JP2000194421A - Method and device for srevo control - Google Patents

Method and device for srevo control

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JP2000194421A
JP2000194421A JP10369900A JP36990098A JP2000194421A JP 2000194421 A JP2000194421 A JP 2000194421A JP 10369900 A JP10369900 A JP 10369900A JP 36990098 A JP36990098 A JP 36990098A JP 2000194421 A JP2000194421 A JP 2000194421A
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JP
Japan
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speed
signal
position information
information signal
driven member
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JP10369900A
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Japanese (ja)
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Kiyoshi Kaneda
清 金田
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Makino Milling Machine Co Ltd
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Makino Milling Machine Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide servo controlling method and device capable of performing high-speed control with high accuracy without providing two position detectors for high and low speeds. SOLUTION: In this servo controlling method in which the position of a member which is driven by a servo motor 31 is detected by a position detector 33 and the position information signal for the member to be driven which comprises analog signals detected by the detector 33 is fed back to a servo amplifier 41 to control the servo motor 31, the position information signal is analyzed with low resolution to generate a feedback signal to the amplifier 41 while the member to be driven operates at a speed being higher than a prescribed reference speed, and the position information signal is analyzed with high resolution to generate a feedback signal to the amplifier 41 while the member to be driven operates at a speed being slower than the prescribed reference speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や産業用
ロボットを駆動するためのサーボモータを制御するサー
ボ制御方法及び装置に関する。
The present invention relates to a servo control method and apparatus for controlling a servo motor for driving a machine tool or an industrial robot.

【0002】[0002]

【従来の技術】サーボ機構は、通常、被駆動部材の位置
を検出する位置検出器、位置検出器による検出値と所定
の基準値の差を増幅する増幅装置、増幅された信号に基
づき被駆動部材の位置を修正するサーボモータを具備し
ている。サーボ機構は、工作機械のワークと主軸の相対
位置決め、産業用ロボットのロボットアームの位置決
め、船舶、航空機の自動操縦など広範な応用分野におい
て利用されている。近時では、アナログ信号をディジタ
ル信号に変換するA/D変換器をサーボ機構に組み入れ
たディジタルサーボが主流となっている。
2. Description of the Related Art A servo mechanism is usually provided with a position detector for detecting the position of a driven member, an amplifying device for amplifying a difference between a value detected by the position detector and a predetermined reference value, and a servo device driven based on the amplified signal. A servo motor for correcting the position of the member is provided. 2. Description of the Related Art Servo mechanisms are used in a wide range of application fields such as relative positioning between a workpiece of a machine tool and a spindle, positioning of a robot arm of an industrial robot, and automatic control of a ship or an aircraft. In recent years, a digital servo in which an A / D converter for converting an analog signal into a digital signal is incorporated in a servo mechanism has become mainstream.

【0003】図6に従来技術によるサーボ制御装置を示
す。このサーボ制御装置は、電気サーボであり、NC装
置(図示せず)等からの移動指令101と、位置検出器
113の検出値とに基づいて、サーボアンプ121によ
りサーボモータ111を制御、駆動する。サーボアンプ
121は、この技術分野において公知となっており、直
列に接続された位置アンプ103、速度アンプ105、
電流アンプ107を含んでいる。電流アンプ107の出
力側にはサーボモータ111へ供給される電流を検出す
る電流検出器109が配設されている。
FIG. 6 shows a conventional servo control device. This servo control device is an electric servo, and controls and drives a servo motor 111 by a servo amplifier 121 based on a movement command 101 from an NC device (not shown) or the like and a detection value of a position detector 113. . The servo amplifier 121 is known in the art, and includes a position amplifier 103, a speed amplifier 105,
A current amplifier 107 is included. On the output side of the current amplifier 107, a current detector 109 for detecting a current supplied to the servo motor 111 is provided.

【0004】位置検出器113は、一般的に、直線スケ
ールまたはロータリーエンコーダを具備している。位置
検出器113の直線スケールまたはロータリーエンコー
ダが、工作機械のワークテーブルやロボットアーム等の
被駆動部材(図示せず)の位置情報信号を検出する。直
線スケールやロータリエンコーダは、通常、検出した位
置情報信号をアナログ信号にて出力し、位置検出器11
3は、その内部においてアナログ信号をデジタル信号に
変換してサーボアンプ121にフィードバックする。
The position detector 113 generally has a linear scale or a rotary encoder. The linear scale or rotary encoder of the position detector 113 detects a position information signal of a driven member (not shown) such as a work table of a machine tool or a robot arm. A linear scale or a rotary encoder usually outputs a detected position information signal as an analog signal,
Reference numeral 3 internally converts an analog signal into a digital signal and feeds it back to the servo amplifier 121.

