JPH0719180B2 - 送り軸の位置制御方式 - Google Patents
送り軸の位置制御方式Info
- Publication number
- JPH0719180B2 JPH0719180B2 JP63054394A JP5439488A JPH0719180B2 JP H0719180 B2 JPH0719180 B2 JP H0719180B2 JP 63054394 A JP63054394 A JP 63054394A JP 5439488 A JP5439488 A JP 5439488A JP H0719180 B2 JPH0719180 B2 JP H0719180B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric motor
- amount
- lost motion
- command
- feed shaft
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、数値制御（以下、単にNCとする）工作機械等
における送り軸の位置制御方式、特に移動方向反転時に
おける電動機のロストモーション分の移動時間を短縮し
て、多軸同期動作時の軌跡誤差を短縮するようにした送
り軸の位置制御方式に関する。
における送り軸の位置制御方式、特に移動方向反転時に
おける電動機のロストモーション分の移動時間を短縮し
て、多軸同期動作時の軌跡誤差を短縮するようにした送
り軸の位置制御方式に関する。
（従来の技術） 従来より、NC工作機械等の位置を高精度に制御する必要
がある送り軸の位置制御には、位置検出器として制御対
象の位置を直接的に検出できるインダクトシンや光学式
スケールといった直接型位置検出器を採用すると共に、
直接型位置検出器の検出出力を位置フィードバック信号
として、位置の閉ループを構成するいわゆるフルクロー
ズドループ制御方式が広く用いられている。
がある送り軸の位置制御には、位置検出器として制御対
象の位置を直接的に検出できるインダクトシンや光学式
スケールといった直接型位置検出器を採用すると共に、
直接型位置検出器の検出出力を位置フィードバック信号
として、位置の閉ループを構成するいわゆるフルクロー
ズドループ制御方式が広く用いられている。
第７図は、フルクローズドループ制御方式を採用した送
り軸駆動系のブロック構成例を示しており、減算器１は
位置指令XCから位置フィードバック信号XIを減算し、そ
の位置誤差Xeを算出する。位置フィードバック信号X
Iは、制御対象であるテーブル11の機械位置をインダク
トシン12及び13によって直接的に検出した位置信号であ
る。位置誤差Xeは増幅器２によって増幅され、増幅器２
の出力が速度指令VCとなる。又、電動機６に機械的に連
結された電動機６の回転位置及び回転速度を検出する検
出器７の速度検出信号は、速度フィードバック信号Ｖと
して減算器３に入力される。減算器３は速度指令VCから
速度フィードバック信号Ｖを減算して、その速度誤差Ve
を算出する。速度誤差VeはPID増幅器４によって増幅さ
れ、電動機６のトルク信号TCとなる。トルク指令TCは電
力増幅器５によって電力増幅され、その出力はトルク指
令TCに相当するトルクを電動機６で発生するための電流
ICとなる。電流ICによって電動機６に発生したトルクは
歯車列8,9を介してボールネジ10に伝達される。ボール
ネジ10はこの伝達トルクを、ナット部材11Aを介してテ
ーブル11の推進力に変換する。
り軸駆動系のブロック構成例を示しており、減算器１は
位置指令XCから位置フィードバック信号XIを減算し、そ
の位置誤差Xeを算出する。位置フィードバック信号X
Iは、制御対象であるテーブル11の機械位置をインダク
トシン12及び13によって直接的に検出した位置信号であ
る。位置誤差Xeは増幅器２によって増幅され、増幅器２
の出力が速度指令VCとなる。又、電動機６に機械的に連
結された電動機６の回転位置及び回転速度を検出する検
出器７の速度検出信号は、速度フィードバック信号Ｖと
して減算器３に入力される。減算器３は速度指令VCから
速度フィードバック信号Ｖを減算して、その速度誤差Ve
を算出する。速度誤差VeはPID増幅器４によって増幅さ
れ、電動機６のトルク信号TCとなる。トルク指令TCは電
力増幅器５によって電力増幅され、その出力はトルク指
令TCに相当するトルクを電動機６で発生するための電流
ICとなる。電流ICによって電動機６に発生したトルクは
歯車列8,9を介してボールネジ10に伝達される。ボール
ネジ10はこの伝達トルクを、ナット部材11Aを介してテ
ーブル11の推進力に変換する。
以上説明した様にフルクローズドループ制御方式は、位
置指令XCと実際のテーブル位置を示す位置フィードバッ
ク信号XIとが最終的に一致する様に制御するため、高精
度な位置決めシステムに適している。一般に送り軸駆動
系は第７図に示すように、電動機６の出力トルクを歯車
列8,9及びボールネジ10などの機構部を介して制御対象
に伝達する構成となっており、このために歯車列8,9の
バックラッシュやボールネジ10の伸縮，ねじれ変形等に
