JP2000056820A - 自動トルクフィードフォワード制御方法及び装置 - Google Patents
自動トルクフィードフォワード制御方法及び装置Info
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- JP2000056820A JP2000056820A JP10223401A JP22340198A JP2000056820A JP 2000056820 A JP2000056820 A JP 2000056820A JP 10223401 A JP10223401 A JP 10223401A JP 22340198 A JP22340198 A JP 22340198A JP 2000056820 A JP2000056820 A JP 2000056820A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 送り軸の駆動制御において、送り軸駆動方
向を反転する際に発生する追従誤差を補償するトルクフ
ィードフォワードについて、機械の摩擦の変化に対応し
た最適なトルクトルクフィードフォワード補償量を簡単
に与える。 【解決手段】 送り軸の送り方向の反転タイミングを
サーボモータの速度指令からの情報に基づいて判断する
と、反転直前の自動ＴＦＦ補償後トルク指令値を符号反
転し、係数ｋを乗じて反転直前の自動ＴＦＦ補償量に変
えてフィードバック制御ループにより指令されるトルク
指令値に加算する。このことにより、反転直後に指令さ
れるＴＦＦ補償後トルク指令値、すなわち実際のトルク
指令値は、前回の反転直前に指令していた実際のトルク
指令値に応じた値となる。これは、送り軸駆動方向が同
じ時に発生するテーブル案内面等の摩擦トルクの最新デ
ータを基にしたＴＦＦ補償となる。
向を反転する際に発生する追従誤差を補償するトルクフ
ィードフォワードについて、機械の摩擦の変化に対応し
た最適なトルクトルクフィードフォワード補償量を簡単
に与える。 【解決手段】 送り軸の送り方向の反転タイミングを
サーボモータの速度指令からの情報に基づいて判断する
と、反転直前の自動ＴＦＦ補償後トルク指令値を符号反
転し、係数ｋを乗じて反転直前の自動ＴＦＦ補償量に変
えてフィードバック制御ループにより指令されるトルク
指令値に加算する。このことにより、反転直後に指令さ
れるＴＦＦ補償後トルク指令値、すなわち実際のトルク
指令値は、前回の反転直前に指令していた実際のトルク
指令値に応じた値となる。これは、送り軸駆動方向が同
じ時に発生するテーブル案内面等の摩擦トルクの最新デ
ータを基にしたＴＦＦ補償となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、送り軸の駆動制御
において、送り軸駆動方向を反転する際に発生する追従
誤差を補償するトルクフィードフォワードについて、機
械の摩擦の変化に対応した最適なトルクフィードフォワ
ード補償量を簡単に与える方法及び装置に関する。
において、送り軸駆動方向を反転する際に発生する追従
誤差を補償するトルクフィードフォワードについて、機
械の摩擦の変化に対応した最適なトルクフィードフォワ
ード補償量を簡単に与える方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、送り軸の駆動制御において、送り
軸駆動方向を反転する際に発生する追従誤差をトルクフ
ィードフォワード制御により補償するための装置の従来
例について、図５のブロック図を用いて説明する。以
降、本明細書では、トルクフィードフォワードをＴＦＦ
と記述する。
軸駆動方向を反転する際に発生する追従誤差をトルクフ
ィードフォワード制御により補償するための装置の従来
例について、図５のブロック図を用いて説明する。以
降、本明細書では、トルクフィードフォワードをＴＦＦ
と記述する。
【０００３】パートプログラム記憶部１は、ＮＣ数値制
御加工プログラム等のデータを記憶しており、関数発生
部２は、パードプログラム記憶部１から読み出したＮＣ
加工プログラム等の外部入力データに基づいて工具等の
移動すべき位置の算出、すなわち関数発生を行ない、発
生された位置指令値を位置誤差量算出部３に入力する。
位置誤差量算出部３は、サーボモータ１４に結合された
モータ位置検出器１５から得られる位置検出値と、前記
位置指令値との偏差、すなわち位置誤差量を算出し、こ
の位置誤差量を位置制御部４へ入力する。位置制御部４
は、入力された位置誤差量に位置制御ループゲインを乗
算することによりサーボモータ１４の速度指令値を算出
し、この速度指令値を速度誤差量算出部５及びＴＦＦ制
御部８に入力する。サーボモータ１４に結合されたモー
タ位置検出器１５から出力される位置検出値は、微分器
６により微分されることにより速度検出値となる。な
お、速度検出値は位置検出値を微分することにより得る
以外に、別途速度検出器を用いてもよい。速度誤差量算
出部５は、前記速度指令値と前記速度検出値との偏差、
すなわち速度誤差量を算出し、この速度誤差量を速度制
御部７へ入力する。速度制御部７は、速度誤差量に速度
制御ループゲインを乗算することによりフィードバック
制御ループのトルク指令値を算出し、このフィードバッ
ク制御ループのトルク指令値を加算器９に入力する。Ｔ
ＦＦ制御部８は、位置制御部４で算出される速度指令値
の符号が反転したことを認識すると、後述する所定の値
をＴＦＦ補償量として出力し、これを加算器９に入力す
る。加算器９は、速度制御部７から出力されたフィード
