JPS63193213A - Speed controller for digital servo system with pulse encoder - Google Patents
Speed controller for digital servo system with pulse encoderInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はパルスエンコーダを有するディジタルサーボシ
ステムの速度制御装置に関し、特に、パルスエンコーダ
の出力パルスから速度の算出および制御を行うパルスエ
ンコーダを有するディジタルサーボシステムの速度制御
装置に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a speed control device for a digital servo system having a pulse encoder, and particularly to a speed control device for a digital servo system having a pulse encoder that calculates and controls speed from output pulses of the pulse encoder. The present invention relates to a speed control device for a servo system.
従来、サーボモータの速度制御装置は、例えば、コンピ
ュータによって工作機械を制御する数値制御装置（ＣＮ
Ｃ装置）システムの工具の移動（テーブルに固定された
ワークに対する工具の相対的な移動）や産業用ロボット
のハンドの移動等を制御するために利用されている。そ
して、従来の速度制御装置は、例えば、サーボモータに
タコジェネレータを取付け、そのタコジェネレータの出
力電圧を測定して速度を検出および制御するようになさ
れている。このタコジェネレータはモータの回転数に比
例した出力電圧を発生することができ、特に、モータが
非常に低速で回転している場合でもその回転数に比例し
た出力電圧を発生することができるので、タコジェネレ
ータを使用した従来の速度制御装置は、モータが非常に
低速で回転している場合においても正確に安定した速度
制御を行うことができる。Conventionally, speed control devices for servo motors are, for example, numerical control devices (CN) that control machine tools using computers.
C device) It is used to control the movement of the system's tool (relative movement of the tool to a workpiece fixed on a table), the movement of the hand of an industrial robot, etc. In the conventional speed control device, for example, a tacho generator is attached to a servo motor, and the output voltage of the tacho generator is measured to detect and control the speed. This tachogenerator can generate an output voltage proportional to the rotational speed of the motor, and especially when the motor is rotating at a very low speed, it can generate an output voltage proportional to the rotational speed. Conventional speed control devices using tachogenerators can provide accurate and stable speed control even when the motor is rotating at very low speeds.
従来、ＣＮＣシステムや産業用ロボット等に使用するモ
ータとしては、例えば、メインテナンスの面でを利なブ
ラシレスＡＣサーボモータが使用されている。しかし、
このようなブラシレスＡＣサーボモータにタコジェネレ
ータを取付けるのはメインテナンスの有利性を低下させ
、また、費用の面でも不利となる。また、ブラシレスＡ
Ｃサーボモータのメインテナンスの有利性を維持するた
めに、タコジェネレータとしてブラシレス・タコジェネ
レータをモータに取付けることも考えられるが、ブラシ
レス・タコジェネレータを使用すると、費用が一層嵩む
ことになる。Conventionally, brushless AC servo motors, which are easy to maintain, have been used as motors for CNC systems, industrial robots, and the like. but,
Attaching a tacho generator to such a brushless AC servo motor reduces maintenance benefits and is also disadvantageous in terms of cost. Also, brushless A
In order to maintain the maintenance advantages of the C servo motor, it is conceivable to attach a brushless tachogenerator to the motor as a tachogenerator, but the use of a brushless tachogenerator increases the cost even more.
ところで、ＣＮＣシステムや産業用ロボット等に使用す
るサーボモータにはパルスエンコーダが取付けられ、こ
のパルスエンコーダの出力パルス力）らそのサーボモー
タでｉｌｌ ？卸されるＣＮＣシステムの工具やロボッ
トのハンドの位置や移動距離等を算出して制御するよう
になされている。そして、従来のパルスエンコーダを有
するディジタルサーボシステムの速度制御装置としては
、サーボモータに取付けられたパルスエンコーダの出力
を利用して速度制御を行うものが一般に使用されている
。By the way, a pulse encoder is attached to a servo motor used in CNC systems, industrial robots, etc., and the output pulse force of this pulse encoder is used to generate ill? It is designed to calculate and control the positions and moving distances of the tools of the CNC system being sold and the hands of the robot. As a conventional speed control device for a digital servo system having a pulse encoder, one that performs speed control using the output of a pulse encoder attached to a servo motor is generally used.
上述したように、サーボモータに取付けられたパルスエ
ンコーダの出力パルスを利用する従来の速度制御装置は
、メインテナンスの面が有利であり、しかも、低価格で
ある長所を有している。しかし、このような従来の速度
制御装置は、パルスエンコーダからの出力パルスを一定
の速度制御サンプリング周期毎に順次カウントするだけ
であるため、以下に詳述するように、特に、サーボモー
タが低速で回転しているとき、すなわち、ＣＮＣシステ
ムの工具や産業用ロボットのハンド等が非常に低速で移
動しているときにおいて正確で安定した速度制御を行う
ことができなかった。As described above, the conventional speed control device that utilizes the output pulses of a pulse encoder attached to a servo motor has advantages in terms of maintenance and low cost. However, such conventional speed control devices only sequentially count the output pulses from the pulse encoder every fixed speed control sampling period, and therefore, as detailed below, the servo motor is particularly sensitive to low speeds. Accurate and stable speed control cannot be performed when rotating, that is, when a tool of a CNC system, a hand of an industrial robot, etc. is moving at a very low speed.
第６図は従来の速度制御装置の問題点を説明するための
図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the problems of the conventional speed control device.
例えば、第６図（ａ）に示されるように、サーボモータ
に取付けられたパルスエンコーダにより検出されるパル
スの間隔が速度制御サンプリング周期よりも僅かに長い
だけであっても、同図の区間Ｈにおいてカウントされる
パルス数は零となる。For example, as shown in FIG. 6(a), even if the interval between pulses detected by the pulse encoder attached to the servo motor is only slightly longer than the speed control sampling period, The number of pulses counted at is zero.
