(57)【要約】【課題】回転軸が所定位置において所定速度まで減速するのに要する時間を短縮する回転軸の制御装置を提供する。【解決手段】回転軸の制御装置は、位置決め要求が発せられたとき所定位置までの総移動量Ｓ１から残移動量Ｓ２を作成する総移動指令作成部と、回転軸の回転数ごとの制動距離のデータであって、モータの回転数に対する最大トルク特性に基づく制動距離のデータを記憶し、制動距離のデータを参照して回転軸の現在の回転数に対応する現在の制動距離Ｓ３を提供する記憶部と、残移動量Ｓ２と現在の制動距離Ｓ３とに基づいて回転軸の速度指令Ｖ２を作成する減速指令作成部とを備え、減速指令作成部は、残移動量Ｓ２と現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４が所定値以上である場合には、現在の回転軸の回転数を維持し、差Ｓ４が所定値未満になる場合には、回転軸の減速を開始する。【選択図】図１
2020195262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を所定位置において所定速度に減速させる回転軸の制御装置であって、
前記回転軸を前記所定位置において前記所定速度に減速させる位置決め要求が発せられたとき、現在位置から前記所定位置までの総移動量Ｓ１から、制御周期毎に制御周期毎の移動指令Ｍ１を減じた残移動量Ｓ２を作成する総移動指令作成部と、
前記残移動量Ｓ２から前記制御周期毎の移動指令Ｍ１を作成する移動指令作成部と、
前記回転軸の回転数ごとの制動距離のデータであって、前記回転軸を駆動するモータの回転数に対する最大トルク特性に基づく前記制動距離のデータを予め記憶し、前記制動距離のデータを参照して前記回転軸の現在の回転数に対応する現在の制動距離Ｓ３を提供する記憶部と、
前記残移動量Ｓ２と前記現在の制動距離Ｓ３とに基づいて、前記回転軸の速度指令Ｖ２を作成する減速指令作成部と、
前記速度指令Ｖ２に前記モータの速度を追従させる速度制御部と、
を備え、
前記減速指令作成部は、
前記残移動量Ｓ２と前記現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４が所定値以上である場合には、現在の前記回転軸の回転数を維持するように前記速度指令Ｖ２を作成し、
前記差Ｓ４が前記所定値未満になる場合には、前記回転軸の減速を開始するように前記速度指令Ｖ２を作成する、
回転軸の制御装置。
【請求項２】
前記制動距離のデータは、前記モータの前記最大トルク特性に基づく制動距離よりも大きく設定され、
前記減速指令作成部は、
前記差Ｓ４がゼロ以下である場合、前記モータの前記最大トルク特性に基づく最大加速度によるフルトルク減速を行うように前記速度指令Ｖ２を作成し、
前記差Ｓ４がゼロよりも大きく前記所定値未満である場合、前記フルトルク減速よりも加速度を弱めるように前記速度指令Ｖ２を作成する、
請求項１に記載の回転軸の制御装置。
【請求項３】
前記減速指令作成部は、減速開始後、前記差Ｓ４がゼロよりも大きく前記所定値未満である場合、前記回転軸の減速の加速度を逐次調整する、
請求項２に記載の回転軸の制御装置。
【請求項４】
前記減速指令作成部は、現在の前記回転軸の回転数が第２所定値以下である場合、前記モータの前記最大トルク特性に基づく加速度で前記回転軸の加速を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転軸の制御装置。
【請求項５】
前記減速指令作成部は、前記回転軸の回転数の上限値まで前記回転軸の加速を行う、請求項４に記載の回転軸の制御装置。
【請求項６】
前記減速指令作成部は、前記制動距離のデータにおいて現在の前記回転軸の回転数に対応する制動距離が存在しない場合、前記制動距離のデータに存在する制動距離に対応する回転数まで、前記モータの前記最大トルク特性に基づく加速度で前記回転軸の減速を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転軸の制御装置。
【請求項７】
前記記憶部は、前記回転軸の減速における回転数に対する最大トルク特性に基づく制動距離を追加するように制御距離のデータを更新する、請求項６に記載の回転軸の制御装置。
【請求項８】
前記移動指令Ｍ１に基づいて速度指令Ｖ１を作成する位置制御部と、
