特開 2025-48802 制御装置、および制御方法

(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】P2025048802

(43)【公開日】2025-04-03

(54)【発明の名称】制御装置、および制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 5/22 20060101AFI20250326BHJP

   B23Q 1/58 20060101ALI20250326BHJP

【ＦＩ】

B23Q5/22 530G

B23Q1/58 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024162117

(22)【出願日】2024-09-19

(31)【優先権主張番号】P 2023155651

(32)【優先日】2023-09-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(71)【出願人】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100185719

【弁理士】

【氏名又は名称】北原 悠樹

(72)【発明者】

【氏名】藤本 博志

(72)【発明者】

【氏名】藤本 浩太

(72)【発明者】

【氏名】伊佐岡 慶浩

(72)【発明者】

【氏名】寺田 祐貴

【テーマコード（参考）】

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C048BC02

3C048DD01

3C048EE00

(57)【要約】

【課題】ツインドライブ機構の駆動精度を従来よりも改善するための技術を提供する。
【解決手段】制御装置は、駆動機構は、第１，第２のモータと、第１，第２のモータの同時駆動によって同方向に駆動される駆動対象物とを備える。制御装置は、第１，第２のモータの角度に基づく重心位置の入力と、当該重心位置に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置を基準とする並進方向に係る電流指令値と、当該重心位置を基準とする回転方向に係る電流指令値とを生成する第１の制御部と、所定の変換行列に基づいて、並進方向に係る電流指令値と回転方向に係る電流指令値とを、第１，第２のモータ用の第１，第２の電流指令値に変換する変換部と、変換部による変換に伴う誤差を補正した上で、当該第１の電流指令値および当該第２の電流指令値のそれぞれを第１，第２のモータのそれぞれに出力する第２の制御部とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動機構の制御装置であって、
前記駆動機構は、
第１のモータと、
第２のモータと、
前記第１のモータおよび前記第２のモータの同時駆動によって同方向に駆動される駆動対象物とを備え、
前記制御装置は、
前記第１のモータの角度と前記第２のモータの角度とに基づく重心位置の入力と、当該重心位置に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置を基準とする並進方向に係る電流指令値と、当該重心位置を基準とする回転方向に係る電流指令値とを生成する第１の制御部と、
所定の変換行列に基づいて、前記並進方向に係る電流指令値と前記回転方向に係る電流指令値とを、前記第１のモータ用の第１の電流指令値と前記第２のモータ用の第２の電流指令値とに変換する変換部と、
前記変換部による変換に伴う誤差を補正した上で、当該第１の電流指令値および当該第２の電流指令値のそれぞれを前記第１のモータおよび前記第２のモータのそれぞれに出力する第２の制御部とを備える、制御装置。

【請求項2】

前記並進方向に係る電流指令値は、前記重心位置が前記目標位置に近付くように生成され、
前記回転方向に係る電流指令値は、前記第１のモータの角度と前記第２のモータの角度との差分値がゼロに近付くように生成される、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記誤差を補正する処理は、
前記第１のモータの角速度に比例する第１の所定値を補正前の前記第１の電流指令値に加算する処理と、
前記第２のモータの角速度に比例する第２の所定値を補正前の前記第２の電流指令値に加算する処理とを含む、請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記第１の所定値は、前記第１のモータの角速度に第１の係数を掛けた値に相当し、
前記第２の所定値は、前記第２のモータの角速度に第２の係数を掛けた値に相当し、
前記第１の係数および前記第２の係数は、前記第１のモータのイナーシャおよび前記第２のモータのイナーシャの比と、前記第１のモータの粘性係数および前記第２のモータの粘性係数の比とが等しくなるように決められている、請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記第２の制御部は、さらに、
補正後の前記第１の電流指令値を前記第１のモータに出力したことに伴う前記第１のモータの第１の角度を算出する処理と、
補正後の前記第２の電流指令値を前記第２のモータに出力したことに伴う前記第２のモータの第２の角度を算出する処理と、
前記算出された第１の角度と、前記算出された第２の角度と、前記第１のモータの第１のイナーシャと、前記第２のモータの第２のイナーシャとに基づいて、前記重心位置を算出する処理と、
前記算出された重心位置を前記第１の制御部にフィードバックする処理とを実行する、請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項6】

前記第１の制御部は、前記算出された第１の角度と、前記算出された第２の角度との差分値に対して所定の比例ゲインを掛けることで、前記回転方向に係る電流指令値を生成する、請求項５に記載の制御装置。

【請求項7】

請求項１または２に記載の制御装置と、
前記駆動機構とを備えた、工作機械。

【請求項8】

前記駆動対象物は、ワークまたは工具を回転可能に保持するための主軸である、請求項７に記載の工作機械。

【請求項9】

前記駆動対象物は、ワークを載置するためのテーブルである、請求項７に記載の工作機械。

【請求項10】

前記駆動対象物は、部材を搬送するためのローダである、請求項７に記載の工作機械。

【請求項11】

駆動機構の制御方法であって、
前記駆動機構は、
第１のモータと、
第２のモータと、
前記第１のモータおよび前記第２のモータの同時駆動によって同方向に駆動される駆動対象物とを備え、
前記制御方法は、
前記第１のモータの角度と前記第２のモータの角度とに基づく重心位置の入力と、当該重心位置に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置を基準とする並進方向に係る電流指令値と、当該重心位置を基準とする回転方向に係る電流指令値とを生成するステップと、
所定の変換行列に基づいて、前記並進方向に係る電流指令値と前記回転方向に係る電流指令値とを、前記第１のモータ用の第１の電流指令値と前記第２のモータ用の第２の電流指令値とに変換するステップと、
前記変換するステップに伴う誤差を補正した上で、当該第１の電流指令値および当該第２の電流指令値のそれぞれを前記第１のモータおよび前記第２のモータのそれぞれに出力するステップとを備える、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制御装置、および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、工作機械の大型化が進んでいる。それに伴って、工作機械内における駆動対象の物体も大型化している。大型の物体を駆動するための機構として、ツインドライブ機構がある。ツインドライブ機構は、２つのモータで同方向に物体を駆動する機構である。

【0003】

ツインドライブ機構においては、各モータの駆動軸間に干渉力が働く。この干渉力は、加工精度の低下の原因となっている。この問題を解決するための手段として、非特許文献１は、駆動機構の制御モデルを並進方向と回転方向とに分離することで駆動軸間の非干渉化を図る手法を開示している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】R. Nakashima, S. Kaku, H. Honda, R. Oguro, H. Miyakawa, T. Tsuji: "The Position Control for Linear Slider with Twin Linear Drives", IEEJ Transactions on Industry Applications, Vol.123, No.3, pp.278-285 (2003)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非特許文献１に開示される手法は、ツインドライブのリニアスライダを対象としている。また、当該手法においては、スライダの重量を並進方向の運動方程式の慣性とし、スライダのイナーシャを回転方向の運動方程式の慣性とするモデル化が行われている。これは、スライダを剛体と仮定する近似に基づいている。一方で、大型の物体の駆動制御においては、ツインドライブ機構の弾性が駆動精度に影響する。