バック制御ループのトルク指令値と前記ＴＦＦ補償量と
を加算し、この加算値をトルク／電流変換部１０にＴＦ
Ｆ補償後トルク指令値として入力する。トルク／電流変
換部１０はＴＦＦ補償後トルク指令値を電流値に変換
し、電流指令値として電流誤差量算出部１１に入力す
る。電流誤差量算出部１１は、電流検出器１３から得ら
れる電流検出値と前記電流指令値との偏差、すなわち電
流誤差量を算出し、この電流誤差量を電流制御部１２へ
入力する。電流制御部１２は、電流誤差量に電流制御ル
ープゲインを乗算することにより実際にモータに出力す
るトルク指令値を算出する。電流制御部１２により算出
された電流は、電流検出器１３を通してサーボモータ１
４に供給される。
御加工プログラム等のデータを記憶しており、関数発生
部２は、パードプログラム記憶部１から読み出したＮＣ
加工プログラム等の外部入力データに基づいて工具等の
移動すべき位置の算出、すなわち関数発生を行ない、発
生された位置指令値を位置誤差量算出部３に入力する。
位置誤差量算出部３は、サーボモータ１４に結合された
モータ位置検出器１５から得られる位置検出値と、前記
位置指令値との偏差、すなわち位置誤差量を算出し、こ
の位置誤差量を位置制御部４へ入力する。位置制御部４
は、入力された位置誤差量に位置制御ループゲインを乗
算することによりサーボモータ１４の速度指令値を算出
し、この速度指令値を速度誤差量算出部５及びＴＦＦ制
御部８に入力する。サーボモータ１４に結合されたモー
タ位置検出器１５から出力される位置検出値は、微分器
６により微分されることにより速度検出値となる。な
お、速度検出値は位置検出値を微分することにより得る
以外に、別途速度検出器を用いてもよい。速度誤差量算
出部５は、前記速度指令値と前記速度検出値との偏差、
すなわち速度誤差量を算出し、この速度誤差量を速度制
御部７へ入力する。速度制御部７は、速度誤差量に速度
制御ループゲインを乗算することによりフィードバック
制御ループのトルク指令値を算出し、このフィードバッ
ク制御ループのトルク指令値を加算器９に入力する。Ｔ
ＦＦ制御部８は、位置制御部４で算出される速度指令値
の符号が反転したことを認識すると、後述する所定の値
をＴＦＦ補償量として出力し、これを加算器９に入力す
る。加算器９は、速度制御部７から出力されたフィード
バック制御ループのトルク指令値と前記ＴＦＦ補償量と
を加算し、この加算値をトルク／電流変換部１０にＴＦ
Ｆ補償後トルク指令値として入力する。トルク／電流変
換部１０はＴＦＦ補償後トルク指令値を電流値に変換
し、電流指令値として電流誤差量算出部１１に入力す
る。電流誤差量算出部１１は、電流検出器１３から得ら
れる電流検出値と前記電流指令値との偏差、すなわち電
流誤差量を算出し、この電流誤差量を電流制御部１２へ
入力する。電流制御部１２は、電流誤差量に電流制御ル
ープゲインを乗算することにより実際にモータに出力す
るトルク指令値を算出する。電流制御部１２により算出
された電流は、電流検出器１３を通してサーボモータ１
４に供給される。
【０００４】例えば、工作機械等の数値制御装置ではサ
ーボモータの回転により送り軸を駆動し、ワークが搭載
されたテーブルを移動する。ところで、円弧加工等で象
限が切り換わって、送り軸駆動方向を反転する際に、テ
ーブル案内面等の摩擦方向も反転する。この場合、フィ
ードバック制御のみでは、テーブルの実際の動きにモー
タ速度指令に対する時間遅れが発生する。このようなロ
ストモーションが発生すると、加工後のワーク形状に段
差や突起が生じる。
ーボモータの回転により送り軸を駆動し、ワークが搭載
されたテーブルを移動する。ところで、円弧加工等で象
限が切り換わって、送り軸駆動方向を反転する際に、テ
ーブル案内面等の摩擦方向も反転する。この場合、フィ
ードバック制御のみでは、テーブルの実際の動きにモー
タ速度指令に対する時間遅れが発生する。このようなロ
ストモーションが発生すると、加工後のワーク形状に段
差や突起が生じる。
【０００５】次に、図６及び図７を用いて従来例による
ＴＦＦの動作原理について説明する。図６（Ａ）〜
（Ｅ）は、図５に示す速度制御部７、ＴＦＦ制御部８、
加算器９及びトルク／電流変換部１０を、各状態毎に抜
き出したものである。
ＴＦＦの動作原理について説明する。図６（Ａ）〜
（Ｅ）は、図５に示す速度制御部７、ＴＦＦ制御部８、
加算器９及びトルク／電流変換部１０を、各状態毎に抜
き出したものである。
【０００６】図６（Ａ）は、（ｎ−１）回目の反転後
（Ｎ方向からＰ方向に反転）に、送り軸駆動方向がＰ方
向に定常的に移動しているときの各部の出力状態を示
す。加算器９より出力されるＴＦＦ補償後トルク指令値
をＴP［n-1］とし、ＴＦＦ制御部８が出力するＴＦＦ補
償量をＴffとする。従って、速度制御部７が指令するフ
ィードバック制御ループのトルク指令値はＴP［n-1］-
Ｔffとなる。
（Ｎ方向からＰ方向に反転）に、送り軸駆動方向がＰ方
向に定常的に移動しているときの各部の出力状態を示
す。加算器９より出力されるＴＦＦ補償後トルク指令値
をＴP［n-1］とし、ＴＦＦ制御部８が出力するＴＦＦ補
償量をＴffとする。従って、速度制御部７が指令するフ
ィードバック制御ループのトルク指令値はＴP［n-1］-
Ｔffとなる。
【０００７】図６（Ｂ）はｎ回目の反転直後（Ｐ方向か
らＮ方向に反転）の各部の出力状態を示す。ＴＦＦ制御
部８は、位置制御部４より出力される速度指令値に基づ
いてＰ方向からＮ方向に反転することを認識し、ＴＦＦ
補償量−Ｔffを出力する。速度制御部７より指令される
反転直後のフィードバック制御ループのトルク指令値
は、フィードバック制御の応答時間遅れにより、図６
（Ａ）の状態におけるフィードバック制御ループのトル
ク指令値とほぼ同一であるため、ＴP［n-1］-Ｔffとな
る。従って、速度制御部７から出力されるフィードバッ
ク制御ループのトルク指令値と、ＴＦＦ制御部８から出
力されるＴＦＦ補償量とを加算器９により加算した出力
であるＴＦＦ補償後トルク指令値は、ＴP［n-1］-2Ｔff
となる。
らＮ方向に反転）の各部の出力状態を示す。ＴＦＦ制御
部８は、位置制御部４より出力される速度指令値に基づ
いてＰ方向からＮ方向に反転することを認識し、ＴＦＦ
補償量−Ｔffを出力する。速度制御部７より指令される
反転直後のフィードバック制御ループのトルク指令値
は、フィードバック制御の応答時間遅れにより、図６
（Ａ）の状態におけるフィードバック制御ループのトル
ク指令値とほぼ同一であるため、ＴP［n-1］-Ｔffとな
る。従って、速度制御部７から出力されるフィードバッ
ク制御ループのトルク指令値と、ＴＦＦ制御部８から出
力されるＴＦＦ補償量とを加算器９により加算した出力
であるＴＦＦ補償後トルク指令値は、ＴP［n-1］-2Ｔff
となる。
【０００８】図６（Ｃ）はｎ回目の反転後に送り軸駆動
方向がＮ方向に定常的に移動しているときの各部の出力
状態を示し、ＴＦＦ補償後トルク指令値は反転直後の図
６（Ｂ）の状態においてはＴP［n-1］-2Ｔffであった
が、その後、実際の機械の摩擦トルクの変化に応じて変
化する。その値をＴN［n］とする。ＴＦＦ制御部８より
出力されるＴＦＦ補償量は、上記（Ｂ）の状態と同じく
-Ｔffが出力されている。従って、速度制御部７が指令
するフィードバック制御ループのトルク指令値はＴN
［n］+Ｔffとなる。
方向がＮ方向に定常的に移動しているときの各部の出力
状態を示し、ＴＦＦ補償後トルク指令値は反転直後の図
６（Ｂ）の状態においてはＴP［n-1］-2Ｔffであった
が、その後、実際の機械の摩擦トルクの変化に応じて変
化する。その値をＴN［n］とする。ＴＦＦ制御部８より
出力されるＴＦＦ補償量は、上記（Ｂ）の状態と同じく
-Ｔffが出力されている。従って、速度制御部７が指令
するフィードバック制御ループのトルク指令値はＴN
［n］+Ｔffとなる。
【０００９】図６（Ｄ）は、（ｎ＋１）回目の反転直後
（Ｎ方向からＰ方向に反転）の各部の出力状態を示し、
ＴＦＦ制御部８は位置制御部４より出力される速度指令
値に基づいてＮ方向からＰ方向に反転することを認識
し、ＴＦＦ補償量Ｔffを出力する。速度制御部７より指
令される反転直後のフィードバック制御ループのトルク
指令値は、フィードバック制御の応答時間遅れにより、
上記（Ｃ）の状態におけるフィードバック制御ループの
トルク指令値とほぼ同一であるためＴP［n-1］+Ｔffと
なる。従って、速度制御部７から出力されるフィードバ
ック制御ループのトルク指令値と、ＴＦＦ制御部８から
出力されるＴＦＦ補償量とを加算器９により加算した出
力であるＴＦＦ補償後トルク指令値はＴP［n-1］+2Ｔff
となる。
（Ｎ方向からＰ方向に反転）の各部の出力状態を示し、
ＴＦＦ制御部８は位置制御部４より出力される速度指令
値に基づいてＮ方向からＰ方向に反転することを認識
し、ＴＦＦ補償量Ｔffを出力する。速度制御部７より指
令される反転直後のフィードバック制御ループのトルク
指令値は、フィードバック制御の応答時間遅れにより、
上記（Ｃ）の状態におけるフィードバック制御ループの
トルク指令値とほぼ同一であるためＴP［n-1］+Ｔffと
なる。従って、速度制御部７から出力されるフィードバ
ック制御ループのトルク指令値と、ＴＦＦ制御部８から
出力されるＴＦＦ補償量とを加算器９により加算した出
力であるＴＦＦ補償後トルク指令値はＴP［n-1］+2Ｔff
となる。
【００１０】図６（Ｅ）は（ｎ＋１）回目の反転後に、
送り軸駆動方向がＰ方向に定常的に移動しているときの
各部の出力状態を示す。ＴＦＦ補償後トルク指令値は反
転直後の図６（Ｄ）の状態においてはＴP［n-1］+2Ｔff
であったが、その後、実際の機械の摩擦トルクの変化に
応じて変化し、その値をＴN［n+1］とする。ＴＦＦ制御
部８より出力されるＴＦＦ補償量は、上記（Ｄ）の状態
と同じくＴffが出力されている。従って、速度制御部７
が指令するフィードバック制御ループのトルク指令値は
ＴN［n+1］-Ｔffとなる。
送り軸駆動方向がＰ方向に定常的に移動しているときの
各部の出力状態を示す。ＴＦＦ補償後トルク指令値は反
転直後の図６（Ｄ）の状態においてはＴP［n-1］+2Ｔff
であったが、その後、実際の機械の摩擦トルクの変化に
応じて変化し、その値をＴN［n+1］とする。ＴＦＦ制御
部８より出力されるＴＦＦ補償量は、上記（Ｄ）の状態
と同じくＴffが出力されている。従って、速度制御部７
が指令するフィードバック制御ループのトルク指令値は
ＴN［n+1］-Ｔffとなる。
【００１１】図７（１）の速度制御に対して、同図
（２）はＴＦＦ補償を行なわない場合のトルク指令値を
示す。速度指令値の反転にともないトルク指令値も変化
していくが、フィードバック制御系の応答時間の遅れに
よって、必要なトルク指令値を得るまでに時間的な遅れ
が発生する。一方、図７（３）はＴＦＦ補償を行なった
場合のＴＦＦ補償後トルク指令値を示す。予め、必要な
トルク値を測定してＴＦＦ制御部８に記憶しておき、送
り軸の送り方向の反転タイミング及び反転方向を位置制
