JP2001198765A - 送り駆動装置の位置制御方法および位置制御装置 - Google Patents
送り駆動装置の位置制御方法および位置制御装置Info
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Abstract
ず、また、ボールねじ相互に温度差が生じても、移動体
を捻るような力が発生することを回避して移動体の位置
決め精度を向上でき、併せてモータが過負荷状態になる
ことを防止すること。 【解決手段】 一つの移動体を互いに並設された複数個
の送りねじ機構により送り駆動し、その複数個の送りね
じ機構を各々個別のサーボモータ105、106により
回転駆動する送り駆動装置の位置制御方法において、各
送りねじ機構のサーボモータ105、106のトルクを
検出し、スレーブ側のサーボモータ106のトルクがマ
スタ側のサーボモータ105のトルクに揃うように、サ
ーボモータ106に与える位置指令を補正する。
Description
位置制御方法および位置制御装置に関し、大型の移動体
の送り駆動に使用される双軸式の送り駆動装置の位置制
御方法および位置制御装置に関するものである。
つの移動体を送り駆動する場合に、1組の送りねじ機構
およびそれを回転駆動するサーボモータでは、トルク不
足が発生するような場合には、一つの移動体を互いに並
設された複数個(多くの場合、2個)の送りねじ機構に
より送り駆動し、その複数個の送りねじ機構を各々個別
のサーボモータにより回転駆動することが行われる。
ねじ機構のサーボモータに同一の位置指令を与えること
により、位置制御が行われる。
装置においては、各送りねじ機構のピッチ誤差等が互い
に同一であれば、問題を生じない。しかし、多くの場
合、送りねじ機構のピッチ誤差が送りねじ機構間で相違
し、各送りねじ機構のサーボモータに同一の位置指令を
与えてサーボモータの回転位置を同じにしても、ピッチ
誤差の相違によって各送りねじ機構による移動体の移動
位置にずれが生じ、このために、移動体を捻るような力
が発生し、移動体の位置決め精度を悪化させることにな
る。また、各送りねじ機構のサーボモータ間で、反発し
合うトルクが生じ、モータが過負荷状態になる。
力揃えて、ピッチ誤差相違量を少なくしても、送りねじ
機構のボールねじ相互に温度差が生じれば、ピッチ誤差
相違量がある場合と同様の現象が生じる。
るためになされたもので、送りねじ機構間のピッチ誤差
相違量に拘わらず、また、ボールねじ相互に温度差が生
じても、移動体を捻るような力が発生することを回避し
て移動体の位置決め精度を向上でき、併せてモータが過
負荷状態になることを防止する送り駆動装置の位置制御
方法および位置制御装置を提供することを目的としてい
る。
めに、この発明による送り駆動装置の位置制御方法は、
一つの移動体を互いに並設された複数個の送りねじ機構
により送り駆動し、その複数個の送りねじ機構を各々個
別のサーボモータにより回転駆動する送り駆動装置の位
置制御方法において、各送りねじ機構のサーボモータの
トルクを検出し、各サーボモータのトルクが揃うよう
に、サーボモータに与える位置指令を補正することを特
徴とするものである。
置制御方法は、各送りねじ機構のサーボモータのトルク
平均値を算出し、各サーボモータのトルクが前記平均値
トルクに揃うように、各サーボモータに与える位置指令
を補正するものである。
置制御方法は、一つの送りねじ機構をマスタ軸とし、残
りの送りねじ機構をスレーブ軸とし、マスタ軸のサーボ
モータのトルクとスレーブ軸のサーボモータのトルクと
の偏差が零になるように、スレーブ軸のサーボモータに
与える位置指令を補正するものである。
の発明による送り駆動装置の位置制御装置は、一つの移
動体を互いに並設された複数個の送りねじ機構により送
り駆動し、その複数個の送りねじ機構を各々個別のサー
ボモータにより回転駆動する送り駆動装置の位置制御装
置において、各送りねじ機構のサーボモータのトルクを
検出し、各サーボモータのトルクが揃うように、サーボ
モータに与える位置指令を補正するモータトルク対応の
位置指令補正手段を有しているものである。
置制御装置では、前記位置指令補正手段は、各送りねじ
機構のサーボモータのトルク平均値を算出し、各サーボ
モータのトルクが前記平均値トルクに揃うように、各サ