逆に、第６図（ｂ）に示されるように、パルスエンコー
ダにより検出されるパルスの間隔が速度制御サンプリン
グ周期よりも僅かに短いだけであっても、同図の区間■
においてカウントされるパルス数は２となる。また、パ
ルスエンコーダから出力されるパルス間隔が一定、すな
わち、サーボモータの回転速度が一定であっても、第６
図（ｃ）に示されるように、区間１． ＩＩＩ、 Ｉ
Ｖ、 Ｖｌ、■、でカウントされるパルス数は零、区間
ｎ、ｖ、■でカウントされるパルス数は１となる。この
ように、従来のパルスエンコーダを存するディジタルサ
ーボシステムの速度制御装置においては、原理上、各区
間で最大１パルス分の速度過大評価または速度過少評価
が行われる場合があった。このような１パルス分の誤差
は、サーボモータが高速回転を行っているとき、すなわ
ち、ＣＮＣシステムの工具や産業用ロボットのハンド等
が高速で移動しているときには速度制御サンプリング周
期でカウントされるパルス数が多いので問題となること
はない。しかし、サーボモータが低速回転を行っている
とき、すなわち、ＣＮＣシステムの工具や産業用ロボッ
トのハンドが非常に低速で移動しているときには速度制
御サンプリング周期でカウントされるパルス数が少ない
ので（例えば、パルス数が０または１）、上記した１パ
ルス分の誤差が大きく影響してＣＮＣシステムの工具や
産業用ロボットのハンド等の速度制御が不正確で不安定
となる問題があった。Conversely, as shown in FIG. 6(b), even if the interval between pulses detected by the pulse encoder is only slightly shorter than the speed control sampling period, the interval
The number of pulses counted in is 2. Furthermore, even if the pulse interval output from the pulse encoder is constant, that is, the rotational speed of the servo motor is constant, the sixth
As shown in figure (c), section 1. III, I
The number of pulses counted in V, Vl, ■ is zero, and the number of pulses counted in sections n, v, ■ is one. As described above, in a speed control device for a digital servo system that includes a conventional pulse encoder, in principle, speed overestimation or underestimation by a maximum of one pulse may be performed in each section. Such a one-pulse error is counted at the speed control sampling period when the servo motor is rotating at high speed, that is, when the tool of a CNC system or the hand of an industrial robot is moving at high speed. Since the number of pulses is large, there is no problem. However, when the servo motor is rotating at low speed, that is, when the tool of a CNC system or the hand of an industrial robot is moving at a very low speed, the number of pulses counted in the speed control sampling period is small (e.g. , the number of pulses is 0 or 1), the above-mentioned error of one pulse has a large influence, and there is a problem that speed control of tools of CNC systems, hands of industrial robots, etc. becomes inaccurate and unstable.
第７図（ａ）はサーボモータが回転を開始したときにカ
ウントされるパルスを示す図であり、第７図（ｂ）は従
来の速度制御装置で処理された信号を示す図である。FIG. 7(a) is a diagram showing pulses counted when the servo motor starts rotating, and FIG. 7(b) is a diagram showing signals processed by a conventional speed control device.
この第７図（ａ）に示されるように、時間（速度制御サ
ンプリング周期Ｔの連続）を横軸としてパルスエンコー
ダの出力パルス？１，７２．・・・・・・、？ｎの隣接
するパルス間隔が次第に短くなる場合、すなわち、サー
ボモータが回転を開始した場合、従来の速度制御装置で
処理された信号は、第７図（ｂ）に示されるように、実
際のサーボモータの回転速度（ＣＮＣシステムの工具や
産業用ロボットのハンド等の移動速度）とは大きく異な
り、その結果、ＣＮＣシステムの工具や産業用ロボット
のハンド等の制御が不正確で不安定となっていた。As shown in FIG. 7(a), the output pulse of the pulse encoder is plotted with time (succession of speed control sampling periods T) as the horizontal axis. 1,72. ......? When the interval between adjacent pulses of n becomes gradually shorter, that is, when the servo motor starts rotating, the signal processed by the conventional speed control device will change to the actual servo motor, as shown in Fig. 7(b). The rotational speed of the motor (the moving speed of CNC system tools, industrial robot hands, etc.) is significantly different, and as a result, the control of CNC system tools, industrial robot hands, etc. becomes inaccurate and unstable. Ta.
本発明は、上述した従来の速度制御装置が有する問題点
に鑑み、速度制御サンプリング周期の各両端を含むパル
ス間隔を小区間を単位として表すと共に、速度制御サン
プリング周期の各両端と該各両端の直前にカウントされ
たパルスまたは直後にカウントされたパルスとの間の端
部パルス距離を小区間を単位として表し、それら小区間
を単位として表したパルス間隔および端部パルス距離を
用いた所定の関数により速度制御サンプリング周期内で
カウントされた出力パルスに重み付け処理を行うことに
よって、特に、サーボモータが低速で回転しているとき
の速度制御を正確に安定して行うことを目的とする。In view of the above-mentioned problems of the conventional speed control device, the present invention expresses the pulse interval including both ends of the speed control sampling period in units of small sections, and also expresses the pulse interval including both ends of the speed control sampling period as a unit. A predetermined function that expresses the end pulse distance between the pulse counted immediately before or the pulse counted immediately after, using the subinterval as a unit, and using the pulse interval and the end pulse distance expressed in the subinterval as a unit. The purpose of this invention is to accurately and stably perform speed control, especially when a servo motor is rotating at a low speed, by weighting the output pulses counted within the speed control sampling period.
第１図は本発明に係るパルスエンコーダを有するディジ
タルサーボシステムの速度制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a speed control device for a digital servo system having a pulse encoder according to the present invention.