起因したロストモーションの発生を避けることができな
い。
置指令XCと実際のテーブル位置を示す位置フィードバッ
ク信号XIとが最終的に一致する様に制御するため、高精
度な位置決めシステムに適している。一般に送り軸駆動
系は第７図に示すように、電動機６の出力トルクを歯車
列8,9及びボールネジ10などの機構部を介して制御対象
に伝達する構成となっており、このために歯車列8,9の
バックラッシュやボールネジ10の伸縮，ねじれ変形等に
起因したロストモーションの発生を避けることができな
い。
第８図は、トルク伝達機構部にロストモーションを持つ
送り軸駆動系の動きをモデル的に示すものである。すな
わち、第８図において、テーブルがＮ方向に移動してい
る場合は、テーブル位置に対する電動機の回転位置関係
は位置（ａ）になっている。この状態から次にテーブル
をＰ方向に反転移動させる場合は電動機の回転方向が反
転し、テーブル位置に対する電動機の回転位置関係が
（ｂ）の様になってもテーブルは移動せず、テーブル位
置と電動機の回転位置関係が（ｃ）の様になってやっと
テーブルはＰ方向への反転移動を開始する。このように
ロストモーションを有する送り軸駆動系では、移動方向
反転時にロストモーション量に相当する不感帯を生じ、
軸移動反転時には電動機は実際のテーブル移動量に対し
てロストモーション量だけ余分に動作しなければならな
い。
送り軸駆動系の動きをモデル的に示すものである。すな
わち、第８図において、テーブルがＮ方向に移動してい
る場合は、テーブル位置に対する電動機の回転位置関係
は位置（ａ）になっている。この状態から次にテーブル
をＰ方向に反転移動させる場合は電動機の回転方向が反
転し、テーブル位置に対する電動機の回転位置関係が
（ｂ）の様になってもテーブルは移動せず、テーブル位
置と電動機の回転位置関係が（ｃ）の様になってやっと
テーブルはＰ方向への反転移動を開始する。このように
ロストモーションを有する送り軸駆動系では、移動方向
反転時にロストモーション量に相当する不感帯を生じ、
軸移動反転時には電動機は実際のテーブル移動量に対し
てロストモーション量だけ余分に動作しなければならな
い。
第９図は移動方向反転時（時点t1）における位置指令XC
の単位時間当りの変化量（位置指令速度）、電動機出力
トルクTC、電動機速度Ｖ、テーブル速度の関係をタイム
チャートに表わしたものである。時点t1に移動方向の反
転が指令されると、第７図中の位置誤差Xeは実際に反転
動作に入る時点t5に符号が反転し、PID増幅器４の出力
である電動機出力トルクTCは減少を始める。トルク“-T
L”は反転以前の方向へのテーブル移動に必要な摩擦ト
ルクを示し、電動機出力トルクTCの絶対値がTLより小さ
くなると、テーブル11の移動及び電動機６の回転は停止
する。この電動機６の回転停止時間tr（＝t2-t5）は電
動機出力トルクTCの符号反転時間に等しく、電動機出力
トルクTCが符号反転する時点t2より電動機６は反対方向
へ回転を始める。時点t2〜t3が第８図における移動方向
反転時の不感帯にあるロストモーション量の移動時間と
なり、この間の電動機速度Ｖの面積がロストモーション
量となる。なお、時点t2で符号反転した電動機出力トル
クTCは、テーブル11が停止しているために時点t3まで増
加を続ける。時点t3に電動機出力トルクTCが反転方向へ
のテーブル移動に必要な摩擦トルク+TLを越えると、テ
ーブル11は反転方向への移動を開始する。時点t3直後は
動作遅れ時間td（＝t3-t5）内に発生した位置指令XCに
対するテーブル位置の遅れを取り戻すため、一時テーブ
ル速度は位置指令速度より速くなり、電動機出力トルク
TCも一時増加する。
の単位時間当りの変化量（位置指令速度）、電動機出力
トルクTC、電動機速度Ｖ、テーブル速度の関係をタイム
チャートに表わしたものである。時点t1に移動方向の反
転が指令されると、第７図中の位置誤差Xeは実際に反転
動作に入る時点t5に符号が反転し、PID増幅器４の出力
である電動機出力トルクTCは減少を始める。トルク“-T
L”は反転以前の方向へのテーブル移動に必要な摩擦ト
ルクを示し、電動機出力トルクTCの絶対値がTLより小さ
くなると、テーブル11の移動及び電動機６の回転は停止
する。この電動機６の回転停止時間tr（＝t2-t5）は電
動機出力トルクTCの符号反転時間に等しく、電動機出力
トルクTCが符号反転する時点t2より電動機６は反対方向
へ回転を始める。時点t2〜t3が第８図における移動方向
反転時の不感帯にあるロストモーション量の移動時間と
なり、この間の電動機速度Ｖの面積がロストモーション
量となる。なお、時点t2で符号反転した電動機出力トル
クTCは、テーブル11が停止しているために時点t3まで増
加を続ける。時点t3に電動機出力トルクTCが反転方向へ
のテーブル移動に必要な摩擦トルク+TLを越えると、テ
ーブル11は反転方向への移動を開始する。時点t3直後は
動作遅れ時間td（＝t3-t5）内に発生した位置指令XCに
対するテーブル位置の遅れを取り戻すため、一時テーブ
ル速度は位置指令速度より速くなり、電動機出力トルク
TCも一時増加する。
以上説明した様に、フルクローズドループ制御方式を採
