(57)【要約】【課題】本発明の目的は２つの軸を同期させながら制御するサーボ制御装置において２軸間で生じる周期的でない同期誤差を低減するサーボ制御装置を提供ずることにある。【解決手段】本発明のサーボ制御装置は、第一位置フィードバック取得部と、第二位置フィードバック取得部と、取得した第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部と、変換した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部と、第二の軸の位置指令と第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部と、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部と、フィルタ処理部の出力を使って第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図６
2015201968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、
第一の軸の位置フィードバックを取得する第一位置フィードバック取得部と、
第二の軸の位置フィードバックを取得する第二位置フィードバック取得部と、
取得した前記第一の軸の位置フィードバックを、前記同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部と、
変換した前記第一の軸の位置フィードバックと前記第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部と、
第二の軸の位置指令と前記第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部と、
前記同期誤差と前記第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部の出力を使って、前記第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部と、
を備えたことを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、
第一の軸の速度指令を取得する速度指令取得部と、
取得した前記第一の軸の速度指令を、前記同期比を使って第二の軸の速度指令に相当する値に変換する速度指令変換部と、
第一の軸の速度フィードバックを取得する速度フィードバック取得部と、
取得した前記第一の軸の速度フィードバックを、前記同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに相当する値に変換する速度フィードバック変換部と、
変換した前記第一の軸の速度指令と、変換した前記第一の軸の速度フィードバックとの速度差を計算する速度差計算部と、
前記速度差を入力として、所定の周波数領域の速度差成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部の出力と変換した前記第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する速度指令補正部と、
を備えたことを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項３】
上位制御装置から同期比を取得する同期比取得部を備えた、請求項１または２に記載のサーボ制御装置。
【請求項４】
第一の軸の指令と第二の軸の指令から前記同期比を計算する同期比計算部を備えた、請求項１または２に記載のサーボ制御装置。
【請求項５】
前記位置偏差補正部は、工具と被加工物が同期中か否かを示す加工状態信号に応じて前記第二の軸の位置偏差を補正する、請求項１に記載のサーボ制御装置。
【請求項６】
前記速度指令補正部は、工具と被加工物が同期中か否かを示す加工状態信号に応じて前記第二の軸の速度指令を補正する、請求項２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、電動機を使用した工作機械等の機械を制御するサーボ制御装置に関し、特に電動機が駆動する２つの軸が同期しながら加工を行う際の同期誤差を低減するサーボ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では複数の軸が同期して被加工物であるワークを加工する場合がある。その中で、特に第一の軸と第二の軸の２つの軸を同期させ、かつ、その同期比率が一定である加工としては、例えば以下のような加工がある。
【０００３】
第１の例として、ねじ切り加工法が知られている。図１にねじ切り加工を行う加工システムの概略図を示す。ねじ切り加工システム１０００は、被加工物である棒材ワーク１００１を回転させるマスターモータ１００２と、工具であるカッター１００３を移動させるスレーブモータ１００４とを同期させながら加工を行うものである。棒材ワーク１００１の回転に所定の比率で同期してカッター１００３を移動させることで、棒材ワーク１００１に雄ねじを形成する。また、カッター１００３を固定させて棒材ワーク１００１を移動させてもよい。
【０００４】
