(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械で駆動する複数の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を、加工プログラムに従って行う数値制御装置において、
前記加工プログラムを格納するメモリ部と、
機械が有する任意の２軸の全ての組み合わせに対し、同期制御中の軸の組み合わせを管理し、同期制御を行うために指定される複数の軸の中の任意の２つの軸（基準軸と同期軸）の組み合わせが有効かどうか判定する同期制御管理部と、
前記同期制御管理部にて管理された基準軸と同期軸の有効な組み合わせに基づいて、同期制御の基準となる基準軸に関する情報、および該基準軸に同期して動作するための同期軸に関する情報、の少なくともいずれか一方が設定され、内部で計算される指令位置に基づいて、対応する前記モータを制御する複数の軸制御部と、
を備え、
前記複数の軸制御部の中の前記基準軸に関する情報が設定された軸制御部は、前記加工プログラムに記述されたパラメータに基づいて、対応する軸の単位時間当りの移動量を計算し、該移動量を該対応する軸を基準軸とした同期制御を実行する他の軸制御部へ出力し、
前記複数の軸制御部の中の前記同期軸に関する情報が設定された軸制御部は、前記基準軸に関する情報が設定された軸制御部により算出された移動量を取得し、該取得した移動量に基づいて、対応する軸の単位時間当りの移動量を計算し、該同期軸に関する情報に加えて前記基準軸に関する情報も併せて設定されている場合には、該計算した移動量を、該対応する軸を基準軸とした同期制御を実行する他の軸制御部へ出力し、
また、
前記複数の軸制御部は、それぞれ、
基準軸の位置偏差量と同期軸の位置偏差量とから位置補正量を算出し、該位置補正量を前記同期軸の指令位置に対して加算することにより、該指令位置を補正する同期位置補正部、
を備え、
同期軸を制御する軸制御部において、前記同期位置補正部は、基準軸の位置偏差量に対して、基準軸と同期軸の指令回転比、および指令単位時間比をかけて、さらに、その計算結果と基準軸の位置偏差量との差をとり、その後、前記加工プログラムに記述されたパラメータで決められる特定の時定数に従って、前記差に一次遅れのフィルタを通した値を、位置補正量とすることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
工作機械で駆動する複数の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を、加工プログラムに従って行う数値制御装置において、
前記加工プログラムを格納するメモリ部と、
機械が有する任意の２軸の全ての組み合わせに対し、同期制御中の軸の組み合わせを管理し、同期制御を行うために指定される複数の軸の中の任意の２つの軸（基準軸と同期軸）の組み合わせが有効かどうか判定する同期制御管理部と、
前記同期制御管理部にて管理された基準軸と同期軸の有効な組み合わせに基づいて、同期制御の基準となる基準軸に関する情報、および該基準軸に同期して動作するための同期軸に関する情報、の少なくともいずれか一方が設定され、内部で計算される指令位置に基づいて、対応する前記モータを制御する複数の軸制御部と、
を備え、
前記複数の軸制御部の中の前記基準軸に関する情報が設定された軸制御部は、前記加工プログラムに記述されたパラメータに基づいて、対応する軸の単位時間当りの移動量を計算し、該移動量を該対応する軸を基準軸とした同期制御を実行する他の軸制御部へ出力し、
前記複数の軸制御部の中の前記同期軸に関する情報が設定された軸制御部は、前記基準軸に関する情報が設定された軸制御部により算出された移動量を取得し、該取得した移動量に基づいて、対応する軸の単位時間当りの移動量を計算し、該同期軸に関する情報に加えて前記基準軸に関する情報も併せて設定されている場合には、該計算した移動量を、該対応する軸を基準軸とした同期制御を実行する他の軸制御部へ出力し、
また、
前記複数の軸制御部は、それぞれ、
基準軸の位置偏差量と同期軸の位置偏差量とから位置補正量を算出し、該位置補正量を前記同期軸の指令位置に対して加算することにより、該指令位置を補正する同期位置補正部、
前記加工プログラムに記述された速度指令値と前記モータの位置制御ゲインから理論上の位置偏差量を算出する理想位置偏差量計算処理部、
を備え、
同期軸を制御する軸制御部において、前記同期位置補正部は、前記理想位置偏差量計算処理部にて算出された基準軸の理論上の位置偏差量と、基準軸から得られる実際の位置偏差量と、の差をとり、その後、前記差と基準軸に対する同期軸の指令回転比、および指令単位時間比とから算出した値を、位置補正量とすることを特徴とする数値制御装置。
【請求項３】
工作機械で駆動する複数の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を、加工プログラムに従って行う数値制御装置において、
前記加工プログラムを格納するメモリ部と、
機械が有する任意の２軸の全ての組み合わせに対し、同期制御中の軸の組み合わせを管理し、同期制御を行うために指定される複数の軸の中の任意の２つの軸（基準軸と同期軸）の組み合わせが有効かどうか判定する同期制御管理部と、
前記同期制御管理部にて管理された基準軸と同期軸の有効な組み合わせに基づいて、同期制御の基準となる基準軸に関する情報、および該基準軸に同期して動作するための同期軸に関する情報、の少なくともいずれか一方が設定され、内部で計算される指令位置に基づいて、対応する前記モータを制御する複数の軸制御部と、
を備え、
前記複数の軸制御部の中の前記基準軸に関する情報が設定された軸制御部は、前記加工プログラムに記述されたパラメータに基づいて、対応する軸の単位時間当りの移動量を計算し、該移動量を該対応する軸を基準軸とした同期制御を実行する他の軸制御部へ出力し、
前記複数の軸制御部の中の前記同期軸に関する情報が設定された軸制御部は、前記基準軸に関する情報が設定された軸制御部により算出された移動量を取得し、該取得した移動量に基づいて、対応する軸の単位時間当りの移動量を計算し、該同期軸に関する情報に加えて前記基準軸に関する情報も併せて設定されている場合には、該計算した移動量を、該対応する軸を基準軸とした同期制御を実行する他の軸制御部へ出力し、
また、
前記複数の軸制御部は、それぞれ、
基準軸の位置偏差量と同期軸の位置偏差量とから位置補正量を算出し、該位置補正量を前記同期軸の指令位置に対して加算することにより、該指令位置を補正する同期位置補正部、
同期制御を行う基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を計算し、さらに、その差を計算する同期補正量固定部、
を備え、
同期軸を制御する軸制御部において、前記同期位置補正部は、前記同期補正量固定部に計算された前記差を、位置補正量とすることを特徴とする数値制御装置。
【請求項４】
工作機械で駆動する複数の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を、加工プログラムに従って行う数値制御装置において、
前記加工プログラムを格納するメモリ部と、
機械が有する任意の２軸の全ての組み合わせに対し、同期制御中の軸の組み合わせを管理し、同期制御を行うために指定される複数の軸の中の任意の２つの軸（基準軸と同期軸）の組み合わせが有効かどうか判定する同期制御管理部と、
前記同期制御管理部にて管理された基準軸と同期軸の有効な組み合わせに基づいて、同期制御の基準となる基準軸に関する情報、および該基準軸に同期して動作するための同期軸に関する情報、の少なくともいずれか一方が設定され、内部で計算される指令位置に基づいて、対応する前記モータを制御する複数の軸制御部と、
を備え、
前記複数の軸制御部の中の前記基準軸に関する情報が設定された軸制御部は、前記加工プログラムに記述されたパラメータに基づいて、対応する軸の単位時間当りの移動量を計算し、該移動量を該対応する軸を基準軸とした同期制御を実行する他の軸制御部へ出力し、
前記複数の軸制御部の中の前記同期軸に関する情報が設定された軸制御部は、前記基準軸に関する情報が設定された軸制御部により算出された移動量を取得し、該取得した移動量に基づいて、対応する軸の単位時間当りの移動量を計算し、該同期軸に関する情報に加えて前記基準軸に関する情報も併せて設定されている場合には、該計算した移動量を、該対応する軸を基準軸とした同期制御を実行する他の軸制御部へ出力し、
また、
前記複数の軸制御部は、それぞれ、
基準軸の位置偏差量と同期軸の位置偏差量とから位置補正量を算出し、該位置補正量を前記同期軸の指令位置に対して加算することにより、該指令位置を補正する同期位置補正部、
を備え、
さらに、
前記工作機械の初期調整時に、同期制御を行う基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を計算し、さらに、その平均値を速度指令値で割った値を、位置偏差量を得るための係数として保持する同期補正係数保持部、
を前記メモリ部内に備え、
同期軸を制御する軸制御部において、前記同期位置補正部は、速度指令値に対して、前記同期補正係数保持部にて保持された係数をかけることにより、同期制御を行う基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を計算し、その差を、位置補正量とすることを特徴とする数値制御装置。
【請求項５】
同期制御を行う同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値と実際の位置偏差量との差を、前記位置補正量から一時的に引いて、外乱による変動で発生した位置偏差量の変動成分をキャンセルする同期補正量誤差キャンセル処理部、
を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械内で駆動する２つ以上の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を行う数値制御装置に関するものであり、特に、より精度の高い同期制御を実現可能な数値制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械には、従来から、駆動する２つ以上の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を実行可能なものがある。たとえば、数値制御装置が、紙テープ等から指令された加工プログラムを実行することにより、すなわち、加工プログラムに書き込まれた数値制御処理を実行することにより、工作機械の主軸モータまたはサーボモータを駆動して、ワークに指令どおりの加工を施すものである。
