JP2668876B2 - サーボモータ制御装置 - Google Patents
サーボモータ制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はサーボモータの制御装置に係り、特に、連続
する工程間でサーボモータを停止させることなく一連の
作動を連続して行わせる制御装置に関するものである。 従来技術 各種のNC工作機械，ロボット等においてサーボモータ
が多用されている。そして、かかるサーボモータの作動
を制御するための制御装置は、一般に、予め定められた
作動指定プログラムに従ってサーボモータが作動するよ
うにフィードバック制御するようになっている。すなわ
ち、例えば目標回転位置および目標回転速度を指令する
指導指令プログラムが設定されると、サーボモータの回
転速度が０の状態から目標回転速度となるまで増速した
後、その目標回転速度で定速回転させ、その後、減速し
て回転速度が０となった時に目標回転位置に到達するよ
うに、回転位置や回転速度を制御要素としてサーボモー
タをフィードバック制御するのである。特開昭60−2084
号公報に記載されている装置は、サーボモータの回転位
置および回転速度を制御要素としてフィードバック制御
する制御装置の一例である。 発明が解決しようとする問題点 ところで、かかる従来のサーボモータ制御装置におい
ては、サーボモータを順次作動させるために複数の一連
の作動指令プログラムが設定されると、特にサーボモー
タの回転位置を位置決めする必要がない速度指令の場合
でも、一つの作動指令プログラムによる作動が終了する
毎にサーボモータを一旦停止させ、その後、次の作動指
令プログラムに従って新たに作動を開始させるようにな
っていた。このため、先の作動指令プログラムの終了時
における減速、および後の作動指定プログラムの開始時
における増速に伴う無駄時間が多く、一連の作動指令プ
ログラムを終了させるまでの時間が長くなるという問題
があった。 問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、複数の一連の作動指令プ
ログラムが設定された場合にサーボモータの作動を一々
停止させることなく連続的に作動させるようにすること
にある。 そして、かかる目的を達成するため、本発明は、
（ａ）サーボモータを順次作動させるための複数の各工
程毎に、それぞれそのサーボモータの目標回転位置，そ
の目標回転位置に到達するまでの目標所要時間，目標回
転速度，および目標加速度または目標出力トルクの中の
任意の３つのデータを設定した作動指令プログラムが入
力される設定入力手段と、（ｂ）連続する工程間で前記
サーボモータを停止させることなく前の工程の目標回転
速度から次の工程の目標回転速度へ変速し、且つ各工程
ではそれぞれ前記３つのデータを満足するように、一連
の制御パターンを予め定められた基本制御パターンに基
づいて前記作動指令プログラム毎に作成する制御パター
ン作成手段とを有し、（ｃ）その制御パターンに従って
前記サーボモータが一連の作動を連続して行うように、
回転位置，回転速度，および加速度または出力トルクを
制御要素としてフィードバック制御することを特徴とす
る。 作用および発明の効果 かかる本発明のサーボモータ制御装置によれば、一つ
の作動指令プログラムによる作動の終了時にサーボモー
タを一々停止させることなく、次の作動指令プログラム
による作動を連続して行わせることとなり、増速および
減速に伴う無駄時間が解消して一連の作動指令プログラ
ムを終了させるまでの時間が短縮されるのである。 また、前記サーボモータは、回転位置，回転速度，お
よび加速度または出力トルクを制御要素としてフィード
バック制御されるため、上記制御パターンに対するサー
ボモータの追従遅れが少なくなり、サーボモータはその
制御パターンに従って高い精度で作動させられる。 実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。 先ず、第１図は本実施例のサーボモータ制御装置のハ
ードウェア構成を示すブロック線図であり、設定入力器
10,CPU12,ROM14およびRAM16を備えている。設定入力器1
0は、ACサーボモータ18の制御データを設定入力するた
めのもので、キー入力，紙テープ，磁気テープ等によっ
てその制御データをCPU12に入力する。 制御データは、例えば第２図に示されているように複
数の一連の工程データから成り、その工程データは指令
プログラムと指令内容とから構成されている。指令プロ
グラムには、位置指令プログラム「POS」，速度指令プ
ログラム「SPD」，待機指令プログラム「TIME」，デー
タ指令プログラム「JMP」等がある。位置指令プログラ
ム「POS」および速度指令プログラム「SPD」はそれぞれ
作動指令プログラムを成すもので、その指令内容には、
ACサーボモータ18の目標回転位置X,目標回転速度F,目標
加速度K,および目標回転位置Ｘに到達するまでの目標所
要時間Ｅの４つの設定要素が含まれており、これ等は予
め制御装置に設定されている基本制御パターンに基づい
て所望する値に設定される。 上記基本制御パターンは、例えば第３図〜第６図に概
念的に示されているようなものである。第３図の基本制
御ターンは、第２図における工程データNo.01のように
単独に設けられた位置指令プログラム「POS」や速度指
定プログラム「SPD」に適用されるもので、時間０〜t1
の増速段階I,時間t1〜t2の定速段階II,および時間t1〜t
2の減速段階IIIから成る。そして、前記目標回転位置Ｘ
は回転速度と時間との積である面積Ｓを定め、目標回転
速度Ｆは定速段階IIにおける回転速度ｖを定め、目標加
速度Ｋは増速段階Ｉおよび減速段階IIIにおける加速度
を定め、目標所要時間Ｅは時間t3を定める。 また、第４図の基本制御パターンは、第２図における
工程データNo.03のように複数の一連の作動指令プログ
ラムの中の最先の作動指令プログラムであって、且つ目
標回転位置ＸにACサーボモータ18を位置決めする必要の
ない速度指令プログラム「SP」に適用されるもので、時
間０〜t1の増速段階I,時間t1〜t2の定速段階II,および
時間t1〜t3の変速段階III（図では減速している）から
成る。そして、前記目標回転位置Ｘは面積Ｓを定め、目
標回転速度Ｆは定速段階IIにおける回転速度v1を定め、
