(57)【要約】【課題】複数の送り駆動系を同時に動かして所望の形状を創成する場合に、サーボゲインを最適化する設計を容易に行い得るようにすることにある。【解決手段】コンピュータにより構成される、多軸工作機械の送り駆動系用の最適設計支援装置であって、前記送り駆動系を表す数学モデルを用いて、その送り駆動系に関するシミュレーションを行い、その結果を出力するシミュレーション手段２と、前記送り駆動系に関する実験結果を入力されて、その実験結果と前記シミュレーションの結果との差が小さくなるように、前記送り駆動系を表す数学モデルのパラメータを同定するパラメータ同定手段１と、前記同定したパラメータに基づき、前記送り駆動系を表す数学モデルのサーボゲインを自動調整するサーボゲイン自動調整手段３と、を具えてなる、多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータにより構成される、多軸工作機械の送り駆動系用の最適設計支援装置であって、
前記送り駆動系を表す数学モデルを用いて、その送り駆動系に関するシミュレーションを行い、その結果を出力するシミュレーション手段と、
前記送り駆動系に関する実験結果を入力されて、その実験結果と前記シミュレーションの結果との差が小さくなるように、前記送り駆動系を表す数学モデルのパラメータを同定するパラメータ同定手段と、
前記同定したパラメータに基づき、前記送り駆動系を表す数学モデルのサーボゲインを自動調整するサーボゲイン自動調整手段と、
を具えてなる、多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置。
【請求項２】
前記パラメータ同定手段は、前記実験結果と前記シミュレーションの結果との差の２乗和を評価関数とし、その評価関数を最小とする前記パラメータを探索するものである、請求項１記載の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置。
【請求項３】
前記サーボゲイン自動調整手段は、前記同定したパラメータに基づき、前記送り駆動系の駆動機構の総慣性モーメントと粘性係数と電流ループの遅れ時定数とボールねじのリードとからサーボゲインを計算するものである、請求項１または２記載の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか記載の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置を構成するコンピュータに用いられるプログラムであって、
前記送り駆動系を表す数学モデルを用いて、その送り駆動系に関するシミュレーションを行い、その結果を出力するシミュレーションステップと、
前記送り駆動系に関する実験結果を入力されて、その実験結果と前記シミュレーションの結果との差が小さくなるように、前記送り駆動系を表す数学モデルのパラメータを同定するパラメータ同定ステップと、
前記同定したパラメータに基づき前記送り駆動系のサーボゲインを自動調整するサーボゲイン自動調整ステップと、
を具えてなる、多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多軸工作機械用の送り駆動系の最適設計を支援する装置およびその装置に用いられるプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数値制御工作機械や半導体製造装置に用いられる送り駆動系は、送り駆動機構とサーボモータおよびアンプ、制御装置からなる高度なメカトロニクスシステムである。この送り駆動系の性能を向上させるためには、機械構造、電気回路、そして制御系の特性を総合的に捉えて設計する必要がある。また、既存の機械構造や電気回路に対しては、それらの特性に合わせて制御系を設計する必要がある。
【０００３】
従来の送り駆動系の設計および調整は、機械構造や電気回路に関しては試作を繰り返し、制御系の設計に関しては実際に機械を駆動しながら試行錯誤的に行っているのが現状であり、このことが送り駆動系の高性能化を難しくしている。そこで、この問題を解決するために、以下の如き技術が開発されている。
【０００４】
(1)ファナック株式会社のサーボモータの発振検出方法及びサーボモータの速度ゲイン調整方法は、サーボモータの電流指令値を監視することで機械的共振を自動検出し、検出された機械的発振限界に基づいて制御系の速度ループゲインを自動調整するものである（特許文献１参照）。
【０００５】
