JPH05260782A - モータ軸端軌跡精度評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２次元平面上を直線描画する工作機械のサー
ボモータの制御において、従来のような制御ブロックか
らの位置指令や速度指令を用いることなくサーボモータ
の軸端軌跡を精度よく算出するモータ軸端軌跡精度評価
装置を提供することを目的とする。 【構成】 サーボモータに付属するエンコーダより出力
されるエンコーダ信号だけを用いて、ある直線と測定演
算値との正負の差、つまり軌跡位置誤差が等しくなるよ
うな平均直線を算出する平均直線算出ブロック２２と、
その直線を理想軌跡直線としてその直線からの軌跡誤差
を算出する軌跡精度算出ブロック２３とを新しく設け、
外部のグラフィック機器に出力する構成とすることによ
り、制御ブロック１１の指令出力周期の変化等に影響さ
れることなく、高精度にサーボモータの軸端軌跡を評価
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２次元平面上を一定時間
ごとに位置検出しながら直線描画する（以下単に「ＣＰ
動作をする」という）工作機械のサーボモータ（以下単
に「モータ」という）の制御に関し、とくにエンコーダ
信号のみでモータ軸端の軌跡精度を評価するモータ軸端
軌跡精度評価装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータ軸端精度評価装置は、図２
に示すように構成されている。図２において、１は制御
ブロック１１、モータ１２，１３およびエンコーダ１
４，１５からなる制御機器、２は読み込みブロック２１
と誤差算出ブロック２４とからなるモータ軸端軌跡精度
演算ブロック、３はＣＲＴ、プリンタ、またはプロッタ
であるグラフィック出力機器である。

【０００３】以上のように構成された従来のモータ軸端
精度評価装置について、以下その動作を説明する。ま
ず、２次元の平面上をＣＰ動作する工作機械の制御機器
１のモータ１２，１３を制御ブロック１１で制御し、エ
ンコーダ１４，１５によりこのモータ１２，１３の位置
を検出し、その位置情報をデジタル値としてモータ軸端
軌跡精度演算ブロック２に出力する。モータ軸端軌跡精
度演算ブロック２では、このエンコーダ１４，１５より
出力されるエンコーダ信号を読み込みブロック２１で保
持、演算し、その軌跡位置と制御ブロック１１より得ら
れる位置指令あるいは、速度指令から算出された理想軌
跡位置とから軌跡位置誤差を誤差算出ブロック２４で算
出する。このモータ軸端軌跡精度演算ブロック２から得
られる軌跡位置誤差はグラフィック出力機器３としての
ＣＲＴ、プリンタあるいはプロッタに拡大して出力され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のモータ軸端精度評価装置では、サーボ系での位置指
令または速度指令が必要であり、指令からの誤差を算出
しているため、制御ブロックの指令出力周期の変化等に
より評価基準を変更する必要が発生し、同一条件での評
価が困難なものであった。

【０００５】本発明はこのような問題を解決するもの
で、制御ブロックからの位置指令または速度指令を用い
ることなく、モータの軸端軌跡を精度よく算出するモー
タ軸端軌跡精度評価装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のモータ軸端軌跡精度評価装置は、２次元平面
上を直線描画する工作機械を駆動する制御対象の２軸モ
ータと、これらのモータを制御する制御ブロックと、こ
れらのモータの位置を検出し、その位置情報をデジタル
値として出力する２軸のエンコーダとからなる制御機器
と、上記エンコーダより出力されるデジタル値を一定時
間間隔で読み込み、２軸それぞれの移動開始原点からそ
の読み込み時点の位置までの移動距離と時間をそれぞれ
離散値として記憶する読み込みブロックと、その読み込
みブロックで算出される上記２軸それぞれの移動距離の
全ての測定演算値より、各軸の軌跡位置と時間との関係
と、２軸の合成軌跡位置をあらわす理想軌跡直線として
の平均直線と読み込み時点での上記測定演算値との正負
の差、つまり軌跡位置誤差が等しくなるような平均直線
とを算出する平均直線算出ブロックと、読み込み時点で
の測定演算値と上記平均直線算出ブロックで算出した対
応平均直線から算出される理想軌跡位置との誤差を軌跡
位置誤差として算出する軌跡精度算出ブロックとからな
るモータ軸端軌跡精度算出ブロックと、上記軌跡精度算
出ブロックで得られた軌跡位置誤差を拡大し出力するグ
ラフィック機器とから構成される。

【０００７】

【作用】この構成により、制御ブロックからの位置ある
いは速度指令を使うことなく、エンコーダパルスのみを
用いてある直線と測定演算値との正負の差、すなわち軌
跡位置誤差が等しくなるような平均直線を算出し、その
直線を理想軌跡直線としてその直線からの軌跡誤差を算
出することにより、モータ軸端の軌跡を精度よく評価で
きることとなる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【０００９】（実施例１）図１はエンコーダ信号のみで
のモータ軸端精度評価装置の一実施例を示すブロック図
である。図１において、１は制御ブロック１１、モータ
１２，１３およびエンコーダ１４，１５からなる制御機
器、２は読み込みブロック２１、平均直線算出ブロック
２２および軌跡精度算出ブロック２３からなるモータ軸
端軌跡精度演算ブロック、３はＣＲＴ、プリンタまたは
プロッタであるグラフィック出力機器である。

【００１０】以上のように構成された本発明のモータ軸
端精度評価装置について、以下にその動作を説明する。
まず、２次元の平面上をＣＰ動作する制御機器１のモー
タ１２，１３を制御ブロック１１で制御し、エンコーダ
１４，１５によりこのモータ１２，１３の位置を検出
し、その位置情報をデジタル値としてモータ軸端軌跡演
算ブロック２の読み込みブロック２１に出力する。読み
込みブロック２１においては上記デジタル値であるエン
コーダ信号を一定時間間隔で読み込み、モータ１２，１
３それぞれの移動開始原点からその読み込み時点の位置
までの移動距離と時間をそれぞれ離散値として記憶、算
出し、平均直線算出ブロック２２においてモータ１２，
１３それぞれ読み込み時点の移動開始原点からの移動距
離の全ての算出結果より、モータ１２，１３の各軌跡位
置と時間との関係およびモータ１２，１３相互間の軌跡
位置関係を、モータ１２とモータ１３の合成軌跡位置の
それぞれの理想軌跡直線として、すなわち読み込み時点
での測定演算値との正負の差（軌跡位置誤差）が等しく
なるような平均直線の形でそれぞれ算出し、軌跡精度算
出ブロック２３において読み込み時点での測定演算値と
上記平均直線算出ブロック２２で算出した対応平均直線
から算出される理想軌跡位置との誤差を軌跡位置誤差と
して算出する。そして、この軌跡精度算出ブロック２３
で得られた軌跡位置誤差は、グラフィック出力機器３で
あるＣＲＴ、プリンタ、あるいはプロッタ上に拡大して
出力される。

【００１１】（実施例２）本発明の第２の実施例は、構
成上、上記第１の実施例と同一であるが、異なる点は平
均直線算出ブロック２２において、モータ１２とモータ
１３の合成軌跡のそれぞれの理想軌跡直線として、第１
の実施例では軌跡位置誤差が等しくなるような平均直線
を求めたのに対し、この第２の実施例では最小２乗法を
用いて求める点にある。