【0005】位置検出器113からフィードバックされ
たデジタル信号より成る位置情報信号は、NC装置(図
示せず)等から送出される移動指令信号101と比較さ
れ、その差分が位置アンプ103により増幅される。こ
の増幅された出力信号は物理的な意味としては速度と等
価の情報を有している。また、位置検出器113からの
検出値は、他方において速度変換器115により微分さ
れ速度値に変換される。この変換された速度値は、位置
アンプ103により増幅された出力値と比較され、その
差分が速度アンプ105により更に増幅される。速度ア
ンプ105により増幅された出力は、物理的な意味とし
て電流またはトルクと等価の情報を有している。サーボ
モータ111に供給される電力が電流検出器109によ
り検出され、その値が速度アンプ105により増幅され
た出力値と比較され、その差分が電流アンプ107によ
り増幅されサーボモータ111への電力として供給され
る。
A position information signal composed of a digital signal fed back from the position detector 113 is compared with a movement command signal 101 sent from an NC unit (not shown) or the like, and the difference is amplified by a position amplifier 103. . The amplified output signal has information equivalent to speed in a physical sense. On the other hand, the detected value from the position detector 113 is differentiated by the speed converter 115 and converted into a speed value. The converted speed value is compared with the output value amplified by the position amplifier 103, and the difference is further amplified by the speed amplifier 105. The output amplified by the speed amplifier 105 has information equivalent to a current or a torque as a physical meaning. The power supplied to the servomotor 111 is detected by the current detector 109, the value is compared with the output value amplified by the speed amplifier 105, and the difference is amplified by the current amplifier 107 and supplied as power to the servomotor 111. Is done.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近時、特に、工作機械
や産業用ロボットの分野において、位置決めの高速化、
高精度化の要求が一段と高まっており、これに伴って、
サーボ制御装置も高速化、高精度化が必要となってい
る。一方、位置検出器がアナログ信号をデジタル信号に
変換する際用いられる変換器、所謂A/Dコンバータ
は、近時の位置決め精度の高精度化に充分に対応可能な
高い周波数応答性を備えていない。これを解決するため
に、位置検出器としてロータリエンコーダや直線スケー
ル等からのアナログ信号処理に関して分解能が低い高速
用位置検出器と、分解能が高い低速用位置検出器の2つ
の位置検出器を配設して、被駆動部材を高速に移動させ
る場合には、高速用の低精度の位置検出器を用い、低速
時には高精度の位置検出器を用いることが実用化されて
いる。然しながら、高速用と低速用の位置検出器を切り
換えるためには、一旦、サーボ機構を停止して零点調整
を行わなければならず、プロセスの連続性が維持できな
い問題がある。
Recently, particularly in the field of machine tools and industrial robots, high-speed positioning has been achieved.
The demand for higher precision is increasing further, and with this,
Servo controllers also need to be faster and more accurate. On the other hand, a converter used when the position detector converts an analog signal into a digital signal, that is, a so-called A / D converter, does not have a high frequency responsiveness that can sufficiently cope with a recent increase in positioning accuracy. . In order to solve this, two position detectors are provided as a position detector: a high-speed position detector with low resolution and a low-speed position detector with high resolution for analog signal processing from a rotary encoder and a linear scale. When the driven member is moved at a high speed, a low-precision position detector for a high speed is used, and a high-precision position detector is used at a low speed. However, in order to switch between the high-speed position detector and the low-speed position detector, the servo mechanism must be temporarily stopped to perform zero point adjustment, and there is a problem that the continuity of the process cannot be maintained.

【0007】更には、被駆動部材を高精度に位置決めす
るために、位置検出器の検出信号を高精度に解析する
と、位置検出器から出力されるデジタル信号のデータ量
が増大するので、これをサーボアンプに送信するために
通信速度の高いデジタル通信手段、例えばパラレル通信
装置が必要となり、サーボ制御装置のコストを引き上げ
たり、通信ケーブルの増大を招くこととなる。本発明
は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題
としており、高速用と低速用の2つの位置検出器を設け
ることなく、高速で高精度な制御を可能としたサーボ制
御方法および装置を提供することを目的としている。
Further, if the detection signal of the position detector is analyzed with high precision in order to position the driven member with high precision, the data amount of the digital signal output from the position detector increases. Digital communication means with a high communication speed, for example, a parallel communication device is required to transmit the signal to the servo amplifier, which increases the cost of the servo control device and increases the number of communication cables. An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and a servo control method and apparatus capable of performing high-speed and high-accuracy control without providing two position detectors for high speed and low speed. It is intended to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、サーボモータ
により駆動される被駆動部材の位置を位置検出器にて検
出し、前記位置検出器にて検出されたアナログ信号から
成る被駆動部材の位置情報信号をサーボアンプにフィー
ドバックして前記サーボモータを制御するサーボ制御方
法において、前記被駆動部材が所定の参照速度よりも高
い速度で作動している間は前記位置情報信号を低分解能
で解析してサーボアンプへのフィードバック信号を生成
し、前記被駆動部材が所定の参照速度よりも低い速度で
作動している間は前記位置情報信号を高分解能で解析し
てサーボアンプへのフィードバック信号を生成するよう
にしたサーボ制御方法を要旨とする。
According to the present invention, a position of a driven member driven by a servomotor is detected by a position detector, and the position of the driven member is determined by an analog signal detected by the position detector. In the servo control method of controlling the servo motor by feeding back a position information signal to a servo amplifier, the position information signal is analyzed at a low resolution while the driven member is operating at a speed higher than a predetermined reference speed. To generate a feedback signal to the servo amplifier, and while the driven member is operating at a speed lower than a predetermined reference speed, analyze the position information signal with high resolution to generate a feedback signal to the servo amplifier. The gist is a servo control method to be generated.

