(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の対象物を互いに直交する方向に移動せしめる複数の軸であって機械に存在する複数の軸を制御する軸制御系を軸ごとに有し、それぞれの軸制御系において、位置検出器による機械位置の検出値である検出器位置と、外部から入力される位置指令と、前記検出器位置と前記機械位置との誤差を補正する外部から入力される、前記複数の軸のうちの自軸制御系が制御する軸と異なる軸にかかる指令位置に応じた誤差補正量と、を用いて、前記位置指令に前記機械位置が追従するようにモータを駆動することにより前記対象物の軌跡制御を行う数値制御装置であって、
それぞれの軸制御系は、
前記位置指令から前記検出器位置までの応答よりも前記誤差補正量から前記検出器位置までの応答が速くなるように前記位置指令および前記誤差補正量に対して演算を実行する演算処理実行部と、
前記演算処理実行部による演算後の位置指令および誤差補正量を合算して補正後位置指令を出力する加算器と、
前記検出器位置が前記補正後位置指令に追従するように前記モータを動作させるサーボ制御部と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記演算処理実行部による演算は、前記外部から入力された位置指令および誤差補正量に対して夫々低域通過特性を持つフィルタを作用させることであって、
前記誤差補正量に作用させるフィルタの応答帯域は前記位置指令に作用させるフィルタの応答帯域よりも高い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】
前記演算処理実行部による演算は、前記外部から入力された位置指令に対して応答遅れ時間を有する所定のフィルタを作用させ、かつ前記外部から入力された誤差補正量に対して前記所定のフィルタの応答遅れ時間に等しい時間をむだ時間とする処理を実行することである、
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４】
前記所定のフィルタは、低域通過特性を持つフィルタである、ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記外部から入力される誤差補正量は時間に対して所定周波数の周期的に変化し、
前記演算処理実行部による演算は、前記外部から入力された誤差補正量から前記検出器位置までの前記所定周波数における位相遅れ量と等しい位相遅れ量を有する位相遅れフィルタを前記外部から入力された位置指令に対して作用させることである、
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６】
前記外部から入力される誤差補正量は時間に対して所定周波数の周期的に変化し、
前記演算処理実行部による演算は、前記外部から入力された誤差補正量から前記検出器位置までの前記所定周波数における位相遅れ量と等しい量だけ位相を進める位相進みフィルタを前記外部から入力された誤差補正量に対して作用させることである、
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等の被制御装置を数値制御する数値制御装置に関し、特に被制御装置が備えるテーブルや主軸ヘッド等の機械位置を移動させるための位置指令に対して機械誤差の補正を行う数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械に存在する機械的な誤差（真直度誤差や直角度誤差等）を補正するために、あらかじめ測定した機械誤差の量にもとづいて補正量を決定し、その補正量を指令値に加算することにより機械的な誤差の補正を行っていた（例えば特許文献１参照）。この補正はピッチエラー補正あるいはピッチ誤差補正と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０４３１７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７２３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
