JP2007058278A - Position controller with lost motion correcting function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械等における送り軸の位置制御装置に関する。 The present invention relates to a position control device for a feed shaft in a machine tool or the like.
工作機械のセミクローズドループ方式による位置制御装置では、サーボモータの回転運動をボールネジによる送り駆動機構によって直線運動に変換することで、工作機械のテーブル等の移動体を移動させる。送り機構に使用しているボールネジとテーブル側のナット間のガタによりバックラッシがある。このバックラッシが正方向指令と逆方向指令での位置誤差を発生させる。 In a semi-closed loop position control device of a machine tool, a moving body such as a table of a machine tool is moved by converting a rotary motion of a servo motor into a linear motion by a feed drive mechanism using a ball screw. There is backlash due to play between the ball screw used in the feed mechanism and the nut on the table side. This backlash generates a position error between the forward direction command and the backward direction command.
このバックラッシを無くすために与圧を掛けたボールネジとナットを使用する場合、ボールネジとナット間のガタによるバックラッシはなくなるが、与圧を掛けたことによりボールネジ部分の摩擦抵抗が発生する。また、工作機械の送り機構にはガイドがあり、転がりガイド、摺動面ガイド等のガイドが使用されており、このガイド部でも摩擦抵抗が発生する。この摩擦抵抗分によるロストモーションが起因する位置誤差を補正することが課題となっている。 When using a ball screw and a nut that are pressurized in order to eliminate this backlash, backlash due to backlash between the ball screw and the nut is eliminated, but the frictional resistance of the ball screw portion is generated by applying the pressure. Further, there are guides in the feed mechanism of the machine tool, and guides such as rolling guides and sliding surface guides are used, and friction resistance is also generated in these guide portions. It has been a problem to correct the position error caused by the lost motion due to the frictional resistance.
従来のセミクローズド方式の位置制御では、円弧運動時に生ずるロストモーション量を複数の位置間隔で分割したロストモーション補正データを、指令速度と分割した位置に応じたパルスレートで算出し速度制御系に供給する方式が用いられている(特許文献1)。 In conventional semi-closed position control, lost motion correction data obtained by dividing the amount of lost motion generated during arc motion at multiple position intervals is calculated at a pulse rate corresponding to the command speed and the divided position and supplied to the speed control system. Is used (Patent Document 1).
図15は、特許文献1に示された数値制御装置の一例を示すブロック図である。指令データ17からデータ解析部18によりモータ12の駆動信号が作成される。この駆動信号は速度制御部8を介してモータ12に供給され、ボールネジ13を回転させ移動体14を指令位置まで移動させる。速度制御部8は、検出器11を用いて一般的なフィードバック制御を行っている。補正データ部15a〜15nには、図17に示される様な円弧運動時に生ずるロストモーション量を複数の位置間隔で分割した補正データと、この分割した位置に応じて、速度制御部に供給する補正量の送り速度に応じたパルスレートを算出するためのパルスレートデータと、が補正量データとして蓄積される。補正量算出部16は指令速度に対応して補正データ保存部から補正データを読み出し、指令速度と分割位置に応じたパルスレートデータから補正量を算出する。
FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of the numerical control device disclosed in
図16は、この補正データ部15a〜15nの蓄積された補正データの内容を示す図である。F1〜Fmは送り速度、D0〜Dnは分割位置である。補正量データは、BL0〜BLnで示される補正データと、L0〜Lmで示されるパルスレートデータである。
FIG. 16 is a diagram showing the contents of correction data stored in the
この方式によれば、任意の円弧切削における喰込み現象をかなり改善することが可能であるが、以下の様な課題がある。 According to this method, it is possible to considerably improve the biting phenomenon in arbitrary arc cutting, but there are the following problems.
