JPH02202607A - サーボモータの制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、数値制御工作機械等のようにサーボモータを
使用し、その制御対象の位置、角度等を目標値に追従さ
せるサーボ機構におけるサーボモータの制御方法及び装
置に関する。

（従来の技術） 工作機械をはじめとする各種機械装置の自動化に伴ない
、様々なサーボ機構が実用に供されている。そして、制
御対象の目標値の作成及びサーボモータの追従制御を、
共に計算機による演算操作によって行なういわゆるディ
ジタルサーボ機構がその制御性の良さから増加して来て
いる。

第６図は一般的な数値制御工作機械の概略ブロック図で
あり、各数値制御軸の動きを規定したプログラムが予め
プログラムメモリｌに記憶されている。数値制御装置に
対して起動指令が与えられると、プログラム解析部２は
プログラムメモリ１からプログラムの最初の１ブロツク
を読出し、そのブロックの移動方法、目標値、速度を求
めて関数発生部３に転送する。関数発生部３における関
数発生処理は、時間の均一性を確保するためにクロック
パルスによる割込処理等により一定周期で実行され、プ
ログラム解析部２から転送された移動方法、目標値、′
ａ度に基づいて関数発生周期毎の位置を求め、更に前回
の関数発生処理において求めた位置との差、すなわち関
数発生周期間の移動量を算出し、次回の関数発生処理の
最初にサーボＩ制御部４に転送する。サーボ制御部４に
おける位置制御処理、速度制御処理も一定周期で実行さ
れ、一般に位置１１Ｊ御周期は関数発生周期と同期がと
られている。サーボ制御部４は関数発生部３から転送さ
れた関数発生周期間の移動量を基に、°サーボモータ６
に機械的に連結された速度検出器７により検出されたサ
ーボモータ６の回転速度と、サーボモータ６に機械的に
連結された位置検出器８により検出された駆動対象（図
示せず）の位置とをフィードバックしてサーボモータ６
に対する電流指令値ＩＣを求め、この電流指令値ＩＣを
パワー増幅器５に転送する。パワー増幅器５は、サーボ
制御部４から転送された電流指令値ＩＣを電力増幅して
サーボモータ６を駆動する。関数発生部３は関数発生処
理を繰返し、この関数発生の位置がプログラム解析部２
から転送された目標値に一致すると、プログラムメモリ
１から次の１ブロツク分のプログラムを読出す０以上の
処理を繰返すことにより、各数値制御軸は予めプログラ
ムされた動作を実行する。

ここで、サーボ制御部４における位置制御周期及び速度
制御周期は追従誤差を少なくし、サーボ機構の性能を高
めるために可能な限り短くする。

一方、関数発生部３における関数発生周期には関数発生
処理量の多さ等の制約があり、位置制御周期はどには短
くできないことがある。−のような場合には、関数発生
周期を位置制御周期の整数倍とする。

第７図は、関数発生周期Ｔ、を位置制御周期Ｔ、の４倍
（ＴＩ−４７ｓ）にした場合のタイミングチャートであ
り、ＴＩ、ＴＩ、Ｔ３・・・・・・の時点で関数発生処
理と位置制御との同期をとり、関数発生周期間の移動量
が転送される。転送された移動量は位置制御周期間の移
動量ではないので、比例配分により位置制御周期間の移
動量を求めて、以後４回の位置制御を行なう。

（発明が解決しようとする課題） 一方、金型、カム等のように形状が単純な数式で表わせ
ないような部品を加工する場合には、その形状を表わす
曲線を多数の微小長さの直線で近似する。この場合、微
小直線の長さをし、関数発生周期をＴＩとすれば、可能
な最高速度Ｖ、はＶ、・　Ｌ／Ｔ、　　　　　　　・・
・・・・・・・（１）となり、１．−０．１ｇ＋ｖ＋、
Ｔ１＝０．００１ｓｅｃとすれば、Ｖ、−１０ｍ５／ｓ
ｅｃでしかなく、加工能率が低いものである。