目標加速度Ｋは増速段階Ｉおよび変速段階IIIにおける
加速度を定め、目標所要時間Ｅは時間t3を定める。な
お、時間t3における回転速度v2は次の作動指令プログラ
ムにおける目標回転速度Ｆが適用される。 また、第５図の基本制御パターンは、第２図における
工程データNo.04,05のように複数の一連の作動敷プログ
ラムの中の中間の作動指令プログラムであって、且つ目
標回転位置ＸにACサーボモータ18を位置決めする必要の
ない速度指令プログラム「SPD」に適用されるもので、
時間０〜t1の定速段階I,および時間t1〜t2の変速段階II
（図では減速している）から成る。そして、前記目標回
転位置Ｘは面積Ｓを定め、目標回転速度Ｆに定速段階Ｉ
における回転速度v1を定め、目標加速度Ｋは変速段階II
における加速度を定め、目標所要時間Ｅは時間t2を定め
る。なお、時間t2における回転速度v2は次の作動指令プ
ログラムにおける目標回転速度Ｆが適用される。 更に、第６図の基本制御パターンは、第２図における
工程データNo.06のように複数の一連の作動指令プログ
ラムの中の最後の位置指令プログラム「POS」や速度指
令プログラム「SPD」に適用されるもので、時間０〜t1
の定速段階I,および時間t1〜t2の減速段階IIから成る。
そして、前記目標回転位置Ｘは面積Ｓを定め、目標回転
速度Ｆは定速段階Ｉにおける回転速度ｖを定め、目標加
速度Ｋは減速段階IIにおける加速度を定め、目標所要時
間Ｅは時間t2を定める。 ここで、このような基本制御パターンは、上記目標回
転位置X,目標回転速度F,目標加速度Ｋおよび目標所要時
間Ｅの中の任意の３つが設定されれば残りの１つは一義
的に定まるため、４つの設定要素の中の３つの任意に選
択して設定すればよい。まあ、上記目標回転位置X,目標
回転速度Ｆおよび目標加速度Ｋは、ACサーボモータ18に
より送りねじ20を介して駆動されるNCテーブル22の位
置，移動速度および加速度で設定することもできる。こ
れは、NCテーブル22の位置，移動速度および加速度はAC
サーボモータ18の回転位置，回転速度および加速度と１
対１で対応するもので、実質的に目標回転位置X,目標回
転速度Ｆおよび目標加速度Ｋを設定することと同じだか
らである。本発明は、このような設定の仕方をも含むも
のである。 また、前記待機指令プログラム「TIME」は一定時間だ
けACサーボモータ18の作動を停止させるもので、データ
指令プログラム「JMP」は次に実行させるべき工程デー
タを指令するものである。 第１図に戻って、前記ROM14は、前記位置指令プログ
ラム「POS」および速度指令プログラム「SPD」に基づい
て制御パターンを作成するとともに、ACサーボモータ18
がその制御パターンに従って作動するように、回転位
置，回転速度および加速度を制御要素としてフィードバ
ック制御するための一連の処理ロジックが記憶されてい
るプログラムメモリ24を備えており、RAM16は、前記制
御データおよび制御パターンが記憶される制御データメ
モリ26および制御パターンメモリ28を備えている。そし
て、CPU12は、上記ROM14のプログラムメモリ24に記憶さ
れた処理ロジックに従って信号処理を行い、ACサーボモ
ータ18を駆動するための駆動信号SSをモータ駆動装置30
に出力する。このCPU12には、上記制御データの他にモ
ータ電流検出器32からA/Dコンバータ34を経てACサーボ
モータ18の実際のモータ電流を表す電流信号SAが供給さ
れるとともに、エンコーダ36からACサーボモータ18の実
際の回転位置を表す位置信号SXが供給されるようになっ
ている。 このように構成されたサーボモータ制御装置は、第７
図のブロック線図に示されている機能を備えている。こ
の機能は前記プログラムメモリ24に記憶されている処理
ロジックが実行されることによって発揮されるもので、
前記設定入力器10から入力された制御データは先ず制御
データメモリ26に記憶される。本実施例では、この制御
データメモリ26と設定入力器10とによって設定入力手段
が構成されており、前記第２図の工程データNo.03〜06
が、ACサーボモータ18を順次作動させるための、複数の
一連の作動指令プログラムに相当する。 制御データメモリ26に記憶された制御データは、その
後その制御データの中のフィードバック制御を行うべき
指令プログラム、本実施例では位置指令プログラムおよ
び速度指令プログラムを一工程データ毎に読み出して制
御パターン作成ブロック38に供給する。制御パターン作
成ブロック38は、読み出された位置指令プログラム，速
度指令プログラムと前記基本制御パターンとに基づい
て、その指令プログラム通りにACサーボモータ18を作動
させるための制御パターンを作成する。すなわち、前記
工程データNo.01の制御パターンは、第３図の基本制御
パターンに基づいてACサーボモータ18が位置すべき理論
上の回転位置を予め定められた所定の時間間隔、例えば
1m秒毎に求めて作成される。第８図は、このようにして
作成された工程データNo.01の制御パターンを概念的に
示したものである。 また、前記工程データNo.03の制御パターンは、第４
図の基本制御パターンに基づいて上記と同様にして作成
される。この場合に、定速段階から変速段階へ移行する
変調開始点は、第４図の基本制御パターンから直接求め
ることも可能であるが、第９図に示されているように第
３図の基本制御パターンを利用し、面積S1とS2とが等し
くなる変速開始点Ｕを算出して制御パターンを作成する
こともできる。この変速開始点Ｕは、具体的には工程デ
ータNo.3の作動が開始してからの作動時間，或いは回転
位置として求められる。 更に、前記工程データNo.04および05の制御パターン
は、何れも第５図の基本制御パターンに基づいて作成さ
れ、工程データNo.06の制御パターンは、第６図の基本
制御パターンに基づいて作成される。これ等の場合に
も、その変速開始点は、それ等の基本制御パターンから
求めるようにしても、第３図の基本制御パターンを利用
して求めるようにしても差支えない。 そして、このような一連の工程データNo.03〜06に関
する制御パターンは、第10図に概念的に示されているよ
うに連続して作成される。かかる第10図における理論回
転位置の一回微分の値すなわち回転速度は、目標回転速
度Ｆが異なる一連の工程データNo.03〜06の指令プログ
ラムに従って途中で０となることなく段階的に変化させ