パルス送りにより1μmずつ指令を変化させ反転動作した場合、ロストモーション量LMは位置変位量に応じて漸増型に増加する。また、円弧運動の様な連続動作における反転でも漸増型に近い特性を示すことも実験結果より明らかである。このため、従来、ロストモーション量LMは、図18に示す様に位置指令の変位量に対し、漸増型の特性により補正されてきた。 When a reverse operation is performed by changing the command by 1 μm by pulse feed, the lost motion amount LM increases gradually according to the position displacement amount. Moreover, it is clear from the experimental results that even if the reversal in the continuous motion such as the arc motion is similar to the gradually increasing type. For this reason, conventionally, the lost motion amount LM has been corrected by a gradually increasing characteristic with respect to the displacement amount of the position command as shown in FIG.
しかしながら、停止状態を含む反転動作を行い、送り速度をパラメータとしてロストモーション量LMを測定すると図7に示す様な結果が得られる。また、円弧運動においてもロストモーション量LMは、位置変位量に応じて単純な漸増型に増加するのではなく、図7に示した様な特性になる。送り速度が遅いときは、漸増型に増加するが、送り速度が速くなるにつれ漸増型に増えたロストモーション量LMが位置変位量Δxの増加に伴い減少する。 However, when the reversal operation including the stop state is performed and the lost motion amount LM is measured using the feed speed as a parameter, the result shown in FIG. 7 is obtained. Also in the arc motion, the lost motion amount LM does not increase to a simple incremental type according to the position displacement amount, but has a characteristic as shown in FIG. When the feed rate is slow, it gradually increases. However, as the feed rate increases, the lost motion amount LM that increases gradually increases as the position displacement amount Δx increases.
次に、送り速度が比較的遅い場合における加速度をパラメータとしたときのロストモーション量LMを図8に示す。送り速度が比較的速い場合における加速度をパラメータとしたときのロストモーション量LMを図9に示す。図8、図9でa1,a2,a3は加速度パラメータであり、a3>a2>a1である。 Next, FIG. 8 shows the lost motion amount LM when the acceleration is a parameter when the feed rate is relatively slow. FIG. 9 shows the lost motion amount LM when the acceleration is a parameter when the feed speed is relatively fast. 8 and 9, a1, a2, and a3 are acceleration parameters, and a3> a2> a1.
以上の様に、工作機械の反転動作は、円弧運動のみならず、必ず停止が発生する反転動作がある。特に、金型加工等の切削では、停止状態がある微小反転を繰り返す場合がある。この様な動作において発生するロストモーション量LMは、従来考えられてきた漸増型特性を有する補正のみでは、完全に補正できない。 As described above, the reversing operation of the machine tool includes not only a circular motion but also a reversing operation in which a stop always occurs. In particular, in cutting such as mold processing, there is a case where minute inversion with a stopped state is repeated. The lost motion amount LM generated in such an operation cannot be completely corrected only by a correction having a gradual increase type characteristic which has been conventionally considered.
本発明は、位置検出器が取り付けられたサーボモータと、該サーボモータにより駆動される送り軸の位置を制御し、位置指令と前記位置検出器の位置検出値の差からフィードバック制御する位置制御装置において、前記位置指令値または前記位置検出値より前記送り軸またはサーボモータの方向反転を検出する方向反転検出器と、方向反転してからの前記位置指令値または前記位置検出値の変位量を算出する変位量算出器と、該変位量と送り軸またはモータの加速度と送り軸の速度を入力として指令補正値を算出する補正量算出器と、を備え、前記補正量算出器は、前記速度を入力として一次遅れの摩擦成分算出速度を算出する摩擦速度算出器と、該摩擦速度に応じてロストモーション量の摩擦成分を出力する摩擦成分算出器と、前記加速度に応じてロストモーション量の加速度成分を出力する加速度成分算出器と、前記位置変位量に応じてロストモーション量の変位量補正成分を出力する変位量補正成分算出器と、を有し、前記ロストモーション量の摩擦成分と前記加速度成分と変位量補正成分を加算し指令補正値とし、前記指令補正値を前記位置指令値に加算してロストモーション補正を行うことを特徴とする。 The present invention relates to a servo motor to which a position detector is attached, and a position control device for controlling the position of a feed shaft driven by the servo motor and performing feedback control based on a difference between a position command and a position detection value of the position detector. , The direction reversal detector for detecting the direction reversal of the feed shaft or the servomotor from the position command value or the position detection value, and the displacement amount of the position command value or the position detection value after the direction reversal is calculated. A displacement amount calculator, and a correction amount calculator that calculates a command correction value by inputting the displacement amount, the acceleration of the feed shaft or the motor and the speed of the feed shaft, and the correction amount calculator calculates the speed. A friction speed calculator that calculates a first-order lag friction component calculation speed as an input, a friction component calculator that outputs a friction component of a lost motion amount according to the friction speed, and the acceleration An acceleration component calculator that outputs an acceleration component of the lost motion amount according to the displacement amount correction component calculator that outputs a displacement amount correction component of the lost motion amount according to the position displacement amount, and the lost motion An amount of friction component, the acceleration component, and a displacement amount correction component are added to obtain a command correction value, and the command correction value is added to the position command value to perform lost motion correction.
また、本発明は、位置検出器が取り付けられたサーボモータと、該サーボモータにより駆動される送り軸の位置を制御し、位置指令と前記位置検出器の位置検出値の差からフィードバック制御する位置制御装置において、前記位置指令値または前記位置検出値より前記送り軸またはサーボモータの方向反転と任意時間の停止の有無を検出する方向反転検出器と、方向反転してからの前記位置指令値または前記位置検出値の変位量を算出する変位量算出器と、該変位量と送り軸またはモータの加速度と送り軸の速度を入力として指令補正値を算出する補正量算出器とを備え、前記補正量算出器は、速度により可変する係数をA及びBとし、加速度により可変する係数をCとして、式
Xc=sign(Δx)×(A+B(1−exp[−|Δx|/C]))
により指令補正量Xcを算出する位置指令補正器を有し、該位置指令補正値Xcを前記位置指令値に加算してロストモーション補正を行うことを特徴とする。
The present invention also provides a position for controlling a position of a servo motor to which a position detector is attached and a feed shaft driven by the servo motor, and performing feedback control based on a difference between a position command and a position detection value of the position detector. In the control device, a direction reversal detector that detects whether or not the feed shaft or the servo motor is reversed and stopped for an arbitrary time from the position command value or the position detection value, and the position command value or A displacement amount calculator that calculates a displacement amount of the position detection value; and a correction amount calculator that calculates a command correction value by using the displacement amount and the acceleration of the feed shaft or motor and the speed of the feed shaft as input. The quantity calculator uses the equations Xc = sign (Δx) × (A + B (1−exp [− | Δx | / C]))
A position command corrector for calculating the command correction amount Xc, and the lost motion correction is performed by adding the position command correction value Xc to the position command value.
また、前記変位量算出器は、反転してから任意変位量分は変位量=0として、その後の変位量をΔxとして出力することが望ましい。 Further, it is desirable that the displacement amount calculator outputs the displacement amount = 0 as the amount of arbitrary displacement after the inversion, and outputs the subsequent displacement amount as Δx.
本発明によるロストモーション補正機能を有する位置制御装置によれば、工作機械の送り軸における、円弧運動の反転動作のみならず、必ず停止が発生する反転動作においてもロストモーションを適切に補正することができる。また、膨大なデータを持つことなく、速度または加速度によって補正データを可変することができるため、比較的安価で高精度なロストモーション補正を有する位置制御装置を提供することができる。 According to the position control device having the lost motion correction function according to the present invention, the lost motion can be appropriately corrected not only in the reversing operation of the arc motion on the feed axis of the machine tool but also in the reversing operation in which the stop always occurs. it can. Further, since the correction data can be varied according to the speed or acceleration without having a huge amount of data, a position control device having a relatively inexpensive and highly accurate lost motion correction can be provided.
