JP3253022B2 - Servo motor backlash compensation control method - Google Patents
Servo motor backlash compensation control methodInfo
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41078—Backlash acceleration compensation when inversing, reversing direction
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- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工作機械のテーブル等の送り軸を駆動する
サーボモータの制御方法に関し、特に、送り軸の移動が
反転するときバックラッシュによって生じる象限突起を
低減させるサーボモータの制御方法に関するものであ
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method of a servomotor for driving a feed shaft such as a table of a machine tool, and more particularly, to a quadrant projection caused by backlash when the movement of the feed shaft is reversed. The present invention relates to a servomotor control method for reducing the power consumption.
従来の技術 工作機械においてテーブル等を駆動するサーボモータ
の駆動方向を反転させるとき、通常、送りねじのバック
ラッシュや摩擦の影響のため、機械は即座に反転するこ
とができない。そのため、工作機械で円弧切削等を行っ
ていてるとき、象限が変わると、切削円弧面に突起(以
下、象限突起という)が生じる。例えば、X,Y2軸平面上
でワークに対し円弧切削を行い、X軸をプラス方向、Y
軸をマイナス方向に移動させているとき象限が変わり、
Y軸はそのままマイナス方向に駆動し、X軸をマイナス
方向に駆動するように切換えた場合、Y軸に対しては今
までと同一速度で切削が行われるが、X軸は位置偏差が
「0」になることからトルク指令値が小さくなり、摩擦
によりサーボモータは即座に反転できないこと、及び、
テーブルを送る送りねじのバックラッシュによりテーブ
ルの移動も即座に反転できないことから、X軸方向のワ
ークの移動は移動指令に対し、追従できなく遅れること
になる。その結果、切削円弧面に象限突起が生じる。2. Description of the Related Art When reversing the driving direction of a servomotor for driving a table or the like in a machine tool, the machine cannot usually be reversed immediately due to backlash or friction of a feed screw. Therefore, when a quadrant is changed while performing arc cutting or the like with a machine tool, a projection (hereinafter, referred to as a quadrant projection) is generated on the cut arc surface. For example, a circular arc cutting is performed on the workpiece on the X, Y2 axis plane, the X axis is set in the plus direction,
The quadrant changes when the axis is moved in the minus direction,
When the Y-axis is driven in the minus direction and the X-axis is switched in the minus direction, cutting is performed on the Y-axis at the same speed as before, but the X-axis has a position deviation of “0”. ), The torque command value becomes smaller, and the servo motor cannot be immediately reversed due to friction.
Since the movement of the table cannot be reversed immediately due to the backlash of the feed screw for feeding the table, the movement of the work in the X-axis direction cannot be followed to the movement command and is delayed. As a result, a quadrant projection is formed on the cutting arc surface.
従来、この象限突起をなくすため、あるいは減らすた
め、移動方向の反転時にバックラッシュのための位置の
補正量を位置指令に補正している。さらに、所定期間、
速度ループ積分器の反転を早めるために設定補正量を速
度指令に加算している。以下、この速度指令に所定期間
設定補正量を加算する補正をバックラッシュ加速補正と
いう。又、このバックラッシュ加速補正で補正する補正
量をバックラッシュ加速量という。Conventionally, in order to eliminate or reduce the quadrant projection, a position correction amount for backlash is corrected to a position command when the moving direction is reversed. In addition, for a predetermined period,
The set correction amount is added to the speed command in order to speed up the reversal of the speed loop integrator. Hereinafter, the correction for adding the set correction amount for the predetermined period to the speed command is referred to as backlash acceleration correction. The correction amount corrected by the backlash acceleration correction is called a backlash acceleration amount.
そして、バックラッシュ加速補正開始後、位置のフイ
ードバックパルスを積算し、その積算値がある値以上に
なるとバックラッシュ加速補正を停止させるなどの制御
を行っている。After the start of the backlash acceleration correction, a feedback pulse of the position is integrated, and when the integrated value becomes a certain value or more, control such as stopping the backlash acceleration correction is performed.
