JP2015201968A - 同期加工における同期誤差を低減するサーボ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は2つの軸を同期させながら制御するサーボ制御装置において2軸間で生じる周期的でない同期誤差を低減するサーボ制御装置を提供ずることにある。【解決手段】本発明のサーボ制御装置は、第一位置フィードバック取得部と、第二位置フィードバック取得部と、取得した第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部と、変換した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部と、第二の軸の位置指令と第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部と、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部と、フィルタ処理部の出力を使って第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図6
Description
本発明は、電動機を使用した工作機械等の機械を制御するサーボ制御装置に関し、特に電動機が駆動する2つの軸が同期しながら加工を行う際の同期誤差を低減するサーボ制御装置に関する。
工作機械では複数の軸が同期して被加工物であるワークを加工する場合がある。その中で、特に第一の軸と第二の軸の2つの軸を同期させ、かつ、その同期比率が一定である加工としては、例えば以下のような加工がある。
第1の例として、ねじ切り加工法が知られている。図1にねじ切り加工を行う加工システムの概略図を示す。ねじ切り加工システム1000は、被加工物である棒材ワーク1001を回転させるマスターモータ1002と、工具であるカッター1003を移動させるスレーブモータ1004とを同期させながら加工を行うものである。棒材ワーク1001の回転に所定の比率で同期してカッター1003を移動させることで、棒材ワーク1001に雄ねじを形成する。また、カッター1003を固定させて棒材ワーク1001を移動させてもよい。
第2の例として、ねじ立て(リジッドタップ)加工法が知られている。図2にねじ立て加工システムの概略図を示す。ねじ立て加工システム1010は、工具であるタッパー1013を回転させるスレーブモータ1014と、工具であるタッパー1013を移動させるマスターモータ1012とを同期させながら被加工物であるワーク1011に加工を行うものである。タッパー1013の回転に所定の比率で同期してタッパー1013を移動させることで、ワーク1011の穴の内側に雌ねじを形成する。また、タッパー1013を固定させてワーク1011を移動させてもよい。
第3の例として、創成歯車加工法が知られている。図3に創成歯車加工システムの概略図を示す。創成歯車加工システム1020において、被加工物であるワーク歯車1021はワーク軸であるC軸に固定され、C軸はスレーブモータ1024によって回転する。一方、工具であるグラインダ1023は工具軸であるB軸に固定され、B軸はマスターモータ1022によって回転する。このとき、工具軸(マスター)とワーク軸(スレーブ)の回転が所定比率(=条数/歯数、以降「同期比」と呼ぶ)で同期することで加工が行われる。
一般に上記のような加工制御では、以下のような2つの方法が用いられている。
1)フィードバック追従方式
フィードバック追従方式は、マスター軸のフィードバックに同期比を掛けて、スレーブ軸の指令とする方法である(例えば、特許文献1)。
図4にフィードバック追従方式を用いた加工システムの概略図を示す。フィードバック追従方式を用いたサーボ制御装置1040は、工具1031をマスター軸の周りに回転させるマスターモータ1033を制御する第一サーボ制御部1043と、ワーク1032を回転させるスレーブモータ1034を制御する第二サーボ制御部1041とを備え、マスター軸のフィードバックに乗算部1042で同期比(ギヤ比)を掛けて、スレーブ軸の指令とする。
1)フィードバック追従方式
フィードバック追従方式は、マスター軸のフィードバックに同期比を掛けて、スレーブ軸の指令とする方法である(例えば、特許文献1)。
図4にフィードバック追従方式を用いた加工システムの概略図を示す。フィードバック追従方式を用いたサーボ制御装置1040は、工具1031をマスター軸の周りに回転させるマスターモータ1033を制御する第一サーボ制御部1043と、ワーク1032を回転させるスレーブモータ1034を制御する第二サーボ制御部1041とを備え、マスター軸のフィードバックに乗算部1042で同期比(ギヤ比)を掛けて、スレーブ軸の指令とする。
