特開 2023-149799 数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法

(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】P2023149799

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 15/12 20060101AFI20231005BHJP

   G05B 19/416 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

B23Q15/12 A

G05B19/416 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022058561

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(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

(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】近藤 大智

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆太

(72)【発明者】

【氏名】寺田 弦

【テーマコード（参考）】

3C001

3C269

【Ｆターム（参考）】

3C001KA07

3C001KB02

3C001KB04

3C001KB06

3C001TA05

3C001TB08

3C269AB03

3C269AB05

3C269AB06

3C269BB03

3C269CC02

3C269CC17

3C269EF03

3C269EF15

3C269EF39

3C269GG01

3C269MN07

3C269MN21

3C269MN24

3C269QC01

3C269QD02

(57)【要約】

【課題】機械装置が駆動する時に発生する振動を適切に抑制できる数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法を提供する。
【解決手段】数値制御装置のＣＰＵは、許容値と送り量とを取得する。ＣＰＵは、取得した許容値と送り量Ｌとに基づき、記憶装置に記憶した振動面積マップを参照して、加減速時間を決定する（Ｓ２０３）。ＣＰＵは決定した加減速時間に基づき、記憶装置に記憶したＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルを参照して、第一時間を決定する（Ｓ２０５）。ＣＰＵは、決定した第一時間に基づき、加速度指令を作成する。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加速度指令に基づきモータを駆動して機械装置を駆動する数値制御装置であって、
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、
前記機械装置の振動の大きさの許容値と、前記機械装置の送り量と、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、及び前記第四時間の合計時間との関係を示す第一情報、及び、前記合計時間と前記第一時間との関係を示す第二情報とを記憶する記憶部と、
前記許容値と前記送り量とを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した前記許容値と前記送り量とに基づき、前記記憶部に記憶した前記第一情報を参照して、前記合計時間を決定する第一決定手段と、
前記第一決定手段により特定した前記合計時間に基づき、前記記憶部に記憶した前記第二情報を参照して、前記第一時間を決定する第二決定手段と、
前記第二決定手段により決定した前記第一時間に基づき、前記加速度指令を作成する作成手段と
を備えたことを特徴とする数値制御装置。

【請求項2】

前記第一情報は、前記合計時間と前記送り量とを変化させた場合に、前記合計時間と前記送り量の組み合わせ毎に発生した前記振動の大きさの計測値に基づき規定される情報である
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。

【請求項3】

前記第一情報に含まれる前記機械装置の前記振動の大きさは、前記加速度指令の指令完了後に前記機械装置に発生した前記振動の大きさを示す振動波形を、所定時間に亘って積分した積分値である
ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。

【請求項4】

前記第二情報は、前記合計時間に対して前記加速度指令の特定の周波数成分を０とする方程式に基づき規定される情報であり、
前記第二決定手段は、前記方程式において、前記合計時間に対して前記方程式の解が存在するときは、前記方程式の解となる値を前記第一時間と決定し、前記方程式に解が存在しないときは、前記特定の周波数成分の大きさを最小とする値を前記第一時間と決定する
ことを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の数値制御装置。

【請求項5】

前記第二情報は、前記合計時間に対して前記加速度指令の特定の周波数成分を０とする方程式に基づき規定される情報であり、
前記第二決定手段は、前記方程式において、前記合計時間に対して前記特定の周波数成分の大きさを最小とする前記第一時間の解が複数存在する場合、前記合計時間の１／２に最も近い値を前記第一時間と決定する
ことを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載の数値制御装置。

【請求項6】

前記機械装置は、複数の固有振動数を有し、
前記第二情報は、前記複数の固有振動数に対する重み係数で規定された重みを、夫々の前記加速度指令の特定の周波数成分を０とする方程式に対して適用した情報である
ことを特徴とする請求項１～５の何れか一つに記載の数値制御装置。

【請求項7】

加速度指令に基づきモータを駆動して機械装置を駆動する数値制御装置の制御方法であって、
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、
前記数値制御装置は、
前記機械装置の振動の大きさの許容値と、前記機械装置の送り量と、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、及び前記第四時間の合計時間との関係を示す第一情報、及び、前記合計時間と前記第一時間との関係を示す第二情報とを記憶する記憶部
を備え、
前記許容値と前記送り量とを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得した前記許容値と前記送り量とに基づき、前記記憶部に記憶した前記第一情報を参照して、前記合計時間を決定する第一決定ステップと、
前記第一決定ステップにより特定した前記合計時間に基づき、前記記憶部に記憶した前記第二情報を参照して、前記第一時間を決定する第二決定ステップと、
前記第二決定ステップにより決定した前記第一時間に基づき、前記加速度指令を作成する作成ステップと
を備えたことを特徴とする数値制御装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法に関する。