発明が解決しようとする課題 しかし、機械によってバックラッシュ量や摩擦の大き
さが異なっているため、最適なバックラッシュ加速量を
見つけることが難しいという問題がある。Problems to be Solved by the Invention However, there is a problem that it is difficult to find an optimal amount of backlash acceleration because the amount of backlash and the magnitude of friction vary depending on the machine.
バックラッシュ加速量が少ないと、上述したように象
限突起が生じる。また、バックラッシュ加速量が大きす
ぎるとバックラッシュや摩擦トルクを補正する以上に反
転した軸が移動して、切削円弧面を内側に切り込むこと
になる。そのため、機械毎にバックラッシュ加速量を厳
密に設定しなければならないという難しい問題がある。
また、切削速度等の条件が変化すると、最適バックラッ
シュ加速量も異なってくる等の問題もある。If the amount of backlash acceleration is small, a quadrant projection is generated as described above. On the other hand, if the backlash acceleration amount is too large, the inverted shaft moves more than the backlash or friction torque is corrected, and the cut arc surface is cut inward. Therefore, there is a difficult problem that the backlash acceleration amount must be strictly set for each machine.
Further, when the conditions such as the cutting speed change, there is a problem that the optimum backlash acceleration amount also changes.
そこで、本発明の目的は、バックラッシュ加速の制御
の負荷を低減し、象限突起及び内側への切り込みすぎを
防止できるサーボモータのバックラッシュ補正制御方法
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a servo motor backlash correction control method capable of reducing the load of the control of the backlash acceleration and preventing the quadrant projection and the inward cut.
課題を解決するめの手段 本発明は、バックラッシュ加速量を速度指令に加算す
る期間、速度ループの積分制御のゲインのみを設定所定
量だけ上昇させて速度制御を行う。特に、バックラッシ
ュ加速量を加算する期間中、速度指令からサーボモータ
の実速度を減じた速度偏差に設定所定値を乗じた値にバ
ックラッシュ加速量を加算し、この加算した値を積分
し、この積分値に積分ゲインを乗じた値を速度ループの
積分器の出力とすることによって速度ループの積分器の
影響を増大させ速度制御を行い、象限突起及び切り込み
すぎのない切削加工ができるようにした。Means for Solving the Problems According to the present invention, during the period in which the backlash acceleration amount is added to the speed command, only the gain of the integral control of the speed loop is increased by a predetermined amount to perform the speed control. In particular, during the period in which the backlash acceleration amount is added, the backlash acceleration amount is added to a value obtained by multiplying a speed deviation obtained by subtracting the actual speed of the servo motor from the speed command by a predetermined value, and the added value is integrated. The value obtained by multiplying this integral value by the integral gain is used as the output of the integrator of the speed loop, thereby increasing the influence of the integrator of the speed loop and controlling the speed so that cutting without quadrant protrusion and excessive cutting can be performed. did.
作 用 例えば、サーボモータが正方向に駆動されているとす
る。そして、象限が変わり該サーボモータの駆動方向が
負の方向に切換えられる直前においては、位置偏差値は
「0」に近づいてくる。そしてサーボモータの実速度は
遅くなり、サーボモータへのトルク指令値は速度ループ
の積分器の出力が主要な割合となる。そして、位置偏差
値が「0」となった時点では速度ループの積分器はサー
ボモータを正方向に駆動する分の出力を出しており、こ
の積分器の出力によるトルク指令値でサーボモータは正
方向に駆動されている状態であるが、摩擦のためサーボ
モータは停止状態となる。そこで、エラーカウンタに位
置のバックラッシュ補正量を加算すると共にバックラッ
シュ加速量を速度指令に加算して、バックラッシュ補正
を行うこととなるが、前述したように速度ループの積分
器には正の値の積分値が残っており、この正の積分値を
打ち消し、さらにサーボモータを負の方向に駆動するに
は、積分器の積分値を速やかに負の値にし、静摩擦に打
ち勝つためのトルク指令値をサーボモータに出力しなけ
ればならない。そこで、本発明は、バックラッシュ補正
期間(バックラッシュ加速量を加える期間)、速度ルー
プの積分制御のゲインのみを上昇させ、積分器の影響を
増大させ、速かに積分器の積分値を上昇させ、静摩擦に
打ち勝つ負の積分器出力を出させ、トルク指令値としサ
ーボモータを駆動させる。その結果、バックラッシュ加
速量を厳密に設定する必要がなく、バックラッシュ加速
量の負担を低減することができる。また、バックラッシ
ュ加速量が大きすぎて、サーボモータが反転時に行きす
ぎオーバーシュートが生じても、このオーバーシュート
により位置偏差が反転し、その反転した値が上昇させた
の速度ループの積分制御のゲインによって速かに積分器
の積分値を減少させるから、オーバーシュートも速かに
修正され、加工面に内側に切り込みが生じることも防止
