JP2519968B2 - 電動機による軸の位置制御方式 - Google Patents
電動機による軸の位置制御方式Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、NC（数値制御）工作機械等における電動機
による軸の位置制御方式、特に摺動面の特性に関係なく
軸の微小移動指令に対して高速かつ正確に位置制御を行
なうことが可能な軸の位置制御方式に関する。
による軸の位置制御方式、特に摺動面の特性に関係なく
軸の微小移動指令に対して高速かつ正確に位置制御を行
なうことが可能な軸の位置制御方式に関する。
（従来の技術） 従来より、NC工作機械等において位置を高精度に制御
する必要がある用途での位置制御装置では、制御対象に
取付けられた位置検出器あるいは制御対象を駆動する電
動機に結合された位置検出器により、制御対象である軸
の位置を直接的あるいは間接的に検出し、この検出信号
を用いて位置のフィードバックループを形成することで
高精度な位置制御系を実現している。
する必要がある用途での位置制御装置では、制御対象に
取付けられた位置検出器あるいは制御対象を駆動する電
動機に結合された位置検出器により、制御対象である軸
の位置を直接的あるいは間接的に検出し、この検出信号
を用いて位置のフィードバックループを形成することで
高精度な位置制御系を実現している。
第７図に位置のフィードバックループを有する位置制
御装置を採用したテーブル駆動系のブロック構成例を示
す。本例ではテーブル10の現在位置をインダクトシン1
1,12によって直接的に検出し、この位置検出信号を位置
フィードバック信号Ｘとしているため、制御系のループ
ゲインがある程度高ければ最終的には位置指令Xcにほぼ
一致する位置決めが可能である。減算器１は上位指令装
置から入力される位置指令Xcから位置フィードバック信
号Ｘを減算し、位置誤差Xeを算出する。位置フィードバ
ック信号Ｘは制御対象であるテーブル10の位置をインダ
クトシン11,12によって直接的に検出した位置信号であ
る。位置誤差Xeは増幅器２によって増幅され速度指令Vc
となる。又、電動機６に機械的に連結されている速度検
出器７の速度検出信号は速度フィードバック信号Ｖとな
り、減算器３は速度指令Vcから速度フィードバック信号
Ｖを減算して速度誤差Veを算出する。速度誤差VeはPI増
幅器４によって増幅され電動機６のトルク指令Tcとな
る。トルク指令Tcは電力増幅器５によって電力増幅さ
れ、その出力はトルク指令Tcに相当するトルクを電動機
６に発生させるための電流Icとなる。電流Icによって電
動機６に発生されたトルクは、カップリング８を介して
ボールネジ９に伝達される。ボールネジ９はこの伝達ト
ルクを、ナット部材10Aを介して摺動面13上を動作する
テーブル10の推進力に変換する。
御装置を採用したテーブル駆動系のブロック構成例を示
す。本例ではテーブル10の現在位置をインダクトシン1
1,12によって直接的に検出し、この位置検出信号を位置
フィードバック信号Ｘとしているため、制御系のループ
ゲインがある程度高ければ最終的には位置指令Xcにほぼ
一致する位置決めが可能である。減算器１は上位指令装
置から入力される位置指令Xcから位置フィードバック信
号Ｘを減算し、位置誤差Xeを算出する。位置フィードバ
ック信号Ｘは制御対象であるテーブル10の位置をインダ
クトシン11,12によって直接的に検出した位置信号であ
る。位置誤差Xeは増幅器２によって増幅され速度指令Vc
となる。又、電動機６に機械的に連結されている速度検
出器７の速度検出信号は速度フィードバック信号Ｖとな
り、減算器３は速度指令Vcから速度フィードバック信号
Ｖを減算して速度誤差Veを算出する。速度誤差VeはPI増
幅器４によって増幅され電動機６のトルク指令Tcとな
る。トルク指令Tcは電力増幅器５によって電力増幅さ
れ、その出力はトルク指令Tcに相当するトルクを電動機
６に発生させるための電流Icとなる。電流Icによって電
動機６に発生されたトルクは、カップリング８を介して
ボールネジ９に伝達される。ボールネジ９はこの伝達ト
ルクを、ナット部材10Aを介して摺動面13上を動作する
テーブル10の推進力に変換する。
第８図はPI増幅器４の詳細回路であり、PI増幅器４は
演算増幅器14を有しており、比例積分増幅（PI増幅）を
行なった後、その出力−Tcの符号を反転させてトルク指
令Tcとしている。ここで、演算増幅器14の動作について
説明する。第８図中R0,R1,Rk1は全て演算増幅器14の特