【0006】

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、ツインドライブ機構の駆動精度を従来よりも改善するための技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一例では、駆動機構の制御装置が提供される。上記駆動機構は、第１のモータと、第２のモータと、上記第１のモータおよび上記第２のモータの同時駆動によって同方向に駆動される駆動対象物とを備える。上記制御装置は、上記第１のモータの角度と上記第２のモータの角度とに基づく重心位置の入力と、当該重心位置に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置を基準とする並進方向に係る電流指令値と、当該重心位置を基準とする回転方向に係る電流指令値とを生成する第１の制御部と、所定の変換行列に基づいて、上記並進方向に係る電流指令値と上記回転方向に係る電流指令値とを、上記第１のモータ用の第１の電流指令値と上記第２のモータ用の第２の電流指令値とに変換する変換部と、上記変換部による変換に伴う誤差を補正した上で、当該第１の電流指令値および当該第２の電流指令値のそれぞれを上記第１のモータおよび上記第２のモータのそれぞれに出力する第２の制御部とを備える。

【0008】

本開示の一例では、上記並進方向に係る電流指令値は、上記重心位置が上記目標位置に近付くように生成される。上記回転方向に係る電流指令値は、上記第１のモータの角度と上記第２のモータの角度との差分値がゼロに近付くように生成される。

【0009】

本開示の一例では、上記誤差を補正する処理は、上記第１のモータの角速度に比例する第１の所定値を補正前の上記第１の電流指令値に加算する処理と、上記第２のモータの角速度に比例する第２の所定値を補正前の上記第２の電流指令値に加算する処理とを含む。

【0010】

本開示の一例では、上記第１の所定値は、上記第１のモータの角速度に第１の係数を掛けた値に相当する。上記第２の所定値は、上記第２のモータの角速度に第２の係数を掛けた値に相当する。上記第１の係数および上記第２の係数は、上記第１のモータのイナーシャおよび上記第２のモータのイナーシャの比と、上記第１のモータの粘性係数および上記第２のモータの粘性係数の比とが等しくなるように決められている。

【0011】

本開示の一例では、上記第２の制御部は、さらに、補正後の上記第１の電流指令値を上記第１のモータに出力したことに伴う上記第１のモータの第１の角度を算出する処理と、補正後の上記第２の電流指令値を上記第２のモータに出力したことに伴う上記第２のモータの第２の角度を算出する処理と、上記算出された第１の角度と、上記算出された第２の角度と、上記第１のモータの第１のイナーシャと、上記第２のモータの第２のイナーシャとに基づいて、上記重心位置を算出する処理と、上記算出された重心位置を上記第１の制御部にフィードバックする処理とを実行する。

【0012】

本開示の一例では、上記第１の制御部は、上記算出された第１の角度と、上記算出された第２の角度との差分値に対して所定の比例ゲインを掛けることで、上記回転方向に係る電流指令値を生成する。

【0013】

本開示の他の例では、工作機械が提供される。上記工作機械は、上記制御装置と、上記駆動機構とを備える。

【0014】

本開示の一例では、上記駆動対象物は、ワークまたは工具を回転可能に保持するための主軸である。

【0015】

本開示の一例では、上記駆動対象物は、ワークを載置するためのテーブルである。

【0016】

本開示の一例では、上記駆動対象物は、部材を搬送するためのローダである。

【0017】

本開示の他の例では、駆動機構の制御方法が提供される。上記駆動機構は、第１のモータと、第２のモータと、上記第１のモータおよび上記第２のモータの同時駆動によって同方向に駆動される駆動対象物とを備える。上記制御方法は、上記第１のモータの角度と上記第２のモータの角度とに基づく重心位置の入力と、当該重心位置に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置を基準とする並進方向に係る電流指令値と、当該重心位置を基準とする回転方向に係る電流指令値とを生成するステップと、所定の変換行列に基づいて、上記並進方向に係る電流指令値と上記回転方向に係る電流指令値とを、上記第１のモータ用の第１の電流指令値と上記第２のモータ用の第２の電流指令値とに変換するステップと、上記変換するステップに伴う誤差を補正した上で、当該第１の電流指令値および当該第２の電流指令値のそれぞれを上記第１のモータおよび上記第２のモータのそれぞれに出力するステップとを備える。

【0018】

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】工作機械の外観の一例を示す図である。

【図2】工作機械に搭載されているツインドライブ機構の一例を示す図である。

【図3】制御装置の構成の一例を示す図である。

【図4】各定数の一例を示す。

【図5】工作機械の装置構成の一例を示す図である。

【図6】工作機械の装置構成の他の例を示す図である。

【図7】工作機械の装置構成のさらに他の例を示す図である。

【図8】ＣＮＣ（Computer Numerical Control）装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図9】ツインドライブ機構の制御処理の流れを示すフローチャートである。

【図10】第１比較例に従う制御装置の構成を示す図である。

【図11】第２比較例に従う制御装置の構成を示す図である。

【図12】第３比較例に従う制御装置の構成を示す図である。

【図13】評価実験で用いられた位置軌道を示す図である。

【図14】評価実験で用いられた角速度軌道を示す図である。

【図15】当該位置軌道と当該角速度軌道とを制御装置のそれぞれの入力として用いた場合における実験結果を示す図である。

【図16】変形例に従う制御装置の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

【0021】

＜Ａ．工作機械１００＞
まず、図１を参照して、実施の形態に従う工作機械１００について説明する。図１は、工作機械１００の外観の一例を示す図である。

【0022】

本明細書でいう「工作機械」とは、ワークを加工する機能を備えた種々の装置を包含する概念である。工作機械１００は、横形のマシニングセンタであってもよいし、立形のマシニングセンタであってもよい。あるいは、工作機械１００は、旋盤であってもよいし、その他の切削機械、研削機械、複合加工機、５軸加工機などであってもよい。また、工作機械１００は、除去加工のみを行うものに限られず、除去加工に加えて付加加工を行うものであってもよい。

【0023】

工作機械１００は、たとえば、カバー体１９０と、操作盤２００とを含む。

【0024】

カバー体１９０は、スプラッシュガードとも呼ばれ、工作機械１００の外観を成すとともに、ワークの加工エリアを区画形成している。また、カバー体１９０には、加工エリアに通じるドアＤＲが設けられている。ドアＤＲは、たとえば、スライド式のドアである。ドアＤＲは、モータなどの駆動源により開閉可能に構成されてもよいし、手動で開閉可能に構成されてもよい。