第２の例として、ねじ立て（リジッドタップ）加工法が知られている。図２にねじ立て加工システムの概略図を示す。ねじ立て加工システム１０１０は、工具であるタッパー１０１３を回転させるスレーブモータ１０１４と、工具であるタッパー１０１３を移動させるマスターモータ１０１２とを同期させながら被加工物であるワーク１０１１に加工を行うものである。タッパー１０１３の回転に所定の比率で同期してタッパー１０１３を移動させることで、ワーク１０１１の穴の内側に雌ねじを形成する。また、タッパー１０１３を固定させてワーク１０１１を移動させてもよい。
【０００５】
第３の例として、創成歯車加工法が知られている。図３に創成歯車加工システムの概略図を示す。創成歯車加工システム１０２０において、被加工物であるワーク歯車１０２１はワーク軸であるＣ軸に固定され、Ｃ軸はスレーブモータ１０２４によって回転する。一方、工具であるグラインダ１０２３は工具軸であるＢ軸に固定され、Ｂ軸はマスターモータ１０２２によって回転する。このとき、工具軸（マスター）とワーク軸（スレーブ）の回転が所定比率（＝条数／歯数、以降「同期比」と呼ぶ）で同期することで加工が行われる。
【０００６】
一般に上記のような加工制御では、以下のような２つの方法が用いられている。
１）フィードバック追従方式
フィードバック追従方式は、マスター軸のフィードバックに同期比を掛けて、スレーブ軸の指令とする方法である（例えば、特許文献１）。
図４にフィードバック追従方式を用いた加工システムの概略図を示す。フィードバック追従方式を用いたサーボ制御装置１０４０は、工具１０３１をマスター軸の周りに回転させるマスターモータ１０３３を制御する第一サーボ制御部１０４３と、ワーク１０３２を回転させるスレーブモータ１０３４を制御する第二サーボ制御部１０４１とを備え、マスター軸のフィードバックに乗算部１０４２で同期比（ギヤ比）を掛けて、スレーブ軸の指令とする。
【０００７】
２）指令分配方式
指令分配方式は、マスター軸の指令に同期比を掛けて、スレーブ軸の指令とする方法である（例えば、特許文献２）。
図５に指令分配方式を用いた加工システムの概略図を示す。指令分配方式を用いたサーボ制御装置１０５０は、工具１０３１をマスター軸の周りに回転させるマスターモータ１０３３を制御する第一サーボ制御部１０５３と、ワーク１０３２を回転させるスレーブモータ１０３４を制御する第二サーボ制御部１０５１とを備え、マスター軸の指令に乗算部１０５２で同期比（ギヤ比）を掛けて、スレーブ軸の指令とする。
【０００８】
上記１）は、マスター軸のフィードバックをスレーブ軸の指令とすることで、マスター軸の速度変動に対しても同期誤差を小さくできるメリットがある。しなしながら、工具、ワーク、及びこれらを駆動する機構部の剛性に依存した振動がある場合、その振動が下記の様なループで増幅されて不安定になるデメリットがある。
振動→マスター（工具）→マスター軸フィードバック→スレーブ軸指令→スレーブ軸制御→スレーブ（ワーク）→マスター（工具）
【０００９】
一方、上記２）は、マスター軸指令をスレーブ軸の指令とするために、上記のループが形成されないため、振動の増幅は発生せず、安定性に優れるというメリットがある。しかしながら、マスター軸の速度変動に対しては同期誤差が発生するデメリットがある。
【００１０】
従来、このような加工では、加工条件や機械条件に応じて、上記の２つの方法を使い分けていた。例えば、マスター軸に減速機を使用するような機械では、マスター軸のサーボ剛性が高くできない。従って、加工外乱が大きいとマスター軸の速度変動が発生することとなる。このような場合は、上記１）の制御方法が採用される。
【００１１】
一方、加工の負荷外乱と、工具、ワーク、及びこれらを駆動する機構部の剛性に依存して振動が発生する場合、上記のようなループで振動が増幅するのを避けるため、上記２）の制御方法が採用される。
【００１２】
このように従来技術では、マスター軸のサーボ剛性が低く、加工外乱によって速度変動が生じるような機械で、かつ上記機械剛性に依存した振動が発生するような場合、同期誤差を十分に低減することができないという問題があった。
【００１３】
従来は、このような場合において、上記２）の制御方法を基にして、マスター軸とスレーブ軸との同期誤差を使って、一方の軸を補正する方法が行われていた。
【００１４】
例えば、マスター軸と、これに同期するスレーブ軸の同期誤差と学習制御を使って、スレーブ軸の位置偏差を補正する方法が知られている（例えば、特許文献３）。この従来技術によれば、上記２）の制御方法を基にして、周期的な同期誤差を低減するように、同期誤差と学習制御を使ってスレーブ軸の位置偏差を補正している。この方法は、学習制御により周期的な偏差に関しては、同期誤差を低減する事が可能であるが、周期的でない同期誤差については低減できないという問題がある。なお、この従来技術では帯域を制限するためのフィルタ手段が開示されているが、これは所定の帯域以下の周期的な同期誤差に対して位置補正を行うが、所定の帯域以下であっても周期的でない同期誤差に対しては位置補正を行わない、むしろ増幅する性質がある、と言う問題がある。
【００１５】