性を決定する抵抗である。今、コンデンサＣはまったく
電荷が蓄えられていないと仮定し、速度誤差Veとしてス
テップ状の入力Ve=V0が指令されると、その直後の演算
増幅器14の出力−Tcは となる。この後、出力−Tcは、コンデンサＣにより徐々
に電荷が蓄えられる（積分成分の生成）ために徐々に増
大し、最終的には となる。
演算増幅器14を有しており、比例積分増幅（PI増幅）を
行なった後、その出力−Tcの符号を反転させてトルク指
令Tcとしている。ここで、演算増幅器14の動作について
説明する。第８図中R0,R1,Rk1は全て演算増幅器14の特
性を決定する抵抗である。今、コンデンサＣはまったく
電荷が蓄えられていないと仮定し、速度誤差Veとしてス
テップ状の入力Ve=V0が指令されると、その直後の演算
増幅器14の出力−Tcは となる。この後、出力−Tcは、コンデンサＣにより徐々
に電荷が蓄えられる（積分成分の生成）ために徐々に増
大し、最終的には となる。
又、（２）−（１）式で求められる出力−Tciは、 となり、これがコンデンサＣに蓄積された積分成分によ
る出力となる。
る出力となる。
ここで、速度誤差Veが、急激に、例えば、Ve＝０に瞬時
に減少すると、抵抗RK1は積分成分−Tciを放電時定数Ｃ
・Rk1により、 で示される時間特性で、積分成分の急速な放電を行な
う。
に減少すると、抵抗RK1は積分成分−Tciを放電時定数Ｃ
・Rk1により、 で示される時間特性で、積分成分の急速な放電を行な
う。
次に、第７図の駆動系にΔＸの微小移動指令を入力し
た時のテーブル動作について、第９図及び第10図を用い
て説明する。第９図は、テーブル位置X1を初期状態とし
て、時点t0にＰ方向に微小移動指令ΔＸを入力し、その
後時間tDを経過する毎（時点t1,t2,t3，…）に毎回微小
移動指令ΔＸを入力した場合の、位置指令Xcと実際のテ
ーブル位置Ｘとの関係を示すものである。第10図はテー
ブル10が摺動面13上を動作する場合の摩擦トルクを、PI
増幅器４の出力であるトルク指令Tcに等価的に換算して
表わしたものである。時点t0に微小移動指令ΔＸが入力
されると、位置誤差ΔXe及び速度指令ΔVcが発生する。
これによりPI増幅器４には入力ΔVeが発生し、PI増幅器
４の出力には（１）式で示した様に、Tc=(R1/R0)×ΔVe
が発生する。この後、トルク指令Tcは徐々に増大し、摺
動面13の静止摩擦トルクTFSを超えた時点でテーブル10
は動作を開始する。テーブル10が動作を開始すると、PI
増幅器４の入力Veは減少し始めるため、これによりトル
ク指令Tcも減少する。この後、テーブル位置が（X1＋Δ
Ｘ）に到達するとテーブル動作は停止し、位置決めを行
なうべき摺動面13が第10図に示す様に負性抵抗特性を持
つ場合には、テーブル位置が（X1＋ΔＸ）に到達しても
その時点で出力TcがTc>>TPmの関係にあるため、テーブ
ル移動は停止せずそのままＰ方向に動作して第９図の特
性（ａ）の様に位置の飛び越し現象を発生する。この飛
び越し現象を防止するには、抵抗RK1を小さくし、積分
成分であるコンデンサＣの蓄積電荷を急速に放電させる
ことでテーブル動作開始後におけるPI増幅器４の出力Tc
の減少を促進させて、テーブル位置が（X1＋ΔＸ）に到
達した時点でのトルク指令TcをTc≒TPmとし、ほぼこの
位置でテーブル動作が停止する様にする。
た時のテーブル動作について、第９図及び第10図を用い
て説明する。第９図は、テーブル位置X1を初期状態とし
て、時点t0にＰ方向に微小移動指令ΔＸを入力し、その
後時間tDを経過する毎（時点t1,t2,t3，…）に毎回微小
移動指令ΔＸを入力した場合の、位置指令Xcと実際のテ
ーブル位置Ｘとの関係を示すものである。第10図はテー
ブル10が摺動面13上を動作する場合の摩擦トルクを、PI
増幅器４の出力であるトルク指令Tcに等価的に換算して
表わしたものである。時点t0に微小移動指令ΔＸが入力
されると、位置誤差ΔXe及び速度指令ΔVcが発生する。
これによりPI増幅器４には入力ΔVeが発生し、PI増幅器
４の出力には（１）式で示した様に、Tc=(R1/R0)×ΔVe
が発生する。この後、トルク指令Tcは徐々に増大し、摺
動面13の静止摩擦トルクTFSを超えた時点でテーブル10
は動作を開始する。テーブル10が動作を開始すると、PI
増幅器４の入力Veは減少し始めるため、これによりトル
ク指令Tcも減少する。この後、テーブル位置が（X1＋Δ
