具有加速度调节功能的摆动体的摆动控制装置

摘要

提供一种具有加速度调节功能的摆动体的摆动控制装置。控制部（22）在被规定围绕旋转轴线（X1）的摆动体（13）摆动时，在至少一个角度位置，取得在驱动电动机（15）上作用的由重力引起的负荷转矩（Q）。控制部（22）考虑负荷转矩（Q）是在妨碍驱动电动机（15）的加减速的方向上作用还是在有助于驱动电动机（15）的加减速的方向上作用，计算设定最大加速度。把计算出的设定最大加速度以下的加速度设定为加速时或者减速时的摆动体（13）的加速度。这样的控制部（22），即使在摆动体（13）加速时以及减速时的至少一种情况下都能够与负荷转矩（Q）对应调节摆动体（13）的加速度。这样，提供在摆动体摆动时能够调节摆动体的加速度的摆动体的摆动控制装置。

说明书

技术领域

本发明涉及摆动体的摆动控制装置，特别涉及能够调节摆动体的加速度 的摆动控制装置。

背景技术

例如在加工中心等的机床中，安装有保持工件的摆动台。例如根据摆动 台围绕在水平方向上延伸的旋转轴线的摆动使工件倾斜。此时，通过针对工件 相对移动的刀具，把工件加工成希望的形状。摆动台通过伺服电动机的输出转 矩围绕旋转轴线摆动。因为摆动台的重心位于从旋转轴线在半径方向上离开预 定距离的位置，所以通过重力产生负荷转矩。负荷转矩与围绕旋转轴线的摆动 台的角度位置对应地变化。因此在负荷转矩在妨碍摆动台的摆动的方向上作用 的情况下，摆动台的加速的转矩或者减速的转矩相当于从伺服电动机的输出转 矩减去负荷转矩后的剩余转矩。参照日本特开2011－44081号公报以及日本特 开2010－262467号公报。

以往，摆动时的摆动体的加速度固定。即，把伺服电动机的最大输出转 矩减去最妨碍摆动体的摆动的大小的负荷转矩得到的值除以围绕旋转轴线的 惯量得到的值，作为摆动体的加速度使用。结果，在重力影响比较小的角度位 置即在负荷转矩比较小的角度位置，无论是否能够使用更大的转矩，仍设定小 的转矩。结果，因为设定了比较小的加速度，所以无法有效地使用伺服电动机 的转矩。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供在摆动体摆动时能够调 节摆动体的加速度的摆动体的摆动控制装置。

为了实现上述目的，根据本发明提供一种摆动体的摆动控制装置，用于 设定通过驱动电动机使摆动体围绕在水平方向上延伸的旋转轴线摆动时的上 述摆动体的加速度，

所述摆动控制装置，

在围绕上述旋转轴线规定的至少一个角度位置，取得在上述驱动电动机 上作用的重力引起的负荷转矩，

在上述负荷转矩在妨碍上述驱动电动机的加减速的方向上作用的情况 下，计算上述驱动电动机的输出转矩减去上述负荷转矩得到的值除以围绕上述 旋转轴线的惯量得到的值，作为设定最大加速度，

在上述负荷转矩在有助于上述驱动电动机的加减速的方向上作用的情况 下，计算上述驱动电动机的输出转矩加上上述负荷转矩得到的值除以围绕上述 旋转轴线的惯量得到的值，作为设定最大加速度，

把计算出的上述设定最大加速度以下的加速度设定为加速时或者减速时 的上述摆动体的加速度。

另外，在本发明的摆动体的摆动控制装置中，在上述负荷转矩在妨碍上 述驱动电动机的加减速的方向上作用的情况下，根据上述摆动体的加速时的角 度范围内或者减速时的角度范围内的最大值的负荷转矩计算上述设定最大加 速度，

在上述负荷转矩在有助于上述驱动电动机的加减速的方向上作用的情况 下，根据上述摆动体的加速时的角度范围内或者减速时的角度范围内的最小值 的负荷转矩计算上述设定最大加速度。

另外，在本发明的摆动体的摆动控制装置中，在上述摆动体加速时，根 据上述摆动体开始加速时的角度位置计算上述设定最大加速度，在上述摆动体 减速时，根据上述摆动体减速结束时的角度位置计算上述设定最大加速度。

另外在本发明的摆动体的摆动控制装置中，把上述设定最大加速度设定 在上述驱动电动机的输出转矩除以上述惯量得到的值以下。

另外，根据本发明，提供一种机床，其具有，

围绕在水平方向上延伸的旋转轴线自由摆动的摆动体；

使上述摆动体围绕上述旋转轴线摆动的驱动电动机；和

把加速时或者减速时的上述摆动体的加速度设定在设定最大加速度以下 的控制部，

上述控制部，

在围绕上述旋转轴线规定的至少一个角度位置，取得在上述驱动电动机 上作用的重力引起的负荷转矩，

在上述负荷转矩在妨碍上述驱动电动机的加减速的方向上作用的情况 下，计算上述驱动电动机的输出转矩减去上述负荷转矩得到的值除以围绕上述 旋转轴线的惯量得到的值，作为设定最大加速度，

在上述负荷转矩在有助于上述驱动电动机的加减速的方向上作用的情况 下，计算上述驱动电动机的输出转矩加上上述负荷转矩得到的值除以围绕上述 旋转轴线的惯量得到的值，作为设定最大加速度，