前記速度指令Ｖ１と前記速度指令Ｖ２とのいずれか一方を選択して前記速度制御部に提供する速度指令選択部と、
を更に備え、
前記速度指令選択部は、
前記位置決め要求が発せられたときには、前記速度指令Ｖ２を選択し、
その後、前記回転軸の回転数が前記モータの基底回転数以下になり、かつ、前記残移動量Ｓ２と前記現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４がゼロである位相合わせ完了状態である場合に、前記モータの前記最大トルク特性に基づく加速度が一定となる前記速度指令Ｖ１を選択する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転軸の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等の機械における回転軸の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば工作機械において、高速回転する主軸（回転軸）を目的に応じて任意の回転位置に高精度で停止させたいという要請がある。例えば、旋盤によりワーク上の所定位置にタッピング加工を施すには、主軸を所定位置に停止させる必要がある。また、ミーリング又は輪郭制御の場合は主軸を位置決めモードにし、加工プログラムで位置を指令することによって主軸位置を自動制御する（主軸位置決め時のモーション制御）。位置決めモードへの切換え時、多くの場合において主軸は回転中であり、ときに１００００rpmを超えるような高速回転をしている。特許文献１及び２には、例えば工作機械において、高速回転する主軸（回転軸）を所望の位置（所定位置）に停止させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４０９９５０３号公報
【特許文献２】特許５９２５０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、回転軸の制御装置の分野において、回転軸が所定位置において所定速度まで減速するのに要する時間を短縮することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の回転軸の制御装置は、回転軸を所定位置において所定速度に減速させる回転軸の制御装置であって、前記回転軸を前記所定位置において前記所定速度に減速させる位置決め要求が発せられたとき、現在位置から前記所定位置までの総移動量Ｓ１から、制御周期毎に制御周期毎の移動指令Ｍ１を減じた残移動量Ｓ２を作成する総移動指令作成部と、前記残移動量Ｓ２から前記制御周期毎の移動指令Ｍ１を作成する移動指令作成部と、前記回転軸の回転数ごとの制動距離のデータであって、前記回転軸を駆動するモータの回転数に対する最大トルク特性に基づく前記制動距離のデータを予め記憶し、前記制動距離のデータを参照して前記回転軸の現在の回転数に対応する現在の制動距離Ｓ３を提供する記憶部と、前記残移動量Ｓ２と前記現在の制動距離Ｓ３とに基づいて、前記回転軸の速度指令Ｖ２を作成する減速指令作成部と、前記速度指令Ｖ２に前記モータの速度を追従させる速度制御部と、を備え、前記減速指令作成部は、前記残移動量Ｓ２と前記現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４が所定値以上である場合には、現在の前記回転軸の回転数を維持するように前記速度指令Ｖ２を作成し、前記差Ｓ４が前記所定値未満になる場合には、前記回転軸の減速を開始するように前記速度指令Ｖ２を作成する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、回転軸の制御装置の分野において、回転軸が所定位置において所定速度まで減速するのに要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る回転軸の制御装置の構成を示す図である。
【図２】特許文献１に記載の回転軸の位置決め動作を示す図である。
【図３】主軸用モータの回転数に対する最大トルク特性及び最大出力特性の一例を示す図である。
【図４】図２に示す特許文献１に記載の回転軸の位置決め動作を解説するための図である。
【図５】主軸用モータの回転数に対する最大トルク特性及び最大出力特性の他の一例を示す図である。