られており、この制御パターン通りにACサーボモータ18
が作動させられることにより、そのＡ−Ｃサーボモータ
18の回転速度は段階状に変化させられる。なお、第10図
の理論回転位置X1,X3〜X6はそれぞれ工程データNo.01,0
3〜06の目標回転位置である。 ここで、上記位置指令プログラム，速度指定プログラ
ムには、通常は４つの設定要素の中の任意の３つの値が
含まれていて、その３つの値を満足するように制御パタ
ーンは作成される。しかし、目標回転位置X,目標回転速
度F,目標加速度Ｋおよび目標所要時間Ｅの中の２つしか
設定されていない場合には、予め定められた基準回転速
度，基準加速度を目標回転速度F,目標加速度Ｋとして制
御パターンを作成するようになっている。すなわち、例
えば目標回転位置Ｘおよび目標加速度Ｋのみが設定され
ている場合、或いは目標回転位置Ｘおよび目標所要時間
Ｅのみが設定されている場合には、それぞれ基準回転速
度を目標回転速度Ｆとして制御パターンを作成し、目標
回転位置Ｘおよび目標回転速度Ｆのみが設定されている
場合には基準加速度を目標加速度Ｋとして制御パターン
を作成するのである。なお、目標回転位置Ｘおよび目標
所要時間Ｅのみが設定されている場合には、基準加速度
を目標加速度Ｋとして制御パターンを作成させるように
することもできる。 また、目標回転位置X,目標回転速度Ｆおよび目標加速
度ＫがNCテーブル22の位置，移動速度および加速度で入
力される場合には、この制御パターンを作成するに先立
って送りねじ20のピッチに基づいてACサーボモータ18の
目標回転位置X,目標回転速度Ｆおよび目標加速度Ｋに変
換するか、NCテーブル22が位置すべき理論位置を算出し
てそれをACサーボモータ18の理論回転位置に変換するよ
うにすればよい。 このようにして制御パターンは作成ブロック38におい
て作成された制御パターンは、その後制御パターンメモ
リ28に記憶される。そして、その制御パターンの理論回
転位置は前記所定の時間間隔で逐次読み出され、位置偏
差算出ブロック40に供給される。位置偏差算出ブロック
40には、前記エンコーダ36からACサーボモータ18の実際
の回転位置を表す位置信号SXが供給されるようになって
おり、位置偏差算出ブロック40はその実際の回転位置と
理論回転位置との位置偏差を算出してその結果を第１演
算ブロック42へ出力する。 第１演算ブロック42は、予め定められた演算式に従っ
て位置偏差を演算処理することにより、その時のACサー
ボモータ18の理論上の回転速度、すなわち前記制御パタ
ーンの一回微分に相当する値を求め、それを速度偏差算
出ブロック44へ出力する。速度偏差算出ブロック44に
は、前記位置信号SXに基づいてACサーボモータ18の実際
の回転速度を算出する回転速度算出ブロック46からその
実際の回転速度を表す信号が供給されるようになってお
り、速度偏差算出ブロック44はその実際の回転速度と理
論回転速度との速度偏差を算出してその結果を第２演算
ブロック48へ出力する。 第２演算ブロック48は、予め定められた演算式に従っ
て速度偏差を演算処理することにより、その時のACサー
ボモータ18の理論上の加速度、すなわち前記制御パター
ンの二回微分に相当する値を求め、それを加速度偏差算
出ブロック50へ出力する。加速度偏差算出ブロック50に
は、前記位置信号SXに基づいてACサーボモータ18の実際
の加速度を算出する加速度算出ブロック52からのそ実際
の加速度を表す信号が供給されるようになっており、加
速度偏差算出ブロック50はその実際の加速度と理論加速
度との加速度偏差を算出してその結果を第３演算ブロッ
ク54へ出力する。 第３演算ブロック54は、上記加速度偏差算出ブロック
50によって算出された加速度偏差に基づいて、その加速
度偏差をなくすようにACサーボモータ18を作動させるた
めの最終的な目標電流を出力するもので、この目標電流
は前記位置偏差および速度偏差をもなくすように決定さ
れている。すなわち、前記第１演算ブロック42および第
２演算ブロック48は、この第３演算ブロック54から出力
される目標電流が位置偏差および速度偏差をなくすもの
となるようにそれぞれ演算処理するのである。 第３演算ブロック54から出力された目標電流は、位相
同期ブロック56においてACサーボモータ18の実際の回転
位相と同期させられた後、電流偏差算出ブロック58にお
いて電流信号SAが表すモータ電流との電流偏差が算出さ
れる。そして、その電流偏差は第４演算ブロック60にお
いて電圧信号に変換され、パルス幅変調ブロック62にお
いてパルス幅変調された後、駆動信号SSとしてモータ駆
動装置30に出力される。 これにより、ACサーボモータ18は、制御パターン作成
ブロック38において作成された制御パターンに従って、
回転位置，回転速度および加速度を制御要素としてフィ
ードバック制御され、設定入力器10により設定された制
御データ通りに作動させられるのである。 第11図の（ａ）は、前記第２図の制御データに従って
ACサーボモータ18が作動させられた場合の回転速度を示
すタイムチャートであり、時間T1〜T2は工程データNo.0
1に従って作動させられている状態で、時間T2の時のAC
サーボモータ18の回転位置は工程データNo.01の目標回
転位置Ｘとして設定されている400000である。また、時
間T2〜T3は工程データNo.02によりACサーボモータ18の
作動が１秒間停止させられた状態であり、時間T3〜T4は
工程データNo.03に従って作動させられている状態であ
る。時間T4の時のACサーボモータ18の回転位置は工程デ
ータNo.03の目標回転位置Ｘとして設定されている30000
0で、その時の回転速度は次の工程データNo.4の目標回
転速度Ｆとして設定さている10000であり、続いて、こ
の回転速度が10000の状態から工程データNo.4に従ってA
Cサーボモータ18を連続して作動させられる。このよう
にしてACサーボモータ18の回転速度は、一連の工程デー
タNo.03,04,05および06の制御パターンに従って階段状
に変化させられ、その中の最後の工程データNo.06の終
了時T7において回転速度が０となるまで減速させられ
る。その後の時間T7〜T8は、工程データNo.07によりAC
サーボモータ18の作動が１秒間停止させられた状態であ
り、時間T8〜T9は、工程データNo.08のデータ指令プロ
