JP4083767B2 - サーボモータを制御する数値制御装置 - Google Patents
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Description
又、制御装置によりサーボモータを駆動制御して被制御体の位置を目標位置まで位置制御を行い、その後、制御装置により被制御体の位置制御以外の制御を行うとき、制御装置は被制御体の指令位置と実際の位置との偏差を記憶する偏差カウンタに目標位置をセットし、この偏差カウンタにより目標位置の保持を行い(実質的な位置制御を行い)、制御装置は被制御体の位置制御以外の動作制御を行うようにしたものも知られている(特許文献1参照)。
本発明は、このような従来技術の問題点を改善することを目的とするものである。
図1は、本発明の第1の実施形態のブロック図である。
従来の数値制御装置と同様に、数値制御部1とサーボ制御部2で構成され、数値制御部1から指令された移動指令に基づいて、サーボ制御部2はサーボモータ3の位置、速度、さらには電流ループ制御を行いサーボモータ(該サーボモータで駆動される制御軸)の位置、速度を制御する。従来の数値制御装置と相違する点は、数値制御部1において、速度取得手段13、実速度に応じた位置偏差量算出手段14及び加減算器15,16が追加して設けられている点、さらに、移動指令を出力する位置指令手段12において、サーボオン時に現在の実速度を初速度として移動指令の分配処理を行う点で従来と相違するものである。
以下、サーボオフの状態中は、フォローアップ手段11が動作を繰り返し実行し、サーボモータの現在位置を更新しながら位置偏差カウンタを「0」にする。
可動側金型(制御軸)がサーボモータで駆動されるダイキャストマシンやプレス機械等においては、可動側金型(制御軸)が油圧等の外力で固定側金型から突き出され、金型が開いたとき、サーボオンとされて位置制御が開始される。
このサーボオンとなったとき、数値制御部1の速度取得手段13は、位置・速度検出器4で検出しフィードバックされてくる実速度を取得し、この取得した実速度を位置指令手段12に出力する。位置指令手段12は、この実速度を初速度として分配指令移動量を求め出力する。又、実速度に応じた位置偏差量算出手段14は、サーボオンとなった最初の分配周期のみ、速度取得手段13で取得したこの実速度に応じた位置偏差量を算出する。
加減算器15では、この算出された位置偏差量と位置偏差カウンタに残る位置偏差量の符号を反転した値を加算する。この加算した値と、位置指令手段12から出力される指令移動量を加減算器16で加算し、位置偏差カウンタ21に出力する。
であるから、
サーボオン時の位置・速度検出器4で検出される実速度をV0、サーボオン時の実速度に相当する位置偏差量をERRv0とすると、
ERRv0=V0/位置ループゲイン
となり、サーボオン時の実速度V0と位置ループゲインによって求められる。
サーボオン時の最初の分配周期で位置偏差カウンタ21に出力される指令値は
MCMDv0+ERRv0−ERRsvon
となる。そして、その後の分配周期では、位置指令手段12で実速度を初速度としてプログラムや作業員が指令した移動指令に応じて求められた分配指令移動量が位置偏差カウンタ21に出力されることになる。
又、サーボオン時に取得した実速度を初速度及び目標速度とすることによって、図5に示すような、サーボオン後の速度を一定にする制御もできる。
NCプログラム若しくは作業員が指令した終点まで制御軸(サーボモータ3)が達したか判断し(ステップS1)、達してなければサーボオンした最初の周期か判断し(ステップS2)、最初の周期である場合には、位置・速度検出器4から出力される実速度V0を読み取り(ステップS3)、該実速度V0に相当する位置偏差ERRv0を計算する(ステップS4)。
次に、この時点(サーボオン時)で位置偏差カウンタ21に記憶する位置偏差量ERRsvonを読み取る(ステップS5)。又、ステップS3で読み出した実速度V0を初速度とし、該実速度V0に応じた分配移動指令量MCMDv0を算出する(ステップS6)。
このステップS6で求めた分配移動指令量MCMDv0と、ステップS4で求めた実速度V0に相当する位置偏差ERRv0を加算し、かつ、ステップS5で求めた位置偏差量ERRsvonの符号を反転して加算し指令移動量Poutを求める(ステップS7)。
求められた指令移動量Poutを位置偏差カウンタ21に出力し、当該周期の移動指令の分配処理は終了する(ステップS8)。
この予測を一次式を用いて行うとすると、実速度の予測値V’0は、今周期での実速度と前周期の実速度から次の一次式を演算することによって予測する。
なお、この実速度の予測は、必要に応じて2次式や任意の関数を用いて予測するようにしてもよいことはもちろんである。
図9は、この第3の実施形態におけるサーボモータ(制御軸)の速度変化を示す一例であり、惰走中の最高速度近傍でサーボオンとされ、位置制御が開始され、目標速度まで、駆動されている。
一方、サーボオフとされると、第1,第2のサーボモータ3,3’はそれぞれ惰走することになる。また、このサーボオフの間は、前述したようにフォローアップ手段11、11’によって各位置偏差カウンタ21,21’は順次「0」にクリアする処理がなされる。
2 サーボ制御部
3 サーボモータ
4 位置・速度検出器
Claims (11)
- 移動指令出力周期毎に位置指令手段(12、S8)より出力される指令移動量による指令位置と検出した実際の位置に基づいて位置偏差カウンタ(21)で位置偏差を求め、位置ループ制御を行って制御軸を駆動制御するサーボモータ(3)を制御する数値制御装置において、
前記制御軸の実速度を取得する実速度取得手段(4、13、S3)と、
前記サーボモータに電流を流さない状態から電流を流す状態に切り換えた時点における前記実速度取得手段により取得した実速度を前記電流を流す状態に切り換えた後の初速度として該初速度に対応する前記サーボモータへの指令移動量(MCMDv 0 )を求める手段(S6)と、
