特開 2024-146197 制御装置、制御方法及びコンピュータプログラム

(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】P2024146197

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/098 20160101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

H02P25/098

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023058959

(22)【出願日】2023-03-31

(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】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】小島 輝久

(72)【発明者】

【氏名】櫻木 佑哉

【テーマコード（参考）】

5H501

【Ｆターム（参考）】

5H501AA22

5H501BB08

5H501DD01

5H501GG01

5H501GG05

5H501JJ03

5H501JJ04

5H501JJ17

5H501JJ25

5H501JJ26

5H501LL01

5H501LL22

5H501LL35

(57)【要約】

【課題】ノッチフィルタの深さを設定することができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】制御装置は、移動対象に対する速度指令と速度検出部によって検出される前記移動対象の速度との差分に基づく信号を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器の出力に適用されるノッチフィルタとを備える工作機械の制御装置であって、前記移動対象への積載に関する第一積載条件を満たす前記移動対象に予め推定した推定動作を実行させた場合における第一平均速度と、前記移動対象への積載に関する第二積載条件を満たす前記移動対象に前記推定動作を実行させた場合における第二平均速度との比に基づいて、前記第二積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合におけるゲイン余裕の増加量を推定する増加量推定部を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動対象に対する速度指令と速度検出部によって検出される前記移動対象の速度との差分に基づく信号を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器の出力に適用されるノッチフィルタとを備える工作機械の制御装置であって、
前記移動対象への積載に関する第一積載条件を満たす前記移動対象に予め推定した推定動作を実行させた場合における第一平均速度と、前記移動対象への積載に関する第二積載条件を満たす前記移動対象に前記推定動作を実行させた場合における第二平均速度との比に基づいて、前記第二積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合におけるゲイン余裕の増加量を推定する増加量推定部を備える
制御装置。

【請求項2】

前記第一積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合における予め定めたゲイン余裕と、前記増加量推定部にて推定した前記増加量とを加算する加算部を備える
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記工作機械は、前記移動対象を駆動するモータと、前記ノッチフィルタの出力と、前記推定動作に対応する周波数を示す信号とに基づき、前記モータに供給するトルクを制御するトルク制御部を備え、
前記周波数に含まれる共振周波数と、前記加算部の加算結果とに基づき、前記ノッチフィルタの深さを演算する深さ演算部を備える
請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記推定動作に対応する周波数を示す信号は正弦波状のトルク指令を含み、
前記トルク指令に基づいて前記共振周波数を推定する周波数推定部を備え、
前記深さ演算部は、前記周波数推定部が推定する前記共振周波数に基づき、前記ノッチフィルタの深さを演算する
請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振しないように、前記増幅器の増幅率を変更する変更部を備える
請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記変更部は、前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振したか否かを判定する判定部を備え、前記判定部にて前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振したと判定する間、前記増幅率の低下を行い、
前記周波数推定部は、前記増幅率の低下を行う都度、前記共振周波数の推定を行い、
前記深さ演算部は、前記判定部にて前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振していないと判定した場合に、前記ノッチフィルタの深さを演算する
請求項５に記載の制御装置。

【請求項7】

前記判定部は、前記第二平均速度が前記第一平均速度と所定係数との乗算値以上である場合、前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振したと判定する
請求項６に記載の制御装置。

【請求項8】

前記移動対象はテーブルを含み、
前記第一積載条件は無積載であることを含み、
前記第二積載条件は少なくとも治具を前記テーブルに積載することを含む
請求項１から７のいずれか一つに記載の制御装置。

【請求項9】

移動対象に対する速度指令と速度検出部によって検出される前記移動対象の速度との差分に基づく信号を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器の出力に適用されるノッチフィルタとを備える工作機械の制御方法であって、
前記移動対象への積載に関する第一積載条件を満たす前記移動対象に予め推定した推定動作を実行させた場合における第一平均速度と、前記移動対象への積載に関する第二積載条件を満たす前記移動対象に前記推定動作を実行させた場合における第二平均速度との比に基づいて、前記第二積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合におけるゲイン余裕の増加量を推定する
制御方法。

【請求項10】

移動対象に対する速度指令と速度検出部によって検出される前記移動対象の速度との差分に基づく信号を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器の出力に適用されるノッチフィルタとを備える工作機械を制御するコンピュータプログラムであって、
前記工作機械の制御装置に、
前記移動対象への積載に関する第一積載条件を満たす前記移動対象に予め推定した推定動作を実行させた場合における第一平均速度と、前記移動対象への積載に関する第二積載条件を満たす前記移動対象に前記推定動作を実行させた場合における第二平均速度との比に基づいて、前記第二積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合におけるゲイン余裕の増加量を推定する
処理を実行させる
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、工作機械を制御する制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

被切削物を積載したテーブルのモータを駆動制御する工作機械のＮＣ制御装置がある。ＮＣ制御装置は、位置指令を入力し、モータの位置をエンコーダによって検出し、フィードバック制御を行う。位置指令に基づいて速度指令を生成する増幅器の後段に、共振周波数を除去する為のノッチフィルタが設けてある。