位置決め時の機械誤差を補正する場合には補正量を指令値に加算する上記した従来の技術で補正を行うことが可能である。しかしながら、軌跡制御を行う場合、すなわち時々刻々の位置が変化するような指令を与え、その指令された位置の軌跡に実際の機械位置の軌跡が追従するように制御を行う場合、サーボ系の応答遅れの影響により、補正量を加算する位置と実際に補正量が加算される位置がずれてしまい、本来補正したいタイミングと異なったタイミングで補正量が加算され、補正した結果の軌跡が指令された軌跡と一致しなくなるという問題があった。この現象は、指令速度が大きい場合や、サーボ系の応答遅れが大きい場合に特に顕著となる。
【０００５】
また、機械誤差が周期的である場合、すなわち機械誤差が一定間隔で正の値と負の値をくりかえすような場合は、位置指令に加算する補正量も周期的な量となるが、サーボ系の応答遅れが大きい場合、実際に作用する補正量の位相が元々の補正量の位相とずれてしまい、この位相差が１８０度（ｄｅｇｒｅｅ）付近になった場合には、補正を行うことによりかえって機械誤差を増大させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機械誤差補正後の軌跡と指令された軌跡とのずれを低減した数値制御を実行する数値制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、同一の対象物を互いに直交する方向に移動せしめる複数の軸であって機械に存在する複数の軸を制御する軸制御系を軸ごとに有し、それぞれの軸制御系において、位置検出器による機械位置の検出値である検出器位置と、外部から入力される位置指令と、前記検出器位置と前記機械位置との誤差を補正する外部から入力される、前記複数の軸のうちの自軸制御系が制御する軸と異なる軸にかかる指令位置に応じた誤差補正量と、を用いて、前記位置指令に前記機械位置が追従するようにモータを駆動することにより前記対象物の軌跡制御を行う数値制御装置であって、それぞれの軸制御系は、前記位置指令から前記検出器位置までの応答よりも前記誤差補正量から前記検出器位置までの応答が速くなるように前記位置指令および前記誤差補正量に対して演算を実行する演算処理実行部と、前記演算処理実行部による演算後の位置指令および誤差補正量を合算して補正後位置指令を出力する加算器と、前記検出器位置が前記補正後位置指令に追従するように前記モータを動作させるサーボ制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、機械誤差補正後の軌跡と指令された軌跡とのずれを低減した数値制御を実行する数値制御装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、軸数が２軸の場合の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、機械誤差について説明する図である。
【図４】図４は、サーボ系の応答遅れがある場合の従来の数値制御装置による制御を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の数値制御装置による制御を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の数値制御装置の構成を示すブロック図である。図示するように、数値制御装置３０は、モータ５およびモータ５により駆動される負荷６を備える機械１０に接続されている。モータ５には機械位置を検出する位置検出器７が取り付けられている。なお、位置検出器７が検出した機械位置を検出器位置ということとする。
【００１２】
数値制御装置３０には、位置指令が入力される。また、数値制御装置３０は、機械１０が備える位置検出器７が検出した検出器位置が入力される。数値制御装置３０は、検出器位置が位置指令により指令された位置に追従するように、モータ５を駆動するモータ駆動トルクを生成する。
【００１３】
数値制御装置３０は軸制御系９を有している。軸制御系９は、前記した位置指令と誤差補正量とが入力され、位置検出器７によって検出された検出器位置が入力された位置指令に追従するようにモータ駆動トルクを生成し、生成したモータ駆動トルクをモータ５に与える。誤差補正量は、検出器位置と実際の機械の位置（機械位置）の間の誤差（機械誤差）を補正するためのものである。誤差補正量に関する詳細な説明は後述する。
