JP2000267712A - 移動体の移動方向反転検出方法および該方法を用いたサーボ制御方法ならびにサーボ制御装置 - Google Patents
移動体の移動方向反転検出方法および該方法を用いたサーボ制御方法ならびにサーボ制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動体の移動方向の反転を正確に検出するこ
と、および検出された反転のタイミングに基づいて移動
体の移動指令を補正すること。 【解決手段】 第１の移動体と第２の移動体との同時２
軸制御において、各移動体の同時２軸制御における指令
軌跡から第１移動体および第２移動体の一方の移動体の
移動方向が反転する時の他方の移動体が取るべき位置で
ある反転位置情報を設定し、、他方の移動体の現在位置
が反転位置情報に一致したことによって一方の移動体の
移動方向が反転したことを検出し、一方の移動体の移動
方向の反転が検出されたタイミングを用いて一方の移動
体の移動指令を補正するようにした。
と、および検出された反転のタイミングに基づいて移動
体の移動指令を補正すること。 【解決手段】 第１の移動体と第２の移動体との同時２
軸制御において、各移動体の同時２軸制御における指令
軌跡から第１移動体および第２移動体の一方の移動体の
移動方向が反転する時の他方の移動体が取るべき位置で
ある反転位置情報を設定し、、他方の移動体の現在位置
が反転位置情報に一致したことによって一方の移動体の
移動方向が反転したことを検出し、一方の移動体の移動
方向の反転が検出されたタイミングを用いて一方の移動
体の移動指令を補正するようにした。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、数値制御される移
動体の移動方向の反転のタイミングを検出する方法およ
びこの検出方法を用いたサーボ制御方法ならびにサーボ
制御装置に係わり、特に、同時２軸制御における移動体
の方向反転検出方法およびサーボ制御方法ならびにサー
ボ制御装置に関するものである。
動体の移動方向の反転のタイミングを検出する方法およ
びこの検出方法を用いたサーボ制御方法ならびにサーボ
制御装置に係わり、特に、同時２軸制御における移動体
の方向反転検出方法およびサーボ制御方法ならびにサー
ボ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】数値制御工作機械における主軸頭やコラ
ム、工作物テーブル等の移動制御において、移動方向の
反転時に機構接触部が動摩擦から静止摩擦に変化するこ
とによりスティックモーションといわれる現象が発生す
る。これにより、例えば、直交する２軸の同時制御によ
り円運動をさせると各軸の反転時に象限突起と呼ばれる
軌跡誤差を生じる。このスティックモーションによる軌
跡誤差を補正するためには、移動方向の反転のタイミン
グを正確に把握する必要がある。従来の移動方向の反転
を判定する方法として、位置指令の符号もしくは位置偏
差の符号が反転したか否かによって判定する方法、ある
いは、速度に着目し、速度指令が０となった時もしくは
検出速度が０となった時に方向反転と判定する方法が知
られている。
ム、工作物テーブル等の移動制御において、移動方向の
反転時に機構接触部が動摩擦から静止摩擦に変化するこ
とによりスティックモーションといわれる現象が発生す
る。これにより、例えば、直交する２軸の同時制御によ
り円運動をさせると各軸の反転時に象限突起と呼ばれる
軌跡誤差を生じる。このスティックモーションによる軌
跡誤差を補正するためには、移動方向の反転のタイミン
グを正確に把握する必要がある。従来の移動方向の反転
を判定する方法として、位置指令の符号もしくは位置偏
差の符号が反転したか否かによって判定する方法、ある
いは、速度に着目し、速度指令が０となった時もしくは
検出速度が０となった時に方向反転と判定する方法が知
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の位置または速度の指令値から反転を検出する方法で
は、指令値に対する機械的および電気的な追従遅れが存
在するので、反転のタイミングを正確に把握することは
できない。一方、位置あるいは速度の現在値を検出して
反転を検出する方法では、追従遅れの影響を排除するこ
とはできるが、移動方向の反転時は速度が０の状態であ
るので、チャッタリング現象が生じ、正確な検出は困難
である。また、移動方向の反転のタイミングを正確に検
出することができないと、スティックモーションの影響
による誤差を補正するタイミングが不正確となるので軌
跡精度を向上させることができない。そこで、本願発明
は上述した課題を解決し、スティックモーションの影響
による誤差を補正するため、移動体の方向反転のタイミ
ングを正確に検出することを目的としている。また、本
願発明の他の目的は、検出された方向反転のタイミング
に基づいてスティックモーションの影響による誤差を補
正することを目的としている。
の位置または速度の指令値から反転を検出する方法で
は、指令値に対する機械的および電気的な追従遅れが存
在するので、反転のタイミングを正確に把握することは
できない。一方、位置あるいは速度の現在値を検出して
反転を検出する方法では、追従遅れの影響を排除するこ
とはできるが、移動方向の反転時は速度が０の状態であ
るので、チャッタリング現象が生じ、正確な検出は困難
である。また、移動方向の反転のタイミングを正確に検
出することができないと、スティックモーションの影響
による誤差を補正するタイミングが不正確となるので軌
跡精度を向上させることができない。そこで、本願発明
は上述した課題を解決し、スティックモーションの影響
による誤差を補正するため、移動体の方向反転のタイミ
ングを正確に検出することを目的としている。また、本
願発明の他の目的は、検出された方向反転のタイミング
に基づいてスティックモーションの影響による誤差を補
正することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段は、一方の移動体が反転する時は一方の移動体