【0025】

操作盤２００は、汎用のコンピュータであり、加工に関する各種情報を表示するためのディスプレイを有する。当該ディスプレイは、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、またはその他の表示機器である。また、当該ディスプレイは、タッチパネルを備え、工作機械１００に対する各種操作をタッチ操作で受け付ける。

【0026】

＜Ｂ．ツインドライブ機構＞
次に、図２を参照して、ツインドライブ機構について説明する。図２は、工作機械１００に搭載されているツインドライブ機構１３０の一例を示す図である。

【0027】

ツインドライブ機構１３０は、２つのモータで１つの駆動対象物１５０を同方向に駆動する機構である。一例として、ツインドライブ機構１３０は、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒと、ボールねじ１３４Ｌ，１３４Ｒとで構成される。

【0028】

ツインドライブ機構１３０は、制御装置５０によって制御される。制御装置５０の詳細については後述する。

【0029】

図２には、ツインドライブ機構１３０の駆動対象物１５０の一例として、テーブル１５６が示されている。テーブル１５６には、工作機械１００による加工対象のワークが載置される。

【0030】

説明の便宜のために、以下では、駆動対象物１５０の並進方向を「Ｘ軸方向」とも称する。図２の例では、Ｘ軸方向は、水平面上の一方向に対応している。また、Ｘ軸方向に直交する方向を「Ｙ軸方向」とも称する。図２の例では、Ｙ軸方向は、水平面上の一方向に対応している。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方に直交する方向を「Ｚ軸方向」と称する。図２の例では、Ｚ軸方向は、重力方向と平行な方向である。

【0031】

モータ１３２Ｌは、ボールねじ１３４Ｌに接続されている。ボールねじ１３４Ｌは、モータ１３２Ｌによる回転運動を直線運動に変えるための機構である。ボールねじ１３４Ｌは、テーブル１５６の駆動方向（すなわち、Ｘ軸方向）に沿って設けられている。

【0032】

モータ１３２Ｒは、ボールねじ１３４Ｒに接続されている。ボールねじ１３４Ｒは、モータ１３２Ｒによる回転運動を直線運動に変えるための機構である。ボールねじ１３４Ｒは、テーブル１５６の駆動方向（すなわち、Ｘ軸方向）に沿って設けられている。すなわち、ボールねじ１３４Ｒは、ボールねじ１３４Ｌと平行になるように配置されている。

【0033】

より具体的には、ボールねじ１３４Ｌは、ねじ軸と、当該ねじ軸に螺合するナットとで構成されている。モータ１３２Ｌがボールねじ１３４Ｌのねじ軸を回転運動することにより、当該ナットと当該ねじ軸との間のボールが転動し、当該ナットは、当該ねじ軸に沿って直線的にスライドする。

【0034】

同様に、ボールねじ１３４Ｒは、ねじ軸と、当該ねじ軸に螺合するナットとで構成されている。ボールねじ１３４Ｒのねじ軸は、ボールねじ１３４Ｌのねじ軸と平行になるように配置されている。モータ１３２Ｒがボールねじ１３４Ｒのねじ軸を回転運動することにより、当該ナットと当該ねじ軸との間のボールが転動し、当該ナットは、当該ねじ軸に沿って直線的にスライドする。

【0035】

テーブル１５６は、ボールねじ１３４Ｌのナットと、ボールねじ１３４Ｒのナットとに固定されている。工作機械１００は、モータ１３２Ｌおよびモータ１３２Ｒを同時駆動することによって、テーブル１５６をＸ軸方向に直線駆動する。

【0036】

＜Ｃ．ツインドライブ機構の問題点＞
引き続き図２を参照して、ツインドライブ機構１３０の問題点について説明する。

【0037】

図２に示されるように、ツインドライブ機構１３０では、２つのモータ１３２Ｌ，１３２Ｒが１つのテーブル１５６を駆動する。このとき、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒの回転速度に差が生じると、軸ＡＸの周りにねじれが生じる。軸ＡＸは、Ｚ軸と平行なテーブル上の軸である。このように、ツインドライブ機構１３０においては、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒの駆動が互いに影響し合い、ねじれなどの干渉力がテーブル１５６に発生する。当該干渉力は、振動の原因にもなる。これにより、ワークの加工精度が低下してしまう。

【0038】

＜Ｄ．原理説明＞
そこで、実施の形態に従う制御装置５０は、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒ間の干渉力を抑制するような制御モデルによりツインドライブ機構１３０を制御する。具体的には、制御装置５０は、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒの２つの駆動軸を基準とする制御モデル（以下、「２軸座標系の制御モデル」ともいう。）ではなく、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒの回転角度に応じた重心位置を基準とする制御モデル（以下、「重心座標系の制御モデル」ともいう。）に基づいて、ツインドライブ機構１３０を制御する。

【0039】

ここで、２軸座標系の制御モデルを重心座標系の制御モデルに変換するためには、２つの駆動軸の粘性摩擦の比がイナーシャ比に等しい必要がある。しかしながら、これは一般には成立しない。そこで、発明者らは、粘性摩擦の比をイナーシャ比に等しくなるような仮想的な粘性摩擦（以下、「仮想粘性」ともいう。）を各モータの電流指令値に付与することで、重心座標系の制御モデルを成立させた。

【0040】

図３は、制御装置５０の構成の一例を示す図である。図３に示されるように、制御装置５０は、重心座標系の制御モデルを備えた制御部５１Ａと、仮想粘性を付加してモータ１３２Ｌ，１３２Ｒを制御する制御部５１Ｂとで構成される。

【0041】

図３に示されるように、制御部５１Ｂには、モータ１３２Ｌへの電流指令値「ｉ'_Ｌ」に対して仮想粘性に応じた電流指令値を付加する仮想粘性付加部７８と、モータ１３２Ｒへの電流指令値「ｉ'_Ｒ」に対して仮想粘性に応じた電流指令値を付加する仮想粘性付加部８８とが設けられている。これにより、制御部５１Ａに実装される重心座標系の制御モデルが成立する。

【0042】

なお、本明細書で用いる「電流指令値」とは、電流の大きさに相関する何らかのパラメータであってもよいし、電流そのものであってもよい。

【0043】

以下では、重心座標系の制御モデルを成立させるために仮想粘性を考慮する必要がある理由について説明する。

【0044】

弾性および慣性を考慮した２軸座標系の制御モデルは、下記の運動方程式（１ａ），（１ｂ）で示される。

【0045】

［式（１ａ）］

【0046】

［式（１ｂ）］

「ｉ'_Ｒ」は、モータ１３２Ｒに分配される電流指令値を示す。「ｉ'_Ｌ」は、モータ１３２Ｌに分配される電流指令値を示す。「Ｊ_Ｒ」は、モータ１３２Ｒのイナーシャを示す。「Ｊ_Ｌ」は、モータ１３２Ｌのイナーシャを示す。「Ｄ_Ｒ」は、モータ１３２Ｒの粘性係数を示す。「Ｄ_Ｌ」は、モータ１３２Ｌの粘性係数を示す。「Ｋ」は、弾性係数を示す。「Ｋ_ｔ」は、モータトルク係数を示す。「θ_Ｒ」は、モータ１３２Ｒの回転角度を示す。「θ_Ｌ」は、モータ１３２Ｌの回転角度を示す。

