(57)【要約】【課題】揺動加工において安定して加工を行うことを可能とするサーボ制御装置を提供すること。【解決手段】ワークＷ及び工具１１を相対的に揺動するための揺動指令を生成する揺動指令生成部２３と、少なくとも、ワークＷと工具１１とを相対的に移動させる位置指令を生成する位置制御部２２と、ワークＷと工具１１とを相対的に移動させる速度指令を生成する速度制御部２４と、複数軸を駆動させるトルク指令を生成する電流制御部２５と、のうちのいずれか一つと、ワークＷと工具１１との相対的な移動の振幅を決定する制御ゲインを変更するゲイン変更部と、を備え、揺動指令生成部２３は、揺動動作が開始した際に出力される信号をゲイン変更部に送り、ゲイン変更部が制御ゲインを変更するサーボ制御装置２０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数軸の協調動作によりワークを旋削加工する工作機械を制御するサーボ制御装置であって、
前記ワーク及び工具を相対的に揺動するための揺動指令を生成する揺動指令生成部と、
少なくとも、
前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる位置指令を生成する位置制御部と、
前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる速度指令を生成する速度制御部と、
前記複数軸を駆動させるトルク指令を生成する電流制御部と、
のうちのいずれか一つと、
前記ワークと前記工具との相対的な移動の振幅を決定する制御ゲインを変更するゲイン変更部と、を備え、
前記揺動指令生成部は、揺動動作が開始した際に出力される信号を前記ゲイン変更部に送り、前記ゲイン変更部が前記制御ゲインを変更するサーボ制御装置。
【請求項２】
前記揺動動作の実行状態は、周波数または振幅によって表される請求項１に記載のサーボ制御装置。
【請求項３】
前記ゲイン変更部は、前記制御ゲインとしての、前記位置制御部における位置ゲイン、前記速度制御部における速度ゲイン、前記電流制御部における電流ゲイン、の少なくとも一つを変更する請求項１又は請求項２に記載のサーボ制御装置。
【請求項４】
前記ゲイン変更部は、前記速度制御部における速度ゲインのみを変更する請求項３に記載のサーボ制御装置。
【請求項５】
前記ゲイン変更部は、揺動周波数における利得ゲインの値を０ｄＢに近づけるように前記制御ゲインを変更する請求項１〜請求項４のいずれかに記載のサーボ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加工方向に工具とワークとを相対的に揺動させることにより（揺動動作）、切屑を細分化する揺動加工が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特許文献１には、「切削工具１３０の刃先軌跡は、今回の往動時の切削加工部分と次回の復動時の切削加工部分とが重複し、例えば主軸１１０のｎ＋１回転目におけるワークＷの周面形状に、主軸１１０のｎ回転目におけるワークＷの周面形状が含まれるので、切削工具１３０にはワークＷを加工しない空振り動作が生じる。この空振り動作時に、ワークＷから生じる切屑は分断される。工作機械１００は、切屑を分断しながらワークＷの外形等を円滑に加工する。」と記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、「制御装置８について図２及び図３を用いてより詳しく説明する。制御装置８は、図２に示すように、ＣＰＵ等からなる中央制御部８０と、タッチパネル等からなる入力部８１と、その入力部８１を用いて使用者がプログラムしたプログラム情報を格納するプログラム情報格納部８２と、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータで、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた切削工具４を低周波振動させるためのデータが格納されている振動切削情報格納部８３と、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａの動作を制御するモータ制御部８４と、液晶モニタ等からなる表示部８５とで構成されている。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−００５４２３号公報