【００１４】
軸制御系９は、モデル位置指令演算部１と、モデル誤差補正量演算部２と、加算器３と、サーボ制御部４と、を備えている。モデル位置指令演算部１は、入力された位置指令に基づいてモデル位置指令を算出する。また、モデル誤差補正量演算部２は、入力された誤差補正量に基づいてモデル誤差補正量を算出する。モデル位置指令演算部１およびモデル誤差補正量演算部２の応答特性については後述する。
【００１５】
加算器３は、モデル位置指令演算部１が算出したモデル位置指令とモデル誤差補正量演算部２が算出したモデル誤差補正量とを加算し、加算結果（補正後モデル位置指令）をサーボ制御部４へ出力する。サーボ制御部４は、入力された補正後モデル位置指令と検出器位置とが一致するようにモータ駆動トルクを生成する。
【００１６】
機械１０に複数の軸が存在する場合、複数の軸の夫々に対応して数値制御装置３０にも複数の軸制御系を設置することができる。図２は軸数が２軸の場合の数値制御装置３０の構成を示すブロック図である。機械１０は第１軸モータ１５と第１軸モータ１５の負荷としての第１軸負荷１６と第１軸位置検出器１７とからなる１軸目と、第２軸モータ２５と第２軸モータ２５の負荷としての第２軸負荷２６と第２軸位置検出器２７とからなる２軸目と、を備えている。それぞれの負荷１６、２６は、ボールねじとボールねじによって駆動されるテーブルから構成される。第１軸と第２軸の移動方向は直交するように配置されており、第１軸によって機械位置のＸ座標を、第２軸によって機械位置のＹ座標を制御するものとする。一方、数値制御装置３０は第１軸制御系１９と第２軸制御系２９を持つ。これらの軸制御系１９、２９の構成は、それぞれ図１における軸制御系９と同一の構成となっている。軸制御系１９は、第１軸位置指令と第１軸誤差補正量とが入力され、第１軸位置検出器１７から第１軸検出器位置が入力され、第１軸モータ１５に供給する第１軸モータ駆動トルクを生成する。また、軸制御系２９は、第２軸位置指令と第２軸誤差補正量とが入力され、第２軸位置検出器２７から第２軸検出器位置が入力され、第２軸モータ２５に供給する第２軸モータ駆動トルクを生成する。
【００１７】
このようにして機械の位置を制御することができるが、通常、位置検出器７は機械１０の中の実際に制御したい位置（機械位置）とは離れた位置に取り付けられている。例えば、図２の１軸目の場合、位置検出器１７は、負荷１６を構成するテーブルではなく、第１軸モータ１５に取り付けられている。このように機械位置と位置検出器１７が取り付けられている位置との間に差異があると、数値制御装置３０によって検出器位置が位置指令に追従するように制御したとしても機械位置と位置指令との間には誤差（機械誤差）が生じてしまう。機械位置と位置指令との間の差異としては、機械の真直度誤差や直角度誤差、ボールねじのピッチ誤差などがある。機械位置を直接計測してその位置を検出器位置として用いることができれば理想的であるが、機械位置を直接計測するためには特別な計測機器を設置しなければならず、工作機械ではそのような計測機器を取り付けると加工を行うことができなくなるといった問題や、機械の特性が閉ループ制御系の中に入るため、機械共振があると制御系が発振してしまうといった問題があり、現実的ではない。
【００１８】
そのため、あらかじめ検出器位置と機械位置の間の関係を計測機器を利用して測定した値に基づいて誤差補正パラメータを設定しておき、機械位置と検出器位置の間の誤差補正するための誤差補正量を位置指令に加算することが行われる。誤差補正パラメータは一般に位置によって変化するため、位置についての関数やテーブルとして与えられる。誤差補正量は、位置指令と誤差補正パラメータによって決定される。このように誤差補正量を加算することにより、検出器位置は位置指令と異なった値となるが、機械位置は位置指令に追従するようになり、機械位置を高い精度で制御することが可能となる。
【００１９】
検出器位置と機械位置の間の誤差補正パラメータについては、あらかじめ所定の複数の位置に位置決めした場合の機械位置をレーザ測長器や接触式変位計といった機械位置を直接測定できる計測機器を用いて測定し、その結果から各位置における検出器位置と機械位置の差を各位置における誤差補正パラメータとして設定しておく。誤差補正パラメータを位置に関するテーブルとして設定した場合、誤差補正量は現在位置に対応する誤差補正パラメータを当該テーブルから参照して決定される。