【0047】

「Ｊ_Ｒ」，「Ｄ_Ｒ」，「Ｊ_Ｌ」，「Ｄ_Ｌ」，「Ｋ」，「Ｋ_ｔ」は、定数である。図４は、各定数の一例を示す。

【0048】

ある制御入力「τ'_ｖ，Ｒ」が式（１ａ）の右辺に対して加えられたとする。ここで、「τ'_ｖ，Ｒ」は、モータ１３２Ｒの回転速度に比例する。当該回転速度に対する係数は、「ａ_Ｒ」である。すなわち、「τ'_ｖ，Ｒ」は、下記式（２ａ）で示される。

【0049】

［式（２ａ）］

また、ある制御入力「τ'_ｖ，Ｌ」が式（１ｂ）の右辺に対して加えられたとする。ここで、「τ'_ｖ，Ｌ」は、モータ１３２Ｌの回転速度に比例する。当該回転速度に対する係数は、「ａ_Ｌ」である。すなわち、「τ'_ｖ，Ｌ」は、下記式（２ｂ）で示される。

【0050】

［式（２ｂ）］

上記式（１ａ）の右辺に「τ'_ｖ，Ｒ」を加えると、上記式（１ａ）は、下記式（３ａ）に変形され得る。

【0051】

［式（３ａ）］

また、式（１ｂ）の右辺に「τ'ｖ，Ｌ」を加えると、上記式（１ｂ）は、下記式（３ｂ）に変形され得る。

【0052】

［式（３ｂ）］

上述のように、２軸座標系の制御モデルを重心座標系の制御モデルに変換するためには、２つの駆動軸の粘性摩擦の比がイナーシャ比に等しい必要がある。すなわち、下記式（４）の条件が必要となる。

【0053】

［式（４）］

ここで、「ａ_Ｒ」は、０とする。これにより、上記式（４）に示される「ａ_Ｌ」は、下記式（５）で示される。

【0054】

［式（５）］

上記式（３ａ）は、上記式（４），（５）に基づいて、下記式（６ａ）に変形され得る。

【0055】

［式（６ａ）］

また、上記式（３ｂ）は、上記式（４），（５）に基づいて、下記式（６ｂ）に変形され得る。

【0056】

［式（６ｂ）］

下記式（６ａ），（６ｂ）の両辺を足し合わせた上で、両辺を「Ｊ_Ｒ＋Ｊ_Ｌ」で割ると、下記式（７ａ）が導かれる。

【0057】

［式（７ａ）］

また、下記式（６ａ），（６ｂ）の両辺をそれぞれ「ＪＲ」、「ＪＬ」で割った後に、両辺を引き合わせることで、下記式（７ｂ）が導かれる。

【0058】

［式（７ｂ）］

上記式（７ａ）は、下記式（８ａ）で示される。

【0059】

［式（８ａ）］

また、上記式（７ｂ）は、下記式（８ｂ）で示される。

【0060】

［式（８ｂ）］

但し、上記式（８ａ）に示される「θ_ｓｕｍ」と、上記式（８ｂ）に示される「θ_ｄｉｆｆ」とは、下記式（９ａ）で表わされる。「θ_ｓｕｍ」は、下記式（９ａ）に示されるように、モータ１３２Ｒの回転角度とモータ１３２Ｌの回転角度とに基づいて算出される重心位置を示す。「θ_ｄｉｆｆ」は、モータ１３２Ｒの回転角度とモータ１３２Ｌの回転角度との回転角度差を示す。

【0061】

［式（９ａ）］

また、上記式（８ａ）に示される「ｉ_ｓｕｍ」と、上記式（８ｂ）に示される「ｉ_ｄｉｆｆ」とは、下記式（９ｂ）で表わされる。

【0062】

［式（９ｂ）］

以上により、上記式（１ａ）の右辺に対して「ａ_Ｒ・ｄθ_Ｒ／ｄｔ」が付加され、上記式（１ｂ）の右辺に対して「ａ_Ｌ・ｄθ_Ｌ／ｄｔ」が付加されることで、上記式（８ａ），（８ｂ）が成り立つ。上記式（８ａ）には、「θ_ｄｉｆｆ」が含まれていない。すなわち、上記式（８ａ）は、「θ_ｄｉｆｆ」の影響を受けない。一方で、上記式（８ｂ）には、「θ_ｓｕｍ」が含まれていない。すなわち、上記式（８ｂ）は、「θ_ｓｕｍ」の影響を受けない。

【0063】

＜Ｅ．制御装置５０の構成＞
次に、上述の図３を参照して、制御装置５０の構成の具体例について説明する。

【0064】

上述のように、制御装置５０は、重心座標系の制御モデルを備えた制御部５１Ａ（第１の制御部）と、仮想粘性を考慮してモータ１３２Ｌ，１３２Ｒを制御する制御部５１Ｂ（第２の制御部）とで構成される。

【0065】

制御部５１Ａは、上述の重心位置「θ_ｓｕｍ」の並進方向における制御モデルが実装された並進方向制御部５２Ａと、重心位置「θ_ｓｕｍ」の回転方向における制御モデルが実装された回転方向制御部５２Ｂとで構成されている。

【0066】

並進方向制御部５２Ａは、制御部５１Ｂから出力される重心位置「θ_ｓｕｍ」と、目標位置との入力を少なくとも受けて、重心位置「θ_ｓｕｍ」が目標位置に近付くような電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」を生成する。

【0067】

重心位置「θ_ｓｕｍ」を目標位置に近付ける制御処理は、Ｐ（Proportional）制御により実現されてもよいし、ＰＩ（Proportional-Integral）制御により実現されてもよいし、ＰＤ（Proportional-Differential）制御により実現されてもよいし、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御により実現されてもよい。

【0068】

図３の例では、重心位置「θ_ｓｕｍ」を目標位置に近付ける制御処理がＰ－ＰＩ制御により実現されている。より具体的には、並進方向制御部５２Ａは、演算器５６，６０で構成される。