【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、機械装置が駆動する時に発生する振動を適切に抑制できる数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法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数値制御装置は、加速度指令に基づきモータを駆動して機械装置を駆動する数値制御装置であって、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、前記機械装置の振動の大きさの許容値と前記機械装置の送り量と、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、及び前記第四時間の合計時間との関係を示す第一情報、及び、前記合計時間と前記第一時間との関係を示す第二情報とを記憶する記憶部と、前記許容値と前記送り量とを取得する取得手段と、前記取得手段により取得した前記許容値と前記送り量とに基づき、前記記憶部に記憶した前記第一情報を参照して、前記合計時間を決定する第一決定手段と、前記第一決定手段により特定した前記合計時間に基づき、前記記憶部に記憶した前記第二情報を参照して、前記第一時間を決定する第二決定手段と、前記第二決定手段により決定した前記第一時間に基づき、前記加速度指令を作成する作成手段とを備えたことを特徴とする。

【0007】

数値制御装置は、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。

【0008】

第一態様によれば、前記第一情報は、前記合計時間と前記送り量とを変化させた場合に、前記合計時間と前記送り量の組み合わせ毎に発生した前記振動の大きさの計測値に基づき規定される情報であってもよい。数値制御装置では、第一情報は、振動を計測した計測値に基づく。故に、数値制御装置は、計算のみで決定した場合よりも最適な加速度指令を作成できる。

【0009】

第一態様によれば、前記第一情報に含まれる前記機械装置の前記振動の大きさは、前記加速度指令の指令完了後に前記機械装置に発生した前記振動の大きさを示す振動波形を、所定時間に亘って積分した積分値であってもよい。数値制御装置は、振動波形の積分値を用いることで最適な加速度指令を作成できる。

【0010】

第一態様によれば、前記第二情報は、前記合計時間に対して前記加速度指令の特定の周波数成分を０とする方程式に基づき規定される情報であり、前記第二決定手段は、前記方程式において、前記合計時間に対して前記方程式の解が存在するときは、前記方程式の解となる値を前記第一時間と決定し、前記方程式に解が存在しないときは、前記特定の周波数成分の大きさを最小とする値を前記第一時間と決定してもよい。数値制御装置は、方程式の解が無い場合にも、特定の周波数成分の大きさを最小とする値を第一時間と決定することで最適な加速度指令を作成できる。

【0011】

第一態様によれば、前記第二情報は、前記合計時間に対して前記加速度指令の特定の周波数成分を０とする方程式に基づき規定される情報であり、前記第二決定手段は、前記方程式において、前記合計時間に対して前記特定の周波数成分の大きさを最小とする前記第一時間の解が複数存在する場合、前記合計時間の１／２に最も近い値を前記第一時間と決定してもよい。数値制御装置は、合計時間の１／２に近い値を第一時間に決定することで、最適な加速度指令を作成できる。

【0012】

第一態様によれば、前記機械装置は、複数の固有振動数を有し、前記第二情報は、前記複数の固有振動数に対する重み係数で規定された重みを、夫々の前記加速度指令の特定の周波数成分を０とする方程式に対して適用した情報であってもよい。数値制御装置は、機械装置が複数の固有振動数を有する場合でも、重み係数を適用することで適切に振動を低減できる。

【0013】

本発明の第二態様に係る数値制御装置の制御方法は、加速度指令に基づきモータを駆動して機械装置を駆動する数値制御装置の制御方法であって、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、前記数値制御装置は、前記機械装置の振動の大きさの許容値と前記機械装置の送り量と、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、及び前記第四時間の合計時間との関係を示す第一情報、及び、前記合計時間と前記第一時間との関係を示す第二情報とを記憶する記憶部を備え、前記許容値と前記送り量とを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得した前記許容値と前記送り量とに基づき、前記記憶部に記憶した前記第一情報を参照して、前記合計時間を決定する第一決定ステップと、前記第一決定ステップにより特定した前記合計時間に基づき、前記記憶部に記憶した前記第二情報を参照して、前記第一時間を決定する第二決定ステップと、前記第二決定ステップにより決定した前記第一時間に基づき、前記加速度指令を作成する作成ステップとを備えたことを特徴とする。

【0014】

数値制御装置は、上記制御方法により制御することで、第一態様と同様の効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【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】振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの周波数特性を示す図。

【図5】コンプライアンスの周波数特性を示す図。

【図6】振幅マップ、及び加減速時間Ｔｓｕｍを０．０６ｓｅｃとした場合の第一時間Ｔ_１と振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅとの関係を示す図。

【図7】Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルを示す図。

【図8】振動面積マップを示す図。

【図9】送り量ＴｓｕｍテーブルとＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルとを示す図。

【図10】事前処理の流れ図。

【図11】主処理の流れ図。

【図12】最適化処理の流れ図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。

【0017】

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）、及び加速度センサ１８（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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。加速度センサ１８（図２参照）は、工作機械１の主軸９に設け、主軸９に発生する振動を計測する。

