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(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】P2024122404
(43)【公開日】2024-09-09
(54)【発明の名称】数値制御装置、制御方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G05B 19/404 20060101AFI20240902BHJP
B23Q 5/40 20060101ALI20240902BHJP
B23Q 17/00 20060101ALI20240902BHJP
【ＦＩ】
G05B19/404 G
B23Q5/40 C
B23Q17/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023029928
(22)【出願日】2023-02-28
(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】小林 太樹
【テーマコード（参考）】
3C029
3C269
【Ｆターム（参考）】
3C029EE02
3C269AB01
3C269BB03
3C269EF12
3C269GG01
3C269MN13
3C269MN16
3C269MN36
3C269MN44
(57)【要約】
【課題】本発明は、ダブルナット予圧方式の送り駆動機構において、ボール螺子の個体ごとの摩擦補償量を短期間で高精度に推定できる数値制御装置、制御方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】数値制御装置の摩擦推定部は、移動方向の反転前の摩擦補償量から移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数ｆｃ１～ｆｃ９であって、立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数ｆｃ１～ｆｃ９に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により摩擦補償量を推定する補償モデルを備える。
【選択図】図９
【解決手段】数値制御装置の摩擦推定部は、移動方向の反転前の摩擦補償量から移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数ｆｃ１～ｆｃ９であって、立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数ｆｃ１～ｆｃ９に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により摩擦補償量を推定する補償モデルを備える。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボール螺子軸と該ボール螺子軸に外嵌するボールナットとを有し、該ボールナットに固定した移動体を移動する送り機構と、
前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、
前記モータの位置を検出する位置検出機構と、
前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成部と、
前記モータの速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部が検出した速度と前記速度生成部が生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成部と、
前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定部と、
前記摩擦推定部が出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正部と
を備えた数値制御装置において、
前記摩擦推定部は、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定する補償モデルを備えた
ことを特徴とする数値制御装置。
前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、
前記モータの位置を検出する位置検出機構と、
前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成部と、
前記モータの速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部が検出した速度と前記速度生成部が生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成部と、
前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定部と、
前記摩擦推定部が出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正部と
を備えた数値制御装置において、
前記摩擦推定部は、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定する補償モデルを備えた
ことを特徴とする数値制御装置。
【請求項2】
前記Ｎ個の補償トルク係数を変更した場合の偏差の変化の勾配を示すＮ個の変化勾配を解析する解析部と、
現在の前記Ｎ個の補償トルク係数に基づく前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記モータの位置と、位置指令信号が示す位置との偏差を取得する第一取得部と、
前記解析部が解析した前記Ｎ個の変化勾配と、前記第一取得部が取得した前記偏差とに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を補正する為のＮ個の要素を含むパラメータ更新ベクトルを演算する第一演算部と、
前記第一演算部が演算した前記パラメータ更新ベクトルに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を更新する第一更新部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
現在の前記Ｎ個の補償トルク係数に基づく前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記モータの位置と、位置指令信号が示す位置との偏差を取得する第一取得部と、
前記解析部が解析した前記Ｎ個の変化勾配と、前記第一取得部が取得した前記偏差とに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を補正する為のＮ個の要素を含むパラメータ更新ベクトルを演算する第一演算部と、
前記第一演算部が演算した前記パラメータ更新ベクトルに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を更新する第一更新部と
を備えた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】
前記解析部は、
前記Ｎ個の補償トルク係数を初期値に設定した際の前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記移動体の位置と、前記位置指令信号との偏差を取得する第二取得部と、
前記Ｎ個の補償トルク係数のうち、ｉ番目（ｉは１～Ｎの整数）の補償トルク係数の前記初期値に所定の値を加算し、他の補償トルク係数を前記初期値に設定する第一設定部と、
前記Ｎ個の補償トルク係数のうち前記第一設定部が加算した際の前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記移動体の位置と、前記位置指令信号が示す位置とのｉ番目の偏差を取得する第三取得部と、
前記第二取得部が取得した前記偏差と、前記第三取得部が取得した前記ｉ番目の偏差とに基づき、ｉ番目の変化勾配を演算する変化勾配演算部と
を備え、
前記変化勾配演算部は、前記第一設定部により設定されたＮ個の補償トルク係数ごとに、前記変化勾配を演算する
ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
前記Ｎ個の補償トルク係数を初期値に設定した際の前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記移動体の位置と、前記位置指令信号との偏差を取得する第二取得部と、
前記Ｎ個の補償トルク係数のうち、ｉ番目（ｉは１～Ｎの整数）の補償トルク係数の前記初期値に所定の値を加算し、他の補償トルク係数を前記初期値に設定する第一設定部と、
前記Ｎ個の補償トルク係数のうち前記第一設定部が加算した際の前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記移動体の位置と、前記位置指令信号が示す位置とのｉ番目の偏差を取得する第三取得部と、
前記第二取得部が取得した前記偏差と、前記第三取得部が取得した前記ｉ番目の偏差とに基づき、ｉ番目の変化勾配を演算する変化勾配演算部と
を備え、
前記変化勾配演算部は、前記第一設定部により設定されたＮ個の補償トルク係数ごとに、前記変化勾配を演算する