【0069】

演算器５６には、目標位置としての位置指令値「ｕ_ＦＢ，ｐ」と、制御部５１Ｂから出力される重心位置「θ_ｓｕｍ」との位置偏差が入力される。位置指令値「ｕ_ＦＢ，ｐ」は、テーブル１５６の重心位置に係る位置軌道から予め生成されている。当該位置軌道は、時間に対する重心位置の推移で表わされている。演算器５６は、位置指令値「ｕ_ＦＢ，ｐ」と重心位置「θ_ｓｕｍ」との位置偏差に対して所定の比例ゲイン「Ｋ_ｐ，ｓ」を掛け、当該乗算結果を演算器６０に出力する。

【0070】

演算器６０には、演算器５６の出力と、目標速度としての速度指令値「ｕ_ＦＢ，ｖ」と、重心角速度「ω_ｓｕｍ」とが入力される。重心角速度「ω_ｓｕｍ」は、重心位置「θ_ｓｕｍ」の時間微分に相当する。速度指令値「ｕ_ＦＢ，ｖ」は、テーブル１５６の重心位置に係る速度軌道から予め生成されている。当該速度軌道は、時間に対する重心角速度の推移で表わされている。演算器６０は、ＰＩ制御器であり、速度指令値「ｕ_ＦＢ，ｖ」および重心角速度「ω_ｓｕｍ」の速度偏差と、演算器５６の出力とに応じた電流指令値を生成する。当該電流指令値は、フィードフォワード制御により事前に生成された電流指令値「ｕ_ＦＦ」が加算された上で、電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」として、座標変換器７０に出力される。

【0071】

回転方向制御部５２Ｂは、制御部５１Ｂから出力される回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」の入力を少なくとも受けて、回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」がゼロに近付くような電流指令値「ｉ_ｄｉｆｆ」を生成する。上述の式（９ａ）に示されるように、回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」は、モータ１３２Ｌの回転角度「θ_Ｌ」と、モータ１３２Ｒの回転角度「θ_Ｒ」と、の差に相当する。

【0072】

回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」をゼロに近付ける制御処理は、Ｐ制御により実現されてもよいし、ＰＩ制御により実現されてもよいし、ＰＤ制御により実現されてもよいし、ＰＩＤ制御により実現されてもよい。

【0073】

図３の例では回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」をゼロに近付ける制御処理がＰ制御により実現されている。より具体的には、回転方向制御部５２Ｂは、演算器６６を含む。

【0074】

演算器６６には、制御部５１Ｂから出力される回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」が入力される。そして、演算器６６は、当該回転角度差に対して所定の比例ゲイン「Ｋ_ｐ，ｄ」を掛け、当該乗算結果を電流指令値「ｉ_ｄｉｆｆ」として座標変換器７０に出力する。

【0075】

座標変換器７０は、所定の座標変換行列「Ｍ_{ｓｄ，ＲＬ}」に基づいて、並進方向制御部５２Ａから出力される重心座標系の電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」，「ｉ_ｄｉｆｆ」を、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒの駆動軸を基準とする２軸座標系の電流指令値「ｉ'_Ｌ」，「ｉ'_Ｒ」に変換する（上記式（９ｂ）参照）。なお、座標変換器７０は、制御部５１Ａに実装されてもよいし、制御部５１Ｂに実装されてもよい。

【0076】

制御部５１Ｂは、仮想粘性を考慮した２軸座標系の制御モデルに基づいて、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒのそれぞれを制御する。

【0077】

制御部５１Ｂは、たとえば、演算器７２，７３，７４，７６，８２，８４，８６と、上述の仮想粘性付加部７８，８８と、座標変換器９２とで構成される。仮想粘性付加部７８は、演算器７９を含む。仮想粘性付加部８８は、演算器８９を含む。

【0078】

演算器７２には、電流指令値「ｉ_Ｌ」が入力される。電流指令値「ｉ_Ｌ」は、座標変換器７０から出力される電流指令値「ｉ'_Ｌ」に対して、仮想粘性付加部７８の出力を加算した値に相当する。電流指令値「ｉ_Ｌ」は、モータ１３２Ｌに対する制御指令である。演算器７２は、電流指令値「ｉ_Ｌ」に対して所定のモータトルク係数「Ｋ_ｔ」を掛け、当該乗算結果をトルク「τ_Ｌ」として演算器７４に出力する。

【0079】

演算器７３には、モータ１３２Ｌの回転角度「θ_Ｌ」とモータ１３２Ｒの回転角度「θ_Ｒ」との回転角度差が入力される。そして、演算器７３は、当該回転角度差に対して所定の弾性係数「Ｋ」を掛け、当該乗算結果を演算器７４，８４のそれぞれに出力する。

【0080】

演算器７４には、演算器７２の出力であるトルク「τ_Ｌ」と、演算器７３の出力とが入力される。そして、演算器７４は、モータ１３２Ｌのイナーシャ「Ｊ_Ｌ」とモータ１３２Ｌの粘性係数「Ｄ_Ｌ」とに応じた伝達関数に基づいて、モータ１３２Ｌの角速度「ω_Ｌ」を出力する。当該角速度「ω_Ｌ」は、演算器７６，７９のそれぞれに出力される。

【0081】

演算器７６は、積分器として機能し、角速度「ω_Ｌ」の積分結果をモータ１３２Ｌの回転角度「θ_Ｌ」として出力する。当該回転角度「θ_Ｌ」は、演算器７３と座標変換器９２とのそれぞれに出力される。

【0082】

演算器７９には、演算器７４の出力である角速度「ω_Ｌ」が入力される。そして、演算器７９は、角速度「ω_Ｌ」に対して所定値「ａ_Ｌ」を掛け、当該乗算結果を演算器７２に出力する。

【0083】

演算器８２には、電流指令値「ｉ_Ｒ」が入力される。電流指令値「ｉ_Ｒ」は、座標変換器７０から出力される電流指令値「ｉ'_Ｒ」に対して、仮想粘性付加部８８の出力を加算した値に相当する。電流指令値「ｉ_Ｒ」は、モータ１３２Ｒに対する制御指令である。演算器８２は、電流指令値「ｉ_Ｒ」に対して所定のモータトルク係数「Ｋ_ｔ」を掛け、当該乗算結果をトルク「τ_Ｒ」として演算器８４に出力する。

【0084】

演算器８４には、演算器８２の出力であるトルク「τ_Ｒ」と、演算器７３の出力とが入力される。そして、演算器８４は、モータ１３２Ｒのイナーシャ「Ｊ_Ｒ」とモータ１３２Ｒの粘性係数「Ｄ_Ｒ」とに応じた伝達関数に基づいて、モータ１３２Ｒの角速度「ω_Ｒ」を出力する。当該角速度「ω_Ｒ」は、演算器８６，８９のそれぞれに出力される。

【0085】

演算器８６は、積分器として機能し、角速度「ω_Ｒ」の積分結果をモータ１３２Ｒの回転角度「θ_Ｒ」として出力する。当該回転角度「θ_Ｒ」は、演算器７３と座標変換器９２とのそれぞれに出力される。