【００２０】
ところが、軌跡制御を行う間の移動経路内で誤差補正量が時々刻々変化するような場合で、移動速度が速い場合やサーボ系の応答遅れが大きい場合、検出器位置が誤差補正量に追従しなくなる。その結果、実際の機械位置の軌跡が指令された軌跡とずれてしまい、意図したとおりの補正が行えなくなるという問題がある。そこで、本発明の実施の形態１では、実際の機械位置の軌跡を指令された軌跡に近づけるために、位置指令にモデル位置指令演算部１を挿入し、誤差補正量にモデル誤差補正量演算部２を挿入し、かつモデル誤差補正量演算部２の応答特性がモデル位置指令演算部１の応答特性よりも高くなるように設定して、誤差補正量から検出器位置までの応答が位置指令から検出器位置までの応答よりも速くなるようにした。
【００２１】
応答性の高さや応答の速さは、ゲイン応答の高さに置き換えて考えることができる。すなわち、同一周波数における周波数応答のゲインが高い方が、応答性が高く、応答が速い。したがって、誤差補正量から検出器位置までの周波数応答のゲインが、位置指令から検出器位置までの周波数応答のゲインよりも高くなるように、モデル誤差補正量演算部２の周波数応答のゲインがモデル位置指令演算部１の周波数応答のゲインよりも高くなるように設定する。あるいは、応答性の高さや応答の速さの指標として、ステップ応答の応答遅れ時間を用いることもできる。これは、ステップ応答の応答遅れ時間はステップ応答の値が目標値の所定倍（例えば０．５倍）に到達するまでの時間として定義され、この時間が短いほうが、応答が速い。
【００２２】
本実施の形態１では、位置指令や誤差補正量に含まれる高周波数領域の成分を除去して機械振動などが励起されにくくするために、モデル位置指令演算部１およびモデル誤差補正量演算部２を、低域通過特性をもつフィルタとする。一般的なフィルタの入出力特性は伝達関数で表すことができる。ここでは、モデル位置指令演算部１の伝達関数をＧｒ(ｓ)、モデル誤差補正量演算部２の伝達関数をＧｅ(ｓ)とおく（ｓは、ラプラス演算子）。周波数応答のゲインは、伝達関数の絶対値を計算することにより求められる。よって、モデル誤差補正量演算部２の周波数応答のゲイン｜Ｇｅ(ｊω)｜が、モデル位置指令演算部１の周波数応答のゲイン｜Ｇｒ(ｊω)｜よりも高くなるようにモデル位置指令演算部１およびモデル誤差補正量演算部２を設定すればよい。ただし、ｊは虚数単位、ωは周波数を表す。
【００２３】
低域通過特性を持つフィルタの場合、応答帯域を高く設定することにより、入力に対する出力の応答を速くすることができる。応答帯域は、周波数応答のゲインが所定の値（例えば０．７０７）以上である最大の周波数ωとして定義することができる。モデル位置指令演算部１は、位置指令に対して所望の応答特性を持つように設計される。例えば、２次の重根をもつフィルタとして、Ｇｒ(ｓ)を次式のように設定する。
Ｇｒ(ｓ)＝Ｋｒ2／（ｓ2＋２Ｋｒ・ｓ＋Ｋｒ2）      （１）
ここで、Ｋｒはモデル位置応答のゲインであり、モデル位置指令演算部１の応答帯域に相当する。Ｋｒを大きく設定すると、それに伴ってモデル位置指令演算部１の伝達関数Ｇｒ(ｓ)の応答帯域が高くなり、モデル位置指令は位置指令に早く追従するようになり、結果として検出器位置が位置指令に早く追従するようになる。
【００２４】
また、モデル誤差補正量演算部も、同様に次式のような伝達関数Ｇｅ(ｓ)をもつように設定する。
Ｇｅ(ｓ)＝Ｋｅ2／（ｓ2＋２Ｋｅ・ｓ＋Ｋｅ2）      （２)
ここで、Ｋｅはモデル誤差補正量応答のゲインであり、モデル誤差補正量演算部２の応答帯域に相当する。Ｋｅを大きく設定すると、それに伴ってモデル誤差補正量演算部２の伝達関数Ｇｅ(ｓ)の応答帯域が高くなり、モデル誤差補正量は誤差補正量に早く追従するようになり、結果として検出器位置が誤差補正量に早く追従するようになる。
【００２５】
そこで、ＫｅをＫｒよりも大きく設定することにより、モデル誤差補正量演算部２の応答帯域がモデル位置指令演算部１の応答帯域よりも高くなるようにし、位置指令から検出器位置までの応答よりも誤差補正量から検出器位置までの応答の方が速くなるようにすることができる。