逆に加工能率を高く、すなわち最高速１度Ｖ、を高くす
れば上記（１）式より近似直線りを長くしなければなら
ず、近似誤差が大きくなフてフしまうという問題がある
。

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、単純な数式で表わすことのできない曲線
状の経路を微小長さの直線で近似する場合に、その移動
速度を高めるようにしたサーボモータの制御方法及び装
置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明はサーボモータを使用し、その＄（Ｉ御対象の位
置、角度等を目標値に追従させるサーボ機構に関するも
ので、本発明の上記目的は、一定周期毎に機械の位置指
令の演算を行なう関数発生演算の位置周期を複数回に分
割し、分割された周期毎のサーボモータへの位置指令を
発生するようにしたサーボモータの制御方法において、
１回の関数発生中にサーボモータ制御周期に回分の移動
量を算出し、前記移動量の転送は前記に回分の移動量を
一度に行ない、転送された前記に回分の移動量をバッフ
ァに格納し、前記サーボそ一タ制御周期毎に前記バッフ
ァから移動量を一点ずつ読出して前記サーボそ一タの制
御を行なうことによって達成される。また、サーボモー
タの駆動対象の位置指令の生成及び前記位置指令に基づ
くサーボモータの制御を計算機による演算操作によって
行なうディジタルサーボｍ　ｌ）において、サーボモー
タの駆動対象の位置指令を演算１°る関数発生周期が、
サーボモータの制御を演算によって行なうサーボモータ
制御周期より長い場合に、１回の関数発生処理に関数発
生の１周期中に実行するサーボモータ制御処理時点毎の
位置指令を算出する手段と、関数発生処理の最初に前回
の関数発生処理に算出したサーボモータ制御時点毎の複
数の位置指令を一度にサーボモータ制御装置に転送する
手段と、転送された前記複数の位置指令を一時的に記憶
する記憶手段をサーボモータ制御装置内に備え、関数発
生装置から転送された前記複数の位置指令を一旦前記記
憶手段に記憶させ、サーボモータ制御処理毎に前記記憶
手段に記憶されている位置指令を１点ずつ読出すことに
より達成される。

（作用） 本発明によるサーボモータの制御方法は、関数発生周期
の長さに関係なくサーボモータ制御周期毎の位置を指令
できるので、曲線状の経路を微小長さの直線で近似する
場合の移動速度を（関数発生周期／サーボモータ制御周
期）倍とすることができる。すなわち、関数発生装置は
１回の関数発生中にサーボモータ制御周期Ｋ（に−Ｔ＋
／ＴＪ回分の移動量を算出し、関数発生装置からの移動
量の転送は前記に回分の移動量を一度に行ない、サーボ
モータ’ＩｄＪ　Ｈ装置は転送された前記に回分の移動
量をバッファに格納し、サーボモータ制御周期毎に前記
バッファから移動量を１点ずつ読出してサーボ千−夕の
制御を行なっている。

このようにしてサーボモータ制御周期毎の位置を指令で
きるので、直線近似精度かに倍に向上する。或いは、直
線近似精度を同じにすれば加工速度をに倍にでき、高速
化が可能となる。

（実施例） 本発明を数値制御カム研削盤に適用した例を、以下に説
明する。

第２図は数値制御研削盤の概略構成図であり、ベツドｌ
Ｏの上にテーブル１１が摺動可能に設けられている。そ
して、テーブルｌｌ上にはチャック１２を取付けた主軸
台１３が設けられ、チャック１２はサーボモータ１４に
よりＣ軸として回転駆動され、チャック１２によフて工
作物１５が把持される。また、ベツド１Ｇの上には、サ
ーボモータ■６によりＸ釉として工作物１５に対して進
退Ｉ！！勤される砥石台１７が摺動可能に設けられてお
り、砥石台１７上には千−タ！８により回転駆動される
砥石１９が設けられている。カム等の研削は、チャック
！２の回転角と砥石台１７の位置とを各々Ｃ軸、Ｘ軸と
して同期制御することにより行なわれる。

第１図は、第２図に示１゛ような研削盤を制御する数値
制御装置の概略ブロック図であり、カム研削について、
従来の第６図の構成にカムデータ記憶部９を追加した構
成をＸ軸及びＣ軸について示している。カムデータ記憶
部９には、カムリフトデータを基に予め計算されたサー
ボモータ制御周期毎のＣ釉角度、Ｘ釉位置がカム１周分
について記憶されている。

第３図は第１図の構成において、関数発生部３、サーボ
制御部４Ｘ、４Ｃ及びカムデータ記憶部９の詳細を示す
ブロック図である。関数発生部３は関数発生演算部３０
と、Ｘ軸間数発生データバッファ３１Ｘと、Ｃ軸間数発
生データバッファ３１Ｇとを有しており、カムデータ記
憶部９はＸ軸カムデータメモリ９０Ｘ及びＣ軸カムデー
タメそり９０Ｃを有している。また、Ｘ軸サーボ制御部
４ｘはＸ軸サーボモータ制御装置データバッファ４０Ｘ
及びＸ軸位置制御演算部４１Ｘを有し、同様にＣ軸サー
ボ制御部４ＣはＣ軸サーボモータ制御装置データバッフ
ァ４０Ｇ及びＣ軸位置ＩＩＩ御演算部４１Ｇを有してい
る。