【0003】

ＮＣ制御装置はスイープ信号発生器と、周波数分析器とを備える。スイープ信号発生器から、一定振幅で周波数を徐々に変化させた正弦波が位置指令として入力される。周波数分析器は、入力された正弦波に基づき、共振周波数を求める。ＮＣ制御装置は、求めた共振周波数をノッチフィルタの中心周波数に設定し、供給周波数を除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５－３４６８１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＮＣ制御装置はノッチフィルタの深さを設定していないので、安定した制御系を容易に構成することができない。

【0006】

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ノッチフィルタの深さを設定することができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一実施形態に係る制御装置は、移動対象に対する速度指令と速度検出部によって検出される前記移動対象の速度との差分に基づく信号を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器の出力に適用されるノッチフィルタとを備える工作機械の制御装置であって、前記移動対象への積載に関する第一積載条件を満たす前記移動対象に予め推定した推定動作を実行させた場合における第一平均速度 と、前記移動対象への積載に関する第二積載条件を満たす前記移動対象に前記推定動作を実行させた場合における第二平均速度との比に基づいて、前記第二積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合におけるゲイン余裕の増加量を推定する増加量推定部を備える。

【0008】

本開示においては、第二積載条件を満たす場合に、第一積載条件におけるゲイン余裕と比較した際のゲイン余裕の増加量を推定する。推定した増加量はノッチフィルタの深さの演算に使用される。

【0009】

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記第一積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合における予め定めたゲイン余裕と、前記増加量推定部にて推定した前記増加量とを加算する加算部を備える。

【0010】

本開示においては、第一積載条件を満たす場合における予め定めたゲイン余裕と、前記増加量とを加算する。加算結果は、ノッチフィルタの深さの演算に使用される。

【0011】

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記工作機械は、前記移動対象を駆動するモータと、前記ノッチフィルタの出力と、前記推定動作に対応する周波数を示す信号とに基づき、前記モータに供給するトルクを制御するトルク制御部を備え、前記周波数に含まれる共振周波数と、前記加算部の加算結果とに基づき、前記ノッチフィルタの深さを演算する深さ演算部を備える。

【0012】

本開示においては、共振周波数と、加算結果とに基づいて、ノッチフィルタの深さを演算する。

【0013】

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記推定動作に対応する周波数を示す信号は正弦波状のトルク指令を含み、前記トルク指令に基づいて前記共振周波数を推定する周波数推定部を備え、前記深さ演算部は、前記周波数推定部が推定する前記共振周波数に基づき、前記ノッチフィルタの深さを演算する。

【0014】

本開示においては、周波数推定部が推定する共振周波数に基づき、ノッチフィルタの深さを演算する。

【0015】

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振しないように、前記増幅器の増幅率を変更する変更部を備える。

【0016】

本開示においては、共振周波数の推定中に発振しないように、増幅器の増幅率を変更する。

【0017】

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記変更部は、前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振したか否かを判定する判定部を備え、前記判定部にて前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振したと判定する間、前記増幅率の低下を行い、前記周波数推定部は、前記増幅率の低下を行う都度、前記共振周波数の推定を行い、前記深さ演算部は、前記判定部にて前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振していないと判定した場合に、前記ノッチフィルタの深さを演算する。

【0018】

本開示においては、周波数推定部による共振周波数の推定中に発振していないと判定した場合に、ノッチフィルタの深さを演算する。

【0019】

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記判定部は、前記第二平均速度が前記第一平均速度と所定係数との乗算値以上である場合、前記周波数推定部による前記共振周波数の推定中に発振したと判定する。

【0020】

本開示においては、共振周波数の推定中に発振したか否かの判定を実現する。

【0021】

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記移動対象はテーブルを含み、前記第一積載条件は無積載であることを含み、前記第二積載条件は少なくとも治具を前記テーブルに積載することを含む。

【0022】

本開示においては、第一平均速度は、無積載のテーブルが移動する場合の平均速度である。第二平均速度は、少なくとも治具を積載したテーブルが移動する場合の平均速度である。

【0023】

本開示の一実施形態に係る制御方法は、移動対象に対する速度指令と速度検出部によって検出される前記移動対象の速度との差分に基づく信号を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器の出力に適用されるノッチフィルタとを備える工作機械の制御方法であって、前記移動対象への積載に関する第一積載条件を満たす前記移動対象に予め推定した推定動作を実行させた場合における第一平均速度と、前記移動対象への積載に関する第二積載条件を満たす前記移動対象に前記推定動作を実行させた場合における第二平均速度との比に基づいて、前記第二積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合におけるゲイン余裕の増加量を推定する。

【0024】

本開示においては、第二積載条件を満たす場合に、第一積載条件におけるゲイン余裕と比較した際のゲイン余裕の増加量を推定する。推定した増加量はノッチフィルタの深さの演算に使用される。

【0025】

本開示の一実施形態に係るコンピュータプログラムは、移動対象に対する速度指令と速度検出部によって検出される前記移動対象の速度との差分に基づく信号を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器の出力に適用されるノッチフィルタとを備える工作機械を制御するコンピュータプログラムであって、前記工作機械の制御装置に、前記移動対象への積載に関する第一積載条件を満たす前記移動対象に予め推定した推定動作を実行させた場合における第一平均速度と、前記移動対象への積載に関する第二積載条件を満たす前記移動対象に前記推定動作を実行させた場合における第二平均速度との比に基づいて、前記第二積載条件を満たす前記移動対象を移動させる場合におけるゲイン余裕の増加量を推定する処理を実行させる。