【００２６】
サーボ制御部４の構成は、例えば特許文献２に開示されているように、位置ループの内部に速度ループ・電流ループをもつカスケード構造のフィードバック制御系に、位置および速度のフィードフォワードを行う制御系とするとよい。
【００２７】
次に、図３〜図５を参照して、本発明の実施の形態１による効果を説明する。図３は、機械誤差について説明する図である。図３（ａ）において、太い実線は指令経路を表す。この指令経路はＸ方向に位置指令が移動する経路であるが、機械誤差により、実際の機械位置はＹ方向にも変位し、図３（ａ）中の破線に示すようになる場合を考える。このような場合、検出器位置での軌跡を図の細い実線のように制御することができれば、実際の機械位置を指令経路と一致させることができる。そこで、時々刻々の図の細い実線上の位置と図の太い実線上の位置の差、すなわち検出器位置と機械位置の差が誤差補正量として数値制御装置３０に入力される。図３（ｂ）は位置指令の時間変化を、図３（ｃ）は誤差補正量の時間変化を示す。Ｘ軸の位置指令は一定速度で増加するのに対し、Ｙ軸の位置指令は一定値を保つ。また、Ｘ軸の誤差補正量は常に０であるのに対し、Ｙ軸の誤差補正量はＸ軸が移動することによる機械誤差量の変化に対応して時間と共に変化する。
【００２８】
図４は、サーボ系の応答遅れがある場合の従来の数値制御装置による制御を説明する図である。従来の数値制御装置によれば、サーボ系の応答遅れが大きい場合、補正後のサーボ応答の経路すなわち検出器位置の軌跡は図４（ａ）の破線のようになる。つまり、図４（ｂ）に示すように、位置指令は一定速度の移動のため、位置指令に対するサーボ応答は位置指令に追従するが、図４（ｃ）に示すように、誤差補正量は時々刻々変化するために誤差補正量に対するサーボ応答は与えられた誤差補正量に対して遅れて変化する。その結果、実際の機械位置の軌跡は指令経路からずれてしまう。
【００２９】
図５は、本発明の実施の形態１の数値制御装置３０による制御を説明する図である。数値制御装置３０によれば、誤差補正量から検出器位置までの応答が位置指令から検出器位置までの応答よりも速くなるように制御することにより、補正後のサーボ応答経路を図５（ａ）の破線のように、補正後の指令経路に近づけることができ、その結果実際の機械位置の軌跡が指令経路に精度よく追従させることができる。すなわち、機械誤差補正後の軌跡と指令された軌跡とのずれを低減することができる。その際の位置指令に対するサーボ応答の時間変化は図５（ｂ）のようになり、誤差補正量のサーボ応答の時間変化は図５（ｃ）のようになる。
【００３０】
以上述べたように、本発明の実施の形態１によれば、位置指令に対する応答よりも誤差補正量に対する応答を速く設定することにより、誤差補正量に実際の軌跡が素早く追従するようになってサーボ応答遅れにより生じる機械誤差補正後の軌跡と指令された軌跡とのずれを低減することができる。したがって、サーボ系の応答遅れや送り速度に関係なく機械誤差を意図したとおりに補正することができるようになる。機械誤差を意図したとおりに補正することができるので、機械位置で加工される製品の歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
また、モデル位置指令演算部１とモデル誤差補正量演算部２を、低域通過特性をもつフィルタとし、モデル誤差補正量演算部２のフィルタの応答帯域をモデル位置指令演算部１のフィルタの応答帯域よりも高くするようにしたので、機械誤差補正後の軌跡と指令された軌跡とのずれを低減することができるとともに、位置指令や誤差補正量に含まれる高周波数領域の成分を除去して機械振動などが励起されにくくすることができる。
【００３２】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２の数値制御装置の構成を示すブロック図である。ここでは、実施の形態１と等しい構成要素には同じ符号を付し、該構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００３３】