【0086】

演算器８９には、演算器８４の出力である角速度「ω_Ｒ」が入力される。そして、演算器８９は、角速度「ω_Ｒ」に対して所定値「ａ_Ｒ」を掛け、当該乗算結果を演算器８２に出力する。

【0087】

座標変換器９２は、所定の座標変換行列「Ｍ_{ＲＬ，ｓｄ}」に基づいて、演算器７６，８６から出力される２軸座標系の回転角度「θ_Ｌ」，「θ_Ｒ」を、重心座標系の回転角度「θ_ｓｕｍ」，「θ_ｄｉｆｆ」に変換する（上記式（９ａ）参照）。座標変換後の回転角度「θ_ｓｕｍ」，「θ_ｄｉｆｆ」は、制御部５１Ａに戻される。

【0088】

なお、上記式（４）から上記式（５）を導出する際に「ａ_Ｒ」を「０」とみなした通り、「ａ_Ｒ」は、「０」でもよい。この場合、制御部５１Ｂは、仮想粘性付加部８８を必ずしも備える必要はない。

【0089】

＜Ｆ．小括＞
以上のように、制御部５１Ａは、モータ１３２Ｒの回転角度「θ_Ｒ」とモータ１３２Ｌの回転角度「θ_Ｌ」とに基づく重心位置「θ_ｓｕｍ」の入力と、当該重心位置「θ_ｓｕｍ」に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置「θ_ｓｕｍ」を基準とする並進方向に係る電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」と、当該重心位置「θ_ｓｕｍ」を基準とする回転方向に係る電流指令値「ｉ_ｄｉｆｆ」とを生成する。座標変換器７０は、重心座標系の電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」，「ｉ_ｄｉｆｆ」を、２軸座標系の「ｉ'_Ｒ」，「ｉ'_Ｌ」に変換する。より具体的には、座標変換器７０は、所定の変換行列「Ｍ_{ｓｄ，ＲＬ}」に基づいて、並進方向に係る電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」と回転方向に係る電流指令値「ｉ_ｄｉｆｆ」とを、モータ１３２Ｒ用の電流指令値「ｉ'_Ｒ」とモータ１３２Ｌ用の電流指令値「ｉ'_Ｌ」とに変換する。さらに、制御部５１Ｂは、座標変換器７０による座標変換に伴う誤差を電流指令値「ｉ'_Ｒ」，「ｉ'_Ｌ」について補正し、当該補正後の電流指令値「ｉ_Ｒ」，「ｉ_Ｌ」のそれぞれをモータ１３２Ｒ，モータ１３２Ｌのそれぞれに出力する。重心座標系から２軸座標系の変換に伴う誤差が制御部５１Ａにおいて補正されため、重心座標系の指令値でツインドライブ機構１３０を制御した際の駆動精度が改善される。

【0090】

上記誤差を補正する処理は、モータ１３２Ｒの角速度「ω_Ｒ」に比例する所定値を補正前の電流指令値「ｉ'_Ｒ」に加算する処理を含む。当該所定値は、モータ１３２Ｒの角速度「ω_Ｒ」に係数「ａ_Ｒ」を掛けた値に相当する。モータ１３２Ｌの角速度「ω_Ｌ」に比例する所定値を補正前の電流指令値「ｉ'_Ｌ」に加算する処理を含む。第２の所定値は、モータ１３２Ｌの角速度「ω_Ｌ」に係数「ａ_Ｌ」を掛けた値に相当する。これにより、制御部５１Ｂは、仮想粘性を考慮した制御モデルでモータ１３２Ｒ，１３２Ｌを制御することができる。結果として、ツインドライブ機構１３０の駆動精度が改善する。

【0091】

また、上記式（５），（６ａ），（６ｂ）に示されるように、係数「ａ_Ｒ」，「ａ_Ｌ」は、モータ１３２Ｒに係るイナーシャおよびモータ１３２Ｌに係るイナーシャの比と、モータ１３２Ｒに係る粘性係数およびモータ１３２Ｌに係る粘性係数の比とが等しくなるように決められている。

【0092】

また、制御部５１Ａは、並進方向制御部５２Ａと、回転方向制御部５２Ｂとで構成されている。並進方向制御部５２Ａは、重心位置「θ_ｓｕｍ」が目標位置に近付くように並進方向に係る電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」を生成する。回転方向制御部５２Ｂは、モータ１３２Ｒの回転角度「θ_Ｒ」とモータ１３２Ｌの回転角度「θ_Ｌ」との差分値がゼロに近付くように回転方向に係る電流指令値「ｉ_ｄｉｆｆ」を生成する。これにより、制御装置５０は、重心座標系の制御モデルでモータ１３２Ｒ，１３２Ｌを制御することができる。

【0093】

好ましくは、制御部５１Ａは、算出された回転角度「θ_Ｒ」と、算出された回転角度「θ_Ｌ」との差分値に対して所定の比例ゲイン「Ｋ_ｐ，ｄ」を掛けることで、回転方向に係る電流指令値「ｉ_ｄｉｆｆ」を生成する。これにより、制御部５１Ａは、回転角度「θ_Ｒ」，「θ_Ｌ」の差をゼロに近付ける処理をＰ制御により実現することができる。Ｐ制御は、他の制御手法と比較して、同定すべきパラメータが少ない。そのため、パラメータ設定が容易となる。

【0094】

制御部５１Ｂは、さらに、補正後の電流指令値「ｉ_Ｒ」をモータ１３２Ｒに出力したことに伴うモータ１３２Ｒの回転角度「θ_Ｒ」を算出とともに、補正後の電流指令値「ｉ_Ｌ」をモータ１３２Ｌに出力したことに伴うモータ１３２Ｌの回転角度「θ_Ｌ」を算出する。その後、制御部５１Ｂは、算出された回転角度「θ_Ｒ」と、算出された回転角度「θ_Ｌ」と、モータ１３２Ｒのイナーシャ「Ｊ_Ｒ」と、モータ１３２Ｌのイナーシャ「Ｊ_Ｌ」とに基づいて、重心位置「θ_ｓｕｍ」を算出する。制御部５１Ｂは、算出された重心位置「θ_ｓｕｍ」を制御部５１Ａにフィードバックする。

【0095】

また、制御部５１Ｂは、算出された回転角度「θ_Ｒ」と、算出された回転角度「θ_Ｌ」との偏差を回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」として算出する。制御部５１Ｂは、算出された回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」を制御部５１Ａにフィードバックする。

【0096】

なお、図３の例では、制御部５１Ａが並進方向制御部５２Ａと回転方向制御部５２Ｂとで構成されている例について説明を行ったが、制御部５１Ａは、回転方向制御部５２Ｂを備えなくてもよい。すなわち、制御部５１Ａは、並進方向制御部５２Ａのみで構成されてもよい。

【0097】

＜Ｇ．装置構成＞
次に、図５を参照して、工作機械１００の装置構成について説明する。図５は、工作機械１００の装置構成の一例を示す図である。

【0098】

図５に示されるように、工作機械１００は、制御装置５０と、ツインドライブ機構１３０と、テーブル１５６とを含む。

【0099】

制御装置５０は、ツインドライブ機構１３０を制御する。制御装置５０は、１つの制御機器で構成されてもよいし、複数の制御機器で構成されてもよい。制御装置５０は、たとえば、少なくとも１つのＣＮＣ（Computer Numerical Control）、少なくとも１つのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、少なくとも１つのモータドライバ、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

【0100】

図５の例では、制御装置５０は、ＣＮＣ装置１０と、モータドライバ１３１Ｒ，１３１Ｌとで構成されている。

【0101】

なお、図３に示される構成の一部または全部は、ＣＮＣ装置１０に実装されてもよいし、モータドライバ１３１Ｒ，１３１Ｌに実装されてもよいし、その他の制御機器に実装されてもよい。

【0102】

＜Ｈ．ツインドライブ機構１３０の応用例＞
次に、上述の図５を参照しつつ、図６および図７を参照して、上述のツインドライブ機構１３０の応用例について説明する。

【0103】

図５の例では、ツインドライブ機構１３０による駆動対象物１５０として、テーブル１５６が示されていた。しかしながら、ツインドライブ機構１３０による駆動対象物１５０は、テーブル１５６に限定されない。ツインドライブ機構１３０は、工作機械１００内の様々な部品を駆動するために用いられ得る。

【0104】

図６は、工作機械１００の装置構成の他の例を示す図である。図６の例では、ツインドライブ機構１３０による駆動対象物１５０として、主軸１５７が示されている。主軸１５７は、ワークまたは工具を回転可能に保持するための構成である。主軸１５７は、ワークを回転するためのワーク主軸であってもよいし、工具を回転するための工具主軸であってもよい。

【0105】

図７は、工作機械１００の装置構成のさらに他の例を示す図である。図７の例では、ツインドライブ機構１３０による駆動対象物１５０として、ローダ１５８が示されている。ローダ１５８は、部材を搬送するための装置である。当該部材は、加工前または加工後のワークであってもよいし、工具であってもよい。

【0106】

以上のように、ツインドライブ機構１３０は、工作機械１００内の様々な部品を駆動するために用いられ得る。

【0107】

なお、上述では、１つのツインドライブ機構１３０で１つの駆動対象物１５０を駆動する例について説明を行ったが、１つの駆動対象物１５０が複数のツインドライブ機構１３０で駆動されてもよい。この場合、ツインドライブ機構１３０の各々は、互いに異なる方向に駆動対象物１５０を駆動するように構成される。

【0108】

また、ツインドライブ機構１３０を搭載する装置は、工作機械１００に限定されない。ツインドライブ機構１３０は、工作機械１００以外の装置に搭載され得る。

【0109】

＜Ｉ．ハードウェア構成＞
次に、図８を参照して、図７に示されるＣＮＣ装置１０のハードウェア構成について説明する。図８は、ＣＮＣ装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0110】

ＣＮＣ装置１０は、たとえば、制御回路１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、通信インターフェイス１０４と、補助記憶装置１２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス１０９に接続される。

【0111】

制御回路１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

【0112】

制御回路１０１は、制御プログラム１２２などの各種プログラムを実行することでＣＮＣ装置１０の動作を制御する。制御プログラム１２２は、本明細書に記載の各種処理を実現するためのプログラムである。制御回路１０１は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、ＲＯＭ１０２からＲＡＭ１０３に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

【0113】

通信インターフェイス１０４は、各種装置と通信を実現するためのインターフェイスである。ＣＮＣ装置１０は、たとえば、通信インターフェイス１０４を介して、工作機械１００内の各種駆動ユニット（たとえば、上述のモータドライバ１３１Ｒ，１３１Ｌなど）と通信する。

【0114】

補助記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置１２０は、制御プログラム１２２および各種パラメータ１２４などを格納する。各種パラメータ１２４は、たとえば、上述の「ｕ_ＦＢ，ｐ」，「ｕ_ＦＢ，ｖ」，「ｕ_ＦＦ」，「Ｋ_ｐ，ｓ」，「Ｋ_ｐ，ｄ」、「Ｊ_Ｒ」，「Ｄ_Ｒ」，「Ｊ_Ｌ」，「Ｄ_Ｌ」，「Ｋ」，「Ｋ_ｔ」，「Ｍ_{ｓｄ，ＲＬ}」，「Ｍ_{ＲＬ，ｓｄ}」などを含む。

【0115】

なお、制御プログラム１２２および各種パラメータ１２４の格納場所は、補助記憶装置１２０に限定されず、制御回路１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

【0116】

また、制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う各種処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態でＣＮＣ装置１０が構成されてもよい。

【0117】

＜Ｊ．フローチャート＞
次に、図９を参照して、制御装置５０によるツインドライブ機構１３０の制御フローについて説明する。図９は、ツインドライブ機構１３０の制御処理の流れを示すフローチャートである。

【0118】

図９に示される処理は、たとえば、制御装置５０が上述の制御プログラム１２２を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、ＣＮＣ、回路素子、またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

【0119】

ステップＳ１１０において、制御装置５０は、現時刻に対応する目標指令値を取得する。当該目標指令値は、たとえば、上述の「ｕ_ＦＢ，ｐ」，「ｕ_ＦＢ，ｖ」，「ｕ_ＦＦ」である。

【0120】

ステップＳ１１２において、制御装置５０は、上述の制御部５１Ｂによって算出された重心座標系の「θ_ｓｕｍ」，「θ_ｄｉｆｆ」を取得する。

【0121】

ステップＳ１１４において、制御装置５０は、上述の並進方向制御部５２Ａとして機能し、制御部５１Ｂから出力される重心位置「θ_ｓｕｍ」と、目標位置との入力を少なくとも受けて、重心位置「θ_ｓｕｍ」が目標位置に近付くような電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」を生成する。電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」の生成方法については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。また、制御装置５０は、上述の回転方向制御部５２Ｂとして機能し、制御部５１Ｂから出力される回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」の入力を少なくとも受けて、回転角度差「θ_ｄｉｆｆ」がゼロに近付くような電流指令値「ｉ_ｄｉｆｆ」を生成する。電流指令値「ｉ_ｄｉｆｆ」の生成方法については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。

