JP6514034B2 - Position control device - Google Patents

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本発明は、工作機械等における直線移動または回転移動する送り軸(テーブル、サドルあるいは主軸頭等の制御対象)の位置制御装置に関する。   The present invention relates to a position control device for a feed shaft (a control target such as a table, a saddle, or a spindle head) which linearly or rotationally moves in a machine tool or the like.

工作機械の送り軸において、軸移動方向反転時に高精度に動作させるために各種の試みがなされている。軸移動方向反転時に高精度に動作させるために弊害となる要素には、送り軸の移動方向反転により、その方向が急峻に変化する摩擦力や、方向反転により不感帯となって現れるバックラッシュ等がある。バックラッシュは、機械寿命と高精度化とのトレードオフの関係にあるため、その大きさは大小様々ある。特に近年、5軸加工における回転移動する送り軸では、回転中心から送り軸(制御対象)までの距離が大きい場合、軸移動方向反転時の精度は、加工精度に大きく影響するため、その補償に対して各種の試みがなされている。   Various attempts have been made to operate the feed shaft of a machine tool with high accuracy when reversing the axial movement direction. The elements that are harmful for operating with high precision at the time of axis movement direction reversal include friction force whose direction changes sharply due to movement direction reversal of the feed axis, backlash appearing as a dead zone due to direction reversal, etc. is there. Backlash has a trade-off relationship between machine life and high precision, so its size varies. Especially in recent years, when the distance from the center of rotation to the feed axis (target to be controlled) is large, the accuracy at the time of axis movement direction reversal greatly affects the machining accuracy in the case of a feed axis that rotates and moves in 5-axis machining. Various attempts have been made against it.

図5に従来制御のブロック図を示す。ボールネジ10を介してモータ8によりテーブル11(送り軸・制御対象)を動作させる制御系において、前記テーブルに取り付けられたテーブル位置検出器9がテーブル位置検出値Pdを出力する。指令反転検出器13は、位置指令演算器1より出力された位置指令Pcより、位置指令が反転する位置指令反転タイミングTbを出力する。該タイミングTbに基づき補償時間演算器15がバックラッシュ補償値Pbcを出力する。該バックラッシュ補償値Pbcと前記位置指令Pcの加算値から前記位置検出値Pdとの位置偏差Pdifを減算器2が算出する。速度指令演算器3が前記位置偏差に基づき比例ゲインKpを乗算し速度指令Vcを出力する。前記モータに取り付けられたモータ位置検出器7の位置検出値Pmを微分器12が微分しモータの速度検出値Vmを出力する。前記速度指令Vcとモータの速度検出値Vmの偏差を減算器4により求め、速度偏差として出力する。該速度偏差に基づき、トルク指令演算器5がトルク指令Tcを出力する。該トルク指令に基づき、各種フィルタ部、電流制御部6が前記モータの電流を制御し、モータを動作させる。   FIG. 5 shows a block diagram of conventional control. In a control system in which a table 11 (feed shaft / control target) is operated by a motor 8 through a ball screw 10, a table position detector 9 attached to the table outputs a table position detection value Pd. The command reversal detector 13 outputs a position command reversal timing Tb at which the position command is reversed from the position command Pc output from the position command computing unit 1. Based on the timing Tb, the compensation time calculator 15 outputs the backlash compensation value Pbc. A subtractor 2 calculates a position deviation Pdif between the position detection value Pd and the sum of the backlash compensation value Pbc and the position command Pc. The speed command calculator 3 multiplies the proportional gain Kp based on the position deviation and outputs a speed command Vc. The differentiator 12 differentiates the position detection value Pm of the motor position detector 7 attached to the motor and outputs the speed detection value Vm of the motor. The difference between the speed command Vc and the speed detection value Vm of the motor is determined by the subtractor 4 and output as a speed deviation. The torque command computing unit 5 outputs a torque command Tc based on the speed deviation. Based on the torque command, various filter units and current control unit 6 control the current of the motor to operate the motor.