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】
前記第三取得部が実行する移動動作は、前記第二取得部が実行する移動動作と同一の前記位置指令信号に基づく動作である
ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
【請求項5】
前記位置指令信号は、前記移動体が直線状に往復移動する、又は、前記移動体が円弧状に移動する信号である
ことを特徴とする請求項４に記載の数値制御装置。
ことを特徴とする請求項４に記載の数値制御装置。
【請求項6】
前記解析部は、
単位ステップ入力に印加トルクを乗算したステップトルク指令を、前記トルク生成部が出力する前記トルク指令に加算した指令に基づき前記モータが駆動された場合の前記位置検出機構が検出した前記モータの位置と、前記位置指令信号が示す位置との偏差を取得する第四取得部と、
前記第四取得部が取得した前記偏差に基づき、インパルス応答波形を取得する第五取得部と、
前記Ｎ個の基底関数と、前記第五取得部が取得した前記インパルス応答波形とに基づき、前記Ｎ個の変化勾配を演算する変化勾配演算部と
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
単位ステップ入力に印加トルクを乗算したステップトルク指令を、前記トルク生成部が出力する前記トルク指令に加算した指令に基づき前記モータが駆動された場合の前記位置検出機構が検出した前記モータの位置と、前記位置指令信号が示す位置との偏差を取得する第四取得部と、
前記第四取得部が取得した前記偏差に基づき、インパルス応答波形を取得する第五取得部と、
前記Ｎ個の基底関数と、前記第五取得部が取得した前記インパルス応答波形とに基づき、前記Ｎ個の変化勾配を演算する変化勾配演算部と
を備えた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7】
前記移動体を移動する指令を含む加工プログラムを実行する実行部を備え、
前記変化勾配演算部は、前記実行部による前記移動体の移動に伴い、所定のサンプリング周期で前記Ｎ個の変化勾配を演算し、
前記加工プログラムの実行中に演算した前記Ｎ個の変化勾配ごとに、前記パラメータ更新ベクトルを更新する第二更新部を備え、
前記第一更新部は、前記実行部による前記加工プログラムの終了後、前記第二更新部により更新した前記パラメータ更新ベクトルに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を更新する
ことを特徴とする請求項６に記載の数値制御装置。
前記変化勾配演算部は、前記実行部による前記移動体の移動に伴い、所定のサンプリング周期で前記Ｎ個の変化勾配を演算し、
前記加工プログラムの実行中に演算した前記Ｎ個の変化勾配ごとに、前記パラメータ更新ベクトルを更新する第二更新部を備え、
前記第一更新部は、前記実行部による前記加工プログラムの終了後、前記第二更新部により更新した前記パラメータ更新ベクトルに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を更新する
ことを特徴とする請求項６に記載の数値制御装置。
【請求項8】
前記Ｎ個の基底関数は、シグモイド関数、又は、ｔａｎｈ関数で定義する
ことを特徴とする請求項１～７の何れか一つに記載の数値制御装置。
ことを特徴とする請求項１～７の何れか一つに記載の数値制御装置。
【請求項9】
ボール螺子軸と該ボール螺子軸に外嵌するボールナットとを有し、該ボールナットに固定した移動体を移動する送り機構と、
前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、
前記モータの位置を検出する位置検出機構と
を備えた数値制御装置の制御方法であって
前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成ステップと、
前記モータの速度を検出する速度検出ステップと、
前記速度検出ステップが検出した速度と前記速度生成ステップが生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成ステップと、
前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定ステップと、
前記摩擦推定ステップが出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正ステップと
を備え、
前記摩擦推定ステップは、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定する
ことを特徴とする制御方法。
前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、
前記モータの位置を検出する位置検出機構と
を備えた数値制御装置の制御方法であって
前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成ステップと、
前記モータの速度を検出する速度検出ステップと、
前記速度検出ステップが検出した速度と前記速度生成ステップが生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成ステップと、
前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定ステップと、
前記摩擦推定ステップが出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正ステップと
を備え、
前記摩擦推定ステップは、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定する
ことを特徴とする制御方法。
【請求項10】
ボール螺子軸と該ボール螺子軸に外嵌するボールナットとを有し、該ボールナットに固定した移動体を移動する送り機構と、
前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、
前記モータの位置を検出する位置検出機構と
を備えた数値制御装置を制御するコンピュータに、
前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成ステップと、
前記モータの速度を検出する速度検出ステップと、
前記速度検出ステップが検出した速度と前記速度生成ステップが生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成ステップと、
前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定ステップと、
前記摩擦推定ステップが出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正ステップと
を実行させ、
前記摩擦推定ステップは、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定する
ことを特徴とするプログラム。
前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、
前記モータの位置を検出する位置検出機構と
を備えた数値制御装置を制御するコンピュータに、
前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成ステップと、
前記モータの速度を検出する速度検出ステップと、
前記速度検出ステップが検出した速度と前記速度生成ステップが生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成ステップと、
前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定ステップと、
前記摩擦推定ステップが出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正ステップと
を実行させ、
前記摩擦推定ステップは、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定する
