JPH0293711A - サーボ制御装置 - Google Patents

サーボ制御装置

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JPH0293711A
JPH0293711A JP63243990A JP24399088A JPH0293711A JP H0293711 A JPH0293711 A JP H0293711A JP 63243990 A JP63243990 A JP 63243990A JP 24399088 A JP24399088 A JP 24399088A JP H0293711 A JPH0293711 A JP H0293711A
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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〉 本発明はサーボ制御装置に係り、特にバックラッシュ補
正を速やかに行え、しかも摩擦やバックラッシュに起因
して生じる象限突起を減少することが可能なサーボ制御
装置に関する。
〈従来技術〉 サーボモータを用いて工作機械の送り軸を制御する場合
、サーボモータの回転方向反転時に、換言すれば機械可
動部の移動方向反転時に、ギア等のバックラッシュを補
正するために、予め設定されているバックラッシュ補正
データを位置偏差データに加えて速度指令を発生し、該
速度指令に基づいてサーボモータの回転を制御する。
ところで、バックラッシュ補正データは所定のポジショ
ンゲインＫｐを通じて速度ループに作用するため、サー
ボ系の遅れにより機械はすぐには動かず、このため加工
方向反転箇所に象限突起が発生する。
そこで、バックラッシュや摩擦の影響を少なくし、切削
時におけろ象限切り替わり目の突起を小さくするために
、速度指令に適当な加速量（バックラッシュ加速量とい
う）を所定時間加えることが行われている。尚、ＮＣ装
置がサーボ側にバックラッシュ補正データを渡すのと同
時にバックラッシュ加速を行うと、指令とす＝ボ系の間
の遅れによりモータが完全に方向反転していないため逆
に内側へ食い込んでしまう等の不具合が生じる。
そこで、実際にはモータの回転方向を監視し、回転方向
反転のタイミングでバックラッシュ加速を行っている。
かかるバックラッシュ加速制御をモタの回転方向反転時
に行うと、機械系のパックラッンユ及び摩擦に起因する
象限突起の発生を相当減少できる。
又、バックラッシュ加速量を印加の全時間にわたって一
定にすると、加速終了時の速度急変の影響が切削面に現
われて清めらかさを欠く場合がある。このため加速の開
始時にはバックラッシュ加速量を大きくして加速量が不
足することを防止し、以後時間の経過と共に漸減してバ
ックラッシュ加速終了時における速度の急変を防止する
ことも行われている。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、バックラッシュ加速のアルゴリズム自体
はオープンループ制御であり、機械毎にパラメータ　（
バックラッシュ加速量、加工時間等）を的確に設定する
必要がある。
また、最適なパラメータは切削速度、加工物重量、渇変
、切削面の状況等によって変わる。このため、ある条件
では象限突起を非常に小さくできても別の条件で切削す
ると象限突起が大きくなったり、あるいは内側に切り込
んでしまう不具合が生じる。
以上から本発明の目的は、機械の条件や切削条件が変化
しても同一のパラメータでバックラッシュ分及び摩擦分
を同しようにキャンセルし、象限突起を無（すことがで
きろサーボ制御装置を提供することである。
く課題を解決するための手段〉 第１図は本発明のサーボ制御装置のブロック図てあり、
１３はエラーカウンタ、１５は速度制御部、１８はバッ
クラッシュ補正タイミング判別部、１９はフィードバッ
クパルスを積算するカウンタ、２０は加速停止指示部、
２１は加速量出力部である。
く作用〉 バックラッシュ補正タイミング判別部１８により位置偏
差Ｅｒが零になったことが検出されると、加速量出力部
２１は所定のバックラッシュ加速量ＢＡＣ（：を速度指
令Ｖ。、０に加算してバックラッシュを速やかに、かつ
円滑に補正させる。
又、以上の処理と並行して、カウンタ１９は加速制御開
始時点からの速度フィードバックを積算する。すなわち
、カウンタ１９はデジタルサーボ処理の１演算サイクル
（１サンプリング時間）の間にバルスコーダから発生す
るパルスの数を速度フィードバックＶＡとして積算する
。
そして、加速停止指示部２０はカウンタ１９の積算値を
監視し、積算値が所定値たとえば２〜３になった時、加
速量出力部２１をしてバックラッシュ加速量ＢＡｏｏの
出力を停止させ、バックラッシュ加速制御を完了する。
〈実施例〉 第１図は本発明のサーボ制御装置のブロック図図である
。
１１はＮＣ部であり、所定のサンプリング時間Ｔ９毎に
移動指令Ｐ。を発生すると共に、移動指令方向が反転す
るとバックラッシュ補正量Ｂ。を出力する。
１２はサンプリング時間毎の移動指令Ｐ。と検出移動量
ＰＡの差分を演算する位置誤差演算部、］３は次式 ％式％） により、差分を積算して位置偏差Ｅｒを出力するエラー
カウンタ、１４はポジションゲインＫＰ設定部、１５は
速度指令■。＋１０　　と速度フィードバック（実速度
）ｖＡとの差分に基づいてトルク指令を出力する速度制
御部、１６は速度制御部１５から出力されるトルク指令
Ｔ。。。から摩擦トルクＴ、を減算する演算部、１７は
制御対象であるサーボモータ、パルスコーダ等を含む機
械系であり、伝達関数（Ｊ、はモータイナーシャ）によ
り表現されている。
１８はバックラッシュ補正タイミング判別部、１９は各
サンプリング時間Ｔ６の間にパルスコーダ（図示せず）
から発生するパルスの数を速度フィードバックｖＡとし
て入力されて積算するカウンタ、２０はカウンタの積算
値を監視し、積算値が所定値たとえば２〜３になった時
、加速停止信号ＡＳＰを出力する加速停止指示部、２１
は加速量出力部、２２はバックラッシュ加速量加算部で
ある。
バックラッシュ補正タイミング判別部１８は、移動指令
方向が反転した時にＮ０部１１から与えられるバックラ
ッシュ補正量Ｂｃを記憶保持すると共に、エラーカウン
タ１３の内容（位置偏差）Ｅｒを監視して、Ｅｒ＝０に
よりサーボモータの回転方向反転を検出する。そして、
回転方向反転検出によりバックラッシュ補正量Ｂ。を加
算部２０に出力すると共に、加速量出力部２１に回転方
向反転信号ＲＤＩを出力し、かつカウンタリセット信号
Ｒ３Ｔを出力する。
加速量出力部２１は位置偏差Ｅｒが零になった時に（Ｒ
ＤＩ＝　　１”）バックラッシュ加速量ＢＡ。。を出力
し、速度フィードバックｖＡの積算値が所定値に等しく
なった時に（Ａ、ＳＰ＝　　１’）ｚ＜ツクラッシュ加
速量の出力を停止する。
次に第１図の全体的動作を説明する。
演算部１２において演算された、サンプリング時間Ｔｓ
毎の移動指令Ｐ。と検出移動量ＰＡの差分は、エラーカ
ウンタ１３で積分されて位置偏差Ｅｒとなり、しかる後
ポジションゲインＫＰを乗算されて速度指令Ｖ。。。と
なり、以後速度制御部１５において速度偏差に応じたト
ルク指令Ｔ。１．ｌｏを出力されてサーボモータを回転
する。
かかる状態において、指令移動方向が反転すると、Ｎ０
部１１から予め設定されているバックラッシュ補正量Ｂ
ｃが出力されると共にサンプリング時間ＴＳ毎に該反転
方向への移動指令Ｐ。が発生する。
バックラッシュ補正タイミング判別部１８は該バックラ
ッシュ補正量Ｂ０を保持すると共に、以後上記サーボ制
御処理と並行してエラーカウンタ１３の内容（位置偏差
ＩＥｒを監視する。そして、Ｅ　ｒ　＝　Ｏになった時
サーボモータの回転方向が反転したと判定する。
バックラッシュ補正タイミング判定部１８は回転方向反
転の検出により、保持しているバックラッシュ補正量Ｂ
。を加算部２０に出力すると共に、加速量出力部２１に
回転方向反転信号ＲＤ１を出力し、かつカウンタリセッ
ト信号Ｒ３Ｔを出力してカウンタ１９の内容を零にリセ
ットする。
バックラッシュ補正量加算部２０はバックラッシュ補正
量ＢＣと位置偏差Ｅｒを加算してポジションゲイン設定
部１４に入力し、該ポジションゲイン設定部１４はポジ
ションゲインＫＰを乗算してバックラッシュ補正量に応
じた速度指令Ｖ。Ｍ。を発生する。
又、加速量出力部２１は回転方向反転信号ＲＤ■により
一定のバックラッシュ加速量ＢＡｏｏを出力する。これ
により、加算部２２はバックラッシュ加速量ＢＡｃｏと
速度指令Ｖ。。０を加算し、加算結果を真の速度指令Ｖ
Ｃ，ｌｏ　　として速度制御部１５に入力する。
速度制御部］５は速度偏差を演算すると共に、該速度偏
差に応じたトルク指令Ｔ。。０を出方し、サーボモータ
１７を回転し、速やかにバックラッシュを補正する。
又、以上の処理と並行して、カウンタ１９は加速制御開
始時点（Ｅ　ｒ　＝　Ｏになった時点）がらの速度フィ
ードバックＶＡを積算する。すなわち、カウンタ１９は
デジタルサーボ処理の各サンプリング時間Ｔ、の間に図
示しないバルスコーダがら発生するパルスの数を速度フ
ィードバックｖＡとして入力されて積算する。
加速停止指示部２０はカウンタ１９の積算値を監視し、
積算値が所定値たとえば２〜３になった時、加速停止信
号ＡＳＰを出力し、加速量出力部２１をしてバックラッ
シュ加速量ＢＡｏｏの出力を停止させ、バックラッシュ
加速制御を完了させる。
尚、積算値が２〜３になった時にパックラッシュ加速を
停止する理由は息下の通りである。
すなわち、デジタルサーボ制御においてサンプリング時
間Ｔｓは１ｍ５ｅｃ程度であり、また、サーボモータの
空間的な分解能はパルスコーダの分解能に依存し、１０
．０００／ｒｅｖ程度である。そして、サーボモータの
回転方向反転時（加速開園開始時）には速度が極めて遅
い。このため、各サンプリング時間毎のフィードバック
パルス数（速度フィードバック）ＶＡは通常零で、時々
１となる程度である。それ故、速度フィードバックＶＡ
が１になったことを検出してバックラッシュ加速を終了
すると、終了するタイミングが早過ぎて十分なバックラ
ッシュ加速ができず象限突起を除去できない。又、Ｖ＝
１になったことを検出してバックラッシュ加速を終了さ
せるものとすると、何等かの原因（外乱、電流の乱れ）
によりサーボモータが微小に振動し、該振動によりＶＡ
＝１になるとバックラッシュ加速が終了し、加速量が大
幅に不足してバックラッシュ加速洞部の意味がなくなる
。
一方、サンプリング時間Ｔ９におけるフィードバックパ
ルス数（速度フィードバック）ｖＡが２になったことを
検出してからバックラッシュ加速を終了すると、その時
の回転速度は１２ｒｐｍとなっているため、加速終了の
タイミングが遅過ぎてしまい、バックラッシュ加速が過
剰になり逆に内側に切り込みが発生してしまう。
そこで、本発明においては、速度フィードバックＶＡの
積算値を監視し、積算値が２〜３になった時にバックラ
ッシュ加速を終了するようにしているのである。このよ
うにすれば、負荷条件の多少の変化や切削速度の変化等
に関係なく、バックラッシュ加速の終了タイミングを早
過もなく、遅過もなく、バックラッシュ加速量が適度な
値になった時とすることができる。
第２図は本発明によるサーボ制御装置を用いて工作機械
に真円切削を行わせた場合における測定結果であり、点
線は真円、１，２は時計方向及び反時計方向に切削した
場合の測定結果てあり、象限切り替わり目３８〜３ｄに
おいて象限突起や内側への切り込みが除去されている。
〈発明の効果〉 以上本発明によれば、サーボモータの回転方向が反転し
た時にバックラッシュ加速を開始し、速度フィードバッ
クの積算値が２〜３の所定値に等しくなった時にバック
ラッシュ加速を終了するように構成したから、機械や負
荷条件の多少の変化、切削速度の変化等に関係なく、バ
ックラッシュ加速の終了タイミングを早過もなく、遅過
もなく、バックラッシュ加速量が適度な値になった時と
することができ、象限突起や内側への切り込みを除去す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のサーボ制御装置のブロック図、第２図
；よ本発明によるサーボ制御装置を用いて工作機械に真
円切削を行わせた場合におけろ測定結果である。 １３・・エラーカウンタ、 １５・・速度開園部、 １８・・バックラッシュ補正タイミング判別部、１９・
・カウンタ、 ２０・・加速停止指示部、 ２１・・加速量出力部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）サーボモータの回転方向反転時に、バックラッシ
    ュ補正データを位置偏差データに加えて速度指令を発生
    すると共に、該速度指令に所定時間バックラッシュ加速
    量を加算してバックラッシュ補正を行うサーボ制御装置
    において、 サーボモータの回転方向反転を検出する手段と、バック
    ラッシュ加速を開始してからの速度フィードバックの積
    算値が所定値に等しくなったことを検出する検出手段と
    、 サーボモータの回転方向が反転した時に前記バックラッ
    シュ加速量を出力し、速度フィードバックの積算値が所
    定値に等しくなった時にバックラッシュ加速量の出力を
    停止する加速量出力手段を有することを特徴とするサー
    ボ制御装置。
  2. （２）前記所定値は２〜３であることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載のサーボ制御装置。
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