【特許文献２】特開２０１４−０５４６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
揺動加工において安定して加工を行うことが望まれている。
【０００６】
本発明は、揺動加工において安定して加工を行うことを可能とするサーボ制御装置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】
（１）  本開示の一態様は、複数軸の協調動作によりワークを旋削加工する工作機械を制御するサーボ制御装置であって、前記ワーク及び工具を相対的に揺動するための揺動指令を生成する揺動指令生成部と、少なくとも、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる位置指令を生成する位置制御部と、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる速度指令を生成する速度制御部と、前記複数軸を駆動させるトルク指令を生成する電流制御部と、のうちのいずれか一つと、前記ワークと前記工具との相対的な移動の振幅を決定する制御ゲインを変更するゲイン変更部と、を備え、前記揺動指令生成部は、揺動動作が開始した際に出力される信号を前記ゲイン変更部に送り、前記ゲイン変更部が制御ゲインを変更するサーボ制御装置に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、揺動加工において安定して加工を行うことを可能とするサーボ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る工作機械のサーボ制御装置を備えた加工システムの構成を説明する図である。
【図２】揺動動作における送り量と回転角度との関係を示す図である。
【図３】揺動動作において制御ゲインを切り替える前の状態の利得ゲインを示すグラフである。
【図４】揺動動作において制御ゲインを切り替えた後の状態の利得ゲインを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１１】
図１は、工作機械１０のサーボ制御装置２０を備えた加工システム１の構成を説明する図である。図１に示す加工システム１は、工作機械１０と、工作機械１０を制御するサーボ制御装置２０とを備える。
【００１２】
工作機械１０は工具１１を有する。工具１１は、例えば円筒形、円柱形、円錐形、または円錐台形などを有するワークＷを旋削加工する。図１の例では、工具１１は、ワークＷの外周面を旋削加工する。図１の例では、ワークＷの回転軸となるワークＷの中心軸線をＺ軸、Ｚ軸に対して垂直な軸線をＸ軸としている。
【００１３】
工作機械１０は、Ｚ軸に沿う方向の形状が直線状に限られず、円弧状であるワークＷの加工も可能である。また、工作機械１０は、ワークＷの外周面に限られず、円筒形のようなワークＷの内周面の加工も可能である。また、工作機械１０は、旋削加工に限られず、切削、研削又は研磨などの加工も可能である。
【００１４】
工作機械１０は、モータ１２としての主軸Ｍ０と、主軸Ｍ０と協調動作する２つの送り軸Ｍ１、Ｍ２とを有する。主軸Ｍ０はスピンドルモータを含み、送り軸Ｍ１、Ｍ２はサーボモータを含む。主軸Ｍ０および送り軸Ｍ１、Ｍ２は、サーボ制御装置２０によって制御される。
【００１５】
主軸Ｍ０は、ワークＷを該ワークＷの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転させる。送り軸Ｍ１は、Ｚ軸方向（第一方向）に工具１１を送ることとＺ軸方向に工具１１を往復運動、すなわち揺動させることの両方を行うことができる。送り軸Ｍ２は、Ｘ軸方向（第二方向）に工具１１を送ることとＸ軸方向に工具１１を往復運動、すなわち揺動させることの両方を行うことができる。
【００１６】
円柱形または円筒形のワークＷを旋削加工する場合、ワークＷをワークＷの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転するとともに、工具１１はワークＷの外周面の母線に沿うＺ軸方向（この場合の加工方向）のみに送られる。
【００１７】