の速度は０であるので、これを正確に検出することは困
難であるのに対して、他方の移動体の速度は比較的安定
していることが多いので、その位置および速度の正確な
検出が可能であるという技術思想に基づき、一方の移動
体が反転するタイミングを他方の移動体の現在位置から
検出するようにしたものである。
めの手段は、一方の移動体が反転する時は一方の移動体
の速度は０であるので、これを正確に検出することは困
難であるのに対して、他方の移動体の速度は比較的安定
していることが多いので、その位置および速度の正確な
検出が可能であるという技術思想に基づき、一方の移動
体が反転するタイミングを他方の移動体の現在位置から
検出するようにしたものである。
【０００５】そして、その具体的な手段の１つは請求項
１に記載の発明である。請求項１に記載の構成により、
各移動体の同時２軸制御における指令軌跡から第１移動
体および第２移動体の一方の移動体の移動方向が反転す
る時の他方の移動体が取るべき位置である反転位置情報
が設定され、他方の移動体の現在位置がこの反転位置情
報に一致したことによって一方の移動体の移動方向が反
転したことが検出される。請求項１に記載の構成におい
て、第１移動体および第２移動体としては、互いに直交
する方向へ直線移動する工作機械のテーブル、コラム、
主軸頭等の他、異なる軸線周りに旋回可能に連結された
ロボットのアーム等が含まれる。また、反転位置情報の
設定は、指令軌跡に基づいて、例えば数値制御装置が演
算して求めることができるのみならず、作業者が移動軌
跡を解析して予め設定しておくことも含まれる。
１に記載の発明である。請求項１に記載の構成により、
各移動体の同時２軸制御における指令軌跡から第１移動
体および第２移動体の一方の移動体の移動方向が反転す
る時の他方の移動体が取るべき位置である反転位置情報
が設定され、他方の移動体の現在位置がこの反転位置情
報に一致したことによって一方の移動体の移動方向が反
転したことが検出される。請求項１に記載の構成におい
て、第１移動体および第２移動体としては、互いに直交
する方向へ直線移動する工作機械のテーブル、コラム、
主軸頭等の他、異なる軸線周りに旋回可能に連結された
ロボットのアーム等が含まれる。また、反転位置情報の
設定は、指令軌跡に基づいて、例えば数値制御装置が演
算して求めることができるのみならず、作業者が移動軌
跡を解析して予め設定しておくことも含まれる。
【０００６】また、上述の課題を解決するための手段
は、他方の移動体の現在位置から検出された一方の移動
体の反転のタイミングに基づいてスティックモーション
の影響による誤差を補正するようにしたものである。そ
して、その具体的な手段の１つは請求項２に記載の発明
である。請求項２に記載の構成により、各移動体の同時
２軸制御における指令軌跡から第１移動体および第２移
動体の一方の移動体の移動方向が反転する時の他方の移
動体が取るべき位置である反転位置情報が設定され、他
方の移動体の現在位置がこの反転位置情報に一致したこ
とによって一方の移動体の移動方向が反転したことが検
出される。そして、この検出されたタイミングに基づい
て一方の移動体の移動指令が補正される。
は、他方の移動体の現在位置から検出された一方の移動
体の反転のタイミングに基づいてスティックモーション
の影響による誤差を補正するようにしたものである。そ
して、その具体的な手段の１つは請求項２に記載の発明
である。請求項２に記載の構成により、各移動体の同時
２軸制御における指令軌跡から第１移動体および第２移
動体の一方の移動体の移動方向が反転する時の他方の移
動体が取るべき位置である反転位置情報が設定され、他
方の移動体の現在位置がこの反転位置情報に一致したこ
とによって一方の移動体の移動方向が反転したことが検
出される。そして、この検出されたタイミングに基づい
て一方の移動体の移動指令が補正される。
【０００７】また、具体的な手段の他の１つは請求項３
に記載の発明である。請求項３に記載の構成により、サ
ーボ制御装置には、反転位置情報入力手段により一方の
移動体の移動方向が反転する時の他方の移動体が取るべ
き位置である反転位置情報が入力され、現在位置情報入
力手段により各移動体の現在位置情報が入力される。そ
して、摩擦補正手段により反転位置情報と現在位置情報
とから他方の移動体の現在位置が反転位置情報に一致し
たことによって一方の移動体の移動方向の反転のタイミ
ングを検出し、検出された反転のタイミングに基づいて
一方の移動体の移動指令が補正される。
に記載の発明である。請求項３に記載の構成により、サ
ーボ制御装置には、反転位置情報入力手段により一方の
移動体の移動方向が反転する時の他方の移動体が取るべ
き位置である反転位置情報が入力され、現在位置情報入
力手段により各移動体の現在位置情報が入力される。そ
して、摩擦補正手段により反転位置情報と現在位置情報
とから他方の移動体の現在位置が反転位置情報に一致し
たことによって一方の移動体の移動方向の反転のタイミ
ングを検出し、検出された反転のタイミングに基づいて
一方の移動体の移動指令が補正される。
【０００８】請求項２および請求項３に記載の構成にお
いて、移動指令の補正には、速度指令を補正することの
他に、電流指令を補正することも含まれる。さらに、こ
の際に用いられる補正量については、検出された反転の
タイミングで最大となり、その後指数関数的に減少する
補正量を用いることができる他、公知の種々な補正方法
を採用することができる。
いて、移動指令の補正には、速度指令を補正することの
他に、電流指令を補正することも含まれる。さらに、こ
の際に用いられる補正量については、検出された反転の
タイミングで最大となり、その後指数関数的に減少する
補正量を用いることができる他、公知の種々な補正方法
を採用することができる。
【０００９】また、上記の手段を更に具体化した手段
は、請求項４乃至請求項６に記載の発明である。請求項
４に記載の構成により、反転位置情報と他方の移動体の
現在位置とが一致した時に最大値をとりその後指数関数