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、数値制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、ダブルナット予圧方式の送り駆動機構を制御して、テーブルの移動方向が反転した場合に発生する象限突起を抑制する数値制御装置を開示する。数値制御装置の摩擦補償器は、象限突起を抑制する為、テーブルの移動方向反転時の摩擦力を推定して補償する。摩擦補償器は、第一摩擦特性推定部～第三摩擦特性推定部、加算器、及び応答遅れ補償部等を備える。第一摩擦特性推定部～第三摩擦特性推定部は、補償モデルとして、テーブルの反転位置からの移動距離、反転後の摩擦トルクの立ち上がり係数、及び立ち上がり開始位置までの遅れ量等をパラメータとした近似式を夫々備える。第一摩擦特性推定部は、ナットとボール螺子軸に対してボールが二点接触する場合であって、移動方向反転後から急激に増加する摩擦トルクを求める。この摩擦トルクは、反転直後の摩擦トルクの立ち上がりを近似する近似式から求まる。第二摩擦特性推定部は、ナットとボール螺子軸に対してボールが二点接触する場合であって、反転後からなだらかに増加する摩擦トルクを求める。この摩擦トルクは、二点接触する区間の立ち上がりを近似する近似式から求める。第三摩擦特性推定部は、ボールのナットとボール螺子軸に対する二点接触と三点接触が混在する場合であって、移動方向反転後に所定量移動した後、即ち摩擦トルクのなだらかな増加後に増加する摩擦トルクを求める。この摩擦トルクは、二点接触から三点接触に切り替わる区間の立ち上がりを近似する近似式から求める。加算器は、求めた摩擦トルクを加算する。応答遅れ補償部は、摩擦トルクの加算結果に基づき摩擦補償信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－１３１０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記数値制御装置では、摩擦トルクの立ち上がりの傾き、及び移動方向反転後の二点接触、三点接触に切り替わる位置がボール螺子の個体差によりばらつきが生じる。従って、より高精度に摩擦トルクを補償する為には、ボール螺子の個体ごとに補償モデルのパラメータを同定する必要がある。上記補償モデルでパラメータを同定しようとした場合、立ち上がり係数と遅れ量とのパラメータが非線形性をもつので、ボール螺子の個体ごとのパラメータの学習に時間がかかるという問題点があった。
【0005】
本発明の目的は、ダブルナット予圧方式の送り駆動機構において、ボール螺子の個体ごとの摩擦補償量を短期間で高精度に推定できる数値制御装置、制御方法、及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項１の数値制御装置は、ボール螺子軸と該ボール螺子軸に外嵌するボールナットとを有し、該ボールナットに固定した移動体を移動する送り機構と、前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、前記モータの位置を検出する位置検出機構と、前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成部と、前記モータの速度を検出する速度検出部と、前記速度検出部が検出した速度と前記速度生成部が生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成部と、前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定部と、前記摩擦推定部が出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正部とを備えた数値制御装置において、前記摩擦推定部は、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定する補償モデルを備えたことを特徴とする。
【0007】
上記数値制御装置は、補償モデルにより推定された摩擦補償量に基づきモータを駆動する。数値制御装置は、移動体の移動方向が反転した場合に発生する象限突起を抑制できる。補償モデルは、各基底関数に乗算する補償トルク係数を学習対象パラメータとしてボール螺子の個体ごとのばらつきに対して補償トルクを学習可能であり、学習対象パラメータに対して線形性を有する。このため、立ち上がり係数、及び遅れ量を学習対象パラメータとした学習対象パラメータに対して非線形の補償モデルを使用した場合に比して、短期間で補償モデルの補償トルク係数を特定可能である。従って、数値制御装置は、ボール螺子の個体ごとの摩擦補償量の推定に必要なパラメータを短期間で安定して学習できる。故に、数値制御装置は、ボール螺子の個体ごとの摩擦補償量を短期間で高精度に推定できる。
【0008】
請求項２の数値制御装置は、前記Ｎ個の補償トルク係数を変更した場合の偏差の変化の勾配を示すＮ個の変化勾配を解析する解析部と、現在の前記Ｎ個の補償トルク係数に基づく前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記モータの位置と、位置指令信号が示す位置との偏差を取得する第一取得部と、前記解析部が解析した前記Ｎ個の変化勾配と、前記第一取得部が取得した前記偏差とに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を補正する為のＮ個の要素を含むパラメータ更新ベクトルを演算する第一演算部と、前記第一演算部が演算した前記パラメータ更新ベクトルに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を更新する第一更新部とを備えてもよい。数値制御装置は、移動動作を実行することで、短時間でＮ個の補償トルク係数を更新できる。また、数値制御装置は、更新した補償トルク係数に基づく摩擦補償量でモータを駆動することで、象限突起を更に抑制できる。
【0009】
請求項３の数値制御装置では、前記解析部は、前記Ｎ個の補償トルク係数を初期値に設定した際の前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記移動体の位置と、前記位置指令信号との偏差を取得する第二取得部と、前記Ｎ個の補償トルク係数のうち、ｉ番目（ｉは１～Ｎの整数）の補償トルク係数の前記初期値に所定の値を加算し、他の補償トルク係数を前記初期値に設定する第一設定部と、前記Ｎ個の補償トルク係数のうち前記第一設定部が加算した際の前記摩擦補償量に基づき前記移動体の移動動作を実行した場合に前記位置検出機構が検出した前記移動体の位置と、前記位置指令信号が示す位置とのｉ番目の偏差を取得する第三取得部と、前記第二取得部が取得した前記偏差と、前記第三取得部が取得した前記ｉ番目の偏差とに基づき、ｉ番目の変化勾配を演算する変化勾配演算部とを備え、前記変化勾配演算部は、前記第一設定部により設定されたＮ個の補償トルク係数ごとに、前記変化勾配を演算してもよい。数値制御装置は、Ｎ＋１回の移動動作を実行するだけで、Ｎ個の補償トルク係数の更新に必要なＮ個の変化勾配を演算できる。
【0010】
請求項４の数値制御装置では、前記第三取得部が実行する移動動作は、前記第二取得部が実行する移動動作と同一の前記位置指令信号に基づく動作であってもよい。数値制御装置は、同一の位置指令信号に基づき移動動作を実行するので、演算結果の精度が高い。
【0011】
請求項５の数値制御装置では、前記位置指令信号は、前記移動体が直線状に往復移動する、又は、前記移動体が円弧状に移動する信号であってもよい。数値制御装置は、直線状又は円弧状の単純な軌跡で移動体を移動するだけで、Ｎ個の変化勾配を解析できる。
【0012】
請求項６の数値制御装置では、前記解析部は、単位ステップ入力に印加トルクを乗算したステップトルク指令を、前記トルク生成部が出力する前記トルク指令に加算した指令に基づき前記モータが駆動された場合の前記位置検出機構が検出した前記モータの位置と、前記位置指令信号が示す位置との偏差を取得する第四取得部と、前記第四取得部が取得した前記偏差に基づき、インパルス応答波形を取得する第五取得部と、前記Ｎ個の基底関数と、前記第五取得部が取得した前記インパルス応答波形とに基づき、前記Ｎ個の変化勾配を演算する変化勾配演算部とを備えてもよい。数値制御装置は、ステップトルク指令を入力した場合の偏差を一回取得するだけで、Ｎ個の変化勾配を解析できる。故に、数値制御装置は、１回の移動動作を実行するだけで、Ｎ個の補償トルク係数の更新に必要なＮ個の変化勾配を演算できる。
【0013】
請求項７の数値制御装置は、前記移動体を移動する指令を含む加工プログラムを実行する実行部を備え、前記変化勾配演算部は、前記実行部による前記移動体の移動に伴い、所定のサンプリング周期で前記Ｎ個の変化勾配を演算し、前記加工プログラムの実行中に演算した前記Ｎ個の変化勾配ごとに、前記パラメータ更新ベクトルを更新する第二更新部を備え、前記第一更新部は、前記実行部による前記加工プログラムの終了後、前記第二更新部により更新した前記パラメータ更新ベクトルに基づき、前記Ｎ個の補償トルク係数を更新してもよい。数値制御装置は、学習のために同一の位置指令信号に基づき移動動作を実行することなく、任意の加工プログラムを実行するだけで、Ｎ個の補償トルク係数を更新できる。故に、数値制御装置は、任意の加工プログラムを実行するだけで、加工プログラム実行時の環境温度による摩擦力の変動等に対応した摩擦補償量を推定できる。
【0014】
請求項８の数値制御装置は、前記Ｎ個の基底関数は、シグモイド関数、又は、ｔａｎｈ関数で定義してもよい。数値制御装置は、簡易な関数で補償モデルを定義できる。
【0015】
請求項９の制御方法は、ボール螺子軸と該ボール螺子軸に外嵌するボールナットとを有し、該ボールナットに固定した移動体を移動する送り機構と、前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、前記モータの位置を検出する位置検出機構とを備えた数値制御装置の制御方法であって前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成ステップと、前記モータの速度を検出する速度検出ステップと、前記速度検出ステップが検出した速度と前記速度生成ステップが生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成ステップと、前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定ステップと、前記摩擦推定ステップが出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正ステップとを備え、前記摩擦推定ステップは、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定することを特徴とする。
