JP2757269B2 - 回転軸同期繰り返し制御方法及び装置 - Google Patents
回転軸同期繰り返し制御方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械等に用いられ
るサーボモータの制御に関するもので、特に、所定周期
で同一パターンが繰返し指令されるような制御に関す
る。
るサーボモータの制御に関するもので、特に、所定周期
で同一パターンが繰返し指令されるような制御に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】工作機械等を制御するサボモータ制御お
いて、図７に示すような、回転軸と直線軸で構成された
旋盤等の工作機械では、被加工物３０を回転軸駆動モー
タ２６で駆動し、被加工物３０を回転させながら、刃物
３１が取り付けられた直線軸を駆動するサーボモータ２
４で刃物３１を同一パターンで繰り返し移動させて加工
を行う場合ある。例えば、図８に示すように、回転軸１
回転を周期Ｌとして、直線軸を該周期１周期として繰り
返し、直線移動させて加工を行う場合がある。このよう
な同じパターンを繰り返す動作を行う時、位置偏差を零
に収束させて高い精度の加工を得る方法として、繰り返
し制御方式がすでに公知である。例えば、特開平２−３
０７１０４号公報，特願平２−１２４２５４号，特願平
１−３１４１５４号等参照。
いて、図７に示すような、回転軸と直線軸で構成された
旋盤等の工作機械では、被加工物３０を回転軸駆動モー
タ２６で駆動し、被加工物３０を回転させながら、刃物
３１が取り付けられた直線軸を駆動するサーボモータ２
４で刃物３１を同一パターンで繰り返し移動させて加工
を行う場合ある。例えば、図８に示すように、回転軸１
回転を周期Ｌとして、直線軸を該周期１周期として繰り
返し、直線移動させて加工を行う場合がある。このよう
な同じパターンを繰り返す動作を行う時、位置偏差を零
に収束させて高い精度の加工を得る方法として、繰り返
し制御方式がすでに公知である。例えば、特開平２−３
０７１０４号公報，特願平２−１２４２５４号，特願平
１−３１４１５４号等参照。
【０００３】図９は、上記繰り返し制御方式を適用した
サーボモータの制御における要部ブロック線図である。
図９において、ｒ（ｔ）は位置指令、ε（ｔ）は該位置
指令ｒ（ｔ）と実際の位置ｙ（ｔ）との差である位置偏
差、２は位置ループの伝達関数および速度ループの伝達
関数の積で、ＰＩ（比例・積分）制御等を行うものであ
る。そして、繰り返し制御を行うために繰り返しコント
ローラ１０が付加されており、該繰り返しコントローラ
１０は帯域制限フィルタ６、所定周期Ｌで繰り返される
指令に応じた１周期分のデータを記憶する遅れ要素７、
及び、制御対象の位相遅れ、ゲイン低下を補償するため
の動特性補償要素８で構成されている。
サーボモータの制御における要部ブロック線図である。
図９において、ｒ（ｔ）は位置指令、ε（ｔ）は該位置
指令ｒ（ｔ）と実際の位置ｙ（ｔ）との差である位置偏
差、２は位置ループの伝達関数および速度ループの伝達
関数の積で、ＰＩ（比例・積分）制御等を行うものであ
る。そして、繰り返し制御を行うために繰り返しコント
ローラ１０が付加されており、該繰り返しコントローラ
１０は帯域制限フィルタ６、所定周期Ｌで繰り返される
指令に応じた１周期分のデータを記憶する遅れ要素７、
及び、制御対象の位相遅れ、ゲイン低下を補償するため
の動特性補償要素８で構成されている。
【０００４】上記繰り返しコントローラ１０は所定サン
プリング周期Ｔ毎に位置偏差εに遅れ要素７から出力さ
れる１周期Ｌ前のサンプリング時のデータｘを加算し、
帯域制限フィルタ６の処理を行って遅れ要素７にそのデ
ータを格納する。遅れ要素７はｎ（＝Ｌ／Ｔ）個のメモ
リを有し、１周期Ｌ分の各サンプリングデータを記憶で
きるようになっており、各サンプリング時には一番古い
データを出力するようになっている。即ち、各サンプリ
ング毎１番地シフトして１番地のメモリに入力データを
格納し、ｎ番地のデータを出力する。その結果、遅れ要
素７の出力は１周期Ｌ分遅れたサンプリングデータが出
力される。そのため、周期Ｌで同一パターンの位置指令
ｒ（ｔ）が与えられるから、加算器２６で加算される位
置偏差εと遅れ要素７の出力は、位置指令ｒ（ｔ）のパ
ターン上において同一位置のデータが加算されることと
なる。
プリング周期Ｔ毎に位置偏差εに遅れ要素７から出力さ
れる１周期Ｌ前のサンプリング時のデータｘを加算し、
帯域制限フィルタ６の処理を行って遅れ要素７にそのデ
ータを格納する。遅れ要素７はｎ（＝Ｌ／Ｔ）個のメモ
リを有し、１周期Ｌ分の各サンプリングデータを記憶で
きるようになっており、各サンプリング時には一番古い
データを出力するようになっている。即ち、各サンプリ
ング毎１番地シフトして１番地のメモリに入力データを
格納し、ｎ番地のデータを出力する。その結果、遅れ要
素７の出力は１周期Ｌ分遅れたサンプリングデータが出
力される。そのため、周期Ｌで同一パターンの位置指令
ｒ（ｔ）が与えられるから、加算器２６で加算される位
置偏差εと遅れ要素７の出力は、位置指令ｒ（ｔ）のパ
ターン上において同一位置のデータが加算されることと
なる。
【０００５】また、遅れ要素７の出力は動特性補償要素
