JP5824370B2 - Full closed position controller - Google Patents

Full closed position controller Download PDF

Info

Publication number
JP5824370B2
JP5824370B2 JP2012008176A JP2012008176A JP5824370B2 JP 5824370 B2 JP5824370 B2 JP 5824370B2 JP 2012008176 A JP2012008176 A JP 2012008176A JP 2012008176 A JP2012008176 A JP 2012008176A JP 5824370 B2 JP5824370 B2 JP 5824370B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection value
position detection
closed
full
initial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012008176A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013148422A (en
Inventor
江口 悟司
悟司 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma Corp filed Critical Okuma Corp
Priority to JP2012008176A priority Critical patent/JP5824370B2/en
Publication of JP2013148422A publication Critical patent/JP2013148422A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5824370B2 publication Critical patent/JP5824370B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

本発明は、フルクローズド位置制御装置、特に、数値制御機械の軸制御において、制御対象の負荷側の位置を直接的に検出するインクリメンタル検出器と、駆動モータの回転角を検出する多回転絶対位置検出器から、負荷側の絶対位置検出値を構成して、これを位置指令値通りに制御することを目的としたフルクローズド位置制御装置に関するものである。   The present invention relates to a full-closed position control device, in particular, an incremental detector that directly detects a load-side position to be controlled in a shaft control of a numerically controlled machine, and a multi-rotation absolute position that detects a rotation angle of a drive motor. The present invention relates to a fully-closed position control device for the purpose of configuring an absolute position detection value on a load side from a detector and controlling it according to a position command value.

数値制御機械の軸制御に適用されるフルクローズド位置制御装置は、駆動モータの制御入力を適宜制御することで、上位装置から指令された位置指令値通りに、制御対象である対象プラントの負荷位置を制御する。ここで、対象プラントの負荷位置を検出する際には、多回転絶対位置検出器(以下、回転型絶対位置検出器と呼ぶ)と、インクリメンタル検出器(以下、スケールと呼ぶ)と、が用いられる。回転型絶対位置検出器は、駆動モータに結合され、駆動モータの回転角から、負荷位置を間接的に検出するモータ位置検出器である。スケールは、負荷に直接設置され、負荷位置を検出する。この回転型絶対位置検出器とスケールそれぞれの検出値を合成することにより、負荷の絶対位置検出値(以下、フルクローズド絶対位置検出値xと呼ぶ)が構成される。 A fully closed position control device applied to the axis control of a numerically controlled machine controls the load input of the target plant as a control target according to the position command value commanded from the host device by appropriately controlling the control input of the drive motor. To control. Here, when detecting the load position of the target plant, a multi-rotation absolute position detector (hereinafter referred to as a rotary absolute position detector) and an incremental detector (hereinafter referred to as a scale) are used. . The rotary absolute position detector is a motor position detector that is coupled to a drive motor and indirectly detects a load position from the rotation angle of the drive motor. The scale is installed directly on the load and detects the load position. By combining this rotary absolute position detector and the scale respective detection values, the absolute position detection value of the load (hereinafter, referred to as full-closed absolute position detection value x f) is formed.

一般的には、スケールとして、2相正弦波出力タイプを用いる事で、スケールピッチ内の絶対位置(以下、スケール下位位置検出値PLと呼ぶ)が演算により検出できる。図4は、フルクローズド絶対位置検出値xの従来の構成方法を説明する図である。図において、横軸は全て負荷位置を示し、横軸の矢印方向(図面右方向)は負荷位置の+方向になる。最上段には、スケール下位位置検出値PLと、最終的に構成されるフルクローズド絶対位置検出値xを示している。更に、回転型絶対位置検出器の検出値(以下、モータ位置検出値xと、セミクローズド位置検出値xとの表現を併用する)をスケールピッチ単位で分割し、ピッチ単位以上をセミクローズド上位桁SH、1ピッチ内をセミクローズド下位位置検出値SLと表現している。 Generally, by using a two-phase sine wave output type as a scale, an absolute position within the scale pitch (hereinafter referred to as a scale lower position detection value PL) can be detected by calculation. Figure 4 is a diagram for explaining a conventional construction method of a full-closed absolute position detection value x f. In the figure, the horizontal axis indicates the load position, and the arrow direction (right direction in the drawing) of the horizontal axis is the + direction of the load position. In the top row, the scale lower position detection value PL and the finally formed fully closed absolute position detection value xf are shown. Furthermore, the detection value of the rotary absolute position detector (hereinafter, the expression of the motor position detection value x m and the semi-closed position detection value x s are used together) is divided in scale pitch units, and the pitch units or more are semi-closed. The upper digit SH and one pitch are expressed as a semi-closed lower position detection value SL.