【0016】
数値制御装置は上記ステップを実行することにより、請求項１に記載の数値制御装置と同じ効果を得ることができる。
【0017】
請求項１０のプログラムは、ボール螺子軸と該ボール螺子軸に外嵌するボールナットとを有し、該ボールナットに固定した移動体を移動する送り機構と、前記ボール螺子軸を回転駆動するモータと、前記モータの位置を検出する位置検出機構とを備えた数値制御装置を制御するコンピュータに、前記位置検出機構によって検出した前記モータの位置と、生成された位置指令とが一致するように速度指令を生成する速度生成ステップと、前記モータの速度を検出する速度検出ステップと、前記速度検出ステップが検出した速度と前記速度生成ステップが生成した前記速度指令とが一致するようにトルク指令を生成するトルク生成ステップと、前記モータの回転方向の反転に伴い前記移動体の移動方向が反転した位置からの移動距離に応じて発生する摩擦力に基づく摩擦補償量を出力する摩擦推定ステップと、前記摩擦推定ステップが出力した前記摩擦補償量に基づいて前記トルク指令を補正する補正ステップとを実行させ、前記摩擦推定ステップは、前記移動方向の反転前の前記摩擦補償量から前記移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する基底関数であって、前記立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なるＮ個の基底関数に対して、Ｎ個の補償トルク係数を夫々乗じた結果の線形結合により前記摩擦補償量を推定することを特徴とする。
【0018】
数値制御装置は上記ステップを実行することにより、請求項１に記載の数値制御装置と同じ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】工作機械２０の構造の一部と数値制御装置１０の電気的構成を示す図。
【図2】数値制御装置１０と送り機構の詳細な構成を示すブロック図。
【図3】送り駆動機構５６の断面図。
【図4】送り駆動機構５６の球４７の接触状態を示す図。
【図5】理想的な円弧軌跡と送り駆動機構５６の実際の軌跡との誤差を拡大した図。
【図6】送り駆動機構５６のモータトルクと反転位置からの移動距離の関係を示したグラフ。
【図7】送り駆動機構５６のテーブル変位量と摩擦トルクの関係を示した図。
【図8】摩擦補償器１３の構成を示したブロック図。
【図9】シグモイド関数型の基底関数ｆｃｉを示す図。
【図10】ｔａｎｈ関数型の基底関数ｆｃｉを示す図。
【図11】更新処理のフローチャート。
【図12】第一変化勾配解析処理のフローチャート。
【図13】学習動作における円弧指令と直線指令を示す図。
【図14】補償トルク係数ｋｉを初期値に設定した場合の偏差の取得結果を示す図。
【図15】ｉ番目の補償トルク係数ｋｉのみ変更した場合の偏差の取得結果を示す図。
【図16】偏差の変化勾配∇ｅｉを示す図。
【図17】第二変化勾配解析処理のフローチャート。
【図18】インパルス応答波形を取得する為のブロック図。
【図19】ステップ応答の取得結果を示す図。
【図20】インパルス応答波形の取得結果を示す図。
【図21】偏差の変化勾配∇ｅ１～∇ｅ９の演算結果を示す図。
【図22】学習動作を実行した場合の偏差ｅを示す図。
【図23】学習回数に応じた二乗平均誤差の演算結果を示す図。
【図24】更新した補償トルク係数ｋｉに基づき複数回学習動作を実行した場合の偏差ｅを示す図。
【図25】リアルタイム処理を実行する為のブロック図。
【図26】リアルタイム処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示す数値制御装置１０は加工プログラムが指令する経路に従い工作機械２０の軸移動を制御し、テーブル３に固定した加工物を切削する。数値制御装置１０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、及び記憶装置３４を備える。ＣＰＵ３１は、工作機械２０の制御を司る。ＲＯＭ３２は、工作機械２０を制御する為の各種プログラムを記憶する。ＲＡＭ３３は、種々のデータを一時的に記憶する。記憶装置３４は、例えばフラッシュメモリ等で構成し、種々のデータを記憶する。
【0021】
図１を参照して工作機械２０のテーブル機構の一例について説明する。テーブル機構は基台１、中間テーブル５０、テーブル３を備える。基台１は矩形状である。中間テーブル５０は基台１上を移動する。テーブル３は中間テーブル５０上を移動する。
【0022】
基台１は一対のリニアガイド６Ａを有する。一対のリニアガイド６Ａは中間テーブル５０を一軸方向に案内する。ボール螺子軸４Ａとナット（図示略）は一対のリニアガイド６Ａの間に配置する。中間テーブル５０はナットに固定する。中間テーブル５０は上部に一対のリニアガイド６Ｂを有する。リニアガイド６Ｂはテーブル３を一軸方向と直交する方向に案内する。
【0023】
図２に示すように、テーブル３は下部にブロック５１を備える。ブロック５１はリニアガイド６Ｂのレール６１を摺動する。一対の軸受７はボール螺子軸４Ｂを支持する。一対の軸受７は中間テーブル５０に固定してある。軸受７は内部にベアリング８を有する。中間テーブル５０は下端にブロック（図示略）を備える。ブロックはリニアガイド６Ａのレール（図示略）を摺動する。
【0024】
一対の軸受（図示略）はボール螺子軸４Ａを支持する。一対の軸受は基台１に固定してある。軸受は内部にベアリング（図示略）を有する。
【0025】
図１に示すように、基台１は上部にモータ２Ａを支持する。モータ２Ａの軸とボール螺子軸４Ａはカップリング（図示外）で接続する。モータ２Ａは軸部の周囲にオイルシール（図示外）を有する。
【0026】
図２に示すように、中間テーブル５０は端部にモータ２Ｂを支持する。モータ２Ｂの軸とボール螺子軸４Ｂはカップリング９で接続する。モータ２Ｂは軸部の周囲にオイルシール５２を有する。テーブル３は両端に固定カバー５３を有する。シール部材５５は可動カバー５４のテーブル側端部とは反対側の端部に固定する。シール部材５５はゴムで形成する。シール部材５５は切粉等が固定カバー５３と可動カバー５４との間から入り込むのを防ぐ。
【0027】
送り駆動機構５６はテーブル３を一軸方向に移動する。送り駆動機構５６はボール螺子軸４Ｂとナット５を備える。中間テーブル５０を一軸方向に移動する送り駆動機構５６はテーブル３の送り駆動機構５６と同じ構成である。テーブル３の送り機構は送り駆動機構５６、リニアガイド６Ｂ、ブロック５１、モータ２Ｂ、カップリング９、オイルシール５２、可動カバー５４、シール部材５５、軸受７を少なくとも含む。
【0028】
図１に示すように、数値制御装置１０はモータ２Ａ、２Ｂに接続する。テーブル３はモータ２Ａ、２Ｂの駆動により二軸方向に移動する。
【0029】
各ボール螺子軸４Ａ、４Ｂと各ナット５はモータ２Ａ、２Ｂの回転運動を二軸方向におけるテーブル３の直進運動に変換する。数値制御装置１０はモータ２Ａ、２Ｂを制御してテーブル３の位置、速度と加速度を制御する。
【0030】
図２に示すように、ロータリーエンコーダ６０はモータ２Ａ、２Ｂに取り付ける。図２はモータ２Ａ、モータ２Ａ側のロータリーエンコーダ６０を図示していない。ロータリーエンコーダ６０はモータ２Ａ、２Ｂの位置を検出して、モータ２Ａ、２Ｂの位置を位置検出信号として出力する。ロータリーエンコーダ６０が出力する位置検出信号は、テーブル３の位置情報を含む。数値制御装置１０はテーブル３の位置を、位置検出信号に基づくモータ２Ａ、２Ｂの位置と、ボール螺子軸４Ａ、４Ｂのピッチ（螺子山の間隔）とに基づいて算出する。
【0031】
上位コントローラ（例えばＣＰＵ３１）は位置指令信号を位置制御器１１に出力する。ロータリーエンコーダ６０はモータ２Ａ、２Ｂの位置検出信号を位置制御器１１に出力する。位置制御器１１は位置指令信号と位置検出信号が一致するように速度指令信号を生成して速度制御器１２に出力する。微分器１６は位置検出信号を速度検出信号に変換し速度制御器１２に出力する。
【0032】
速度制御器１２は速度指令信号と速度検出信号とが一致するようにトルク指令信号を生成して加算器１４に出力する。摩擦補償器１３は上位コントローラからの位置指令信号に基づき摩擦補償信号を生成して加算器１４に出力する。摩擦補償信号はモータ２Ａ、２Ｂの回転方向が反転する際に発生する摩擦力を補償する信号である。加算器１４は速度制御器１２からのトルク指令信号と摩擦補償器１３からの摩擦補償信号とを加算する。加算器１４は摩擦補償したトルク指令信号を電流制御増幅器１５に出力する。電流制御増幅器１５はトルク制御器として機能する。電流制御増幅器１５は摩擦補償したトルク指令信号にできる限り忠実なトルクを発生するようにモータ２Ａ、２Ｂの電流を制御する。減算器１９は、ロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号が示す位置との偏差を演算する。偏差の演算結果は、テーブル３の理想的な位置と実際の位置との誤差に相当する。
【0033】
位置制御器１１、速度制御器１２、加算器１４、電流制御増幅器１５、微分器１６、減算器１９の構成と動作は周知である。故に本願発明に係る摩擦補償器１３の構成と動作について原理を中心に説明する。