御部４の速度指令に基づいて判断し、フィードバック制
御ループのトルク指令値に加算することにより送り軸反
転時の追従誤差を補償する。
（２）はＴＦＦ補償を行なわない場合のトルク指令値を
示す。速度指令値の反転にともないトルク指令値も変化
していくが、フィードバック制御系の応答時間の遅れに
よって、必要なトルク指令値を得るまでに時間的な遅れ
が発生する。一方、図７（３）はＴＦＦ補償を行なった
場合のＴＦＦ補償後トルク指令値を示す。予め、必要な
トルク値を測定してＴＦＦ制御部８に記憶しておき、送
り軸の送り方向の反転タイミング及び反転方向を位置制
御部４の速度指令に基づいて判断し、フィードバック制
御ループのトルク指令値に加算することにより送り軸反
転時の追従誤差を補償する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テーブ
ル案内面等の摩擦は、案内面の経年変化や温度の違いな
どによる潤滑油の特性の変化により一定ではない。機械
の摩擦トルクが図７（３）の状態において、ＴＦＦ補償
値Ｔffは最適であったが、図７（４）のように機械の摩
擦トルクが大きくなった場合は、必要なトルク値をＴＦ
Ｆ補償量Ｔffにより得ることができなくなる。逆に図７
（５）のように機械の摩擦トルクが小さくなった場合
は、過剰なトルク値がＴＦＦ補償量として供給されるこ
とになり、飛び越しなどの原因になる。このように、従
来の方式では速度指令値の反転にともない、速度制御部
７より出力されるフィードバック制御ループのトルク指
令値に対して常にＴＦＦ補償量Ｔffが固定値として加算
されるため、機械の摩擦トルクの変化に対して最適なＴ
ＦＦ量を与えることができない欠点がある。本発明は、
このような事情によりなされたものであり、本発明の目
的は、機械の摩擦トルクに変化があっても簡単な制御ブ
ロックにより常に最適なＴＦＦ量を与えることができる
制御方法及び装置を提供することにある。
ル案内面等の摩擦は、案内面の経年変化や温度の違いな
どによる潤滑油の特性の変化により一定ではない。機械
の摩擦トルクが図７（３）の状態において、ＴＦＦ補償
値Ｔffは最適であったが、図７（４）のように機械の摩
擦トルクが大きくなった場合は、必要なトルク値をＴＦ
Ｆ補償量Ｔffにより得ることができなくなる。逆に図７
（５）のように機械の摩擦トルクが小さくなった場合
は、過剰なトルク値がＴＦＦ補償量として供給されるこ
とになり、飛び越しなどの原因になる。このように、従
来の方式では速度指令値の反転にともない、速度制御部
７より出力されるフィードバック制御ループのトルク指
令値に対して常にＴＦＦ補償量Ｔffが固定値として加算
されるため、機械の摩擦トルクの変化に対して最適なＴ
ＦＦ量を与えることができない欠点がある。本発明は、
このような事情によりなされたものであり、本発明の目
的は、機械の摩擦トルクに変化があっても簡単な制御ブ
ロックにより常に最適なＴＦＦ量を与えることができる
制御方法及び装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は数値制御プログ
ラムに基づいて送り軸の駆動を行なう数値制御装置にお
けるトルクフィードフォワード制御方法に関するもの
で、本発明の上記目的は、位置制御部より指令される速
度指令値が反転したときに、反転直前のトルク指令値を
符号反転し、係数を乗じてトルクフィードフォワード補
償値として速度制御部より指令されるフィードフォワー
ド制御ループにおけるトルク指令値に加算することによ
って達成される。また、本発明は、数値制御プログラム
に基づいて送り軸の駆動を行なう数値制御装置における
トルクフィードフォワード制御装置に関するもので、本
発明の上記目的は、制御部で算出される速度指令値の符
号が反転したことを認識すると共に、前記符号が反転し
たときに反転前のトルク指令値を符号反転し、係数を乗
じたトルクフィードフォワード補償値を出力する自動ト
ルクフィードフォワード制御部と、前記トルクフィード
フォワード補償値及び前記トルク指令値を加算して自動
トルクフィードフォワード補償後トルク指令値を出力す
る加算手段とを設けることによって達成される。
ラムに基づいて送り軸の駆動を行なう数値制御装置にお
けるトルクフィードフォワード制御方法に関するもの
で、本発明の上記目的は、位置制御部より指令される速
度指令値が反転したときに、反転直前のトルク指令値を
符号反転し、係数を乗じてトルクフィードフォワード補
償値として速度制御部より指令されるフィードフォワー
ド制御ループにおけるトルク指令値に加算することによ
って達成される。また、本発明は、数値制御プログラム
に基づいて送り軸の駆動を行なう数値制御装置における
トルクフィードフォワード制御装置に関するもので、本
発明の上記目的は、制御部で算出される速度指令値の符
号が反転したことを認識すると共に、前記符号が反転し
たときに反転前のトルク指令値を符号反転し、係数を乗
じたトルクフィードフォワード補償値を出力する自動ト
ルクフィードフォワード制御部と、前記トルクフィード
フォワード補償値及び前記トルク指令値を加算して自動
トルクフィードフォワード補償後トルク指令値を出力す
る加算手段とを設けることによって達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、送り軸の送り方向の反
転タイミングをサーボモータの速度指令からの情報に基
づいて判断すると、反転直前の自動ＴＦＦ補償後トルク
指令値を符号反転し、係数ｋを乗じて反転直前の自動Ｔ
ＦＦ補償量に変えてフィードバック制御ループにより指
令されるトルク指令値に加算することを特徴とする。こ
のことにより、反転直後に指令されるＴＦＦ補償後トル
ク指令値、すなわち実際のトルク指令値は、前回の反転
直前に指令していた実際のトルク指令値に応じた値とな
る。これは、送り軸駆動方向が同じ時に発生するテーブ
ル案内面等の摩擦トルクの最新データを基にしたＴＦＦ
補償となる。図１は、本発明に係る数値制御装置の実施
形態の一構成例を示しており、自動ＴＦＦ制御部１６及
び加算器１７が設けられており、図５と同一の構成要素
には同一番号を付し説明を簡略化する。
転タイミングをサーボモータの速度指令からの情報に基
づいて判断すると、反転直前の自動ＴＦＦ補償後トルク
指令値を符号反転し、係数ｋを乗じて反転直前の自動Ｔ
ＦＦ補償量に変えてフィードバック制御ループにより指
令されるトルク指令値に加算することを特徴とする。こ
のことにより、反転直後に指令されるＴＦＦ補償後トル
ク指令値、すなわち実際のトルク指令値は、前回の反転
直前に指令していた実際のトルク指令値に応じた値とな
る。これは、送り軸駆動方向が同じ時に発生するテーブ
ル案内面等の摩擦トルクの最新データを基にしたＴＦＦ
補償となる。図１は、本発明に係る数値制御装置の実施
形態の一構成例を示しており、自動ＴＦＦ制御部１６及
び加算器１７が設けられており、図５と同一の構成要素
には同一番号を付し説明を簡略化する。
【００１５】位置制御部４から出力される速度指令値
は、速度誤差量算出部５、ＴＦＦ制御部８及び自動ＴＦ
Ｆ制御部１６に入力される。自動ＴＦＦ制御部１６は、
位置制御部４で算出される速度指令値の符号が反転した
ことを認識すると反転前の自動ＴＦＦ補償後トルク指令
値を符号反転し、係数ｋを乗じて自動ＴＦＦ補償値とし
て加算器１７に入力する。加算器１７は、速度制御部７
から出力されたフーィドバック制御ループのトルク指令
値と前記自動ＴＦＦ補償量とを加算し、加算器９に自動
ＴＦＦ補償後トルク指令値として入力する。加算器１７
からの自動ＴＦＦ補償後トルク指令値は、自動ＴＦＦ制
御部１６にも入力される。
は、速度誤差量算出部５、ＴＦＦ制御部８及び自動ＴＦ
Ｆ制御部１６に入力される。自動ＴＦＦ制御部１６は、
位置制御部４で算出される速度指令値の符号が反転した
ことを認識すると反転前の自動ＴＦＦ補償後トルク指令
値を符号反転し、係数ｋを乗じて自動ＴＦＦ補償値とし
て加算器１７に入力する。加算器１７は、速度制御部７
から出力されたフーィドバック制御ループのトルク指令
値と前記自動ＴＦＦ補償量とを加算し、加算器９に自動
ＴＦＦ補償後トルク指令値として入力する。加算器１７
からの自動ＴＦＦ補償後トルク指令値は、自動ＴＦＦ制
御部１６にも入力される。
【００１６】次に、図２及び図３を用いて本発明による
自動ＴＦＦの動作原理について説明する。図２（Ａ）〜
（Ｅ）は、図１に示す速度制御部７、ＴＦＦ制御部８、
自動ＴＦＦ制御部１６、加算器９、加算器１７、トルク
／電流変換部１０を、各状態毎に抜き出したものであ
る。
自動ＴＦＦの動作原理について説明する。図２（Ａ）〜
（Ｅ）は、図１に示す速度制御部７、ＴＦＦ制御部８、
自動ＴＦＦ制御部１６、加算器９、加算器１７、トルク
／電流変換部１０を、各状態毎に抜き出したものであ
る。
【００１７】図２（Ａ）は、（ｎ−１）回目の反転後
（Ｎ方向からＰ方向に反転）に、送り軸駆動方向がＰ方
向に定常的に移動しているときの各部の出力状態を示し
ており、加算器９より出力されるＴＦＦ補償後トルク指
令値をＴP［n-1］とし、従来例で記述したＴＦＦ制御部
８が出力するＴＦＦ補償量をＴffとする。従って、加算
器１７が出力する自動ＴＦＦ補償後トルク指令はＴP［n
-1］-Ｔffとなる。自動ＴＦＦ制御部１６より出力され
る自動ＴＦＦ補償量は、（ｎ−２）回目の反転後の自動
ＴＦＦ補償後トルク指令値ＴN［n-2］＋Ｔffを符号反転
して、係数ｋを乗じて加算器９に入力されている。従っ
て、速度制御部７が指令するフィードバック制御ループ
のトルク指令は、ＴP［n-1］＋kＴN［n-2］-(1-k)Ｔff
となる。
（Ｎ方向からＰ方向に反転）に、送り軸駆動方向がＰ方
向に定常的に移動しているときの各部の出力状態を示し
ており、加算器９より出力されるＴＦＦ補償後トルク指
令値をＴP［n-1］とし、従来例で記述したＴＦＦ制御部
８が出力するＴＦＦ補償量をＴffとする。従って、加算
器１７が出力する自動ＴＦＦ補償後トルク指令はＴP［n
-1］-Ｔffとなる。自動ＴＦＦ制御部１６より出力され
る自動ＴＦＦ補償量は、（ｎ−２）回目の反転後の自動
ＴＦＦ補償後トルク指令値ＴN［n-2］＋Ｔffを符号反転
して、係数ｋを乗じて加算器９に入力されている。従っ
て、速度制御部７が指令するフィードバック制御ループ
のトルク指令は、ＴP［n-1］＋kＴN［n-2］-(1-k)Ｔff
となる。
【００１８】図２（Ｂ）は、ｎ回目の反転直後（Ｐ方向
からＮ方向に反転）の各部の出力状態を示している。自
動ＴＦＦ制御部１６は、位置制御部４より出力される速
度指令に基づいてＰ方向からＮ方向に反転することを認
識し、図２（Ａ）の状態における自動ＴＦＦ補償後トル
ク指令値ＴP［n-1］-Ｔffを符号反転し、係数ｋを乗じ
て加算器１７に入力する。速度制御部７より指令される
反転直後のフィードバック制御ループのトルク指令値
は、フィードバック制御の応答時間遅れにより、図２
（Ａ）の状態におけるフィードバック制御ループのトル
ク指令値とほぼ同一であるため、ＴP［n-1］＋kＴN［n-
2］-(1-k)Ｔffとなる。従って、速度制御部７から出力
されるフィードバック制御ループのトルク指令値と、自
動ＴＦＦ制御部１６から出力される自動ＴＦＦ補償量と
を加算器１７により加算した出力である自動ＴＦＦ補償
後トルク指令値は、(1-k)ＴP［n-1］+kＴN［n-2］ー(1-2
k)Ｔffとなる。加算器９によりＴＦＦ補償量-Ｔffが加
算され、ＴＦＦ補償後トルク指令値は(1-k)ＴP［n-1］+
kＴN［n-2］-2(1-k)Ｔffとなり、これがトルク／電流変
換部１０に入力される。
からＮ方向に反転）の各部の出力状態を示している。自
動ＴＦＦ制御部１６は、位置制御部４より出力される速
度指令に基づいてＰ方向からＮ方向に反転することを認
識し、図２（Ａ）の状態における自動ＴＦＦ補償後トル
ク指令値ＴP［n-1］-Ｔffを符号反転し、係数ｋを乗じ
て加算器１７に入力する。速度制御部７より指令される
反転直後のフィードバック制御ループのトルク指令値
は、フィードバック制御の応答時間遅れにより、図２
（Ａ）の状態におけるフィードバック制御ループのトル
ク指令値とほぼ同一であるため、ＴP［n-1］＋kＴN［n-
2］-(1-k)Ｔffとなる。従って、速度制御部７から出力
されるフィードバック制御ループのトルク指令値と、自
動ＴＦＦ制御部１６から出力される自動ＴＦＦ補償量と
を加算器１７により加算した出力である自動ＴＦＦ補償
後トルク指令値は、(1-k)ＴP［n-1］+kＴN［n-2］ー(1-2
k)Ｔffとなる。加算器９によりＴＦＦ補償量-Ｔffが加
算され、ＴＦＦ補償後トルク指令値は(1-k)ＴP［n-1］+
kＴN［n-2］-2(1-k)Ｔffとなり、これがトルク／電流変
換部１０に入力される。
【００１９】図２（Ｃ）はｎ回目の反転後に、送り軸駆
動方向がＮ方向に定常的に移動しているときの各部の出
力状態を示している。ＴＦＦ補償後トルク指令値は、反
転直後の図２（Ｂ）の状態においては(1-k)ＴP［n-1］+
kＴN［n-2］-2(1-k)Ｔffであったが、その後、実際の機
械の摩擦トルクの変化に応じて変化し、その値をＴN
［n］とする。ＴＦＦ制御部８より出力されるＴＦＦ補
償量は、図２（Ｂ）の状態と同じく-Ｔffが出力されて
おり、自動ＴＦＦ制御部１６より出力されるＴＦＦ補償
量は、図２（Ｂ）の状態と同じく-k（ＴP［n-1］-Ｔf
f）が出力されている。従って、速度制御部７が指令す
るフィードバック制御ループのトルク指令は、ＴN［n］
＋kＴP［n-1］+(1-k)Ｔffとなる。
動方向がＮ方向に定常的に移動しているときの各部の出
力状態を示している。ＴＦＦ補償後トルク指令値は、反
転直後の図２（Ｂ）の状態においては(1-k)ＴP［n-1］+
kＴN［n-2］-2(1-k)Ｔffであったが、その後、実際の機
械の摩擦トルクの変化に応じて変化し、その値をＴN
［n］とする。ＴＦＦ制御部８より出力されるＴＦＦ補
償量は、図２（Ｂ）の状態と同じく-Ｔffが出力されて
おり、自動ＴＦＦ制御部１６より出力されるＴＦＦ補償
量は、図２（Ｂ）の状態と同じく-k（ＴP［n-1］-Ｔf
f）が出力されている。従って、速度制御部７が指令す
るフィードバック制御ループのトルク指令は、ＴN［n］
＋kＴP［n-1］+(1-k)Ｔffとなる。
【００２０】図２（Ｄ）は、（ｎ＋１）回目の反転直後
（Ｎ方向からＰ方向に反転）の各部の出力状態を示して
いる。自動ＴＦＦ制御部１６は位置制御部４より出力さ
れる速度指令値に基づいてＮ方向からＰ方向に反転する
ことを認識し、図２（Ｃ）の状態における自動ＴＦＦ補
償後トルク指令値ＴN［n］+Ｔffを符号反転し、係数ｋ
を乗じて加算器１７に入力する。速度制御部７より指令
されるフィードバック制御ループのトルク指令値は、反
転直後はフィードバック制御の応答時間遅れにより、図
２（Ｃ）の状態におけるフィードバック制御ループのト
ルク指令値とほぼ同一であるため、ＴN［n］＋kＴP［n-
1］+(1-k)Ｔffとなる。従って、速度制御部７から出力
されるフィードバック制御ループのトルク指令値と、自
動ＴＦＦ制御部１６から出力される自動ＴＦＦ補償量と
を加算器１７により加算した出力である自動ＴＦＦ補償
後トルク指令値は、(1-k)ＴN［n］+kＴP［n-1］+(1-2k)
Ｔffとなる。加算器９によりＴＦＦ補償量Ｔffが加算さ
れ、ＴＦＦ補償後トルク指令値は(1-k)ＴN［n］+kＴP
［n-1］+2(1-k)Ｔffとなり、これがトルク／電流変換部
１０に入力される。
（Ｎ方向からＰ方向に反転）の各部の出力状態を示して
いる。自動ＴＦＦ制御部１６は位置制御部４より出力さ
れる速度指令値に基づいてＮ方向からＰ方向に反転する
ことを認識し、図２（Ｃ）の状態における自動ＴＦＦ補
償後トルク指令値ＴN［n］+Ｔffを符号反転し、係数ｋ
を乗じて加算器１７に入力する。速度制御部７より指令
されるフィードバック制御ループのトルク指令値は、反
転直後はフィードバック制御の応答時間遅れにより、図
２（Ｃ）の状態におけるフィードバック制御ループのト
ルク指令値とほぼ同一であるため、ＴN［n］＋kＴP［n-
1］+(1-k)Ｔffとなる。従って、速度制御部７から出力
されるフィードバック制御ループのトルク指令値と、自
動ＴＦＦ制御部１６から出力される自動ＴＦＦ補償量と
を加算器１７により加算した出力である自動ＴＦＦ補償
後トルク指令値は、(1-k)ＴN［n］+kＴP［n-1］+(1-2k)
Ｔffとなる。加算器９によりＴＦＦ補償量Ｔffが加算さ
れ、ＴＦＦ補償後トルク指令値は(1-k)ＴN［n］+kＴP
［n-1］+2(1-k)Ｔffとなり、これがトルク／電流変換部
１０に入力される。
【００２１】図２（Ｅ）は（ｎ＋１）回目の反転後に、
送り軸駆動方向がＰ方向に定常的に移動しているときの
各部の出力状態を示しており、ＴＦＦ補償後トルク指令
値は反転直後の図２（Ｄ）の状態においては(1-k)ＴN
［n］+kＴP［n-1］+2(1-k)Ｔffであったが、その後、実
際の機械の摩擦トルクの変化に応じて変化し、その値を
ＴP［n+1］とする。ＴＦＦ制御部８より出力されるＴＦ
Ｆ補償量は図２（Ｄ）の状態と同じくＴffが出力されて
おり、自動ＴＦＦ制御部１６より出力されるＴＦＦ補償
量は、図２（Ｄ）の状態と同じく-k（ＴN［n］+Ｔff）
が出力されている。従って、速度制御部７が指令するフ
ィードバック制御ループのトルク指令値は、ＴP［n+1］
＋kＴN［n］-(1-k)Ｔffとなる。
送り軸駆動方向がＰ方向に定常的に移動しているときの
各部の出力状態を示しており、ＴＦＦ補償後トルク指令
値は反転直後の図２（Ｄ）の状態においては(1-k)ＴN
［n］+kＴP［n-1］+2(1-k)Ｔffであったが、その後、実
際の機械の摩擦トルクの変化に応じて変化し、その値を
ＴP［n+1］とする。ＴＦＦ制御部８より出力されるＴＦ
Ｆ補償量は図２（Ｄ）の状態と同じくＴffが出力されて
おり、自動ＴＦＦ制御部１６より出力されるＴＦＦ補償
量は、図２（Ｄ）の状態と同じく-k（ＴN［n］+Ｔff）
が出力されている。従って、速度制御部７が指令するフ
ィードバック制御ループのトルク指令値は、ＴP［n+1］
＋kＴN［n］-(1-k)Ｔffとなる。
【００２２】自動ＴＦＦ制御部１６により、速度指令の
反転前の自動ＴＦＦ補償後トルク指令値に対して乗算さ
れる係数ｋが”１”の場合について説明する。図２
（Ｄ）状態におけるＴＦＦ補償後トルク指令値(1-k)ＴN
［n］+kＴP［n-1］+2(1-k)Ｔffは係数ｋが１の場合は、
ＴP［n-1］となる。この値は図２（Ａ）の状態における
ＴＦＦ補償後トルク指令値と同じである。図２（Ａ）は
定常的に送り軸が駆動されている状態であるため、ＴＦ
Ｆ補償後トルク指令値は機械の摩擦トルクに相当する。
これは、つまりテーブル案内面等の摩擦トルクが刻々と
変化しても、送り軸駆動方向が同じ場合における最新の
摩擦トルクに相当するトルク値が自動ＴＦＦ制御によっ
て出力されることを示している。図３は係数ｋが”１”
の場合において、図２（Ａ）〜（Ｅ）に示す各状態にお
ける速度指令値と、ＴＦＦ補償後トルク指令値を示す図
である。係数ｋが”１”の場合はＴＦＦ制御部８から出
力されるＴＦＦ補償量に関わらず、最新の摩擦トルクに
相当するトルクがＴＦＦ補償後トルク指令値として出力
される。
反転前の自動ＴＦＦ補償後トルク指令値に対して乗算さ
れる係数ｋが”１”の場合について説明する。図２
（Ｄ）状態におけるＴＦＦ補償後トルク指令値(1-k)ＴN
［n］+kＴP［n-1］+2(1-k)Ｔffは係数ｋが１の場合は、
ＴP［n-1］となる。この値は図２（Ａ）の状態における
ＴＦＦ補償後トルク指令値と同じである。図２（Ａ）は
定常的に送り軸が駆動されている状態であるため、ＴＦ
Ｆ補償後トルク指令値は機械の摩擦トルクに相当する。
これは、つまりテーブル案内面等の摩擦トルクが刻々と
変化しても、送り軸駆動方向が同じ場合における最新の
摩擦トルクに相当するトルク値が自動ＴＦＦ制御によっ
て出力されることを示している。図３は係数ｋが”１”
の場合において、図２（Ａ）〜（Ｅ）に示す各状態にお
ける速度指令値と、ＴＦＦ補償後トルク指令値を示す図
である。係数ｋが”１”の場合はＴＦＦ制御部８から出
力されるＴＦＦ補償量に関わらず、最新の摩擦トルクに
相当するトルクがＴＦＦ補償後トルク指令値として出力
される。
【００２３】次に、係数ｋが”０”の場合について説明
する。図２（Ｄ）状態におけるＴＦＦ補償後トルク指令
値(1-k)ＴN［n］+kＴP［n-1］+2(1-k)Ｔffは係数ｋが”
０”の場合は、ＴN［n］+2Ｔffとなる。これは、反転前
のＴＦＦ補償後トルク指令値に対して、ＴＦＦ制御部８
が出力するＴＦＦ補償のみを行なった場合に相当する。
係数ｋが”０”の場合は、従来例によるＴＦＦ制御方式
と同一の補償量となる。
する。図２（Ｄ）状態におけるＴＦＦ補償後トルク指令
値(1-k)ＴN［n］+kＴP［n-1］+2(1-k)Ｔffは係数ｋが”
０”の場合は、ＴN［n］+2Ｔffとなる。これは、反転前
のＴＦＦ補償後トルク指令値に対して、ＴＦＦ制御部８
が出力するＴＦＦ補償のみを行なった場合に相当する。
係数ｋが”０”の場合は、従来例によるＴＦＦ制御方式
と同一の補償量となる。
【００２４】係数ｋとＴＦＦ補償後トルク指令値との関
係を図４に示す。係数ｋを変化させることにより、最新
の機械摩擦トルクを考慮する割合を設定することができ
る。
係を図４に示す。係数ｋを変化させることにより、最新
の機械摩擦トルクを考慮する割合を設定することができ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、機械の
摩擦トルクに変化があっても簡単な構成で常に最適なＴ
ＦＦ量を与えることができる。
摩擦トルクに変化があっても簡単な構成で常に最適なＴ
ＦＦ量を与えることができる。
【図１】本発明の実施形態に係る数値制御装置の一構成
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図２】本発明を実施した場合のトルク指令の状態遷移
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明を実施した場合の速度指令値とトルク指
令値の状態遷移を示す図である。
令値の状態遷移を示す図である。
【図４】係数ｋとＴＦＦ補償後トルク指令値との関係を
示す図である。
示す図である。
【図５】従来の数値制御装置の構成例を示すブロック図
である。
である。
【図６】従来例のトルク指令の状態遷移を示す図であ
る。
る。
【図７】従来例のトルクフィードフォワード方式の場合
の速度指令値とトルク指令値の状態遷移を示す図であ
る。
の速度指令値とトルク指令値の状態遷移を示す図であ
る。
１ パートプログラム記憶部 ２ 関数発生部 ３ 位置誤差量算出部 ４ 位置制御部 ５ 速度誤差量算出部 ６ 微分器 ７ 速度制御部 ８ トルクフィードフォワード（ＴＦＦ）制御部 ９ 加算器 １０ トルク／電流変換部 １１ 電流誤差量算出部 １２ 電流制御部 １３ 電流検出器 １４ モータ １５ モータ位置検出器 １６ 自動トルクフォワード制御部 １７ 加算器
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C001 KA01 TA01 TA05 TB01 TB05 TB06 5H004 GA07 GB15 HA07 HB07 HB08 JA04 KB33 KB39 LA06 5H269 BB03 EE01 EE06 FF06 GG01 GG06
Claims (2)
- 【請求項１】 数値制御プログラムに基づいて送り軸の
駆動を行なう数値制御装置におけるトルクフィードフォ
ワード制御方法において、位置制御部より指令される速
度指令値が反転したときに、反転直前のトルク指令値を
符号反転し、係数を乗じてトルクフィードフォワード補
償値として速度制御部より指令されるフィードバック制
御ループにおけるトルク指令値に加算することを特徴と
する数値制御装置のトルクフィードフォワード制御方
法。 - 【請求項２】 数値制御プログラムに基づいて送り軸の
駆動を行なう数値制御装置におけるトルクフィードフォ
ワード制御装置において、位置制御部で算出される速度
指令値の符号が反転したことを認識すると共に、前記符
号が反転したときに反転前のトルク指令値を符号反転
し、係数を乗じたトルクフィードフォワード補償値を出
力する自動トルクフィードフォワード制御部と、前記ト
ルクフィードフォワード補償値及び前記トルク指令値を
加算して自動トルクフィードフォワード補償後トルク指
令値を出力する加算手段とを具備したことを特徴とする
自動トルクフィードフォワード制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10223401A JP2000056820A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 自動トルクフィードフォワード制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10223401A JP2000056820A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 自動トルクフィードフォワード制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000056820A true JP2000056820A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16797577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10223401A Pending JP2000056820A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 自動トルクフィードフォワード制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000056820A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007018027A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Okuma Corp | 位置制御装置 |
| CN103869751A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-06-18 | 北京信息科技大学 | X-c直驱磨削廓形误差非线性耦合控制系统及方法 |
-
1998
- 1998-08-06 JP JP10223401A patent/JP2000056820A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007018027A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Okuma Corp | 位置制御装置 |
| CN103869751A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-06-18 | 北京信息科技大学 | X-c直驱磨削廓形误差非线性耦合控制系统及方法 |
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