2)指令分配方式
指令分配方式は、マスター軸の指令に同期比を掛けて、スレーブ軸の指令とする方法である(例えば、特許文献2)。
図5に指令分配方式を用いた加工システムの概略図を示す。指令分配方式を用いたサーボ制御装置1050は、工具1031をマスター軸の周りに回転させるマスターモータ1033を制御する第一サーボ制御部1053と、ワーク1032を回転させるスレーブモータ1034を制御する第二サーボ制御部1051とを備え、マスター軸の指令に乗算部1052で同期比(ギヤ比)を掛けて、スレーブ軸の指令とする。
指令分配方式は、マスター軸の指令に同期比を掛けて、スレーブ軸の指令とする方法である(例えば、特許文献2)。
図5に指令分配方式を用いた加工システムの概略図を示す。指令分配方式を用いたサーボ制御装置1050は、工具1031をマスター軸の周りに回転させるマスターモータ1033を制御する第一サーボ制御部1053と、ワーク1032を回転させるスレーブモータ1034を制御する第二サーボ制御部1051とを備え、マスター軸の指令に乗算部1052で同期比(ギヤ比)を掛けて、スレーブ軸の指令とする。
上記1)は、マスター軸のフィードバックをスレーブ軸の指令とすることで、マスター軸の速度変動に対しても同期誤差を小さくできるメリットがある。しなしながら、工具、ワーク、及びこれらを駆動する機構部の剛性に依存した振動がある場合、その振動が下記の様なループで増幅されて不安定になるデメリットがある。
振動→マスター(工具)→マスター軸フィードバック→スレーブ軸指令→スレーブ軸制御→スレーブ(ワーク)→マスター(工具)
振動→マスター(工具)→マスター軸フィードバック→スレーブ軸指令→スレーブ軸制御→スレーブ(ワーク)→マスター(工具)
一方、上記2)は、マスター軸指令をスレーブ軸の指令とするために、上記のループが形成されないため、振動の増幅は発生せず、安定性に優れるというメリットがある。しかしながら、マスター軸の速度変動に対しては同期誤差が発生するデメリットがある。
従来、このような加工では、加工条件や機械条件に応じて、上記の2つの方法を使い分けていた。例えば、マスター軸に減速機を使用するような機械では、マスター軸のサーボ剛性が高くできない。従って、加工外乱が大きいとマスター軸の速度変動が発生することとなる。このような場合は、上記1)の制御方法が採用される。
一方、加工の負荷外乱と、工具、ワーク、及びこれらを駆動する機構部の剛性に依存して振動が発生する場合、上記のようなループで振動が増幅するのを避けるため、上記2)の制御方法が採用される。
このように従来技術では、マスター軸のサーボ剛性が低く、加工外乱によって速度変動が生じるような機械で、かつ上記機械剛性に依存した振動が発生するような場合、同期誤差を十分に低減することができないという問題があった。
従来は、このような場合において、上記2)の制御方法を基にして、マスター軸とスレーブ軸との同期誤差を使って、一方の軸を補正する方法が行われていた。
例えば、マスター軸と、これに同期するスレーブ軸の同期誤差と学習制御を使って、スレーブ軸の位置偏差を補正する方法が知られている(例えば、特許文献3)。この従来技術によれば、上記2)の制御方法を基にして、周期的な同期誤差を低減するように、同期誤差と学習制御を使ってスレーブ軸の位置偏差を補正している。この方法は、学習制御により周期的な偏差に関しては、同期誤差を低減する事が可能であるが、周期的でない同期誤差については低減できないという問題がある。なお、この従来技術では帯域を制限するためのフィルタ手段が開示されているが、これは所定の帯域以下の周期的な同期誤差に対して位置補正を行うが、所定の帯域以下であっても周期的でない同期誤差に対しては位置補正を行わない、むしろ増幅する性質がある、と言う問題がある。
一般に、工具、ワーク、及びこれらを駆動する機構部の剛性に依存して発生する振動は高い周波数となる。例えば、この高い周波数は100Hz以上であって、サーボでは制御が困難な領域の周波数を指す。一方、加工の負荷外乱や工具、ワークの回転に同期した周波数成分は低い周波数となる。例えば、この低い周波数は30Hz未満であって、サーボで制御が可能な領域の周波数を指す。
本発明の目的は、2つの軸を同期させながら制御するサーボ制御装置において、2つの軸の間で生じる同期誤差を低減するサーボ制御装置を提供することにある。
本発明の一実施例に係るサーボ制御装置は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の位置フィードバックを取得する第一位置フィードバック取得部と、第二の軸の位置フィードバックを取得する第二位置フィードバック取得部と、取得した第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部と、変換した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部と、第二の軸の位置指令と第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部と、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部と、フィルタ処理部の出力を使って、第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の他の実施例に係るサーボ制御装置は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の速度指令を取得する速度指令取得部と、取得した第一の軸の速度指令を、同期比を使って第二の軸の速度指令に相当する値に変換する速度指令変換部と、第一の軸の速度フィードバックを取得する第一速度フィードバック取得部と、取得した第一の軸の速度フィードバックを、同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに相当する値に変換する第一速度フィードバック変換部と、変換した第一の軸の速度指令と、変換した第一の軸の速度フィードバックとの速度差を計算する速度差計算部と、速度差を入力として、所定の周波数領域の速度差成分を抽出するフィルタ処理部と、フィルタ処理部の出力と変換した第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する速度指令補正部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、同期誤差をローパスフィルタ処理することにより、高い周波数の同期誤差を遮断し、低い周波数の同期誤差だけを抽出し、これを使って一方の軸の位置偏差を補正することができる。高い周波数を遮断することで、高い周波数の振動の増幅を抑制し、マスター軸の低い周波数の速度変動による同期誤差を低減することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明に係るサーボ制御装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
[実施例1]
まず、本発明の実施例1に係るサーボ制御装置について説明する。図6に本発明の実施例1に係るサーボ制御装置を含むシステムのブロック図を示す。本発明の実施例1に係るサーボ制御装置101は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の位置フィードバックを取得する第一位置フィードバック取得部1と、第二の軸の位置フィードバックを取得する第二位置フィードバック取得部2と、取得した第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部3と、変換した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部4と、第二の軸の位置指令と第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部5と、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部6と、フィルタ処理部の出力を使って、第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部7と、を備えたことを特徴とする。
まず、本発明の実施例1に係るサーボ制御装置について説明する。図6に本発明の実施例1に係るサーボ制御装置を含むシステムのブロック図を示す。本発明の実施例1に係るサーボ制御装置101は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の位置フィードバックを取得する第一位置フィードバック取得部1と、第二の軸の位置フィードバックを取得する第二位置フィードバック取得部2と、取得した第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部3と、変換した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部4と、第二の軸の位置指令と第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部5と、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部6と、フィルタ処理部の出力を使って、第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部7と、を備えたことを特徴とする。
本発明の実施例1に係るサーボ制御装置101は、創成歯車加工において、工具軸である第一の軸の位置フィードバックに同期比(ギヤ比)を掛けた位置指令と、ワーク軸である第二の軸の位置フィードバックの差分を積算した同期誤差を計算し、この同期誤差からワーク軸の偏差を減算した結果をローパスフィルタに通して高周波成分を除去し、これを使ってワーク軸の偏差を補正する点を特徴としている。ローパスフィルタの帯域を適切に選ぶことで、振動を抑制して安定性を向上し、工具軸の速度変動による同期誤差の低減効果も期待できる。
次に、本発明の実施例1に係るサーボ制御装置の構成について説明する。サーボ制御装置101は、上位制御装置200から位置指令または速度指令を取得し、取得した位置指令または速度指令に基づいて、工具31をマスター軸の周りに回転させるマスターモータ33を駆動させるとともに、マスターモータ33と一定の同期比で同期させながら、ワーク32をスレーブ軸の周りに回転させるスレーブモータ34を駆動させる。
上位制御装置200から取得した、マスターモータ33を駆動するための位置指令は、第一減算器10に入力され、第一の軸であるマスター軸の位置フィードバックが減算されて、第一の軸の位置偏差が計算される。さらに、計算された第一の軸の位置偏差は、第一積算処理部13及び第一ポジションゲイン調整部15を経た後、速度制御部、電流制御部、及びアンプ(図示せず)を介してマスターモータ33に入力される。
マスターモータ33の近傍には位置センサ(図示せず)が設けられており、検出した位置データは、フィードバックされて第一位置フィードバック取得部1に入力される。第一位置フィードバック取得部1で取得した位置データを時間で微分することにより工具速度を算出することができる。
サーボ制御装置101には、同期比取得部9が設けられており、同期比取得部9は、上位制御装置200から同期比を取得する。取得した同期比に基づいて、工具31を回転させるマスターモータ33を駆動するための位置指令または速度指令(第一の軸の指令)から、ワーク32を回転させるためのスレーブモータ34を駆動するための位置指令または速度指令(第二の軸の指令)を算出する。ただし、このような構成には限られず、サーボ制御装置101が上位制御装置200から第一の軸の指令と第二の軸の指令を取得し、取得した第一の軸の指令と第二の軸の指令から同期比を計算する同期比計算部を設けるようにしてもよい。
同期比取得部9により取得された同期比を用いて算出された、スレーブモータ34を駆動するための位置指令は、位置偏差計算部5に入力され、第二の軸であるスレーブ軸の位置フィードバックが減算され、第二の軸の位置偏差が計算される。さらに、計算された第二の軸の位置偏差は、第二積算処理部11、位置偏差補正部7、及び第二ポジションゲイン調整部14を経た後、速度制御部、電流制御部、及びアンプ(図示せず)を介してスレーブモータ34に入力される。
スレーブモータ34の近傍には位置センサ(図示せず)が設けられており、検出された位置データは、第二の軸の位置フィードバックとして第二位置フィードバック取得部2に入力される。
変換部3は、第一位置フィードバック取得部1が取得した、マスターモータ33の中心軸であるマスター軸(第一の軸)の位置フィードバックを、同期比取得部9が取得した同期比を使って、スレーブモータ34の中心軸であるスレーブ軸(第二の軸)の位置フィードバックに相当する値に変換する。
同期誤差計算部4は、変換部3で変換されたマスター軸(第一の軸)の位置フィードバックと、第二位置フィードバック取得部2が取得したスレーブ軸(第二の軸)の位置フィードバックとの差分を算出し、これを同期誤差として出力する。計算された同期誤差は、第三積算処理部12で積分される。
第三積算処理部12で積分された同期偏差は、第二減算器8に入力され、第二積算処理部11で積分された第二の軸の位置偏差との差分が計算されて、フィルタ処理部6に入力される。
フィルタ処理部6は、同期誤差と第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出し、補正データとして出力する。フィルタ処理部6は、ローパスフィルタを有し、伝達関数は1/(1+sτ)で表される。ここで、s=jωはラプラス変換の変数であり、τはフィルタの時定数である。時定数τをゼロに設定すると、上記1)の制御方法となり、時定数τを∞に設定すると、上記2)の制御方法になる。
位置偏差補正部7は、フィルタ処理部6から出力された補正データを使って、第二の軸の位置偏差を補正する。
ここで、位置偏差補正部7には、フィルタ処理部6から出力された補正データが常時入力されるようにする代わりに、工具31と被加工物であるワーク32が同期動作中である場合にのみ入力されるようにしてもよい。即ち、工具31とワーク32の近傍に、これらが同期動作中であるか否かを示す加工状態信号を出力する加工状態センサ40を設置し、位置偏差補正部7は、加工状態信号に応じて第二の軸の位置偏差を補正するように、スイッチSW1を設けるようにしてもよい。例えば、AE(アコースティックエミッション)センサで、工具31とワーク32が接触したことを検出して、これを以って加工状態になったと判断し、加工状態信号をONしてもよい。また、加工状態センサ40を使用せずに、工具軸用駆動モータ33、もしくはワーク軸用駆動モータ34のトルク指令(もしくは電流フィードバック)の変化(工具とワークが接触すると負荷が増加するのでトルク指令もしくは電流フィードバックが増加する)から加工状態になったと判断し、加工状態信号をONしてもよい。
次に、本発明の実施例1に係るサーボ制御装置の動作手順について、図7のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS101において、第一フィードバック取得部1が、第一の軸の位置フィードバックを取得する。次に、ステップS102において、第二位置フィードバック取得部2が、第二の軸の位置フィードバックを取得する。
次に、ステップS103において、同期比をCNCである上位制御装置200から同期比取得部9が取得、もしくは同期比計算部が指令から計算する。
次に、ステップS104において、変換部3が、第一の軸の位置フィードバックを、同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに変換する。次に、ステップS105において、同期誤差計算部4が、換算した第一の軸の位置フィードバックと第二の軸の位置フィードバックの差から同期誤差を計算する。
次に、ステップS106において、フィルタ処理部6が、計算した同期誤差と第二の軸の偏差の差分をフィルタ処理する。次に、ステップS107において、位置偏差補正部7が、工具31と被加工物であるワーク32が同期中か否かを示す加工状態信号に基づいて、加工状態にあるいか否かを判断する。
工具31と被加工物であるワーク32が加工状態にある場合には、位置偏差補正部7は、工具31を回転させるマスターモータ33と、ワーク32を回転させるスレーブモータ34とが同期中であると判断し、ステップS108において、位置偏差補正部7は、フィルタ出力を使って、第二の軸の位置偏差を補正する。
一方、工具31と被加工物であるワーク32が加工状態ではない場合には、マスターモータ33と、スレーブモータ34とは同期中ではない(非同期)であると判断し、一連の動作を終了する。
次に、本発明の実施例1に係るサーボ制御装置によって得られる効果について説明する。図8に、創成歯車加工において、工具軸とワーク軸が所定のギヤ比で同期運転をしている場合において、1Hzの加工外乱により工具軸の速度変動が発生し、さらにワーク軸は300Hzの固有振動が発生するモデルに対して、数値シミュレーションを行った結果を示す。図8(a)〜(c)の各グラフにおいて、縦軸は同期誤差の大きさ、横軸は時間を表す。
図8(a)は、上記2)で説明した指令分配方式(FSC)の場合の同期誤差を示す。指令分配方式(FSC)の場合では、工具軸の速度変動1Hzが同期誤差として発生することがわかる。
図8(b)は、上記1)で説明したフィードバック追従方式(EGB)の場合の同期誤差を示す。フィードバック追従方式(EGB)の場合では、300Hzの振動が発生し、不安定になることがわかる。
図8(c)は、本発明の実施例1に係るサーボ制御装置を用いた場合の同期誤差を示す。本発明の実施例1に係るサーボ制御装置を用いることにより、300Hzの振動は低減し、さらに1Hzの同期誤差も低減できることがわかる。
以上説明したように、本発明の実施例1に係るサーボ制御装置によれば、2つの電動機の同期誤差を使って補正を求め、これを一方の軸の位置偏差に加算することで、同期誤差を低減することができる。
[実施例2]
次に、本発明の実施例2に係るサーボ制御装置について説明する。図9に本発明の実施例2に係るサーボ制御装置を含むシステムのブロック図を示す。本発明の実施例2に係るサーボ制御装置102は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の速度指令を取得する速度指令取得部21と、取得した第一の軸の速度指令を、同期比を使って第二の軸の速度指令に相当する値に変換する速度指令変換部22と、第一の軸の速度フィードバックを取得する第一速度フィードバック取得部23と、取得した第一の軸の速度フィードバックを、同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに相当する値に変換する第一速度フィードバック変換部24と、変換した第一の軸の速度指令と、変換した第一の軸の速度フィードバックとの速度差を計算する速度差計算部25と、速度差を入力として、所定の周波数領域の速度差成分を抽出するフィルタ処理部6と、フィルタ処理部の出力と変換した第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する速度指令補正部26と、を備えたことを特徴とする。
次に、本発明の実施例2に係るサーボ制御装置について説明する。図9に本発明の実施例2に係るサーボ制御装置を含むシステムのブロック図を示す。本発明の実施例2に係るサーボ制御装置102は、電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、第一の軸の速度指令を取得する速度指令取得部21と、取得した第一の軸の速度指令を、同期比を使って第二の軸の速度指令に相当する値に変換する速度指令変換部22と、第一の軸の速度フィードバックを取得する第一速度フィードバック取得部23と、取得した第一の軸の速度フィードバックを、同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに相当する値に変換する第一速度フィードバック変換部24と、変換した第一の軸の速度指令と、変換した第一の軸の速度フィードバックとの速度差を計算する速度差計算部25と、速度差を入力として、所定の周波数領域の速度差成分を抽出するフィルタ処理部6と、フィルタ処理部の出力と変換した第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する速度指令補正部26と、を備えたことを特徴とする。
実施例2に係るサーボ制御装置は実施例1に係るサーボ制御装置に加えて、下記のフィードフォワード制御を行うことで、同期誤差の低減効果をさらに向上させることができる。
工具軸の速度指令にギヤ比を掛けた速度指令と、工具軸の速度フィードバックにギヤ比を掛けた速度との差分を計算する。その差分をローパスフィルタ処理した結果と、上記速度指令とを加算し、その結果にフィードフォワード係数を掛けて、ワーク軸の速度指令を補正する。ローパスフィルタの帯域を適切に選ぶことで、工具軸の速度変動による同期誤差を低減する効果が期待できる。
図9においてFFはフィードフォワード係数を表す。ローパスフィルタの時定数がゼロの場合、フィードフォワード制御は工具軸の速度指令を使い、時定数が∞の場合、フィードフォワード制御は工具軸の速度フィードバックを使う。
ここで、速度指令補正部26には、フィルタ処理部6から出力された補正データが常時入力されるようにする代わりに、工具31と被加工物であるワーク32が同期動作中である場合にのみ入力されるようにしてもよい。即ち、工具31とワーク32の近傍に、これらが同期動作中であるか否かを示す加工状態信号を出力する加工状態センサ40を設置し、速度指令補正部26は、加工状態信号に応じて第二の軸の位置偏差を補正するように、スイッチSW2を設けるようにしてもよい。
次に、本発明の実施例2に係るサーボ制御装置の動作手順について、図10のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS201において、速度指令取得部21が、第一の軸の速度指令を取得する。次に、ステップS202において、第一速度フィードバック取得部23が、第一の軸の速度フィードバックを取得する。
次に、ステップS203において、同期比をCNCである上位制御装置200から同期比取得部9が取得、もしくは同期比計算部が指令から計算する。
次に、ステップS204において、速度指令変換部22が、第一の軸の速度指令を、同期比を使って第二の軸の速度指令に変換する。次に、ステップS205において、第一速度フィードバック変換部24が、第一の軸の速度フィードバックを、同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに変換する。次に、ステップS206において、速度差計算部25が、換算した第一の軸の速度指令と第一の軸の速度フィードバックから速度差を計算する。
次に、ステップS207において、フィルタ処理部6が、計算した速度差をフィルタ処理する。次に、ステップS208において、速度指令補正部26が、工具31と被加工物であるワーク32が同期中か否かを示す加工状態信号に基づいて、加工状態にあるいか否かを判断する。
工具31と被加工物であるワーク32が加工状態にある場合には、速度指令補正部26は、工具31を回転させるマスターモータ33と、ワーク32を回転させるスレーブモータ34とが同期中であると判断し、ステップS209において、速度指令補正部26は、フィルタ出力を使って、変換した第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する。
一方、工具31と被加工物であるワーク32が加工状態ではない場合には、マスターモータ33と、スレーブモータ34とは同期中ではない(非同期)であると判断し、一連の動作を終了する。
実施例2に係るサーボ制御装置によれば、実施例1に係るサーボ制御装置に加えて、上記のフィードフォワード制御を行うことで、同期誤差の低減効果をさらに向上させることができる。
1 第一位置フィードバック取得部
2 第二位置フィードバック取得部
3 変換部
4 同期誤差計算部
5 位置偏差計算部
6 フィルタ処理部
7 位置偏差補正部
8 第二減算器
9 同期比取得部
10 第一減算器
11 第二積算処理部
12 第三積算処理部
13 第一積算処理部
14 第二ポジションゲイン調整部
15 第一ポジションゲイン調整部
21 速度指令取得部
22 速度指令変換部
23 第一速度フィードバック取得部
24 第一速度フィードバック変換部
25 速度差計算部
26 速度指令補正部
2 第二位置フィードバック取得部
3 変換部
4 同期誤差計算部
5 位置偏差計算部
6 フィルタ処理部
7 位置偏差補正部
8 第二減算器
9 同期比取得部
10 第一減算器
11 第二積算処理部
12 第三積算処理部
13 第一積算処理部
14 第二ポジションゲイン調整部
15 第一ポジションゲイン調整部
21 速度指令取得部
22 速度指令変換部
23 第一速度フィードバック取得部
24 第一速度フィードバック変換部
25 速度差計算部
26 速度指令補正部
Claims (6)
- 電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、
第一の軸の位置フィードバックを取得する第一位置フィードバック取得部と、
第二の軸の位置フィードバックを取得する第二位置フィードバック取得部と、
取得した前記第一の軸の位置フィードバックを、前記同期比を使って第二の軸の位置フィードバックに相当する値に変換する変換部と、
変換した前記第一の軸の位置フィードバックと前記第二の軸の位置フィードバックとの差分である同期誤差を計算する同期誤差計算部と、
第二の軸の位置指令と前記第二の軸の位置フィードバックとの差分である第二の軸の位置偏差を計算する位置偏差計算部と、
前記同期誤差と前記第二の軸の位置偏差との差分を入力として、所定の周波数領域の成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部の出力を使って、前記第二の軸の位置偏差を補正する位置偏差補正部と、
を備えたことを特徴とするサーボ制御装置。 - 電動機により第一の軸及び第二の軸を所定の同期比で同期運転させて被加工物を加工する工作機械において、
第一の軸の速度指令を取得する速度指令取得部と、
取得した前記第一の軸の速度指令を、前記同期比を使って第二の軸の速度指令に相当する値に変換する速度指令変換部と、
第一の軸の速度フィードバックを取得する速度フィードバック取得部と、
取得した前記第一の軸の速度フィードバックを、前記同期比を使って第二の軸の速度フィードバックに相当する値に変換する速度フィードバック変換部と、
変換した前記第一の軸の速度指令と、変換した前記第一の軸の速度フィードバックとの速度差を計算する速度差計算部と、
前記速度差を入力として、所定の周波数領域の速度差成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部の出力と変換した前記第一の軸の速度指令を使って、第二の軸の速度指令を補正する速度指令補正部と、
を備えたことを特徴とするサーボ制御装置。 - 上位制御装置から同期比を取得する同期比取得部を備えた、請求項1または2に記載のサーボ制御装置。
- 第一の軸の指令と第二の軸の指令から前記同期比を計算する同期比計算部を備えた、請求項1または2に記載のサーボ制御装置。
- 前記位置偏差補正部は、工具と被加工物が同期中か否かを示す加工状態信号に応じて前記第二の軸の位置偏差を補正する、請求項1に記載のサーボ制御装置。
- 前記速度指令補正部は、工具と被加工物が同期中か否かを示す加工状態信号に応じて前記第二の軸の速度指令を補正する、請求項2に記載のサーボ制御装置。
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