【図６】本実施形態の回転軸の位置決め動作を示す図である。
【図７】図６に示す本実施形態の回転軸の位置決め動作（下図）と、図２に示す特許文献１に記載の回転軸の位置決め動作（上図）とを比較する図である。
【図８】回転軸の回転数ごとの制動距離のデータの一例を示す図である。
【図９】変形例１の回転軸の位置決め動作を示す図である。
【図１０】変形例２の回転軸の位置決め動作を示す図である。
【図１１】変形例３の回転軸の位置決め動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る工作機械における主軸（回転軸）の制御装置の構成を示す図である。図１に示す制御装置１０は、例えば、工作機械における主軸用モータ６０を制御することにより、主軸（以下では、回転軸ともいう。）６１を制御する数値制御装置である。工作機械によっては主軸用モータと主軸の間にギヤまたはベルトによる減速機構を有することがあるが、本例では説明を簡略化するため、主軸用モータと主軸は直結され、主軸用モータの速度と主軸速度は等しいものとする。
【００１０】
このような工作機械において、モータ６０としては例えばサーボモータが挙げられる。また、このような工作機械には、例えば、回転軸６１の速度を検出する速度検出部３２と、回転軸６１上の機械的原点に対する位置を検出する位置検出部３３とが設けられている。
【００１１】
制御装置１０は、主軸速度指令作成部１２と、停止位置指令作成部２０と、総移動指令作成部２１と、移動指令作成部２２と、位置ループ制御部（位置制御部）２５と、速度指令選択部３０と、速度ループ制御部（速度制御部）３５と、制動距離のデータ記憶部４１と、減速指令作成部４３とを備える。
【００１２】
制御装置１０（データ記憶部４１除く）は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field‐Programmable Gate Array）等の演算プロセッサで構成される。制御装置１０（データ記憶部４１除く）の各種機能は、例えば記憶部に格納された所定のソフトウェア（プログラム、アプリケーション）を実行することで実現される。制御装置１０（データ記憶部４１除く）の各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。
【００１３】
制御装置１０におけるデータ記憶部４１は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリ、又は例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の書き換え可能なディスクである。
【００１４】
制御装置１０は通常、主軸速度指令作成部１２によって作成される速度指令Ｖ０に基づいて、主軸６１を速度制御する。具体的には、速度指令選択部３０は通常、主軸速度指令作成部１２から供給される速度指令Ｖ０を選択する。主軸速度指令作成部１２は、例えば加工プログラムによって指定される回転数、またはＰＬＣ（Programmable Logic Controller）によって指示される主軸回転数を速度指令Ｖ０として作成する。
【００１５】
速度ループ制御部３５は、速度指令選択部３０によって選択された速度指令と速度検出部３２によって検出された速度ＦＢ信号との偏差に基づいて、主軸６１の速度が速度指令に追従するよう、主軸用モータ６０の速度を制御する。具体的には、速度ループ制御部３５は、主軸用モータ６０の駆動電流を作成する。
【００１６】
また、制御装置１０は、例えば、回転軸を所定位置（所定回転位置）に停止させる機能を有する。具体的には、速度指令選択部３０は、回転軸６１を所定位置に停止させる位置決め要求が発せられると、まず減速指令作成部４３によって作成された速度指令Ｖ２を選択する。その後、回転軸６１の回転数がモータ６０の基底回転数以下になり、かつ位相合わせ完了状態（詳細は後述する）である場合に、速度指令選択部３０は、位置ループ制御部２５によって作成された速度指令Ｖ１を選択する。
【００１７】
停止位置指令作成部２０は、例えば、加工プログラムに基づいて与えられる所定位置と位置検出部３３によって検出された位置ＦＢ信号に基づいて、現在位置から所定位置までの総移動量Ｓ１を作成する。
【００１８】