一般に、工具、ワーク、及びこれらを駆動する機構部の剛性に依存して発生する振動は高い周波数となる。例えば、この高い周波数は１００Ｈｚ以上であって、サーボでは制御が困難な領域の周波数を指す。一方、加工の負荷外乱や工具、ワークの回転に同期した周波数成分は低い周波数となる。例えば、この低い周波数は３０Ｈｚ未満であって、サーボで制御が可能な領域の周波数を指す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第１２６０２０７号公報
【特許文献２】特開２００３−２００３３２号公報
【特許文献３】特許第４３６１０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、２つの軸を同期させながら制御するサーボ制御装置において、２つの軸の間で生じる同期誤差を低減するサーボ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一実施例に係るサーボ制御装置は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の位置フィードバックを取得する第一位置フィードバック取得部と、第二の軸の位置フィードバックを取得する第二位置フィードバック取得部と、取得した第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部と、変換した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部と、第二の軸の位置指令と第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部と、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部と、フィルタ処理部の出力を使って、第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の実施例に係るサーボ制御装置は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の速度指令を取得する速度指令取得部と、取得した第一の軸の速度指令を、同期比を使って第二の軸の速度指令に相当する値に変換する速度指令変換部と、第一の軸の速度フィードバックを取得する第一速度フィードバック取得部と、取得した第一の軸の速度フィードバックを、同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに相当する値に変換する第一速度フィードバック変換部と、変換した第一の軸の速度指令と、変換した第一の軸の速度フィードバックとの速度差を計算する速度差計算部と、速度差を入力として、所定の周波数領域の速度差成分を抽出するフィルタ処理部と、フィルタ処理部の出力と変換した第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する速度指令補正部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、同期誤差をローパスフィルタ処理することにより、高い周波数の同期誤差を遮断し、低い周波数の同期誤差だけを抽出し、これを使って一方の軸の位置偏差を補正することができる。高い周波数を遮断することで、高い周波数の振動の増幅を抑制し、マスター軸の低い周波数の速度変動による同期誤差を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ねじ切り加工を行う加工システムの概略図である。
【図２】ねじ立て加工システムの概略図である。
【図３】創成歯車加工システムの概略図である。
【図４】フィードバック追従方式を用いた加工システムの概略図である。
【図５】指令分配方式を用いた加工システムの概略図である。
【図６】本発明の実施例１に係るサーボ制御装置を含むシステムのブロック図である。
【図７】本発明の実施例１に係るサーボ制御装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明のサーボ制御装置を用いた場合の同期誤差を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係るサーボ制御装置を含むシステムのブロック図である。である。
【図１０】本発明の実施例２に係るサーボ制御装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係るサーボ制御装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００２３】
［実施例１］
まず、本発明の実施例１に係るサーボ制御装置について説明する。図６に本発明の実施例１に係るサーボ制御装置を含むシステムのブロック図を示す。