【0026】

本開示においては、第二積載条件を満たす場合に、第一積載条件におけるゲイン余裕と比較した際のゲイン余裕の増加量を推定する。推定した増加量はノッチフィルタの深さの演算に使用される。

【発明の効果】

【0027】

本開示の一実施形態に係る制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムにあっては、第二積載条件を満たす場合に、第一積載条件におけるゲイン余裕と比較した際のゲイン余裕の増加量を推定する。推定した増加量はノッチフィルタの深さの演算に使用される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】工作機械の略示斜視図である。

【図2】工作機械のブロック図である。

【図3】Ｘ軸モータに関するブロック線図である。

【図4】ノッチフィルタの深さを演算する深さ演算処理を説明するフローチャートである。

【図5】ノッチフィルタを適用した場合の周波数特性を模式的に示すボード線図である。

【図6】図５に示すボード線図の部分拡大図である。

【図7】各ゲイン余裕と、共振周波数と、ノッチフィルタの深さとの関係を示すマップの作成処理を説明するフローチャートである。

【図8】各ゲイン余裕と、中心周波数及びノッチフィルタの深さとの関係を示すマップの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図中の上下前後左右を使用する。図１は、工作機械１の略示斜視図である。工作機械１は、前後に延びた矩形の基台２を備える。基台２の上面後部に立柱３が設けてある。立柱３の後面に制御装置４が設けてあり、立柱３の前面に主軸ヘッド５が設けてある。主軸ヘッド５は、上下方向に移動可能である。

【0030】

主軸ヘッド５は上下延びる主軸（図示略）を備える。主軸の下端部に工具を装着する。主軸ヘッド５の上端部には主軸の回転を行う主軸モータ６が設けてある。立柱３の上下方向中途部に、二つの連結板８を介して工具マガジン７が設けてある。二つの連結板８は立柱３から前方に突出し、左右に並ぶ。二つの連結板８の前端部に工具マガジン７が固定してある。工具マガジン７は、例えばタレット式の工具マガジン７であり、複数の工具を収納する。工具マガジン７は主軸ヘッド５よりも前側に位置する。制御装置４は、マガジンモータ７ａ（図２参照）の駆動によって工具マガジン７を回転して、工具を所定位置に割り出し、Ｚ軸モータ５ａ（図２参照）の駆動によって、主軸ヘッド５の下降を行い、主軸に工具を装着する。また制御装置４は、Ｚ軸モータ５ａの駆動によって、主軸ヘッド５の上昇を行い、工具を主軸から取り外し、工具マガジン７に収納する。

【0031】

基台２の上面前部にワークを保持する保持装置１１が設けてある。保持装置１１は、テーブル９及び移動台１０を備える。テーブル９は移動台１０の上に設けてある。テーブル９はＸ軸モータ９ａ（図２参照）の駆動によって、左右方向に移動する。移動台１０はＹ軸モータ１０ａ（図２参照）の駆動によって、前後方向に移動する。移動台１０の移動によって、テーブル９は前後方向に移動する。

【0032】

図２は、工作機械１のブロック図である。制御装置４は、制御部４ａ、主記憶部４ｂ、補助記憶部４ｃ及びインタフェース４ｄを備える。制御部４ａは、プロセッサ又はロジック回路を含む。プロセッサとしては、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ又はＧＰＵ等が挙げられる。ロジック回路としては、例えばＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ又はＣＰＬＤ等が挙げられる。

【0033】

主記憶部４ｂは揮発性メモリ、例えばＲＡＭを含む。補助記憶部４ｃは、例えば不揮発性メモリ又はハードディスク等を有する。不揮発性メモリは、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ等である。補助記憶部４ｃは工作機械１の制御プログラム（プログラム製品）を記憶する。制御プログラムは加工プログラム、共振周波数を求めるプログラム及びノッチフィルタの深さを演算するプログラム等を含む。補助記憶部４ｃは後述の基準平均速度Ｖ_b 、所定係数α、ゲイン余裕ｇ_md、深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）を予め記憶する。尚制御プログラムを記憶した持ち運び可能な記憶媒体４ｅ、例えば光ディスクに制御プログラムを記憶し、記憶媒体４ｅから補助記憶部４ｃにインストールしてもよい。光ディスクとしては、例えばＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ等が挙げられる。また制御装置４を通信可能に構成し、ネットワークを介してサーバから補助記憶部４ｃに制御プログラムをダウンロードしてもよい。

【0034】

ＣＰＵ４ａは補助記憶部４ｃからＲＡＭ４ｂに制御プログラムを読み出し、制御プログラムに基づき、駆動信号をインタフェース４ｄ、及び駆動回路９ｂ、１０ｂ、５ｂ、６ｂ又は７ｂを介してＸ軸モータ９ａ、Ｙ軸モータ１０ａ、Ｚ軸モータ５ａ、主軸モータ６又はマガジンモータ７ａに出力する。Ｘ軸モータ９ａにエンコーダ９ｃが設けてある。Ｙ軸モータ１０ａにエンコーダ１０ｃが設けてある。エンコーダ９ｃ、１０ｃは駆動回路９ｂ、１０ｂに検出値を送信する。駆動回路９ｂ、１０ｂはエンコーダ９ｃ、１０ｃの検出値を受け、フィードバック制御を実施する。