【0023】

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、及び加速度センサ１８等を備える。ＣＰＵ３１は数値制御装置３０を統括制御する。ＲＯＭ３２は、事前処理プログラム、主プログラム等を記憶する。事前処理プログラムは、事前処理（図１０参照）を実行する為のプログラムである。主プログラムは、主処理（図１１参照）を実行する為のプログラムである。事前処理は主処理の前に実行する。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は送り量Ｌから、後述する加速度指令を作成する。

【0024】

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。

【0025】

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、及び加速度センサ１８に夫々接続する。

【0026】

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、説明を簡単にする為に図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。

【0027】

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。

【0028】

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）は目標位置が短く一定速区間を持たない場合の速度波形及び加速度波形を示す。本特許ではこのように一定速区間（＝加速度０の区間）を持たない場合の加速度指令の算出について扱う。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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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、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。

【0032】

既に述べた通り、本特許では図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。

【0033】

図４を参照し、工作機械１の固有振動数ωｎ／２πについて説明する。固有振動数ωｎ／２πは、工作機械１が有する固有の共振周波数である。ｎは自然数である。工作機械１の固有振動数ωｎ／２πを特定する為、作業者は、インパルスハンマで、例えば工作機械１の主軸９をＺ軸方向にインパルス加振する。該時、加速度センサ１８は、主軸９に発生したＺ軸方向の振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの振動波形を検出する。ＣＰＵ３１は、加速度センサ１８が検出した振動波形を、フーリエ変換する。これにより、図４に示す振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの周波数特性を取得する。図４示す振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの周波数特性では、３０Ｈｚと５０Ｈｚの位置に、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅのピークが発生している。この場合、工作機械１の固有振動数ω₁／２π、ω₂／２πは、３０Ｈｚと５０Ｈｚであると特定できる。

【0034】

図５は、図４に示した振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの周波数特性をインパルスハンマで測定した加振力で除することで求めたコンプライアンス値であり、機械の周波数毎の振動のし易さを表している。図５を参照し、固有振動数ωｎ／２πが２つある場合の重み係数Ｑ、Ｒの取得方法を説明する。重み係数Ｑ、Ｒは、後述の式（１－１）で使用する。図５に示すように、固有振動数ω₁／２πが３０Ｈｚの場合のコンプライアンスは、０．１１４２ｍｍ／Ｎである。固有振動数ω_２／２πが５０Ｈｚの場合のコンプライアンスは、０．６２６３ｍｍ／Ｎである。固有振動数ω_１／２π、ω₂／２πとコンプライアンスとの比は、３０Ｈｚのコンプライアンス：５０Ｈｚのコンプライアンス＝０．１１４２：０．６２６３となる。それぞれの比の合計が１となるように調整すると、比は、３０Ｈｚのコンプライアンス：５０Ｈｚのコンプライアンス＝０．１５：０．８５となる。従って、３０Ｈｚの場合の重み係数Ｑは０．１５と決定する。５０Ｈｚの場合の重み係数Ｒは０．８５と決定する。

【0035】

図６を参照し、固有振動数が複数ある場合の振幅マップの作製方法について説明する。振幅マップは、横軸を第一時間Ｔ_１、縦軸をＴｓｕｍを変数とした場合における振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの大きさを示す。振幅マップの作製は、以下の式（１－１）を用いる。以下の式（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。また、aは、第一時間Ｔ_１と第二時間Ｔ_２との比を示す。ここで、固有振動数ω₁／２πが３０Ｈｚ、固有振動数ω₂／２πが５０Ｈｚ、重み係数Ｑが０．１５、重み係数Ｒが０．８５であるとする。

【数1】

【0036】

式（１－１）の第一項は、固有振動数ω_１／２πが３０Ｈｚの場合に対応する。角周波数ω_１は、２・π・３０である。送り量Ｌは定数である。ここで、第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍを変数とし、第一時間Ｔ_１、加減速時間Ｔｓｕｍの組毎に、式（１－１）の第一項に代入する。これにより、各組毎に振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを得る。これにより、ＣＰＵ３１は、図６（Ａ）に示す振幅マップ（３０Ｈｚ）を得る。

【0037】

式（１－１）の第二項は、固有振動数ω_２／２πが５０Ｈｚの場合に対応する。角周波数ω_２は、２・π・５０である。送り量Ｌは定数である。ここで、ＣＰＵ３１は、第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍを変数とし、第一時間Ｔ_１、加減速時間Ｔｓｕｍの各組毎に、式（１－１）の第二項に代入する。これにより、ＣＰＵ３１は各組毎に振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを得る。これにより、ＣＰＵ３１は、図６（Ｂ）に示す振幅マップ（５０Ｈｚ）を得る。