把计算出的上述设定最大加速度以下的加速度设定为加速时或者减速时 的上述摆动体的加速度。

这些以及其他的本发明的对象、特征以及优点，参照在附图中表示的本 发明的例示的上述实施方式的详细的说明会更加明了。

附图说明

图1是概略表示本发明的一种实施方式的机床的结构的图。

图2是沿图1的2－2线的剖面图。

图3是与图2对应，概略表示摆动台摆动的样子的剖面图。

图4是与图2对应，概略表示摆动台摆动的样子的剖面图。

图5是与图2对应，概略表示摆动台摆动的样子的剖面图。

图6是与图2对应，概略表示摆动台摆动的样子的剖面图。

图7是表示本发明的第一实施方式的控制部的处理流程的流程图。

图8A是表示现有技术中的负荷转矩和摆动台的角度位置的关系的图表。

图8B是表示本发明的负荷转矩和摆动台的角度位置的关系的图表。

图9是与图2对应，概略表示摆动台摆动的样子的剖面图。

图10是表示本发明的第二实施方式的控制部的处理流程的流程图。

图11是表示本发明的第三实施方式的控制部的处理流程的流程图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的一实施方式。图1是概略表示本发明的一实 施方式的机床11的结构的图。该机床11例如构成5轴立式加工中心。在机床 11中设定XYZ基准坐标系。

机床11具有底座12；围绕在与X轴平行的水平方向上规定的旋转轴线 X1摆动自由地在底座12上支撑的摆动体，例如摆动台13；围绕在与Z轴平 行的垂直方向上规定的旋转轴线X2旋转自由地在摆动台13上支撑的旋转台 14。在旋转台14上固定工件W。在摆动台13上连结驱动电动机，例如伺服 电动机15。通过伺服电动机15的旋转驱动，摆动台13摆动。

在摆动台13的上方配置主轴头16。在主轴头16的下端经由主轴17装卸 自由地安装刀具18。刀具18通过在主轴头16中装入的主轴电动机（未图示） 被旋转驱动。刀具18例如包含立铣刀、切割器、钻头等切削刀具或者研磨刀 具。主轴头16通过每个轴的直线进给机构（未图示）向X轴、Y轴以及Z轴 的方向移动。直线进给机构具有滚珠丝杠、和旋转驱动该滚珠丝杠的伺服电动 机。这样实现主轴头16即刀具18和工件W之间的相对移动。在相对移动中 旋转的刀具18在预定的加工点接触工件W。这样工件W被加工成希望的形 状。此外，在直线进给机构中也可以使用直线电动机。

在底座12装入了检测摆动台13围绕旋转轴线X1的角度位置的角度检测 器（未图示）。同样，在摆动台装入了检测旋转台14的角度位置的角度检测器 （未图示）。另外，在主轴头16装入了检测该主轴头16的X轴、Y轴以及Z 轴的位置的多个位置检测器（未图示）。用这些位置检测器检出的位置例如通 过基准坐标系的坐标位置确定。把检出的角度位置或者坐标位置反馈给NC（数 值控制）装置19。NC装置19遵照例如在存储部（未图示）中存储的加工程 序执行各种各样的运算处理。根据运算处理NC装置19控制伺服电动机或者 主轴电动机的驱动。此外，在机床11中，可以代替主轴头16，摆动台13在X 轴、Y轴以及Z轴的方向上移动。

NC装置19具有遵照加工程序生成驱动指令的指令生成部12、和遵照从 指令生成部12输出的驱动指令向伺服电动机15输出驱动信号的摆动控制装置 即控制部22。在驱动指令中例如包含摆动台13围绕旋转轴线X1的摆动量、 摆动台13围绕旋转轴线X1的设定摆动速度。摆动量可以根据摆动开始的角 度位置和摆动结束的角度位置确定，也可以作为离开当前检测的角度位置的角 度的位移量确定。例如把设定摆动速度设定为一定的速度V。此外，伺服电动 机15和通常的控制同样，具有用于角度位置的控制的位置控制回路、用于角 速度的控制的速度控制回路、和用于加速度控制的电流控制回路。

图2是沿图1的2－2线的剖面图。如上述，摆动台13在底座12上围绕 旋转轴线X1摆动自由地被支撑。摆动台13在与旋转轴线X1正交的方向上向 外侧延伸。在图2所示的位置，摆动台13保持基准姿势。把基准姿势的摆动 台13配置在0°的角度位置。这里，把0°的角度位置作为基准，在互相相反的 方向上围绕旋转轴线X1规定各角度位置。即，规定从0°的角度位置开始到顺 时针旋转180°的角度位置的角度范围和从0°的角度位置开始到反时针旋转 -180°的角度位置的角度范围。摆动台13能够围绕旋转轴线X1向任何方向摆 动。但是，把摆动台13的摆动的角度范围设定为360°以下。伺服电动机15， 能够根据伺服电动机15的输出转矩T使摆动台13围绕旋转轴线X1在预定的 角度范围内摆动。

这里，支持工件W以及旋转台14的摆动台13的重心G从旋转轴线X1 离开预定的距离R。此外，重心G例如被规定在X轴方向在摆动台13的两端 之间的中间位置。在摆动台13围绕旋转轴线X1摆动时，通过重力的作用围 绕旋转轴线X1发生负荷转矩Q。根据以下的说明可知，负荷转矩Q的大小通 过在0°以及180°（－180°）的角度位置取最小值即零，在90°以及－90°的角 度位置取最大值的正弦曲线来确定。将在后面详细说明负荷转矩Q。此外，伺 服电动机15的输出转矩T与伺服电动机15为使摆动台13摆动输出的转矩相 当。将在后面详细叙述输出转矩T。