従来の構成方法では(PL−SL)を利用して、以下に示す複数の判定式で、フルクローズド上位桁FHを決定し、スケール下位位置検出値PLと繋いで、フルクローズド絶対位置検出値xを構成する。ここで、TOLは、位相合せ許容ピッチで、0<TOL<0.5の範囲で設定するが、本例ではTOL=0.3を設定している。
−1<(PL−SL)≦−(1−TOL)の場合: FH=SH+1 ・・・(1)
−(1−TOL)<(PL−SL)<−TOLの場合: FHは設定不能 ・・・(2)
−TOL≦(PL−SL)≦TOLの場合: FH=SH ・・・(3)
OL<(PL−SL)<(1−TOL)の場合: FHは設定不能 ・・・(4)
(1−TOL)≦(PL−SL)≦1の場合: FH=SH−1 ・・・(5)
尚、ある初期時点において、PL=SLであるものとするが、以後、軸動作が繰返されると、駆動モータと負荷との間のガタ、加減速時に増大する駆動系の撓み、更には熱変位などの駆動部内変位が発生し、スケール下位位置検出値PLとセミクローズド下位位置検出値SLの相対関係(PL−SL)は増大且つ変動する。
In the conventional configuration method, using (PL-SL), the full closed upper digit FH is determined by a plurality of determination formulas shown below, and connected to the scale lower position detection value PL to obtain a fully closed absolute position detection value x. f is constructed. Here, T OL is a phase alignment allowable pitch and is set in a range of 0 <T OL <0.5. In this example, T OL = 0.3 is set.
When −1 <(PL−SL) ≦ − (1−T OL ): FH = SH + 1 (1)
-(1-T OL ) <(PL-SL) <-T OL : FH cannot be set (2)
When -T OL ≦ (PL−SL) ≦ T OL : FH = SH (3)
When T OL <(PL-SL) <(1-T OL ): FH cannot be set (4)
When (1−T OL ) ≦ (PL−SL) ≦ 1: FH = SH−1 (5)
It is assumed that PL = SL at a certain initial time point. However, if the shaft operation is repeated thereafter, the backlash between the drive motor and the load, the deflection of the drive system that increases during acceleration / deceleration, and further the thermal displacement The relative displacement (PL-SL) between the scale lower position detection value PL and the semi-closed lower position detection value SL increases and fluctuates.

図4において、上段の相対関係(a)は、SLがPLより0.25ピッチ位相が進んだ数値関係を示しており、式(3)と式(5)によって、セミクローズド上位桁SHからフルクローズド上位桁FHを作成し、この上位桁FHとスケール下位位置検出値PLとを繋いで(組み合わせて)、フルクローズド絶対位置検出値xを構成する。中段の相対関係(b)は、SLがPLより0.25ピッチ位相が遅れた数値関係を示しており、式(3)と式(1)によって、同様にフルクローズド絶対位置検出値xを構成する。下段の相対関係(c)は、SLがPLより0.4ピッチ遅れた数値関係を示している。式(2)と式(4)から、この場合FHは設定不能と判定する。これは、SLがPLより0.4ピッチ位相が遅れたのか、SLがPLより0.6ピッチ位相が進んだのかの判定が、SLとPLの数値関係では、曖昧になるための処置である。従来は、この相対関係(c)の様な、位置検出の設定不能状態を発生させないために、スケールピッチが、駆動部内変位最大値の5倍を目安とする様、スケールを選定していた。 In FIG. 4, the upper relative relationship (a) shows a numerical relationship in which SL is advanced by 0.25 pitch phase from PL, and is calculated from the semi-closed high-order digit SH according to Equation (3) and Equation (5). create a closed upper digit FH, it connects the this upper digit FH and the scale lower position detection value PL (in combination), constituting the full-closed absolute position detection value x f. The relative relationship (b) in the middle stage shows a numerical relationship in which SL is delayed by 0.25 pitch phase from PL, and the fully closed absolute position detection value x f is similarly expressed by Equation (3) and Equation (1). Configure. The lower relative relationship (c) shows a numerical relationship in which SL is delayed by 0.4 pitch from PL. From Formula (2) and Formula (4), it is determined that FH cannot be set in this case. This is a measure for obscuring the determination of whether SL is 0.4 pitch phase behind PL or whether SL is 0.6 pitch phase ahead of PL in the numerical relationship between SL and PL. . Conventionally, the scale is selected so that the scale pitch is set to 5 times the maximum displacement within the drive unit in order to prevent the position detection setting impossible state such as the relative relationship (c) from occurring.

図5は、従来のフルクローズド位置制御装置のサーボシステム構成の一例を示したブロック図である。位置制御装置100のフィードバック構成は次の様になっている。減算器50は、上位装置(図示しない)から指令された位置指令値Xから位置帰還であるフルクローズド絶対位置検出値xを減算する。その出力である位置偏差は、位置偏差増幅器51で位置ループゲインKp倍に増幅され、減算器52で、モータ速度vが減算されて、速度偏差が出力される。速度偏差は、速度偏差増幅器53で、通常、比例積分増幅される。式(6)は、この速度ループゲインGvを示している(尚、比例ゲインGp,積分ゲインGi,ラプラス変換の演算子sである。)。
Gv=Gp+(Gi/s) ・・・・・(6)
速度偏差増幅器53の出力は、対象プラントPの制御入力uとなる。制御入力uは、駆動モータの発生トルクに等しくなる様に、トルク制御される(図示しない)。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a servo system configuration of a conventional full-closed position control device. The feedback configuration of the position control device 100 is as follows. Subtractor 50 subtracts the full-closed absolute position detection value x f is the position feedback from the commanded position command value X C from the upper device (not shown). Position deviation which is the output of which is amplified in the position loop gain Kp fold at the position deviation amplifier 51, the subtractor 52, the motor speed v m is subtracted, the speed deviation is outputted. The speed deviation is normally proportional-integral amplified by the speed deviation amplifier 53. Expression (6) shows the speed loop gain Gv (note that the proportional gain Gp, the integral gain Gi, and the Laplace transform operator s).
Gv = Gp + (Gi / s) (6)
The output of the speed deviation amplifier 53 becomes the control input u of the target plant P. The control input u is torque controlled (not shown) so as to be equal to the torque generated by the drive motor.

前述の様に、対象プラントP内の、駆動モータに結合された回転型絶対位置検出器からモータ速度vとモータ位置検出値x、及び負荷に設置されたスケールから2相正弦波出力xが出力される。スケール位置検出部54は、スケールの2相正弦波出力xから、スケール下位位置検出値PLと、2相正弦波を周期カウントする事で、スケールピッチ単位以上のインクレ上位桁IH(電源投入時にはクリアされる)を出力する。単位分割器55は、モータ位置検出値xをセミクローズド位置検出値xとして、前述した様に、スケールピッチ単位で分割し、ピッチ単位以上をセミクローズド上位桁SH、1ピッチ内をセミクローズド下位位置検出値SLとして出力する。位置構成部56は、スケール下位位置検出値PLと、セミクローズド上位桁SH及びセミクローズド下位位置検出値SLで、フルクローズド絶対位置検出値xを構成する。位置構成部56のフルクローズド絶対位置検出値xの構成動作は、先に図4を用いて説明した通りである。 As described above, the motor speed v m and the motor position detection value x m from the rotary absolute position detector coupled to the drive motor in the target plant P, and the two-phase sine wave output x from the scale installed in the load P is output. Scale position detector 54, the two-phase sine wave output x P of the scale, and the scale lower position detection value PL, the two-phase sine wave By period count, during incremental significant digit IH (power on or scale pitch units Is cleared). Unit divider 55, a motor position detection value x m as a semi-closed position detection value x s, as described above, divided by the scale pitch unit, a semi-closed over pitch unit de upper digit SH, within one pitch semi-closed Output as lower position detection value SL. Position configuration unit 56 configures the scale lower position detection value PL, in semi-closed upper digit SH and semi-closed lower position detection value SL, the full-closed absolute position detection value x f. Construction operation of full-closed absolute position detection value x f position configuration unit 56 is as described with reference to FIG. 4 above.

特開2004−198344号公報JP 2004-198434 A

以上説明した様に、従来のフルクローズド位置制御装置では、位置検出の設定不能状態を発生させることなく、フルクローズド絶対位置検出値を構成するために、スケールピッチを駆動部内変位最大値の5倍程度にする必要がある。その結果、リニア軸の場合、mmオーダのスケールピッチを持つ、特殊で高価なスケールが必要となって、数μmから数10μmのスケールピッチを持つ、安価で一般的なスケールを適用する事ができなかった。本発明が解決しようとする課題は、負荷側の位置を直接的に検出する一般的なスケールと、駆動モータの回転角を検出する回転型絶対位置検出器から、負荷側の絶対位置検出値を構成できるフルクローズド位置制御装置を提供することである。   As described above, in the conventional full-closed position control device, the scale pitch is set to 5 times the maximum displacement in the drive unit in order to construct the full-closed absolute position detection value without causing the position detection setting impossible state. It needs to be about. As a result, in the case of a linear shaft, a special and expensive scale having a scale pitch on the order of mm is required, and an inexpensive and general scale having a scale pitch of several μm to several tens of μm can be applied. There wasn't. The problem to be solved by the present invention is that an absolute position detection value on the load side is obtained from a general scale that directly detects the load side position and a rotary absolute position detector that detects the rotation angle of the drive motor. It is to provide a fully closed position control device that can be configured.

本発明は、スケール下位位置検出値とセミクローズド下位位置検出値の相対関係から、フルクローズド絶対位置検出値の構成方法を決定し、決定した構成方法による位置検出値を初期フルクローズド絶対位置検出値とし、以降は、スケールの位置情報のみで、フルクローズド絶対位置検出値を構成することにより、前記課題を解決するものである。   The present invention determines the configuration method of the fully closed absolute position detection value from the relative relationship between the scale lower position detection value and the semi-closed lower position detection value, and determines the position detection value by the determined configuration method as the initial full closed absolute position detection value. In the following, the above-mentioned problem is solved by configuring the fully closed absolute position detection value only with the position information of the scale.

また、上記特徴に加え、電源投入時に、一方向位置決めを実行する位置指令値を自動発生し、セミクローズド位置制御も実行する。   In addition to the above features, when the power is turned on, a position command value for executing one-way positioning is automatically generated, and semi-closed position control is also executed.

本発明によるフルクローズド位置制御装置では、駆動モータと負荷との間のガタ、駆動系の撓みや熱変位などの駆動部内変位が大きい制御対象においても、小さいスケールピッチの安価で一般的な光学式スケールを適用して、フルクローズド絶対位置検出値を構成できる。   In the fully closed position control device according to the present invention, an inexpensive and general optical type with a small scale pitch even in a controlled object with large displacement in the drive unit such as play between the drive motor and the load, bending of the drive system and thermal displacement. A fully closed absolute position detection value can be configured by applying a scale.

本発明の実施形態であるフルクローズド位置制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the full closed position control apparatus which is embodiment of this invention. 位置検出値の構成動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the structure operation | movement of a position detection value. 初期内部関数発生部の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of an initial internal function generation part. 従来のフルクローズド絶対位置検出値の構成方法を説明する図である。It is a figure explaining the structure method of the conventional full closed absolute position detected value. 従来のフルクローズド位置制御装置の構成概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure outline | summary of the conventional full closed position control apparatus.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明によるフルクローズド位置制御装置の一例を示すブロック図である。本実施形態でも、従来技術と同様に、位置指令値Xから位置帰還xを減算して位置偏差を求める。そして、以降は、従来技術と同様に、この位置偏差やモータ速度vなどから、速度偏差、制御入力uが演算される。ただし、本実施形態では、従来技術と異なり、フルクローズド位置制御の開始時に、初期位置を1回求め、以降は、この初期位置にスケール位置検出値xの変動量を付加した値xpfを位置帰還xとして用いている。なお、スケール位置検出値xとは、インクレ上位桁IHとスケール下位位置検出値PLをつないだ初期位置を加算した位置検出値である。また、初期位置は、フルクローズド上位桁FHとスケール下位位置検出値PLを繋いだフルクローズド絶対位置検出値x、または、セミクローズド上位桁SHおよびセミクローズド下位位置検出値SLを繋いだセミクローズド位置検出値x(モータ位置検出値x)のいずれか一方を、初期時におけるPL−SLの値に応じて選択している。また、本実施形態では、フルクローズド位置制御の開始に先立って、駆動モータと負荷との間のガタを詰めるために、駆動系のロストモーションを超える量、負荷を移動させる一方向位置決めも実行する。以下、こうした、従来技術との相違点を中心に本実施形態について詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a fully closed position control device according to the present invention. Also in this embodiment, as in the prior art, the position deviation is obtained by subtracting the position feedback x from the position command value Xc . And, since, as in the prior art, the like the position deviation and the motor speed v m, the speed deviation, the control input u is calculated. However, in the present embodiment, unlike the prior art, the initial position is obtained once at the start of the fully closed position control, and thereafter, the value x pf obtained by adding the variation amount of the scale position detection value x I to this initial position is obtained. Used as position feedback x. Note that the scale position detection value x I, is a position detection value obtained by adding the initial position by connecting the incremental upper digit IH and scale the lower position detection value PL. The initial position is a fully closed absolute position detection value x f connecting the full closed upper digit FH and the scale lower position detection value PL, or a semi closed state connecting the semi closed upper digit SH and the semi closed lower position detection value SL. One of the position detection value x S (motor position detection value x m ) is selected according to the value of PL-SL at the initial stage. Further, in this embodiment, prior to the start of the fully closed position control, one-way positioning for moving the load by an amount exceeding the lost motion of the drive system is also executed in order to reduce the backlash between the drive motor and the load. . Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with a focus on such differences from the prior art.

初期内部関数発生部1は、電源投入時に1回のみ、フルクローズド位置制御装置の内部で実行される関数を発生させる部位である。より具体的には、初期内部関数発生部1は、電源投入時に、負荷を規定量、移動させる一方向位置決め指令を出力する。これは、駆動モータと負荷との間のガタを一方向に詰め、駆動系の撓みを減少させて、PLとSL間の偏差を最小化する目的のために行なわれる。   The initial internal function generator 1 is a part that generates a function that is executed inside the fully closed position control device only once when the power is turned on. More specifically, the initial internal function generator 1 outputs a one-way positioning command for moving the load by a specified amount when the power is turned on. This is done for the purpose of packing backlash between the drive motor and the load in one direction, reducing the deflection of the drive system and minimizing the deviation between PL and SL.

図3は、初期内部関数発生部1の動作を説明するフローチャートである。この動作では、まず、一方向位置決め完了フラグFscfを確認する(S30)。電源投入時には、一方向位置決め完了フラグFscfはOFFである。FscfがOFFの場合、初期内部関数発生部1は、シーケンスカウンタScの値に応じて、以下の初期内部関数発生を実行する(S32〜S56)。
Sc=0:−20μmの移動指令を発生し、Sc=1とする(S40,S42)。
Sc=1:−20μmの移動指令に対して、セミクローズド位置検出値x(=x)を位置帰還とした位置制御系が応答し、−20μmの移動が完了するまで待ち、完了で、Sc=2とする(S44,S46)。
Sc=2:+20μmの移動指令を発生し、Sc=3とする(S48,S50)。
Sc=3:Sc=1の時と同様に、+20μmの移動が完了するまで待ち、完了で、Sc=4とする(S52,S54)。
Sc=4:一方向位置決め完了フラグFscfをONにする(S56)。
尚、移動量として±20μmを選んでいるのは一例であり、一方向位置決めを達成するためには、駆動系のロストモーションを超えた移動量であれば、他の値であってもよい。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the initial internal function generator 1. In this operation, first, the one-way positioning completion flag Fscf is confirmed (S30). When the power is turned on, the one-way positioning completion flag Fscf is OFF. When Fscf is OFF, the initial internal function generation unit 1 executes the following initial internal function generation according to the value of the sequence counter Sc (S32 to S56).
Sc = 0: A movement command of −20 μm is generated, and Sc = 1 is set (S40, S42).
In response to the movement command of Sc = 1: −20 μm, the position control system using the semi-closed position detection value x S (= x m ) as position feedback responds, waits until the movement of −20 μm is completed, Sc = 2 is assumed (S44, S46).
Sc = 2: A movement command of +20 μm is generated, and Sc = 3 is set (S48, S50).
Sc = 3: As in the case of Sc = 1, the process waits until the movement of +20 μm is completed, and when it is completed, Sc = 4 is set (S52, S54).
Sc = 4: The one-way positioning completion flag Fscf is turned ON (S56).
The movement amount of ± 20 μm is selected as an example, and other values may be used as long as the movement amount exceeds the lost motion of the drive system in order to achieve unidirectional positioning.