【0009】本発明の他の特徴によれば、サーボモータ
により駆動される被駆動部材の位置を位置検出器にて検
出し、前記位置検出器にて検出されたアナログ信号から
成る被駆動部材の位置情報信号をサーボアンプにフィー
ドバックして前記サーボモータを制御するサーボ制御装
置において、前記位置情報信号を矩形波に変換してその
パルス数をカウントする矩形波整形カウント手段と、前
記位置情報信号を変換し、変換されたデジタル信号の値
から前記位置情報信号の位相を求める内挿手段とを含
み、前記被駆動部材が所定の参照速度より高い速度で作
動している間は前記矩形波のパルス数に基づいてフィー
ドバック信号を生成し、前記被駆動部材が前記参照速度
よりも低い速度で作動している間は、前記位置情報信号
のパルス数と位相とに基づいてフィードバック信号を生
成するようにしたサーボ制御装置が提供される。
According to another feature of the present invention, the position of the driven member driven by the servomotor is detected by the position detector, and the position of the driven member is determined by the analog signal detected by the position detector. In a servo control device that controls the servomotor by feeding back a position information signal to a servo amplifier, a rectangular wave shaping counting unit that converts the position information signal into a rectangular wave and counts the number of pulses, Interpolating means for obtaining the phase of the position information signal from the value of the converted digital signal, and the pulse of the rectangular wave while the driven member is operating at a speed higher than a predetermined reference speed. Generating a feedback signal based on the number of pulses, while the driven member is operating at a speed lower than the reference speed, the number of pulses and the phase of the position information signal. Servo control device is provided which is adapted to generate a feedback signal based.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。図1に示す本発明実施
形態において、サーボモータ31は、該サーボモータ3
1が駆動する被駆動部材(図示せず)の位置を検出する
位置検出器33からのフィードバック信号と、例えば工
作機械や産業用ロボットのNC装置(図示せず)からの
移動指令21とに基づいて、サーボアンプ41により駆
動、制御される。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiment of the present invention shown in FIG.
1 is driven based on a feedback signal from a position detector 33 that detects the position of a driven member (not shown) driven, and a movement command 21 from, for example, an NC device (not shown) of a machine tool or an industrial robot. Thus, it is driven and controlled by the servo amplifier 41.

【0011】サーボアンプ41は図6に示した従来のサ
ーボアンプ121と概ね同様に構成されており、NC装
置(図示せず)からの移動指令21と、フィードバック
信号とを比較する減算器35、減算器35からの出力を
増幅する位置アンプ23、位置アンプ23の出力値とフ
ィードバック信号とを比較する減算器37、減算器37
の出力を増幅する速度アンプ25、サーボモータ31へ
供給される電流値を検出する電流検出器29、速度アン
プ25の出力とサーボモータ31への電流値とを比較す
る減算器39、減算器39の出力を増幅する電流アンプ
27を含んでいる。
The servo amplifier 41 has substantially the same configuration as the conventional servo amplifier 121 shown in FIG. 6, and includes a subtracter 35 for comparing a movement command 21 from an NC device (not shown) with a feedback signal. A position amplifier 23 that amplifies the output from the subtractor 35, a subtractor 37 that compares the output value of the position amplifier 23 with the feedback signal,
Speed amplifier 25, which amplifies the output of the motor, a current detector 29, which detects the current value supplied to the servo motor 31, a subtractor 39, which compares the output of the speed amplifier 25 and the current value to the servo motor 31, and a subtractor 39 Is included in the current amplifier 27 for amplifying the output.

【0012】位置検出器33は、従来公知となっている
直線スケールやロータリエンコーダを含んでいる。位置
検出器33は、この分野において周知となっているよう
に被駆動部材(図示せず)の位置座標を検出して該位置
座標を示す位置情報信号としてサイン波とコサイン波と
を含む多重アナログ信号を出力する。この位置情報信号
は入力信号として本発明実施形態による波形解析器11
に送出される。波形解析器11は入力部としてバッファ
アンプ11aと、矩形波整形カウント部13と、内挿部
15と、矩形波整形カウント部13と内挿部15のタイ
ミングを合わせるためのタイミングコントローラ11b
とを含んでいる。
The position detector 33 includes a conventionally known linear scale or rotary encoder. The position detector 33 detects the position coordinates of the driven member (not shown) as is well known in the art, and includes a multiplex analog signal including a sine wave and a cosine wave as position information signals indicating the position coordinates. Output a signal. This position information signal is used as an input signal in the waveform analyzer 11 according to the embodiment of the present invention.
Sent to The waveform analyzer 11 includes a buffer amplifier 11a as an input unit, a square wave shaping / counting unit 13, an interpolation unit 15, and a timing controller 11b for adjusting the timing of the square wave shaping / counting unit 13 and the interpolation unit 15.
And