(2)株式会社安川電機の電動機制御装置は、電動機制御装置の制御ゲインを最適に調整することを目的として、負荷機械と電動機、およびその制御装置のシミュレータを備え、そのシミュレータを使って制御ゲインを最適化する方法を提供している（特許文献２参照）。
【０００６】
(3)株式会社安川電機のモーションコントロールシミュレータ及びその機能を備えた電動機制御系の調整支援装置は、多軸構成の実機の現象を容易に再現できるモーションコントロールシミュレータと、マシンの性能を最大限に引き出すサーボゲイン調整を行う機能を備えた電動機制御系の調整支援装置を提供するものである（特許文献３参照）。
【０００７】
(4)富士通株式会社の機構モデルシミュレータは、機構の動作が直感的に分かりやすく、設定が容易なＧＵＩを有する機構モデルシミュレータを提供するものであり、ここでは複数の可動部のモデルをマウスのドラッグ操作等によって連結することにより、駆動部と従動部を指定する。また、各可動部の拘束条件や動きの伝播する方向を表示することができる（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平8-116688号公報
【特許文献２】特開2000-92881号公報
【特許文献３】特開2005-32048号公報
【特許文献４】特開2004-62435号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、送り駆動系のサーボゲインは発振しない程度にできる限り大きくするのがよいと考えられてきた。その考え方に基づき、従来技術(1)では、機構の発振限界を自動的に検出し、その結果からサーボゲインを決定する方法が提案されている。しかしながら、数値制御工作機械のように複数の送り駆動系を同時に動かして所望の形状を創成する場合には、すべての送り駆動系の特性が揃っていないと形状精度が悪化することが知られており（藤田純、羽山定治、濱村実、斯波和広、垣野義昭、松原厚著「NC工作機械補間運動時の過渡応答誤差」。精密工学会誌、Vol.66、No.3 (2000)、pp.434-438および、佐藤隆太、横堀祐也、堤正臣著「5軸制御マシニングセンタにおける直進軸と旋回軸の動的同期精度」、精密工学会誌、Vol.72、No.1 (2006)、pp.73-78参照）、従来技術(1)によりサーボゲインを調整すると、軸ごとに特性が違ってしまうため同期精度を向上できないという問題がある。
【０００９】
従来技術(2)および(3)では、電動機の制御装置の内部にシミュレータを備えてサーボ系の最適調整を可能にしているが、シミュレータとして単独で用いることができない。このため、解析結果を機構の設計にフィードバックすることができないという問題がある。
【００１０】
従来技術(4)では、機構の運動シミュレータとして独立して用いることができ、機械設計を行った際に部品間の干渉や動きの伝播を確認することができる。しかしながら、送り駆動機構の剛性や電気回路の特性、制御系などはモデル化できす、制御系の設計には役立たないという問題がある
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置は、コンピュータにより構成される、多軸工作機械の送り駆動系用の最適設計支援装置であって、前記送り駆動系を表す数学モデルを用いて、その送り駆動系に関するシミュレーションを行い、その結果を出力するシミュレーション手段と、前記送り駆動系に関する実験結果を入力されて、その実験結果と前記シミュレーションの結果との差が小さくなるように、前記送り駆動系を表す数学モデルのパラメータを同定するパラメータ同定手段と、前記同定したパラメータに基づき、前記送り駆動系を表す数学モデルのサーボゲインを自動調整するサーボゲイン自動調整手段と、を具えてなるものである。
【００１２】
また、この発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置用プログラムは、前記多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置を構成するコンピュータに用いられるプログラムであって、前記送り駆動系を表す数学モデルを用いて、その送り駆動系に関するシミュレーションを行い、その結果を出力するシミュレーションステップと、前記送り駆動系に関する実験結果を入力されて、その実験結果と前記シミュレーションの結果との差が小さくなるように、前記送り駆動系を表す数学モデルのパラメータを同定するパラメータ同定ステップと、前記同定したパラメータに基づき前記送り駆動系のサーボゲインを自動調整するサーボゲイン自動調整ステップと、を具えてなるものである。