【0122】

ステップＳ１１６において、制御装置５０は、上述の座標変換器７０として機能し、重心座標系の電流指令値「ｉ_ｓｕｍ」，「ｉ_ｄｉｆｆ」を、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒの駆動軸を基準とする２軸座標系の電流指令値「ｉ'_Ｌ」，「ｉ'_Ｒ」に変換する。

【0123】

ステップＳ１１８において、制御装置５０は、上述の演算器７２として機能し、電流指令値「ｉ'_Ｌ」に対して、上述の仮想粘性付加部７８の出力を加算し、モータ１３２Ｌに係る電流指令値「ｉ_Ｌ」を算出する。また、制御装置５０は、上述の演算器８２として機能し、電流指令値「ｉ'_Ｒ」に対して、上述の仮想粘性付加部８８の出力を加算し、モータ１３２Ｒに係る電流指令値「ｉ_Ｒ」を算出する。

【0124】

ステップＳ１２０において、制御装置５０は、算出した電流指令値「ｉ_Ｌ」に基づいてモータ１３２Ｌを制御するとともに、算出した電流指令値「ｉ_Ｒ」に基づいてモータ１３２Ｒを制御する。

【0125】

ステップＳ１２２において、制御装置５０は、上述の演算器７４，７６，８２，８４として機能し、電流指令値「ｉ_Ｌ」，「ｉ_Ｒ」に基づいて、モータ１３２Ｌ，１３２Ｒの回転角度「θ_Ｌ」，「θ_Ｒ」を算出する。回転角度「θ_Ｌ」，「θ_Ｒ」の算出方法については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。

【0126】

ステップＳ１２４において、制御装置５０は、上述の座標変換器９２として機能し、演算器７６，８６から出力される２軸座標系の回転角度「θ_Ｌ」，「θ_Ｒ」を、重心座標系の回転角度「θ_ｓｕｍ」，「θ_ｄｉｆｆ」に変換する。その後、制御装置５０は、制御をステップＳ１１０に戻す。

【0127】

＜Ｋ．実験結果＞
発明者らは、上述の制御装置５０（図３参照）によるツインドライブ機構１３０の駆動精度の有効性を実験により確認した。以下では、図１０～図１５を参照して、当該実験結果について説明する。

【0128】

図１０は、第１比較例に従う制御装置５０Ｘ１の構成を示す図である。制御装置５０Ｘ１は、２軸座標系の制御モデルによりモータ１３２Ｒ，１３２Ｌを制御する。図１０に示される制御手法には、マルチレートフィードフォワード制御器とフィードバック制御器とが適用されている。

【0129】

図１１は、第２比較例に従う制御装置５０Ｘ２の構成を示す図である。制御装置５０Ｘ２は、モータ１３２Ｒ，１３２Ｌの平均角速度を入力する点で、制御装置５０Ｘ１と異なる（破線ＬＸ２参照）。

【0130】

図１２は、第３比較例に従う制御装置５０Ｘ３の構成を示す図である。制御装置５０Ｘ３は、モータ１３２Ｒ，１３２Ｌの角速度「ω_Ｒ」，「ω_Ｌ」の差をゼロとする処理を行う点で、制御装置５０Ｘ１と異なる（破線ＬＸ３参照）。

【0131】

図１３は、本実験で用いられた位置軌道を示す図である。図１４は、本実験で用いられた角速度軌道を示す図である。図１５は、図１３に示される位置軌道と図１４に示される角速度軌道とを制御装置５０，５０Ｘ１～５０Ｘ３に対する入力として用いた場合における実験結果Ｒ０～Ｒ３を示す図である。

【0132】

図１５に示されるグラフの横軸は、時間を示す。図１５に示されるグラフの縦軸は、図１３に示される位置軌道に対する重心位置の誤差を示す。

【0133】

実験結果Ｒ０が示す誤差は、実験結果Ｒ１～Ｒ３が示す誤差よりも小さい。このことは、実施の形態に従う制御手法の位置追従性が第１～第３比較例に従う制御手法の位置追従性よりも改善されていることを示す。以上により、実施の形態に従う制御手法の優位性が確認された。

【0134】

＜Ｌ．変形例＞
上述の図３の例では、仮想粘性付加部７８が演算器７９のみで構成されており、仮想粘性付加部８８が演算器８９のみで構成されていた。しかしながら、仮想粘性付加部７８，８８の構成は、これに限定されない。

【0135】

以下では、図１６を参照して、仮想粘性付加部７８，８８の変形例について説明する。図１６は、変形例に従う制御装置５０の構成例を示す図である。

【0136】

本変形例では、仮想粘性付加部７８は、演算器７９だけでなく、演算器８０をさらに含む。また、仮想粘性付加部８８は、演算器８９だけでなく、演算器９０をさらに含む。その他の点については上述の図３に示される制御装置５０と同じであるので、以下では、演算器８０，９０以外の説明については繰り返さない。

【0137】

演算器８０には、演算器７９の出力が入力される。そして、演算器８０は、演算器７９の出力に対して、モータトルク係数「Ｋｔ」の逆数を掛け、当該乗算結果を演算器７２に出力する。

【0138】

演算器９０には、演算器８９の出力が入力される。そして、演算器９０は、演算器８９の出力に対して、モータトルク係数「Ｋｔ」の逆数を掛け、当該乗算結果を演算器８２に出力する。

【0139】

今回開示され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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0140】

１０ ＣＮＣ装置、５０ 制御装置、５０Ｘ１ 制御装置、５０Ｘ２ 制御装置、５０Ｘ３ 制御装置、５１Ａ 制御部、５１Ｂ 制御部、５２Ａ 並進方向制御部、５２Ｂ 回転方向制御部、５６ 演算器、６０ 演算器、６６ 演算器、７０ 座標変換器、７２ 演算器、７３ 演算器、７４ 演算器、７６ 演算器、７８ 仮想粘性付加部、７９ 演算器、８０ 演算器、８２ 演算器、８４ 演算器、８６ 演算器、８８ 仮想粘性付加部、８９ 演算器、９０ 演算器、９２ 座標変換器、１００ 工作機械、１０１ 制御回路、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ 通信インターフェイス、１０９ 内部バス、１２０ 補助記憶装置、１２２ 制御プログラム、１２４ パラメータ、１３０ ツインドライブ機構、１３１Ｌ モータドライバ、１３１Ｒ モータドライバ、１３２Ｌ モータ、１３２Ｒ モータ、１３４Ｌ ボールねじ、１３４Ｒ ボールねじ、１５０ 駆動対象物、１５６ テーブル、１５７ 主軸、１５８ ローダ、１９０ カバー体、２００ 操作盤、ＡＸ 軸、ＤＲ ドア、ＬＸ２ 破線、ＬＸ３ 破線、Ｒ０ 実験結果、Ｒ１ 実験結果、Ｒ２ 実験結果、Ｒ３ 実験結果。

【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】