グラムによって指令された工程データNo.01に従って作
動させられている状態である。 このように、本実施例のサーボモータ制御装置は、目
標回転速度Ｆが異なる一連の作動指令プログラムすなわ
ち工程データNo.03〜06が設定されると、一つの作動指
令プログラムによる作動の終了時にACサーボモータ18を
一々停止させることなく、次の作動指令プログラムの目
標回転速度Ｆまで変速して回転速度を階段状に変化させ
ることにより、一連の作動指令プログラムを連続して行
わせるようになっているため、その一連の作動指令プロ
グラムを終了させるまでの所要時間T3〜T7が短縮され
る。すなわち、一つの作動指令プログラムが終了する毎
にACサーボモータ18を一々停止させていた従来の制御装
置においては、第11図の（ｂ）に示されているようにAC
サーボモータ18の減速および増速に多くの時間を要する
ため、所要時間T3〜T7が本実施例の場合に比較してΔＴ
だけ長くなってしまうのである。 また、本実施例では、ACサーボモータ18を、回転位
置，回転速度および加速度を制御要素としてフィードバ
ック制御するようになっているため、制御パターンに対
するACサーボモータ18の追従遅れが少なく、制御パター
ンに従って高い精度でACサーボモータ18を作動させるこ
とができる。 以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。 例えば、前記実施例では目標回転位置X,目標回転速度
F,目標加速度Ｋおよび目標所要時間Ｅをそれぞれ所望の
値に設定し得るようになっているが、負荷トルクが一定
の場合には目標加速度Ｋの替わりに目標出力トルクを設
定するようにしても差し支えない。 また、前記実施例では理論回転位置を指令する制御パ
ターンを作成し、位置偏差を求めてから速度偏差，加速
度偏差を順次算出してフィードバック制御するようにな
っているが、理論回転速度または理論加速度を指令する
制御パターンを作成して回転位置，回転速度および加速
度を制御要素としてフィードバック制御するようにした
り、或いは理論回転位置，理論回転速度および理論加速
度を指令する制御パターンをそれぞれ作成してフィード
バック制御するようにしたりすることも可能である。な
お加速度の替わりにACサーボモータ18の出力トルクをフ
ィードバック制御するようにすることもできる。 また、前記実施例では回転速度が階段状に減速する場
合について説明したが、増速する場合，或いは減速と増
速とが組み合わされている場合など、ACサーボモータ18
の作動態様を作動指令プログラムによって種々設定でき
ることは勿論である。 また、前記実施例では送りねじ20を介してNCテーブル
22を往復移動させるACサーボモータ18の制御装置につい
て説明したが、工作機械７やロボット，或いは駆動源と
してサーボモータを利用した測定装置など、他の種々の
サーボモータ制御装置にも本発明は同様に適用され得
る。 その他一々例示はしないが、本発明はその精神を逸脱
することなく当業者の知識に基づいて種々の変更，改良
を加えた態様で実施することができる。
する工程間でサーボモータを停止させることなく一連の
作動を連続して行わせる制御装置に関するものである。 従来技術 各種のNC工作機械，ロボット等においてサーボモータ
が多用されている。そして、かかるサーボモータの作動
を制御するための制御装置は、一般に、予め定められた
作動指定プログラムに従ってサーボモータが作動するよ
うにフィードバック制御するようになっている。すなわ
ち、例えば目標回転位置および目標回転速度を指令する
指導指令プログラムが設定されると、サーボモータの回
転速度が０の状態から目標回転速度となるまで増速した
後、その目標回転速度で定速回転させ、その後、減速し
て回転速度が０となった時に目標回転位置に到達するよ
うに、回転位置や回転速度を制御要素としてサーボモー
タをフィードバック制御するのである。特開昭60−2084
号公報に記載されている装置は、サーボモータの回転位
置および回転速度を制御要素としてフィードバック制御
する制御装置の一例である。 発明が解決しようとする問題点 ところで、かかる従来のサーボモータ制御装置におい
ては、サーボモータを順次作動させるために複数の一連
の作動指令プログラムが設定されると、特にサーボモー
タの回転位置を位置決めする必要がない速度指令の場合
でも、一つの作動指令プログラムによる作動が終了する
毎にサーボモータを一旦停止させ、その後、次の作動指
令プログラムに従って新たに作動を開始させるようにな
っていた。このため、先の作動指令プログラムの終了時
における減速、および後の作動指定プログラムの開始時
における増速に伴う無駄時間が多く、一連の作動指令プ
ログラムを終了させるまでの時間が長くなるという問題
があった。 問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、複数の一連の作動指令プ
ログラムが設定された場合にサーボモータの作動を一々
停止させることなく連続的に作動させるようにすること
にある。 そして、かかる目的を達成するため、本発明は、
（ａ）サーボモータを順次作動させるための複数の各工
程毎に、それぞれそのサーボモータの目標回転位置，そ
の目標回転位置に到達するまでの目標所要時間，目標回
転速度，および目標加速度または目標出力トルクの中の
任意の３つのデータを設定した作動指令プログラムが入
力される設定入力手段と、（ｂ）連続する工程間で前記
サーボモータを停止させることなく前の工程の目標回転
速度から次の工程の目標回転速度へ変速し、且つ各工程
ではそれぞれ前記３つのデータを満足するように、一連
の制御パターンを予め定められた基本制御パターンに基
づいて前記作動指令プログラム毎に作成する制御パター
ン作成手段とを有し、（ｃ）その制御パターンに従って
前記サーボモータが一連の作動を連続して行うように、
回転位置，回転速度，および加速度または出力トルクを
制御要素としてフィードバック制御することを特徴とす
る。 作用および発明の効果 かかる本発明のサーボモータ制御装置によれば、一つ
の作動指令プログラムによる作動の終了時にサーボモー
タを一々停止させることなく、次の作動指令プログラム
による作動を連続して行わせることとなり、増速および
減速に伴う無駄時間が解消して一連の作動指令プログラ
