JP2003200332A - 歯車加工用制御装置 - Google Patents
歯車加工用制御装置Info
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工精度の高い歯車加工ができる歯車加工用
制御装置を提供する。 【解決手段】 被加工物２及び歯車加工用工具１をモー
タ１５，２７で駆動し、前記被加工物２に歯切りや歯面
仕上げを行うための歯車加工用制御装置である。前記各
モータ１５，２５の位置、速度を制御するモータ制御手
段（１１、１２、１３又は２１，２２，２３）に位置補
正手段４１，４２を設ける。この位置補正手段４１，４
２は、繰り返される所定周期の１周期前の位置偏差に基
づく補正量を位置指令に補正し、これを位置ループ処理
の位置指令とする。同期誤差が小さくなり精度の高い歯
車加工ができる。
制御装置を提供する。 【解決手段】 被加工物２及び歯車加工用工具１をモー
タ１５，２７で駆動し、前記被加工物２に歯切りや歯面
仕上げを行うための歯車加工用制御装置である。前記各
モータ１５，２５の位置、速度を制御するモータ制御手
段（１１、１２、１３又は２１，２２，２３）に位置補
正手段４１，４２を設ける。この位置補正手段４１，４
２は、繰り返される所定周期の１周期前の位置偏差に基
づく補正量を位置指令に補正し、これを位置ループ処理
の位置指令とする。同期誤差が小さくなり精度の高い歯
車加工ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯車加工を行う工
作機械の回転軸を駆動制御する制御装置に関する。特
に、被削歯車とかみあう歯車状の工具と創生運動によっ
て加工する歯車加工方法を実施する歯車加工用制御装置
に関する。
作機械の回転軸を駆動制御する制御装置に関する。特
に、被削歯車とかみあう歯車状の工具と創生運動によっ
て加工する歯車加工方法を実施する歯車加工用制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】歯車加工の歯切り加工や歯面仕上げ加工
は、被削歯車とかみあう歯車状の工具との創生運動によ
って加工する歯車加工方法が一般的に用いられている。
歯切り加工においては、形削りやホブ切りなどの創生歯
切法があり、また、仕上げ加工においては、研削、シェ
ービング、ラッピング、ホーニングなどの加工方法があ
る。
は、被削歯車とかみあう歯車状の工具との創生運動によ
って加工する歯車加工方法が一般的に用いられている。
歯切り加工においては、形削りやホブ切りなどの創生歯
切法があり、また、仕上げ加工においては、研削、シェ
ービング、ラッピング、ホーニングなどの加工方法があ
る。
【０００３】これらの加工方法は、被削歯車（被加工
物）を駆動する軸と、この軸と独立した工具を駆動する
軸を、創生しようとする歯車の仕様（モジュール、歯数
等）に応じて一定比率で回転させて加工する方法と、被
削歯車軸か工具軸かの一方の軸の帰還信号に、歯車の仕
様に応じて決まる一定比率を乗じて他方の軸の指令と
し、工具軸、被削歯車軸を同期回転させて加工する方法
がある。
物）を駆動する軸と、この軸と独立した工具を駆動する
軸を、創生しようとする歯車の仕様（モジュール、歯数
等）に応じて一定比率で回転させて加工する方法と、被
削歯車軸か工具軸かの一方の軸の帰還信号に、歯車の仕
様に応じて決まる一定比率を乗じて他方の軸の指令と
し、工具軸、被削歯車軸を同期回転させて加工する方法
がある。
【０００４】図６は、上述した被削歯車（被加工物）軸
と工具軸を同期させてそれぞれ独立して駆動して加工す
る方法を適用した制御装置におけるモータ制御のブロッ
ク図である。この例は、第１のモータ１５によって工具
１が取り付けられた工具軸を駆動し、第２のモータ２５
によって被加工物（被削歯車）２が取り付けられた被削
歯車軸を駆動する例を示している。
と工具軸を同期させてそれぞれ独立して駆動して加工す
る方法を適用した制御装置におけるモータ制御のブロッ
ク図である。この例は、第１のモータ１５によって工具
１が取り付けられた工具軸を駆動し、第２のモータ２５
によって被加工物（被削歯車）２が取り付けられた被削
歯車軸を駆動する例を示している。
【０００５】第１のモータ１５に対する工具軸の制御手
段は、位置ループ制御する位置制御部１１、速度ループ
制御する速度制御部１２、電流ループ制御する電流制御
部１３、電流増幅器１４を備える。更に、第１のモータ
１５には位置、速度フィードバック量（位置ＦＢ１，速
度ＦＢ１）を検出する位置・速度検出器１７を備える。
また、第２のモータ２５に対する被削歯車軸の制御手段
も同様に、位置ループ制御する位置制御部２１、速度ル
ープ制御する速度制御部２２、電流ループ制御する電流
制御部２３、電流増幅器２４を備える。また、第２のモ
ータ２５にも位置、速度フィードバック量（位置ＦＢ
２，速度ＦＢ２）を検出する位置・速度検出器２７を備
える。
段は、位置ループ制御する位置制御部１１、速度ループ
制御する速度制御部１２、電流ループ制御する電流制御
部１３、電流増幅器１４を備える。更に、第１のモータ
１５には位置、速度フィードバック量（位置ＦＢ１，速
度ＦＢ１）を検出する位置・速度検出器１７を備える。
また、第２のモータ２５に対する被削歯車軸の制御手段
も同様に、位置ループ制御する位置制御部２１、速度ル
ープ制御する速度制御部２２、電流ループ制御する電流
制御部２３、電流増幅器２４を備える。また、第２のモ
ータ２５にも位置、速度フィードバック量（位置ＦＢ
２，速度ＦＢ２）を検出する位置・速度検出器２７を備
える。
【０００６】数値制御装置等の上位制御装置から、位置