【0035】

Ｚ軸モータ５ａ、主軸モータ６及びマガジンモータ７ａにエンコーダ（図示略）が設けてある。エンコーダは駆動回路５ｂ、６ｂ、７ｂに検出値を送信する。駆動回路５ｂ、６ｂ、７ｂはエンコーダの検出値を受け、フィードバック制御を実施する。作業者は操作部２０を操作し、操作部２０はインタフェース４ｄを介して制御装置４に情報を入力する。操作部２０はキーボード、タッチパネル又はスイッチ等を有する。制御装置４はインタフェース４ｄを介して表示部２９に表示信号を出力する。表示部２９は情報を表示する。表示部２９は、液晶パネル又は有機ＥＬパネル等を備える。

【0036】

図３は、Ｘ軸モータ９ａに関するブロック線図である。駆動回路９ｂは、位置制御部２１、速度制御部２２、ノッチフィルタ２３、トルク制御部２４、速度検出部２５及び生成部２６等を備える。位置制御部２１には、制御プログラムに基づいて入力された位置指令４０とエンコーダ９ｃの検出値４１との差分、即ち位置指令４０の位置から検出値４１を減算した値を示す信号が入力される。検出値４１は位置フィードバックである。位置制御部２１は増幅器（図示略）等を有し、入力された差分を増幅して速度指令４２を出力する。速度検出部２５は微分器（図示略）等を有する。検出値４１は速度検出部２５に入力される。速度検出部２５は検出値に基づき、Ｘ軸モータ９ａの回転速度４３、即ち速度フィードバックを求めて出力する。

【0037】

速度制御部２２には、速度指令４２と回転速度４３との差分、即ち速度指令４２から回転速度４３を減算した信号が入力される。速度制御部２２は増幅器２２ａ等を有し、入力された差分を増幅してトルク指令４４を出力する。増幅器２２ａの増幅率は変更可能である。制御部４ａは増幅器２２ａの増幅率を変更することができる。トルク指令４４はノッチフィルタ２３に入力される。

【0038】

ノッチフィルタ２３に中央周波数が設定してある。ノッチフィルタ２３は入力信号における中央周波数の信号成分を減衰させて、出力する。ノッチフィルタ２３は、トルク指令４４から中央周波数の信号成分を減衰させて、出力する。

【0039】

生成部２６は、正弦波状のトルク指令を出力する。生成部２６は、正弦波状のトルク指令の周波数を変更することができる。生成部２６は、共振周波数を検出する為に、所定の周波数範囲において周波数を変更し、各周波数のトルク指令を出力することができる。

【0040】

Ｘ軸モータ９ａに、Ｘ軸モータ９ａに流れた電流を検出する電流検出器９ｅが設けてある。ノッチフィルタ２３からのトルク指令の値（電流値）と、生成部２６からのトルク指令の値（電流値）とは加算され、加算結果から電流検出器９ｅにて検出した電流値、即ち電流フィードバックが減算される。減算結果はトルク制御部２４に入力される。トルク制御部２４は電流指令をＸ軸モータ９ａに出力する。Ｘ軸モータ９ａは電流指令に基づいて回転する。

【0041】

演算回路９ｄは、速度検出部３０、平均化部３１、周波数平均速度演算部３２、積算平均速度演算部３３、バンドストップフィルタ３４及び平均化部３５等を備える。検出値４１は速度検出部３０に入力される。速度検出部３０は微分器を有する。速度検出部３０は検出値に基づき、Ｘ軸モータ９ａの回転速度を求めて、平均化部３１及びバンドストップフィルタ３４に出力する。平均化部３１は、回転速度を絶対値にして平均化し、周波数平均速度演算部３２に出力する。

【0042】

バンドストップフィルタ３４は、回転速度を示す信号から、生成部２６からトルク制御部２４に入力されたトルク指令の周波数と同じ周波数の信号成分を減衰させて、平均化部３５に出力する。平均化部３５は、トルク指令の周波数と同じ周波数の信号成分を減衰させた回転速度を絶対値にして平均化し、周波数平均速度演算部３２に信号を出力する。

【0043】

周波数平均速度演算部３２は、平均化部３１から入力された回転速度、即ち生成部２６からトルク制御部２４に入力されたトルク指令の周波数と同じ周波数の信号成分を含む回転速度から、平均化部３５から入力された回転速度、生成部２６からトルク制御部２４に入力されたトルク指令の周波数と同じ周波数の信号成分を減衰させた回転速度を減算し、平均速度を演算する。換言すれば、周波数平均速度演算部３２は、生成部２６からトルク制御部２４に入力されたトルク指令と同じ周波数の信号成分について、平均速度を演算する。

【0044】

生成部２６は、所定の周波数範囲において周波数を変更し、各周波数のトルク指令を出力する。周波数平均速度演算部３２は、生成部２６にてトルク指令の周波数が変更される都度、平均速度Ｖ_ave を演算する。制御部４ａは、周波数平均速度演算部３２が演算した周波数の異なる各平均速度Ｖ_ave を、周波数に紐づけて補助記憶部４ｃに逐次記憶する。制御部４ａは、最も高い平均速度Ｖ_ave を有する周波数を共振周波数と推定する。

