JPH01228005A - Feed shaft position control system - Google Patents

Feed shaft position control system

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JPH01228005A
JPH01228005A JP5439488A JP5439488A JPH01228005A JP H01228005 A JPH01228005 A JP H01228005A JP 5439488 A JP5439488 A JP 5439488A JP 5439488 A JP5439488 A JP 5439488A JP H01228005 A JPH01228005 A JP H01228005A
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motor
electric motor
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Masayuki Nashiki
政行 梨木
Satoshi Eguchi
悟司 江口
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Okuma Corp
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Okuma Machinery Works Ltd
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To stabilize the action and to shorten the reversing time by directly adding the moving command of a lost motion part only to a motor at the time of shaft movement and reversal. CONSTITUTION:For a full closed loop control system, a subtracter, etc., calculates a position error Xe with a position command Xc, obtains a speed command Vc through an amplifier 2, and subtracts a speed feedback signal V to calculate a speed error Ve. The speed error Ve becomes a torque signal Tc of a motor 6 for driving forward a table 11. At this time, a lost motion correcting quantity generator 15 is provided, and a lost motion quantity LMc of the feed shaft driving system measured beforehand is set in the generator. The corrector 15 inputs a detection signal SP from a moving direction reversal detecting device 14, synchronizes to this, starts the generation of a lost motion correcting quantity LM and the generated said correcting quantity LM is added to the control loop in an adder 16.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、数値制御(以下、単にNCとする)工作機械
等における送り軸の位置制御方式、特に移動方向反転時
における電動機のロストモーション分の移動時間を短縮
して、多軸同期動作時の軌跡誤差を縮少するようにした
送り軸の位置制御方式に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for controlling the position of a feed axis in a numerically controlled (hereinafter simply referred to as NC) machine tool, etc. The present invention relates to a position control method for a feed axis that reduces the travel time of the feed axis and the trajectory error during multi-axis synchronous operation.

(従来の技術) 従来より、NG工作機械等の位置を高精度に制御する必
要がある送り軸の位置制御には、位置検出器として制御
対象の位置を直接的に検出できるインダクトシンや光学
式スケールといった直接型位置検出器を採用すると共に
、直接型位置検出器の検出出力を位置フィードバック信
号として、位置の閉ループを構成するいわゆるフルクロ
ーズトループ制御方式が広く用いられている。
(Conventional technology) Conventionally, in the position control of feed axes that require high-precision control of the position of NG machine tools, etc., inductors and optical sensors that can directly detect the position of the controlled object have been used as position detectors. A so-called full-closed-loop control system is widely used, which employs a direct position detector such as an equation scale and uses the detection output of the direct position detector as a position feedback signal to form a closed position loop.

第7図は、フルクローズトループ制御方式を採用した送
り軸駆動系のブロック構成例を示しており、減算器1は
位置指令×。から位置フィードバック信号×1を減算し
、その位置誤差X、を算出する。
FIG. 7 shows an example of a block configuration of a feed shaft drive system that employs a full closed loop control system, in which the subtracter 1 is used for position command x. The position feedback signal x1 is subtracted from the position error signal X to calculate the position error X.

位置フィードバック信号X、は、制御対象であるテーブ
ル11の機械位置をインダクトシン12及び13によっ
て直接的に検出した位置信号である。位置誤差×6は増
幅器2によって増幅され、増幅器2の出力が速度指令v
cとなる。又、電動機6に機械的に連結された電動機6
の回転位置及び回転速度を検出する検出器7の速度検出
信号は、速度フ4−ドパツク信号Vとして減算器3に入
力される。減算器3は速度指令veから速度フィードバ
ック信号■を減算して、その速度誤差V、を算出する。
The position feedback signal X is a position signal obtained by directly detecting the mechanical position of the table 11 to be controlled by the induction sins 12 and 13. The position error x6 is amplified by the amplifier 2, and the output of the amplifier 2 is the speed command v
c. Further, an electric motor 6 mechanically connected to the electric motor 6
A speed detection signal from a detector 7 for detecting the rotational position and rotational speed of the motor is input to the subtracter 3 as a speed feedback signal V. The subtracter 3 subtracts the speed feedback signal (■) from the speed command ve to calculate the speed error V.

速度誤差VeはPID増幅器4によって増幅され、電動
機6のトルク信号Tcとなる。トルク指令Teは電力増
幅器5によって電力増幅され、その出力はトルク指令T
cに相当するトルクを電動機6で発生するための電流I
cとなる。電流ICによって電動機6に発生したトルク
は歯車列8.9を介してボールネジlOに伝達される。
The speed error Ve is amplified by the PID amplifier 4 and becomes the torque signal Tc of the electric motor 6. The torque command Te is power amplified by the power amplifier 5, and its output is the torque command T.
The current I for the electric motor 6 to generate a torque corresponding to c
c. The torque generated in the electric motor 6 by the current IC is transmitted to the ball screw lO via a gear train 8.9.