本発明の実施例１に係るサーボ制御装置１０１は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の位置フィードバックを取得する第一位置フィードバック取得部１と、第二の軸の位置フィードバックを取得する第二位置フィードバック取得部２と、取得した第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部３と、変換した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部４と、第二の軸の位置指令と第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部５と、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部６と、フィルタ処理部の出力を使って、第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部７と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の実施例１に係るサーボ制御装置１０１は、創成歯車加工において、工具軸である第一の軸の位置フィードバックに同期比（ギヤ比）を掛けた位置指令と、ワーク軸である第二の軸の位置フィードバックの差分を積算した同期誤差を計算し、この同期誤差からワーク軸の偏差を減算した結果をローパスフィルタに通して高周波成分を除去し、これを使ってワーク軸の偏差を補正する点を特徴としている。ローパスフィルタの帯域を適切に選ぶことで、振動を抑制して安定性を向上し、工具軸の速度変動による同期誤差の低減効果も期待できる。
【００２５】
次に、本発明の実施例１に係るサーボ制御装置の構成について説明する。サーボ制御装置１０１は、上位制御装置２００から位置指令または速度指令を取得し、取得した位置指令または速度指令に基づいて、工具３１をマスター軸の周りに回転させるマスターモータ３３を駆動させるとともに、マスターモータ３３と一定の同期比で同期させながら、ワーク３２をスレーブ軸の周りに回転させるスレーブモータ３４を駆動させる。
【００２６】
上位制御装置２００から取得した、マスターモータ３３を駆動するための位置指令は、第一減算器１０に入力され、第一の軸であるマスター軸の位置フィードバックが減算されて、第一の軸の位置偏差が計算される。さらに、計算された第一の軸の位置偏差は、第一積算処理部１３及び第一ポジションゲイン調整部１５を経た後、速度制御部、電流制御部、及びアンプ（図示せず）を介してマスターモータ３３に入力される。
【００２７】
マスターモータ３３の近傍には位置センサ（図示せず）が設けられており、検出した位置データは、フィードバックされて第一位置フィードバック取得部１に入力される。第一位置フィードバック取得部１で取得した位置データを時間で微分することにより工具速度を算出することができる。
【００２８】
サーボ制御装置１０１には、同期比取得部９が設けられており、同期比取得部９は、上位制御装置２００から同期比を取得する。取得した同期比に基づいて、工具３１を回転させるマスターモータ３３を駆動するための位置指令または速度指令（第一の軸の指令）から、ワーク３２を回転させるためのスレーブモータ３４を駆動するための位置指令または速度指令（第二の軸の指令）を算出する。ただし、このような構成には限られず、サーボ制御装置１０１が上位制御装置２００から第一の軸の指令と第二の軸の指令を取得し、取得した第一の軸の指令と第二の軸の指令から同期比を計算する同期比計算部を設けるようにしてもよい。
【００２９】
同期比取得部９により取得された同期比を用いて算出された、スレーブモータ３４を駆動するための位置指令は、位置偏差計算部５に入力され、第二の軸であるスレーブ軸の位置フィードバックが減算され、第二の軸の位置偏差が計算される。さらに、計算された第二の軸の位置偏差は、第二積算処理部１１、位置偏差補正部７、及び第二ポジションゲイン調整部１４を経た後、速度制御部、電流制御部、及びアンプ（図示せず）を介してスレーブモータ３４に入力される。
【００３０】
スレーブモータ３４の近傍には位置センサ（図示せず）が設けられており、検出された位置データは、第二の軸の位置フィードバックとして第二位置フィードバック取得部２に入力される。
【００３１】
変換部３は、第一位置フィードバック取得部１が取得した、マスターモータ３３の中心軸であるマスター軸（第一の軸）の位置フィードバックを、同期比取得部９が取得した同期比を使って、スレーブモータ３４の中心軸であるスレーブ軸（第二の軸）の位置フィードバックに相当する値に変換する。
【００３２】
同期誤差計算部４は、変換部３で変換されたマスター軸（第一の軸）の位置フィードバックと、第二位置フィードバック取得部２が取得したスレーブ軸（第二の軸）の位置フィードバックとの差分を算出し、これを同期誤差として出力する。計算された同期誤差は、第三積算処理部１２で積分される。
【００３３】
第三積算処理部１２で積分された同期偏差は、第二減算器８に入力され、第二積算処理部１１で積分された第二の軸の位置偏差との差分が計算されて、フィルタ処理部６に入力される。
【００３４】
フィルタ処理部６は、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出し、補正データとして出力する。フィルタ処理部６は、ローパスフィルタを有し、伝達関数は１／（１＋ｓτ）で表される。ここで、ｓ＝ｊωはラプラス変換の変数であり、τはフィルタの時定数である。時定数τをゼロに設定すると、上記１）の制御方法となり、時定数τを∞に設定すると、上記２）の制御方法になる。
【００３５】
位置偏差補正部７は、フィルタ処理部６から出力された補正データを使って、第二の軸の位置偏差を補正する。
【００３６】
ここで、位置偏差補正部７には、フィルタ処理部６から出力された補正データが常時入力されるようにする代わりに、工具３１と被加工物であるワーク３２が同期動作中である場合にのみ入力されるようにしてもよい。即ち、工具３１とワーク３２の近傍に、これらが同期動作中であるか否かを示す加工状態信号を出力する加工状態センサ４０を設置し、位置偏差補正部７は、加工状態信号に応じて第二の軸の位置偏差を補正するように、スイッチＳＷ1を設けるようにしてもよい。例えば、ＡＥ（アコースティックエミッション）センサで、工具３１とワーク３２が接触したことを検出して、これを以って加工状態になったと判断し、加工状態信号をＯＮしてもよい。また、加工状態センサ４０を使用せずに、工具軸用駆動モータ３３、もしくはワーク軸用駆動モータ３４のトルク指令（もしくは電流フィードバック）の変化（工具とワークが接触すると負荷が増加するのでトルク指令もしくは電流フィードバックが増加する）から加工状態になったと判断し、加工状態信号をＯＮしてもよい。
【００３７】
次に、本発明の実施例１に係るサーボ制御装置の動作手順について、図７のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１０１において、第一フィードバック取得部１が、第一の軸の位置フィードバックを取得する。次に、ステップＳ１０２において、第二位置フィードバック取得部２が、第二の軸の位置フィードバックを取得する。
【００３８】
次に、ステップＳ１０３において、同期比をＣＮＣである上位制御装置２００から同期比取得部９が取得、もしくは同期比計算部が指令から計算する。
【００３９】
次に、ステップＳ１０４において、変換部３が、第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに変換する。次に、ステップＳ１０５において、同期誤差計算部４が、換算した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックの差から同期誤差を計算する。
【００４０】
次に、ステップＳ１０６において、フィルタ処理部６が、計算した同期誤差と第二の軸の偏差の差分をフィルタ処理する。次に、ステップＳ１０７において、位置偏差補正部７が、工具３１と被加工物であるワーク３２が同期中か否かを示す加工状態信号に基づいて、加工状態にあるいか否かを判断する。
【００４１】
工具３１と被加工物であるワーク３２が加工状態にある場合には、位置偏差補正部７は、工具３１を回転させるマスターモータ３３と、ワーク３２を回転させるスレーブモータ３４とが同期中であると判断し、ステップＳ１０８において、位置偏差補正部７は、フィルタ出力を使って、第二の軸の位置偏差を補正する。
【００４２】
一方、工具３１と被加工物であるワーク３２が加工状態ではない場合には、マスターモータ３３と、スレーブモータ３４とは同期中ではない（非同期）であると判断し、一連の動作を終了する。
【００４３】
次に、本発明の実施例１に係るサーボ制御装置によって得られる効果について説明する。図８に、創成歯車加工において、工具軸とワーク軸が所定のギヤ比で同期運転をしている場合において、１Ｈｚの加工外乱により工具軸の速度変動が発生し、さらにワーク軸は３００Ｈｚの固有振動が発生するモデルに対して、数値シミュレーションを行った結果を示す。図８（ａ）〜（ｃ）の各グラフにおいて、縦軸は同期誤差の大きさ、横軸は時間を表す。
【００４４】
図８（ａ）は、上記２）で説明した指令分配方式（ＦＳＣ）の場合の同期誤差を示す。指令分配方式（ＦＳＣ）の場合では、工具軸の速度変動１Ｈｚが同期誤差として発生することがわかる。
【００４５】
図８（ｂ）は、上記１）で説明したフィードバック追従方式（ＥＧＢ）の場合の同期誤差を示す。フィードバック追従方式（ＥＧＢ）の場合では、３００Ｈｚの振動が発生し、不安定になることがわかる。
【００４６】
図８（ｃ）は、本発明の実施例１に係るサーボ制御装置を用いた場合の同期誤差を示す。本発明の実施例１に係るサーボ制御装置を用いることにより、３００Ｈｚの振動は低減し、さらに１Ｈｚの同期誤差も低減できることがわかる。
【００４７】
以上説明したように、本発明の実施例１に係るサーボ制御装置によれば、２つの電動機の同期誤差を使って補正を求め、これを一方の軸の位置偏差に加算することで、同期誤差を低減することができる。
【００４８】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２に係るサーボ制御装置について説明する。図９に本発明の実施例２に係るサーボ制御装置を含むシステムのブロック図を示す。本発明の実施例２に係るサーボ制御装置１０２は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の速度指令を取得する速度指令取得部２１と、取得した第一の軸の速度指令を、同期比を使って第二の軸の速度指令に相当する値に変換する速度指令変換部２２と、第一の軸の速度フィードバックを取得する第一速度フィードバック取得部２３と、取得した第一の軸の速度フィードバックを、同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに相当する値に変換する第一速度フィードバック変換部２４と、変換した第一の軸の速度指令と、変換した第一の軸の速度フィードバックとの速度差を計算する速度差計算部２５と、速度差を入力として、所定の周波数領域の速度差成分を抽出するフィルタ処理部６と、フィルタ処理部の出力と変換した第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する速度指令補正部２６と、を備えたことを特徴とする。
【００４９】
実施例２に係るサーボ制御装置は実施例１に係るサーボ制御装置に加えて、下記のフィードフォワード制御を行うことで、同期誤差の低減効果をさらに向上させることができる。
【００５０】
工具軸の速度指令にギヤ比を掛けた速度指令と、工具軸の速度フィードバックにギヤ比を掛けた速度との差分を計算する。その差分をローパスフィルタ処理した結果と、上記速度指令とを加算し、その結果にフィードフォワード係数を掛けて、ワーク軸の速度指令を補正する。ローパスフィルタの帯域を適切に選ぶことで、工具軸の速度変動による同期誤差を低減する効果が期待できる。
【００５１】
図９においてＦＦはフィードフォワード係数を表す。ローパスフィルタの時定数がゼロの場合、フィードフォワード制御は工具軸の速度指令を使い、時定数が∞の場合、フィードフォワード制御は工具軸の速度フィードバックを使う。
【００５２】
ここで、速度指令補正部２６には、フィルタ処理部６から出力された補正データが常時入力されるようにする代わりに、工具３１と被加工物であるワーク３２が同期動作中である場合にのみ入力されるようにしてもよい。即ち、工具３１とワーク３２の近傍に、これらが同期動作中であるか否かを示す加工状態信号を出力する加工状態センサ４０を設置し、速度指令補正部２６は、加工状態信号に応じて第二の軸の位置偏差を補正するように、スイッチＳＷ2を設けるようにしてもよい。
【００５３】
次に、本発明の実施例２に係るサーボ制御装置の動作手順について、図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ２０１において、速度指令取得部２１が、第一の軸の速度指令を取得する。次に、ステップＳ２０２において、第一速度フィードバック取得部２３が、第一の軸の速度フィードバックを取得する。
【００５４】
次に、ステップＳ２０３において、同期比をＣＮＣである上位制御装置２００から同期比取得部９が取得、もしくは同期比計算部が指令から計算する。
【００５５】
次に、ステップＳ２０４において、速度指令変換部２２が、第一の軸の速度指令を、同期比を使って第二の軸の速度指令に変換する。次に、ステップＳ２０５において、第一速度フィードバック変換部２４が、第一の軸の速度フィードバックを、同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに変換する。次に、ステップＳ２０６において、速度差計算部２５が、換算した第一の軸の速度指令と第一の軸の速度フィードバックから速度差を計算する。
【００５６】
次に、ステップＳ２０７において、フィルタ処理部６が、計算した速度差をフィルタ処理する。次に、ステップＳ２０８において、速度指令補正部２６が、工具３１と被加工物であるワーク３２が同期中か否かを示す加工状態信号に基づいて、加工状態にあるいか否かを判断する。
【００５７】
工具３１と被加工物であるワーク３２が加工状態にある場合には、速度指令補正部２６は、工具３１を回転させるマスターモータ３３と、ワーク３２を回転させるスレーブモータ３４とが同期中であると判断し、ステップＳ２０９において、速度指令補正部２６は、フィルタ出力を使って、変換した第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する。
【００５８】
一方、工具３１と被加工物であるワーク３２が加工状態ではない場合には、マスターモータ３３と、スレーブモータ３４とは同期中ではない（非同期）であると判断し、一連の動作を終了する。
【００５９】
実施例２に係るサーボ制御装置によれば、実施例１に係るサーボ制御装置に加えて、上記のフィードフォワード制御を行うことで、同期誤差の低減効果をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１    第一位置フィードバック取得部
２    第二位置フィードバック取得部
３    変換部
４    同期誤差計算部
５    位置偏差計算部
６    フィルタ処理部
７    位置偏差補正部
８    第二減算器
９    同期比取得部
１０    第一減算器
１１    第二積算処理部
１２    第三積算処理部
１３    第一積算処理部
１４    第二ポジションゲイン調整部
１５    第一ポジションゲイン調整部
２１    速度指令取得部
２２    速度指令変換部
２３    第一速度フィードバック取得部
２４    第一速度フィードバック変換部
２５    速度差計算部
２６    速度指令補正部
【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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【図９】
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【図１０】
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