JP6288828B2 - 制御装置、穿孔加工システム、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、穿孔加工システム、制御方法、及びプログラムに関する。

穿孔加工などを行う加工具では、被加工物の出来上がりに要求される加工精度などの点から高い加工精度を実現する制御が求められている。
特許文献１には、関連する技術として、経路と経路の継ぎ目で精度良く高速で移動するための制御に関する技術が記載されている。
特許文献２には、関連する技術として、所望の曲率の曲り孔を容易に形成する技術が記載されている。

特開平１０−３２００２６号公報 特開２０１３−１３６１４０号公報

上述のように、被加工物の出来上がりに要求される加工精度は、高い精度が求められている。

そこでこの発明は、上記の課題を解決することのできる制御装置、穿孔加工システム、制御方法、及びプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、制御装置は、加工具を、角度を調整しながら進出させて対象物に穿孔させる穿孔加工システムの制御装置である。前記制御装置は、先端情報取得部と、接続位置設定部と、修正経路設定部と、操作量決定部とを備える。前記先端情報取得部は、加工具先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得する。前記接続位置設定部は、取得した前記加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置における目標経路の前方で、予め設定された前記加工具の目標経路上の接続位置を設定する。前記修正経路設定部は、設定された前記接続位置と、取得した前記加工具先端情報に基づいて、前記現在の加工具の先端の角度に係るベクトル方向と前記現在の加工具の先端位置に対応する修正経路上の位置における接線に係るベクトル方向とが一致し、前記接続位置における前記加工具の先端のあるべき角度に係るベクトル方向と前記接続位置に対応する修正経路上の位置における接線に係るベクトルとが一致するように、前記現在の加工具の先端位置と前記接続位置とを結ぶ前記修正経路を設定する。前記操作量決定部は、前記修正経路及び前記目標経路に基づいて加工具の進出角度に係る操作量を決定する。

また本発明の別の態様によれば、前記制御装置が備える前記先端情報取得部は、前記加工具先端の移動する軌跡が示す曲率を含む加工具先端情報を取得する。

また本発明の別の態様によれば、前記制御装置は、さらに状態推定部を備える。前記状態推定部は、前記加工具先端に係る位置及び進出角度を推定する。前記先端情報取得部は、前記状態推定部が推定した前記加工具先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得する。

また本発明の別の態様によれば、前記制御装置が備える前記前記状態推定部は、さらに前記加工具先端の移動する軌跡が示す曲率を推定する。前記先端情報取得部は、前記状態推定部が推定した前記加工具先端の移動する軌跡が示す曲率を含む加工具先端情報を取得する。

また本発明の別の態様によれば、穿孔加工システムは、前記何れかの制御装置と、当該制御装置により制御される加工具を備える穿孔加工装置と、を備える。

また本発明の別の態様によれば、制御方法は、加工具を、角度を調整しながら進出させて対象物に穿孔させる穿孔加工システムの制御方法であって、加工具先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得し、取得した前記加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置における目標経路の前方で、予め設定された前記加工具の目標経路上の接続位置を設定し、設定した前記接続位置と、取得した前記加工具先端情報に基づいて、前記現在の加工具の先端位置と前記接続位置とを結ぶ修正経路を設定し、前記修正経路及び前記目標経路に基づいて加工具の進出角度に係る操作量を決定する制御方法である。

また本発明の別の態様によれば、プログラムは、加工具を、角度を調整しながら進出させて対象物に穿孔させる穿孔加工システムの制御装置のコンピュータを、加工具先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得する先端情報取得手段、取得した前記加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置における目標経路の前方で、予め設定された前記加工具の目標経路上の接続位置を設定する接続位置設定手段、設定された前記接続位置と、取得した前記加工具先端情報に基づいて、前記現在の加工具の先端位置と前記接続位置とを結ぶ修正経路を設定する修正経路設定手段、前記修正経路及び前記目標経路に基づいて加工具の進出角度に係る操作量を決定する操作量決定手段として機能させるプログラムである。