８で制御対象の位相遅れ、ゲイン以下が補償されて、繰
り返しコントローラ１０の出力、すなわち補正量ｄ
（ｔ）として出力され、該補正量（ｔ）が位置偏差εに
加算されて、この加算データによって位置・速度ループ
処理が実行される。
８で制御対象の位相遅れ、ゲイン以下が補償されて、繰
り返しコントローラ１０の出力、すなわち補正量ｄ
（ｔ）として出力され、該補正量（ｔ）が位置偏差εに
加算されて、この加算データによって位置・速度ループ
処理が実行される。
【０００６】その結果、所定周期Ｌで同一パターンの処
置が繰返され、あるサンプリング時において前周期で当
該サンプリング時に対応するサンプリング時の位置偏差
ε（ｔ）が大きな値の場合には、今周期においては、繰
り返しコントローラ１０から大きな値の補正量ｄ（ｔ）
が出力され、位置偏差に加算されることとなるから、位
置ループ処理に入力される位置偏差は大きく変り、実位
置ｙ（ｔ）もそれに対して変化するから、位置偏差ε
（ｔ）はその値が零に収束するように修正されることに
なり、高精度のモータ制御が可能となる。
置が繰返され、あるサンプリング時において前周期で当
該サンプリング時に対応するサンプリング時の位置偏差
ε（ｔ）が大きな値の場合には、今周期においては、繰
り返しコントローラ１０から大きな値の補正量ｄ（ｔ）
が出力され、位置偏差に加算されることとなるから、位
置ループ処理に入力される位置偏差は大きく変り、実位
置ｙ（ｔ）もそれに対して変化するから、位置偏差ε
（ｔ）はその値が零に収束するように修正されることに
なり、高精度のモータ制御が可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】加工物３０の精度は回
転軸や直線軸の回転精度によって決まる。直線軸に関し
ては高い位置や速度の精度を得ることができるが、回転
軸に関しては、重い回転機構やギヤ，ベルト等による機
械構造のため、精度を高く制御することが難しい。ま
た、回転軸を位置ではなく速度で制御するスピンドルモ
ータを使用できるようにすることが望ましい。
転軸や直線軸の回転精度によって決まる。直線軸に関し
ては高い位置や速度の精度を得ることができるが、回転
軸に関しては、重い回転機構やギヤ，ベルト等による機
械構造のため、精度を高く制御することが難しい。ま
た、回転軸を位置ではなく速度で制御するスピンドルモ
ータを使用できるようにすることが望ましい。
【０００８】図７，図８に示すように、回転軸１回転を
１周期Ｌとし、直線軸が同一パターンで繰り返される場
合等においては、該１周期ないの同一時点では、直線軸
の位置も回転軸の位置も、どの周期においても同一であ
ることが望ましい。すなわち、回転軸の位置と直線軸の
位置は同期して各周期Ｌないで同一対応関係にあること
が望ましい。この対応関係がずれると、同一パターンで
直線軸に対して指令を出しても、加工された加工物３０
の形状は各周期毎ことなることになり、常に一定の同一
形状を得ることができなくなる。
１周期Ｌとし、直線軸が同一パターンで繰り返される場
合等においては、該１周期ないの同一時点では、直線軸
の位置も回転軸の位置も、どの周期においても同一であ
ることが望ましい。すなわち、回転軸の位置と直線軸の
位置は同期して各周期Ｌないで同一対応関係にあること
が望ましい。この対応関係がずれると、同一パターンで
直線軸に対して指令を出しても、加工された加工物３０
の形状は各周期毎ことなることになり、常に一定の同一
形状を得ることができなくなる。
【０００９】上述したように、従来の繰り返し制御方式
では、時間を仲介として、上記所定周期ないのある時点
においては、回転軸の位置も直線軸の位置も、所定対応
位置にあるものとして繰り返し制御を行っている。しか
しながら、回転軸を高精度に制御することが難しいこと
から、回転軸と直線軸の対応関係がずれる場合が生じ、
常に同一形状の加工物形状を得ることは難しい。
では、時間を仲介として、上記所定周期ないのある時点
においては、回転軸の位置も直線軸の位置も、所定対応
位置にあるものとして繰り返し制御を行っている。しか
しながら、回転軸を高精度に制御することが難しいこと
から、回転軸と直線軸の対応関係がずれる場合が生じ、
常に同一形状の加工物形状を得ることは難しい。
【００１０】そこで、本発明の目的は、回転軸と直線軸
を位置を仲介として同期を取り、回転軸と直線軸の対応
位置関係のずれを防止する回転軸同期繰り返し制御方法
及び装置を提供することにある。
を位置を仲介として同期を取り、回転軸と直線軸の対応
位置関係のずれを防止する回転軸同期繰り返し制御方法
及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】回転軸の回転位置に対す
る所定周期毎繰り返される位置指令を記憶する記憶手
段、サンプリング時毎上記回転軸の回転位置を検出する
手段、読み取った回転位置が存在する区間を上記記憶手
段より求め、該区間の両端の回転位置，サーボモータへ
の指令位置より補間して検出した回転位置に対する指令
位置を求める手段、この指令位置と実際の位置より位置
偏差を求める手段、前サンプリング時の回転位置と位置
偏差および当該サンプリング時の回転位置と位置偏差よ
り、記憶手段に記憶する各回転位置に対する位置偏差を