【発明の効果】
【００１３】
かかるこの発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置にあっては、シミュレーション手段が、多軸工作機械の送り駆動系を表す数学モデルを用いて、その送り駆動系に関するシミュレーションを行い、その結果を出力すると、パラメータ同定手段が、その送り駆動系に関する実験結果を入力されて、その実験結果と上記シミュレーションの結果との差が小さくなるように、その送り駆動系を表す数学モデルのパラメータを同定し、そしてサーボゲイン自動調整手段が、上記同定したパラメータに基づきその送り駆動系のサーボゲインを自動調整する。
【００１４】
従って、この発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置によれば、複数の送り駆動系を同時に動かして所望の形状を創成する場合に、サーボゲインを最適化する設計を容易に行うことができる。
【００１５】
そして、この発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置用プログラムによっても、コンピュータを、シミュレーションステップを実行することでシミュレーション手段として機能し、パラメータ同定ステップを実行することでパラメータ同定手段として機能し、さらにサーボゲイン自動調整ステップを実行することでサーボゲイン自動調整手段として機能するので、複数の送り駆動系を同時に動かして所望の形状を創成する場合に、サーボゲインを最適化する設計を容易に行うことができる。しかもこのプログラムによれば、制御装置自体から独立しているので、机上での設計段階でも設計パラメータを入力して容易に送り駆動系の性能を確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置の一実施例を構成するコンピュータに用いられるプログラムの一例の全体構成と相互の関係とを示すブロック線図、図２は、上記実施例の装置を構成するコンピュータのプログラムが用いる送り駆動系を表す数学モデルのブロック線図、そして図３は、上記実施例の装置を構成するコンピュータの処理の流れを示すフローチャートである。
【００１７】
すなわち、この実施例の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置は、通常のパーソナルコンピュータ（パソコン）によって構成され、そのパソコンは、図１に示す如き一群のプログラムを実行する。図中、矢印はデータの流れを表しており、各部分の説明は以下に示す。破線で囲まれた部分が、この実施例の装置を構成するパソコンのプログラムを示している。
【００１８】
パラメータ同定手段としてのパラメータ同定プログラム１は、送り駆動系の実験結果と、それと同じ運動をシミュレーションしたときのシミュレーション結果とを比較し、実験結果とシミュレーション結果の差が最小になるように、シミュレーションに用いる数学モデルのパラメータを決定する。またシミュレーション手段としてのシミュレーションプログラム２は、送り駆動系の数学モデルを使って演算を行う。サーボゲイン自動調整手段としてのサーボゲイン算出プログラム３は、送り駆動系の各パラメータに基づいて最適なサーボゲインを算出する。
【００１９】
データ入力用プログラムであるパラメータ入力手段４，５は、既知であるパラメータや、変更したいパラメータを、ＧＵＩ（グラフィカル・ユーザインターフェイス）等を介してマウスやキーボードにより入力する。データ記憶用プログラムである実験結果記憶手段６は、パソコンのハードディスクやメモリに、ステップ応答時のテーブル変位や往復運動時のモータトルクなどの、実際の送り駆動系で行った実験の結果を記録しておく。
【００２０】
データ出力用プログラムである同定結果確認手段７は、同定に使用した実験結果と、そのシミュレーションの結果とを同時にディスプレイ上に表示し、パラメータ同定プログラムにおいて正しく同定が行われたかの確認を可能にする。データ記憶用プログラムであるパラメータ記憶手段８は、パラメータ入力手段から入力された値、パラメータ同定プログラムで同定された値、そしてサーボゲイン算出プログラムにより算出されたサーボゲインを、パソコンのハードディスクやメモリ上に記録しておく。
【００２１】