本発明の実施形態による制御装置によれば、被加工物の出来上がりをより高い加工精度で実現する技術を提供することができる。

本発明の第一の実施形態による制御装置２を備える穿孔加工システム１の構成の一例を示す図である。 第一の実施形態による制御装置２の制御対象である穿孔加工装置３の一例を示す図である。 本発明の第一の実施形態による穿孔加工装置３が被加工物２００に対して行う穿孔加工の一例を示す図である。 本発明の第一の実施形態による制御装置２が制御対象に対して行う制御の一例を示す図である。 本発明の第一の実施形態による制御装置２を備える穿孔加工システム１の処理フローの一例である。 第二の実施形態による制御装置２を備える穿孔加工システム１の一例を示す図である。 第二の実施形態による制御装置２の状態推定部１０５が備える状態観測器を示す図である。 本発明の第二の実施形態による制御装置２を備える穿孔加工システム１の処理フローの一例である。

＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態による制御装置２を備える穿孔加工システム１の構成の一例を示す図である。
図１で示すように、第一の実施形態による穿孔加工システム１は、制御装置２と、穿孔加工装置３と、記憶部４とを備える。

穿孔加工システム１が備える制御装置２は、先端情報取得部１０１と、接続位置設定部１０２と、修正経路設定部１０３と、操作量決定部１０４とを備える。
制御装置２が備える先端情報取得部１０１は、穿孔加工装置３が備える加工具である電極棒１０の先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得する。なお、この進出角度は、電極棒１０の先端の進出方向により決定され、水平方向の平面に対する角度と向きを示す。
接続位置設定部１０２は、取得した加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置における目標経路の前方で、予め設定された加工具の目標経路上の接続位置を設定する。
例えば、接続位置設定部１０２は、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置として、現在の加工具の先端位置から最も近い目標経路上の位置を特定する。そして、接続位置設定部１０２は、特定した目標経路上の位置から目標経路に沿って一定距離前方で、接続位置を設定する。
また、例えば、接続位置設定部１０２は、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置として、現在の加工具の先端位置と水平方向の平面座標が一致する目標経路上の位置を特定する。そして、接続位置設定部１０２は、特定した目標経路上の位置から水平方向の平面座標の一定距離前方で、予め設定された加工具の目標経路上の接続位置を設定する。
なお、接続位置設定部１０２は、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置として複数の位置が存在する場合、目標経路上の位置の中で目標経路に沿った距離が目標経路の始点に最も近い位置を現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置と特定する。

修正経路設定部１０３は、設定された接続位置と、取得した加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端の角度に係るベクトル方向と現在の加工具の先端位置に対応する修正経路上の位置における接線に係るベクトル方向とが一致するように、現在の加工具の先端位置と接続位置とを結ぶ修正経路を設定する。また、修正経路設定部１０３は、接続位置における加工具の先端のあるべき角度に係るベクトル方向と接続位置に対応する修正経路上の位置における接線に係るベクトルとが一致するように、現在の加工具の先端位置と接続位置とを結ぶ修正経路を設定する。なお、修正経路は多項式により示される。
操作量決定部１０４は、多項式により示される修正経路及び目標経路に基づいて加工具の進出角度に係る操作量を決定する。
穿孔加工装置３は、制御装置２による制御に基づいて、被加工物に対して穿孔加工する装置である。
記憶部４は、制御対象を通過させるべき予め計画されている理想的な経路である目標経路など、穿孔加工装置３の動作に必要な種々のデータを記憶する記憶部である。

図２は、第一の実施形態による制御装置２の制御対象である穿孔加工装置３の一例を示す図である。
穿孔加工装置３は、図２で示すように、加工孔２０１内に挿入されながら、被加工物２００を電解加工する電極棒１０と、その電極棒１０を操作する駆動部２０とを備える。また、図２には、穿孔加工装置３と同時に、被加工物２００と、穿孔加工装置３で加工した加工孔２０１と、内壁面２０２と、電解液Ｌとが示されている。

第一の実施形態による穿孔加工装置３は、電解液Ｌを介して電極棒１０と被加工物２００との間に電圧を印加して通電することにより、被加工物２００を溶解させて加工する。電極棒１０の先端面１１は、軸方向に対して傾斜する方向を向いている。したがって、電圧印加時の電界は、電極棒１０の先端面１１が向く方向に偏在することになり、即ち、電極棒１０の先端の周方向の一部に電場強度が偏在する。穿孔加工装置３が備える電極棒１０内を流通する電解液Ｌは、電極の先端から流出される外、一部は孔部（図示せず）から電極棒１０の径方向外部へと向かって流出される。孔部から流出された電解液Ｌは、加工孔２０１に流体作用力を付与することにより、電極棒１０にはその反力が付与され、電極棒１０による加工孔の穿設方向を変化させることができる。
したがって、駆動部２０は、電極棒１０内を流通する電解液Ｌの液量を変化させることで、加工孔への流体作用力の大きさを変化させ、その結果、加工孔２０１の穿設方向を調整することができる。これにより、意図した曲率の加工孔を容易に形成することができる。