次に、第１図、第３図を参照して本発明の詳細な説明す
る。

プログラムメモリ１から読出したｌブロックのプログラ
ムをプログラム解析部２で解析し、それがカム研削を指
示するものでない場合は、前述したようにプログラム解
析部２かうそのブロックの移動方法、目標値、速度が関
数発生部３に転送され、関数発生部３は演算操作により
関数発生周期間のＸ軸、Ｃ軸について各移動量を算出し
、Ｘ軸サーボ制御部４ｘ及びＣ軸サーボ制御部４Ｃに転
送する。各サーボ制御部４ｘ及び４Ｃは転送された各移
動量の１／４をサーボモータ制御周期間の移動量として
、それぞれサーボモータ６ｘ及び６Ｃの位置制御を行な
、う。

また、プログラムメモリ！から読出したｌブロックのプ
ログラムをプログラム解析部２で解析し、それがカム研
削を指示するものである場合は、プログラム解析部２か
らカムデータ番号、研削残し量、研削量、切込み速度が
関数発生部３に転送される。関数発生部３はプログラム
解析部２から転送されたカム研削指令により、先ずカム
データ読出ポインタ（以下、Ｃｒ１Ｐとする）を“０″
にリセットする。

以下、関数発生周期毎の関数発生処理を第４図のフロー
チャートに従フて説明する。

ステップＳ！〜Ｓ４は、後述する前回の関数発生処理の
ステップ５５〜５１３で関数発生データバッファ３１（
３１Ｘ、３１Ｃ）に記憶された指令値をサーボ制御部４
　（４Ｘ、４Ｇ）に転送するステップで、先ず関数発生
バッフ１ポインタ（以下、ＩＢＰとする）を”Ｏ”とし
くステップ５１）　、関数発生データバッファ３１（３
１Ｘ、３１Ｇ）のＩＢＰが指す指令値をサーボモータ制
御部４に転送する（ステップ５２）０次にＩＢＰに“１
”を加算しくステップＳ３）、更にＩＩＩＰが“４”以
上であるか否かを判定しくステップ５４）　、ＩＢＰが
”３′″以下であれば上記ステップＳ２に戻る。上記ス
テップＳ４でＩＢＰが″′４″以上の場合にはサーボモ
ータ制御部４への指令値の転送が終了したことになるの
で、ステップＳ５に進む。

ステップ５５〜Ｓ１３は指令値を演算し、演算結果を関
数発生データバッフｙ　３１　（３１Ｘ、３１Ｇ）に記
憶させるステップで、先ずＩＢＰを′０”としくステッ
プＳ５）、カムデータ記憶部９からＣＲＰの指すカムデ
ータを読出す（ステップＳ６）、カムデータ記憶部９の
カムデータは製品カム、すなわち研削終了時のカムに対
応するものであり、研削途中には残り取り代に応じてカ
ムデータを修正して指令値とする必要があり、このｒＡ
算をステップＳ７で行なう９次に、関数発生データバッ
ファ３１　（３１Ｘ、３１Ｃ）のＩＢＰで示される番地
に前記指令値を記憶させる（ステップＳ８）、そして、
ＣｎＰに“１”を加算しくステップＳ９）、カムデータ
の最後（ｎ）を超えたか否かを判定しくステップ５１０
）、カムデータの最後を超えた場合にはＣＲＰを“ｏ″
にして次回はカムデータの先頭に戻るようにする（ステ
ップ５１１）、次にＩＢＰに１”を加算しくステップ５
１２）、更にＩＢＰが“４”以上であるか否かを判定し
くステップ５１３）、Ｉ［ｌＰが″３″以下であればス
テップＳ６に戻る。また、上記ステップ５１３でＩＢＰ
が４”以上である場合には４回分の指令値が求まったこ
とになり、関数発生処理を終了とする。

次に、サーボ制御部４　（４Ｘ、４Ｇ）の動作を第５図
のフローチャートを参照して説明する。

第７図に示すＪ：うに、本例では関数発生処理１回当り
４回のサーボモータ制御処理を行なっているが、関数発
生部３からの指令値の受信は４回に１回行なうだけで良
く、この処理をステップ５２１−５２５で行なう、先ず
最初にサーボモータｉｌ、ＩＪ御カウンタ（図示せず）
　（以下、ＳＣＣとする）の値を調べ、ＳＣＣの値が“
０“でなければ関数発生部３からの指令値受信のタイミ
ングではないのでステップ５２６にスキップする（ステ
ップ５２０）。