本発明によれば、パルスエンコーダの出力パルスから速
度の算出および制御を行うパルスエンコーダを有するデ
ィジタルサーボシステムの速度制御装置であって、速度
制御サンプリング周期を等間隔の複数の小区間に分割す
る速度制御サンプリング周期分割手段１１と、前記速度
制御サンプリング周期内で前記パルスエンコーダの出力
パルスをカウントする出力パルスカウント手段１２と、
前記速度制御サンプリング周期の各両端を含むパルス間
隔を前記小区間を単位として表すと共に、前記速度制御
サンプリング周期の各両端と該各両端の直前にカウント
されたパルスまたは直後にカウントされたパルスとの間
の端部パルス距離を前記小区間を単位として表し、該小
区間を単位として表したパルス間隔および端部パルス距
離を用いた所定の関数により前記速度制御サンプリング
周期内でカウントされた出力パルスに重み付け処理を実
行する重み付け処理実行手段１３と、を具備し、前記重
み付け処理が実行された速度制御サンプリング周期内の
出力パルスによって前記ディジタルサーボシステムの速
度を制御するパルスエンコーダを有するディジタルサー
ボシステムの速度制御装置が提供される。According to the present invention, there is provided a speed control device for a digital servo system having a pulse encoder that calculates and controls speed from output pulses of a pulse encoder, the speed control device dividing a speed control sampling period into a plurality of equally spaced small sections. control sampling period dividing means 11; output pulse counting means 12 for counting output pulses of the pulse encoder within the speed control sampling period;
A pulse interval including both ends of the speed control sampling period is expressed in units of the small section, and a pulse interval counted immediately before or after each end of the speed control sampling period is expressed as a unit. The end pulse distance between is expressed in the small interval as a unit, and the output pulses counted within the speed control sampling period are calculated by a predetermined function using the pulse interval and the end pulse distance expressed in the small interval as a unit. a weighting process execution means 13 that executes a weighting process, the speed of a digital servo system having a pulse encoder that controls the speed of the digital servo system by output pulses within a speed control sampling period in which the weighting process is executed. A control device is provided.
上述した構成を有する本発明のパルスエンコーダを有す
るディジタルサーボシステムの速度制御装置によれば、
速度制御サンプリング周期分割手段１１により速度制御
サンプリング周期は等間隔の複数の小区間に分割され、
出力パルスカウント手段１２により速度制御サンプリン
グ周期内でパルスエンコーダの出力パルスがカウントさ
れる。According to the speed control device for a digital servo system having a pulse encoder of the present invention having the above-described configuration,
The speed control sampling period is divided into a plurality of equally spaced small sections by the speed control sampling period dividing means 11,
The output pulse counting means 12 counts the output pulses of the pulse encoder within the speed control sampling period.
また、重み付け処理実行手段１３により速度制御サンプ
リング周期の各両端を含むパルス間隔が小区間を単位と
して表されると共に、速度制御サンプリング周期の各両
端と該各両端の直前にカウントされたパルスまたは直後
にカウントされたパルスとの間の端部パルス距離が小区
間を単位として表され、さらに、これら小区間を単位と
して表されたパルス間隔および端部パルス距離を用いた
所定の関数によって、速度制御サンプリング周期内でカ
ウントされた出力パルスに重み付け処理を実行される。In addition, the weighting processing execution means 13 expresses the pulse interval including each end of the speed control sampling period in units of small sections, and also represents each end of the speed control sampling period and the pulse counted immediately before or immediately after each end of the speed control sampling period. The end pulse distance between the counted pulses is expressed in subintervals, and the speed is controlled by a predetermined function using the pulse interval and the end pulse distance expressed in these subintervals. Weighting processing is performed on the output pulses counted within the sampling period.
そして、重み付け処理が実行された速度制御サンプリン
グ周期内の出力パルスによってディジタルサーボシステ
ムの速度が制御される。Then, the speed of the digital servo system is controlled by the output pulse within the speed control sampling period in which the weighting process is performed.
これにより、特に、サーボモータが低速で回転している
とき、すなわち、ＣＮＣシステムの工具や産業用ロボッ
トのハンド等が非常に低速で移動しているときのディジ
タルサーボシステムの速度制御を正確に安定して行うこ
とができる。This ensures accurate and stable speed control of digital servo systems, especially when the servo motors are rotating at low speeds, i.e. when tools in CNC systems, hands in industrial robots, etc. are moving at very low speeds. You can do it by doing this.
以下、図面を参照して本発明に係るパルスエンコーダを
有するディジタルサーボシステムの速度制御装置の実施
例を説明する。Embodiments of a speed control device for a digital servo system having a pulse encoder according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
第２図は本発明の速度制御装置を使用したＣＮＣシステ
ムを模式的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a CNC system using the speed control device of the present invention.
第２図のＣＮＣシステム１は、ワーク７を切削工具６で
加工する工作機械を示すものである。マイクロプロセッ
サ２は、祇テープ等から入力された命令に従って切削工
具６を移動させるためにＸ軸制御ユニット３ａとＹ軸制
御ユニット３ｂに所定の指令を与える。Ｘ軸制御ユニッ
）３ａはＸ軸サーボモータ４ａの回転を制御し、また、
Ｙ軸制御ユニット３ｂはＹ軸サーボモータ４ｂの回転を
制御する。これらＸ軸サーボモータ４ａおよびＹ軸サー
ボモータ４ｂにより工具の先端部６ａを移動させ、ワー
ク７を所定形状に切削するようになされている。The CNC system 1 shown in FIG. 2 is a machine tool that processes a workpiece 7 with a cutting tool 6. The CNC system 1 shown in FIG. The microprocessor 2 gives predetermined commands to the X-axis control unit 3a and the Y-axis control unit 3b in order to move the cutting tool 6 according to commands input from the tape or the like. The X-axis control unit) 3a controls the rotation of the X-axis servo motor 4a, and
The Y-axis control unit 3b controls the rotation of the Y-axis servo motor 4b. The X-axis servo motor 4a and the Y-axis servo motor 4b move the tip 6a of the tool to cut the workpiece 7 into a predetermined shape.