補間して求めて繰り返しコントローラの処理を行って得
られる当該サンプリング時の回転位置が存在する区間の
記憶手段に記憶する両端の回転位置に対する補正量を求
める手段、求められた２つの補正量より補間して当該サ
ンプリング時の補正量を求める手段と、この補正量によ
り上記位置偏差を補正する手段とを設けることにより回
転軸の回転角と直線軸の位置を同期をとって繰り返し制
御を行うようにした。
る所定周期毎繰り返される位置指令を記憶する記憶手
段、サンプリング時毎上記回転軸の回転位置を検出する
手段、読み取った回転位置が存在する区間を上記記憶手
段より求め、該区間の両端の回転位置，サーボモータへ
の指令位置より補間して検出した回転位置に対する指令
位置を求める手段、この指令位置と実際の位置より位置
偏差を求める手段、前サンプリング時の回転位置と位置
偏差および当該サンプリング時の回転位置と位置偏差よ
り、記憶手段に記憶する各回転位置に対する位置偏差を
補間して求めて繰り返しコントローラの処理を行って得
られる当該サンプリング時の回転位置が存在する区間の
記憶手段に記憶する両端の回転位置に対する補正量を求
める手段、求められた２つの補正量より補間して当該サ
ンプリング時の補正量を求める手段と、この補正量によ
り上記位置偏差を補正する手段とを設けることにより回
転軸の回転角と直線軸の位置を同期をとって繰り返し制
御を行うようにした。
【００１２】
【作用】回転軸の回転位置を読み取り、記憶手段に記憶
した回転位置に対するサーボモータの位置を補間によっ
て求めサーボモータに対する位置指令とする。この位置
指令からサーボモータの現在位置を減じて位置偏差を求
め、当該回転位置までの繰り返しコントローラの処理を
行ない、当該回転位置に対する補正量を求め該補正量に
より位置偏差を補正し、補正された位置偏差によって位
置・速度ループの処理を行なってサーボモータを駆動制
御する。
した回転位置に対するサーボモータの位置を補間によっ
て求めサーボモータに対する位置指令とする。この位置
指令からサーボモータの現在位置を減じて位置偏差を求
め、当該回転位置までの繰り返しコントローラの処理を
行ない、当該回転位置に対する補正量を求め該補正量に
より位置偏差を補正し、補正された位置偏差によって位
置・速度ループの処理を行なってサーボモータを駆動制
御する。
【００１３】
【実施例】図２は本発明の一実施例を実施する工作機械
のサーボモータ制御の要部ブロック図で、図中、２０は
工作機械を制御する数値制御装置、２１は該数値制御装
置２０から出力されるサーボモータへの各種指令等を受
信し、デジタルサーボ回路２２のプロセッサに受け渡す
ための共有メモリ、２２はデジタルサーボ回路であり、
プロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、プロセッサ
によって直線軸を駆動するサーボモータ２４の位置，速
度，電流制御などを行うと共に繰り返し制御等の処理を
も行うものである。２３はトランジスタインバータ等で
構成されるサーボアンプ、２４は直線軸を駆動するサー
ボモータ、２５はサーボモータ２４の回転位置を検出し
デジタルサーボ回路２２にフィードバックする位置検出
器としてのパルスコーダである。また、２６は回転軸を
駆動するモータで、２７は該回転軸の回転位置を検出す
る位置検出器としてのパルスコーダである。
のサーボモータ制御の要部ブロック図で、図中、２０は
工作機械を制御する数値制御装置、２１は該数値制御装
置２０から出力されるサーボモータへの各種指令等を受
信し、デジタルサーボ回路２２のプロセッサに受け渡す
ための共有メモリ、２２はデジタルサーボ回路であり、
プロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、プロセッサ
によって直線軸を駆動するサーボモータ２４の位置，速
度，電流制御などを行うと共に繰り返し制御等の処理を
も行うものである。２３はトランジスタインバータ等で
構成されるサーボアンプ、２４は直線軸を駆動するサー
ボモータ、２５はサーボモータ２４の回転位置を検出し
デジタルサーボ回路２２にフィードバックする位置検出
器としてのパルスコーダである。また、２６は回転軸を
駆動するモータで、２７は該回転軸の回転位置を検出す
る位置検出器としてのパルスコーダである。
【００１４】上記構成は工作機械等のサーボモータの制
御における公知のデジタルサーボ回路の構成と同一であ
るが、従来のものと相違する点は、回転軸のパルスコー
ダからディジタル回路２２が、回転軸の回転位置を受信
するようになっている点が相違し、また、従来のディジ
タルサーボ制御においては直線軸モータであるサーボモ
ータ２４に対する位置指令が、数値制御装置２０から共
有メモリ２１を介してディジタルサーボ回路２２に送ら
れてくる点が、本発明は、回転軸のパルスコーダ２７か
ら送られてくる回転軸の回転位置より、ディジタルサー
ボ回路２２のプロセッサが位置指令を作り出している点
が相違する。
御における公知のデジタルサーボ回路の構成と同一であ
るが、従来のものと相違する点は、回転軸のパルスコー
ダからディジタル回路２２が、回転軸の回転位置を受信
するようになっている点が相違し、また、従来のディジ
タルサーボ制御においては直線軸モータであるサーボモ
ータ２４に対する位置指令が、数値制御装置２０から共
有メモリ２１を介してディジタルサーボ回路２２に送ら
れてくる点が、本発明は、回転軸のパルスコーダ２７か
ら送られてくる回転軸の回転位置より、ディジタルサー
ボ回路２２のプロセッサが位置指令を作り出している点
が相違する。
【００１５】すなわち、ディジタルサーボ回路２２のＲ
ＡＭ（若しくはＲＯＭ）には、予め、図３に示すよう
に、繰り返し周期１周期Ｌ内の回転軸の位置θｉとこの
回転位置θｉに対応する直線軸の位置ｒｉをｎ分割して
（ｉ＝１〜ｎ）、テーブルＴＢとして作成し、記憶させ
ておく。そして、回転軸のパルスコーダ２７から回転軸
の回転位置θ（ｔ）が入力されると、このテーブルより
内挿補間して直線軸の位置ｒ（θｔ）を求め、このこの
位置ｒ（θｔ）を直線軸のサーボモータの指令位置とす
るものである。
ＡＭ（若しくはＲＯＭ）には、予め、図３に示すよう
に、繰り返し周期１周期Ｌ内の回転軸の位置θｉとこの
回転位置θｉに対応する直線軸の位置ｒｉをｎ分割して
（ｉ＝１〜ｎ）、テーブルＴＢとして作成し、記憶させ
ておく。そして、回転軸のパルスコーダ２７から回転軸
の回転位置θ（ｔ）が入力されると、このテーブルより
内挿補間して直線軸の位置ｒ（θｔ）を求め、このこの
位置ｒ（θｔ）を直線軸のサーボモータの指令位置とす
るものである。
【００１６】図１は直線軸のサーボモータを駆動制御す
るディジタルサーボ回路２２が実施する繰り返し制御を
伴うサーボ制御のブロック線図で、図９に示す従来の繰
り返し制御と相違する点は、補間Ａ，Ｂ，Ｃを行う要素
１，４，５が加わっていること、および、位置指令ｒ
（θｔ）が補間Ａによって作り出され、数値制御装置か
らの指令ではない点が相違する。また、繰り返しコント
ローラ３の遅れ要素７としては、上記繰り返し周期の１
周期Ｌを分割したｎの数だけのメモリが遅れ要素として
設けられている。
るディジタルサーボ回路２２が実施する繰り返し制御を
伴うサーボ制御のブロック線図で、図９に示す従来の繰
り返し制御と相違する点は、補間Ａ，Ｂ，Ｃを行う要素
１，４，５が加わっていること、および、位置指令ｒ
（θｔ）が補間Ａによって作り出され、数値制御装置か
らの指令ではない点が相違する。また、繰り返しコント
ローラ３の遅れ要素７としては、上記繰り返し周期の１
周期Ｌを分割したｎの数だけのメモリが遅れ要素として
設けられている。
【００１７】各サンプリング周期（直線軸の位置・速度
制御周期）Ｔ毎、回転軸の回転位置θ（ｔ）を読み取
り、上記テーブルＴＢより、該回転位置θ（ｔ）に対す
る直線軸の位置ｒ（θｔ）を補間Ａを行って求める。こ
の補間Ａの処理を、例えば直線補間を行うとすれば、図
４に示すように、例えば、回転位置θ（ｔ）が上記テー
ブルＴＢに記憶するθｍとθm+1 間にあるとすると、テ
ーブルＴＢよりこの回転位置θｍとθm+1 対応する直線
軸の位置ｒｍとｒm+1 を読み取り、次の第１式の演算を
行って回転位置θ（ｔ）に対応する直線軸の位置ｒ（θ
ｔ）を求める。 ｒ（θｔ）＝ｒｍ＋（θ(t) −θｍ）・（ｒm+1 −ｒｍ）／（θm+1 −θｍ） …（１） そして、この演算によって求められた、位置ｒ（θｔ）
を位置指令とし、パルスコーダ２５からのフィードバッ
ク信号である直線軸の位置ｙ（ｔ）をこの指令位置ｒ
（θｔ）から減じて位置偏差ε（θｔ）を求める。
制御周期）Ｔ毎、回転軸の回転位置θ（ｔ）を読み取
り、上記テーブルＴＢより、該回転位置θ（ｔ）に対す
る直線軸の位置ｒ（θｔ）を補間Ａを行って求める。こ
の補間Ａの処理を、例えば直線補間を行うとすれば、図
４に示すように、例えば、回転位置θ（ｔ）が上記テー
ブルＴＢに記憶するθｍとθm+1 間にあるとすると、テ
ーブルＴＢよりこの回転位置θｍとθm+1 対応する直線
軸の位置ｒｍとｒm+1 を読み取り、次の第１式の演算を
行って回転位置θ（ｔ）に対応する直線軸の位置ｒ（θ
ｔ）を求める。 ｒ（θｔ）＝ｒｍ＋（θ(t) −θｍ）・（ｒm+1 −ｒｍ）／（θm+1 −θｍ） …（１） そして、この演算によって求められた、位置ｒ（θｔ）
を位置指令とし、パルスコーダ２５からのフィードバッ
ク信号である直線軸の位置ｙ（ｔ）をこの指令位置ｒ
（θｔ）から減じて位置偏差ε（θｔ）を求める。
【００１８】次に、当該サンプリング時の回転軸の位置
θ（ｔ），位置偏差ε（θｔ）および１つ前のサンプリ
ング時の位置θ（ｔ−Ｔ）と位置偏差ε（θ（ｔ−
Ｔ））より、当該サンプリング期間における各分割回転
位置θｉ（θｉは１つ前のサンプリング時の位置θ（ｔ
−Ｔ）が存在する次の回転位置から当該サンプリング時
の回転位置θ（ｔ）が存在する回転位置までの回転位
置）に対応する位置偏差εｉを補間Ｂで求める。
θ（ｔ），位置偏差ε（θｔ）および１つ前のサンプリ
ング時の位置θ（ｔ−Ｔ）と位置偏差ε（θ（ｔ−
Ｔ））より、当該サンプリング期間における各分割回転
位置θｉ（θｉは１つ前のサンプリング時の位置θ（ｔ
−Ｔ）が存在する次の回転位置から当該サンプリング時
の回転位置θ（ｔ）が存在する回転位置までの回転位
置）に対応する位置偏差εｉを補間Ｂで求める。
【００１９】図５はこの補間Ｂの処理の説明図で、当該
サンプリング時の回転位置θ（ｔ）がテーブルＴＢに記
憶するθｍとθm+1 間にあり、１つ前のサンプリング時
（ｔ−Ｔ）時の回転位置θ（ｔ−Ｔ）はθｋとθk+1 間
にあったとすると、回転位置θk+1 からθｍまでの回転
位置θｉ（ｉ＝ｋ＋１〜ｍ）に対応する位置偏差ε（θ
ｉ）を例えば次の第２式により直線補間して求める。 ε（θi)＝ε（θ (t-T)) ＋ （θｉ−θ(t-T))・{ ε（θt)- ε( θ(t-T))} ／（θ(t)-θ(t-T)) …（２） そして、この求められた位置偏差ε（θi)に遅れ要素に
記憶する繰り返し周期Ｌの１周期前のデータｘを加算
し、フィルタ処理（要素６の処理）を行って、かつ、遅
れ要素７を１つシフトし、遅れ要素７の１番目のメモリ
にフイルタ処理を行ったデータを格納する。以下、ｉが
ｋ＋１からｍになるまでの位置偏差ε（θ(k+1) 〜ε
（θｍ）を順次求め上述した処理を行う。
サンプリング時の回転位置θ（ｔ）がテーブルＴＢに記
憶するθｍとθm+1 間にあり、１つ前のサンプリング時
（ｔ−Ｔ）時の回転位置θ（ｔ−Ｔ）はθｋとθk+1 間
にあったとすると、回転位置θk+1 からθｍまでの回転
位置θｉ（ｉ＝ｋ＋１〜ｍ）に対応する位置偏差ε（θ
ｉ）を例えば次の第２式により直線補間して求める。 ε（θi)＝ε（θ (t-T)) ＋ （θｉ−θ(t-T))・{ ε（θt)- ε( θ(t-T))} ／（θ(t)-θ(t-T)) …（２） そして、この求められた位置偏差ε（θi)に遅れ要素に
記憶する繰り返し周期Ｌの１周期前のデータｘを加算
し、フィルタ処理（要素６の処理）を行って、かつ、遅
れ要素７を１つシフトし、遅れ要素７の１番目のメモリ
にフイルタ処理を行ったデータを格納する。以下、ｉが
ｋ＋１からｍになるまでの位置偏差ε（θ(k+1) 〜ε
（θｍ）を順次求め上述した処理を行う。
【００２０】また、要素５の補間Ｃで、θｍとθm+1 に
対応する補正量ｄ（θｍ），ｄ（θm+1 ）より次の第３
式を演算して補正値ｄ（θｔ）を求める。 ｄ（θｔ）＝ｄ（θm ）＋ （θ(t) −θm ）・｛ｄ（θm+1)−ｄ（θm)｝／（θm+1 −θm ） …（３） こうして求められた、補正値ｄ（θｔ）を位置偏差ε
（θｔ）に加算し、繰り返しコントローラ３で補正され
た位置偏差を求め、位置、速度ループ処理を行いサーボ
モータ２４を駆動する。その結果、回転軸の位置に応じ
て対応する直線軸の位置が位置指令として入力され、こ
の指令に基づいて繰り返しコントローラ３および位置・
速度ループ処理が行われ、サーボモータが駆動制御され
ることになるので、回転軸と直線軸の同期が位置によっ
てとられ、回転軸の速度が変動しても、位置関係のずれ
が生じることがなく、高精度の加工ができる。
対応する補正量ｄ（θｍ），ｄ（θm+1 ）より次の第３
式を演算して補正値ｄ（θｔ）を求める。 ｄ（θｔ）＝ｄ（θm ）＋ （θ(t) −θm ）・｛ｄ（θm+1)−ｄ（θm)｝／（θm+1 −θm ） …（３） こうして求められた、補正値ｄ（θｔ）を位置偏差ε
（θｔ）に加算し、繰り返しコントローラ３で補正され
た位置偏差を求め、位置、速度ループ処理を行いサーボ
モータ２４を駆動する。その結果、回転軸の位置に応じ
て対応する直線軸の位置が位置指令として入力され、こ
の指令に基づいて繰り返しコントローラ３および位置・
速度ループ処理が行われ、サーボモータが駆動制御され
ることになるので、回転軸と直線軸の同期が位置によっ
てとられ、回転軸の速度が変動しても、位置関係のずれ
が生じることがなく、高精度の加工ができる。
【００２１】図６は所定サンプリング周期毎、ディジタ
ルサーボ回路のプロセッサが行う上記処理のフローチャ
ートである。まず、加工開始指令時に初期設定が行わ
れ、プロセッサは、繰り返しコントローラ３の遅れ要素
に対応するメモリＭ１〜Ｍｎ、および１サンプリング前
の回転位置θ（ｔ），位置偏差ε（θｔ），回転位置が
存在するテーブルＴＢ上の位置を示す上記ｍの値を記憶
するレジスタＲθ，Ｒε，Ｒm が「０」に初期設定し、
図６に示す処理をサンプリング周期毎実施する。
ルサーボ回路のプロセッサが行う上記処理のフローチャ
ートである。まず、加工開始指令時に初期設定が行わ
れ、プロセッサは、繰り返しコントローラ３の遅れ要素
に対応するメモリＭ１〜Ｍｎ、および１サンプリング前
の回転位置θ（ｔ），位置偏差ε（θｔ），回転位置が
存在するテーブルＴＢ上の位置を示す上記ｍの値を記憶
するレジスタＲθ，Ｒε，Ｒm が「０」に初期設定し、
図６に示す処理をサンプリング周期毎実施する。
【００２２】まず、プロセッサはパルスコーダ２５，２
７から出力される回転軸の位置フィードバックθ（ｔ）
および直線軸の位置フィードバックｙ（ｔ）を読み取る
（ステップＳ１）。次に上記読み取った回転軸の位置θ
（ｔ）に対応するテーブルに記憶した回転位置を求め
る。すなわたθｍ≦θ（ｔ）＜θm+1 となるテープルＴ
Ｂのポインタｍを探す（ステップＳ２）。このポインタ
ｍが検出されると、ポインタｍおよびｍ＋１に記憶され
ている回転位置θｍ，θm+1 および直線軸の位置ｒｍ，
ｒm+1 をテーブルＴＢより読みだし、第１式演算を行い
指令位置ｒ（θｔ）を求める（補間Ａの処理）（ステッ
プＳ３）。
７から出力される回転軸の位置フィードバックθ（ｔ）