的に減少するような補正量で一方の移動体の移動指令が
補正される。さらに、請求項５に記載の構成により、移
動体の速度指令が補正される。さらに、請求項６記載の
構成により、数値制御装置がＮＣプログラムを解析する
ことによって反転位置情報が得られる。
は、請求項４乃至請求項６に記載の発明である。請求項
４に記載の構成により、反転位置情報と他方の移動体の
現在位置とが一致した時に最大値をとりその後指数関数
的に減少するような補正量で一方の移動体の移動指令が
補正される。さらに、請求項５に記載の構成により、移
動体の速度指令が補正される。さらに、請求項６記載の
構成により、数値制御装置がＮＣプログラムを解析する
ことによって反転位置情報が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態を図面に基
づいて説明する。図１において、１はサーボ制御装置で
あり、数値制御装置２から位置指令値Ｘref，Ｙrefを受
け取り、各アンプ３ａ，３ｂに速度指令値を出力するよ
うに構成されている。アンプ３ａ，３ｂはそれぞれモー
タ４ａ，４ｂを駆動し、モータ４ａの回転により図示し
ないボールねじ機構等を介してＸ軸移動体５ａが移動さ
れ、同様に、モータ４ｂの回転により図示しないボール
ねじ機構等を介してＹ軸移動体５ｂが移動される。
づいて説明する。図１において、１はサーボ制御装置で
あり、数値制御装置２から位置指令値Ｘref，Ｙrefを受
け取り、各アンプ３ａ，３ｂに速度指令値を出力するよ
うに構成されている。アンプ３ａ，３ｂはそれぞれモー
タ４ａ，４ｂを駆動し、モータ４ａの回転により図示し
ないボールねじ機構等を介してＸ軸移動体５ａが移動さ
れ、同様に、モータ４ｂの回転により図示しないボール
ねじ機構等を介してＹ軸移動体５ｂが移動される。
【００１１】ここで、Ｘ軸移動体５ａおよびＹ軸移動体
５ｂは、例えば、Ｘ−Ｙテーブルであり、Ｘ軸に沿って
移動可能に設けられたＸ軸移動体５ａ上に、Ｘ軸と直交
する方向であるＹ軸に沿って移動可能に設けられたＹ軸
移動体５ｂを重ねあわせることによって、Ｙ軸移動体５
ｂをＸ−Ｙ平面上の任意の位置に制御するものである。
なお、Ｘ軸移動体５ａおよびＹ軸移動体５ｂは、Ｘ−Ｙ
テーブルに限られるものではなく、Ｘ軸移動体５ａを水
平方向へ移動する工作機械の工作物テーブルとし、Ｙ軸
移動体５ｂをこの工作物テーブルに対向し鉛直方向へ移
動する主軸台とすることも可能であり、同時２軸制御さ
れる移動体であれば、その構成は限定されるものではな
い。
５ｂは、例えば、Ｘ−Ｙテーブルであり、Ｘ軸に沿って
移動可能に設けられたＸ軸移動体５ａ上に、Ｘ軸と直交
する方向であるＹ軸に沿って移動可能に設けられたＹ軸
移動体５ｂを重ねあわせることによって、Ｙ軸移動体５
ｂをＸ−Ｙ平面上の任意の位置に制御するものである。
なお、Ｘ軸移動体５ａおよびＹ軸移動体５ｂは、Ｘ−Ｙ
テーブルに限られるものではなく、Ｘ軸移動体５ａを水
平方向へ移動する工作機械の工作物テーブルとし、Ｙ軸
移動体５ｂをこの工作物テーブルに対向し鉛直方向へ移
動する主軸台とすることも可能であり、同時２軸制御さ
れる移動体であれば、その構成は限定されるものではな
い。
【００１２】Ｘ軸移動体５ａおよびＹ軸移動体５ｂに
は、それぞれリニアスケール等の位置検出器６ａ，６ｂ
が取付けられており、Ｘ軸移動体５ａの現在位置Ｘtお
よびＹ軸移動体５ｂの現在位置Ｙtがサーボ制御装置１
にフィードバックされるように構成されている。
は、それぞれリニアスケール等の位置検出器６ａ，６ｂ
が取付けられており、Ｘ軸移動体５ａの現在位置Ｘtお
よびＹ軸移動体５ｂの現在位置Ｙtがサーボ制御装置１
にフィードバックされるように構成されている。
【００１３】サーボ制御装置１は、数値制御装置２から
入力される位置指令値Ｘrefと位置検出器６ａからフィ
ードバックされる現在位置Ｘtとの偏差に対して、位置
ループの比例ゲインＫppが乗じられて速度指令を得る。
一方、位置指令値Ｘrefの微分値にフィードフォワード
ゲインＫffを乗じて速度指令値に加算するフィードフォ
ワードループが設けられている。そして、速度指令値に
は、さらに、後述する摩擦補正器７から出力される補正
値Ｋfx(Yt)が加算されてアンプ３ａへ出力されるように
構成されている。同様に、位置指令値Ｙrefと位置検出
器６ｂからフィードバックされる現在位置Ｙtとの偏差
に対して、位置ループの比例ゲインＫppが乗じられて速
度指令を得て、位置指令値Ｙrefの微分値にフィードフ
ォワードゲインＫffを乗じて速度指令値に加算し、さら
に、後述する摩擦補正器７から出力される補正値Ｋfy(X
t)が加算されてアンプ３ｂへ出力されるように構成され
ている。
入力される位置指令値Ｘrefと位置検出器６ａからフィ
ードバックされる現在位置Ｘtとの偏差に対して、位置
ループの比例ゲインＫppが乗じられて速度指令を得る。
一方、位置指令値Ｘrefの微分値にフィードフォワード
ゲインＫffを乗じて速度指令値に加算するフィードフォ
ワードループが設けられている。そして、速度指令値に
は、さらに、後述する摩擦補正器７から出力される補正
値Ｋfx(Yt)が加算されてアンプ３ａへ出力されるように
構成されている。同様に、位置指令値Ｙrefと位置検出
器６ｂからフィードバックされる現在位置Ｙtとの偏差
に対して、位置ループの比例ゲインＫppが乗じられて速
度指令を得て、位置指令値Ｙrefの微分値にフィードフ
ォワードゲインＫffを乗じて速度指令値に加算し、さら
に、後述する摩擦補正器７から出力される補正値Ｋfy(X
t)が加算されてアンプ３ｂへ出力されるように構成され
ている。
【００１４】次に、摩擦補正器７について説明する。図
２に示すように、摩擦補正器７は、数値制御装置２から
入力される反転位置情報Ｘ0，Ｙ0（後述）と、位置検出
器６ａ，６ｂから入力される現在位置情報Ｘt，Ｙtとに
基づいて、Ｙ軸移動体５ｂの現在位置Ｙtに応じたＸ軸
移動体５ａの速度補正値Ｋfx(Yt)およびＸ軸移動体５ａ
の現在位置Ｘtに応じたＹ軸移動体５ｂの速度補正値Ｋf
