(57)【要約】【課題】  数値制御装置内部で使用されるサーボ制御に関係するパラメータ値を、簡単に設定できるようにする。【解決手段】  機械定数を数値制御装置に設定する（ａ１）。数値制御装置は、該設定された機械定数より、数値制御装置内部で使用されるサーボ制御に関係するパラメータ値を算出し（ａ２）、数値制御装置内部の記憶手段に格納し設定する（ａ３）。又、表示装置等の出力装置に出力し、オペレータにパラメータの確認を行わせる（ａ４）。機械定数は数値制御装置で制御される機械が決まれば、その仕様等から簡単に分かり数値制御装置に設定できる。サーボ制御に関係するパラメータ値は数値制御装置自体が算出し設定することから、機械内部要素、構造、動作原理、数値制御装置の処理内容等を熟知していなくても簡単に設定できる。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータを制御するためのパラメータを設定する数値制御装置において、
機械を構成する要素の機械定数を設定し記憶する手段と、
該記憶された機械定数から数値制御装置内部で使用するサーボモータの制御に関連するパラメータの値を算出する算出手段と、
該算出手段により算出されたパラメータの値を設定し記憶する記憶手段、
とを有することを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記算出手段で算出されたパラメータの値を出力する手段を備えたことを特徴とする前記請求項１記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記パラメータの少なくとも１つは、検出器からのフィードバックパルスの重みを、数値制御装置の位置検出に使用する重みに変換するための変換係数であることを特徴とする前記請求項１または２記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記変換係数が前記数値制御装置で設定できる設定範囲外であった場合に、前記変換係数が設定範囲内になるように、数値制御装置の位置検出に使用する重みを算出し、出力装置に出力することを特徴とする前記請求項３記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記算出された数値制御装置の位置検出に使用する重みに基づきサーボモータの制御に関連するパラメータを再計算し、出力装置に出力することを特徴とする前記請求項４記載の数値制御装置。
【請求項６】
前記再計算されたパラメータを記憶することを特徴とする前記請求項５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を制御する数値制御装置に関する。特に数値制御装置で制御される機械の各種定数によって変わる数値制御装置内部の演算に使用される各種パラメータの値の設定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数値制御装置では、該数値制御装置が制御しようとする機械の種類や機械を構成する要素における機械定数にあわせて、数値制御装置が内部で処理し出力する指令との整合性を取るために、各種値を設定する必要がある。例えば、数値制御装置はモータによってボールネジや歯車機構を介して制御軸を駆動制御するが、機械で使用するボールネジのピッチやギア比によって、モータの回転量に対する制御軸の移動量が変わる。又、制御軸の移動位置、速度を検出する検出器の分解能等によって、数値制御装置にフィードバックされるフィードバックデータの重みが変わる。検出器がロータリエンコーダ等のモータ又は制御軸の回転位置、速度を検出する回転形検出器であれば、その分解能によって、１回転当たりのパルス量が変わり、フィードバックパルスの重み（回転角、移動量）が変わる。よって、機械仕様すなわち、機械を構成する要素の定数（上述したボールネジのピッチ、ギア比、検出器の分解能）に応じて、数値制御装置内部の演算に使用される各種値を設定する必要がある。
【０００３】
従来は、作業員がボールネジのピッチ、ギア比、検出器の分解能などの機械を構成する要素の定数などの機械定数から、検出器からのフィードバックデータの単位である検出単位（フィードバックパルスの１パルス当たりの制御軸移動量）を手計算で算出し、この算出で求めた検出単位を用いて数値制御装置内部の演算で使用する各種値を手計算で算出し、これら値をパラメータとして数値制御装置に設定していた。
【０００４】
上述したように機械定数によって決まる数値制御装置内部の演算に使用される各種値を作業員等が計算して求め、数値制御装置にその値を個々に設定する方法しか従来はなく、簡便に設定する方法はない。上述した方法以外の設定方法、手段を記載したような公知文献も発見できなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
