JP2007272367A - Multiple-shaft synchronization system and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーボプレス装置や射出成型機などに採用されているテーブルを複数のサーボ軸を同期させながら駆動する複数軸同期システムに関するものである。 The present invention relates to a multi-axis synchronization system that drives a table employed in a servo press device, an injection molding machine, or the like while synchronizing a plurality of servo axes.
図9は複数軸同期システムの駆動系を示す斜視図である。図9において、テーブル70は、4つのサーボ軸にて支持されている。4つのサーボ軸は、テーブル70の4隅を貫通する4本のボールねじ80A,80B,80C,80Dと、各ボールねじ80A,80B,80C,80Dの下端に接続されたサーボモータである第一から第四のモータ51A,51B,51C,51Dから構成されている。4つのサーボ軸は、図示しない上位コントローラより位置指令を入力されてテーブルを上下に移動させる。このとき、4つのサーボ軸は、同じ位置指令を入力されてテーブル70が常に水平となるよう平衡度を保つことを期待して制御される。
FIG. 9 is a perspective view showing a drive system of the multi-axis synchronization system. In FIG. 9, the table 70 is supported by four servo axes. The four servo shafts are four
しかしながら、実際にテーブル70の上下移動を行ってみると、テーブル70に作用する負荷のアンバランス、制御ゲインのばらつき、機械の摩擦、および組み立て誤差などを原因として各サーボ軸間において軸間誤差が発生することがある。この軸間誤差が増加するとテーブル70は傾き平衡度は所定の許容値を保てない状態となる。そして、このような状態で加工作業を行うと精度良く加工することが出来ないばかりか、装置にとってもストレスとなり装置寿命を縮める原因となるので問題であった。 However, when the table 70 is actually moved up and down, there is an error between the axes between the servo axes due to unbalanced loads acting on the table 70, variations in control gain, machine friction, assembly errors, and the like. May occur. When the inter-axis error increases, the table 70 is in a state where the tilt balance cannot maintain a predetermined allowable value. If the machining operation is performed in such a state, not only the machining cannot be performed with accuracy, but also the apparatus becomes stressed and causes a shortened apparatus life, which is a problem.
そこで、従来、以下のような提案がされている。すなわち、動作にかかわる複数のサーボ軸のうち、1軸をマスタ軸、残りをスレーブ軸として区別し、移動時にマスタ軸は、その位置フィードバック値と所定の目標位置との偏差を小さくする制御をすることにより、目標位置に位置決めを行い、一方、スレーブ軸は、マスタ軸の位置フィードバックに追従することで位置決めを行い、これにより、平衡度を許容値内に保ったままテーブルの移動を行うという提案がされている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, the following proposals have been made. That is, among a plurality of servo axes involved in operation, one axis is distinguished as a master axis and the remaining are slave axes, and the master axis performs control to reduce the deviation between the position feedback value and a predetermined target position during movement. Proposition to position the target position, while positioning the slave axis by following the position feedback of the master axis, thereby moving the table while keeping the balance within the allowable value. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上記提案の制御方法は、マスタ軸の位置フィードバックをコントローラで受信し、その後、通信の遅れ時間分を補正してスレーブ軸の位置指令としている。そのため、コントローラの通信時間周期での補正及び、位置指令において、通信時間分の遅れを考慮した位置指令を作成する必要があり、マスタ軸の位置フィードバック情報を得てから補正処理を行ってスレーブ軸に指令を出力するまでの間の時間が長いという問題があった。 However, in the proposed control method, the position feedback of the master axis is received by the controller, and then the communication delay time is corrected to obtain the slave axis position command. Therefore, it is necessary to create a position command that takes into account a delay corresponding to the communication time in the correction in the communication time period of the controller and the position command. After obtaining the position feedback information of the master axis, the correction processing is performed to obtain the slave axis. There is a problem that the time until the command is output is long.
そこで、従来、コントローラを経由することなくサーボアンプ間にて通信をして同期制御を行う方法も提案されている。この方法は、各軸のサーボとエンコーダ間を通信回線で接続し、スレーブ側のサーボアンプが、自軸のモータの位置フィードバックと、マスタ側のサーボモータの位置フィードバックの2つの情報をモニタして、検出したモータ間の位置の差に基づく補正量を求めて、自らの位置指令に補正を行う方法である。また、それぞれのモータの位置フィードバックを微分して得られるモータ速度に、補正ゲインを乗算して速度指令に加算する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, conventionally, a method for performing synchronization control by communicating between servo amplifiers without going through a controller has been proposed. In this method, the servo and encoder of each axis are connected via a communication line, and the slave servo amplifier monitors two types of information: the position feedback of the own axis motor and the position feedback of the master side servo motor. In this method, a correction amount based on the detected position difference between the motors is obtained and the position command is corrected. Also proposed is a method of multiplying the motor speed obtained by differentiating the position feedback of each motor by a correction gain and adding it to the speed command (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献2に記載の制御方法においては、自軸のサーボモータの位置フィードバックを取得する処理と、相手軸のサーボモータの位置フィードバックを取得する処理と、それぞれの位置フィードバックを微分することで速度を得る処理とをひとつのサーボアンプで処理する必要があり、スレーブ側のサーボアンプのCPUに大きな負担がかかるという未解決の課題を有していた。また、この制御方法においては、同期制御を行う軸が多くなればなるほど各サーボアンプのCPUの負荷が増加するという未解決の課題も有していた。
However, in the control method described in
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、複数のサーボ軸を同期させながら駆動する複数軸同期システムにおいて、高速かつ高精度のテーブル駆動を行いかつサーボアンプの処理の負荷を軽くすることを目的として、処理時間の長い上位コントローラを介することなく、各サーボアンプ内でトルク補正を実施する複数軸同期システム及びその制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In a multi-axis synchronization system that drives a plurality of servo axes while synchronizing them, a high-speed and high-precision table drive is performed and the processing load of the servo amplifier is increased. The purpose of the present invention is to obtain a multi-axis synchronization system and its control method that perform torque correction within each servo amplifier without using a host controller having a long processing time.
上記課題を解決するために、この発明に係る複数軸同期システムは、複数のサーボ軸を同期させながら駆動する複数軸同期システムにおいて、同じタイミングで測定された全軸の速度データから平均加速度を求める平均加速度算出部と、各軸に設けられ、前記平均加速度算出部とアンプ相互間通信回線を介して接続され、前記平均加速度算出部に自軸の前記速度データを出力するとともに前記平均加速度算出部から前記平均加速度を入力して、前記平均加速度と自軸の加速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出する制御部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a multi-axis synchronization system according to the present invention obtains an average acceleration from speed data of all axes measured at the same timing in a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing a plurality of servo axes. An average acceleration calculation unit, provided on each axis, connected to the average acceleration calculation unit via an amplifier-to-amplifier communication line, and outputs the velocity data of the own axis to the average acceleration calculation unit and the average acceleration calculation unit And a controller that calculates a difference value between the average acceleration and the acceleration of the own axis, and calculates a torque compensation value based on the difference value.
また、次の発明に係る複数軸同期システムは、複数のサーボ軸を同期させながら駆動する複数軸同期システムにおいて、同じタイミングで測定された全軸の速度データから平均速度を求める平均速度算出部と、各軸に設けられ、前記平均速度算出部とアンプ相互間通信回線を介して接続され、前記平均速度算出部に自軸の前記速度データを出力するとともに前記平均速度算出部から前記平均速度を入力して、前記平均速度と自軸の速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出する制御部とを備えたことを特徴とする。 Further, the multi-axis synchronization system according to the next invention is an multi-axis synchronization system that drives while synchronizing a plurality of servo axes, and an average speed calculation unit that obtains an average speed from speed data of all axes measured at the same timing; Provided on each axis, connected to the average speed calculation unit and an amplifier-to-amplifier communication line, and outputs the speed data of the own axis to the average speed calculation unit, and the average speed is calculated from the average speed calculation unit. And a control unit that calculates a difference value between the average speed and the speed of the own axis and calculates a torque compensation value based on the difference value.
さらに、次の発明に係る複数軸同期システムは、複数のサーボ軸を同期させながら駆動する複数軸同期システムにおいて、同じタイミングで測定された全軸の位置偏差データから平均位置偏差を求める平均位置偏差算出部と、各軸に設けられ、前記平均位置偏差算出部とアンプ相互間通信回線を介して接続され、前記平均位置偏差算出部に自軸の前記位置偏差データを出力するとともに前記平均位置偏差算出部から前記平均位置偏差を入力して、前記平均位置偏差と自軸の位置偏差との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出する制御部とを備えたことを特徴とする。 Further, the multi-axis synchronization system according to the next invention is a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing a plurality of servo axes, and obtains an average position deviation from position deviation data of all axes measured at the same timing. A calculation unit, provided on each axis, connected to the average position deviation calculation unit and a communication line between amplifiers, and outputs the position deviation data of its own axis to the average position deviation calculation unit and the average position deviation A control unit that inputs the average position deviation from the calculation unit, obtains a difference value between the average position deviation and the position deviation of the own axis, and calculates a torque compensation value based on the difference value; And
また、この発明に係る複数軸同期システムの制御方法は、複数のサーボ軸を同期させながら駆動する複数軸同期システムの制御方法において、各軸において行われ、全軸の速度データを同じタイミングで測定して、アンプ相互間通信回線を介して平均加速度算出部に送信する速度データ送信工程と、前記平均加速度算出部が、全軸の前記速度データから平均加速度を求め、当該平均加速度を各軸に送信する平均加速度算出工程と、各軸において行われ、前記平均加速度算出部から前記平均加速度を受信して、前記平均加速度と自軸の加速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出するトルク補償値算出工程とを備えたことを特徴とする。 Further, the control method of the multi-axis synchronization system according to the present invention is a control method of the multi-axis synchronization system that drives while synchronizing a plurality of servo axes, and is performed on each axis, and the speed data of all axes are measured at the same timing. Then, the speed data transmission step for transmitting to the average acceleration calculation unit via the amplifier-to-amplifier communication line, the average acceleration calculation unit obtains the average acceleration from the speed data of all axes, and the average acceleration is set for each axis. An average acceleration calculation step to be transmitted, and is performed in each axis, receives the average acceleration from the average acceleration calculation unit, obtains a difference value between the average acceleration and the acceleration of the own axis, and generates torque based on the difference value And a torque compensation value calculating step for calculating a compensation value.
さらに、この発明に係る複数軸同期システムの制御方法は、複数のサーボ軸を同期させながら駆動する複数軸同期システムの制御方法において、各軸において行われ、全軸の速度データを同じタイミングで測定して、アンプ相互間通信回線を介して平均速度算出部に送信する速度データ送信工程と、前記平均速度算出部が、全軸の前記速度データから平均速度を求め、当該平均速度を各軸に送信する平均速度算出工程と、各軸において行われ、前記平均速度算出部から前記平均速度を受信して、前記平均速度と自軸の速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出するトルク補償値算出工程とを備えたことを特徴とする。 Furthermore, the control method for a multi-axis synchronization system according to the present invention is a control method for a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing a plurality of servo axes, and is performed for each axis, and the velocity data for all axes are measured at the same timing. Then, the speed data transmission step for transmitting to the average speed calculation unit via the amplifier-to-amplifier communication line, the average speed calculation unit obtains the average speed from the speed data of all axes, and the average speed is set for each axis. An average speed calculation step to be transmitted, and is performed in each axis, receives the average speed from the average speed calculation unit, obtains a difference value between the average speed and the speed of the own axis, and generates torque based on the difference value And a torque compensation value calculating step for calculating a compensation value.
さらにまた、この発明に係る複数軸同期システムの制御方法は、複数のサーボ軸を同期させながら駆動する複数軸同期システムの制御方法において、各軸において行われ、全軸の位置偏差データを同じタイミングで測定して、アンプ相互間通信回線を介して平均位置偏差算出部に送信する位置偏差データ送信工程と、前記平均位置偏差算出部が、全軸の前記位置偏差データから平均位置偏差を求め、当該平均位置偏差を各軸に送信する平均位置偏差算出工程と、各軸において行われ、前記平均位置偏差算出部から前記平均位置偏差を受信して、前記平均位置偏差と自軸の速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出するトルク補償値算出工程とを備えたことを特徴とする。 Furthermore, the control method for a multi-axis synchronization system according to the present invention is a control method for a multi-axis synchronization system that drives a plurality of servo axes while synchronizing them. In the position deviation data transmission step to be measured and transmitted to the average position deviation calculator via the amplifier-to-amplifier communication line, the average position deviation calculator determines the average position deviation from the position deviation data of all axes, An average position deviation calculation step for transmitting the average position deviation to each axis, and the average position deviation performed on each axis, receiving the average position deviation from the average position deviation calculating unit, and calculating the average position deviation and the speed of the own axis. A torque compensation value calculating step of obtaining a difference value and calculating a torque compensation value based on the difference value.
この発明に係る複数軸同期システム及びその制御方法によれば、サーボプレス装置や射出成型機などで採用されている複数軸同期システムにおいて、アンプ相互間通信を使用して、各軸のモータ速度よりシステムの加速度を計算し、自軸の加速度との差分より、トルクを高速かつ高精度に補正することができ、複数軸同期システムの同期精度を向上させることができるという効果を有する。また、アンプ相互間通信を使用して、各軸のモータ速度よりシステムの平均速度を計算し、自軸の速度との差分よりトルクを補償する方法、あるいはアンプ相互間通信を使用して、各軸の位置偏差よりシステムの平均位置偏差を計算し、自軸の位置偏差の差分よりトルクを補償する方法によっても、複数軸同期システムの同期精度を向上させることができるという効果を有する。 According to the multi-axis synchronization system and the control method thereof according to the present invention, in the multi-axis synchronization system employed in the servo press device, the injection molding machine, etc., using the inter-amplifier communication, the motor speed of each axis The acceleration of the system is calculated, the torque can be corrected at high speed and with high accuracy from the difference from the acceleration of the own axis, and the synchronization accuracy of the multi-axis synchronization system can be improved. Also, using the inter-amplifier communication, calculate the average speed of the system from the motor speed of each axis and compensate the torque from the difference from the speed of the own axis, or use the inter-amplifier communication, The method of calculating the average position deviation of the system from the position deviation of the axis and compensating the torque from the difference of the position deviation of the own axis also has the effect that the synchronization accuracy of the multi-axis synchronization system can be improved.
以下、本発明にかかる複数軸同期システム及びその制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a multi-axis synchronization system and a control method therefor according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は実施の形態1の複数軸同期システムを示すブロック図である。本実施の形態の複数軸同期システムは、図9に示す背景技術のように、テーブル70と4つのサーボ軸からなる駆動系を有している。4つのサーボ軸は、テーブル70の4隅を貫通する4本のボールねじ80A,80B,80C,80Dと、各ボールねじ80A,80B,80C,80Dの下端に接続されたサーボモータである第一から第四のモータ51A,51B,51C,51Dとを有している。
FIG. 1 is a block diagram showing a multi-axis synchronization system according to the first embodiment. The multi-axis synchronization system of the present embodiment has a drive system including a table 70 and four servo axes, as in the background art shown in FIG. The four servo shafts are four
図1に示すように、4つのサーボ軸は、モータ51A,51B,51C,51Dを駆動するサーボアンプ50A,50B,50C,50Dと、モータ51A,51B,51C,51Dの位置・速度を検出する検出器52A,52B,52C,52Dとを有している。サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、モータ51A,51B,51C,51Dに対するトルク補償値を算出する制御部20A,20B,20C,20Dを有しており、制御部20A,20B,20C,20Dは、上位コントローラ60より入力された同じ位置指令に対して算出したトルク補償値にてトルク補正をする。
As shown in FIG. 1, the four servo axes detect the positions and speeds of
サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、コントローラ60と通信を行うためにコントローラ通信部10A,10B,10C,10Dを有している。上位コントローラ60とサーボアンプ50A,50B,50C,50Dとの間は専用の通信ケーブルで接続されており、図2に示すように一定周期にてコントローラ60からサーボアンプ50A,50B,50C,50Dに対して位置指令を送信し、サーボアンプ50A,50B,50C,50Dからコントローラ60に対して位置フィードバックを返信している。
The
サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、さらにサーボアンプ相互間で通信を行うことを目的としてアンプ間通信送受信部30A,30B,30C,30Dを有している。そして、この送受信部30A,30B,30C,30D相互間は専用の通信ケーブル(アンプ相互間通信回線)にて接続されている。この専用の通信ケーブルによるアンプ相互間通信は、コントローラ60とサーボアンプ50A,50B,50C,50Dとの間の通信周期よりも高速通信を行うことが可能で、情報元を設定することにより、任意のデータ(たとえば位置フィードバックなど)を他のサーボアンプに対して送受信することができる。
The
図3はアンプ相互間通信のタイミングチャートである。図3に示されるように、各サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、一定周期で送信処理、受信処理を実施する。本実施の形態においては、各サーボアンプ50A,50B,50C,50D間の通信周期は222μsに設定されており、コントローラ60の通信周期888μsよりも約4倍の速さで通信を行なっている。
FIG. 3 is a timing chart of communication between amplifiers. As shown in FIG. 3, each of the
次に、サーボアンプ50A,50B,50C,50D内の制御について説明をする。図4はサーボアンプ50A,50B,50C,50Dの制御部20A,20B,20C,20Dのトルク補正の動作を示すブロック図である。この部分の動作をする制御部20A,20B,20C,20Dは、4軸ともに同じ動作をする。代表して制御部20として示す。図4において、制御部20は、コントローラ60からの位置指令を規範モデル制御部21に入力し、モデル位置指令、モデル速度指令、モデルトルク加速度指令を出力する。位置制御部22は、モデル位置指令と実位置の差分に位置ゲインを乗算することで実速度指令にする。速度制御部23では、位置制御部22から出力された実速度指令とモデル速度指令を加算したものから、実速度を減算したものに、速度ゲインを乗算し、実トルク指令とする。この実トルク指令に、モデルトルク演算部24にてモデル加速度にイナーシャが乗算されてなるモデルトルクを加算し、さらに本実施の形態の特徴でもあるトルク補正部25の出力を加算してトルク指令を算出する。
Next, control in the
図5はトルク補正制御のデータの移動の様子を説明するシステム詳細図である。図5において、アンプ間通信送受信部30A,30B,30C,30Dは、その機能上、受信部30A−1,30B−1,30C−1,30D−1と、送信部30A−2,30B−2,30C−2,30D−2とに分割して記載している。マスタ軸のサーボアンプ50Aは、スレーブ軸の各軸で算出され送信部30B−2,30C−2,30D−2を介して送信された速度データをアンプ相互間通信を利用して受信部30A−1にて受信する。そして、平均加速度算出部としてのマスタ軸の制御部20Aは、各軸の速度データと自軸の速度データとをあわせて、システム全体の平均加速度を算出する。そして、算出された平均加速度を送信部30A−2からアンプ相互間通信を使って各スレーブ軸に送信する。各々のスレーブ軸は、この平均加速度を受信部30B−2,30C−2,30D−2にて受信する。そして、制御部20B,20C,20Dにて、受信した平均加速度より、自軸のトルク補償値を算出する。
FIG. 5 is a detailed system diagram for explaining the movement of torque correction control data. In FIG. 5, inter-amplifier communication transmitting / receiving
図6は本実施の形態の複数軸同期システムの制御方法の手順を示すフローチャートである。マスタ軸、スレーブ軸ともに各サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、同タイミングで、周期的に検出器52A,52B,52C,52Dからの位置フィードバック情報を取得しており、今回と前回の位置フィードバックより、速度制御にて使用されるモータの実速度を算出する(ステップS1及びS11)。その後、スレーブ軸は、アンプ相互間通信の送信タイミングとなった時点で、アンプ相互間通信の送信部に速度データをセットし、マスタ軸に送信する(速度データ送信工程:ステップS12)。
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the control method of the multi-axis synchronization system of the present embodiment. The
マスタ軸は、アンプ相互間通信の受信タイミングで全軸のモータ速度を取得し(ステップS2)、平均加速度算出部としてのマスタ軸の制御部20Aは、まず、全軸のモータ速度を平均することでシステム平均速度を算出する(ステップS3)。次いで、制御部20Aは、前回のシステム平均速度との差より、システム平均加速度を算出する(平均加速度算出工程:ステップS4)。算出されたシステム平均加速度は、マスタ軸のアンプ相互間通信の送信タイミングで、各スレーブ軸に対して送信される(ステップS5)。 The master axis acquires the motor speeds of all axes at the reception timing of the inter-amplifier communication (step S2), and the master axis control unit 20A as the average acceleration calculating unit first averages the motor speeds of all the axes. To calculate the system average speed (step S3). Next, the control unit 20A calculates the system average acceleration from the difference from the previous system average speed (average acceleration calculation step: step S4). The calculated system average acceleration is transmitted to each slave axis at the transmission timing of communication between the amplifiers of the master axis (step S5).
全スレーブ軸がシステム平均加速度を受信した後(ステップS13)、同タイミングで、マスタ軸、スレーブ軸ともに各サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、システム平均加速度と自軸の加速度の差分にイナーシャを乗算することにより、トルク補償値を算出し(トルク補償値算出工程:ステップS6及びS14)、トルク補正部にセットする。その後、同タイミングでトルク補正を実施することにより、軸間誤差が発生する要因となっている外乱トルクを補正する(ステップS7及びS16)。
After all the slave axes have received the system average acceleration (step S13), at the same timing, the
このように、アンプ相互間通信を使用することにより、モータ速度の算出及びトルク補償値の算出を各サーボアンプ50A,50B,50C,50Dで分散して実施することが可能となり、高速かつ高精度のテーブル駆動を行うとともに、サーボアンプ50A,50B,50C,50DのCPUの負荷が軽減される。
As described above, by using the inter-amplifier communication, the calculation of the motor speed and the calculation of the torque compensation value can be performed by the
以上のように本実施の形態の複数軸同期システムにおいては、サーボプレス装置や射出成型機などで採用されている複数軸同期システムにおいて、アンプ相互間通信を使用して、各軸のモータ速度よりシステムの加速度を算出し、自軸の加速度との差分より、トルクを高速かつ高精度に補正することができ、複数軸同期システムの同期精度を向上させることができるという効果がある。 As described above, in the multi-axis synchronization system of the present embodiment, in the multi-axis synchronization system employed in the servo press device, the injection molding machine, etc., using the inter-amplifier communication, the motor speed of each axis The acceleration of the system is calculated, the torque can be corrected at high speed and with high accuracy from the difference from the acceleration of the own axis, and the synchronization accuracy of the multi-axis synchronization system can be improved.
なお、本実施の形態においては、平均加速度算出部は、マスタ軸の制御部20A内に設けられているが、必ずしもマスタ軸の制御部20Aに設けられる必要はなく、例えば、マスタ軸でなくスレーブ軸でもない他の場所に設けられ、アンプ相互間通信回線にて各軸のサーボアンプ50A,50B,50C,50Dと接続されてもよい。
In the present embodiment, the average acceleration calculation unit is provided in the master axis control unit 20A. However, the average acceleration calculation unit is not necessarily provided in the master axis control unit 20A. It may be provided in another place that is not an axis, and may be connected to the
また、本実施の形態においては、サーボアンプ相互間で通信を行うことを目的として専用の通信ケーブルが設けられている。しかしながら、アンプ相互間通信は、上位コントローラ60とサーボアンプ50A,50B,50C,50D間の通信ケーブルを利用してデータの送受信を行うことも可能であり、その場合には、新規に専用のケーブルを準備する必要はない。すなわち、図1の左側に示された上位コントローラ60とサーボアンプ50A,50B,50C,50Dとの間を接続する通信ケーブルと、右側に示されたサーボアンプ50A,50B,50C,50D相互間を接続する通信ケーブルは同じケーブルでもよい。
In this embodiment, a dedicated communication cable is provided for the purpose of communication between servo amplifiers. However, inter-amplifier communication can also be performed using a communication cable between the
さらにまた、本実施の形態においては、システムの平均加速度と自軸の加速度との差分より、トルク補償値を算出する方法を提案しているが、トルク補償値の算出はこの方法に限らず、システムの平均速度と自軸の平均速度との差分に補正ゲインをかけてトルク補償値とする方法や、システムの平均位置偏差と自軸の位置偏差の差分に補正ゲインをかけてトルク補償値とする方法もある。 Furthermore, in the present embodiment, a method for calculating the torque compensation value from the difference between the average acceleration of the system and the acceleration of the own axis is proposed, but the calculation of the torque compensation value is not limited to this method. Applying a correction gain to the difference between the average speed of the system and the average speed of the own axis to obtain a torque compensation value, or applying a correction gain to the difference between the average position deviation of the system and the position deviation of the own axis and the torque compensation value There is also a way to do it.
実施の形態2.
図7は実施の形態2の複数軸同期システムの制御方法を示すフローチャートである。本実施の形態の装置構成は、図1に示す実施の形態1のものと同様なのでその説明を省略する。本実施の形態においては、システムの平均速度と自軸の平均速度との差分に補正ゲインをかけてトルク補償値とする。図7において、マスタ軸、スレーブ軸ともに各サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、同タイミングで、周期的に検出器52A,52B,52C,52Dからの位置フィードバック情報を取得しており、今回と前回の位置フィードバックより、速度制御にて使用されるモータの実速度を算出する(ステップS31及びS41)。その後、スレーブ軸は、アンプ相互間通信の送信タイミングとなった時点で、アンプ相互間通信の送信部に速度データをセットし、マスタ軸に送信する(速度データ送信工程:ステップS42)。
FIG. 7 is a flowchart showing a control method of the multi-axis synchronization system of the second embodiment. The apparatus configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. In the present embodiment, a torque compensation value is obtained by applying a correction gain to the difference between the average speed of the system and the average speed of the own axis. In FIG. 7, the
マスタ軸は、アンプ相互間通信の受信タイミングで全軸のモータ速度を取得し(ステップS32)、平均速度算出部としてのマスタ軸の制御部20Aは、全軸のモータ速度を平均することでシステム平均速度を算出する(平均速度算出工程:ステップS33)。算出されたシステム平均速度は、マスタ軸のアンプ相互間通信の送信タイミングで、各スレーブ軸に対して送信される(ステップS34)。 The master axis acquires the motor speeds of all axes at the reception timing of the communication between the amplifiers (step S32), and the master axis control unit 20A as the average speed calculation unit averages the motor speeds of all the axes. An average speed is calculated (average speed calculation step: step S33). The calculated system average speed is transmitted to each slave axis at the transmission timing of communication between the amplifiers of the master axis (step S34).
全スレーブ軸がシステム平均速度を受信した後(ステップS43)、同タイミングで、マスタ軸、スレーブ軸ともに各サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、システム平均速度と自軸の速度の差分に補正ゲインを乗算することにより、トルク補償値を算出し(トルク補償値算出工程:ステップS35及びS44)、トルク補正部にセットする。その後、同タイミングでトルク補正を実施することにより、軸間誤差が発生する要因となっている外乱トルクを補正する(ステップS36及びS45)。
After all the slave axes have received the system average speed (step S43), at the same timing, the
このように、アンプ相互間通信を使用して、各軸のモータ速度よりシステムの平均速度を算出し、自軸の速度との差分よりトルクを補償する方法によっても、複数軸同期システムの同期精度を向上させることができるという効果がある。 In this way, the synchronization accuracy of the multi-axis synchronization system can also be obtained by calculating the average system speed from the motor speed of each axis using inter-amplifier communication and compensating the torque from the difference from the speed of the own axis. There is an effect that can be improved.
実施の形態3.
図8は実施の形態3の複数軸同期システムの制御方法を示すフローチャートである。本実施の形態の装置構成は、図1に示す実施の形態1のものと同様なのでその説明を省略する。本実施の形態においては、システムの平均位置偏差と自軸の位置偏差の差分に補正ゲインをかけてトルク補償値とする。図8において、マスタ軸、スレーブ軸ともに各サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、同タイミングで、周期的に検出器52A,52B,52C,52Dからの位置フィードバック情報を取得しており、モデル位置指令と位置フィードバックより、位置偏差を算出する(ステップS51及びS61)。その後、スレーブ軸は、アンプ相互間通信の送信タイミングとなった時点で、アンプ相互間通信の送信部に位置偏差データをセットし、マスタ軸に送信する(位置偏差データ送信工程:ステップS62)。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing a control method of the multi-axis synchronization system of the third embodiment. The apparatus configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. In this embodiment, a torque compensation value is obtained by applying a correction gain to the difference between the average position deviation of the system and the position deviation of the own axis. In FIG. 8, the
マスタ軸は、アンプ相互間通信の受信タイミングで全軸の位置偏差を取得し(ステップS52)、平均位置偏差算出部としてのマスタ軸の制御部20Aは、全軸の位置偏差を平均することでシステム平均位置偏差を算出する(平均位置偏差算出工程:ステップS53)。算出されたシステム平均位置偏差は、マスタ軸のアンプ相互間通信の送信タイミングで、各スレーブ軸に対して送信される(ステップS54)。 The master axis acquires the position deviation of all axes at the reception timing of the inter-amplifier communication (step S52), and the master axis control unit 20A as the average position deviation calculating unit averages the position deviations of all axes. A system average position deviation is calculated (average position deviation calculating step: step S53). The calculated system average position deviation is transmitted to each slave axis at the transmission timing of communication between the amplifiers of the master axis (step S54).
全スレーブ軸がシステム平均位置偏差を受信した後(ステップS63)、同タイミングで、マスタ軸、スレーブ軸ともに各サーボアンプ50A,50B,50C,50Dは、システム平均位置偏差と自軸の位置偏差との差分に補正ゲインを乗算することにより、トルク補償値を算出し(トルク補償値算出工程:ステップS55及びS64)、トルク補正部にセットする。その後、同タイミングでトルク補正を実施することにより、軸間誤差が発生する要因となっている外乱トルクを補正する(ステップS56及びS65)。
After all the slave axes have received the system average position deviation (step S63), at the same timing, the
なお、上記実施の形態1から3においては、第一から第四のモータ51A,51B,51C,51Dが回転型のサーボモータであったが、回転型に限らず例えば直動型のリニアモータにおいても、同様の制御方法及びシステムを構成できることは明らかである。
In the first to third embodiments, the first to
このように、アンプ相互間通信を使用して、各軸の位置偏差よりシステムの平均位置偏差を算出し、自軸の位置偏差の差分よりトルクを補償する方法によっても、複数軸同期システムの同期精度を向上させることができるという効果がある。 In this way, synchronization between multiple axis synchronization systems can also be achieved by calculating the average position deviation of the system from the position deviation of each axis using the inter-amplifier communication and compensating the torque from the difference in position deviation of the own axis. There is an effect that the accuracy can be improved.
この発明に係る複数軸同期システム及びその制御方法は、サーボプレス装置や射出成型機などで採用されている複数軸同期システムに適用されて好適なものである。 The multi-axis synchronization system and the control method thereof according to the present invention are preferably applied to a multi-axis synchronization system employed in a servo press device, an injection molding machine, or the like.
10A,10B,10C,10D コントローラ通信部
20A,20B,20C,20D 制御部
21 規範モデル制御部
22 位置制御部
23 速度制御部
24 モデルトルク演算部
25 トルク補正部
30A,30B,30C,30D アンプ間通信送受信部
50A,50B,50C,50D サーボアンプ
51A,51B,51C,51D サーボモータ
52A,52B,52C,52D 検出器
60 上位コントローラ
70 テーブル
80A,80B,80C,80D ボールねじ
10A, 10B, 10C, 10D
Claims (11)
同じタイミングで測定された全軸の速度データから平均加速度を求める平均加速度算出部と、
各軸に設けられ、前記平均加速度算出部とアンプ相互間通信回線を介して接続され、前記平均加速度算出部に自軸の前記速度データを出力するとともに前記平均加速度算出部から前記平均加速度を入力して、前記平均加速度と自軸の加速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出する制御部と
を備えたことを特徴とする複数軸同期システム。 In a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing multiple servo axes,
An average acceleration calculation unit for obtaining an average acceleration from velocity data of all axes measured at the same timing;
Provided on each axis, connected to the average acceleration calculation unit via an amplifier-to-amplifier communication line, and outputs the velocity data of its own axis to the average acceleration calculation unit and inputs the average acceleration from the average acceleration calculation unit And a control unit that obtains a difference value between the average acceleration and the acceleration of the own axis and calculates a torque compensation value based on the difference value.
同じタイミングで測定された全軸の速度データから平均速度を求める平均速度算出部と、
各軸に設けられ、前記平均速度算出部とアンプ相互間通信回線を介して接続され、前記平均速度算出部に自軸の前記速度データを出力するとともに前記平均速度算出部から前記平均速度を入力して、前記平均速度と自軸の速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出する制御部と
を備えたことを特徴とする複数軸同期システム。 In a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing multiple servo axes,
An average speed calculator that calculates the average speed from the speed data of all axes measured at the same timing;
Provided on each axis, connected to the average speed calculation unit and the communication line between amplifiers, and outputs the speed data of the own axis to the average speed calculation unit and inputs the average speed from the average speed calculation unit And a control unit that obtains a difference value between the average speed and the speed of the own axis and calculates a torque compensation value based on the difference value.
同じタイミングで測定された全軸の位置偏差データから平均位置偏差を求める平均位置偏差算出部と、
各軸に設けられ、前記平均位置偏差算出部とアンプ相互間通信回線を介して接続され、前記平均位置偏差算出部に自軸の前記位置偏差データを出力するとともに前記平均位置偏差算出部から前記平均位置偏差を入力して、前記平均位置偏差と自軸の位置偏差との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出する制御部と
を備えたことを特徴とする複数軸同期システム。 In a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing multiple servo axes,
An average position deviation calculation unit for obtaining an average position deviation from the position deviation data of all axes measured at the same timing;
Provided on each axis, connected to the average position deviation calculation unit via an amplifier-to-amplifier communication line, and outputs the position deviation data of its own axis to the average position deviation calculation unit and from the average position deviation calculation unit to the A plurality of axes, comprising: a controller that inputs an average position deviation, obtains a difference value between the average position deviation and the position deviation of the own axis, and calculates a torque compensation value based on the difference value. Synchronous system.
ことを特徴とする請求項1に記載の複数軸同期システム。 The multi-axis synchronization system according to claim 1, wherein the control unit calculates the torque compensation value based on a value obtained by multiplying the difference value by inertia.
ことを特徴とする請求項2または3に記載の複数軸同期システム。 The multi-axis synchronization system according to claim 2 or 3, wherein the control unit calculates the torque compensation value based on a value obtained by multiplying the difference value by a correction gain.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の複数軸同期システム。 The multi-axis synchronization system according to claim 1, wherein the average acceleration calculation unit is provided on a master axis.
各軸において行われ、全軸の速度データを同じタイミングで測定して、アンプ相互間通信回線を介して平均加速度算出部に送信する速度データ送信工程と、
前記平均加速度算出部が、全軸の前記速度データから平均加速度を求め、当該平均加速度を各軸に送信する平均加速度算出工程と、
各軸において行われ、前記平均加速度算出部から前記平均加速度を受信して、前記平均加速度と自軸の加速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出するトルク補償値算出工程と
を備えたことを特徴とする複数軸同期システムの制御方法。 In a control method of a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing a plurality of servo axes,
A speed data transmission step that is performed in each axis, measures the speed data of all axes at the same timing, and transmits it to the average acceleration calculation unit via the amplifier-to-amplifier communication line;
The average acceleration calculating unit calculates an average acceleration from the velocity data of all axes, and transmits the average acceleration to each axis; and
A torque compensation value that is performed in each axis, receives the average acceleration from the average acceleration calculation unit, calculates a difference value between the average acceleration and the acceleration of the own axis, and calculates a torque compensation value based on the difference value A control method for a multi-axis synchronization system, comprising: a calculation step.
各軸において行われ、全軸の速度データを同じタイミングで測定して、アンプ相互間通信回線を介して平均速度算出部に送信する速度データ送信工程と、
前記平均速度算出部が、全軸の前記速度データから平均速度を求め、当該平均速度を各軸に送信する平均速度算出工程と、
各軸において行われ、前記平均速度算出部から前記平均速度を受信して、前記平均速度と自軸の速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出するトルク補償値算出工程と
を備えたことを特徴とする複数軸同期システムの制御方法。 In a control method of a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing a plurality of servo axes,
A speed data transmission step that is performed in each axis, measures the speed data of all axes at the same timing, and transmits to the average speed calculation unit via the amplifier-to-amplifier communication line;
The average speed calculation unit obtains an average speed from the speed data of all the axes, and transmits the average speed to each axis; and
A torque compensation value that is performed in each axis, receives the average speed from the average speed calculation unit, obtains a difference value between the average speed and the speed of the own axis, and calculates a torque compensation value based on the difference value A control method for a multi-axis synchronization system, comprising: a calculation step.
各軸において行われ、全軸の位置偏差データを同じタイミングで測定して、アンプ相互間通信回線を介して平均位置偏差算出部に送信する位置偏差データ送信工程と、
前記平均位置偏差算出部が、全軸の前記位置偏差データから平均位置偏差を求め、当該平均位置偏差を各軸に送信する平均位置偏差算出工程と、
各軸において行われ、前記平均位置偏差算出部から前記平均位置偏差を受信して、前記平均位置偏差と自軸の速度との差分値を求め、前記差分値に基づいてトルク補償値を算出するトルク補償値算出工程と
を備えたことを特徴とする複数軸同期システムの制御方法。 In a control method of a multi-axis synchronization system that drives while synchronizing a plurality of servo axes,
A position deviation data transmission step that is performed in each axis, measures the position deviation data of all axes at the same timing, and transmits it to the average position deviation calculator via the amplifier-to-amplifier communication line;
The average position deviation calculation unit obtains an average position deviation from the position deviation data of all the axes, and transmits the average position deviation to each axis; and
It is performed on each axis, receives the average position deviation from the average position deviation calculation unit, obtains a difference value between the average position deviation and the speed of the own axis, and calculates a torque compensation value based on the difference value. A method for controlling a multi-axis synchronization system, comprising: a torque compensation value calculation step.
ことを特徴とする請求項7に記載の複数軸同期システムの制御方法。 The control method for a multi-axis synchronous system according to claim 7, wherein, in the torque compensation value calculating step, the torque compensation value is calculated based on a value obtained by multiplying the difference value by inertia.
ことを特徴とする請求項8または9に記載の複数軸同期システムの制御方法。 The multi-axis synchronous system according to claim 8 or 9, wherein, in the torque compensation value calculation step, the torque compensation value is calculated based on a value obtained by multiplying the difference value by a correction gain. Control method.
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