JP2757269B2 - Rotary axis synchronous repetition control method and apparatus - Google Patents

Rotary axis synchronous repetition control method and apparatus

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JP2757269B2
JP2757269B2 JP3119073A JP11907391A JP2757269B2 JP 2757269 B2 JP2757269 B2 JP 2757269B2 JP 3119073 A JP3119073 A JP 3119073A JP 11907391 A JP11907391 A JP 11907391A JP 2757269 B2 JP2757269 B2 JP 2757269B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械等に用いられ
るサーボモータの制御に関するもので、特に、所定周期
で同一パターンが繰返し指令されるような制御に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to control of a servomotor used in a machine tool or the like, and more particularly to control in which the same pattern is repeatedly commanded at a predetermined cycle.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械等を制御するサボモータ制御お
いて、図7に示すような、回転軸と直線軸で構成された
旋盤等の工作機械では、被加工物30を回転軸駆動モー
タ26で駆動し、被加工物30を回転させながら、刃物
31が取り付けられた直線軸を駆動するサーボモータ2
4で刃物31を同一パターンで繰り返し移動させて加工
を行う場合ある。例えば、図8に示すように、回転軸1
回転を周期Lとして、直線軸を該周期1周期として繰り
返し、直線移動させて加工を行う場合がある。このよう
な同じパターンを繰り返す動作を行う時、位置偏差を零
に収束させて高い精度の加工を得る方法として、繰り返
し制御方式がすでに公知である。例えば、特開平2−3
07104号公報,特願平2−124254号,特願平
1−314154号等参照。
2. Description of the Related Art In a servo motor control for controlling a machine tool or the like, in a machine tool such as a lathe having a rotary shaft and a linear shaft as shown in FIG. A servomotor 2 for driving and rotating a workpiece 30 while driving a linear axis on which a blade 31 is attached;
In 4 there is a case where the cutting tool 31 is repeatedly moved in the same pattern to perform processing. For example, as shown in FIG.
In some cases, the rotation is repeated at a period L and the linear axis is repeated at one period, and the processing is performed by linearly moving. When such an operation of repeating the same pattern is performed, a repetition control method is already known as a method of converging the position deviation to zero to obtain high-precision machining. For example, Japanese Patent Application Laid-Open
See JP-A-07104, Japanese Patent Application No. 2-124254, Japanese Patent Application No. 1-314154, and the like.

【0003】図9は、上記繰り返し制御方式を適用した
サーボモータの制御における要部ブロック線図である。
図9において、r(t)は位置指令、ε(t)は該位置
指令r(t)と実際の位置y(t)との差である位置偏
差、2は位置ループの伝達関数および速度ループの伝達
関数の積で、PI(比例・積分)制御等を行うものであ
る。そして、繰り返し制御を行うために繰り返しコント
ローラ10が付加されており、該繰り返しコントローラ
10は帯域制限フィルタ6、所定周期Lで繰り返される
指令に応じた1周期分のデータを記憶する遅れ要素7、
及び、制御対象の位相遅れ、ゲイン低下を補償するため
の動特性補償要素8で構成されている。
FIG. 9 is a block diagram of a main part in control of a servomotor to which the above-described repetitive control method is applied.
In FIG. 9, r (t) is a position command, ε (t) is a position deviation which is a difference between the position command r (t) and the actual position y (t), and 2 is a transfer function of a position loop and a velocity loop. And PI (proportional / integral) control. A repetition controller 10 is added to perform repetition control. The repetition controller 10 includes a band limiting filter 6, a delay element 7 for storing data for one cycle corresponding to a command repeated at a predetermined cycle L,
And a dynamic characteristic compensating element 8 for compensating for a phase delay and a decrease in gain of the controlled object.

【0004】上記繰り返しコントローラ10は所定サン
プリング周期T毎に位置偏差εに遅れ要素7から出力さ
れる1周期L前のサンプリング時のデータxを加算し、
帯域制限フィルタ6の処理を行って遅れ要素7にそのデ
ータを格納する。遅れ要素7はn(=L/T)個のメモ
リを有し、1周期L分の各サンプリングデータを記憶で
きるようになっており、各サンプリング時には一番古い
データを出力するようになっている。即ち、各サンプリ
ング毎1番地シフトして1番地のメモリに入力データを
格納し、n番地のデータを出力する。その結果、遅れ要
素7の出力は1周期L分遅れたサンプリングデータが出
力される。そのため、周期Lで同一パターンの位置指令
r(t)が与えられるから、加算器26で加算される位
置偏差εと遅れ要素7の出力は、位置指令r(t)のパ
ターン上において同一位置のデータが加算されることと
なる。
[0004] The repetition controller 10 adds the data x at the time of sampling one cycle L before output from the delay element 7 to the position deviation ε every predetermined sampling cycle T,
The data of the band limiting filter 6 is stored in the delay element 7. The delay element 7 has n (= L / T) memories and can store each sampling data for one period L, and outputs the oldest data at each sampling. . That is, the input data is stored in the memory at address 1 by shifting the address by 1 for each sampling, and the data at address n is output. As a result, as the output of the delay element 7, sampling data delayed by one cycle L is output. Therefore, since the position command r (t) of the same pattern is given in the period L, the position deviation ε added by the adder 26 and the output of the delay element 7 become the same position on the pattern of the position command r (t). The data will be added.