総移動指令作成部２１は、総移動量Ｓ１と後述する制御周期毎の移動指令Ｍ１とに基づいて残移動量Ｓ２を作成する。具体的には、総移動指令作成部２１は、位置決め要求が発せられたときだけ、開閉器２１ｂを閉じて総移動量Ｓ１を取り込む。また、総移動指令作成部２１では、減算器によって、制御周期毎に、移動指令Ｍ１を減算し、積算部２１ａ及び加算器によって、制御周期毎に、前回の制御周期における残移動量Ｓ２を加算する。総移動指令作成部２１では、このようにして今回の制御周期における残移動量Ｓ２を計算する。
【００１９】
移動指令作成部２２は、残移動量Ｓ２から制御周期毎の移動指令Ｍ１を作成する。移動指令作成部２２は、速度指令の初期値として、例えば、速度ＦＢ信号を利用する。あるいは、速度指令選択部３０によって速度指令がＶ２からＶ１に切換えられるときには、移動指令作成部２２は、速度指令の初期値としてＶ２を利用する。移動指令Ｍ１は、例えば、速度および加速度の波形を連続的に変化させ、主軸の機械的振動を抑制するために平滑化されていることが望ましい。
【００２０】
位置ループ制御部２５は、移動指令作成部２２によって作成された制御周期毎の移動指令Ｍ１と、位置検出部３３によって検出された回転軸６１の位置フィードバック信号（位置ＦＢ信号）との位置偏差に基づいて、回転軸６１の位置が所定位置に一致するように、速度指令Ｖ１を作成する。位置の応答性を高めるため、一般的に位置フィードフォワードが利用される。移動指令Ｍ２はそのまま位置フィードフォワードとなる。位置ループ制御部２５によって作成された速度指令と位置フィードフォワードとの和が位置制御に基づく速度指令Ｖ１となる。
【００２１】
ここで、図２〜図５を参照して、特許文献１及び２に記載の回転軸の位置決め動作について説明する。
【００２２】
図２は、特許文献１に記載の回転軸の位置決め動作を示す図である。図２に示すように、特許文献１に記載の回転軸の位置決め動作では、
（ｉ）モータ回転中（すなわち、回転軸回転中）に位置決め要求が発せられると（時刻Ｔ１１）、モータの回転数に対する最大トルク特性（詳細は図３において後述する）に基づく最大加速度によるフルトルク減速で、所定回転数Ｖ１までモータ（すなわち、回転軸）の減速を行い、
（ｉｉ）モータ（すなわち、回転軸）が所定回転数Ｖ１まで低下すると（時刻Ｔ１２）、速度制御から位置制御に切り換え、所定回転数Ｖ１の速度一定で位相合わせ（すなわち、回転軸の回転角度合わせ）を行い、
（ｉｉｉ）時刻Ｔ１３において最終の減速を開始し、最大トルク特性に基づく減速度一定でモータ（すなわち、回転軸）の減速を行い、時刻Ｔ１４において回転軸を所定位置に停止させる。
【００２３】
ここで、位相合わせとは、残移動距離＝制動距離の状態にすることである。位相合わせが完了すると、最大トルク特性に基づく最大加速度でモータ（すなわち、回転軸）を減速させることにより、回転軸を所定位置において所定速度にすることができる。ここで、所定速度には０、すなわち停止状態が含まれるものとする。
【００２４】
図３は、主軸用モータの回転数に対する最大トルク特性及び最大出力特性の一例を示す図である。図３において、モータのトルク及び出力は以下のように表される。
トルク[Nm]＝慣性モーメント[kgm2]×加速度[rad/s2]
出力[kW]＝トルク[Nm]×速度[rad/s]／１０００
速度[rad/s]＝回転数[rpm]×２π／６０
なお、速度は角速度であり、加速度は角加速度である。
【００２５】
図３において、回転数０rpm〜３０００rpmの低回転領域ではトルクが一定であり（以下では、定トルク領域Ｒ１ともいう。）、回転数３０００rpm〜８０００rpmの高回転領域では出力が一定であり（以下では、定出力領域Ｒ２ともいう。）、回転数８０００rpmよりも高い更に高回転領域では出力及びトルクが低減する（以下では、出力逓減領域Ｒ３ともいう。）。定トルク領域Ｒ１と定出力領域Ｒ２との境界における回転数は基底回転数である。定出力領域Ｒ２及び出力逓減領域Ｒ３では、回転数が高くなるほどトルクが減少するため、上記式より回転数が高くなるほど加速度が低い値に制限される。
【００２６】
