JP3298329B2 - サーボ制御装置およびサーボ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は工作機械の送り軸を駆
動するサーボモータ等のサーボ制御装置およびサーボ制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６〜図９は従来例を示し、図６は工作
機械を駆動するサーボ制御システムの構成図、図７はサ
ーボ制御装置の位置と速度の制御部分を示すブロック
図、図８および図９は各信号のタイムチャートである。
図６において、２１は位置指令信号Ｅｃを発生する数値
制御装置、２２は数値制御装置２１からの位置指令信号
Ｅｃをサーボ制御装置２３へ伝達するための共通メモ
リ、２４はサーボモータ、２５はサーボモータ２４に取
り付けられた速度検出器、２６はサーボモータ２４の駆
動トルクを工作機械２７に伝達する動力伝達装置、２８
は工作機械２７に取り付けられた位置検出器、Ｅｖは速
度検出器２５から帰還される速度フィードバック信号、
Ｅｐは位置検出器２８から帰還される位置フィードバッ
ク信号である。

【０００３】そして図７において、１は位置偏差演算
器、２は乗算器、３は速度偏差演算器、４は加算器、５
は完全積分器を構成する遅延要素、６は乗算器、７は加
算器、８は乗算器、９は加算器、１０は乗算器、Ｅ０は
位置指令信号Ｅｃと位置フィードバック信号Ｅｐとの差
である位置偏差信号、Ｅ１は位置偏差信号Ｅ０にゲイン
Ｋ１を乗算した速度指令信号、Ｅ２は速度指令信号Ｅ１
と速度フィードバック信号Ｅｖとの差である速度偏差信
号、Ｅ３は速度偏差信号Ｅ２を積分しゲインＫ２を乗じ
た速度補正信号、Ｅ４は速度偏差信号Ｅ２と速度補正信
号Ｅ３を加算した速度信号、Ｅ５は速度指令信号Ｅ１に
ゲインＫ３を乗じた速度補正信号、Ｅ６は速度信号Ｅ４
と速度補正信号Ｅ５を加算した速度信号、Ｅｔは速度信
号Ｅ６にゲインＫ４を乗じたトルク指令信号である。

【０００４】次に、前述した従来のサーボ制御装置につ
いて、図６に基づきその全体動作を説明する。まず数値
制御装置２１は所定の周期毎に位置指令信号Ｅｃを共通
メモリ２２に書き込み、この書き込まれた位置指令信号
Ｅｃを所定の周期毎にサーボ制御装置２３が読み込む。
サーボ制御装置２３は位置指令信号Ｅｃに基づいて工作
機械２７を所定の位置へ所定の速度で駆動するために、
サーボモータ２４へ駆動電力を供給する。速度検出器２
５はサーボモータ２４の速度を検出し速度フィードバッ
ク信号Ｅｖをサーボ制御装置２３へ帰還する。サーボ制
御装置２３はこの速度フィードバック信号Ｅｖが所定の
速度と同じになるようにサーボモータ２４への駆動電力
を制御する。一方工作機械２７に取り付けられた位置検
出器２８は工作機械２７の位置を検出し位置フィードバ
ック信号Ｅｐをサーボ制御装置２３へ帰還する。そして
サーボ制御装置２３はこの位置フィードバック信号Ｅｐ
が所定の位置になるようにサーボモータ２４への駆動電
力を制御する。このようにしてサーボ制御装置２３はサ
ーボモータ２４を介して工作機械２７を所定の位置へ所
定の速度で移動させる。

【０００５】次に、図７および図８に基づき始動時にお
けるサーボ制御装置２３内での速度と位置の制御動作に
ついて説明する。ただし、ここでは発明に関連する信号
の定性的関係に着目し各信号間の細かい時間遅れや信号
の大きさの変化については無視する。まず時刻ｔ０で図
８（ａ）に示す位置指令信号Ｅｃが入力されると、回路
上の遅れ等により時刻ｔ１になって図８（ｃ）に示す速
度指令信号Ｅ１が発生する。しかしその瞬間はサーボモ
ータ２４は工作機械２７の摩擦等で回転しないために図
８（ｄ）に示す速度フィードバック信号Ｅｖおよび図８
（ｂ）に示す位置フィードバック信号Ｅｐはゼロであ
り、速度指令信号Ｅ１および図８（ｆ）に示す速度補正
信号Ｅ５は位置指令信号Ｅｃで決まる値となる。図８
（ｅ）に示す速度補正信号Ｅ３は遅延要素５で構成され
る完全積分器によりゼロから直線で増加する信号とな
る。そして図８（ｇ）に示すトルク指令信号Ｅｔは速度
補正信号Ｅ３と速度補正信号Ｅ５を加算した信号とな
る。