【0013】矩形波整形カウント部13は、図2に示す
ように、入力信号を矩形波に変換する波形整形器13a
と、波形整形器13aにて形成された矩形波の数をカウ
ントするカウンタ13bと、ラッチ13cとを含んでい
る。内挿部15は、アナログ信号から成る入力信号をデ
ジタル信号に変換するA/D変換器15aと、後述する
内挿器15bと、ラッチ15cとを含んでいる。
As shown in FIG. 2, a rectangular wave shaper / counter 13 converts the input signal into a rectangular wave by a waveform shaper 13a.
And a counter 13b for counting the number of rectangular waves formed by the waveform shaper 13a, and a latch 13c. The interpolation unit 15 includes an A / D converter 15a that converts an input signal composed of an analog signal into a digital signal, an interpolation unit 15b described later, and a latch 15c.

【0014】矩形波整形カウント部13では、図2に示
すように、バッファアンプ11aからの入力信号が波形
整形器13aにより矩形波に変換され、カウンタ13b
が、前記矩形波のパルスの数、つまり、矩形波の立ち下
がり及び立ち上がりの数をカウントする。このカウント
された数を本明細書においてパルス数Pと称する。な
お、図2にはサイン波、コサイン波の多重アナログ信号
でなる入力信号の一方の信号のみが図示されているが、
実際上は両方の信号が同様に処理され、サーボモータ3
1の移動方向が考慮されることは言うまでもない。
In the rectangular wave shaping / counting unit 13, as shown in FIG. 2, the input signal from the buffer amplifier 11a is converted into a rectangular wave by the waveform shaper 13a, and the counter 13b
Counts the number of pulses of the rectangular wave, that is, the number of falling and rising edges of the rectangular wave. This counted number is referred to as a pulse number P in this specification. Although FIG. 2 shows only one of the input signals composed of the sine wave and cosine wave multiplexed analog signals,
In practice, both signals are processed in the same way and the servomotor 3
Needless to say, one moving direction is considered.

【0015】内挿部15では、バッファアンプ11aか
らの入力信号が、先ずA/D変換器15aによりデジタ
ル信号に変換される。内挿器15bは、この変換された
デジタル信号の値と入力信号の一周期内の位相、実際的
には、位相を示すパルス数または整数値とを関連づけた
ROM(読取専用メモリー)テーブルから成る。このパ
ルス数または整数値を内挿値Iと定義する。一般的に、
位置検出器33が備えているロータリエンコーダや直線
スケールでは、図3に示すように、その出力するサイン
波(またはコサイン波)の1周期当たりの移動量、即
ち、被駆動部材の移動距離や移動角度L0 が決められて
いるが、内挿器15b内に格納したテーブルは、このロ
ータリエンコーダや直線スケールの出力信号を所定の分
割数または分解能で分割して移動量L0 を内挿する作用
をなす。この分割数を内挿数Nと定義し、サーボシステ
ムに要求される精度に応じて適宜に与えられる定数であ
る。内挿数は任意の整数値とすることができ、図3では
一例として一周期当たりの移動量L0 を16分割してい
るが、これに限定されないことは言うまでもない。
In the interpolation section 15, an input signal from the buffer amplifier 11a is first converted into a digital signal by an A / D converter 15a. The interpolator 15b is composed of a ROM (read only memory) table in which the value of the converted digital signal is associated with the phase in one cycle of the input signal, in actuality, the number of pulses indicating the phase or an integer value. . This pulse number or an integer value is defined as an interpolation value I. Typically,
In the rotary encoder and the linear scale provided in the position detector 33, as shown in FIG. 3, the amount of movement of the output sine wave (or cosine wave) per cycle, that is, the movement distance and movement of the driven member. Although the angle L0 is determined, the table stored in the interpolator 15b has the function of dividing the output signal of the rotary encoder or the linear scale by a predetermined division number or resolution and interpolating the movement amount L0. . This division number is defined as an interpolation number N, and is a constant appropriately given according to the accuracy required for the servo system. The interpolation number can be an arbitrary integer value. In FIG. 3, the movement amount L0 per cycle is divided into 16 as an example, but it is needless to say that the number of interpolation is not limited to this.

【0016】カウンタ13bによりカウントされたパル
ス数Pと、内挿器15bから出力される内挿値Iは、ラ
ッチ13c、15cを介して、タイミングコントローラ
11bからの信号によりタイミングを合わせて速度推定
・FB(フィードバック)信号演算器17にフィードバ
ックパルスとして送出される。
The number of pulses P counted by the counter 13b and the interpolated value I output from the interpolator 15b are used for estimating the speed by adjusting the timing by the signals from the timing controller 11b via the latches 13c and 15c. The feedback pulse is sent to the FB (feedback) signal calculator 17.

