JP2515549B2 - 多軸サ−ボ機構の円弧軌跡制御装置 - Google Patents
多軸サ−ボ機構の円弧軌跡制御装置Info
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- JP2515549B2 JP2515549B2 JP62138906A JP13890687A JP2515549B2 JP 2515549 B2 JP2515549 B2 JP 2515549B2 JP 62138906 A JP62138906 A JP 62138906A JP 13890687 A JP13890687 A JP 13890687A JP 2515549 B2 JP2515549 B2 JP 2515549B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばNC工作機械，レーザ加工機などの
多軸サーボ機構の円弧軌跡制御装置、特に軌跡精度の向
上化に関するものである。
多軸サーボ機構の円弧軌跡制御装置、特に軌跡精度の向
上化に関するものである。
［従来の技術］ NC工作機,NCレーザ加工機など多軸サーボ機構におい
て、良好な加工精度を得るためには、各送り駆動軸の軌
跡制御における軌跡誤差を極力小さくすることが必要と
される。
て、良好な加工精度を得るためには、各送り駆動軸の軌
跡制御における軌跡誤差を極力小さくすることが必要と
される。
第６図は従来のＸ軸,Y軸２軸サーボ機構の制御装置を
示すブロック図であり、図において1X,1Yは各々Ｘ軸,Y
軸の位置制御装置、2X,2Yは各々Ｘ軸駆動モータ3XとＹ
軸駆動モータ3Yを駆動・制御する速度制御増幅器、4X,4
Yは各々テーブル５をＸ軸方向とＹ軸方向に移動する送
りねじである。
示すブロック図であり、図において1X,1Yは各々Ｘ軸,Y
軸の位置制御装置、2X,2Yは各々Ｘ軸駆動モータ3XとＹ
軸駆動モータ3Yを駆動・制御する速度制御増幅器、4X,4
Yは各々テーブル５をＸ軸方向とＹ軸方向に移動する送
りねじである。
6X,6Yは各々Ｘ軸駆動モータ3XとＹ軸駆動モータ3Yの
回転速度を検出するタコジュネレータ、7X,7Yは各々テ
ーブル５のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を検出するパル
スジェネレータ、8,9は加算器である。
回転速度を検出するタコジュネレータ、7X,7Yは各々テ
ーブル５のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を検出するパル
スジェネレータ、8,9は加算器である。
上記のように構成した２軸サーボ機構においては、NC
装置（不図示）からＸ軸の位置指令xrとＹ軸の位置指令
yrとを加算器８を介して位置制御装置1X,1Yに送り、位
置制御装置1X,1Yでは各位置指令xr,yrに基いてＸ軸の速
度指令ｒとＹ軸の速度指令ｒを算出し、加算器９を
介して速度制御増幅器2X,2Yに送る。速度制御増幅器2X,
2Yは所定の速度指令r,ｒに基いてＸ軸駆動モータ3X
とＹ軸駆動モータ3Yを各々駆動しテーブル５の位置を制
御する。この際タコジェネレータ6X,6YでＸ軸駆動モー
タ3XとＹ軸駆動モータ3Yの回転速度を検出し、パルスジ
ェネレータ7X,7Yでテーブル５のＸ軸方向とＹ軸方向の
応答位置x,yを検出してフィードバックしている。
装置（不図示）からＸ軸の位置指令xrとＹ軸の位置指令
yrとを加算器８を介して位置制御装置1X,1Yに送り、位
置制御装置1X,1Yでは各位置指令xr,yrに基いてＸ軸の速
度指令ｒとＹ軸の速度指令ｒを算出し、加算器９を
介して速度制御増幅器2X,2Yに送る。速度制御増幅器2X,
2Yは所定の速度指令r,ｒに基いてＸ軸駆動モータ3X
とＹ軸駆動モータ3Yを各々駆動しテーブル５の位置を制
御する。この際タコジェネレータ6X,6YでＸ軸駆動モー
タ3XとＹ軸駆動モータ3Yの回転速度を検出し、パルスジ
ェネレータ7X,7Yでテーブル５のＸ軸方向とＹ軸方向の
応答位置x,yを検出してフィードバックしている。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように構成した多軸サーボ機構における制御
は、各軸ごとに時間をパラメータとして独立に制御を行
なっているため、円弧軌跡の高速送り駆動などの場合に
は各駆動軸のサーボ特性が同一であっても、応答の時間
遅れにより第７図に示すように点Ａを円弧中心とした指
令円弧軌跡11に対して実際の応答軌跡12は小さくなり誤
差13が生じ、良好な加工精度が得られないという問題点