一方、円錐形または円錐台形、或いは円弧形のワークＷのように外径がＺ軸方向において異なるワークＷを旋削加工する場合、ワークＷが該ワークＷの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転するとともに、工具１１はワークＷの外周面の母線に沿う斜方向（Ｚ軸方向およびＸ軸方向の合成方向）（この場合の加工方向）に送られる。この場合、工具１１をワークＷの外周面の母線に沿って斜め方向に送るために、少なくとも２つの送り軸Ｍ１、Ｍ２が必要とされる。送り軸Ｍ１と送り軸Ｍ２の両方を制御することにより、工具１１はワークＷの外周面の母線に沿って斜め方向に送られる。
【００１８】
サーボ制御装置２０は、バスを介して互いに接続された、ＲＯＭ（read only memory)やＲＡＭ（random access memory）などのメモリ、ＣＰＵ（control processing unit）、および通信制御部を備えたコンピュータが用いられて構成されている。サーボ制御装置２０は、位置制御部２２、揺動指令生成部２３、速度制御部２４、電流制御部２５、図示しない記憶部、を備え、それら各部の機能もしくは動作は、上記コンピュータに搭載されたＣＰＵ、メモリ、およびメモリに記憶された制御プログラムが協働することにより達成される。
【００１９】
図示しない記憶部には、ワークＷの加工条件などが記憶されている。ワークＷの加工条件には、ワークＷの中心軸線まわりにおけるワークＷおよび工具１１の相対的な回転速度、工具１１およびワークＷの相対的な送り速度、および、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置指令などが含まれる。
【００２０】
サーボ制御装置２０にはＣＮＣ(Computer Numerical Controller)、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の上位コンピュータ（不図示）が接続されており、前述した回転速度や送り速度などは上位コンピュータから図示しない記憶部に入力されてもよい。また、図示しない記憶部または位置制御部２２はサーボ制御装置２０内ではなく、上記の上位コンピュータに備えられていてもよい。
【００２１】
また、図示しない記憶部は工作機械１０に実行させる加工プログラムを記憶しており、サーボ制御装置２０内のＣＰＵ（不図示）が、その加工プログラムから前述の回転速度および送り速度を加工条件として読みだして位置制御部２２、揺動指令生成部２３に出力するようになっていてもよい。
【００２２】
位置制御部２２は、ワークＷと工具１１とを相対的に移動させる位置指令を作成する。具体的には、位置制御部２２は、ワークＷの中心軸線まわりにおけるワークＷおよび工具１１の相対的な回転速度ならびに工具１１およびワークＷの相対的な送り速度に基づいて、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置指令を作成する機能を有している。この位置指令は、工具１１およびワークＷをワークＷの外周面の母線に沿う方向（加工方向）に相対的に送るときの目標位置を指示する指令となるものである。
【００２３】
揺動指令生成部２３は、位置制御部２２からの位置指令を使用して、ワークＷと工具１１とを相対的に揺動させる揺動指令を生成する。具体的には、揺動指令生成部２３は、前述した回転速度および送り速度に基づいて、回転速度に対して正の非整数倍の揺動周波数になるように且つ工具１１がワークＷを断続切削するように、送り軸Ｍ１の揺動指令を作成する。揺動指令は、前述した中心軸線まわりにおける回転速度に対して非同期になるように作成された周期的な指令であり、揺動周波数と揺動振幅とを含んでいる。即ち、揺動動作の実行状態は、揺動周波数または揺動振幅によって表される。後述する揺動指令の式（１）におけるＳ／６０×Ｉの項による値が揺動周波数に相当し、式（１）におけるＫ×Ｆ／２の項による値が揺動振幅に相当する。
【００２４】
ここで、断続切削とは、工具１１が周期的にワークＷに接触およびワークＷから離間しながらワークＷを旋削加工することを意味し、揺動切削または振動切削ともいう。また、図１においてはワークＷが回転すると共に工具１１がワークＷに対して揺動するようになっているが、工具１１がワークＷの中心軸線まわりに回転すると共にワークＷが工具１１に対して揺動する構成であってもよい。また、図１において一つの送り軸Ｍ１，Ｍ２によりワークＷの送り動作と揺動動作の両方を行っているが、ワークＷの送り動作と揺動動作のそれぞれを別々の送り軸で行う構成であってもよい。