図４は、図２に示す特許文献１に記載の回転軸の位置決め動作を解説するための図である。図４において、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの面積Ａ１と、時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４までの面積Ａ２の総和が、最大トルク（フルトルク）で停止する（或いは、所定の速度まで減速する）のに必要な制動距離に相当する。
【００２７】
時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの期間では、図３に示す定出力領域Ｒ２又は出力逓減領域Ｒ３のモータ特性に相当し、回転数特性の傾きが連続的に変化する。そのため、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの期間では制動距離の計算が複雑となり、制御周期（ミリ秒オーダ）での制動距離の計算は制御装置の計算負荷を増大させる。
【００２８】
所定回転数Ｖ１を基底回転数以下に設定すると、時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４までの期間では、図３に示す定トルク領域Ｒ１のモータ特性に相当し、回転数特性の傾きが一定となる。そのため、時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４までの期間では制動距離を容易に正確に計算できる。
【００２９】
しかしながら、特許文献１に記載の回転軸の位置決め動作では、比較的に低い所定回転数Ｖ１で位相合わせを行うため、回転軸が所定位置に停止するまでに時間がかかる。
なお、位置決め要求時（時刻Ｔ１１）の高回転における小さい加速度を用いて加速度一定で減速を行うと、減速時間は更に長くなる（図４において、点線の直線を参照）。
【００３０】
また、特許文献２に記載の回転軸の位置決め動作では、図３に示す定出力領域Ｒ２において、位置決め要求時からの回転軸の減速度を調整しながら、回転軸を所定位置に停止させる。しかし、工作機械の主軸用モータでは、図５に示すように高回転型のモータが用いられることがあり、このような高回転型のモータでは、出力逓減領域Ｒ３が広くなり、定出力領域Ｒ２が相対的に狭くなる。特許文献２には出力逓減領域Ｒ３における回転軸の位置決め動作が考慮されておらず、特許文献２に記載の回転軸の位置決め動作では、このような高回転型モータへの対応が困難である。
【００３１】
これに対して、本実施形態の回転軸の位置決め動作では、図６に示すように、
（ｉ）モータ６０回転中（すなわち、回転軸６１回転中）に位置決め要求が発せられると（時刻Ｔ１）、残移動量Ｓ２が現在の制動距離Ｓ３になるまで、位置決め要求時の回転軸６１の回転数を維持し（すなわち、現在の高回転数の速度一定で位相合わせ（回転軸６１の回転角度合わせ）を行い）、
（ｉｉ）残移動量Ｓ２が現在の制動距離Ｓ３になると（時刻Ｔ２）、最大トルク特性に基づく最大加速度によるフルトルク減速でモータ６０（すなわち、回転軸６１）の減速を開始し、
（ｉｉｉ）回転軸６１の回転数がモータ６０の基底回転数以下になり、かつ位相合わせ完了状態である場合に、最終の減速を開始し、最大トルク特性に基づく減速度一定でモータ６０（すなわち、回転軸６１）の減速を行い、時刻Ｔ３において回転軸６１を所定位置に停止させる。
【００３２】
これにより、図７の下図に示すように、例えば特許文献１に記載の技術である上図と比較して、回転軸６１が所定位置に停止するのに要する時間を短縮することができる。
【００３３】
以下では、これを実現するためのデータ記憶部４１及び減速指令作成部４３について説明する。
【００３４】
データ記憶部４１は、図８に実線で示すように、回転軸６１の回転数ごとの制動距離のデータであって、回転軸６１を駆動するモータ６０の回転数に対する最大トルク特性に基づく制動距離のデータを予め記憶する。なお、制動距離のデータは、モータ６０の最大トルク特性に基づく制動距離よりも大きく設定されてもよい。制動距離は、例えば回転軸６１の回転数とその制動距離とのテーブル形式で記憶されているものとする。制動距離データは、データベース、シミュレーション又は試運転から取得してもよい。例えば、回転軸６１を最高回転数から最大トルク（フルトルク）で減速停止させる試運転を行い、回転数に対する最大トルク特性と慣性モーメントから計算することにより、回転軸６１の回転数ごとの制動距離を取得する。
【００３５】