【０００３】
第１２図は、工作機械の主軸モータまたはサーボモータを駆動する従来の数値制御装置の概要を示す要部ブロック図である。
【０００４】
第１２図において、従来の工作機械は、旋盤の基準軸を駆動するモータと同期軸を駆動するモータとを同期制御する数値制御装置１０１と、数値制御処理のプログラムが書き込まれた加工プログラム１０２と、主軸アンプ１２０，主軸モータ１２１，ギア１２２，基準主軸１２３，およびエンコーダ１２４を有する基準軸と、主軸アンプ１４０，主軸モータ１４１，ギア１４２，同期主軸１４３，およびエンコーダ１４４を有する同期軸と、を備える構成とし、数値制御装置１０１にて２つの主軸の回転速度を同期させる制御を行い、さらにチャック１２５および１４５を閉じることにより、基準主軸１２３と同期主軸１４３との間でワーク２００を把持している。
【０００５】
上記基準軸および同期軸では、主軸アンプ１２０と１４０が、数値制御装置１０１と主軸モータ１２１の間、および数値制御装置１０１と主軸モータ１４１の間にそれぞれ設置されており、各主軸アンプが、対応する主軸モータ１２１と１４１を駆動する。そして、ギヤ１２２と１４２を経由してそれぞれ設置されている基準主軸１２３と同期主軸１４３が、対応するエンコーダ１２４および１４４からのフィードバック位置に従って制御されている。
【０００６】
また、上記数値制御装置１０１は、図示のとおり、基準軸および同期軸に関する情報を解析する解析処理部１０３と、解析処理部１０３にて解析された補間位置指令や回転速度指令を後続の回路に出力する補間処理部１０４と、所定の信号を出力するＰＬＣ回路１０５と、前記所定の信号を処理する機械制御信号処理部１０６と、加工プログラム１０２を格納するメモリ１０７と、各種パラメータの設定を行うパラメータ設定部１０８と、メモリ１０７内の情報を画面に表示する画面表示部１０９と、基準軸および同期軸に関する情報や補間位置指令や回転速度指令等を駆動する主軸に応じて後続の回路に出力する軸制御部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…と、受信する情報に基づいて基準軸を制御する基準軸制御部１１１と、受信する情報に基づいて同期軸を制御する同期軸制御部１１２と、基準軸および同期軸に対して各種情報を出力するデータ入出力回路１１３と、を備える構成とする。
【０００７】
以下、上記のように構成される従来の数値制御装置の動作について説明する。ここでは、特に基準主軸１２３を駆動する主軸モータ１２１と、同期主軸１４３を駆動する主軸モータ１４１における、主軸同期制御について説明を行う。
【０００８】
第１２図において、たとえば、加工プログラム１０２は、テープリーダ等から読み出され、そして、メモリ１０７に格納される。前記主軸同期制御は、主軸同期指令コードに従って実行される制御であるため、加工プログラム１０２に記述された主軸同期指令コードが、メモリ１０７から１ブロック毎に、解析処理部１０３に読み出される。
【０００９】
つぎに、読み出された主軸同期指令コードは、解析処理部１０３にて解析され、解析処理部１０３は、その解析結果である、同期制御を行う基準軸と同期軸に関する情報を、補間処理部１０４に通知する。
【００１０】
前記情報を受信した補間処理部１０４では、軸制御部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…のうち、たとえば、基準軸に割り当てられた軸制御部１１０ｂ（第１２図参照）に対して、基準軸に関する情報を通知し、また、同期軸に割り当てられた軸制御部１１０ｃ（第１２図参照）に対して、同期軸に関する情報を通知する。なお、ここでは、主軸同期制御について説明しているが、たとえば、主軸同期制御を行わないときには、基準軸および同期軸のいずれにも割り当てられていない軸制御部１１０ａ（第１２図参照）に対して、回転速度に関する情報を通知することになる。従って、この場合は、データ入出力回路１１３に対して回転速度指令の情報が直接通知され、たとえば、その回転速度指令を受け取った主軸アンプ１２０では、それに従って主軸モータ１２１の速度を制御し、主軸１２３を回転させる。
【００１１】
なお、軸制御部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…については、説明の便宜上、図示の通りに割り当てられているが、各軸制御部は、たとえば、基準軸に割り当てられる場合、同期軸に割り当てられる場合、およびどちらにも割り当てられない場合の、いずれの場合においても動作可能である。
【００１２】
つぎに、軸制御部１１０ｂは、図示のとおり、基準軸制御部１１１に対して、基準軸に関する情報、および回転速度指令の情報等を通知し、軸制御部１１０ｃは、同期軸制御部１１２に対して、同期軸に関する情報を通知する。そして、基準軸制御部１１１では、受け取った回転速度指令から基準軸の指令位置を算出し、データ入出力回路１１３および同期軸制御部１１２に対して、その指令位置を通知する。同期軸制御部１１２では、基準軸制御部１１１から通知された基準軸の指令位置、および先に通知された同期軸に関する情報に従って、同期軸の指令位置を算出し、データ入出力回路１１３に対してその指令位置を通知する。
【００１３】
最後に、データ入出力回路１１３は、受け取った各指令位置を、主軸アンプ１２０および１４０に通知し、その後、基準軸の指令位置を受け取った主軸アンプ１２０では、受け取った指令位置に従って主軸モータ１２１の速度を制御することにより基準主軸１２３を回転させ、さらに、同期軸の指令位置を受け取った主軸アンプ１４０でも同様に、受け取った指令位置に従って主軸モータ１４１の速度を制御することにより同期主軸１４３を回転させる。
【００１４】
このように、従来の数値制御装置においては、基準軸制御部１１１にて算出された基準軸の指令位置に基づいて、同期軸制御部１１２が同期軸の指令位置を算出することにより、１つの基準主軸１２３と１つの同期主軸１４３との間で、主軸同期制御を行う。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の数値制御装置は、工作機械内の２つの主軸に関する同期制御については実現可能であるが、その制御は、一組の基準軸と同期軸との間に限られている。すなわち、これは３つ以上の主軸を同時に同期制御できないことを意味している。
【００１６】
その要因としては、たとえば、上記のように、各軸に対して指令位置を通知することにより同期させた場合でも、最終的には指定された位置に収束されるが、同期制御を行う各軸は、それぞれ位置制御ゲイン、速度、負荷等が異なっているため、位置偏差量が生じており、途中の過程では同期精度が低くなる、ということがあげられる。そのため、従来の数値制御装置では、たとえば、複数の軸を同期制御する場合には、１つの基準軸が２つ以上の同期軸の変動を監視し、さらに、前記位置偏差量を減らすように補正をしながら、同期制御を行うことになり、その制御が大変複雑になることから、３つ以上の主軸を同時に同期制御することができなかった。
【００１７】
このようなことから、従来使用していた工作機械で、複数の軸に対する主軸同期制御を行うためには、複数の数値制御装置を設置する必要があり、そのため、工作機械のコストが高くなる、という問題があった。また、それに伴って、数値制御装置を設置する制御盤が大型化してしまう、という問題もあった。
【００１８】
また、従来の数値制御装置の同期制御では、主軸間で一つのワークをつかみ、チャックを閉じる際に、たとえば、外乱等により軸が変動することがある。このように、位置偏差量の溜まった状態で、基準軸と同期軸がワークを介して機械的に結合すると、それぞれが位置偏差量を取り戻す方向に作用することで、不正なトルクが発生し、ワークに対して傷やねじれを発生させることがあった。
【００１９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、工作機械内の２つの主軸について同期制御を実現するとともに、３つ以上の主軸についても同時に同期制御を実現可能とし、さらに、従来の装置よりも同期精度を向上させることができる数値制御装置を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる数値制御装置にあっては、工作機械で駆動する複数の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を、加工プログラムに従って行うものであり、具体的には、前記加工プログラムを格納するメモリ部（後述する実施の形態のメモリ７に相当）と、同期制御を行う対象となる複数の軸の主従関係を管理する同期制御管理部（同期制御管理部１１に相当）と、前記同期制御管理部にて管理された軸の主従関係に基づいて、同期制御の基準となる基準軸に関する情報、または該基準軸に同期して動作するための同期軸に関する情報、がそれぞれ設定され、内部で計算される指令位置に基づいて、対応する前記モータを制御する複数の軸制御部（軸制御部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…，に相当）と、を備え、前記基準軸に関する情報が設定された１つの軸制御部、および同期軸に関する情報が設定された複数の軸制御部が、個々に対応する前記モータを制御することにより、一つの基準軸に対して複数の軸を同期制御可能とし、さらに、同期軸を基準として別の軸を同期制御可能とするものである。
【００２１】
この発明による数値制御回路では、テープリーダ等から読み出された加工プログラムがメモリ部に格納され、内部でそのプログラムに記述されている主軸同期指令に基づいて、たとえば、基準軸および同期軸の情報や、同期軸の回転方向、回転比等の情報が解析され、その結果が同期制御管理部に通知される。そして、同期制御管理部では、同期制御を行うすべての軸の組み合わせを管理し、その情報を上記複数の軸制御部に通知することにより、基準軸を制御するための１つの軸制御部、および同期軸を制御するための１つまたは複数の軸制御部を設定する。このように、本発明にかかる数値制御装置は、同期制御管理部の管理により、容易に３つ以上の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を可能とする。すなわち、一つの基準軸に対して複数の軸（同期軸）の同期制御を可能とすると共に、さらに該同期軸を基準として別の軸を同期制御可能とする。
【００２２】