数値制御装置が接続され制御しようとする機械の機械定数から、数値制御装置内部の演算で使用する各種値（パラメータ値）を作業員が計算して求める方法では、計算誤りや、設定誤りを起こす可能性がある。又、数値制御装置の使用マニュアル等に記載された設定方法に従って各種パラメータ値を設定すればよいものであるが、数値制御装置内部の演算で使用する各種値（パラメータ値）は、上述したようにボールネジのピッチ、ギア比、検出器の分解能、検出器からのフィードバックデータの単位である検出単位（フィードバックパルスの１パルス当たりの制御軸移動量）等、機械定数と複雑に関係しており、機械内部要素、構造、動作原理、数値制御装置の処理内容等を理解した上でないと、その意味合いを理解して誤りなく設定することは難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、作業員が計算して求めることなく、数値制御装置自体で、数値制御装置内部の演算で使用する各種値のパラメータを設定できるようにすることを発明の課題とし、特に、パラメータ設定する必要のある数値制御装置内部の演算で使用する各種値の中でも、サーボ制御に関係する各値は、重要な設定値であることから、本発明は、サーボ制御に関連するパラメータ値を、簡単に設定できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願請求項１に係る発明は、サーボモータを制御するためのパラメータを設定する数値制御装置において、機械を構成する要素の機械定数を設定し記憶する手段と、該記憶された機械定数から数値制御装置内部で使用するサーボモータの制御に関連するパラメータの値を算出する算出手段と、該算出手段により算出されたパラメータの値を設定し記憶する記憶手段とを有することを特徴とするものである。又、請求項２に係る発明は、前記算出手段で算出されたパラメータの値を出力する表示装置等の出力手段を備えるものである。  又、請求項３に係る発明は、前記パラメータの少なくとも１つとして、検出器からのフィードバックパルスの重みを、数値制御装置の位置検出に使用する重みに変換するための変換係数を求めるものである。請求項４に係る発明は、前記変換係数が前記数値制御装置で設定できる設定範囲外であった場合に、前記変換係数が設定範囲内になるように、数値制御装置の位置検出に使用する重みを算出し出力装置に出力するようにした。さらに、請求項５に係る発明は、前記算出された数値制御装置の位置検出に使用する重みに基づきサーボモータの制御に関連するパラメータを再計算し、出力装置に出力するものとした。請求項６に係る発明は、前記再計算されたパラメータを記憶するものとした。
【発明の効果】
【０００８】
機械定数を設定することによって、数値制御装置内部で使用するサーボモータの制御に関連するパラメータの値を数値制御装置が求めて設定することから、設定誤りを避けることができる。又、数値制御装置に接続される機械の要素、構造、動作原理や数値制御装置の処理内容等を熟知していない作業員等でも、簡単にパラメータ設定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について図面と共に説明する。  
図１は、本発明の一実施形態の数値制御装置の要部ブロック図である。  
ＣＰＵ１１は数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、記憶手段１２に格納されたシステムプログラムを、バス２５を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置全体を制御する。記憶手段１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバッテリでバックアップされ、数値制御装置１０の電源がオフされても記憶状態が保持されるＣＭＯＳメモリで構成された不揮発性メモリ等で構成されている。該記憶手段１２の不揮発性メモリ中には、インタフェース１４を介して読み込まれた加工プログラムや表示装置１５、入力手段１６を介して入力された加工プログラム等が記憶される。又、本願発明に関係し、設定される機械定数や該機械定数からも計算して求められる、サーボモータの制御に関連するパラメータ値を含む数値制御装置内部で使用する各種値のパラメータ値が記憶される。さらに、機械定数から数値制御装置内部で使用する各種値のパラメータ値を求めるための処理プログラムもこの記憶手段のＲＯＭ中に格納されている。
【００１０】
ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１３は、数値制御装置１０に内蔵されたシーケンスプログラムで制御対象物の工作機械の補助装置（例えば、工具交換用のロボットハンドといったアクチュエータ）に信号を出力し制御する。また、数値制御装置で制御される制御対象物である工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡すものである。  
インタフェース１４は、数値制御装置１０と外部機器との接続を可能とするものである。
【００１１】