図6に前記補償時間演算器15のブロック図を示す。遅延器151は、前記位置指令反転タイミングTbの出力タイミングから、予め設定した時間遅延させた信号をセレクタ154へ出力する。該セレクタ154は、その信号を受けて、バックラッシュ補償値Pbcを出力する(セレクタ154の接続先を係数152から係数153に切り替える)。本構成によれば、弾性変形の戻りにより位置指令反転タイミングから遅れて発生するバックラッシュを補償でき、高精度に軸を反転させることができる。   A block diagram of the compensation time calculator 15 is shown in FIG. The delay unit 151 outputs, to the selector 154, a signal delayed by a preset time from the output timing of the position command inversion timing Tb. The selector 154 receives the signal and outputs the backlash compensation value Pbc (switching of the connection destination of the selector 154 from the coefficient 152 to the coefficient 153). According to this configuration, it is possible to compensate for the backlash that occurs behind the position command reversal timing due to the return of elastic deformation, and it is possible to reverse the axis with high accuracy.

特開2004−234205号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-234205

図5、図6に示した従来技術において、テーブル11(送り軸・制御対象)の摺動抵抗が大きく、テーブルの先にさらにバネの要素を持つ場合は、反転時に弾性変形だけでなく、テーブルの先のバネ要素からバックラッシュが発生する部分に対して反転力が発生するため、位置に依存してバックラッシュが発生し、高精度に軸を反転させることができない課題がある。   In the prior art shown in FIGS. 5 and 6, when the sliding resistance of the table 11 (feed shaft / control target) is large and a spring element is additionally provided at the end of the table, not only elastic deformation at the time of inversion but There is a problem that a backlash occurs depending on the position, and the axis can not be reversed with high accuracy, since a reverse force is generated from the first spring element to the portion where the backlash occurs.

本発明の位置制御装置は、モータにより駆動される送り軸の位置をフルクローズ制御する位置制御装置において、位置指令と、前記送り軸の位置を検出する第2の位置検出器からの位置検出値と、の差から速度指令を出力する速度指令演算器と、前記速度指令と、前記モータの位置を検出する第1の位置検出器からの位置検出値を微分して得られる速度検出値と、の差からトルク指令を出力するトルク指令演算器と、前記トルク指令に基づきモータの電流を制御する電流制御部と、前記位置指令により前記送り軸の移動方向の反転が指令されるタイミングである指令反転タイミングを検出する指令反転検出器と、前記送り軸の移動方向の反転時に生じるバックラッシュを補償するバックラッシュ補償値を出力し、位置指令に加算する補償位置演算器と、を備え、前記補償位置演算器は、前記指令反転タイミングからバックラッシュ発生までの前記送り軸の移動距離であるトルク比例分位置を前記指令反転タイミングでのトルク指令値により算出し、前記トルク比例分位置に応じて前記バックラッシュ補償値を出力するタイミングを可変し、前記補償位置演算器は、前記指令反転タイミングでの位置指令と、現在の位置指令と、の差分値である反転後移動距離を算出し、前記指令反転タイミングでのトルク指令値を、前記送り軸と負荷との間のバネ要素のバネ定数で除算して、前記トルク比例分位置を算出し、前記反転後移動距離が、前記トルク比例分位置に達した際に、前記バックラッシュ補償値を出力する、ことを特徴とする。 The position control device according to the present invention is a position control device that performs full-close control of the position of a feed shaft driven by a motor, wherein a position command and a position detection value from a second position detector that detects the position of the feed shaft. A speed command computing unit for outputting a speed command from the difference between the speed command and the speed command, and a speed detection value obtained by differentiating a position detection value from a first position sensor for detecting the position of the motor; Command that outputs a torque command from the difference between the two, a current control unit that controls the current of the motor based on the torque command, and a command that is a timing at which the reversal of the moving direction of the feed shaft is commanded by the position command. A command reverse detector that detects reverse timing, and a backlash compensation value that compensates for the backlash that occurs when the direction of movement of the feed shaft reverses A computing unit, wherein the compensation position computing unit calculates the torque proportional position, which is the movement distance of the feed shaft from the command reversal timing to the occurrence of backlash, from the torque command value at the command reversal timing, The timing at which the backlash compensation value is output is varied in accordance with the torque proportional component position, and the compensation position computing unit reverses the difference between the position command at the command inversion timing and the current position command. The back movement distance is calculated, and the torque command value at the command reverse timing is divided by the spring constant of the spring element between the feed shaft and the load to calculate the torque proportional position, and the post-reverse move When the distance reaches the torque proportional position, the backlash compensation value is output .