ムを終了させるまでの時間が短縮されるのである。 また、前記サーボモータは、回転位置，回転速度，お
よび加速度または出力トルクを制御要素としてフィード
バック制御されるため、上記制御パターンに対するサー
ボモータの追従遅れが少なくなり、サーボモータはその
制御パターンに従って高い精度で作動させられる。 実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。 先ず、第１図は本実施例のサーボモータ制御装置のハ
ードウェア構成を示すブロック線図であり、設定入力器
10,CPU12,ROM14およびRAM16を備えている。設定入力器1
0は、ACサーボモータ18の制御データを設定入力するた
めのもので、キー入力，紙テープ，磁気テープ等によっ
てその制御データをCPU12に入力する。 制御データは、例えば第２図に示されているように複
数の一連の工程データから成り、その工程データは指令
プログラムと指令内容とから構成されている。指令プロ
グラムには、位置指令プログラム「POS」，速度指令プ
ログラム「SPD」，待機指令プログラム「TIME」，デー
タ指令プログラム「JMP」等がある。位置指令プログラ
ム「POS」および速度指令プログラム「SPD」はそれぞれ
作動指令プログラムを成すもので、その指令内容には、
ACサーボモータ18の目標回転位置X,目標回転速度F,目標
加速度K,および目標回転位置Ｘに到達するまでの目標所
要時間Ｅの４つの設定要素が含まれており、これ等は予
め制御装置に設定されている基本制御パターンに基づい
て所望する値に設定される。 上記基本制御パターンは、例えば第３図〜第６図に概
念的に示されているようなものである。第３図の基本制
御ターンは、第２図における工程データNo.01のように
単独に設けられた位置指令プログラム「POS」や速度指
定プログラム「SPD」に適用されるもので、時間０〜t1
の増速段階I,時間t1〜t2の定速段階II,および時間t1〜t
2の減速段階IIIから成る。そして、前記目標回転位置Ｘ
は回転速度と時間との積である面積Ｓを定め、目標回転
速度Ｆは定速段階IIにおける回転速度ｖを定め、目標加
速度Ｋは増速段階Ｉおよび減速段階IIIにおける加速度
を定め、目標所要時間Ｅは時間t3を定める。 また、第４図の基本制御パターンは、第２図における
工程データNo.03のように複数の一連の作動指令プログ
ラムの中の最先の作動指令プログラムであって、且つ目
標回転位置ＸにACサーボモータ18を位置決めする必要の
ない速度指令プログラム「SP」に適用されるもので、時
間０〜t1の増速段階I,時間t1〜t2の定速段階II,および
時間t1〜t3の変速段階III（図では減速している）から
成る。そして、前記目標回転位置Ｘは面積Ｓを定め、目
標回転速度Ｆは定速段階IIにおける回転速度v1を定め、
目標加速度Ｋは増速段階Ｉおよび変速段階IIIにおける
加速度を定め、目標所要時間Ｅは時間t3を定める。な
お、時間t3における回転速度v2は次の作動指令プログラ
ムにおける目標回転速度Ｆが適用される。 また、第５図の基本制御パターンは、第２図における
工程データNo.04,05のように複数の一連の作動敷プログ
ラムの中の中間の作動指令プログラムであって、且つ目
標回転位置ＸにACサーボモータ18を位置決めする必要の
ない速度指令プログラム「SPD」に適用されるもので、
時間０〜t1の定速段階I,および時間t1〜t2の変速段階II
（図では減速している）から成る。そして、前記目標回
転位置Ｘは面積Ｓを定め、目標回転速度Ｆに定速段階Ｉ
における回転速度v1を定め、目標加速度Ｋは変速段階II
における加速度を定め、目標所要時間Ｅは時間t2を定め
る。なお、時間t2における回転速度v2は次の作動指令プ
ログラムにおける目標回転速度Ｆが適用される。 更に、第６図の基本制御パターンは、第２図における
工程データNo.06のように複数の一連の作動指令プログ
ラムの中の最後の位置指令プログラム「POS」や速度指
令プログラム「SPD」に適用されるもので、時間０〜t1
の定速段階I,および時間t1〜t2の減速段階IIから成る。
そして、前記目標回転位置Ｘは面積Ｓを定め、目標回転
速度Ｆは定速段階Ｉにおける回転速度ｖを定め、目標加
速度Ｋは減速段階IIにおける加速度を定め、目標所要時
間Ｅは時間t2を定める。 ここで、このような基本制御パターンは、上記目標回
転位置X,目標回転速度F,目標加速度Ｋおよび目標所要時
間Ｅの中の任意の３つが設定されれば残りの１つは一義
的に定まるため、４つの設定要素の中の３つの任意に選
択して設定すればよい。まあ、上記目標回転位置X,目標
回転速度Ｆおよび目標加速度Ｋは、ACサーボモータ18に
より送りねじ20を介して駆動されるNCテーブル22の位
置，移動速度および加速度で設定することもできる。こ
れは、NCテーブル22の位置，移動速度および加速度はAC
サーボモータ18の回転位置，回転速度および加速度と１
対１で対応するもので、実質的に目標回転位置X,目標回
転速度Ｆおよび目標加速度Ｋを設定することと同じだか
らである。本発明は、このような設定の仕方をも含むも
のである。 また、前記待機指令プログラム「TIME」は一定時間だ
けACサーボモータ18の作動を停止させるもので、データ
指令プログラム「JMP」は次に実行させるべき工程デー
タを指令するものである。 第１図に戻って、前記ROM14は、前記位置指令プログ
ラム「POS」および速度指令プログラム「SPD」に基づい
て制御パターンを作成するとともに、ACサーボモータ18
がその制御パターンに従って作動するように、回転位
置，回転速度および加速度を制御要素としてフィードバ
ック制御するための一連の処理ロジックが記憶されてい
るプログラムメモリ24を備えており、RAM16は、前記制
御データおよび制御パターンが記憶される制御データメ
モリ26および制御パターンメモリ28を備えている。そし
て、CPU12は、上記ROM14のプログラムメモリ24に記憶さ
れた処理ロジックに従って信号処理を行い、ACサーボモ
ータ18を駆動するための駆動信号SSをモータ駆動装置30
に出力する。このCPU12には、上記制御データの他にモ
ータ電流検出器32からA/Dコンバータ34を経てACサーボ
モータ18の実際のモータ電流を表す電流信号SAが供給さ
れるとともに、エンコーダ36からACサーボモータ18の実
際の回転位置を表す位置信号SXが供給されるようになっ