図６に示すように、実施の形態２の数値制御装置４０は、モデル位置指令演算部１、モデル誤差補正量演算部４２、加算器３、サーボ制御部４を有する軸駆動系４１を備えている。加算器３は、モデル位置指令演算部１が算出したモデル位置指令とモデル誤差補正量演算部４２が算出したモデル誤差補正量とを加算し、補正後モデル位置指令を算出する。
【００３４】
ここで、モデル誤差補正量演算部４２は、むだ時間要素として機能する。モデル誤差補正量演算部４２のむだ時間には、モデル位置指令の応答遅れ時間と同じ時間が設定される。応答遅れ時間とは、定常状態における遅れ時間である。定常状態における遅れ時間は、サーボ系に一定速度の入力が与えられたときの指令に対する応答の定常的な遅れ時間をラプラス変換の最終値定理を用いて求めることにより得られる。
【００３５】
実施の形態１と同様にモデル位置指令演算部１としてゲインＫｒの２次の重根をもつフィルタを用いた場合、応答遅れ時間はゲインＫｒの逆数１／Ｋｒとなる。したがって、モデル誤差補正量演算部４２はモデル位置指令の応答遅れ時間１／Ｋｒと等しいむだ時間を持つようにするとよい。ただし、数値制御装置４０に離散時間系の制御を実行させる場合、モデル位置指令の応答遅れ時間１／Ｋｒと全く等しい時間をモデル誤差補正量演算部４２のむだ時間に設定することは一般に不可能であるため、そのような場合、サンプル周期の整数倍のうちモデル位置指令の応答遅れ時間１／Ｋｒに最も近い時間を設定するようにするとよい。
【００３６】
このように、本発明の実施の形態２では、モデル誤差補正量演算部４２は、モデル位置指令の応答遅れ時間と等しいむだ時間を持つむだ時間要素として機能するように構成した。これにより、モデル誤差補正量演算部４２のゲイン特性は１となり、モデル位置指令演算部１の応答特性よりも速い特性となるが、モデル誤差補正量演算部４２の定常状態における応答遅れ時間はモデル位置指令演算部１と等しくなる。したがって、本発明の実施の形態２によれば、モデル位置指令演算部１の応答遅れが大きい場合に誤差補正量を加算するタイミングが早くなりすぎるといった状態に至ることを防ぐことができるので、機械誤差補正後の軌跡と指令された軌跡とのずれを低減することができる。
【００３７】
また、モデル位置指令演算部１を、低域通過特性をもつフィルタとしたことにより、位置指令に含まれる高周波数領域の成分を除去して機械振動などが励起されにくくすることができる。
【００３８】
実施の形態３．
誤差補正量が時間に対して周期的な関数であれば、サーボ応答遅れによる位相遅れはあらかじめ求めることができる。そこで、実施の形態３では、実施の形態１からモデル誤差補正量演算部を省き、モデル位置指令演算部では、サーボ系において誤差補正量の位相が遅れる分だけ位置指令の位相を遅らせることにより、誤差補正量に対するサーボ応答のタイミングと位置指令に対するサーボ応答のタイミングを合わせるようにした。図７は、本発明の実施の形態３の数値制御装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態３に関し、実施の形態１と等しい構成要素には同じ符号を付し、該構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００３９】
図７に示すように、実施の形態３の数値制御装置５０は、モデル位置指令演算部５２、加算器３、サーボ制御部４を有する軸駆動系５１を備えている。加算器３は、モデル位置指令演算部５２が算出したモデル位置指令と数値制御装置５０に入力された誤差補正量とを加算し、サーボ制御部４に供給する補正後モデル位置指令を算出する。
【００４０】
モデル位置指令演算部５２は、位相遅れフィルタとしての特性を備えている。誤差補正量から検出器位置までの伝達関数をＧｅｄ(ｓ)とし、誤差補正量が周波数ωｅで変化するとすると、モデル位置指令演算部５２の周波数ωｅにおける位相遅れが、周波数ωｅにおける誤差補正量から検出器位置までの伝達関数の位相遅れ量∠Ｇｅｄ(ｊ・ωｅ)と等しくなるように、モデル位置指令演算部５２の位相遅れフィルタＧｒ(ｓ)が設計される。位相遅れフィルタとしては、例えば次式に示す１次の低域通過フィルタが設定される。
Ｇｒ（ｓ）＝１／（Ｔｒ・ｓ＋１）      （３）
Ｔｒは低域通過フィルタの時定数であり、モデル位置指令演算部の周波数ωｅにおける位相遅れ∠Ｇｒ(ｊ・ωｅ)が、周波数ωｅにおける誤差補正量から検出器位置までの伝達関数の位相遅れ量∠Ｇｅｄ(ｊ・ωｅ)と等しくなるように設定される。