【0017】速度推定・FB信号演算器17からの信号
は、一方において減算器35へ送出されて移動指令21
と比較され、その差分が速度アンプ23により増幅され
る。速度推定・FB信号演算器17から出力される信号
の他方は、速度演算器19において微分処理され速度に
相当する信号に変換される。位置アンプ23により増幅
された信号は、減算器37において速度変換器19によ
り変換された信号と比較され、その差分が速度アンプ2
5により増幅される。次いで、減算器39において、速
度アンプ25により増幅された信号が、電流検出器29
により検出されたサーボモータ31に供給される電流値
と比較され、その差分が電流アンプ27において増幅さ
れ、その出力がサーボモータ31への供給電流となる。
On the other hand, the signal from the speed estimation / FB signal calculator 17 is sent to a subtractor 35 to be moved to a movement command 21.
And the difference is amplified by the speed amplifier 23. The other of the signals output from the speed estimation / FB signal calculator 17 is differentiated by a speed calculator 19 and converted into a signal corresponding to the speed. The signal amplified by the position amplifier 23 is compared with the signal converted by the speed converter 19 in the subtractor 37, and the difference is compared with the speed amplifier 2
Amplified by 5. Next, in the subtractor 39, the signal amplified by the speed amplifier 25 is supplied to the current detector 29.
The current value supplied to the servo motor 31 is compared with the current value detected, and the difference is amplified by the current amplifier 27, and the output becomes the supply current to the servo motor 31.

【0018】以下、図4、5を参照して本発明の実施形
態の作用を説明する。図4は本実施形態によるフィード
バック制御方法のメインルーチンであり、図5はフィー
ドバックパルスを読込むためのサブルーチンである。図
4のメインルーチンが開始されると、先ず、ステップS
11においてフィードバックパルスが、図5に示すサブ
ルーチンに従って波形解析器11から速度推定・FB信
号演算器17に読込まれる。すなわち、ステップS31
において、フィードバックパルス読込みサブルーチンが
開始され、ステップS33において、内挿部15のラッ
チ15cを介して内挿器15bから内挿値Iが読込ま
れ、ステップS35において、矩形波整形カウント部1
3のラッチ13cを介してカウンタ13bからパルス数
Pが読込まれる。ステップS33とステップS35は順
序が入れ替わっていてもよい。次いで、速度推定・FB
信号演算器17において、前回のルーチンにおいて読込
まれたパルス数Pと今回のパルス数Pの差であるΔPが
以下の式にて演算される(ステップS37)。 ΔP=P(今回値)−P(前回値) …(1)
The operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 4 is a main routine of the feedback control method according to the present embodiment, and FIG. 5 is a subroutine for reading a feedback pulse. When the main routine of FIG. 4 is started, first, in step S
At 11, a feedback pulse is read from the waveform analyzer 11 to the speed estimation / FB signal calculator 17 according to a subroutine shown in FIG. That is, step S31
In step S33, the feedback pulse reading subroutine is started. In step S33, the interpolation value I is read from the interpolator 15b via the latch 15c of the interpolation unit 15, and in step S35, the square wave shaping count unit 1 is read.
The pulse number P is read from the counter 13b via the third latch 13c. Step S33 and step S35 may be interchanged in order. Next, speed estimation / FB
In the signal calculator 17, ΔP, which is the difference between the pulse number P read in the previous routine and the current pulse number P, is calculated by the following equation (step S37). ΔP = P (current value) −P (previous value) (1)

【0019】図2、3に示すルーチンが一定の時間間隔
で繰り返されることから、ΔPはサーボモータ31また
は被駆動部材の速度を代表していると見做すことができ
る。ところで、サーボモータ31または被駆動部材の速
度が高くなると、位置検出器33から波形解析器11へ
の入力信号であるサイン波の周波数が高くなる。一般的
に、サイン波から矩形波への波形整形およびそのパルス
数のカウントは周波数応答特性が高いが、A/Dコンバ
ータ15aの周波数応答特性が低いために、入力信号の
周波数が高くなると、A/Dコンバータ15aの出力値
の信頼性が低下する。そこで、ステップS39において
ΔPを参照パルス数P(参照)と比較し、ΔPがP(参
照)よりも大きい場合、つまり、ステップS39におい
てYes の場合、前回のルーチンにおいて読込まれた内挿
値I(前回値)と今回の内挿値I(今回値)の差である
ΔIの値を強制的に0(零)とし(ステップS41)、
ΔPがP(参照)よりも小さい場合、つまり、ステップ
S39においてNoの場合、ΔIの値を以下の式により演
算する(ステップS43)。 ΔI=I(今回値)−I(前回値) …(2)
Since the routine shown in FIGS. 2 and 3 is repeated at regular time intervals, ΔP can be regarded as representing the speed of the servomotor 31 or the driven member. When the speed of the servomotor 31 or the driven member increases, the frequency of the sine wave, which is an input signal from the position detector 33 to the waveform analyzer 11, increases. In general, the waveform shaping from a sine wave to a rectangular wave and counting of the number of pulses have high frequency response characteristics. However, since the frequency response characteristics of the A / D converter 15a are low, when the frequency of the input signal increases, A The reliability of the output value of the / D converter 15a decreases. Then, in step S39, ΔP is compared with the reference pulse number P (reference), and if ΔP is larger than P (reference), that is, if Yes in step S39, the interpolated value I ( The value of ΔI, which is the difference between the previous value) and the current interpolated value I (current value), is forcibly set to 0 (zero) (step S41).
If ΔP is smaller than P (reference), that is, if No in step S39, the value of ΔI is calculated by the following equation (step S43). ΔI = I (current value) −I (previous value) (2)