また、データ記憶部４１は、制動距離のデータを参照して、回転軸６１の現在の回転数に対応する現在の制動距離Ｓ３を作成する。例えば、データ記憶部４１は、速度検出部３２からの速度ＦＢ信号に基づいて、テーブル形式の制動距離のデータから、直線または２次以上の曲線による補間によって、現在の制動距離Ｓ３を作成する。
【００３６】
また、データ記憶部４１は、図３又は図５に示すように、回転軸６１を駆動するモータ６０の回転数に対する最大トルク特性を予め記憶する。
【００３７】
減速指令作成部４３は、
（ｉ）回転軸６１回転中（速度制御中）に、位置決め要求が発せられたとき、残移動量Ｓ２と現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４が所定値以上である場合には、現在の回転軸の回転数を維持するように速度指令Ｖ２を作成し、
（ｉｉ）残移動量Ｓ２と現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４が所定値未満になる場合には、モータ６０の最大トルク特性に基づいて回転軸６１の減速を開始するように速度指令Ｖ２を作成する。
より詳細には、（ｉｉ）の場合、減速指令作成部４３は、
・差Ｓ４がゼロ以下である場合（位相合わせ完了状態）、モータ６０の最大トルク特性に基づく最大加速度によるフルトルク減速を行うように速度指令Ｖ２を作成し、
・差Ｓ４がゼロよりも大きく所定値未満である場合、フルトルク減速よりも加速度を弱めるように速度指令Ｖ２を作成する。
【００３８】
ここで、最大トルク特性に基づく最大加速度で減速した場合の速度指令をＶ２’、前の制御周期の速度指令をＶｏｌｄ、制御周期をＴとすると、例えば所定値は以下のように設定される。
S5=(Vold-V2’)×T
この場合、Ｓ４＞０かつＳ４＜Ｓ５のときに、以下のように加速度を弱めると、次の制御周期ではS4=0となる。
V2=V2’+S4/T
【００３９】
上述したように、位置決め要求が発せられると、速度指令選択部３０は、まず減速指令作成部４３によって作成された速度指令Ｖ２を選択するので、速度指令Ｖ２に基づいて回転軸６１の減速が開始する。
【００４０】
その後、
（ｉｉｉ）回転軸６１の回転数がモータ６０の基底回転数以下になり、かつ位相合わせ完了状態（Ｓ２＝Ｓ３、すなわちＳ４＝０）である場合、速度指令選択部３０は、位置ループ制御部２５によって作成された速度指令Ｖ１、すなわちモータの最大トルク特性に基づく加速度が一定となる速度指令Ｖ１を選択する。これにより、最終の減速が開始し、最大トルク特性に基づく減速度一定でモータ６０（すなわち、回転軸６１）の減速を行い、回転軸６１が所定位置に停止する。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の回転軸の制御装置１０によれば、高速回転する主軸（回転軸）６１を所定位置に直接位置決めさせることができる。減速は概ね最大トルク（フルトルク）でなされるため、減速時間は従来技術よりも短縮される。
これにより、回転中の主軸の回転数を制御目標とする主軸モードから、所定位置への停止を制御目標とする位置決めモードへ切換えたとき、主軸の減速時間が短縮される。よって、主軸モードから位置決めモードへの切換えを多用する加工において特に加工時間の短縮効果が高い。
【００４２】
なお、上述した回転軸の制御装置では、回転軸を所定位置に停止させる形態を例示したが、回転軸を所定位置において所定速度に減速させる形態であってもよい。例えば、図２及び図４に示すように、本願出願人は、時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４の期間において、図３に示す最大トルク特性の定トルク領域Ｒ１に基づいて、基底回転数から加速度一定で減速することを考案している。このように、基底回転数から加速度一定で減速する制動距離データを既に作成している場合、図８に点線で示すように、新たに作成する制動距離データは、回転軸が所定位置において基底回転数（所定速度）まで減速するまでの制動距離データでよい。
【００４３】
これによれば、回転軸が所定位置において所定速度まで減速するのに要する時間を短縮することができる。
【００４４】
（変形例１）