【0005】また、遅れ要素7の出力は動特性補償要素
8で制御対象の位相遅れ、ゲイン以下が補償されて、繰
り返しコントローラ10の出力、すなわち補正量d
(t)として出力され、該補正量(t)が位置偏差εに
加算されて、この加算データによって位置・速度ループ
処理が実行される。
The output of the delay element 7 is compensated by the dynamic characteristic compensating element 8 for the phase delay and gain below the controlled object, and the output of the repetitive controller 10, ie, the correction amount d
(T), the correction amount (t) is added to the position deviation ε, and a position / velocity loop process is executed based on the added data.

【0006】その結果、所定周期Lで同一パターンの処
置が繰返され、あるサンプリング時において前周期で当
該サンプリング時に対応するサンプリング時の位置偏差
ε(t)が大きな値の場合には、今周期においては、繰
り返しコントローラ10から大きな値の補正量d(t)
が出力され、位置偏差に加算されることとなるから、位
置ループ処理に入力される位置偏差は大きく変り、実位
置y(t)もそれに対して変化するから、位置偏差ε
(t)はその値が零に収束するように修正されることに
なり、高精度のモータ制御が可能となる。
As a result, the treatment of the same pattern is repeated in a predetermined cycle L. If the positional deviation ε (t) at the time of a certain sampling is large in the preceding cycle, the sampling is performed in the current cycle. Is a large correction amount d (t) from the repetition controller 10.
Is output and added to the position deviation, the position deviation input to the position loop processing changes greatly, and the actual position y (t) also changes with respect to it.
(T) is corrected so that its value converges to zero, and high-precision motor control becomes possible.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】加工物30の精度は回
転軸や直線軸の回転精度によって決まる。直線軸に関し
ては高い位置や速度の精度を得ることができるが、回転
軸に関しては、重い回転機構やギヤ,ベルト等による機
械構造のため、精度を高く制御することが難しい。ま
た、回転軸を位置ではなく速度で制御するスピンドルモ
ータを使用できるようにすることが望ましい。
The accuracy of the workpiece 30 is determined by the rotation accuracy of the rotation axis and the linear axis. Although high position and speed accuracy can be obtained with respect to a linear axis, it is difficult to control the rotation axis with high accuracy due to a heavy rotating mechanism, a mechanical structure using gears, belts, and the like. It is also desirable to be able to use a spindle motor that controls the rotation axis with speed rather than position.

【0008】図7,図8に示すように、回転軸1回転を
1周期Lとし、直線軸が同一パターンで繰り返される場
合等においては、該1周期ないの同一時点では、直線軸
の位置も回転軸の位置も、どの周期においても同一であ
ることが望ましい。すなわち、回転軸の位置と直線軸の
位置は同期して各周期Lないで同一対応関係にあること
が望ましい。この対応関係がずれると、同一パターンで
直線軸に対して指令を出しても、加工された加工物30
の形状は各周期毎ことなることになり、常に一定の同一
形状を得ることができなくなる。
As shown in FIGS. 7 and 8, when one rotation of the rotating shaft is defined as one cycle L and the linear axis is repeated in the same pattern, the position of the linear axis is also changed at the same time without the one cycle. It is desirable that the position of the rotation axis be the same in any period. In other words, it is desirable that the position of the rotation axis and the position of the linear axis be in the same correspondence synchronously without each cycle L. If this correspondence deviates, even if a command is issued to the linear axis in the same pattern, the processed workpiece 30
Will be different for each period, and it will not be possible to always obtain the same constant shape.

【0009】上述したように、従来の繰り返し制御方式
では、時間を仲介として、上記所定周期ないのある時点
においては、回転軸の位置も直線軸の位置も、所定対応
位置にあるものとして繰り返し制御を行っている。しか
しながら、回転軸を高精度に制御することが難しいこと
から、回転軸と直線軸の対応関係がずれる場合が生じ、
常に同一形状の加工物形状を得ることは難しい。
As described above, in the conventional repetitive control method, at a certain point in the above-mentioned predetermined period, the position of the rotary axis and the position of the linear axis are repeatedly controlled assuming that they are at the predetermined corresponding positions. It is carried out. However, since it is difficult to control the rotation axis with high precision, the correspondence between the rotation axis and the linear axis may shift,
It is difficult to always obtain the same workpiece shape.