y(Xt)を出力するように構成されている。
２に示すように、摩擦補正器７は、数値制御装置２から
入力される反転位置情報Ｘ0，Ｙ0（後述）と、位置検出
器６ａ，６ｂから入力される現在位置情報Ｘt，Ｙtとに
基づいて、Ｙ軸移動体５ｂの現在位置Ｙtに応じたＸ軸
移動体５ａの速度補正値Ｋfx(Yt)およびＸ軸移動体５ａ
の現在位置Ｘtに応じたＹ軸移動体５ｂの速度補正値Ｋf
y(Xt)を出力するように構成されている。
【００１５】具体的には、補正値Ｋfx(Yt)，Ｋfy(Xt)を
次式を用いて演算する。
次式を用いて演算する。
【数１】 （Ｘ軸移動体５ａの移動方向が−方向から＋方向へ反転
したとき）
したとき）
【数２】 （Ｘ軸移動体５ａの移動方向が＋方向から−方向へ反転
したとき）
したとき）
【数３】 （Ｙ軸移動体５ｂの移動方向が−方向から＋方向へ反転
したとき）
したとき）
【数４】 （Ｙ軸移動体５ｂの移動方向が＋方向から−方向へ反転
したとき）
したとき）
【００１６】ここで、Ｋfsxは機構接触部の静止摩擦の
影響により生じるＸ軸移動体５ａの動き出しの遅れを補
正するための速度補正値に相当し、同様に、Ｋfsyは機
構接触部の静止摩擦の影響により生じるＹ軸移動体５ｂ
の動き出しの遅れを補正するための速度補正値に相当す
る。一方、ＫfkxはＸ軸移動体５ａの動摩擦により生じ
る誤差を補正するための速度補正値に相当し、同様に、
ＫfkyはＹ軸移動体５ｂの動摩擦により生じる誤差を補
正するための速度補正値に相当する。また、Ｋqは減衰
パラメータであり、反転位置情報Ｘ0，Ｙ0はＸ軸移動体
５ａの移動方向が反転する際にＹ軸移動体５ｂが取るべ
き位置、およびＹ軸移動体５ｂの移動方向が反転する際
にＸ軸移動体５ａが取るべき位置を示す値である。この
反転位置情報は数値制御装置２内でＣＰＵがＮＣプログ
ラムを解析することによって得ることができる。また、
ＮＣプログラムの作成時に、プログラマがＮＣプログラ
ムに付加するようにしてもよい。
影響により生じるＸ軸移動体５ａの動き出しの遅れを補
正するための速度補正値に相当し、同様に、Ｋfsyは機
構接触部の静止摩擦の影響により生じるＹ軸移動体５ｂ
の動き出しの遅れを補正するための速度補正値に相当す
る。一方、ＫfkxはＸ軸移動体５ａの動摩擦により生じ
る誤差を補正するための速度補正値に相当し、同様に、
ＫfkyはＹ軸移動体５ｂの動摩擦により生じる誤差を補
正するための速度補正値に相当する。また、Ｋqは減衰
パラメータであり、反転位置情報Ｘ0，Ｙ0はＸ軸移動体
５ａの移動方向が反転する際にＹ軸移動体５ｂが取るべ
き位置、およびＹ軸移動体５ｂの移動方向が反転する際
にＸ軸移動体５ａが取るべき位置を示す値である。この
反転位置情報は数値制御装置２内でＣＰＵがＮＣプログ
ラムを解析することによって得ることができる。また、
ＮＣプログラムの作成時に、プログラマがＮＣプログラ
ムに付加するようにしてもよい。
【００１７】スティックモーションは軸の移動方向が反
転する際、機構各部に生じる静止摩擦力によって移動体
の動き出しが遅れることによって生じるものであり、静
止摩擦力より大きなトルクが加えられると静止摩擦から
指数関数的に動摩擦へ移行する。そこで、Ｘ軸移動体５
ａの移動方向が反転する際のＹ軸移動体５ｂの位置Ｙ0
をＹ軸移動体５ｂが通過した際（すなわちＹt＝Ｙ0）
に、静止摩擦力を超えるトルクを得られるような補正量
Ｋfx(Yt)（いま、Ｙt＝Ｙ0なのでＫfx(Yt)＝±Ｋfsx）
を出力し、速度指令値に加算してアンプ６ａへの指令値
とする。同様に、Ｙ軸移動体５ｂの移動方向が反転する
際のＸ軸移動体５ａの位置Ｘ0をＸ軸移動体５ａが通過
した際（すなわちＸt＝Ｘ0）に、静止摩擦力を超えるト
ルクを得られるような補正量Ｋfy(Xt)（いま、Ｘt＝Ｘ0
なのでＫfy(Xt)＝±Ｋfsy）を出力し、速度指令値に加
算してアンプ６ｂへの指令値とする。そして、その後、
補正値Ｋfx(Yt)，Ｋfy(Xt)は動摩擦へ移行する摩擦力を
補償するように、±Ｋfkx，±Ｋfkyに収束する指数関数
的に減少する。この際の補正量Ｋfx(Yt)，Ｋfy(Xt)の減
少割合を調整するパラメータが減衰パラメータＫqであ
る。したがって、これらＫfsx、Ｋfsy、Ｋfkx、Ｋfky、
Ｋqの値は実験的に求めることが可能である。
転する際、機構各部に生じる静止摩擦力によって移動体
の動き出しが遅れることによって生じるものであり、静
止摩擦力より大きなトルクが加えられると静止摩擦から
指数関数的に動摩擦へ移行する。そこで、Ｘ軸移動体５
ａの移動方向が反転する際のＹ軸移動体５ｂの位置Ｙ0
をＹ軸移動体５ｂが通過した際（すなわちＹt＝Ｙ0）
に、静止摩擦力を超えるトルクを得られるような補正量
Ｋfx(Yt)（いま、Ｙt＝Ｙ0なのでＫfx(Yt)＝±Ｋfsx）
を出力し、速度指令値に加算してアンプ６ａへの指令値
とする。同様に、Ｙ軸移動体５ｂの移動方向が反転する
際のＸ軸移動体５ａの位置Ｘ0をＸ軸移動体５ａが通過
した際（すなわちＸt＝Ｘ0）に、静止摩擦力を超えるト
ルクを得られるような補正量Ｋfy(Xt)（いま、Ｘt＝Ｘ0
なのでＫfy(Xt)＝±Ｋfsy）を出力し、速度指令値に加
算してアンプ６ｂへの指令値とする。そして、その後、
補正値Ｋfx(Yt)，Ｋfy(Xt)は動摩擦へ移行する摩擦力を
補償するように、±Ｋfkx，±Ｋfkyに収束する指数関数
的に減少する。この際の補正量Ｋfx(Yt)，Ｋfy(Xt)の減
少割合を調整するパラメータが減衰パラメータＫqであ
る。したがって、これらＫfsx、Ｋfsy、Ｋfkx、Ｋfky、
Ｋqの値は実験的に求めることが可能である。
【００１８】次に、上述した摩擦補正器７を備えたサー
ボ制御装置１を用いてＸ軸移動体５ａ、Ｙ軸移動体５ｂ
を制御する作用について、Ｘ軸移動体５ａとＹ軸移動体
５ｂとの同時２軸制御により、図３に示すような真円軌
跡を時計回りで描く場合を例に採って説明する。
ボ制御装置１を用いてＸ軸移動体５ａ、Ｙ軸移動体５ｂ
を制御する作用について、Ｘ軸移動体５ａとＹ軸移動体
５ｂとの同時２軸制御により、図３に示すような真円軌