他の本発明の位置制御装置は、モータにより駆動される送り軸の位置をフルクローズ制御する位置制御装置において、位置指令と、前記モータの位置を検出する第1の位置検出器からの位置検出値と、の差から速度指令を出力する速度指令演算器と、前記速度指令と、前記第1の位置検出器からの位置検出値とを微分して得られる速度検出値と、の差からトルク指令を出力するトルク指令演算器と、前記トルク指令に基づきモータの電流を制御する電流制御部と、前記位置指令により前記送り軸の移動方向の反転が指令されるタイミングである指令反転タイミングを検出する指令反転検出器と、前記送り軸の移動方向の反転時に生じるバックラッシュを補償するバックラッシュ補償値を出力し、位置指令に加算する補償位置演算器と、を備え、前記補償位置演算器は、前記指令反転タイミングからバックラッシュ発生までの前記送り軸の移動距離であるトルク比例分位置を前記指令反転タイミングでのトルク指令値により算出し、前記トルク比例分位置に応じて前記バックラッシュ補償値を出力するタイミングを可変し、前記補償位置演算器は、前記指令反転タイミングでの位置指令と、現在の位置指令と、の差分値である反転後移動距離を算出し、前記指令反転タイミングでのトルク指令値を、前記送り軸と負荷との間のバネ要素のバネ定数で除算して、前記トルク比例分位置を算出し、前記反転後移動距離が、前記トルク比例分位置に達した際に、前記バックラッシュ補償値を出力する、ことを特徴とする。 Another position control apparatus according to the present invention is a position control apparatus that performs full-close control of a position of a feed shaft driven by a motor, wherein position detection from a position command and a first position detector that detects the position of the motor The torque from the difference between the speed command calculator which outputs the speed command from the difference between the value and the speed command, and the speed detection value obtained by differentiating the speed command and the position detection value from the first position sensor A torque command computing unit that outputs a command, a current control unit that controls the current of the motor based on the torque command, and a command reverse timing that is a timing at which a reversal of the moving direction of the feed shaft is commanded by the position command And a compensation position calculator that outputs a backlash compensation value that compensates for the backlash that occurs when the movement direction of the feed shaft is reversed, and adds it to the position command. The compensation position calculator calculates the torque proportional position, which is the movement distance of the feed shaft from the command reverse timing to the backlash occurrence, from the torque command value at the command reverse timing, and corresponds to the torque proportional position. Changing the timing of outputting the backlash compensation value, and the compensation position calculator calculates a post-inversion movement distance which is a difference value between the position command at the command inversion timing and the current position command, The torque command value at the command reverse timing is divided by the spring constant of the spring element between the feed shaft and the load to calculate the torque proportional part position, and the post-reversal movement distance corresponds to the torque proportional part. When the position is reached, the backlash compensation value is output .

本発明による位置制御装置によれば、制御対象(送り軸)の摺動抵抗が大きい場合でも高精度に軸を制御できる。   According to the position control device according to the present invention, the axis can be controlled with high accuracy even when the sliding resistance of the control object (feed axis) is large.

本発明の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of the present invention. 本発明の実施例の補償位置演算器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the compensation position calculator of the Example of this invention. 本発明の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of the present invention. 本発明の制御対象モデルの図である。It is a figure of a controlled object model of the present invention. 従来技術を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a prior art. 従来技術の補償時間演算器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the compensation time calculator of a prior art.

本発明の実施例について説明する。従来例と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。図1に本発明の位置制御装置のブロック図を示す。補償位置演算器14は、前記位置指令反転タイミングTbと前記位置指令Pcと前記トルク指令Tcに基づき、バックラッシュ補償値Pbcを出力する。   An embodiment of the present invention will be described. The same elements as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. FIG. 1 shows a block diagram of a position control device of the present invention. The compensation position calculator 14 outputs a backlash compensation value Pbc based on the position command reversal timing Tb, the position command Pc, and the torque command Tc.