また、複数組の同期制御の組み合わせを管理できるようにしたため、不正な同期制御の組み合わせの判断が容易となり、たとえば、不正な同期制御の組み合わせがある場合、アラーム等により不正であることをユーザに促すことができる。さらに、不正な組み合わせがある場合、たとえば、基準軸と同期軸を入れ替えて同期制御を行えば、ユーザが基準軸と同期軸とを考慮することなく、任意の組み合わせで同期制御を行うことができる。
【００２３】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、前記複数の軸制御部は、それぞれ、対応するモータを、前記加工プログラムに記述された速度指令値に応じて駆動させる速度制御方式（速度制御モード）か、または該速度指令値から換算した単位時間当りの移動量に応じて駆動させる位置制御方式（位置制御モード）か、いずれか一方の方式に切り換えるための軸制御方式切換部（後述する実施の形態の軸制御方式切換部７１に相当）と、基準軸に対する速度指令値より、単位時間当りの移動量を算出する軸制御指令値変換部（軸制御指令値変換部７２に相当）と、前記軸制御指令値変換部にて算出される基準軸の単位時間当りの移動量を他の軸制御部に出力するか、または、他の軸制御部にて算出された基準軸の単位時間当りの移動量を受け取るための基準位置入出力部（基準位置入力部７３、基準位置出力部７５に相当）と、前記軸制御指令値変換部にて算出される移動量、または、前記基準位置入力部にて受け取る移動量、に基づいて、対応する軸に対する指令位置を計算する同期位置計算処理部（同期位置計算処理部７４に相当）と、を備えるものである。
【００２４】
この発明による数値制御装置は、軸の同期制御（位置制御方式）において、基準軸を制御する場合には、前記同期位置計算処理部が、軸制御指令値変換部にて算出される基準軸の移動量を、基準軸の基準位置に加算することにより、基準軸に対する指令位置を計算し、一方、同期軸を制御する場合には、前記同期位置計算処理部が、前記基準位置入出力部にて受け取る移動量と、基準軸に対する同期軸のギヤ比、指令回転比、および指令単位時間比とから、同期軸の単位時間当りの移動量を算出し、該移動量を同期軸の基準位置に加算することにより、同期軸に対する指令位置を計算する。これにより、基準軸および同期軸において、正確な指令位置を計算可能となり、軸の同期制御の精度を向上させることができる。
【００２５】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、同期軸を制御する軸制御部の前記軸制御方式切換部は、前記加工プログラムに記述された速度指令値と前記モータの位置制御ゲインから算出される位置偏差量の理論値と、フィードバック位置のサンプリング遅れ時間に相当する遅れ量とを、軸からのフィードバック位置から差し引いて、理論上の指令位置を計算し、その後、位置偏差量の変動が収縮した状態で、通常の速度制御方式から位置制御方式に切り換えるものである。
【００２６】
この発明による数値制御装置は、同期制御を行う主軸の速度制御方式から位置制御方式への切り換えを、上記所定手順で理論上の指令位置を計算し（同期軸を制御する軸制御部内の軸制御方式切換部による計算）、その後、位置偏差量の変動が収縮した状態で行うようにしているため、基準軸の動作に影響を与えずに同期制御モード（位置制御方式）に切り換えることができる。これにより、基準軸側で加工中に、その加工に影響を与えずに軸の同期制御を行えるため、加工サイクルを短縮することができる。
【００２７】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、前記複数の軸制御部は、それぞれ、基準軸の位置偏差量と同期軸の位置偏差量とから位置補正量を算出し、該位置補正量を前記同期軸の指令位置に対して加算することにより、軸の変動を補正する同期位置補正部（後述する実施の形態の同期位置補正部７６に相当）、を備えるものである。
【００２８】
この発明による数値制御装置において、軸の同期制御を行う場合、基準軸を制御する軸制御部では、該基準軸に対する指令位置を計算し、一方、同期軸を制御する複数の軸制御部では、基準軸を制御する軸制御部から受け取る単位時間当りの移動量に基づいて、同期軸に対する指令位置を計算する。そして、同期位置補正部では、得られた位置補正量を、同期軸の指令位置に対してのみ加算することにより、軸の変動を補正する。これにより、基準軸側で加工中に、その加工に影響を与えずに軸の同期制御を行えるため、より加工サイクルを短縮することができ、さらに、同期軸の指令位置を補正することにより、同期精度の向上を実現させることができる。
【００２９】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、同期軸を制御する軸制御部内の前記同期位置補正部は、基準軸の位置偏差量に対して、基準軸と同期軸の指令回転比、および指令単位時間比をかけて、さらに、その計算結果と基準軸の位置偏差量との差をとり、その後、パラメータで決められる特定の時定数に従って、前記差に一次遅れのフィルタを通した値を、位置補正量とするものである。
【００３０】
この発明による数値制御装置は、同期制御時に発生するずれの補正を、上記計算結果と基準軸の位置偏差量との差に、一次遅れフィルタをかけることにより行うため、これにより、補正による急激な指令位置の変動が発生せず、無用なアラームの発生を避けることができる。
【００３１】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、前記複数の軸制御部は、それぞれ、前記加工プログラムに記述された速度指令値と前記モータの位置制御ゲインから理論上の位置偏差量を算出する理想位置偏差量計算処理部（後述する実施の形態の理想位置偏差量計算処理部７７に相当）、を備え、同期軸を制御する軸制御部において、前記同期位置補正部は、前記理想位置偏差量計算処理部にて算出された基準軸の理論上の位置偏差量と、基準軸から得られる実際の位置偏差量と、の差をとり、その後、前記差と基準軸に対する同期軸の指令回転比、および指令単位時間比とから算出した値を、位置補正量とするものである。
【００３２】
この発明による数値制御装置において、同期軸を制御する軸制御部の同期位置補正部は、基準軸の理論上の位置偏差量に対する実際の遅れ量分を、位置補正量として、同期制御時に発生するずれ成分を補正するようにしたため、切削負荷等で発生する遅れによる同期ずれ成分を容易に補正でき、また、位置制御ゲインや負荷が異なるために、常に位置偏差量に差が発生している軸間の同期制御であっても、補正による不正なトルクを発生させずに、精度良い同期制御を行うことができる。これにより、ワークの傷やねじれの発生を防ぐことができ、より精度の良い加工を行うことができる。
【００３３】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、前記複数の軸制御部は、それぞれ、同期制御を行う基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を計算し、さらに、その差を計算する同期補正量固定部（後述する実施の形態の同期補正量固定部７８に相当）、を備え、同期軸を制御する軸制御部において、前記同期位置補正部は、前記同期補正量固定部に計算された前記差を、位置補正量とするものである。
【００３４】
この発明による数値制御装置において、同期軸を制御する軸制御部の同期位置補正部は、同期制御を行う基準軸および同期軸における位置偏差量の平均値の差を、位置補正量として、同期制御時に発生するずれ成分を補正するようにしたため、該位置補正量を固定的な値とすることができ、これにより、位置補正量の計算による負担を軽減することができる。
【００３５】
つぎの発明にかかる数値制御装置にあっては、前記工作機械の初期調整時に、同期制御を行う基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を計算し、さらに、その平均値を速度指令値で割った値を、位置偏差量を得るための係数として保持する同期補正係数保持部（後述する実施の形態の同期補正係数保持部５１に相当）、を前記メモリ部内に備え、同期軸を制御する軸制御部において、前記同期位置補正部は、速度指令値に対して、前記同期補正係数保持部にて保持された係数をかけることにより、同期制御を行う基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を計算し、その差を、位置補正量とするものである。
【００３６】
この発明による数値制御装置において、同期軸を制御する軸制御部の同期位置補正部は、同期制御を行う基準軸および同期軸における位置偏差量の平均値を計算し、その平均値を速度指令値で割った値を、位置偏差量を得るための係数として、同期補正係数保持部内に保持する。この保持された値は、速度指令値に依存しない位置偏差量を得るための係数であるため、同期制御時において初期調整時と速度指令値が異なる場合でも、該係数に速度指令値をかけることにより、定常回転時の位置偏差量を容易に算出することができる。
【００３７】
つぎの発明にかかる数値制御装置にあっては、同期制御を行う同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値と実際の位置偏差量との差を、前記位置補正量から一時的に引いて、外乱等による変動で発生した位置偏差量の変動成分をキャンセルする同期補正量誤差キャンセル処理部（後述する実施の形態の同期補正量誤差キャンセル処理部７９に相当）、を備えるものである。
【００３８】
この発明による数値制御装置は、軸の位置偏差量が変化した状態でワークをつかむ場合、予め計算しておいた、同期制御を行う同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値と実際の位置偏差量との差を、同期軸にかかる位置補正量から一時的に引く。これにより、外乱等による変動で発生した位置偏差量の変動成分をキャンセルでき、最適な位置偏差量で同期制御を行うことができる。
【００３９】
つぎの発明にかかる数値制御装置にあっては、通常の速度制御方式の加減速パターンに基づいて生成された多段の加減速速度、多段基準加減速時定数、多段加減速時定数倍率を、パラメータ設定画面を操作することにより記憶する多段加減速パラメータ記憶部（後述する実施の形態の多段加減速パラメータ記憶部８１に相当）と、基準主軸および同期主軸の最高回転数と多段基準加減速時定数とから、それぞれの単位時間当りの加減速速度である、基準傾き量を計算する基準傾き量計算部（基準傾き量計算部８３に相当）と、設定された多段加減速パラメータから適正な多段加減速パターンを計算する多段加減速パターン算出部（多段加減速パターン算出部８４に相当）と、前記同期制御管理部に通知する多段加減速パターンを決定する多段加減速決定部（多段加減速決定部８２に相当）と、を備えるものである。