制動距離データは、回転軸が所定位置（所定回転位置）を行き過ぎることがないように、過大に見積もられてもよい。すなわち、制動距離データは、例えば図３に示すモータの最大トルク特性に基づく制動距離よりも更に大きく設定されてもよい。
【００４５】
この場合、最大トルク（フルトルク）だけの減速では所定位置手前で減速完了してしまう可能性がある。そこで、図９に示すように、減速指令作成部４３は、時刻Ｔ２における減速開始後も逐次、残移動量Ｓ２と現在の制動距離Ｓ３とを照合し、残移動量Ｓ２と現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４がゼロよりも大きく所定値未満である場合に、回転軸の減速の加速度を一時的に弱めるように逐次調整してもよい（図９において、点線→実線）。
【００４６】
（変形例２）
図１０に示すように、位置決め要求が発せられたとき（時刻Ｔ１）、現在の回転軸６１の回転数が低い場合（例えば、制動距離データにおける最大回転数の８０％以下に設定される所定値（第２所定値）以下である場合）、減速指令作成部４３は、モータ６０の最大トルク特性に基づく最大加速度で回転軸６１の加速を行いながら位相合わせを行ってもよい。この場合、減速指令作成部４３は、例えば加速できる回転軸６１の回転数に上限値を設けてもよい。例えば、上限値としては、制動距離データにおける最大回転数が挙げられる。
【００４７】
なお、図１０には、上限値に到達する前に減速開始する例が示されているが、上限値に到達した後は、図６又は図９の時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の期間と同様に、一定速度で残移動量Ｓ２と現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４が所定値未満になるまで、位置決め要求時の回転軸６１の回転数を維持すればよい（すなわち、現在の高回転数の速度一定で位相合わせ（回転軸６１の回転角度合わせ）を行えばよい）。
【００４８】
これによれば、回転軸６１が所定位置に停止するのに要する時間を更に短縮することができる。
【００４９】
（変形例３）
制動距離データにおいて現在の回転軸６１の回転数に対応する制動距離が存在しない場合、図１１の時刻Ｔ１から時刻Ｔ４の期間に示すように、位置ループ制御部２５は、制動距離データに存在する制動距離に対応する回転数まで、モータ６０の最大トルク特性に基づく最大加速度で回転軸６１の減速を行いながら位相合わせを行ってもよい。
【００５０】
この場合、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４の期間の回転軸６１の減速における回転数に対する最大トルク特性に基づく制動距離を追加するように、データ記憶部４１に記憶された制動距離データを更新してもよい。これにより、２回目以降では、位置決め要求時の回転数のまま位相合わせを行うことが可能となる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、工作機械における主軸（回転軸）を所定位置に停止させる制御装置を例示したが、本開示はこれに限定されず、種々の機械における回転軸を所定位置に停止させる制御装置に適用可能である。更に、本開示は、種々の機械における回転軸を所定位置において所定速度に減速させる制御装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  制御装置
１２  主軸速度指令作成部
２０  停止位置指令作成部
２１  総移動指令作成部
２２  移動指令作成部
２５  位置ループ制御部（位置制御部）
３０  速度指令選択部
３２  速度検出部
３３  位置検出部
３５  速度ループ制御部（速度制御部）
４１  制動距離のデータ記憶部
４３  減速指令作成部
６０  モータ
６１  回転軸
【図１】
2020195262.tif 000003
【図２】
2020195262.tif 000004
【図３】
2020195262.tif 000005
【図４】
2020195262.tif 000006
【図５】
2020195262.tif 000007
【図６】
2020195262.tif 000008
【図７】
2020195262.tif 000009
【図８】
2020195262.tif 000010