【0045】

積算平均速度演算部３３は、周波数平均速度演算部３２が出力した周波数の異なる各平均速度を積算して平均化し、積算平均速度を制御装置４に出力する。補助記憶部４ｃは積算平均速度を記憶する。Ｙ軸モータ１０ａの駆動回路１０ｂ及び演算回路１０ｄは、Ｘ軸モータ９ａの駆動回路９ｂ及び演算回路９ｄと同様な構成を備えており、その詳細な説明を省略する。

【0046】

例えば作業者は加工を開始する前にテーブル９に治具１２を搭載し、制御装置４にノッチフィルタ２３の深さを演算させて、ノッチフィルタ２３に深さを設定することができる。制御部４ａは、例えばＸ軸モータ９ａを駆動し、ノッチフィルタ２３の深さを演算する。なお作業者は治具１２にワークを設けて、ノッチフィルタ２３の深さを演算させることもできる。

【0047】

図４は、ノッチフィルタ２３の深さを演算する深さ演算処理を説明するフローチャートである。ここでは、制御部４ａがＸ軸モータ９ａに移動指令、即ち位置指令４０を出力し、ノッチフィルタ２３の深さを演算する場合について説明する。

【0048】

制御部４ａは、速度制御部２２の増幅器２２ａの増幅率を所定割合、例えば５％低下させる（Ｓ１）。制御部４ａは共振周波数を推定する（Ｓ２）。ステップＳ２を実行する制御部４ａは周波数推定部に対応する。制御部４ａは補助記憶部４ｃを参照し、周波数平均速度演算部３２が演算した周波数の異なる各平均速度のうち、最も高い平均速度Ｖ_ave を有する周波数を共振周波数ｆ_m と推定する。平均速度Ｖ_ave は、治具をテーブル９に積載すること、即ち第二積載条件が成立する場合における平均速度である。平均速度Ｖ_ave は、第二平均速度に対応する。

【0049】

制御部４ａは、共振周波数ｆ_m の推定中に発振したか否か判定する（Ｓ３）。共振周波数ｆ_m の推定中に発振したと判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部４ａはステップＳ１に処理を戻し、増幅率を更に低下させて、共振周波数ｆ_m を再度推定する。ステップＳ１及びＳ３を実行する制御部４ａは変更部に対応する。ステップＳ３を実行する制御部４ａは判定部に対応する。共振周波数の推定中に発振した場合、周波数平均速度演算部３２は、誤った平均速度を演算する可能性が高い。そのため、制御部４ａは、共振周波数ｆ_m の推定中に発振しないように、増幅器２２ａの増幅率を更に低下させて、共振周波数ｆ_m を再度推定する。

【0050】

ステップＳ３において、制御部４ａは、例えば平均速度Ｖ_ave が基準平均速度Ｖ_b と所定係数αとの乗算値以上であるか否か、即ちＶ_ave ≧Ｖ_b ×αが成立するか否か判定する。基準平均速度Ｖ_b は、テーブル９が無積載であること、即ち第一積載条件が成立する場合における平均速度である。基準平均速度Ｖ_b は積算平均速度演算部３３にて演算される平均速度であり、予め求めてある。例えば、サンプルとして複数台(例えば５台)で計測した平均値を基準平均速度Ｖ_b として求めてもよく、また、工作機械を製造・出荷する際に、無積載の状態で計測して１台ずつ固有の値を基準平均速度Ｖ_b として求めてもよい。基準平均速度Ｖ_b は第一平均速度に対応する。所定係数αは、例えば実験によって予め求めてある。平均速度Ｖ_ave が基準平均速度Ｖ_b と所定係数αとの乗算値以上である場合、発振したと判定する。平均速度Ｖ_ave が基準平均速度Ｖ_b と所定係数αとの乗算値以上でない場合、発振していないと判定する。

【0051】

ステップＳ３において、発振していないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、制御部４ａはゲイン余裕増加量ｇ_meを推定する（Ｓ４）。ステップＳ４を実行する制御部４ａは増加量推定部に対応する。ゲイン余裕増加量ｇ_meは以下の式で表される。
ｇ_me＝－２０１ｌｏｇ₁₀(Ｖ_ave ／Ｖ_b )

【0052】

ゲイン余裕増加量ｇ_meは、第二積載条件を満たすテーブル９を移動させる場合における第一積載条件下でのゲイン余裕と比較した際のゲイン余裕の増加量を示す。治具１２を積載した場合、例えば無積載の場合に比べて、治具のイナーシャ分ゲインが低下するため、ゲイン余裕が増加する。この増加したゲイン余裕の増加量がゲイン余裕増加量ｇ_meに相当する。