跡を時計回りで描く場合を例に採って説明する。
【００１９】まず、数値制御装置２は与えられたＮＣプ
ログラムを解析し、真円の中心座標値をＸ0，Ｙ0として
サーボ制御装置１の摩擦補正器７に出力する。真円運動
においては、Ｘ軸移動体５ａの移動方向が反転するの
は、Ｙ軸移動体５ｂの位置が真円の中心のＹ座標と一致
する際であり、Ｙ軸移動体５ｂの移動方向が反転するの
は、Ｘ軸移動体５ａの位置が真円の中心のＸ座標と一致
する際であるからである。
ログラムを解析し、真円の中心座標値をＸ0，Ｙ0として
サーボ制御装置１の摩擦補正器７に出力する。真円運動
においては、Ｘ軸移動体５ａの移動方向が反転するの
は、Ｙ軸移動体５ｂの位置が真円の中心のＹ座標と一致
する際であり、Ｙ軸移動体５ｂの移動方向が反転するの
は、Ｘ軸移動体５ａの位置が真円の中心のＸ座標と一致
する際であるからである。
【００２０】次に、数値制御装置２はＮＣプログラムに
て与えられる半径、速度および回転方向に基づいて補間
を行い、Ｘ軸移動体５ａの位置指令値Ｘref、Ｙ軸移動
体５ｂの位置指令値Ｙrefをサーボ制御装置１に逐次出
力する。サーボ制御装置１は入力された位置指令値Ｘre
fと位置検出器６ａから入力されるＸ軸移動体５ａの現
在位置Ｘtとに基づいてフィードフォワード制御と位置
フィードバック制御を行って速度指令値をアンプ３ａに
出力し、モータ４ａが駆動されてＸ軸移動体５ａの移動
が制御される。同時に、入力された位置指令値Ｙrefと
位置検出器６ｂから入力されるＹ軸移動体５ｂの現在位
置Ｙtとに基づいてフィードフォワード制御と位置フィ
ードバック制御を行って速度指令値をアンプ３ｂに出力
し、モータ４ｂが駆動されてＹ軸移動体５ｂの移動が制
御される。これにより、Ｘ軸移動体５ａ上に設けられた
Ｙ軸移動体５ｂは真円軌跡を描く。この時、摩擦補正器
７には、位置検出器６ａ，６ｂからＸ軸移動体５ａの現
在位置ＸtおよびＹ軸移動体５ｂの現在位置Ｙtが常に入
力されており、この現在位置Ｘt，Ｙtと数値制御装置２
から入力された反転位置情報Ｘ0，Ｙ0（真円の中心座
標）とから上記（式１）から（式４）に基づいて補正量
Ｋfx(Yt)，Ｋfy(Xt)が演算され、速度指令値に加算され
る。
て与えられる半径、速度および回転方向に基づいて補間
を行い、Ｘ軸移動体５ａの位置指令値Ｘref、Ｙ軸移動
体５ｂの位置指令値Ｙrefをサーボ制御装置１に逐次出
力する。サーボ制御装置１は入力された位置指令値Ｘre
fと位置検出器６ａから入力されるＸ軸移動体５ａの現
在位置Ｘtとに基づいてフィードフォワード制御と位置
フィードバック制御を行って速度指令値をアンプ３ａに
出力し、モータ４ａが駆動されてＸ軸移動体５ａの移動
が制御される。同時に、入力された位置指令値Ｙrefと
位置検出器６ｂから入力されるＹ軸移動体５ｂの現在位
置Ｙtとに基づいてフィードフォワード制御と位置フィ
ードバック制御を行って速度指令値をアンプ３ｂに出力
し、モータ４ｂが駆動されてＹ軸移動体５ｂの移動が制
御される。これにより、Ｘ軸移動体５ａ上に設けられた
Ｙ軸移動体５ｂは真円軌跡を描く。この時、摩擦補正器
７には、位置検出器６ａ，６ｂからＸ軸移動体５ａの現
在位置ＸtおよびＹ軸移動体５ｂの現在位置Ｙtが常に入
力されており、この現在位置Ｘt，Ｙtと数値制御装置２
から入力された反転位置情報Ｘ0，Ｙ0（真円の中心座
標）とから上記（式１）から（式４）に基づいて補正量
Ｋfx(Yt)，Ｋfy(Xt)が演算され、速度指令値に加算され
る。
【００２１】この補正量Ｋfx(Yt)，Ｋfy(Xt)について、
図３および図４に基づいて具体的に説明する。なお、図
４において、（ａ）はＹ軸移動体５ｂの位置とＸ軸移動
体５ａの速度指令に加算する補正量Ｋfx(Yt)との関係を
示しており、実線は時計回りの場合、破線は反時計回り
の場合である。同様に、（ｂ）はＸ軸移動体５ａの位置
とＹ軸移動体５ｂの速度指令に加算する補正量Ｋfy(Xt)
との関係を示している。
図３および図４に基づいて具体的に説明する。なお、図
４において、（ａ）はＹ軸移動体５ｂの位置とＸ軸移動
体５ａの速度指令に加算する補正量Ｋfx(Yt)との関係を
示しており、実線は時計回りの場合、破線は反時計回り
の場合である。同様に、（ｂ）はＸ軸移動体５ａの位置
とＹ軸移動体５ｂの速度指令に加算する補正量Ｋfy(Xt)
との関係を示している。
【００２２】図３の（１）の位置では、Ｘ軸移動体５ａ
の移動方向が＋方向から−方向へと反転するが、この時
のＹ軸移動体５ｂの位置ＹtはＹt＝Ｙ0であるので、
（式２）に基づいて、補正量Ｋfx(Yt)＝−Ｋfsxが出力
され、その後、Ｙ軸移動体５ｂの移動に伴って図４
（ａ）の（１）で示されるような補正量Ｋfx(Yt)が出力
される。同様に、図３の（２）の位置では、Ｙ軸移動体
５ｂの移動方向が−方向から＋方向へと反転するが、こ
の時のＸ軸移動体５ａの位置ＸtはＸt＝Ｘ0であるの
で、（式３）に基づいて、補正量Ｋfy(Yt)＝Ｋfsyが出
力され、その後、Ｘ軸移動体５ａの移動に伴って図４
（ｂ）の（２）で示されるような補正量Ｋfy(Yt)が出力
される。以下同様に、図３の（３）の位置では（式１）
に基づいて図４（ａ）の（３）で示されるような補正量
が、図３の（４）の位置では（式４）基づいて図４
（ｂ）の（４）で示されるような補正量が出力される。
の移動方向が＋方向から−方向へと反転するが、この時
のＹ軸移動体５ｂの位置ＹtはＹt＝Ｙ0であるので、
（式２）に基づいて、補正量Ｋfx(Yt)＝−Ｋfsxが出力
され、その後、Ｙ軸移動体５ｂの移動に伴って図４
（ａ）の（１）で示されるような補正量Ｋfx(Yt)が出力
される。同様に、図３の（２）の位置では、Ｙ軸移動体
５ｂの移動方向が−方向から＋方向へと反転するが、こ
の時のＸ軸移動体５ａの位置ＸtはＸt＝Ｘ0であるの
で、（式３）に基づいて、補正量Ｋfy(Yt)＝Ｋfsyが出
力され、その後、Ｘ軸移動体５ａの移動に伴って図４
（ｂ）の（２）で示されるような補正量Ｋfy(Yt)が出力
される。以下同様に、図３の（３）の位置では（式１）