【0020】次いで、ステップS45においてフィード
バックパルスが以下の式により演算される。 FB=ΔP×N+ΔI …(3) 式(3)により、FBの値は、サーボモータ31が低速
で作動している間は、低速位置検出器33の出力信号
(波形解析器11への入力信号)を高分解能にデジタル
化したインクリメント量と等価になり、サーボモータ3
1が高速で作動している間は、ΔIが零となることから
低分解能にデジタル化したインクリメント量となる。
Next, in step S45, a feedback pulse is calculated by the following equation. FB = ΔP × N + ΔI (3) According to equation (3), while the servo motor 31 is operating at a low speed, the value of the FB is the output signal of the low-speed position detector 33 (the input signal to the waveform analyzer 11). ) Is equivalent to the increment amount obtained by digitizing the servo motor with high resolution.
While 1 is operating at a high speed, ΔI becomes zero, so that the increment amount is digitized to a low resolution.

【0021】速度推定・FB信号演算器17にて上述の
ようにして演算されたフィードバックパルスFBは、速
度推定・FB信号演算器17から減算器35および速度
変換器19に出力されてフィードバックパルス読込みサ
ブルーチンが終了する。
The feedback pulse FB calculated by the speed estimating / FB signal calculator 17 as described above is output from the speed estimating / FB signal calculator 17 to the subtractor 35 and the speed converter 19, and the feedback pulse is read. The subroutine ends.

【0022】フィードバックパルス読込みサブルーチン
が終了すると、メインルーチンはステップS13に移行
し、既述したようにNC装置等からの移動指令21(図
1参照)が読込まれ、読込まれたフィードバックパルス
FBが減算器35において移動指令と比較され(ステッ
プS15)、その差分が位置アンプ23により増幅され
る。一方、速度変換器19において、速度推定・FB信
号演算器17からのフィードバックパルスが微分処理さ
れ速度に変換される(ステップS17)。次に、減算器
37において、位置アンプ23からの出力信号と、速度
変換器19でフィードバック信号FBを微分処理した信
号とが比較され、その差分が速度アンプ25により増幅
される(ステップS19)。次いで、ステップS21に
おいて、サーボモータ31に供給される電流が電流検出
器29により検出される。前記速度アンプ25により増
幅された信号は、減算器39において、電流検出器29
により検出された電流値と比較され、その差分が電流ア
ンプ27において増幅される(ステップS23)。この
出力がサーボモータ31へ供給される。
When the feedback pulse reading subroutine is completed, the main routine proceeds to step S13, where the movement command 21 (see FIG. 1) from the NC device or the like is read as described above, and the read feedback pulse FB is subtracted. The movement is compared with the movement command in the device 35 (step S15), and the difference is amplified by the position amplifier 23. On the other hand, in the speed converter 19, the feedback pulse from the speed estimation / FB signal calculator 17 is differentiated and converted into a speed (step S17). Next, in the subtracter 37, the output signal from the position amplifier 23 is compared with the signal obtained by differentiating the feedback signal FB by the speed converter 19, and the difference is amplified by the speed amplifier 25 (step S19). Next, in step S21, the current supplied to the servomotor 31 is detected by the current detector 29. The signal amplified by the speed amplifier 25 is output to a subtractor 39 by a current detector 29.
Is compared with the detected current value, and the difference is amplified by the current amplifier 27 (step S23). This output is supplied to the servo motor 31.

【0023】本実施形態によれば、サーボモータ31に
よる被駆動部材が高速で移動している間は、位置検出器
33からの位置情報信号を低分解能で解析して、サーボ
アンプ41にフィードバックし、被駆動部材が低速で移
動している間は、位置検出器33からの位置情報信号を
高分解能で解析してサーボアンプ41にフィードバック
するようになっている。この点、被駆動部材が高速で移
動している間は一般的に高精度な制御は必要ではなく、
例えば、被駆動部材が停止したり方向を変更するために
速度が低下したときに高精度な制御が必要となる。従っ
て、本実施形態によれば、例えば工作機械のワークテー
ブルや産業用ロボットのロボットアームの位置決め精度
を高く維持しながら、これらの被駆動部材の動作を高速
化することが可能となる。
According to the present embodiment, while the member driven by the servo motor 31 is moving at a high speed, the position information signal from the position detector 33 is analyzed at a low resolution and fed back to the servo amplifier 41. While the driven member is moving at a low speed, the position information signal from the position detector 33 is analyzed with high resolution and fed back to the servo amplifier 41. In this regard, while the driven member is moving at high speed, generally high-precision control is not necessary,
For example, high-precision control is required when the speed of the driven member is reduced to stop or change its direction. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to speed up the operation of these driven members while maintaining high positioning accuracy of, for example, a work table of a machine tool or a robot arm of an industrial robot.