があった。
は、各軸ごとに時間をパラメータとして独立に制御を行
なっているため、円弧軌跡の高速送り駆動などの場合に
は各駆動軸のサーボ特性が同一であっても、応答の時間
遅れにより第７図に示すように点Ａを円弧中心とした指
令円弧軌跡11に対して実際の応答軌跡12は小さくなり誤
差13が生じ、良好な加工精度が得られないという問題点
があった。
かかる問題点を解決するために、特開昭60−231207号
に多軸サーボ系の指令発生方式が開示されている。上記
公報に開示されている方式は、２軸以上の多軸サーボ機
構において主たる軸の位置指令と速度指令は時間をパラ
メータとして発生し、従たる軸の位置指令と速度指令は
主たる軸の状態をパラメータとして発生するようにして
いる。
に多軸サーボ系の指令発生方式が開示されている。上記
公報に開示されている方式は、２軸以上の多軸サーボ機
構において主たる軸の位置指令と速度指令は時間をパラ
メータとして発生し、従たる軸の位置指令と速度指令は
主たる軸の状態をパラメータとして発生するようにして
いる。
しかし、この多軸サーボ機構の指令発生方式において
は、従たる軸の位置，速度を主たる軸の位置の関数値と
して求めて記憶しておくため、制御装置に膨大な記憶容
量を必要とする問題点がある。
は、従たる軸の位置，速度を主たる軸の位置の関数値と
して求めて記憶しておくため、制御装置に膨大な記憶容
量を必要とする問題点がある。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたも
のであり、簡単な構成で軌跡精度の向上を図ることがで
きる多軸サーボ機構の円弧軌跡制御装置を提案すること
を目的とするものである。
のであり、簡単な構成で軌跡精度の向上を図ることがで
きる多軸サーボ機構の円弧軌跡制御装置を提案すること
を目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］ この発明に係る多軸サーボ機構の円弧軌跡制御装置
は、送りネジを回転することによりテーブルを制御軸方
向に移動させる軸駆動モータを有し、前記テーブルを制
御軸方向に移動させる目標速度指令値の入力に伴い、前
記目標速度指令値と前記軸駆動モータの回転速度検出手
段から得られる実速度との差を所定利得で増幅出力し
て、前記軸駆動モータの実速度を前記目標速度指令値に
追従させると共に、前記テーブルの制御軸方向の位置検
出手段から得られる実位置を出力するサーボ制御部と、
前記テーブルの制御軸方向の移動指令位置及び前記実位
置に基づいて、所定時間内に前記テーブルを制御軸方向
の移動指令位置に到達させるための前記速度指令値を求
めて出力する位置制御部と、前記テーブルの制御軸と直
交する異なる制御軸の実位置を入力し、この異なる制御
軸における実位置値から目標円弧の中心位置の前記異な
る制御軸における座標値を減算した値に、前記目標円弧
の目標角速度と所定の制御利得とをそれぞれ乗算するこ
とにより、速度指令補正値ベクトルの前記テーブルの制
御軸における成分値を求め、この成分値を前記位置制御
部が出力する速度指令値に対するフィードフォワード速
度指令補正値として出力するフィードフォワード制御部
と、前記位置制御部が出力する速度指令値と前記フィー
ドフォワード制御部が出力するフィードフォワード速度
指令補正値とを加算し、この加算値を目標速度指令値と
して前記サーボ制御部に出力する加算器とを前記テーブ
ルの各制御軸に対応して備えたものである。
は、送りネジを回転することによりテーブルを制御軸方
向に移動させる軸駆動モータを有し、前記テーブルを制
御軸方向に移動させる目標速度指令値の入力に伴い、前
記目標速度指令値と前記軸駆動モータの回転速度検出手
段から得られる実速度との差を所定利得で増幅出力し
て、前記軸駆動モータの実速度を前記目標速度指令値に
追従させると共に、前記テーブルの制御軸方向の位置検
出手段から得られる実位置を出力するサーボ制御部と、
前記テーブルの制御軸方向の移動指令位置及び前記実位
置に基づいて、所定時間内に前記テーブルを制御軸方向
の移動指令位置に到達させるための前記速度指令値を求
めて出力する位置制御部と、前記テーブルの制御軸と直
交する異なる制御軸の実位置を入力し、この異なる制御
軸における実位置値から目標円弧の中心位置の前記異な
る制御軸における座標値を減算した値に、前記目標円弧
の目標角速度と所定の制御利得とをそれぞれ乗算するこ
とにより、速度指令補正値ベクトルの前記テーブルの制
御軸における成分値を求め、この成分値を前記位置制御
部が出力する速度指令値に対するフィードフォワード速
度指令補正値として出力するフィードフォワード制御部
と、前記位置制御部が出力する速度指令値と前記フィー
ドフォワード制御部が出力するフィードフォワード速度
指令補正値とを加算し、この加算値を目標速度指令値と
して前記サーボ制御部に出力する加算器とを前記テーブ
ルの各制御軸に対応して備えたものである。
［作用］ この発明における多軸サーボ機構の円弧軌跡制御装置
は、互に直交する各軸に対応してそれぞれサーボ制御
部、位置制御部、フィードフォワード制御部及び加算器
を備え、サーボ制御部は送りネジを回転することにより
テーブルを制御軸方向に移動させる軸駆動モータを有
し、前記テーブルを制御軸方向に移動させる目標速度指
令値の入力に伴い、前記目標速度指令値と前記軸駆動モ
ータの回転速度検出手段から得られる実速度との差を所
定利得で増幅出力して、前記軸駆動モータの実速度を前
記目標速度指令値に追従させると共に、前記テーブルの
制御軸方向の位置検出手段から得られる実位置を出力す
る。位置制御部は前記テーブルの制御軸方向の移動指令
位置及び前記実位置に基づいて、所定時間内に前記テー
ブルを制御軸方向の移動指令位置に到達させるための前
記速度指令値を求めて出力する。フィードフォワード制
御部は前記テーブルの制御軸と直交する異なる制御軸の
実位置を入力し、この異なる制御軸における実位置値か
ら目標円弧の中心位置の前記異なる制御軸における座標
値を減算した値に、前記目標円弧の目標角速度と所定の
制御利得とをそれぞれ乗算することにより、速度指令補
正値ベクトルの前記テーブルの制御軸における成分値を
求め、この成分値を前記位置制御部が出力する速度指令
値に対するフィードフォワード速度指令補正値として出
力し、加算器は前記位置制御部が出力する速度指令値と
前記フィードフォワード制御部が出力するフィードフォ
ワード速度指令補正値とを加算し、この加算値を目標速
度指令値として前記サーボ制御部に出力する。
は、互に直交する各軸に対応してそれぞれサーボ制御
部、位置制御部、フィードフォワード制御部及び加算器
を備え、サーボ制御部は送りネジを回転することにより
テーブルを制御軸方向に移動させる軸駆動モータを有
し、前記テーブルを制御軸方向に移動させる目標速度指
令値の入力に伴い、前記目標速度指令値と前記軸駆動モ
ータの回転速度検出手段から得られる実速度との差を所
定利得で増幅出力して、前記軸駆動モータの実速度を前
記目標速度指令値に追従させると共に、前記テーブルの
制御軸方向の位置検出手段から得られる実位置を出力す
る。位置制御部は前記テーブルの制御軸方向の移動指令
位置及び前記実位置に基づいて、所定時間内に前記テー
ブルを制御軸方向の移動指令位置に到達させるための前
記速度指令値を求めて出力する。フィードフォワード制
御部は前記テーブルの制御軸と直交する異なる制御軸の
実位置を入力し、この異なる制御軸における実位置値か
ら目標円弧の中心位置の前記異なる制御軸における座標
値を減算した値に、前記目標円弧の目標角速度と所定の
制御利得とをそれぞれ乗算することにより、速度指令補
正値ベクトルの前記テーブルの制御軸における成分値を
求め、この成分値を前記位置制御部が出力する速度指令
値に対するフィードフォワード速度指令補正値として出
力し、加算器は前記位置制御部が出力する速度指令値と
前記フィードフォワード制御部が出力するフィードフォ
ワード速度指令補正値とを加算し、この加算値を目標速
度指令値として前記サーボ制御部に出力する。
［実施例］ まず、この発明の実施例を説明するにあたり、この発
明の多軸サーボ機構の円弧軌跡制御の原理を説明を簡単
にするために第１図に示すようにＸ軸とＹ軸とからなる
２軸サーボ機構に基いて説明する。
明の多軸サーボ機構の円弧軌跡制御の原理を説明を簡単
にするために第１図に示すようにＸ軸とＹ軸とからなる
２軸サーボ機構に基いて説明する。
第１図において、11は指令軌跡であり、指令軌跡11は
座標原点Ｏを中心とした半径r0の円弧である。12は指令
軌跡11に基く応答軌跡である。いま、第１図に示すよう
に指令軌跡11上の指令位置P0（xr,yr）の半径方向がＸ
軸方向となす角、すなわち中心角をθ０とし、応答軌跡
12上の応答位置Ｐ（x,y〉の半径をr,中心角をθとし、
指令位置P0と応答位置Ｐの中心角偏差θ０−θをΔθと
すると指令位置P0と応答位置ＰのＸ軸,Y軸に対する座標
値は次式で表わされる。
座標原点Ｏを中心とした半径r0の円弧である。12は指令
軌跡11に基く応答軌跡である。いま、第１図に示すよう
に指令軌跡11上の指令位置P0（xr,yr）の半径方向がＸ
軸方向となす角、すなわち中心角をθ０とし、応答軌跡
12上の応答位置Ｐ（x,y〉の半径をr,中心角をθとし、
指令位置P0と応答位置Ｐの中心角偏差θ０−θをΔθと
すると指令位置P0と応答位置ＰのＸ軸,Y軸に対する座標
値は次式で表わされる。
xr＝r0cosθ０ ………（１） yr＝r0sinθ０ ………（２） ｘ＝rcosθ ………（３） ｙ＝rsinθ ………（４） さて、例えば第６図に示す従来の制御装置に使用して
いる位置制御装置1X,1Yとして一般に用いられているも
のは比例制御装置であり、その比例ゲインをKpとする
と、この比例制御装置から出力される応答位置Ｐ（x,
y）におけるＸ軸方向の速度指令値ｒとＹ軸方向の速
度指令値ｒは次式で表わされる。ｒ ＝Kp（xr−ｘ） ………（５）ｒ ＝Kp（yr−ｙ） ………（６） 応答位置Ｐ（x,y）における半径方向の指令速度ref
は上記直交座標系で表わした速度指令値r,ｒの極座
標系への変換を考慮すると次式で表わされる。
いる位置制御装置1X,1Yとして一般に用いられているも
のは比例制御装置であり、その比例ゲインをKpとする
と、この比例制御装置から出力される応答位置Ｐ（x,
y）におけるＸ軸方向の速度指令値ｒとＹ軸方向の速
度指令値ｒは次式で表わされる。ｒ ＝Kp（xr−ｘ） ………（５）ｒ ＝Kp（yr−ｙ） ………（６） 応答位置Ｐ（x,y）における半径方向の指令速度ref
は上記直交座標系で表わした速度指令値r,ｒの極座
標系への変換を考慮すると次式で表わされる。
この（７）式に上記（１）式〜（６）式を代入して変形
すると ここで の近似式を用いると、半径方向の指令速度refは次式
で表わされる。
すると ここで の近似式を用いると、半径方向の指令速度refは次式
で表わされる。
この（８）式を考慮して半径方向に関する制御系のブ
ロック線図を考えると第２図に示すものとなる。すなわ
ち、半径方向に関する制御系は一定値である指令値r0の
系に対して−KPr0（Δθ）2/2の外乱が加わる形とな
る。このため応答値ｒは指令値r0に対して偏差をもつこ
とになり、この偏差が軌跡誤差となる。
ロック線図を考えると第２図に示すものとなる。すなわ
ち、半径方向に関する制御系は一定値である指令値r0の
系に対して−KPr0（Δθ）2/2の外乱が加わる形とな
る。このため応答値ｒは指令値r0に対して偏差をもつこ
とになり、この偏差が軌跡誤差となる。
一方、中心角方向の指令速度refは次式で表わされ
る。
る。
この（９）式に上記（１）式〜（６）式を代入して変形
すると ここでsinΔθ＝Δθの近似式を用い、r0/r＝１と近
似すると、中心角方向の指令速度refは次式で表わさ
れる。ref ＝KpΔθ ………（10） この（10）式を考慮して中心角に関する制御系のブロ
ック線図を考えると第３図に示すものとなる。すなわち
中心角に関する制御系は一般に定速度目標値である目標
値θ０に対して１次の制御系である。したがって角速度
目標値をω0,時間をｔとするとθ０＝ω0tで表わされる
定速度目標値に対しては次式で示す中心角誤差の定常値
Δθstが発生する。
すると ここでsinΔθ＝Δθの近似式を用い、r0/r＝１と近
似すると、中心角方向の指令速度refは次式で表わさ
れる。ref ＝KpΔθ ………（10） この（10）式を考慮して中心角に関する制御系のブロ
ック線図を考えると第３図に示すものとなる。すなわち
中心角に関する制御系は一般に定速度目標値である目標
値θ０に対して１次の制御系である。したがって角速度
目標値をω0,時間をｔとするとθ０＝ω0tで表わされる
定速度目標値に対しては次式で示す中心角誤差の定常値
Δθstが発生する。
この中心角誤差Δθstによって第２図に示した外乱が発
生して軌跡誤差が生じる。
生して軌跡誤差が生じる。
上記第３図に示した制御系に対して定常速度偏差を低
減する方法として、目標値の微分をフィードフォワード
で加える方法がある。この方法を適用すると、中心角の
目標値θ０の微分である角速度目標値ω０にフィードフ
ォワードゲインKfを乗算して目標角速度の増分として加
えてやることになる。すなわち中心角方向の指令速度
refに対して次式 ｕθ＝Kf・ω０ ………（12） で表わされるｕθを加えてやることにより、中心角誤差
を低減することができ、その結果軌跡誤差も減少するこ
とができる。
減する方法として、目標値の微分をフィードフォワード
で加える方法がある。この方法を適用すると、中心角の
目標値θ０の微分である角速度目標値ω０にフィードフ
ォワードゲインKfを乗算して目標角速度の増分として加
えてやることになる。すなわち中心角方向の指令速度
refに対して次式 ｕθ＝Kf・ω０ ………（12） で表わされるｕθを加えてやることにより、中心角誤差
を低減することができ、その結果軌跡誤差も減少するこ
とができる。
ここで、上記（12）式で表わされる、極座標系での中
心角方向の補正指令速度ｕθを加えてやるということ
は、直交座標系で考えると、円弧半径をｒとする中心角
方向の補正指令速度ruθをX,Y軸の成分に分解してそれ
ぞれをX,Y軸の補正指令速度値として加えてやることを
意味する。
心角方向の補正指令速度ｕθを加えてやるということ
は、直交座標系で考えると、円弧半径をｒとする中心角
方向の補正指令速度ruθをX,Y軸の成分に分解してそれ
ぞれをX,Y軸の補正指令速度値として加えてやることを
意味する。
Ｘ軸成分の補正指令速度値uxは、（12）式よりｕθ＝
Kf・ω０であるから、 ux＝−ruθ・sinθ＝−rKf・ω０・sinθとなる。
Kf・ω０であるから、 ux＝−ruθ・sinθ＝−rKf・ω０・sinθとなる。
ここで前記（４）式よりｙ＝rsinθであるから上記ux
は次の（13）式となる。
は次の（13）式となる。
ux＝Kf・ω０・ｙ ………（13） 同様にＹ軸成分の補正指令速度値uyは、 uy＝ruθ・cosθ＝rKf・ω０・cosθとなる。
ここで前記（３）式よりｘ＝rcosθであるから上記uyは
次の（14）式となる。
次の（14）式となる。
uy＝Kf・ω０・ｘ ………（14） つまりuxは、目標円弧角速度（一定値）であるω
０に、制御利得であるKfと、円弧半径であるｒとをそれ
ぞれ乗算した値を持つ中心角方向の補正指令速度ベクト
ルのＸ軸成分である。
０に、制御利得であるKfと、円弧半径であるｒとをそれ
ぞれ乗算した値を持つ中心角方向の補正指令速度ベクト
ルのＸ軸成分である。
同様にuyは、ω０にKfとｒとをそれぞれ乗算した値を
持つ中心角方向の補正指令速度ベクトルのＹ軸成分であ
る。
持つ中心角方向の補正指令速度ベクトルのＹ軸成分であ
る。
第１図に、応答位置（即ち実位置）Ｐ（x,y）におけ
る半径方向及び中心角方向、並びに（12）〜（14）式の
ｕθ・ux・uyをそれぞれ示した。
る半径方向及び中心角方向、並びに（12）〜（14）式の
ｕθ・ux・uyをそれぞれ示した。
なお、（13），（14）式におけるx,y、即ち実位置で
ある応答位置Ｐのx,yは、 ｘ＝［応答位置（実位置）のＸ軸座標値］−［目標円弧
の中心位置のＸ軸座標値］ ｙ＝［応答位置（実位置）のＹ軸座標値］−［目標円弧
の中心位置のＹ軸座標値］ を意味する。第１図においては、目標円弧の中心位置は
座標原点なので、目標円弧の中心位置のＸ軸座標値、Ｙ
軸座標値は共に零である。しかし目標円弧の中心位置が
座標原点でない場合は、上記の減算が必要となる。
ある応答位置Ｐのx,yは、 ｘ＝［応答位置（実位置）のＸ軸座標値］−［目標円弧
の中心位置のＸ軸座標値］ ｙ＝［応答位置（実位置）のＹ軸座標値］−［目標円弧
の中心位置のＹ軸座標値］ を意味する。第１図においては、目標円弧の中心位置は
座標原点なので、目標円弧の中心位置のＸ軸座標値、Ｙ
軸座標値は共に零である。しかし目標円弧の中心位置が
座標原点でない場合は、上記の減算が必要となる。
したがって、第６図に示した従来例の速度指令値r,
ｒに対して、それぞれ（13）式，（14）式に示したux
・uyを加えてやれば軌跡精度の向上を図ることができ
る。
ｒに対して、それぞれ（13）式，（14）式に示したux
・uyを加えてやれば軌跡精度の向上を図ることができ
る。
すなわち、Ｘ軸及びＹ軸の速度指令値 を次式で決定する。
（15）式，（16）式において各々右辺第２項が円弧中
心角速度の目標値を用いたフィードフォワード制御を表
わす。
心角速度の目標値を用いたフィードフォワード制御を表
わす。
第４図は以上説明した多軸サーボ機構の円弧軌跡制御
の原理に基づくこの発明の一実施例を示すブロック図で
あり第４図において1X〜９は上記第６図に示した従来例
と全く同じものである。14Xは上記（13）式に基づく演
算処理を行なうフィードフォワード制御装置、14Yは上
記（14）式に基づく演算処理を行なうフィードフォワー
ド制御装置、15X,15Yは加算器である。
の原理に基づくこの発明の一実施例を示すブロック図で
あり第４図において1X〜９は上記第６図に示した従来例
と全く同じものである。14Xは上記（13）式に基づく演
算処理を行なうフィードフォワード制御装置、14Yは上
記（14）式に基づく演算処理を行なうフィードフォワー
ド制御装置、15X,15Yは加算器である。
上記のように構成されたサーボ機構の円弧軌跡制御装
置においては、パルスジュネレータ7Xで検出した駆動中
のテーブル５のＸ軸方向位置ｘがＹ軸のフィードフォワ
ード制御位置14Yに取りこまれ、パルスジェネレータ7Y
で検出したテーブル５のＹ軸方向位置ｙがＸ軸のフィー
ドフォワード制御装置14Xに取りこまれる。各フィード
フォワード制御装置14X,14Yは入力された値に基づき（1
3）式，（14）式に示した演算処理が行なわれ、演算結
果ux,uyを各加算器15X,15Yに送られる。加算器15Xでは
位置制御装置1XでＸ軸方向の位置指令xrと応答位置ｘに
基いて算出したＸ軸方向の速度指令ｒとフィードフォ
ワード制御装置14Xで演算した演算値uxとを加算し、加
算器15Yは位置制御装置1YでＹ軸方向の位置指令Yrと応
答位置ｙに基いて算出したＹ軸方向の速度指令ｒとフ
ィードフォワード制御装置14Yで演算した演算値uyとを
加算し、円弧軌跡偏差のＸ軸成分とＹ軸成分を零にする
速度指令値 を出力する。この各速度指令値 を加算器９を介して各々速度制御増幅器2X,2Yに送り、
Ｘ軸駆動モータ3XとＹ軸駆動モータ3Yを制御してテーブ
ル５の位置を制御する。
置においては、パルスジュネレータ7Xで検出した駆動中
のテーブル５のＸ軸方向位置ｘがＹ軸のフィードフォワ
ード制御位置14Yに取りこまれ、パルスジェネレータ7Y
で検出したテーブル５のＹ軸方向位置ｙがＸ軸のフィー
ドフォワード制御装置14Xに取りこまれる。各フィード
フォワード制御装置14X,14Yは入力された値に基づき（1
3）式，（14）式に示した演算処理が行なわれ、演算結
果ux,uyを各加算器15X,15Yに送られる。加算器15Xでは
位置制御装置1XでＸ軸方向の位置指令xrと応答位置ｘに
基いて算出したＸ軸方向の速度指令ｒとフィードフォ
ワード制御装置14Xで演算した演算値uxとを加算し、加
算器15Yは位置制御装置1YでＹ軸方向の位置指令Yrと応
答位置ｙに基いて算出したＹ軸方向の速度指令ｒとフ
ィードフォワード制御装置14Yで演算した演算値uyとを
加算し、円弧軌跡偏差のＸ軸成分とＹ軸成分を零にする
速度指令値 を出力する。この各速度指令値 を加算器９を介して各々速度制御増幅器2X,2Yに送り、
Ｘ軸駆動モータ3XとＹ軸駆動モータ3Yを制御してテーブ
ル５の位置を制御する。
上記実施例に基づき、円弧半径50mm,送り速度4mmで、
位置制御装置1X,1YのゲインKpを30（sec-1）、フィード
フォワード制御装置14X,14Yのフィードフォワードゲイ
ンKfを0.65とし、かつＸ軸とＹ軸のサーボ特性を同じに
して、円弧軌跡制御の計算機シュミレーションを行なっ
た場合の軌跡誤差を第５図に示す。
位置制御装置1X,1YのゲインKpを30（sec-1）、フィード
フォワード制御装置14X,14Yのフィードフォワードゲイ
ンKfを0.65とし、かつＸ軸とＹ軸のサーボ特性を同じに
して、円弧軌跡制御の計算機シュミレーションを行なっ
た場合の軌跡誤差を第５図に示す。
第５図は横軸に駆動時間（秒）をとり、縦軸に軌跡誤
差（100μｍ）をとって、駆動時間により軌跡誤差が変
化する状態を示し、図において、Ａはこの実施例の場
合、Ｂは従来例の場合を示す。
差（100μｍ）をとって、駆動時間により軌跡誤差が変
化する状態を示し、図において、Ａはこの実施例の場
合、Ｂは従来例の場合を示す。
第５図から明らかなように、この実施例による軌跡誤
差は従来例の軌跡誤差と比較して著しく小さくすること
ができ、軌跡精度の向上を図ることができる。
差は従来例の軌跡誤差と比較して著しく小さくすること
ができ、軌跡精度の向上を図ることができる。
なお、上記実施例においては２軸サーボ機構について
説明したが、３軸サーボ機構の場合も上記実施例と同様
に適用することができる。
説明したが、３軸サーボ機構の場合も上記実施例と同様
に適用することができる。
［発明の効果］ この発明は以上のように、互に直交する各軸に対応し
てそれぞれサーボ制御部、位置制御部、フィードフォワ
ード制御部及び加算器を備え、サーボ制御部は送りネジ
を回転することによりテーブルを制御軸方向に移動させ
る軸駆動モータを有し、前記テーブルを制御軸方向に移
動させる目標速度指令値の入力に伴い、前記目標速度指
令値と前記軸駆動モータの回転速度検出手段から得られ
る実速度との差を所定利得で増幅出力して、前記軸駆動
モータの実速度を前記目標速度指令値に追従させると伴
に、前記テーブルの制御軸方向の位置検出手段から得ら
れる実位置を出力し、位置制御部は前記テーブルの制御
軸方向の移動指令位置及び前記実位置に基づいて、所定
時間内に前記テーブルを制御軸方向の移動指令位置に到
達させるための前記速度指令値を求めて出力し、フィー
ドフォワード制御部は前記テーブルの制御軸と直交する
異なる制御軸の実位置を入力し、この異なる制御軸にお
ける実位置値から目標円弧の中心位置の前記異なる制御
軸における座標値を減算した値に、前記目標円弧の目標
角速度と所定の制御利得とをそれぞれ乗算することによ
り、速度指令補正値ベクトルの前記テーブルの制御軸に
おる成分値を求め、この成分値を前記位置制御部が出力
する速度指令値に対するフィードフォワード速度指令補
正値として出力し、加算器は前記位置制御部が出力する
速度指令値と前記フィードフォワード制御部が出力する
フィードフォワード速度指令補正値とを加算し、この加
算値を目標速度指令値として前記サーボ制御部に出力す
るようにしたので、前記担当する軸のサーボ制御部に入
力する目標速度指令値は、その時間内に異なる軸の応答
位置に追従させるための応答速度にされた値となるか
ら、この異なる軸の応答の時間遅れがあっても誤差が減
少して精度よく追従していくので、目的の円弧軌跡を精
度よく描かせることができるという効果が得られてい
る。
てそれぞれサーボ制御部、位置制御部、フィードフォワ
ード制御部及び加算器を備え、サーボ制御部は送りネジ
を回転することによりテーブルを制御軸方向に移動させ
る軸駆動モータを有し、前記テーブルを制御軸方向に移
動させる目標速度指令値の入力に伴い、前記目標速度指
令値と前記軸駆動モータの回転速度検出手段から得られ
る実速度との差を所定利得で増幅出力して、前記軸駆動
モータの実速度を前記目標速度指令値に追従させると伴
に、前記テーブルの制御軸方向の位置検出手段から得ら
れる実位置を出力し、位置制御部は前記テーブルの制御
軸方向の移動指令位置及び前記実位置に基づいて、所定
時間内に前記テーブルを制御軸方向の移動指令位置に到
達させるための前記速度指令値を求めて出力し、フィー
ドフォワード制御部は前記テーブルの制御軸と直交する
異なる制御軸の実位置を入力し、この異なる制御軸にお
ける実位置値から目標円弧の中心位置の前記異なる制御
軸における座標値を減算した値に、前記目標円弧の目標
角速度と所定の制御利得とをそれぞれ乗算することによ
り、速度指令補正値ベクトルの前記テーブルの制御軸に
おる成分値を求め、この成分値を前記位置制御部が出力
する速度指令値に対するフィードフォワード速度指令補
正値として出力し、加算器は前記位置制御部が出力する
速度指令値と前記フィードフォワード制御部が出力する
フィードフォワード速度指令補正値とを加算し、この加
算値を目標速度指令値として前記サーボ制御部に出力す
るようにしたので、前記担当する軸のサーボ制御部に入
力する目標速度指令値は、その時間内に異なる軸の応答
位置に追従させるための応答速度にされた値となるか
ら、この異なる軸の応答の時間遅れがあっても誤差が減
少して精度よく追従していくので、目的の円弧軌跡を精
度よく描かせることができるという効果が得られてい
る。
また、この発明は、主動軸の状態に応じた従動軸の位
置及び速度を予め記憶させる必要なしに軌跡制御を行う
ことができるから、必要とする記憶容量を大幅に減少す
ることができる効果も有する。
置及び速度を予め記憶させる必要なしに軌跡制御を行う
ことができるから、必要とする記憶容量を大幅に減少す
ることができる効果も有する。
第１図はこの発明の動作原理を示す説明図、第２図は第
１図に示した円弧軌跡の半径方向に関する制御系のブロ
ック線図、第３図は上記円弧軌跡の中心角に関する制御
系のブロック線図、第４図はこの発明の実施例を示すブ
ロック図、第５図は上記実施例における軌跡誤差の分布
図、第６図は従来例を示すブロック図、第７図は従来例
による指令円弧軌跡と実際の応答軌跡を示す説明図であ
る。 1X,1Y……位置制御装置、2X,2Y……速度制御増幅器、3X
……Ｘ軸駆動モータ、3Y……Ｙ軸駆動モータ、4X,4Y…
…送りねじ、５……テーブル、6X,6Y……タコジェネレ
ータ、7X,7Y……パルスジェネレータ、8,9……加算器、
14X,14Y……フィードフォワード制御装置、15X,15Y……
加算器。
１図に示した円弧軌跡の半径方向に関する制御系のブロ
ック線図、第３図は上記円弧軌跡の中心角に関する制御
系のブロック線図、第４図はこの発明の実施例を示すブ
ロック図、第５図は上記実施例における軌跡誤差の分布
図、第６図は従来例を示すブロック図、第７図は従来例
による指令円弧軌跡と実際の応答軌跡を示す説明図であ
る。 1X,1Y……位置制御装置、2X,2Y……速度制御増幅器、3X
……Ｘ軸駆動モータ、3Y……Ｙ軸駆動モータ、4X,4Y…
…送りねじ、５……テーブル、6X,6Y……タコジェネレ
ータ、7X,7Y……パルスジェネレータ、8,9……加算器、
14X,14Y……フィードフォワード制御装置、15X,15Y……
加算器。
Claims (1)
- 【請求項１】送りネジを回転することによりテーブルを
制御軸方向に移動させる軸駆動モータを有し、前記テー
ブルを制御軸方向に移動させる目標速度指令値の入力に
伴い、前記目標速度指令値と前記軸駆動モータの回転速
度検出手段から得られる実速度との差を所定利得で増幅
出力して、前記軸駆動モータの実速度を前記目標速度指
令値に追従させると共に、前記テーブルの制御軸方向の
位置検出手段から得られる実位置を出力するサーボ制御
部と、 前記テーブルの制御軸方向の移動指令位置及び前記実位
置に基づいて、所定時間内に前記テーブルを制御軸方向
の移動指令位置に到達させるための前記速度指令値を求
めて出力する位置制御部と、 前記テーブルの制御軸と直交する異なる制御軸の実位置
を入力し、この異なる制御軸における実位置値から目標
円弧の中心位置の前記異なる制御軸における座標値を減
算した値に、前記目標円弧の目標角速度と所定の制御利
得とをそれぞれ乗算することにより、速度指令補正値ベ
クトルの前記テーブルの制御軸における成分値を求め、
この成分値を前記位置制御部が出力する速度指令値に対
するフィードフォワード速度指令補正値として出力する
フィードフォワード制御部と、 前記位置制御部が出力する速度指令値と前記フィードフ
ォワード制御部が出力するフィードフォワード速度指令
補正値とを加算し、この加算値を目標速度指令値として
前記サーボ制御部に出力する加算器と を前記テーブルの各制御軸に対応して備えたことを特徴
とする多軸サーボ機構の円弧軌跡制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138906A JP2515549B2 (ja) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | 多軸サ−ボ機構の円弧軌跡制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138906A JP2515549B2 (ja) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | 多軸サ−ボ機構の円弧軌跡制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63303402A JPS63303402A (ja) | 1988-12-12 |
| JP2515549B2 true JP2515549B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=15232898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62138906A Expired - Lifetime JP2515549B2 (ja) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | 多軸サ−ボ機構の円弧軌跡制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2515549B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6677722B2 (en) * | 2001-04-19 | 2004-01-13 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Servo control method |
| JP4813616B1 (ja) | 2010-07-12 | 2011-11-09 | ファナック株式会社 | 円弧動作時の速度制御機能を有する工作機械の数値制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61271508A (ja) * | 1985-05-27 | 1986-12-01 | Daikin Ind Ltd | 多関節ロボツトの動作制御装置 |
-
1987
- 1987-06-04 JP JP62138906A patent/JP2515549B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63303402A (ja) | 1988-12-12 |
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