できる。Operation For example, assume that the servo motor is driven in the forward direction. Then, immediately before the quadrant changes and the driving direction of the servo motor is switched to the negative direction, the position deviation value approaches “0”. Then, the actual speed of the servomotor is reduced, and the output of the integrator of the speed loop is the main ratio of the torque command value to the servomotor. When the position deviation value becomes “0”, the integrator of the speed loop outputs an output for driving the servomotor in the positive direction, and the servomotor is driven by the torque command value based on the output of the integrator. Direction, but the servomotor is stopped due to friction. Therefore, the backlash correction amount of the position is added to the error counter, and the backlash acceleration amount is added to the speed command to perform the backlash correction. However, as described above, the positive value is given to the integrator of the speed loop. In order to cancel the positive integral value and further drive the servo motor in the negative direction, the integral value of the integrator should be quickly changed to a negative value, and the torque command to overcome the static friction The value must be output to the servo motor. Therefore, the present invention increases the influence of the integrator by increasing only the gain of the integral control of the speed loop during the backlash correction period (the period during which the backlash acceleration amount is added), and rapidly increases the integral value of the integrator. Then, a negative integrator output that overcomes the static friction is output, and the servo motor is driven as a torque command value. As a result, there is no need to strictly set the backlash acceleration amount, and the burden of the backlash acceleration amount can be reduced. Also, even if the backlash acceleration amount is too large and the servomotor overshoots during reversal and overshoot occurs, the overshoot reverses the position deviation and raises the reversal value. Since the integrated value of the integrator is rapidly reduced by the gain, the overshoot is also quickly corrected, and it is possible to prevent the incision from being generated inside the processing surface.
又、バックラッシュ補正期間、速度偏差に設定所定値
を乗じた値にバックラッシュ加速量を加算してバックラ
ッシュ加速補正を行い、速かに積分器の積分値を上昇さ
せ、静摩擦に打ち勝つ負の積分器出力を出させるように
した。In addition, during the backlash correction period, the backlash acceleration amount is added to the value obtained by multiplying the speed deviation by the set predetermined value to perform the backlash acceleration correction, and the integral value of the integrator is quickly increased, and the negative friction that overcomes the static friction is overcome. The output of the integrator was output.
実施例 第1図は、本発明を実施する一実施例のブロック線図
で、速度ループ制御をIP制御(積分,比例制御)する例
を示している。従来のサーボ系のブロック線図と相違す
る点は、符号2の伝達関数が加えられている点である。Embodiment FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, showing an example in which the speed loop control is performed by IP control (integral and proportional control). The difference from the block diagram of the conventional servo system is that a transfer function denoted by reference numeral 2 is added.
すなわち、伝達関数1のKPは位置ループにおけるポ
ジションゲイン、伝達関数2は、バックラッシュ補正が
行われないときはパラメータαの値が「0」にされ、バ
ックラッシュ補正を行うときにはパラメータαの値が設
定値にセットされ、速度ループの積分制御のゲインを上
昇させるものである。伝達関数3,4は速度ループの積分
器の伝達関数でk1は固定の積分ゲインを表す。伝達関数
5のk2は速度ループの比例ゲイン、伝達関数6は電流ル
ープを表し、通常ゲインは「1」である。また、伝達関
数7はサーボモータの伝達関数を表し、Jmはモータイナ
ーシャ、Ktはトルク定数である。伝達関数8はモータの
速度を積分し位置を求める伝達関数である。That is, KP of the transfer function 1 is the position gain in the position loop, and the transfer function 2 is such that the value of the parameter α is set to “0” when the backlash correction is not performed, and the value of the parameter α is set when the backlash correction is performed. It is set to a set value to increase the gain of the integral control of the speed loop. Transfer functions 3 and 4 are transfer functions of the integrator of the speed loop, and k1 represents a fixed integral gain. K2 of the transfer function 5 represents a proportional gain of the speed loop, transfer function 6 represents a current loop, and the gain is normally "1". Further, the transfer function 7 represents a transfer function of the servomotor, where Jm is motor inertia and Kt is a torque constant. The transfer function 8 is a transfer function for calculating the position by integrating the speed of the motor.