に基づいて図４（ａ）の（３）で示されるような補正量
が、図３の（４）の位置では（式４）基づいて図４
（ｂ）の（４）で示されるような補正量が出力される。
【００２３】ここで、Ｘ軸移動体５ａの移動方向が反転
する時のＹ軸移動体５ｂの移動、およびＹ軸移動体５ｂ
の移動方向が反転する時のＸ軸移動体５ａの移動は、そ
の移動速度が安定しているので、各移動体の移動方向の
反転を正確に検出することができる。
する時のＹ軸移動体５ｂの移動、およびＹ軸移動体５ｂ
の移動方向が反転する時のＸ軸移動体５ａの移動は、そ
の移動速度が安定しているので、各移動体の移動方向の
反転を正確に検出することができる。
【００２４】また、このようにして検出された移動方向
の反転のタイミングに基づいて、静止摩擦を超えるよう
なトルクが得られる補正量が与えられ、また、静止摩擦
から動摩擦への移行に沿って指数関数的に変化する補正
量が与えられるのでスティックモーションの影響による
軌跡誤差を的確に補正することができる。
の反転のタイミングに基づいて、静止摩擦を超えるよう
なトルクが得られる補正量が与えられ、また、静止摩擦
から動摩擦への移行に沿って指数関数的に変化する補正
量が与えられるのでスティックモーションの影響による
軌跡誤差を的確に補正することができる。
【００２５】なお、上述の実施の形態においては、フィ
ードフォワード制御と位置フィードバック制御を採用し
ているが、これに限られるものではなく、速度フィード
バック制御や電流フィードバック制御等の種々の制御方
式を適宜採用することが可能である。また、上述の実施
の形態においては、リニアスケール等を用いたクローズ
ドループ制御を採用しているが、モータ４ａ，４ｂの回
転角度位置を検出するエンコーダ等を用いたセミクロー
ズドループ制御を採用してもよい。
ードフォワード制御と位置フィードバック制御を採用し
ているが、これに限られるものではなく、速度フィード
バック制御や電流フィードバック制御等の種々の制御方
式を適宜採用することが可能である。また、上述の実施
の形態においては、リニアスケール等を用いたクローズ
ドループ制御を採用しているが、モータ４ａ，４ｂの回
転角度位置を検出するエンコーダ等を用いたセミクロー
ズドループ制御を採用してもよい。
【００２６】さらに、上述の実施の形態においては、真
円軌跡の制御について説明したが、Ｘ軸移動体５ａの移
動方向が反転する時のＹ軸移動体５ｂの位置、およびＹ
軸移動体５ｂの移動方向が反転する時のＸ軸移動体５ａ
の位置（反転位置情報Ｘ0，Ｙ0）が特定できる軌跡であ
れさえすれば、種々の形状の軌跡制御に適用可能であ
る。この場合、反転位置情報Ｘ0，Ｙ0が逐次変化するこ
とになるが、この変化する反転位置情報を数値制御装置
２側にて演算し、逐次摩擦補正器７へ出力するように構
成すればよい。
円軌跡の制御について説明したが、Ｘ軸移動体５ａの移
動方向が反転する時のＹ軸移動体５ｂの位置、およびＹ
軸移動体５ｂの移動方向が反転する時のＸ軸移動体５ａ
の位置（反転位置情報Ｘ0，Ｙ0）が特定できる軌跡であ
れさえすれば、種々の形状の軌跡制御に適用可能であ
る。この場合、反転位置情報Ｘ0，Ｙ0が逐次変化するこ
とになるが、この変化する反転位置情報を数値制御装置
２側にて演算し、逐次摩擦補正器７へ出力するように構
成すればよい。
【００２７】さらに、上述の実施の形態においては、Ｘ
軸移動体５ａおよびＹ軸移動体５ｂが直線移動する場合
について説明したが、例えば、移動体としてロボットの
旋回アームのような回転移動する移動体について適用す
ることも可能である。また、いわゆる極座標系のよう
な、直線移動する移動体と回転移動する移動体の同時２
軸制御に適用することも可能である。
軸移動体５ａおよびＹ軸移動体５ｂが直線移動する場合
について説明したが、例えば、移動体としてロボットの
旋回アームのような回転移動する移動体について適用す
ることも可能である。また、いわゆる極座標系のよう
な、直線移動する移動体と回転移動する移動体の同時２
軸制御に適用することも可能である。
【００２８】さらに、上述の実施の形態においては、摩
擦補正器７は速度指令に対する補正値を出力するように
しているが、摩擦補償器７は電流指令に対する補正値を
演算し、演算された補正値を電流指令値に加算して補正
するようにしてもよい。
擦補正器７は速度指令に対する補正値を出力するように
しているが、摩擦補償器７は電流指令に対する補正値を
演算し、演算された補正値を電流指令値に加算して補正
するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、他方の
移動体の現在位置から一方の移動体の移動方向の反転が
検出される。これにより、一方の移動体の位置あるいは
速度から一方の移動体の移動方向の反転を検出する場合
に比して、他方の移動体の位置および速度は安定してい
るので、反転のタイミングを正確に検出することができ
る。
移動体の現在位置から一方の移動体の移動方向の反転が
検出される。これにより、一方の移動体の位置あるいは
速度から一方の移動体の移動方向の反転を検出する場合
に比して、他方の移動体の位置および速度は安定してい
るので、反転のタイミングを正確に検出することができ
る。
【００３０】請求項２および請求項３に記載の発明によ
れば、他方の移動体の現在位置から一方の移動体の移動
方向の反転が検出されるので、反転のタイミングを正確
に検出することができ、この検出されたタイミングを用
いてスティックモーションによる誤差の補正をタイミン
グよく行うことができる。
れば、他方の移動体の現在位置から一方の移動体の移動
方向の反転が検出されるので、反転のタイミングを正確
に検出することができ、この検出されたタイミングを用
いてスティックモーションによる誤差の補正をタイミン
グよく行うことができる。
【００３１】請求項４に記載の発明によれば、反転位置
情報と他方の移動体の現在位置とが一致した時、すなわ
ち、一方の移動体の移動方向が反転した時に最大とな
り、その後指数関数的に減少する補正量で一方の移動体
の移動指令が補正されるので、上述の効果に加えて、移