ボールネジlOはこの伝達トルクを、ナツト部材11A
を介してテーブル11の推進力に変換する。
The ball screw lO transfers this transmitted torque to the nut member 11A.
It is converted into the propulsion force of the table 11 via.

以上説明した様にフルクローズトループ制御方式は、位
置指令xcと実際のテーブル位置を示す位置フィードバ
ック信号XIとが最終的に一致する様に制御するため、
高精度な位置決めシステムに通している。一般に送り軸
駆動系は第7図に示すように、電動機6の出力トルクを
歯車列8.9及びボールネジIOなどの機構部を介して
制御対象に伝達する構成となっており、このために歯車
列8゜9のバックラッシュやボールネジlOの伸縮、ね
じれ変形等に起因したロストモーションの発生を避ける
ことができない。
As explained above, the full closed loop control method performs control so that the position command xc and the position feedback signal XI indicating the actual table position finally match.
It is passed through a high-precision positioning system. Generally, as shown in Fig. 7, the feed shaft drive system is configured to transmit the output torque of the electric motor 6 to the controlled object through mechanical parts such as a gear train 8.9 and a ball screw IO. The occurrence of lost motion due to backlash of the row 8.9, expansion/contraction, torsional deformation of the ball screw 1O, etc. cannot be avoided.

第8図は、トルク伝達機構部にロストモーションを持つ
送り軸駆動系の動きをモデル的に示すものである。すな
わち、第8図において、テーブルがN方向に移動してい
る場合は、テーブル位置に対する電動機の回転位置関係
は位置(a)になっている。この状態から次にテーブル
をP方向に反転移動させる場合は電ll]mの回転方向
が反転し、テーブル位置に対する電動機の回転位置関係
力【(b)の様になってもテーブルは移動せず、テーブ
ル位置と電動機の回転位置関係が(C)の様になってや
っとテーブルはP方向への反転移動を開始する。このよ
うにロストモーションを有する送り軸駆動系では、移動
方向反転時にロストモーション量に相当する不感帯を生
じ、軸移動反転時には電動機は実際のテーブル移動量に
対してロストモーション量だけ余分に動作しなければな
らない。
FIG. 8 is a model showing the movement of a feed shaft drive system that has lost motion in its torque transmission mechanism. That is, in FIG. 8, when the table is moving in the N direction, the rotational positional relationship of the electric motor with respect to the table position is at position (a). When the table is next reversely moved in the P direction from this state, the rotational direction of the electric current m is reversed, and the table does not move even if the rotational positional force of the electric motor relative to the table position becomes as shown in (b). , the table starts to reversely move in the P direction only when the relationship between the table position and the rotational position of the electric motor becomes as shown in (C). In this way, in a feed axis drive system that has lost motion, a dead zone corresponding to the amount of lost motion occurs when the direction of movement is reversed, and when the axis movement is reversed, the electric motor must operate an extra amount of lost motion relative to the actual amount of table movement. Must be.

第9図は移動方向反転時(時点1+)における位置指令
×。の単位時間当りの変化量(位置指令速度)、電動機
出力トルクTc、電動機速度V、テーブル速度の関係を
タイムチャートに表わしたものである。時点t1に移動
方向の反転が指令されると、第7図中の位置誤差X、は
実際に反転動作に入る時点tsに符号が反転し、PID
増幅器4の出力である電動機出力トルクTcは減少を始
める。トルク’−TL”は反転以前の方向へのテーブル
移動に必要な摩擦トルクを示し、電動機出力トルクTC
の絶対値がTLより小さくなると、テーブル11の移動
及び電動機6の回転は停止する。この電動機6の回転停
止時間1r(−12・−ts)は電動機出力トルクTc
の符号反転時間に等しく、電動機出力トルクTcが符号
反転する時点t2より電動機6は反対方向へ回転を始め
る。時点t、〜t、が第8図における移動方向反転時の
不感帯にあたるロストモーション量の移動時間となり、
この間の電動機速度Vの面積がロストモーション量とな
る。なお、時点t2で符号反転した電動機出力トルクT
、は、 テーブル11が停止しているために時点t3ま
で増加を続ける。時点t3に電動機出力トルクTcが反
転方向へのテーブル移動に必要な摩擦トルク◆TLを越
えると、テーブル11は反転方向への移動を開始する。
FIG. 9 shows the position command x when the moving direction is reversed (time 1+). The relationship among the amount of change per unit time (position command speed), motor output torque Tc, motor speed V, and table speed is expressed in a time chart. When the reversal of the movement direction is commanded at time t1, the position error X in FIG.
The motor output torque Tc, which is the output of the amplifier 4, begins to decrease. Torque '-TL' indicates the friction torque required to move the table in the direction before reversal, and the motor output torque TC
When the absolute value of becomes smaller than TL, the movement of the table 11 and the rotation of the electric motor 6 stop. This rotation stop time 1r (-12・-ts) of the electric motor 6 is the motor output torque Tc
The electric motor 6 starts rotating in the opposite direction at time t2 when the sign of the motor output torque Tc is reversed, which is equal to the sign reversal time of . Time points t and ~t are the travel time of the amount of lost motion that corresponds to the dead zone when the direction of movement is reversed in FIG.
The area of the motor speed V during this time becomes the amount of lost motion. Note that the motor output torque T whose sign is reversed at time t2
, continues to increase until time t3 because table 11 is stopped. At time t3, when the motor output torque Tc exceeds the friction torque ◆TL necessary for moving the table in the reverse direction, the table 11 starts moving in the reverse direction.

時点t、直後は動作遅れ時間td(・t3−ts )内
に発生した位置指令xcに対するテーブル位置の遅れを
取り戻すため、−時テーブル速度は位置指令速度より速
くなり、電動機出力トルクTcも一時増加する。
Immediately after time t, in order to recover the delay in the table position relative to the position command xc that occurred within the operation delay time td (・t3-ts), the table speed at - time becomes faster than the position command speed, and the motor output torque Tc also temporarily increases. do.

以上説明した様に、フルクローズトループ制御方式を採
用した送り軸駆動系においては、トルク伝達機構内に発
生するロストモーションに起因して移動方向反転時に動
作遅れ時間t、が生じる。この様な送り軸駆動系(X軸
、Y軸)に円弧指令を与えた場合、位置指令と実際のテ
ーブル位置の軌跡関係をX−Y座標上に示すと第1O図
のようになる。この第1θ図から明らかなように、円弧
の象限切換わり点A以後、X軸動作はP方向動作の継続
となるため、X軸方向のテーブル位置はA点以前と同様
にX軸位置指令に正確に追従できるが、Y軸動作につい
てはP方向動作からN方向動作へと移動方向が反転する
ため、ロストモーション量に起因した反転動作遅れ時間
が発生し、A点以後はY jTtb方向のテーブル位置
は位置指令に対して遅れてしまう。その結果X−Y座標
上のテーブル位置軌跡は、位置指令軌跡に対して図示の
ような凸部の誤差を持った軌跡となる。
As explained above, in the feed shaft drive system employing the full closed loop control system, an operation delay time t occurs when the moving direction is reversed due to lost motion generated within the torque transmission mechanism. When an arc command is given to such a feed shaft drive system (X-axis, Y-axis), the locus relationship between the position command and the actual table position is shown on the X-Y coordinates as shown in Fig. 1O. As is clear from this 1θ diagram, after the quadrant switching point A of the arc, the X-axis operation continues in the P direction, so the table position in the X-axis direction is determined by the X-axis position command as before point A. Although accurate tracking is possible, for Y-axis motion, the direction of movement is reversed from P direction motion to N direction motion, so a reversal motion delay time occurs due to the amount of lost motion, and after point A, the table moves in the Y jTtb direction. The position lags behind the position command. As a result, the table position locus on the X-Y coordinates becomes a locus with an error of the convex portion as shown in the figure with respect to the position command locus.

(発明が解決しようとする課題) すなわち、フルクローズトループ制御方式を採用した送
り軸駆動系では、移動方向反転時に機械系のロストモー
ションに起因した動作遅れ時間が発生する。このため、
方向反転軸を含む多軸を同期して動作させる場合には、
位置指令軌跡と実際の送り軸位置軌跡との間に軌跡誤差
が発生する。
(Problems to be Solved by the Invention) That is, in a feed shaft drive system that employs a full closed loop control method, an operation delay time occurs due to lost motion of the mechanical system when the direction of movement is reversed. For this reason,
When operating multiple axes synchronously, including direction-reversing axes,
A trajectory error occurs between the position command trajectory and the actual feed axis position trajectory.

このような軌跡誤差の発生は、第7図の増幅器2の増幅
率を上昇させることにより抑えることができる。これは
、第8図の電動機出力トルクTcの符号反転時間1.及
びロストモーション分の移動時間を含む動作遅れ時間t
dが、制御系の増幅率の上昇によって減少するからであ
る。しかしながら、送り軸駆動系の機械剛性により増幅
器2の増幅率の増加には必然的に限界があり、この限界
を越えて増幅率を増加させることは送り軸動作の不安定
化を招いてしまう。このため、送り軸動作の安定を維持
すると共に、軌跡誤差を極小化することは非常に困難な
ことであった。
The occurrence of such a trajectory error can be suppressed by increasing the amplification factor of the amplifier 2 shown in FIG. This is due to the sign inversion time 1. of the motor output torque Tc in FIG. and operation delay time t, including travel time for lost motion.
This is because d decreases as the amplification factor of the control system increases. However, there is inevitably a limit to the increase in the amplification factor of the amplifier 2 due to the mechanical rigidity of the feed shaft drive system, and increasing the amplification factor beyond this limit will lead to instability of the feed shaft operation. For this reason, it has been extremely difficult to maintain stability in the feed axis operation and to minimize trajectory errors.

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本
発明の目的は、送り軸駆動系の動作の安定性を維持しな
がら、なおかつ送り軸の速かな方向反転を実現する送り
軸制御方式を提供することにある。
The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a feed axis control method that achieves quick direction reversal of the feed axis while maintaining operational stability of the feed axis drive system. Our goal is to provide the following.

(課題を解決するための手段) 本発明は電動機による送り軸の位置制御方式に関するも
ので、本発明の上記目的は、前記電動機に結合された電
動機位置検出手段の出力信号と、前記送り11!Ill
の位置を直接的に検出する送り軸位置検出手段の出力に
前記電動機の位置検出増分量を加算した後に前記出力信
号を差し引いた誤差信号とを求め、前記出力信号及び誤
差信号を位置掃通信号とすることで電動機位置指令増分
量に従った前記電動機の位置制御と、送り軸位置指令に
従った前記送り軸の位置制御とを同時に行°なうことに
よって達成される。
(Means for Solving the Problems) The present invention relates to a method for controlling the position of a feed shaft using an electric motor, and the above object of the present invention is to control the output signal of a motor position detection means coupled to the electric motor and the feed 11! Ill
An error signal is obtained by adding the position detection increment amount of the motor to the output of the feed shaft position detection means that directly detects the position of the motor, and then subtracting the output signal. This is achieved by simultaneously controlling the position of the electric motor in accordance with the increment amount of the motor position command and controlling the position of the feed shaft in accordance with the feed axis position command.

(作用) 本発明は、送り軸の移動方向反転時において、フィード
バックループの外部よりロストモーション分の移動位置
指令を電動機にのみ与えることによって、電動機をロス
トモーション分だけ速かに動作させ、送り軸駆動系の安
定性を維持しながら最終的なテーブル反転動作時間の短
縮を図るようにしたものである。
(Function) When the direction of movement of the feed axis is reversed, the present invention provides a moving position command for the lost motion from outside the feedback loop to the electric motor, so that the electric motor operates faster by the lost motion, and the feed axis This is designed to shorten the final table reversal operation time while maintaining the stability of the drive system.

(実施例) 本発明の実施例を添付図面を参照して以下に説明する。(Example) Embodiments of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明による送り軸駆動系のブロック構成例を
第7図に対応させて示すものであり、ロストモーション
補正量発生器15には予め測定された送り軸駆動系のロ
ストモーション量LMcが設定されている。ロストモー
ション補正量発生器15は移動方向反転検出器14から
の移動方向反転検出信号SPを入力し、この入力に同期
してロストモーション補正量LMの発生を開始し、発生
されたロストモーション補正量LMは加算器16で制御
ループに加算される。移動方向反転検出信号SPは、送
り軸の位置指令xcの移動方向反転が移動方向反転検出
器14で検出されたタイミングで発生されるパルス信号
である。移動方向反転のタイミングは増幅器2の増幅率
が極めて高い場合は位置指令xcのみにより検出できる
が、増幅器2の増幅率が低い場合は、実際に電動機6を
反転させるタイミングは位置指令xcの反転タイミング
より遅れてしまう。このため、移動方向反転検出器14
は実際の電動機速度指令veを用いて、この速度指令v
eの符号反転に基づいて移動方向反転検出信号spを発
生させることになる。
FIG. 1 shows an example of the block configuration of the feed shaft drive system according to the present invention in correspondence with FIG. is set. The lost motion correction amount generator 15 inputs the moving direction reversal detection signal SP from the moving direction reversal detector 14, starts generating the lost motion correction amount LM in synchronization with this input, and generates the generated lost motion correction amount. LM is added to the control loop in adder 16. The moving direction reversal detection signal SP is a pulse signal generated at the timing when the moving direction reversal detector 14 detects the moving direction reversal of the position command xc of the feed axis. If the amplification factor of the amplifier 2 is extremely high, the timing of the reversal of the moving direction can be detected only by the position command xc, but if the amplification factor of the amplifier 2 is low, the timing to actually reverse the motor 6 is the timing of the reversal of the position command xc. It will be later than that. Therefore, the movement direction reversal detector 14
is the actual motor speed command ve, and this speed command v
A moving direction reversal detection signal sp is generated based on the sign reversal of e.

第2図は、送り軸駆動系X、Y軸に第3図に示すような
円弧指令を与えた場合のY軸における移動方向反転検出
信号SPの発生と、ロストモーション補正量LMの発生
及びこれに伴なう電動機動作を示すタイムチャートであ
る。第3図において、位置指令xcが円弧の象限切換ね
り点Aに達した時のタイミングt4では(第2図参照)
、Y軸方向のテーブル移動は位置指令の円弧の象限切換
わり点Aに向かってまだP方向へ移動を続けており、実
際にN方向への反転移動が必要となるのは、実際のテー
ブル位置が円弧の象限切換わり点Aに達する時点tsの
タイミングである。したがって、移動方向反転検出信号
spは第2図で示すように時点t、のタイミングで発生
され、これによってロストモーション補正量発生器15
によるロストモーション補正量LMの発生が始まる。ロ
ストモーション補正量LMの発生方式としては、設定さ
れたロストモーション量LMCを瞬時に発生させてもよ
いが、ロストモーション量LMCが大きい場合は、電動
機6の応答限界も考慮して通常は第2図で示すようにロ
ストモーション補正量LMの発生時間tLMc:を設け
、この発生時間tLMC内に発生量を補間して出力する
。この場合、ロストモーション補正量LMの発生終了時
点t6では、ロストモーション補正量LMは設定された
ロストモーション量LMcに等しくなる。
Figure 2 shows the generation of the movement direction reversal detection signal SP in the Y axis when the arc command shown in Figure 3 is given to the X and Y axes of the feed axis drive system, the generation of the lost motion correction amount LM, and this. 3 is a time chart showing the operation of the electric motor associated with. In Fig. 3, at timing t4 when the position command xc reaches the quadrant switching point A of the circular arc (see Fig. 2)
, the table movement in the Y-axis direction is still moving in the P direction toward the quadrant switching point A of the circular arc of the position command, and the actual table position requires reverse movement in the N direction. This is the timing of time ts when the arc reaches the quadrant switching point A. Therefore, the moving direction reversal detection signal sp is generated at the timing t, as shown in FIG.
The lost motion correction amount LM begins to be generated. As a method of generating the lost motion correction amount LM, the set lost motion amount LMC may be instantaneously generated, but if the lost motion amount LMC is large, the second As shown in the figure, a generation time tLMc: of the lost motion correction amount LM is provided, and the generation amount is interpolated within this generation time tLMC and output. In this case, at time t6 when the generation of the lost motion correction amount LM ends, the lost motion correction amount LM becomes equal to the set lost motion amount LMc.

次に、送り軸の移動方向がP方向へ反転する場合は、ロ
ストモーション補正量発生器15は前述の発生タイミン
グによりロストモーション補正量LM −−LMcの発
生を行なう。以後、同様にロストモーション補正量発生
器15はN方向反転時にはLM −LMC%P方向反転
時にはLM−LMCのロストモーション補正量を発生す
る。ロストモーション移動量検出器18は、移動方向反
転検出信号SPの発生タイミングにおける検出器7の位
置検出信号XMをラッチし、以後の位置検出信号X、ど
の差分ILmを算出する。この算出された差分子1mは
、電動機6のテーブル11に対する位置関係が第8図の
(a)。
Next, when the moving direction of the feed axis is reversed to the P direction, the lost motion correction amount generator 15 generates the lost motion correction amount LM -- LMc at the generation timing described above. Thereafter, similarly, the lost motion correction amount generator 15 generates a lost motion correction amount of LM-LMC when reversing in the N direction and LM-LMC when reversing in the P direction. The lost motion movement amount detector 18 latches the position detection signal XM of the detector 7 at the generation timing of the movement direction reversal detection signal SP, and calculates the subsequent position detection signal X and the difference ILm. The calculated difference numerator 1m has a positional relationship between the electric motor 6 and the table 11 as shown in FIG. 8(a).

(c)間のどこに相当するかを表わす電動機6のロスト
モーション移動量である。N方向移動反転時において、
ロストモーション移動量1mはO”より最終的なロスト
モーション補正量LM −LMCに向って増加して行く
。この場合、ロストモーション移動量検出器18による
ロストモーション移動量2mの算出は、J2m<LMc
の範囲で行なわれる。
(c) This is the amount of lost motion movement of the electric motor 6 that corresponds to a position between . When reversing movement in the N direction,
The lost motion movement amount 1m increases from O" toward the final lost motion correction amount LM - LMC. In this case, the lost motion movement amount detector 18 calculates the lost motion movement amount 2m as J2m<LMc
It is carried out within the range of

ILm≧LMcの範囲では電動機6がロストモーション
分の移動を終了しているため、1■−LMCが限度とさ
れる。又、P方向移動反転時においても、ロストモーシ
ョン移動量検出器18によるロストモーション移動量4
2+11の算出は、移動方向反転検出信号SPの発生タ
イミングで開始され、以後I1.m>−LMcの範囲で
行なわれる。また、1−≦−t、MCの範囲では11 
m−LMcが限度とされる。ロストモーション移動量検
出器18にょろり動方向反転時の方向検出は、ロストモ
ーション補正量LMの符号により行なうことができる。
In the range of ILm≧LMc, the electric motor 6 has finished moving by the amount of lost motion, so the limit is 1-LMC. Also, even when reversing the movement in the P direction, the lost motion movement amount 4 is determined by the lost motion movement amount detector 18.
The calculation of 2+11 is started at the timing of generation of the moving direction reversal detection signal SP, and thereafter I1. This is carried out in the range m>-LMc. Also, in the range of 1-≦-t, MC is 11
The limit is m-LMc. The lost motion movement amount detector 18 can detect the direction when the moving direction is reversed based on the sign of the lost motion correction amount LM.

この様にして算出されたロストモーション移動量j2+
は、ロストモーション範囲内における電動機6の移動を
迅速かつ正確に行なうため、位置のフィードバックルー
プに取込まれる。減算器19は電動機6の位置検出信号
×2よりロストそ−ション移動量11vaを減算する。
Lost motion movement amount j2+ calculated in this way
is incorporated into a position feedback loop to quickly and accurately move the electric motor 6 within the lost motion range. A subtracter 19 subtracts the lost distortion movement amount 11 va from the position detection signal x 2 of the electric motor 6.

本実施例においては、ロストモーション補正処理を除く
と、基本的に位置フィードバック信号として2つの信号
を持っている。1つは電動機6の位置検出信号×、であ
り、もう1つはインダクトシン12,13によるテーブ
ル11の位置検出信号×1から、電動機6の位置検出信
号xMを減算器20で減算した両者の差分を示す信号X
In this embodiment, except for lost motion correction processing, there are basically two signals as position feedback signals. One is the position detection signal x of the electric motor 6, and the other is the position detection signal xM of the electric motor 6 subtracted by the subtracter 20 from the position detection signal x1 of the table 11 by the inductors 12 and 13. A signal X indicating the difference between
.

である。本実施例では減算器17の出力である位置誤差
x8は、 Xe = XCφLM −(Xr*XJ      ・
・””・・’ (1)となる。ここで、信号x1は Xr−L −(XM−flIn)       ・・”
・・”’ (2)であるから、(2)式を(1)式に代
入すると、Xe−Xc+LM −(XI−(X+++−
um) ” XM )・Xc−XI ”(LM−u m
)      −−−(:l)となる。つまり、位置誤
差×。は、ロストモーション補正量L’lがロストモー
ション移動量l1I11と等しくなる一方向移動状態に
おいてはX、−Xc−XIとなって、制御系は位置指令
XCに実際のテーブル位置×1が追従する様に動作する
。又、位置指令Xcと実際のテーブル位置×1の差分に
加えて、ロストモーション補正量LM及びロストモーシ
ョン移動量j2I11の差分が加わるため、結果として
制御系はロストモーション移動mxmがロストモーショ
ン補正量LMに等しくなる様に動作することになる。
It is. In this embodiment, the position error x8, which is the output of the subtracter 17, is expressed as: Xe = XCφLM - (Xr*XJ ・
・””・・’ (1). Here, the signal x1 is Xr-L-(XM-flIn)..."
...”' Since (2), by substituting equation (2) into equation (1), we get Xe−Xc+LM −(XI−(X+++−
um) ”XM)・Xc-XI”(LM-u m
) ---(:l). In other words, position error x. is X, -Xc-XI in the unidirectional movement state where the lost motion correction amount L'l is equal to the lost motion movement amount l1I11, and the control system follows the position command XC with the actual table position x 1. It works like this. In addition, in addition to the difference between the position command It will work so that it is equal to .

第4図は本実施例における移動方向反転時の位置指令速
度、ロストモーション補正量発生速度、電動機出力トル
クTc、電動機速度■、テーブル速度の関係をタイムチ
ャートに表わしたものである。時点t、に移動方向反転
が指令されると、実際に反転動作に入る時点t5でロス
トモーション補正ffi L、Mの発生が開始される。
FIG. 4 is a time chart showing the relationship among the position command speed, lost motion correction amount generation speed, motor output torque Tc, motor speed (2), and table speed when the moving direction is reversed in this embodiment. When a movement direction reversal is commanded at time t, the generation of lost motion correction ffi L, M is started at time t5 when the reversal operation actually begins.

時点t5での位置誤差X。Position error X at time t5.

は、従来方式によれば、 ×e−Xe−xI・・・・・・・・・(4)であるが、
本発明によれば位置誤差×6は前述(3)式であるため
、制御系は、実際の電動機6のロストモーション移動量
11がロストモーション補正ffiLMに追従すること
で、位置誤差X@が増大しない様に動作する。これによ
り、電動機出力トルクTcは急速に符号反転、増加し、
電動機6の回転停止時間tr及びこれを含むロストモー
ション量の移動時間tdを、それぞれ従来に比較して大
幅に減少させることができる。
According to the conventional method, is ×e-Xe-xI (4), but
According to the present invention, since the position error x 6 is expressed by the above-mentioned equation (3), the control system allows the actual lost motion movement amount 11 of the electric motor 6 to follow the lost motion correction ffiLM, thereby increasing the position error It works like it doesn't. As a result, the motor output torque Tc rapidly reverses its sign and increases.
The rotation stop time tr of the electric motor 6 and the travel time td of the lost motion amount including the rotation stop time tr can be significantly reduced compared to the conventional art.

第5図は、本発明によって送り軸駆動系(X、Y軸)に
円弧指令を与えた場合の位置指令とテーブル位置の軌跡
関係を示したものである。ロストモーション量の移動時
間tdの大幅な減少により、円弧の象限切換わり点A以
降、Y軸方向のテーブル位置の位置指令に対する遅れ量
が小さくなるため、テーブル位置軌跡の位置指令軌跡に
対する軌跡誤差は、第1O図に示した従来制御方法によ
り発生した軌跡誤差に比較して大幅に縮少している。
FIG. 5 shows the locus relationship between the position command and the table position when an arc command is given to the feed shaft drive system (X, Y axes) according to the present invention. Due to a significant reduction in the travel time td of the lost motion amount, the delay amount of the table position in the Y-axis direction relative to the position command becomes smaller after the quadrant switching point A of the circular arc, so the trajectory error of the table position trajectory with respect to the position command trajectory becomes , is significantly reduced compared to the trajectory error generated by the conventional control method shown in FIG. 1O.

本実施例においては、移動方向反転時に実際の電動機6
のロストモーション移動量j!+がロストモーション補
正量LMに対して小さいとき、これを補うように位置誤
差×6が発生し、この位置誤差X。
In this embodiment, when the moving direction is reversed, the actual electric motor 6
Lost motion movement amount j! + is smaller than the lost motion correction amount LM, a position error x6 is generated to compensate for this, and this position error X.

及び増幅器2の増幅率で決まる速度vcで電動機6が回
転され、ロストモーション移!!Jl :it 42 
mがロストモーション補正量LMに近づく様に制御され
る。
The electric motor 6 is rotated at a speed vc determined by the amplification factor of the amplifier 2, and lost motion movement! ! Jl: it 42
Control is performed so that m approaches the lost motion correction amount LM.

このため、ロストモーション補正量LMの発生に対して
、実際のロストモーション移動が第2図のロストモーシ
ョン移動速度(1)に示す如< ttvcoだけ遅れて
しまう。
Therefore, with respect to the generation of the lost motion correction amount LM, the actual lost motion movement is delayed by < ttvco as shown in the lost motion movement speed (1) in FIG.

第6図に本発明の他の実施例を第1図に対応させて示す
。第6図は第1図の実施例に対して、微分器21及び加
算器22を加えた構成となっている。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention corresponding to FIG. FIG. 6 has a configuration in which a differentiator 21 and an adder 22 are added to the embodiment shown in FIG.

微分器21は、ロストモーション補正量発生器15によ
って発生されたロストモーション補正iLMを時間的に
微分し、その微分出力はロストモーション補正量発生速
度LMCVとなる。ロストモーション補正量発生速度L
MCVは加算器22によって速度指令vcに加算され、
最終的な電動機6の速度指令vcNとなる。第1図の構
成例において、位置誤差×8は電動機6の速度をV、増
幅器2の増幅率をに2とするとXs−V/に2となり、
電動機速度■に比例した位首誤差x6が発生するのに対
して、第6図の実施例では、速度誤差v6はPID増幅
器4の高い増幅率によりv、40で動作することができ
る。このため、ロストモーション補正量発生速度LMC
Vを速度指令VCに加算するフィードフォワード制御を
採用した本実施例においては、実際の電動機6のロスト
モーション移動速度ILmを第2図のロストモーション
移動速度(2) に示す様に、ロストモーション補正量
発生速度LMCVにほぼ一致させることができる。つま
り、実際の電動機6のロストモーション穆勅量11mの
ロストモーション補正量LMに対する遅れtLMCDは
ほとんど発生しない。
The differentiator 21 temporally differentiates the lost motion correction iLM generated by the lost motion correction amount generator 15, and the differential output becomes the lost motion correction amount generation speed LMCV. Lost motion correction amount generation speed L
MCV is added to speed command vc by adder 22,
This becomes the final speed command vcN for the electric motor 6. In the configuration example shown in FIG. 1, the position error x8 becomes Xs-V/2, assuming that the speed of the motor 6 is V and the amplification factor of the amplifier 2 is 2.
Whereas a position error x6 proportional to the motor speed ■ occurs, in the embodiment of FIG. Therefore, the lost motion correction amount generation speed LMC
In this embodiment, which employs feedforward control in which V is added to the speed command VC, the actual lost motion moving speed ILm of the electric motor 6 is corrected as shown in lost motion moving speed (2) in FIG. The amount generation rate LMCV can be made to almost match the amount generation rate LMCV. That is, the delay tLMCD of the actual lost motion correction amount 11m of the electric motor 6 with respect to the lost motion correction amount LM hardly occurs.

(発明の効果) フルクローズトループ制御を採用した送り軸駆動系にお
いては、軸移動方向反転時に系のロストモーションに起
因した動作の遅れが発生する。しかしながら、本発明は
、軸移動反転時に電動機にのみ直接ロストモーション分
の移動指令を加えるようにしているので、送り軸動作の
安定性を維持しつつ、軸移動反転時間の短縮化及びこれ
に件なう多軸同期運転時の軌跡誤差の縮小化を実現する
ことができる。また、移動方向反転時における電動機の
ロストモーション分の移動時間を大幅に短縮することで
、多軸同期動作時の軌跡誤差を大幅に縮少することがで
きる。又、本発明では制御系のループ感度は変わらない
ため、送り軸動作の安定性に支障を生じることはない。
(Effects of the Invention) In a feed shaft drive system employing full closed loop control, a delay in operation occurs due to lost motion of the system when the axis movement direction is reversed. However, in the present invention, a movement command for the lost motion is directly applied to the electric motor only when the axis movement is reversed, so while maintaining the stability of the feed axis operation, the axis movement reversal time can be shortened and this problem can be solved. It is now possible to reduce trajectory errors during multi-axis synchronous operation. Further, by significantly shortening the travel time corresponding to the lost motion of the electric motor when the moving direction is reversed, it is possible to significantly reduce trajectory errors during multi-axis synchronous operation. Further, in the present invention, since the loop sensitivity of the control system does not change, there is no problem with the stability of the feed axis operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第2
図〜第5図はその動作を説明するための図、第6図は本
発明の他の実施例を示すブロック構成図、第7図は従来
の制御装置を示すブロック構成図、第8図〜第1O図は
その動作を説明するための図である。 1.3.19.20・・・減算器、2・・・増幅器、4
・・・PID増幅器、5・・・電力増幅器、合・・・電
動機、lO・・・ボールネジ、11・・・テーブル、1
4・・・移動方向反転検出器、15・・・ロストモーシ
ョン補正量発生器、16.22・・・加算器、18・・
・ロス・トモ−ジョン移動量検出器、21・・・微分器
。 出願人代理人  安 形 雄 三 戸綿1 箒2図 番4 図 Nn百 箒 8 回 第1O8
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
5 to 5 are diagrams for explaining the operation, FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a block diagram showing a conventional control device, and FIGS. FIG. 1O is a diagram for explaining the operation. 1.3.19.20...Subtractor, 2...Amplifier, 4
... PID amplifier, 5 ... power amplifier, combination ... electric motor, lO ... ball screw, 11 ... table, 1
4... Movement direction reversal detector, 15... Lost motion correction amount generator, 16.22... Adder, 18...
-Loss tomotion displacement detector, 21...differentiator. Applicant's representative Yasugata Yu Mito Watata 1 Houki 2 Diagram number 4 Diagram Nn Hyakuhoki 8th 1st O8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電動機による送り軸の位置制御方式において、前記
電動機に結合された電動機位置検出手段の出力信号と、
前記送り軸の位置を直接的に検出する送り軸位置検出手
段の出力に前記電動機の位置検出増分量を加算した後に
前記出力信号を差し引いた誤差信号とを求め、前記出力
信号及び誤差信号を位置帰還信号とすることで、電動機
位置指令増分量に従った前記電動機の位置制御と、送り
軸位置指令に従った前記送り軸の位置制御とを同時に行
ない得るようにしたことを特徴とする送り軸の位置制御
方式。 2、前記電動機の位置指令増分量を、送り軸移動方向の
反転検出信号の発生により制御装置外部から設定された
量、あるいは前記制御装置内部に予め設定された量に従
って発生される電動機の動作指令量として、前記送り軸
位置指令値に加算し、及び前記反転検出信号発生後の前
記電動機の位置検出増分量を前記位置帰還信号に加算す
ることで、前記反転検出信号発生により発生される電動
機の動作指令量と、前記反転検出信号発生以後の電動機
の動作量とが等しくなる様に制御するようになっている
請求項1に記載の送り軸の位置制御方式。 3、前記電動機の動作指令量は、前記制御装置外部から
設定された量あるいは前記制御装置内部に予め設定され
た量を、前記制御装置外部から設定された時間又は前記
制御装置内部に予め設定された時間で補間処理を行なう
ことにより発生され、補間された電動機の動作指令量は
時間的に微分され、前記動作速度指令量として速度指令
値に加算されるようになっている請求項2に記載の送り
軸の位置制御方式。
[Claims] 1. In a method for controlling the position of a feed shaft using an electric motor, an output signal of a motor position detection means coupled to the electric motor;
An error signal is obtained by adding the position detection increment amount of the electric motor to the output of the feed shaft position detecting means that directly detects the position of the feed shaft, and then subtracting the output signal. A feed axis characterized in that by using a feedback signal, it is possible to simultaneously control the position of the motor according to the motor position command increment and the position control of the feed shaft according to the feed shaft position command. position control method. 2. The increment amount of the position command for the electric motor is determined by an amount set from outside the control device by generation of a reversal detection signal in the direction of movement of the feed axis, or an operation command for the motor generated according to an amount preset inside the control device. By adding the amount to the feed axis position command value and adding the incremental amount of position detection of the motor after the generation of the reversal detection signal to the position feedback signal, the electric motor generated by the generation of the reversal detection signal is 2. The feed shaft position control system according to claim 1, wherein control is performed so that the amount of operation command and the amount of operation of the electric motor after the generation of the reversal detection signal are equal. 3. The operating command amount of the electric motor is an amount set from outside the control device or an amount preset inside the control device at a time set from outside the control device or a amount set in advance inside the control device. 3. The interpolated motor operation command amount is generated by performing interpolation processing using the time, and the interpolated motor operation command amount is differentiated over time and added to the speed command value as the operation speed command amount. The position control method of the feed axis.
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