バックラッシュ補正が行われないときには、パラメー
タαの値は「0」にセットされ、従来と同様のサーボモ
ータの制御が行われる。When the backlash correction is not performed, the value of the parameter α is set to “0”, and the same servo motor control as in the related art is performed.
バックラッシュ補正が行われないときには、数値制御
装置から出力された位置指令Pcからサーボモータに取付
けられたパルスコーダ等の検出器で検出された位置のフ
ィードバック信号Pfを減じて位置偏差を求め、ポジショ
ンゲインKPを乗じて速度指令Vcを求め、該速度指令Vc
からパルスコーダ等で検出されるモータの実速度のフィ
ードバック信号Vfを減じて速度偏差を求め、バックラッ
シュ補正時でないときはパラメータα=0,バックラッシ
ュ加速量BA=0であるから、上記速度偏差を積分し(蓄
積し)、積分値Iを求め、これに積分ゲインk1を乗じた
値から速度フィードバック信号Vfに比例ゲインk2を乗じ
た値を減じてトルク指令値Tcを求め、電流ループ6に引
き渡し、サーボモータを制御する。When the backlash correction is not performed, the position deviation is obtained by subtracting the position feedback signal Pf detected by a detector such as a pulse coder attached to the servo motor from the position command Pc output from the numerical controller, and obtaining the position gain. The speed command Vc is obtained by multiplying by KP.
From the feedback signal Vf of the actual speed of the motor detected by a pulse coder or the like to determine the speed deviation. When the backlash correction is not being performed, the parameter α = 0 and the backlash acceleration BA = 0. Integrate (accumulate) to determine the integral value I, subtract the value obtained by multiplying the integral gain k1 by the value obtained by multiplying the speed feedback signal Vf by the proportional gain k2 to obtain the torque command value Tc, and deliver it to the current loop 6. Control the servo motor.
また、位置指令Pcの符号が変わるとき、すなわち、サ
ーボモータの回転方向が反転するとき、数値制御装置か
ら位置のバックラッシュ補正量が出力され、位置偏差が
「0」になったとき、このときバックラッシュ補正量が
位置偏差に加算されると共に設定されたバックラッシュ
加速量が加算される。これまでの動作は従来のバックラ
ッシュ補正と同じであるが、本発明においては、さらに
パラメータαの値が設定値の値にセットされ、速度ルー
プの積分制御のゲインを上げる。サーボモータの回転方
向が反転する直前はサーボモータの回転速度は「0」に
近づき、サーボモータは速度ループの積分器の出力によ
るトルク指令値Tcによって駆動され、サーボモータの回
転が停止する状態では、摩擦抵抗によってサーボモータ
の出力トルクが打ち消される状態で停止することとな
る。すなわち、積分器の出力はサーボモータを今までと
同じ方向に駆動しようとする出力(例えばプラス方向の
出力)を出している。そこで、位置のバックラッシュ補
正量が位置偏差に加算され、位置偏差にポジションゲイ
ンKPが乗じられ、速度指令が求められ、さらに設定さ
れたパラメータαによってその速度指令が(1+α)倍
され(速度フィードバック信号は「0」)、これにバッ
クラッシュ加速量が加算されるから、積分器の積分値は
急速に反転し、摩擦抵抗に打ち勝って反転方向(例えば
マイナス方向)にサーボモータを駆動するだけのトルク
指令値Tcを出すようになる。その結果、サーボモータの
回転方向の反転が速かに行われ、象限突起を減少させる
こととなる。また、バックラッシュ加速量が少し大きく
設定されていて、サーボモータの反転時のモータ速度が
速度指令Vcより速くなっても、パラメータαによって速
度ループの積分制御のゲインが上げられているので、積
分器の積分値は急速に小さくなり、オーバーシュートは
ただちに改善され、切削面の内側への切り込みも少なく
なる。Further, when the sign of the position command Pc changes, that is, when the rotation direction of the servo motor is reversed, the backlash correction amount of the position is output from the numerical controller, and when the position deviation becomes “0”, The backlash correction amount is added to the position deviation, and the set backlash acceleration amount is added. The operation so far is the same as the conventional backlash correction, but in the present invention, the value of the parameter α is further set to the set value, and the gain of the integral control of the speed loop is increased. Immediately before the rotation direction of