ている。 このように構成されたサーボモータ制御装置は、第７
図のブロック線図に示されている機能を備えている。こ
の機能は前記プログラムメモリ24に記憶されている処理
ロジックが実行されることによって発揮されるもので、
前記設定入力器10から入力された制御データは先ず制御
データメモリ26に記憶される。本実施例では、この制御
データメモリ26と設定入力器10とによって設定入力手段
が構成されており、前記第２図の工程データNo.03〜06
が、ACサーボモータ18を順次作動させるための、複数の
一連の作動指令プログラムに相当する。 制御データメモリ26に記憶された制御データは、その
後その制御データの中のフィードバック制御を行うべき
指令プログラム、本実施例では位置指令プログラムおよ
び速度指令プログラムを一工程データ毎に読み出して制
御パターン作成ブロック38に供給する。制御パターン作
成ブロック38は、読み出された位置指令プログラム，速
度指令プログラムと前記基本制御パターンとに基づい
て、その指令プログラム通りにACサーボモータ18を作動
させるための制御パターンを作成する。すなわち、前記
工程データNo.01の制御パターンは、第３図の基本制御
パターンに基づいてACサーボモータ18が位置すべき理論
上の回転位置を予め定められた所定の時間間隔、例えば
1m秒毎に求めて作成される。第８図は、このようにして
作成された工程データNo.01の制御パターンを概念的に
示したものである。 また、前記工程データNo.03の制御パターンは、第４
図の基本制御パターンに基づいて上記と同様にして作成
される。この場合に、定速段階から変速段階へ移行する
変調開始点は、第４図の基本制御パターンから直接求め
ることも可能であるが、第９図に示されているように第
３図の基本制御パターンを利用し、面積S1とS2とが等し
くなる変速開始点Ｕを算出して制御パターンを作成する
こともできる。この変速開始点Ｕは、具体的には工程デ
ータNo.3の作動が開始してからの作動時間，或いは回転
位置として求められる。 更に、前記工程データNo.04および05の制御パターン
は、何れも第５図の基本制御パターンに基づいて作成さ
れ、工程データNo.06の制御パターンは、第６図の基本
制御パターンに基づいて作成される。これ等の場合に
も、その変速開始点は、それ等の基本制御パターンから
求めるようにしても、第３図の基本制御パターンを利用
して求めるようにしても差支えない。 そして、このような一連の工程データNo.03〜06に関
する制御パターンは、第10図に概念的に示されているよ
うに連続して作成される。かかる第10図における理論回
転位置の一回微分の値すなわち回転速度は、目標回転速
度Ｆが異なる一連の工程データNo.03〜06の指令プログ
ラムに従って途中で０となることなく段階的に変化させ
られており、この制御パターン通りにACサーボモータ18
が作動させられることにより、そのＡ−Ｃサーボモータ
18の回転速度は段階状に変化させられる。なお、第10図
の理論回転位置X1,X3〜X6はそれぞれ工程データNo.01,0
3〜06の目標回転位置である。 ここで、上記位置指令プログラム，速度指定プログラ
ムには、通常は４つの設定要素の中の任意の３つの値が
含まれていて、その３つの値を満足するように制御パタ
ーンは作成される。しかし、目標回転位置X,目標回転速
度F,目標加速度Ｋおよび目標所要時間Ｅの中の２つしか
設定されていない場合には、予め定められた基準回転速
度，基準加速度を目標回転速度F,目標加速度Ｋとして制
御パターンを作成するようになっている。すなわち、例
えば目標回転位置Ｘおよび目標加速度Ｋのみが設定され
ている場合、或いは目標回転位置Ｘおよび目標所要時間
Ｅのみが設定されている場合には、それぞれ基準回転速
度を目標回転速度Ｆとして制御パターンを作成し、目標
回転位置Ｘおよび目標回転速度Ｆのみが設定されている
場合には基準加速度を目標加速度Ｋとして制御パターン
を作成するのである。なお、目標回転位置Ｘおよび目標
所要時間Ｅのみが設定されている場合には、基準加速度
を目標加速度Ｋとして制御パターンを作成させるように
することもできる。 また、目標回転位置X,目標回転速度Ｆおよび目標加速
度ＫがNCテーブル22の位置，移動速度および加速度で入
力される場合には、この制御パターンを作成するに先立
って送りねじ20のピッチに基づいてACサーボモータ18の
目標回転位置X,目標回転速度Ｆおよび目標加速度Ｋに変
換するか、NCテーブル22が位置すべき理論位置を算出し
てそれをACサーボモータ18の理論回転位置に変換するよ
うにすればよい。 このようにして制御パターンは作成ブロック38におい
て作成された制御パターンは、その後制御パターンメモ
リ28に記憶される。そして、その制御パターンの理論回
転位置は前記所定の時間間隔で逐次読み出され、位置偏
差算出ブロック40に供給される。位置偏差算出ブロック
40には、前記エンコーダ36からACサーボモータ18の実際
の回転位置を表す位置信号SXが供給されるようになって
おり、位置偏差算出ブロック40はその実際の回転位置と
理論回転位置との位置偏差を算出してその結果を第１演
算ブロック42へ出力する。 第１演算ブロック42は、予め定められた演算式に従っ
て位置偏差を演算処理することにより、その時のACサー
ボモータ18の理論上の回転速度、すなわち前記制御パタ
ーンの一回微分に相当する値を求め、それを速度偏差算
出ブロック44へ出力する。速度偏差算出ブロック44に
は、前記位置信号SXに基づいてACサーボモータ18の実際
の回転速度を算出する回転速度算出ブロック46からその
実際の回転速度を表す信号が供給されるようになってお
り、速度偏差算出ブロック44はその実際の回転速度と理
論回転速度との速度偏差を算出してその結果を第２演算
ブロック48へ出力する。 第２演算ブロック48は、予め定められた演算式に従っ
て速度偏差を演算処理することにより、その時のACサー
ボモータ18の理論上の加速度、すなわち前記制御パター
ンの二回微分に相当する値を求め、それを加速度偏差算
出ブロック50へ出力する。加速度偏差算出ブロック50に
は、前記位置信号SXに基づいてACサーボモータ18の実際
の加速度を算出する加速度算出ブロック52からのそ実際
の加速度を表す信号が供給されるようになっており、加
速度偏差算出ブロック50はその実際の加速度と理論加速
度との加速度偏差を算出してその結果を第３演算ブロッ
ク54へ出力する。 第３演算ブロック54は、上記加速度偏差算出ブロック
50によって算出された加速度偏差に基づいて、その加速
度偏差をなくすようにACサーボモータ18を作動させるた
めの最終的な目標電流を出力するもので、この目標電流
は前記位置偏差および速度偏差をもなくすように決定さ
れている。すなわち、前記第１演算ブロック42および第
２演算ブロック48は、この第３演算ブロック54から出力
される目標電流が位置偏差および速度偏差をなくすもの
となるようにそれぞれ演算処理するのである。 第３演算ブロック54から出力された目標電流は、位相
同期ブロック56においてACサーボモータ18の実際の回転
位相と同期させられた後、電流偏差算出ブロック58にお
いて電流信号SAが表すモータ電流との電流偏差が算出さ
れる。そして、その電流偏差は第４演算ブロック60にお
いて電圧信号に変換され、パルス幅変調ブロック62にお
いてパルス幅変調された後、駆動信号SSとしてモータ駆
動装置30に出力される。 これにより、ACサーボモータ18は、制御パターン作成
ブロック38において作成された制御パターンに従って、
回転位置，回転速度および加速度を制御要素としてフィ
ードバック制御され、設定入力器10により設定された制
御データ通りに作動させられるのである。 第11図の（ａ）は、前記第２図の制御データに従って
ACサーボモータ18が作動させられた場合の回転速度を示
すタイムチャートであり、時間T1〜T2は工程データNo.0
1に従って作動させられている状態で、時間T2の時のAC
サーボモータ18の回転位置は工程データNo.01の目標回
転位置Ｘとして設定されている400000である。また、時
間T2〜T3は工程データNo.02によりACサーボモータ18の
作動が１秒間停止させられた状態であり、時間T3〜T4は
工程データNo.03に従って作動させられている状態であ
る。時間T4の時のACサーボモータ18の回転位置は工程デ
ータNo.03の目標回転位置Ｘとして設定されている30000
0で、その時の回転速度は次の工程データNo.4の目標回
転速度Ｆとして設定さている10000であり、続いて、こ
の回転速度が10000の状態から工程データNo.4に従ってA
Cサーボモータ18を連続して作動させられる。このよう
にしてACサーボモータ18の回転速度は、一連の工程デー
タNo.03,04,05および06の制御パターンに従って階段状
に変化させられ、その中の最後の工程データNo.06の終
了時T7において回転速度が０となるまで減速させられ
る。その後の時間T7〜T8は、工程データNo.07によりAC
サーボモータ18の作動が１秒間停止させられた状態であ
り、時間T8〜T9は、工程データNo.08のデータ指令プロ
グラムによって指令された工程データNo.01に従って作
動させられている状態である。 このように、本実施例のサーボモータ制御装置は、目
標回転速度Ｆが異なる一連の作動指令プログラムすなわ
ち工程データNo.03〜06が設定されると、一つの作動指
令プログラムによる作動の終了時にACサーボモータ18を
一々停止させることなく、次の作動指令プログラムの目
標回転速度Ｆまで変速して回転速度を階段状に変化させ
ることにより、一連の作動指令プログラムを連続して行
わせるようになっているため、その一連の作動指令プロ
グラムを終了させるまでの所要時間T3〜T7が短縮され
る。すなわち、一つの作動指令プログラムが終了する毎
にACサーボモータ18を一々停止させていた従来の制御装
置においては、第11図の（ｂ）に示されているようにAC
サーボモータ18の減速および増速に多くの時間を要する
ため、所要時間T3〜T7が本実施例の場合に比較してΔＴ
だけ長くなってしまうのである。 また、本実施例では、ACサーボモータ18を、回転位
置，回転速度および加速度を制御要素としてフィードバ
ック制御するようになっているため、制御パターンに対
するACサーボモータ18の追従遅れが少なく、制御パター
ンに従って高い精度でACサーボモータ18を作動させるこ
とができる。 以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。 例えば、前記実施例では目標回転位置X,目標回転速度
F,目標加速度Ｋおよび目標所要時間Ｅをそれぞれ所望の
値に設定し得るようになっているが、負荷トルクが一定
の場合には目標加速度Ｋの替わりに目標出力トルクを設
定するようにしても差し支えない。 また、前記実施例では理論回転位置を指令する制御パ
ターンを作成し、位置偏差を求めてから速度偏差，加速
度偏差を順次算出してフィードバック制御するようにな
っているが、理論回転速度または理論加速度を指令する
制御パターンを作成して回転位置，回転速度および加速
度を制御要素としてフィードバック制御するようにした
り、或いは理論回転位置，理論回転速度および理論加速
度を指令する制御パターンをそれぞれ作成してフィード
バック制御するようにしたりすることも可能である。な
お加速度の替わりにACサーボモータ18の出力トルクをフ
ィードバック制御するようにすることもできる。 また、前記実施例では回転速度が階段状に減速する場
合について説明したが、増速する場合，或いは減速と増
速とが組み合わされている場合など、ACサーボモータ18
の作動態様を作動指令プログラムによって種々設定でき
ることは勿論である。 また、前記実施例では送りねじ20を介してNCテーブル
22を往復移動させるACサーボモータ18の制御装置につい
て説明したが、工作機械７やロボット，或いは駆動源と
してサーボモータを利用した測定装置など、他の種々の
サーボモータ制御装置にも本発明は同様に適用され得
る。 その他一々例示はしないが、本発明はその精神を逸脱
することなく当業者の知識に基づいて種々の変更，改良
を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるサーボモータ制御装置
の構成を説明するブロック線図である。第２図は第１図
の制御装置に設定入力される制御データの一例を視覚的
に示したものである。第３図〜第６図はそれぞれ第１図
の装置に予め設定されている基本制御パターンの概念図
である。第７図は第１図の装置の機能を説明するブロッ
ク線図である。第８図は第７図の制御パターン作成ブロ