ＣＲＴや液晶等で構成される表示装置１５とキーボートやポインティングデバイス等で構成された入力手段１６がバス２５に接続され、該表示装置１５、入力手段１６を介してオペレータが入力した各種データが格納される。  
各軸の軸制御回路１７ｘ、１７ｙ、１７ｚはＣＰＵ１１からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプ１８ｘ、１８ｙ、１８ｚに出力する。サーボアンプ１８ｘ、１８ｙ、１８ｚはこの指令を受けて、機械（制御対象物）の各軸のサーボモータ１９ｘ、１９ｙ、１９ｚを駆動する。各軸のサーボモータ１９ｘ、１９ｙ、１９ｚは位置・速度検出器２０ｘ、２０ｙ、２０ｚを内蔵し、この位置・速度検出器２０ｘ〜２０ｚからの位置、速度フィードバック信号を軸制御回路１７ｘ〜１７ｚにフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、この実施形態では、位置・速度検出器２０ｘ〜２０ｚをサーボモータ１９ｘ〜１９ｚに取り付けた例を示しているが、サーボモータで駆動される被駆動体に取り付けてもよいものである。さらに、位置、速度検出器として、回転軸の回転位置、速度を検出する回転形検出器を用いたが、直線移動位置、速度を検出する直線形検出器を用いる場合もある。
【００１２】
また、スピンドル制御回路２１は主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ２２にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ２２はスピンドル速度信号を受けて、主軸モータ２３を指令された回転速度で回転させる。ポジションコーダ２４は、主軸モータ２３の回転に同期して帰還パルスをスピンドル制御回路２１にフィードバックし、速度制御を行う。
【００１３】
上述した、数値制御装置１０の構成は、従来の数値制御装置と同じであり、本発明の数値制御装置は、従来手動で設定されていた、数値制御装置１０の内部の演算で使用する各値のパラメータ値を、設定された機械定数に基づいて数値制御装置が求め、設定できるようにした点にあり、特に、サーボモータの制御に関連したパラメータ値を数値制御装置自体で設定できるようにした機能を備える点に特徴を有するものである。
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施態様によるサーボモータの制御に関連するパラメータ値の設定処理アルゴリズムを示すフローチャートである。  
まず、表示装置１５、入力手段１６を使用して、数値制御装置１０内の記憶手段１２に機械定数を設定する（ステップａ１）。この機械定数の設定処理が終了するとＣＰＵ１１は、該記憶手段１２に設定された機械定数に基づいて、数値制御装置内部で使用するサーボモータの制御に関連するパラメータの値を算出する（ステップａ２）。  
こうして求められたパラメータの値を記憶手段１２に設定記憶し（ステップａ３）、かつ、求められたパラメータの値を出力装置（表示装置１５）に出力して表示しオペレータが確認できるようし（ステップａ４）、パラメータ設定処理は終了する。
【００１５】
例えば、サーボモータの制御に関連するパラメータとして、サーボモータを制御するための位置、速度を検出するための検出器からのフィードバックパルスの重みから数値制御装置の位置検出に使用する重みに変換するための変換係数がある。この変換係数によって、数値制御装置からの指令と、実際のサーボモータで駆動制御される制御軸の位置との整合性が図られるので、重要なパラメータである。  
そこで、本実施形態では、この変換係数は次の設定機械定数が利用される。  
・モータと駆動機構（ボールネジ）とのギア比：Ｇ（無次元）  
・ボールネジのピッチ：Ｌ（長さの単位）  
・数値制御装置内部で使用する位置フィードバックの最小分解能（検出単位）：Ｉ（長さの単位）  
・検出器の分解能：Ｄ（無次元）  
ギア比ＧにボールネジのピッチＬを乗じることによって、モータの単位移動量当たりの（１回転当たりの）制御軸の移動量（Ｇ×Ｌ）が求められる。
【００１６】
又、位置フィードバックの最小分解能（検出単位）Ｉは、フィードバックパルスの１パルスに対する数値制御装置内で使用する単位を表し、検出器の分解能Ｄは、検出器が検出可能な移動体の単位移動量当たりのパルス数を表すものである。検出器が回転形検出器の場合では、検出器の１回転当たりのパルス数を表し、直線形検出器の場合、単位移動量当たりのパルス数を表すものである。よって、（Ｉ×Ｄ）は数値制御装置内部で使用する検出単位の数（Ｉ×Ｄ）を表すので、モータの単位移動量当たりの（１回転当たりの）制御軸の移動量（Ｇ×Ｌ）を数値制御装置内部で使用する検出単位に対応する制御軸の移動量［（Ｇ×Ｌ）／（Ｉ×Ｄ）］が求まる。  
その結果、位置・速度検出器２０ｘ〜２０ｚからフィードバックされてくるパルス数に検出単位Ｉとこの変換係数［（Ｇ×Ｌ）／（Ｉ×Ｄ）］をかければ、数値制御装置内部で使用される単位の重みにフィードバックパルスは変換されることになる。
【００１７】
この変換係数を記憶手段１２に記憶するものであるが、記憶手段による記憶は有限桁数の値であることから、まず、この変換係数［（Ｇ×Ｌ）／（Ｉ×Ｄ）］を約分処理し、分子と分母の値をそれぞれ変換係数の分子と分母の値として記憶し（ステップａ３）、出力装置（表示装置１５）に表示して確認できるようにする（ステップａ４）。
【００１８】
又、サーボモータを制御するフィードバックパルスの重みを上述した変換係数によって数値制御装置の位置検出に使用する重みに変換した後、モータ１回転当たりのパルス量を機械定数から自動計算し、モータの１回転当たりのパルス量をカウントするパルスカウンタにパラメータ設定値（モータ１回転当たりのパルス数に対応する計数最大値）として設定する必要があるが、このモータ１回転当たりのパルス量を計数するパルスカウンタの設定値も数値制御装置が設定機械定数に基づいて自動的に計算する（ステップａ２）。
【００１９】
設定された機械定数として、  
・ボールネジのピッチ：Ｌ  
・数値制御装置内部で使用する位置フィードバックの最小分解能（検出単位）：Ｉ  
を用い、（Ｌ／Ｉ）の演算を行い、約分処理して得られた値の分子と分母の値をボールネジの１ピッチあたりのパルス数をカウントするパルスカウンタのパラメータとして記憶手段１２に格納する（ステップａ３）。そして、出力装置（表示装置１５）に出力する。
【００２０】
（Ｌ／Ｉ）によって算出される該パラメータは、ボールネジの１ピッチあたりの検出単位での制御パルス数のカウンタの最大値である。この値は、数値制御装置が、機械の固有位置へ位置決めするためのレファレンス点復帰制御時に、機械の固有位置を決定するために使われる。  
その他、機械定数よりサーボモータの制御に関連するパラメータを算出し（ステップａ２）、記憶手段１２に格納すると共に（ステップａ３）、出力装置（表示装置１５）に出力し、該算出されたパラメータ値をオペレータが確認できるようにする（ステップａ４）。
【００２１】
図３は、本発明の第２の実施態様の動作処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。  
この第２の実施形態では、サーボモータの制御に関連するパラメータは、上述した変換係数が基礎となって決まるものが多いこと、又、この変換係数が記憶手段に記憶する有限桁数の範囲内に収まらない場合、変換係数がこの範囲内に収まるように、検出単位Ｉを変更し、再度変換係数を算出し、最終的に決まった変換係数、及び設定された機械定数に基づいて他のパラメータの値も決定するようにしたものである。
【００２２】
まず、機械定数を数値制御装置内部の記憶手段１２に設定格納する（ステップｂ１）。次に設定された機械定数の中の、モータと駆動機構（ボールネジ）とのギア比Ｇ、ボールネジのピッチＬ、検出単位Ｉ、検出器の分解能Ｄのより、上述した変換係数を、約分処理を含めて算出する（ステップｂ２）。求められた変換係数が記憶手段１２のパラメータ設定部に記憶される範囲内の値か判断し、記憶できるものであればステップｂ８に移行する。
【００２３】
一方、設定範囲内に収まらない場合には、変換係数が設定範囲内に収まるような検出単位Ｉを求める（ステップｂ４）。求められた検出単位Ｉを出力装置（表示装置１５）に出力して表示し、検出単位の設定するかの問い合わせを行う（ステップｂ５，ｂ６）。オペレータは、必要とあれば表示された検出単位Ｉを変更し（ステップｂ７）、最終的に設定する検出単位Ｉの設定を行う（ステップｂ６）。設定ＯＫの指令が入力されると、ステップｂ２に戻り、設定された検出単位Ｉと他の設定機械定数に基づいて変換係数を求め、ステップｂ３に移行する。かくして、変換係数が設定範囲内になると、この変換係数及び他の設定機械定数に基づいて数値制御装置内部で使用するサーボモータの制御に関連するパラメータの値を算出し（ステップｂ８）、求めた変換係数、その他のパラメータ値を記憶手段１２内に格納すると共に（ステップｂ９）、算出された各パラメータ値を出力装置（表示装置１５）に出力して表示し、オペレータに確認させる。
【００２４】
なお、本実施形態では、出力装置として表示装置を用いたが、プリンタ等の他の出力装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の数値制御装置の要部ブロック図である。
【図２】同実施形態における第１の実施態様でのサーボモータの制御に関連するパラメータ値の設定処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】同実施形態における第２の実施態様でのサーボモータの制御に関連するパラメータ値の設定処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１０  数値制御装置
１９ｘ〜１９ｚ  サーボモータ
２０ｘ〜２０ｚ  位置・速度検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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