【図９】
2020195262.tif 000011
【図１０】
2020195262.tif 000012
【図１１】
2020195262.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月16日(2020.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を所定位置において所定速度に減速させる回転軸の制御装置であって、
前記回転軸を前記所定位置において前記所定速度に減速させる位置決め要求が発せられたとき、現在位置から前記所定位置までの総移動量Ｓ１から、制御周期毎に制御周期毎の移動指令Ｍ１を減じた残移動量Ｓ２を作成する総移動指令作成部と、
前記残移動量Ｓ２から前記制御周期毎の移動指令Ｍ１を作成する移動指令作成部と、
前記回転軸の回転数ごとの制動距離のデータであって、前記回転軸を駆動するモータの回転数に対する最大トルク特性に基づく前記制動距離のデータを予め記憶し、前記制動距離のデータを参照して前記回転軸の現在の回転数に対応する現在の制動距離Ｓ３を提供する記憶部と、
前記残移動量Ｓ２と前記現在の制動距離Ｓ３とに基づいて、前記回転軸の速度指令Ｖ２を作成する減速指令作成部と、
前記速度指令Ｖ２に前記モータの速度を追従させる速度制御部と、
を備え、
前記減速指令作成部は、
前記残移動量Ｓ２と前記現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４が所定値以上である場合には、現在の前記回転軸の回転数を維持するように前記速度指令Ｖ２を作成し、
前記差Ｓ４が前記所定値未満になる場合には、前記回転軸の減速を開始するように前記速度指令Ｖ２を作成する、
回転軸の制御装置。
【請求項２】
前記制動距離のデータは、前記モータの前記最大トルク特性に基づく制動距離よりも大きく設定され、
前記減速指令作成部は、
前記差Ｓ４がゼロ以下である場合、前記モータの前記最大トルク特性に基づく最大加速度によるフルトルク減速を行うように前記速度指令Ｖ２を作成し、
前記差Ｓ４がゼロよりも大きく前記所定値未満である場合、前記フルトルク減速よりも加速度を弱めるように前記速度指令Ｖ２を作成する、
請求項１に記載の回転軸の制御装置。
【請求項３】
前記減速指令作成部は、減速開始後、前記差Ｓ４がゼロよりも大きく前記所定値未満である場合、前記回転軸の減速の加速度を逐次調整する、請求項２に記載の回転軸の制御装置。
【請求項４】
前記減速指令作成部は、現在の前記回転軸の回転数が第２所定値以下である場合、前記モータの前記最大トルク特性に基づく加速度で前記回転軸の加速を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転軸の制御装置。
【請求項５】
前記減速指令作成部は、前記回転軸の回転数の上限値まで前記回転軸の加速を行う、請求項４に記載の回転軸の制御装置。
【請求項６】
前記減速指令作成部は、前記制動距離のデータにおいて現在の前記回転軸の回転数に対応する制動距離が存在しない場合、前記制動距離のデータに存在する制動距離に対応する回転数まで、前記モータの前記最大トルク特性に基づく加速度で前記回転軸の減速を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転軸の制御装置。
【請求項７】
前記記憶部は、前記回転軸の減速における回転数に対する最大トルク特性に基づく制動距離を追加するように前記制動距離のデータを更新する、請求項６に記載の回転軸の制御装置。
【請求項８】
前記移動指令Ｍ１に基づいて速度指令Ｖ１を作成する位置制御部と、
前記速度指令Ｖ１と前記速度指令Ｖ２とのいずれか一方を選択して前記速度制御部に提供する速度指令選択部と、
を更に備え、
前記速度指令選択部は、
前記位置決め要求が発せられたときには、前記速度指令Ｖ２を選択し、
その後、前記回転軸の回転数が前記モータの基底回転数以下になり、かつ、前記残移動量Ｓ２と前記現在の制動距離Ｓ３との差Ｓ４がゼロである位相合わせ完了状態である場合に、前記モータの前記最大トルク特性に基づく加速度が一定となる前記速度指令Ｖ１を選択する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転軸の制御装置。