【００４０】
この発明による数値制御装置は、２つ以上の主軸モータ間による主軸同期において、主軸モータの加減速を位置制御方式の多段加減速パターンで制御するとき、適切な多段加減速パターンを選択するための構成について規定している。たとえば、多段加減速パターンが各主軸毎に異なっている場合、加減速の傾きが一番大きいものを基準として多段基準加減速時定数を設定し、他の加減速パターンを、多段基準加減速時定数の定数倍（１以上の小数）で定義するようにしたため、適正な多段加減速パターンの選択判定が、多段基準加減速時定数の比較、という簡単な処理で可能になる。
【００４１】
また、たとえば、同様の場合に、多段加減速パターンの異なる主軸間の多段基準加減速時定数の比から、適正な多段加減速パターンを算出するようにしたため、加減速の傾きが大きいものを選択する必要がでた場合でも、容易に適正な多段加減速パターンに補正することできる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。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。
【００４３】
実施の形態１．
第１図は、工作機械の主軸モータまたはサーボモータを駆動可能な、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態１の要部ブロック図である。
【００４４】
第１図において、本発明の工作機械は、基準軸を駆動するモータと同期軸を駆動するモータとを同期制御する数値制御装置１と、数値制御処理のプログラムが書き込まれた加工プログラム２と、主軸アンプ２０，主軸モータ２１，ギア２２，基準主軸２３，およびエンコーダ２４を有する基準軸と、主軸アンプ４０，主軸モータ４１，ギア４２，同期主軸４３，およびエンコーダ４４を有する第１の同期軸と、主軸アンプ６０，主軸モータ６１，ギア６２，同期主軸６３，およびエンコーダ６４を有する第２の同期軸と、を備える構成とし、数値制御装置１にて３つの主軸の回転速度を同期させる制御を行い、チャック２５および４５を閉じることにより、基準主軸２３と同期主軸４３との間でワーク２６を把持し、さらに、回転工具６５を回転させている。
【００４５】
上記、基準軸、第１の同期軸、および第２の同期軸では、主軸アンプ２０，４０，６０が、それぞれ数値制御装置１と主軸モータ２１との間、数値制御装置１と主軸モータ４１との間、および数値制御装置１と主軸モータ６１との間に設置されており、各主軸アンプが、対応する主軸モータ２１，４１，６１を駆動している。そして、ギヤ２２，４２，６２を経由してそれぞれ設置されている基準主軸２３と同期主軸４３と同期主軸６３が、対応するエンコーダ２４，４４，６４からのフィードバック位置に従って制御されている。
【００４６】
また、上記数値制御装置１は、図示のとおり、基準軸および同期軸に関する情報を解析する解析処理部３と、解析処理部３にて解析された補間位置指令や回転速度指令を後続の回路に出力する補間処理部４と、所定の信号を出力するＰＬＣ回路５と、前記所定の信号を処理する機械制御信号処理部６と、加工プログラム２を格納し、内部に後述する同期補正係数保持部５１を備えるメモリ７と、ユーザの操作により各種パラメータの設定を行うパラメータ設定部８と、メモリ７内の情報を画面に表示する画面表示部９と、同期制御を行う主軸の組み合わせを管理する同期制御管理部１１と、基準軸および同期軸に関する情報や指令位置や速度指令等を出力することにより、それぞれ対応する主軸を制御する軸制御部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…と、基準軸および同期軸に対して各種情報を出力するデータ入出力回路１３と、を備える構成とする。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、特に３つの主軸の同期制御について説明を行うが、同期制御可能な主軸の数はこれに限らず、同期制御管理部１１の管理により、任意の複数の主軸を同期制御可能である。
【００４７】
また、第２図は、第１図に記載の軸制御部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…をさらに詳しくした要部ブロック図である。
【００４８】
第２図において、各軸制御部は、軸制御方式切換部７１と、軸制御指令値変換部７２と、基準位置入力部７３と、同期位置計算処理部７４と、基準位置出力部７５と、同期位置補正部７６と、理想位置偏差量計算処理部７７と、同期補正量固定部７８と、同期補正量誤差キャンセル処理部７９とを備える構成とする。なお、各軸制御部は、同期制御管理部１１の管理により、基準軸および同期軸のどちら制御についても動作可能である。
【００４９】
軸制御方式切換部７１は、対応するモータを、加工プログラムに記述された指令速度に応じて駆動させる速度制御方式（速度制御モード：通常時の制御）か、または該速度指令値から換算した単位時間当りの移動量に応じて駆動させる位置制御方式（位置制御モード：同期制御）か、いずれか一方の方式に切り換える。軸制御指令値変換部７２は、基準軸に対する指令速度から、単位時間当りの移動量を算出する。基準位置入力部７３は、他の軸制御部にて算出された基準軸の単位時間当りの移動量を受け取る。同期位置計算処理部７４は、軸制御指令値変換部７２にて算出される移動量、または、基準位置入力部７３にて受け取る移動量に基づいて、対応する軸に対する指令位置を計算する。基準位置出力部７５は、軸制御指令値変換部７２にて算出される基準軸の単位時間当りの移動量を他の軸制御部に出力する。同期位置補正部７６は、基準軸の位置偏差量と同期軸の位置偏差量とから位置補正量を算出し、該位置補正量を前記同期軸の指令位置に対して加算することにより、軸の変動を補正する。理想位置偏差量計算処理部７７は、加工プログラムに記述された速度指令値と前記モータの位置制御ゲインから理論上の位置偏差量を算出する。同期補正量固定部７８は、同期制御を行う基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を計算し、さらに、その差を計算し、その計算結果を固定の位置補正量とする。同期補正量誤差キャンセル処理部７９は、同期制御を行う同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値と実際の位置偏差量との差を、前記位置補正量から一時的に引いて、外乱等による変動で発生した位置偏差量の変動成分をキャンセルする。
【００５０】
以下、上記のように構成される本発明にかかる数値制御装置１の動作について説明する。
【００５１】
まず、加工プログラム２に記述された主軸同期指令により、たとえば、主軸２３を基準主軸として、主軸４３を同期主軸として制御し、さらに、主軸２３を基準主軸として、主軸６３を同期主軸として制御することにより、３つの主軸の同期制御を行う場合について説明する。なお、第１図において、軸制御部１０ａは、主軸アンプ２０を介して、主軸２３の制御を行い、軸制御部１０ｂは、主軸アンプ４０を介して、主軸４３の制御を行い、軸制御部１０ｃは、主軸アンプ６０を介して、主軸６３の制御を行うものとする。
【００５２】
たとえば、テープリーダ等から読み出された加工プログラム２は、メモリ７に格納され、加工プログラム２が実行される際には、解析処理部３が、メモリ７から１ブロックずつ加工プログラム２を読み出し、記述された主軸同期指令の解析処理を行う。その主軸同期指令は、解析処理部３にて基準軸および同期軸に関する情報や、同期軸の回転方向、回転比等に関する情報として解析され、補間処理部４に通知される。そして、補間処理部４では、同期制御管理部１１に対してこれらの情報を通知する。
【００５３】
同期制御管理部１１では、指令された同期制御軸の組み合わせの管理を行い、軸制御部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…のうち、基準軸の制御を行う軸制御部１０ａに対して、基準軸に関する情報を通知し、また、同期軸の制御を行う軸制御部１０ｂ，１０ｃに対して、同期軸に関する情報と、基準軸２３に対する同期軸４３，６３の回転方向、回転比等の情報とを、それぞれ通知する。さらに、軸制御部１０ａの基準位置出力部７５と、軸制御部１０ｂ，１０ｃの基準位置入力部７３とを接続し、後述する基準軸の同期制御基準移動量が同期軸に通知できるようにする。
【００５４】
ここで、同期制御管理部１１における、同期制御の組み合わせの管理方法を、第３図に示す同期制御管理マトリクスに従って説明する。
【００５５】
複数の軸の組み合わせについて、同期制御を行う場合、同期制御管理部１１では、すべての組み合わせを管理し、その主従関係に従って同期制御を行わせる必要がある。第３図の例においては、主軸Ｓ１を基準軸として主軸Ｓ２を同期制御し、さらに主軸Ｓ１を基準軸として主軸Ｓ３を同期制御することを表している。
【００５６】
同期軸でない軸から順に制御を行うよう管理することによって、複数の主軸について、同期制御の管理を行っている。
【００５７】
また、上記同期制御管理マトリクスを用いることにより、不正な同期制御パターンのチェックを行っている。たとえば、一つの同期軸に対して複数の基準軸を組み合わせることは原理的にできないので、主軸Ｓ１を基準として主軸Ｓ２を同期制御中に、主軸Ｓ４を基準軸として主軸Ｓ２を同期制御しようとした場合、同期制御管理部１１では、主軸Ｓ２がすでに主軸Ｓ１を基準軸として同期制御中であることから、主軸Ｓ４を基準軸として同期制御はできない。従って、その指令は不正な組み合わせの同期制御指令であると判定できる。同期制御管理部１１は、このマトリクスをメモリ上に展開して、同様の管理を実現している。
【００５８】
このような同期制御管理部１１の管理により、上記各情報を受け取った軸制御部１０ａ，１０ｂ，１０ｃでは、つぎの動作が行われる。
【００５９】
軸制御方式切換部７１は、加工プログラムに記述された指令速度と軸の位置制御ゲインとから、位置偏差量の理論値を計算し、さらに、その指令速度から、フィードバック位置のサンプリング遅れ時間に相当する移動量を計算し、これらの計算結果を、主軸アンプからのフィードバック位置から引くことにより、指令位置を計算する。そして、この位置偏差量の変動が収縮した状態で、有効な指令を速度指令値から位置指令値に切り換えるため、速度到達およびパラメータ等で決められた時間待ちのチェックを行い、その後、主軸に対する制御方式を、通常の速度制御方式から同期制御の位置制御方式に切り換える。