【００２５】
減算器２６は、位置指令部からの位置指令と検出器１３で検出された位置フィードバックとの位置偏差を求める。加算器２７は、位置指令と揺動指令生成部２３からの揺動指令とを加算して位置偏差を算出する。加算された位置指令と揺動指令と位置偏差とは、合成指令として速度制御部２４へ供給される。
【００２６】
速度制御部２４は、揺動指令を加算した位置偏差から速度指令を作成する。減算器２８は、速度指令部からの速度指令から、モータの図示しないエンコーダで検出された速度フィードバックを引くことにより速度偏差を作成して、電流制御部３５に供給する。
【００２７】
電流制御部３５は、速度指令及び速度偏差よりトルク指令を作成してアンプに入力する。アンプは、電流制御部３５により変換されたトルク指令を送り軸Ｍ１に供給する。このような指令に基づいて、送り軸Ｍ１が制御される。送り軸Ｍ１には、エンコーダにより構成される検出器１３が設けられており、検出器１３は、送り軸Ｍ１が回転しているときに、送り軸Ｍ１の実位置を減算器２６にフィードバックする。位置指令値と、合成指令による位置フィードバック値との差が無くなれば、送り軸Ｍ１の実位置が位置指令値に到達したことになる。
【００２８】
ゲイン設定部２１は、送り軸Ｍ１、Ｍ２のサーボモータのサーボゲインを設定する。サーボゲインの設定は、通常切削から揺動切削に切り換わるときに、揺動指令生成部２３からの揺動動作が開始した際に出力される信号を受けとることにより、後述の制御ゲインとしての、位置制御部２２における位置ゲイン、速度制御部２４における速度ゲイン、電流制御部２５における電流ゲイン、の少なくとも一つを変更することが可能である。ゲイン設定部２１は、後述の利得ゲインに乗算する倍率（制御ゲイン）を変えることで利得ゲインの値を変更する。当該倍率としては、予め設定されたパラメータが用いられるか、又は、ゲイン設定部２１で揺動動作の実行状態と、変更後の利得ゲインとの両方を考慮してどの程度の倍率を乗算するかを考慮して算出される。この際、例えば、揺動周波数又は揺動の振幅により表される値が参照されることにより揺動動作の実行状態が認識される。
【００２９】
以下、揺動指令生成部２３について説明する。図２は、揺動動作における送り量と回転角度との関係を示す図である。
図２における横軸はワークＷの回転角度を示し、縦軸は加工方向（すなわち、図１のワークＷの外周面の母線に沿った方向）における工具１１の送り量を示している。図２には斜方向に延びる複数の直線状破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…が示されている。
【００３０】
図２に示すように、破線Ｃ１と縦軸との間の交点の縦軸座標は、次の破線Ｃ２の開始点における縦軸座標に相当する。同様に、破線Ｃ２と縦軸との間の交点の縦軸座標は、次の破線Ｃ３の開始点における縦軸座標に相当する。これらの複数の直線状破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…は揺動指令が無い場合においてワークＷにおける工具１１の軌跡を示している。一方、図２に示される曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３…は、揺動指令がある場合においてワークＷ上における工具１１の軌跡を示している。つまり、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等は、揺動指令が加算される前の位置指令（元の指令値）のみを示し、曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３等は、揺動指令が加算された後の位置指令を示しているものとする。よって、曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３により表される各位置指令に余弦波状の揺動指令を加算して得られる指令を示している。
【００３１】
また、曲線Ａ１はワークＷの第一回転目における工具１１の軌跡であり、曲線Ａ２はワークＷの第二回転目における工具１１の軌跡であり、曲線Ａ３はワークＷの第三回転目における工具１１の軌跡である。簡潔にする目的で、ワークＷの第四回転目以降の工具１１の軌跡は図示を省略している。