前記初速度に応じた位置偏差量(ERRv 0 )を求める手段(14、S4)と、
前記切り換えた時点の最初の前記移動指令出力周期において、前記求められた初速度に対応する前記サーボモータへの指令移動量(MCMDv 0 )に前記初速度に応じた位置偏差量(ERRv 0 )を加算して前記位置偏差カウンタに出力する手段(16、S7、S8)と、
を有することを特徴とするサーボモータを制御する数値制御装置。 - 移動指令出力周期毎に位置指令手段(12、S8)より出力される指令移動量による指令位置と検出した実際の位置に基づいて位置偏差カウンタ(21)で位置偏差を求め、位置ループ制御を行って制御軸を駆動制御するサーボモータ(3)を制御する数値制御装置において、
前記制御軸の実速度を取得する実速度取得手段(4、13、S3)と、
前記サーボモータに電流を流さない状態での前記実速度取得手段で取得された実速度を前記移動指令出力周期毎記憶する記憶手段(17)と、
前記記憶手段で記憶した過去の1もしくは複数の実速度データにより、電流を流す状態に切り換えた時点の実速度を計算により予測する手段(18)と、
前記予測された実速度を前記電流を流す状態に切り換えた後の初速度として該初速度に対応する前記サーボモータへの指令移動量(MCMDv 0 )を求める手段(S6)と、
前記初速度に応じた位置偏差量(ERRv 0 )を求める手段(14、S4)と、
前記切り換えた時点の最初の前記移動指令出力周期において、前記求められた初速度に対応する前記サーボモータへの指令移動量(MCMDv 0 )に前記初速度に応じた位置偏差量(ERRv 0 )を加算して前記位置偏差カウンタに出力する手段(16、S7、S8)と、
を有することを特徴とするサーボモータを制御する数値制御装置。 - サーボモータに電流を流す状態に切り換えるのは、外部からの信号入力によることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のサーボモータを制御する数値制御装置。
- サーボモータに電流を流す状態への切り換えは、任意に設定した条件が成立した時点であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のサーボモータを制御する数値制御装置。
- 移動指令出力周期毎に位置指令手段(12、S8)より出力される指令移動量による指令位置と検出した実際の位置に基づいて位置偏差カウンタ(21)で位置偏差を求め、位置ループ制御を行って制御軸を駆動制御するサーボモータ(3)を制御する数値制御装置において、
前記制御軸の実速度を取得する実速度取得手段(4、13、S3)と、
前記サーボモータに電流を流さない状態で、前記実速度取得手段で取得される前記移動指令出力周期毎の実速度が前周期より低下したときの実速度を最高速度近傍に達した実速度として検出しサーボモータに電流を流す状態への切り換え指令を出力する最高速度検出手段(20)と、
前記最高速度検出手段で検出された最高速度近傍に達した実速度を前記電流を流す状態に切り換えた後の初速度として該初速度に対応する前記サーボモータへの指令移動量(MCMDv 0 )を求める手段(S6)と、
前記初速度に応じた位置偏差量(ERRv 0 )を求める手段(14、S4)と、
前記切り換えた時点の最初の前記移動指令出力周期において、前記求められた初速度に対応する前記サーボモータへの指令移動量(MCMDv 0 )に前記初速度に応じた位置偏差量(ERRv 0 )を加算して前記位置偏差カウンタに出力する手段(16、S7、S8)と、
を有することを特徴とするサーボモータを制御する数値制御装置。 - 前記速度取得手段で取得した前記移動指令出力周期毎の実速度を平均化して求める平均化手段(19)を備え、前記最高速度検出手段は、この平均化された実速度が前周期より低下したことを検出することによって最高速度近傍に達したことを検出するようにした請求項5に記載のサーボモータを制御する数値制御装置。
- 前記最高速度検出手段の代わりに、前記サーボモータに電流を流さない状態で、前記実速度取得手段で取得された実速度が設定速度に達したことを検出しサーボモータに電流を流す状態への切り換え指令を出力する切換速度検出手段を備えた請求項5又は請求項6に記載のサーボモータを制御する数値制御装置。
- 前記指令移動量(MCMDv 0 )に前記求められた位置偏差量(ERRv 0 )を加算して前記位置偏差カウンタに出力する手段は、前記切り換えた時点に位置偏差カウンタに残っている位置偏差量の符号を反転させた値を、前記指令移動量(MCMDv 0 )と位置偏差量(ERRv 0 )との加算値に加算して前記位置偏差カウンタに出力することを特徴とした請求項1乃至7の内いずれか1項に記載のサーボモータを制御する数値制御装置。
- 前記移動指令手段は、前記初速度を目標速度とし、該目標速度に基づいて求められる前記移動指令出力周期毎の指令移動量を位置偏差カウンタに出力し、サーボモータに電流を流す状態に切り換えた時点の速度を保つことを特徴とした請求項1乃至8の内いずれか1項に記載のサーボモータを制御する数値制御装置。
- 前記サーボモータを複数備え、該複数のサーボモータでそれぞれの前記制御軸を駆動し、1つの可動部を同期して駆動するタンデム制御を行う数値制御装置である請求項1乃至9の内いずれか1項に記載のサーボモータを制御する数値制御装置。
- 前記サーボモータを安全に駆動できる予め決められた安全条件が満たされていないときは、サーボモータに電流を流す状態に切り換えを行わないようにした請求項1乃至10の内いずれか1項に記載のサーボモータを制御する数値制御装置。
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