【0038】

振幅マップ（３０Ｈｚ＋５０Ｈｚ）の作成では、ＣＰＵ３１は、第一時間Ｔ_１及び加減速時間Ｔｓｕｍを変数とし、第一時間Ｔ_１、加減速時間Ｔｓｕｍの組毎に、式（１－１）の第一項及び第二項に代入する。ＣＰＵ３１は、演算した組毎の振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅに対して、重み係数Ｑ、Ｒを乗算する。重み係数Ｑは、０．１５、重み係数Ｒは、０．８５である。これにより、各組毎に振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを得る。これにより、ＣＰＵ３１は、図６（Ｃ）に示す振幅マップ（３０Ｈｚ＋５０Ｈｚ）を得る。なお、振幅マップ（３０Ｈｚ＋５０Ｈｚ）は、振幅マップ（５０Ｈｚ）と振幅マップ（３０Ｈｚ）を加算したものに相当する。

【0039】

図６（Ｄ）に示すグラフは、振幅マップ（３０Ｈｚ）から加減速時間Ｔｓｕｍが０．０６ｓｅｃの場合の振幅Ａｍｐｌｉｉｔｕｄｅを抽出したグラフである。縦軸は振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅであり、横軸は第一時間Ｔ_１である。図６（Ｅ）に示すグラフは、振幅マップ（５０Ｈｚ）から加減速時間Ｔｓｕｍが０．０６ｓｅｃの場合における振幅Ａｍｐｌｉｉｔｕｄｅを抽出したグラフである。図６（Ｆ）に示すグラフは、振幅マップ（３０Ｈｚ＋５０Ｈｚ）から加減速時間Ｔｓｕｍが０．０６ｓｅｃの場合における振幅Ａｍｐｌｉｉｔｕｄｅを抽出したグラフである。なお。図６（Ｆ）に示すグラフは、図６（Ｄ）のグラフと図６（Ｅ）のグラフとを加算した結果に相当する。

【0040】

この場合、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが最小となる第一時間Ｔ_１は、０．０１１ｓｅｃとなる（図６（Ｆ）参照）。例えば、ＣＰＵ３１は、加速度指令のうち加減速時間Ｔｓｕｍを０．０６ｓｅｃとした場合、第一時間Ｔ_１を０．０１１ｓｅｃに決定する。これにより、工作機械１に発生する振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが最小となる。なお、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが最小となる第一時間Ｔ_１は、式（１－１）の振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを０とした方程式を第一時間Ｔ_１について解くことで演算できる。

【0041】

図７を参照し、Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルについて説明する。Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルは、加減速時間Ｔｓｕｍと第一時間Ｔ_１との関係を示す。例えば、図６（Ｃ）の振幅マップ（３０Ｈｚ＋５０Ｈｚ）の関係に基づいて加減速時間Ｔｓｕｍを０～０．１まで可変した場合、ＣＰＵ３１は、可変した加減速時間Ｔｓｕｍ毎に、第一時間Ｔ_１と振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの関係を示すデータを取得する。図６（Ｆ）のグラフは、加減速時間Ｔｓｕｍが０．０６ｓｅｃの場合の、第一時間Ｔ_１と振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの関係を示すデータをグラフ化したものである。

【0042】

ＣＰＵ３１は、可変した加減速時間Ｔｓｕｍ毎に取得した第一時間Ｔ_１と振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの関係に基づき、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが最小となる第一時間Ｔ_１を決定する。なお、図６（Ｆ）のグラフでは、加減速時間Ｔｓｕｍが０．０６ｓｅｃの場合、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが最小となる第一時間Ｔ_１は、０．０１１ｓｅｃである。

【0043】

ここで、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの最小値は、式（１－１）について振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを０とした方程式の第一時間Ｔ_１の解に相当する。つまり、ＣＰＵ３１は、式（１－１）の振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅを０とした方程式を第一時間Ｔ_１について解くことで、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅが最小となる第一時間Ｔ_１を演算できる。従って、ＣＰＵ３１は、可変した加減速時間Ｔｓｕｍ毎に、第一時間Ｔ_１について方程式（式（１－１）＝０）を解くことで、Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルを作成できる。つまり、Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルは、複数の固有振動数ωｎ／２πに対する重み係数Ｑ、Ｒで規定された重みを、夫々の加速度指令の特定の周波数成分を０とする方程式（式（１－１）＝０）に対して適用した情報である。

【0044】

ここで、ＣＰＵ３１は、加減速時間Ｔｓｕｍに対して方程式（式（１－１）＝０）の解が存在するときは、方程式（式（１－１）＝０）の解となる値を第一時間Ｔ_１と決定する。ＣＰＵ３１は、方程式（式（１－１）＝０）の第一時間Ｔ_１の解が複数存在する場合、加減速時間Ｔｓｕｍの１／２に最も近い値を第一時間Ｔ_１と決定する。これは、複数の解について振動を比較したとき、第一時間Ｔ_１の時に加速度指令の最大値が最も小さく、加振力も小さいためである。一方、方程式（式（１－１）＝０）に解が存在しないときは、振動マップと加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、振幅Ａｍｐｌｉｔｕｄｅの大きさを最小とする値を第一時間Ｔ_１と決定する。ＣＰＵ３１は、Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルを記憶装置３４に記憶する。

【0045】

なお、固有振動数ωｎ／２πが一つの場合、例えば、固有振動数ω_１／２πが３０Ｈｚの一つの場合、ＣＰＵ３１は、式（１－１）にＱ＝１、Ｑ＝０を代入し、上記した演算を実行する。これにより、ＣＰＵ３１は、振幅マップ、及びＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルを作成できる。また、固有振動数ω_２／２πが５０Ｈｚの一つの場合、ＣＰＵ３１は、式（１－１）にＱ＝０、Ｒ＝１を代入し、上記した演算を実行する。これにより、ＣＰＵ３１は、振幅マップ、及びＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルを作成できる。また、ＣＰＵ３１は、固有振動数ωｎ／２πが一つの場合にもＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルを記憶装置３４に記憶する。

【0046】

図８を参照して振動面積マップについて説明する。振動面積マップは、加減速時間Ｔｓｕｍと送り量Ｌとを変化させた場合に、加減速時間Ｔｓｕｍと送り量Ｌの組み合わせ毎に発生した振動の大きさの計測値に基づき規定される情報である。なお、第一時間Ｔ_１はＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルに基づき決定されるものとする。

【0047】

振動面積マップを作成する為、作業者は、送り量Ｌと加減速時間Ｔｓｕｍの組毎に、送り軸指令を実行する。一例として、送り量Ｌは、０ｍｍ～６ｍｍまでの１ｍｍづつ変化させる。加減速時間Ｔｓｕｍは、０．０５ｓｅｃ～０．１ｓｅｃまで０．０１ｓｅｃづつ変化させる。に示す。

【0048】

送り軸指令を実行すると、加速度センサ１８は、工作機械１に発生した振動を計測する。振動の計測結果は、例えば、送り量Ｌを４ｍｍ、加減速時間Ｔｓｕｍを０．０７、第一時間Ｔ_１を０．０１６７としたときの加速度指令を図８（Ａ）に、計測した振動波形を図８（Ｂ）に示す。振動波形は、工作機械１に発生した振動の大きさを示す。ＣＰＵ３１は、加速度指令の指令完了後に、計測した振動波形について、位置Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔの絶対値を所定時間ｔ１に亘って積分する。所定時間ｔ１は、例えば０．３ｓｅｃである。以下、振動波形の積分値は、振動面積という。つまり、振動面積マップに含まれる工作機械１の振動の大きさは、加速度指令の指令完了後に工作機械１に発生した振動の大きさを示す振動波形を、所定時間ｔ１に亘って積分した積分値である。

【0049】

作業者は、送り量Ｌと加減速時間Ｔｓｕｍの組毎に送り軸指令を実行させる。ＣＰＵ３１は、送り軸指令毎に振動面積を演算する。ＣＰＵ３１は、演算した振動面積を、加減速時間Ｔｓｕｍと送り量Ｌの組に対応付けてプロットしていく。これにより、ＣＰＵ３１は、図８（Ｃ）、（Ｄ）に示す振動面積マップを得る。

【0050】

ＣＰＵ３１は、図８（Ｃ）、（Ｄ）に示す振動面積マップについて、２次元線形補間を実行する。これにより、図８（Ｅ）、（Ｆ）に示す補間後の振動面積マップを得る。ＣＰＵ３１は、計測を行っていない送り量Ｌと加減速時間Ｔｓｕｍの組に関する振動面積の情報を取得可能となる。ＣＰＵ３１は、補間後の振動面積マップを記憶装置３４に記憶する。

【0051】

図９を参照し、工作機械１を駆動して被削材３を加工する場合を説明する。被削材３の加工時、例えば、作業者は、送り軸指令の送り量Ｌを４ｍｍとし、且つ許容可能な振動の許容値を０．０００３ｍｍに設定した。この場合、ＣＰＵ３１は、記憶装置３４に記憶した補間後の振動面積マップ（図８（Ｆ）参照）を参照して、送り量Ｔｓｕｍテーブルを作成する（図９（Ａ）参照）。送り量Ｔｓｕｍテーブルは、記憶装置３４に記憶した補間後の振動面積マップ（図８（Ｆ）参照）から、振動の許容値を示す一点鎖線をプロットしたものである。図９（Ａ）では、一点鎖線は、許容値が０．０００３ｍｍの位置を示す。従って、図９（Ａ）に示す送り量Ｔｓｕｍテーブルは、許容値と、送り量Ｌと、加減速時間Ｔｓｕｍとの関係を示す。

【0052】

ここで、ＣＰＵ３１は、送り量Ｌが４ｍｍの場合、送り量Ｔｓｕｍテーブルに基づき、許容値を満たす最短の加減速時間Ｔｓｕｍを、０．０６５ｓｅｃであると決定する（図９（Ａ）参照）。ＣＰＵ３１は、Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルを参照し、加減速時間Ｔｓｕｍが０．０６５ｓｅｃの場合の最適な第一時間Ｔ_１を、０．０１３８ｓｅｃであると決定する（図９（Ｂ）参照）。

【0053】

この場合、加速度指令は、加減速時間Ｔｓｕｍを０．０６５ｓｅｃ、第一時間Ｔ_１を０．０１３８ｓｅｃ、第二時間Ｔ_２を０．０１８７ｓｅｃ、第三時間Ｔ_３を０．０１８７ｓｅｃ、第四時間Ｔ_４を０．０１３８ｓｅｃと決定する。最適化された加速度指令で、工作機械１を駆動することにより、ＣＰＵ３１は、振動を許容値以下に抑制しつつ、最速での駆動が可能となる。

【0054】

なお、図９（Ｂ）に示すＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルは、工作機械１の固有振動数が３０Ｈｚ、５０Ｈｚの場合である。例えば、工作機械１の固有振動数が３０Ｈｚ又は５０Ｈｚの一つの場合、夫々に対応するＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルを参照することで、最適な加減速時間Ｔｓｕｍに対する第一時間Ｔ_１を決定する。

【0055】

図１０を参照し、事前処理について説明する。事前処理は、後述の主処理を実行する前に実行する。ＣＰＵ３１は、記憶装置３４に記憶した事前処理プログラムを読み出して実行することにより、事前処理を実行する。事前処理を実行すると、ＣＰＵ３１は、工作機械１の固有振動数ωｎ／２πを取得したか否か判断する（Ｓ１）。固有振動数ωｎ／２πを取得し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。

【0056】

作業者は、インパルスハンマにより工作機械１の主軸９をインパルス加振する。ＣＰＵ３１は、インパルス加振を行った後に振幅Ａｍｌｉｔｕｄｅの周波数特性（図４参照）を演算し、固有振動数ωｎ／２πを取得する。例えば、固有振動数ω_１／２π、ω₂／２πは夫々、３０Ｈｚ、５０Ｈｚである（図４参照）。

【0057】

固有振動数ωｎ／２πを取得したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、固有振動数ωｎ／２πが複数存在するか否か判断する（Ｓ３）。固有振動数ωｎ／２πが複数存在しないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、一つの固有振動数ωｎ／２πに基づき、振幅マップを作成する（Ｓ９）。例えば、固有振動数ωｎ／２πが３０Ｈｚの場合、ＣＰＵ３１は、３０Ｈｚの振幅マップを作成する。ＣＰＵ３１は、処理をＳ１１に進める。

【0058】

固有振動数ωｎ／２πが複数存在すると判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、固有振動数ωｎ／２πごとに重み係数Ｑ、Ｒを決定する（Ｓ５）。例えば、固有振動数ω_１／２π、ω₂／２πが夫々、３０Ｈｚ、５０Ｈｚである場合（図４参照）、ＣＰＵ３１は、例えば、コンプライアンスの周波数特性（図５参照）を参照して、重み係数Ｑ、Ｒを決定する。重み係数Ｑ、Ｒは夫々、０．１５、０．８５である。

【0059】

ＣＰＵ３１は、決定した重み係数Ｑ、Ｒを用いて、振幅マップを作成する（Ｓ７）。この場合、ＣＰＵ３１は、例えば図６（Ｃ）に示す振幅マップ（３０Ｈｚ＋５０Ｈｚ）を作成する。ＣＰＵ３１は、処理をＳ１１に進める。

【0060】

ＣＰＵ３１は、Ｓ７の処理又はＳ９の処理で作成した振幅マップに基づき、Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルを作成する（Ｓ１１）。この場合、ＣＰＵ３１は、例えば、図７に示すＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルを作成する。ＣＰＵ３１は、作成したＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルを記憶装置３４に記憶する。

【0061】

次いで、作業者は、送り量Ｌと加減速時間Ｔｓｕｍとの組み合わせに対応する振動面積の演算が完了したか否か判断する（Ｓ１３）。振動面積の演算が完了していないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理を戻して待機する。作業者は、送り量Ｌと加減速時間Ｔｓｕｍの組毎に送り軸指令を変更して、工作機械１の振動を計測する。ＣＰＵ３１は、送り量Ｌと加減速時間Ｔｓｕｍの組毎に計測した振動波形に基づき、振動面積の演算を実行する。

【0062】

振動面積の演算が完了したと判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、振動面積の演算結果に基づき振動面積マップを作成する（Ｓ１５）。ＣＰＵ３１は、例えば図８（Ｃ）、（Ｄ）に示す振動面積マップを作成する。ここで、振動面積マップを作成するとは、送り量Ｌと加減速時間Ｔｓｕｍの２変数に対する振動波形の積分値の関係を取得することをいう。ＣＰＵ３１は、振動面積マップを補間する（Ｓ１７）。この場合、ＣＰＵ３１は、例えば図８（Ｅ）、（Ｆ）に示す振動面積マップを作成する。ＣＰＵ３１は、補間後の振動面積マップを記憶装置３４に記憶する。ＣＰＵ３１は、処理を終了する。

【0063】

図１１を参照し、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。主処理を実行すると、ＣＰＵ３１は、予め入力部１６より入力し、記憶装置３４に保存してあった設定パラメータより振動の許容値を取得する（Ｓ１０１）。

【0064】

振動の許容値を取得したと判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、事前処理で記憶装置３４に記憶した振動面積マップと、Ｓ１０１の処理で取得した振動の許容値に基づき、送り量Ｔｓｕｍテーブルを作成する（Ｓ１０３）。振動の許容値は、例えば、０．０００３ｍｍである。この場合、ＣＰＵ３１は、例えば、図９（Ａ）に示す送り量Ｔｓｕｍテーブルを作成する。

【0065】

ＣＰＵ３１は、ＮＣプログラム名を入力部より受け付けたか否か判断する（Ｓ１０５）。ＮＣプログラム名を受け付けていないと判断した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理を戻して待機する。ＮＣプログラム名を受け付けたと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、記憶装置３４よりＮＣプログラム名に対応するＮＣプログラムより、ＮＣプログラムを一行分読み込む（Ｓ１０７）。なお、ここには示されていないがＮＣプログラムは事前に入力部１６より入力し、記憶装置３４に保存してあるものとする。

【0066】

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（Ｓ１０９）。送り軸指令ではないと判断した場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、送り軸指令以外の読み込んだ指令を実行する（Ｓ１１７）。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Ｓ１１９に進める。

【0067】

一方、送り軸指令であると判断した場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、図１２に示す最適化処理を実行する（Ｓ１１１）。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。最適化処理を実行すると、ＣＰＵ３１は、送り軸指令に含まれる送り量Ｌを取得する（Ｓ２０１）。なお、送り量Ｌを取得するとは、入力部１６で入力した値、又は予め記憶装置３４に設定して記憶した値を取得してもよい。送り量Ｌは、例えば４ｍｍである。

【0068】

ＣＰＵ３１は、加減速時間Ｔｓｕｍを決定する（Ｓ２０３）。この場合、ＣＰＵ３１は、Ｓ１０３の処理で作成した送り量Ｔｓｕｍテーブル（図９（Ａ）参照）を参照して、送り量Ｌに対応する加減速時間Ｔｓｕｍを決定する。図９（Ａ）に示すように、送り量Ｌが４ｍｍの場合、最適な加減速時間Ｔｓｕｍは、０．０６５ｓｅｃである。

【0069】

ＣＰＵ３１は、Ｓ２０３の処理で決定した加減速時間Ｔｓｕｍと、Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルに基づき、第一時間Ｔ_１を決定する（Ｓ２０５）。ＣＰＵ３１は決定した加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、記憶装置３４に記憶したＴｓｕｍ－Ｔ１テーブル（図９（Ｂ））を参照して、第一時間Ｔ_１を決定する。加減速時間Ｔｓｕｍが０．０６５ｓｅｃの場合、最適な第一時間Ｔ_１は、０．０１３８ｓｅｃである（図９（Ｂ）参照）。ＣＰＵ３１は、処理を主処理に処理を戻す。

【0070】

ＣＰＵ３１は、最適化処理で決定した第一時間Ｔ_１と加減速時間Ｔｓｕｍとに基づき、加速度指令を作成する（Ｓ１１３）。この場合、ＣＰＵ３１は、例えば、加減速時間Ｔｓｕｍを０．０６５ｓｅｃ、第一時間Ｔ_１を０．０１３８ｓｅｃ、第二時間Ｔ_２を０．０１８７ｓｅｃ、第三時間Ｔ_３を０．０１８７ｓｅｃ、第四時間Ｔ_４を０．０１３８ｓｅｃとした加速度指令を作成する。

【0071】

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。すなわち、加速度指令に基づき所定周期毎の目標位置を駆動回路５０Ａに出力し、送り量Ｌの移動を行う（Ｓ１１５）。ＣＰＵ３１は、ＮＣプログラムが最終行であるか否か判断する（Ｓ１１９）。ＮＣプログラムが最終行でないと判断した場合（Ｓ１１９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理をＳ１０７に戻す。ＮＣプログラムが最終行であると判断した場合（Ｓ１１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、処理を終了する。

【0072】

以上、説明したように、ＣＰＵ３１は、許容値と送り量Ｌとを取得する。ＣＰＵ３１は、取得した許容値と送り量Ｌとに基づき、送り量Ｔｓｕｍテーブルを参照して、加減速時間Ｔｓｕｍを決定する。ＣＰＵ３１は決定した加減速時間Ｔｓｕｍに基づき、Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルを参照して、第一時間Ｔ_１を決定する。ＣＰＵ３１は、決定した第一時間Ｔ_１に基づき、加速度指令を作成する。

【0073】

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。

【0074】

振動面積マップは、加減速時間Ｔｓｕｍと送り量Ｌとを変化させた場合に、加減速時間Ｔｓｕｍと送り量Ｌの組み合わせ毎に発生した振動の大きさの計測値に基づき規定される情報である。数値制御装置３０では、振動面積マップは、振動を計測した計測値に基づく。故に、数値制御装置３０は、計算のみで決定した場合よりも最適な加速度指令を作成できる。

【0075】

振動面積マップに含まれる工作機械１の振動の大きさは、加速度指令の指令完了後に工作機械１に発生した振動の大きさを示す振動波形を、所定時間ｔ１に亘って積分した積分値である。数値制御装置３０は、振動波形の積分値を用いることで最適な加速度指令を作成できる。

【0076】

ＣＰＵ３１は、方程式において、加減速時間Ｔｓｕｍに対して方程式の解が存在するときは、方程式の解となる値を第一時間Ｔ_１と決定する。ＣＰＵ３１は、方程式に解が存在しないときは、特定の周波数成分の大きさを最小とする値を第一時間Ｔ_１と決定する。数値制御装置３０は、方程式の解が無い場合にも、特定の周波数成分の大きさを最小とする値を第一時間Ｔ_１決定することで最適な加速度指令を作成できる。

【0077】

ＣＰＵ３１は、方程式において、加減速時間Ｔｓｕｍに対して特定の周波数成分の大きさを最小とする第一時間Ｔ１の解が複数存在する場合、加減速時間Ｔｓｕｍの１／２に最も近い値を第一時間Ｔ_１と決定する。数値制御装置３０は、加減速時間Ｔｓｕｍの１／２に近い値を第一時間Ｔ_１に決定することで、最適な加速度指令を作成できる。

【0078】

工作機械１は、複数の固有振動数ωｎ／２πを有する。Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルは、複数の固有振動数ωｎ／２πに対する重み係数Ｑ、Ｒで規定された重みを、夫々の加速度指令の特定の周波数成分を０とする方程式に対して適用した情報である。数値制御装置３０は、工作機械１が複数の固有振動数ωｎ／２πを有する場合でも、重み係数Ｑ、Ｒを適用することで適切に振動を低減できる。

【0079】

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。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により事前処理、主処理を実行する場合に限らず、例えばＰＣ等により事前処理、主処理を実行してもよい。該時、ＰＣ等により事前処理、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。

【0080】

上記実施形態では、工作機械１の固有振動数が一つ又は２つの場合を説明したがこれに限らない。例えば、工作機械１の固有振動数が３つ以上でもよい。その場合、式（１－１）には、固有振動数に相当する項を増せばよい。この場合でも、重み係数は、上記実施形態と同様の手法で取得できる。

【0081】

上記実施形態では、加減速時間Ｔｓｕｍと送り量Ｌとを変化させた場合に、加減速時間Ｔｓｕｍと送り量Ｌの組み合わせ毎に発生した振動の大きさを表す振動面積マップを実測により作製したが、これは振動面積マップ作製手段の一例である。例えば、工作機械１の振動特性を表す数値シミュレーションを用いて振動面積マップを作成しても良い。また、加減速時間Ｔｓｕｍと送り量Ｌを入力として、振動の大きさを出力とする関数を振動面積マップの代わりに用いても良い。

【0082】

上記実施形態では、振動面積マップを２次元線形補間により求めたが、これは補間方法の１例である。例えば、ＮＵＲＢＳ（非一様有理Ｂスプライン）補間等による曲面補間を行い、振動面積マップを求めても良い。

【0083】

上記実施形態では、方程式において、第一時間Ｔ１の解が複数存在する場合、加減速時間Ｔｓｕｍの１／２に最も近い値を第一時間Ｔ_１と決定したがこれに限らない。例えば、加減速時間Ｔｓｕｍの１／４としてもよいし、他の値を設定してもよい。

【0084】

上記実施形態では、加減速時間Ｔｓｕｍに対するＴ_１の関係を求めるために方程式を用いたが、これはＴ_１を求める方法の一例である。例えば、図７に示したＴｓｕｍ－Ｔ１テーブルを近似する関数を用いることで、加減速時間Ｔｓｕｍに対するＴ_１を求めても良い。

【0085】

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「合計時間」の一例である。送り量Ｔｓｕｍテーブルは、本発明の「第一情報」の一例である。Ｔｓｕｍ－Ｔ１テーブルは、本発明の「第二情報」の一例である。記憶装置３４は、本発明の「記憶部」の一例である。Ｓ１０１、２０１の処理は、本発明の「取得手段」の一例である。Ｓ２０３の処理は、本発明の「第一決定手段」の一例である。Ｓ２０５の処理は、本発明の「第二決定手段」の一例である。Ｓ１１３の処理は、本発明の「作成手段」の一例である。

【符号の説明】

【0086】

１ ：工作機械
４ ：工具
３０ ：数値制御装置
３１ ：ＣＰＵ
３４ ：記憶装置
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、ω_１／２π、ω_２／２π ：固有振動数
Ｑ、Ｒ ：重み係数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】