【００６０】
位置制御方式に切り換わった基準軸の軸制御部１０ａにおいて、軸制御指令値変換部７２は、基準主軸２３に対する速度指令を、単位時間当たりの移動量に変換し、その移動量を同期制御基準移動量として、同期位置計算処理部７４に通知する。さらに、同期位置計算処理部７４では、基準位置出力部７５を介して、同期軸を制御する軸制御部１０ｂ，１０ｃに対して、その同期制御基準移動量を出力する。
【００６１】
この状態で、同期位置計算処理部７４は、その同期制御基準移動量を同期制御基準位置に加算し、その加算結果を新しい同期制御基準位置として、同期位置補正部７６に通知する。そして、同期位置補正部７６では、基準軸を制御するため、受け取った同期制御基準位置を指令値として、データ入出力回路１３を経由して、主軸アンプ２０に対して指令位置を通知する。
【００６２】
一方、位置制御方式に切り換わった同期軸の軸制御部１０ｂ，１０ｃでは、つぎの動作が行われる。
【００６３】
まず、基準軸２３と同期する同期軸４３において、軸制御部１０ｂの基準位置入力部７３では、同期制御管理部１１により関連付けられた基準軸２３を制御する軸制御部１０ａの基準位置出力部７５から出力された同期制御基準移動量を、受け取り、そして、同期位置計算処理部７４に通知する。
【００６４】
同期位置計算処理部７４は、受け取った同期制御基準移動量に、基準軸２３に対する同期軸４３のギヤ比、指令回転比、および指令単位比をかけた値を、同期軸４３に対する同期制御基準移動量とする。なお、軸制御部１０ｂにおいては、同期軸４３を基準軸として同期制御を行う別の軸が存在しないため、他の軸制御部に対して同期制御基準移動量の出力は行わない。
【００６５】
その後、同期位置計算処理部７４では、上記同期制御基準移動量を同期制御基準位置に加算し、その加算結果を新しい同期制御基準位置として同期位置補正部７６に通知する。そして、同期位置補正部７６では、基準軸２３の位置偏差量と、同期軸４３の位置偏差量とから、後述する方法で位置補正量を計算し、該同期制御基準位置に対して加算したものを指令位置として、データ入出力回路１３を経由して、主軸アンプ４０に対してその指令位置を通知する。なお、基準軸２３と同期する同期軸６３において、同期軸６３を制御する軸制御部１０ｃの動作については、上記と同様である。
【００６６】
ここで、前述した位置補正量の計算方法について詳細に説明する。
同期軸を制御する軸制御部１０ｂ，１０ｃの同期位置補正部７６では、加工プログラム２に記述された主軸同期指令により、位置補正量の計算方式をつぎの２つから選択し、軸の変動によるずれ成分に対して同期補正を行う。
【００６７】
位置補正量の第１の計算方法では、基準軸の位置偏差量に、同期軸に対する基準軸の指令単位時間比、および指令回転比をかけて、その計算結果と同期軸の位置偏差量との差分を計算し、基準軸の位置に対する同期軸の遅れ量を得る。そして、その差分に、メモリ７内のパラメータで決められる特定の時定数に従って、一次遅れのフィルタを通した値を、位置補正量とする。この方法は、基準軸と同期軸に対する負荷の差があまり大きくない時に使用される。
【００６８】
位置補正量の第２の計算方法では、基準軸を制御する軸制御部の理想位置偏差量計算処理部７７が、加工プログラムに記述された指令速度および軸の位置制御ゲインから、基準軸の位置偏差量の理論値を算出し、データ入出力回路１３を介して得られる基準軸の位置偏差量との差を計算する。これに、基準軸に対する同期軸の指令単位比、および指令回転比をかけて、その計算結果を同期軸における位置補正量とする。この方法は、基準軸と同期軸の負荷の差が大きく、基準軸の追従遅れと同期軸の追従遅れとの差が常時大きい場合に使用される。
【００６９】
また、同期軸の軸制御部１０ｂ，１０ｃの同期位置補正部７６では、たとえば、ＰＬＣ回路５からの所定の信号により、位置補正量を一時的に固定させるか、または、位置補正量の誤差のキャンセルを行うことができる。
【００７０】
上記位置補正量を一時的に固定させる方法としては、まず、同期制御を行う基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を予め検出しておく。そして、チャックをお互いに閉じて、同期制御を行っている軸間がワーク等を介して、トルクが伝達しあうような場合に、たとえば、ＰＬＣ回路５は、前記所定の信号として、チャック閉信号を出力する。このチャック閉信号は、機械制御信号処理部６を経由して、該同期軸の軸制御部の同期補正量固定部７８に通知され、このとき、同期補正量固定部７８では、基準軸の位置偏差量の平均値と、同期軸の位置偏差量の平均値との差を、位置補正量として、同期位置補正部７６に通知する。このように、この方法により求められた該位置補正量は、基準軸の位置偏差量の平均値と同期軸の位置偏差量の平均値との差であるため、固定的な値になる。
【００７１】
なお、上記のように、基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値を得るためには、予め、工作機械の初期調整時に、定常回転時の位置偏差量の平均値を検出しておき、指令速度で割った値を、たとえば、同期補正係数保持部５１で保持しておく。このとき、保持された値は、指令速度に依存しない位置偏差量を得るための係数であるため、通常運転時の指令速度が、初期調整時と指令速度が異なる場合でも、該係数にそのときの指令速度をかけることにより、定常回転時の位置偏差量を容易に算出できる。
【００７２】
そして、ＰＬＣ回路５から出力される所定の信号の入力とともに、このようにして算出された基準軸および同期軸における位置偏差量の平均値の差をとり、基準軸と同期軸との位置偏差量の平均値の差を、位置補正量として、同期位置補正部７６に通知する。この方法は、常時、同期軸として動作し、かつ、基準軸とワークを介してトルクを伝達し合うガイドブッシュ主軸等の補正を行う場合に使用される。
【００７３】
一方、前記位置補正量の誤差のキャンセルを行う方法としては、その動作によって発生する変動により、軸の位置偏差量が変化した状態でワークをつかむ場合を想定する。このとき、同期補正量誤差キャンセル処理部７９では、予め計算しておいた基準軸および同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値と、実際の位置偏差量との差をとる。そして、ＰＬＣ回路５から出力される所定の信号として、誤差キャンセル信号の入力とともに、同期軸にかかる位置補正量から一時的に前記差を引いて、外乱等による変動で発生した位置偏差量の変動成分をキャンセルし、最適な位置偏差量で軸の同期制御を行う。
【００７４】
続いて、本発明にかかる数値制御装置１の動作において、加工プログラム２に記述された主軸同期指令により、たとえば、主軸２３を基準主軸として、主軸４３を同期主軸として制御し、さらに、主軸４３を基準主軸として、主軸６３を同期主軸として制御することにより、３つの主軸の同期制御を行う場合について説明する。なお、先の説明と同様の動作については、説明を省略する。
【００７５】
先の説明と同様の動作の後、同期制御管理部１１は、指令された同期制御軸の組み合わせの管理を行い、軸制御部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…のうち、基準軸の制御を行う軸制御部１０ａに対して、基準軸に関する情報を通知し、また、同期軸の制御を行う軸制御部１０ｂ，１０ｃに対して、同期軸に関する情報と、基準軸２３に対する同期軸４３，６３の回転方向、回転比等の情報とを、それぞれ通知する。さらに、軸制御部１０ａの基準位置出力部７５と、軸制御部１０ｂ，１０ｃの基準位置入力部７３とを接続し、基準軸の同期制御基準移動量が同期軸を制御する軸制御部１０ｂに通知できるようにする。
【００７６】
つぎに、軸制御部１０ｂに対して、基準軸に関する情報を通知し、その同期軸となる軸制御部１０ｃに対して、同期軸に関する情報と、基準軸４３に対する同期軸６３の回転方向、および指令回転比等の情報とを、それぞれ通知する。さらに、軸制御部１０ｂの基準位置出力部７５と、軸制御部１０ｃの基準位置入力部７３とを接続し、基準軸の同期制御基準移動量が同期軸を制御する軸制御部１０ｃに通知できるようにする。
【００７７】
この状態で、基準軸および同期軸となる軸制御部１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて、軸制御方式切換部７１は、軸の制御方式を速度制御方式から位置制御方式に切り換える。
【００７８】
位置制御方式に切り換わった基準軸の軸制御部１０ａにおいて、軸制御指令値変換部７２は、基準主軸２３に対する速度指令を、単位時間当たりの移動量に変換し、その移動量を同期制御基準移動量として、同期位置計算処理部７４に通知する。さらに、同期位置計算処理部７４では、基準位置出力部７５を介して、同期軸を制御する軸制御部１０ｂに対して、その同期制御基準移動量を出力する。
【００７９】
この状態で、同期位置計算処理部７４は、その同期制御基準移動量を同期制御基準位置に加算し、その加算結果を新しい同期制御基準位置として、同期位置補正部７６に通知する。そして、同期位置補正部７６では、基準軸を制御するため、受け取った同期制御基準位置を指令値として、データ入出力回路１３を経由して、主軸アンプ２０に対して指令位置を通知する。
【００８０】
つぎに、位置制御方式に切り換わった基準軸の軸制御部１０ｂにおいて、軸制御指令値変換部７２は、基準主軸４３に対する速度指令を、単位時間当たりの移動量に変換し、その移動量を同期制御基準移動量として、同期位置計算処理部７４に通知する。さらに、同期位置計算処理部７４では、基準位置出力部７５を介して、同期軸を制御する軸制御部１０ｃに対して、その同期制御基準移動量を出力する。
【００８１】
この状態で、同期位置計算処理部７４は、その同期制御基準移動量を同期制御基準位置に加算し、その加算結果を新しい同期制御基準位置として、同期位置補正部７６に通知する。そして、同期位置補正部７６では、基準軸を制御するため、受け取った同期制御基準位置を指令値として、データ入出力回路１３を経由して、主軸アンプ４０に対して指令位置を通知する。
【００８２】
一方、位置制御方式に切り換わった同期軸の軸制御部１０ｃでは、つぎの動作が行われる。
【００８３】
まず、基準軸４３と同期する同期軸６３において、軸制御部１０ｃの基準位置入力部７３では、同期制御管理部１１により関連付けられた基準軸４３を制御する軸制御部１０ｂの基準位置出力部７５から出力された同期制御基準移動量を、受け取り、そして、同期位置計算処理部７４に通知する。
【００８４】
同期位置計算処理部７４は、受け取った同期制御基準移動量に、基準軸４３に対する同期軸６３のギヤ比、指令回転比、および指令単位比をかけた値を、同期軸６３に対する同期制御基準移動量とする。なお、軸制御部１０ｃにおいては、同期軸６３を基準軸として同期制御を行う別の軸が存在しないため、他の軸制御部に対して同期制御基準移動量の出力は行わない。
【００８５】
その後、同期位置計算処理部７４では、上記同期制御基準移動量を同期制御基準位置に加算し、その加算結果を新しい同期制御基準位置として同期位置補正部７６に通知する。そして、同期位置補正部７６では、基準軸４３の位置偏差量と、同期軸６３の位置偏差量とから、位置補正量を計算し、その後、該同期制御基準位置に対して加算したものを指令位置として、データ入出力回路１３を経由して、主軸アンプ６０に対してその指令位置を通知する。
【００８６】
第４図は、本発明にかかる数理制御装置において、同期制御を管理するためのフローチャートである。以下、第４図に基づいて、同期制御を行う軸の管理方法と、各軸制御部における処理シーケンスの管理方法について説明する。
【００８７】
まず、解析処理部３にて加工プログラム２が解析され（第４図，Ｓ１）、補間処理部４を介して同期制御管理部１１に通知される情報が、第５図に示すような主軸同期制御指令を解析したものであれば（Ｓ１，Ｙｅｓ）、第３図に示す同期制御管理マトリクスの示すメモリ上のデータを参照し、指令された同期制御軸の組み合わせが正しいかどうかの判定を行う（Ｓ２）。なお、主軸同期制御指令を解析したものでなければ（Ｓ１，Ｙｅｓ）、通常の速度制御を行う。
【００８８】
ステップＳ２の判断において、正しくない場合とは、新たに同期軸として指令された軸がすでにいずれかの同期制御の組み合わせで同期軸として扱われている場合である。たとえば、正しくない場合（Ｓ２，Ｎｏ）、同期制御管理部１１では、アラームを発生させる制御を行い（Ｓ７）、正しい場合は（Ｓ２，Ｙｅｓ）、同期制御管理マトリクスのデータに、新たに同期制御の情報をセットする（Ｓ３）。
【００８９】
その後、同期制御管理部１１では、基準軸となる軸を制御する軸制御部（１０ａ，１０ｂ，…等）に、基準軸に関する情報と、同期制御モード要求を通知する（Ｓ４）。さらに、同期制御管理部１１では、同期軸となる軸の軸制御部（１０ａ，１０ｂ，…等）に、同期軸に関する情報、同期制御モード要求、および回転比等の情報を通知する（Ｓ５）。
最後に、同期制御管理部１１は、同期制御管理マトリクスのデータを元に、軸制御部の処理を行う順序の管理を行う（Ｓ６）。この管理の順序については、同期軸として扱われていない軸から順に、具体的にいうと、基準軸で扱われている軸の場合は、つぎにその同期軸として扱われている軸を、さらにその同期軸が基準軸として扱われている場合は、その同期軸として扱われている軸を、…の順で、制御を行うようにする。これにより、すべての軸における同期制御の組み合わせを検索し、基準軸から同期軸の順で制御を行うことができる。
【００９０】
第６図は、本発明にかかる数値制御装置における軸制御部のフローチャートである。以下、第６図に基づいて、同期制御管理部１１で管理された順に処理される各軸制御部の動作について説明する。
【００９１】
まず、同期軸として扱われていない軸の場合について説明すると、この軸は、通常の速度制御の主軸として扱われる軸、もしくは、同期制御の基準軸としてのみ扱われる軸ということになる。そこで、軸制御部では、対応する主軸が、同期制御の基準軸または同期軸として扱われているかをチェックを行う（Ｓ１１）。通常の速度制御主軸として扱われる軸の場合（Ｓ１１，Ｎｏ）、軸制御部は、指令速度を、データ入出力回路１３を経由して、対応する主軸アンプへ出力する（Ｓ２４）。一方、基準軸の場合（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、軸制御部では、主軸モータの制御方式が速度制御方式から位置制御方式に切り換わっているかどうかをチェックする（Ｓ１２）。
【００９２】
位置制御方式に切り換わっていない場合は（Ｓ１２，Ｎｏ）、該主軸モータの制御方式を位置制御方式に切り換える（Ｓ１３）。一方、すでに位置制御方式に切り換わっている場合は（Ｓ１２，Ｙｅｓ）、主軸に対する速度指令から、単位時間当たりの移動量を算出し、位置制御用の指令位置を計算する（Ｓ１４）。
【００９３】
つぎに、軸制御部では、対応する軸が同期制御の同期軸として扱われているかどうかをチェックする（Ｓ１５）。この場合は、同期軸として扱われていないため、つぎに、同期制御の基準軸かどうかをチェックする（Ｓ１８）。ここでは、基準軸として説明しているため、軸の単位時間当たりの移動量である基準位置移動量を、同期させる軸の軸制御部に対して出力する（Ｓ１９）。
【００９４】
つぎに、再度、同期制御の同期軸として扱われているかどうかをチェックし（Ｓ２０）、ここでは、基準軸を扱っているため（Ｓ２０，Ｎｏ）、軸の指令位置をデータ入出力処理部１３へ出力し（Ｓ２３）、基準軸を制御する主軸アンプは、指令された指令位置に従って主軸（基準軸）の位置制御を行う。
【００９５】
つぎに、同期制御の同期軸について説明する。まず、対応する主軸が、同期制御の基準軸または同期軸として扱われているかのチェックを行う（Ｓ１１）。ここでは、同期軸として扱われているので（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、軸制御部は、同期制御により、主軸モータの制御方式が速度制御方式から位置制御方式に切り換わっているかどうかをチェックする（Ｓ１２）。
【００９６】
位置制御方式に切り換わっていない場合にあっては（Ｓ１２，Ｎｏ）、該主軸モータの制御方式を位置制御方式に切り換える（Ｓ１３）。一方、すでに位置制御方式に切り換わっている場合は（Ｓ１２，Ｙｅｓ）、主軸に対する速度指令より、単位時間当たりの位置移動量を算出し、位置制御用の指令位置を計算する（Ｓ１４）。
【００９７】
つぎに、軸制御部では、同期制御の同期軸として扱われているかどうかをチェックする（Ｓ１５）。この場合、同期軸として扱われているため（Ｓ１５，Ｙｅｓ）、軸制御部では、その基準軸が位置制御方式に切り換わって、同期制御モードになっているかどうかをチェックする（Ｓ１６）。基準軸が同期制御モードに切り換わっていない場合は（Ｓ１６，Ｎｏ）、同期軸の指令を、ステップＳ１４で計算されたものとするため、ステップＳ１８に進む。一方、基準軸が同期制御モードに切り換わっている場合は（Ｓ１６，Ｙｅｓ）、基準軸のステップＳ１９から出力されている基準位置移動量に同期した軸の単位時間当たりの移動量を算出する（Ｓ１７）。たとえば、基準軸の単位時間当たりの位置移動量をＬａ、回転比を、基準軸回転：同期軸回転＝Ｒａ：Ｒｂとし、基準軸の指令単位時間をＩａ、同期軸の指令単位時間をＩｂとすると、同期軸の単位時間当たりの位置移動量Ｌｂは、下記の式で算出されることになる。
Ｌｂ＝Ｌａ×（Ｒｂ／Ｒａ）×（Ｉｂ／Ｉａ）
【００９８】
つぎに、軸制御部では、上記同期軸がさらに同期制御の基準軸かどうかをチェックする（Ｓ１８）。同期制御が１組の場合（Ｓ１８，Ｎｏ）、この同期軸は基準軸として扱われていないので、ステップ２０へ進む。同期制御が２組以上の場合（Ｓ１８，Ｙｅｓ）、この同期軸が、さらに別の組の基準軸となりうる。従って、基準軸である場合は、軸の単位時間当たりの移動量である基準位置移動量を、同期させる軸の軸制御部に対して出力する（Ｓ１９）。
【００９９】
つぎに、再度、同期制御の同期軸として扱われているかどうかをチェックし（Ｓ２０）、同期軸として扱われているため（Ｓ２０，Ｙｅｓ）、軸制御部では、位置補正量を算出し（Ｓ２１）、さらに、この位置補正量を指令位置に加算して補正した指令位置を算出する（Ｓ２２）。
【０１００】
最後に、軸制御部では、軸の指令位置をデータ入出力処理部１３へ出力し、同期軸を制御する該主軸アンプは、指令された指令位置に従って該主軸の位置制御を行う（Ｓ２３）。
【０１０１】
本発明にかかる数値制御装置は、その後、上記フローチャートの繰り返しにより、任意の軸間の正常な組み合わせでの複数組の同期制御を行う。
【０１０２】
以上、本発明にかかる数値制御装置によれば、工作機械内の２つの主軸について同期制御を実現するとともに、３つ以上の主軸についても同時に同期制御を実現可能とし、さらに、従来の装置よりも同期精度を向上させることができる。
【０１０３】
また、本発明の構成では、複数の軸に対する主軸同期制御を行うとき、従来のように、複数の数値制御装置を設置する必要がないため、工作機械のコストを削減できる。また、それに伴って、工作機械を小型化できる。
【０１０４】
また、本発明の数値制御装置では、同期軸を制御する軸制御部の同期位置補正部７６が、同期制御時に発生するずれ成分を補正するようにしたため、切削負荷等で発生する遅れによる同期ずれ成分を容易に補正でき、また、位置制御ゲインや負荷が異なるために、常に位置偏差量に差が発生している軸間の同期制御であっても、補正による不正なトルクを発生させずに、精度良い同期制御を行うことができる。これにより、ワークの傷やねじれの発生を防ぐことができ、より精度の良い加工を行うことができる。
【０１０５】
実施の形態２．
第７図は、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態２の要部ブロック図である。本実施の形態は、第１図に示した実施の形態１の要部ブロック図に加えて、通常の速度制御の加減速パターンに基づいて生成された、後述する多段の加減速速度、多段基準加減速時定数、および多段加減速時定数倍率を、パラメータ設定画面を操作することにより記憶する多段加減速パラメータ記憶部８１と、基準主軸および同期主軸の最高回転数と多段基準加減速時定数とから、それぞれの単位時間当りの加減速速度である、基準傾き量を計算する基準傾き量計算部８３と、設定された多段加減速パラメータから適正な多段加減速パターン計算する多段加減速パターン算出部８４と、前記加減速速度のパターンを決定し、そのパターンを前記同期制御管理部に通知する多段加減速決定部８２、が追加されていることが特徴である。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
以下、実施の形態２の動作について説明する。
まず、加減速速度、多段基準加減速時定数、および多段加減速時定数倍率からなる多段加減速パラメータの設定について、第７図の要部ブロック図、第８図の同期制御を行うための多段加減速パターンの具体例、第９図の多段加減速時定数倍率の計算方法を示す図、第１０図の同期制御を行うための多段加減速パラメータの設定例、用いて説明する。
【０１０７】
第８図（ａ）に示すように、通常、主軸モータは、速度制御方式の加減速パターン、すなわち、第８図（ａ）の丸囲み数字１で示された曲線で、加減速する。ただし、速度制御方式による加減速パターンは、主軸モータの最大トルク出力時のパターンである。そのため、２つ以上の主軸モータ間での主軸同期において、同期精度を保ちながら、加減速を行うためには、前記速度制御方式の加減速パターンよりも、余裕をもった（傾きを緩やかにした）複数の加減速パターン、すなわち、多段加減速パターンを設定して、加減速を行う必要がある。
【０１０８】
ここで、加減速パターンを多段にする理由について説明する。
たとえば、高速回転時、第８図（ａ）の７２００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍでは、加減速の傾きが非常に緩やかになっている。また、第８図（ａ）の丸囲み数字２が示す主軸同期の加減速パターンは、前述と同様の理由により、速度制御の加減速パターンよりも余裕をもった加減速パターンを設定する必要があることから、一段で設定すると加減速時間が非常に長くなってしまう。そこで、多段の加減速パターンを設定することにより、主軸モータの低速回転から最高回転数まで短時間で、効率よく加減速運転ができるように（すなわち、速度制御の加減速パターンに近い加減速が可能になるように）する。
【０１０９】
つぎに、主軸同期の多段加減速パターンのパラメータについて説明する。
まず、第８図（ａ）においては、最高回転数８０００ｒｐｍまでの速度制御の加減速パターンを７つの分割している。その分割は、速度制御方式の加減速パターンを直線に近似できる箇所は大きく分割し、大きくカーブしているところは細かく分割する、という方法で行われる。たとえば、第８図（ａ）では、前者が傾き２、傾き４、傾き７に相当し、後者が傾き１、傾き３、傾き５、傾き６に相当している。
【０１１０】
つぎに、傾きが一番大きいところの時定数を求めて、これを、最高回転数に到達するまでの時間、すなわち、多段基準加減速時定数、として定義する。第８図（ａ）の例では、傾き２が多段基準加減速時定数になり、下記の計算からおよそ５００ｍｓと計算することができる。
８０００（ｒｐｍ）／（４０００（ｒｐｍ）−５００（ｒｐｍ））
＊２２０（ｍｓ）＝５０３（ｍｓ）
【０１１１】
つぎに、多段加減速時定数倍率を、多段基準加減速時定数との比率として定義して、多段加減速パターン各々の多段加減速時定数倍率を、つぎのように計算する。
【０１１２】
まず、傾き１の多段加減速時定数倍率の求め方を第９図に基づいて説明する。たとえば、第９図から、傾き（単位時間あたりの多段加減速速度）を求めると、
５００（ｒｐｍ）／２２０（ｍｓ）＝２．２７（ｒｐｍ／ｍｓ）
となり、さらに、８０００ｒｐｍまで加速する時間を計算すると、
８０００（ｒｐｍ）／２．２７（ｒｐｍ／ｍｓ）＝３５２０（ｍｓ）
となる。そして、最後に、多段基準加減速時定数との比率（多段加減速時定数倍率）を計算すると、
３５２０（ｍｓ）／５００（ｍｓ）＝７（倍）
となり、傾き１の多段加減速時定数倍率１は「７」と、求めることができる。
【０１１３】
以下、同様にして傾き３、傾き４、傾き５、傾き６、傾き７の多段加減速時定数倍率３、多段加減速時定数倍率４、多段加減速時定数倍率５、多段加減速時定数倍率６、多段加減速時定数倍率７を計算すると、第１０図（ａ）に示したようなパラメータになる。また、第８図（ｂ），（ｃ），（ｄ）についても、同様に、各々の多段加減速時定数倍率を計算すると、それぞれ、第１０図（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示したようなパラメータになる。ここでは、傾きが一番大きい加減速パターンを多段基準加減速時定数として定義しているため、それ以外の加減速パターンは、傾きが緩やかになっている（すなわち、多段加減速時定数倍率が１より大きくなっている）。
【０１１４】
なお、第１０図で示されたパラメータは、図示していないパラメータ設定画面を操作することによって、第７図の多段加減速パラメータ記憶部８１に、パラメータ設定部８を介して記憶される。
【０１１５】
第１１図は、多段加減速パターンの選択および計算方法を示すフローチャートである。
以下、３つ以上の主軸に対する同期制御の多段加減速パターン選択方法を、第７図、第８図、第１０図、および第１１図を用いて説明する。
【０１１６】
第８図（ａ）の加減速パターンは、基準主軸２３と同期主軸４３の主軸同期時の加減速パターンを示している。ここでは、基準主軸２３と同期主軸４３の主軸同期に、さらに、同期主軸ｂ６３が同期する場合を想定する。また、同期主軸ｂ６３の加減速パターンは、図示のとおり、３種類を想定する。１つ目は同期主軸ｂ６３の最高回転数が、基準主軸２３および同期主軸１４３の最高回転数と同じ場合（第８図（ｂ））、２つ目は同期主軸ｂ６３の最高回転数が、基準主軸２３および同期主軸４３と異なり、同期主軸ｂ６３の多段基準加減速時定数（最高回転数に到達するまでの時間）が、基準主軸２３および同期主軸４３より小さい場合（第８図（ｃ））、３つ目は同期主軸ｂ６３の最高回転数が、基準主軸２３および同期主軸４３と異なり、同期主軸ｂ６３の多段基準加減速時定数が基準主軸２３および同期主軸４３より大きい場合である。
【０１１７】
まず、基準主軸２３、同期主軸４３、および同期主軸ｂ６３の３つの主軸が、主軸同期を開始するとき、多段加減速決定部８２は、たとえば、基準主軸２３、および同期主軸４３の最高回転数と、同期主軸ｂ６３の最高回転数とを比較する（Ｓ３１）。このとき、基準主軸２３、および同期主軸４３の最高回転数と、同期主軸ｂ６３の最高回転数が一致した場合（Ｓ３１，Ｙｅｓ）、多段加減速決定部８２は、基準主軸２３および同期主軸４３と、同期主軸ｂ６３の多段基準加減速時定数を比較して、多段基準加減速時定数の大きい方の多段加減速パターンを選択し、同期制御管理部１１に選択した多段加減速パターンを通知する（Ｓ３２）。これは、第８図の例で説明すると、（ａ）の基準主軸・同期主軸と、（ｂ）の同期主軸ｂ（１）が相当し、第８図（ａ）の基準主軸・同期主軸の多段基準加減速時定数は、５００ｍｓで、第８図（ｂ）の多段基準加減速時定数は、６００ｍｓである。従って、多段加減速決定部８２では、両者の多段基準加減速時定数を比較して、多段基準加減速時定数が大きい第８図（ｂ）の同期主軸ｂ（１）の多段加減速パターンを選択し、同期制御管理部１１に選択した多段加減速パターンを通知する（Ｓ３２）。
【０１１８】
一方、基準主軸２３および同期主軸４３の最高回転数と、同期主軸ｂ６３の最高回転数が一致しない場合は、多段加減速決定部８２は、基準主軸２３および同期主軸４３の最高回転数と、同期主軸ｂ６３の最高回転数を比較して、最高回転数が小さい主軸の加減速パターンを選択する（Ｓ３３）。このとき、多段加減速決定部８２では、基準傾き量計算部８３に対して基準傾き量の計算を依頼する。なお、基準傾き量とは、単位時間あたりの多段基準加減速速度を表している。
【０１１９】
基準傾き量計算部８３では、多段加減速決定部８２からの依頼を受けて、指定された主軸の最高回転数と、多段基準加減速時定数から、以下のように、基準傾き量を計算する（Ｓ３４）。
基準傾き量＝最高回転数／多段基準加減速時定数
【０１２０】
そして、基準傾き量計算部８３は、その計算結果を多段加減速決定部８２に通知する。
多段加減速決定部８０２では、基準傾き量計算部８３からの計算結果から、最高回転数が小さい主軸の基準傾き量が、最高回転数の大きい主軸の基準傾き量以下であるかをチェックする（Ｓ３５）。このとき、最高回転数の小さい主軸の基準傾き量が、最高回転数の大きい主軸の基準傾き量以下である場合は（Ｓ３５，Ｙｅｓ）、多段加減速決定部８２は、ステップＳ３３で選択した加減速パターンをそのまま、同期制御管理部１１に通知する。第８図の例で説明すると、（ａ）の基準主軸・同期主軸と、（ｃ）の同期主軸ｂ（２）が相当する。まず、第８図（ａ）と（ｃ）の最高回転数を比較すると、（ａ）は８０００ｒｐｍ、（ｃ）は４０００ｒｐｍ、となり、（ｃ）の方の最高回転数が低いため、（ｃ）の同期主軸ｂ（２）の加減速パターンを選択する。
【０１２１】
つぎに、基準傾き量を計算すると、第８図（ａ）では、
８０００（ｒｐｍ）／５００（ｍｓ）＝１６（ｒｐｍ／ｍｓ）
となり、第８図（ｃ）では、
４０００（ｒｐｍ）／４００（ｍｓ）＝１０（ｒｐｍ／ｍｓ）
となる。このとき、両者を比較すると、下記に示すように、最高回転数の小さい同期主軸ｂ（２）の基準傾き量が、最高回転数の大きい基準主軸および同期主軸の基準傾き量より小さいため、
１０（ｒｐｍ／ｍｓ）＜１６（ｒｐｍ／ｍｓ）
となり、多段加減速決定部８２は、最高回転数の小さい同期主軸ｂ（２）の加減速パターンを選択する。
【０１２２】
一方、最高回転数の小さい主軸の基準傾き量が、最高回転数の大きい主軸の基準傾き量より大きい場合は（Ｓ３５，Ｎｏ）、多段加減速決定部８２は、多段加減速パターン算出部８４に対して多段加減速パターン算出を依頼する。多段加減速パターン算出部８４では、多段加減速決定部８２からの依頼を受けて、基準傾き量計算部８３が計算した基準主軸および同期主軸の基準傾き量と、同期主軸ｂ（２）の基準傾き量から、多段基準加減速時定数を計算する（Ｓ３６）。
【０１２３】
そして、多段加減速パターン算出部８４にて計算された多段基準加減速時定数と、第１０図に示した多段加減速パラメータを用いて、多段加減速パターンを計算し（Ｓ３７）、多段加減速決定部８２に通知する。多段加減速決定部８２では、多段加減速パターン算出部８４が計算した多段加減速パターンを同期制御管理部３１に通知する。これは、第８図の例で説明すると、（ａ）の基準主軸・同期主軸と、（ｄ）の同期主軸ｂ（３）が相当する。
【０１２４】
基準傾き量を計算すると、（ａ）では、
８０００（ｒｐｍ）／５００（ｍｓ）＝１６（ｒｐｍ／ｍｓ）
となり、（ｄ）では、
６０００（ｒｐｍ）／３００（ｍｓ）＝２０（ｒｐｍ／ｍｓ）
となる。両者を比較すると、
１６（ｒｐｍ／ｍｓ）＜２０（ｒｐｍ／ｍｓ）
となり、最高回転数の小さい同期主軸ｂ（３）の方が、基準傾き量が大きくなるため、多段加減速パターン算出部８４は、基準傾き量計算部８０３が計算した基準主軸および同期主軸の基準傾き量と、同期主軸ｂ（２）の基準傾き量から、多段基準加減速時定数を計算する。その結果は以下のようになる。
【０１２５】
３００（ｍｓ）×２０（ｒｐｍ／ｍｓ）／１６（ｒｐｍ／ｍｓ）
＝３７５（ｍｓ）
この計算結果を基準にして、多段加減速パターン算出部８４では、第１０図（ｄ）に示した多段加減速パラメータを用いて多段加減速パターンを算出する。算出結果は下記に示すとおりとなる。
【０１２６】
主軸回転数（ｒｐｍ）    加減速パターン（傾き：ｒｐｍ／ｍｓ）
０〜４５０    ６０００／（３７５×  ６．８）＝  ２．３５
４５０〜３０００  ６０００／（３７５×  １．０）＝１６
３０００〜３５００  ６０００／（３７５×  ４．６）＝  ３．４８
３５００〜４５００  ６０００／（３７５×  ５．０）＝  ３．２
４５００〜４９００  ６０００／（３７５×  ７．１）＝  ２．２５
４９００〜５４００  ６０００／（３７５×  ７．５）＝  ２．１３
５４００〜６０００  ６０００／（３７５×１５．０）＝  １．０７
【０１２７】
多段加減速パターン算出部８４は、上記算出結果を多段加減速決定部８２に通知する。多段加減速決定部８２では、多段加減速パターン算出部８４にて計算された多段加減速パターンを同期制御管理部１１に通知する。
【０１２８】
以上、本発明にかかる数値制御装置によれば、常に適正な加減速パターンを同期制御管理部１１に通知することができる。
【０１２９】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明にかかる数値制御装置では、テープリーダ等から読み出された加工プログラムがメモリ部に格納され、内部でそのプログラムに記述されている主軸同期指令に基づいて、たとえば、基準軸および同期軸の情報や、同期軸の回転方向、回転比等の情報が解析され、その結果が同期制御管理部に通知される。そして、同期制御管理部では、同期制御を行うすべての軸の組み合わせを管理し、その情報を上記複数の軸制御部に通知することにより、基準軸を制御するための１つの軸制御部、および同期軸を制御するための１つまたは複数の軸制御部を設定する。このように、本発明にかかる数値制御装置は、同期制御管理部の管理により、容易に３つ以上の主軸モータまたはサーボモータの同期制御を可能とする。すなわち、一つの基準軸に対して複数の軸（同期軸）の同期制御を可能とすると共に、さらに該同期軸を基準として別の軸を同期制御可能とする。
【０１３０】
また、複数組の同期制御の組み合わせを管理できるようにしたため、不正な同期制御の組み合わせの判断が容易となり、たとえば、不正な同期制御の組み合わせがある場合、アラーム等により不正であることをユーザに促すことができる。さらに、不正な組み合わせがある場合、たとえば、基準軸と同期軸を入れ替えて同期制御を行えば、ユーザが基準軸と同期軸とを考慮することなく、任意の組み合わせで同期制御を行うことができる。
【０１３１】
つぎの発明にかかる数値制御装置は、軸の同期制御（位置制御方式）において、基準軸を制御する場合には、前記同期位置計算処理部が、軸制御指令値変換部にて算出される基準軸の移動量を、基準軸の基準位置に加算することにより、基準軸に対する指令位置を計算し、一方、同期軸を制御する場合には、前記同期位置計算処理部が、前記基準位置入出力部にて受け取る移動量と、基準軸に対する同期軸のギヤ比、指令回転比、および指令単位時間比とから、同期軸の単位時間当りの移動量を算出し、該移動量を同期軸の基準位置に加算することにより、同期軸に対する指令位置を計算する。これにより、基準軸および同期軸において、正確な指令位置を計算可能となり、軸の同期制御の精度を向上させることができる。
【０１３２】
つぎの発明にかかる数値制御装置は、同期制御を行う主軸の速度制御方式から位置制御方式への切り換えを、上記所定手順で理論上の指令位置を計算し（同期軸を制御する軸制御部内の軸制御方式切換部による計算）、その後、位置偏差量の変動が収縮した状態で行うようにしているため、基準軸の動作に影響を与えずに同期制御モード（位置制御方式）に切り換えることができる。これにより、基準軸側で加工中に、その加工に影響を与えずに軸の同期制御を行えるため、加工サイクルを短縮することができる。
【０１３３】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、軸の同期制御を行う場合、基準軸を制御する軸制御部では、該基準軸に対する指令位置を計算し、一方、同期軸を制御する複数の軸制御部では、基準軸を制御する軸制御部から受け取る単位時間当りの移動量に基づいて、同期軸に対する指令位置を計算する。そして、同期位置補正部では、得られた位置補正量を、同期軸の指令位置に対してのみ加算することにより、軸の変動を補正する。これにより、基準軸側で加工中に、その加工に影響を与えずに軸の同期制御を行えるため、より加工サイクルを短縮することができ、さらに、同期軸の指令位置を補正することにより、同期精度の向上を実現させることができる。
【０１３４】
つぎの発明にかかる数値制御装置は、同期制御時に発生するずれの補正を、上記計算結果と基準軸の位置偏差量との差に、一次遅れフィルタをかけることにより行うため、これにより、補正による急激な指令位置の変動が発生せず、無用なアラームの発生を避けることができる。
【０１３５】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、同期軸を制御する軸制御部の同期位置補正部は、基準軸の理論上の位置偏差量に対する実際の遅れ量分を、位置補正量として、同期制御時に発生するずれ成分を補正するようにしたため、切削負荷等で発生する遅れによる同期ずれ成分を容易に補正でき、また、位置制御ゲインや負荷が異なるために、常に位置偏差量に差が発生している軸間の同期制御であっても、補正による不正なトルクを発生させずに、精度良い同期制御を行うことができる。これにより、ワークの傷やねじれの発生を防ぐことができ、より精度の良い加工を行うことができる。
【０１３６】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、同期軸を制御する軸制御部の同期位置補正部は、同期制御を行う基準軸および同期軸における位置偏差量の平均値の差を、位置補正量として、同期制御時に発生するずれ成分を補正するようにしたため、該位置補正量を固定的な値とすることができ、これにより、位置補正量の計算による負担を軽減することができる。
【０１３７】
つぎの発明にかかる数値制御装置において、同期軸を制御する軸制御部の同期位置補正部は、同期制御を行う基準軸および同期軸における位置偏差量の平均値を計算し、その平均値を速度指令値で割った値を、位置偏差量を得るための係数として、同期補正係数保持部内に保持する。この保持された値は、速度指令値に依存しない位置偏差量を得るための係数であるため、同期制御時において初期調整時と速度指令値が異なる場合でも、該係数に速度指令値をかけることにより、定常回転時の位置偏差量を容易に算出することができる。
【０１３８】
つぎの発明にかかる数値制御装置は、軸の位置偏差量が変化した状態でワークをつかむ場合、予め計算しておいた、同期制御を行う同期軸における定常回転時の位置偏差量の平均値と実際の位置偏差量との差を、同期軸にかかる位置補正量から一時的に引く。これにより、外乱等による変動で発生した位置偏差量の変動成分をキャンセルでき、最適な位置偏差量で同期制御を行うことができる。
【０１３９】
つぎの発明にかかる数値制御装置は、２つ以上の主軸モータ間による主軸同期において、主軸モータの加減速を位置制御方式の多段加減速パターンで制御するとき、適切な多段加減速パターンを選択するための構成について規定している。たとえば、多段加減速パターンが各主軸毎に異なっている場合、加減速の傾きが一番大きいものを基準として多段基準加減速時定数を設定し、他の加減速パターンを、多段基準加減速時定数の定数倍（１以上の小数）で定義するようにしたため、適正な多段加減速パターンの選択判定が、多段基準加減速時定数の比較、という簡単な処理で可能になる。
【０１４０】
また、たとえば、同様の場合に、多段加減速パターンの異なる主軸間の多段基準加減速時定数の比から、適正な多段加減速パターンを算出するようにしたため、加減速の傾きが大きいものを選択する必要がでた場合でも、容易に適正な多段加減速パターンに補正することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１図は、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態１の構成である。
【図２】  第２図は、数値制御装置内の軸制御部の構成である。
【図３】  第３図は、同期制御を行う組の管理を行うための同期制御管理マトリクスである。
【図４】  第４図は、同期制御を管理するためのフローチャートである。
【図５】  第５図は、主軸同期制御指令の解析による同期制御軸の組み合わせである。
【図６】  第６図は、軸制御部のフローチャートである。
【図７】  第７図は、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態２の構成である。
【図８】  第８図は、同期制御を行うための多段加減速パターンの具体例である。
【図９】  第９図は、多段加減速時定数倍率の計算方法を示す図である。
【図１０】  第１０図は、同期制御を行うための多段加減速パラメータの設定例である。
【図１１】  第１１図は、多段加減速パターンの選択および計算方法である。
【図１２】  第１２図は、従来における数値制御装置の構成である。
【符号の説明】
１  ＮＣ装置，２  加工プログラム，３  解析処理部，４  補間処理部，５  ＰＬＣ回路，６  機械制御信号処理部，７  メモリ，８  パラメータ設定部，９  画面表示部，１１  同期制御管理部，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  軸制御部，１３  データ入出力回路，７１  軸制御方式切換部，７２  軸制御指令値変換部，７３  基準位置入力部，７４  同期位置計算処理部，７５  基準位置出力部，７６  同期位置補正部，７７  理想位置偏差量計算処理部，７８  同期補正量固定部，７９  同期補正量誤差キャンセル処理部，８２  多段加減速決定部，８３  基準傾き量計算部，８４  多段加減速パターン算出部
【図１】
0004346824.tif 000002
【図２】
0004346824.tif 000003
【図３】
0004346824.tif 000004
【図４】
0004346824.tif 000005
【図５】
0004346824.tif 000006
【図６】
0004346824.tif 000007
【図７】
0004346824.tif 000008
【図８】
0004346824.tif 000009
【図９】
0004346824.tif 000010
【図１０】
0004346824.tif 000011
【図１１】
0004346824.tif 000012
【図１２】
0004346824.tif 000013