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公開番号2025020604
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124090
出願日2023-07-31
発明の名称調整方法及び数値制御装置
出願人ブラザー工業株式会社
代理人個人,個人
主分類G05B 19/404 20060101AFI20250205BHJP(制御;調整)
要約【課題】フィードフォワード制御において使用される指令値を算出するときに用いられる定数を、適正な値に調整する調整方法、及び数値制御装置を提供する。
【解決手段】数値制御装置は、第1定数C₁を第1初期定数とし、第2定数C₂を第2初期定数とし、第3定数C₃を第3初期定数とした初期状態で駆動したモータの初期位置情報と、初期状態に対して第i定数(i=1,2,3)を第i変更定数に変更して駆動したモータの回転位置に応じた第i位置情報とを取得する。数値制御装置は、取得された第i位置情報と初期位置情報との間の偏差を第i偏差として算出する。数値制御装置は、算出した第i偏差に第i更新定数を乗算した3つの乗算値を加算した結果が初期位置情報に最も近似する場合における第i更新定数を決定する。数値制御装置は、決定した第i更新乗数を演算器に設定し、更新する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
モータの回転位置を制御する為の位置指令を１階微分した１階微分値に第１定数を乗算した第１演算値と、前記位置指令を２階微分した２階微分値に第２移動平均フィルタを適用した算出結果に第２定数を乗算した第２演算値と、前記位置指令を３階微分した３階微分値に第３移動平均フィルタを適用した算出結果に第３定数を乗算した第３演算値とを加算した加算値を、前記モータの速度を制御する速度指令にフィードフォワード指令として加算する第１演算器を含む演算器のパラメータを調整する調整方法であって、
前記第１定数を第１初期定数とし、前記第２定数を第２初期定数とし、前記第３定数を第３初期定数とした初期状態で駆動した前記モータの前記回転位置に応じた初期位置情報を取得する第１取得工程と、
ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記初期状態に対して第ｉ定数を第ｉ変更定数に変更して駆動した前記モータの前記回転位置に応じた第ｉ位置情報を、ｉ毎に取得する第２取得工程と、
ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記第２取得工程により取得された前記第ｉ位置情報と、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報との間の偏差を、第ｉ初期定数と前記第ｉ変更定数との差分値で除算し、ｉ毎に第ｉ偏差として算出する算出工程と、
ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記算出工程により算出した前記第ｉ偏差に第ｉ更新定数を乗算した３つの乗算値を加算した結果が、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報に最も近似する場合又は同一の場合における前記第ｉ更新定数を、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて決定する決定工程と、
ｉ＝１，２，３の少なくとも何れかについて、前記演算器の前記第ｉ定数を、前記決定工程により決定された前記第ｉ更新定数に基づいて更新する更新工程と
を備えたことを特徴とする調整方法。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記演算器は、
前記位置指令を３階微分した前記３階微分値に前記第３移動平均フィルタと１次遅れフィルタとを適用した算出結果に前記第３定数を乗算した前記第３演算値と、前記第１演算値及び前記第２演算値とを加算した前記加算値を、前記フィードフォワード指令として前記速度指令に加算する第２演算器を含み、
前記第１取得工程は、前記１次遅れフィルタを無効化した場合における前記初期位置情報を取得し、
前記第２取得工程は、前記１次遅れフィルタを無効化した場合における前記第ｉ位置情報をｉ毎に取得し、
前記決定工程は、
ｉ＝１，２のそれぞれについて、前記算出工程により算出した前記第ｉ偏差に前記第ｉ更新定数を乗算した２つの乗算値と、前記算出工程により算出した第３偏差に、更新時定数の前記１次遅れフィルタを適用して第３更新定数を乗算した乗算値とを加算した結果が、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報に最も近似する場合又は同一の場合における第１更新定数、第２更新定数、前記第３更新定数、及び前記更新時定数を決定し、
前記更新工程は、
ｉ＝１，２，３の少なくとも何れかについて、前記演算器の前記第ｉ定数を、前記決定工程により決定された前記第ｉ更新定数に基づいて更新し、且つ、前記１次遅れフィルタの時定数を、前記決定工程により決定された前記更新時定数に基づいて更新することを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
【請求項３】
モータの回転位置を制御する為の位置指令を１階微分した１階微分値に第１定数を乗算した第１演算値と、前記位置指令を２階微分した２階微分値に第２移動平均フィルタを適用した算出結果に第２定数を乗算した第２演算値とを加算した加算値を、前記モータの速度を制御する速度指令にフィードフォワード指令として加算し、且つ、前記位置指令を３階微分した３階微分値に第３移動平均フィルタを適用した算出結果に第３定数を乗算した第３演算結果を、前記モータのトルクを制御するトルク指令に前記フィードフォワード指令として加算する第３演算器を含む演算器のパラメータを調整する調整方法であって、
前記第１定数を第１初期定数とし、前記第２定数を第２初期定数とし、前記第３定数を第３初期定数とした初期状態で駆動した前記モータの前記回転位置に応じた初期位置情報を取得する第１取得工程と、
ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記初期状態に対して第ｉ定数を第ｉ変更定数に変更して駆動した前記モータの前記回転位置に応じた第ｉ位置情報を、ｉ毎に取得する第２取得工程と、
ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記第２取得工程により取得された前記第ｉ位置情報と、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報との間の偏差を、第ｉ初期定数と前記第ｉ変更定数との差分値で除算し、ｉ毎に第ｉ偏差として算出する算出工程と、
ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記算出工程により算出した前記第ｉ偏差に第ｉ更新定数を乗算した３つの乗算値を加算した結果が、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報に最も近似する場合又は同一の場合における前記第ｉ更新定数を、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて決定する決定工程と、
ｉ＝１，２，３の少なくとも何れかについて、前記演算器の前記第ｉ定数を、前記決定工程により決定された前記第ｉ更新定数に基づいて更新する更新工程と
を備えたことを特徴とする調整方法。
【請求項４】
前記決定工程は、逐次最小二乗法を適用することにより、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて前記第ｉ更新定数を決定することを特徴とする請求項１又は３に記載の調整方法。
【請求項５】
前記決定工程は、
逐次最小二乗法を適用することにより、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記１次遅れフィルタの前記時定数毎に第i更新定数を算出し、
前記時定数毎に算出した前記第i更新定数のうち、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報との誤差が最も小さい前記第i更新定数を決定し、且つ、決定した前記第i更新定数に対応する前記時定数を前記更新時定数として決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
【請求項６】
前記第１取得工程は、
駆動した前記モータの実際の前記回転位置と、前記位置指令が示す前記回転位置との偏差を、前記初期位置情報として取得し、
前記第２取得工程は、
駆動した前記モータの実際の前記回転位置と、前記位置指令が示す前記回転位置との偏差を、前記第ｉ位置情報として取得する
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の調整方法。
【請求項７】
前記モータは、
工作機械の工具に対して被削材を相対移動させる方向であって互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれの方向に前記被削材を相対移動させるために駆動されるか、又は、前記工具に対して前記被削材を、所定の回転軸を中心として相対的に回転させるために駆動されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の調整方法。
【請求項８】
前記第１取得工程及び前記第２取得工程では、
前記工作機械が前記工具により前記被削材を切削する切削命令に応じて駆動する前記モータの前記回転位置に応じた情報を取得することを特徴とする請求項７に記載の調整方法。
【請求項９】
前記第１取得工程及び前記第２取得工程では、
前記工具に対して前記被削材を所定の一方向に相対移動させる前記切削命令に応じて駆動する前記モータの前記回転位置に応じた情報を取得することを特徴とする請求項８に記載の調整方法。
【請求項１０】
前記工作機械は、前記工具に対する前記被削材の相対移動を強制的に停止させる停止制御機能を有効とするか無効とするかを切り替え可能であり、
前記更新工程は、
前記停止制御機能が無効である場合に、前記更新工程により、ｉ＝１，２，３の少なくとも何れかについて、前記第ｉ定数を前記第ｉ更新定数に更新することを特徴とする請求項７に記載の調整方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整方法及び数値制御装置に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、位置指令に対する追従性の改善の為にフィードフォワード制御を行う数値制御装置を開示する。数値制御装置は、位置指令を１階微分した値、位置指令を２階微分した値、位置指令を３階微分した値、位置指令を１階微分し更にフィルタリングした値の夫々に定数を乗算して得た値に基づき、フィードフォワード制御において使用される指令値を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１１３４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィードフォワード制御において使用される指令値を算出するために用いられる定数の適正な値は、工作機械に対する被削材の積載条件や潤滑油の粘性によって異なる。しかし、特許文献１に記載の数値制御装置では、測定等により定められた所定の定数が常に用いられる。この場合、フィードフォワード制御において使用される指令値を、適正な値の定数を用いて算出できない可能性があるという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、フィードフォワード制御において使用される指令値を算出するときに用いられる定数を、適正な値に調整する調整方法、及び数値制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に係る調整方法は、モータの回転位置を制御する為の位置指令を１階微分した１階微分値に第１定数を乗算した第１演算値と、前記位置指令を２階微分した２階微分値に第２移動平均フィルタを適用した算出結果に第２定数を乗算した第２演算値と、前記位置指令を３階微分した３階微分値に第３移動平均フィルタを適用した算出結果に第３定数を乗算した第３演算値とを加算した加算値を、前記モータの速度を制御する速度指令にフィードフォワード指令として加算する第１演算器を含む演算器のパラメータを調整する調整方法であって、前記第１定数を第１初期定数とし、前記第２定数を第２初期定数とし、前記第３定数を第３初期定数とした初期状態で駆動した前記モータの前記回転位置に応じた初期位置情報を取得する第１取得工程と、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記初期状態に対して第ｉ定数を第ｉ変更定数に変更して駆動した前記モータの前記回転位置に応じた第ｉ位置情報を、ｉ毎に取得する第２取得工程と、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記第２取得工程により取得された前記第ｉ位置情報と、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報との間の偏差を、第ｉ初期定数と前記第ｉ変更定数との差分値で除算し、ｉ毎に第ｉ偏差として算出する算出工程と、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記算出工程により算出した前記第ｉ偏差に第ｉ更新定数を乗算した３つの乗算値を加算した結果が、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報に最も近似する場合又は同一の場合における前記第ｉ更新定数を、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて決定する決定工程と、ｉ＝１，２，３の少なくとも何れかについて、前記演算器の前記第ｉ定数を、前記決定工程により決定された前記第ｉ更新定数に基づいて更新する更新工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
第１態様によれば、フィードフォワード制御を行う演算器において速度指令に加算する加算値を算出するときに用いられる第１定数、第２定数、及び第３定数を、適正な値に調整できる。
【０００８】
第１態様において、前記演算器は、前記位置指令を３階微分した前記３階微分値に前記第３移動平均フィルタと１次遅れフィルタとを適用した算出結果に前記第３定数を乗算した前記第３演算値と、前記第１演算値及び前記第２演算値とを加算した前記加算値を、前記フィードフォワード指令として前記速度指令に加算する第２演算器を含み、前記第１取得工程は、前記１次遅れフィルタを無効化した場合における前記初期位置情報を取得し、前記第２取得工程は、前記１次遅れフィルタを無効化した場合における前記第ｉ位置情報をｉ毎に取得し、前記決定工程は、ｉ＝１，２のそれぞれについて、前記算出工程により算出した前記第ｉ偏差に前記第ｉ更新定数を乗算した２つの乗算値と、前記算出工程により算出した第３偏差に、更新時定数の前記１次遅れフィルタを適用して第３更新定数を乗算した乗算値とを加算した結果が、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報に最も近似する場合又は同一の場合における第１更新定数、第２更新定数、前記第３更新定数、及び前記更新時定数を決定し、前記更新工程は、ｉ＝１，２，３の少なくとも何れかについて、前記演算器の前記第ｉ定数を、前記決定工程により決定された前記第ｉ更新定数に基づいて更新し、且つ、前記１次遅れフィルタの時定数を、前記決定工程により決定された前記更新時定数に基づいて更新してもよい。この場合、フィードフォワード制御を行う演算器において速度指令に加算する加算値を算出するときに用いられる１次遅れフィルタの時定数を、適正な値に調整できる。
【０００９】
本発明の第２態様に係る調整方法は、モータの回転位置を制御する為の位置指令を１階微分した１階微分値に第１定数を乗算した第１演算値と、前記位置指令を２階微分した２階微分値に第２移動平均フィルタを適用した算出結果に第２定数を乗算した第２演算値とを加算した加算値を、前記モータの速度を制御する速度指令にフィードフォワード指令として加算し、且つ、前記位置指令を３階微分した３階微分値に第３移動平均フィルタを適用した算出結果に第３定数を乗算した第３演算結果を、前記モータのトルクを制御するトルク指令に前記フィードフォワード指令として加算する第３演算器を含む演算器のパラメータを調整する調整方法であって、前記第１定数を第１初期定数とし、前記第２定数を第２初期定数とし、前記第３定数を第３初期定数とした初期状態で駆動した前記モータの前記回転位置に応じた初期位置情報を取得する第１取得工程と、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記初期状態に対して第ｉ定数を第ｉ変更定数に変更して駆動した前記モータの前記回転位置に応じた第ｉ位置情報を、ｉ毎に取得する第２取得工程と、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記第２取得工程により取得された前記第ｉ位置情報と、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報との間の偏差を、第ｉ初期定数と前記第ｉ変更定数との差分値で除算し、ｉ毎に第ｉ偏差として算出する算出工程と、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて、前記算出工程により算出した前記第ｉ偏差に第ｉ更新定数を乗算した３つの乗算値を加算した結果が、前記第１取得工程により取得された前記初期位置情報に最も近似する場合又は同一の場合における前記第ｉ更新定数を、ｉ＝１，２，３のそれぞれについて決定する決定工程と、ｉ＝１，２，３の少なくとも何れかについて、前記演算器の前記第ｉ定数を、前記決定工程により決定された前記第ｉ更新定数に基づいて更新する更新工程とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
第２態様によれば、フィードフォワード制御を行う演算器において速度指令に加算する加算値を算出するときに用いられる第１定数、第２定数、及び第３定数を、適正な値に調整できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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