JP2668876B2 - Servo motor controller - Google Patents
Servo motor controllerInfo
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- JP2668876B2 JP2668876B2 JP62087854A JP8785487A JP2668876B2 JP 2668876 B2 JP2668876 B2 JP 2668876B2 JP 62087854 A JP62087854 A JP 62087854A JP 8785487 A JP8785487 A JP 8785487A JP 2668876 B2 JP2668876 B2 JP 2668876B2
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- speed
- acceleration
- control pattern
- rotation speed
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- Numerical Control (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はサーボモータの制御装置に係り、特に、連続
する工程間でサーボモータを停止させることなく一連の
作動を連続して行わせる制御装置に関するものである。
従来技術
各種のNC工作機械,ロボット等においてサーボモータ
が多用されている。そして、かかるサーボモータの作動
を制御するための制御装置は、一般に、予め定められた
作動指定プログラムに従ってサーボモータが作動するよ
うにフィードバック制御するようになっている。すなわ
ち、例えば目標回転位置および目標回転速度を指令する
指導指令プログラムが設定されると、サーボモータの回
転速度が0の状態から目標回転速度となるまで増速した
後、その目標回転速度で定速回転させ、その後、減速し
て回転速度が0となった時に目標回転位置に到達するよ
うに、回転位置や回転速度を制御要素としてサーボモー
タをフィードバック制御するのである。特開昭60−2084
号公報に記載されている装置は、サーボモータの回転位
置および回転速度を制御要素としてフィードバック制御
する制御装置の一例である。
発明が解決しようとする問題点
ところで、かかる従来のサーボモータ制御装置におい
ては、サーボモータを順次作動させるために複数の一連
の作動指令プログラムが設定されると、特にサーボモー
タの回転位置を位置決めする必要がない速度指令の場合
でも、一つの作動指令プログラムによる作動が終了する
毎にサーボモータを一旦停止させ、その後、次の作動指
令プログラムに従って新たに作動を開始させるようにな
っていた。このため、先の作動指令プログラムの終了時
における減速、および後の作動指定プログラムの開始時
における増速に伴う無駄時間が多く、一連の作動指令プ
ログラムを終了させるまでの時間が長くなるという問題
があった。
問題点を解決するための手段
本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、複数の一連の作動指令プ
ログラムが設定された場合にサーボモータの作動を一々
停止させることなく連続的に作動させるようにすること
にある。
そして、かかる目的を達成するため、本発明は、
(a)サーボモータを順次作動させるための複数の各工
程毎に、それぞれそのサーボモータの目標回転位置,そ
の目標回転位置に到達するまでの目標所要時間,目標回
転速度,および目標加速度または目標出力トルクの中の
任意の3つのデータを設定した作動指令プログラムが入
力される設定入力手段と、(b)連続する工程間で前記
サーボモータを停止させることなく前の工程の目標回転
速度から次の工程の目標回転速度へ変速し、且つ各工程
ではそれぞれ前記3つのデータを満足するように、一連
の制御パターンを予め定められた基本制御パターンに基
づいて前記作動指令プログラム毎に作成する制御パター
ン作成手段とを有し、(c)その制御パターンに従って
前記サーボモータが一連の作動を連続して行うように、
回転位置,回転速度,および加速度または出力トルクを
制御要素としてフィードバック制御することを特徴とす
る。
作用および発明の効果
かかる本発明のサーボモータ制御装置によれば、一つ
の作動指令プログラムによる作動の終了時にサーボモー
タを一々停止させることなく、次の作動指令プログラム
による作動を連続して行わせることとなり、増速および
減速に伴う無駄時間が解消して一連の作動指令プログラ
ムを終了させるまでの時間が短縮されるのである。
また、前記サーボモータは、回転位置,回転速度,お
よび加速度または出力トルクを制御要素としてフィード
バック制御されるため、上記制御パターンに対するサー
ボモータの追従遅れが少なくなり、サーボモータはその
制御パターンに従って高い精度で作動させられる。
実施例
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
先ず、第1図は本実施例のサーボモータ制御装置のハ
ードウェア構成を示すブロック線図であり、設定入力器
10,CPU12,ROM14およびRAM16を備えている。設定入力器1
0は、ACサーボモータ18の制御データを設定入力するた
めのもので、キー入力,紙テープ,磁気テープ等によっ
てその制御データをCPU12に入力する。
制御データは、例えば第2図に示されているように複
数の一連の工程データから成り、その工程データは指令
プログラムと指令内容とから構成されている。指令プロ
グラムには、位置指令プログラム「POS」,速度指令プ
ログラム「SPD」,待機指令プログラム「TIME」,デー
タ指令プログラム「JMP」等がある。位置指令プログラ
ム「POS」および速度指令プログラム「SPD」はそれぞれ
作動指令プログラムを成すもので、その指令内容には、
ACサーボモータ18の目標回転位置X,目標回転速度F,目標
加速度K,および目標回転位置Xに到達するまでの目標所
要時間Eの4つの設定要素が含まれており、これ等は予
め制御装置に設定されている基本制御パターンに基づい
て所望する値に設定される。
上記基本制御パターンは、例えば第3図〜第6図に概
念的に示されているようなものである。第3図の基本制
御ターンは、第2図における工程データNo.01のように
単独に設けられた位置指令プログラム「POS」や速度指
定プログラム「SPD」に適用されるもので、時間0〜t1
の増速段階I,時間t1〜t2の定速段階II,および時間t1〜t
2の減速段階IIIから成る。そして、前記目標回転位置X
は回転速度と時間との積である面積Sを定め、目標回転
速度Fは定速段階IIにおける回転速度vを定め、目標加
速度Kは増速段階Iおよび減速段階IIIにおける加速度
を定め、目標所要時間Eは時間t3を定める。
また、第4図の基本制御パターンは、第2図における
工程データNo.03のように複数の一連の作動指令プログ
ラムの中の最先の作動指令プログラムであって、且つ目
標回転位置XにACサーボモータ18を位置決めする必要の
ない速度指令プログラム「SP」に適用されるもので、時
間0〜t1の増速段階I,時間t1〜t2の定速段階II,および
時間t1〜t3の変速段階III(図では減速している)から
成る。そして、前記目標回転位置Xは面積Sを定め、目
標回転速度Fは定速段階IIにおける回転速度v1を定め、
目標加速度Kは増速段階Iおよび変速段階IIIにおける
加速度を定め、目標所要時間Eは時間t3を定める。な
お、時間t3における回転速度v2は次の作動指令プログラ
ムにおける目標回転速度Fが適用される。
また、第5図の基本制御パターンは、第2図における
工程データNo.04,05のように複数の一連の作動敷プログ
ラムの中の中間の作動指令プログラムであって、且つ目
標回転位置XにACサーボモータ18を位置決めする必要の
ない速度指令プログラム「SPD」に適用されるもので、