the servomotor is reversed, the rotation speed of the servomotor approaches “0”, the servomotor is driven by the torque command value Tc by the output of the integrator of the speed loop, and in a state where the rotation of the servomotor is stopped. Therefore, the motor stops in a state where the output torque of the servo motor is canceled by the frictional resistance. That is, the output of the integrator is an output (for example, an output in the plus direction) for driving the servo motor in the same direction as before. Then, the backlash correction amount of the position is added to the position deviation, the position deviation is multiplied by the position gain KP, a speed command is obtained, and the speed command is multiplied by (1 + α) by the set parameter α (speed feedback). The signal is "0"), and the backlash acceleration amount is added to the signal. Therefore, the integrated value of the integrator rapidly reverses, and only drives the servo motor in the reverse direction (for example, the minus direction) by overcoming the frictional resistance. The torque command value Tc is issued. As a result, the rotation direction of the servomotor is quickly reversed, and the number of quadrant projections is reduced. Even if the backlash acceleration amount is set slightly larger and the motor speed at the time of reversal of the servomotor becomes faster than the speed command Vc, the gain of the speed loop integration control is increased by the parameter α. The integrated value of the vessel rapidly decreases, the overshoot is immediately improved, and the inward cut of the cutting surface is reduced.
第2図は本発明の一実施例を実施するNC工作機械のブ
ロック図で、符号11はコンピュータ内蔵の数値制御装置
(以下、CNCという)、符号12は共有メモリで、CNC11か
ら出力される位置指令等をデジタルサーボ回路13に受け
渡したり、デジタルサーボ回路13から出力される信号を
CNC11へ受け渡す作用を行う。また、デジタルサーボ回
路13は、プロセッサ(CPU),ROM,RAM等を有し、工作機
械14のサーボモータを駆動するサーボ回路の処理をソフ
トウェアで実行し、各軸のサーボモータを駆動制御す
る。なお、第2図に示すようなデジタルサーボ回路付き
のNC工作機械はすでに公知であるので、その詳細な説明
は省略する。FIG. 2 is a block diagram of an NC machine tool for implementing one embodiment of the present invention. Numeral 11 denotes a numerical controller (hereinafter referred to as CNC) built in a computer, and numeral 12 denotes a shared memory, and a position outputted from the CNC 11. Command or the like to the digital servo circuit 13 or the signal output from the digital servo circuit 13
Performs the function of handing over to CNC11. The digital servo circuit 13 has a processor (CPU), a ROM, a RAM, and the like, executes a process of a servo circuit that drives a servomotor of the machine tool 14 by software, and controls the drive of the servomotor of each axis. Since the NC machine tool with a digital servo circuit as shown in FIG. 2 is already known, a detailed description thereof will be omitted.
第3図は同実施例におけるデジタルサーボ回路13のプ
ロセッサが所定周期毎実行する速度ループ処理のフロー
チャートである。FIG. 3 is a flowchart of a speed loop process executed by the processor of the digital servo circuit 13 in the embodiment at predetermined intervals.