此时，当假定摆动台13的质量M集中在重心G时，在重心G在竖直方 向上规定重力Mg。g是重力角速度9.8[m/s²]。图2表示的基准姿势下的负荷 转矩Q是零。另一方面，如图3所示，当把摆动台13配置在0°以及180°（－ 180°）以外的预定的角度θ的角度位置时，重力Mg被分为在以旋转轴线X1 为中心以距离R为半径的虚拟圆的切线方向上规定的切线分量MRg·|sinθ| 和在法线方向上规定的法线分量MRg·|cosθ|。该切线分量MRg·|sinθ|构 成对于伺服电动机15的负荷转矩Q。此外，|sinθ|和|cosθ|表示sinθ和cos θ的绝对值。

接着说明摆动台13的加速度即加速度的计算方法。如图4所示，例如假 设在0°～90°的角度位置的范围内，摆动台13从预定的角度位置开始向增大角 度的方向加速的情况。此时，负荷转矩Q，因为在与摆动台13的摆动方向相 反的方向上作用，所以在妨碍摆动台13加速的方向上作用。结果，在预定的 角度θ的角度位置，伺服电动机15的输出转矩T减去负荷转矩Q得到的值除 以围绕旋转轴线X1的惯量Jm得到的值，与此时的摆动台13的加速度a相当， 即导出

加速度a＝(T-MRg·|sinθ|)/Jm

这里，把伺服电动机15的输出转矩T设定为比伺服电动机15能够输出 的最大转矩小的值。例如，摆动台13为了加速到1分钟旋转50周的角速度需 要50ms的时间的情况下，加速需要15°的角度范围。此时，负荷转矩Q最大 经过26%进行变化。负荷转矩Q最大变化时的角度范围，例如是夹着0°的 7.5°～－7.5°的角度范围。在选定伺服电动机15时，为不使伺服电动机15过 热，把最大的负荷转矩Q在伺服电动机15的连续额定转矩以下作为条件进行 设定。因此，在这种情况下，优选把在摆动台13的摆动中使用的输出转矩T 设定为对于伺服电动机15的连续额定转矩减少26%的大小。

接着如图5所示，假设在0°～90°的角度位置的范围内，摆动台13在从 预定的角度位置开始减小角度的方向上加速的情况。此时，负荷转矩，因为在 和摆动台13的摆动方向相同的方向上作用，所以在有助于摆动台13的加速的 方向上作用。结果，在预定的角度θ的角度位置，伺服电动机15的输出转矩 T加上负荷转矩Q得到的值除以围绕旋转轴线X1的惯量Jm得到的值，与此 时的摆动台13的加速度a相当。即导出

加速度a＝(T+MRg·|sinθ|)/Jm

此外，在摆动台13在从预定的角度θ的角度位置开始增大角度的方向上 或者减少角度的方向上减速的情况下，也和上述同样地计算加速度。即，在负 荷转矩Q在妨碍摆动台13的减速的方向上作用的情况下，在预定的角度θ的 角度位置导出

加速度a＝(T-MRg·|sinθ|)/Jm

。另一方面，在负荷转矩Q在有助于摆动台13的减速的方向上作用的情况下， 在规定的角度θ的角度位置导出

加速度a＝(T+MRg·|sinθ|)/Jm

如上所述，用于计算加速度a的计算式，遵照对伺服电动机15施加的负 荷转矩Q妨碍加减速还是有助于加减速而不同。因此，在本发明中通过控制 部22使用这些计算式计算在输出的驱动指令中包含的设定最大加速度。

接着，参照图7说明计算设定最大加速度的控制处理。图7是表示本发 明的第一实施方式的控制部22的处理流程的流程图。控制部22首先从指令生 成部21取得驱动指令（步骤A1）。在驱动指令中，包含摆动台13围绕旋转轴 线X1的位移量（例如确定为角度θ₁～θ₂的角度范围（参照图6以及图9））和 摆动台13围绕旋转轴线X1的速度V。作为指示摆动台13的位移量的指令， 可以赋予从指令开始时的角度位置的位移量，也可以赋予指令开始时的角度以 及指令结束时的角度。接着，控制部22从角度检测器的输出取得当前的摆动 台13的角度位置θ（步骤A2）。

控制部22取得与角度位置θ对应的负荷转矩Q（步骤A3）。负荷转矩Q 可以在每一控制周期计算，还以能够根据角度位置参照负荷转矩的方式相互关 联，参照控制部22能够读出的查阅表来取得负荷转矩Q。

接着，控制部22根据当前的角度位置θ，判定负荷转矩Q在有助于摆动 台13的加减速的方向上作用，还是在妨碍加减速的方向上作用（步骤A4）。 在负荷转矩Q在有助于加减速的方向上作用的情况下，如上所述控制部22遵 照

a＝(T+Mg·|sinθ|)/Jm

计算设定最大加速度（步骤A41）。另外，在负荷转矩Q在妨碍加减速的方向 上作用的情况下，如上所述控制部22遵照

a＝(T-Mg·|sinθ|)/Jm

计算设定最大加速度（步骤A42）。

这样计算出的设定最大加速度被用作指令加速度的设定上限值。因此， 控制部22以指令加速度在设定最大加速度以下的范围内的方式设定指令加速 度（步骤A5）。控制部22接着根据当前的角度位置θ和在步骤A5设定的指 令加速度计算在当前的控制周期中使用的指令速度（步骤A6）。遵照通过控制 部22计算出的指令速度驱动伺服电动机15（步骤A7）。