時間0〜t1の定速段階I,および時間t1〜t2の変速段階II
(図では減速している)から成る。そして、前記目標回
転位置Xは面積Sを定め、目標回転速度Fに定速段階I
における回転速度v1を定め、目標加速度Kは変速段階II
における加速度を定め、目標所要時間Eは時間t2を定め
る。なお、時間t2における回転速度v2は次の作動指令プ
ログラムにおける目標回転速度Fが適用される。
更に、第6図の基本制御パターンは、第2図における
工程データNo.06のように複数の一連の作動指令プログ
ラムの中の最後の位置指令プログラム「POS」や速度指
令プログラム「SPD」に適用されるもので、時間0〜t1
の定速段階I,および時間t1〜t2の減速段階IIから成る。
そして、前記目標回転位置Xは面積Sを定め、目標回転
速度Fは定速段階Iにおける回転速度vを定め、目標加
速度Kは減速段階IIにおける加速度を定め、目標所要時
間Eは時間t2を定める。
ここで、このような基本制御パターンは、上記目標回
転位置X,目標回転速度F,目標加速度Kおよび目標所要時
間Eの中の任意の3つが設定されれば残りの1つは一義
的に定まるため、4つの設定要素の中の3つの任意に選
択して設定すればよい。まあ、上記目標回転位置X,目標
回転速度Fおよび目標加速度Kは、ACサーボモータ18に
より送りねじ20を介して駆動されるNCテーブル22の位
置,移動速度および加速度で設定することもできる。こ
れは、NCテーブル22の位置,移動速度および加速度はAC
サーボモータ18の回転位置,回転速度および加速度と1
対1で対応するもので、実質的に目標回転位置X,目標回
転速度Fおよび目標加速度Kを設定することと同じだか
らである。本発明は、このような設定の仕方をも含むも
のである。
また、前記待機指令プログラム「TIME」は一定時間だ
けACサーボモータ18の作動を停止させるもので、データ
指令プログラム「JMP」は次に実行させるべき工程デー
タを指令するものである。
第1図に戻って、前記ROM14は、前記位置指令プログ
ラム「POS」および速度指令プログラム「SPD」に基づい
て制御パターンを作成するとともに、ACサーボモータ18
がその制御パターンに従って作動するように、回転位
置,回転速度および加速度を制御要素としてフィードバ
ック制御するための一連の処理ロジックが記憶されてい
るプログラムメモリ24を備えており、RAM16は、前記制
御データおよび制御パターンが記憶される制御データメ
モリ26および制御パターンメモリ28を備えている。そし
て、CPU12は、上記ROM14のプログラムメモリ24に記憶さ
れた処理ロジックに従って信号処理を行い、ACサーボモ
ータ18を駆動するための駆動信号SSをモータ駆動装置30
に出力する。このCPU12には、上記制御データの他にモ
ータ電流検出器32からA/Dコンバータ34を経てACサーボ
モータ18の実際のモータ電流を表す電流信号SAが供給さ
れるとともに、エンコーダ36からACサーボモータ18の実
際の回転位置を表す位置信号SXが供給されるようになっ
ている。
このように構成されたサーボモータ制御装置は、第7
図のブロック線図に示されている機能を備えている。こ
の機能は前記プログラムメモリ24に記憶されている処理
ロジックが実行されることによって発揮されるもので、
前記設定入力器10から入力された制御データは先ず制御
データメモリ26に記憶される。本実施例では、この制御
データメモリ26と設定入力器10とによって設定入力手段
が構成されており、前記第2図の工程データNo.03〜06
が、ACサーボモータ18を順次作動させるための、複数の
一連の作動指令プログラムに相当する。
制御データメモリ26に記憶された制御データは、その
後その制御データの中のフィードバック制御を行うべき
指令プログラム、本実施例では位置指令プログラムおよ
び速度指令プログラムを一工程データ毎に読み出して制
御パターン作成ブロック38に供給する。制御パターン作
成ブロック38は、読み出された位置指令プログラム,速
度指令プログラムと前記基本制御パターンとに基づい
て、その指令プログラム通りにACサーボモータ18を作動
させるための制御パターンを作成する。すなわち、前記
工程データNo.01の制御パターンは、第3図の基本制御
パターンに基づいてACサーボモータ18が位置すべき理論
上の回転位置を予め定められた所定の時間間隔、例えば
1m秒毎に求めて作成される。第8図は、このようにして
作成された工程データNo.01の制御パターンを概念的に
示したものである。
また、前記工程データNo.03の制御パターンは、第4
図の基本制御パターンに基づいて上記と同様にして作成
される。この場合に、定速段階から変速段階へ移行する
変調開始点は、第4図の基本制御パターンから直接求め
ることも可能であるが、第9図に示されているように第
3図の基本制御パターンを利用し、面積S1とS2とが等し
くなる変速開始点Uを算出して制御パターンを作成する
こともできる。この変速開始点Uは、具体的には工程デ
ータNo.3の作動が開始してからの作動時間,或いは回転
位置として求められる。
更に、前記工程データNo.04および05の制御パターン
は、何れも第5図の基本制御パターンに基づいて作成さ
れ、工程データNo.06の制御パターンは、第6図の基本
制御パターンに基づいて作成される。これ等の場合に
も、その変速開始点は、それ等の基本制御パターンから
求めるようにしても、第3図の基本制御パターンを利用
して求めるようにしても差支えない。
そして、このような一連の工程データNo.03〜06に関
する制御パターンは、第10図に概念的に示されているよ
うに連続して作成される。かかる第10図における理論回
転位置の一回微分の値すなわち回転速度は、目標回転速
度Fが異なる一連の工程データNo.03〜06の指令プログ
ラムに従って途中で0となることなく段階的に変化させ
られており、この制御パターン通りにACサーボモータ18
が作動させられることにより、そのA−Cサーボモータ
18の回転速度は段階状に変化させられる。なお、第10図
の理論回転位置X1,X3〜X6はそれぞれ工程データNo.01,0
3〜06の目標回転位置である。
ここで、上記位置指令プログラム,速度指定プログラ
ムには、通常は4つの設定要素の中の任意の3つの値が
含まれていて、その3つの値を満足するように制御パタ
ーンは作成される。しかし、目標回転位置X,目標回転速
度F,目標加速度Kおよび目標所要時間Eの中の2つしか
設定されていない場合には、予め定められた基準回転速
度,基準加速度を目標回転速度F,目標加速度Kとして制
御パターンを作成するようになっている。すなわち、例
えば目標回転位置Xおよび目標加速度Kのみが設定され
ている場合、或いは目標回転位置Xおよび目標所要時間
Eのみが設定されている場合には、それぞれ基準回転速
度を目標回転速度Fとして制御パターンを作成し、目標
回転位置Xおよび目標回転速度Fのみが設定されている
場合には基準加速度を目標加速度Kとして制御パターン
を作成するのである。なお、目標回転位置Xおよび目標
所要時間Eのみが設定されている場合には、基準加速度
を目標加速度Kとして制御パターンを作成させるように
することもできる。
また、目標回転位置X,目標回転速度Fおよび目標加速
度KがNCテーブル22の位置,移動速度および加速度で入
力される場合には、この制御パターンを作成するに先立
って送りねじ20のピッチに基づいてACサーボモータ18の
目標回転位置X,目標回転速度Fおよび目標加速度Kに変
換するか、NCテーブル22が位置すべき理論位置を算出し
てそれをACサーボモータ18の理論回転位置に変換するよ
うにすればよい。
このようにして制御パターンは作成ブロック38におい
て作成された制御パターンは、その後制御パターンメモ
リ28に記憶される。そして、その制御パターンの理論回
転位置は前記所定の時間間隔で逐次読み出され、位置偏
差算出ブロック40に供給される。位置偏差算出ブロック
40には、前記エンコーダ36からACサーボモータ18の実際