まず、CNC11からバックラッシュ補正指令として、位
置のバックラッシュ補正量が送られてきたか否か判断し
(ステップS1)、送られてきてなければ、タイマTが
「0」か否か判断し(ステップS6)、タイマTが「0」
ならば、位置ループで算出された速度指令Vcからパルス
コーダ等からの速度フィードバック信号Vfを減じて速度
偏差を求め、この速度偏差を積算するレジスタR(I)
に加算し、積分値Iを得る(ステップS9)。そして、こ
のレジスタR(I)に記憶された積分値Iに積分ゲイン
k1を乗じた値から速度フィードバック信号Vfに比例ゲイ
ンk2を乗じた値を減じてトルク指令値Tcを求め、このト
ルク指定値Tcを電流ループへ引き渡し(ステップS10,S1
1)、当該周期の速度ループの処理を終了する。すなわ
ち、従来の同様の速度ループ処理を行う。First, it is determined whether or not a backlash correction amount of a position has been sent as a backlash correction command from the CNC 11 (step S1). If not, it is determined whether or not the timer T is "0" (step S1). S6), Timer T is "0"
Then, a speed deviation is obtained by subtracting the speed feedback signal Vf from a pulse coder or the like from the speed command Vc calculated in the position loop, and a register R (I) for integrating the speed deviation.
To obtain an integral value I (step S9). Then, an integral gain is added to the integral value I stored in the register R (I).
The torque command value Tc is obtained by subtracting the value obtained by multiplying the speed feedback signal Vf by the proportional gain k2 from the value obtained by multiplying the speed feedback signal Vf by k1 and passing the specified torque value Tc to the current loop (steps S10 and S1).
1), end the processing of the speed loop of the cycle. That is, a speed loop process similar to the conventional one is performed.
一方、CNC11からバックラッシュ補正指令が出力さ
れ、それをステップS1で検出すると、プロセッサはエラ
ーカウンタに記憶する位置偏差値の符号が反転したか否
か判断する(ステップS2)。すなわち、バックラッシュ
補正量の符号が正であれば位置偏差値が「0」もしくは
正の値になったか否か、また、バックラッシュ補正量の
符号が負であれば、位置偏差値が「0」もしくは負の値
になったか否か判断し、位置偏差値の符号が反転してな
ければステップS6,S9〜S11の前述した処理を行う。そし
て、位置偏差値の符号が反転すれば、タイマTを設定値
にセットし、位置のバックラッシュ補正データ(補正
量)をエラーカウンタに加算し、バックラッシュ補正デ
ータをクリアする(ステップS3〜S5)。次に、タイマT
が「0」か否か判断し、「0」でないので、速度指令Vc
から速度フィードバック信号Vfを減じた値に設定パラメ
ータαに「1」加算した値を乗じた値を積分器としての
レジスタR(I)に加算すると共に設定されたバックラ
ッシュ加速量BAを加算し、タイマTから「1」減算する
(ステップS6〜S8)。そして、上記レジスタR(I)の
値に積分ゲインk1を乗じた値から速度フィードバック信
号Vfに比例ゲインk2を乗じた値を減じてトルク指令値Tc
を求め、電流ループへ引き渡し(ステップS10,S11)、
当該周期の速度ループ処理を終了する。On the other hand, when the backlash correction command is output from the CNC 11 and detected in step S1, the processor determines whether the sign of the position deviation value stored in the error counter has been inverted (step S2). That is, if the sign of the backlash correction amount is positive, it is determined whether the position deviation value is “0” or a positive value. If the sign of the backlash correction amount is negative, the position deviation value is “0”. Or a negative value, and if the sign of the position deviation value is not inverted, the above-described processing of steps S6, S9 to S11 is performed. If the sign of the position deviation value is inverted, the timer T is set to the set value, the backlash correction data (correction amount) of the position is added to the error counter, and the backlash correction data is cleared (steps S3 to S5). ). Next, the timer T
Is determined to be "0" or not, and since it is not "0", the speed command Vc
A value obtained by multiplying the value obtained by subtracting the speed feedback signal Vf from the set value and the value obtained by adding “1” to the setting parameter α is added to the register R (I) as an integrator, and the set backlash acceleration amount BA is added. "1" is subtracted from the timer T (steps S6 to S8). Then, the value obtained by multiplying the value of the register R (I) by the integral gain k1 is subtracted by the value obtained by multiplying the speed feedback signal Vf by the proportional gain k2 to obtain a torque command value Tc.