【００４１】
このように、実施の形態３では、誤差補正量が所定周波数で変化する場合において、誤差補正量は操作せず、モデル位置指令演算部５２は、誤差補正量から検出器位置までの前記所定周波数における位相遅れ量と等しい位相遅れ量を持つ位相遅れフィルタ特性を備えるように構成したので、実施の形態１に比して簡易な構成で機械誤差補正後の軌跡と指令された軌跡とのずれを低減することができる。
【００４２】
実施の形態４．
実施の形態３で述べたように、誤差補正量が時間に対して周期的な関数であれば、サーボ応答遅れによる位相遅れはあらかじめ求めることができる。実施の形態４では、位置指令の位相を操作せず、誤差補正量の位相を進ませることによって、誤差補正量に対するサーボ応答のタイミングと位置指令に対するサーボ応答のタイミングを合わせるようにした。図８は本発明の実施の形態４の数値制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４に関し、実施の形態１と等しい構成要素には同じ符号を付し、該構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００４３】
図８に示すように、実施の形態４の数値制御装置６０は、モデル誤差補正量演算部６２、加算器３、サーボ制御部４を有する軸駆動系６１を備えている。加算器３は、数値制御装置６０に入力された位置指令とモデル誤差補正量演算部６２が算出したモデル誤差補正量とを加算し、サーボ制御部４に供給する補正後モデル位置指令を算出する。
【００４４】
モデル誤差補正量演算部６２は、位相進みフィルタとしての特性を備えている。誤差補正量から検出器位置までの伝達関数をＧｅｄ（ｓ）とし、誤差補正量が周波数ωｅで変化するとすると、モデル誤差補正量演算部６２の周波数ωｅにおける位相進み量が、周波数ωｅにおける誤差補正量から検出器位置までの伝達関数の位相遅れ量∠Ｇｅｄ（ｊ・ωｅ）と等しくなるように、モデル誤差補正量演算部６２の位相進みフィルタＧｅ（ｓ）が設定される。モデル誤差補正量演算部６２の位相進みフィルタとしては、例えば次式に示す１次の零点をもつフィルタが設定される。
Ｇｅ（ｓ）＝Ｔｅ・ｓ＋１      （４）
Ｔｅはフィルタの時定数であり、モデル位置指令演算部の周波数ωｅにおける位相進み量（位相遅れ量を符号反転した値）−∠Ｇｅ（ｊ・ωｅ）が、周波数ωｅにおける誤差補正量から検出器位置までの伝達関数の位相遅れ量∠Ｇｅｄ（ｊ・ωｅ）と等しくなるように設定される。
【００４５】
このように、実施の形態４では、誤差補正量が所定周波数で変化する場合において、位置指令は操作せず、モデル誤差補正量演算部６２は、誤差補正量から前記検出器位置までの前記所定周波数における位相遅れ量と等しい量だけ位相を進める位相進みフィルタ特性を備えるように構成したので、実施の形態１に比して簡易な構成で機械誤差補正後の軌跡と指令された軌跡とのずれを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる数値制御装置は、工作機械等の被制御装置を数値制御する数値制御装置に有用であり、特に、被制御装置が備えるテーブルや主軸ヘッド等の機械位置を移動させるための位置指令に対して機械誤差の補正を行う数値制御装置に適している。
【符号の説明】
【００４７】
１  モデル位置指令演算部
２  モデル誤差補正量演算部
３  加算器
４  サーボ制御部
５  モータ
６  負荷
７  位置検出器
９  軸制御系
１０  機械
１５  第１軸モータ
１６  第１軸負荷
１７  第１軸位置検出器
１９  第１軸制御系
２５  第２軸モータ
２６  第２軸負荷
２７  第２軸位置検出器
２９  第２軸制御系
３０  数値制御装置
４０  数値制御装置
４１  軸駆動系
４２  モデル誤差補正量演算部
５０  数値制御装置
５１  軸駆動系
５２  モデル位置指令演算部
６０  数値制御装置
６１  軸駆動系
６２  モデル誤差補正量演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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