行ったが、比較処理を実行せずにＳ１１５、Ｓ１１９の処理で特定した第一時間Ｔ１、加減速時間Ｔｓｕｍに最適化してもよい。

【0065】

仮に、Ｓ１２１の処理において、所定の閾値Ｔｈ以下の算出結果が無い場合、ＣＰＵ３１は、零に近似する値に第一時間Ｔ_１を最適化することで、一定の振動を低減可能である。零に近似する値は、例えば０．００１ｓｅｃである。この場合においても、数値制御装置３０は、振動を抑制可能である。

【0066】

関係式（１－３）の右辺を前半部分Ａと後半部分Ｂで分けたとき、前半部分Ａが∞となるＴ_１＝０、Ｔ_１＝Ｔｓｕｍ以外において、後半部分Ｂが０となるＴ_１を求めることで振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ＝０となるＴ_１を求めることができる。

【数3】

【0067】

＜その他＞
数値制御装置３０は、本発明の「振動抑制装置」の一例である。工作機械１は、本発明の「機械装置」の一例である。加減速時間Ｔｓｕｍは、本発明の「駆動時間」の一例である。送り量Ｌは、本発明の「移動距離」の一例である。Ｓ７の処理は、本発明の「最適化工程」の一例である。Ｓ９の処理は、本発明の「決定工程」の一例である。Ｓ１０４、Ｓ１１１の処理は、本発明の「第一算出工程」の一例である。Ｓ１１３の処理は、本発明の「第一判断工程」の一例である。Ｓ１１５、Ｓ１２３の処理は、本発明の「第一最適化工程」の一例である。Ｓ１２１の処理は、本発明の「第二判断工程」の一例である。Ｓ１１９、Ｓ１２３の処理は、本発明の「第二最適化工程」の一例である。

【0068】

Ｓ１０２の処理は、本発明の「取得工程」の一例である。Ｓ１０４、Ｓ１１１の処理は、本発明の「第一算出工程」の一例である。Ｓ１１５、Ｓ１２３の処理は、本発明の「第一最適化工程」の一例である。Ｓ１１３、Ｓ１０７、Ｓ１１１の処理は、本発明の「第二算出工程」の一例である。Ｓ１１９、Ｓ１２３の処理は、本発明の「第二最適化工程」の一例である。Ｓ７の処理は、本発明の「最適化手段」の一例である。Ｓ９の処理は、本発明の「決定手段」の一例である。

【符号の説明】

【0069】

１ ：工作機械
４ ：工具
３０ ：数値制御装置
３１ ：ＣＰＵ
５０ ：モータ
５０Ａ ：駆動回路
Ｔ_１ ：第一時間
Ｔ_２ ：第二時間
Ｔ_３ ：第三時間
Ｔ_４ ：第四時間
Ｔｓｕｍ ：加減速時間
Ｌ ：送り量
ωｎ／２π ：固有振動数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】