Ｘ軸サーボモータ４ａおよびＹ軸す−°ボモータ４ｂに
は、それぞれパルスエンコーダ５ａおよび５ｂが取付け
られていて、これらのパルスエンコーダ５ａおよび５ｂ
の出力パルスはマイクロプロセッサ２に供給されるよう
になされている。これらのパルスエンコーダ５ａおよび
５ｂから送出される出力パルスによって、Ｘ軸サーボモ
ータ４ａおよびＹ軸サーボモータ４ｂで移動される工具
の先端部６ａの位置や移動距離等を算出して制御するよ
うになされている。さらに、本速度制？１１１ ’Ｍ置
を使用したＣＮＣシステム１は、これらのパルスエンコ
ーダ５ａおよび５ｂの出力パルスにより、Ｘ軸サーボモ
ータ４ａおよびＹ軸サーボモータ４ｂの回転速度を検出
して工具の先端部６ａの移動速度を算出するようになさ
れている。Pulse encoders 5a and 5b are attached to the X-axis servo motor 4a and the Y-axis servo motor 4b, respectively.
The output pulses are supplied to the microprocessor 2. Using the output pulses sent from these pulse encoders 5a and 5b, the position and moving distance of the tool tip 6a moved by the X-axis servo motor 4a and Y-axis servo motor 4b are calculated and controlled. ing. Furthermore, is this speed system? The CNC system 1 using the 111'M position detects the rotation speed of the X-axis servo motor 4a and the Y-axis servo motor 4b by the output pulses of these pulse encoders 5a and 5b, and determines the moving speed of the tool tip 6a. It is designed to calculate.
第２図は切削工具６でワーク７の内側に円形状の凹部を
形成する様子を示しているが、本実施例の速度制御装置
は、このようにワーク７を切削する工具の先端部６ａの
移動が主にＸ軸方向のみでＹ軸方向は殆ど移動しないと
きにおいて正確で安定した速度制御を行うことができる
。すなわぢ、本実施例の速度制′４Ｂ装置は、ＣＮＣシ
ステムの工具や産業用ロボットのハンド等が非常に低速
で移動しているときのディジタルサーボシステムの速度
制御を正確に安定して行うことができるものである。FIG. 2 shows how the cutting tool 6 is used to form a circular recess inside the workpiece 7. Accurate and stable speed control can be performed when the movement is mainly in the X-axis direction and hardly in the Y-axis direction. In other words, the speed control '4B device of this embodiment accurately and stably controls the speed of a digital servo system when a tool of a CNC system or a hand of an industrial robot is moving at a very low speed. It is something that can be done.
第３図は本発明の速度制御装置における処理を示すフロ
ーチャトであり、第４図は本発明の速度制御装置におけ
る処理の一例を説明するための図である。FIG. 3 is a flowchart showing the processing in the speed control device of the invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the processing in the speed control device of the invention.
本発明のパルスエンコーダを有するディジタルサーボシ
ステムの速度制御装置において、速度制御処理が開始さ
れると、まず、ステップ３１で速度制御サンプリング周
期Ｔを電流制御サンプリング周期ｔによって等間隔に分
割する。ここで、速度制御サンプリング周期Ｔは、マイ
クロプロセッサから出力された指令に従ってサーボモー
タが回転し、例えば、工具の先端部の実際の移動速度を
検出するためのサンプリング周期であり、この速度制御
サンプリング周期によって、サーボモータに取付けられ
たパルスエンコーダの出力パルスがカウントされること
になる。この速度制御サンプリング周期は、例えば、２
ｍ５ｅｃ、程度の時間である。また、電流制御サンプリ
ング周期ｔは、速度指令に応じた電流指令でサーボモー
タに印加する電圧を変化させ、その印加電圧により実際
にサーボモータを流れた電流を検出するためのサンプリ
ング周期であり、例えば、０．２５ ｍ５ｅｃ、程度の
時間で、速度制御サンプリング周期Ｔよりも短い一定間
隔の時間である。このように、例えば、速度制御サンプ
リング周期Ｔが２ｍ５ｅｃ、で電流制御サンプリング周
期ｔが０．２５ ｍ５ｅｃ、のとき、第４図に示される
ように、速度制御サンプリング周期Ｔは電流制御サンプ
リング周期ｔによって８つの小区間に等分割されること
になる。In the speed control device for a digital servo system having a pulse encoder according to the present invention, when speed control processing is started, first, in step 31, the speed control sampling period T is divided into equal intervals by the current control sampling period t. Here, the speed control sampling period T is a sampling period in which a servo motor rotates according to a command output from a microprocessor to detect, for example, the actual moving speed of the tip of a tool, and this speed control sampling period Accordingly, the output pulses of the pulse encoder attached to the servo motor are counted. This speed control sampling period is, for example, 2
The time is about m5ec. Further, the current control sampling period t is a sampling period for changing the voltage applied to the servo motor with a current command corresponding to the speed command and detecting the current actually flowing through the servo motor based on the applied voltage. , 0.25 m5ec, which is a fixed interval of time shorter than the speed control sampling period T. In this way, for example, when the speed control sampling period T is 2 m5ec and the current control sampling period t is 0.25 m5ec, the speed control sampling period T is determined by the current control sampling period t, as shown in FIG. It will be divided equally into eight small sections.
次に、ステップ３２に進んで、速度制御サンプリンク周
期Ｔ内でパルスエンコーダの出力パルスがカウントされ
ることのなる。第４図中の参照符号４１〜４４は、カウ
ントされたパルスエンコーダの出力パルスを示している
。Next, the process proceeds to step 32, where the output pulses of the pulse encoder are counted within the speed control sampling link period T. Reference numerals 41 to 44 in FIG. 4 indicate counted output pulses of the pulse encoder.
さらに、ステップ３３に進んで、速度制御サンプリング
周期Ｔの各両端を含むパルス間隔を電流制御サンプリン
グ周期ｔを単位として表す。例えば、第４図の速度制御
サンプリング周期の区間■について説明すると、速度制
御サンプリング周期の開始端■、を含むパルス４２とパ
ルス４３とのパルス間隔ａｓ、および、速度制御サンプ
リング周期の終端■えヲ含むパルス４４とパルス４５と
のパルス間隔ａ７を電流制御サンプリング周期ｔによっ
て表す。具体的に、図示例では、ａｏ ＝４ｊ、ａ、。Furthermore, proceeding to step 33, the pulse interval including each end of the speed control sampling period T is expressed in units of the current control sampling period t. For example, to explain section (2) of the speed control sampling period in FIG. The pulse interval a7 between the included pulses 44 and 45 is expressed by the current control sampling period t. Specifically, in the illustrated example, ao =4j,a.
＝４ｔとなっている。=4t.
また、ステップ３４に進んで、速度制御サンプリング周
期Ｔの各両端と該各両端の直前にカウントされたパルス
または直後にカウントされたパルスとの間の端部パルス
距離を電流制御サンプリング周期ｔを単位として表す。Further, the process proceeds to step 34, and the end pulse distance between each end of the speed control sampling period T and the pulse counted immediately before or immediately after the end of the speed control sampling period T is calculated in units of the current control sampling period t. Expressed as
第４図の区間■について説明すると、速度制御サンプリ
ング周期の開始端■、とその開始端■、の直後にカウン
トされたパルス４３との間の端部パルス距離ｂ０、およ
び、速度制御サンプリング周期の終端■、とその終端■
、の直前にカウントされたパルス４４との間の端部パル
ス距離Ｃ７を電流制御サンプリング周期ｔによって表す
。具体的に、図示例では、ｂｏ＝１．５ｔ、Ｃ，＝ ２
．５ｔとなっている。To explain the section ■ in FIG. 4, the end pulse distance b0 between the start end ■ of the speed control sampling period and the pulse 43 counted immediately after the start end ■, and the end pulse distance b0 of the speed control sampling period Termination■, and its termination■
The end pulse distance C7 between the pulse 44 counted just before , is represented by the current control sampling period t. Specifically, in the illustrated example, bo=1.5t, C,=2
．． It is 5t.
そして、ステップ３５に進んで、上記の電流制御サンプ
リング周期ｔを単位として表したパルス間隔および端部
パルス距離を用いた所定の関数により速度制御サンプリ
ング周期内でカウントされた出力パルスに対して重み付
け処理を実行する。Then, the process proceeds to step 35, where the output pulses counted within the speed control sampling period are weighted by a predetermined function using the pulse interval and the end pulse distance expressed in the current control sampling period t as a unit. Execute.
この重み付け処理を行うのは、速度制御サンプリング周
期Ｔ内でカウントされた出力パルスだけでなく、その速
度制御サンプリング周期の開始端■。This weighting process is performed not only on the output pulses counted within the speed control sampling period T, but also on the starting edge (2) of the speed control sampling period.
の直前にカウントされたパルスおよび速度制御サンプリ
ング周期の終端■、の直後にカウントされたパルスをも
考慮するためである。このステップ３５で使用する関数
としては、例えば、下記の関数が好ましい。This is because the pulses counted immediately before and the pulses counted immediately after the end of the speed control sampling period are also considered. As the function used in this step 35, for example, the following function is preferable.
ａ６ ａｎここで、Ｐ （
Ｘ）は算出パルス数、Ｘは前記速度制御サンプリング周
期の区間、ｎは前記区間Ｘでカウントされたパルス数、
ａＯ＋ ａｎは前記区間Ｘの各両端を含むパルス間隔
を小区間で表したもの、ｂｏは前記区間Ｘの開始端と該
開始端の直後にカウントされたパルスとの間の端部パル
ス距離を前記小区間で表示したもの、および、ｃ、、は
前記区間Ｘの終端と該終端の直前にカウントされたパル
スとの間の端部パルス距離を前記小区間で表示したもの
である。すなわち、上記の関数は、その右辺の第１項の
区間Ｘでカウントされたパルス数ｎだけでなく、第２項
および第３項において、速度制御サンプリング周期内で
カウントされたパルス数ｎに対するパルスの重み付けを
行うものである。a6 an where P (
X) is the calculated number of pulses, X is the section of the speed control sampling period, n is the number of pulses counted in the section X,
aO+an is the pulse interval including both ends of the section X expressed as a small section, and bo is the end pulse distance between the start end of the section The end pulse distance between the end of the section X and the pulse counted immediately before the end is shown in the small section. In other words, the above function calculates not only the number n of pulses counted in the section X of the first term on the right side, but also the number n of pulses counted within the speed control sampling period in the second and third terms. This weights the weights.
例えば、上記した第４図の区間■においては、ｎ＝２、
ａｏ ＝４ ｔ、ａ、１＝４ ｔ、ｂｏ ＝ １．５ｔ
。For example, in the section ■ of FIG. 4 mentioned above, n=2,
ao = 4t, a, 1 = 4t, bo = 1.5t
.
Ｃ，＝ ２．５ｔであり、
＝＝２ （パルス）
よって、重み付け処理が行われた区間■内の算出された
パルス数Ｐ （ＩＩ）は２となる。C, = 2.5t, ==2 (pulses) Therefore, the calculated number of pulses P (II) in the section ■ in which the weighting process was performed is 2.
上記した関数は、サーボモータが回転を開始する場合に
は、例えば、ａｏ＝■として計算する。The above function is calculated as, for example, ao=■ when the servo motor starts rotating.
例えば、第４図の区間Ｉにおいては、ｎ＝２、ａ６ ＝
”、ａ＋ ”４ Ｌ％ ｂｏ ＝１．５ｔ＋ ｃＺ
”ａ６→ｏｏ ３ ｏＢ 。For example, in section I of FIG. 4, n=2, a6=
", a+ "4 L% bo =1.5t+ cZ
”a6→oo 3 oB.
＝ ２−１／２＋ １／８
； １．６３ （パルス）
よって、重み付け処理が行われた区間Ｉ内の算出された
パルス数Ｐ （Ｉ）は１．６３となる。ここで、サーボ
モータが回転を開始する区間■でａ０＝■とすると、こ
の区間Ｉで算出されるパルスは過少評価されることにな
るが、サーボモータが回転を開始する区間■において、
ａｏはａ０＝凶に限定されるものではなく、例えば、ａ
０＝５ｔというように外部から設定できるように構成す
ることもできる。その場合、ａｏはそれぞれのシステム
によって最適なものを選択することができる。= 2-1/2+1/8; 1.63 (pulses) Therefore, the calculated number of pulses P (I) in the section I where the weighting process was performed is 1.63. Here, if a0 = ■ in the interval ■ where the servo motor starts rotating, the pulse calculated in this interval I will be underestimated, but in the interval ■ where the servo motor starts rotating,
ao is not limited to a0 = bad, for example, a
It is also possible to configure it so that it can be set externally, such as 0=5t. In that case, the optimal ao can be selected depending on each system.
以上のように、ステップ３５で速度制御サンプリング周
期Ｔ内でカウントされた出力パルスに対して重み付け処
理が実行されると、ステップ３６に進んで、この重み付
け処理が実行された速度制御サンプリング周期Ｔ内でカ
ウントされた出力パルスによってサーボシステムの速度
、具体的にはサーボモータの回転速度（ＣＮＣシステム
の工具や産業用ロボットのハンド等の移動速度）を制御
する。このようにして、速度制御サンプリング周期Ｔに
おける速度制御処理が終了することになるが、上記した
速度制御処理はそれぞれの速度制御サンプリング周期Ｔ
毎に繰り返して行われる。As described above, when the weighting process is performed on the output pulses counted within the speed control sampling period T in step 35, the process proceeds to step 36, where the weighting process is performed within the speed control sampling period T in which the weighting process was performed. The speed of the servo system, specifically, the rotational speed of the servo motor (the moving speed of a tool in a CNC system, a hand in an industrial robot, etc.) is controlled by the output pulses counted in . In this way, the speed control processing in the speed control sampling period T is completed, but the speed control processing described above is performed in each speed control sampling period T.
It is repeated every time.
第５図はサーボモータが回転を開始したときにカウント
されるパルスおよび本発明の速度制御装置で処理された
信号を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the pulses counted when the servo motor starts rotating and the signals processed by the speed control device of the present invention.
この第５図（ａ）は前述した第７図（ａ）と同一の図で
あり、時間（速度制御サンプリング周期Ｔの連続）を横
軸としてパルスエンコーダの出力パルス５１．５２．・
・・・・・＋５ｎの隣接するパルス間隔が次第に短くな
る場合、すなわち、サーボモータが回転を開始した場合
を示すものである。このサーボモータの回転開始時にお
いて、本実施例の速度制御装置で処理された信号は、第
５図（ｂ）に示されるように、例えば、実際にサーボモ
ータで制御されるＣＮＣシステムの工具や産業用ロボッ
トのハンド等の移動速度と極めて類似するものとなる。This FIG. 5(a) is the same as the above-mentioned FIG. 7(a), and the output pulses 51, 52, .・
This shows a case where the interval between adjacent pulses of +5n gradually becomes shorter, that is, a case where the servo motor starts rotating. When the servo motor starts rotating, the signal processed by the speed control device of this embodiment is transmitted to, for example, a tool of a CNC system actually controlled by the servo motor, as shown in FIG. This is extremely similar to the moving speed of an industrial robot's hand, etc.
その結果、サーボモータの回転開始時において、例えば
、ＣＮＣシステムの工具や産業用ロボットのハンド等の
移動速度の制御を正確、且つ、安定に行うことができる
。ここで、第５図（ｂ）の信号は、前述した関数におい
て、サーボモータが回転を開始する区間でａ０＝５ｔと
して処理したものである。As a result, when the servo motor starts rotating, it is possible to accurately and stably control the moving speed of, for example, a tool of a CNC system or a hand of an industrial robot. Here, the signal in FIG. 5(b) is processed using the above-described function with a0=5t in the section where the servo motor starts rotating.
以上の実施例においては、サーボモータが一方向に回転
している場合およびサーボモータが回転を開始した場合
について説明したが、その他の場合、特に、サーボモー
タが低速で回転しているその他の場合にも、本実施例の
速度制御装置で処理された信号は、実際のＣＮＣシステ
ムの工具や産業用ロボットのハンド等の移動速度に類似
したものが得られることになる。しかし、各々の場合に
おいて、速度制御サンプリング周期内でカウントされた
出力パルスに対する重み付け処理は、使用する関数に多
少の配慮を払って処理する必要がある。In the above embodiments, the cases where the servo motor is rotating in one direction and the case where the servo motor has started rotating have been described, but other cases, especially cases where the servo motor is rotating at a low speed, have been described. In addition, the signals processed by the speed control device of this embodiment are similar to the moving speeds of actual CNC system tools, industrial robot hands, and the like. However, in each case, the weighting process for the output pulses counted within the speed control sampling period needs to be handled with some consideration to the functions used.
例えば、サーボモータが回転を停止する場合（ＣＮＣシ
ステムの工具や産業用ロボットのハンド等が停止する場
合）においては、速度制御サンプリング周期内でカウン
トされたパルス数が零である区間が４つ連続したらＣＮ
Ｃシステムの工具や産業用ロボットのハンド等が停止し
たと判断するように、外部からパラメータを設定する必
要がある。また、例えば、サーボモータが一方向だけで
なく逆方向にも回転する場合（ＣＮＣシステムの工具や
産業用ロボットのハンド等が一方向だけでなく逆方向に
も移動する場合）においては、サーボモータが一方向に
回転しているときにカウントされるパルスを正とし、サ
ーボモータが逆方向に回転しているときにカウントされ
るパルスを負とするようにパルスエンコーダの出力パル
スに符号を付ける必要がある。For example, when a servo motor stops rotating (when a CNC system tool, industrial robot hand, etc. stops), there are four consecutive sections where the number of pulses counted is zero within the speed control sampling period. Then CN
Parameters must be set externally to determine that the C system's tools, industrial robot's hands, etc. have stopped. In addition, for example, when a servo motor rotates not only in one direction but also in the opposite direction (when a tool in a CNC system or the hand of an industrial robot moves not only in one direction but also in the opposite direction), the servo motor It is necessary to sign the output pulses of the pulse encoder so that the pulses counted when the servo motor is rotating in one direction are positive, and the pulses counted when the servo motor is rotating in the opposite direction are negative. There is.
さらに、本発明のパルスエンコーダを有するディジタル
サーボシステムの速度制御装置において、速度制御サン
プリング周期を小区画に等分割するのは電流制御サンプ
リング周期に限定されるものではなく、例えば、専用の
クロック等を使用して速度制御サンプリング周期をクロ
ックの周期により小区画に等分割してもよい。また、速
度制御サンプリング周期内でカウントされた出力パルス
に重み付け処理を実行する関数は、前述した関数以外に
様々な関数を使用することができる。また、本発明のパ
ルスエンコーダを有するディジタルサーボシステムの速
度制御装置は、例えば、無人搬送車等のＣＮＣシステム
や産業用ロボット以外のディジタルサーボシステムに対
しても使用することができるが、特に、ＣＮＣシステム
の内でも精密な制御を必要とする精密工作機械のテーブ
ルの移動（テーブルに固定されたワークに対する工具の
相対的な移動）を行うディジタルサーボシステムに最適
なものである。Furthermore, in the speed control device for a digital servo system having a pulse encoder of the present invention, equally dividing the speed control sampling period into small sections is not limited to the current control sampling period. The speed control sampling period may be equally divided into subsections by the period of the clock. Further, various functions other than the above-mentioned functions can be used as the function for weighting the output pulses counted within the speed control sampling period. Further, the speed control device for a digital servo system having a pulse encoder of the present invention can be used for, for example, a CNC system such as an automatic guided vehicle or a digital servo system other than industrial robots. This system is ideal for digital servo systems that move the table of precision machine tools (move the tool relative to the workpiece fixed to the table), which requires precise control.
以上、詳述したよう６、こ、本発明に係るパルスエンコ
ーダを有するディジタルサーボシステムの速度制御装置
は、速度制御サンプリング周期の各両端を含むパルス間
隔を小区間を単位として表すと共に、速度制御サンプリ
ング周期の各両端と該各両端の直前にカウントされたパ
ルスまたは直後にカウントされたパルスとの間の端部パ
ルス距離を小区間を単位として表し、それら小区間を単
位として表したパルス間隔および端部パルス距離を用い
た所定の関数により速度制御サンプリング周期内でカウ
ントされた出力パルスに重み付け処理を行うことによっ
て、特に、サーボモータが低速で回転しているときの速
度制御を正確に安定して行うことができる。As described in detail above, 6. The speed control device for a digital servo system having a pulse encoder according to the present invention expresses the pulse interval including both ends of the speed control sampling period as a unit of a small section, and The end pulse distance between each end of the period and the pulse counted immediately before or after the end of the period is expressed in subintervals, and the pulse interval and end are expressed in units of subintervals. By weighting the output pulses counted within the speed control sampling period using a predetermined function using the partial pulse distance, it is possible to accurately and stably control the speed, especially when the servo motor is rotating at a low speed. It can be carried out.
第１図は本発明に係るパルスエンコーダを有するディジ
タルサーボシステムの速度制御装置の構成を示すブロッ
ク図、
第２図は本発明の速度制御装置を使用したＣＮＣシステ
ムを模式的に示すブロック図、第３図は本発明の速度制
御装置における処理を示すフローチャト、
第４図は本発明の速度制御装置における処理の一例を説
明するための図、
第５図はサーボモータが回転を開始したときにカウント
されるパルスおよび本発明の速度制御装置で処理された
信号を示す図、
第６図は従来の速度制御装置の問題点を説明するための
図、
第７図はサーボモータが回転を開始したときにカウント
されるパルスおよび従来の速度制御装置で処理された信
号を示す図である。
（符号の説明）
１・・・ＣＮＣシステム、
２・・・マイクロプロセッサ、
３ａ、３ｂ・・・軸制御ユニット、
４ａ、４ｂ・・・軸サーボモータ、
５ａ、５ｂ・・・パルスエンコーダ、
６・・・切削工具、
６ａ・・・工具の先端部、
７・・・ワーク、
１１・・・速度制御サンプリング周期分割手段、１２・
・・出力パルスカウント手段、
１３・・・重み付け処理実行手段。
第１図
本発明の速度制御装置を使用したＯＮＣシステムを模式
的に示すブロック図
第２図
１−−− ＯＮＣ／ステム トー°切削工具６０−−
−工具の先端部 ７−−−ワーク本発明の速度制御装置
における
処理を示すフローチャート
第３図
一例を説明するための図
第４図
時間
第５図
照点を説明するための図
第６図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a speed control device for a digital servo system having a pulse encoder according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram schematically showing a CNC system using the speed control device of the present invention. Fig. 3 is a flowchart showing the processing in the speed control device of the present invention, Fig. 4 is a diagram for explaining an example of the processing in the speed control device of the invention, and Fig. 5 shows the count when the servo motor starts rotating. Figure 6 is a diagram for explaining the problems of the conventional speed controller; Figure 7 is when the servo motor starts rotating. 1 is a diagram illustrating pulses counted and signals processed by a conventional speed control device; FIG. (Explanation of symbols) 1... CNC system, 2... Microprocessor, 3a, 3b... Axis control unit, 4a, 4b... Axis servo motor, 5a, 5b... Pulse encoder, 6. ...Cutting tool, 6a... Tip of tool, 7... Workpiece, 11... Speed control sampling period dividing means, 12.