【００３２】
揺動指令生成部２３は以下のようにして揺動指令を作成する。揺動指令生成部２３は、位置制御部２２によって作成された送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置指令である破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の各々を基準軸線とする曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３のような指令を作成するため、余弦波状の揺動周波数を決定する。後述する式（１）におけるＳ／６０×Ｉの項による値が揺動周波数となる。
【００３３】
上記の揺動周波数を決定する場合、図２に示されるように、或る破線、例えば破線Ｃ２を基準軸線とする余弦波状の曲線Ａ２の初期位相は、一つ前の破線、例えば破線Ｃ１を基準軸線とする余弦波状の曲線Ａ１に対して半周期ズレることが好ましい。その理由は、半周期ズレた場合には、揺動指令の揺動振幅を最小限にでき、その結果、最も効率的に切屑を細分化できるためである。
【００３４】
揺動指令生成部２３は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の各々を基準軸線とする曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３のような指令を作成するため、前述した揺動指令の揺動振幅を決定する。後述する式（１）におけるＫ×Ｆ／２の項による値が揺動振幅となる。図２に示される曲線Ａ１と曲線Ａ２とは、回転角度が約０度の箇所Ｂ１と回転角度が約２４０度の箇所Ｂ２とにおいて互いに重なっている。図２から分かるように箇所Ｂ１、Ｂ２においては破線Ｃ１に対する曲線Ａ１の最大値は、破線Ｃ２に対する曲線Ａ２の最小値よりも大きい。言い換えれば、揺動指令生成部２３は、前の曲線Ａ１と後の曲線Ａ２とが部分的に互いに重なるように揺動振幅を決定するのが望ましい。なお、曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３においては、送り速度が一定のため、各揺動指令の揺動振幅もすべて同じとなる。
【００３５】
この重なり箇所Ｂ１、Ｂ２においては、工具１１が曲線Ａ２の軌跡で加工しているときにワークＷから離間するので、ワークＷは加工されない。本実施形態においては、このような重なり箇所Ｂ１、Ｂ２が周期的に発生するので、いわゆる断続切削を行うことができる。図２に示される例においては、曲線Ａ２に従った動作により切屑が箇所Ｂ１、Ｂ２においてそれぞれ発生することとなる。つまり、第二回転目の曲線Ａ２においては二つの切屑が発生する。このような断続切削が周期的に行われるので振動切削が可能となる。
【００３６】
さらに、破線Ｃ３に対して形成される曲線Ａ３は曲線Ａ１と同じ形状である。曲線Ａ２と曲線Ａ３とは、回転角度が約１２０°の箇所Ｂ３と約３６０°の箇所Ｂ４において重なっている。曲線Ａ３に従った動作により切屑が箇所Ｂ３、Ｂ４においてそれぞれ発生することとなる。つまり、第三回転目の曲線Ａ３においては二つの切屑が発生する。以降、ワークＷ一回転毎に二つの切屑が発生する。ただし、一回転目では切屑は発生しない。
【００３７】
このようにして揺動周波数と揺動振幅とを定めることにより、揺動指令生成部２３は揺動指令を作成する。
例えば、揺動指令は、次式（１）のように表される。
【数１】
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式（１）において、Ｋは揺動振幅倍率、ＦはワークＷの一回転当たりの工具１１の移動量、すなわち毎回転送り量［mm/rev］、ＳはワークＷの中心軸線まわりの回転速度[min-1],or [rpm]、Ｉは揺動周波数倍率、である。ここで、前述の揺動周波数は式（１）におけるＳ／６０×Ｉの項に相当し、前述の揺動振幅は式（１）におけるＫ×Ｆ／２の項に相当する。但し、揺動振幅倍率Ｋは１以上の数とし、揺動周波数倍率Ｉはゼロより大きい非整数とする（例えば０．５、０．８、１．２、１．５、１．９、２．３、または２．５、…等の正の非整数）。揺動振幅倍率Ｋおよび揺動周波数倍率Ｉは定数である（図２の例では、Ｉは１．５である）。
【００３８】