【００１２】すなわち、本発明の第２の実施例において
は、２次元の平面上をＣＰ動作する制御機器１のモータ
１２，１３を制御ブロック１１で制御し、エンコーダ１
４，１５によりこのモータ１２，１３の位置を検出し、
その位置情報をデジタル値としてモータ軸端軌跡ブロッ
ク２の読み込みブロック２１に出力する。読み込みブロ
ック２１においては上記デジタル値であるエンコーダ信
号を一定時間間隔で読み込み、モータ１２，１３それぞ
れの移動開始原点からその読み込み時点の位置までの移
動距離と時間をそれぞれ離散値として記憶、算出し、平
均直線算出ブロック２２においてモータ１２，１３それ
ぞれの読み込み時点の移動開始原点からの移動距離の全
ての算出結果より、モータ１２，１３の各軌跡位置と時
間との関係、およびモータ１２，１３相互間の軌跡位置
関係を、モータ１２とモータ１３の合成軌跡位置のそれ
ぞれの理想軌跡直線として最小２乗法を用いて読み込み
時点での測定演算値の中心を通る平均直線の形でそれぞ
れ算出し、軌跡精度算出ブロック２３において読み込み
時点での測定演算値と上記平均直線算出ブロック２２で
算出した対応平均直線から算出される理想軌跡位置との
誤差を軌跡位置誤差として算出する。そして、この軌跡
精度算出ブロック２３で得られた軌跡位置誤差は、グラ
フィック出力機器３であるＣＲＴ、プリンタ、あるいは
プロッタ上に拡大して出力される。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、制御ブロックからの位置あるいは速度指令を使う
ことなく、エンコーダパルスのみを用いてある直線と測
定演算値との正負の差、つまり軌跡位置誤差が等しくな
るような平均直線を算出し、その直線を理想軌跡直線と
してその直線からの軌跡誤差を算出することにより、モ
ータ軸端の軌跡精度評価を行うことができ、実用的にき
わめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータ軸端軌跡精度評価装置の一実施
例の構成を示すブロック図

【図２】従来のモータ軸端軌跡精度評価装置の構成を示
すブロック図

【符号の説明】

１ 制御機器 ２ モータ軸端軌跡精度演算ブロック ３ グラフィック出力機器 １１ 制御ブロック １２，１３ モータ １４，１５ エンコーダ ２１ 読み込みブロック ２２ 平均直線算出ブロック ２３ 軌跡精度算出ブロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２次元平面上を直線描画する工作機械を駆
   動する制御対象の２軸サーボモータと、該サーボモータ
   を制御する制御ブロックと、前記各サーボモータの位置
   を検出し、その位置情報をデジタル値として出力する２
   軸のエンコーダとからなる制御機器と、 前記エンコーダより出力されるデジタル値を一定時間間
   隔で読み込み、２軸それぞれの移動開始原点からその読
   み込み時点の位置までの移動距離と時間をそれぞれ離散
   値として記憶する読み込みブロックと、該読み込みブロ
   ックで算出される前記２軸それぞれの移動距離の全ての
   測定演算値より、各軸の軌跡位置と時間との関係と、２
   軸の合成軌跡位置をあらわす理想軌跡直線としての平均
   直線と読み込み時点での前記測定演算値との正負の差、
   つまり軌跡位置誤差が等しくなるような平均値線とを算
   出する平均直線算出ブロックと、読み込み時点での測定
   演算値と前記平均直線算出ブロックで算出した対応平均
   直線から算出される理想軌跡位置との誤差を軌跡位置誤
   差として算出する軌跡精度算出ブロックとからなるモー
   タ軸端軌跡精度算出ブロックと、 前記軌跡精度算出ブロックで得られた軌跡位置誤差を拡
   大し出力するグラフィック機器とから構成されるモータ
   軸端軌跡精度評価装置。
2. 【請求項２】前記読み込みブロックで算出される２軸サ
   ーボモータのそれぞれの移動開始時点から読み込み時点
   までの移動距離の全ての測定演算値より、各軸の軌跡位
   置と時間との関係と、２軸の合成軌跡位置をあらわす理
   想軌跡直線としての平均直線と読み込み時点での測定演
   算値との正負の差、つまり軌跡位置誤差が等しくなるよ
   うな平均直線とを最小２乗法を用いて算出する平均直線
   ブロックを備えた請求項１記載のモータ軸端軌跡精度評
   価装置。