図３は、本発明の第一の実施形態による穿孔加工装置３が被加工物２００に対して行う穿孔加工の一例を示す図である。
穿孔加工装置３は、電極棒１０を軸回りに回転させながら加工孔へ送り込むため、円滑な加工を行うことが可能となる。その結果、穿孔加工装置３は、この図に示すような曲率の加工孔を容易に形成することができる。
なお、本発明の第一の実施形態による穿孔加工装置３は、上述の電解加工装置であるものとして説明する。ただし、上述の電解加工装置は、穿孔加工装置３の一例であり、穿孔加工装置３を限定するものではない。

図４は、本発明の第一の実施形態による制御装置２が制御対象に対して行う制御の一例を示す図である。
図４において、横軸は電極棒１０の先端の現在位置と接続位置とを結ぶ直線を水平方向の平面に射影した長さを距離として示している。また、縦軸は位置を示している。目標経路は、制御対象を通過させたい予め計画されている理想的な経路である。実経路は、制御装置２が制御対象を制御した際に、制御対象が実際に通過した経路である。
例えば、穿孔加工システム１において、制御装置２が穿孔加工装置３を制御する場合、目標経路は、穿孔加工装置３が行う理想的な穿孔加工形状を実現するために電極棒１０の先端が移動する角度や曲率を含む軌跡である。また、実経路は、制御装置２が穿孔加工装置３を実際に制御した場合に電極棒１０の先端が移動する角度や曲率を含む軌跡である。

図５は、本発明の第一の実施形態による制御装置２を備える穿孔加工システム１の処理フローの一例である。
次に、第一の実施形態による穿孔加工システム１の処理について説明する。
ここで説明する穿孔加工システム１が行う処理は、穿孔加工装置３が被加工物２００を穿孔加工するために制御装置２が穿孔加工装置３の電極棒１０の先端を目標経路に近い経路を移動させる処理である。
なお、記憶部４は、目標経路を予め記憶しているものとする。そして、制御装置２が備える接続位置設定部１０２は、目標経路を記憶部４から読み出し取得するものとする。また、接続位置設定部１０２は、目標経路上の各点における電極棒１０の先端が移動する角度と曲率を記憶部４から読み出す、または記憶部４から読み出した目標経路に基づいて算出し取得するものとする。
また、電極棒１０の先端は、穿孔加工装置３が行う穿孔加工の初期状態では目標経路上の距離ゼロにあるものとする。また、電極棒１０の先端は、穿孔加工装置３が穿孔加工を開始した後では電極棒１０に取り付けた加速度センサやジャイロセンサが取得するデータに基づいて算出した位置にあるものとする。また、制御装置２が備える先端情報取得部１０１は、穿孔加工装置３が穿孔加工を開始した後の電極棒１０の先端が移動する角度と曲率を取得した電極棒１０の先端位置の軌跡に基づいて算出し取得する、または、制御装置２の外部の装置が予め算出した電極棒１０の先端が移動する角度と曲率を取得するものとする。

穿孔加工システム１が備える制御装置２の先端情報取得部１０１は、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を取得する（ステップＳ１）。例えば、先端情報取得部１０１は、穿孔加工装置３が行う穿孔加工の実経路上の電極棒１０の先端の現在位置を電極棒１０に取り付けた加速度センサやジャイロセンサが取得するデータに基づいて算出する。また、先端情報取得部１０１は、実経路上の電極棒１０の先端の現在位置における接線を求め電極棒１０の先端の進出角度を算出する。また、先端情報取得部１０１は、電極棒１０の先端の現在位置と、電極棒１０の先端の現在位置から微小距離後方の実経路上の位置とに基づいて曲率を算出する。
また、先端情報取得部１０１は、電極棒１０の先端の現在位置における位置と、角度と、曲率は、ＵＴ（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ）センサが取得した加工後の孔の座標に基づいて取得しても良い。
なお、初期状態では、先端情報取得部１０１は、予め計画されている目標経路上の距離ゼロの位置を電極棒１０の先端の現在位置として記憶部４から読み出し取得する。また、先端情報取得部１０１は、目標経路上の距離ゼロにおける目標経路の接線を求め角度を算出する。また、先端情報取得部１０１は、目標経路上の距離ゼロの位置と目標経路上の微小距離前方の位置とに基づいて曲率を算出する。
そして、先端情報取得部１０１は、取得した電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を接続位置設定部１０２と修正経路設定部１０３とに出力する。

接続位置設定部１０２は、先端情報取得部１０１から電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を入力すると、電極棒１０の先端の現在位置から目標経路の一定距離前方の目標経路上の接続位置における位置、角度、曲率を取得する（ステップＳ２）。例えば、接続位置設定部１０２は、電極棒１０の先端の現在位置に目標経路の前方へ一定距離を加えて接続位置を算出する。また、接続位置設定部１０２は、接続位置における目標経路の接線を求め角度を算出する。また、接続位置設定部１０２は、接続位置と、接続位置から微小距離前方の目標経路上の位置とに基づいて曲率を算出する。
そして、接続位置設定部１０２は、取得した接続位置における位置、角度、曲率を修正経路設定部１０３に出力する。

修正経路設定部１０３は、先端情報取得部１０１から電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を入力する。また、修正経路設定部１０３は、接続位置設定部１０２から接続位置における位置、角度、曲率を入力する。すると、修正経路設定部１０３は、入力した電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率と、接続位置における位置、角度、曲率とに基づいて、電極棒１０の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を算出する（ステップＳ３）。例えば、修正経路設定部１０３は、電極棒１０の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を５次の多項式として算出する。この場合、修正経路設定部１０３は、変数が電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率と接続位置における位置、角度、曲率の６つであるため、５次の多項式を一義的に算出することができる。
なお、修正経路設定部１０３は、電極棒１０の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を６次以上の多項式として算出する場合、例えば多項式の示す修正経路の最大曲率が穿孔加工装置３の可動範囲内で最も大きくなるなどの条件を追加して多項式を一義的に算出する。

修正経路設定部１０３は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、穿孔加工装置３の可動範囲内となるように予め設定したしきい値を制限範囲の最大値と設定し、修正経路設定部１０３は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が設定したしきい値以下であるか否かを判定する。

修正経路設定部１０３は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ４、ＮＯ）、接続位置までの距離を調整する（ステップＳ５）。例えば、修正経路設定部１０３は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内ではないと判定した場合、現在の接続位置までの距離に対して一定の割合で長くする。こうすることで、修正経路設定部１０３は、多項式が示す修正経路の最大曲率が小さくなる可能性を高め、多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内となる可能性を高めることができる。そして、ステップＳ２の処理に戻る。
修正経路設定部１０３は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内であると判定した場合（ステップＳ４、ＹＥＳ）、算出した多項式を操作量決定部１０４に出力する。
操作量決定部１０４は、修正経路設定部１０３から多項式を入力すると、入力した多項式と記憶部４から読み出した目標経路とに基づいて、電極棒１０の先端の進出方向により決定される進出角度が示す角度と向きが多項式の示す修正経路における対応する位置での接線方向に一致し、電極棒１０の先端の今後の実経路が算出した多項式の示す修正経路上を通る様に操作量を決定する（ステップＳ６）。なお、操作量は算出した多項式の係数の関数となる。操作量決定部１０４は、決定した操作量を穿孔加工装置３に出力する（ステップＳ７）。
穿孔加工装置３が備える電極棒１０の先端は、制御装置２が備える操作量決定部１０４から操作量を入力すると、入力した操作量に基づいて動作する。
そして、操作量決定部１０４は、決定した操作量による穿孔加工を終了するか否かを判定する（ステップＳ８）。

例えば、操作量決定部１０４は、電極棒１０の先端が現在位置から接続位置までの移動に掛かる時間より短い一定時間で穿孔加工を終了するか否かを判定する。
操作量決定部１０４が穿孔加工を終了しないと判定した場合（ステップＳ８、ＮＯ）、制御装置２は、電極棒１０の先端が現在位置から接続位置までの移動に掛かる時間より短い一定時間後にステップＳ１の処理に戻る。
操作量決定部１０４が穿孔加工を終了すると判定した場合（ステップＳ８、ＹＥＳ）、制御装置２は、一連の処理を終了する。
この場合、制御装置２は、一定周期で電極棒１０を制御することとなる。制御装置２は、電極棒１０の先端を制御中に修正経路を算出するため、電極棒１０の先端の実経路が修正経路から大きく離れる前に電極棒１０の先端の移動経路を修正することができる。また、この場合、電極棒１０が被加工物２００を加工して出来た孔の形状は、目標経路により規定される形状に徐々に近づく形状となる。

また、この場合、制御装置２は、電極棒１０の先端を制御中に修正経路を算出する際の新たな接続位置を、予め設定された加工具の目標経路上の一定距離前方の接続位置としても良い。また、制御装置２は、電極棒１０の先端を制御中に修正経路を算出する際の新たな接続位置を、前回の修正経路を算出した際に用いた接続位置と同一にしても良い。
制御装置２が電極棒１０の先端を制御中に修正経路を算出する際の新たな接続位置を、予め設定された加工具の目標経路上の一定距離前方の接続位置とした場合、電極棒１０が被加工物２００を加工して出来た孔の形状は、目標経路により規定される形状に一致するまでに時間は掛かるが、孔の内側がなめらかな形状となる。また、制御装置２は、電極棒１０の先端を制御中に修正経路を算出する際の新たな接続位置を、前回の修正経路を算出した際に用いた接続位置と同一にした場合、電極棒１０が被加工物２００を加工して出来た孔の形状は、目標経路により規定される形状に一致するまでに時間は短くなるが、孔の内側が波打つ形状となる。

また、例えば、操作量決定部１０４は、電極棒１０の先端が現在位置から接続位置までの移動し、穿孔加工を終了するか否かを判定する。
操作量決定部１０４が穿孔加工を終了しないと判定した場合（ステップＳ８、ＮＯ）、制御装置２は、ステップＳ１の処理に戻る。
操作量決定部１０４が穿孔加工を終了すると判定した場合（ステップＳ８、ＹＥＳ）、制御装置２は、一連の処理を終了する。
この場合、制御装置２は、電極棒１０の先端が修正経路を移動終わる時に算出するため、計算精度が高い場合には、修正経路の算出回数を低減することができる。また、この場合、電極棒１０の先端が移動する軌跡が示す曲率は大きくなるため、電極棒１０が被加工物２００を加工して出来た孔の形状は、電極棒１０の先端の移動経路の修正時には目標経路により規定される形状からずれた後、目標経路目標経路により規定される形状とほぼ一致する形状となる。

以上、第一の実施形態による穿孔加工システム１が備える制御装置２によれば、制御装置２が備える先端情報取得部１０１は、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を取得する。接続位置設定部１０２は、接続位置における位置、角度、曲率を取得する。修正経路設定部１０３は、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率と接続位置における位置、角度、曲率とに基づいて、電極棒１０の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を算出する。修正経路設定部１０３は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内であるか否かを判定する。修正経路設定部１０３が算出した多項式の示す最大曲率が予め設定した制限範囲内であると判定した場合、操作量決定部１０４は、多項式と記憶部４から読み出した目標経路とに基づいて、電極棒１０の先端の進出角度が多項式の接線となり、電極棒１０の先端の今後の実経路が算出した多項式の示す修正経路上を通る様に操作量を決定する。操作量決定部１０４は、決定した操作量を穿孔加工装置３に出力する。そして、穿孔加工装置３が備える電極棒１０の先端は、制御装置２が備える操作量決定部１０４から操作量を入力し、入力した操作量に基づいて動作する。
このようにすれば、被加工物の出来上がりをより高い加工精度で実現する技術を提供することができる。

なお、先端情報取得部１０１は、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を取得するものとして第一の実施形態による穿孔加工システム１の処理を説明した。また、接続位置設定部１０２は、接続位置における位置、角度、曲率を取得するものとして第一の実施形態による穿孔加工システム１の処理を説明した。しかしながら、穿孔加工システム１の処理はそれらに限定するものではない。先端情報取得部１０１は、電極棒１０の先端の現在位置における曲率を含まない位置、角度を取得し、接続位置設定部１０２は、接続位置における曲率を含まない位置、角度を取得するものであっても良い。その場合、修正経路設定部１０３は、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度と接続位置における位置、角度とに基づいて、電極棒１０の先端の現在位置と接続位置とを接続する３次以上の多項式を算出する。

＜第二の実施形態＞
図６は、第二の実施形態による制御装置２を備える穿孔加工システム１の一例を示す図である。
第二の実施形態による穿孔加工システム１は、制御装置２が状態推定部１０５を備えること以外は、第一の実施形態による穿孔加工システム１と同様の機能ブロックを備える。
状態推定部１０５は、状態観測器を備え、加工具である電極棒１０の先端の位置と、進出角度と、曲率とを含む加工具先端情報を推定する。状態推定部１０５は、推定した加工具先端情報を先端情報取得部１０１に出力する。そして、先端情報取得部１０１は、状態推定部１０５から加工具先端情報を取得する。

図７は、第二の実施形態による制御装置２の状態推定部１０５が備える状態観測器を示す図である。
図７で示す第二の実施形態による制御装置２は、制御対象である電極棒１０の先端の位置と、角度と、曲率とを示す状態ｘをセンサなどにより取得した物理量から直接的あるいは間接的に取得できない場合に、制御対象と同様の構成と増幅部とを備える状態観測器を用いて入力ｕ（この場合、流量の変化率）と出力ｙ（この場合、位置）に基づいて推定する。

図７で示す制御対象では、次の式（１）で示す状態方程式が成り立つ。

また、図７で示す状態観測器では、次の式（２）で示す状態方程式が成り立つ。

なお、増幅部のゲインＨは、制御理論により周知されているように、例えば極配置法に基づいて、ｄｅ／ｄｔ＝（Ａ―ＨＣ）ｅにおいて推定誤差ｅ（＝ξ−ｘ）がゼロに収束するように決定する。

図８は、本発明の第二の実施形態による制御装置２を備える穿孔加工システム１の処理フローの一例である。
次に、第二の実施形態による穿孔加工システム１の処理について説明する。
ここで説明する第二の実施形態による穿孔加工システム１が行う処理は、制御理論に基づいて電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を推定するものとする。
なお、ここでは、第一の実施形態による穿孔加工システム１の処理と異なるステップＳ１の処理の前に行うステップＳ９の処理について説明する。

穿孔加工システム１の制御装置２の備える状態推定部１０５は、図７で示した状態観測器を有し、その状態観測器で電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を推定する（ステップＳ９）。例えば、状態推定部１０５が備える制御対象における状態方程式である式（１）は、次の式（３）となる。

ここで、ｘは位置である。ｘ’は角度である。ｘ’ ’は曲率である。ｖ_ξは電極送り速度である。また、Ｋ_ｃｕｒｖは、流量−曲率間比例定数である。
状態推定部１０５は、流量−曲率間比例定数Ｋ_ｃｕｒｖを算出する。
また、状態推定部１０５が備える状態観測器における状態方程式である式（２）は、次の式（４）となる。

なお、式（４）において、ゲインＨｏは、極配置法に基づいて求める。また、式（４）において、ｐｏｌｅは、状態観測器における時定数に基づいて設定する極である。
そして、状態推定部１０５は、算出した流量−曲率間比例定数Ｋ_ｃｕｒｖに基づいて、状態観測器における電極棒１０の先端の位置、角度、曲率を推定する。
状態推定部１０５は、推定した状態観測器における電極棒１０の先端の位置、角度、曲率を先端情報取得部１０１に出力する。そして、穿孔加工システム１は、ステップＳ９の処理に続けてステップＳ１の処理を行う。

以上、第二の実施形態による穿孔加工システム１が備える制御装置２によれば、制御装置２が備える状態推定部１０５は、状態観測器を備え、加工具である電極棒１０の先端の現在位置における位置と、進出角度と、曲率とを含む加工具先端情報を推定する。先端情報取得部１０１は、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を状態推定部１０５から取得する。接続位置設定部１０２は、接続位置における位置、角度、曲率を取得する。修正経路設定部１０３は、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率と接続位置における位置、角度、曲率とに基づいて、電極棒１０の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を算出する。修正経路設定部１０３は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内であるか否かを判定する。修正経路設定部１０３が算出した多項式の示す最大曲率が予め設定した制限範囲内であると判定した場合、操作量決定部１０４は、多項式と記憶部４から読み出した目標経路とに基づいて、電極棒１０の先端の進出角度が多項式の接線となり、電極棒１０の先端の今後の実経路が算出した多項式の示す修正経路上を通る様に操作量を決定する。操作量決定部１０４は、決定した操作量を穿孔加工装置３に出力する。そして、穿孔加工装置３が備える電極棒１０の先端は、制御装置２が備える操作量決定部１０４から操作量を入力し、入力した操作量に基づいて動作する。
このようにすれば、被加工物の出来上がりをより高い加工精度で実現する技術を提供することができる。また、このようにすれば、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を取得するための物理量をセンサなどが取得できない場合であっても、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を推定することができる。

なお、以上の実施形態では、穿孔加工システム１が備える制御装置２は、図７で示した構成で制御するものとして説明した。しかしながら、本発明は、それに限定するものではない。制御装置２は、状態フィードバックを同時に行い、そのフィードバックを含めて推定誤差がゼロとなるように状態推定器のゲインを決定する。そして、制御装置２が備える状態推定部１０５は、電極棒１０の先端の現在位置における位置、角度、曲率を推定しても良い。

なお、本発明における記憶部４は、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部４は、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

なお本発明の実施形態について説明したが、上述の制御装置２は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができるものである。

１・・・穿孔加工システム
２・・・制御装置
３・・・穿孔加工装置
１０・・・電極棒
１１・・・先端面
２０・・・駆動部
１０１・・・先端情報取得部
１０２・・・接続位置設定部
１０３・・・修正経路設定部
１０４・・・操作量決定部
１０５・・・状態推定部
２００・・・被加工物
２０１・・・加工孔
２０２・・・内壁面
Ｌ・・・電解液

Claims (7)

1. 加工具を、角度を調整しながら進出させて対象物に穿孔させる穿孔加工システムの制御装置において、
   加工具先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得する先端情報取得部と、
   取得した前記加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置における目標経路の前方で、予め設定された前記加工具の目標経路上の接続位置を設定する接続位置設定部と、
   設定された前記接続位置と、取得した前記加工具先端情報に基づいて、前記現在の加工具の先端の角度に係るベクトル方向と前記現在の加工具の先端位置に対応する修正経路上の位置における接線に係るベクトル方向とが一致し、前記接続位置における前記加工具の先端のあるべき角度に係るベクトル方向と前記接続位置に対応する修正経路上の位置における接線に係るベクトルとが一致するように、前記現在の加工具の先端位置と前記接続位置とを結ぶ前記修正経路を設定する修正経路設定部と、
   前記修正経路及び前記目標経路に基づいて加工具の進出角度に係る操作量を決定する操作量決定部と
   を備える制御装置。
2. 前記先端情報取得部は、前記加工具先端の移動する軌跡が示す曲率を含む加工具先端情報を取得する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記加工具先端に係る位置及び進出角度を推定する状態推定部
   を備え、
   前記先端情報取得部は、前記状態推定部が推定した前記加工具先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得する
   請求項１または請求項２に記載の制御装置。
4. 前記状態推定部は、前記加工具先端の移動する軌跡が示す曲率を推定し、
   前記先端情報取得部は、前記状態推定部が推定した前記加工具先端の移動する軌跡が示す曲率を含む加工具先端情報を取得する
   請求項３に記載の制御装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の制御装置と、
   当該制御装置により制御される加工具を備える穿孔加工装置と、
   を備える穿孔加工システム。
6. 加工具を、角度を調整しながら進出させて対象物に穿孔させる穿孔加工システムの制御方法であって、
   加工具先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得し、
   取得した前記加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置における目標経路の前方で、予め設定された前記加工具の目標経路上の接続位置を設定し、
   設定した前記接続位置と、取得した前記加工具先端情報に基づいて、前記現在の加工具の先端位置と前記接続位置とを結ぶ修正経路を設定し、
   前記修正経路及び前記目標経路に基づいて加工具の進出角度に係る操作量を決定する制御方法。
7. 加工具を、角度を調整しながら進出させて対象物に穿孔させる穿孔加工システムの制御装置のコンピュータを、
   加工具先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得する先端情報取得手段、
   取得した前記加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置における目標経路の前方で、予め設定された前記加工具の目標経路上の接続位置を設定する接続位置設定手段、
   設定された前記接続位置と、取得した前記加工具先端情報に基づいて、前記現在の加工具の先端位置と前記接続位置とを結ぶ修正経路を設定する修正経路設定手段、
   前記修正経路及び前記目標経路に基づいて加工具の進出角度に係る操作量を決定する操作量決定手段
   として機能させるプログラム。

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