【0024】また、波形解析器11を位置検出器33の
近傍に配設し、速度推定・FB信号演算器17をサーボ
アンプ41の近傍に配設するようなハード構成を採用し
た場合でも、波形解析器11から速度推定・FB信号演
算器17へ送信される信号は、矩形波のパルス数Pと内
挿値Iであるために、位置検出器33からの位置情報信
号を高分解能で解析していながらデータ量を格段に小さ
くすることができ、パラレル通信等の高速で大きなケー
ブルを必要とする高速デジタル通信手段を必要としな
い。
Further, even if a hardware configuration in which the waveform analyzer 11 is disposed near the position detector 33 and the speed estimation / FB signal calculator 17 is disposed near the servo amplifier 41, the waveform Since the signal transmitted from the analyzer 11 to the speed estimation / FB signal calculator 17 is the pulse number P and the interpolation value I of the rectangular wave, the position information signal from the position detector 33 is analyzed with high resolution. However, the amount of data can be significantly reduced while eliminating the need for high-speed digital communication means requiring a high-speed and large cable such as parallel communication.

【0025】更に、波形解析器11および速度推定・F
B信号演算器17をサーボアンプ41と一体化または同
じ筐体内に配設するようなハード構成を採用した場合に
は、位置検出器33から波形解析11への通信はアナロ
グ通信となるために高速デジタル通信手段を必要とせ
ず、かつ、比較的長距離通信が容易になる。この実施形
態では、更に、波形解析器11および速度推定・FB信
号演算器17をサーボアンプ41にバス結合することも
できる。
Further, the waveform analyzer 11 and the speed estimator F
When a hardware configuration in which the B signal calculator 17 is integrated with the servo amplifier 41 or is disposed in the same housing is adopted, the communication from the position detector 33 to the waveform analysis 11 is performed by analog communication. No digital communication means is required, and relatively long-distance communication is facilitated. In this embodiment, the waveform analyzer 11 and the speed estimation / FB signal calculator 17 can be further connected to the servo amplifier 41 by bus.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、従来技術のように、高
速用位置検出器と低速用位置検出器の2つの位置検出器
を設けて切り換えることなく、自動的に、被駆動部材を
高速に移動させる場合には低精度に制御し、低速時には
高精度にサーボモータを制御可能となる。
According to the present invention, as in the prior art, two position detectors, a high-speed position detector and a low-speed position detector, are provided, and the driven member is automatically moved at a high speed without switching. When the motor is moved to a low speed, the servomotor can be controlled with low precision, and at low speed, the servomotor can be controlled with high precision.

【0027】また、本発明によれば位置検出器からの位
置情報信号を高精度に解析しながらフィードバック信号
のデータ量を格段に小さくすることができ、パラレル通
信等の高速で大きなケーブルを必要とする高速デジタル
通信手段を必要としない。
According to the present invention, the data amount of the feedback signal can be significantly reduced while analyzing the position information signal from the position detector with high accuracy, and a high-speed and large cable such as parallel communication is required. It does not require high-speed digital communication means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施形態によるサーボ制御装置のブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram of a servo control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】波形整形器の作用を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation of a waveform shaper.

【図3】内挿器の作用を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the interpolator.

【図4】本発明のサーボ制御方法のメインルーチンを示
すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a main routine of the servo control method of the present invention.

【図5】本発明実施形態によるフィードバックパルスを
読込むためのサブルーチンである。
FIG. 5 is a subroutine for reading a feedback pulse according to the embodiment of the present invention.

【図6】従来技術によるサーボ制御装置のブロック図で
ある。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional servo control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…波形解析器 11a…バッファアンプ 11b…タイミングコントローラ 13…矩形波整形カウント部 13a…波形整形器 13b…カウンタ 13c…ラッチ 15…内挿部 15a…A/D変換器 15b…内挿器 15c…ラッチ 17…速度推定・FB信号演算器 19…速度変換器 31…サーボモータ 33…位置検出器 41…サーボアンプ 11: Waveform analyzer 11a: Buffer amplifier 11b: Timing controller 13: Rectangular wave shaping / counting unit 13a: Waveform shaper 13b: Counter 13c: Latch 15: Interpolation unit 15a: A / D converter 15b: Interpolator 15c ... Latch 17: Speed estimation / FB signal calculator 19: Speed converter 31: Servo motor 33: Position detector 41: Servo amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F069 AA01 BB01 BB04 BB40 DD30 GG06 HH14 HH15 JJ01 JJ11 NN00 NN08 NN21 5H004 GA18 GA34 GB15 HA07 HB07 JA03 JA09 JB02 JB15 JB17 JB19 JB30 KA01 KA31 KB01 MA01 MA08 MA36 MA42 5H303 AA01 AA04 AA10 BB01 BB06 BB14 EE03 EE09 FF05 GG20 GG27 JJ02 KK01 KK17 KK37 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 2F069 AA01 BB01 BB04 BB40 DD30 GG06 HH14 HH15 JJ01 JJ11 NN00 NN08 NN21 5H004 GA18 GA34 GB15 HA07 HB07 JA03 JA09 JB02 JB15 JB17 JB19 JB30 KA01 MA08 AMA MAA MAA BB01 BB06 BB14 EE03 EE09 FF05 GG20 GG27 JJ02 KK01 KK17 KK37