動体の反転時に作用する静止摩擦のおよびその後動摩擦
に移行するスティックモーションの影響を的確に補正す
ることができる。
情報と他方の移動体の現在位置とが一致した時、すなわ
ち、一方の移動体の移動方向が反転した時に最大とな
り、その後指数関数的に減少する補正量で一方の移動体
の移動指令が補正されるので、上述の効果に加えて、移
動体の反転時に作用する静止摩擦のおよびその後動摩擦
に移行するスティックモーションの影響を的確に補正す
ることができる。
【００３２】請求項５に記載の発明によれば、摩擦補正
手段にて移動体の速度指令が補正される。一般に電流指
令を操作するよりも速度指令を操作する方が容易である
ので、スティックモーションの影響を容易に補正するこ
とができる。
手段にて移動体の速度指令が補正される。一般に電流指
令を操作するよりも速度指令を操作する方が容易である
ので、スティックモーションの影響を容易に補正するこ
とができる。
【００３３】請求項６に記載の発明によれば、数値制御
装置がＮＣプログラムを解析することによって反転位置
情報を容易に得ることができる。
装置がＮＣプログラムを解析することによって反転位置
情報を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係わるサーボ制御装置のブロックダ
イヤグラムを示す図である。
イヤグラムを示す図である。
【図２】図１における摩擦補正器を説明するための図で
ある。
ある。
【図３】実施の形態における真円の軌跡を示す図であ
る。
る。
【図４】（ａ）は実施の形態におけるＹ軸移動体の位置
に対するＸ軸移動体の補正値を示すグラフであり、
（ｂ）は実施の形態におけるＸ軸移動体の位置に対する
Ｙ軸移動体の補正値を示すグラフである。
に対するＸ軸移動体の補正値を示すグラフであり、
（ｂ）は実施の形態におけるＸ軸移動体の位置に対する
Ｙ軸移動体の補正値を示すグラフである。
１ サーボ制御装置 ２ 数値制御装置 ５ａ Ｘ軸移動体 ５ｂ Ｙ軸移動体 ６ａ 位置検出器 ６ｂ 位置検出器 ７ 摩擦補正器
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｔ (72)発明者 大場 裕司 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H004 GA05 GA40 GB15 HA07 HB07 JA04 JA12 JB04 KA01 KB02 KB32 LA06 5H269 AB01 BB03 CC01 DD01 EE05 FF06 GG01 5H303 AA01 BB02 BB07 BB12 CC02 CC07 DD01 DD25 EE03 EE09 FF06 GG13 HH02 KK02 KK14 KK28 KK31 LL03 MM05
Claims (6)
- 【請求項１】 第１の軸線に沿ってあるいは第１の軸線
周りに移動する第１移動体と前記第１の軸線とは異なる
第２の軸線に沿ってあるいは第２の軸線周りに移動する
第２移動体との同時２軸制御における前記各移動体の移
動方向の反転を検出する方法であって、前記各移動体の
同時２軸制御における指令軌跡から前記第１移動体およ
び前記第２移動体の一方の移動体の移動方向が反転する
時の他方の移動体が取るべき位置である反転位置情報を
設定し、前記他方の移動体の現在位置が前記反転位置情
報に一致したことによって前記一方の移動体の移動方向
が反転したことを検出することを特徴とする移動体の移
動方向反転検出方法。 - 【請求項２】 第１の軸線に沿ってあるいは第１の軸線
周りに移動する第１移動体と前記第１の軸線とは異なる
第２の軸線に沿ってあるいは第２の軸線周りに移動する
第２移動体とを同時２軸制御するサーボ制御方法であっ
て、前記各移動体の同時２軸制御における指令軌跡から
前記第１移動体および前記第２移動体の一方の移動体の
移動方向が反転する時の他方の移動体が取るべき位置で
ある反転位置情報を設定し、、前記他方の移動体の現在
位置が前記反転位置情報に一致したことによって前記一
方の移動体の移動方向が反転したことを検出し、前記一
方の移動体の移動方向の反転が検出されたタイミングを
用いて前記一方の移動体の移動指令を補正することを特
徴とするサーボ制御方法。 - 【請求項３】 第１の軸線に沿ってあるいは第１の軸線
周りに移動する第１移動体と前記第１の軸線とは異なる
第２の軸線に沿ってあるいは第２の軸線周りに移動する
第２移動体とを同時２軸制御するサーボ制御装置であっ
て、前記各移動体の同時２軸制御における指令軌跡から
求められ前記第１移動体および前記第２移動体の一方の
移動体の移動方向が反転する時の他方の移動体が取るべ
き位置位置である反転位置情報を入力する反転位置情報
入力手段と、前記各移動体の現在位置を入力する現在位
置情報入力手段と、入力された前記反転位置情報と前記
他方の移動体の現在位置とに基づいて前記一方の移動体
の移動指令を補正する摩擦補正手段とを備えたことを特
徴とするサーボ制御装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載のサーボ制御装置におい
て、前記補正手段は、前記反転位置情報と前記他方の移
動体の現在位置とが一致した時に最大値をとりその後指
数関数的に減少する補正量で前記一方の移動体の移動指
令を補正することを特徴とするサーボ制御装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載のサーボ制御装置におい
て、前記補正手段は、前記補正量に基づいて前記一方の
移動体の速度指令を補正することを特徴とするサーボ制
御装置。 - 【請求項６】 請求項３乃至５のいずれかに記載のサー
ボ制御装置において、前記反転位置情報入力手段は、数
値制御装置がＮＣプログラムを解析することによって得
られる反転位置情報を入力することを特徴とするサーボ
