JP3918884B2 - サーボ制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円弧切削工作機械の送り軸を駆動するサーボ制御方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円弧切削工作機械においてテーブルをボールネジを介してサーボモータにより駆動するサーボ制御方法として、図５のブロック図に示された構成をとるものがある（たとえば、特開平７−５９２６号公報）。図５において、ＮＣ装置８からの位置指令１５に追従してサーボモータ１を介してボールネジ２０、テーブル２が駆動され、テーブル２の位置を検出する別置パルスジェネレータ４からのフィードバックパルス１９をパルスカウンタ７でカウントし、その計数値と前記位置指令１５との偏差が０となるような位置ループが構成されている。また、前記サーボモータ１に直結されたパルスジェネレータ３からのフィードバックパルス１８はＦ／Ｖ変換器６で速度に変換され、速度ループゲイン１３の前段に負帰還されるとともに、位置ループゲイン１０の後段にも負帰還され、速度ループが構成されている。積分器１４は速度偏差に積分補償ゲイン１１、１２（１／Ｔｉｈ、１／Ｔｉ、１／Ｔｉｈ＞１／Ｔｉ、Ｔｉｈ、Ｔｉは積分時定数）を乗じた値を積算する。さらに、前記積分器１４で積算された値と前記Ｆ／Ｖ変換器６からの速度フィードバックとの偏差に前記速度ループゲイン１３を乗じてトルク指令値１６が得られる。電流アンプ５はこのトルク指令値１６に応じた電流指令１７をサーボモータ１に出力する。補償器９で行われる処理を図６のフローチャートで説明する。補償器９はＮＣ装置８から出力される位置指令１５を監視し、切削方向反転時期を判断する（ステップ１）。切削方向が反転すれば、積分補償ゲイン１２（１／Ｔｉ）を積分補償ゲイン１１（１／Ｔｉｈ）に切り換える（ステップ２）。補償器９はトルク設定値たとえば前記トルク指令値１６の限界値すなわち静止摩擦を打ち消すトルク値と前記トルク指令値１６とを比較し（ステップ３）、現在のトルク指令値がトルク設定値に達したら積分補償ゲイン１１をもとの積分補償ゲイン１２にもどす（ステップ４）。なお、積分補償ゲイン１１と１２の切り換えは図５の切り換え手段２１で行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５の構成では、別置パルスジェネレータ４からの位置フィードバックパルスを用いて位置制御を行った場合、機械的な外乱により、トルク指令値１６が脈動することがある。また、別置パルスジェネレータ４を用いなくても切削方向反転時に軸が移動と停止をくりかえした場合にもトルク指令が振動的になる。したがって、図７に示すように従来のサーボ制御方法では脈動現象が発生した場合、本来の補償区間の途中でトルク指令値１６がトルク設定値（静止摩擦をキャンセルする値）に達してしまうため、補償が早く終了して積分補償ゲインが小さくなり、速度の立ち上がりが遅れてしまうという問題があった。
そこで本発明は、補償器の誤動作を防ぎ、象限切り換わり時に発生する突起の補償を確実に行える方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、位置および速度フィードバックループを有し、工作機械の送り軸を駆動するサーボ制御方法であって、バックラッシュによる誤差を除去したのちにＮＣ装置の位置指令から切削方向反転時期を予測し、切削方向反転時に積分時定数を小さくし、トルク指令値がトルク設定値に達した後に前記積分時定数をもとにもどすようにしたサーボ制御方法において、前記トルク指令値と前記トルク設定値との比較前に前記トルク指令値を平滑化するようにし、また、トルク指令値として、位置フィードバックを零としたときの位置偏差に応じて作成した仮想トルク指令値を用いるようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例を説明するためのブロック図である。図１において、２２はトルクフィルタであり、トルク指令値１６がトルクフィルタ２２を経て平滑化され、補償器９に入力する。したがって、トルク指令値の脈動が軽減される。動作については図５と同様であり、図５と同じ番号で示されたものは説明を省略する。
図２は本発明の第２の実施例を説明するためのブロック図である。補償器９はＮＣ装置８からの位置指令値１５を入力し、仮想トルク指令を作成する。この仮想トルク指令がトルク設定値（静止摩擦をキャンセルする値）に達したら積分ゲインを１１から１２に戻す。図３は補償器９の動作を表すフローチャートである。補償器９はＮＣ装置８より出力される位置指令を監視し、位置指令と位置出力の遅れを考慮して、現在の切削位置を推定し、象限の切り替わり時期を予測する（ステップ１）。補償器９は予測された切削方向反転時期に来たら積分ゲインを１２から１１に大きくする（ステップ２）。補償器９は位置フィードバック移動量を零として位置偏差を作成し、その位置偏差から仮想トルク指令を作成する（ステップ３）。補償器９は仮想トルク指令が静止摩擦に達したら積分ゲイン１１を通常の積分ゲイン１２に戻す（ステップ４）。
図４に本実施例を用いた場合の仮想トルク指令、トルク指令および速度フィードバックの波形を示す。
本発明では、性質のことなる非線形要素を同時に補償しないように、まず、ボールネジ等によるバックラッシュの影響を公知の手段で除去し、その後摩擦の影響を除去するようにしている。
なお、図１、図２はＩ−Ｐ制御の例であるが、ＰＩ制御においても同様の効果が得られる。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、補償器に入力するトルク指令値をトルクフィルタに通すことにより、また、仮想トルク指令が静止摩擦に達したら積分ゲインを切り換えるようにすることにより、トルク指令値の脈動を軽減させるので、確実な真円突起の補償が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するためのブロック図
【図２】本発明の第２の実施例を説明するためのブロック図
【図３】本発明の補償器の動作を説明するフローチャート
【図４】仮想トルク指令、トルク指令および速度フィードバック波形
【図５】従来のサーボ制御方法を説明するためのブロック図
【図６】従来の補償器の動作を説明するフローチャート
【図７】従来のサーボ制御方法のトルク指令値の脈動を表す図
【符号の説明】
１ サーボモータ １３ 速度ループゲイン
２ テーブル １４ 積分器
３ パルスジェネレータ １５ 位置指令
４ 別置パルスジェネレータ １６ トルク指令値
５ 電流アンプ １７ 電流指令
６ Ｆ／Ｖ変換器 １８、１９ フィードバックパルス
７ パルスカウンタ ２０ ボールネジ
８ ＮＣ装置 ２１ 切り換え手段
９ 補償器 ２２ トルクフィルタ
１０ 位置ループゲイン
１１、１２ 積分補償ゲイン
【発明の属する技術分野】
本発明は円弧切削工作機械の送り軸を駆動するサーボ制御方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円弧切削工作機械においてテーブルをボールネジを介してサーボモータにより駆動するサーボ制御方法として、図５のブロック図に示された構成をとるものがある（たとえば、特開平７−５９２６号公報）。図５において、ＮＣ装置８からの位置指令１５に追従してサーボモータ１を介してボールネジ２０、テーブル２が駆動され、テーブル２の位置を検出する別置パルスジェネレータ４からのフィードバックパルス１９をパルスカウンタ７でカウントし、その計数値と前記位置指令１５との偏差が０となるような位置ループが構成されている。また、前記サーボモータ１に直結されたパルスジェネレータ３からのフィードバックパルス１８はＦ／Ｖ変換器６で速度に変換され、速度ループゲイン１３の前段に負帰還されるとともに、位置ループゲイン１０の後段にも負帰還され、速度ループが構成されている。積分器１４は速度偏差に積分補償ゲイン１１、１２（１／Ｔｉｈ、１／Ｔｉ、１／Ｔｉｈ＞１／Ｔｉ、Ｔｉｈ、Ｔｉは積分時定数）を乗じた値を積算する。さらに、前記積分器１４で積算された値と前記Ｆ／Ｖ変換器６からの速度フィードバックとの偏差に前記速度ループゲイン１３を乗じてトルク指令値１６が得られる。電流アンプ５はこのトルク指令値１６に応じた電流指令１７をサーボモータ１に出力する。補償器９で行われる処理を図６のフローチャートで説明する。補償器９はＮＣ装置８から出力される位置指令１５を監視し、切削方向反転時期を判断する（ステップ１）。切削方向が反転すれば、積分補償ゲイン１２（１／Ｔｉ）を積分補償ゲイン１１（１／Ｔｉｈ）に切り換える（ステップ２）。補償器９はトルク設定値たとえば前記トルク指令値１６の限界値すなわち静止摩擦を打ち消すトルク値と前記トルク指令値１６とを比較し（ステップ３）、現在のトルク指令値がトルク設定値に達したら積分補償ゲイン１１をもとの積分補償ゲイン１２にもどす（ステップ４）。なお、積分補償ゲイン１１と１２の切り換えは図５の切り換え手段２１で行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５の構成では、別置パルスジェネレータ４からの位置フィードバックパルスを用いて位置制御を行った場合、機械的な外乱により、トルク指令値１６が脈動することがある。また、別置パルスジェネレータ４を用いなくても切削方向反転時に軸が移動と停止をくりかえした場合にもトルク指令が振動的になる。したがって、図７に示すように従来のサーボ制御方法では脈動現象が発生した場合、本来の補償区間の途中でトルク指令値１６がトルク設定値（静止摩擦をキャンセルする値）に達してしまうため、補償が早く終了して積分補償ゲインが小さくなり、速度の立ち上がりが遅れてしまうという問題があった。
そこで本発明は、補償器の誤動作を防ぎ、象限切り換わり時に発生する突起の補償を確実に行える方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、位置および速度フィードバックループを有し、工作機械の送り軸を駆動するサーボ制御方法であって、バックラッシュによる誤差を除去したのちにＮＣ装置の位置指令から切削方向反転時期を予測し、切削方向反転時に積分時定数を小さくし、トルク指令値がトルク設定値に達した後に前記積分時定数をもとにもどすようにしたサーボ制御方法において、前記トルク指令値と前記トルク設定値との比較前に前記トルク指令値を平滑化するようにし、また、トルク指令値として、位置フィードバックを零としたときの位置偏差に応じて作成した仮想トルク指令値を用いるようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例を説明するためのブロック図である。図１において、２２はトルクフィルタであり、トルク指令値１６がトルクフィルタ２２を経て平滑化され、補償器９に入力する。したがって、トルク指令値の脈動が軽減される。動作については図５と同様であり、図５と同じ番号で示されたものは説明を省略する。
図２は本発明の第２の実施例を説明するためのブロック図である。補償器９はＮＣ装置８からの位置指令値１５を入力し、仮想トルク指令を作成する。この仮想トルク指令がトルク設定値（静止摩擦をキャンセルする値）に達したら積分ゲインを１１から１２に戻す。図３は補償器９の動作を表すフローチャートである。補償器９はＮＣ装置８より出力される位置指令を監視し、位置指令と位置出力の遅れを考慮して、現在の切削位置を推定し、象限の切り替わり時期を予測する（ステップ１）。補償器９は予測された切削方向反転時期に来たら積分ゲインを１２から１１に大きくする（ステップ２）。補償器９は位置フィードバック移動量を零として位置偏差を作成し、その位置偏差から仮想トルク指令を作成する（ステップ３）。補償器９は仮想トルク指令が静止摩擦に達したら積分ゲイン１１を通常の積分ゲイン１２に戻す（ステップ４）。
図４に本実施例を用いた場合の仮想トルク指令、トルク指令および速度フィードバックの波形を示す。
本発明では、性質のことなる非線形要素を同時に補償しないように、まず、ボールネジ等によるバックラッシュの影響を公知の手段で除去し、その後摩擦の影響を除去するようにしている。
なお、図１、図２はＩ−Ｐ制御の例であるが、ＰＩ制御においても同様の効果が得られる。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、補償器に入力するトルク指令値をトルクフィルタに通すことにより、また、仮想トルク指令が静止摩擦に達したら積分ゲインを切り換えるようにすることにより、トルク指令値の脈動を軽減させるので、確実な真円突起の補償が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するためのブロック図
【図２】本発明の第２の実施例を説明するためのブロック図
【図３】本発明の補償器の動作を説明するフローチャート
【図４】仮想トルク指令、トルク指令および速度フィードバック波形
【図５】従来のサーボ制御方法を説明するためのブロック図
【図６】従来の補償器の動作を説明するフローチャート
【図７】従来のサーボ制御方法のトルク指令値の脈動を表す図
【符号の説明】
１ サーボモータ １３ 速度ループゲイン
２ テーブル １４ 積分器
３ パルスジェネレータ １５ 位置指令
４ 別置パルスジェネレータ １６ トルク指令値
５ 電流アンプ １７ 電流指令
６ Ｆ／Ｖ変換器 １８、１９ フィードバックパルス
７ パルスカウンタ ２０ ボールネジ
８ ＮＣ装置 ２１ 切り換え手段
９ 補償器 ２２ トルクフィルタ
１０ 位置ループゲイン
１１、１２ 積分補償ゲイン
Claims (3)
- 位置および速度フィードバックループを有し、工作機械の送り軸を駆動するサーボ制御方法であって、バックラッシュによる誤差を除去したのちにＮＣ装置の位置指令から切削方向反転時期を予測し、切削方向反転時に積分時定数を小さくし、トルク指令値がトルク設定値に達した後に前記積分時定数をもとにもどすようにしたサーボ制御方法において、前記トルク指令値と前記トルク設定値との比較前に前記トルク指令値を平滑化することを特徴とするサーボ制御方法。
- 前記ＮＣ装置の位置指令に対する位置フィードバック信号が、サーボモータにより駆動される負荷に取りつけられたパルスジェネレータから送出されるようにしたことを特徴とする請求項１記載のサーボ制御方法。
- 位置および速度フィードバックループを有し、工作機械の送り軸を駆動するサーボ制御方法であって、バックラッシュによる誤差を除去したのちにＮＣ装置の位置指令から切削方向反転時期を予測し、切削方向反転時に積分時定数を小さくし、トルク指令値がトルク設定値に達した後に前記積分時定数をもとにもどすようにしたサーボ制御方法において、前記トルク指令値として、位置フィードバックを零としたときの位置偏差に応じて作成した仮想トルク指令値を用いることを特徴とするサーボ制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35362796A JP3918884B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | サーボ制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35362796A JP3918884B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | サーボ制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10177407A JPH10177407A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3918884B2 true JP3918884B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=18432131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35362796A Expired - Fee Related JP3918884B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | サーボ制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3918884B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3552988B2 (ja) | 1999-11-29 | 2004-08-11 | 株式会社安川電機 | サーボ制御方法 |
| JP4296470B2 (ja) * | 2002-09-12 | 2009-07-15 | 株式会社安川電機 | サーボ制御装置 |
| JP6512814B2 (ja) * | 2014-12-16 | 2019-05-15 | キヤノン株式会社 | 制御装置、光学機器、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体 |
| CN115284070B (zh) * | 2022-07-18 | 2024-04-16 | 武汉理工大学 | 数控机床负载定位误差补偿方法、装置、电子设备及介质 |
-
1996
- 1996-12-16 JP JP35362796A patent/JP3918884B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10177407A (ja) | 1998-06-30 |
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