図1に本発明の実施の形態を示す。図15に示す従来の位置制御装置と同じ構成要素は同一符号で示してあり、その説明は省略する。図1中の符号7は、位置制御器であり位置指令と検出器11で検出した位置フィードバッグ値に基づき速度指令を出力する。符号8は、速度制御器であり前記速度指令と前記位置検出値を微分器10で微分した速度検出値に基づきトルク指令を出力する。符号9の電流制御器は、前記トルク指令に基づき電流を制御する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The same components as those of the conventional position control device shown in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
次に、図1中の点線部分で囲まれた構成要素について説明する。微分器1は、位置指令または、前記位置検出値を微分し速度指令または速度検出値を出力する。反転検出器2は、前記速度指令または速度検出値に基づき反転を検出し、反転検出信号を出力する。変位量算出器3は、前記反転検出器2で検出した反転信号と前記位置指令より反転検出してからの位置指令の変位量Δxを算出する。微分器4は、前記速度指令を微分し加速度指令を出力する。補正量算出器5は、前記変位量Δxと前記加速度指令αと前記速度指令vに基づき位置指令補正量Xcを出力する。
Next, the components surrounded by the dotted line in FIG. 1 will be described. The
次に補正量算出器5について説明する。図2に補正量算出器5の実施の形態を示す。変位量成分算出器24は、変位量を入力としてパルス送り等の遅い速度で軸を移動した場合のロストモーションの変位量成分補正量Xcxを出力する。加速度成分補正量算出器21は、送り軸の加速度またはモータの加速度を入力として、ロストモーションの加速度成分補正量Xcaを出力する。摩擦速度算出器26は、送り軸の速度またはモータの速度を入力として、絶対値化した一次遅れの摩擦力算出用速度を出力する。摩擦力算出器22は、前記摩擦力算出用速度を入力として、図10に示す様な速度の絶対値|v|に対する3次関数等で摩擦力Fμを算出する。摩擦力を算出する関数を(1)式に示す。
Fμ=sign(Δx)×[h(|v|−v1)3+i(|v|−v2)2
+j(|v|−v3)+μ0] ・・・(1)
ここで、v:速度、v1,v2,v3:任意の速度、h,i,j:係数、μ0:定数、sign(Δx):変位量の符号であり、図2の符号器(sign)28である。
Next, the
Fμ = sign (Δx) × [h (| v | −v1) 3 + i (| v | −v2) 2
+ J (| v | −v3) + μ0] (1)
Here, v: speed, v1, v2, v3: arbitrary speed, h, i, j: coefficient, μ0: constant, sign (Δx): sign of displacement, sign 28 in FIG. It is.
摩擦成分算出器23は、前記摩擦力に応じて摩擦成分ロストモーションの補正量を算出し、積算器27で符号を乗算しXcμを出力する。加算器25は、前記ロストモーションの補正量の変位量成分Xcxと、加速度成分Xcaと摩擦成分Xcμとを加算し、位置指令補正量Xcを出力する。
The
制御対象である送り軸の移動体の重量をMgとして、反転後の加速度をαとし、さらに軸系全体の摩擦係数をμとすると、摩擦力Fμは、Fμ=Mg・μとなり、反転後に必要な力Fgは、Fg=Mg・α+Fμとなる。反転後に必要な力は、送り軸のバネ係数をkとし、ロストモーション量をLMとすると、送り軸のバネ系の張力Flは、Fl=k・LMとなる。反転後に必要な力と送り軸のバネ系の力は同じ(Fl=Fg)となる。すなわち、k・LM=Mg・α+Fμとなり、ロストモーション量LMは、LM=(Mg/k)・α+Fμ/kとなる。 When the weight of the moving body of the feed shaft to be controlled is Mg, the acceleration after reversal is α, and the friction coefficient of the entire shaft system is μ, the friction force Fμ is Fμ = Mg · μ, which is necessary after reversal The strong force Fg is Fg = Mg · α + Fμ. The force required after reversal is that the tension of the spring system of the feed shaft is Fl = k · LM, where k is the spring coefficient of the feed shaft and LM is the amount of lost motion. The force required after reversal and the force of the spring system of the feed shaft are the same (Fl = Fg). That is, k · LM = Mg · α + Fμ, and the lost motion amount LM becomes LM = (Mg / k) · α + Fμ / k.