在上述的第一实施方式中，在每一控制周期考虑与角度位置对应的负荷 转矩Q的作用决定最适合的设定最大加速度。因此，与把加减速时的加速度 设定为恒定的现有技术相比，能够更有效地利用伺服电动机15的转矩。换言 之，根据本实施方式，成为通过现有技术时的加速度以上的加速度驱动摆动台 13，能够缩短摆动台13的摆动需要的时间。

接着，说明本发明的第二实施方式。在第二实施方式的机床11中，如后 述，在调节圆周方向的加速度a时，在从摆动台13的开始加速或者开始减速 时的角度位置θ_S起到加速结束或者减速结束时的角度位置θ_E的角度范围θ_S～ θ_E，计算加速度。然后根据与该角度范围θ_S～θ_E对应计算出的加速度的范围， 决定设定最大加速度。在计算加速度时，在机床11中关于角度位置θ_S以及θ_E例如设想以下那样的条件。此外，对于连结0°和180°（－180°）的线段设定 与线对称同样的条件，但为了避免重复的说明而省略说明。

考虑下面（1）～（10）的条件。

(1)0°≤θ_S＜θ_E≤90°

(2)0°≤θ_E＜θ_S ≤90°

(3)90°≤θ_S＜θ_E≤180°

(4)90°≤θ_E＜θ_S≤180°

(5)0°≤θ_S≤90°≤θ_E ≤180°，而且θ_S＜θ_E

(6)0°≤θ_E≤90°≤θ_S ≤180°，而且θ_E＜θ_S

(7)-90°≤θ_S≤0°≤θ_E≤90°，而且θ_S＜θ_E

(8)-90°≤θ_S≤0°，而且90°≤θ_E ≤180°

(9)-180°≤θ_S ≤-90°，而且0°≤θ_E ≤90°

(10)-180°≤θ_S≤-90°，而且90°≤θ_E≤180°

在(1)0°≤θ_S＜θ_E≤90°的情况下

在该角度范围中，能够得到负荷转矩的范围用下面的不等式表示。

MRg·|sinθ_S|≤Q≤MRg·|sinθ_E|

另外，在该角度范围内，摆动台13加速时的负荷转矩Q在妨碍加速的方 向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等 式表示。

(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm≤a≤(T-MRg·|sinθ_S|)

/Jm

在本实施方式中，把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大加速 度。即，加速时的设定最大加速度a_max是

a_max＝(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm

。加速结束时的角度位置θ_E，如以下说明的那样通过以设定最大加速度a_max加速到指令速度V时成立的关系式求出。

如上所述，把摆动台13围绕旋转轴线X1的速度V即角速度设定为恒定。 因此，在摆动台13从预定的角度θ_S朝向角度θ_E（θ_S<θ_E）加速的情况下（例 如（1）的条件），因为负荷转矩Q在妨碍摆动台13的加速的方向上作用，所 以角速度V如用下述公式

$V={\int }_{{\theta }_S}^{{\theta }_E}((T-\mathrm{MRg}·|{\sin \theta }_E\left|\right)/\mathrm{Jm})\mathrm{d\theta }$

所示通过对加速度进行积分来得到。即，用

速度V＝((T-MRg·|sinθ_E|)/Jm)×(θ_E-θ_S)

表示。θ_E通过解该等式来求出。例如，可以通过在θ_E中代入从θ_s逐渐增加的 值直到满足等式为止进行计算，来求出θ_E。

接着，说明（1）的角度范围中的减速时的设定最大加速度的计算方法。 在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q在有助于减速的方向上作用。 因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等式表示。

(T+MRg·|sinθ_S|)/Jm≤a≤(T+MRg·|sinθ_E|)

/Jm

减速时的设定最大加速度a_max与上述加速时的设定最大加速度a_max相同 是加速度a的范围内的最小值，所以

a_max＝(T+MRg·|sinθ_S|)/Jm

。减速开始时的角度位置θ_S通过在以加速度a_max从指令速度V减速到速度零 的情况下成立的关系式

V＝((T+MRg·|sinθ_S|)/Jm)×(θ_E-θ_S) 求出。例如代入从θ_E逐渐减少的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_S。

(2)0°≤θ_E＜θ_S≤90°的情况

在该角度范围中，能够得到负荷转矩的范围用下面的不等式表示。

MRg·|sinθ_E|≤Q≤MRg·|sinθ_S|

另外，在该角度范围内，摆动台13加速时的负荷转矩Q在有助于加速的 方向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不 等式表示。

(T+MRg·|sinθ_E|)/Jm≤a≤(T+MRg·|sinθ_S|)

/Jm

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max，是

a_max＝(T+MRg·|sinθ_E|)/Jm

。加速结束时的角度位置θ_E，通过以设定最大加速度a_max加速到指令速度V 时成立的关系式

V＝((T+MRg·|sinθ_E |)/Jm)×(θ_S-θ_E)

求出。例如代入从θ_S逐渐减少的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_E。

另外，在该范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q在妨碍减速的方向上 作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等式表 示。

(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm≤a≤(T-MRg·|sinθ_E|)

/Jm

减速时的设定最大加速度a_max，因为和上述加速时的设定最大加速度a_max相同是加速度a的范围内的最小值，所以有

a_max＝(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm

开始减速时的角度位置θ_S通过在以设定最大加速度a_max从指令速度V减速到 速度零的情况下成立的关系式

V＝((T-MRg·|sinθ_S|)/Jm)×(θ_S-θ_E)

求出。例如代入从θ_E逐渐增大的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_S。

(3)90°≤θ_S＜θ_E≤180°的情况

在该角度范围内，能够得到负荷转矩的范围用下面的不等式表示。

MRg·|sinθ_E |≤Q≤MRg·|sinθ_S|

另外，在该角度范围内，摆动台13加速时的负荷转矩Q在妨碍加速的方 向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等 式表示。