図2に本発明の補償位置演算器14のブロック図を示す。ラッチ回路141は、前記トルク指令Tcを前記位置指令反転タイミングTbでラッチした位置指令反転タイミングトルク指令Tccを出力する。除算絶対値化回路142は、前記位置指令反転タイミングトルク指令Tccを予め設定した係数Kgで除算したのちに絶対値化したトルク比例分位置|Pt|を比較器146に入力する。ラッチ回路143は、前記位置指令Pcを前記位置指令反転タイミングTbでラッチした位置指令反転タイミング位置指令Pccとして出力する。減算器144は、前記位置指令Pcと前記位置指令反転タイミング位置指令Pccとの差分を演算する。絶対値化回路145は、この差分値を絶対値化した反転後移動距離|ΔPcc|を前記比較器146に入力する。前記比較器146は、前記反転後移動距離|ΔPcc|が前記トルク比例分位置|Pt|を超えた場合にセレクタ149に対して切換信号を出力し、セレクタ149は、その信号を受けて、予め規定されたバックラッシュ補償値Pbcを出力する。なお、セレクタ149は、次回逆方向への反転が生じるまで、バックラッシュ補償値Pbcを継続的に出力する。次回逆方向への反転が生じれば、セレクタ149の出力値を「0」に戻す。   FIG. 2 shows a block diagram of the compensation position calculator 14 of the present invention. The latch circuit 141 outputs a position command reverse timing torque command Tcc obtained by latching the torque command Tc at the position command reverse timing Tb. The division absolute value conversion circuit 142 divides the position command reverse timing torque command Tcc by a preset coefficient Kg, and then inputs the torque proportional component position | Pt | The latch circuit 143 outputs the position command Pc as a position command reverse timing position command Pcc obtained by latching the position command Pc at the position command reverse timing Tb. The subtractor 144 calculates the difference between the position command Pc and the position command inversion timing position command Pcc. The absolute value conversion circuit 145 inputs the post-inversion movement distance | ΔPcc | obtained by converting the difference value into an absolute value to the comparator 146. The comparator 146 outputs a switching signal to the selector 149 when the post-inversion movement distance | ΔPcc | exceeds the torque proportional part position | Pt |, and the selector 149 receives the signal in advance and The specified backlash compensation value Pbc is output. The selector 149 continuously outputs the backlash compensation value Pbc until the next reverse occurs. Next time the reverse direction reverse occurs, the output value of the selector 149 is returned to "0".

具体的には、制御対象を図4のモデルで説明する。制御対象112が右方向に動作している間は、モータ8と制御対象112との間のバネ要素101(例えばボールネジ等)は縮み、モータ−制御対象間のバックラッシュ102は進行方向にバックラッシュ0の状態で移動する。また、前記制御対象112と負荷113との間のバネ要素111を縮めて前記負荷113を移動させる。反転時には、前記制御対象112と前記負荷113の摺動抵抗等により縮んだバネ要素111が制御対象112を左側に押すため、位置指令によりモータがある程度左側に動くまで、反転前のバックラッシュ0を維持したまま制御対象112は左側へ動作する。その後、前記制御対象112と前記負荷113との間のバネ要素111の縮みが解消したと同時にバックラッシュが発生する。なお、バネモデルであるため、バックラッシュが発生するまでの制御対象112の距離Ptは、前記制御対象112と前記負荷113間のバネ要素111のバネ定数をKgとして、前記トルク位置指令反転タイミングトルク指令Tccにより
Pt=Tcc÷Kg ・・・(式1)
で与えられる。
Specifically, the control target will be described with the model of FIG. While the control object 112 is operating in the right direction, the spring element 101 (for example, a ball screw or the like) between the motor 8 and the control object 112 is contracted, and the backlash 102 between the motor and the control object is a backlash in the traveling direction. Move in the state of 0. Further, the spring element 111 between the controlled object 112 and the load 113 is contracted to move the load 113. When reversing, the spring element 111 contracted by the sliding resistance of the control object 112 and the load 113 pushes the control object 112 to the left, so that the backlash 0 before reversing is reversed until the motor moves to the left by a position command to some extent. The control object 112 operates to the left while maintaining it. Thereafter, the backlash occurs at the same time as the contraction of the spring element 111 between the controlled object 112 and the load 113 is eliminated. In addition, since it is a spring model, the distance Pt of the control object 112 until backlash occurs is the torque position command reverse timing torque command with the spring constant of the spring element 111 between the control object 112 and the load 113 as Kg. By Tcc, Pt = Tcc ÷ Kg (Equation 1)
Given by

本発明では、上記モデルに基づいた反転後からバックラッシュが発生するまでの制御対象112の移動距離であるトルク比例分位置|Pt|でバックラッシュを補償でき、テーブルの先にバネ要素があるようなモデルでも、高精度に軸を反転させることができる。なお、前記制御対象と負荷間のバネ要素111のバネ定数Kgは位置指令反転タイミングトルク指令Tccとバックラッシュ発生位置を測定することで、予め算出できる。   In the present invention, the backlash can be compensated by the torque proportional position | Pt | which is the movement distance of the control object 112 from the inversion based on the above model to the occurrence of backlash, so that there is a spring element at the tip of the table Model can also flip the axis with high accuracy. The spring constant Kg of the spring element 111 between the control target and the load can be calculated in advance by measuring the position command reverse timing torque command Tcc and the backlash occurrence position.

図3に本発明の他の実施例のブロック図を示す。従来例と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。ボールネジ10を介してモータ8によりテーブル11を動作させる制御対象において、前記モータ位置検出器7がモータ位置検出値Pmを出力する。指令反転検出器13は、位置指令演算器1より出力された位置指令Pcより、位置指令が反転する位置指令反転タイミングTbを出力する。該位置指令反転タイミングTbに基づき補償位置演算器14がバックラッシュ補償値Pbcを出力する。該バックラッシュ補償値Pbcと前記位置指令Pcの加算値から前記モータ位置検出値Pmとの位置偏差Pdifを減算器2が算出する。速度指令演算器3が前記位置偏差に基づき比例ゲインKpを乗算し速度指令Vc出力する。前記モータ位置検出値Pmを微分器12が微分しモータの速度検出値Vmを出力する。前記速度指令Vcとモータの速度検出値Vmの偏差を減算器4により求め、速度偏差として出力する。該速度偏差に基づき、トルク指令演算器5がトルク指令Tcを出力する。該トルク指令に基づき、各種フィルタ部、電流制御部6が前記モータの電流を制御し、モータを動作させる。   FIG. 3 shows a block diagram of another embodiment of the present invention. The same elements as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In a controlled object in which the table 11 is operated by the motor 8 through the ball screw 10, the motor position detector 7 outputs a motor position detection value Pm. The command reversal detector 13 outputs a position command reversal timing Tb at which the position command is reversed from the position command Pc output from the position command computing unit 1. The compensation position calculator 14 outputs the backlash compensation value Pbc based on the position command inversion timing Tb. A subtractor 2 calculates a position deviation Pdif between the motor position detection value Pm and the sum of the backlash compensation value Pbc and the position command Pc. The speed command calculator 3 multiplies the proportional gain Kp based on the position deviation and outputs a speed command Vc. A differentiator 12 differentiates the motor position detection value Pm to output a motor speed detection value Vm. The difference between the speed command Vc and the speed detection value Vm of the motor is determined by the subtractor 4 and output as a speed deviation. The torque command computing unit 5 outputs a torque command Tc based on the speed deviation. Based on the torque command, various filter units and current control unit 6 control the current of the motor to operate the motor.

具体的には、前記位置指令反転タイミングトルク指令Tccと、ミリメスやレーザ測長器等でバックラッシュ発生位置を予め測定することで(式1)中のKgは予め設定でき、テーブルの位置検出器がなくても、バックラッシュを所望の位置で補償でき、高精度に軸を反転させることができる。   Specifically, Kg in (Equation 1) can be set in advance by measuring the backlash generation position in advance with the position command reverse timing torque command Tcc and a millimetric or laser length measuring device, etc., and the table position detector Even without this, the backlash can be compensated at a desired position, and the axis can be reversed with high accuracy.