【0053】

制御部４ａは、推定したゲイン余裕増加量ｇ_meとゲイン余裕ｇ_mdとを加算し、ゲイン余裕低下許容量ｇ_m を演算する（Ｓ５）。即ち制御部４ａは、ｇ_m ＝ｇ_me＋ｇ_mdを演算する。ステップＳ５を実行する制御部４ａは加算部に対応する。ゲイン余裕ｇ_mdは、無積載のテーブル９、即ち第一積載条件を満たすテーブル９を移動させる場合におけるのゲイン余裕を示し、予め求めてある。即ち、ゲイン余裕低下許容量ｇ_m は、無積載の場合のゲイン余裕に、治具１２の積載によって増加したゲインを加味した、ノッチフィルタ２３の深さの演算に使用するパラメータである。なおｇ_m 、ｇ_me、ｇ_mdは全てノッチフィルタ適用前の値である。

【0054】

制御部４ａは、ノッチフィルタ２３の深さを演算する（Ｓ６）。ステップＳ６を実行する制御部４ａは深さ演算部に対応する。制御部４ａは、深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）に、推定した共振周波数ｆ_m と、ゲイン余裕低下許容量ｇ_m を適用し、ノッチフィルタ２３の深さを演算する。深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）は、例えば、以下のようにして求める。

【0055】

図５は、ノッチフィルタ２３を適用した場合の周波数特性を模式的に示すボード線図、図６は、図５に示すボード線図の部分拡大図である。図６は、位相交差周波数周りの部分を示す。図５及び図６は、４００Ｈｚを中心周波数としたノッチフィルタ２３を適用した場合のボード線図である。図６のゲイン線図において、ゲイン余裕Ｇ１はグラフ５１ａのゲイン余裕を示し、ゲイン余裕Ｇ２はグラフ５２ａのゲイン余裕を示し、ゲイン余裕Ｇ３はグラフ５３ａのゲイン余裕を示し、ゲイン余裕Ｇ４はグラフ５４ａのゲイン余裕を示し、ゲイン余裕Ｇ５はグラフ５５ａのゲイン余裕を示す。グラフ５１ａのノッチフィルタ２３の深さをｄ１、グラフ５２ａの前記深さをｄ２、グラフ５３ａの前記深さをｄ３、グラフ５４ａの前記深さをｄ４、グラフ５５ａの前記深さをｄ５とした場合、深さの大きさの関係は、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４＜ｄ５である。

【0056】

図５及び図６の位相線図において、グラフ５１ｂはゲイン線図のグラフ５１ａに対応し、グラフ５２ｂはグラフ５２ａに対応し、グラフ５３ｂはグラフ５３ａに対応し、グラフ５４ｂはグラフ５４ａに対応し、グラフ５５ｂはグラフ５５ａに対応する。

【0057】

後述の作成処理に示すように、無積載の場合において、所定の周波数範囲に含まれる各周波数を中心周波数とするノッチフィルタ２３を駆動回路９ｂに適用したゲイン余裕をシミュレーションで演算する。例えば、所定の周波数範囲が３００から９００Ｈｚである場合、まず３００Ｈｚを中心周波数とし、異なる深さを有する複数のノッチフィルタ２３を適用し、各ノッチフィルタ２３を適用した場合のゲイン余裕を求める。次に、中心周波数を変更し、例えば３１０Ｈｚを中心周波数とし、異なる深さを有する複数のノッチフィルタ２３を適用し、各ノッチフィルタ２３を適用した場合のゲイン余裕を求める。このようにして、中心周波数を９００Ｈｚになるまで変更し、ゲイン余裕を求める。例えば図６に示すように、各中心周波数について、ゲイン余裕Ｇ１～Ｇ５を求める。後述の作成処理に示すように、ゲイン余裕等を使用して、点群が記憶される。

【0058】

図７は、各ゲイン余裕と、共振周波数と、ノッチフィルタの深さとの関係を示すマップの作成処理を説明するフローチャート、図８は、各ゲイン余裕と、共振周波数と、ノッチフィルタの深さとの関係を示すマップの一例である。各ゲイン余裕と、共振周波数と、ノッチフィルタの深さとの関係を示すマップは予め作成される。

【0059】

マップは、例えば以下のようにして作成される。ここでは、マップの作成処理を行うコンピュータプログラムに基づいて、作成装置がマップの作成を実行する場合について説明する。作成装置は制御部及び記憶部を有する。制御部はプロセッサまたはロジック回路等を備える。記憶部は書き換え可能である。記憶部は、パラメータとして、ゲイン余裕低下許容量ｇ_md、ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ、ノッチフィルタ２３の深さｄを予め記憶し、ノッチフィルタ２３適用後のゲイン余裕の低下量ｇ_m1n を予め記憶し、所定値β、γ、δ、最小周波数ｆ_min 、最大周波数ｆ_max 、最大深さｄ_max 最大ゲイン余裕低下量ｇ_max を予め記憶する。また後述の作成処理にて作成された点群を記憶するための記憶領域を示すパラメータとして、マップｄ_map （ｆ、ｇ_md）を予め記憶する。

【0060】

まず制御部は、無積載の場合、即ち第一積載条件を満たす場合の周波数特性からノッチフィルタ２３適用前のゲイン余裕ｇ_m1を求める（Ｓ１１）。制御部は、ゲイン余裕低下許容量ｇ_mdに初期値（例えば０．５[ｄＢ]）を記憶し（Ｓ１２）、中心周波数ｆに初期値（最小周波数ｆ_min 、例えば３００Ｈｚ）を記憶し（Ｓ１３）、深さｄに初期値（例えば－２．５[ｄＢ]）を記憶する（Ｓ１４）。