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068429A JP2000267712A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 移動体の移動方向反転検出方法および該方法を用いたサーボ制御方法ならびにサーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068429A JP2000267712A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 移動体の移動方向反転検出方法および該方法を用いたサーボ制御方法ならびにサーボ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000267712A true JP2000267712A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13373457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11068429A Pending JP2000267712A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 移動体の移動方向反転検出方法および該方法を用いたサーボ制御方法ならびにサーボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000267712A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007069544A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Ricoh Co Ltd | サーボモータ制御装置及び画像形成装置 |
| JP2007094952A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Brother Ind Ltd | 駆動制御装置 |
| CN102023612A (zh) * | 2010-12-01 | 2011-04-20 | 西安交通大学 | 一种数控机床伺服系统摩擦误差补偿方法 |
| JP2013254231A (ja) * | 2011-05-31 | 2013-12-19 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 送り駆動系及び送り駆動系の設計方法 |
| JP2018019462A (ja) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | ファナック株式会社 | サーボモータ制御装置、サーボモータ制御方法、及びサーボモータ制御用プログラム |
| JP2018095072A (ja) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | トヨタ自動車株式会社 | 電動ブレーキシステムおよび押圧力・電流特性設定方法 |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP11068429A patent/JP2000267712A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007069544A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Ricoh Co Ltd | サーボモータ制御装置及び画像形成装置 |
| JP2007094952A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Brother Ind Ltd | 駆動制御装置 |
| CN102023612A (zh) * | 2010-12-01 | 2011-04-20 | 西安交通大学 | 一种数控机床伺服系统摩擦误差补偿方法 |
| CN102023612B (zh) * | 2010-12-01 | 2012-07-04 | 西安交通大学 | 一种数控机床伺服系统摩擦误差补偿方法 |
| JP2013254231A (ja) * | 2011-05-31 | 2013-12-19 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 送り駆動系及び送り駆動系の設計方法 |
| JP2017033587A (ja) * | 2011-05-31 | 2017-02-09 | 株式会社牧野フライス製作所 | 送り駆動系及び送り駆動系の設計方法 |
| JP2018019462A (ja) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | ファナック株式会社 | サーボモータ制御装置、サーボモータ制御方法、及びサーボモータ制御用プログラム |
| JP2018095072A (ja) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | トヨタ自動車株式会社 | 電動ブレーキシステムおよび押圧力・電流特性設定方法 |
| CN108216175A (zh) * | 2016-12-13 | 2018-06-29 | 丰田自动车株式会社 | 电动制动系统和设定挤压力-电流特性的方法 |
| US10618505B2 (en) | 2016-12-13 | 2020-04-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric brake system and method of setting pressing force-current characteristics |
| CN108216175B (zh) * | 2016-12-13 | 2020-09-01 | 丰田自动车株式会社 | 电动制动系统和设定挤压力-电流特性的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |