JP6877729B2 - 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム - Google Patents

工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム Download PDF

Info

Publication number
JP6877729B2
JP6877729B2 JP2016219696A JP2016219696A JP6877729B2 JP 6877729 B2 JP6877729 B2 JP 6877729B2 JP 2016219696 A JP2016219696 A JP 2016219696A JP 2016219696 A JP2016219696 A JP 2016219696A JP 6877729 B2 JP6877729 B2 JP 6877729B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
servo
inertia
parameter
calculated
parameter adjustment
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
JP2016219696A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018078747A (ja
Inventor
良治 星野
良治 星野
Original Assignee
中村留精密工業株式会社
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 中村留精密工業株式会社 filed Critical 中村留精密工業株式会社
Priority to JP2016219696A priority Critical patent/JP6877729B2/ja
Priority to US15/804,242 priority patent/US10025297B2/en
Priority to EP17200246.1A priority patent/EP3321755B1/en
Publication of JP2018078747A publication Critical patent/JP2018078747A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6877729B2 publication Critical patent/JP6877729B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4166—Controlling feed or in-feed
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40—Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37388—Acceleration or deceleration, inertial measurement
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37621—Inertia, mass of rotating, moving tool, workpiece, element
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41163—Adapt gain to friction, weight, inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41166—Adaptive filter frequency as function of oscillation, rigidity, inertia load
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41381—Torque disturbance observer to estimate inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
    • G05B2219/43014—Calculate inertia ratio from full acceleration and full deceleration trial
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/05—Torque loop, i.e. comparison of the motor torque with a torque reference

Description

本発明は、工作機械の駆動部に用いられているサーボモータの制御装置に関し、特に駆動部の負荷状態に合せて調整できるサーボモータの制御系のパラメータ調整システムに係る。
旋盤等の工作機械においては、ワークをチャックし、回転制御される主軸等の駆動系にサーボモータが使用されている。
サーボモータの制御方法としては、コントローラ，ドライバ等から送られる回転位置指令と、サーボモータから検出される回転位置情報との誤差が極めて小さくなるように、サーボモータに駆動指令を送る位置閉ループ制御系と、回転位置情報を微分して求められる回転速度情報と、コントローラ，ドライバ等から送られる回転速度指令との誤差が極めて小さくなるように、サーボモータに駆動指令を送る速度閉ループ制御系等が採用されている。
これらの制御系においては、ゲイン調整等の制御系パラメータを負荷条件に応じて調整する必要がある。
しかし、各種パラメータの調整には、専門的知識や熟練が必要であり、このパラメータの調整が不充分であると振動が発生したり、加工面にビビリ等が発生してしまう。
特に旋盤等においては、ワークの形状や大きさ等に合せて主軸のチャック交換が必要であり、これにより負荷側のイナーシャが大きく変化し、簡単なサーボモータのパラメータの調整方法が要求されていた。
特許文献１には、サーボモータの制御パラメータ調整装置及び調整方法を開示するが、同公報に係る発明は１つの制御パラメータにて調整可能にすることを目的としているが、負荷側のイナーシャが大きく変化すると、対応できないものである。
特開平６−３１９２８４号公報
本発明は、工作機械の負荷側のイナーシャに応じて、容易にサーボモータのパラメータ調整が可能なパラメータ調整システムの提供を目的とする。
本発明は、工作機械の駆動系に使用されるサーボモータの制御装置におけるパラメータの調整システムであって、トルク制限の下にサーボモータに一定の速度指令を与え、加速度を算出するステップと、前記サーボモータのトルクと、前記算出した加速度から負荷側のイナーシャを算出するステップと、前記算出したイナーシャから所定のサーボパラメータを算出し、当該サーボパラメータの調整手段を有することを特徴とする。
本発明にてサーボモータとは、サーボ機構を備えたモータをいい、用途には制限がない。
例えば、工作機械の主軸モータ，スピンドルモータ等が例として挙げられる。
本発明において、サーボパラメータの調整手段は、前記にて算出されたサーボパラメータを基準負荷時における基本パラメータと比較するものであるのが好ましい。
ここで基準負荷時とは、負荷側のイナーシャが基準状態にあることをいい、例えば旋盤にて説明すると、主軸にチャック及びワークが取り付けられていない状態、あるいは主軸に標準チャックのみを取り付けた状態等をいう。
また、基本パラメータに対して、実機に取り付けたチャックやワークに基づいて算出されたサーボパラメータを用いた調整方法としては、例えば上記２つの比＝（サーボパラメータ／基本パラメータ）の値を用いることができる。
本発明に係るサーボモータのパラメータ調整システムにあっては、複雑な測定機を用いなくても実機にて、実際の負荷側のイナーシャに基づいてパラメータの調整が可能であり、工作機械のユーザーサイドでの対応あるいは実機での自動調整が可能となる。
本発明に係るパラメータ調整システムのフローチャート例を示す。
本発明に係るサーボモータのパラメータの調整システムのフローチャート例を図１に示す。
オペレータが旋盤，複合機等の主軸チャック等を交換した場合には、操作盤等に設けてあるパラメータ調整指令ボタンを押す（ステップＳ１）。
トルクが任意の値を越えないようにモータトルク制御手段により、モータトルクに制限がかかり（ステップＳ２）、モータに一定の速度指令がでる。
これにより、交換したチャックやワークの負荷の下にモータが回転加速し（ステップＳ３）、加速度算出手段にて加速度が算出される（ステップＳ４）。
これにより、上記のモータトルク情報と、加速度の算出値からイナーシャの演算手段により、負荷側のイナーシャが算出される（ステップＳ５）。
また、同時にモータトルク制限手段のトルク制限が解除される（ステップＳ６）。
サーボモータ側のイナーシャ及び主軸にチャック及びワークを取り付けていない状態の負荷側の基準イナーシャは、予め記憶手段にて記憶されている。
なお、この基準イナーシャは、標準チャックを取り付けた場合の値等を用いてもよい。
これらの情報に基づいて、速度ループ比例ゲイン（サーボゲインパラメータ）Ｐ１を求める演算式を下記に示す。
Ｐ１＝Ｐ０＋Ｐ０×Ｉ１／Ｉ０×（Ｍ＋Ｓ＋Ｘ）

ここで、各因子は、下記の通りである。
Ｐ０：基準負荷時（基準イナーシャ）のサーボゲイン基本パラメータ
Ｉ０：基準イナーシャ
Ｉ１：測定時のイナーシャ
Ｍ：モータに依存する係数
Ｓ：主軸径に依存する係数
Ｘ：その他機械系に関する係数
このように、パラメータ演算手段にて算出されたサーボゲインパラメータＰ１と、サーボゲイン基本パラメータＰ０の比Ｐ１／Ｐ０の値を用いて、パラメータの適否判断をする（ステップＳ８）。
所定の値の範囲であれば、パラメータ調整完了（ステップ９）となり、実機での加工が続行される。
また、Ｐ１／Ｐ０の値が予め入力しておいた上限又は下限から外れた場合には、パラメータ調整表示が出力される（ステップＳ１０）。
この場合にオペレータがパラメータ調整表示に基づいて、パラメータを調整してもよく（ステップＳ１１）、予め自動調整可能に調整プログラムを制御部に組み込んでおいてもよい。

Claims (1)

  1. 工作機械の駆動系に使用されるサーボモータの制御装置におけるサーボパラメータの調整方法であって、
    トルク制限の下にサーボモータに一定の速度指令を与え、加速度を算出するステップと、
    前記サーボモータのトルクと、前記算出した加速度から測定時の負荷側のイナーシャを算出するステップと、
    前記算出した測定時の負荷側のイナーシャ（Ｉ １ ）から下記式（１）に基づいてサーボゲインパラメータ（Ｐ１）を算出し、
    予め記憶手段にて記憶されている基準負荷時のサーボゲイン基本パラメータ（Ｐ０）との比［Ｐ１／Ｐ０］の値が予め定められている上限又は下限の範囲であれば前記工作機械による加工が実行され、前記上限又は下限から外れた場合にはサーボパラメータの調整表示が出力されることを特徴とするサーボパラメータの調整方法。
    Ｐ １ ＝Ｐ ０ ＋Ｐ ０ ×Ｉ １ ／Ｉ ０ ×（Ｍ＋Ｓ＋Ｘ）・・・・・・（１）
    Ｐ ０ ：基準負荷時のサーボゲイン基本パラメータ
    Ｉ １ ：測定時の負荷側のイナーシャ
    Ｉ ０ ：基準負荷時の基準イナーシャ
    Ｍ：モータに依存する係数
    Ｓ：主軸径に依存する係数
    Ｘ：その他機械系に関する係数
JP2016219696A 2016-11-10 2016-11-10 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム Active JP6877729B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016219696A JP6877729B2 (ja) 2016-11-10 2016-11-10 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム
US15/804,242 US10025297B2 (en) 2016-11-10 2017-11-06 Machine tool and parameter adjustment method therefor
EP17200246.1A EP3321755B1 (en) 2016-11-10 2017-11-07 Machine tool and parameter adjustment method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016219696A JP6877729B2 (ja) 2016-11-10 2016-11-10 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018078747A JP2018078747A (ja) 2018-05-17
JP6877729B2 true JP6877729B2 (ja) 2021-05-26

Family

ID=60269669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016219696A Active JP6877729B2 (ja) 2016-11-10 2016-11-10 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10025297B2 (ja)
EP (1) EP3321755B1 (ja)
JP (1) JP6877729B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6474460B2 (ja) * 2017-06-21 2019-02-27 ファナック株式会社 モータ制御装置
JP6748153B2 (ja) * 2018-07-10 2020-08-26 ファナック株式会社 工作機械の異常検出装置
WO2020097770A1 (zh) * 2018-11-12 2020-05-22 深圳配天智能技术研究院有限公司 伺服系统机械参数辨识方法、伺服控制系统和存储装置
JP7057312B2 (ja) 2019-04-02 2022-04-19 ファナック株式会社 工作機械
CN112835325B (zh) * 2021-01-03 2022-02-08 清华大学 一种用于滚珠丝杠进给系统的伺服电机选型方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH071463B2 (ja) * 1986-06-30 1995-01-11 フアナツク株式会社 ロボツト制御装置
JPH02297602A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Fanuc Ltd 非線形項補償を含むスライディングモード制御方式
JP2716270B2 (ja) * 1990-12-27 1998-02-18 株式会社日立製作所 マニピュレ−タ
JPH05134758A (ja) * 1991-05-17 1993-06-01 Fanuc Ltd サーボモータの制御方式
JPH06165550A (ja) * 1992-11-20 1994-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動機制御方法および電動機制御装置
JP3178202B2 (ja) * 1992-12-10 2001-06-18 松下電器産業株式会社 サーボモータの制御パラメータ調整装置及び調整方法
US5475291A (en) 1992-12-10 1995-12-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Adjustment device for adjusting control parameters of a servo motor and an adjustment method therefor
JPH07107766A (ja) * 1993-10-01 1995-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd サーボゲインパラメータチューニング装置
JP3575148B2 (ja) * 1995-11-27 2004-10-13 日本精工株式会社 サーボ機構の自動ゲイン調整方法及び装置
JPH11313495A (ja) * 1998-04-27 1999-11-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電動機サーボ系の制御装置
US6198246B1 (en) * 1999-08-19 2001-03-06 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for tuning control system parameters
JP3757101B2 (ja) * 2000-06-09 2006-03-22 株式会社日立産機システム オンラインオートチューニングサーボ制御装置
JP2004074349A (ja) 2002-08-19 2004-03-11 Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd Ｎｃ工作機械
US6870345B1 (en) * 2003-09-26 2005-03-22 Texas Instruments Incorporated Servo loop PID compensator with embedded rate limit
JP2008046899A (ja) * 2006-08-17 2008-02-28 Mitsubishi Electric Corp 数値制御装置
JP5218103B2 (ja) * 2009-01-29 2013-06-26 株式会社ジェイテクト 工作機械
KR101671527B1 (ko) 2010-12-10 2016-11-01 두산공작기계 주식회사 부하 무게에 따른 실시간 서보 모터 제어기
JP6118157B2 (ja) * 2013-03-29 2017-04-19 山洋電気株式会社 モータの速度制御装置
WO2016135958A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 株式会社牧野フライス製作所 モータの制御方法、制御装置および工具マガジンを備えた工作機械

Also Published As

Publication number Publication date
US10025297B2 (en) 2018-07-17
JP2018078747A (ja) 2018-05-17
EP3321755A1 (en) 2018-05-16
US20180129190A1 (en) 2018-05-10
EP3321755B1 (en) 2022-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6877729B2 (ja) 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム
WO2012057235A1 (ja) 数値制御方法
JP4261470B2 (ja) 制御装置
JP6439542B2 (ja) 数値制御装置と制御方法
US20180307200A1 (en) Method for compensating milling cutter deflection
JP5851910B2 (ja) 工作機械の制御方法、及び工作機械
WO1994026465A1 (en) Tool breakage prevention system
US9804583B2 (en) Numerical control device
JP6893792B2 (ja) 工作機械および振動抑制方法
JP2017209754A (ja) 研削ロボットシステム
JP2009053744A (ja) 制御情報を記録する機能を備えた数値制御装置
US6819973B2 (en) Control apparatus for cutting machine and method of indication
JP2007105809A (ja) 工作機械の主軸駆動ベルトのスリップ検出方法
JPH0452908A (ja) 工具変形量補正方式
US10061294B2 (en) Numerical controller performing speed control that suppresses excessive positioning deviation
WO2018092221A1 (ja) 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置
JP7423030B2 (ja) 工具交換時自動補正機能を備えた工作機械
KR20180092657A (ko) 공작기계의 매개변수 설정 방법 및 장치
JP2021126707A (ja) 数値制御方法及び数値制御装置
KR20200131734A (ko) 공작 기계 및 공작 기계의 제어 방법
JP4873082B2 (ja) 数値制御装置
JPH1063339A (ja) 数値制御工作機械の制御装置
JP2012056005A (ja) パラメータ設定方法およびパラメータ設定装置
JP7448738B1 (ja) 産業機械の制御装置及び制御方法
KR20050067684A (ko) 상한 돌기 방지를 위한 공작기계의 서보모터 속도루프게인류 제어장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191003

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200617

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210203

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: 20210419

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210421

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6877729

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250