【0010】そこで、本発明の目的は、回転軸と直線軸
を位置を仲介として同期を取り、回転軸と直線軸の対応
位置関係のずれを防止する回転軸同期繰り返し制御方法
及び装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of synchronously controlling a rotating shaft in which a rotating shaft and a linear shaft are synchronized with each other via a position to prevent a deviation of a corresponding positional relationship between the rotating shaft and the linear shaft.
And a device .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】回転軸の回転位置に対す
る所定周期毎繰り返される位置指令を記憶する記憶手
段、サンプリング時毎上記回転軸の回転位置を検出する
手段、読み取った回転位置が存在する区間を上記記憶手
段より求め、該区間の両端の回転位置,サーボモータへ
の指令位置より補間して検出した回転位置に対する指令
位置を求める手段、この指令位置と実際の位置より位置
偏差を求める手段、前サンプリング時の回転位置と位置
偏差および当該サンプリング時の回転位置と位置偏差よ
り、記憶手段に記憶する各回転位置に対する位置偏差を
補間して求めて繰り返しコントローラの処理を行って得
られる当該サンプリング時の回転位置が存在する区間の
記憶手段に記憶する両端の回転位置に対する補正量を求
める手段、求められた2つの補正量より補間して当該サ
ンプリング時の補正量を求める手段と、この補正量によ
り上記位置偏差を補正する手段とを設けることにより回
転軸の回転角と直線軸の位置を同期をとって繰り返し制
御を行うようにした
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling the rotational position of a rotating shaft.
Memory that stores a position command that is repeated every predetermined cycle
Detects the rotational position of the rotating shaft each time the stage and sampling
Means, a section in which the read rotational position exists,
From the step, to the rotational position at both ends of the section, to the servomotor
Command for the rotational position detected by interpolation from the command position of
Means for obtaining position, position from this commanded position and actual position
Means for calculating deviation, rotational position and position at the time of previous sampling
Deviation and the rotational position and position deviation at the time of sampling.
And the position deviation for each rotational position stored in the storage means
Interpolated and found and repeatedly processed by the controller
Of the section where the rotational position at the time of sampling
The amount of correction for the rotational position at both ends stored in the storage means is calculated.
Means, and interpolate based on the two obtained correction amounts.
Means for determining the amount of correction at the time of
And a means for correcting the above positional deviation.
The rotation angle of the rotation axis and the position of the linear axis are synchronized and repeatedly controlled.
I did it .

【0012】[0012]

【作用】回転軸の回転位置を読み取り、記憶手段に記憶
した回転位置に対するサーボモータの位置を補間によっ
て求めサーボモータに対する位置指令とする。この位置
指令からサーボモータの現在位置を減じて位置偏差を求
め、当該回転位置までの繰り返しコントローラの処理を
行ない、当該回転位置に対する補正量を求め該補正量に
より位置偏差を補正し、補正された位置偏差によって位
置・速度ループの処理を行なってサーボモータを駆動制
御する。
[Function] The rotational position of the rotating shaft is read and stored in the storage means.
The position of the servo motor with respect to the
Calculated as a position command for the servo motor. This position
Subtract current position of servo motor from command to calculate position deviation
Therefore, repeat the controller processing up to the rotation position.
To calculate the correction amount for the rotational position and calculate the correction amount.
Position error, and the position is corrected by the corrected position error.
Control the servo motor by performing the positioning and speed loop processing.
I will.

【0013】[0013]

【実施例】図2は本発明の一実施例を実施する工作機械
のサーボモータ制御の要部ブロック図で、図中、20は
工作機械を制御する数値制御装置、21は該数値制御装
置20から出力されるサーボモータへの各種指令等を受
信し、デジタルサーボ回路22のプロセッサに受け渡す
ための共有メモリ、22はデジタルサーボ回路であり、
プロセッサ,ROM,RAM等で構成され、プロセッサ
によって直線軸を駆動するサーボモータ24の位置,速
度,電流制御などを行うと共に繰り返し制御等の処理を
も行うものである。23はトランジスタインバータ等で
構成されるサーボアンプ、24は直線軸を駆動するサー
ボモータ、25はサーボモータ24の回転位置を検出し
デジタルサーボ回路22にフィードバックする位置検出
器としてのパルスコーダである。また、26は回転軸を
駆動するモータで、27は該回転軸の回転位置を検出す
る位置検出器としてのパルスコーダである。
FIG. 2 is a block diagram of a main part of a servo motor control of a machine tool according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a numerical control device for controlling a machine tool, and reference numeral 21 denotes a numerical control device. Is a shared memory for receiving various commands to the servomotor output from the CPU and passing it to the processor of the digital servo circuit 22; 22 is a digital servo circuit;
The processor is composed of a processor, a ROM, a RAM, and the like. The processor controls the position, speed, current, and the like of the servomotor 24 that drives the linear axis, and also performs processing such as repetitive control. Reference numeral 23 denotes a servo amplifier composed of a transistor inverter or the like, reference numeral 24 denotes a servomotor that drives a linear axis, and reference numeral 25 denotes a pulse coder as a position detector that detects the rotational position of the servomotor 24 and feeds it back to the digital servo circuit 22. Reference numeral 26 denotes a motor for driving the rotating shaft, and reference numeral 27 denotes a pulse coder serving as a position detector for detecting the rotating position of the rotating shaft.

【0014】上記構成は工作機械等のサーボモータの制
御における公知のデジタルサーボ回路の構成と同一であ
るが、従来のものと相違する点は、回転軸のパルスコー
ダからディジタル回路22が、回転軸の回転位置を受信
するようになっている点が相違し、また、従来のディジ
タルサーボ制御においては直線軸モータであるサーボモ
ータ24に対する位置指令が、数値制御装置20から共
有メモリ21を介してディジタルサーボ回路22に送ら
れてくる点が、本発明は、回転軸のパルスコーダ27か
ら送られてくる回転軸の回転位置より、ディジタルサー
ボ回路22のプロセッサが位置指令を作り出している点
が相違する。
The above configuration is the same as the configuration of a known digital servo circuit for controlling a servomotor of a machine tool or the like. However, the difference from the conventional configuration is that the digital circuit 22 uses a pulse coder for the rotating shaft and the digital circuit 22 for the rotating shaft. The difference is that the rotation position is received. In the conventional digital servo control, the position command to the servo motor 24 which is a linear axis motor is transmitted from the numerical controller 20 via the shared memory 21 to the digital servo. The point that the signal is sent to the circuit 22 is different from the present invention in that the processor of the digital servo circuit 22 generates a position command based on the rotation position of the rotation axis sent from the pulse coder 27 of the rotation axis.

【0015】すなわち、ディジタルサーボ回路22のR
AM(若しくはROM)には、予め、図3に示すよう
に、繰り返し周期1周期L内の回転軸の位置θiとこの
回転位置θiに対応する直線軸の位置riをn分割して
(i=1〜n)、テーブルTBとして作成し、記憶させ
ておく。そして、回転軸のパルスコーダ27から回転軸
の回転位置θ(t)が入力されると、このテーブルより
内挿補間して直線軸の位置r(θt)を求め、このこの
位置r(θt)を直線軸のサーボモータの指令位置とす
るものである。
That is, R of the digital servo circuit 22
In the AM (or ROM), as shown in FIG. 3, the rotational axis position θi within one repetition period L and the linear axis position ri corresponding to this rotational position θi are divided into n (i = 1 to n), and is created and stored as a table TB. When the rotational position θ (t) of the rotational axis is input from the pulse coder 27 of the rotational axis, the position r (θt) of the linear axis is obtained by interpolation from this table, and this position r (θt) is calculated. This is a command position of a linear axis servomotor.

【0016】図1は直線軸のサーボモータを駆動制御す
るディジタルサーボ回路22が実施する繰り返し制御を
伴うサーボ制御のブロック線図で、図9に示す従来の繰
り返し制御と相違する点は、補間A,B,Cを行う要素
1,4,5が加わっていること、および、位置指令r
(θt)が補間Aによって作り出され、数値制御装置か
らの指令ではない点が相違する。また、繰り返しコント
ローラ3の遅れ要素7としては、上記繰り返し周期の1
周期Lを分割したnの数だけのメモリが遅れ要素として
設けられている。
FIG. 1 is a block diagram of servo control with repetition control performed by a digital servo circuit 22 for driving and controlling a linear axis servo motor. The difference from the conventional repetition control shown in FIG. , B, and C, and the position command r
The difference is that (θt) is generated by interpolation A and is not a command from the numerical controller. The delay element 7 of the repetition controller 3 includes one of the above repetition periods.
As many as n memories obtained by dividing the period L are provided as delay elements.

【0017】各サンプリング周期(直線軸の位置・速度
制御周期)T毎、回転軸の回転位置θ(t)を読み取
り、上記テーブルTBより、該回転位置θ(t)に対す
る直線軸の位置r(θt)を補間Aを行って求める。こ
の補間Aの処理を、例えば直線補間を行うとすれば、図
4に示すように、例えば、回転位置θ(t)が上記テー
ブルTBに記憶するθmとθm+1 間にあるとすると、テ
ーブルTBよりこの回転位置θmとθm+1 対応する直線
軸の位置rmとrm+1 を読み取り、次の第1式の演算を
行って回転位置θ(t)に対応する直線軸の位置r(θ
t)を求める。 r(θt)=rm+(θ(t) −θm)・(rm+1 −rm)/(θm+1 −θm) …(1) そして、この演算によって求められた、位置r(θt)
を位置指令とし、パルスコーダ25からのフィードバッ
ク信号である直線軸の位置y(t)をこの指令位置r
(θt)から減じて位置偏差ε(θt)を求める。
The rotational position θ (t) of the rotary shaft is read at each sampling period (position / speed control period of the linear axis) T, and the position r () of the linear axis with respect to the rotational position θ (t) is read from the table TB. θt) is obtained by performing interpolation A. Assuming that the interpolation A is performed, for example, by linear interpolation, as shown in FIG. 4, for example, assuming that the rotational position θ (t) is between θm and θm + 1 stored in the table TB, The positions rm and rm + 1 of the linear axis corresponding to the rotational positions θm and θm + 1 are read from the TB, and the following formula 1 is operated to calculate the position r (θ) of the linear axis corresponding to the rotational position θ (t).
Find t). r (θt) = rm + (θ (t) −θm) · (rm + 1−rm) / (θm + 1−θm) (1) Then, the position r (θt) obtained by this calculation is obtained.
Is a position command, and the position y (t) of the linear axis, which is a feedback signal from the pulse coder 25, is
(Θt) to obtain the position deviation ε (θt).

【0018】次に、当該サンプリング時の回転軸の位置
θ(t),位置偏差ε(θt)および1つ前のサンプリ
ング時の位置θ(t−T)と位置偏差ε(θ(t−
T))より、当該サンプリング期間における各分割回転
位置θi(θiは1つ前のサンプリング時の位置θ(t
−T)が存在する次の回転位置から当該サンプリング時
の回転位置θ(t)が存在する回転位置までの回転位
置)に対応する位置偏差εiを補間Bで求める。
Next, the position θ (t) and the position deviation ε (θt) of the rotating shaft at the time of the sampling and the position θ (t−T) and the position deviation ε (θ (t−
T)), each divided rotational position θi (θi is the position θ (t
A position deviation εi corresponding to a rotation position from the next rotation position where −T) exists to the rotation position where the rotation position θ (t) at the time of the sampling exists) is obtained by interpolation B.

【0019】図5はこの補間Bの処理の説明図で、当該
サンプリング時の回転位置θ(t)がテーブルTBに記
憶するθmとθm+1 間にあり、1つ前のサンプリング時
(t−T)時の回転位置θ(t−T)はθkとθk+1 間
にあったとすると、回転位置θk+1 からθmまでの回転
位置θi(i=k+1〜m)に対応する位置偏差ε(θ
i)を例えば次の第2式により直線補間して求める。 ε(θi)=ε(θ (t-T)) + (θi−θ(t-T))・{ ε(θt)- ε( θ(t-T))} /(θ(t)-θ(t-T)) …(2) そして、この求められた位置偏差ε(θi)に遅れ要素に
記憶する繰り返し周期Lの1周期前のデータxを加算
し、フィルタ処理(要素6の処理)を行って、かつ、遅
れ要素7を1つシフトし、遅れ要素7の1番目のメモリ
にフイルタ処理を行ったデータを格納する。以下、iが
k+1からmになるまでの位置偏差ε(θ(k+1) 〜ε
(θm)を順次求め上述した処理を行う。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the interpolation B process, in which the rotational position θ (t) at the time of the sampling is between θm and θm + 1 stored in the table TB, and the immediately preceding sampling time (t−t) Assuming that the rotation position θ (t−T) at the time T) is between θk and θk + 1, the position deviation ε (θ corresponding to the rotation positions θi (i = k + 1 to m) from the rotation positions θk + 1 to θm.
i) is obtained by linear interpolation using, for example, the following second equation. ε (θi) = ε (θ (tT)) + (θi−θ (tT)) · {ε (θt) −ε (θ (tT))} / (θ (t) −θ (tT))… ( 2) Then, the data x one cycle before the repetition cycle L stored in the delay element is added to the obtained position deviation ε (θi), and a filtering process (processing of the element 6) is performed. 7 is shifted by one and the filtered data is stored in the first memory of the delay element 7. Hereinafter, the position deviation ε (θ (k + 1) to ε until i becomes from k + 1 to m)
(Θm) is sequentially obtained and the above-described processing is performed.

【0020】また、要素5の補間Cで、θmとθm+1 に
対応する補正量d(θm),d(θm+1 )より次の第3
式を演算して補正値d(θt)を求める。 d(θt)=d(θm )+ (θ(t) −θm )・{d(θm+1)−d(θm)}/(θm+1 −θm ) …(3) こうして求められた、補正値d(θt)を位置偏差ε
(θt)に加算し、繰り返しコントローラ3で補正され
た位置偏差を求め、位置、速度ループ処理を行いサーボ
モータ24を駆動する。その結果、回転軸の位置に応じ
て対応する直線軸の位置が位置指令として入力され、こ
の指令に基づいて繰り返しコントローラ3および位置・
速度ループ処理が行われ、サーボモータが駆動制御され
ることになるので、回転軸と直線軸の同期が位置によっ
てとられ、回転軸の速度が変動しても、位置関係のずれ
が生じることがなく、高精度の加工ができる。
In the interpolation C of the element 5, the following third correction values d (θm) and d (θm + 1) corresponding to θm and θm + 1 are obtained.
The correction value d (θt) is obtained by calculating the equation. d (θt) = d (θm) + (θ (t) −θm) · {d (θm + 1) −d (θm)} / (θm + 1−θm) (3) The correction thus obtained The value d (θt) is calculated as the position deviation ε
(Θt), and repeatedly calculates the position deviation corrected by the controller 3, performs a position / velocity loop process, and drives the servomotor 24. As a result, the position of the linear axis corresponding to the position of the rotation axis is input as a position command, and the controller 3 and the position
Since the speed loop processing is performed and the servo motor is driven and controlled, the rotation axis and the linear axis are synchronized according to the position, and even if the speed of the rotation axis fluctuates, the positional relationship may shift. High-precision machining.

【0021】図6は所定サンプリング周期毎、ディジタ
ルサーボ回路のプロセッサが行う上記処理のフローチャ
ートである。まず、加工開始指令時に初期設定が行わ
れ、プロセッサは、繰り返しコントローラ3の遅れ要素
に対応するメモリM1〜Mn、および1サンプリング前
の回転位置θ(t),位置偏差ε(θt),回転位置が
存在するテーブルTB上の位置を示す上記mの値を記憶
するレジスタRθ,Rε,Rm が「0」に初期設定し、
図6に示す処理をサンプリング周期毎実施する。
FIG. 6 is a flowchart of the above-described processing performed by the processor of the digital servo circuit at every predetermined sampling period. First, initialization is performed at the time of a machining start command, and the processor repeatedly stores memories M1 to Mn corresponding to delay elements of the controller 3, and a rotation position θ (t), a position deviation ε (θt), and a rotation position ε (θt) before one sampling. Registers Rθ, Rε, Rm storing the value of m indicating the position on the table TB where
The process shown in FIG. 6 is performed for each sampling cycle.

【0022】まず、プロセッサはパルスコーダ25,2
7から出力される回転軸の位置フィードバックθ(t)
および直線軸の位置フィードバックy(t)を読み取る
(ステップS1)。次に上記読み取った回転軸の位置θ
(t)に対応するテーブルに記憶した回転位置を求め
る。すなわたθm≦θ(t)<θm+1 となるテープルT
Bのポインタmを探す(ステップS2)。このポインタ
mが検出されると、ポインタmおよびm+1に記憶され
ている回転位置θm,θm+1 および直線軸の位置rm,
rm+1 をテーブルTBより読みだし、第1式演算を行い
指令位置r(θt)を求める(補間Aの処理)(ステッ
プS3)。
First, the processor includes the pulse coder 25, 2
7 is the position feedback θ (t) of the rotating shaft output from
And the position feedback y (t) of the linear axis is read (step S1). Next, the position θ of the read rotation axis is
The rotational position stored in the table corresponding to (t) is obtained. Staple T satisfying θm ≦ θ (t) <θm + 1
The pointer m of B is searched (step S2). When the pointer m is detected, the rotational positions θm, θm + 1 and the linear axis positions rm,
rm + 1 is read from the table TB, and the first formula operation is performed to obtain a command position r (θt) (process of interpolation A) (step S3).

【0023】次に、該指令位置r(θt)からステップ
S1で読み取った直線軸の位置y(t)を減じて位置偏
差ε(θt)を求め(ステップS5)、レジスタRm に
記憶する値(加工開始最初のサンプリング時には「0」
が記憶されている)に「1」加算した値を指標iにセッ
トし(ステップS5)、レジスタRθ,Rεに記憶する
1サンプリング前のデータ(加工開始時の最初のサンプ
リング時には「0」)とステップS1,S4で求めた回
転位置θ(t)と位置偏差ε(θt)より第2式の演算
を行って、前サンプリング時と当該サンプリング時の間
における指標iで示される回転位置θiに対応する位置
偏差ε(θi)を求める(ステップS6)。
Next, the position deviation ε (θt) is obtained by subtracting the position y (t) of the linear axis read in step S1 from the command position r (θt) (step S5), and the value stored in the register Rm (step S5). "0" at the first sampling of the processing start
Is set to the index i (step S5), and the data one sample before (stored at the start of machining, "0" at the start of machining) stored in the registers Rθ and Rε. The second equation is calculated from the rotational position θ (t) and the position deviation ε (θt) obtained in steps S1 and S4, and the position corresponding to the rotational position θi indicated by the index i between the previous sampling and the sampling is performed. The deviation ε (θi) is obtained (step S6).

【0024】次に、メモリMnに記憶する1周期L前の
データに動特性補償要素8の係数Gxを乗じて補正量d
(θm)を記憶するレジスタに格納する(ステップS
7)。そして、メモリMnのデータをステップS6で求
めた位置偏差ε(θi)に加算しフイルタ処理(要素6
の処理)を行ない、メモリM1〜Mnをシフトし(Mn
←Mn-1 ,…M2←M1)、メモリM1に上記フイルタ
処理したデータを格納する(ステップS8)。次に、指
標iがポインタmに等しいか否か判断し(ステップS
9)等しくなければ、指標iを「1」インクリメントし
(ステップS10)、ステップS6〜S10を繰り返
し、指標iがポインタmと等しくなるとステップS11
に移行する。
Next, the data stored in the memory Mn one cycle before L is multiplied by the coefficient Gx of the dynamic characteristic compensating element 8 to obtain a correction amount d.
(Θm) is stored in the register (step S
7). Then, the data in the memory Mn is added to the position deviation ε (θi) obtained in step S6 to perform a filter process (element 6).
Is performed, and the memories M1 to Mn are shifted (Mn
← Mn−1,..., M2 ← M1), and stores the filtered data in the memory M1 (step S8). Next, it is determined whether or not the index i is equal to the pointer m (step S).
9) If not equal, the index i is incremented by "1" (step S10), and steps S6 to S10 are repeated. If the index i becomes equal to the pointer m, step S11 is performed.
Move to

【0025】その結果、ステップS7の処理でレジスタ
に記憶される補正量は回転位置θmに対応する補正量d
(θm)となる。そしてステップS11でメモリMnに
記憶するデータに動特性補償要素8の係数Gxを乗じて
回転位置θm+1 に対応する補正量d(θm+1 )を求め、
回転位置θm,θm+1 ,補正量d(θm),d(θm+1
)より第3式の演算を行なうことによって補正量d
(θt)を求め(ステップS12)、当該サンプリング
時の回転位置θ(t),位置偏差ε(θt)およびポイ
ンタの値mをレジスタRθ,Rε,Rm に格納する(ス
テップS13)。そして、ステップS3で求めた位置偏
差ε(θt)にステップS12で求めた補正量d(θ
t)を加算して、繰り返しコントローラ3の処理による
補正量で補正された位置偏差を求めこの位置偏差によ
り、位置・速度ループの処理を行ない(ステップS1
4,S15)、当該サンプリング時の処理を終了する。
As a result, the correction amount stored in the register in the processing of step S7 is the correction amount d corresponding to the rotational position θm.
(Θm). In step S11, the data stored in the memory Mn is multiplied by the coefficient Gx of the dynamic characteristic compensating element 8 to obtain a correction amount d (θm + 1) corresponding to the rotational position θm + 1.
Rotation position θm, θm + 1, correction amount d (θm), d (θm + 1
) To calculate the correction amount d
(Θt) is obtained (step S12), and the rotational position θ (t), position deviation ε (θt) and pointer value m at the time of the sampling are stored in registers Rθ, Rε, Rm (step S13). Then, the position deviation ε (θt) obtained in step S3 is added to the correction amount d (θ
t) is added, a position deviation corrected by the correction amount by the processing of the controller 3 is repeatedly obtained, and a position / velocity loop process is performed based on the position deviation (step S1).
4, S15), and the processing at the time of the sampling ends.

【0026】以下各サンプリング時毎に上記処理を実行
しすることになるが、始めは、繰り返しコントローラ3
の遅れ要素7の各メモリM1〜Mnおよび1サンプリン
グ時のデータを記憶する各レジスタRθ,Rε,Rm の
値は初期設定で「0」であるが、少なくとも繰り返し周
期の1周期Lを経過するとこれらの値は「0」ではなく
なり、回転軸の位置に同期して直線軸の位置が制御され
ることになる。
Hereinafter, the above-described processing will be executed at each sampling time.
The values of the memories M1 to Mn of the delay element 7 and the registers R.theta., R.epsilon., And Rm for storing the data at the time of one sampling are "0" by default. Is no longer “0”, and the position of the linear axis is controlled in synchronization with the position of the rotation axis.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は、同一パターンの動作を繰り返
し行なうサーボモータを回転軸の位置に同期して制御す
るようにしたから、回転軸が回転むらや一定のオフセッ
トをもつ場合でも、加工物の精度は向上する。
According to the present invention, since the servomotor which repeats the operation of the same pattern is controlled in synchronization with the position of the rotating shaft, even if the rotating shaft has uneven rotation or a certain offset, the work piece can be controlled. Accuracy is improved.

【0028】そのため、回転軸のモータに対して位置制
御を行なう必要がないので、速度制御のみを行なうスピ
ンドルモータを使用することができる。
Therefore, since it is not necessary to perform position control on the motor of the rotating shaft, it is possible to use a spindle motor that performs only speed control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例のブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】同実施例を実施する工作機械の要部ブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram of a main part of a machine tool for implementing the embodiment.

【図3】同実施例においてディジタルサーボ回路の記憶
装置に記憶する回転位置と直線軸の位置の関係を記憶す
るテーブルの一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a table for storing a relationship between a rotational position and a position of a linear axis stored in a storage device of a digital servo circuit in the embodiment.

【図4】同実施例における回転位置から直線軸の位置を
直線補間で求める説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for obtaining a position of a linear axis from a rotational position by linear interpolation in the embodiment.

【図5】同実施例におけるテーブルに記憶した回転位置
に対応する位置偏差を直線補間で求める説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for obtaining a position deviation corresponding to a rotation position stored in a table in the embodiment by linear interpolation.

【図6】同実施例におけるディジタルサーボ回路のプロ
セッサが実施する処理のフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a process performed by a processor of the digital servo circuit in the embodiment.

【図7】本発明を適用する加工の一例を示すブロック図
である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of processing to which the present invention is applied.

【図8】同実施例における回転軸と直線軸の動作の説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an operation of a rotation axis and a linear axis in the embodiment.

【図9】従来の繰り返しコントローラによる制御のブロ
ック線図である。
FIG. 9 is a block diagram of control by a conventional repetition controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 補間Aの要素 2 制御対象の伝達関数の要素 3 繰り返しコントローラ 4 補間Bの要素 5 補間Cの要素 6 帯域制限フィルタ 7 遅れ要素 8 動特性補償要素 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Element of interpolation A 2 Element of transfer function of control object 3 Iterative controller 4 Element of interpolation B 5 Element of interpolation C 6 Band limiting filter 7 Delay element 8 Dynamic characteristic compensation element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−141990(JP,A) 特開 昭60−89201(JP,A) 特開 平2−256417(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-53-141990 (JP, A) JP-A-60-89201 (JP, A) JP-A-2-256417 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 繰り返しコントローラを有し、回転軸を
駆動すると共に、所定周期で繰り返される位置指令によ
って回転軸に同期してサーボモータを制御するサーボモ
ータの制御方法において、予め、上記回転軸の回転位置
に対する上記所定周期の位置指令を記憶しておき、サン
プリング時毎、上記回転軸の回転位置を読み取り、読み
取った回転位置が存在する区間を上記記憶手段より検出
し、該区間の両端の回転位置,サーボモータへの指令位
置より補間して回転位置に対する指令位置を求め、この
指令位置と実際の位置より位置偏差を求め、前サンプリ
ング時の回転位置と位置偏差および当該サンプリング時
の回転位置と位置偏差より、記憶手段に記憶する各回転
位置に対する位置偏差を補間して求め、繰り返しコント
ローラの処理を行って得られる当該サンプリング時の回
転位置が存在する区間の記憶手段に記憶する両端の回転
位置に対する補正量より、当該サンプリング時の補正量
を補間して求め、この補正量を上記位置偏差に対して補
正をすることを特徴とする回転軸同期繰り返し制御方
1. A servo motor control method comprising a repetitive controller for driving a rotating shaft and controlling the servo motor in synchronization with the rotating shaft by a position command repeated at a predetermined cycle. The position command of the predetermined cycle for the rotational position is stored, and the rotational position of the rotational shaft is read and read every time sampling is performed.
The section where the taken rotational position exists is detected from the storage unit
And the rotational position at both ends of the section and the command position to the servomotor.
Command position for the rotational position by interpolation from the
Calculate the position deviation from the command position and the actual position, and
Position and position deviation during sampling and sampling
Each rotation stored in the storage means from the rotation position and position deviation of
Interpolate the position deviation with respect to the position, and repeat control
The sampling time obtained by performing roller processing
Rotation of both ends stored in the storage means of the section where the shift position exists
From the correction amount for the position, the correction amount at the time of the sampling
Is obtained by interpolation, and this correction amount is compensated for the position deviation.
Rotating axis synchronous repetitive control method characterized by positive
Law .
【請求項2】 繰り返しコントローラを有し、回転軸を
駆動すると共に、所定周期で繰り返される位置指令によ
って回転軸に同期してサーボモータを制御するサーボモ
ータの制御装置において、上記回転軸の回転位置に対す
る上記所定周期の位置指令を記憶する記憶手段と、サン
プリング時毎、上記回転軸の回転位置を検出する手段
と、読み取った回転位置が存在する区間を上記記憶手段
より求め、該区間の両端の回転位置,サーボモータへの
指令位置より補間して検出した回転位置に対する指令位
置を求める手段と、この指令位置と実際の位置より位置
偏差を求める手段と、前サンプリング時の回転位置と位
置偏差および当該サンプリング時の回転位置と位置偏差
より、記憶手段に記憶する各回転位置に対する位置偏差
を補間して求めて繰り返しコントローラの処理を行って
得られる当該サンプリング時の回転位置が存在する区間
の記憶手段に記憶する両端の回転位置に対する補正量を
求める手段と、求められた2つの補正量より補間して当
該サンプリング時の補正量を求める手段と、求められた
補正量により上記位置偏差を補正する手段とを設けたこ
とを特徴とする回転軸同期繰り返し制御装置
2. A repetition controller having a rotating shaft.
Drive and a position command
Servo motor that controls the servo motor in synchronization with the rotation axis
In the data controller, the rotation position of the rotation shaft
Storage means for storing the position command of the predetermined cycle,
Means for detecting the rotational position of the rotating shaft each time the pulling is performed
And a section in which the read rotational position exists.
From the rotation positions at both ends of the section,
Command position for rotational position detected by interpolation from command position
Means for determining the position and the position from this command position and the actual position.
Means for calculating the deviation, and the rotational position and position during the previous sampling
Deviation and the rotational position and position deviation at the time of the sampling.
The position deviation for each rotational position stored in the storage means
And iteratively processes the controller.
Section in which the obtained rotational position at the time of sampling exists
The amount of correction for the rotational position at both ends stored in the storage means of
The means for obtaining and the interpolation based on the obtained two correction amounts
Means for determining a correction amount at the time of sampling;
Means for correcting the position deviation by the correction amount.
And a rotation axis synchronous repetition control device .
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