用した送り軸駆動系においては、トルク伝達機構内に発
生するロストモーションに起因して移動方向反転時に動
作遅れ時間tdが生じる。この様な送り軸駆動系（Ｘ軸,Y
軸）に円弧指令を与えた場合、位置指令と実際のテーブ
ル位置の軌跡関係をＸ−Ｙ座標上に示すと第10図によう
になる。この第10図から明らかなように、円弧の象限切
換わり点Ａ以後、Ｘ軸動作はＰ方向動作の継続となるた
め、Ｘ軸方向のテーブル位置はＡ点以前と同様にＸ軸位
置指令に正確に追従できるが、Ｙ軸動作についてはＰ方
向動作からＮ方向動作へと移動方向が反転するため、ロ
ストモーション量に起因した反転動作遅れ時間が発生
し、Ａ点以後はＹ軸方向のテーブル位置は位置指令に対
して遅れてしまう。その結果Ｘ−Ｙ座標上のテーブル位
置軌跡は、位置指令軌跡に対して図示のような凸部の誤
差を持った軌跡となる。
用した送り軸駆動系においては、トルク伝達機構内に発
生するロストモーションに起因して移動方向反転時に動
作遅れ時間tdが生じる。この様な送り軸駆動系（Ｘ軸,Y
軸）に円弧指令を与えた場合、位置指令と実際のテーブ
ル位置の軌跡関係をＸ−Ｙ座標上に示すと第10図によう
になる。この第10図から明らかなように、円弧の象限切
換わり点Ａ以後、Ｘ軸動作はＰ方向動作の継続となるた
め、Ｘ軸方向のテーブル位置はＡ点以前と同様にＸ軸位
置指令に正確に追従できるが、Ｙ軸動作についてはＰ方
向動作からＮ方向動作へと移動方向が反転するため、ロ
ストモーション量に起因した反転動作遅れ時間が発生
し、Ａ点以後はＹ軸方向のテーブル位置は位置指令に対
して遅れてしまう。その結果Ｘ−Ｙ座標上のテーブル位
置軌跡は、位置指令軌跡に対して図示のような凸部の誤
差を持った軌跡となる。
（発明が解決しようとする課題） すなわち、フルクローズドループ制御方式を採用した送
り軸駆動系では、移動方向反転時に機械系のロストモー
ションに起因した動作遅れ時間が発生する。このため、
方向反転軸を含む多軸を同期して動作させる場合には、
位置指令軌跡と実際の送り軸位置軌跡との間に軌跡誤差
が発生する。このような軌跡誤差の発生は、第７図の増
幅器２の増幅率を上昇させることにより抑えることがで
きる。これは、第８図の電動機出力トルクTCの符号反転
時間tr及びロストモーション分の移動時間を含む動作遅
れ時間tdが、制御系の増幅率の上昇によって減少するか
らである。しかしながら、送り軸駆動系の機械剛性によ
り増幅器２の増幅率の増加には必然的に限界があり、こ
の限界を越えて増幅率を増加させることは送り軸動作の
不安定化を招いてしまう。このため、送り軸動作の安定
を維持すると共に、軌跡誤差を極小化することは非常に
困難なことであった。
り軸駆動系では、移動方向反転時に機械系のロストモー
ションに起因した動作遅れ時間が発生する。このため、
方向反転軸を含む多軸を同期して動作させる場合には、
位置指令軌跡と実際の送り軸位置軌跡との間に軌跡誤差
が発生する。このような軌跡誤差の発生は、第７図の増
幅器２の増幅率を上昇させることにより抑えることがで
きる。これは、第８図の電動機出力トルクTCの符号反転
時間tr及びロストモーション分の移動時間を含む動作遅
れ時間tdが、制御系の増幅率の上昇によって減少するか
らである。しかしながら、送り軸駆動系の機械剛性によ
り増幅器２の増幅率の増加には必然的に限界があり、こ
の限界を越えて増幅率を増加させることは送り軸動作の
不安定化を招いてしまう。このため、送り軸動作の安定
を維持すると共に、軌跡誤差を極小化することは非常に
困難なことであった。
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本
発明の目的は、送り軸駆動系の動作の安定性を維持しな
がら、なおかつ送り軸の速かな方向反転を実現する送り
軸制御方式を提供することにある。
発明の目的は、送り軸駆動系の動作の安定性を維持しな
がら、なおかつ送り軸の速かな方向反転を実現する送り
軸制御方式を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は電動機による送り軸の位置制御方式に関するも
ので、本発明の上記目的は、前記電動機に結合された電
動機位置検出手段の出力信号と、前記送り軸の位置を直
接的に検出する送り軸位置検出手段の出力に前記電動機
の位置検出増分量を加算した後に前記出力信号を差し引
いた誤差信号とを求め、前記出力信号及び誤差信号を位
置帰還信号とすることで電動機位置指令増分量に従った
前記電動機の位置制御と、送り軸位置指令に従った前記
送り軸の位置制御とを同時に行なうことによって達成さ
れる。
ので、本発明の上記目的は、前記電動機に結合された電
動機位置検出手段の出力信号と、前記送り軸の位置を直
接的に検出する送り軸位置検出手段の出力に前記電動機
の位置検出増分量を加算した後に前記出力信号を差し引
いた誤差信号とを求め、前記出力信号及び誤差信号を位
置帰還信号とすることで電動機位置指令増分量に従った
前記電動機の位置制御と、送り軸位置指令に従った前記
送り軸の位置制御とを同時に行なうことによって達成さ
れる。
（作用） 本発明は、送り軸の移動方向反転時において、フィード