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サーボモータにより駆動される被駆動部
材の位置を位置検出器にて検出し、前記位置検出器にて
検出されたアナログ信号から成る被駆動部材の位置情報
信号をサーボアンプにフィードバックして前記サーボモ
ータを制御するサーボ制御方法において、 前記被駆動部材が所定の参照速度よりも高い速度で作動
している間は前記位置情報信号を低分解能で解析してサ
ーボアンプへのフィードバック信号を生成し、前記被駆
動部材が所定の参照速度よりも低い速度で作動している
間は前記位置情報信号を高分解能で解析してサーボアン
プへのフィードバック信号を生成するようにしたサーボ
制御方法。
1. A position detector detects a position of a driven member driven by a servomotor, and feeds back a position information signal of the driven member comprising an analog signal detected by the position detector to a servo amplifier. In the servo control method of controlling the servo motor, while the driven member is operating at a speed higher than a predetermined reference speed, the position information signal is analyzed at a low resolution, and a feedback signal to the servo amplifier is analyzed. And a servo control method for analyzing the position information signal with high resolution and generating a feedback signal to a servo amplifier while the driven member is operating at a speed lower than a predetermined reference speed. .
【請求項2】 前記サーボ制御方法は、前記位置情報信
号を矩形波に変換してそのパルス数をカウントすると共
に、前記位置情報信号を変換し、変換されたデジタル信
号の値から前記位置情報信号の位相を求めることを含
み、 前記被駆動部材が前記参照速度より高い速度で作動して
いる間は前記矩形波のパルス数に基づいてフィードバッ
ク信号を生成し、 前記被駆動部材が前記参照速度よりも低い速度で作動し
ている間は、前記位置情報信号のパルス数と位相とに基
づいてフィードバック信号を生成する請求項1に記載の
サーボ制御方法。
2. The servo control method according to claim 1, wherein the position information signal is converted into a rectangular wave, the number of pulses is counted, the position information signal is converted, and the position information signal is converted from a value of the converted digital signal. Determining the phase of the driven member, while the driven member is operating at a speed higher than the reference speed, generates a feedback signal based on the number of pulses of the rectangular wave, the driven member is higher than the reference speed 2. The servo control method according to claim 1, wherein a feedback signal is generated based on the number of pulses and the phase of the position information signal during operation at a low speed.
【請求項3】 サーボモータにより駆動される被駆動部
材の位置を位置検出器にて検出し、前記位置検出器にて
検出されたアナログ信号から成る被駆動部材の位置情報
信号をサーボアンプにフィードバックして前記サーボモ
ータを制御するサーボ制御装置において、 前記位置情報信号を矩形波に変換してそのパルス数をカ
ウントする矩形波整形カウント手段と、 前記位置情報信号を変換し、変換されたデジタル信号の
値から前記位置情報信号の位相を求める内挿手段とを含
み、 前記被駆動部材が所定の参照速度より高い速度で作動し
ている間は前記矩形波のパルス数に基づいてフィードバ
ック信号を生成し、 前記被駆動部材が前記参照速度よりも低い速度で作動し
ている間は、前記位置情報信号のパルス数と位相とに基
づいてフィードバック信号を生成するようにしたサーボ
制御装置。
3. A position of a driven member driven by a servomotor is detected by a position detector, and a position information signal of the driven member comprising an analog signal detected by the position detector is fed back to the servo amplifier. A servo control device that controls the servo motor and converts the position information signal into a rectangular wave and counts the number of pulses thereof; a rectangular wave shaping / counting unit that converts the position information signal; and a converted digital signal. And interpolation means for calculating the phase of the position information signal from the value of the position information signal. While the driven member is operating at a speed higher than a predetermined reference speed, a feedback signal is generated based on the number of pulses of the rectangular wave. While the driven member is operating at a speed lower than the reference speed, feedback is performed based on the pulse number and phase of the position information signal. Servo control apparatus designed to generate a signal.
【請求項4】 前記内挿手段が前記デジタル信号の値と
前記位置情報信号の位相とを対応させたテーブルを備え
ている請求項3に記載のサーボ制御装置。
4. The servo control device according to claim 3, wherein said interpolation means includes a table in which a value of said digital signal is associated with a phase of said position information signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105382840A (en) * 2014-08-22 2016-03-09 电装波动株式会社 Method and apparatus for controlling operations of robot

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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