. . . Output pulse counting means; 13 . . . Weighting processing execution means. Fig. 1 A block diagram schematically showing an ONC system using the speed control device of the present invention Fig. 2 1 --- ONC/stem toe cutting tool 60 --
- Tip of the tool 7 - Work Flowchart showing the processing in the speed control device of the present invention Fig. 3 A diagram for explaining an example Fig. 4 Time Fig. 5 A diagram for explaining the illumination point Fig. 6
Claims (1)
び制御を行うパルスエンコーダを有するディジタルサー
ボシステムの速度制御装置であって、 速度制御サンプリング周期を等間隔の複数の小区間に分
割する速度制御サンプリング周期分割手段と、 前記速度制御サンプリング周期内で前記パルスエンコー
ダの出力パルスをカウントする出力パルスカウント手段
と、 前記速度制御サンプリング周期の各両端を含むパルス間
隔を前記小区間を単位として表すと共に、前記速度制御
サンプリング周期の各両端と該各両端の直前にカウント
されたパルスまたは直後にカウントされたパルスとの間
の端部パルス距離を前記小区間を単位として表し、該小
区間を単位として表したパルス間隔および端部パルス距
離を用いた所定の関数により前記速度制御サンプリング
周期内でカウントされた出力パルスに重み付け処理を実
行する重み付け処理実行手段と、 を具備し、前記重み付け処理が実行された速度制御サン
プリング周期内の出力パルスによって前記ディジタルサ
ーボシステムの速度を制御するパルスエンコーダを有す
るディジタルサーボシステムの速度制御装置。 ２、前記パルス間隔および端部パルス距離を表す小区間
は、電流制限サンプリング周期により規定される特許請
求の範囲第１項に記載の装置。 ３、前記速度制御サンプリング周期内でカウントされた
出力パルスに対する重み付け処理は、下記の関数に従っ
て行われる特許請求の範囲第１項に記載の装置、 Ｐ（Ｘ）＝ｎ＋［ｂ＿ｏ−１／２・ａ＿ｏ］／ａ＿ｏ＋
［ｃ＿ｎ−１／２・ａ＿ｎ］／ａ＿ｎここで、 Ｐ（Ｘ）は算出パルス数、 Ｘは前記速度制御サンプリング周期の区間、ｎは前記区
間Ｘでカウントされたパルス数、ａ＿ｏ、ａ＿ｎは前記
区間Ｘの各両端を含むパルス間隔を小区間で表したもの
、 ｂ＿ｏは前記区間Ｘの開始端と該開始端の直後にカウン
トされたパルスとの間の端部パルス距離を前記小区間で
表示したもの、および、ｃ＿ｎは前記区間Ｘの終端と該
終端の直前にカウントされたパルスとの間の端部パルス
距離を前記小区間で表示したものである。[Claims] 1. A speed control device for a digital servo system having a pulse encoder that calculates and controls speed from output pulses of the pulse encoder, the speed control sampling period being divided into a plurality of equally spaced small sections. speed control sampling period dividing means for counting the output pulses of the pulse encoder within the speed control sampling period; and output pulse counting means for counting the output pulses of the pulse encoder within the speed control sampling period; In addition, the end pulse distance between each end of the speed control sampling period and the pulse counted immediately before or after the end of the speed control sampling period is expressed in units of the small section, and the small section is Weighting processing execution means for weighting the output pulses counted within the speed control sampling period according to a predetermined function using a pulse interval and an end pulse distance expressed as units; A speed control device for a digital servo system, comprising a pulse encoder that controls the speed of the digital servo system by output pulses within an executed speed control sampling period. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the subinterval representing the pulse interval and end pulse distance is defined by a current limit sampling period. 3. The apparatus according to claim 1, wherein the weighting process for the output pulses counted within the speed control sampling period is performed according to the following function: P(X)=n+[b_o-1/2・a_o]/a_o+
[c_n-1/2・a_n]/a_n where P(X) is the calculated number of pulses, X is the section of the speed control sampling period, n is the number of pulses counted in the section X, and a_o, a_n are the The pulse interval including each end of section X is expressed in a small section, and b_o is the end pulse distance between the start end of the section and c_n are the end pulse distances between the end of the section X and the pulse counted immediately before the end, expressed in the small section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62024858A JPH0667240B2 (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Speed controller for digital servo system with pulse encoder |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62024858A JPH0667240B2 (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Speed controller for digital servo system with pulse encoder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63193213A true JPS63193213A (en) | 1988-08-10 |
| JPH0667240B2 JPH0667240B2 (en) | 1994-08-24 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62024858A Expired - Lifetime JPH0667240B2 (en) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Speed controller for digital servo system with pulse encoder |
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| JP (1) | JPH0667240B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112440282A (en) * | 2020-11-23 | 2021-03-05 | 乐聚(深圳)机器人技术有限公司 | Steering engine control method and device, electronic equipment and storage medium |
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|---|---|---|---|---|
| KR101388858B1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-04-23 | 삼성전기주식회사 | Apparatus and method for controlling motor |
-
1987
- 1987-02-06 JP JP62024858A patent/JPH0667240B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| CN112440282A (en) * | 2020-11-23 | 2021-03-05 | 乐聚(深圳)机器人技术有限公司 | Steering engine control method and device, electronic equipment and storage medium |
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| JPH0667240B2 (en) | 1994-08-24 |
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