データ記憶用プログラムである指令値記憶手段９は、同定とシミュレーションに用いる位置および速度指令値を、パソコンのハードディスクやメモリ上に記録しておく。データ生成プログラムである指令値生成手段１０は、パラメータ同定およびシミュレーションに用いる上記位置および速度指令値を生成する。データ出力用プログラムである演算結果表示手段１１は、シミュレーションプログラムにより計算された送り駆動系の挙動をパソコンのディスプレイ上に表示する。そしてデータ記憶用プログラムである演算結果記憶手段１２は、シミュレーションプログラムにより計算された送り駆動系の挙動データを、パソコンのハードディスクやメモリ上に記録する。
【００２２】
この実施例では、シミュレーションに用いる数学モデルとして例えば参考文献１「ACサーボモータと直動転がり案内を用いた送り駆動系の数学モデル」（佐藤隆太、堤正臣著、精密工学会誌、Vol.71、No.5 (2005)、pp.633-638）に示されているものを、またサーボゲイン算出プログラムとして例えば参考文献２「サーボゲイン算出方法，サーボゲイン算出プログラム及びサーボゲイン算出装置」（佐藤隆太、井出裕、堤正臣発明、東京農工大学出願の特願2005-099831号）および参考文献３「位置制御装置」（佐藤隆太、井出裕、堤正臣発明、東京農工大学出願の特願2005-261795号）に示されたものを用いている。本発明では当然、ほかの数学モデルやゲイン調整方法を組み込んでも良い。
【００２３】
この実施例におけるパラメータ同定は、例えば上記参考文献１「ACサーボモータと直動転がり案内を用いた送り駆動系の数学モデル」に示されている手順で行い、実験結果とシミュレーション結果の誤差の２乗和が最小になるようにモデルのパラメータを決定する。これに関しても本発明ではほかの方法を組み込んでも良い。
【００２４】
パラメータ同定プログラム１は、シミュレーションに使用する数学モデルの物理パラメータのうち、未知または計算により求めることが困難であるパラメータ（摩擦力など）を、実験データに基づいて同定する。ここでのパラメータ同定の手順は、例えば上記参考文献１「ACサーボモータと直動転がり案内を用いた送り駆動系の数学モデル」に示されている手順と同じで良いが、このパラメータ同定プログラム１は、上記文献中では手作業の試行錯誤によって行っていた同定作業を自動的に行うアルゴリズムを備えている。
【００２５】
この自動同定のアルゴリズムは、実験データDexpとシミュレーション結果Dsim(p)の差の2乗和を評価関数J（式(1)）とし、Jが最小となるようなパラメータpを探索するものである。その際には、同定したいパラメータpの値を変化させ、そのときのJの変化分からJを最小とするパラメータpを探索する。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
サーボゲイン算出プログラム３は、パラメータ同定プログラム１によって同定されたパラメータに基づいて、速度ループ比例ゲインKvp、積分ゲインKvi、そして位置ループ比例ゲインKppを計算する。機構の総慣性モーメントJ、粘性係数c、電流ループの遅れ時定数T、そしてボールねじのリードlから、例えば上記参考文献２に示されている方法に従ってサーボゲインを計算し、結果をシミュレーションプログラムに出力する。
【００２８】
シミュレーションプログラム２は、図２に示す如き、上記参考文献１に示されている駆動系の数学モデルにリニアエンコーダ１３及びロータリーエンコーダ１４の分解能を考慮した送り数学モデルの数値計算を行う。ここで、コントローラ１５内は離散時間（Discrete time）系、電気回路（ACサーボアンプ）１６と送り駆動機構１７との部分については連続時間（Continuous Time）系として演算を実行する。また、微分方程式の計算は、４次のルンゲクッタ法により行う。そして、時間とともに変化する位置指令値Prをプログラムへの入力として、そのときのテーブル位置xtを数値計算して出力する。
【００２９】
上記パソコンは、最適設計支援処理の全体を制御するプログラムの、図3に示すフローチャートに従って、各プログラム要素を動作させる。すなわち先ずステップＳ１で、モデルの未知パラメータを同定するか否かのユーザの選択入力に基づき、モデルの未知パラメータが同定済みか否かを判断し、同定済みでない場合は次いでステップＳ２で、質量、剛性など、モデルの既知パラメータを入力する。
【００３０】
そしてステップＳ３で、パラメータ同定プログラム１を起動し、摩擦力、モータの時定数などの、モデルの未知パラメータを同定して、その結果をディスプレイ上に表示し、次いでステップＳ４で、パラメータの同定結果を確認し、さらに微調整が必要な場合にはステップＳ５で、手動で調整を行う。その後、ステップＳ６で、決定されたモデルの各パラメータを保存する。
【００３１】
次いでステップＳ７で、モデルのパラメータを読み込み、続くステップＳ８で、サーボゲインの調整を行うか否かをユーザの選択入力に基づき判断する。そしてゲイン調整する場合は、ステップＳ９で、サーボゲイン調整プログラム３を起動し、最適なサーボゲインを算出して、その結果をディスプレイ上に表示する。次いでステップＳ１０で、NCプログラムおよび形状データの一方または双方に基づいて、各送り駆動系の位置指令値を作成し、続くステップＳ１１で、シミュレーションプログラム３を起動して各軸の運動を数値計算し、その結果をディスプレイ上に図示する。
【００３２】
ユーザが上記図示された結果を確認して、駆動系の設計変更を検討する場合にはその旨および変更後のパラメータ値を入力し、上記パソコンはステップＳ１２で、駆動系の設計変更を検討する旨の入力があったか否かを判断して、駆動系の設計変更を検討する旨の入力があった場合は、ステップＳ１３でモデルのパラメータの値を上記変更後のパラメータ値に変更して、ステップＳ７に戻る。ステップＳ１２で駆動系の設計変更を検討しない場合は、ステップＳ１４で、上記シミュレーションに使用したパラメータを保存し、続くステップＳ１５で、各軸の運動を数値計算した結果を保存する。
【００３３】
かかる最適設計支援処理について、以下に、さらに具体的に説明する。なお、各図中の数値はあくまで例示である。
＜モデルのパラメータ同定＞
１．最初に現れる、図４（ａ）に示す画面中の最上部の「Create model」ボタンをクリックする。
２．すると、図４（ｂ）に示すように、送り駆動機構の力学モデルと制御系のブロック線図が表示される。ここで、質量、慣性モーメント、剛性、検出器の分解能、制御周期、フィルタ時定数、そしてサーボゲインの初期値は既知であるので、それらの値を対応するボックスに入力する。
【００３４】
３．その他のパラメータ、摩擦力や粘性係数、そしてアンプとモータの回路定数は未知であるので、実験結果から同定する必要がある。まず、図４（ｂ）に示すモデル作成画面中の最下部の「Identification wizard」ボタンをクリックすると、図４（ｃ）に示す摩擦力同定画面が表示される。
４．摩擦力は、往復運動時のモータトルクから同定する。上記摩擦力同定画面の最上部の「Open data file of torque of motor」ボタンをクリックすると、図４（ｄ）に示すファイル選択画面が表示されるので、保存されているモータトルクのデータを選択する。
【００３５】
５．図５（ａ）に示す、図４（ｃ）と同じ摩擦力同定画面中の最上部の「Start identification」ボタンを押すと、パラメータ同定プログラム１により摩擦力の大きさが自動同定される。同定された値とそれによるシミュレーション結果とが実験結果とともに表示される。結果に問題があれば、ボックスの数字を変えると反映される。問題が無ければ、図５（ａ）に示す画面中の最下部の「Next」ボタンを押すと次に進む。
６．図５（ｂ）に示すように、周波数特性から機構の内部減衰を同定し、さらに図５（ｃ）に示すように、ステップ応答から回路定数を同定する。摩擦力の場合と同様に実験データを呼び出し、自動同定を行う。
【００３６】
７．同定が終わると、図５（ｄ）に示すように、最初のモデル作成画面に戻る。このモデル作成画面中の最上部をクリックして「File → Save parameters」と進み、同定されたパラメータを保存する。
８．数値制御工作機械のように送り駆動系が複数ある場合には、以上の作業を送り駆動系の数（可動軸数）分行い、送り駆動系（可動軸）ごとにモデルのパラメータを保存しておく。
【００３７】
＜シミュレーション及びサーボゲインの自動調整＞
１．図６（ａ）に示す、図４（ａ）と同じ最初に現れる画面中の中央部の「Simulation」ボタンをクリックする。
２．すると、図６（ｂ）に示すように、シミュレーション設定画面が表示される。ここでは、ＸＹテーブルのような２つの送り駆動機構をもつシステムを想定した場合の画面が表示されている。
【００３８】
３．上記シミュレーション設定画面中で上部に示す「Prmt Ｘ」ボタンを押すと、図６（ｃ）に示すパラメータ設定画面が表示される。
４．上記パラメータ設定画面中の最上部をクリックして「File → Load parameters」と進むと、図６（ｄ）に示すファイル選択画面が表示されるので、同定画面で保存したパラメータを読み込む。なお、上記パラメータ設定画面中で直接パラメータを入力することもできる。
【００３９】
５．同時２軸制御運動をシミュレーションする場合には、図７（ａ）に示す、図６（ｂ）と同じシミュレーション設定画面中で中央部に示す「Prmt Ｙ」ボタンを押すことで、Ｙ軸のパラメータも同様にして読み込む。
６．ステップ応答など、１軸のみのシミュレーションを行う場合には、上記シミュレーション設定画面中で上部に示す「Ref. Ｘ」をクリックする。すると、図７（ｂ）に示す如き指令値設定画面が表示されるので、シミュレーションの計算周期、シミュレーションの時間、指令の形態を入力する。図７（ｂ）の画面中の下部に示す「Lockup tables」を選択すると、エクセル等で作成した指令値をインポートすることができる。そして図７（ｂ）の画面中の最下部に示す「ＯＫ」ボタンをクリックすると、指令値を保存してシミュレーション設定画面に戻る。
【００４０】
７．図８（ａ）に示す、図６（ｂ）と同じシミュレーション設定画面に戻り、その画面中の最下部に示す「Start simulation」ボタンをクリックすると、シミュレーションが実行され、左側にシミュレーションされた状態量の一覧が表示される。状態量としては、テーブルの変位、速度、加速度、モータの回転角度、角速度、角加速度、そしてモータのトルクが出力される。
８．グラフを表示したい状態量をクリックすると、例えば図８（ｂ）に示すように、シミュレーション結果のグラフが表示される。グラフ表示画面中の最上部をクリックして「File → Save data」と進むと、シミュレーション結果をテキストデータとしてファイルに出力することができる。
【００４１】
９．送り駆動系の性能を評価する代表的な方法である、円運動のシミュレーションを行う場合には、図９（ａ）に示す、図６（ｂ）と同じシミュレーション設定画面中の下部に示す「Simulate circular」ボタンをクリックする。
１０．すると、図９（ｂ）に示す円運動条件の設定画面が表示されるので、送り速度、半径、加減速の有無を設定し、その画面中の最下部に示す「Next」ボタンを押すと、図９（ｃ）に示す指令確認画面が表示される。ＯＫならばその画面中最下部に示す「ＯＫ」ボタンをクリックすると、シミュレーションが開始される。
【００４２】
１１．シミュレーションが終了すると、図１０（ａ）に示すように、シミュレーション結果とともにグラフ設定画面が表示される。このグラフ設定画面で、誤差の拡大率、拡大方法、目盛りスケールを設定すると、シミュレーション結果の表示に反映される。ＯＫならばこのグラフ設定画面中の最下部に示す「ＯＫ」ボタンをクリックする。
１２．すると、図１０（ｂ）に示すように、円弧軌跡が表示され、その画面上で拡大縮小を行うことができる。また、グラフ表示画面中の最上部をクリックして「File → Save data」と進むと、結果をテキストデータで出力することができる。また図１０（ｂ）に示すように、シミュレーション設定画面の左側には、計算された状態量の一覧が表示されており、何れかをクリックするだけでその状態量がグラフとして表示される。
１３．コーナ部運動についても、同様にしてシミュレーションを実行できる。自由曲面等をシミュレーションする場合には、あらかじめ各軸の指令を作成しておき、先に述べたLockup table機能を用いてインポートする。
【００４３】
１４．図１１（ａ）に示す、図６（ｂ）と同じシミュレーション設定画面中の中央部右端に示す「Calculate servo gains」ボタンをクリックすると、各サーボゲインが自動計算され、画面上に反映される。このままシミュレーションを実行すると、チューニングされたサーボゲインを使ってシミュレーションが実行される。
１５．計算されたサーボゲインは、図１１（ｂ）に示すように、パラメータ設定画面にも反映されている。このパラメータ設定画面中の最上部をクリックして「File → Save parameters」と進むと、結果を保存することができる。またこのパラメータ設定画面上で剛性や摩擦力、制御周期などを変更すると、その影響をシミュレーションで確認することができる。
【００４４】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で所要に応じて適宜変更し得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