指令値選択器2は、一方向位置決め完了フラグFscfに応じて、位置指令値を、初期内部関数発生部1の出力または上位装置(図示しない)から指令された位置指令値Xに切換える。一方向位置決め完了フラグFscfがOFF(一方向位置決めが未完了)の場合、指令値選択器2は、初期内部関数発生部1の出力を位置指令値として設定する。一方向位置決め完了フラグFscfがON(一方向位置決めが完了)の場合、指令値選択器2は、上位装置から指令された位置指令値Xを位置指令値として設定する。 Command value selector 2 in accordance with the one-way positioning completion flag Fscf, the position command value, the initial internal output or higher-level device of the function generator unit 1 switches from (not shown) to the commanded position command value X C. When the one-way positioning completion flag Fscf is OFF (one-way positioning is not completed), the command value selector 2 sets the output of the initial internal function generator 1 as a position command value. If unidirectional positioning completion flag Fscf is ON (unidirectional positioning is completed), the command value selector 2 sets the position command value X C commanded from the host device as a position command value.

また、位置検出値選択器8は、一方向位置決め時にはモータ位置検出値xを、一方向位置決めが完了し、後述する初期位置が出力された後は、フルクローズド絶対位置検出値xpfを、位置帰還xとして選択し、出力する。 The position detection value selector 8, the motor position detection value x m at the time of unidirectional positioning, a one-way positioning is completed, after the initial position to be described later is output, the full-closed absolute position detection value x pf, Select and output as position feedback x.

つまり、一方向位置決めが完了するまでは、位置指令として初期内部関数発生部1からの出力を、位置帰還xとしてモータ位置検出値xを、それぞれ用いた位置制御が行なわれる。一方向位置決めが完了すれば、位置指令として上位装置から出力される位置指令Xを、位置帰還xとしてフルクローズド絶対位置検出値xpfを、それぞれ用いた位置制御が行なわれる。このとき用いられるフルクローズド絶対位置検出値xpfの算出について説明する。 That is, until the one-way positioning is completed, the output from the initial internal function generating unit 1 as a position command, the motor position detection value x m as a position feedback x, position control using each is performed. When the unidirectional positioning is completed, position control is performed using the position command Xc output from the host device as the position command and the fully closed absolute position detection value xpf as the position feedback x. Calculation of the fully closed absolute position detection value x pf used at this time will be described.

初期位置構成選択部4は、一方向位置決め完了フラグFscfがOFFからONに切り替われば、減算器3の出力である(PL−SL)の値を確認する。(PL−SL)が、前述の式(1),式(3),式(5)の場合は、第1の初期位置構成部5に対して選択信号SEL1を出力する。第1の初期位置構成部5では、同式に従って、フルクローズド上位桁FHを決定し、当該フルクローズド上位桁FHとスケール下位位置検出値PLと繋いで、フルクローズド絶対位置検出値xを構成し、スケールオフセットOFSを次式で算出する。
FS=x−xI0 ・・・・・ (7)
ここで、スケール位置検出値xは、インクレ上位桁IHとスケール下位位置検出値PLを繋いだ位置検出値であり、xI0は、スケール位置検出値xの初期値、すなわち、FscfがOFFからONに切り替わった初期時のxを意味している。
When the one-way positioning completion flag Fscf is switched from OFF to ON, the initial position configuration selection unit 4 confirms the value of (PL-SL) that is the output of the subtractor 3. When (PL-SL) is the above-described formula (1), formula (3), or formula (5), the selection signal SEL1 is output to the first initial position configuration unit 5. In the first initial position configuration unit 5, according to the equation, to determine the full-closed upper digit FH, it connects with the full-closed upper digit FH and the scale lower position detection value PL, constituting the full-closed absolute position detection value x f The scale offset OFS is calculated by the following equation.
O FS = x f -x I0 ····· (7)
Here, the scale position detection value x I is a position detection value obtained by connecting the incremental upper digit IH and the scale lower position detection value PL, and x I0 is the initial value of the scale position detection value x I , that is, Fscf is OFF. it means the x I at the time of initial has been switched to oN from.

一方、(PL−SL)が、前述の式(2),式(4)の場合は、従来の絶対位置検出構成方法が採用できないため、初期位置構成選択部4は、第2の初期位置構成部6に対して、選択信号SEL2を出力する。第2の初期位置構成部6では、スケールオフセットOFSを次式で算出する。
FS=x−xI0 ・・・・・ (8)
ここで、セミクローズド位置検出値xは、セミクローズド上位桁SHと、セミクローズド下位位置検出値SLを繋いだ位置検出値であり、モータ位置検出値xに等しい。
On the other hand, when (PL-SL) is the above-mentioned formulas (2) and (4), the conventional absolute position detection configuration method cannot be adopted. The selection signal SEL2 is output to the unit 6. The second initial position configuration unit 6 calculates the scale offset OFS by the following equation.
O FS = x s −x I0 (8)
Here, the semi-closed position detection value x s is a position detection value obtained by connecting the semi-closed upper digit SH and the semi-closed lower position detection value SL, and is equal to the motor position detection value x m .

単位合成器7は、スケール下位位置検出値PLと、インクレ上位桁IHと、第1または第2の初期位置構成部で算出されたスケールオフセットOFSを用いて、本発明によるフルクローズド絶対位置検出値xpfを次式で算出する。
pf=x+OFS ・・・・・ (9)
単位合成器7の出力は、本発明によるフルクローズド絶対位置検出値xpfになる。初期位置構成選択部4は、選択信号SEL1またはSEL2を出力後、定常位置検出フラグFstd:ONを、位置検出値選択器8に出力する。位置検出値選択器8は、Fstd:OFF時にはモータ位置検出値xを、Fstd:ON時には本発明によるフルクローズド絶対位置検出値xpfを選択して位置帰還量xとする。
The unit synthesizer 7 uses the scale lower position detection value PL, the incremental upper digit IH, and the scale offset OFS calculated by the first or second initial position component to detect the fully closed absolute position according to the present invention. The value x pf is calculated by the following equation.
x pf = x I + O FS (9)
The output of the unit synthesizer 7 becomes the fully closed absolute position detection value x pf according to the present invention. The initial position configuration selection unit 4 outputs a selection signal SEL1 or SEL2, and then outputs a steady position detection flag Fstd: ON to the position detection value selector 8. Position detection value selector 8, Fstd: a is OFF motor position detection value x m, Fstd: a position feedback amount x to select the full-closed absolute position detection value x pf according ON state present invention.

ここで、初期時においてx=xI0である。したがって、初期時におけるフルクローズド絶対位置検出値xpfは、xpf=x+x−xI0=x(SEL1出力時)、または、xpf=x+x−xI0=x(SEL2出力時)である。一方、SEL1、SEL2の出力後である定常状態においては、式(9)におけるxと、式(7),(8)におけるxI0とは異なる値になり、xpf=(x−xI0)+xまたはxpf=(x−xI0)+xになる。つまり、定常状態においては、フルクローズド絶対位置検出値xpfは、初期位置(xまたはx)に、スケール位置検出値xの変動量(x−xI0)を加算した値になる。 Here, x I = x I0 at the initial time. Therefore, the fully closed absolute position detection value x pf at the initial time is x pf = x I + x f −x I0 = x f (when SEL1 is output) or x pf = x I + x s −x I0 = x s ( SEL2 output). On the other hand, SEL1, in SEL2 steady state after output of a x I in the formula (9), equation (7) results in a value different from the x I0 in (8), x pf = ( x I -x I0) + x f or x pf = (x I -x I0 ) becomes + x s. That is, in the steady state, the fully closed absolute position detection value x pf is a value obtained by adding the fluctuation amount (x I −x I0 ) of the scale position detection value x I to the initial position (x f or x s ). .

図2は、本実施形態における位置検出値の構成動作をシーケンス的に説明するフローチャートである。位置検出サイクル毎に、まず、スケールの2相正弦波出力xから、スケール下位位置検出値PLと、インクレ上位桁IHを演算する(S10)。次に、定常位置検出フラグFstd:OFFの定常前状態(S12でOFF)では、モータ位置検出値xから、セミクローズド上位桁SHと、セミクローズド下位位置検出値SLを演算する(S14)。定常前状態で、一方向位置決め完了前(Fscf:OFF、S16でOFF)では、モータ位置検出値xが位置帰還量xに選択される。この状態ではセミクローズド位置制御が実行される。 FIG. 2 is a flowchart for sequentially explaining the configuration operation of the position detection value in the present embodiment. For each position detection cycle, first, the two-phase sine wave output x P of the scale, and the scale lower position detection value PL, computes the incremental upper digit IH (S10). Then, the normal position detecting flag Fstd: The steady state before the OFF (OFF at S12), the motor position detection value x m, and semi-closed upper digit SH, calculates a semi-closed lower position detection value SL (S14). In the steady state before the one-way position complete before: In (Fscf OFF at OFF, S16), the motor position detection value x m is selected to the position feedback amount x. In this state, semi-closed position control is executed.

一方向位置決め完了(Fscf:ON、S16でON)サイクルで、SEL1が有効ならば、式(7)でOFSが演算される(S22)。逆に、SEL1が無効(SEL2が有効)ならば、式(8)でOFSが演算される(S20)。ステップS20またはステップS22のいずれかが実行されれば、定常位置検出フラグFstdがONに切り替えられる(S24)。 Unidirectional positioning completion: in (Fscf at ON, S16 ON) cycle, if the SEL1 is valid, O FS is calculated by Equation (7) (S22). Conversely, SEL1 is if invalid (SEL2 is enabled), O FS is calculated by the equation (8) (S20). If either step S20 or step S22 is executed, the steady position detection flag Fstd is switched ON (S24).

続いて、式(9)に従って、xpfが算出され、これを位置帰還xとして出力する(S26,S28)。一回目の段階では、xI=xI0であるため、x=xpf=x、または、x=xpf=xとなる。この一回目の位置帰還x=xpf=xまたはxは、初期位置を意味している。 Subsequently, x pf is calculated according to Equation (9), and is output as position feedback x (S26, S28). In the first stage, since xI = xI0, x = x pf = x f or x = x pf = x s . The first position feedback x = x pf = x f or x s means an initial position.

次のサイクルでも、PLとIHの演算(S10)が行なわれた後、定常位置検出フラグFstdの確認(S12)が行なわれる。一度、SEL1またはSEL2が出力された以降のサイクルでは、定常位置検出フラグFstdはONとなっているため、ステップS26,S28に進む。ステップS26,S28では、式(9)にしたがってxpfが演算され、位置帰還x=xpfとして出力される。ここで、この段階において、xは、初期値xI0から更新されているため、xpf=(x−xI0)+xまたはxpf=(x−xI0)+xになる。つまり、一方向位置決め完了サイクルの位置検出値に、スケール位置検出値xの変化量(x−xI0)が加算されて、本実施形態によるフルクローズド絶対位置検出値xpfが構成され、位置帰還量xとなる。 Also in the next cycle, the calculation of PL and IH (S10) is performed, and then the steady position detection flag Fstd is confirmed (S12). In the cycle after SEL1 or SEL2 is output once, since the steady position detection flag Fstd is ON, the process proceeds to steps S26 and S28. In steps S26 and S28, x pf is calculated according to equation (9), and output as position feedback x = x pf . Here, at this stage, x I, because they are updated from the initial value x I0, x pf = (x I -x I0) + x f or x pf = (x I -x I0 ) becomes + x s. That is, the change amount of the scale position detection value x I (x I −x I0 ) is added to the position detection value of the one-way positioning completion cycle to form the fully closed absolute position detection value x pf according to the present embodiment, The position feedback amount x.

以上説明した様に、本発明によるフルクローズド位置制御装置では、電源投入時に、内部的に一方向位置決めを実行する事で、スケール下位位置検出値PLと、セミクローズド下位位置検出値SLの偏差を最小化させ、且つ、偏差の大きさに応じて、フルクローズド絶対位置検出の基準値を、PLで構成するかSLで構成するかを選択する。更に、駆動系各部のガタや剛性による撓みなどにより、PLとSLの偏差が増大する定常動作中は、選択した基準値に対して、スケール位置検出値の変化量のみを加算して、フルクローズド絶対位置検出値を構成する。   As described above, in the fully closed position control apparatus according to the present invention, the deviation between the scale lower position detection value PL and the semi-closed lower position detection value SL is obtained by executing the one-way positioning internally when the power is turned on. In accordance with the size of the deviation, the reference value for detecting the fully closed absolute position is selected from PL or SL. Furthermore, during steady operation in which the deviation between PL and SL increases due to backlash of each part of the drive system or bending due to rigidity, only the amount of change in the scale position detection value is added to the selected reference value, so that it is fully closed. Configure absolute position detection value.

1 初期内部関数発生部、2 指令値選択器、3 減算器、4 初期位置構成選択部、5 第1の初期位置構成部、6 第2の初期位置構成部、7 単位合成部、8 位置検出値選択器、10 位置制御装置(本発明実施例)、50 減算器、51 位置偏差増幅器、52 減算器、53 速度偏差増幅器、54 スケール位置検出部、55 単位分割器、56 位置構成部、100 位置制御装置(従来例)、200 対象プラント。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Initial internal function generation part, 2 Command value selector, 3 Subtractor, 4 Initial position structure selection part, 5 1st initial position structure part, 6 2nd initial position structure part, 7 Unit composition part, 8 Position detection Value selector, 10 Position control device (Embodiment of the present invention), 50 Subtractor, 51 Position deviation amplifier, 52 Subtractor, 53 Speed deviation amplifier, 54 Scale position detector, 55 Unit divider, 56 Position component, 100 Position control device (conventional example), 200 target plant.

Claims (2)

位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、対象プラントを位置制御する数値制御機械のフルクローズド位置制御装置において、
フルクローズド位置制御の開始時に、負荷位置を直接検出するインクリメンタル検出器での検出値を基準として、初期位置検出値を構成する第1の初期位置構成部と、
フルクローズド位置制御の開始時に、前記サーボモータの回転角を検出するモータ位置検出器のモータ位置検出値を基準として、初期位置検出値を構成する第2の初期位置構成部と、
フルクローズド位置制御の開始時に、前記第1および第2初期位置構成部の一方を選択する初期位置構成選択部と、
選択された初期位置構成部で演算された初期位置検出値と、前記フルクローズド位置制御の開始時からの前記インクリメンタル検出器での検出値の変動量と、を加算した値をフルクローズド絶対位置検出値として演算する単位合成器と、
を備え、フルクローズド位置制御実行時には、前記フルクローズド絶対位置検出値を位置帰還量とし、
前記初期位置構成選択部は、前記インクリメンタル検出器で検出されたスケールピッチ内の位置と、前記モータ位置検出器で検出されたスケールピッチ内の位置と、の差分値に基づいて、前記第1および第2初期位置構成部の一方を選択する、
ことを特徴とした数値制御機械のフルクローズド位置制御装置。
In a fully closed position control device of a numerical control machine that drives a servo motor according to a position command value and controls the position of a target plant,
A first initial position configuration unit that configures an initial position detection value with reference to a detection value of an incremental detector that directly detects a load position at the start of full closed position control;
A second initial position configuration unit that configures an initial position detection value based on a motor position detection value of a motor position detector that detects a rotation angle of the servo motor at the start of full-closed position control;
An initial position configuration selection unit that selects one of the first and second initial position configuration units at the start of full closed position control;
Full-closed absolute position detection is the sum of the initial position detection value calculated by the selected initial position component and the amount of fluctuation of the detection value at the incremental detector from the start of the full-closed position control. A unit synthesizer that operates as a value;
When performing fully closed position control, the fully closed absolute position detection value is used as a position feedback amount ,
The initial position configuration selection unit is configured to determine the first and second positions based on a difference value between a position within the scale pitch detected by the incremental detector and a position within the scale pitch detected by the motor position detector. Selecting one of the second initial position components;
A fully-closed position control device for numerical control machines.
請求項1に記載のフルクローズド位置制御装置であって、さらに、
前記フルクローズド位置制御の開始に先立って、一方向位置決めを指令する初期内部関数発生部と、
前記フルクローズド位置制御時には前記上位装置より指令された位置指令値を、前記一方向位置決め実行時には前記初期内部関数発生部指令値を、位置指令値として選択する指令値選択器と、
前記一方向位置決め実行時には前記モータ位置検出値を、前記フルクローズド位置制御実行時には前記フルクローズド絶対位置検出値を、それぞれ位置帰還量として選択する位置検出値選択器と、
を備えることを特徴とするフルクローズド位置制御装置。
The fully closed position control device according to claim 1 , further comprising:
Prior to the start of the full-closed position control, an initial internal function generator that commands unidirectional positioning;
A command value selector that selects a position command value commanded by the host device during the full-closed position control, and a command value selector that selects the initial internal function generator command value as the position command value during the one-way positioning execution;
A position detection value selector that selects the motor position detection value at the time of the one-way positioning execution, and the full-closed absolute position detection value at the time of the full-closed position control, respectively, as a position feedback amount;
A fully-closed position control device comprising:
JP2012008176A 2012-01-18 2012-01-18 Full closed position controller Active JP5824370B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012008176A JP5824370B2 (en) 2012-01-18 2012-01-18 Full closed position controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012008176A JP5824370B2 (en) 2012-01-18 2012-01-18 Full closed position controller

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013148422A JP2013148422A (en) 2013-08-01
JP5824370B2 true JP5824370B2 (en) 2015-11-25

Family

ID=49046048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012008176A Active JP5824370B2 (en) 2012-01-18 2012-01-18 Full closed position controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5824370B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6510962B2 (en) 2015-11-30 2019-05-08 オークマ株式会社 Fully closed position control device
JP6999456B2 (en) * 2018-03-15 2022-01-18 オークマ株式会社 Position control system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4123362B2 (en) * 2002-12-20 2008-07-23 株式会社安川電機 Absolute position detection method for fully closed control device
JP5045377B2 (en) * 2007-11-08 2012-10-10 パナソニック株式会社 servo amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013148422A (en) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5411978B2 (en) Servo control device with a function to correct the amount of expansion and contraction of the ball screw
US7183739B2 (en) Synchronous control device
JP4760912B2 (en) Servo control device
JP4575508B1 (en) Servo control device for dual position feedback control
JP2004280772A (en) Servo motor drive control device
JP5762625B2 (en) Trajectory control device
JP6331225B2 (en) Motor control device, position control system, and motor control method
JP5623757B2 (en) Motor control method and apparatus
JPWO2014167808A1 (en) Motor drive device
JP2011176907A5 (en)
KR20150006790A (en) Motor control devicde
JP5824370B2 (en) Full closed position controller
JP5388605B2 (en) Motor synchronous control device
US20140371916A1 (en) Servo control device
JP2012104047A (en) Servo controller
KR100987853B1 (en) Twin synchronization control method
JP6410971B2 (en) Servo control device
JP5362339B2 (en) Motor control device
JP2016226200A (en) Motor control device, motor control method, and motor control program
JP5460371B2 (en) Numerical controller
JP5246328B2 (en) Motor control device
JP5252999B2 (en) Numerical control apparatus and positional deviation correction method
EP3598248B1 (en) Control system
JP6391489B2 (en) Motor control device
EP3678290B1 (en) Motor driving device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140730

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150602

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150723

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151006

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151009

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5824370

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150