ックにおいて作成された制御パターンの一例を示す概念
図である。第９図は第７図の制御パターン作成ブロック
における変速開始点の求め方の一例を説明する図であ
る。第10図は第７図の制御パターン作成ブロックにおい
て回転速度を階段状に変化させるように作成された制御
パターンの一例を示す概念図である。第11図は第２図の
制御データに従って作動させられるサーボモータの回転
速度を従来の制御装置による場合と比較して示すタイム
チャートである。 10:設定入力器 18:ACサーボモータ（サーボモータ） 26:制御データメモリ 38:制御パターン作成ブロック（制御パターン作成手
段） 工程データNo.03〜06:作動指令プログラム F:目標回転速度 X:目標回転位置、K:目標加速度
の構成を説明するブロック線図である。第２図は第１図
の制御装置に設定入力される制御データの一例を視覚的
に示したものである。第３図〜第６図はそれぞれ第１図
の装置に予め設定されている基本制御パターンの概念図
である。第７図は第１図の装置の機能を説明するブロッ
ク線図である。第８図は第７図の制御パターン作成ブロ
ックにおいて作成された制御パターンの一例を示す概念
図である。第９図は第７図の制御パターン作成ブロック
における変速開始点の求め方の一例を説明する図であ
る。第10図は第７図の制御パターン作成ブロックにおい
て回転速度を階段状に変化させるように作成された制御
パターンの一例を示す概念図である。第11図は第２図の
制御データに従って作動させられるサーボモータの回転
速度を従来の制御装置による場合と比較して示すタイム
チャートである。 10:設定入力器 18:ACサーボモータ（サーボモータ） 26:制御データメモリ 38:制御パターン作成ブロック（制御パターン作成手
段） 工程データNo.03〜06:作動指令プログラム F:目標回転速度 X:目標回転位置、K:目標加速度
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．サーボモータを順次作動させるための複数の各工程
毎に、それぞれ該サーボモータの目標回転位置，該目標
回転位置に到達するまでの目標所要時間，目標回転速
度，および目標加速度または目標出力トルクの中の任意
の３つのデータを設定した作動指令プログラムが入力さ
れる設定入力手段と、 連続する工程間で前記サーボモータを停止させることな
く前の工程の目標回転速度から次の工程の目標回転速度
へ変速し、且つ各工程ではそれぞれ前記３つのデータを
満足するように、一連の制御パターンを予め定められた
基本制御パターンに基づいて前記作動指令プログラム毎
に作成する制御パターン作成手段と を有し、該制御パターンに従って前記サーボモータが一
連の作動を連続して行うように、回転位置，回転速度，
および加速度または出力トルクを制御要素としてフィー
ドバック制御することを特徴とするサーボモータ制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087854A JP2668876B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | サーボモータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087854A JP2668876B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | サーボモータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63253415A JPS63253415A (ja) | 1988-10-20 |
| JP2668876B2 true JP2668876B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=13926470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62087854A Expired - Lifetime JP2668876B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | サーボモータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2668876B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5849882A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-24 | 三洋電機株式会社 | 照明制御装置 |
| JPS59153208A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Toshiba Corp | 数値制御装置 |
| JPS59226906A (ja) * | 1983-06-09 | 1984-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | 速度制御方式 |
| JPS61156309A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-16 | Toshiba Mach Co Ltd | 速度段差平滑機能を備えた数値制御装置 |
| JPS62147509A (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-01 | Nec Corp | 多関節型ロボツトの軌跡制御方法 |
| JPS62172408A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-29 | Sharp Corp | 速度制御方法 |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP62087854A patent/JP2668876B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63253415A (ja) | 1988-10-20 |
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