【０００６】そしてトルク指令信号Ｅｔは増加を続け、
時刻ｔ２で工作機械２７等の静止摩擦トルクＴｓ（図８
（ｇ）に示す）に打ち勝つ大きさになると、初めてサー
ボモータ２４は回転を開始し速度フィードバック信号Ｅ
ｖおよび位置フィードバック信号Ｅｐが出力される。そ
のため速度補正信号Ｅ３は速度フィードバック信号Ｅｖ
の影響でそのピーク値を下げたある値で保持され、それ
によりトルク指令Ｅｔもそのピーク値を下げたある値で
保持される。このように位置指令信号Ｅｃが時刻ｔ０で
入力されてからサーボモータ２４が回転を開始する時刻
ｔ２までの時間は、制御回路上の遅れや工作機械２７等
の静止摩擦トルクＴｓなどに起因する追従遅れとして、
サーボモータ２４の始動時の応答性を損ねていた。

【０００７】次に、図７および図９に基づき停止時にお
けるサーボ制御装置２３内での速度と位置の制御動作に
ついて説明する。図９（ａ）に示す位置指令信号Ｅｃが
ゼロになる手前で図９（ｃ）に示す減速方向のトルク指
令信号Ｅｔが出力され、図９（ｂ）に示す位置偏差信号
Ｅ０はゼロに向って減少していく。しかしながら、速度
制御ループの積分項を完全積分器で構成すると、減速が
完了した後にトルク指令値信号Ｅｔが減速前の値に戻っ
た時、そのトルク指令値Ｅｔが工作機械２７等の動摩擦
トルクより大きい場合は、サーボモータ２４はすぐに停
止できず指令位置を越えて回転し続けることになる。す
なわち、位置決め時にオーバーシュートが発生して、図
９（ｂ）の位置偏差信号Ｅ０に示すように、負の方向に
行って再び戻ってくる現象が生じる。このことは停止位
置を越えて余分に動くために、加工時においては余分な
加工をしてしまうなどの不具合があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ制御装置
およびサーボ制御方法では、速度制御ループ内に積分器
が有るために、始動時においては位置指令信号が入力さ
れてから始動を開始するまでに、駆動負荷の静止摩擦ト
ルクなどに起因する追従遅れが発生していた。さらに停
止時においても、特に速度制御ループ内の積分器を完全
積分器で構成した場合には顕著であるが、位置決め時に
オーバーシュートが発生して停止位置を越えて余分に動
いてしまうなどの不具合があった。

【０００９】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたものであり、速度制御ループ内に積分器を有す
るサーボ制御装置において、始動時においては位置指令
信号が入力されてから始動を開始するまでの追従遅れを
なくして応答性を向上させることのできる、または停止
時においては位置決め時のオーバーシュートをなくして
位置決め精度を向上させることのできるサーボ制御装置
を得ることを目的としている。

【００１０】また、位置指令信号の状態から始動時かま
たは停止時かを検出することのできるサーボ制御装置を
得ることを目的としている。

【００１１】また、始動時において位置指令信号が入力
されてから始動を開始するまでの追従遅れをなくして応
答性を向上させることのできるサーボ制御装置を得るこ
とを目的としている。

【００１２】また、停止時において位置決め時のオーバ
ーシュートをなくして位置決め精度を向上させることの
できるサーボ制御装置を得ることを目的としている。

【００１３】さらに、停止時において位置決め時のオー
バーシュートをなくすとともに反対方向に駆動させない
で位置決め精度を向上させることのできるサーボ制御装
置を得ることを目的としている。

【００１４】そして、始動時においては位置指令信号が
入力されてから始動を開始するまでの追従遅れをなくし
て応答性を向上させることのできる、または停止時にお
いては位置決め時のオーバーシュートをなくして位置決
め精度を向上させることのできるサーボ制御方法を得る
ことを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるサーボ
制御装置においては、位置指令信号が起動させる指令信
号かまたは停止させる指令信号かを検出する位置指令状
態検出手段と、この位置指令状態検出手段からの位置指
令状態信号で加速方向の補正かまたは減速方向の補正か
を指令する補正方向指令信号を出力する補正方向指令手
段と、所定の補正タイミングを指令する補正タイミング
指令信号を出力する補正タイミング指令手段と、起動時
には位置指令信号が入力されてから始動を開始するまで
の追従遅れを無くし、また停止時には位置決め時のオー
バシュートを無くするようトルク指令信号を補正する補
正量信号を、出力する補正量指令手段と、速度制御ルー
プ内の積分器に、前記補正方向指令信号と前記補正タイ
ミング指令信号とに応じて、前記起動時には位置指令信
号が入力されてから始動を開始するまでの追従遅れを無
くし、また停止時には位置決め時のオーバシュートを無
くするようトルク指令信号を補正する補正量を、与える
補正実行手段とを備えたものである。

【００１６】また、位置指令状態検出手段は、位置指令
状態検出手段は、位置指令信号が存在しない状態から存
在する状態に変化することにより起動させる指令信号で
あることを検出し、または位置指令信号が存在する状態
から存在しない状態に変化することにより停止させる指
令信号であることを検出するものである。

【００１７】また、位置指令信号が存在しない状態から
存在する状態に変化することにより起動させる指令信号
であることを検出する位置指令状態検出手段と、この位
置指令状態検出手段からの加速指令状態信号で加速方向
補正指令信号を出力する補正方向指令手段と、前記加速
指令状態信号で補正タイミングを指令する加速補正タイ
ミング指令信号を出力する補正タイミング指令手段と、
起動時に位置指令信号が入力されてから始動を開始する
までの追従遅れを無くするようトルク指令信号を補正す
る補正量信号を、出力する補正量指令手段と、速度制御
ループ内の積分器に、前記加速方向補正指令信号と前記
加速補正タイミング指令信号とに応じて、起動時に位置
指令信号が入力されてから始動を開始するまでの追従遅
れを無くするようトルク指令信号を補正する補正量を、
与える補正実行手段とを備えたものである。

【００１８】また、位置指令信号が存在する状態から存
在しない状態に変化することにより停止させる指令信号
であることを検出する位置指令状態検出手段と、この位
置指令状態検出手段からの減速指令状態信号で減速方向
補正指令信号を出力する補正方向指令手段と、前記減速
指令状態信号で補正タイミングを指令する減速補正タイ
ミング指令信号を出力する補正タイミング指令手段と、
停止時に位置決め時のオーバシュートを無くするようト
ルク指令信号を補正する補正量信号を、出力する補正量
指令手段と、速度制御ループ内の積分器に、前記減速方
向補正指令信号と前記減速補正タイミング指令信号とに
応じて、停止時に位置決め時のオーバシュートを無くす
るようトルク指令信号を補正する補正量を、与える補正
実行手段とを備えたものである。

【００１９】さらに、位置指令信号が発生された時点で
のトルク指令値を記憶するトルク指令値記憶手段と、こ
のトルク指令値記憶手段からのトルク指令初期値信号と
現在のトルク指令値との差の信号を発生するトルク指令
値比較手段と、このトルク指令値比較手段からのトルク
指令値比較信号が所定値以下のときはこのトルク指令値
比較信号を所定の補正量信号としまた所定値以上のとき
はこの所定値を補正量信号として出力する補正量指令手
段とを設けたものである。

【００２０】そして、サーボ制御方法においては、速度
制御ループ内に積分器を有し、位置指令信号が起動させ
る指令信号かまたは停止させる指令信号かを検出して位
置指令状態信号を生成し、この位置指令状態信号で加速
方向の補正かまたは減速方向の補正かを指令する補正方
向指令信号を生成し、前記積分器に、前記補正方向指令
信号に応じて所定の補正タイミングで、起動時には位置
指令信号が入力されてから始動を開始するまでの追従遅
れを無くし、また停止時には位置決め時のオーバシュー
トを無くするようトルク指令信号を補正する補正量を、
与えるものである。

【００２１】

【作用】この発明に係わるサーボ制御装置においては、
始動時においては位置指令信号が入力されてから始動を
開始するまでの追従遅れをなくし、または停止時におい
ては位置決め時のオーバーシュートをなくする。

【００２２】また、この発明に係わるサーボ制御装置に
おいては、位置指令信号の状態から始動時かまたは停止
時かを検出することができる。

【００２３】また、この発明に係わるサーボ制御装置に
おいては、始動時において位置指令信号が入力されてか
ら始動を開始するまでの追従遅れをなくする。

【００２４】また、この発明に係わるサーボ制御装置に
おいては、停止時において位置決め時のオーバーシュー
トをなくする。

【００２５】さらにまた、この発明に係わるサーボ制御
装置においては、停止時において位置決め時のオーバー
シュートをなくすとともに反対方向に駆動させない。

【００２６】そして、この発明に係わるサーボ制御方法
においては、始動時においては位置指令信号が入力され
てから始動を開始するまでの追従遅れをなくし、または
停止時においては位置決め時のオーバーシュートをなく
する。

【００２７】

【実施例】実施例１． 図１と図２を用いて、始動時における応答性の向上に関
するこの発明の一実施例を説明する。図１はサーボ制御
装置の位置と速度の制御部分を示すブロック図、図２は
各信号のタイムチャートである。図において従来例と同
一符号は同一または相当部分を示し、３９は補正部、３
９ａは位置指令状態検出部、３９ｂは補正方向指令部、
３９ｃは位置偏差信号Ｅｃを監視している補正タイミン
グ指令部で破線のごとく位置フィードバック信号Ｅｐを
監視することも可能である。３９ｄは補正量指令部、３
９ｅは補正実行部、Ｅ９１は位置指令状態信号、Ｅ９２
は補正量信号、Ｅ９３は補正方向指令信号、Ｅ９４は補
正タイミング指令信号、Ｅ９５は補正実行信号である。

【００２８】図１を含む全体のサーボ制御システムは図
６に示す従来例の構成と同一であるので、ここでは全体
のサーボ制御システムについての説明は省略する。また
図１に示すサーボ制御装置の位置と速度の制御部分のブ
ロック図は、従来例のサーボ制御装置の位置と速度の制
御部分のブロック図である図７に補正部３９を追加した
ものである。所定の周期毎に数値制御装置２１より共有
メモリ２２を経由して位置指令信号Ｅｃがサーボ制御装
置２３へ送られてくると、位置指令状態検出部３９ａは
現時点の周期における位置指令信号Ｅｃの状態と一つ前
の周期における位置指令信号Ｅｃの状態、すなわち両者
の周期において位置指令信号Ｅｃが存在するかまたはゼ
ロかを検出する。もし、一つ前の周期における位置指令
信号Ｅｃがゼロであり現時点の周期における位置指令信
号Ｅｃが存在するならば、現時点の位置指令信号Ｅｃは
サーボモータ２４を始動すなわち加速させることを意味
すると判断することとなる。

【００２９】そこで、位置指令状態検出部３９ａは加速
指令状態信号である位置指令状態信号Ｅ９１を補正方向
指令部３９ｂと補正タイミング指令部３９ｃとへ送る。
補正方向指令部３９ｂではこの位置指令状態信号Ｅ９１
から始動すなわち加速状態であることを知り、加速方向
に補正をするという加速方向補正指令信号である補正方
向指令信号Ｅ９３を補正実行部３９ｅへ送る。他方、補
正タイミング指令部３９ｃでは位置指令状態信号Ｅ９１
から始動すなわち加速状態であることを知り、位置指令
信号Ｅｃが出された瞬間を補正のタイミングとして加速
補正タイミング指令信号である補正タイミング指令信号
Ｅ９４を補正実行部３９ｅへ送る。また、補正量指令部
３９ｄから補正実行部３９ｅへ与えられる補正量信号Ｅ
９２としては、補正量指令部３９ｄ内の記憶装置（図示
せず）に蓄えられたデータを用いて所定の補正量が設定
される。そして、補正実行部３９ｅは所定のタイミング
で加速方向に所定の量を補正するための補正実行信号Ｅ
９５を完全積分器を構成する遅延要素５へ送る。

【００３０】次に、上述した補正動作を図２に示す各信
号のタイムチャートを用いて説明する。まず時刻ｔ０で
図２（ａ）に示す位置指令信号Ｅｃが入力されると予め
設定された補正量を有する補正実行信号Ｅ９５により、
遅延要素５より構成される完全積分器の出力である図２
（ｅ）に示す速度補正信号Ｅ３は所定の値だけ瞬時に増
加させられる。この値は図２（ｆ）に示す速度補正信号
Ｅ５が加えられた図２（ｇ）に示すトルク指令信号Ｅｔ
の値が静止摩擦トルクＴｓに打ち勝つだけの値になるよ
うに設定されている。したがって、サーボモータ２４は
時刻ｔ０で瞬時に動き出すこととなる。図２に示す時刻
ｔ１は図１３に示す従来例での制御回路上の遅れによっ
て生じるトルク指令信号Ｅｔの遅れ時間を示している。
このように従来例では時刻ｔ２において初めてサーボモ
ータ２４を駆動できたのに対して、この実施例では補正
実行信号Ｅ９５により位置指令信号Ｅｃが入力された時
刻ｔ０で時間遅れなくサーボモータ２４を駆動すること
ができる。また、乗算器８のゲインを大きくして速度補
正信号Ｅ５の値を静止摩擦トルクＴｓに打ち勝つだけの
値になるように設定することもできるが、この場合でも
時刻ｔ１になって初めてサーボモータ２４を駆動するこ
とができるので、ｔ１ーｔ０の時間遅れが発生すること
となる。

【００３１】また、上述の実施例では補正量指令部３９
ｄ内の記憶装置（図示せず）に予め蓄えられたデータを
用いて補正した。このデータの作成方法としては、工作
機械２７は移動方向すなわちサーボモータ２４の回転方
向によってその摩擦トルク等が異なるため、工作機械２
７の移動方向により補正データを変更して補正すること
も可能である。

【００３２】さらに、他のデータの作成方法としては、
工作機械２７の位置により摩擦トルク等が異なるため、
工作機械２７の位置と補正データとの関係を持ったテー
ブルを補正量指令部３９ｄ内の記憶装置（図示せず）に
用意して、位置フィードバック信号Ｅｐの情報と合わせ
て補正することも可能である。

【００３３】実施例２． 図１と図３を用いて、停止時における位置決め時のオー
バーシュートをなくして位置決め精度を向上させること
に関するこの発明の一実施例を説明する。図３は各信号
のタイムチャートである。位置指令信号Ｅｃがゼロにな
る手前で減速方向のトルク指令信号Ｅｔが出力され、位
置偏差信号Ｅ０はゼロに向って減少していく。そこで、
位置指令状態検出部３９ａは現時点の周期における位置
指令信号Ｅｃの状態と一つ前の周期における位置指令信
号Ｅｃの状態、すなわち両者の周期において位置指令信
号Ｅｃが存在するかまたはゼロかを検出する。もし、一
つ前の周期において位置指令信号Ｅｃが存在し現時点の
周期における位置指令信号Ｅｃゼロであるならば、現時
点の位置指令信号Ｅｃはサーボモータ２４を停止させる
すなわち減速させることを意味すると判断することとな
る。

【００３４】そこで、位置指令状態検出部３９ａは減速
指令状態信号である位置指令状態信号Ｅ９１を補正方向
指令部３９ｂと補正タイミング指令部３９ｃとへ送る。
補正方向指令部３９ｂではこの位置指令状態信号Ｅ９１
から停止させるすなわち減速状態であることを知り、減
速方向に補正をするという減速方向補正指令信号である
補正方向指令信号Ｅ９３を補正実行部３９ｅへ送る。他
方、補正タイミング指令部３９ｃでは位置指令状態信号
Ｅ９１から停止させるすなわち減速状態であることを知
り、位置偏差信号Ｅ０が予め設定された値Ｅ０１になっ
た瞬間を補正のタイミングとして減速補正タイミング指
令信号である補正タイミング指令信号Ｅ９４を補正実行
部３９ｅへ送る。また、補正量指令部３９ｄから補正実
行部３９ｅへ与えられる補正量信号Ｅ９２としては、補
正量指令部３９ｄ内の記憶装置（図示せず）に蓄えられ
たデータを用いて所定の補正量が設定される。そして、
補正実行部３９ｅは所定のタイミングで減速方向に所定
の量を補正するための補正実行信号Ｅ９５を完全積分器
を構成する遅延要素５へ送る。

【００３５】次に、上述した補正動作を図３に示す各信
号のタイムチャートを用いて説明する。まず図３（ａ）
に示す位置指令信号Ｅｃがゼロになる手前で図３（ｃ）
に示す減速方向のトルク指令信号Ｅｔが出され、図３
（ｂ）に示す位置偏差信号Ｅ０はゼロに向って減少して
いく。また速度制御ループの積分項は完全積分器で構成
されているので、減速が完了した後はトルク指令信号Ｅ
ｔは減速前の値Ｅｔ０に戻ろうとする。しかし時刻ｔ０
で位置偏差信号Ｅ０が予め設定された値Ｅ０１になる
と、補正実行部３９ｅより図３（ｄ）に示す補正実行信
号Ｅ９５として減速方向の補正トルクが出され完全積分
器を構成する遅延要素５に送られる。そしてこの減速方
向の補正トルクはトルク指令信号Ｅｔに重畳され、減速
前のトルク指令信号Ｅｔ０をそれより小さい値のＥｔ１
に変化させる。このように停止寸前において、トルク指
令信号Ｅｔを工作機械２７等の動摩擦トルクより小さく
できるので位置決め時のオーバーシュートをなくすこと
ができる。

【００３６】また上述の方法では、位置偏差信号Ｅ０が
予め設定された値Ｅ０１になった瞬間を補正のタイミン
グとして補正タイミング信号Ｅ９４を補正実行部３９ｅ
へ送っていたが、図１の破線で示すように位置フィード
バック信号Ｅｐからの信号を補正タイミング指令部３９
ｃへ取込み、位置フィードバック信号Ｅｐが予め設定さ
れた値Ｅｐ１になった瞬間を補正のタイミングとして補
正タイミング指令信号Ｅ９４を補正実行部３９ｅへ送っ
てもよい。

【００３７】実施例３． 図４、図５は停止時における位置決め時にオーバーシュ
ートをなくすための補正値を適切に制御することに関す
るこの発明の一実施例を示す。図４は補正量指令部３９
ｄ内の一部を示すブロック図、図５は各信号のタイムチ
ャートである。図において同一符号は同一または相当部
分を示し、３９ｄ１はトルク指令値記憶部、３９ｄ２は
トルク指令値比較部である。

【００３８】手動指令発生装置等を用いて位置決めする
場合には、図５（ａ）に示す位置指令信号Ｅｃは小さい
値となるため、図５（ｃ）または（ｅ）に示すトルク指
令信号Ｅｔの増加する割合は小さくなる。このような場
合にはトルク指令値記憶部３９ｄ１は位置指令信号Ｅｃ
が入力された時刻ｔ０でのトルク指令信号Ｅｔの値をト
ルク指令初期値信号Ｅｔ０として記憶する。そしてトル
ク指令値比較部３９ｄ２は増加してくるトルク指令信号
Ｅｔとトルク指令初期値信号Ｅｔ０の差であるトルク指
令値比較信号（ＥｔーＥｔ０）を常時監視する。

【００３９】今、図５（ｂ）に示す位置偏差信号Ｅ０が
予め設定された値Ｅ０１になった瞬間を補正のタイミン
グとして設定した場合を考えると、補正タイミング指令
部３９ｃは時刻ｔ１において位置偏差信号Ｅ０がＥ０１
に等しくなったことを検知して減速補正タイミング指令
信号である補正タイミング指令信号Ｅ９４を補正実行部
３９ｅへ送る。一方補正量指令部３９ｄ内では、トルク
指令値比較部３９ｄ２がトルク指令値比較信号の値によ
り補正量を決定し、補正量信号Ｅ９２を補正実行部３９
ｅへ送る。そして補正実行部３９ｅは補正タイミング指
令信号Ｅ９４から得られたタイミングで、補正量信号Ｅ
９２から得られた所定の補正量を補正するために補正実
行信号Ｅ９５を完全積分器を構成する遅延要素５へ送
る。

【００４０】ここで、図５（ｃ）に示すトルク指令信号
Ｅｔと図５（ｄ）に示す補正実行信号Ｅ９５は、トルク
指令値比較部３９ｄ２がトルク指令値比較信号（Ｅｔー
Ｅｔ０）を正常に監視して、補正トルク値として停止後
のトルク指令信号ＥｔがＥｔ１になるような所定値を補
正した場合を示す。この場合には停止後のトルク指令信
号ＥｔがＥｔ１のごとくＥｔ０に等しいかまたはそれよ
り小さな正の値になり、位置決め時のオーバーシュート
をなくすことができる。

【００４１】他方、図５（ｅ）に示すトルク指令信号Ｅ
ｔと図５（ｆ）に示す補正実行信号Ｅ９５は、トルク指
令値比較部３９ｄ２がトルク指令値比較信号（ＥｔーＥ
ｔ０）を監視していないために、予め設定していた大き
な値Ｅｔ２を補正値として用いた場合を示す。したがっ
て、停止後のトルク指令信号Ｅｔは（ＥｔーＥｔ２）の
ごとく負の値なり、逆方向のトルクが発生して正確に位
置決めすることができなくなる。

【００４２】なお、実施例２および３においては、補正
タイミング指令部３９ｃが位置偏差信号Ｅ０または位置
フィードバック信号Ｅｐを監視して、これらの信号が所
定の値になったときを、完全積分器を構成する遅延要素
５に補正するタイミングとして決定しているが、このタ
イミングの決定方法としてはサーボモータ２４の回転方
向に応じて補正タイミング指令部３９ｃからの補正タイ
ミング指令信号Ｅ９４を所定の値だけずらすことも可能
である。そして、この場合に補正する所定の補正量につ
いても、サーボモータ２４の回転方向に応じて補正量指
令部３９ｄからの補正量信号Ｅ９２を所定の値だけ変化
させることも可能である。

【００４３】また、実施例２および３において、補正量
指令部３９ｄが生成する所定の補正量信号の作成方法と
しては、対象とする工作機械２７の移動範囲内の種々の
位置でオーバーシュート量を測定し、これらの平均値を
利用して作成することも可能である。さらに、他の補正
量信号の作成方法としては、工作機械２７の位置により
オーバーシュート量が異なるため、工作機械２７の位置
と補正量との関係を持ったテーブルを補正量指令部３９
ｄ内の記憶装置（図示せず）に用意して、位置フィード
バック信号Ｅｐの情報と合わせて補正量信号を作成する
ことも可能である。

【００４４】ところで上記説明では、サーボモータによ
り工作機械を駆動する場合について説明したが、工作機
械以外にもコンベアなどの搬送機械、エレベータやクレ
ーンなどの昇降機械、その他の位置制御を行なう産業機
械に適用することもできる。特に、位置決めしながら加
工を行なっている機械の場合には、停止時のオーバーシ
ュートにより余分な加工をして不良加工物を発生するの
を防止したり、また位置決め点の近傍に障害物がある場
合には、停止時のオーバーシュートによりその障害物を
破壊するのを防ぐことができ、極めて大きな効果があ
る。さらにサーボ制御装置の制御対象としては、サーボ
モータ以外にもシリンダーなどのアクチュエーターやリ
ニアモータなどの回転機以外の駆動モータを制御対象と
することも可能である。

【００４５】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載される様な効果を奏する。

【００４６】即ち、位置指令信号が存在しない状態から
存在する状態に変化することにより起動させる指令信号
であることを検出する位置指令状態検出手段と、この位
置指令状態検出手段からの加速指令状態信号で加速方向
補正指令信号を出力する補正方向指令手段と、前記加速
指令状態信号で補正タイミングを指令する加速補正タイ
ミング指令信号を出力する補正タイミング指令手段と、
起動時に位置指令信号が入力されてから始動を開始する
までの追従遅れを無くするようトルク指令信号を補正す
る補正量信号を、出力する補正量指令手段と、速度制御
ループ内の積分器に、前記加速方向補正指令信号と前記
加速補正タイミング指令信号とに応じて、起動時に位置
指令信号が入力されてから始動を開始するまでの追従遅
れを無くするようトルク指令信号を補正する補正量を、
与える補正実行手段と、を備えたので、始動時において
は位置指令信号が入力されてから始動を開始するまでの
追従遅れをなくして応答性を向上させ、または停止時に
おいては位置決め時のオーバーシュートをなくして位置
決め精度を向上させる効果がある。

【００４７】また、位置指令状態検出手段は、位置指令
信号が存在しない状態から存在する状態に変化すること
により起動させる指令信号であることを検出し、または
位置指令信号が存在する状態から存在しない状態に変化
することにより停止させる指令信号であることを検出す
るので、位置指令信号の状態から始動時かまたは停止時
かを検出することのできる効果がある。

【００４８】また、位置指令信号が存在しない状態から
存在する状態に変化することにより起動させる指令信号
であることを検出する位置指令状態検出手段と、この位
置指令状態検出手段からの加速指令状態信号で加速方向
補正指令信号を出力する補正方向指令手段と、前記加速
指令状態信号で補正タイミングを指令する加速補正タイ
ミング指令信号を出力する補正タイミング指令手段と、
起動時に位置指令信号が入力されてから始動を開始する
までの追従遅れを無くするようトルク指令信号を補正す
る補正量信号を、出力する補正量指令手段と、速度制御
ループ内の積分器に、前記加速方向補正指令信号と前記
加速補正タイミング指令信号とに応じて、起動時に位置
指令信号が入力されてから始動を開始するまでの追従遅
れを無く するようトルク指令信号を補正する補正量を、
与える補正実行手段とを備えたので、始動時において位
置指令信号が入力されてから始動を開始するまでの追従
遅れをなくして応答性を向上させる効果がある。

【００４９】また、位置指令信号が存在する状態から存
在しない状態に変化することにより停止させる指令信号
であることを検出する位置指令状態検出手段と、この位
置指令状態検出手段からの減速指令状態信号で減速方向
補正指令信号を出力する補正方向指令手段と、前記減速
指令状態信号で補正タイミングを指令する減速補正タイ
ミング指令信号を出力する補正タイミング指令手段と、
停止時に位置決め時のオーバシュートを無くするようト
ルク指令信号を補正する補正量信号を、出力する補正量
指令手段と、速度制御ループ内の積分器に、前記減速方
向補正指令信号と前記減速補正タイミング指令信号とに
応じて、停止時に位置決め時のオーバシュートを無くす
るようトルク指令信号を補正する補正量を、与える補正
実行手段とを備えたので、停止時において位置決め時の
オーバーシュートをなくして位置決め精度を向上させる
効果がある。

【００５０】さらに、位置指令信号が発生された時点で
のトルク指令値を記憶するトルク指令値記憶手段と、こ
のトルク指令値記憶手段からのトルク指令初期値信号と
現在のトルク指令値との差の信号を発生するトルク指令
値比較手段と、このトルク指令値比較手段からのトルク
指令値比較信号が所定値以下のときはこのトルク指令値
比較信号を所定の補正量信号としまた所定値以上のとき
はこの所定値を補正量信号として出力する補正量指令手
段とを設けたので、記憶したトルク指令値と現在のトル
ク指令値との差を管理し、この差の値が所定値以下の場
合には前記トルク指令値比較信号を用いてまた所定値以
上の場合には前記所定値を用いて、速度制御ループ内の
積分器の値を所定のタイミングで減速方向に補正するこ
とになり、停止時において位置決め時のオーバーシュー
トをなくすとともに反対方向に駆動させないで位置決め
精度を向上させる効果がある。

【００５１】そして、速度制御ループ内に積分器を有
し、位置指令信号が起動させる指令信号かまたは停止さ
せる指令信号かを検出して位置指令状態信号を生成し、
この位置指令状態信号で加速方向の補正かまたは減速方
向の補正かを指令する補正方向指令信号を生成し、前記
積分器に、前記補正方向指令信号に応じて所定の補正タ
イミングで、起動時には位置指令信号が入力されてから
始動を開始するまでの追従遅れを無くし、また停止時に
は位置決め時のオーバシュートを無くするようトルク指
令信号を補正する補正量を、与えるので、始動時におい
ては位置指令信号が入力されてから始動を開始するまで
の追従遅れをなくして応答性を向上させ、または停止時
においては位置決め時のオーバーシュートをなくして位
置決め精度を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１、２、３によるサーボ制
御装置の位置と速度の制御部分を示すブロック図であ
る。

【図２】 この発明の実施例１による各信号のタイムチ
ャートである。

【図３】 この発明の実施例２による各信号のタイムチ
ャートである。

【図４】 この発明の実施例３による補正量指令部３９
ｄ内の一部を示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施例３による各信号のタイムチ
ャートである。

【図６】 従来およびこの発明の実施例１、２、３によ
る工作機械を駆動するサーボ制御システムの構成図であ
る。

【図７】 従来のサーボ制御装置の位置と速度の制御部
分を示すブロック図である。

【図８】 従来の各信号のタイムチャートである。

【図９】 従来の各信号のタイムチャートである。

【符号の説明】

３９ａ 位置指令状態検出部、３９ｂ 補正方向指令
部、３９ｃ 補正タイミング指令部、３９ｄ 補正量指
令部、５ 完全積分器を構成する遅延要素、３９ｅ 補
正実行部、３９ｄ１ トルク指令値記憶部、３９ｄ２
トルク指令値比較部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 G05B 19/404 H02P 3/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 速度制御ループ内に積分器を有するサー
   ボ制御装置において、位置指令信号が起動させる指令信
   号かまたは停止させる指令信号かを検出する位置指令状
   態検出手段と、この位置指令状態検出手段からの位置指
   令状態信号で加速方向の補正かまたは減速方向の補正か
   を指令する補正方向指令信号を出力する補正方向指令手
   段と、所定の補正タイミングを指令する補正タイミング
   指令信号を出力する補正タイミング指令手段と、起動時
   には位置指令信号が入力されてから始動を開始するまで
   の追従遅れを無くし、また停止時には位置決め時のオー
   バシュートを無くするようトルク指令信号を補正する補
   正量信号を、出力する補正量指令手段と、前記積分器
   に、前記補正方向指令信号と前記補正タイミング指令信
   号とに応じて、前記起動時には位置指令信号が入力され
   てから始動を開始するまでの追従遅れを無くし、また停
   止時には位置決め時のオーバシュートを無くするようト
   ルク指令信号を補正する補正量を、与える補正実行手段
   と、を備えたことを特徴とするサーボ制御装置。
2. 【請求項２】 位置指令状態検出手段は、位置指令信号
   が存在しない状態から存在する状態に変化することによ
   り起動させる指令信号であることを検出し、または位置
   指令信号が存在する状態から存在しない状態に変化する
   ことにより停止させる指令信号であることを検出するこ
   とを特徴とする請求項第１記載のサーボ制御装置。
3. 【請求項３】 速度制御ループ内に積分器を有するサー
   ボ制御装置において、位置指令信号が存在しない状態か
   ら存在する状態に変化することにより起動させる指令信
   号であることを検出する位置指令状態検出手段と、この
   位置指令状態検出手段からの加速指令状態信号で加速方
   向補正指令信号を出力する補正方向指令手段と、前記加
   速指令状態信号で補正タイミングを指令する加速補正タ
   イミング指令信号を出力する補正タイミング指令手段
   と、起動時に位置指令信号が入力されてから始動を開始
   するまでの追従遅れを無くするようトルク指令信号を補
   正する補正量信号を、出力する補正量指令手段と、前記
   積分器に、前記加速方向補正指令信号と前記加速補正タ
   イミング指令信号とに応じて、起動時に位置指令信号が
   入力されてから始動を開始するまでの追従遅れを無くす
   るようトルク指令信号を補正する補正量を、与える補正
   実行手段と、を備えたことを特徴とするサーボ制御装
   置。
4. 【請求項４】 速度制御ループ内に積分器を有するサー
   ボ制御装置において、位置指令信号が存在する状態から
   存在しない状態に変化することにより停止させる指令信
   号であることを検出する位置指令状態検出手段と、この
   位置指令状態検出手段からの減速指令状態信号で減速方
   向補正指令信号を出力する補正方向指令手段と、前記減
   速指令状態信号で補正タイミングを指令する減速補正タ
   イミング指令信号を出力する補正タイミング指令手段
   と、停止時に位置決め時のオーバシュートを無くするよ
   うトルク指令信号を補正する補正量信号を、出力する補
   正量指令手段と、前記積分器に、前記減速方向補正指令
   信号と前記減速補正タイミング指令信号とに応じて、停
   止時に位置決め時のオーバシュートを無くするようトル
   ク指令信号を補正する補正量を、与える補正実行手段
   と、を備えたことを特徴とするサーボ制御装置。
5. 【請求項５】 位置指令信号が発生された時点でのトル
   ク指令値を記憶するトルク指令値記憶手段と、このトル
   ク指令値記憶手段からのトルク指令初期値信号と現在の
   トルク指令値との差の信号を発生するトルク指令値比較
   手段と、このトルク指令値比較手段からのトルク指令値
   比較信号が所定値以下のときはこのトルク指令値比較信
   号を所定の補正量信号とし、また所定値以上のときはこ
   の所定値を補正量信号として出力する補正量指令手段
   と、を設けたことを特徴とする請求項第４記載のサーボ
   制御装置。
6. 【請求項６】 速度制御ループ内に積分器を有し、位置
   指令信号が起動させる指令信号かまたは停止させる指令
   信号かを検出して位置指令状態信号を生成し、この位置
   指令状態信号で加速方向の補正かまたは減速方向の補正
   かを指令する補正方向指令信号を生成し、前記積分器
   に、前記補正方向指令信号に応じて所定の補正タイミン
   グで、起動時には位置指令信号が入力されてから始動を
   開始するまでの追従遅れを無くし、また停止時には位置
   決め時のオーバシュートを無くするようトルク指令信号
   を補正する補正量を、与えることを特徴とするサーボ制
   御方法。