の回転位置を表す位置信号SXが供給されるようになって
おり、位置偏差算出ブロック40はその実際の回転位置と
理論回転位置との位置偏差を算出してその結果を第1演
算ブロック42へ出力する。
第1演算ブロック42は、予め定められた演算式に従っ
て位置偏差を演算処理することにより、その時のACサー
ボモータ18の理論上の回転速度、すなわち前記制御パタ
ーンの一回微分に相当する値を求め、それを速度偏差算
出ブロック44へ出力する。速度偏差算出ブロック44に
は、前記位置信号SXに基づいてACサーボモータ18の実際
の回転速度を算出する回転速度算出ブロック46からその
実際の回転速度を表す信号が供給されるようになってお
り、速度偏差算出ブロック44はその実際の回転速度と理
論回転速度との速度偏差を算出してその結果を第2演算
ブロック48へ出力する。
第2演算ブロック48は、予め定められた演算式に従っ
て速度偏差を演算処理することにより、その時のACサー
ボモータ18の理論上の加速度、すなわち前記制御パター
ンの二回微分に相当する値を求め、それを加速度偏差算
出ブロック50へ出力する。加速度偏差算出ブロック50に
は、前記位置信号SXに基づいてACサーボモータ18の実際
の加速度を算出する加速度算出ブロック52からのそ実際
の加速度を表す信号が供給されるようになっており、加
速度偏差算出ブロック50はその実際の加速度と理論加速
度との加速度偏差を算出してその結果を第3演算ブロッ
ク54へ出力する。
第3演算ブロック54は、上記加速度偏差算出ブロック
50によって算出された加速度偏差に基づいて、その加速
度偏差をなくすようにACサーボモータ18を作動させるた
めの最終的な目標電流を出力するもので、この目標電流
は前記位置偏差および速度偏差をもなくすように決定さ
れている。すなわち、前記第1演算ブロック42および第
2演算ブロック48は、この第3演算ブロック54から出力
される目標電流が位置偏差および速度偏差をなくすもの
となるようにそれぞれ演算処理するのである。
第3演算ブロック54から出力された目標電流は、位相
同期ブロック56においてACサーボモータ18の実際の回転
位相と同期させられた後、電流偏差算出ブロック58にお
いて電流信号SAが表すモータ電流との電流偏差が算出さ
れる。そして、その電流偏差は第4演算ブロック60にお
いて電圧信号に変換され、パルス幅変調ブロック62にお
いてパルス幅変調された後、駆動信号SSとしてモータ駆
動装置30に出力される。
これにより、ACサーボモータ18は、制御パターン作成
ブロック38において作成された制御パターンに従って、
回転位置,回転速度および加速度を制御要素としてフィ
ードバック制御され、設定入力器10により設定された制
御データ通りに作動させられるのである。
第11図の(a)は、前記第2図の制御データに従って
ACサーボモータ18が作動させられた場合の回転速度を示
すタイムチャートであり、時間T1〜T2は工程データNo.0
1に従って作動させられている状態で、時間T2の時のAC
サーボモータ18の回転位置は工程データNo.01の目標回
転位置Xとして設定されている400000である。また、時
間T2〜T3は工程データNo.02によりACサーボモータ18の
作動が1秒間停止させられた状態であり、時間T3〜T4は
工程データNo.03に従って作動させられている状態であ
る。時間T4の時のACサーボモータ18の回転位置は工程デ
ータNo.03の目標回転位置Xとして設定されている30000
0で、その時の回転速度は次の工程データNo.4の目標回
転速度Fとして設定さている10000であり、続いて、こ
の回転速度が10000の状態から工程データNo.4に従ってA
Cサーボモータ18を連続して作動させられる。このよう
にしてACサーボモータ18の回転速度は、一連の工程デー
タNo.03,04,05および06の制御パターンに従って階段状
に変化させられ、その中の最後の工程データNo.06の終
了時T7において回転速度が0となるまで減速させられ
る。その後の時間T7〜T8は、工程データNo.07によりAC
サーボモータ18の作動が1秒間停止させられた状態であ
り、時間T8〜T9は、工程データNo.08のデータ指令プロ
グラムによって指令された工程データNo.01に従って作
動させられている状態である。
このように、本実施例のサーボモータ制御装置は、目
標回転速度Fが異なる一連の作動指令プログラムすなわ
ち工程データNo.03〜06が設定されると、一つの作動指
令プログラムによる作動の終了時にACサーボモータ18を
一々停止させることなく、次の作動指令プログラムの目
標回転速度Fまで変速して回転速度を階段状に変化させ
ることにより、一連の作動指令プログラムを連続して行
わせるようになっているため、その一連の作動指令プロ
グラムを終了させるまでの所要時間T3〜T7が短縮され
る。すなわち、一つの作動指令プログラムが終了する毎
にACサーボモータ18を一々停止させていた従来の制御装
置においては、第11図の(b)に示されているようにAC
サーボモータ18の減速および増速に多くの時間を要する
ため、所要時間T3〜T7が本実施例の場合に比較してΔT
だけ長くなってしまうのである。
また、本実施例では、ACサーボモータ18を、回転位
置,回転速度および加速度を制御要素としてフィードバ
ック制御するようになっているため、制御パターンに対
するACサーボモータ18の追従遅れが少なく、制御パター
ンに従って高い精度でACサーボモータ18を作動させるこ
とができる。
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。
例えば、前記実施例では目標回転位置X,目標回転速度
F,目標加速度Kおよび目標所要時間Eをそれぞれ所望の
値に設定し得るようになっているが、負荷トルクが一定
の場合には目標加速度Kの替わりに目標出力トルクを設
定するようにしても差し支えない。
また、前記実施例では理論回転位置を指令する制御パ
ターンを作成し、位置偏差を求めてから速度偏差,加速
度偏差を順次算出してフィードバック制御するようにな
っているが、理論回転速度または理論加速度を指令する
制御パターンを作成して回転位置,回転速度および加速
度を制御要素としてフィードバック制御するようにした
り、或いは理論回転位置,理論回転速度および理論加速
度を指令する制御パターンをそれぞれ作成してフィード
バック制御するようにしたりすることも可能である。な
お加速度の替わりにACサーボモータ18の出力トルクをフ
ィードバック制御するようにすることもできる。
また、前記実施例では回転速度が階段状に減速する場
合について説明したが、増速する場合,或いは減速と増
速とが組み合わされている場合など、ACサーボモータ18
の作動態様を作動指令プログラムによって種々設定でき
ることは勿論である。
また、前記実施例では送りねじ20を介してNCテーブル
22を往復移動させるACサーボモータ18の制御装置につい
て説明したが、工作機械7やロボット,或いは駆動源と
してサーボモータを利用した測定装置など、他の種々の
サーボモータ制御装置にも本発明は同様に適用され得
る。
その他一々例示はしないが、本発明はその精神を逸脱
することなく当業者の知識に基づいて種々の変更,改良
を加えた態様で実施することができる。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a servo motor control device, and more particularly to a control device that continuously performs a series of operations without stopping the servo motor between successive processes. 2. Description of the Related Art Servo motors are widely used in various NC machine tools and robots. A control device for controlling the operation of the servo motor is generally designed to perform feedback control so that the servo motor operates according to a predetermined operation designation program. That is, for example, when a guidance command program for instructing a target rotation position and a target rotation speed is set, the servo motor speed is increased from 0 to the target rotation speed, and then a constant speed is maintained at the target rotation speed. The servomotor is feedback-controlled using the rotation position and the rotation speed as control elements so that the motor is rotated, and then reaches a target rotation position when the rotation speed is reduced to zero. JP 60-2084
The device described in the publication is an example of a control device that feedback-controls the rotational position and rotational speed of a servomotor as control elements. Problems to be Solved by the Invention By the way, in such a conventional servo motor control device, when a plurality of series of operation command programs are set to sequentially operate the servo motors, particularly, the rotational position of the servo motor is positioned. Even if the speed command is unnecessary, the servo motor is once stopped each time the operation by one operation command program is completed, and then the operation is newly started according to the next operation command program. For this reason, there is a problem that there is a large amount of dead time associated with deceleration at the end of the preceding operation command program and acceleration at the start of the subsequent operation designation program, resulting in a long time until the series of operation command programs is completed. there were. Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to individually operate the servo motors when a plurality of series of operation instruction programs are set. It is to operate continuously without stopping. And, in order to achieve such an object, the present invention
(A) For each of a plurality of processes for sequentially operating the servo motor, a target rotation position of the servo motor, a target time required to reach the target rotation position, a target rotation speed, and a target acceleration or a target output. Setting input means for inputting an operation command program in which arbitrary three data of torque are set, and (b) the target rotation speed of the previous step without stopping the servo motor between successive steps, Control pattern creation for creating a series of control patterns for each of the operation command programs based on a predetermined basic control pattern so as to shift to the target rotation speed of the process and satisfy the three data in each process. Means (c) such that the servomotor continuously performs a series of operations according to the control pattern,
The present invention is characterized in that feedback control is performed using a rotation position, a rotation speed, an acceleration or an output torque as control elements. According to the servo motor control device of the present invention, the operation according to the next operation command program is continuously performed without stopping the servo motors one by one at the end of the operation according to one operation command program. Therefore, the dead time associated with acceleration and deceleration is eliminated, and the time required to complete the series of operation command programs is shortened. In addition, since the servomotor is feedback-controlled using the rotational position, the rotational speed, and the acceleration or the output torque as control elements, a delay in following the control pattern by the servomotor is reduced, and the servomotor has high accuracy according to the control pattern. Operated by. Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of a servo motor control device according to the present embodiment.
10, a CPU 12, a ROM 14, and a RAM 16 are provided. Setting input device 1
Numeral 0 is for setting and inputting control data of the AC servomotor 18, and the control data is input to the CPU 12 by key input, paper tape, magnetic tape or the like. The control data consists of a plurality of series of process data as shown in FIG. 2, for example, and the process data is composed of a command program and a command content. The command program includes a position command program “POS”, a speed command program “SPD”, a standby command program “TIME”, a data command program “JMP” and the like. The position command program “POS” and the speed command program “SPD” each constitute an operation command program.
The AC servo motor 18 includes four setting elements of a target rotational position X, a target rotational speed F, a target acceleration K, and a target required time E until the target rotational position X is reached. It is set to a desired value based on the basic control pattern set in. The basic control pattern is, for example, as schematically shown in FIGS. 3 to 6. The basic control turn shown in FIG. 3 is applied to the position command program “POS” and the speed designation program “SPD” which are independently provided like the process data No. 01 in FIG. 1
Accelerated phase I of the constant speed stage II of time t 1 ~t 2, and time t 1 ~t
2 deceleration stage III. Then, the target rotational position X
Is an area S that is the product of the rotational speed and the time, the target rotational speed F is the rotational speed v in the constant speed stage II, the target acceleration K is the acceleration in the speed increasing stage I and the decelerating stage III, and the target required speed is time E defines the time t 3. The basic control pattern in FIG. 4 is the earliest operation command program in a series of operation command programs as shown in process data No. 03 in FIG. intended to be applied to the servo motor 18 requires no speed command program "SP" for positioning, speed increasing stages of time 0 to t 1 I, the constant speed stage II of time t 1 ~t 2, and time t 1 ~ The shift stage III of t 3 (decelerated in the figure). The target rotation position X determines the area S, the target rotation speed F determines the rotation speed v 1 in the constant speed stage II,
Target acceleration K is determined acceleration in speed increasing stages I and shifting stage III, the target duration E defines the time t 3. The rotational speed v 2 at time t 3 is the target rotational speed F is applied in the next operation command program. The basic control pattern in FIG. 5 is an intermediate operation command program in a series of a plurality of operation floor programs as in the process data Nos. 04 and 05 in FIG. This is applied to the speed command program "SPD" that does not require positioning of the AC servo motor 18,
Constant speed phase I time 0 to t 1, and time t 1 ~t 2 shift stage II
(Decelerated in the figure). The target rotation position X defines an area S, and the target rotation speed F is set to a constant speed step I.
Define the rotational speed v 1 at the target acceleration K speed change stage II
, The target required time E determines the time t 2 . The rotational speed v 2 at time t 2 is the target rotation speed F is applied in the next operation command program. Further, the basic control pattern in FIG. 6 is applied to the last position command program “POS” and the speed command program “SPD” in a plurality of series of operation command programs as shown in process data No. 06 in FIG. What is done, time 0 to t 1
Constant speed stage I and a deceleration stage II from time t 1 to t 2 .
The target rotational position X defines the area S, the target rotational speed F defines the rotational speed v in the constant speed stage I, the target acceleration K defines the acceleration in the deceleration stage II, and the target required time E sets the time t 2 . Establish. Here, as for such a basic control pattern, if any three of the target rotation position X, the target rotation speed F, the target acceleration K, and the target required time E are set, the remaining one is uniquely determined. Therefore, it is only necessary to arbitrarily select and set three of the four setting elements. Incidentally, the target rotational position X, the target rotational speed F and the target acceleration K can also be set by the position, moving speed and acceleration of the NC table 22 driven by the AC servomotor 18 via the feed screw 20. The position, moving speed and acceleration of the NC table 22 are AC.
The rotation position, rotation speed and acceleration of the servo motor 18 and 1
This is because they correspond one-to-one and are substantially the same as setting the target rotational position X, the target rotational speed F and the target acceleration K. The present invention includes such a setting method. The standby command program "TIME" stops the operation of the AC servomotor 18 for a fixed time, and the data command program "JMP" commands process data to be executed next. Returning to FIG. 1, the ROM 14 creates a control pattern based on the position command program “POS” and the speed command program “SPD”, and at the same time, the AC servo motor 18
So as to operate in accordance with its control pattern, a program memory 24 in which a series of processing logic for performing feedback control of rotational position, rotational speed and acceleration as control elements is stored. A control data memory 26 and a control pattern memory 28 in which control patterns are stored are provided. Then, the CPU 12 performs signal processing according to the processing logic stored in the program memory 24 of the ROM 14, and outputs a drive signal SS for driving the AC servomotor 18 to the motor drive device 30.
Output to The CPU 12 is supplied with a current signal SA representing the actual motor current of the AC servomotor 18 via the A / D converter 34 from the motor current detector 32 in addition to the above-described control data. A position signal SX representing the 18 actual rotational positions is supplied. The servo motor control device configured as described above has the seventh configuration.
It has the functions shown in the block diagram of the figure. This function is exhibited by executing the processing logic stored in the program memory 24,
The control data input from the setting input device 10 is first stored in the control data memory 26. In this embodiment, the control data memory 26 and the setting input device 10 constitute setting input means, and the process data Nos. 03 to 06 shown in FIG.
Correspond to a plurality of series of operation command programs for sequentially operating the AC servomotor 18. The control data stored in the control data memory 26 is a control pattern creation block for reading out a command program to be subjected to feedback control in the control data, in this embodiment, a position command program and a speed command program for each process data. Supply to 38. The control pattern creation block 38 creates a control pattern for operating the AC servomotor 18 according to the command program based on the read position command program, speed command program and the basic control pattern. That is, the control pattern of the process data No. 01 is based on the basic control pattern of FIG. 3, and the theoretical rotational position at which the AC servomotor 18 should be positioned is determined at a predetermined time interval, for example,
Created every 1 ms. FIG. 8 conceptually shows a control pattern of the process data No. 01 thus created. The control pattern of the process data No. 03 is the fourth
It is created in the same manner as above based on the basic control pattern shown. In this case, the modulation start point at which the shift from the constant speed stage to the shift stage can be obtained directly from the basic control pattern shown in FIG. 4, but as shown in FIG. using control patterns, it is possible to create a control pattern by calculating a shift begin point U where the area S 1 and S 2 are equal. The shift start point U is specifically determined as an operation time or a rotational position after the operation of the process data No. 3 is started. Further, the control patterns of the process data Nos. 04 and 05 are all created based on the basic control pattern of FIG. 5, and the control pattern of the process data No. 06 is based on the basic control pattern of FIG. Created. In these cases, the shift start point may be obtained from the basic control patterns or may be obtained using the basic control patterns shown in FIG. Then, such a control pattern for the series of process data Nos. 03 to 06 is continuously created as conceptually shown in FIG. The value of the one-time derivative of the theoretical rotational position, that is, the rotational speed in FIG. 10, is changed stepwise without becoming 0 in the middle according to the instruction program of a series of process data Nos. 03 to 06 having different target rotational speeds F. AC servo motor 18 according to this control pattern.
Is operated, the AC servomotor is operated.
The rotation speed of 18 is changed stepwise. The theoretical rotational positions X 1 , X 3 to X 6 in FIG. 10 are process data No. 01, 0, respectively.
The target rotation positions are 3 to 06. Here, the position command program and the speed designation program usually include arbitrary three values out of four setting elements, and the control pattern is created so as to satisfy the three values. However, when only two of the target rotation position X, the target rotation speed F, the target acceleration K, and the target required time E are set, the predetermined reference rotation speed and the reference acceleration are set to the target rotation speed F, A control pattern is created as the target acceleration K. That is, for example, when only the target rotation position X and the target acceleration K are set, or when only the target rotation position X and the target required time E are set, the reference rotation speed is set as the target rotation speed F, respectively. When a pattern is created and only the target rotational position X and the target rotational speed F are set, a control pattern is created with the reference acceleration as the target acceleration K. When only the target rotation position X and the target required time E are set, a control pattern may be created with the reference acceleration as the target acceleration K. When the target rotation position X, the target rotation speed F, and the target acceleration K are input as the position, the moving speed, and the acceleration of the NC table 22, the pitch of the feed screw 20 is determined before the control pattern is created. To the target rotational position X, target rotational speed F and target acceleration K of the AC servo motor 18 or calculate the theoretical position to be located by the NC table 22 and convert it to the theoretical rotational position of the AC servo motor 18. What should I do? In this way, the control pattern created in the creation block 38 is stored in the control pattern memory 28 thereafter. Then, the theoretical rotation position of the control pattern is sequentially read out at the predetermined time interval and supplied to the position deviation calculation block 40. Position deviation calculation block
A position signal SX indicating the actual rotational position of the AC servomotor 18 is supplied to the encoder 40 from the encoder 36, and the position deviation calculation block 40 determines the position between the actual rotational position and the theoretical rotational position. The deviation is calculated and the result is output to the first operation block 42. The first calculation block 42 calculates the theoretical rotation speed of the AC servo motor 18 at that time, that is, a value corresponding to one-time differentiation of the control pattern, by calculating the position deviation according to a predetermined calculation expression. Is output to the speed deviation calculation block 44. The speed deviation calculation block 44 is supplied with a signal representing the actual rotation speed from a rotation speed calculation block 46 that calculates the actual rotation speed of the AC servomotor 18 based on the position signal SX. The speed deviation calculation block 44 calculates the speed deviation between the actual rotation speed and the theoretical rotation speed, and outputs the result to the second operation block 48. The second arithmetic block 48 calculates the theoretical acceleration of the AC servomotor 18 at that time by calculating the speed deviation according to a predetermined arithmetic expression, that is, a value corresponding to the second derivative of the control pattern, It is output to the acceleration deviation calculation block 50. The acceleration deviation calculation block 50 is supplied with a signal representing the actual acceleration from an acceleration calculation block 52 for calculating the actual acceleration of the AC servomotor 18 based on the position signal SX. The deviation calculation block 50 calculates an acceleration deviation between the actual acceleration and the theoretical acceleration, and outputs the result to the third calculation block 54. The third calculation block 54 is a block for calculating the acceleration deviation.
Based on the acceleration deviation calculated by step 50, a final target current for operating the AC servomotor 18 to eliminate the acceleration deviation is output, and the target current also includes the position deviation and the speed deviation. It has been decided to eliminate it. That is, the first calculation block 42 and the second calculation block 48 perform calculation processing so that the target current output from the third calculation block 54 eliminates the position deviation and the speed deviation. The target current output from the third calculation block 54 is synchronized with the actual rotation phase of the AC servomotor 18 in the phase synchronization block 56, and then, in the current deviation calculation block 58, the current with the motor current represented by the current signal SA. A deviation is calculated. Then, the current deviation is converted into a voltage signal in the fourth operation block 60, pulse-width modulated in the pulse width modulation block 62, and then output to the motor driving device 30 as a drive signal SS. Thereby, the AC servo motor 18 follows the control pattern created in the control pattern creation block 38,
The rotational position, the rotational speed, and the acceleration are feedback-controlled as control elements, and are operated according to the control data set by the setting input device 10. FIG. 11 (a) shows the control data of FIG.
FIG. 4 is a time chart showing a rotation speed when the AC servomotor 18 is operated, and time T 1 to T 2 are process data No. 0.
AC at time T 2 when operated according to 1.
The rotation position of the servo motor 18 is 400000 set as the target rotation position X of the process data No. 01. Further, the time T 2 to T 3 is a state in which the operation of the AC servomotor 18 is stopped for 1 second by the process data No. 02, and the time T 3 to T 4 is operated according to the process data No. 03. It is in a state. The rotational position of the AC servo motor 18 at time T 4 is set as the target rotational position X of the process data No.03 30000
0, the rotation speed at that time is 10,000 set as the target rotation speed F of the next process data No. 4, and subsequently, the rotation speed changes from 10,000 to A according to the process data No. 4.
The C servo motor 18 can be operated continuously. In this way, the rotation speed of the AC servomotor 18 is changed stepwise according to the control pattern of the series of process data Nos. 03, 04, 05 and 06, and at the end of the last process data No. 06 therein. in T 7 is decelerated until the rotational speed becomes zero. Then the time T 7 ~T 8 is, AC by the process data No.07
A state in which the operation of the servo motor 18 has been stopped for one second, the time T 8 through T 9, in a state which is actuated in accordance with the steps data No.01 commanded by the data command program steps data No.08 is there. As described above, in the servo motor control device according to the present embodiment, when a series of operation command programs with different target rotation speeds F, that is, process data Nos. 03 to 06 are set, the AC is executed at the end of the operation by one operation command program. Without stopping the servomotor 18 one by one, the speed is changed to the target rotation speed F of the next operation command program and the rotation speed is changed in a stepwise manner, so that a series of operation command programs can be continuously executed. because you are, required time T 3 through T 7 until to terminate the series of operation command program is shortened. That is, in the conventional control device in which the AC servomotor 18 is stopped one by one every time one operation command program ends, as shown in FIG.
Since it takes a lot of time to decelerate and speed up the servomotor 18, the required time T 3 to T 7 is ΔT as compared with the case of the present embodiment.
It just becomes longer. In the present embodiment, the AC servomotor 18 is feedback-controlled using the rotational position, the rotational speed, and the acceleration as control elements, so that the delay of the AC servomotor 18 following the control pattern is small, and The AC servomotor 18 can be operated with high accuracy. As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention can be implemented in another aspect. For example, in the above embodiment, the target rotation position X, the target rotation speed
F, the target acceleration K and the target required time E can be set to desired values, respectively. However, when the load torque is constant, the target output torque may be set instead of the target acceleration K. It doesn't matter. Further, in the above embodiment, a control pattern for instructing the theoretical rotational position is created, the position deviation is obtained, the speed deviation and the acceleration deviation are sequentially calculated, and the feedback control is performed. Or a feedback control by creating a control pattern for instructing a theoretical rotational position, a theoretical rotational speed and a theoretical acceleration, or a control pattern for instructing a theoretical rotational position, a theoretical rotational speed and a theoretical acceleration. It is also possible to do so. Note that the output torque of the AC servomotor 18 may be feedback controlled instead of the acceleration. Further, in the above-described embodiment, the case where the rotation speed is reduced in a stepwise manner has been described. However, the AC servomotor 18 may be used in a case where the rotation speed is increased or a case where the reduction and the acceleration are combined.
It is needless to say that various operation modes of can be set by the operation command program. In the above embodiment, the NC table is connected via the feed screw 20.
Although the control device of the AC servo motor 18 that reciprocates the 22 has been described, the present invention is also applicable to various other servo motor control devices such as the machine tool 7, the robot, or a measuring device using the servo motor as a drive source. Can be applied to. Although not specifically exemplified, the present invention can be embodied in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit thereof.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例であるサーボモータ制御装置
の構成を説明するブロック線図である。第2図は第1図
の制御装置に設定入力される制御データの一例を視覚的
に示したものである。第3図〜第6図はそれぞれ第1図
の装置に予め設定されている基本制御パターンの概念図
である。第7図は第1図の装置の機能を説明するブロッ
ク線図である。第8図は第7図の制御パターン作成ブロ
ックにおいて作成された制御パターンの一例を示す概念
図である。第9図は第7図の制御パターン作成ブロック
における変速開始点の求め方の一例を説明する図であ
る。第10図は第7図の制御パターン作成ブロックにおい
て回転速度を階段状に変化させるように作成された制御
パターンの一例を示す概念図である。第11図は第2図の
制御データに従って作動させられるサーボモータの回転
速度を従来の制御装置による場合と比較して示すタイム
チャートである。
10:設定入力器
18:ACサーボモータ(サーボモータ)
26:制御データメモリ
38:制御パターン作成ブロック(制御パターン作成手
段)
工程データNo.03〜06:作動指令プログラム
F:目標回転速度
X:目標回転位置、K:目標加速度BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a servo motor control device according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 visually shows an example of control data set and input to the control device of FIG. FIGS. 3 to 6 are conceptual diagrams of basic control patterns preset in the apparatus of FIG. FIG. 7 is a block diagram illustrating the function of the apparatus of FIG. FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of a control pattern created in the control pattern creation block of FIG. FIG. 9 is a view for explaining an example of a method of obtaining a shift start point in the control pattern creation block of FIG. FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of a control pattern created so as to change the rotation speed stepwise in the control pattern creation block of FIG. FIG. 11 is a time chart showing the rotation speed of the servomotor operated according to the control data of FIG. 2 in comparison with the case of the conventional control device. 10: Setting input device 18: AC servo motor (servo motor) 26: Control data memory 38: Control pattern creation block (control pattern creation means) Process data No. 03 to 06: Operation command program F: Target rotation speed X: Target Rotation position, K: Target acceleration
Claims (1)
毎に、それぞれ該サーボモータの目標回転位置,該目標
回転位置に到達するまでの目標所要時間,目標回転速
度,および目標加速度または目標出力トルクの中の任意
の3つのデータを設定した作動指令プログラムが入力さ
れる設定入力手段と、 連続する工程間で前記サーボモータを停止させることな
く前の工程の目標回転速度から次の工程の目標回転速度
へ変速し、且つ各工程ではそれぞれ前記3つのデータを
満足するように、一連の制御パターンを予め定められた
基本制御パターンに基づいて前記作動指令プログラム毎
に作成する制御パターン作成手段と を有し、該制御パターンに従って前記サーボモータが一
連の作動を連続して行うように、回転位置,回転速度,
および加速度または出力トルクを制御要素としてフィー
ドバック制御することを特徴とするサーボモータ制御装
置。(57) [Claims] For each of a plurality of processes for sequentially operating the servomotor, the target rotation position of the servomotor, the target time required to reach the target rotation position, the target rotation speed, and the target acceleration or the target output torque are determined. Setting input means for inputting an operation command program in which any three data are set, and from a target rotation speed of a previous process to a target rotation speed of a next process without stopping the servomotor between successive processes. And a control pattern creating means for creating a series of control patterns for each of said operation command programs based on a predetermined basic control pattern so as to satisfy said three data in each step, The rotation position, the rotation speed, the rotation speed, and the
And a feedback control of acceleration or output torque as a control element.
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JPS63253415A JPS63253415A (en) | 1988-10-20 |
JP2668876B2 true JP2668876B2 (en) | 1997-10-27 |
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Family Applications (1)
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