指令が出力され、工具１を駆動する第１のモータ１５の
制御手段には、この位置指令がこのまま入力され、被加
工物２を駆動する第２のモータ２７の制御手段にはこの
位置指令を一定比率Ｋ倍して入力される。この一定比率
Ｋは、創生しようとする歯車のモジュールや歯数等の歯
車の仕様によって決まるもので予め設定されるものであ
る。
指令が出力され、工具１を駆動する第１のモータ１５の
制御手段には、この位置指令がこのまま入力され、被加
工物２を駆動する第２のモータ２７の制御手段にはこの
位置指令を一定比率Ｋ倍して入力される。この一定比率
Ｋは、創生しようとする歯車のモジュールや歯数等の歯
車の仕様によって決まるもので予め設定されるものであ
る。
【０００７】位置制御部１１、２１は、それぞれ入力さ
れた位置指令と位置・速度検出器１７、２７からそれぞ
れ出力された位置フィードバック量（位置ＦＢ１、位置
ＦＢ２）との偏差に位置ゲインを乗じて速度指令を出力
する。速度制御部１２、２２は、位置制御部１１、２１
から出力された速度指令と位置・速度検出器１７、２７
からそれぞれ出力された速度フィードバック量（速度Ｆ
Ｂ１、速度ＦＢ２）に基づいて比例、積分等の速度ルー
プ処理を行い電流指令を出力する。
れた位置指令と位置・速度検出器１７、２７からそれぞ
れ出力された位置フィードバック量（位置ＦＢ１、位置
ＦＢ２）との偏差に位置ゲインを乗じて速度指令を出力
する。速度制御部１２、２２は、位置制御部１１、２１
から出力された速度指令と位置・速度検出器１７、２７
からそれぞれ出力された速度フィードバック量（速度Ｆ
Ｂ１、速度ＦＢ２）に基づいて比例、積分等の速度ルー
プ処理を行い電流指令を出力する。
【０００８】電流制御部１３、２３は、速度制御部１
２，２２から電流指令を受け取り、該各電流指令から各
モータのモータ電流を検出するセンサ（図示していな
い）からの電流フィードバック量（電流ＦＢ１，電流Ｆ
Ｂ２）を差し引いて得た電流偏差量を処理して電圧指令
を出力する。電流増幅器１４，２４は、電流制御部１
３，２３からそれぞれ電圧指令を受け取って、各モータ
１５，２５を駆動する駆動電流を形成し、各モータ１
５，２５を駆動する。
２，２２から電流指令を受け取り、該各電流指令から各
モータのモータ電流を検出するセンサ（図示していな
い）からの電流フィードバック量（電流ＦＢ１，電流Ｆ
Ｂ２）を差し引いて得た電流偏差量を処理して電圧指令
を出力する。電流増幅器１４，２４は、電流制御部１
３，２３からそれぞれ電圧指令を受け取って、各モータ
１５，２５を駆動する駆動電流を形成し、各モータ１
５，２５を駆動する。
【０００９】第１のモータ１５に対する位置指令に対し
て、第２のモータ２５への位置指令は、定数Ｋ倍されて
いるものであるから、第２のモータ２５は第１のモータ
１５に対して一定比率Ｋの速度で駆動され、同期が取ら
れることになる。その結果、被加工物２は工具１に対し
て一定比率Ｋで同期駆動されることになる。
て、第２のモータ２５への位置指令は、定数Ｋ倍されて
いるものであるから、第２のモータ２５は第１のモータ
１５に対して一定比率Ｋの速度で駆動され、同期が取ら
れることになる。その結果、被加工物２は工具１に対し
て一定比率Ｋで同期駆動されることになる。
【００１０】なお、図６に示した例では、工具１を駆動
する第１のモータ制御手段に入力される位置指令をＫ倍
して被加工物２を駆動する第２のモータ制御手段の位置
指令としたが、逆に、第２のモータ制御手段に位置指令
をそのまま入力し、この位置指令に所定比率を乗じた値
を第１のモータ制御手段の位置指令としてもよい。
する第１のモータ制御手段に入力される位置指令をＫ倍
して被加工物２を駆動する第２のモータ制御手段の位置
指令としたが、逆に、第２のモータ制御手段に位置指令
をそのまま入力し、この位置指令に所定比率を乗じた値
を第１のモータ制御手段の位置指令としてもよい。
【００１１】図７は、一方の位置帰還信号を一定比率倍
して他方の位置指令として加工する場合のモータ制御手
段のブロック図である。この図７では、工具１を駆動す
る第１のモータ１５の制御手段の位置帰還信号（位置Ｆ
Ｂ１）を一定比率Ｋ倍して被加工物２を駆動する第２の
モータ２５の制御手段に対する位置指令としている。
して他方の位置指令として加工する場合のモータ制御手
段のブロック図である。この図７では、工具１を駆動す
る第１のモータ１５の制御手段の位置帰還信号（位置Ｆ
Ｂ１）を一定比率Ｋ倍して被加工物２を駆動する第２の
モータ２５の制御手段に対する位置指令としている。
【００１２】この図７に示す、位置制御部１１，２１，
速度制御部１２，２２、電流制御部１３，２３、電流増
幅器１４，２４、位置・速度検出器１７，２７は、図６
で説明したものと同様である。この図７に示す例では、
工具１を駆動する第１のモータ１５の制御手段に対して
は、上位制御装置からの位置指令が入力されることに対
して、被加工物２を駆動する第２のモータ２５の制御手
段に対しては、第１のモータ１５に取り付けられた位置
・速度検出器１７からの位置フィードバック信号（位置
ＦＢ１）を一定比率Ｋ倍して位置指令として入力される
点が相違する。なお、この一定比率Ｋは、創生しようと
する歯車のモジュールや歯数等の歯車の仕様によって決
まるもので予め設定されるものである。
速度制御部１２，２２、電流制御部１３，２３、電流増
幅器１４，２４、位置・速度検出器１７，２７は、図６
で説明したものと同様である。この図７に示す例では、
工具１を駆動する第１のモータ１５の制御手段に対して
は、上位制御装置からの位置指令が入力されることに対
して、被加工物２を駆動する第２のモータ２５の制御手
段に対しては、第１のモータ１５に取り付けられた位置
・速度検出器１７からの位置フィードバック信号（位置
ＦＢ１）を一定比率Ｋ倍して位置指令として入力される
点が相違する。なお、この一定比率Ｋは、創生しようと
する歯車のモジュールや歯数等の歯車の仕様によって決
まるもので予め設定されるものである。
【００１３】この図７に示す例では、工具１を駆動する
第１のモータ１５が上位制御装置からの位置指令に基づ
いて駆動され、該第１のモータ１５の位置フィードバッ
ク信号（位置ＦＢ１）をＫ倍した信号が被加工物２を駆
動する第２のモータ２５に対する位置指令となることか
ら、第２のモータ２５は第１のモータ１５に追従して回
転することになり、工具１と被加工物２は同期が取られ
て駆動されることになる。
第１のモータ１５が上位制御装置からの位置指令に基づ
いて駆動され、該第１のモータ１５の位置フィードバッ
ク信号（位置ＦＢ１）をＫ倍した信号が被加工物２を駆
動する第２のモータ２５に対する位置指令となることか
ら、第２のモータ２５は第１のモータ１５に追従して回
転することになり、工具１と被加工物２は同期が取られ
て駆動されることになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の歯車加
工方法において、被加工物の加工精度は、歯車状の工具
１を駆動する軸と被加工物（被削歯車）を駆動する軸の
それぞれの制御手段の外乱抑圧、特性に依存する。その
ため、創生しようとする歯車の径が大きくなると、加工
時に加わる外乱トルク（負荷トルク）が大きくなり、加
工精度が劣化するという問題がある。そこで、本発明の
目的は、加工精度の高い歯車加工ができる歯車加工用制
御装置を提供することにある。
工方法において、被加工物の加工精度は、歯車状の工具
１を駆動する軸と被加工物（被削歯車）を駆動する軸の
それぞれの制御手段の外乱抑圧、特性に依存する。その
ため、創生しようとする歯車の径が大きくなると、加工
時に加わる外乱トルク（負荷トルク）が大きくなり、加
工精度が劣化するという問題がある。そこで、本発明の
目的は、加工精度の高い歯車加工ができる歯車加工用制
御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物及び
歯車加工用工具をそれぞれモータで駆動し、前記被加工
物に歯切りを行うための歯車加工用制御装置において、
前記モータを位置制御するとともに、該位置制御による
位置偏差量に基づいた補正量を所定周期分記憶し、当該
周期の次の周期の位置指令を補正する位置補正手段を少
なくとも何れかの前記モータに設けた。これによって位
置偏差の差である同期誤差を改善し精度の高い歯車加工
がなされる。そして、ここで使用する所定周期は負荷パ
ターンの周期、歯車の仕様に基づいて定められる。ま
た、前記位置補正手段は、前記所定周期分の各位置偏差
に基づくデータを記憶するメモリと、該メモリに記憶さ
れたデータを所定タイミングで出力する動特性補償要素
を備えるものである。また、各モータを駆動する場合、
モータ前記被加工物と前記歯車用工具を歯車の仕様に基
づく一定比率で駆動し歯車加工を行う。もしくは、前記
歯車用工具を駆動するモータ又は前記被加工物を駆動す
るモータの何れか一方のフィードバック値に歯車の仕様
に基づく一定比率を掛け合わせた値を用いて他方のモー
タを駆動し歯車加工を行う用にする。
歯車加工用工具をそれぞれモータで駆動し、前記被加工
物に歯切りを行うための歯車加工用制御装置において、
前記モータを位置制御するとともに、該位置制御による
位置偏差量に基づいた補正量を所定周期分記憶し、当該
周期の次の周期の位置指令を補正する位置補正手段を少
なくとも何れかの前記モータに設けた。これによって位
置偏差の差である同期誤差を改善し精度の高い歯車加工
がなされる。そして、ここで使用する所定周期は負荷パ
ターンの周期、歯車の仕様に基づいて定められる。ま
た、前記位置補正手段は、前記所定周期分の各位置偏差
に基づくデータを記憶するメモリと、該メモリに記憶さ
れたデータを所定タイミングで出力する動特性補償要素
を備えるものである。また、各モータを駆動する場合、
モータ前記被加工物と前記歯車用工具を歯車の仕様に基
づく一定比率で駆動し歯車加工を行う。もしくは、前記
歯車用工具を駆動するモータ又は前記被加工物を駆動す
るモータの何れか一方のフィードバック値に歯車の仕様
に基づく一定比率を掛け合わせた値を用いて他方のモー
タを駆動し歯車加工を行う用にする。
【００１６】
【発明の実施の形態】歯車状の工具が取り付けられた工
具軸と被加工物（被削歯車）が取り付けられた被削歯車
軸をそれぞれモータで駆動し、これらのモータを同期さ
せて運転することにより工具と被加工物の創生運動によ
って、歯切り加工や歯面仕上げ加工等の歯車加工を行う
場合、加工時に加わる負荷トルクは、所定のパターンで
一定の所定周期で変化する。そこで、本発明は、この所
定周期に基づいて位置補正を行うことにより、加工精度
の高い歯車加工を得るようにしたものである。
具軸と被加工物（被削歯車）が取り付けられた被削歯車
軸をそれぞれモータで駆動し、これらのモータを同期さ
せて運転することにより工具と被加工物の創生運動によ
って、歯切り加工や歯面仕上げ加工等の歯車加工を行う
場合、加工時に加わる負荷トルクは、所定のパターンで
一定の所定周期で変化する。そこで、本発明は、この所
定周期に基づいて位置補正を行うことにより、加工精度
の高い歯車加工を得るようにしたものである。
【００１７】図１は、従来例として図６で示した工具１
及び被加工物２を独立した位置指令で駆動する加工方法
に、本発明を適用した本発明の一実施形態のブロック図
である。図６に示したモータ制御手段のブロック図と相
違する点は、位置制御部１１，２１に位置補正手段４
１、４２が付加されている点である。なお、この各モー
タ制御手段の位置制御部１１，２１，速度制御部１２，
２２、電流制御部１３，２３の各ループ制御は、従来と
同様にプロセッサによってデジタル処理されるデジタル
サーボで構成しており、位置補正手段４１，４２の処理
もデジタルサーボ処理を行うプロセッサによりデジタル
処理されるものである。
及び被加工物２を独立した位置指令で駆動する加工方法
に、本発明を適用した本発明の一実施形態のブロック図
である。図６に示したモータ制御手段のブロック図と相
違する点は、位置制御部１１，２１に位置補正手段４
１、４２が付加されている点である。なお、この各モー
タ制御手段の位置制御部１１，２１，速度制御部１２，
２２、電流制御部１３，２３の各ループ制御は、従来と
同様にプロセッサによってデジタル処理されるデジタル
サーボで構成しており、位置補正手段４１，４２の処理
もデジタルサーボ処理を行うプロセッサによりデジタル
処理されるものである。
【００１８】工具１を駆動する第１のモータ１５の制御
手段に対しては数値制御装置等の上位制御装置から位置
指令が入力され、被加工物２を駆動する第２のモータ２
５の制御手段には、上記位置指令を一定比率Ｋ倍して位
置指令として入力され、各位置制御部では、それぞれの
位置指令と位置・速度検出器１７，２７からの位置フィ
ードバック量（位置ＦＢ１、位置ＦＢ２）との偏差を求
め、さらに、位置補正手段４１，４２で負荷パターンの
一周期前の位置偏差に基づく補正データによりこの位置
偏差が補正され（実質的には位置指令の補正）、この補
正された位置偏差に位置ゲインを乗じて速度指令が求め
られる。この速度指令に基づいて速度制御部１２，２２
で速度ループ制御がなされ、電流指令が求められ、この
電流指令に対して電流制御部１３，２３で電流ループ制
御がなされ、電流増幅器１４，２４を介して第１，第２
のモータ１５，２５が駆動制御される。
手段に対しては数値制御装置等の上位制御装置から位置
指令が入力され、被加工物２を駆動する第２のモータ２
５の制御手段には、上記位置指令を一定比率Ｋ倍して位
置指令として入力され、各位置制御部では、それぞれの
位置指令と位置・速度検出器１７，２７からの位置フィ
ードバック量（位置ＦＢ１、位置ＦＢ２）との偏差を求
め、さらに、位置補正手段４１，４２で負荷パターンの
一周期前の位置偏差に基づく補正データによりこの位置
偏差が補正され（実質的には位置指令の補正）、この補
正された位置偏差に位置ゲインを乗じて速度指令が求め
られる。この速度指令に基づいて速度制御部１２，２２
で速度ループ制御がなされ、電流指令が求められ、この
電流指令に対して電流制御部１３，２３で電流ループ制
御がなされ、電流増幅器１４，２４を介して第１，第２
のモータ１５，２５が駆動制御される。
【００１９】なお、一定比率Ｋは、創生しようとする歯
車のモジュールや歯数等の歯車の仕様によって決まるも
ので予め設定されるものであり、また、図１に示す例と
は逆に、第２のモータ２５側に位置指令を入力し、この
位置指令を所定比率倍して第１のモータ１５への位置指
令としてもよいことは、従来例と同じである。また、図
１に示した例では、位置補正手段４１、４２を第１，第
２のモータ制御手段の位置制御部にそれぞれ設けた例を
示したが、どちらか一方のみにこの位置補正手段を設け
るだけでもよい。
車のモジュールや歯数等の歯車の仕様によって決まるも
ので予め設定されるものであり、また、図１に示す例と
は逆に、第２のモータ２５側に位置指令を入力し、この
位置指令を所定比率倍して第１のモータ１５への位置指
令としてもよいことは、従来例と同じである。また、図
１に示した例では、位置補正手段４１、４２を第１，第
２のモータ制御手段の位置制御部にそれぞれ設けた例を
示したが、どちらか一方のみにこの位置補正手段を設け
るだけでもよい。
【００２０】図２は、図７に示すように、一方のモータ
制御手段の位置フィードバック信号を利用して工具と被
加工物の同期を取り歯車加工を行う場合に、本発明を適
用したときのブロック図である。この図２に示す例で
は、工具１を駆動する第１のモータに取り付けられた位
置・速度検出器１７からの位置フィードバック信号（位
置ＦＢ１）を一定比率Ｋ倍した信号を被加工物２を駆動
する第２のモータ２５への位置指令としたもので、この
第２のモータ２５の制御手段の位置制御部２１に位置補
正手段４３が付加されている。この位置補正手段４３が
付加されている点で図７に示した従来例と相違する点で
ある。
制御手段の位置フィードバック信号を利用して工具と被
加工物の同期を取り歯車加工を行う場合に、本発明を適
用したときのブロック図である。この図２に示す例で
は、工具１を駆動する第１のモータに取り付けられた位
置・速度検出器１７からの位置フィードバック信号（位
置ＦＢ１）を一定比率Ｋ倍した信号を被加工物２を駆動
する第２のモータ２５への位置指令としたもので、この
第２のモータ２５の制御手段の位置制御部２１に位置補
正手段４３が付加されている。この位置補正手段４３が
付加されている点で図７に示した従来例と相違する点で
ある。
【００２１】なお、この図２に示す実施形態の場合にお
いても、位置補正手段を第２のモータ２５の制御手段の
位置制御部２１側ではなく、工具１を駆動する第１のモ
ータ１５の制御手段の位置制御部１１に付加してもよ
い。さらに、両方の位置制御部１１，２１に設けてもよ
い。また、被加工物２を駆動する第２のモータ２５側に
上位制御装置からの位置指令を入力し、該第２のモータ
２５に取り付けられた位置・速度検出器２７のからの位
置フィードバック信号（位置ＦＢ２）に所定比率を乗じ