揺動周波数倍率Ｉを整数としない理由は、ワークＷの中心軸線まわりの回転数と全く同じになる揺動周波数の場合には、前述した重なり箇所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等を発生させることができず、揺動切削による切屑の細断効果が得られなくなるからである。
【００３９】
また、式（１）によると、揺動指令は、位置指令を示す各破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を基準軸線とする余弦波に対して（Ｋ×Ｆ／２）の項がオフセット値として減じられた指令となっている。このため、位置指令に揺動指令を加算して得られる合成指令値に基づく工具１１の位置軌跡を、工具１１の加工方向において位置指令による位置を上限として制御することができる。そのため、図２の曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等を＋方向（すなわち、工具１１の加工方向）において超えないようになっている。
【００４０】
さらに、式（１）で表されるような揺動指令とすることで、図２の曲線Ａ１から分かるように、工具１１の加工開始点（横軸の０°の位置）で工具１１の送り方向に初めから大きな揺動が出ないようにしている。
【００４１】
なお、揺動周波数と揺動振幅とを定める際に調整される各パラメータ（式（１）におけるＫ、Ｉ）の初期値は、工作機械１０の稼働前に図示しない記憶部に記憶されているものとする。ワークＷの回転速度（Ｓ）は、図示しない記憶部に加工条件として事前に記憶されている。毎回転送り量Ｆは、その回転速度（Ｓ）と位置制御部２２が作成した位置指令とから求められる。
【００４２】
例えば、ワークの加工形状が円筒形、円柱形の場合、ワークＷの外周面の母線に沿う送り軸Ｍ１（Ｚ軸）方向である加工方向に沿って、揺動が行われる。
一方、ワーク加工形状が円錐形、円錐台形（テーパ）の場合または円弧形を含む場合、例えば、ワークＷの外周面の母線に沿う斜め方向、すなわち送り軸Ｍ１（Ｚ軸）方向と送り軸Ｍ２（Ｘ軸）方向との合成方向である加工方向に沿って、揺動が行われる。
【００４３】
次に、ゲイン設定部２１によるゲインの変更について説明する。
ここでゲインとは、制御ゲインのことを言う。具体的には、速度制御において速度偏差を失くそうとする操作量を算出するために、図示しない補償器で速度偏差を増幅させるが、この増幅させる際に補償器においては、乗算や積分することにより、制御ゲインによる計算を行う。そして、操作量を算出した後、算出した操作量を制御対象に入力する。そして、これによるフィードバックを応答として得る。各周波数におけるこの入力と応答の比を、以下の説明において利得ゲインと言い、前述の操作量を算出するために、偏差を増幅させる際に用いられる増幅比を、以下の説明において制御ゲインと言う。制御ゲインを大きくしすぎると、発振やオーバーシュートしやすくなる。
【００４４】
位置制御部２２における位置ゲイン、速度制御部２４における速度ゲイン、電流制御部２５における電流ゲインについて、通常の切削時の制御ゲインのまま、揺動切削を開始させて揺動動作をさせると、工具１１の位置精度が安定しなくなり動作が不安定になりやすい。通常は高精度なサーボの応答性向上のため、通常の切削時には高い制御ゲインが設定されていることが多いためであり、このため、揺動周波数において利得ゲインの値が０ｄＢから離れた絶対値となるためである。
【００４５】
工作機械１０において通常の切削から揺動切削に切り換わるとき、即ち、揺動動作が開始した際に、揺動指令生成部２３からゲイン設定部２１に対して、揺動動作が開始された旨を通知する信号が送られる。具体的には、図３に示すように、通常の切削を行っているときには、高い周波数で駆動させても精度を維持できるようにするため、追従性が良好である利得ゲインが０ｄＢとなる点Ｐの周波数が高い値となるように設定されている。ここで、速度ゲインにおける周波数特性の場合には、追従性が良好であるのは、利得ゲインの値が−３ｄＢまでであり、極力０ｄＢに近い値とすることで追従性は良好となる。
図３は、揺動動作において制御ゲインを切り替える前の状態を示すグラフである。
【００４６】