ーボモータに与える位置指令を補正するものである。
置制御装置では、前記位置指令補正手段は、一つの送り
ねじ機構をマスタ軸とし、残りの送りねじ機構をスレー
ブ軸とし、マスタ軸のサーボモータのトルクとスレーブ
軸のサーボモータのトルクとの偏差が零になるように、
スレーブ軸のサーボモータに与える位置指令を補正する
ものである。
置制御装置は、位置制御器を具備した位置ループと、速
度制御器を具備した速度ループとをカスケードに有し、
前記速度制御器がサーボモータの電流制御器へトルク指
令を出力すよう構成され、前記位置指令補正手段は前記
速度制御器が出力するトルク指令の指令値を前記サーボ
モータのトルクとして補正演算を行うものである。
明の実施の形態を詳細に説明する。
送り駆動装置の位置制御装置の実施の形態1を示してい
る。この発明による位置制御装置を適用される送り駆動
装置は、一つの移動体100に並設された同一構造の第
1送りナット101および第2送りナット102と、第
1送りナット101と第2送りナット102の各々に個
別に螺合する同一構造の第1ボールねじ103と第2ボ
ールねじ104とを有している。
104とは互いに並行して配置され、第1ボールねじ1
03は第1軸サーボモータ105により、第2ボールね
じ103は第2軸サーボモータ106により各々個別に
回転駆動されるようになっている。
第1軸サーボモータ105の回転位置(モータ位置)を
検出するモータ位置検出器として、第1軸用ロータリエ
ンコーダ107が、また、第2軸サーボモータ106に
は、第2軸サーボモータ106の回転位置(モータ位
置)を検出するモータ位置検出器として、第2軸用ロー
タリエンコーダ108が各々取り付けられている。
10と、第2軸用位置制御部20と、補正値演算部30
により構成されている。なお、この実施の形態では、第
1軸をマスタ軸とし、第2軸をスレーブ軸とする。
は、位置指令を入力し、位置指令値と第1軸用ロータリ
エンコーダ107による検出される第1軸サーボモータ
105の位置(位置フィードバック信号)との偏差を算
出する位置偏差算出部11と、第1軸の位置偏差が零に
なるような速度指令を生成する位置制御器12と、第1
軸用ロータリエンコーダ107の位置信号を微分して第
1軸サーボモータ105の速度フィードバック信号を生
成する微分器13と、位置制御器12が出力する速度指
令値と微分器13よりの速度フィードバック信号による
モータ速度との偏差を算出する速度偏差算出部14と、
第1軸の速度偏差が零になるようにトルク指令を生成す
る速度制御器15と、速度制御器15よりトルク指令を
与えられてトルク指令値に応じた電流指令を作成する電
流指令作成部16と、電流指令作成部16より電流指令
を与えられる第1軸サーボモータ用のサーボアンプ17
とにより構成されている。
は、位置指令値(第1軸用位置制御部10に与える位置
指令値と同値の位置指令値)に、後述する補正値演算部
30により生成されるモータトルク対応の補正値を加算
する位置指令補正部31を前段に有している。
指令補正部31よりの補正後の位置指令値と第2軸用ロ
ータリエンコーダ107による検出される第2軸サーボ
モータ106の位置(位置フィードバック信号)との偏
差を算出する位置偏差算出部21と、第2軸の位置偏差
が零になるような速度指令を生成する位置制御器22
と、第2軸用ロータリエンコーダ108の位置信号を微
分して第2軸サーボモータ106の速度フィードバック
信号を生成する微分器23と、位置制御器22が出力す
る速度指令値と微分器23よりの速度フィードバック信
号によるモータ速度との偏差を算出する速度偏差算出部
24と、第2軸の速度偏差が零になるようにトルク指令
を生成する速度制御器25と、速度制御器25よりトル
ク指令を与えられてトルク指令値に応じた電流指令を作
成する電流指令作成部26と、電流指令作成部26より
電流指令を与えられる第2軸サーボモータ用のサーボア
ンプ27とにより構成されている。
と、位置指令補正部31により構成されており、マスタ
軸側の速度制御器15が出力するトルク指令の指令値を
第1軸サーボモータ105のトルクTmとして補正値演
算部30に入力すると共に、スレーブ軸側の速度制御器
25が出力するトルク指令の指令値を第2軸サーボモー
タ106のトルクTsとして補正値演算部30に入力す
る。補正値演算部30は、マスタ軸側の第1軸サーボモ
ータ105のトルクTmとスレーブ軸側の第2軸サーボ
モータ106のトルクTsとの偏差が零になるように、
第2軸サーボモータ106に与える位置指令を補正する
ための補正値(モータトルク対応の補正値)を生成す
る。なお、この補正値をローパスフィルタに通すことに
より、ノイズ成分を除去することができる。
スタ軸側の第1軸サーボモータ105のトルクTmとス
レーブ軸側の第2軸サーボモータ106のトルクTsと
の偏差が零になるように補正された位置指令により位置
制御が行われる。これにより、第1軸側の送りねじのピ
ッチ誤差と第2軸側の送りねじのピッチ誤差とに相違が
あっても、また、第1ボールねじ103と第2ボールね
じ104相互に温度差が生じても、移動体100を捻る
ような異常な力が発生することが回避され、移動体10
0の位置決め精度が向上する。また、マスタ・スレーブ
間で、サーボモータ105、106が押しつけ合った
り、反発し合ったりすることがなく、これらサーボモー
タ105、106が過負荷状態になることが未然に回避
される。
モータ位置によるセミクローズドループ方式のものにし
たが、この発明による位置制御装置は、これに限られる
ことはなく、図2に示されているように、マスタ軸側は
リニアスケール110により検出される移動体100の
実移動位置によるフィードバック信号により位置ループ
を構成するフルクローズドループ方式によるものや、そ
の他、フルクローズドループ方式とセミクローズドルー
プ方式とを組み合わせたハイブリッド制御方式のものに
適用できる。
送り駆動装置の位置制御装置の実施の形態2を示してい
る。なお、図3において、図1に対応する部分は、図1
に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略す
る。
は、速度制御器15が出力するトルク指令の指令値を第
1軸サーボモータ105のトルクTmとして補正値演算
部30に入力すると共に、速度制御器25が出力するト
ルク指令の指令値を第2軸サーボモータ106のトルク
Tsとして入力し、この両トルクの平均値を算出し、各
軸のトルクが平均値トルクに揃うように、第1軸サーボ
モータ105に与える位置指令を補正するための補正値
と、第2軸サーボモータ106に与える位置指令を補正
するための補正値を生成する。
に、補正値演算部40により生成されたモータトルク対
応の補正値を加算する位置指令補正部41を前段に有し
ており、また、第2軸用位置制御部20は、位置指令値
(第1軸用位置制御部10に与える位置指令値と同値の
位置指令値)に、補正値演算部40により生成されたモ
ータトルク対応の補正値を加算する位置指令補正部42
を前段に有している。
105のトルクTmと第2軸サーボモータ106のトル
クTsとが共に平均値トルクに揃うように補正された位
置指令により位置制御が行われる。これにより、第1軸
側の送りねじのピッチ誤差と第2軸側の送りねじのピッ
チ誤差とに相違があっても、また、第1ボールねじ10
3と第2ボールねじ104相互に温度差が生じても、移
動体100を捻るような異常な力が発生することが回避
され、移動体100の位置決め精度が向上する。また、
マスタ・スレーブ間で、サーボモータ105、106が
押しつけ合ったり、反発し合ったりすることがなく、こ
れらサーボモータ105、106が過負荷状態になるこ
とが未然に回避される。
置は、セミクローズドループ方式のものに限られること
はなく、リニアスケール等により検出される移動体の実
移動位置によるフィードバック信号により位置ループを
構成するフルクローズドループ方式によるものや、その
他、フルクローズドループ方式とセミクローズドループ
方式とを組み合わせたハイブリッド制御方式のものに適
用できる。
明による送り駆動装置の位置制御方法および装置によれ
ば、各サーボモータのトルクが揃うように、サーボモー
タに与える位置指令を補正するから、送りねじ機構間の
ピッチ誤差相違量に拘わらず、また、ボールねじ相互に
温度差が生じても、移動体を捻るような異常な力が発生
することを回避して移動体の位置決め精度を向上でき、
併せてモータが過負荷状態になることを防止できる。
方法および装置によれば、各サーボモータのトルクを揃
えることは、一つの送りねじ機構をマスタ軸とし、残り
の送りねじ機構をスレーブ軸とし、マスタ軸のサーボモ
ータのトルクとスレーブ軸のサーボモータのトルクとの
偏差が零になるように、スレーブ軸のサーボモータに与
える位置指令を補正するか、あるいは、各送りねじ機構
のサーボモータのトルク平均値を算出し、各サーボモー
タのトルクが前記平均値トルクに揃うに、各サーボモー
タに与える位置指令を補正するかの何れかに一方により
行われてよく、何れの場合も、送りねじ機構間のピッチ
誤差相違量等に拘わらず、移動体を捻るような異常な力
が発生することを回避して移動体の位置決め精度を向上
でき、併せてモータが過負荷状態になることを防止でき
る。
置制御装置によれば、速度制御器が出力するトルク指令
の指令値をサーボモータのトルクとして使用するから、
サーボモータのトルク検出のための特別な手段を必要と
することがない。
実施の形態1を示すブロック線図である。
実施の形態1の応用例を示すブロック線図である。
実施の形態2を示すブロック線図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 一つの移動体を互いに並設された複数個
の送りねじ機構により送り駆動し、その複数個の送りね
じ機構を各々個別のサーボモータにより回転駆動する送
り駆動装置の位置制御方法において、 各送りねじ機構のサーボモータのトルクを検出し、各サ
ーボモータのトルクが揃うように、サーボモータに与え
る位置指令を補正することを特徴とする送り駆動装置の
位置制御方法。 - 【請求項2】 各送りねじ機構のサーボモータのトルク
平均値を算出し、各サーボモータのトルクが前記平均値
トルクに揃うように、各サーボモータに与える位置指令
を補正することを特徴とする請求項1に記載の送り駆動
装置の位置制御方法。 - 【請求項3】 一つの送りねじ機構をマスタ軸とし、残
りの送りねじ機構をスレーブ軸とし、マスタ軸のサーボ
モータのトルクとスレーブ軸のサーボモータのトルクと
の偏差が零になるように、スレーブ軸のサーボモータに
与える位置指令を補正することを特徴とする請求項1に
記載の送り駆動装置の位置制御方法。 - 【請求項4】 一つの移動体を互いに並設された複数個
の送りねじ機構により送り駆動し、その複数個の送りね
じ機構を各々個別のサーボモータにより回転駆動する送
り駆動装置の位置制御装置において、 各送りねじ機構のサーボモータのトルクを検出し、各サ
ーボモータのトルクが揃うように、サーボモータに与え
る位置指令を補正するモータトルク対応の位置指令補正
手段を有していることを特徴とする送り駆動装置の位置
制御装置。 - 【請求項5】 前記位置指令補正手段は、各送りねじ機
構のサーボモータのトルク平均値を算出し、各サーボモ
ータのトルクが前記平均値トルクに揃うように、各サー
ボモータに与える位置指令を補正することを特徴とする
請求項4に記載の送り駆動装置の位置制御装置。 - 【請求項6】 前記位置指令補正手段は、一つの送りね
じ機構をマスタ軸とし、残りの送りねじ機構をスレーブ
軸とし、マスタ軸のサーボモータのトルクとスレーブ軸
のサーボモータのトルクとの偏差が零になるように、ス
レーブ軸のサーボモータに与える位置指令を補正するこ
とを特徴とする請求項4に記載の送り駆動装置の位置制
御装置。 - 【請求項7】 位置制御器を具備した位置ループと、速
度制御器を具備した速度ループとをカスケードに有し、
前記速度制御器がサーボモータの電流制御器へトルク指
令を出力すよう構成され、前記位置指令補正手段は前記
速度制御器が出力するトルク指令の指令値を前記サーボ
モータのトルクとして補正演算を行うことを特徴とする
請求項4〜6の何れかに記載の送り駆動装置の位置制御
装置。
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2001
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JP2017041075A (ja) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置、位置制御システム、及びモータ制御方法 |
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