て、第１のモータ１５へ位置指令としてもよいことは、
従来例と同じである。
いても、位置補正手段を第２のモータ２５の制御手段の
位置制御部２１側ではなく、工具１を駆動する第１のモ
ータ１５の制御手段の位置制御部１１に付加してもよ
い。さらに、両方の位置制御部１１，２１に設けてもよ
い。また、被加工物２を駆動する第２のモータ２５側に
上位制御装置からの位置指令を入力し、該第２のモータ
２５に取り付けられた位置・速度検出器２７のからの位
置フィードバック信号（位置ＦＢ２）に所定比率を乗じ
て、第１のモータ１５へ位置指令としてもよいことは、
従来例と同じである。
【００２２】図３は、上述した位置補正手段４１，４
２，４３の一実施形態であり、公知の繰り返し制御器に
よってこの位置補正手段４１，４２，４３が構成されて
いる。位置補正手段４１，４２，４３を構成する繰り返
し制御器は、フィルタ４０１、繰返される所定周期Ｍの
１周期分の位置偏差データを記憶する遅延メモリ４０
２、及び、制御対象の位相遅れ、ゲイン低下を補償する
ための動特性補償要素４０３で構成されている。所定周
期Ｍは、被加工物２が１回転するのに要する時間、又は
工具１が１回転するのに要する時間、さらには、工具１
回転の時間を工具の歯数で割った時間等、負荷トルクが
所定パターンで繰り返される時間周期を用いる。
２，４３の一実施形態であり、公知の繰り返し制御器に
よってこの位置補正手段４１，４２，４３が構成されて
いる。位置補正手段４１，４２，４３を構成する繰り返
し制御器は、フィルタ４０１、繰返される所定周期Ｍの
１周期分の位置偏差データを記憶する遅延メモリ４０
２、及び、制御対象の位相遅れ、ゲイン低下を補償する
ための動特性補償要素４０３で構成されている。所定周
期Ｍは、被加工物２が１回転するのに要する時間、又は
工具１が１回転するのに要する時間、さらには、工具１
回転の時間を工具の歯数で割った時間等、負荷トルクが
所定パターンで繰り返される時間周期を用いる。
【００２３】各モータ制御手段の位置制御部１１，２
１、速度制御部１２，２２、電流制御部１３，２３の各
ループ処理をデジタル処理で行うデジタルサーボのプロ
セッサが、上記繰り返し制御器（４１、４２、４３）の
処理をも行う。位置、速度処理周期ｔ毎のサンプリング
時に位置偏差εをサンプリングし、遅延メモリ４０２か
ら出力される１周期Ｍ前のサンプリング時のデータεｍ
を加算し、フィルタ４０１の処理を行って遅延メモリ４
０２にそのデータを格納する。遅延メモリ４０２はＱ
（＝Ｍ／ｔ）個のメモリを有し、１周期Ｍ分の各サンプ
リングデータを記憶できるようになっており、各サンプ
リング時には一番古いデータを出力するようになってい
る。即ち、各サンプリング毎１番地シフトして０番地の
メモリに入力データを格納し、Ｑ−１番地のデータを出
力する。その結果、遅延メモリ４０２の出力は１周期Ｍ
分遅れたサンプリングデータが出力される。そのため、
位置偏差εと遅延メモリ４０２の出力が加算されて、位
置偏差の積算値に対応するデータが記憶されることとな
る。
１、速度制御部１２，２２、電流制御部１３，２３の各
ループ処理をデジタル処理で行うデジタルサーボのプロ
セッサが、上記繰り返し制御器（４１、４２、４３）の
処理をも行う。位置、速度処理周期ｔ毎のサンプリング
時に位置偏差εをサンプリングし、遅延メモリ４０２か
ら出力される１周期Ｍ前のサンプリング時のデータεｍ
を加算し、フィルタ４０１の処理を行って遅延メモリ４
０２にそのデータを格納する。遅延メモリ４０２はＱ
（＝Ｍ／ｔ）個のメモリを有し、１周期Ｍ分の各サンプ
リングデータを記憶できるようになっており、各サンプ
リング時には一番古いデータを出力するようになってい
る。即ち、各サンプリング毎１番地シフトして０番地の
メモリに入力データを格納し、Ｑ−１番地のデータを出
力する。その結果、遅延メモリ４０２の出力は１周期Ｍ
分遅れたサンプリングデータが出力される。そのため、
位置偏差εと遅延メモリ４０２の出力が加算されて、位
置偏差の積算値に対応するデータが記憶されることとな
る。
【００２４】また、遅延メモリ４０２の出力は動特性補
償要素４０３で制御対象（モータ等）の位相遅れ、ゲイ
ン以下が補償されて、繰り返し制御器（位置補正手段４
１，４２，４３）の出力とし、位置補正データとして出
力される。この補正データは位置偏差εに加算されて、
この補正された位置偏差に位置ループゲインを乗じて速
度指令が求められる。なお、位置偏差に補正データが加
算されることは、位置指令に補正データが加算され補正
されることと等しい。
償要素４０３で制御対象（モータ等）の位相遅れ、ゲイ
ン以下が補償されて、繰り返し制御器（位置補正手段４
１，４２，４３）の出力とし、位置補正データとして出
力される。この補正データは位置偏差εに加算されて、
この補正された位置偏差に位置ループゲインを乗じて速
度指令が求められる。なお、位置偏差に補正データが加
算されることは、位置指令に補正データが加算され補正
されることと等しい。
【００２５】その結果、所定周期Ｍで同一負荷パターン
の処置が繰返され、あるサンプリング時において前周期
で当該サンプリング時に対応するサンプリング時の位置
偏差εが大きな値の場合には、今周期においては、繰り
返し制御器（４１，４２，４３）ら大きな値の補正デー
タが出力され、位置偏差に加算されることとなるから、
位置ループ出力の速度指令も大きくなり、それに応じ実
モータ速度も変化するから、位置偏差εはその値が零に
収束するように修正されることになり、高精度のモータ
制御が可能となる。（なお、繰り返し制御器について
は、特開平２−３０７１０４号公報，特許２８４０１３