しかし、通常の切削を行っている状態では、図３に示すように、揺動切削を行うための揺動周波数においては、利得ゲインの値が０ｄＢから離れた値となる。工作機械１０において通常の切削から揺動切削に切り換わるときには、揺動指令生成部２３からゲイン設定部２１に対して、揺動動作が開始された旨を通知する信号が送られる。これにより、ゲイン設定部２１は、速度ゲインの値を、図４に示すように下げて０ｄＢに近づけるように変更し、速度ゲインを速度制御部２４へ供給する。これにより、揺動周波数における利得ゲインの値は０ｄＢ近傍となり、揺動動作における工具１１の追従性が向上し、工具１１の位置精度が安定し動作が安定する。
図４は、揺動動作において制御ゲインを切り替えた後の状態を示すグラフである。
【００４７】
以上説明した本実施形態は、以下のような効果を奏する。
本実施形態では、揺動指令生成部２３は、揺動動作が開始した際に出力される信号をゲイン変更部を構成するゲイン設定部２１に送り、ゲイン設定部２１が制御ゲインを変更する。これにより、揺動周波数における利得ゲインの値を０ｄＢに極力近い値とすることが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態では、揺動動作の実行状態は、周波数または振幅によって表される。これにより、揺動周波数における利得ゲインの値が０ｄＢに近い値となるように、制御ゲインを変更させることにより、揺動の振幅の追従性を高めることが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、ゲイン変更部は、制御ゲインとしての、位置制御部２２における位置ゲイン、速度制御部２４における速度ゲイン、電流制御部２５における電流ゲイン、の少なくとも一つを変更し、例えば、ゲイン変更部は、速度制御部２４における速度ゲインのみを変更する。
【００５０】
これにより、例えば、電流ゲインを変更して電流制御を行う場合には、モータからの通信遅れがほぼないため、利得ゲインの値が０ｄＢで応答する周波数帯域が広く限界がないが、共振点も拾ってしまうため扱いにくい。しかし、このように扱いにくい電流制御を行わずに、速度ゲインのみを変更して容易に制御することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、ゲイン変更部は、揺動周波数における利得ゲインの値を０ｄＢに近づけるように制御ゲインを変更する。これにより、揺動切削を行う工具１１の追従性が良好となり、揺動切削において安定して加工を行うことが可能となる。
【００５２】
以上本実施形態について説明をした。上述した実施形態は、好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更を施した形態での実施が可能である。例えば、以下に説明する変形例のように変形をして実施することが可能である。
【００５３】
即ち、揺動指令生成部、位置制御部、速度制御部、電流制御部、ゲイン変更部等の構成は、上記実施形態における揺動指令生成部２３、位置制御部２２、速度制御部２４、電流制御部２５、ゲイン設定部２１等の構成に限定されない。
また、上記実施形態においては、ゲイン設定部２１は、速度制御部２４における速度ゲインを変更したが、この構成に限定されない。ゲイン設定部２１を有するゲイン変更部は、位置制御部２２における位置ゲイン、速度制御部２４における速度ゲイン、電流制御部２５における電流ゲイン、の少なくとも一つを変更すればよく、例えば、これら３つを変更してもよい。
また、上記実施形態においては、ゲイン変更部を構成するゲイン設定部２１は、揺動周波数における利得ゲインの値を０ｄＢに極力近づけるために、速度ゲインの値を下げるように変更したが、この構成に限定されない。例えば、揺動周波数における利得ゲインの値が低い等の場合に、切削に高い精度が要求される場合には、ゲイン変更部は、揺動周波数における利得ゲインの値を０ｄＢに極力近づけるために、位置ゲイン、速度ゲイン、電流ゲインの少なくとも一つを上げるように変更してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１１  工具
２０  サーボ制御装置
２１  ゲイン設定部
２２  位置制御部
２３  揺動指令生成部
２４  速度制御部
２５  電流制御部
Ｗ  ワーク
【図１】
2020149567.tif 000004
【図２】
2020149567.tif 000005
【図３】
2020149567.tif 000006
【図４】
2020149567.tif 000007