ここで、図2のロストモーションの加速度成分補正量Xcaは、(Mg/k)・α相当となる。図2のロストモーションの摩擦成分補正量Xcμは、摩擦力Fμ/k相当となる。変位量成分補正量Xcxは、速度により可変する係数をAおよびBとし、加速度により可変する係数をCとすると、例えば(2)式に示す様な漸増型の関数とする。
Xcx=sign(Δx)×(A+B(1−exp[−|Δx|/C]))
・・・(2)
Here, the acceleration component correction amount Xca of the lost motion in FIG. 2 is equivalent to (Mg / k) · α. The lost motion friction component correction amount Xcμ in FIG. 2 is equivalent to the frictional force Fμ / k. The displacement component correction amount Xcx is a gradually increasing function, for example, as shown in equation (2), where A and B are coefficients that vary according to speed and C is a coefficient that varies according to acceleration.
Xcx = sign (Δx) × (A + B (1−exp [− | Δx | / C]))
... (2)
例えば、パルス送り等の非常に遅い送り速度で移動体を停止状態から移動させた場合のロストモーションLMを測定すると、図4の様になる。図4の横軸は、位置指令CONであり、縦軸は移動体の位置APAである。図4中の一点鎖線は反転運動時の位置指令を示しており、ロストモーションLMが一方向に発生しているものではなく、両方向に発生しているものとして示した図である。反転運動における反転前の位置を点線で反転後の位置を実線で示してあり、反転前後の位置誤差が一定になったときの位置誤差の1/2を指令位置としている。 For example, when the lost motion LM is measured when the moving body is moved from the stopped state at a very slow feed rate such as pulse feed, the result is as shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 4 is the position command CON, and the vertical axis is the position APA of the moving body. The dashed line in FIG. 4 indicates a position command at the time of the reverse motion, and is a diagram showing that the lost motion LM is generated not in one direction but in both directions. The position before reversal in the reversing motion is indicated by a dotted line, and the position after reversal is indicated by a solid line. The position error when the position error before and after reversal is constant is the command position.
この場合、ロストモーションを補正するための位置指令補正量Xcは、前記(2)式で近似した場合のAをA0とし、係数BをB0とすると、図5に示す様な関数となる。図5におけるA0は、摩擦抵抗以外で発生するロストモーション分、例えばボールネジとナット部のバックラッシ分等を含んでいる。また、反転動作を繰り返した場合のロストモーションLMの時間との関係は、図6の様になる。 In this case, the position command correction amount Xc for correcting the lost motion is a function as shown in FIG. 5 where A when approximated by the above equation (2) is A0 and the coefficient B is B0. A0 in FIG. 5 includes the lost motion component other than the frictional resistance, for example, the backlash component of the ball screw and the nut portion. Further, the relationship with the time of the lost motion LM when the reversing operation is repeated is as shown in FIG.
工作機械における摩擦係数μは、図10に示す様な特性が得られる。図10において(1)の領域は境界潤滑領域であり、(2)の領域は混合潤滑領域であり、(3)の領域は流体潤滑領域である。図7に示す特性は、図10に示す摩擦係数μの速度依存の特性とよく似た特性となる。 The coefficient of friction μ in the machine tool has the characteristics shown in FIG. In FIG. 10, the area (1) is a boundary lubrication area, the area (2) is a mixed lubrication area, and the area (3) is a fluid lubrication area. The characteristics shown in FIG. 7 are very similar to the speed-dependent characteristics of the friction coefficient μ shown in FIG.