【0061】

制御部は、中心周波数ｆ、深さｄのノッチフィルタ２３の周波数特性を演算して、無積載の場合における周波数特性に加算し、ノッチフィルタ２３を適用した周波数特性を演算する（Ｓ１５）。制御部は、ノッチフィルタ２３を適用した周波数特性のゲイン余裕ｇ_mnを求める（Ｓ１６）。制御部は、ノッチフィルタ２３適用後のゲイン余裕の低下量ｇ_m1n を求める。具体的には、ｇ_m1－ｇ_mnを演算する（Ｓ１７）。

【0062】

制御部は、ノッチフィルタ２３適用後のゲイン余裕の低下量ｇ_m1n が、ゲイン余裕低下許容量ｇ_mdを超過したか否か判定する（Ｓ１８）。ｇ_m1n がｇ_mdを超過している場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、制御部は深さｄに所定値βを加算する（Ｓ１９）。βは、例えば２．５[ｄＢ]である。制御部は深さｄを、中心周波数ｆ及びゲイン余裕低下許容量ｇ_mdにおける最適な深さとしてマップｄ_map （ｆ、ｇ_md）に記憶する（Ｓ２０）。

【0063】

制御部は、中心周波数ｆに所定値γを加算し、深さｄに初期値（例えば－２．５[ｄＢ]）を記憶する（Ｓ２１）。所定値γは、例えば１０[Ｈｚ]である。制御部は、中心周波数ｆが最大周波数ｆ_max を超過したか否か判定する（Ｓ２２）。最大周波数ｆ_max は、例えば所定の周波数範囲の最大値である。前記最大値は例えば９００[Ｈｚ]である。中心周波数ｆが最大周波数ｆ_max を超過していない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、制御部はステップＳ１５に処理を戻す。

【0064】

中心周波数ｆが最大周波数ｆ_max を超過している場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、制御部はゲイン余裕低下許容量ｇ_mdに所定値δを加算し、中心周波数ｆに最小周波数ｆ_min を記憶する（Ｓ２３）。所定値δは例えば０．５[ｄＢ]であり、最小周波数ｆ_min は、例えば所定の周波数範囲の最小値である。前記最小値は例えば３００[Ｈｚ]である。制御部は、ゲイン余裕低下許容量ｇ_mdが、最大ゲイン余裕低下量ｇ_max を超過しているか否か判定する（Ｓ２４）。最大ゲイン余裕低下量ｇ_max は、例えば８．０[ｄＢ]である。ゲイン余裕低下許容量ｇ_mdが最大ゲイン余裕低下量ｇ_max を超過していない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、制御部は処理をステップＳ１５に戻す。ゲイン余裕低下許容量ｇ_mdが最大ゲイン余裕低下量ｇ_max を超過している場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、制御部は処理を終了する。

【0065】

ステップＳ１８において、ｇ_m1n がｇ_mdを超過していない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、制御部は、深さｄから所定値βを減算する（Ｓ２５）。即ち、深さｄをより深くする。制御部は、深さｄが最大深さｄ_max を超過したか否か判定する（Ｓ２６）。最大深さｄ_max は例えば３７．５[ｄＢ]である。深さｄが最大深さｄ_max を超過した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、制御部は、処理をステップＳ１９に進める。深さｄが最大深さｄ_max を超過していない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、制御部は、処理をステップＳ１５に戻す。

【0066】

上述の作成処理において、ノッチフィルタ２３の深さｄは、例えば、初期値の－２．５[ｄＢ]から最大深さｄ_max の－３７．５[ｄＢ]まで２．５[ｄＢ]刻みで設定可能である。例えばステップＳ１９、ステップＳ２１及びステップＳ２５において、ノッチフィルタ２３の深さｄは２．５[ｄＢ]刻みで変更される。またノッチフィルタ２３の中心周波数ｆは、例えば最小周波数ｆ_min の３００[Ｈｚ]から最大周波数ｆ_max の９００[Ｈｚ]まで１０[Ｈｚ]刻みで設定可能である。例えば、ステップＳ２１において、ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆは１０[Ｈｚ]刻みで変更される。またゲイン余裕低下許容量ｇ_mdは、初期値の０．５[ｄＢ]から最大ゲイン余裕低下量ｇ_max の８．０[ｄＢ]まで０．５[ｄＢ]刻みで設定可能である。例えばステップＳ２３において、最大ゲイン余裕低下量ｇ_max は０．５[ｄＢ]刻みで変更される。上述の作成処理によって、マップｄ_map （ｆ、ｇ_md）に記憶された点群が図８の点群に相当する。

【0067】

作成したマップに基づいて、即ち、各ゲイン余裕と、共振周波数（中心周波数）と、ノッチフィルタの深さとの関係に基づいて、深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）が作成される。深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）は例えば以下の式（１）～（３）で表される。

【0068】

ｄ＝－１０^a ×（ｆ-ｆ_b ）＋ｂ・・・・・（１）
ａ＝ａ₃ ｇ³ ＋ａ₂ ｇ² ＋ａ₁ ｇ¹ ＋ａ₀ ・・（２）
ｂ＝ｂ₃ ｇ³ ＋ｂ₂ ｇ² ＋ｂ₁ ｇ¹ ＋ｂ₀ ・・（３）
ここで、ｄはノッチフィルタ２３の深さ、ｆは共振周波数、ｇはゲイン余裕、ｆ_b は基準周波数（例えば、所定の周波数範囲における最小周波数ｆ_min ）、ａ_n 及びｂ_n は３次関数の係数を示す。ａ_n 及びｂ_n は予め定めてある。図８の破線で示したグラフ５１ｃ～５８ｃは深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）を視覚的に表す。深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）は３次関数に限定されず、２次以下の関数または４次以上の関数でもよい。深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）は、計算量及び要求される精度等に基づいて決定すればよい。

【0069】

推定した共振周波数ｆ_m 及びゲイン余裕低下許容量ｇ_m を深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）のｆ,ｇに適用し、ノッチフィルタ２３の深さｄ、即ち適切なノッチフィルタ２３の深さを求める。例えば、制御部４ａは、共振周波数ｆ_m 及び深さ推奨値を表示部２９に表示する。作業者は表示部２９を視認し、操作部２０を操作して、共振周波数ｆ_m 及び深さ推奨値を入力し、適切なノッチフィルタ２３の深さを設定することができる。

【0070】

ノッチフィルタ２３の深さを求めない場合、深さを決定する為に周波数解析用の測定器、例えば周波数アナライザを使用し、治具１２を積載した状態の周波数特性を取得するか、または過去の事例から平均的な深さのノッチフィルタ２３を設定しておき、徐々に深くして発振が収まる点を探索する等の対応が必要となる。このような対応をした場合、時間及び費用が嵩み、また熟練した作業者が必要である。実施の形態によれば、このような時間及び費用を削減し、熟練した作業者が不要となる。また本実施の形態では、ノッチフィルタ２３の深さを、ゲイン余裕低下許容量ｇ_m をパラメータとすることで、モータのフィードバックシステムの安定性を確保して決めている。そのため、必要以上に強い補償にしてモータのフィードバックシステムを不安定にすることを抑制しつつ、最大の補償量が得られるノッチフィルタを選択できるため、共振の抑制を容易にできる。

【0071】

なお深さ計算関数ｄ（ｆ,ｇ）に代えて、マップを補助記憶部４ｃに記憶し、マップに基づいてノッチフィルタ２３の深さを求めてもよい。

【0072】

なおＹ軸モータ１０ａについても、Ｘ軸モータ９ａの場合と同様に、共振周波数及びノッチフィルタの深さを演算してもよい。なおＺ軸モータ５ａ、主軸モータ６又はマガジンモータ７ａについて、共振周波数及びノッチフィルタの深さを演算する構成を設けてもよい。即ち、共振周波数及びノッチフィルタの深さを演算する移動対象はテーブル９に限らず、主軸ヘッドまたはマガジンモータ７ａを対象にしてもよい。また本発明は、Ｘ軸またはＹ軸方向に平行移動するテーブルを駆動するモータのみならず、Ｘ軸に平行な軸であるＡ軸回りに回転するテーブル、Ｙ軸と平行な軸であるＢ軸回りに回転するテーブル、Ｚ軸に平行な軸であるＣ軸回りに回転するテーブルを駆動するモータにも適応可能である。

【0073】

実施の形態において、制御装置４は駆動回路及び演算回路を含まないが、制御装置４は駆動回路及び演算回路を含んでもよい。

【0074】

実施の形態に係る制御装置４にあっては、第二積載条件を満たす場合に、第一積載条件におけるゲイン余裕ｇ_mdと比較した際のゲイン余裕増加量ｇ_meを推定する。推定したゲイン余裕増加量ｇ_meはノッチフィルタ２３の深さの演算に使用される。また第一積載条件を満たす場合における予め定めたゲイン余裕ｇ_mdと、ゲイン余裕増加量ｇ_meとを加算する。加算結果は、ノッチフィルタの深さの演算に使用される。また共振周波数ｆ_m と、加算結果ｇ_m とに基づいて、ノッチフィルタ２３の深さを演算する。

【0075】

また共振周波数の推定中に発振しないように、増幅器２２ａの増幅率を変更する。また共振周波数の推定中に発振していないと判定した場合に、ノッチフィルタ２３の深さを演算する。また共振周波数の推定中に発振したか否かの判定を実現する。

【0076】

なおコンピュータプログラムは、単一のコンピュータ上で、または１つのサイトに配置されるか、若しくは複数のサイトにわたって分散され、通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されるように展開することができる。

【0077】

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。各実施形態に記載した事項は相互に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した独立請求項及び従属請求項は、引用形式に関わらず全てのあらゆる組み合わせにおいて、相互に組み合わせることが可能である。さらに、特許請求の範囲には他の２以上のクレームを引用するクレームを記載する形式（マルチクレーム形式）を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム（マルチマルチクレーム）を記載する形式を用いて記載してもよい。

【符号の説明】

【0078】

１ 工作機械
４ 制御装置
４ａ 制御部
９ａ Ｘ軸モータ
１０ａ Ｙ軸モータ
２１ 位置制御部
２２ 速度制御部
２２ａ 増幅器
２３ ノッチフィルタ
２４ トルク制御部
２６ 生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】