Ｘ）に到達するとテーブル動作は停止し、位置決めを行
なうべき摺動面13が第10図に示す様に負性抵抗特性を持
つ場合には、テーブル位置が（X1＋ΔＸ）に到達しても
その時点で出力TcがTc>>TPmの関係にあるため、テーブ
ル移動は停止せずそのままＰ方向に動作して第９図の特
性（ａ）の様に位置の飛び越し現象を発生する。この飛
び越し現象を防止するには、抵抗RK1を小さくし、積分
成分であるコンデンサＣの蓄積電荷を急速に放電させる
ことでテーブル動作開始後におけるPI増幅器４の出力Tc
の減少を促進させて、テーブル位置が（X1＋ΔＸ）に到
達した時点でのトルク指令TcをTc≒TPmとし、ほぼこの
位置でテーブル動作が停止する様にする。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記位置制御方式では摺動面13の負性
抵抗特性が大きいと、飛び越し現象を防止できる抵抗R
K1ではTc＝｛(R1+RK1)/R0｝・ΔVe<TFSとなって微小移
動指令ΔＸに対してテーブル動作が不能になり、第９図
に示す様に時点t1に次の微小移動指令ΔＸが加わった
後、Tc＝｛(R1+RK1)/R0｝・２・ΔVe>TFSの関係が成立
して始めてテーブル動作が可能になる。つまり、第９図
の特性（ｂ）で示す様ないわゆるため送り動作が発生す
る。
抵抗特性が大きいと、飛び越し現象を防止できる抵抗R
K1ではTc＝｛(R1+RK1)/R0｝・ΔVe<TFSとなって微小移
動指令ΔＸに対してテーブル動作が不能になり、第９図
に示す様に時点t1に次の微小移動指令ΔＸが加わった
後、Tc＝｛(R1+RK1)/R0｝・２・ΔVe>TFSの関係が成立
して始めてテーブル動作が可能になる。つまり、第９図
の特性（ｂ）で示す様ないわゆるため送り動作が発生す
る。
以上説明した様に、工作機械の摺動面が大きな負性抵
抗特性を持つ軸では、微小移動指令に対応した移動量の
安定な軸動作を実現することが困難であった。
抗特性を持つ軸では、微小移動指令に対応した移動量の
安定な軸動作を実現することが困難であった。
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、
本発明の目的は、摺動面の特性にかかわらず、軸の微小
移動指令に対して常に高速かつ正確な位置制御を行なう
ことができる電動機による軸の位置制御方式を提供する
ことにある。
本発明の目的は、摺動面の特性にかかわらず、軸の微小
移動指令に対して常に高速かつ正確な位置制御を行なう
ことができる電動機による軸の位置制御方式を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上位指令装置より関数発生される軸の位置
指令値と、前記軸位置検出出力である位置帰還信号との
位置誤差信号を比例積分増幅し、速度指令値とし、該速
度指令値と前記軸の速度検出器出力である速度帰還信号
との差である速度誤差信号を比例積分増幅し、この増幅
出力に従って電動機を駆動することにより前記軸の位置
制御を行なう電動機による軸の位置制御方式に関するも
ので、本発明の上記目的は、前記上位指令装置の位置指
令の関数発生停止を示す信号と、前記位置誤差信号から
前記位置指令値に対する軸位置の相対関係を多段階に区
分する領域判定を行なった領域判定信号とにより、予め
区分領域毎に対応して設定されている前記比例積分増幅
手段の積分成分の放電時定数を切換えることにより達成
される。
指令値と、前記軸位置検出出力である位置帰還信号との
位置誤差信号を比例積分増幅し、速度指令値とし、該速
度指令値と前記軸の速度検出器出力である速度帰還信号
との差である速度誤差信号を比例積分増幅し、この増幅
出力に従って電動機を駆動することにより前記軸の位置
制御を行なう電動機による軸の位置制御方式に関するも
ので、本発明の上記目的は、前記上位指令装置の位置指
令の関数発生停止を示す信号と、前記位置誤差信号から
前記位置指令値に対する軸位置の相対関係を多段階に区
分する領域判定を行なった領域判定信号とにより、予め
区分領域毎に対応して設定されている前記比例積分増幅
手段の積分成分の放電時定数を切換えることにより達成
される。
（作用） 本発明においては、軸の位置指令値を基準とした一定
の基準範囲を設け、この基準範囲外では比例積分増幅器
の放電時定数を高く設定し、基準範囲内では放電時定数
を低く設定するように放電時定数の切換え制御を行な
う。これにより、微小移動指令に対して、基準範囲外動
作となる軸の起動時は大きなトルク指令が発生し起動が
確実かつ高速化され、基準範囲内動作となる軸の位置決
め時は放電時定数が小さくなるために積分成分が急速に
減少し、飛び越し現象の直接的原因である比例積分増幅
器の応答遅れを改善することができる。本発明によれ
ば、摺動面に大きな負性抵抗特性を有する軸について
も、微小移動指令に対して高速かつ正確な位置決めを行
なうことができる。
の基準範囲を設け、この基準範囲外では比例積分増幅器
の放電時定数を高く設定し、基準範囲内では放電時定数
を低く設定するように放電時定数の切換え制御を行な
う。これにより、微小移動指令に対して、基準範囲外動
作となる軸の起動時は大きなトルク指令が発生し起動が
確実かつ高速化され、基準範囲内動作となる軸の位置決
め時は放電時定数が小さくなるために積分成分が急速に
減少し、飛び越し現象の直接的原因である比例積分増幅
器の応答遅れを改善することができる。本発明によれ
ば、摺動面に大きな負性抵抗特性を有する軸について
も、微小移動指令に対して高速かつ正確な位置決めを行
なうことができる。
（実施例） 本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
第１図は本発明による軸駆動系のブロック構成を第７
図に対応させて示しており、領域判別部15は位置指令Xc
が示す軸の目標位置に対する現在位置Ｘの差分Xeの大き
さ｜Xe｜と、位置決め範囲を意味するある正の値を持つ
基準量E1とを比較することで、｜Xe｜＜E1の状態か｜Xe
｜≧E1の状態かを判別する。｜Xe｜＜E1の状態は｜Xe｜
＝｜Xc−X|＜E1であるから、この式を現在位置Ｘについ
ての不等式で書き直すと -E1<Xc-X<E1 Xc-E1<X<Xc+E1 ……（３） となり、同様に｜Xe｜≧E1の状態については、 Ｘ≦Xc−E1 ……（４） Ｘ≧Xc＋E1 ……（５） となる。つまり、｜Xe｜＜E1と判別できれば目標位置Xc
と軸の現在位置Ｘとの相対位置関係は第２図の領域
［Ａ］にあり、｜Xe｜≧E1と判別できれば両者の関係は
同図の領域［Ｂ］にあるといえる。この様にして領域判
別部15により判別された領域判別信号SAは、放電時定数
選択部16に入力される。放電時定数選択部16には領域
［Ａ］及び［Ｂ］に対する放電時定数K1及びK2が設定さ
れており、上位指令装置から入力される位置指令Xcの関
数発生停止信号SSが関数発生停止を示す状態において、
領域判別信号SAに対応する放電時定数を決める抵抗群
（RK1,RK2）を、PI増幅器4A内の第３図に示すスイッチ1
7で選択する様な放電時定数選択信号SGを出力する。第
３図はPI増幅器4Aを詳細に示しており、コンデンサＣに
並列に抵抗RK1,RK2が接続され、抵抗RK1,RK2に直列に放
電時定数選択信号SGによって選択的にオンオフされるス
イッチ17が接続されている。又、放電時定数選択部16は
関数発生停止信号SSが関数発生中を示す場合には、領域
判別信号によらず放電時定数K2に対応する放電時定数選
択信号SGを出力する。これは、位置軌跡を制御している
軸の動作中に放電時定数を切換えると、電動機出力トル
クが急変するため、軸の動作速度が位置指令Xcとは無関
係に変化し、位置指令軌跡と実際の軸の位置軌跡とがズ
レてしまうためである。ここで、本発明では、領域
［Ａ］及び［Ｂ］についての放電時定数K1及びK2が、K1
<<K2となる様にするため放電時定数K1及びK2に従って選
択される抵抗RK1及びRK2もRK1<<RK2の関係になってい
る。
図に対応させて示しており、領域判別部15は位置指令Xc
が示す軸の目標位置に対する現在位置Ｘの差分Xeの大き
さ｜Xe｜と、位置決め範囲を意味するある正の値を持つ
基準量E1とを比較することで、｜Xe｜＜E1の状態か｜Xe
｜≧E1の状態かを判別する。｜Xe｜＜E1の状態は｜Xe｜
＝｜Xc−X|＜E1であるから、この式を現在位置Ｘについ
ての不等式で書き直すと -E1<Xc-X<E1 Xc-E1<X<Xc+E1 ……（３） となり、同様に｜Xe｜≧E1の状態については、 Ｘ≦Xc−E1 ……（４） Ｘ≧Xc＋E1 ……（５） となる。つまり、｜Xe｜＜E1と判別できれば目標位置Xc
と軸の現在位置Ｘとの相対位置関係は第２図の領域
［Ａ］にあり、｜Xe｜≧E1と判別できれば両者の関係は
同図の領域［Ｂ］にあるといえる。この様にして領域判
別部15により判別された領域判別信号SAは、放電時定数
選択部16に入力される。放電時定数選択部16には領域
［Ａ］及び［Ｂ］に対する放電時定数K1及びK2が設定さ
れており、上位指令装置から入力される位置指令Xcの関
数発生停止信号SSが関数発生停止を示す状態において、
領域判別信号SAに対応する放電時定数を決める抵抗群
（RK1,RK2）を、PI増幅器4A内の第３図に示すスイッチ1
7で選択する様な放電時定数選択信号SGを出力する。第
３図はPI増幅器4Aを詳細に示しており、コンデンサＣに
並列に抵抗RK1,RK2が接続され、抵抗RK1,RK2に直列に放
電時定数選択信号SGによって選択的にオンオフされるス
イッチ17が接続されている。又、放電時定数選択部16は
関数発生停止信号SSが関数発生中を示す場合には、領域
判別信号によらず放電時定数K2に対応する放電時定数選
択信号SGを出力する。これは、位置軌跡を制御している
軸の動作中に放電時定数を切換えると、電動機出力トル
クが急変するため、軸の動作速度が位置指令Xcとは無関
係に変化し、位置指令軌跡と実際の軸の位置軌跡とがズ
レてしまうためである。ここで、本発明では、領域
［Ａ］及び［Ｂ］についての放電時定数K1及びK2が、K1
<<K2となる様にするため放電時定数K1及びK2に従って選
択される抵抗RK1及びRK2もRK1<<RK2の関係になってい
る。
次に、第１図の軸駆動系に微小移動指令ΔＸを入力し
た時のテーブル動作について、第４図を参照して説明す
る。
た時のテーブル動作について、第４図を参照して説明す
る。
第４図は、第９図と同様にテーブル位置X1を初期状態と
して、時点t0にＰ方向に微小移動指令ΔＸを入力し、そ
の後時間tDを経過する毎（時点t1,t2,t3，…）に毎回微
小移動指令ΔＸを入力した場合の位置指令Xcと実際のテ
ーブル位置Ｘとの関係を示すものである。ここで、微小
移動指令ΔＸの関数発生は瞬間的に行なわれるため、関
数発生停止信号SSは微小移動指令ΔＸの発生瞬時を除い
て停止状態を示す。このため、放電時定数の切換えは、
テーブル位置Ｘが位置指令Xcに対して領域［Ａ］又は
［Ｂ］のどちらに存在するかにのみ依存することにな
る。時点t0に微小移動指令ΔＸが入力されると、E1＜＜
ΔＸとなる様に予め基準量E1を設定しておけば、この時
点t0でテーブル位置Ｘは位置指令Xcに対して領域［Ｂ］
に存在することになり、PI増幅器4A内の演算増幅器14で
は放電時定数K2に対応する抵抗RK2が選択される。ここ
で、抵抗RK2は大きな値をとるため、PI増幅器4Aの出力T
cは速やかに増大し、摺動面13の静止摩擦トルクTFSを越
えてテーブル10はＰ方向への動作を開始する。この後、
テーブル動作が継続してテーブル位置ＸがＸ＝Xc-E1＝
（X1＋ΔＸ）−E1を越えると、テーブル位置Ｘは位置指
令Xcに対して領域［Ａ］に存在することになり、PI増幅
器4A内の演算増幅器14ではスイッチ17を介して放電時定
数K1に対応する抵抗RK1に切換えられる。抵抗RK1はRK2
に対して十分に小さな値であるため、PI増幅器4Aの出力
Tcは急速に減少し、テーブル位置Ｘが（Ｘ＋ΔＸ）に到
達する前にTc<TPmとなってテーブル動作は停止する。以
後、同様にt1,t2,t3のタイミングで微小移動指令ΔＸが
位置指令Xcに加算されても、その都度テーブル位置は目
標位置に対して誤差E1の範囲内で位置決めすることがで
きる。又、位置決め後、制御装置外部からの外的な力に
よってテーブル10が動作させられるような場合について
も、テーブル位置が目標位置に対して±E1（領域
［Ａ］）の範囲を越えれば大きな復元トルクが発生し、
領域［Ａ］内での位置決めを保持する様に制御装置は動
作する。
して、時点t0にＰ方向に微小移動指令ΔＸを入力し、そ
の後時間tDを経過する毎（時点t1,t2,t3，…）に毎回微
小移動指令ΔＸを入力した場合の位置指令Xcと実際のテ
ーブル位置Ｘとの関係を示すものである。ここで、微小
移動指令ΔＸの関数発生は瞬間的に行なわれるため、関
数発生停止信号SSは微小移動指令ΔＸの発生瞬時を除い
て停止状態を示す。このため、放電時定数の切換えは、
テーブル位置Ｘが位置指令Xcに対して領域［Ａ］又は
［Ｂ］のどちらに存在するかにのみ依存することにな
る。時点t0に微小移動指令ΔＸが入力されると、E1＜＜
ΔＸとなる様に予め基準量E1を設定しておけば、この時
点t0でテーブル位置Ｘは位置指令Xcに対して領域［Ｂ］
に存在することになり、PI増幅器4A内の演算増幅器14で
は放電時定数K2に対応する抵抗RK2が選択される。ここ
で、抵抗RK2は大きな値をとるため、PI増幅器4Aの出力T
cは速やかに増大し、摺動面13の静止摩擦トルクTFSを越
えてテーブル10はＰ方向への動作を開始する。この後、
テーブル動作が継続してテーブル位置ＸがＸ＝Xc-E1＝
（X1＋ΔＸ）−E1を越えると、テーブル位置Ｘは位置指
令Xcに対して領域［Ａ］に存在することになり、PI増幅
器4A内の演算増幅器14ではスイッチ17を介して放電時定
数K1に対応する抵抗RK1に切換えられる。抵抗RK1はRK2
に対して十分に小さな値であるため、PI増幅器4Aの出力
Tcは急速に減少し、テーブル位置Ｘが（Ｘ＋ΔＸ）に到
達する前にTc<TPmとなってテーブル動作は停止する。以
後、同様にt1,t2,t3のタイミングで微小移動指令ΔＸが
位置指令Xcに加算されても、その都度テーブル位置は目
標位置に対して誤差E1の範囲内で位置決めすることがで
きる。又、位置決め後、制御装置外部からの外的な力に
よってテーブル10が動作させられるような場合について
も、テーブル位置が目標位置に対して±E1（領域
［Ａ］）の範囲を越えれば大きな復元トルクが発生し、
領域［Ａ］内での位置決めを保持する様に制御装置は動
作する。
（変形例） 本発明の上述実施例においては、目標位置Xcに対する
テーブル10の位置関係を領域［Ａ］，［Ｂ］の２段階に
分けてPI増幅器内の放電時定数を可変しているが、第５
図に示すようにして領域をより多段階に分けてPI増幅器
の放電時定数を可変する様にし、各領域毎でテーブル動
作速度を適宜制御すれば最終的な領域［Ａ］に到達する
時点でのテーブル動作速度を押さえてやることができる
ため、領域［Ａ］の範囲内へテーブル10が到達してから
実際に停止するまでのテーブル移動距離は小さくなる。
このため、結果的には領域［Ａ］の範囲を決める基準値
E1を小さく設定でき、より小範囲な位置決め点の限定が
できる。第６図は、領域［Ａ］，［Ｂ］，［Ｃ］の３段
階に分けてPI増幅器の放電時定数を可変にすると共に、
所定時間tD毎に微小移動指令ΔＸを入力したときの位置
指令Xcと実際のテーブル位置Ｘとの関係を示すものであ
る。これを更に一般化することも可能であり、放電時定
数をＫとしてK1,K2,K3，……，Kn(K1<K2<K3<…<Kn)のｎ
段階に切換えるようにし、上位指令装置の関数発生停止
状態において、位置誤差信号の大きさ｜Xe｜を正の基準
量群であるE1,E2，…，En-1(E1<E2<，……，<En-1)と比
較することにより、 のように放電時定数Ｋを選択して切換えるようにしても
良い。
テーブル10の位置関係を領域［Ａ］，［Ｂ］の２段階に
分けてPI増幅器内の放電時定数を可変しているが、第５
図に示すようにして領域をより多段階に分けてPI増幅器
の放電時定数を可変する様にし、各領域毎でテーブル動
作速度を適宜制御すれば最終的な領域［Ａ］に到達する
時点でのテーブル動作速度を押さえてやることができる
ため、領域［Ａ］の範囲内へテーブル10が到達してから
実際に停止するまでのテーブル移動距離は小さくなる。
このため、結果的には領域［Ａ］の範囲を決める基準値
E1を小さく設定でき、より小範囲な位置決め点の限定が
できる。第６図は、領域［Ａ］，［Ｂ］，［Ｃ］の３段
階に分けてPI増幅器の放電時定数を可変にすると共に、
所定時間tD毎に微小移動指令ΔＸを入力したときの位置
指令Xcと実際のテーブル位置Ｘとの関係を示すものであ
る。これを更に一般化することも可能であり、放電時定
数をＫとしてK1,K2,K3，……，Kn(K1<K2<K3<…<Kn)のｎ
段階に切換えるようにし、上位指令装置の関数発生停止
状態において、位置誤差信号の大きさ｜Xe｜を正の基準
量群であるE1,E2，…，En-1(E1<E2<，……，<En-1)と比
較することにより、 のように放電時定数Ｋを選択して切換えるようにしても
良い。
又、電動機６に結合された位置検出器の検出信号を位
置帰還信号として位置フィードバックループを形成した
場合についても、この位置検出信号が間接的ではある
が、テーブル位置を正確に検出しているものであるな
ら、本発明を適用することによってテーブル位置の直接
検出器を使用して、位置のフィードバックループを形成
した場合と全く同様な効果を得ることができる。
置帰還信号として位置フィードバックループを形成した
場合についても、この位置検出信号が間接的ではある
が、テーブル位置を正確に検出しているものであるな
ら、本発明を適用することによってテーブル位置の直接
検出器を使用して、位置のフィードバックループを形成
した場合と全く同様な効果を得ることができる。
（発明の効果） 位置のフィードバックループを有した駆動系の位置制
御装置においては、制御対象である負荷の摺動特性が負
性抵抗特性をもつ場合は、微小移動指令時に対する位置
決めにおいて、飛び越し現象あるいは微小移動指令が繰
り返し行なわれないと軸が動作しないというため送り現
象が発生する。本発明は軸の位置指令値に対してある一
定の位置決め範囲を持たせ、サーボ系のPI増幅器の放電
時定数を位置決め範囲外で大きく、範囲内では小さくす
る様に制御することにより負荷の摺動特性によらず、微
小移動指令に対して飛び越しあるいはため送りのない高
速かつ正確な位置決めを実現する位置制御方式を提供す
る。
御装置においては、制御対象である負荷の摺動特性が負
性抵抗特性をもつ場合は、微小移動指令時に対する位置
決めにおいて、飛び越し現象あるいは微小移動指令が繰
り返し行なわれないと軸が動作しないというため送り現
象が発生する。本発明は軸の位置指令値に対してある一
定の位置決め範囲を持たせ、サーボ系のPI増幅器の放電
時定数を位置決め範囲外で大きく、範囲内では小さくす
る様に制御することにより負荷の摺動特性によらず、微
小移動指令に対して飛び越しあるいはため送りのない高
速かつ正確な位置決めを実現する位置制御方式を提供す
る。
第１図は本発明方式を適用した装置例を示す構成図、第
２図はその動作を説明するための図、第３図は第１図の
一部を詳細に示す回路図、第４図〜第６図は本発明を説
明するための図、第７図は従来の制御装置を示す構成
図、第８図はその一部を詳細に示す回路図、第９図及び
第10図はその動作を説明するための図である。 1,3……減算器、2,4……増幅器、６……電動機、７……
速度検出器、９……ボールネジ、10……テーブル、11,1
2……インダクトシン、15……領域判定部、16……放電
時定数選択部。
２図はその動作を説明するための図、第３図は第１図の
一部を詳細に示す回路図、第４図〜第６図は本発明を説
明するための図、第７図は従来の制御装置を示す構成
図、第８図はその一部を詳細に示す回路図、第９図及び
第10図はその動作を説明するための図である。 1,3……減算器、2,4……増幅器、６……電動機、７……
速度検出器、９……ボールネジ、10……テーブル、11,1
2……インダクトシン、15……領域判定部、16……放電
時定数選択部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−239308（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−85970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−167704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−5306（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−43681（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭49−36897（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (2)
- 【請求項１】上位指令装置より関数発生される軸の位置
指令値と、前記軸の位置検出出力である位置帰還信号と
の位置誤差信号を比例積分増幅し、速度指令値とし、該
速度指令値と前記軸の速度検出器出力である速度帰還信
号との差である速度誤差信号を比例積分増幅し、この増
幅出力に従って電動機を駆動することにより前記軸の位
置制御を行なう電動機による軸の位置制御方式におい
て、前記上位指令装置の位置指令の関数発生停止を示す
信号と、前記位置誤差信号から前記位置指令値に対する
軸位置の相対関係を多段階に区分する領域判定を行なっ
た領域判定信号とにより、予め区分領域毎に対応して設
定されている前記比例積分増幅手段の積分成分の放電時
定数を切換えるようにしたことを特徴とする電動機によ
る軸の位置制御方式。 - 【請求項２】前記積分成分の放電時定数をＫとしてK1,K
2,K3，……，Kn(K1<K2<K3<…<Kn)のｎ段階に切換えるよ
うにし、前記上位指令装置の関数発生停止状態におい
て、前記位置誤差信号の大きさ｜Xe｜を正の基準量群で
あるE1,E2，…，En-1(E1<E2<，……，<En-1)と比較する
ことにより、 のように前記積分成分の放電時定数Ｋを選択して切換え
るようにした請求項１に記載の電動機による軸の位置制
御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63067803A JP2519968B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 電動機による軸の位置制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63067803A JP2519968B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 電動機による軸の位置制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239609A JPH01239609A (ja) | 1989-09-25 |
| JP2519968B2 true JP2519968B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=13355473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63067803A Expired - Lifetime JP2519968B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 電動機による軸の位置制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2519968B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07122830B2 (ja) * | 1989-05-31 | 1995-12-25 | 新技術事業団 | 超精密位置決め装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4936897U (ja) * | 1972-07-03 | 1974-04-01 | ||
| JPS5543681A (en) * | 1978-09-22 | 1980-03-27 | Hitachi Ltd | Floppy disk control system |
| JPS5585970A (en) * | 1978-12-23 | 1980-06-28 | Shibaura Eng Works Co Ltd | Reset unit for proportional integrating amplifying circuit |
| JPS59158406A (ja) * | 1983-02-28 | 1984-09-07 | Shinko Electric Co Ltd | ロボツトの制御方法 |
| JPS59167704A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-21 | Nec Corp | 速度制御方式 |
| JPS59168515A (ja) * | 1983-03-15 | 1984-09-22 | Fanuc Ltd | モ−タの位置制御方式 |
| JPS605306A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-11 | Fanuc Ltd | サ−ボ制御装置 |
| JPS616711A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボツトの位置サ−ボ制御装置 |
| JPS61170812A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 産業用ロボツトの制御装置 |
| JPS61239308A (ja) * | 1985-04-16 | 1986-10-24 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 位置決め制御装置 |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP63067803A patent/JP2519968B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01239609A (ja) | 1989-09-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |