JP4838817B2 - ロストモーション解消制御装置 - Google Patents

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本発明は、ロストモーション解消制御装置に関し、位置決め制御装置におけるバックラッシュの影響を解消して正確な位置決めをすることができるように工夫したものである。
工作機械等における位置決め機械では、電動機の駆動力を、ギア等の減速機により、駆動対象である負荷に伝達して、負荷を移動させている。この場合、負荷の位置を検出し、この負荷の位置が指令位置に一致するように、電動機の駆動をフィードバック制御している。
図16は、工作機械のテーブルを位置制御する制御系を概念的に示すものである。
図16に示すように、負荷であるテーブル1は、ボールネジ駆動機構2のボールナット2aに固定されており、このボールナット2aにはボールネジ軸2bが螺合している。モータ3の回転力は、減速機4を介してボールネジ軸2bに伝達されるようになっている。
したがって、モータ3が回転駆動すると、この回転力は減速機4を介してボールネジ軸2bに伝達され、この回転力はボールネジ駆動機構2により直線運動力に変換されて、テーブル1が往復移動する。
また、テーブル(負荷)2の位置は負荷位置検出センサ(図示省略)により検出されて、負荷位置を示す負荷位置信号θLが出力される。またモータ3の回転速度はモータ回転速度検出センサ(図示省略)により検出されて、モータ回転速度を示すモータ検出速度信号VMDが出力される。
フィードバック制御装置10は、位置制御部11と速度制御部12と電流制御部13を有している。
位置制御部11は、NC装置20から送られてくる位置指令θOと負荷位置信号θLとの偏差を求め、この偏差に位置ループゲインを乗算してモータ速度指令VMOを出力する。
速度制御部12は、モータ速度指令VMOとモータ検出速度信号VMDとの偏差を求め、この偏差をPI演算(比例積分演算)等してトルク指令τを出力する。
電流制御部13は、トルク指令τに応じた値の電流をモータ3に供給する。この場合、図示はしないが、最適電流値となるようにフィードバック制御する電流ループ制御系が形成されている。
このように、モータ3の駆動力を減速機4により負荷1に伝達する、ギア駆動の場合は、噛み合っている一方の歯車の歯と、他方の歯車の歯の間は、歯面が両側同時に接触することがないように構成されている。この歯と歯の隙間をバックラッシュという。
ここで、モータ3のモータ軸に連結された歯車と、負荷側に接続された歯車との関係を、図17を参照して説明する。なお図17では、歯車に備えた歯の一部のみを図示している。
また、モータ軸に連結された歯車を「モータ側歯車GM」、負荷側に接続された歯車を「負荷側歯車GL」として説明をする。
図17(a)は、モータ側歯車GMの歯面と負荷側歯車GLの歯面とが接触し、モータ側歯車GMが右回転することにより負荷側歯車GLが左回転している状態を示している。
図17(b)は、モータ側歯車GMの歯面と負荷側歯車GLの歯面とが非接触となり、モータ側歯車GMが右回転から左回転に反転し、負荷側歯車GLは静止している状態を示している。
図17(c)は、左回転していったモータ側歯車GMの歯面が負荷側歯車GLの歯面に接触し、モータ側歯車GMが左回転することにより負荷側歯車GLが右回転する状態を示している。
モータ側歯車GMと負荷側歯車GLとの関係が、図17(a)の状態から図17(b)の状態へと反転推移する際に、すなわち歯面から歯面への接触面が切り替わる瞬間に、負荷側歯車GLが静止する静止区間が生じる。このとき負荷であるテーブル1の移動位置は目標位置に対して誤差を発生し、軌道追従精度が低下する。
また、図17(b)の状態から図17(c)の状態に状況推移する瞬間では、回転していったモータ側歯車GMの歯面が静止している負荷側歯車GLの歯面に接触(衝突)していく。このような歯面への急激な衝突は制御の不安定を招きかねない。
図18は、図17(a)〜(b)の状態のときの、テーブルの位置とモータの位置を示している。即ち、実線はテーブル位置、点線はモータ位置を示しており、図18中の(a),(b),(c)の部分が、それぞれ、図17(a),(b),(c)の状態に対応している。
この図18からも、テーブル位置がモータ位置に対して、追従精度が低下していることが分かる。
よって、追従精度を向上させるために、速やかにバックラッシュによる空走の状態(ロストモーション)を解消する必要がある。
バックラッシュによる空走の状態(ロストモーション)を解消するため、バックラッシュのクリアランス分を位置指令に追加する発明が多く出願されているが、それらの発明では、追加のタイミングをモータ速度=0の時点としている。
また、特許文献1(特開平10−254548号公報)の技術では、交流信号を、フィードバック制御系における位置指令,速度指令,トルク指令のいずれかに加算することによって、機械系のロストモーションを吸収するようにしている。この特許文献1の技術では、交流信号を常時加算し続けると共に、トルク指令の大きさに依存して交流信号の振幅を可変にしている。
特開平10−254548号公報 特開昭59−106009号公報 特開2001−195109号公報
前述したように、モータ速度が0の時に、バックラッシュのクリアランス分を位置指令に追加する従来技術があるが、送り速度や加速度によっては、必ずしもモータ速度=0がロストモーション発生の瞬間ではないため、かかる従来技術ではロストモーションを解消できないことがある。
また、特許文献1の技術では、交流信号を常時出し続けているため、機械に摩耗が発生し、また、位置決め精度が却って劣化するなどの問題を引き起こすおそれがある。
本発明は、上記従来技術に鑑み、ロストモーションの発生を防止し、かつ機械的な摩耗の発生を防止することができる、ロストモーション解消制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷の移動位置を示すデータである軌道データを取り込み、現在時点からみて予め設定した設定時間後の負荷位置を先読みして、前記設定時間後に前記モータの回転方向が反転するか否かを判断し、前記モータの回転方向が反転すると判断したら、モータ回転方向反転フラグを立てる読み出し装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令の絶対値が予め決めた第1の判定値未満になったら速度減少フラグを立て、前記モータ速度指令の絶対値が予め決めた第1の判定値よりも値が大きい第2の判定値以上になったら速度増加フラグを立てる速度指令検出装置と、
前記読み出し装置が反転フラグを立て、且つ、前記速度指令検出装置が速度減少フラグを立てたときにノイズ信号出力信号を出力し、前記速度指令検出装置が速度増加フラグを立てたときにノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
この場合、ロストモーション解消制御装置。
前記負荷の速度である負荷速度信号sθLを求めると共に前記負荷の加速度である負荷加速度信号s2θLを求める速度・加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをJL、負荷と摺動部との抵抗をCL、クーロン摩擦による外力をFとしたときに、
|JL・s2θL+CL・sθL|<F
となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
|JL・s2θL+CL・sθL|>F
となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくすることを特徴としてもよい。
また本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記位置指令と前記負荷位置信号を取り込むと共に、前記位置指令を微分してモータ速度信号を求め、モータ速度信号が正で且つ位置指令から負荷位置信号を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいとき、及び、モータ速度信号が負で且つ負荷位置信号から位置指令を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度信号が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
この場合、
前記モータにモータ回転位置を検出するセンサを備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、前記位置指令の代わりに用いることを特徴としてもよい。
また、前記負荷の速度である負荷速度信号sθLを求めると共に前記負荷の加速度である負荷加速度信号s2θLを求める速度・加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをJL、負荷と摺動部との抵抗をCL、クーロン摩擦による外力をFとしたときに、
|JL・s2θL+CL・sθL|<F
となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
|JL・s2θL+CL・sθL|>F
となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくすることを特徴としてもよい。
また本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷位置信号を微分して負荷速度信号を出力する微分器と、
前記モータ速度指令と前記負荷速度信号を取り込み、取り込んだ前記モータ速度指令からモータの回転・停止と回転しているときのモータの回転方向を検出すると共に、取り込んだ前記負荷速度信号から負荷の移動・停止と移動しているときの負荷の移動方向を検出し、モータの回転方向と負荷の移動方向が逆相であるとき、または、負荷が停止していてモータが回転しているときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度指令が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
この場合、
前記微分器の代わりに、前記負荷の負荷速度を検出するセンサを備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、前記負荷速度信号の代わりに用いることを特徴としてもよい。
また前記負荷の加速度である負荷加速度信号s2θLを求める加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをJL、負荷と摺動部との抵抗をCL、クーロン摩擦による外力をFとしたときに、
|JL・s2θL+CL・sθL|<F
となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
|JL・s2θL+CL・sθL|>F
となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくすることを特徴としてもよい。
また本発明の構成は、
前記ノイズ信号発生装置は、ノイズ信号の出力の際にはノイズ信号の振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号の停止の際にはノイズ信号の振幅を漸減してから停止することを特徴とする。
また、前記ノイズ信号発生装置が出力するノイズ信号は、繰り返し信号、またはパルス信号であることを特徴とする。
また本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記位置指令と前記負荷位置信号を取り込むと共に、前記位置指令を微分してモータ速度信号を求め、モータ速度信号が正で且つ位置指令から負荷位置信号を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいとき、及び、モータ速度信号が負で且つ負荷位置信号から位置指令を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度信号が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令を基にモータの回転方向を判定し、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が正方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が正でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が負方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が負でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
この場合、前記ノイズ信号発生装置は、モータ速度指令が負荷速度信号よりも大きいときに、前記鋸波状のノイズ信号を連続して出力することを特徴としてもよい。
また本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷位置信号を微分して負荷速度信号を出力する微分器と、
前記モータ速度指令と前記負荷速度信号を取り込み、取り込んだ前記モータ速度指令からモータの回転・停止と回転しているときのモータの回転方向を検出すると共に、取り込んだ前記負荷速度信号から負荷の移動・停止と移動しているときの負荷の移動方向を検出し、モータの回転方向と負荷の移動方向が逆相であるとき、または、負荷が停止していてモータが回転しているときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度指令が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令を基にモータの回転方向を判定し、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が正方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が正でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が負方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が負でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
この場合、前記ノイズ信号発生装置は、モータ速度指令が負荷速度信号よりも大きいときに、前記鋸波状のノイズ信号を連続して出力することを特徴としてもよい。
本発明によれば、バックラッシュの発生を、モータ速度とモータ回転方向から判断したり、モータと負荷の位置状態から判断したり、モータと負荷の速度状態から判断したりして、バックラッシュ発生時にノイズ信号を、フィードバック制御装置における位置指令または速度指令またはトルク指令に加えるようにしている。
このため、減速機等の歯車機械のバックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示している。この位置決め制御装置は、フィードバック制御装置10とNC装置20とロストモーション解消制御装置100により構成されている。
フィードバック制御装置10及びNC装置20は、従来技術のものと同様である。また、テーブル(負荷)1,ボールネジ駆動機構2,モータ3,減速機4も、従来技術のものと同様である。
実施例1のロストモーション解消制御装置100は、モータ速度が低速になり、且つ、モータ回転方向が反転する状況であるときに、正弦波信号などのノイズ信号Nを、位置指令θo,モータ速度指令VM,トルク指令τの何れかに重畳させるようにしたものである。
このロストモーション解消制御装置100は、読み出し装置101と、速度指令検出装置102と、ノイズ信号出力・停止判断装置103と、ノイズ信号発生装置104を有している。
ここで、ロストモーション解消制御装置100の動作を、図1及び図2を参照して説明する。
読み出し装置101は、NC装置20から、軌道データRを取り込む。軌道データRは、加工開始時点から時間の経過と共に位置が変化していく負荷(テーブル1)の移動位置を示すデータである。
更に、読み出し装置101は、軌道データRを参照しつつ、現在時点からみて予め決めた先読み設定時間Td[秒]後の負荷位置を先読みしている。
そして、現在時点からみて先読み設定時間Td[秒]後の負荷位置を基に、現在時点からみて先読み設定時間Td[秒]後において、モータ回転方向が反転すると判断したら、モータ回転方向反転フラグF1を立てる(出力する)。
なお、現在時点からみて先読み設定時間Td[秒]後において、モータ回転方向が反転しないと判断したときには、モータ回転方向反転フラグF1は立てない(出力しない)。
速度指令検出装置102は、フィードバック制御装置10からモータ速度指令VMOを取り込み、モータ速度指令VMOの絶対値が、予め設定した第1の判定値εs未満になったときには、速度減少フラグF2を立てる(出力する)。
また、モータ速度指令VMOの絶対値が、予め設定した第2の判定値εe以上になったときには、速度増加フラグF3を立てる(出力する)。
なお第2の判定値εeは第1の判定値εsよりも大きくなっている。
ノイズ信号出力・停止判断装置103は、モータ回転方向反転フラグF1が立ち、且つ、速度減少フラグF2が立ったときに、ノイズ信号出力信号ONを出力する。
一方、フラグF1,F2が共に立っていないとき、または、速度減少フラグF2が立った後に速度増加フラグF3が立ったときには、ノイズ信号出力信号ONの出力を停止する。
ノイズ信号発生装置104はノイズ信号Nを発生するものであり、ノイズ信号出力・停止判断装置103からノイズ信号出力信号ONが送られてくると、ノイズ信号Nを出力する。このノイズ信号Nは、フィードバック制御装置10に備えた加算器14を介して、モータ速度指令VMOに加えられる。
一方、ノイズ信号発生装置104は、ノイズ信号出力・停止判断装置103からのノイズ信号出力信号ONの出力が停止されると、ノイズ信号Nの出力を停止する。
ノイズ信号Nとしては、例えば正弦波信号などの繰り返し信号や、パルス信号を用いることができる。
かかるロストモーション解消制御装置100は、モータ速度指令VMOが小さくなって(モータ3の回転速度が小さくなって)、且つ、モータ回転方向が反転する時点を含みこの時点の前後の限られた期間において、ノイズ信号Nをモータ速度指令VMOに加算している。
このようにノイズ信号Nがモータ速度指令VMOに加算されることにより、モータ3がノイズ信号Nにより極めて微小に正転・反転動作する結果、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなど、減速機4における入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
また、モータ3の回転方向が反転する付近(モータ速度≒0)でのみ局所的にノイズ信号Nを付与することで軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗,モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができる。
つまり、ノイズ信号Nは、本来の位置決め制御に悪影響をもたらす可能性があるため、長時間にわたりノイズ信号Nを付与し続けることはせず、バックラッシュが問題となる状況でのみ使用することより、軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗,モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができるのである。
なお図1の例では、ノイズ信号Nを、モータ速度指令VMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Nを重畳するようにしてもよい。
更に、ノイズ信号発生装置104からノイズ信号Nを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Nを停止する際に、ノイズ信号Nにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Nの出力の際には、ノイズ信号Nの振幅を漸増しつつ定格振幅にし、ノイズ信号Nの停止の際には、ノイズ信号の振幅を定格振幅から漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度,温度,時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Nにテーパを付与することで、ノイズ信号Nの出力時/停止時に生じるモータ3への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
図3は、本発明の実施例2に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示している。この位置決め制御装置は、フィードバック制御装置10とNC装置20とロストモーション解消制御装置200により構成されている。
フィードバック制御装置10及びNC装置20は、従来技術のものと同様である。また、テーブル(負荷)1,ボールネジ駆動機構2,モータ3,減速機4も、従来技術のものと同様である。
実施例2のロストモーション解消制御装置200は、モータと負荷の位置状況を監視し、両者が低速動作となり、且つ、ロストモーション特有の動きをしていると判断した場合に、正弦波信号などのノイズ信号Nを、位置指令θo,モータ速度指令VM,トルク指令τの何れかに重畳させるようにしたものである。
このロストモーション解消制御装置200は、ノイズ信号出力・停止判断装置203と、ノイズ信号発生装置204を有している。
ノイズ信号出力・停止判断装置203は、モータ3の位置を指令する(モータ3の位置を示す)位置指令θoと、負荷の位置を示す負荷位置信号θLを取り込む。
このノイズ信号出力・停止判断装置203は、位置指令θoを微分してモータ速度信号sθoを求め、このモータ速度信号sθoの正負を判定する。
また、ノイズ信号出力・停止判断装置203には、予め設定した正の値である判定値εが記憶されている。この判定値εとしては、ロストモーションのない高速送り時における、モータ位置と負荷位置との差に応じた値、例えば、ロストモーションのない高速送り時におけるθo−θLの値としている。
そして、ノイズ信号出力・停止判断装置203は、
(1)モータ速度信号sθoが正のとき、つまりモータ3が正転駆動しているときには、
θo−θL>ε
となっている場合、
(2)モータ速度信号sθoが負のとき、つまりモータ3が反転駆動しているときには、
θL−θo>ε
となっている場合、
には、ロストモーションが発生していると判断する。
つまり、上記(1)の状態のときには、モータが正転駆動した状態において、モータ位置が負荷位置に対して先行しており(負荷がモータに対して遅れて追従し)、しかも、両位置の差が設定値εよりも大きいので、ロストモーションが発生していると判断することができるのである。
また上記(2)の状態のときには、モータが反転駆動した状態において、負荷位置がモータ位置に対して先行しており(モータが負荷に対して遅れて追従し)、しかも、両位置の差が設定値εよりも大きいので、ロストモーションが発生していると判断することができるのである。
ノイズ信号出力・停止判断装置203は、上述したロストモーション判断手法により、ロストモーションが発生していると判断したときには、ノイズ信号出力信号ONを出力し、ロストモーションが発生していないと判断したときには、ノイズ信号出力信号ONの出力はしない。
なお、ノイズ信号出力・停止判断装置203は、ノイズ信号出力信号ONを出力した時点から予め決めた時間が経過するとノイズ信号出力信号ONの出力を停止したり、ノイズ信号出力信号ONを出力した時点以降にモータ速度信号sθoが予め設定した閾値速度を越えて大きくなったらノイズ信号出力信号ONの出力を停止したりする。
ノイズ信号発生装置204はノイズ信号Nを発生するものであり、ノイズ信号出力・停止判断装置203からノイズ信号出力信号ONが送られてくると、ノイズ信号Nを出力する。このノイズ信号Nは、フィードバック制御装置10に備えた加算器14を介して、モータ速度指令VMOに加えられる。
一方、ノイズ信号発生装置204は、ノイズ信号出力・停止判断装置203からのノイズ信号出力信号ONの出力が停止されると、ノイズ信号Nの出力を停止する。
ノイズ信号Nとしては、例えば正弦波信号などの繰り返し信号や、パルス信号を用いることができる。
かかるロストモーション解消制御装置200は、モータと負荷の位置状況を直接的に監視し、モータと負荷の動きがロストモーション特有の動きをしていると判断した場合に、ノイズ信号Nをモータ速度指令VMに加算している。
このようにノイズ信号Nがモータ速度指令VMOに加算されることにより、モータ3がノイズ信号Nにより極めて微小に正転・反転動作する結果、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなど、減速機4における入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
また、実際にロストモーションが発生していると判断したときにのみ、ノイズ信号Nを付与することで軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗,モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができる。
つまり、ノイズ信号Nは、本来の位置決め制御に悪影響をもたらす可能性があるため、長時間にわたりノイズ信号Nを付与し続けることはせず、バックラッシュが問題となる状況でのみ使用することより、軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗,モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができるのである。
更に、従来のPID制御技術では、テーブル位置のフィードバックが効いて初めてロストモーションが解消し始めるが、本実施例では、ロストモーションの発生を直接的に検出しているので、従来のPID制御技術よりも早くロストモーションを解消させることが可能となる。
また、ロストモーションは送り速度によってその発生タイミングが異なるため、実施例1のようにモータ速度指令を監視し、一律ルールに則るだけでは正確かつ効果的に補償できない場合がある。
本実施例では、モータと負荷動作の関係を直接監視することで、ロストモーションを解消するノイズ信号Nを出力しているため、適切にロストモーションの補償が可能となる。
また上記例では、モータの位置を示す信号として位置指令θoを用いたが、モータ位置を検出するエンコーダ等をモータ3に取り付け、このエンコーダから出力されるモータ位置信号を、位置指令θoの代わりに用いることもできる。
なお図3の例では、ノイズ信号Nを、モータ速度指令VMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Nを重畳するようにしてもよい。
更に、ノイズ信号発生装置204からノイズ信号Nを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Nを停止する際に、ノイズ信号Nにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Nの出力の際には、ノイズ信号Nの振幅を漸増しつつ定格振幅にし、ノイズ信号Nの停止の際には、ノイズ信号の振幅を定格振幅から漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度,温度,時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Nにテーパを付与することで、ノイズ信号Nの出力時/停止時に生じるモータ3への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
図4は、本発明の実施例3に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示している。この位置決め制御装置は、フィードバック制御装置10とNC装置20とロストモーション解消制御装置300により構成されている。
フィードバック制御装置10及びNC装置20は、従来技術のものと同様である。また、テーブル(負荷)1,ボールネジ駆動機構2,モータ3,減速機4も、従来技術のものと同様である。
実施例3のロストモーション解消制御装置300は、モータと負荷の速度状況を監視し、両者の移動方向が同相か逆相か判断し、逆相移動を検知した場合に、正弦波信号などのノイズ信号Nを、位置指令θo,モータ速度指令VM,トルク指令τの何れかに重畳させるようにしたものである。
このロストモーション解消制御装置300は、ノイズ信号出力・停止判断装置303と、ノイズ信号発生装置304と、微分器305を有している。
微分器305は、負荷位置信号θLを微分して、負荷の速度を示す負荷速度信号sθLを出力する。
ノイズ信号出力・停止判断装置303は、モータ3の速度を指令する(モータ3の速度を示す)モータ速度指令VMOと、負荷の速度を示す負荷速度信号sθLを取り込む。
また、ノイズ信号出力・停止判断装置303には、下表1に示す判断基準が設定されている。なお表1において、αMはモータの回転方向を判断する正の定数、αLは負荷の移動方向を判断する正の定数である。
また表1において、
MO>αMであるときには、モータ3が正転回転している判断し、
MO<−αMであるときには、モータ3が逆転回転していると判断し、
|VMO|<αMであるときには、モータ3が停止していると判断し、
SθL>αLであるときには、負荷(テーブル1)が正方向移動している判断し、
SθL<−αLであるときには、負荷(テーブル1)が負方向移動している判断し、
|SθL|<αLであるときには、負荷(テーブル1)が停止していると判断する。
ノイズ信号出力・停止判断装置303は、各モードに応じて次のような判断をして、各判断に応じて、ノイズ信号出力信号ONの出力・停止をする。
(a)モード1,4のときには、モータ回転方向と負荷移動方向が同相であると判断し、この場合にはロストモーションが発生していないと判断して、ノイズ信号出力信号ONは出力しない。
(b)モード5,6のときには、モータ3が停止している状態で負荷が移動していると判断し、この場合にはロストモーションが発生していないと判断して、ノイズ信号出力信号ONは出力しない。
(c)モード2,3のときには、モータ回転方向と負荷移動方向が逆相であると判断し、この場合にはロストモーションが発生していると判断して、ノイズ信号出力信号ONを出力する。
(d)モード7,8のときには、モータ3が回転している状態で負荷が停止していると判断し、この場合にはロストモーションが発生していると判断して、ノイズ信号出力信号ONを出力する。
なお、ノイズ信号出力・停止判断装置303は、ノイズ信号出力信号ONを出力した時点から予め決めた時間が経過するとノイズ信号出力信号ONの出力を停止したり、ノイズ信号出力信号ONを出力した時点以降にモータ速度指令VMOが予め設定した閾値速度を越えて大きくなったらノイズ信号出力信号ONの出力を停止したりする。
ノイズ信号発生装置304はノイズ信号Nを発生するものであり、ノイズ信号出力・停止判断装置303からノイズ信号出力信号ONが送られてくると、ノイズ信号Nを出力する。このノイズ信号Nは、フィードバック制御装置10に備えた加算器14を介して、モータ速度指令VMOに加えられる。
一方、ノイズ信号発生装置304は、ノイズ信号出力・停止判断装置303からのノイズ信号出力信号ONの出力が停止されると、ノイズ信号Nの出力を停止する。
ノイズ信号Nとしては、例えば正弦波信号などの繰り返し信号や、パルス信号を用いることができる。
かかるロストモーション解消制御装置300は、モータと負荷の速度状況を直接的に監視し、モータと負荷の速度から判断した状況がロストモーション特有の状況になっていると判断した場合に、ノイズ信号Nをモータ速度指令VMに加算している。
このようにノイズ信号Nがモータ速度指令VMOに加算されることにより、モータ3がノイズ信号Nにより極めて微小に正転・反転動作する結果、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなど、減速機4における入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
また、実際にロストモーションが発生していると判断したときにのみ、ノイズ信号Nを付与することで軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗,モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができる。
つまり、ノイズ信号Nは、本来の位置決め制御に悪影響をもたらす可能性があるため、長時間にわたりノイズ信号Nを付与し続けることはせず、バックラッシュが問題となる状況でのみ使用することより、軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗,モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができるのである。
また、ロストモーションは送り速度によってその発生タイミングが異なるため、実施例1のようにモータ速度指令を監視し、一律ルールに則るだけでは正確かつ効果的に補償できない場合がある。
本実施例では、モータと負荷の速度の関係を直接監視することで、ロストモーションを解消するノイズ信号Nを出力しているため、適切にロストモーションの補償が可能となる。
また上記例では、モータの速度を示す信号として、負荷位置信号θLを一階微分した負荷速度信号sθLを用いているが、負荷に負荷速度を検出するセンサ(例えばレゾルバ)を備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、負荷速度信号sθLの代わりに用いることもできる。
なお図4の例では、ノイズ信号Nを、モータ速度指令VMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Nを重畳するようにしてもよい。
更に、ノイズ信号発生装置304からノイズ信号Nを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Nを停止する際に、ノイズ信号Nにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Nの出力の際には、ノイズ信号Nの振幅を漸増しつつ定格振幅にし、ノイズ信号Nの停止の際には、ノイズ信号の振幅を定格振幅から漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度,温度,時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Nにテーパを付与することで、ノイズ信号Nの出力時/停止時に生じるモータ3への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
図5は本発明の実施例4にかかるロストモーション解消制御装置100aを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置100aは、図1に示す実施例1のロストモーション解消制御装置100を改良したものである。
したがって、実施例1と異なる部分のみを説明し、実施例1と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
実施例4のロストモーション解消制御装置100aでは、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦,粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、ノイズ信号発生装置104から発生するノイズ信号Nの振幅を調整することができるようにしたものである。
このロストモーション解消制御装置100aは、2つの微分器105,106を有している。微分器105は負荷位置信号θLを微分して、負荷の速度を示す負荷速度信号sθLを出力し、微分器106は負荷速度信号sθLを微分して、負荷の加速度を示す負荷加速度信号s2θLを出力する。
負荷速度信号sθLと負荷加速度信号s2θLは、ノイズ信号発生装置104に入力される。ノイズ信号発生装置104がノイズ信号Nを出力するタイミングは実施例1と同じであるが、実施例4では、このノイズ信号Nの振幅を調整するものである。
ここでノイズ信号Nの振幅を調整するための基礎となる原理を説明しておく。
ロストモーションとは、モータと負荷の歯のかみ合い状態から、モータが逆転して、逆の歯に噛み合うまでの間の状態であり、この状態をいかに早く終わらせるかがポイントとなる。
ここで、負荷の運動と摩擦の関係に着目する。
もしも摩擦が負荷の慣性力よりも大きければ、負荷はロストモーション状態において静止し、モータが動いて歯が噛み合わない限りはロストモーション状態が続く。この状態は、例えば図17(b)において、負荷側歯車GLが摩擦力により静止し、モータ側歯車GMが右回転から左回転に反転してきて左回転している状態に対応する(この状態を「状態イ」と称する)。
このように、運動量に比べてクーロン摩擦が大きい場合には、負荷はモータから駆動力を与えないと動かないので、減速機の歯面は常に接触している状態であり、バックラッシュのクリアランス分だけロストモーションが発生する。
この場合にはロストモーションの発生期間は長い。
逆に負荷の慣性力が摩擦を上回る場合、負荷は慣性で動き続けて自身でモータとの歯と噛み合う。この状態は、例えば図17(b)において、負荷側歯車GLが慣性力により左回転しつづけ、モータ側歯車GMが右回転から左回転に反転してきて左回転している状態に対応する(この状態を「状態ロ」と称する)。
このように運動量が大きい場合には、負荷は自身の慣性で動くため、減速機の歯面は巨視的には浮いているような状態となっている。よってロストモーションはバックラッシュのクリアランス分よりも小さくなる。
この場合には、ロストモーションの発生期間は短い。
このように負荷の慣性力と摩擦力の大きさの関係に応じて、ロストモーションが終わる時間が変わるので、これらを考慮した補償が必要である。
そこで、摩擦力が慣性力よりも大きい場合においてはノイズ信号Nを大きく与え、摩擦力が慣性力よりも小さい場合にはノイズ信号Nを小さく与えることで、過不足なく補償を実施できるようにした。
モータ側の歯と負荷側の歯が噛み合っていない状態の負荷側の運動方程式の一例を示すと、以下のようになる。なお、JLは負荷の慣性モーメント、CLは負荷と摺動部との減衰などの抵抗、Fはクーロン摩擦など抵抗となる外力である。いずれも公称値を求めておき、事前に値を決める。
L・s2θL+CL・sθL=F
上記知見に鑑み、ノイズ信号発生装置104は、出力するノイズ信号Nの振幅を次のようにして調整する。
|JL・s2θL+CL・sθL|<F
となった場合には摩擦力が運動量に打ち勝っている状態、つまり上記「状態イ」にあたる。したがってこのときには、ノイズ信号Nの振幅を大きく(予め設定した設定振幅値に)する。
|JL・s2θL+CL・sθL|>F
となった場合には負荷は慣性で動き続ける状態、つまり上記「状態ロ」にあたるため、上記「状態イ」のときに比べて、モータ側の歯と負荷側の歯は早く噛み合う。したがってこのときには、ノイズ信号Nの振幅を抑制(設定振幅値よりも小さく)する。
「状態ロ」のときにノイズ信号Nの振幅を抑制するために、例えば、ノイズ信号発生装置104内には図6に示す特性(横軸がノイズNの振幅A0で、横軸がΓ(=|JL・s2θL+CL・sθL|)が記憶されている。図6において、Γ=Fのときのノイズ振幅をA01としている。
そして、
Γ<Fのときには、A0=A01とし、
Γ>Fのときには、A0=(FA01)/Γとしている。
なお、上記例では、Γ>Fのときにノイズ信号Nの振幅を反比例的に減少させているが、右肩下がりの線形特性となっていてもよい。
実施例4では、運動量とクーロン摩擦との関係によってロストモーションの大きさが異なるので、これを計算し、ロストモーションの大きさに応じてノイズ信号の振幅を変えている。
従来技術では、軌道精度に悪影響をもたらす恐れがあるため充分に補正信号の振幅を大きくできなかったが、本実施例では、必要なときに十分な振幅をもったノイズ信号Nを与えることができ、ロストモーションを迅速に解消することができる。
なお、上記例では、負荷位置信号θLを微分した得た負荷加速度信号s2θLを用いているが、負荷の加速度を検出可能なセンサから出力される加速度信号を用いるようにしてもよい。
更に、ノイズ信号発生装置104からノイズ信号Nを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Nを停止する際に、ノイズ信号Nにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Nの出力の際には、ノイズ信号Nの振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号Nの停止の際には、ノイズ信号の振幅を漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度,温度,時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Nにテーパを付与することで、ノイズ信号Nの出力時/停止時に生じるモータ3への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
図7は本発明の実施例5にかかるロストモーション解消制御装置200aを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置200aは、図3に示す実施例2のロストモーション解消制御装置200を改良したものである。
したがって、実施例2と異なる部分のみを説明し、実施例2と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
実施例5のロストモーション解消制御装置200aでは、実施例4と同様に、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦,粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、ノイズ信号発生装置204から発生するノイズ信号Nの振幅を調整することができるようにしたものである。
このロストモーション解消制御装置200aは、2つの微分器205,206を有している。微分器205は負荷位置信号θLを微分して、負荷の速度を示す負荷速度信号sθLを出力し、微分器206は負荷速度信号sθLを微分して、負荷の加速度を示す負荷加速度信号s2θLを出力する。
負荷速度信号sθLと負荷加速度信号s2θLは、ノイズ信号発生装置204に入力される。ノイズ信号発生装置204がノイズ信号Nを出力するタイミングは実施例2と同じであるが、実施例5では、このノイズ信号Nの振幅を調整するものである。
実施例4のノイズ信号発生装置104と同様に、本実施例のノイズ信号発生装置204は、出力するノイズ信号Nの振幅を次のようにして調整する。
|JL・s2θL+CL・sθL|<F
となった場合には摩擦力が運動量に打ち勝っている状態になっているので、ノイズ信号Nの振幅を大きくする。
|JL・s2θL+CL・sθL|>F
となった場合には負荷は慣性で動き続ける状態になっているので、ノイズ信号Nの振幅を抑制する。抑制の手法は、実施例4と同様である。
なお、上記例では、負荷位置信号θLを微分した得た負荷加速度信号s2θLを用いているが、負荷の加速度を検出可能なセンサから出力される加速度信号を用いるようにしてもよい。
更に、ノイズ信号発生装置204からノイズ信号Nを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Nを停止する際に、ノイズ信号Nにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Nの出力の際には、ノイズ信号Nの振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号Nの停止の際には、ノイズ信号の振幅を設定振幅から漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度,温度,時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Nにテーパを付与することで、ノイズ信号Nの出力時/停止時に生じるモータ3への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
更に、ノイズ信号発生装置204からノイズ信号Nを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Nを停止する際に、ノイズ信号Nにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Nの出力の際には、ノイズ信号Nの振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号Nの停止の際には、ノイズ信号の振幅を漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度,温度,時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Nにテーパを付与することで、ノイズ信号Nの出力時/停止時に生じるモータ3への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
図8は本発明の実施例6にかかるロストモーション解消制御装置300aを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置300aは、図4に示す実施例3のロストモーション解消制御装置300を改良したものである。
したがって、実施例3と異なる部分のみを説明し、実施例3と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
実施例6のロストモーション解消制御装置300aでは、実施例4と同様に、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦,粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、ノイズ信号発生装置304から発生するノイズ信号Nの振幅を調整することができるようにしたものである。
このロストモーション解消制御装置300aは、微分器306を有している。微分器306は負荷速度信号sθLを微分して、負荷の加速度を示す負荷加速度信号s2θLを出力する。
負荷速度信号sθLと負荷加速度信号s2θLは、ノイズ信号発生装置304に入力される。ノイズ信号発生装置304がノイズ信号Nを出力するタイミングは実施例3と同じであるが、実施例6では、このノイズ信号Nの振幅を調整するものである。
実施例4のノイズ信号発生装置104と同様に、本実施例のノイズ信号発生装置304は、出力するノイズ信号Nの振幅を次のようにして調整する。
|JL・s2θL+CL・sθL|<F
となった場合には摩擦力が運動量に打ち勝っている状態になっているので、ノイズ信号Nの振幅を大きくする。
|JL・s2θL+CL・sθL|>F
となった場合には負荷は慣性で動き続ける状態になっているので、ノイズ信号Nの振幅を抑制する。抑制の手法は、実施例4と同様である。
なお、上記例では、負荷位置信号θLを微分した得た負荷加速度信号s2θLを用いているが、負荷の加速度を検出可能なセンサから出力される加速度信号を用いるようにしてもよい。
更に、ノイズ信号発生装置304からノイズ信号Nを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Nを停止する際に、ノイズ信号Nにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Nの出力の際には、ノイズ信号Nの振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号Nの停止の際には、ノイズ信号の振幅を漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度,温度,時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Nにテーパを付与することで、ノイズ信号Nの出力時/停止時に生じるモータ3への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
図9は本発明の実施例7にかかるロストモーション解消制御装置200bを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置200bは、図3に示す実施例2のロストモーション解消制御装置200を改良したものである。
したがって、実施例2と異なる部分のみを説明し、実施例2と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
実施例7のロストモーション解消制御装置200bでは、ノイズ信号発生装置204bに、ノイズ信号出力・停止判断装置203からノイズ信号出力信号ONが送られてくると共に、位置制御部11からモータ速度指令VMOが送られてくる。
ノイズ信号発生装置204bは、鋸波状のノイズ信号Nb(図11(a),(b)参照)を出力する。この鋸波状のノイズ信号Nbを出力するタイミングは、実施例2においてノイズ信号発生装置204がノイズ信号Nを出力するタイミングと同じである。
ここで、ノイズ信号発生装置204bにおいて、鋸波状のノイズ信号Nbを生成して出力する手順を、フローチャートである図10を参照して説明する。
ステップ1では、ロストモーションの発生を検出したかどうか、つまり、ノイズ信号出力信号ONがノイズ信号発生装置204bに入力されたかどうかを判定する。
ロストモーションの発生を検出したとき、つまり、ノイズ信号出力信号ONがノイズ信号発生装置204bに入力されたときには、ステップ2にて、モータ3の回転方向を、モータ速度指令VMOを基に判定する。
モータ3の回転方向が正方向であるときには、ステップ3にて、以下の式を用いてノイズ信号Nbを求める。
b=No(1−L∫dt)
ただし、NoとLは予め決めた定数である。
上式にて求めたノイズ信号Nbは、ステップ4にて、リミット処理がされてノイズ信号Nbの値が時間の経過と共に漸減してきて零になったら、それ以降はノイズ信号Nbの値が負値にならないように値を零に保持する。
そして、ステップ5にて、図11(a)に示すような鋸波状のノイズNbを出力する。
ステップ2にてモータ3の回転方向が負方向であると判定したときには、ステップ6にて、以下の式を用いてノイズ信号Nbを求める。
b=−No(1−L∫dt)
ただし、NoとLは予め決めた定数である。
上式にて求めたノイズ信号Nbは、ステップ7にて、リミット処理がされてノイズ信号Nbの値が時間の経過と共に漸増してきて零になったら、それ以降はノイズ信号Nbの値が正値にならないように値を零に保持する。
そして、ステップ8にて、図11(b)に示すような鋸波状のノイズNbを出力する。
ステップ2にてモータ3の回転方向が零になっている(静止している)と判定したときには、ステップ9にて、ノイズ信号Nbの値を0にし、更に、ステップ10,11にて直前までのノイズ信号Nbの値が零でないときには積分値をリセットして、ノイズ信号Nbの値を零として、最終的にステップ12にて、値が零となっているノイズ信号Nbを出力する(ノイズ信号の出力を停止する)。
ステップ1にてロストモーションが発生していないと判定したときには、ステップ13,14にて直前までのノイズ信号Nbの値が零でないときには積分値をリセットして、ノイズ信号Nbの値を零として、最終的にステップ15にて、値が零となっているノイズ信号Nbを出力する(ノイズ信号の出力を停止する)。
本実施例によれば、鋸波状のノイズ信号Nbをロストモーション発生の瞬間に加算することで、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
更に、ノイズ信号Nbは、出力する瞬間でその値が最も大きく、その後に時間の経過と共にその値が漸減する振幅特性となっている。
このため、ノイズ信号Nbの出力により減速機の歯を急にかみ合わせることができる。その後は、ノイズ信号Nbのテーパ部分によりノイズ信号Nbの値を単調減少させて歯をなじませることで、噛み合いでの衝撃で生じた振動を即座に減衰させることができる。
なお図9の例では、ノイズ信号Nbを、モータ速度指令VMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Nbを重畳するようにしてもよい。
また、実施例4,5に示した技術を追加することもできる。
つまり、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦,粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、下記の運動方程式から、摩擦力と慣性力との関係を求める。
L・s2θL+CL・sθL=F
そして、摩擦力が慣性力よりも大きい場合においてはノイズ信号Nbの初期値Noを大きく与え、摩擦力が慣性力よりも小さい場合にはノイズ信号Nbの初期値Noを小さく与えることで、過不足なく補償を実施することもできる。
図12は本発明の実施例8にかかるロストモーション解消制御装置200cを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置200cは、図9に示す実施例7のロストモーション解消制御装置200bを改良したものである。
したがって、実施例7と異なる部分のみを説明し、実施例7と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
実施例7では、ロストモーションを検出したときに単一のノイズ信号Nbを出力しているが、この実施例8では、ロストモーションが発生した後、ロストモーションが収束するまで、ノイズ信号Nbを繰り返し連続して出力するものである。
つまり、図13に示すように、モータ速度が負荷速度よりも大きいときに、ノイズ信号Nbを繰り返し連続して出力するものである。
これは、ロストモーション発生時点においては、常にモータが負荷よりも先行しているため、その条件を満たす場合のみ補償するのである。
逆に負荷がモータよりも先行している場合は、ロストモーションと無関係の軌道誤差なので、常備されるフィドフォワードやフィードバック機構にて補正すればよい。
そこで、実施例8では、微分器205を備え、微分器205は負荷位置信号θLを微分して、負荷速度信号sθLを出力する。
ノイズ信号発生装置204cは、負荷速度を示す負荷速度信号sθLと、モータ速度を示すモータ速度指令VMOを取り込む。
そして、ノイズ信号Nbの初期値Noを次のようにして求める。
(i)モータ速度指令VMOが、負荷速度信号sθLよりも大きいとき。
No=(VMO−sθL)×K
ただしKは任意の正数である。
(ii)モータ速度指令VMO>0、且つ、負荷速度信号sθL<0、のとき。
No=0
(iii)モータ速度指令VMO<0、且つ、負荷速度信号sθL>0、のとき。
No=0
なおノイズ信号Nbの傾きを作る計算は、実施例7と同じである。
そして、上記(i)のとき、つまりモータ速度指令VMOが、負荷速度信号sθLよりも大きい状態が継続しているときには、
No=(VMO−sθL)×K
となっているノイズ信号Nbを、連続して出力する。
本実施例によれば、鋸波状のノイズ信号Nbをロストモーション発生の瞬間に加算することで、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
更に、ノイズ信号Nbは、出力する瞬間でその値が最も大きく、その後に時間の経過と共にその値が漸減する振幅特性となっている。
このため、ノイズ信号Nbの出力によりに減速機の歯を急にかみ合わせることができる。その後は、ノイズ信号Nbのテーパ部分によりノイズ信号Nbの値を単調減少させて歯をなじませることで、噛み合いでの衝撃で生じた振動を即座に減衰させることができる。
また、ロストモーションが収束するまでノイズ信号Nbを繰り返し指令し続けることで、バックラッシュのクリアランスや歯当たりの状態に依存せずロストモーションの抑制が可能となる。
図14は本発明の実施例9にかかるロストモーション解消制御装置300bを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置300bは、図4に示す実施例3のロストモーション解消制御装置300を改良したものである。
したがって、実施例3と異なる部分のみを説明し、実施例3と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
実施例9のロストモーション解消制御装置300bでは、ノイズ信号発生装置304bに、ノイズ信号出力・停止判断装置303からノイズ信号出力信号ONが送られてくると共に、位置制御部11からモータ速度指令VMOが送られてくる。
ノイズ信号発生装置304bは、鋸波状のノイズ信号Nb(図11(a),(b)参照)を出力する。この鋸波状のノイズ信号Nbを出力するタイミングは、実施例3においてノイズ信号発生装置304がノイズ信号Nを出力するタイミングと同じである。
ノイズ信号発生装置304bが鋸波状のノイズ信号Nbを生成して出力する手順は、図9に示す実施例7のノイズ信号発生装置204bにおける動作と同様である。
本実施例によれば、鋸波状のノイズ信号Nbをロストモーション発生の瞬間に加算することで、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
更に、ノイズ信号Nbは、出力する瞬間でその値が最も大きく、その後に時間の経過と共にその値が漸減する振幅特性となっている。
このため、ノイズ信号Nbの出力によりに減速機の歯を急にかみ合わせることができる。その後は、ノイズ信号Nbのテーパ部分によりノイズ信号Nbの値を単調減少させて歯をなじませることで、噛み合いでの衝撃で生じた振動を即座に減衰させることができる。
なお図14の例では、ノイズ信号Nbを、モータ速度指令VMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Nbを重畳するようにしてもよい。
また、実施例4,5に示した技術を追加することもでき。
つまり、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦,粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、下記の運動方程式から、摩擦力と慣性力との関係を求める。
L・s2θL+CL・sθL=F
そして、摩擦力が慣性力よりも大きい場合においてはノイズ信号Nbの初期値Noを大きく与え、摩擦力が慣性力よりも小さい場合にはノイズ信号Nbの初期値Noを小さく与えることで、過不足なく補償を実施することもできる。
図15は本発明の実施例10にかかるロストモーション解消制御装置300cを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置300cは、図14に示す実施例9のロストモーション解消制御装置300bを改良したものである。
したがって、実施例9と異なる部分のみを説明し、実施例9と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
実施例9では、ロストモーションを検出したときに単一のノイズ信号Nbを出力しているが、この実施例10では、ロストモーションが発生した後、ロストモーションが収束するまで、ノイズ信号Nbを繰り返し連続して出力するものである。
つまり、図13に示すように、モータ速度が負荷速度よりも大きいときに、ノイズ信号Nbを繰り返し連続して出力するものである。
これは、ロストモーション発生時点においては、常にモータが負荷よりも先行しているため、その条件を満たす場合のみ補償するのである。
逆に負荷がモータよりも先行している場合は、ロストモーションと無関係の軌道誤差なので、常備されるフィドフォワードやフィードバック機構にて補正すればよい。
そこで、実施例10では、ノイズ信号発生装置304cに、負荷速度を示す負荷速度信号sθLと、モータ速度を示すモータ速度指令VMOを取り込む。
そして、ノイズ信号Nbの初期値Noを次のようにして求める。
(vi)モータ速度指令VMOが、負荷速度信号sθLよりも大きいとき。
No=(VMO−sθL)×K
ただしKは任意の正数である。
(v)モータ速度指令VMO>0、且つ、負荷速度信号sθL<0、のとき。
No=0
(vi)モータ速度指令VMO<0、且つ、負荷速度信号sθL>0、のとき。
No=0
なおノイズ信号Nbの傾きを作る計算は、実施例7と同じである。
そして、上記(vi)のとき、つまりモータ速度指令VMOが、負荷速度信号sθLよりも大きい状態が継続しているときには、
No=(VMO−sθL)×K
となっているノイズ信号Nbを、連続して出力する。
本実施例によれば、鋸波状のノイズ信号Nbをロストモーション発生の瞬間に加算することで、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
更に、ノイズ信号Nbは、出力する瞬間でその値が最も大きく、その後に時間の経過と共にその値が漸減する振幅特性となっている。
このため、ノイズ信号Nbの出力によりに減速機の歯を急にかみ合わせることができる。その後は、ノイズ信号Nbのテーパ部分によりノイズ信号Nbの値を単調減少させて歯をなじませることで、噛み合いでの衝撃で生じた振動を即座に減衰させることができる。
また、ロストモーションが収束するまでノイズ信号Nbを繰り返し指令し続けることで、バックラッシュのクリアランスや歯当たりの状態に依存せずロストモーションの抑制が可能となる。
本発明の実施例1に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 実施例1に係るロストモーション解消制御装置の動作状態を示す説明図。 本発明の実施例2に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 本発明の実施例3に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 本発明の実施例4に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 ノイズ信号Nの振幅特性を示す特性図。 本発明の実施例5に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 本発明の実施例6に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 本発明の実施例7に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 鋸波状のノイズ信号を生成して出力する手順を示すフローチャート。 鋸波状のノイズ信号を示す波形図。 本発明の実施例8に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 モータ速度と負荷速度の関係と、鋸波状ノイズの出力状態を示す特性図。 本発明の実施例9に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 本発明の実施例10に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。 工作機械のテーブルを位置制御する制御系を示す概念図。 モータのモータ軸に連結された歯車と、負荷側に接続された歯車との関係を示す説明図。 テーブルの位置とモータの位置を示す特性図。
符号の説明
1 テーブル
2 ボールネジ駆動機構
3 モータ
4 減速機
10 フィードバック制御装置
11 位置制御部
12 速度制御部
13 電流制御部
20 NC装置
100,100a ロストモーション解消制御装置
101 読み出し装置
102 速度指令検出装置
103 ノイズ信号出力・停止判断装置
104 ノイズ信号発生装置
200,200a,200b ロストモーション解消制御装置
203 ノイズ信号出力・停止判断装置
204 ノイズ信号発生装置
300,300a,300b ロストモーション解消制御装置
303 ノイズ信号出力・停止判断装置
304 ノイズ信号発生装置

Claims (14)

  1. モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
    前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
    前記負荷の移動位置を示すデータである軌道データを取り込み、現在時点からみて予め設定した設定時間後の負荷位置を先読みして、前記設定時間後に前記モータの回転方向が反転するか否かを判断し、前記モータの回転方向が反転すると判断したら、モータ回転方向反転フラグを立てる読み出し装置と、
    前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令の絶対値が予め決めた第1の判定値未満になったら速度減少フラグを立て、前記モータ速度指令の絶対値が予め決めた第1の判定値よりも値が大きい第2の判定値以上になったら速度増加フラグを立てる速度指令検出装置と、
    前記読み出し装置が反転フラグを立て、且つ、前記速度指令検出装置が速度減少フラグを立てたときにノイズ信号出力信号を出力し、前記速度指令検出装置が速度増加フラグを立てたときにノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
    前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
    を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  2. モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
    前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
    前記位置指令と前記負荷位置信号を取り込むと共に、前記位置指令を微分してモータ速度信号を求め、モータ速度信号が正で且つ位置指令から負荷位置信号を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいとき、及び、モータ速度信号が負で且つ負荷位置信号から位置指令を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度信号が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
    前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
    を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  3. 請求項2において、
    前記モータにモータ回転位置を検出するセンサを備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、前記位置指令の代わりに用いることを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  4. モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
    前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
    前記負荷位置信号を微分して負荷速度信号を出力する微分器と、
    前記モータ速度指令と前記負荷速度信号を取り込み、取り込んだ前記モータ速度指令からモータの回転・停止と回転しているときのモータの回転方向を検出すると共に、取り込んだ前記負荷速度信号から負荷の移動・停止と移動しているときの負荷の移動方向を検出し、モータの回転方向と負荷の移動方向が逆相であるとき、または、負荷が停止していてモータが回転しているときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度指令が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
    前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
    を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  5. 請求項4において、
    前記微分器の代わりに、前記負荷の負荷速度を検出するセンサを備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、前記負荷速度信号の代わりに用いることを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  6. 請求項1において、
    前記負荷の速度である負荷速度信号sθLを求めると共に前記負荷の加速度である負荷加速度信号s2θLを求める速度・加速度作成手段を備え、
    前記ノイズ信号発生装置は、
    負荷の慣性モーメントをJL、負荷と摺動部との抵抗をCL、クーロン摩擦による外力をFとしたときに、
    |JL・s2θL+CL・sθL|<F
    となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
    |JL・s2θL+CL・sθL|>F
    となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくする
    ことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  7. 請求項2または請求項3において、
    前記負荷の速度である負荷速度信号sθLを求めると共に前記負荷の加速度である負荷加速度信号s2θLを求める速度・加速度作成手段を備え、
    前記ノイズ信号発生装置は、
    負荷の慣性モーメントをJL、負荷と摺動部との抵抗をCL、クーロン摩擦による外力をFとしたときに、
    |JL・s2θL+CL・sθL|<F
    となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
    |JL・s2θL+CL・sθL|>F
    となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくする
    ことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  8. 請求項4または請求項5において、
    前記負荷の加速度である負荷加速度信号s2θLを求める加速度作成手段を備え、
    前記ノイズ信号発生装置は、
    負荷の慣性モーメントをJL、負荷と摺動部との抵抗をCL、クーロン摩擦による外力をFとしたときに、
    |JL・s2θL+CL・sθL|<F
    となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
    |JL・s2θL+CL・sθL|>F
    となった場合には前記ノイズ信号Nの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくする
    ことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  9. 請求項1乃至請求項8の何れか一項において、
    前記ノイズ信号発生装置は、ノイズ信号の出力の際にはノイズ信号の振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号の停止の際にはノイズ信号の振幅を漸減してから停止することを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  10. 請求項1乃至請求項9の何れか一項において、
    前記ノイズ信号発生装置が出力するノイズ信号は、繰り返し信号、またはパルス信号であることを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  11. モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
    前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
    前記位置指令と前記負荷位置信号を取り込むと共に、前記位置指令を微分してモータ速度信号を求め、モータ速度信号が正で且つ位置指令から負荷位置信号を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいとき、及び、モータ速度信号が負で且つ負荷位置信号から位置指令を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度信号が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
    前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令を基にモータの回転方向を判定し、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が正方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が正でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が負方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が負でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
    を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  12. 請求項11において、
    前記ノイズ信号発生装置は、モータ速度指令が負荷速度信号よりも大きいときに、前記鋸波状のノイズ信号を連続して出力することを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  13. モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
    前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
    前記負荷位置信号を微分して負荷速度信号を出力する微分器と、
    前記モータ速度指令と前記負荷速度信号を取り込み、取り込んだ前記モータ速度指令からモータの回転・停止と回転しているときのモータの回転方向を検出すると共に、取り込んだ前記負荷速度信号から負荷の移動・停止と移動しているときの負荷の移動方向を検出し、モータの回転方向と負荷の移動方向が逆相であるとき、または、負荷が停止していてモータが回転しているときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度指令が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
    前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令を基にモータの回転方向を判定し、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が正方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が正でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が負方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が負でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
    を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
  14. 請求項13において、
    前記ノイズ信号発生装置は、モータ速度指令が負荷速度信号よりも大きいときに、前記鋸波状のノイズ信号を連続して出力することを特徴とするロストモーション解消制御装置。
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