【0034】
送り駆動機構５６は第一の摩擦源と第二の摩擦源とに夫々起因する摩擦力を有する。第一の摩擦源に起因する摩擦力はリニアガイド６Ａ、６Ｂのブロック５１の予圧、ボール螺子軸４Ａ、４Ｂの各ナット５の予圧、ベアリング８の予圧である。送り駆動機構５６としての剛性は予圧が高いほど上がり且つ摩擦力も大きくなる。第二の摩擦源に起因する摩擦力はオイルシール５２、可動カバー５４のシールの摺動抵抗である。摩擦力はシール性が上がると大きくなる。
【0035】
摩擦力はテーブル３の移動方向が反転する時急激に変化する。テーブル３の移動方向が反転する時はボール螺子軸４Ａ、４Ｂの回転方向が反転する時である。数値制御装置１０は直交する２つの軸を使って円弧補間運動（後述の円弧指令に基づく動作）を実行して円弧切削を行う。このとき、摩擦力の変化に制御系が対応できない場合がある。図１の上部のグラフは理想的な円弧軌跡と実際の軌跡との誤差を示す。楕円で囲んだ部分７１～７４は象限突起である。摩擦補償器１３はテーブル３の移動方向反転時の摩擦力を高精度に推定して補償する。故に数値制御装置１０は象限突起を極力小さくできる。
【0036】
象限突起は送り駆動機構５６に発生する摩擦力の変化に起因する。象限突起はボール螺子軸４Ａ、４Ｂの予圧方式により発生の仕方が異なる。ボール螺子軸４Ａ、４Ｂの予圧方式はオーバーサイズボール予圧方式とダブルナット予圧方式である。以下の説明では、ダブルナット与圧方式について説明する。
【0037】
図３に示すように、ダブルナット予圧方式の送り駆動機構５６はナット５として２つのナット４５、４６を備える。ナット４５、４６はボールナットである。間座４８はナット４５、４６の間にある。図４（ａ）～図４（ｃ）に示すように、球４７はナット４５、４６の移動方向に応じて移動する。球４７はナット４５、４６とボール螺子軸４Ａ（４Ｂ）に対して二点又は三点接触で随時変化する。図４中の白抜き矢印は球４７の回転方向を示す。
【0038】
図４（ａ）に示すように、ナット４６は一方向に移動している。球４７はナット４６に一点、ボール螺子軸４Ａ（４Ｂ）に二点で接触するので三点で接触する。図４（ｂ）に示すように、ナット４６は移動が反転する途中である。球４７はナット４６に一点、ボール螺子軸４Ａ（４Ｂ）に一点で接触するので二点で接触する。故に三点接触に比べて摩擦は小さくなる。図４（ｃ）に示すように、ナット４６は移動方向が反転して反対方向に移動している。球４７はナット４６に二点、ボール螺子軸４Ａ（４Ｂ）に一点で接触するので三点で接触する。故に摩擦は再び大きくなる。ダブルナット予圧方式の特徴は剛性が高い。故に大型の工作機械等はダブルナット予圧方式を採用する。
【0039】
ボール螺子軸４Ａ、４Ｂの予圧方式が象限突起に及ぼす影響について説明する。送り駆動機構５６を駆動制御する数値制御装置１０を用いて円弧補間運動を行った場合の理想軌跡に対する誤差を調べた。図５は理想的な円弧軌跡と実際の軌跡との誤差を拡大した図である。送り速度は３ｍ／ｍｉｎ、指令半径は２５ｍｍである。一目盛りは５μｍである。軌跡誤差は象限突起である。図５において、象限突起は０°、９０°、１８０°、２７０°付近で生じている。Ｘ軸の移動方向は０°と１８０°で反転している。Ｙ軸の移動方向は９０°と２７０°で反転している。各反転位置付近における象限突起は摩擦力の変化に対するサーボ系の応答が円弧軌跡上に現れたものである。摩擦力は移動方向反転時の摩擦力である。
【0040】
図５に示すように、送り駆動機構５６では象限突起は二山である。象限突起の一山目は象限が変わる時の摩擦の影響である。象限突起の二山目はボールがナットとボール螺子軸４Ａ、４Ｂに対して二点接触から三点接触になる時に増加する摩擦の影響である。
【0041】
図６はボール螺子軸４Ａ（４Ｂ）の反転位置からの移動距離とモータトルク〔Ｎｍ〕の関係のグラフである。図６に示すように、ダブルナット予圧方式では、モータトルクは反転後に僅かに上昇して一定になり、その後緩やかに上昇して再び一定となる。反転位置から球４７が二点で接触している間、モータトルクは僅かに上昇し一定となる。球４７は二点接触の状態から三点接触の状態に移り変わる。前述の場合、二点接触の状態と三点接触の状態とが混在する。故にモータトルクは緩やかに上昇する。その後、全ての球４７は三点接触になる。故にモータトルクは最大値となり一定となる。
【0042】
図７は工作機械２０の微小円弧動作のテーブル変位量と摩擦トルクの関係を示す。送り速度は５ｍｍ／ｍｉｎ、指令半径は０．１ｍｍである。微小円弧動作では摩擦力が速度と加速度に影響されない。図７に示すようにダブルナット予圧方式では、モータトルクは移動方向が反転した後所定の位置で緩やかな段差状に変化している。段差状の変化は象限突起を二山にする原因である。数値制御装置１０はダブルナット予圧方式の摩擦特性に着目する。数値制御装置１０は摩擦力又は摩擦トルクを高精度に推定することで二山の象限突起を補償できる。
【0043】
図８を参照して、摩擦補償器１３の詳細な構成ついて説明する。摩擦補償器１３は実位置推定部２１、微分器２２、符号反転検出部２３、積分器２４、摩擦特性推定部２５、応答遅れ補償部３０を備える。
【0044】
上位コントローラは位置指令信号を実位置推定部２１に入力する。実位置推定部２１はテーブル３の送り運動を行うサーボ制御系のモデルを用いる。実位置推定部２１は位置指令信号に対応するテーブル３の実位置を推定して実位置信号を生成する。実位置推定部２１は一次遅れ要素等で構成しても良い。微分器２２は実位置推定部２１に接続してある。微分器２２は実位置信号を微分して速度信号として出力する。符号反転検出部２３と積分器２４は微分器２２に接続してある。
【0045】
符号反転検出部２３は速度信号の符号が反転することを検出する。符号反転検出部２３はリセット信号を積分器２４に出力する。積分器２４は速度信号を積分して実位置信号を復元する。積分器２４は符号反転検出部２３が出力するリセット信号ごとに積分値を零にリセットする。積分器２４はテーブル３が移動方向を反転する位置からの変位信号を生成する。
【0046】
摩擦特性推定部２５は積分器２４の出力端に接続する。摩擦特性推定部２５は摩擦トルクに基づく摩擦補償量ｆｔ〔Ｎ・ｍ〕を推定する。
【0047】
応答遅れ補償部３０は摩擦特性推定部２５の出力端に接続してある。応答遅れ補償部３０は、摩擦特性推定部２５が推定した摩擦補償量ｆｔに基づき摩擦補償信号を生成する。応答遅れ補償部３０は伝達関数の逆関数で構成する。伝達関数はトルク指令信号からモータ２Ａ、２Ｂが実際に出力するトルクまでの特性をモデル化したものである。トルク指令信号は電流制御増幅器１５（図２参照）に入力する。
【0048】
図９、図１０を参照して、摩擦補償量ｆｔを推定する為の補償モデルについて説明する。図９は、シグモイド関数型の基底関数ｆｃｉによる補償モデルを示す。シグモイド関数型の基底関数は、以下に示す式（１）～式（３）で定義する。変位量ｘ'は、移動方向が反転した位置からのｘ軸方向における移動距離を示す。立ち上がり係数ａｉは、移動方向の反転した後の立ち上がりを示す定数である。遅れ量ｂｉは、移動方向の反転後の立ち上がりの遅れを示す定数である。ｆｂｍｉは、移動方向が反転する直前の基底関数ｆｃｉの最終出力値を示す。基底関数ｆｃｉでは、反転前の基底関数最終出力値ｆｂｍｉを加算することで、移動方向が反転後に基底関数ｆｃｉの出力値が不連続になることを抑制する。これらの定数をｉごとに適宜設定することで、図９に示すシグモイド関数型の基底関数で定義するＮ個の基底関数ｆｃｉを得る。ｉは、１～Ｎまでの正数であり、本実施形態ではＮは９である。Ｎ個の基底関数ｆｃｉは、立ち上がりの遅れと傾きが互いに異なる。Ｎ個の基底関数ｆｃ１～ｆｃ９は、移動方向の反転前の基底関数最終出力値ｆｂｍｉから移動距離に応じて立ち上がり所定値に収束する。
【数1】
【0049】
図１０は、ｔａｎｈ関数型の基底関数ｆｃｉによる補償モデルを示す。ｔａｎｈ型の基底関数ｆｃｉは、以下に示す式（４）～式（６）により定義する。式（１）～式（３）の場合と同様に、立ち上がり係数ａｉ、遅れ量ｂｉ、基底関数最終出力値ｆｂｍｉ等を設定することで、図１０に示すｔａｎｈ関数で定義するＮ個の基底関数ｆｃ１～ｆｃ９を得る。図９、図１０の基底関数ｆｃ１～ｆｃ９は夫々、概ね同じになる。作業者は、シグモイド関数型、又はｔａｎｈ関数型の何れかを選択する。基底関数ｆｃ１～ｆｃ３をシグモイド関数型、基底関数ｆｃ４～ｆｃ９をｔａｎｈ関数型のように組み合わせて用いてもよい。
【数2】
【0050】
摩擦特性推定部２５による摩擦補償量ｆｔの推定方法について説明する。摩擦補償器１３が推定する摩擦補償量ｆｔは、以下の式（７）の数式で推定する。式（７）によれば、摩擦補償量ｆｔは、式（１）～式（３）又は式（４）～式（６）で示すＮ個の基底関数ｆｃｉに対して、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを夫々乗じた結果の線形結合で求まる。本実施形態ではＮは１～９までの正数である。摩擦特性推定部２５は、式（７）を用いて、後述の学習動作を繰り返して補償トルク係数ｋｉを更新する。故に、推定する摩擦補償量ｆｔの精度が向上する。
【数3】
【0051】
図１１～図２４を参照して、補償トルク係数ｋｉを更新する為の更新処理について説明する。作業者は、工作機械２０の設定を、補償トルク係数ｋｉを更新する為の更新モードに設定する。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２からプログラムを読み込んで実行する。プログラムの実行により、ＣＰＵ３１は更新処理を実行する。
【0052】
更新処理を実行した場合、ＣＰＵ３１は、偏差の変化勾配∇ｅ１～∇ｅＮの解析を行う為に変化勾配解析処理を実行する（Ｓ１）。偏差とは、位置指令信号が示す位置と、ロータリーエンコーダ６０が示す位置との誤差を示す。変化勾配∇ｅ１～∇ｅＮとは偏差の変化の勾配を示す。変化勾配∇ｅ１～∇ｅＮの解析では、以下に説明する第一変化勾配解析処理と第二変化勾配解析処理の２つの手法の何れかを行う。これらの処理を実行することで、ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを変更した場合の偏差の変化の勾配を示すＮ個の変化勾配∇eｉを解析可能となる。何れの手法で変化勾配∇ｅｉを取得するかは、作業者が適宜設定すればよい。
【0053】
図１２を参照して、第一変化勾配解析処理について説明する。第一変化勾配解析処理を実行した場合、ＣＰＵ３１はｉを１に設定する（Ｓ１０１）。ｉは１～Ｎの正数とする。ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋ１～ｋＮを、初期値（以下、補償トルク係数ｋ１０～ｋｎ０ともいう。）に設定する（Ｓ１０３）。ｎは、Ｎと同じ正数を示す。補償トルク係数ｋ１０～ｋｎ０は全て０に設定する。なお、初期値は０以外の他の値でもよいし、互いに異なる値でもよい。
【0054】
ＣＰＵ３１は学習動作を実行する（Ｓ１０５）。学習動作は、図１３（Ａ）に示す円弧指令、又は図１３（Ｂ）に示す直線指令である。円弧指令は、上記の円弧補間運動であり、テーブル３が円弧状に移動する信号である。直線指令は、短軸反転動作であり、テーブル３が直線状に往復移動する。各指令を実行した場合において、時刻ｔ０はサンプリングの開始時刻である。時刻ｔｒは、位置指令信号の移動方向が反転する時刻である。時刻ｔｅは、位置指令信号の移動方向の反転後のサンプリングの終了時刻である。なお、後に実行する学習動作でも、ＣＰＵ３１は位置指令信号としてＳ１０５で実行した動作と同じ動作を指令する。繰り返し実行する学習動作において、移動方向の時刻ｔ０、時刻ｔｒ、時刻ｔｅを同じ時期にできる。
【0055】
ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを初期値に設定した際の摩擦補償量ｆｔに基づきテーブル３の学習動作を実行した場合にロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号との偏差ｅｋ０を取得する。（Ｓ１０７）。ＣＰＵ３１は、図１４に示す偏差ｅｋ０を取得する。
【0056】
ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉのうち、ｉ番目の補償トルク係数ｋｉにｋｉ０＋ｈｉを設定する（Ｓ１０９）。所定の値ｈｉを加算したｉ番目の補償トルク係数ｋｉ以外の補償トルク係数ｋｉは初期値となる。ｉが１の場合、１番目の補償トルク係数ｋ１０に、所定の値ｈ１を加算する。値ｈ１は、作業者が任意に設定してもよい。なお、他の補償トルク係数ｋ２０～ｋｎ０は、初期値０に設定する。
【0057】
ＣＰＵ３１は学習動作を実行する（Ｓ１１１）。ＣＰＵ３１は、Ｓ１０５で実行した位置指令信号と同じ信号（例えば円弧指令）で、テーブル３を移動する。ＣＰＵ３１は、Ｓ１０９の処理で設定した補償トルク係数ｋｉに基づいてテーブル３を移動した場合にロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号が示す位置とのｉ番目の偏差ｅｋｉｈを取得する（Ｓ１１３）。この場合、ＣＰＵ３１は、図１５に示す偏差ｅｋｉｈを取得する。
【0058】
ＣＰＵ３１は、式（８）を用いて、取得した偏差ｅｋ０と、取得したｉ番目の偏差ｅｋｉｈとに基づき、ｉ番目の変化勾配∇ｅｉを演算する（Ｓ１１５）。変化勾配∇ｅｉの演算では、Ｓ１１３の処理で取得した偏差ｅｋｉｈとＳ１０７の処理で取得した偏差ｅｋ０と所定の値ｈｉを使用する。ＣＰＵ３１は、例えば図１６に示す変化勾配∇ｅｉを取得する。
【数4】
【0059】
ＣＰＵ３１は、補償トルク係数ｋｉの値をｋｉ０に戻して初期化する（Ｓ１１７）。例えば補償トルク係数ｋ１０～ｋｎ０は全て０となる。ＣＰＵ３１は、ｉに１をインクリメントする（Ｓ１１９）。ＣＰＵ３１は、ｉがｎよりも大きいか否か判断する（Ｓ１２１）。ｉがｎよりも小さいと判断した場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理をＳ１０９に戻す。
【0060】
ｉを１から２に設定し、且つＳ１２１の処理でＳ１０９に戻った場合、ＣＰＵ３１は補償トルク係数ｋ２０に対して、所定の値ｈ２を加算する。２番目の補償トルク係数ｋ2以外の補償トルク係数ｋｉは初期値、即ち０となる。なお、値ｈ１～ｈｎは同じ値でもよいし、互いに異なる値でもよい。ＣＰＵ３１は、Ｓ１１１～Ｓ１１５を実行して、２番目の変化勾配∇ｅ２を演算する。
【0061】
ＣＰＵ３１は、Ｓ１０９～Ｓ１２１の処理を繰り返すことで、Ｎ個の変化勾配∇ｅｉを取得する。ＣＰＵ３１は、図２１に示す偏差の変化勾配∇ｅ1～∇ｅ９を得る。ｉがｎよりも大きいと判断した場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、第一変化勾配解析手段を終了して、処理を更新処理に戻す。
【0062】
図１７～図２１を参照して、第二変化勾配解析処理について説明する。第一変化勾配解析処理ではＮ回の学習動作を実行したが、第二変化勾配解析処理による手法は、学習動作の実行回数が１回で済む。つまり、第二変化勾配解析処理は、学習動作を１回だけ実行すれば、Ｎ個の変化勾配∇ｅｉを解析できる。
【0063】
ＣＰＵ３１は、ステップトルク指令Ｓを出力してステップ応答波形を取得する（Ｓ２０１）。図１８に示すように、摩擦補償器１３は、ステップトルク指令Ｓを出力する。ステップトルク指令Ｓは、単位ステップ入力に印加トルクを乗算した指令である。印加トルクは、例えばモータ２Ａ、２Ｂの定格トルクである。加算器１４は、速度制御器１２からのトルク指令にステップトルク指令Ｓを加算する。電流制御増幅器１５は、ステップトルク指令Ｓをトルク指令信号に加算したトルク指令に基づいてモータ２Ａ、２Ｂを駆動する。減算器１９は、ロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号が示す位置との偏差を取得する。ＣＰＵ３１は、ステップトルクを印加した時刻を時刻０として偏差を時系列データとして所定時間記憶し、図１９に示すステップ応答波形を取得する。ステップ応答波形は、減算器１９が出力した偏差の時系列データを印加トルクで除したものである。時系列データを記憶する時間はステップトルクを印加後偏差が十分０に収束する時間とする。
【0064】
ＣＰＵ３１は、インパルス応答波形を取得する（Ｓ２０３）。インパルス応答波形は、Ｓ２０１で取得した偏差に基づき微分器２２が出力する時間微分演算結果である。ＣＰＵ３１は、例えば図２０に示すインパルス応答波形を取得し、取得したインパルス応答波形を記憶装置３４に記憶する。
【0065】
ＣＰＵ３１は学習動作を実行する（Ｓ２０５）。モータ２Ａ、２Ｂは、円弧指令又は直線指令の位置指令信号により駆動する。ＣＰＵ３１は、学習動作を実行した場合の位置を示す位置指令の時系列データｘ［ｍ］（ｍ＝０、１、・・・Ｍ）（Ｍ：学習動作終了までの総サンプリングデータ数）を記憶装置３４に記憶する（Ｓ２０７）。ＣＰＵ３１は、ｉに１を設定する（Ｓ２０９）。ＣＰＵ３１は、基底関数ｆｃｉに、記憶装置３４に記憶した位置指令の時系列データｘ［ｍ］を代入し、ｆｃｉ［ｍ］を演算する（Ｓ２１１）。
【0066】
ＣＰＵ３１は、式（９）を用いて、基底関数ｆｃｉの出力値ｆｃｉ［ｍ］と、演算したインパルス応答波形とに基づき、ｉ番目の変化勾配∇ｅｉを演算する（Ｓ２１３）。ｇ[ｊ]（ｊ＝０、１、・・・Ｊ）（Ｊ：インパルス応答の総サンプリングデータ数）は、Ｓ２０３で取得したインパルス応答波形を示す。ｉ＝１の場合、ＣＰＵ３１は、式（９）に、基底関数ｆｃ１とＳ２０３で取得したインパルス応答との畳み込み演算により、変化勾配∇ｅ１を演算する。
【数5】
【0067】
ＣＰＵ３１は、ｉに１をインクリメントする（Ｓ２１５）。ＣＰＵ３１は、ｉがｎよりも大きいか否か判断する（Ｓ２１７）。ｉがｎよりも小さいと判断した場合（Ｓ２１７：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理をＳ２１３に戻して、例えば２番目（ｉ＝２）の変化勾配∇ｅ2を演算する。ＣＰＵ３１は、Ｓ２１３～Ｓ２１７を繰り返し実行して、Ｎ個の変化勾配∇ｅ1～∇ｅＮを演算する。第二変化勾配演算処理では、第一変化勾配解析処理で得た変化勾配∇ｅ１～∇ｅ９と同様の結果を取得する（図２１参照）。
【0068】
ＣＰＵ３１は、ｉがｎよりも大きいと判断した場合（Ｓ２１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、第二変化勾配解析処理を終了して、処理を更新処理に戻す。
【0069】