また、軸が移動する際は、境界潤滑領域から混合潤滑状態に移行し、さらに流体潤滑領域へ移行する。移動体が停止すると遅れて流体潤滑状態から混合潤滑領域、境界潤滑状態に移行する。そのため、円弧運動の様な連続動作における反転では、図10に示す(3)の領域である流体潤滑領域または(2)の混合潤滑領域から図10の(1)の領域である境界潤滑領域に戻らずそれぞれの潤滑領域のまま反転動作をする。工作機械の円弧運動での速度は、ほとんどが混合潤滑領域であり、前述した様に摩擦力算出用速度|v|が速度vの一次遅れの関数であるため、摩擦係数が混合潤滑状態のまま潤滑常態に移行することなく反転動作することになり、図18の様な特性となる。さらにパルス送り等の比較的送り速度が遅い場合は、境界潤滑領域のままであり、混合潤滑領域や流体潤滑領域へ移行しない。そのため、図8に示す様な漸増型特性となる。 Further, when the shaft moves, the boundary lubrication region shifts to the mixed lubrication state, and further shifts to the fluid lubrication region. When the moving body stops, the fluid lubrication state is shifted to the mixed lubrication region and the boundary lubrication state with a delay. Therefore, in the reversal in the continuous operation such as the circular motion, the fluid lubrication region (3) shown in FIG. 10 or the mixed lubrication region (2) is changed to the boundary lubrication region (1) shown in FIG. The reversal operation is performed in the respective lubrication areas without returning. The speed of the arc motion of the machine tool is mostly in the mixed lubrication region, and the frictional force calculation speed | v | is a function of the first order lag of the speed v as described above, so the friction coefficient remains in the mixed lubrication state. The reversal operation is performed without shifting to the normal lubrication state, and the characteristics shown in FIG. 18 are obtained. Further, when the feed rate is relatively slow, such as pulse feed, the boundary lubrication region remains, and no transition is made to the mixed lubrication region or the fluid lubrication region. Therefore, the gradual increase characteristic as shown in FIG. 8 is obtained.
図3に補正量算出器5の他の実施の形態を示す。図3の変位量成分算出器34は、変位量|Δx|を入力として前記(式4)に応じてロストモーションの変位量補正成分Xcxを出力する。加速度成分算出器21は、移動体の加速度またはモータの加速度を入力として、ロストモーションの加速度成分補正量Xcaを出力する。係数C算出器31は、移動体またはモータの加速度に応じて係数Cを可変する。係数A算出器32は、移動体の速度またはモータの速度を入力として係数Aを可変する。前記ロストモーションの変位量成分Xcxと、加速度成分Xcaとを加算し、位置指令補正量Xcを出力する。
FIG. 3 shows another embodiment of the
例えば、移動体の加速度をαとし、C∝1/αとすると同じ送り速度でも加速度が大きいほど変位量Δxに対するロストモーションの位置指令補正量Xcの漸増量が増えるため図8の様になる。工作機械の送り軸等において、反転直後のロストモーション量が問題となるのは、図10で示す境界潤滑領域(1)や混合潤滑領域(2)の速度領域のみである。よって、係数Aを図11に示す様な、速度に応じて可変する関数とする。図11中のVhtlは境界潤滑領域から混合潤滑領域へ移行する速度である。図3に示す補正量算出器で図2に示す補正量算出器と同等の補正ができる。 For example, assuming that the acceleration of the moving body is α and C∝1 / α, the incremental increase in the lost motion position command correction amount Xc with respect to the displacement amount Δx increases as the acceleration increases even at the same feed rate, as shown in FIG. In a machine tool feed shaft or the like, the amount of lost motion immediately after reversal becomes a problem only in the velocity region of the boundary lubrication region (1) and the mixed lubrication region (2) shown in FIG. Therefore, the coefficient A is a function that varies according to the speed as shown in FIG. Vhtl in FIG. 11 is a speed at which the boundary lubrication region shifts to the mixed lubrication region. The correction amount calculator shown in FIG. 3 can perform correction equivalent to the correction amount calculator shown in FIG.
さらに、転がりガイドの機械においては、パルス送りで送り軸の移動体を停止状態から移動させた場合のロストモーションを測定すると、図12の様になった。図4で説明した内容と重複する内容については、省略する。 Furthermore, in the rolling guide machine, the lost motion when the moving body of the feed shaft is moved from the stopped state by pulse feed is as shown in FIG. The contents overlapping with those described in FIG. 4 are omitted.
この場合、ロストモーションを補正するための位置指令補償量Xcは、(3−1)式から(3−4)式の様になる。
Δx≧Δx1のとき、
Xcx=A+B(1−exp[(−|Δx|−Δx1)/C])・・・(3−1)
Δx≦−Δx1のとき、
Xcx=−A−B(1−exp[(−|Δx|+Δx1)/C])・・・(3−2)
0<Δx<Δx1のとき、 Xcx=−A−B・・・(3−3)
−Δx<Δx<0のとき、 Xcx=A+B ・・・(3−4)
ここで、A,B,Cは係数である。前記(3−1)式〜(3−4)式で近似した場合のAをA0とし、係数BをB0とすると、図13に示す様な関数となる。また、反転動作を繰り返した場合の位置指令補正量Xcxの時間との関係は、図14の様になる。
In this case, the position command compensation amount Xc for correcting the lost motion is as shown in the equations (3-1) to (3-4).
When Δx ≧ Δx1,
Xcx = A + B (1-exp [(− | Δx | −Δx1) / C]) (3-1)
When Δx ≦ −Δx1,
Xcx = −A−B (1−exp [(− | Δx | + Δx1) / C]) (3-2)
When 0 <Δx <Δx1, Xcx = −A−B (3-3)
When −Δx <Δx <0, Xcx = A + B (3-4)
Here, A, B, and C are coefficients. When A is approximated by the above equations (3-1) to (3-4) and A0 is set, and the coefficient B is B0, the function is as shown in FIG. Further, the relationship with the time of the position command correction amount Xcx when the reversing operation is repeated is as shown in FIG.
以上説明した様に、本発明によるロストモーション補正機能を有する位置制御装置によれば、工作機械の送り軸における、円弧運動の反転動作のみならず、必ず停止が発生する反転動作においてもロストモーションを適切に補正することができる。また、膨大なデータを持つことなく、速度または加速度によって補正データを可変することができるため、比較的安価で高精度なロストモーション補正を有する位置制御装置を提供することができる。 As described above, according to the position control device having the lost motion correction function according to the present invention, the lost motion is not only in the reversing operation of the circular motion in the feed axis of the machine tool but also in the reversing operation in which the stop always occurs. It can be corrected appropriately. Further, since the correction data can be varied according to the speed or acceleration without having a huge amount of data, a position control device having a relatively inexpensive and highly accurate lost motion correction can be provided.
1,4,10 微分器、2 反転検出器、3 変位量算出器、5 補正量算出器、6,19,20,25,35 加算器、7 位置制御器、8 速度制御器、9 電流制御器、11 検出器、12 モータ、13 ボールネジ、14 移動体、15a,15b,15c,15n 補正データ部、16 補正量算出部、17 指令データ、18 データ解析部、21 加速度成分補正量算出器、22 摩擦力算出器、23 摩擦成分算出器、24 変位量成分算出器、26 摩擦速度算出器、31 係数C算出器、32 係数A算出器、34 変位量成分算出器。 1, 4, 10 Differentiator, 2 Inversion detector, 3 Displacement calculator, 5 Correction calculator, 6, 19, 20, 25, 35 Adder, 7 Position controller, 8 Speed controller, 9 Current control , 11 detector, 12 motor, 13 ball screw, 14 moving body, 15a, 15b, 15c, 15n correction data section, 16 correction amount calculation section, 17 command data, 18 data analysis section, 21 acceleration component correction amount calculator, 22 friction force calculators, 23 friction component calculators, 24 displacement amount component calculators, 26 friction speed calculators, 31 coefficient C calculators, 32 coefficient A calculators, 34 displacement amount component calculators.