ＳＣＣの値が０“であればステップＳ２１に進み、関数
発生部３から１回分の指令値を受信し、サ−ボモータ制
御装置データバッファ４０　（４０Ｘ、４０Ｃ）のＳＣ
Ｃの値で示される番地に受信した指令値を記憶する（ス
テップ５２２）、次に、ＳＣＣの値に“ｌ”を加算しく
ステップ５２３）、更にＳＣＣの値が“４”以上である
か否かを判定しくステップ５２４）、ＳＣＣの値が“３
”以下であればステップ５２１に戻る。また、上記ステ
ップ５２４でＳＣＣの値が“４＃以上の場合は４回分の
指令値を受イエシたことになり、ステップ５２５でＳＣ
Ｃの値をＯ″にする。ステップ５２６〜５３０は、サー
ボモータ制御装置データバッファ４０（４０Ｘ、４０Ｃ
）から指令値を読出してサーボモータ制御を行なうステ
ップで、先ずサーボモータ制御装置データバッファ４０
（４０Ｘ、４０Ｃ）のＳＣＣが示す番地から指令値を読
出す（ステップ５２６）０次に、ＳＣＣの値に“１′＃
を加算しくステップ５２７）、ＳＣＣの値が“４”以上
であるか否かを判定しくステップ５２８）、“４“以上
であればＳＣＣの値を“０“に初期化する（ステップ５
２９）、そして、サーボモータ制御装置データバッファ
４０　（４０Ｘ、４０Ｇ）から読出した指令値に基づき
、サーボモータ６　（６Ｘ、６Ｃ）の位置制御を行なフ
て終了する（ステップ５３０）。

以上の動作をＸ軸、Ｃ軸それぞれについて行なうことに
より、カムデータ記憶部９のカムデータに従フたカム研
削を行なうことができる。

（変形例） 本実施例では関数発生周期がサーボモータ制御周期の４
倍である例を説明したが、この値は必ずしも４倍である
必要はない、また、本実施例では数値制御カム研削盤の
例を説明したが、これ以外の全てのサーボ機構に通用す
ることができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、関数発生周期がサーボモ
ータ制御周期より長い場合にも、サーボモータ制御周期
毎の指令値に従ったサーボモータの位置制御を行なうこ
とができるので、単純な数式で表わすことのできない曲
線状の径路を短い直線で近似する場合に、近似する直線
の長さを同じとすれば、移動速度を（関数発生周期／サ
ーボモータ制御周期）倍にすることができる。或いは逆
に、移動速度を同一とすれば近似直線を短くできるので
、近似精度が向上する利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は数値制御カム研削盤に対する本発明の数値１Ｉ
ｉｌＪ御装置の一例を示す概略ブロック図、第２図は本
発明の実施例である数値制御カム研削盤の概略機構図、
第３図は第１図の一部を詳細に示すブロック図、第４図
は関数発生部における関数発生処理の動作を表わすフロ
ーチャート、第５図はサーボモータ制御部４におけるサ
ーボモータ制御の動作を表わすフローチャート、第６図
は従来技術における数値制御装置の概略ブロック図、第
７図は従来技術及び本発明の実施例での関数発生処理と
サーボモータ制御処理との時間的関係を示すタイミング
チャートである。 ｌ・・・プログラムメモリ、２・・・プログラム解析部
、３・・・関数発生部、４Ｘ、４Ｃ・・・サーボ制御部
、５Ｘ、５Ｇ・・・パワー増幅器、６Ｘ、６Ｇ・・・サ
ーボそ一部、７Ｘ、７Ｇ・・・速度検出器、８Ｘ、８Ｇ
・・・位置検出器、９・・・カムデータ記憶部、　１０
・・・ベツド、１１・・・テーブル、Ｉ２・・・チャッ
ク、１３・・・主軸台、１４．ｌｌｉ、ｉｌｌ・・・サ
ーボモータ、１５・・・工作物、１７・・・砥石台、１
９・・・砥石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一定周期毎に機械の位置指令の演算を行なう関数発
   生演算の１周期を複数回に分割し、分割された周期毎の
   サーボモータへの位置指令を発生するようにしたサーボ
   モータの制御方法において、１回の関数発生中にサーボ
   モータ制御周期Ｋ回分の移動量を算出し、前記移動量の
   転送は前記Ｋ回分の移動量を一度に行ない、転送された
   前記Ｋ回分の移動量をバッファに格納し、前記サーボモ
   ータ制御周期毎に前記バッファから移動量を一点ずつ読
   出して前記サーボモータの制御を行なうようにしたこと
   を特徴とするサーボモータの制御方法。 ２、一定周期毎に機械の位置指令の演算を行なう関数発
   生演算の１周期を複数回に分割し、分割された周期毎の
   サーボモータへの位置指令を発生するようにしたサーボ
   モータの制御装置において、前記関数発生の１周期内に
   前記複数回に分割されたサーボモータへの指令値の各々
   に対応した複数個の位置指令を演算する演算手段と、前
   記複数個の位置指令を１回で関数発生装置からサーボモ
   ータ制御装置に転送する転送手段と、前記複数個の位置
   指令を記憶する記憶手段を前記サーボモータ制御装置内
   に設け、前記複数回に分割された周期毎に前記サーボモ
   ータ制御装置に記憶された複数個の位置指令を順次読出
   して前記サーボモータへの位置指令を発生するようにし
   たことを特徴とするサーボモータの制御装置。