更新処理において、ＣＰＵ３１は、補償トルク係数ｋ１～ｋＮを初期値に設定する（Ｓ３）。初期値は、作業者が任意に設定すればよい。補償トルク係数ｋｉの初期値は、全て１に設定してもよいし、第一変化勾配演算処理の設定と同様に全て０としてもよいし、最後に更新した補償トルク係数ｋ１～ｋＮに設定してもよい。ＣＰＵ３１は、現在の補償トルク係数ｋｉ、即ち初期値の補償トルク係数ｋｉに基づく摩擦補償量ｆｔに基づきテーブル３の学習動作を実行する（Ｓ５）。ＣＰＵ３１は、ロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号が示す位置との偏差ｅを取得する（Ｓ７）。例えば、ＣＰＵ３１は、図２２に示す偏差ｅを取得する。
【0070】
ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを更新する為のパラメータ更新ベクトルｋｄを演算する（Ｓ９）。パラメータ更新ベクトルｋｄは、補償トルク係数ｋｉの夫々に対応するＮ個の要素を含む。パラメータ更新ベクトルｋｄの演算では、解析したＮ個の変化勾配∇eｉと、Ｓ７の処理で取得した偏差ｅとを使用する。パラメータ更新ベクトルｋｄは、演算方法Ａ、又は演算方法Ｂで演算可能である。演算方法Ａは、式（１０）を使用する。演算方法Ａは、線形最小二乗法による手法である。演算方法Ａは、変化勾配∇ｅｉの線形結合と偏差ｅの反転（－ｅ）の二乗誤差が最小になる重みを求め、パラメータ更新ベクトルｋｄを演算する。ＣＰＵ３１は、パラメータ更新ベクトルｋｄを得る。
【数6】
【0071】
演算方法Ｂは、式（１１）～式（１３）を使用してパラメータ更新ベクトルｋｄを演算する。演算方法Ｂは、逐次最小二乗法の適用により、パラメータ更新ベクトルｋｄを演算する。演算方法Ｂは、演算方法Ａで得た演算結果と同様の結果を得る。演算方法Ｂは、演算方法Ａに比して、逆行列などの演算が不要なため、省メモリで実装が可能となる。
【数7】
【0072】
ＣＰＵ３１は、演算したパラメータ更新ベクトルｋｄに基づき、Ｎ個の補償トルク係数ｋ１～ｋＮを更新する（Ｓ１１）。ＣＰＵ３１は、式（１４）を用いて、各補償トルク係数ｋｉを更新する。なお、式（１４）では、パラメータ更新ベクトルｋｄｉは、Ｎ個の要素として値ｋｄ１～ｋｄＮを有する。補償トルク係数ｋｉは、初期値の補償トルク係数ｋ１～ｋｎに対して、演算されたｎ個のパラメータ更新ベクトルｋｄの個々の値ｋｄ１～ｋｄＮを夫々加算する。係数αは、通常１に設定してあるが、それ以外の値であってもよい。
【数8】
【0073】
ＣＰＵ３１は、学習を終了するか否か判断する（Ｓ１３）。学習終了の判断条件として、ＣＰＵ３１は、学習をＭ回繰り返した場合に終了すると判断してもよい。また、ＣＰＵ３１は、式（１５）を使用して平均二乗誤差ＭＳＥｉを演算し、前回の学習動作での平均二乗誤差ＭＳＥi-1と、今回の学習動作での平均二乗誤差ＭＳＥｉとの平均二乗誤差ＭＳＥi-1の差が所定値以下になった場合に終了してよい。所定値は０．０１とした場合を想定する。図２３に示すように、一回目の学習動作に基づく平均二乗誤差ＭＳＥ1が０．１４であり、二回目の学習動作に基づく平均二乗誤差ＭＳＥ２が０．１２である。これらの差は、０．０２となる。平均二乗誤差ＭＳＥｉの差が０．０１よりも大きくなるので、ＣＰＵ３１は学習を終了しないと判断する。三回目の学習動作に基づく平均二乗誤差ＭＳＥ３は０．１１である。従って、二回目と三回目の平均二乗誤差ＭＳＥｉの差は、０．０１となる。平均二乗誤差ＭＳＥｉの差が所定値の０．０１となるので、ＣＰＵ３１は学習を終了すると判断する。この場合、ＭＳＥｉの絶対値を考慮すればよい。絶対値を考慮しない場合には、平均二乗誤差ＭＳＥi-1の差が正から負となった場合に、二乗平均誤差ＭＳＥが大きくなったことを示すので、ＣＰＵ３１は、学習を終了すると判断してもよい。
【数9】
【0074】
学習を終了しないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理をＳ５に戻して、学習動作を実行する。Ｓ７の処理では、現在の補償トルク係数ｋｉ、即ち更新した補償トルク係数ｋｉに基づく偏差ｅが取得される。この偏差ｅと変化勾配∇ｅｉに基づき、ＣＰＵ３１は、パラメータ更新ベクトルｋｄを演算し（Ｓ９）、補償トルク係数ｋ１～ｋＮを更新する（Ｓ１１）。Ｓ５～Ｓ１３の処理が６回繰り返すことで、ＣＰＵ３１は、図２４に示す偏差ｅを取得する。図２４の取得結果によれば、補償トルク係数ｋｉを更新して学習動作を繰り返すごとに、偏差ｅのピーク１ｓｔ～６ｔｈが低くなる。ＣＰＵ３１は、学習動作を繰り返すことで更に象限突起を抑制できることが分かる。
【0075】
学習を終了すると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、更新処理を終了する。
【0076】
以上説明したように、第一実施形態において、数値制御装置１０の摩擦補償器１３は、補償モデルを備える。補償モデルは、Ｎ個の基底関数ｆｃｉに対して、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを夫々乗じた結果の線形結合により摩擦補償量ｆｔを推定する。
【0077】
上記数値制御装置１０は、補償モデルにより推定された摩擦補償量ｆｔに基づきモータ２Ａ、２Ｂを駆動する。数値制御装置１０は、テーブル３の移動方向が反転した場合に発生する象限突起を抑制できる。補償モデルは、各基底関数ｆｃｉに乗算する補償トルク係数ｋｉを学習対象パラメータとしてボール螺子の個体ごとのばらつきに対して補償トルクを学習可能であり、学習対象パラメータに対して線形性を有する。立ち上がり係数ａｉ、及び遅れ量ｂｉを学習対象パラメータとした学習対象パラメータに対して非線形の補償モデルを使用した場合に比して、短期間で補償モデルの補償トルク係数ｋｉを特定可能である。従って、数値制御装置１０は、ボール螺子の個体ごとの摩擦補償量ｆｔの推定に必要なパラメータを短期間で安定して学習できる。故に、数値制御装置１０は、ボール螺子の個体ごとの摩擦補償量ｆｔを短期間で高精度に推定できる。
【0078】
ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを変更した場合の偏差の変化の勾配を示すＮ個の変化勾配∇eｉを解析する。ＣＰＵ３１は、現在のＮ個の補償トルク係数ｋｉに基づく摩擦補償量ｆｔに基づきテーブル３の学習動作を実行した場合にロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号が示す位置との偏差ｅを取得する。ＣＰＵ３１は、解析したＮ個の変化勾配∇eｉと、取得した偏差ｅとに基づき、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを更新する為のＮ個の要素を含むパラメータ更新ベクトルｋｄを取得する。ＣＰＵ３１は、演算したパラメータ更新ベクトルｋｄに基づき、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを更新する。数値制御装置１０は、学習動作を実行することで、短時間でＮ個の補償トルク係数ｋｉを更新できる。また、数値制御装置１０は、更新した補償トルク係数ｋｉに基づく摩擦補償量ｆｔでモータ２Ａ、２Ｂを駆動することで、象限突起を更に抑制できる。
【0079】
ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを初期値に設定した際の摩擦補償量ｆｔに基づきテーブル３の学習動作を実行した場合にロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号との偏差ｅｋ０を取得する。ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉのうち、ｉ番目（ｉは１～Ｎの整数）の補償トルク係数ｋｉの初期値に所定の値ｈｉを加算し、他の補償トルク係数ｋｉを初期値にする。ＣＰＵ３１は、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉのうち加算した際の摩擦補償量ｆｔに基づきテーブル３の学習動作を実行した場合にロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号が示す位置とのｉ番目の偏差ｅｋｉｈを取得する。ＣＰＵ３１は、取得した偏差ｅｋ０と、取得したｉ番目の偏差ｅｋｉｈとに基づき、ｉ番目の変化勾配∇eｉを演算する。数値制御装置１０は、Ｎ＋１回の学習動作を実行するだけで、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉの更新に必要なＮ個の変化勾配∇eｉを演算できる。
【0080】
Ｓ１１１の処理で実行する学習動作は、Ｓ１０５の処理で実行する学習動作と同一の位置指令信号に基づく動作である。数値制御装置１０は、同一の位置指令信号に基づき学習動作を実行するので、演算結果の精度が高い。
【0081】
位置指令信号は、テーブル３が直線状に往復移動する、又は、テーブル３が円弧状に移動する信号である。数値制御装置１０は、直線状又は円弧状の単純な軌跡でテーブル３を移動するだけで、Ｎ個の変化勾配∇eｉを解析できる。
【0082】
ＣＰＵ３１は、ステップトルク指令Ｓをトルク指令信号に加算した指令に基づきモータ２Ａ、２Ｂが駆動された場合のロータリーエンコーダ６０が検出したモータ２Ａ、２Ｂの位置と、位置指令信号が示す位置との偏差を取得する。ＣＰＵ３１は、取得した偏差に基づき、インパルス応答波形を取得する。ＣＰＵ３１は、Ｎ個の基底関数ｆｃｉと、演算したインパルス応答波形とに基づき、Ｎ個の変化勾配∇eｉを演算する。数値制御装置１０は、ステップトルク指令Ｓを入力した場合の偏差を一回取得するだけで、Ｎ個の変化勾配∇eｉを解析できる。故に、数値制御装置１０は、一回の移動動作を実行するだけで、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉの更新に必要なＮ個の変化勾配∇ｅｎを演算できる。