９号公報等参照）。
の処置が繰返され、あるサンプリング時において前周期
で当該サンプリング時に対応するサンプリング時の位置
偏差εが大きな値の場合には、今周期においては、繰り
返し制御器（４１，４２，４３）ら大きな値の補正デー
タが出力され、位置偏差に加算されることとなるから、
位置ループ出力の速度指令も大きくなり、それに応じ実
モータ速度も変化するから、位置偏差εはその値が零に
収束するように修正されることになり、高精度のモータ
制御が可能となる。（なお、繰り返し制御器について
は、特開平２−３０７１０４号公報，特許２８４０１３
９号公報等参照）。
【００２６】図４，図５は、本発明の効果を検証するた
めに行ったシミュレーション結果を示す図である。図
４，図５においいて、横軸は時間、縦軸は、各軸の位置
偏差の差を示す同期誤差である。すなわち、工具１を駆
動するモータの制御手段で求められる位置偏差と被加工
物２を駆動するモータの制御手段で求められる位置偏差
の差である。そして、シミュレーション条件としては、
工具回転数を１８７．５ｍｉｎ−１、工具歯数が１７，
被削歯車の歯数が４５で、切削負荷に対応する適当な大
きさの加工負荷を矩形波状に与え、負荷パターンの周期
Ｍは工具１回転としてシミュレーションを行った。
めに行ったシミュレーション結果を示す図である。図
４，図５においいて、横軸は時間、縦軸は、各軸の位置
偏差の差を示す同期誤差である。すなわち、工具１を駆
動するモータの制御手段で求められる位置偏差と被加工
物２を駆動するモータの制御手段で求められる位置偏差
の差である。そして、シミュレーション条件としては、
工具回転数を１８７．５ｍｉｎ−１、工具歯数が１７，
被削歯車の歯数が４５で、切削負荷に対応する適当な大
きさの加工負荷を矩形波状に与え、負荷パターンの周期
Ｍは工具１回転としてシミュレーションを行った。
【００２７】図４（ａ）は、図６に示す工具１を駆動す
る第１のモータ１５，被加工物２を駆動する第２のモー
タ２５を独立して制御する従来例による場合であり、図
４（ｂ）は、図１に示すように、位置補正手段４１，４
２を負荷して制御したときのシミュレーション結果であ
る。この図４（ａ）と図４（ｂ）を比較して明らかのよ
うに、図１に示す位置補正手段４１，４２を追加した本
発明の方が同期誤差が小さく、加工精度が向上している
ことがわかる。
る第１のモータ１５，被加工物２を駆動する第２のモー
タ２５を独立して制御する従来例による場合であり、図
４（ｂ）は、図１に示すように、位置補正手段４１，４
２を負荷して制御したときのシミュレーション結果であ
る。この図４（ａ）と図４（ｂ）を比較して明らかのよ
うに、図１に示す位置補正手段４１，４２を追加した本
発明の方が同期誤差が小さく、加工精度が向上している
ことがわかる。
【００２８】図５（ａ）は、図７に示す従来の同期加工
方法を用いたときのシミュレーション結果を表し、図５
（ｂ）は、図２に示すように、位置補正手段４３を付加
して制御したときのシミュレーション結果である。この
場合も、図２に示すように位置補正手段４３を追加した
本発明の方が同期誤差が小さく、加工精度が向上してい
ることがわかる。
方法を用いたときのシミュレーション結果を表し、図５
（ｂ）は、図２に示すように、位置補正手段４３を付加
して制御したときのシミュレーション結果である。この
場合も、図２に示すように位置補正手段４３を追加した
本発明の方が同期誤差が小さく、加工精度が向上してい
ることがわかる。
【００２９】
【発明の効果】本発明においては、同期誤差が小さくな
り、加工精度の高い歯車加工を行うことができる。
り、加工精度の高い歯車加工を行うことができる。
【図１】工具及び被加工物を独立した位置指令で駆動す
る加工方法に、本発明を適用した、本発明の一実施形態
のブロック図である。
る加工方法に、本発明を適用した、本発明の一実施形態
のブロック図である。
【図２】一方のモータ制御手段の位置フィードバック信
号を利用して、工具と被加工物の同期を取り歯車加工を
行う場合に、本発明を適用したときの本発明の一実施形
態のブロック図である。
号を利用して、工具と被加工物の同期を取り歯車加工を
行う場合に、本発明を適用したときの本発明の一実施形
態のブロック図である。
【図３】同各実施形態における位置補正手段のブロック
図である。
図である。
【図４】工具と被加工物をそれぞれ駆動するモータを独
立して同期制御するときの従来例と、本発明を適用した
実施形態におけるシミュレーション結果を示す図であ
る。
立して同期制御するときの従来例と、本発明を適用した
実施形態におけるシミュレーション結果を示す図であ
る。
【図５】一方のモータ制御手段の位置フィードバック信
号を利用して工具と被加工物の同期を取り歯車加工を行
う場合の従来例と本発明を適用した実施形態におけるシ
ミュレーション結果を示す図である。
号を利用して工具と被加工物の同期を取り歯車加工を行
う場合の従来例と本発明を適用した実施形態におけるシ
ミュレーション結果を示す図である。
【図６】工具と被加工物をそれぞれ駆動するモータを独
立して同期制御し歯車加工する方法を適用した従来の制
御装置におけるモータ制御のブロック図である。
立して同期制御し歯車加工する方法を適用した従来の制
御装置におけるモータ制御のブロック図である。
【図７】一方のモータ制御手段の位置フィードバック信
号を利用して工具と被加工物の同期を取り歯車加工を行
う方法を適用した従来の制御装置におけるモータ制御の
ブロック図である。
号を利用して工具と被加工物の同期を取り歯車加工を行
う方法を適用した従来の制御装置におけるモータ制御の
ブロック図である。
１ 歯車状工具