Claims (3)
前記位置指令値または前記位置検出値より前記送り軸またはサーボモータの方向反転を検出する方向反転検出器と、
方向反転してからの前記位置指令値または前記位置検出値の変位量を算出する変位量算出器と、
該変位量と送り軸またはモータの加速度と送り軸の速度を入力として指令補正値を算出する補正量算出器と、
を備え、
前記補正量算出器は、
前記速度を入力として一次遅れの摩擦成分算出速度を算出する摩擦速度算出器と、
該摩擦速度に応じてロストモーション量の摩擦成分を出力する摩擦成分算出器と、
前記加速度に応じてロストモーション量の加速度成分を出力する加速度成分算出器と、
前記位置変位量に応じてロストモーション量の変位量補正成分を出力する変位量補正成分算出器と、
を有し、
前記ロストモーション量の摩擦成分と前記加速度成分と変位量補正成分を加算し指令補正値とし、
前記指令補正値を前記位置指令値に加算してロストモーション補正を行うことを特徴とするロストモーション補正機能を有する位置制御装置。 In a position control device for controlling a position of a servo motor to which a position detector is attached, and a position of a feed shaft driven by the servo motor, and performing feedback control from a difference between a position command and a position detection value of the position detector,
A direction reversal detector for detecting a direction reversal of the feed shaft or servomotor from the position command value or the position detection value;
A displacement amount calculator for calculating a displacement amount of the position command value or the position detection value after direction reversal;
A correction amount calculator for calculating a command correction value by inputting the displacement amount and the acceleration of the feed shaft or motor and the speed of the feed shaft;
With
The correction amount calculator is
A friction speed calculator for calculating a first-order lag friction component calculation speed using the speed as an input;
A friction component calculator that outputs a friction component of the lost motion amount according to the friction speed;
An acceleration component calculator that outputs an acceleration component of a lost motion amount according to the acceleration;
A displacement amount correction component calculator that outputs a displacement amount correction component of the lost motion amount according to the position displacement amount; and
Have
Add the friction component of the lost motion amount, the acceleration component, and the displacement correction component as a command correction value,
A position control device having a lost motion correction function, wherein the lost motion correction is performed by adding the command correction value to the position command value.
前記位置指令値または前記位置検出値より前記送り軸またはサーボモータの方向反転と任意時間の停止の有無を検出する方向反転検出器と、
方向反転してからの前記位置指令値または前記位置検出値の変位量を算出する変位量算出器と、
該変位量と送り軸またはモータの加速度と送り軸の速度を入力として指令補正値を算出する補正量算出器と、
を備え、
前記補正量算出器は、速度により可変する係数をA及びBとし、加速度により可変する係数をCとして、式
Xc=sign(Δx)×(A+B(1−exp[−|Δx|/C]))
により指令補正量Xcを算出する位置指令補正器を有し、
該位置指令補正値Xcを前記位置指令値に加算してロストモーション補正を行うことを特徴とするロストモーション補正機能を有する位置制御装置。 In a position control device for controlling a position of a servo motor to which a position detector is attached, and a position of a feed shaft driven by the servo motor, and performing feedback control from a difference between a position command and a position detection value of the position detector,
A direction reversal detector for detecting whether the feed shaft or the servomotor is reversed in direction and stopped for an arbitrary time from the position command value or the position detection value;
A displacement amount calculator for calculating a displacement amount of the position command value or the position detection value after direction reversal;
A correction amount calculator for calculating a command correction value by inputting the displacement amount and the acceleration of the feed shaft or motor and the speed of the feed shaft;
With
The correction amount calculator has the following formula: Xc = sign (Δx) × (A + B (1−exp [− | Δx | / C]) where A and B are coefficients that vary according to speed, and C is a coefficient that varies according to acceleration. )
A position command corrector that calculates the command correction amount Xc by
A position control device having a lost motion correction function, wherein the lost motion correction is performed by adding the position command correction value Xc to the position command value.
3. The position according to claim 1, wherein the displacement amount calculator outputs a displacement amount = 0 as an arbitrary displacement amount after inversion, and outputs the subsequent displacement amount as Δx. Control device.
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