バックループの外部よりロストモーション分の移動位置
指令を電動機にのみ与えることによって、電動機をロス
トモーション分だけ速かに動作させ、送り軸駆動系の安
定性を維持しながら最終的なテーブル反転動作時間の短
縮を図るようにしたものである。
バックループの外部よりロストモーション分の移動位置
指令を電動機にのみ与えることによって、電動機をロス
トモーション分だけ速かに動作させ、送り軸駆動系の安
定性を維持しながら最終的なテーブル反転動作時間の短
縮を図るようにしたものである。
（実施例） 本発明の実施例を添付図面を参照して以下に説明する。
第１図は本発明による送り軸駆動系のブロック構成例を
第７図に対応させて示すものであり、ロストモーション
補正量発生器15には予め測定された送り軸駆動系のロス
トモーション量LMCが設定されている。ロストモーショ
ン補正量発生器15は移動方向反転検出器14からの移動方
向反転検出信号SPを入力し、この入力に同期してロスト
モーション補正量LMの発生を開始し、発生されたロスト
モーション補正量LMは加算器16で制御ループに加算され
る。移動方向反転検出信号SPは、送り軸の位置指令XCの
移動方向反転が移動方向反転検出器14で検出されたタイ
ミングで発生されるパルス信号である。移動方向反転の
タイミングは増幅器２の増幅率が極めて高い場合は位置
指令XCのみにより検出できるが、増幅器２の増幅率が低
い場合は、実際に電動機６を反転させるタイミングは位
置指令XCの反転タイミングより遅れてしまう。このた
め、移動方向反転検出器14は実際の電動機速度指令VCを
用いて、この速度指令VCの符号反転に基づいて移動方向
反転検出信号SPを発生させることになる。
第７図に対応させて示すものであり、ロストモーション
補正量発生器15には予め測定された送り軸駆動系のロス
トモーション量LMCが設定されている。ロストモーショ
ン補正量発生器15は移動方向反転検出器14からの移動方
向反転検出信号SPを入力し、この入力に同期してロスト
モーション補正量LMの発生を開始し、発生されたロスト
モーション補正量LMは加算器16で制御ループに加算され
る。移動方向反転検出信号SPは、送り軸の位置指令XCの
移動方向反転が移動方向反転検出器14で検出されたタイ
ミングで発生されるパルス信号である。移動方向反転の
タイミングは増幅器２の増幅率が極めて高い場合は位置
指令XCのみにより検出できるが、増幅器２の増幅率が低
い場合は、実際に電動機６を反転させるタイミングは位
置指令XCの反転タイミングより遅れてしまう。このた
め、移動方向反転検出器14は実際の電動機速度指令VCを
用いて、この速度指令VCの符号反転に基づいて移動方向
反転検出信号SPを発生させることになる。
第２図は、送り軸駆動系X,Y軸に第３図に示すような円
弧指令を与えた場合のＹ軸における移動方向反転検出信
号SPの発生と、ロストモーション補正量LMの発生及びこ
れに伴なう電動機動作を示すタイムチャートである。第
３図において、位置指令XCが円弧の象限切換わり点Ａに
達した時のタイミングt4では（第２図参照）、Ｙ軸方向
のテーブル移動は位置指令の円弧の象限切換わり点Ａに
向かってまだＰ方向へ移動を続けており、実際にＮ方向
への反転移動が必要となるのは、実際のテーブル位置が
円弧の象限切換わり点Ａに達する時点t5のタイミングで
ある。したがって、移動方向反転検出信号SPは第２図で
示すように時点t5のタイミングで発生され、これによっ
てロストモーション補正量発生器15によるロストモーシ
ョン補正量LMの発生が始まる。ロストモーション補正量
LMの発生方式としては、設定されたロストモーション量
LMCを瞬時に発生させてもよいが、ロストモーション量L
MCが大きい場合は、電動機６の応答限界も考慮して通常
は第２図で示すようにロストモーション補正量LMの発生
時間tLMCを設け、この発生時間tLMC内に発生量を補間し
て出力する。この場合、ロストモーション補正量LMの発
生終了時点t6では、ロストモーション補正量LMは設定さ
れたロストモーション量LMCに等しくなる。
弧指令を与えた場合のＹ軸における移動方向反転検出信
号SPの発生と、ロストモーション補正量LMの発生及びこ
れに伴なう電動機動作を示すタイムチャートである。第
３図において、位置指令XCが円弧の象限切換わり点Ａに
達した時のタイミングt4では（第２図参照）、Ｙ軸方向
のテーブル移動は位置指令の円弧の象限切換わり点Ａに
向かってまだＰ方向へ移動を続けており、実際にＮ方向
への反転移動が必要となるのは、実際のテーブル位置が
円弧の象限切換わり点Ａに達する時点t5のタイミングで
ある。したがって、移動方向反転検出信号SPは第２図で
示すように時点t5のタイミングで発生され、これによっ
てロストモーション補正量発生器15によるロストモーシ
ョン補正量LMの発生が始まる。ロストモーション補正量
LMの発生方式としては、設定されたロストモーション量
LMCを瞬時に発生させてもよいが、ロストモーション量L
MCが大きい場合は、電動機６の応答限界も考慮して通常
は第２図で示すようにロストモーション補正量LMの発生
時間tLMCを設け、この発生時間tLMC内に発生量を補間し