２ 被加工物（被削歯車）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3C001 KA01 KB05 TA02 TB02
3C025 AA03
Claims (6)
- 【請求項１】 被加工物及び歯車加工用工具をモータで
駆動し、前記被加工物に歯切りを行うための歯車加工用
制御装置において、前記モータを位置制御するととも
に、該位置制御による位置偏差量に基づいた補正量を所
定周期分記憶し、当該周期の次の周期の位置指令を補正
する位置補正手段を少なくとも何れかの前記モータに備
えたことを特徴とする歯車加工用制御装置。 - 【請求項２】 前記所定周期は、繰り返される負荷パタ
ーンの周期である請求項１記載の歯車加工用制御装置。 - 【請求項３】 前記所定周期は、歯車の仕様に基づいて
定められること特徴とする請求項１記載の歯車加工用制
御装置。 - 【請求項４】 前記位置補正手段は、前記所定周期分の
各位置偏差に基づくデータを記憶するメモリと、該メモ
リに記憶されたデータを所定タイミングで出力する動特
性補償要素を備える請求項１、請求項２又は請求項３記
載の歯車加工用制御装置。 - 【請求項５】 前記被加工物と前記歯車用工具を歯車の
仕様に基づく一定比率で駆動し歯車加工を行う請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の歯車加工
用制御装置。 - 【請求項６】 前記歯車用工具を駆動するモータ又は前
記被加工物を駆動するモータの何れか一方のフィードバ
ック値に歯車の仕様に基づく一定比率を掛け合わせた値
を用いて他方のモータを駆動し、歯車加工を行う請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の歯車加工用
制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001395824A JP2003200332A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 歯車加工用制御装置 |
| US10/323,932 US6823235B2 (en) | 2001-12-27 | 2002-12-20 | Controller for machining gears |
| EP02258893A EP1324167A3 (en) | 2001-12-27 | 2002-12-23 | Controller for machining gears |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001395824A JP2003200332A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 歯車加工用制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003200332A true JP2003200332A (ja) | 2003-07-15 |
Family
ID=19189030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001395824A Pending JP2003200332A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 歯車加工用制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6823235B2 (ja) |
| EP (1) | EP1324167A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003200332A (ja) |
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| DE102015004318A1 (de) | 2014-04-08 | 2015-10-08 | Fanuc Corporation | Servo-Steuergerät zur Verringerung eines Synchronisierungsfehlers bei einer synchronen Bearbeitung |
| US10250170B2 (en) | 2016-08-24 | 2019-04-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor control device |
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| JP3923047B2 (ja) * | 2003-03-04 | 2007-05-30 | ファナック株式会社 | 同期制御装置 |
| JP2005216135A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Fanuc Ltd | ねじ切り・ねじ立て加工用制御装置 |
| JP2006076699A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Daifuku Co Ltd | 物品搬送車 |
| US8616760B2 (en) * | 2005-09-01 | 2013-12-31 | The Procter & Gamble Company | Control system for and method of combining materials |