かくして本発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置およびその装置用プログラムによれば、数値制御工作機械や半導体製造装置，各種搬送装置などに使われている送り駆動系の制御系を設計する際に、仕様の変更や各種部品の変更が運動特性に及ぼす影響を、試作なしで確認することができる。また、ロータリーエンコーダやリニアエンコーダを選定する際に、所望の性能を得るためにどの程度の精度および分解能が必要か、直感的に確認することができる。さらにモータを選定する際に、所望の性能を得るためにはどの程度の大きさのモータが必要か、またモータとアンプの特性が送り駆動系の性能にどのような影響を及ぼすかを、試作を行わずに確認することができる。
【００４６】
従って、この発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置およびその装置用プログラムによれば、複数の送り駆動系を同時に動かして所望の形状を創成する場合に、サーボゲインを最適化する設計を容易に行うことができる。しかもこの発明のプログラムによれば、制御装置自体から独立しているので、机上での設計段階でも設計パラメータを入力して容易に送り駆動系の性能を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の多軸工作機械の送り駆動系用最適設計支援装置の一実施例を構成するコンピュータに用いられるプログラムの一例の全体構成と相互の関係とを示すブロック線図である。
【図２】上記実施例の装置を構成するコンピュータのプログラムが用いる送り駆動系を表す数学モデルのブロック線図である。
【図３】上記実施例の装置を構成するコンピュータの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記実施例の装置の、ディスプレイに最初に現れる画面、モデル作成画面、摩擦力同定画面およびファイル選択画面である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記実施例の装置の、摩擦力同定画面、内部減衰同定画面、回路定数同定画面およびパラメータ保存画面である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記実施例の装置の、ディスプレイに最初に現れる画面、シミュレーション設定画面、パラメータ設定画面およびファイル選択画面である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の装置の、シミュレーション設定画面および指令値設定画面である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の装置の、シミュレーション設定画面およびグラフ表示画面である。
【図９】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例の装置の、シミュレーション設定画面、円運動条件設定画面および指令確認画面である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の装置の、グラフ設定画面およびグラフ表示画面である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の装置の、シミュレーション設定画面およびパラメータ設定画面である。
【符号の説明】
【００４８】
１  パラメータ同定プログラム
２  シミュレーションプログラム
３  サーボゲイン算出プログラム
４，５  パラメータ入力手段
６  実験結果記憶手段
７  同定結果確認手段
８  パラメータ記憶手段
９  指令値記憶手段
１０  指令値生成手段
１１  演算結果表示手段
１２  演算結果記憶手段
１３  リニアエンコーダ
１４  ロータリーエンコーダ
１５  コントローラ
１６  電気回路（ACサーボアンプ）
１７  送り駆動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008102714.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008102714.tif 000009
【図７】
2008102714.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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