て出力する。この場合、ロストモーション補正量LMの発
生終了時点t6では、ロストモーション補正量LMは設定さ
れたロストモーション量LMCに等しくなる。
次に、送り軸の移動方向がＰ方向へ反転する場合は、ロ
ストモーション補正量発生器15は前述の発生タイミング
によりロストモーション補正量LM＝-LMCの発生を行な
う。以後、同様にロストモーション補正量発生器15はＮ
方向反転時にはLM＝LMC、Ｐ方向反転時にはLM＝-LMCの
ロストモーション補正量を発生する。ロストモーション
移動量検出器18は、移動方向反転検出信号SPの発生タイ
ミングにおける検出器７の位置検出信号XMをラッチし、
以後の位置検出信号XMとの差分lmを算出する。この算出
された差分lmは、電動機６のテーブル11に対する位置関
係が第８図の（ａ），（ｃ）間のどこに相当するかを表
わす電動機６のロストモーション移動量である。Ｎ方向
移動反転時において、ロストモーション移動量lmは“0"
より最終的なロストモーション補正量LM＝LMCに向って
増加して行く。この場合、ロストモーション移動量検出
器18によるロストモーション移動量lmの算出は、lm＜LM
Cの範囲で行なわれる。lm≧LMCの範囲では電動機６がロ
ストモーション分の移動を終了しているため、lm＝LMC
が限度とされる。又、Ｐ方向移動反転時においても、ロ
ストモーション移動量検出器18によるロストモーション
移動量lmの算出は、移動方向反転検出信号SPの発生タイ
ミングで開始され、以後lm＞-LMCの範囲で行なわれる。
また、lm≦-LMCの範囲ではlm＝-LMCが限度とされる。ロ
ストモーション移動量検出器18による移動方向反転時の
方向検出は、ロストモーション補正量LMの符号により行
なうことができる。
ストモーション補正量発生器15は前述の発生タイミング
によりロストモーション補正量LM＝-LMCの発生を行な
う。以後、同様にロストモーション補正量発生器15はＮ
方向反転時にはLM＝LMC、Ｐ方向反転時にはLM＝-LMCの
ロストモーション補正量を発生する。ロストモーション
移動量検出器18は、移動方向反転検出信号SPの発生タイ
ミングにおける検出器７の位置検出信号XMをラッチし、
以後の位置検出信号XMとの差分lmを算出する。この算出
された差分lmは、電動機６のテーブル11に対する位置関
係が第８図の（ａ），（ｃ）間のどこに相当するかを表
わす電動機６のロストモーション移動量である。Ｎ方向
移動反転時において、ロストモーション移動量lmは“0"
より最終的なロストモーション補正量LM＝LMCに向って
増加して行く。この場合、ロストモーション移動量検出
器18によるロストモーション移動量lmの算出は、lm＜LM
Cの範囲で行なわれる。lm≧LMCの範囲では電動機６がロ
ストモーション分の移動を終了しているため、lm＝LMC
が限度とされる。又、Ｐ方向移動反転時においても、ロ
ストモーション移動量検出器18によるロストモーション
移動量lmの算出は、移動方向反転検出信号SPの発生タイ
ミングで開始され、以後lm＞-LMCの範囲で行なわれる。
また、lm≦-LMCの範囲ではlm＝-LMCが限度とされる。ロ
ストモーション移動量検出器18による移動方向反転時の
方向検出は、ロストモーション補正量LMの符号により行
なうことができる。
この様にして算出されたロストモーション移動量lmは、
ロストモーション範囲内における電動機６の移動を迅速
かつ正確に行なうため、位置のフィードバックループに
取込まれる。減算器19は電動機６の位置検出信号XMより
ロストモーション移動量lmを減算する。本実施例におい
ては、ロストモーション補正処理を除くと、基本的に位
置フィードバック信号として２つの信号を持っている。
１つは電動機６の位置検出信号XMであり、もう１つはイ
ンダクトシン12,13によるテーブル11の位置検出信号XI
から、電動機６の位置検出信号XMを減算器20で減算した
両者の差分を示す信号Xrである。本実施例では減算器17
の出力である位置誤差Xeは、 Xe＝XC＋LM−（Xr+XM） …（１） となう。ここで、信号Xrは Xr＝XI−（XM−lm） …（２） であるから、（２）式を（１）式に代入すると、 Xe＝XC＋LM-｛XI−XM−lm）＋XM｝＝XC-XI＋（LM−lm）
…（３） となる。つまり、位置誤差Xeは、ロストモーション補正
量LMがロストモーション移動量lmと等しくなる一方向移
動状態においてはXe＝XC-XIとなって、制御系は位置指
令XCに実際のテーブル位置XIが追従する様に動作する。
又、位置指令XCと実際のテーブル位置XIの差分に加え
て、ロストモーション補正量LM及びロストモーション移
動量lmの差分が加わるため、結果として制御系はロスト
モーション移動量lmがロストモーション補正量LMに等し
くなる様に動作することになる。
ロストモーション範囲内における電動機６の移動を迅速
かつ正確に行なうため、位置のフィードバックループに
取込まれる。減算器19は電動機６の位置検出信号XMより
ロストモーション移動量lmを減算する。本実施例におい
ては、ロストモーション補正処理を除くと、基本的に位