Is obtained and passed to the current loop (steps S10 and S11),
The speed loop process of the cycle ends.
次の周期では、バックラッシュ補正データがステップ
S5でクリアされているから、ステップS1からステップS6
へ移行し、タイマTが「0」でなければ前述同様ステッ
プS7,S8,S10,S11の処理を行う。すなわち、タイマTに
セットされた時間に達するまで、バックラッシュ加速補
正を行うと共に、積分制御のゲインをパラメータα分上
昇させた処理(ステップS7)を行って積分処理を行う。In the next cycle, the backlash correction data
Since it was cleared in S5, steps S1 to S6
If the timer T is not "0", the processes of steps S7, S8, S10, and S11 are performed as described above. That is, until the time set in the timer T is reached, the backlash acceleration correction is performed, and the process of increasing the gain of the integration control by the parameter α (step S7) is performed to perform the integration process.
そして、タイマTが「0」になるとステップS6からステ
ップS9へ移行し、通常の速度ループ処理に戻る。When the timer T becomes "0", the process proceeds from step S6 to step S9, and returns to the normal speed loop process.
以上が本実施例の動作処理であるが、上記実施例にお
いては、速度ループの制御をIP制御(積分,比例制御)
で行った例を示したが、PI制御(比例,積分制御)で行
う場合も同様で、サーボモータの反転時に積分器の積分
値を急速に反転するために積分器に入力される速度偏差
を設定バックラッシュ補正期間中(1+α)倍し、かつ
バックラッシュ加速量を加算するようにすればよい。The above is the operation processing of the present embodiment. In the above embodiment, the control of the speed loop is performed by IP control (integral and proportional control).
The same applies to PI control (proportional / integral control), and the speed deviation input to the integrator for rapidly inverting the integral value of the integrator when the servomotor is inverted is described. What is necessary is just to multiply (1 + α) times during the set backlash correction period and add the backlash acceleration amount.
また、バックラッシュ加速量は速度指令値に加算するよ
うにしてもよい。Further, the backlash acceleration amount may be added to the speed command value.
発明の効果 本願第1発明においては、サーボモータの回転方向反
転時に速度ループの積分制御のゲインを上昇させ、速度
ループの積分器の積分値出力を急速に反転させ、トルク
指令値を急速に反転させてサーボモータを駆動するよう
にしたから、反転するサーボモータの遅れは少なくな
り、象限突起を減少させることができる。しかも、速度
ループの積分制御のゲインのみを上昇させ、比例ゲイン
は上昇させていないから、比例ゲインを高くすると生じ
る短い時間での機械的な共振により速度ループが発振し
てしまうということはなく、さらに、この積分制御のゲ
インを高くする期間は、方向が反転する短い期間である
から、積分制御のゲイン増大によって生じるハンチング
等の低い周波数での振動を誘発することもない。そし
て、積分制御のゲインが上昇しているので、バックラッ
シュ加速量が大きすぎて、反転時のサーボモータの速度
がオーバーシュートしたとしてもそのオーバーシュート
は速かに停止されるので、切削面の内側への切り込みも
少なくなり、バックラッシュ加速量を機械毎に厳密に設
定しなくても、象限突起及び切り込みすぎを減少させる
ことができ、バックラッシュ加速の負担を低減させるこ
とができる。Effect of the Invention In the first invention of the present application, when the rotation direction of the servomotor is reversed, the gain of the integral control of the speed loop is increased, the integrated value output of the integrator of the speed loop is rapidly reversed, and the torque command value is rapidly reversed. Since the servo motor is driven in such a manner, the delay of the reversing servo motor is reduced and the number of quadrant protrusions can be reduced. Moreover, since only the gain of the integral control of the speed loop is increased, and the proportional gain is not increased, the speed loop does not oscillate due to mechanical resonance in a short time caused by increasing the proportional gain. Furthermore, since the period during which the gain of the integral control is increased is a short period in which the direction is reversed, vibration at a low frequency such as hunting caused by an increase in the gain of the integral control is not induced. And, since the gain of the integral control is increasing, even if the backlash acceleration amount is too large and the speed of the servo motor at the time of reversal overshoots, the overshoot is stopped quickly, so the cutting surface The number of cuts on the inside is reduced, and the quadrant projections and cuts can be reduced too much without setting the backlash acceleration amount strictly for each machine, and the burden of backlash acceleration can be reduced.
又、本願第2発明においては、サーボモータの回転方
向反転時に、速度偏差に設定所定値を乗じた値にバック
ラッシュ加速量を加算して積分し速度ループの積分器の
積分値出力を急速に反転させ、トルク指令値を急速に反
転させてサーボモータを駆動するようにしたから、反転
するサーボモータの遅れは少なくなり、象限突起を減少
させることができる。Further, in the second invention of the present application, when the rotation direction of the servo motor is reversed, the value obtained by multiplying the speed deviation by a predetermined value is added to the backlash acceleration amount and integrated, and the integrated value output of the integrator of the speed loop is rapidly increased. Since the servo motor is driven by reversing the torque command value rapidly, the delay of the reversing servo motor is reduced and the number of quadrant protrusions can be reduced.
第1図は本発明の一実施例におけるサーボ系のブロック
線図、第2図は同実施例を実施するCNC工作機械のブロ
ック図、第3図は同実施例におけるデジタルサーボ回路
のプロセッサが行う速度ループ処理のフローチャートで
ある。 KP……ポジションゲイン、α……パラメータ、BA……
バックラッシュ加速量、k1……積分ゲイン、k2……比例
ゲイン。FIG. 1 is a block diagram of a servo system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a CNC machine tool for implementing the embodiment, and FIG. 3 is performed by a processor of a digital servo circuit according to the embodiment. It is a flowchart of a speed loop process. KP …… Position gain, α …… Parameter, BA ……
Backlash acceleration amount, k1 ... integral gain, k2 ... proportional gain.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−269212(JP,A) 特開 昭58−144582(JP,A) 特開 昭60−116004(JP,A) 特開 昭57−139820(JP,A) 特開 昭62−182803(JP,A) 特開 昭59−8008(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-63-269212 (JP, A) JP-A-58-144822 (JP, A) JP-A-60-116004 (JP, A) JP-A-57-139820 (JP, A) , A) JP-A-62-182803 (JP, A) JP-A-59-8008 (JP, A)
Claims (2)
のバックラッシュ補正制御方法において、サーボモータ
の回転方向が反転する時、バックラッシュのための位置
の補正量を位置指令に補正し、且つ、速度ループ積分器
の反転を早めるために、所定期間、速度ループの積分制
御のゲインのみを設定所定量だけ上昇させると共に設定
補正量を速度指令に加算してバックラシュ加速補正を行
うことを特徴とするサーボモータのバックラッシュ補正
制御方法。1. A backlash correction control method for a servomotor that drives a feed shaft of a machine tool, wherein when a rotation direction of the servomotor is reversed, a correction amount of a position for backlash is corrected to a position command, and In order to accelerate the reversal of the speed loop integrator, the backlash acceleration correction is performed by increasing only the gain of the speed loop integration control by a predetermined amount and adding the set correction amount to the speed command for a predetermined period. Backlash compensation control method for servomotors.
のバックラッシュ補正制御方法において、サーボモータ
の回転方向が反転する時、バックラッシュのための位置
の補正量を位置指令に補正すると共に、所定期間、速度
指令からサーボモータの実速度を減じた速度偏差に1以
上の設定所定値を乗じて得られた値に設定補正量を加算
し、この加算した値を積分し、この積分値に積分ゲイン
を乗じた値を速度ループの積分器の出力としたことを特
徴とするサーボモータのバックラッシュ補正制御方法。2. A backlash correction control method for a servomotor that drives a feed shaft of a machine tool, wherein when a rotation direction of the servomotor is reversed, a position correction amount for the backlash is corrected to a position command. During a predetermined period, a set correction amount is added to a value obtained by multiplying a speed deviation obtained by subtracting the actual speed of the servo motor from the speed command by one or more set predetermined values, and the added value is integrated. A backlash correction control method for a servomotor, wherein a value multiplied by an integral gain is used as an output of an integrator of a speed loop.
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1989
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