| US20080031085A1 (en) * | 2005-09-01 | 2008-02-07 | Mclaughlin Jon K | Control system for and method of combining materials |
| US20070047384A1 (en) * | 2005-09-01 | 2007-03-01 | Mclaughlin Jon K | Control system for and method of combining materials |
| US8240908B2 (en) * | 2005-09-01 | 2012-08-14 | The Procter & Gamble Company | Control system for and method of combining materials |
| DE102005050209A1 (de) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Ott, Reinhold, Waterloo | Vorrichtung zur Einspeisung eines Videosignals in eine Anzeigevorrichtung und Betriebsverfahren hierfür |
| DE102005050205A1 (de) | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Kompensieren von Lage-und Formabweichungen |
| JP4174543B2 (ja) * | 2007-01-29 | 2008-11-05 | ファナック株式会社 | サーボモータの制御装置 |
| JP2008225533A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Fanuc Ltd | サーボ制御装置 |
| JP4323542B2 (ja) * | 2007-10-22 | 2009-09-02 | ファナック株式会社 | 学習制御機能を備えた電動機の制御装置 |
| CN101620436A (zh) * | 2008-07-04 | 2010-01-06 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 后加减速控制装置和后加减速控制方法 |
| JP5215446B2 (ja) | 2011-11-02 | 2013-06-19 | ファナック株式会社 | ギア加工機の制御装置 |
| JP5314110B2 (ja) * | 2011-11-25 | 2013-10-16 | ファナック株式会社 | マスタ軸とスレーブ軸との同期制御を行うモータ制御装置 |
| JP5642828B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2014-12-17 | ファナック株式会社 | 二つの軸を互いに同期させる同期制御装置 |
| JP5897662B2 (ja) * | 2014-07-30 | 2016-03-30 | ファナック株式会社 | 複数軸の加工精度を向上させるサーボモータの制御装置 |
| DE102015115446A1 (de) * | 2015-09-14 | 2017-03-16 | Minebea Co., Ltd. | Stellanordnung zum Bewegen eines Stellobjekts |
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| US4007361A (en) * | 1975-06-11 | 1977-02-08 | United Technologies Corporation | Adaptive control system using position feedback |
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- 2001-12-27 JP JP2001395824A patent/JP2003200332A/ja active Pending
-
2002
- 2002-12-20 US US10/323,932 patent/US6823235B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-23 EP EP02258893A patent/EP1324167A3/en not_active Ceased
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| US6823235B2 (en) | 2004-11-23 |
| US20030125831A1 (en) | 2003-07-03 |
| EP1324167A2 (en) | 2003-07-02 |
| EP1324167A3 (en) | 2003-12-03 |
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| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20041217 |
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| A521 | Request for written amendment filed |
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