なお、送り軸は、直線移動する物に限らず、回転移動するものについても同様である。例えば、ウォームギア等により回転移動する送り軸(テーブル等)の中には、バックラッシュが大きく、送り軸の先に防水のためのシール等を配置することで、摺動抵抗が大きくなっているような機構の送り軸もある。かかる機構の送り軸においても、本発明の技術を用いることで、バックラッシュを所望の位置で補償でき、高精度に軸を反転させることができる。   The feed shaft is not limited to one that linearly moves, and the same applies to ones that rotationally move. For example, in a feed shaft (table or the like) that is rotationally moved by a worm gear or the like, the backlash is large, and by arranging a waterproof seal or the like at the tip of the feed shaft, the sliding resistance is increased. There is also a feed shaft of Also in the feed shaft of such a mechanism, backlash can be compensated at a desired position by using the technique of the present invention, and the shaft can be reversed with high accuracy.

1 位置指令演算器、2,4,144 減算器、3 速度指令演算器、5 トルク指令演算器、6 電流制御部、7 モータ位置検出器、8 モータ、9 テーブル位置検出器、10 ボールネジ、11 テーブル、12 微分器、13 指令反転検出器、14 補償位置演算器、15 補償時間演算器、101 モータ−制御対象間のバネ要素、102 モータ−制御対象間のバックラッシュ、111 制御対象−負荷間のバネ要素、112 制御対象、113 負荷、141,143 ラッチ回路、142 除算絶対値化回路、145 絶対値化回路、146 比較器、147,152 係数、148,153 係数(バックラッシュ補償値)、149,154 セレクタ、151 遅延器。
Reference Signs List 1 position command computing unit, 2, 4, 144 subtractor, 3 speed command computing unit, 5 torque command computing unit, 6 current control unit, 7 motor position detector, 8 motor, 9 table position detector, 10 ball screw, 11 Table, 12 differentiators, 13 command reversal detectors, 14 compensation position calculators, 15 compensation time calculators, 101 spring elements between motor and control object, 102 backlash between motor and control object, 111 control object to load Spring element, 112 controlled object, 113 load, 141, 143 latch circuit, 142 division absolute value circuit, 145 absolute value circuit, 146 comparator, 147, 152 coefficient, 148, 153 coefficient (backlash compensation value), 149, 154 selector, 151 delay unit.

Claims (2)

モータにより駆動される送り軸の位置をフルクローズ制御する位置制御装置において、
位置指令と、前記送り軸の位置を検出する第2の位置検出器からの位置検出値と、の差から速度指令を出力する速度指令演算器と、
前記速度指令と、前記モータの位置を検出する第1の位置検出器からの位置検出値を微分して得られる速度検出値と、の差からトルク指令を出力するトルク指令演算器と、
前記トルク指令に基づきモータの電流を制御する電流制御部と、
前記位置指令により前記送り軸の移動方向の反転が指令されるタイミングである指令反転タイミングを検出する指令反転検出器と、
前記送り軸の移動方向の反転時に生じるバックラッシュを補償するバックラッシュ補償値を出力し、位置指令に加算する補償位置演算器と、
を備え、
前記補償位置演算器は、前記指令反転タイミングからバックラッシュ発生までの前記送り軸の移動距離であるトルク比例分位置を前記指令反転タイミングでのトルク指令値により算出し、前記トルク比例分位置に応じて前記バックラッシュ補償値を出力するタイミングを可変し、
前記補償位置演算器は、
前記指令反転タイミングでの位置指令と、現在の位置指令と、の差分値である反転後移動距離を算出し、
前記指令反転タイミングでのトルク指令値を、前記送り軸と負荷との間のバネ要素のバネ定数で除算して、前記トルク比例分位置を算出し、
前記反転後移動距離が、前記トルク比例分位置に達した際に、前記バックラッシュ補償値を出力する、
ことを特徴とする位置制御装置。
In a position control device that performs full-close control on the position of a feed shaft driven by a motor,
A speed command computing unit for outputting a speed command from a difference between a position command and a position detection value from a second position sensor for detecting the position of the feed shaft;
A torque command computing unit that outputs a torque command from a difference between the speed command and a speed detection value obtained by differentiating a position detection value from a first position sensor that detects the position of the motor;
A current control unit that controls the current of the motor based on the torque command;
A command reverse detector that detects a command reverse timing which is a timing at which a reverse of the moving direction of the feed shaft is commanded by the position command;
A compensation position calculator that outputs a backlash compensation value that compensates for the backlash that occurs when the movement direction of the feed shaft reverses, and adds it to the position command;
Equipped with
The compensation position calculator calculates the torque proportional position, which is the movement distance of the feed shaft from the command reverse timing to the backlash occurrence, from the torque command value at the command reverse timing, and corresponds to the torque proportional position. Changing the timing of outputting the backlash compensation value ,
The compensation position calculator
Calculating a post-reversal movement distance which is a difference value between the position command at the command reverse timing and the current position command,
The torque command value at the command reverse timing is divided by the spring constant of the spring element between the feed shaft and the load to calculate the torque proportional position.
The backlash compensation value is output when the post-reversal movement distance reaches the torque proportional position.
Position control device characterized in that
モータにより駆動される送り軸の位置をフルクローズ制御する位置制御装置において、
位置指令と、前記モータの位置を検出する第1の位置検出器からの位置検出値と、の差から速度指令を出力する速度指令演算器と、
前記速度指令と、前記第1の位置検出器からの位置検出値とを微分して得られる速度検出値と、の差からトルク指令を出力するトルク指令演算器と、
前記トルク指令に基づきモータの電流を制御する電流制御部と、
前記位置指令により前記送り軸の移動方向の反転が指令されるタイミングである指令反転タイミングを検出する指令反転検出器と、
前記送り軸の移動方向の反転時に生じるバックラッシュを補償するバックラッシュ補償値を出力し、位置指令に加算する補償位置演算器と、
を備え、
前記補償位置演算器は、前記指令反転タイミングからバックラッシュ発生までの前記送り軸の移動距離であるトルク比例分位置を前記指令反転タイミングでのトルク指令値により算出し、前記トルク比例分位置に応じて前記バックラッシュ補償値を出力するタイミングを可変し、
前記補償位置演算器は、
前記指令反転タイミングでの位置指令と、現在の位置指令と、の差分値である反転後移動距離を算出し、
前記指令反転タイミングでのトルク指令値を、前記送り軸と負荷との間のバネ要素のバネ定数で除算して、前記トルク比例分位置を算出し、
前記反転後移動距離が、前記トルク比例分位置に達した際に、前記バックラッシュ補償値を出力する、
ことを特徴とする位置制御装置。
In a position control device that performs full-close control on the position of a feed shaft driven by a motor,
A speed command computing unit for outputting a speed command from a difference between a position command and a position detection value from a first position sensor for detecting the position of the motor;
A torque command computing unit that outputs a torque command from a difference between the speed command and a speed detection value obtained by differentiating the position detection value from the first position detector;
A current control unit that controls the current of the motor based on the torque command;
A command reverse detector that detects a command reverse timing which is a timing at which a reverse of the moving direction of the feed shaft is commanded by the position command;
A compensation position calculator that outputs a backlash compensation value that compensates for the backlash that occurs when the movement direction of the feed shaft reverses, and adds it to the position command;
Equipped with
The compensation position calculator calculates the torque proportional position, which is the movement distance of the feed shaft from the command reverse timing to the backlash occurrence, from the torque command value at the command reverse timing, and corresponds to the torque proportional position. Changing the timing of outputting the backlash compensation value ,
The compensation position calculator
Calculating a post-reversal movement distance which is a difference value between the position command at the command reverse timing and the current position command,
The torque command value at the command reverse timing is divided by the spring constant of the spring element between the feed shaft and the load to calculate the torque proportional position.
The backlash compensation value is output when the post-reversal movement distance reaches the torque proportional position.
Position control device characterized in that
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