および直線軸の位置フィードバックｙ（ｔ）を読み取る
（ステップＳ１）。次に上記読み取った回転軸の位置θ
（ｔ）に対応するテーブルに記憶した回転位置を求め
る。すなわたθｍ≦θ（ｔ）＜θm+1 となるテープルＴ
Ｂのポインタｍを探す（ステップＳ２）。このポインタ
ｍが検出されると、ポインタｍおよびｍ＋１に記憶され
ている回転位置θｍ，θm+1 および直線軸の位置ｒｍ，
ｒm+1 をテーブルＴＢより読みだし、第１式演算を行い
指令位置ｒ（θｔ）を求める（補間Ａの処理）（ステッ
プＳ３）。
【００２３】次に、該指令位置ｒ（θｔ）からステップ
Ｓ１で読み取った直線軸の位置ｙ（ｔ）を減じて位置偏
差ε（θｔ）を求め（ステップＳ５）、レジスタＲm に
記憶する値（加工開始最初のサンプリング時には「０」
が記憶されている）に「１」加算した値を指標ｉにセッ
トし（ステップＳ５）、レジスタＲθ，Ｒεに記憶する
１サンプリング前のデータ（加工開始時の最初のサンプ
リング時には「０」）とステップＳ１，Ｓ４で求めた回
転位置θ（ｔ）と位置偏差ε（θｔ）より第２式の演算
を行って、前サンプリング時と当該サンプリング時の間
における指標ｉで示される回転位置θｉに対応する位置
偏差ε（θｉ）を求める（ステップＳ６）。
Ｓ１で読み取った直線軸の位置ｙ（ｔ）を減じて位置偏
差ε（θｔ）を求め（ステップＳ５）、レジスタＲm に
記憶する値（加工開始最初のサンプリング時には「０」
が記憶されている）に「１」加算した値を指標ｉにセッ
トし（ステップＳ５）、レジスタＲθ，Ｒεに記憶する
１サンプリング前のデータ（加工開始時の最初のサンプ
リング時には「０」）とステップＳ１，Ｓ４で求めた回
転位置θ（ｔ）と位置偏差ε（θｔ）より第２式の演算
を行って、前サンプリング時と当該サンプリング時の間
における指標ｉで示される回転位置θｉに対応する位置
偏差ε（θｉ）を求める（ステップＳ６）。
【００２４】次に、メモリＭｎに記憶する１周期Ｌ前の
データに動特性補償要素８の係数Ｇｘを乗じて補正量ｄ
（θｍ）を記憶するレジスタに格納する（ステップＳ
７）。そして、メモリＭｎのデータをステップＳ６で求
めた位置偏差ε（θｉ）に加算しフイルタ処理（要素６
の処理）を行ない、メモリＭ１〜Ｍｎをシフトし（Ｍｎ
←Ｍn-1 ，…Ｍ２←Ｍ１）、メモリＭ１に上記フイルタ
処理したデータを格納する（ステップＳ８）。次に、指
標ｉがポインタｍに等しいか否か判断し（ステップＳ
９）等しくなければ、指標ｉを「１」インクリメントし
（ステップＳ１０）、ステップＳ６〜Ｓ１０を繰り返
し、指標ｉがポインタｍと等しくなるとステップＳ１１
に移行する。
データに動特性補償要素８の係数Ｇｘを乗じて補正量ｄ
（θｍ）を記憶するレジスタに格納する（ステップＳ
７）。そして、メモリＭｎのデータをステップＳ６で求
めた位置偏差ε（θｉ）に加算しフイルタ処理（要素６
の処理）を行ない、メモリＭ１〜Ｍｎをシフトし（Ｍｎ
←Ｍn-1 ，…Ｍ２←Ｍ１）、メモリＭ１に上記フイルタ
処理したデータを格納する（ステップＳ８）。次に、指
標ｉがポインタｍに等しいか否か判断し（ステップＳ
９）等しくなければ、指標ｉを「１」インクリメントし
（ステップＳ１０）、ステップＳ６〜Ｓ１０を繰り返
し、指標ｉがポインタｍと等しくなるとステップＳ１１
に移行する。
【００２５】その結果、ステップＳ７の処理でレジスタ
に記憶される補正量は回転位置θｍに対応する補正量ｄ
（θｍ）となる。そしてステップＳ１１でメモリＭｎに
記憶するデータに動特性補償要素８の係数Ｇｘを乗じて
回転位置θm+1 に対応する補正量ｄ（θm+1 ）を求め、
回転位置θｍ，θm+1 ，補正量ｄ（θｍ），ｄ（θm+1
）より第３式の演算を行なうことによって補正量ｄ
（θｔ）を求め（ステップＳ１２）、当該サンプリング
時の回転位置θ（ｔ），位置偏差ε（θｔ）およびポイ
ンタの値ｍをレジスタＲθ，Ｒε，Ｒm に格納する（ス
テップＳ１３）。そして、ステップＳ３で求めた位置偏
差ε（θｔ）にステップＳ１２で求めた補正量ｄ（θ
ｔ）を加算して、繰り返しコントローラ３の処理による
補正量で補正された位置偏差を求めこの位置偏差によ
り、位置・速度ループの処理を行ない（ステップＳ１
４，Ｓ１５）、当該サンプリング時の処理を終了する。
に記憶される補正量は回転位置θｍに対応する補正量ｄ
（θｍ）となる。そしてステップＳ１１でメモリＭｎに
記憶するデータに動特性補償要素８の係数Ｇｘを乗じて
回転位置θm+1 に対応する補正量ｄ（θm+1 ）を求め、
回転位置θｍ，θm+1 ，補正量ｄ（θｍ），ｄ（θm+1
）より第３式の演算を行なうことによって補正量ｄ
（θｔ）を求め（ステップＳ１２）、当該サンプリング
時の回転位置θ（ｔ），位置偏差ε（θｔ）およびポイ
ンタの値ｍをレジスタＲθ，Ｒε，Ｒm に格納する（ス
テップＳ１３）。そして、ステップＳ３で求めた位置偏
差ε（θｔ）にステップＳ１２で求めた補正量ｄ（θ
ｔ）を加算して、繰り返しコントローラ３の処理による
補正量で補正された位置偏差を求めこの位置偏差によ
り、位置・速度ループの処理を行ない（ステップＳ１
４，Ｓ１５）、当該サンプリング時の処理を終了する。
【００２６】以下各サンプリング時毎に上記処理を実行
しすることになるが、始めは、繰り返しコントローラ３
の遅れ要素７の各メモリＭ１〜Ｍｎおよび１サンプリン
グ時のデータを記憶する各レジスタＲθ，Ｒε，Ｒm の
値は初期設定で「０」であるが、少なくとも繰り返し周
期の１周期Ｌを経過するとこれらの値は「０」ではなく
なり、回転軸の位置に同期して直線軸の位置が制御され
ることになる。
しすることになるが、始めは、繰り返しコントローラ３
の遅れ要素７の各メモリＭ１〜Ｍｎおよび１サンプリン
グ時のデータを記憶する各レジスタＲθ，Ｒε，Ｒm の
値は初期設定で「０」であるが、少なくとも繰り返し周
期の１周期Ｌを経過するとこれらの値は「０」ではなく
なり、回転軸の位置に同期して直線軸の位置が制御され
ることになる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、同一パターンの動作を繰り返
し行なうサーボモータを回転軸の位置に同期して制御す
るようにしたから、回転軸が回転むらや一定のオフセッ
トをもつ場合でも、加工物の精度は向上する。
し行なうサーボモータを回転軸の位置に同期して制御す
るようにしたから、回転軸が回転むらや一定のオフセッ
トをもつ場合でも、加工物の精度は向上する。
【００２８】そのため、回転軸のモータに対して位置制
御を行なう必要がないので、速度制御のみを行なうスピ
ンドルモータを使用することができる。
御を行なう必要がないので、速度制御のみを行なうスピ
ンドルモータを使用することができる。
【図１】本発明の一実施例のブロック線図である。
【図２】同実施例を実施する工作機械の要部ブロック図
である。
である。
【図３】同実施例においてディジタルサーボ回路の記憶
装置に記憶する回転位置と直線軸の位置の関係を記憶す
るテーブルの一例を示す図である。
装置に記憶する回転位置と直線軸の位置の関係を記憶す
るテーブルの一例を示す図である。
【図４】同実施例における回転位置から直線軸の位置を
直線補間で求める説明図である。
直線補間で求める説明図である。
【図５】同実施例におけるテーブルに記憶した回転位置
に対応する位置偏差を直線補間で求める説明図である。
に対応する位置偏差を直線補間で求める説明図である。
【図６】同実施例におけるディジタルサーボ回路のプロ
セッサが実施する処理のフローチャートである。
セッサが実施する処理のフローチャートである。
【図７】本発明を適用する加工の一例を示すブロック図
である。
である。
【図８】同実施例における回転軸と直線軸の動作の説明
図である。
図である。
【図９】従来の繰り返しコントローラによる制御のブロ
ック線図である。
ック線図である。
１ 補間Ａの要素 ２ 制御対象の伝達関数の要素 ３ 繰り返しコントローラ ４ 補間Ｂの要素 ５ 補間Ｃの要素 ６ 帯域制限フィルタ ７ 遅れ要素 ８ 動特性補償要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−141990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−89201（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−256417（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 繰り返しコントローラを有し、回転軸を
駆動すると共に、所定周期で繰り返される位置指令によ
って回転軸に同期してサーボモータを制御するサーボモ
ータの制御方法において、予め、上記回転軸の回転位置
に対する上記所定周期の位置指令を記憶しておき、サン
プリング時毎、上記回転軸の回転位置を読み取り、読み
取った回転位置が存在する区間を上記記憶手段より検出
し、該区間の両端の回転位置，サーボモータへの指令位
置より補間して回転位置に対する指令位置を求め、この
指令位置と実際の位置より位置偏差を求め、前サンプリ
ング時の回転位置と位置偏差および当該サンプリング時
の回転位置と位置偏差より、記憶手段に記憶する各回転
位置に対する位置偏差を補間して求め、繰り返しコント
ローラの処理を行って得られる当該サンプリング時の回
転位置が存在する区間の記憶手段に記憶する両端の回転
位置に対する補正量より、当該サンプリング時の補正量
を補間して求め、この補正量を上記位置偏差に対して補
正をすることを特徴とする回転軸同期繰り返し制御方
法。 - 【請求項２】 繰り返しコントローラを有し、回転軸を
駆動すると共に、所定周期で繰り返される位置指令によ
って回転軸に同期してサーボモータを制御するサーボモ
ータの制御装置において、上記回転軸の回転位置に対す
る上記所定周期の位置指令を記憶する記憶手段と、サン
プリング時毎、上記回転軸の回転位置を検出する手段
と、読み取った回転位置が存在する区間を上記記憶手段
より求め、該区間の両端の回転位置，サーボモータへの
指令位置より補間して検出した回転位置に対する指令位
置を求める手段と、この指令位置と実際の位置より位置
偏差を求める手段と、前サンプリング時の回転位置と位
置偏差および当該サンプリング時の回転位置と位置偏差
より、記憶手段に記憶する各回転位置に対する位置偏差
を補間して求めて繰り返しコントローラの処理を行って
得られる当該サンプリング時の回転位置が存在する区間
の記憶手段に記憶する両端の回転位置に対する補正量を
求める手段と、求められた２つの補正量より補間して当
該サンプリング時の補正量を求める手段と、求められた
補正量により上記位置偏差を補正する手段とを設けたこ
とを特徴とする回転軸同期繰り返し制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3119073A JP2757269B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 回転軸同期繰り返し制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3119073A JP2757269B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 回転軸同期繰り返し制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04323705A JPH04323705A (ja) | 1992-11-12 |
| JP2757269B2 true JP2757269B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=14752214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3119073A Expired - Fee Related JP2757269B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 回転軸同期繰り返し制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2757269B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7215089B2 (en) | 2004-01-30 | 2007-05-08 | Fanuc Ltd | Threading/tapping control apparatus |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4043996B2 (ja) * | 2003-01-20 | 2008-02-06 | ファナック株式会社 | サーボモータ駆動制御装置 |
| JP5606282B2 (ja) * | 2010-04-09 | 2014-10-15 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの制御回路 |
| CN102298347B (zh) * | 2011-05-26 | 2013-04-03 | 清华大学 | 基于虚拟位置域重复控制器的控制方法 |
| JP5890275B2 (ja) * | 2012-08-08 | 2016-03-22 | オークマ株式会社 | 高速同期軸位置制御装置 |
| JP5886717B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2016-03-16 | オークマ株式会社 | 繰返し学習位置制御装置 |
| JP6078300B2 (ja) * | 2012-11-07 | 2017-02-08 | カルソニックカンセイ株式会社 | 電動コンプレッサの制御装置 |
| TW201634176A (zh) * | 2015-03-18 | 2016-10-01 | Citizen Holdings Co Ltd | 工具機及其控制裝置 |
| JP2019096219A (ja) * | 2017-11-27 | 2019-06-20 | ファナック株式会社 | 工作機械の制御装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53141990A (en) * | 1977-05-16 | 1978-12-11 | Okuma Mach Works Ltd | Special screw cutting system |
| JPS6089201A (ja) * | 1983-10-20 | 1985-05-20 | Nissin Electric Co Ltd | 数値制御装置 |
| JPH0773810B2 (ja) * | 1989-03-30 | 1995-08-09 | オ−クマ株式会社 | ねじ切り制御方法及びその装置 |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP3119073A patent/JP2757269B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7215089B2 (en) | 2004-01-30 | 2007-05-08 | Fanuc Ltd | Threading/tapping control apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04323705A (ja) | 1992-11-12 |
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