【0083】
Ｎ個の基底関数ｆｃｉは、シグモイド関数、又は、ｔａｎｈ関数で定義する。数値制御装置１０は、シグモイド関数、又は、ｔａｎｈ関数の簡易な関数で補償モデルを定義できる。
【0084】
図２５、図２６を参照して、第二実施形態のリアルタイム更新について説明する。第二実施形態の数値制御装置１０は、加工プログラムの運転中にパラメータ更新ベクトルｋｄを更新して、加工プログラムの終了時に補償トルク係数ｋｉを更新する。変化勾配∇ｅｉの演算では上記第二変化勾配解析処理を実行し、パラメータ更新ベクトルｋｄの演算では、演算方法Ｂの式（１１）～（１３）を用いた逐次最小二乗法を適用する。数値制御装置１０は、インパルス応答波形を予め記憶装置３４に記憶することが前提となる。
【0085】
図２５を参照して、リアルタイム更新を実行する為の数値制御装置１０のブロック図を説明する。第一実施形態の数値制御装置１０と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。第二実施形態の数値制御装置１０は、摩擦補償学習器１７を備える。摩擦補償学習器１７は、摩擦補償器１３、減算器１９、及び記憶装置３４に接続する。
【0086】
図２６を参照してリアルタイム処理について説明する。作業者の設定により加工プログラムを指定し、且つ学習モードを指定した場合、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２を参照してプログラムを読み出して実行する。プログラムを実行すると、ＣＰＵ３１は、リアルタイム処理を実行する。ＣＰＵ３１は、テーブル３を移動する指令を含む加工プログラムに基づく動作を開始する。
【0087】
ＣＰＵ３１は、学習有効動作を実行中か否か判断する（Ｓ３０１）。ＣＰＵ３１は、加工プログラムの円弧指令又は直線指令を実行する場合、学習有効動作の実行中と判断する。学習有効動作の実行中ではないと判断した場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理を戻して待機する。学習有効動作を実行中であると判断した場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、所定のサンプリング周期で今周期の偏差ｅの取得を行う（Ｓ３０３）。今周期とは、現在の位置指令信号が示すテーブル３の現在位置と対応する。なお、サンプリング周期はユーザにより適宜設定すればよい。
【0088】
ＣＰＵ３１は、所定のサンプリング周期で今周期の基底関数ｆｃｉの出力値を取得する（Ｓ３０５）。ＣＰＵ３１は、今周期の位置指令信号が示す位置ｘ'が代入された基底関数ｆｃｉの出力値を取得する。
【0089】
ＣＰＵ３１は、取得した基底関数ｆｃｉの出力値と、記憶装置３４に記憶したインパルス応答波形とを、式（９）に代入することで、今周期に対応する変化の変化勾配∇ｅｉを解析する（Ｓ３０７）。ＣＰＵ３１は、今周期に対応するＮ個の変化勾配∇ｅｉを得る。ＣＰＵ３１は、Ｓ３０７で解析した偏差の変化勾配∇ｅｉを、式（１１）～式（１３）に代入することで、パラメータ更新ベクトルｋｄを更新する（Ｓ３０９）。
【0090】
ＣＰＵ３１は、加工プログラムが終了したか否か判断する（Ｓ３１１）。加工プログラムが終了していないと判断した場合（Ｓ３１１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、次周期に対応するパラメータ更新ベクトルｋｄを更新する為、処理をＳ３０３に戻す。ＣＰＵ３１は、Ｓ３０３～Ｓ３０９の処理を繰り返して、パラメータ更新ベクトルｋｄを更新する。サンプリング周期ｍまでパラメータ更新ベクトルｋｄの更新を繰り返したとき、加工プログラム開始からサンプリング周期ｍまでの変化勾配∇ｅｉ［ｍ］の線形結合と偏差ｅ［ｍ］の反転（－ｅ［ｍ］）の二乗誤差（式（１６）の演算結果）が最小になるパラメータ更新ベクトルｋｄを演算した結果と同様の結果を得る。
【数10】
【0091】
加工プログラムが終了したと判断した場合（Ｓ３１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、式（１４）を使用して、最後に更新したパラメータ更新ベクトルｋｄに基づき、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを更新する（Ｓ３１３）。ＣＰＵ３１は、処理を終了する。
【0092】
以上説明したように、ＣＰＵ３１は、テーブル３を移動する指令を含む加工プログラムを実行する。ＣＰＵ３１は、テーブル３の移動に伴い、所定のサンプリング周期でＮ個の変化勾配∇ｅｉを演算する。ＣＰＵ３１は、加工プログラムの実行中に演算したＮ個の変化勾配∇ｅｉごとに、パラメータ更新ベクトルｋｄを更新する。ＣＰＵ３１は、加工プログラムの終了後、更新したパラメータ更新ベクトルｋｄに基づき、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを更新する。数値制御装置１０は、学習のために同一の位置指令信号に基づき移動動作を実行することなく、任意の加工プログラムを実行するだけで、Ｎ個の補償トルク係数ｋｉを更新できる。数値制御装置１０は、任意の加工プログラムを実行するだけで、加工プログラム実行時の環境温度による摩擦力の変動等に対応した摩擦補償量ｆｔを推定できる。
【0093】
なお、本発明は上記実施形態に限らず種々の変更が可能である。上記実施形態はテーブル３を移動体とする。移動体は工具を掴んだ主軸を支持する機構としてもよい。機構は主軸ヘッドとコラムで構成してもよい。主軸ヘッドは主軸を回転可能に支持する。コラムは主軸ヘッドを上下又は前後に移動可能に支持する。補償モデルは、Ｎ＝９の場合で説明したがこれ以外の値を設定してもよい。これに応じて、立ち上がり係数ａｉ、遅れ量ｂｉ等のパラメータを適宜設定すればよい。
【0094】
ナット４５、４６は本発明のボールナットの一例である。テーブル３は本発明の移動体の一例である。ロータリーエンコーダ６０は本発明の位置検出機構の一例である。位置制御器１１は本発明の速度生成部の一例である。微分器１６は本発明の速度検出部の一例である。速度制御器１２は本発明のトルク生成部の一例である。摩擦補償器１３は本発明の摩擦推定部の一例である。加算器１４は本発明の補正部の一例である。Ｓ１の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の解析部の一例である。Ｓ７の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第一取得部の一例である。Ｓ９の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第一演算部の一例である。Ｓ１１の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第一更新部の一例である。Ｓ１０７の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第二取得部の一例である。Ｓ１０９の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第一設定部の一例である。Ｓ１１３の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第三取得部の一例である。Ｓ１１５の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の変化勾配演算部の一例である。Ｓ２０１の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第四取得部の一例である。Ｓ２０３の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第五取得部の一例である。Ｓ２１３の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の変化勾配演算部の一例である。Ｓ３０１の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の実行部の一例である。Ｓ３０７の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の変化勾配演算部の一例である。Ｓ３０９の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第二更新部の一例である。Ｓ３１３の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の第一更新部の一例である。
【符号の説明】
【0095】
１０ 数値制御装置
１２ 速度制御器
１３ 摩擦補償器
２５ 摩擦特性推定部
ｆｃｉ 基底関数
ｆｔ 摩擦補償量
ｋｉ 補償トルク係数
ｋｄ パラメータ更新ベクトル
１２ 速度制御器
１３ 摩擦補償器
２５ 摩擦特性推定部
ｆｃｉ 基底関数
ｆｔ 摩擦補償量
ｋｉ 補償トルク係数
ｋｄ パラメータ更新ベクトル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】