(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm≤a≤(T-MRg·|sinθ_E|)

/Jm

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max为

a_max＝(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm

。开始加速时的角度位置θ_S是指令开始时的角度位置。

另外，在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q在有助于减速的 方向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不 等式表示。

(T+MRg·|sinθ_E|)/Jm≤a≤(T+MRg·|sinθ_S|)

/Jm

减速时的设定最大加速度a_max因为与上述加速时的设定最大加速度a_max相同是加速度a的范围内的最小值，所以为

a_max＝(T+MRg·|sinθ_E |)/Jm

。减速结束时的角度位置θ_E是指令结束时的角度位置。

(4)90°≤θ_E＜θ_S≤180°的情况

在该角度范围内，可以取得负荷转矩的范围用下面的不等式表示。

MRg·|sinθ_S |≤Q≤MRg·|sinθ_E|

另外，在该角度范围内，摆动台13加速时的负荷转矩Q在有助于加速的 方向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不 等式表示。

(T+MRg·|sinθ_S|)/Jm≤a≤(T+MRg·|sinθ_E|)

/Jm

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max是

a_max＝(T+MRg·|sinθ_S|)/Jm

。加速开始时的角度位置θ_S是指令开始时的角度位置。

另外，在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q在妨碍减速的方 向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等 式表示。

(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm≤a≤(T-MRg·|sinθ_S|)

/Jm

减速时的设定最大加速度a_max与上述加速时的设定最大加速度a_max相同 是加速度a的范围内的最小值，所以为

a_max＝(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm

。减速结束时的角度位置θ_E是指令结束时的角度位置。

(5)0°≤θ_S≤90°≤θ_E≤180°，而且θ_S＜θ_E的情况

在该角度范围内，能够取得负荷转矩的范围用下面的不等式表示。

MRg·|sinθ_S|≤Q≤MRg（|θ_E-90°|≤|θ_S-90°|时）

MRg·|sinθ_E|≤Q≤MRg（|θ_S-90°|＜θ_E-90°|时）

另外，在该角度范围内，摆动台13加速时的负荷转矩Q在妨碍加速的方 向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等 式表示。

(T-MRg)/Jm≤a≤(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm（|θ_E- 90°|≤|θ_S-90°|时）

(T-MRg)/Jm≤a≤(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm（|θ_S- 90°|＜|θ_E-90°|时）

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max是

a_max＝(T-MRg)/Jm

另外，在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q在有助于减速的 方向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不 等式表示。

(T+MRg·|sinθ_S|)/Jm≤a≤(T+MRg)/Jm（|θ_E- 90°|≤|θ_S-90°|时）

(T+MRg·|sinθ_E|)/Jm≤a≤(T+MRg)/Jm（|θ_S- 90°|＜|θ_E-90°|时）

减速时的设定最大加速度a_max与上述加速时的设定最大加速度a_max相同 是加速度a的范围内的最小值，所以在|θ_E-90°|≤|θ_S-90°|成立 的情况下，为

a_max＝(T+MRg·|sinθ_S |)/Jm

在|θ_S-90°|＜|θ_E-90°|的情况下，为

a_max＝(T+MRg·|sinθ_E |)/Jm

。减速开始时的角度位置θ_S通过以设定最大加速度a_max从指令速度V减速到 速度零的情况下成立的关系式

V＝((T+MRg·|sinθ_E |)/Jm)×(θ_E-θ_S)

求出。例如代入从θ_E逐渐减少的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_S。

(6)0°≤θ_E≤90°≤θ_S≤180°，而且θ_E＜θ_S的情况

在该角度范围内，能够取得负荷转矩的范围用下面的不等式表示。

MRg·|sinθ_S|≤Q≤MRg（|θ_E-90°|≤|θ_S-90°|时）

MRg·|sinθ_E|≤Q≤MRg（|θ_S-90°|＜|θ_E-90°|时）

另外，在该角度范围内，摆动台13加速时的负荷转矩Q在有助于加速的 方向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不 等式表示。

(T+MRg·|sinθ_S|)/Jm≤a≤(T+MRg)/Jm（|θ_E- 90°|≤|θ_S-90°|时）

(T+MRg·|sinθ_E |)/Jm≤a≤(T+MRg)/Jm（|θ_S- 90°|＜|θ_E-90°|时）

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max在|θ_E-90°|≤|θ_S-90°|成 立的情况下，是

a_max＝(T+MRg·|sinθ_S|)/Jm

，在|θ_S-90°|＜|θ_E-90°|的情况下，是

a_max＝(T+MRg·|sinθ_E|)/Jm

加速结束时的角度位置θ_E，通过以设定最大加速度a_max加速到指令速度 V时成立的关系式

V＝((T+MRg·|sinθ_S|)/Jm)×(θ_S-θ_E)（|θ_E-90 °|≤|θ_S-90°|时）

V＝((T+MRg·|sinθ_E |)/Jm)×(θ_S-θ_E)（|θ_S-90 °|＜|θ_E-90°|时）

求出。例如代入从θ_S逐渐减少的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_E。

另外，在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q在妨碍减速的方 向上作用。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等 式表示。

(T-MRg)/Jm≤a≤(T-MRg·|sinθ_S |)/Jm（|θ_E- 90°|≤|θ_S-90°|时）

(T-MRg)/Jm≤a ≤(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm（|θ_S- 90°|＜|θ_E-90°|时）

减速时的设定最大加速度a_max和上述加速时的设定最大加速度a_max相同 是加速度a的范围内的最小值，所以为

a_max＝(T-MRg)/Jm

(7)-90°≤θ_S≤0°≤θ_E≤90°，而且θ_S＜θ_E的情况

在该角度范围内，能够取得负荷转矩的范围用下面的不等式表示。

-MRg·|sinθ_E|≤Q≤MRg·|sinθ_S|

负荷转矩Q以0°的角度位置作为边界作用方向变化。在上述不等式中， 具有负的值的负荷转矩Q，意味着作用方向是相反方向。在该角度范围内，摆 动台13加速时的负荷转矩Q从有助于加速的方向向妨碍加速的方向变化。因 此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等式表示。

(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm≤a≤(T+MRg·|sinθ_S|)

/Jm

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max是

a_max＝(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm

。加速结束时的角度位置θ_E，通过以设定最大加速度a_max加速到指令速度V 时成立的关系式

V＝((T-MRg·|sinθ_E|)/Jm)×(θ_E-θ_S)

求出。例如代入从θ_S逐渐增加的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_E。

另外，在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q从妨碍减速的方 向向有助于减速的方向变化。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的 范围用下面的不等式表示。

(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm≤a≤(T+MRg·|sinθ_E|)

/Jm

减速时的设定最大加速度a_max因为和上述加速时的设定最大加速度a_max相同是加速度a的范围内的最小值，所以为

a_max＝(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm

。减速开始时的角度位置θ_S通过以设定最大加速度a_max从指令速度V减速到 速度零的情况下成立的关系式

V＝((T-MRg·|sinθ_S|)/Jm)×(θ_E-θ_S)

求出。例如代入从θ_E逐渐减少的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_S。

(8)-90°≤θ_S≤0°，而且90°≤θ_E≤180°的情况

在该角度范围内，能够取得负荷转矩的范围用下面的不等式表示。

-MRg≤Q≤MRg·|sinθ_S|

负荷转矩Q以0°的角度位置作为边界作用方向变化。在上述不等式中， 具有负的值的负荷转矩Q，意味着作用方向是相反方向。在该角度范围内，摆 动台13加速时的负荷转矩Q从有助于加速的方向向妨碍加速的方向变化。因 此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等式表示。

(T-MRg)/Jm≤a≤(T+MRg·|sinθ_S|)/Jm

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max是

a_max＝(T-MRg)/Jm

另外，在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q从妨碍减速的方 向向有助于减速的方向变化。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的 范围用下面的不等式表示。

(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm≤a≤(T+MRg)/Jm

减速时的设定最大加速度a_max与上述加速时的设定最大加速度a_max相同 是加速度a的范围内的最小值，所以是

a_max＝(T-MRg·|sinθ_S|)/Jm

。减速开始时的角度位置θ_S通过以设定最大加速度a_max从指令速度V减速到 速度零的情况下成立的关系式

V＝((T-MRg·|sinθ_S |)/Jm)×(θ_E-θ_S)

求出。例如代入从θ_E逐渐减少的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_S。

(9)-180°≤θ_S≤-90°，而且0°≤θ_E≤90°的情况

在该角度范围内，能够取得负荷转矩Q的范围用下面的不等式表示。

-MRg·|sinθ_E |≤Q≤MRg

负荷转矩Q以0°的角度位置作为边界作用方向变化。在上述不等式中， 具有负的值的负荷转矩Q，意味着作用方向是相反方向。在该角度范围内，摆 动台13加速时的负荷转矩Q从有助于加速的方向向妨碍加速的方向变化。因 此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等式表示。

(T-MRg·|sinθ_E|)/Jm≤a≤(T+MRg)/Jm

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max为

a_max＝(T-MRg·|sinθ_E |)/Jm

。加速结束时的角度位置θ_E，通过以设定最大加速度a_max加速到指令速度V 时成立的关系式

V＝((T-MRg·|sinθ_E|)/Jm)×(θ_E-θ_S)

求出。例如代入从θ_S逐渐增加的值直到满足该等式为止进行计算，来求出θ_E。

另外，在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q从妨碍减速的方 向向有助于减速的方向变化。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的 范围用下面的不等式表示。

(T-MRg)/Jm≤a≤(T+MRg·|sinθ_E|)/Jm

减速时的设定最大加速度a_max与上述加速时的设定最大加速度a_max相同 是加速度a的范围内的最小值，所以是

a_max＝(T-MRg)/Jm。

(10)-180°≤θ_S≤-90°，而且90°≤θ_E≤180°的情况

在该角度范围内，能够取得负荷转矩Q的范围用下面的不等式表示。

-MRg≤Q≤MRg

负荷转矩Q以0°的角度位置作为边界作用方向变化。在上述不等式中， 具有负的值的负荷转矩Q意味着作用方向是相反方向。在该角度范围内，摆 动台13加速时的负荷转矩Q从有助于加速的方向向妨碍加速的方向变化。因 此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的范围用下面的不等式表示。

(T-MRg)/Jm≤a≤(T+MRg)/Jm

在本实施方式中，因为把该加速度a的范围内的最小值设定为设定最大 加速度，所以加速时的设定最大加速度a_max是

a_max＝(T-MRg)/Jm

另外，在该角度范围内，摆动台13减速时的负荷转矩Q从妨碍减速的方 向向有助于减速的方向变化。因此，与负荷转矩Q的范围对应的加速度a的 范围用下面的不等式表示。

(T-MRg)/Jm≤a≤(T+MRg)/Jm

减速时的设定最大加速度a_max与上述加速时的设定最大加速度a_max相同 是加速度a的范围内的最小值，所以为

a_max＝(T-MRg)/Jm

在上述（1）～（10）的角度范围内计算出的设定最大加速度在通过控制 部20计算指令加速度时使用。具体说，控制部20控制指令加速度使指令加速 度成为设定最大加速度以下。此外，加速结束时的角度位置θ_E以及开始减速 时的角度位置θ_S，因为对应指令加速度来决定，所以无法预先指定。因此，控 制部22根据输入的驱动指令，推测加速或者减速需要的角度范围是否相当于 上述（1）～（10）的某个条件，遵照推测的条件，概算角度范围θ_S～θ_E以及 负荷转矩Q的范围。控制部22判定作为概算的结果得到的角度范围θ_S～θ_E和 推测的条件是否匹配。在概算的结果与推测的条件匹配的情况下，确定概算的 角度范围θ_S～θ_E以及负荷转矩Q的范围。另一方面，在概算结果与推测的条 件不匹配的情况下，变更条件，进行再计算直到它们匹配为止。

接着，参照图10说明本实施方式中计算设定最大加速度的控制处理。图 10是表示本发明的第二实施方式的控制部22的处理流程的流程图。

控制部22首先从指令生成部21取得驱动指令（步骤B1）。在驱动指令 中包含摆动台13围绕旋转轴线X1的位移量（例如确定为角度θ₁～θ₂的角度 范围（参照图6以及图9））、和摆动台13围绕旋转轴线X1的速度V。作为指 示摆动台13的位移量的指令，可以赋予从指令开始时的角度位置θ_S开始的位 移量，也可以分别赋予指令开始时的角度以及指令结束时的角度。

接着，控制部22根据当前的角度位置θ以及摆动台13的位移量（即角 度位置的变化量），概算为了加速到设定的指令速度V需要的角度范围θ_S～θ_E以及与角度范围θ_S～θ_E对应的负荷转矩Q的范围（步骤B2）。角度范围θ_S～θ_E， 遵照与上述的条件（1）～（10）的任何一个对应的计算方法，可以从上述的 指令速度V和加速结束时的角度范围θ_E的关系式求出。控制部22接着确定角 度范围θ_S～θ_E以及与角度范围θ_S～θ_E对应的负荷转矩Q的范围（步骤B3）。 如上所述，通过在步骤B2中的概算的结果和条件（1）～（10）中的为了概 算而被选择的条件匹配之前重复进行计算，由此进行步骤B3的处理。然后， 控制部22求出与负荷转矩Q的范围对应的加速度范围，决定该范围中的加速 度的最小值（步骤B4）。

如上所述，根据为了加速到指令速度V需要的角度范围θ_S～θ_E，遵照负 荷转矩Q有助于加速还是妨碍加速，通过不同的公式求出与负荷转矩Q对应 的加速度，。更具体说，在负荷转矩Q在妨碍伺服电动机15加速的方向上作 用的情况下，计算伺服电动机15的输出转矩T减去负荷转矩Q得到的值除以 围绕旋转轴线X1的惯量Jm得到的值来作为设定最大加速度。另外，在负荷 转矩Q在有助于伺服电动机15加速的方向上作用的情况下，计算伺服电动机 15的输出转矩T加上负荷转矩Q得到的值除以围绕旋转轴线X1的惯量Jm得 到的值来作为设定最大加速度。

再次返回图10，控制部22在步骤B5把在步骤B4中决定的加速度的最 小值设定为第一设定最大加速度。控制部22进行控制以使指令加速度在该第 一设定最大加速度以下（步骤B6）。

接着，控制部22概算为了从指令速度V减速到速度零（即指令结束时） 需要的角度范围θ_S～θ_E以及与角度范围θ_S～θ_E对应的负荷转矩Q的范围（步 骤B7）。角度范围θ_S～θ_E，可以遵照与上述条件（1）～（10）中的某一个条 件对应的计算方法，根据上述的指令速度V和减速开始时的角度位置θ_S的关 系式来求出。控制部22接着确定角度范围θ_S～θ_E以及与角度范围θ_S～θ_E对应 的负荷转矩Q的范围（步骤B8）。与步骤B3的处理相同，通过在步骤B7中 的概算的结果与条件（1）～（10）中的为了概算而被选择的条件匹配之前重 复计算，由此进行步骤B8的处理。然后，控制部22求出与负荷转矩Q的范 围对应的加速度范围，遵照上述方法决定该范围内的加速度的最小值（步骤 B9）。进而，控制部22把在步骤B9中决定的加速度的最小值设定为第二设定 最大加速度（步骤B10）。控制部22进行控制以使指令加速度成在该第二设定 最大加速度以下（步骤B11）。

接着，在步骤B12，控制部22从角度检测器的输出中取得摆动台13的 当前的角度位置θ。控制部22根据当前的角度位置θ以及指令加速度计算指 令速度（步骤B13）。控制部22根据指令速度驱动控制伺服电动机15。

图8A是表示现有技术中的负荷转矩Q和摆动台13的角度位置的关系的 图表，图8B是表示本实施方式中的负荷转矩Q和摆动台13的角度位置的关 系的图表。根据图8A可知，在现有技术中，把从伺服电动机15的输出转矩T 减去在妨碍加减速的方向上作用的负荷转矩Q取最大值时的负荷转矩Q得到 的值除以惯量Jm得到的值设定为设定最大加速度。结果，在伺服电动机中即 使在能够使用更大的转矩的角度位置加速度也受限制。此外，图表中的斜线部 分的面积与角速度V相当。

另一方面，如图8B所示，在本发明中，因为没有现有技术的限制，所以 在伺服电动机15中在能够使用更大的转矩的角度位置能够在摆动台13的摆动 中有效利用那样大的转矩。和上述同样，图表中的斜线部分的面积与速度V 相当。从图8B可知，在该具体例中，与现有技术相比，可知摆动台13的加 速中的角度范围和减速中的角度范围减少。这意味着能够缩短摆动台13的加 速或者减速需要的时间。结果，可知能够缩短摆动台13的摆动需要的时间。

下面说明本发明的第三实施方式。在第三实施方式的机床11中，控制部 22把根据与开始加速时的角度位置θ_S1对应的负荷转矩Q计算出的加速度作为 第一设定最大加速度，即设为加速时的最大设定加速度，把根据与减速结束时 的角度位置θ_E2对应的负荷转矩Q计算出的加速度作为第二设定最大加速度， 即设为减速时的最大设定加速度。根据负荷转矩Q计算加速度的方法和上述 方法相同。即，在负荷转矩Q在妨碍伺服电动机15的加减速的方向上作用的 情况下，通过伺服电动机15的输出转矩T减去负荷转矩Q得到的值除以围绕 旋转轴线X1的惯量Jm，计算加速度。另外，在负荷转矩Q在有助于伺服电 动机15的加减速的方向上作用的情况下，通过伺服电动机15的输出转矩T 加上负荷转矩Q得到的值除以围绕旋转轴线X1的惯量Jm，计算加速度。

本实施方式基于从加减速的开始到结束的负荷量的变化量不显著变大的 假定。即与上述第二实施方式比较，省略了从加减速的开始到结束计算能够取 得负荷转矩Q的范围的步骤。加速开始时即指令开始时的角度位置θ_S1以及减 速结束时即指令结束时的角度位置θ_E2分别通过指令生成部21赋予。因此，在 本实施方式中能够迅速地计算出指令速度的生成必要的设定最大加速度。

接着参照图11说明本实施方式中计算设定最大加速度的控制处理。图11 是表示本发明的第三实施方式的控制部22的处理流程的流程图。

控制部22首先从指令生产部21取得驱动指令（步骤C1）。在驱动指令 中包含摆动台13围绕旋转轴线X1的位移量（例如确定为角度θ₁～θ₂的角度 范围（参照图6以及图9））、和摆动台13围绕旋转轴线X1的速度V。作为指 示摆动台13的位移量的指令，可以赋予从指令开始时的角度位置θ_S1开始的位 移量，也可以分别赋予指令开始时的角度θ_S1以及指令结束时的角度θ_E2。

接着，控制部22根据与指令开始时对应的角度位置θ_S1计算负荷转矩Q （步骤C2）。控制部22根据计算出的负荷转矩Q计算第一设定最大加速度（步 骤C3）。计算第一设定最大加速度的方法和上述方法相同。控制部22把第一 指令加速度设定为在步骤C3中计算出的第一设定最大加速度以下（步骤C4）。 此外，第一指令加速度在摆动台13摆动时使摆动台13加速时使用。

接着，控制部22根据与指令结束时对应的角度位置θ_E2计算负荷转矩Q （步骤C5）。控制部22根据计算出的负荷转矩Q计算第二设定最大加速度（步 骤C6）。计算第二设定最大加速度的方法和上述方法相同。控制部22把第二 指令加速度设定为在步骤C6中计算出的第二设定最大加速度以下（步骤C7）。 此外，第二指令加速度在摆动台13摆动时使摆动台13减速时使用。

接着，控制部22从角度检测器取得当前的角度位置θ（步骤C8）。另外， 控制部22判定当前的角度位置是否是与加速时或者减速时对应的角度位置 （步骤C9）。即，在步骤C9，判定摆动台13当前是否正在加速或者正在减速， 或者正在以一定的指令速度V移动。

当在步骤C9判定为当前的角度位置与加速时或者减速时对应的情况下， 控制部22在步骤C10中，如果正在加速则把指令加速度设定在第一设定最大 加速度以下，如果正在减速则把指令加速度设定在第二设定最大加速度以下。 然后，控制部22根据当前的角度位置以及指令加速度计算指令速度（步骤 C11）。另一方面，在步骤C9，在控制部22判定为不是与加速时或者减速时对 应的当前的角度位置的情况下，作为指令速度输出设定速度（步骤C12）。控 制部22遵照在步骤C11或者步骤C12中求出的指令速度，驱动控制伺服电动 机15（步骤C13）。

在以上的实施方式中，在负荷转矩Q在有助于加减速的方向上对伺服电 动机15作用的情况下，能够通过比仅通过伺服电动机15的输出转矩T产生 的加速度a（=T/Jm）更大的加速度使摆动台13加减速。但是，在摆动台13 的摆动的角度范围小时，有可能加速度过大无法把摆动台13减速到预定的减 速结束时的角度位置。因此，为了消除该问题，优选设定设定最大加速度，以 使加速度a不会大于在不受重力影响的情况下即假定负荷转矩是零的情况下 与伺服电动机15的输出转矩T对应的最大加速度。结果，把设定最大加速度 设定在伺服电动机15的输出转矩T除以惯量Jm得到的值以下。

在上述实施方式中，本发明的控制部22适用于加工中心，但是同样可以 适用于具有摆动体的其他的机床。即，只要能够实现本发明的特征、功能，本 发明不限于参照附图说明的实施方式。

根据本发明的摆动体的摆动控制装置，能够调节摆动体的摆动时摆动体 的加速度。

到此，使用本发明的示例的实施方式图示说明了本发明，但是本领域的 技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神以及范围的情况下能够进行上述或 者各种变更、省略、追加。