置フィードバック信号として２つの信号を持っている。
１つは電動機６の位置検出信号XMであり、もう１つはイ
ンダクトシン12,13によるテーブル11の位置検出信号XI
から、電動機６の位置検出信号XMを減算器20で減算した
両者の差分を示す信号Xrである。本実施例では減算器17
の出力である位置誤差Xeは、 Xe＝XC＋LM−（Xr+XM） …（１） となう。ここで、信号Xrは Xr＝XI−（XM−lm） …（２） であるから、（２）式を（１）式に代入すると、 Xe＝XC＋LM-｛XI−XM−lm）＋XM｝＝XC-XI＋（LM−lm）
…（３） となる。つまり、位置誤差Xeは、ロストモーション補正
量LMがロストモーション移動量lmと等しくなる一方向移
動状態においてはXe＝XC-XIとなって、制御系は位置指
令XCに実際のテーブル位置XIが追従する様に動作する。
又、位置指令XCと実際のテーブル位置XIの差分に加え
て、ロストモーション補正量LM及びロストモーション移
動量lmの差分が加わるため、結果として制御系はロスト
モーション移動量lmがロストモーション補正量LMに等し
くなる様に動作することになる。
第４図は本実施例における移動方向反転時の位置指令速
度、ロストモーション補正量発生速度、電動機出力トル
クTC、電動機速度Ｖ、テーブル速度の関係をタイムチャ
ートに表わしたものである。時点t1に移動方向反転が指
令されると、実際に反転動作に入る時点t5でロストモー
ション補正量LMの発生が開始される。時点t5の位置誤差
Xeは、従来方式によれば、 Xe＝XC-XI …（４） であるが、本発明によれば位置誤差Xeは前述（３）式で
あるため、制御系は、実際の電動機６のロストモーショ
ン移動量lmがロストモーション補正量LMに追従すること
で、位置誤差Xeが増大しない様に動作する。これによ
り、電動機出力トルクTCは急速に符号反転，増加し、電
動機６の回転停止時間tr及びこれを含むロストモーショ
ン量の移動時間tdを、それぞれ従来に比較して大幅に減
少させることができる。
度、ロストモーション補正量発生速度、電動機出力トル
クTC、電動機速度Ｖ、テーブル速度の関係をタイムチャ
ートに表わしたものである。時点t1に移動方向反転が指
令されると、実際に反転動作に入る時点t5でロストモー
ション補正量LMの発生が開始される。時点t5の位置誤差
Xeは、従来方式によれば、 Xe＝XC-XI …（４） であるが、本発明によれば位置誤差Xeは前述（３）式で
あるため、制御系は、実際の電動機６のロストモーショ
ン移動量lmがロストモーション補正量LMに追従すること
で、位置誤差Xeが増大しない様に動作する。これによ
り、電動機出力トルクTCは急速に符号反転，増加し、電
動機６の回転停止時間tr及びこれを含むロストモーショ
ン量の移動時間tdを、それぞれ従来に比較して大幅に減
少させることができる。
第５図は、本発明によって送り軸駆動系（X,Y軸）に円
弧指令を与えた場合の位置指令とテーブル位置の軌跡関
係を示したものである。ロストモーション量の移動時間
tdの大幅な減少により、円弧の象限切換わり点Ａ以降、
Ｙ軸方向のテーブル位置の位置指令に対する遅れ量が小
さくなるため、テーブル位置軌跡の位置指令軌跡に対す
る軌跡誤差は、第10図に示した従来制御方法により発生
した軌跡誤差に比較して大幅に縮少している。
弧指令を与えた場合の位置指令とテーブル位置の軌跡関
係を示したものである。ロストモーション量の移動時間
tdの大幅な減少により、円弧の象限切換わり点Ａ以降、
Ｙ軸方向のテーブル位置の位置指令に対する遅れ量が小
さくなるため、テーブル位置軌跡の位置指令軌跡に対す
る軌跡誤差は、第10図に示した従来制御方法により発生
した軌跡誤差に比較して大幅に縮少している。
本実施例においては、移動方向反転時に実際の電動機６
のロストモーション移動量lmがロストモーション補正量
LMに対して小さいとき、これを補うように位置誤差Xeが
発生し、この位置誤差Xe及び増幅器２の増幅率で決まる
速度VCで電動機６が回転され、ロストモーション移動量
lmがロストモーション補正量LMに近づく様に制御され
る。このため、ロストモーション補正量LMの発生に対し
て、実際のロストモーション移動が第２図のロストモー
ション移動速度（１）に示す如くtLMCDだけ遅れてしま
う。
のロストモーション移動量lmがロストモーション補正量
LMに対して小さいとき、これを補うように位置誤差Xeが
発生し、この位置誤差Xe及び増幅器２の増幅率で決まる
速度VCで電動機６が回転され、ロストモーション移動量
lmがロストモーション補正量LMに近づく様に制御され
る。このため、ロストモーション補正量LMの発生に対し
て、実際のロストモーション移動が第２図のロストモー
ション移動速度（１）に示す如くtLMCDだけ遅れてしま
う。
第６図に本発明の他の実施例を第１図に対応させて示
す。第６図は第１図の実施例に対して、微分器21及び加
算器22を加えた構成となっている。微分器21は、ロスト
モーション補正量発生器15によって発生されたロストモ
ーション補正量LMを時間的に微分し、その微分出力はロ
ストモーション補正量発生速度LMCVとなる。ロストモー
ション補正量発生速度LMCVは加算器22によって速度指令
VCに加算され、最終的な電動機６の速度指令VCNとな
る。第１図の構成例において、位置誤差Xeは電動機６の
速度をV,増幅器２の増幅率をKPとするとXe＝V/KPとな
り、電動機速度Ｖに比例した位置誤差Xeが発生するのに
対して、第６図の実施例では、速度誤差VeはPID増幅器
４の高い増幅率によりVe≒０で動作することができる。
このため、ロストモーション補正量発生速度LMCVを速度
指令VCに加算するフィードフォワード制御を採用した本
実施例においては、実際の電動機６のロストモーション
移動速度lmを第２図のロストモーション移動速度（２）
に示す様に、ロストモーション補正量発生速度LMCVにほ
ぼ一致させることができる。つまり、実際の電動機６の
ロストモーション移動量lmのロストモーション補正量LM
に対する遅れtLMCDはほとんど発生しない。
す。第６図は第１図の実施例に対して、微分器21及び加
算器22を加えた構成となっている。微分器21は、ロスト
モーション補正量発生器15によって発生されたロストモ
ーション補正量LMを時間的に微分し、その微分出力はロ
ストモーション補正量発生速度LMCVとなる。ロストモー
ション補正量発生速度LMCVは加算器22によって速度指令
VCに加算され、最終的な電動機６の速度指令VCNとな
る。第１図の構成例において、位置誤差Xeは電動機６の
速度をV,増幅器２の増幅率をKPとするとXe＝V/KPとな
り、電動機速度Ｖに比例した位置誤差Xeが発生するのに
対して、第６図の実施例では、速度誤差VeはPID増幅器
４の高い増幅率によりVe≒０で動作することができる。
このため、ロストモーション補正量発生速度LMCVを速度
指令VCに加算するフィードフォワード制御を採用した本
実施例においては、実際の電動機６のロストモーション
移動速度lmを第２図のロストモーション移動速度（２）
に示す様に、ロストモーション補正量発生速度LMCVにほ
ぼ一致させることができる。つまり、実際の電動機６の
ロストモーション移動量lmのロストモーション補正量LM
に対する遅れtLMCDはほとんど発生しない。
（発明の効果） フルクローズドループ制御を採用した送り軸駆動系にお
いては、軸移動方向反転時に系のロストモーションに起
因した動作に遅れが発生する。しかしながら、本発明
は、軸移動反転時に電動機にのみ直接ロストモーション
分の移動指令を加えるようにしているので、送り軸動作
の安定性を維持しつつ、軸移動反転時間の短縮化及びこ
れに伴なう多軸同期運転時の軌跡誤差の縮小化を実現す
ることができる。また、移動方向反転時における電動機
のロストモーション分の移動時間を大幅に短縮すること
で、多軸同期動作時の軌跡誤差を大幅に縮少することが
できる。又、本発明では制御系のループ感度は変わらな
いため、送り軸動作の安定性に支障を生じることはな
い。
いては、軸移動方向反転時に系のロストモーションに起
因した動作に遅れが発生する。しかしながら、本発明
は、軸移動反転時に電動機にのみ直接ロストモーション
分の移動指令を加えるようにしているので、送り軸動作
の安定性を維持しつつ、軸移動反転時間の短縮化及びこ
れに伴なう多軸同期運転時の軌跡誤差の縮小化を実現す
ることができる。また、移動方向反転時における電動機
のロストモーション分の移動時間を大幅に短縮すること
で、多軸同期動作時の軌跡誤差を大幅に縮少することが
できる。又、本発明では制御系のループ感度は変わらな
いため、送り軸動作の安定性に支障を生じることはな
い。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図〜第５図はその動作を説明するための図、第６図は本
発明の他の実施例を示すブロック構成図、第７図は従来
の制御装置を示すブロック構成図、第８図〜第10図はそ
の動作を説明するための図である。 1,3,19,20…減算器、２…増幅器、４…PID増幅器、５…
電力増幅器、６…電動機、10…ボールネジ、11…テーブ
ル、14…移動方向反転検出器、15…ロストモーション補
正量発生器、16,22…加算器、18…ロストモーション移
動量検出器、21…微分器。
図〜第５図はその動作を説明するための図、第６図は本
発明の他の実施例を示すブロック構成図、第７図は従来
の制御装置を示すブロック構成図、第８図〜第10図はそ
の動作を説明するための図である。 1,3,19,20…減算器、２…増幅器、４…PID増幅器、５…
電力増幅器、６…電動機、10…ボールネジ、11…テーブ
ル、14…移動方向反転検出器、15…ロストモーション補
正量発生器、16,22…加算器、18…ロストモーション移
動量検出器、21…微分器。
Claims (3)
- 【請求項１】電動機による送り軸の位置制御方式におい
て、前記電動機に結合された電動機位置検出手段の出力
信号と、前記送り軸の位置を直接的に検出する送り軸位
置検出手段の出力に前記電動機の位置検出増分量を加算
した後に前記出力信号を差し引いた誤差信号とを求め、
前記出力信号及び誤差信号を位置帰還信号とすること
で、電動機位置指令増分量に従った前記電動機の位置制
御と、送り軸位置指令に従った前記送り軸の位置制御と
を同時に行ない得るようにしたことを特徴とする送り軸
の位置制御方式。 - 【請求項２】前記電動機の位置指令増分量を、送り軸移
動方向の反転検出信号の発生により制御装置外部から設
定された量、あるいは前記制御装置内部に予め設定され
た量に従って発生される電動機の動作指令量として、前
記送り軸位置指令値に加算し、及び前記反転検出信号発
生後の前記電動機の位置検出増分量を前記位置帰還信号
に加算することで、前記反転検出信号発生により発生さ
れる電動機の動作指令量と、前記反転検出信号発生以後
の電動機の動作量とが等しくなる様に制御するようにな
っている請求項１に記載の送り軸の位置制御方式。 - 【請求項３】前記電動機の動作指令量は、前記制御装置
外部から設定された量あるいは前記制御装置内部に予め
設定された量を、前記制御装置外部から設定された時間
又は前記制御装置内部に予め設定された時間で補間処理
を行なうことにより発生され、補間された電動機の動作
指令量は時間的に微分され、前記動作速度指令量として
速度指令値に加算されるようになっている請求項２に記
載の送り軸の位置制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054394A JPH0719180B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 送り軸の位置制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054394A JPH0719180B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 送り軸の位置制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01228005A JPH01228005A (ja) | 1989-09-12 |
| JPH0719180B2 true JPH0719180B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=12969464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63054394A Expired - Fee Related JPH0719180B2 (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 送り軸の位置制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719180B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013206425A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Denso Wave Inc | ロボットの制御装置 |
| JP2013206426A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Denso Wave Inc | ロボットの制御装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2709969B2 (ja) * | 1989-12-12 | 1998-02-04 | ファナック株式会社 | サーボモータの制御方法 |
| JP2734236B2 (ja) * | 1991-08-07 | 1998-03-30 | 三菱電機株式会社 | サーボモータの制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5936808A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-02-29 | Fanuc Ltd | バツクラツシユ補正装置 |
| JPH0664490B2 (ja) * | 1983-11-29 | 1994-08-22 | ファナック株式会社 | フルクローズドループ制御式の数値制御方法 |
-
1988
- 1988-03-08 JP JP63054394A patent/JPH0719180B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013206425A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Denso Wave Inc | ロボットの制御装置 |
| JP2013206426A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Denso Wave Inc | ロボットの制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01228005A (ja) | 1989-09-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |