JPH0580824A - サーボモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い速度範囲にわたって適正にサーボモータ
の追従遅れが補償されるようにする。 【構成】 加速度演算部（１７ｄ）は位置指令の変化か
ら加速度を演算する。トルク指令読取部（１７ｂ）はト
ルク指令を読み取る。補正データ演算部（１７ｃ）はト
ルク指令読取りからサーボモータ反転の認識までの間の
加速度データに基づいて演算関数を選択し、読み取った
トルク指令データを用いて補正データを演算する。そし
て、その補正データを反転直後のトルク指令の初期値に
加算する。 【効果】 低速度から高速度まで広い速度範囲にわたっ
て適正にサーボモータの追従遅れを補償できる。このた
め、円弧切削における象限切換部の近傍に生じる突起を
著しく低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、サーボモータの制御
装置に関し、さらに詳しく言えば、サーボモータの回転
方向が反転する際に、広い速度範囲でその回転の追従遅
れを適正に補償することができるサーボモータの制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の送り軸をサーボモータで制御
する場合、サーボモータの回転方向が反転する際に、そ
の工作機械の機械系の慣性やロストモーションなどによ
り回転に追従遅れが生じる。そこで、サーボモータの回
転方向が反転した時に、制御装置から送出される指令を
補正してこの追従遅れを補償する必要がある。このため
には、回転方向が反転した直後に必要な駆動トルク値を
できるだけ正確に把握して補正データを作成し、しか
も、その補正データを適切なタイミングで且つ適切な方
法でサーボアンプに入力することが必要である。

【０００３】工作機械によって加工する場合に、途中で
サーボモータの回転方向の反転が生じる加工として代表
的なのは、円弧状切削である。円弧状切削の途中で象限
が切り換わると、象限切換点で反転する旨の指令が入力
されてもサーボモータの回転は直ちに反転せず、少し遅
れる。このため、その象限切換点付近に突起が生じてし
まい、加工精度が充分と言えない問題がある。そこで、
このような円弧状切削の加工精度を向上させるため、従
来より種々の提案がなされている。

【０００４】特開昭６３−１４８３１４号公報には、セ
ミクローズドループ方式でサーボモータを制御する制御
装置において、予め測定した機械系の摩擦トルク値を用
いて補正指令を作成し、サーボモータの回転方向の反転
時にその補正指令をサーボモータの速度指令に加算して
補正を行なう技術が開示されている。この技術によれ
ば、サーボモータの回転方向の反転時の位置指令に対す
る応答遅れを改善することができる。

【０００５】特開昭６３−１４８３１５号公報には、フ
ルクローズドループ方式でサーボモータを制御する制御
装置において、予め測定した機械系の摩擦トルク値を用
いて補正指令を作成し、その補正指令をサーボモータの
トルク指令に加算して補正を行なう技術が開示されてい
る。この技術によれば、サーボモータの回転方向の反転
時の位置指令に対する応答遅れを改善することができ
る。

【０００６】特公昭６１−３０５１４号公報には、移動
方向反転信号の入力時におけるモータ電流指令値を決定
している指令電圧が摩擦トルクに比例していることを利
用して、トルク補正を行なうサーボモータ制御装置が開
示されている。この制御装置では、前記指令電圧と絶対
値がほぼ等しく極性が反対の補償電圧を発生させ、その
補償電圧を用いて前記指令電圧を移動方向反転信号の入
力直後に反対側摩擦トルクに対応する電圧にセットする
ことにより、摩擦トルクによるサーボ系の遅れを改善す
るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、サーボモー
タの回転方向が反転する際に影響を及ぼすトルクには、
サーボモータの回転に反抗するように作用する「反抗ト
ルク」がある。「反抗トルク」には、機械系の各部の摩
擦によって生じる摩擦トルク、加工中の切削抵抗によっ
て生じる切削トルク、さらに、サーボモータの回転方向
の反転時に機械系がそれまで蓄えていたエネルギーを放
出するような形で現われる捩りトルクが含まれる。ま
た、サーボモータの回転の加速度（慣性）によって生じ
る「加速トルク」がある。

【０００８】近年、加工時間の短縮を目的として工作機
械の高速運転が行なわれるようになっており、しかも高
い加工精度が要求されている。このような高速運転で
は、反抗トルクの他に、上述した加速トルクの影響が大
きく現われ、それらが加工精度に反映されるようにな
る。

【０００９】上述した特開昭６３−１４８３１４号公報
および特開昭６３−１４８３１５号公報に開示された従
来のサーボモータの制御装置は、いずれも摩擦トルクの
みを考えてトルク補正指令を作成しており、加速トルク
について考慮していない。このため、加速トルクの影響
が無視できる中程度の速度でサーボモータが回転する場
合は適正な補正指令が得られても、それ以上の高速で回
転する場合や極低速で回転する場合、あるいは機械系が
大きな捩りトルクを持つ場合には適正なトルク補正指令
が得られない問題がある。

【００１０】また、上述した特開昭６３−１４８３１４
号公報および特開昭６３−１４８３１５号公報のサーボ
モータの制御装置では、トルク補正指令を速度指令また
はトルク指令に加算しているが、トルク補正指令を速度
指令に加算する場合は、速度制御回路には一般的に積分
回路が含まれているから、入力の大きさだけでなく入力
時間も関係する。その上、この積分項は一般に大きな影
響を与えるため、できるだけ正確な補正指令を適正なタ
イミングで且つ適正な時間、加える必要があり、補正指
令の入力に関して技術的に困難な点が多い問題がある。

【００１１】特公昭６１−３０５１４号公報に開示され
た従来のサーボモータの制御装置は、特開昭６３−１４
８３１４号公報および特開昭６３−１４８３１５号公報
のサーボモータの制御装置と同様に、摩擦トルクのみを
考えて補正指令を作成しているため、補正指令として用
いる電圧値が必要な補正トルクに相当する場合に限って
適正な補正がなされるだけであり、適正な補正が行なわ
れる範囲が非常に狭い問題がある。

【００１２】また、移動方向反転信号の入力時における
指令電圧に基づいて補正を行なうため、その反転信号の
入力タイミングが適正でないと、補正指令に誤差が生じ
たり補償電圧をセットするタイミングがずれてしまい、
補正データが適正であっても結果的には補正が適正に行
なわれない問題もある。

【００１３】この発明は、以上に述べた従来技術の問題
点を解消するためになされたもので、その目的は、低速
度から高速度まで広い速度範囲にわたって適正にサーボ
モータの回転の追従遅れが補償されるサーボモータの制
御装置を提供することにある。

【００１４】この発明の他の目的は、補正指令を入力す
るタイミングおよび方法の設定が容易であるサーボモー
タの制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】（１） この発明の第１
のサーボモータの制御装置は、サーボモータの回転方向
が反転する際にそのサーボモータを制御する指令を補正
してそのサーボモータの回転の追従遅れを補償するよう
にしたサーボモータの制御装置において、トルク指令の
読取りを指令する読取信号を発生する読取信号発生手段
と、前記読取信号発生手段が発生する読取信号に応じて
トルク指令を読み取るトルク指令読取手段と、サーボモ
ータの回転の加速度を演算する加速度演算手段と、演算
に用いる複数の関数を有しており、且つトルク指令を読
み取ってからサーボモータの回転方向の反転を認識する
までの間の加速度データに基づいて、前記複数の関数の
中から適当な関数を選択し、その選択した関数によって
サーボモータの回転方向の反転直後におけるトルク指令
を補正する補正データを演算する補正データ演算手段
と、前記補正データ演算手段で得た補正データを、サー
ボモータの回転方向が反転した直後の初期値として加算
されるように送出する補正データ送出手段とを具備する
ことを特徴とする。

【００１６】前記補正データ演算手段は、トルク指令を
読み取ってからサーボモータの回転方向の反転を認識す
るまでの間の加速度の変化量が所定値以上である場合
は、加速トルクを含む関数を用いて前記補正データの演
算を行ない、前記加速度の変化量が前記所定値よりも小
さい場合は、加速トルクを含まない関数を用いて前記補
正データの演算を行なうようにするのが好ましい。

【００１７】また、前記補正データ演算手段は、トルク
指令を読み取ってからサーボモータの回転方向の反転を
認識するまでの間の加速度の変化量が前記所定値より小
さい場合、その間の加速度値が所定値以上であれば、読
み取ったトルク指令値から予め定めた摩擦トルク値の２
倍を減算した値に等しくなるように前記補正データの演
算を行ない、前記加速度値が前記所定値より小さけれ
ば、予め定めた一定値に等しくなるように前記補正デー
タの演算を行なうのが好ましい。

【００１８】前記読取信号発生手段を、前記サーボモー
タの回転方向の反転を認識した際に再度、読取信号を発
生するように構成し、前記補正データ演算手段を、トル
ク指令の読取りからサーボモータの回転方向の反転の認
識までの間の加速度の変化量が所定値以上である場合
に、前記反転認識時以前に読み取ったトルク指令値に代
えてその反転認識時に読み取ったトルク指令値を用いて
前記補正データの演算を行なうように構成することもで
きる。

【００１９】上記サーボモータの制御装置には、サーボ
モータの位置ゲインに相当する時定数を有する一次遅れ
モデルを備え、その一次遅れモデルによる遅れ量を用い
て前記読取り信号を発生させ、またサーボモータの反転
を認識するのが好ましい。

【００２０】（２） この発明の第２のサーボモータの
制御装置は、サーボモータの回転方向が反転する際にそ
のサーボモータを制御する指令を補正してそのサーボモ
ータの回転の追従遅れを補償するようにしたサーボモー
タの制御装置において、トルク指令の読取りを指令する
読取信号を発生する読取信号発生手段と、前記読取信号
発生手段が発生する読取信号に応じて、サーボモータの
回転方向の反転を認識した際のトルク指令を読み取るト
ルク指令読取手段と、サーボモータの回転の加速度を演
算する加速度演算手段と、演算に用いる複数の関数を有
しており、且つトルク指令を読み取った時の加速度デー
タに基づいて、前記複数の関数の中から適当な関数を選
択し、その選択した関数によってサーボモータの回転方
向の反転直後におけるトルク指令を補正する補正データ
を演算する補正データ演算手段と、前記補正データ演算
手段で得た補正データを、サーボモータの回転方向が反
転した直後の初期値として加算されるように送出する補
正データ送出手段とを具備することを特徴とする。

【００２１】前記補正データ演算手段は、トルク指令を
読み取った時の加速度値が所定値以上であれば、読み取
ったトルク指令値から予め定めた摩擦トルク値の２倍を
減算した値に等しくなるように前記補正データの演算を
行ない、前記加速度値が所定値より小さければ、予め定
めた一定値に等しくなるように前記補正データの演算を
行なうのが好ましい。

【００２２】上記サーボモータの制御装置には、サーボ
モータの位置ゲインに相当する時定数を有する一次遅れ
モデルを備え、その一次遅れモデルによる遅れ量を用い
てサーボモータの反転を認識するのが好ましい。

【００２３】（３） 上記第１および第２のサーボモー
タの制御装置には、トルク値データを保存する演算用デ
ータ保存手段を備え、前記補正データ演算手段が、その
演算用データ保存手段に保存されているトルク値データ
を用いて補正データの演算を行なうのが好ましい。

【００２４】また、前記演算用データ保存手段が保存し
ているトルク値データを、サーボモータの運転中に測定
して得たトルク値データに基づいて変更する手段を備え
るのが好ましい。

【００２５】

【作用】この発明のサーボモータの制御装置では、サー
ボモータの回転の加速度を演算し、得られた加速度デー
タに基づいて補正データ演算用の関数を選択するため、
サーボモータが反転する際の状況に応じて最適な演算を
行なうことができる。よって、広い速度範囲にわたって
適正な補正データを得ることができ、その結果、広い速
度範囲にわたってサーボモータの回転の追従遅れが補償
される。

【００２６】また、補正データは、サーボモータの回転
が反転した直後の初期値として加算され、補正データが
加算された後は通常のトルク指令にしたがってサーボモ
ータの回転が制御される。したがって、簡単な方法で且
つ正確なタイミングで補正データをサーボアンプに入力
することができる。

【００２７】

【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明する。なお、これによりこの発明が限定されるも
のではない。

【００２８】図１は、この発明のサーボモータの制御装
置の一実施例のサーボアンプの要部ブロック図である。
なお、図１では伝達関数をＺ変換を用いて表わしてい
る。

【００２９】（第１実施例の全体構成）この発明のサー
ボモータの制御装置（１）は、サーボアンプ（１０）
と、そのサーボアンプ（１０）から送出される指令に基
づいて制御されるサーボモータ（図示省略）と、そのサ
ーボモータにより駆動される機械系（図示省略）を備え
て構成されている。サーボアンプ（１０）には、双方向
インタフェース（２１）を介して、所定のサンプリング
周期毎にＮＣ装置の演算制御部（３０）から位置指令が
送られる。

【００３０】サーボアンプ（１０）は、位置偏差演算器
（１１）、乗算器（１２）、速度偏差演算器（１３）、
加算器（１４）、乗算器（１５）、読取信号発生部（１
６）、補正指令作成部（１７）、積分項（遅延要素）
（１８）、乗算器（１９）、および加算器（２０）を備
えている。

【００３１】位置偏差演算器（１１）は、ＮＣ装置の演
算制御部（３０）から送られる位置指令（Ｅ₀）と機械
系から送られる位置フィードバック量（Ｅ_p）とから位
置偏差（Ｅ₁）を演算し、乗算器（１２）に送出する。
この位置偏差（Ｅ₁）は、読取信号発生部（１６）およ
び補正指令作成部（１７）にも送られる。

【００３２】乗算器（１２）は、位置偏差（Ｅ₁）にゲ
インＫ₁を乗算し、速度指令（Ｅ₂）として速度偏差演算
器（１３）に送出する。この速度指令（Ｅ₂）は、補正
指令作成部（１７）にも送られる。

【００３３】速度偏差演算器（１３）は、速度指令（Ｅ
₂）と機械系から送られる速度フィードバック量（Ｅ_v）
とから速度偏差（Ｅ₃）を演算し、加算器（１４）に送
出する。速度偏差（Ｅ₃）は、加算器（２０）にも送ら
れる。

【００３４】加算器（１４）は、速度偏差（Ｅ₃）と乗
算器（１９）から送出された速度偏差積分項（Ｅ₇）と
を加算し、速度偏差からの演算値（Ｅ₄）を乗算器（１
５）に送出する。

【００３５】乗算器（１５）は、速度偏差からの演算値
（Ｅ₄）にゲインＫ₃を乗算し、トルク指令（Ｅ₅）とし
てサーボモータに送出する。

【００３６】読取信号発生部（１６）は、位置偏差（Ｅ
₁）を監視し、所定の条件が満たされると読取信号
（Ｅ₉）を発生して補正指令作成部（１７）に送出す
る。この実施例では、位置偏差（Ｅ₁）が徐々に減少し
て来て最初にゼロになった時点で読取信号（Ｅ₉）を発
生する。

【００３７】補正指令作成部（１７）は、読取信号発生
部（１６）から送出される読取信号（Ｅ₉）を受け取る
と、後述のようにして補正指令（Ｅ₁₀）を作成して積分
項（１８）に送出する。この補正指令（Ｅ₁₀）は、サー
ボモータの回転方向の反転直後におけるトルク指令（Ｅ
₅）が適正になるように補正するものである。

【００３８】積分項（１８）は、補正指令（Ｅ₁₀）と加
算器（２０）の演算結果（Ｅ₈）を積分し、その結果
（Ｅ₆）を加算器（２０）に送出する。

【００３９】乗算器（１９）は、加算器（２０）の加算
結果（Ｅ₈）に定数ＴＫ₂を乗算し、その結果（Ｅ₇）を
加算器（１４）に送出する。なお、Ｋ₂は積分効果の表
われる周波数、Ｔはサンプリング周期である。

【００４０】加算器（２０）は、速度偏差（Ｅ₃）と積
分項（１８）の演算結果（Ｅ₆）を加算し、その結果
（Ｅ₈）を乗算器（１９）に送出する。加算結果（Ｅ₈）
は、積分項（１８）にも送られる。

【００４１】（第１実施例の補正指令作成部の構成）次
に、補正指令作成部（１７）の構成を説明する。図２
は、補正指令作成部（１７）の構成を示す機能ブロック
図である。

【００４２】補正指令作成部（１７）は、演算用データ
保存部（１７ａ）、トルク指令読取部（１７ｂ）、補正
データ演算部（１７ｃ）、加速度演算部（１７ｄ）、お
よび調整データ作成部（１７ｅ）から構成されている。

【００４３】トルク指令読取部（１７ｂ）は、読取信号
発生部（１６）から読取信号（Ｅ₉）が入力されると、
その時のトルク指令（Ｅ₅）を読み取る。読み取られた
トルク指令（Ｅ₅）は、トルク信号（Ｅ₁₂）として演算
用データ保存部（１７ａ）に入力され、保存される。こ
うして保存されたトルク指令データは、必要に応じて補
正データ演算部（１７ｃ）に読み込まれ、サーボモータ
の回転方向の反転前のトルク値として補正データの演算
に用いられる。

【００４４】加速度演算部（１７ｄ）は、常時、位置指
令（Ｅ₀）および速度指令（Ｅ₂）を監視し、位置指令
（Ｅ₀）の変化に基づいてサーボモータの回転の加速度
を演算する。演算により得た加速度データは、加速度信
号（Ｅ₁₃）として補正データ演算部（１７ｃ）に送ら
れ、補正データの演算に用いられる。トルク指令
（Ｅ₅）を読み取ってからサーボモータの回転方向の反
転を認識するまでの間の加速度データは、補正データの
演算に用いる関数を選択する際の基準となる。

【００４５】補正データ演算部（１７ｃ）は、演算用デ
ータ保存部（１７ａ）に保存されている反転前のトルク
指令データ、および演算用データ保存部（１７ａ）に予
め保存されている摩擦トルクデータなどのデータを読み
込み、それらのデータと、トルク指令（Ｅ₅）を読み取
ってから回転方向が反転するまでの間の加速度データと
に基づいて補正データを演算する。

【００４６】補正データ演算部（１７ｃ）には、加速度
演算部（１７ｄ）から常時、位置偏差（Ｅ1）が入力さ
れており、その位置偏差（Ｅ₁）が減少して来て最初に
極性が変わった時点で、サーボモータの回転方向が反転
したと認識する。また、前述の読取信号発生部（１６）
より発生した読取信号（Ｅ₉）も入力されており、その
読取信号（Ｅ₉）によって、補正データ演算部（１７
ｃ）はトルク指令の読取り時点を認識する。

【００４７】補正データ演算部（１７ｃ）は、後述する
ように、トルク指令を読み取ってからサーボモータの回
転方向の反転を認識するまでの間の加速度データに基づ
き、異なる関数を用いて補正データを演算する。演算の
結果得られた補正データは、補正指令（Ｅ₁₀）として積
分項（１８）に送出される。この補正指令（Ｅ₁₀）は、
サーボモータの回転方向の反転後のトルク指令の初期値
として与えられる。

【００４８】演算用データ保存部（１７ａ）は、摩擦ト
ルク、捩れトルク、バイアス・トルク、およびトルク指
令読取部（１７ｂ）から送られたトルク指令などの各種
データを保存する。トルク指令データ以外のデータは、
通常、ＮＣ装置の演算制御部（３０）からパラメータ
（Ｅ₁₅）として設定される。なお、パラメータ（Ｅ₁₅）
によらず、実機で事前に測定して得たデータを保存する
ようにしてもよい。また、必要に応じて、上述したデー
タ以外のデータも保存可能である。

【００４９】調整データ作成部（１７ｅ）は、補正デー
タ演算部（１７ｃ）において所定の関数によっては得ら
れないデータが得られるように、調整データを作成す
る。補正データ演算部（１７ｃ）に備えてある所定の関
数によって演算して得た補正値をさらに調整したい場合
などには、ここで調整データを適宜設定し、データ調整
指令（Ｅ₁₄）として補正データ演算部（１７ｃ）に入力
する。補正データをさらに調整したい場合とは、例えば
機械の非対称性に対する補正をする場合などである。

【００５０】（第１実施例の補正データ演算部の演算方
法）次に、図４〜図７を参照しながら補正データ演算部
（１７ｃ）の演算方法について詳細に説明する。

【００５１】図４は、円弧加工での象限切換時の負荷ト
ルクの変化を示す説明図で、（ａ）は高速反転時、
（ｂ）は中・低速反転時、（ｃ）は極低速反転時のもの
である。図５は、上下移動の際の重力によるアンバラン
ス・トルクのようなバイアス・トルクがある場合の、円
弧状切削での象限切換時の負荷トルクの変化を示す説明
図である。図６は、中・低速反転時の負荷トルクの変化
の説明図である。図７は、極低速反転時のフィードバッ
クパルス、指令パルスおよびトルク指令の関係を示す説
明図である。

【００５２】（負荷トルク変化の考察）サーボモータの
回転方向が反転する際には、一般に、摩擦トルクは対称
的に変化するため、負荷トルクの変化は反転の前後で対
称的になるのが通常である。しかし、高速反転時には、
加速度による慣性力が大きく、しかもその慣性力の向き
は一般に反転前後で変わらないため、図４（ａ）に示す
ように対称的にならず、反転後の負荷トルクが加速トル
ク分だけ反転前の負荷トルクに比べて大きくなる。そこ
で、高速反転の場合は、加速トルクの影響を考慮して補
正データを演算する必要がある。

【００５３】通常の運転状態で行なわれる中・低速反転
では、一般に、慣性力（加速トルク）が無視できる程度
の加速度で反転し、図４（ｂ）に示すように、反転前の
負荷トルクと反転後の負荷トルクが対称的になる。この
ため、通常は加速トルクを考慮しなくてよい。しかし、
中・低速反転であっても、反転前後で加速度が大きく異
なるような加工の場合には、高速反転の場合と同様に、
加速トルクの影響を考慮する必要がある。

【００５４】極低速反転時は、図４（ｃ）に示すよう
に、反転前後で負荷トルクが不安定であり、バラツキが
大きいという特徴がある。このような極低速反転は、例
えば、加工半径が非常に大きな円弧状切削の場合に見る
ことができる。極低速反転の場合、トルク指令は、デジ
タル制御であればＬＳＢ（Least Signal bits）では制
御不能になり、アナログ制御では不感帯となるため、こ
の状態でのトルク指令値を使用すると適正な補正データ
が得られない。したがって、極低速反転の場合は、反転
前のトルク指令を読み取るタイミングおよび補正データ
の演算方法に工夫が必要である。

【００５５】図５は、バイアス・トルク（バイアス的に
作用するトルク）がある場合の負荷トルクの変化を示
す。この場合は、図５に示しているように、負荷トルク
がバイアス・トルク（Ｔ_B）だけシフトするので、負荷
トルクの変化は、図４（ａ）の高速反転の場合と同じよ
うな非対称形となる。（ただし、加速トルクは回転の向
きによって変化するのに対し、バイアス・トルクは常に
向きが同じである点で異なる。）そこで、補正データと
して一定値を与える場合には、バイアス・トルク
（Ｔ_B）によるシフトを考慮する必要がある。

【００５６】反転時の負荷トルク変化をもう少し詳しく
見るため、時間軸を拡大して表わすと図６のようにな
る。図６によれば、反転直前の反抗トルクは、摩擦トル
ク（Ｔ_F）と捩れトルク（Ｔ_TR）の和（Ｔ_F＋Ｔ_TR）であ
る。反転直後の反抗トルクは、捩れトルク（Ｔ_TR）が反
転時に緩むので、摩擦トルク（Ｔ_F）から捩れトルク
（Ｔ_TR）を減算した値（Ｔ_F−Ｔ_TR）になっており、反
転から少し遅れて捩れトルク（Ｔ_TR）が徐々に加わり、
やがて摩擦トルク（Ｔ_F）と捩れトルク（Ｔ_TR）の和
（Ｔ_F＋Ｔ_TR）になっている。このため、反転動作の途
中に停止状態があるときには、加速トルクの影響がなく
ても、反転前の反抗トルクを測定してその値の極性を変
えて反転直後の反抗トルク（Ｔ_C）とするだけでは、適
正な補正データは得られない場合がある。そこで、反転
動作の途中に停止状態があるか否かも考慮する必要があ
る。

【００５７】以上述べたように、反転直後の負荷トルク
は、反転直前のサーボモータの回転の速度や加速度、バ
イアス・トルクや停止状態の有無などの条件によって異
なるため、それらの条件を考慮して運転状況に適合した
補正データを得る必要がある。そこで、補正データ演算
部（１７ｃ）では、以下に述べるようにして補正データ
を演算するようにしている。

【００５８】（補正データの演算）サーボモータと機械
系を含めたサーボ系の負荷トルクをＴ、サーボ系全体の
イナーシャをＪ、サーボ系の粘性係数をＣ、サーボ系の
反抗トルクをＴ_C、サーボモータの回転速度をωとする
と、一般に次の運動方程式が成り立つ。 Ｔ＝Ｊ×（ｄω／ｄｔ）＋Ｃ×ω＋Ｔ_c …………（１）

【００５９】（１）式において、［Ｊ×（ｄω／ｄ
ｔ）］は加速トルク、［Ｃ×ω］は粘性によるトルクで
あり、各トルクはすべて指令への換算値で表わしてい
る。

【００６０】そこで、反転直前の負荷トルクをＴ₁、回
転速度をω₁、反抗トルクをＴ_C1、反転直後の負荷トル
クをＴ₂、回転速度をω₂、反抗トルクをＴ_C2とすると、
次の式が成り立つ。 Ｔ₁＝Ｊ×（ｄω₁／ｄｔ）＋Ｃ×ω₁＋Ｔ_C1 …………（２） Ｔ₂＝Ｊ×（ｄω₂／ｄｔ）＋Ｃ×ω₂＋Ｔ_C2 …………（３）

【００６１】また、一般的に Ｔ_C1＝Ｔ_F …………（４） Ｔ_C2＝−Ｔ_F …………（５） が成り立つ。

【００６２】（２）（３）式において、ここでは回転方
向反転時のごく近傍を問題にするので、速度ω₁、ω₂は
小さな値であり、また粘性係数Ｃも小さな値であるか
ら、回転速度の如何にかかわらず｜Ｃ×ω₁｜＝｜Ｃ×
ω₂｜≒０とすることができる。

【００６３】高速反転の場合のように、（ｄω₁／ｄ
ｔ）≠０、（ｄω₂／ｄｔ）≠０であり、且つ反転前後
で加速度変化の大きい場合は、｜（ｄω₁／ｄｔ）｜≒
｜（ｄω₂／ｄｔ）｜が成り立たない。そこで、（２）
〜（５）式から加速トルクの項を残した次の式が導かれ
る。 Ｔ₂＝Ｔ₁＋Ｊ×［（ｄω₂／ｄｔ）−（ｄω₁／ｄｔ）］−２Ｔ_F …（６）

【００６４】加速トルクを含む（６）式は、（ｄω₁／
ｄｔ）≠０、（ｄω₂／ｄｔ）≠０で、且つ｜（ｄω₁／
ｄｔ）｜−｜（ｄω₂／ｄｔ）｜≠０の場合であれば、
高速反転以外の場合にも適用される。例えば、中・低速
で反転する場合で、トルク指令（Ｅ₅）を読み取った後
にサーボモータがいったん停止しあるいは停止寸前まで
減速し、その後、加速度が増加しながら反転するような
場合には、｜（ｄω₁／ｄｔ）｜−｜（ｄω₂／ｄｔ）｜
≠０である。そこで、そのような場合にも（６）式を用
いて補正データを演算する必要がある。

【００６５】通常の運転状態では、一般に中・低速反転
が行なわれるが、その場合は、トルク指令（Ｅ₅）を読
み取った後、非常に短時間で反転し、その間に補正デー
タの演算に影響する程度の加速度の変化は生じないと考
えられるため、｜（ｄω₁／ｄｔ）｜−｜（ｄω₂／ｄ
ｔ）｜≒０とすることができる。そこで、上記（６）式
から加速トルクを表わす項をなくした次の式 Ｔ₂＝Ｔ₁−２Ｔ_F …………（７） を用いて補正データを演算する。

【００６６】（７）式によれば、反転後の負荷トルク
（Ｔ₂）が、反転前の負荷トルク（Ｔ₁）から摩擦トルク
（Ｔ_F）の２倍の値を減算した値になるように、補正デ
ータを設定することになる。

【００６７】高速運転であっても、｜（ｄω₁／ｄｔ）
｜−｜（ｄω₂／ｄｔ）｜≒０が成り立てば、上記
（７）式を用いることができる。

【００６８】上記（６）式および（７）式において、反
転前の負荷トルク（Ｔ₁）は、読取り信号に応じて読み
取ったトルク指令（Ｅ₅）から得られ、反転前の加速度
（ｄω₁／ｄｔ）は、トルク指令（Ｅ₅）を読み取った時
の加速度から得られ、反転後の加速度（ｄω₂／ｄｔ）
は、サーボモータの反転を認識した時の加速度から得ら
れる。

【００６９】なお、｜（ｄω₁／ｄｔ）｜≒｜（ｄω₂／
ｄｔ）｜が成り立つか否かの判定は、例えば、判定基準
となる正数εを予め決めておき、反転前後の両加速度の
絶対値｜（ｄω₁／ｄｔ）｜と｜（ｄω₂／ｄｔ）｜の差
の絶対値をεと比較して行なう。すなわち、 ｜｜（ｄω₂／ｄｔ）｜−｜（ｄω₁／ｄｔ）｜｜≧ε であれば、上記（６）式を用いて補正データの演算を行
ない、 ｜｜（ｄω₂／ｄｔ）｜−｜（ｄω₁／ｄｔ）｜｜＜ε であれば、上記（７）式を用いて補正データの演算を行
なう。

【００７０】次に、図７を参照しながら極低速反転の場
合について説明する。図７において、（ｔ₁）はトルク
指令（Ｅ₅）を読み取る時点、（ｔ₂）はサーボモータが
反転したと認識する時点を示す。

【００７１】極低速反転では、回転数（速度）が非常に
低いため、図７に示すように、サーボアンプ（１０）に
指令パルスが一つ入ると、トルク指令は１単位だけ増加
し始め、次にフィードバックパルスが一つ入ると、トル
ク指令は減少してゼロに向かうという現象を繰り返し、
トルク指令（Ｅ₅）のバラツキが非常に大きい。このた
め、高速反転および中・低速反転の場合のように、反転
直前に読み込むトルク指令（Ｅ₅）が正常な反抗トルク
を表わしているとは考えられない。

【００７２】そこで、適切なトルク指令（Ｅ₅）を読み
取るようにするため、この実施例では、前述のように、
読み取り時点を位置偏差（Ｅ₁）が減少して来て最初に
０になった時点としている。この時点は、極低速反転の
場合でもトルク指令（Ｅ₅）が安定状態にあり、且つ反
転時にできるだけ近い時点として最適である。

【００７３】トルク指令（Ｅ₅）の読取り時点を上記の
ように設定すると、読み取ったトルク指令（Ｅ₅）のバ
ラツキの影響を避けることができ、極低速反転の場合で
も上記（７）式を用いることが可能となる利点がある。

【００７４】極低速反転の場合、通常は｜（ｄω₁／ｄ
ｔ）｜≒｜（ｄω₂／ｄｔ）｜が成り立つ。極低速反転
の場合で｜（ｄω₁／ｄｔ）｜≒｜（ｄω₂／ｄｔ）｜が
成り立たない例としては、図８に示す加工が考えられ
る。

【００７５】図８において、カツタ（Ｃ）は、Ｘ軸方向
およびＹ軸方向に移動して、被加工物（Ｗ）の側面を加
工する。カツタ（Ｃ）は、まず−Ｘ方向に移動した後、
その角（Ｗａ）でいったん減速・停止する。続いて、そ
の角（Ｗａ）で向きを変えて＋Ｙ方向に進み、次の角
（Ｗｂ）で再び減速・停止する。さらに、その角（Ｗ
ｂ）で再び向きを変えて今度は＋Ｘ方向に進む。このよ
うな加工は、寸法精度の高い角（Ｗａ）（Ｗｂ）を得た
い場合に行なわれる。

【００７６】図８の加工方法の場合、Ｘ軸駆動用のサー
ボモータは、−Ｘ方向に回転していったん停止し、その
後、Ｙ軸駆動用のサーボモータの作動が終了してから、
＋Ｘ方向に回転するので、一般には｜（ｄω₁／ｄｔ）
｜≒｜（ｄω₂／ｄｔ）｜が成り立たない。したがっ
て、補正データを得るのに加速トルクの計算をする必要
があり、補正データの演算に上記（６）式を用いなけれ
ばならない。

【００７７】しかし、この場合は、角（Ｗａ）でいった
ん停止した後、角（Ｗｂ）から極低速でスタートする断
続運転と考えることができる。そこで、上記（６）式の
代わりに、次の式 Ｔ₂＝−Ｔ_F …………（８） を用いる。すなわち、反転直後の負荷トルク（Ｔ₂）
が、摩擦トルク（Ｔ_F）の符号を変えた値（一定値）に
なるように、補正データを設定する。これは、上記
（７）式を用いると過補正となるからである。

【００７８】上記（８）式では、補正データとして一定
値が与えられ、アンバランストルクのような基準点をシ
フトするバイアス・トルク（Ｔ_B）が補正データに反映
されない。そこで、バイアス・トルク（Ｔ_B）がある場
合は、バイアス・トルク（Ｔ_B）を考慮して次式のよう
にする必要がある。 Ｔ₂＝−Ｔ_F±Ｔ_B …………（９）

【００７９】（９）式において、±の符号は、バイアス
・トルク（Ｔ_B）の作用する方向と回転方向の関係に応
じていずれか一方を選択する。したがって、（９）式の
場合は、回転方向によって（−Ｔ_F＋Ｔ_B）と（−Ｔ_F−
Ｔ_B）の二つの値のいずれかを取ることになる。

【００８０】上記（８）式および（９）式のように、反
転後のトルクとして摩擦トルク（Ｔ_F）またはそれにバ
イアス・トルク（Ｔ_B）を含めた値を与えることの物理
的意味は、機械系をまさに動こうとする状態に置くこと
である。その結果、機械系は僅かな指令が与えられて
も、速やかにそれに対応できる状態になる。

【００８１】補正指令作成部（１７）は、上記（６）式
〜（９）式を条件に応じて選択・適用するため、加速度
演算部（１７ｃ）において常時、加速度を演算してい
る。そして、トルク指令（Ｅ5）を読み取ってからサー
ボモータの回転方向の反転を認識するまでの間の加速度
の変化および加速度値に基づいて、上記各式のいずれか
を演算関数として選択し、補正データを演算する。

【００８２】すなわち、 （ａ） トルク指令（Ｅ₅）を読み取ってからサーボモ
ータの回転方向が反転するまでの間の加速度の変化量が
所定値ε以上である場合、加速トルクの影響を考慮した
上記（６）式を用いる。

【００８３】（ｂ） トルク指令（Ｅ₅）を読み取って
からサーボモータの回転方向が反転するまでの間の加速
度の変化量が所定値εより小さい場合は、 その間の加速度値が所定値δ以上であれば、加速ト
ルクを含まないがトルク指令を含む上記（７）式を用
い、 その間の加速度値が所定値δより小さければ、一定
値を与える上記（８）式または（９）式を用いる。

【００８４】トルク指令（Ｅ₅）を読み取ってからサー
ボモータの回転方向の反転を認識するまでの間の加速度
値に基づく区別は、読み取ったトルク指令（Ｅ₅）が安
定な状態におけるものか否かによるものである。その間
の加速度値が所定値δ以上であれば、読み取ったトルク
指令データが安定な状態でのデータと判定され、そのデ
ータを用いて上記（７）式によって演算を行なう。その
間の加速度値が所定値δより小さければ、読み取ったト
ルク指令データが不安定な状態でのデータと判定され、
そのデータを用いずに、上記（８）式または（９）式に
よって演算を行なう。

【００８５】補正指令作成部（１７）で作成された補正
データは、回転方向の反転直後にその初期値として加算
される。その後は、サーボモータは、速度偏差（Ｅ₃）
に応じて作成されたトルク指令（Ｅ₅）によって通常の
方法で制御される。このように、補正指令を反転直後の
初期値として設定する方法は、バックラッシュ補正を入
れ難いクローズドサーボ方式の場合に非常に有効であ
る。

【００８６】補正データは、サーボアンプ（１０）の速
度制御回路の積分項（１８）の反転後の初期値として与
えられるので、与えるタイミングだけを考えればよく、
例えば補正指令を与える時間をどのように設定するか、
あるいは補正値をどのように経時的に変化させて与える
か、といった難しい問題は生じない。その上、反転時に
かなり大きなトルク指令の初期値が与えられるので、ク
ローズドループ方式の場合でもハックラッシュ補正した
と同様の効果がある。

【００８７】補正データの極性は、回転速度の方向に応
じて変化する。例えば、トルク指令が正で、正方向のカ
行トルクであれば、反転後の速度の極性と一致する。す
なわち、−速度から＋速度へ反転する時は補正量は＋
に、＋速度から−速度へ反転する時は−になる。

【００８８】（トルク指令の読取り時点と反転の認識時
点）図９は、円弧状切削の場合の位置指令、位置フィー
ドバック量、速度指令（位置偏差）およびトルク指令の
関係を示す説明図、図１０は、図８のような断続運転の
場合の図９と同様の図である。両図において、（ｃ）の
位置偏差と速度指令の傾きは通常は異なるが、反転前後
の速度指令と位置偏差の変化を説明するための図である
ので、同じ傾きとして描いてある。

【００８９】図９において、（ｄ）のトルク指令は、加
速トルク＜摩擦トルクの場合を示している。円弧状切削
中に回転方向が反転する場合、速度指令は、理想的には
（ｃ）に破線で示すように、ゼロになった後、直ちに極
性が変わり直線的に変化するはずであるが、実際には実
線で示すように少しの間ゼロが持続し、その後、急激に
極性が変化する。位置偏差（Ｅ₁）は、ゼロになった
後、直ちに極性が変わり、速度指令がゼロを持続する
間、一点鎖線で示すように直線的に推移する。

【００９０】図１０において、（ｄ）のトルク指令は、
加速トルク＞摩擦トルクの場合を示している。図８の加
工方法の実行中に位置偏差（Ｅ₁）および速度指令がゼ
ロになり、その後、再起動すると、速度指令は、理想的
には（ｃ）に破線で示すように直線的に変化するはずで
あるが、実際には実線で示すように少しの間ゼロが持続
し、少し遅れて急激に極性が変化する。位置偏差
（Ｅ₁）は、再起動後、直ちに極性が変わり、速度指令
がゼロを持続する間、一点鎖線で示すように直線的に推
移する。

【００９１】位置偏差（Ｅ₁）が図９および図１０で示
したように変化することを考慮し、この実施例では、前
述のように、トルク指令（Ｅ₅）の読み取り時点を位置
偏差（Ｅ₁）が減少して来て最初に０になる時点に設定
している。トルク指令を読み取る時点としては、反転時
点に充分近く且つトルク指令の安定している時点を選ば
ねばならないが、この実施例は、反転時点との時間的近
さよりもトルク指令の安定性（適切さ）を重視したもの
である。

【００９２】また、この実施例では、サーボモータの反
転を認識する時点を位置偏差（Ｅ₁）の極性が最初に変
化する時点に設定している。こうすると、極低速反転に
おける位置偏差（Ｅ₁）の変動（０とプラス値を繰返す
変動）の影響をなくすことが可能となる。

【００９３】（既知量の演算方法）ところで、補正デー
タの演算に用いる既知量である摩擦トルク（Ｔ_F）およ
びバイアス・トルク（Ｔ_B）は、回転方向の反転毎に読
み取るトルク指令値（Ｅ₅）すなわち反転前の負荷トル
ク（Ｔ₁）の特別な条件下での値になっている。したが
って、運転中にそれらを測定・演算することが可能であ
る。

【００９４】すなわち、サーボモータが中・低速で定速
度運転されている場合は、｜ｄω₁／ｄｔ｜≒０とする
ことができ、また通常｜Ｃ×ω₁｜≒０であるので、上
記（２）式より、読み取ったトルク指令（Ｅ₅）は反転
前の反抗トルク（Ｔ_C1）にほぼ等しくなる。したがっ
て、読み取ったトルク指令値（Ｅ₅）からそのときの反
抗トルク（Ｔ_C1）を知ることができる。

【００９５】また、次に述べるようにしてバイアス・ト
ルク（Ｔ_B）も測定することができるので、上記（４）
式よりそのときの摩擦トルク（Ｔ_F）を知ることもでき
る。すなわち、上記（４）（５）式より、 Ｔ_B＝｜（Ｔ_C1＋Ｔ_C2）／２｜ ………（１０） であるから、上記のようにして反転前の反抗トルク（Ｔ
_C1）を測定した後、方向を反転して同様の方法で反転後
の反抗トルク（Ｔ_C2）を測定すれば（捩りトルク
（Ｔ_TR）が考えられる時は、反転後のごく僅か遅れた反
抗トルク（Ｔ_C2）が望ましい）、バイアス・トルク（Ｔ
_B）が上記（１０）式から求められる。

【００９６】補正用データ保存部（１７ａ）には、読取
信号発生部（１６）が読取信号を発生する度に、トルク
指令読取部（１７ｂ）を介して、その時にサーボモータ
に送られているトルク指令（Ｅ₅）が入力される。そこ
で、上述したように、読み取ったトルク指令（Ｅ₅）が
反抗トルク（Ｔ_C1）に等しくなる条件におけるものであ
る場合には、補正用データ保存部（１７ａ）は、そのト
ルク指令（Ｅ₅）から得たデータを反抗トルク（Ｔ_C1）
の最新データとし、それより前に保存されていたデータ
を更新する。また、読取信号発生部（１６）が読取信号
を発生する度に、その時のバイアス・トルク（Ｔ_B）も
得ることができるので、新たに得たデータをバイアス・
トルク（Ｔ_B）の最新データとし、古いデータを更新す
る。更新の方法には、総平均を採る方法、最古のデータ
を捨ててから平均を採る方法などがある。

【００９７】このように、補正指令作成部（１７）で
は、サーボモータの制御装置（１）を運転しながら、実
機のその時の反抗トルクなどの最新データを得ることが
できるので、経年変化にも柔軟に対応することができ、
また、そのデータで保存データの修正を行なうことがで
きる利点がある。

【００９８】この実施例では、読取信号発生部（１６）
は、連続して減少して来た位置偏差（Ｅ₁）が最初にゼ
ロになった時点に読取信号を発生するが、セミクローズ
ド方式の場合は、方向反転時に、ＮＣ装置の演算制御部
（３０）はバックラッシュ補正値を位置指令に加算する
ので、位置偏差（Ｅ₁）の極性の変化はバックラッシュ
補正値の入力と同時に生ずる。したがって、バックラッ
シュ補正値の入力時点を読取信号の発生タイミングとす
ることも可能であり、その場合には構成を簡素化できる
利点がある。

【００９９】なお、補正データ演算部（１７ｃ）および
加速度演算部（１７ｄ）は、回転速度の極性が＋から−
に変わる場合と−から＋に変わる場合とで、補正データ
の設定を独立して設定できるようにするのが好ましい。

【０１００】上記第１実施例では、実機の位置偏差（Ｅ
₁）を検出して読取り信号の発生時点の設定とサーボモ
ータの反転の認識を行なうようにしているが、位置偏差
（Ｅ₁）が最初にゼロになる時にしても極性が変わる時
にしても、非常に小さな値を検出する必要があるので、
実機の計測値を扱っていると、わずかな振動や速度変動
により位置偏差が変動することで誤差が生じやすい。そ
こで、図３に示すような、実機の加速度演算ブロックと
同様の位置制御モデルを設けておき、位置偏差（Ｅ₁）
の代わりにその位置制御モデルの位置偏差を用いて上記
設定および認識を行なうようにするのが好ましい。こう
すれば、安定且つ正確な信号が得られる利点がある。

【０１０１】（第２実施例）次に、この発明の第２実施
例について説明する。

【０１０２】一般に、円弧加工のように連続した動作で
反転する場合には、トルク指令（Ｅ₅）の読取りから反
転の認識までの間において、加速度の変化はさほど起こ
らない。しかし、極低速運転や反転途中に停止を含む図
８のような運転では、読取り信号の発生から反転信号の
発生までの時間が長くなる場合があり、そのような場合
には、その間に加速度が変化する可能性がある。特に、
途中で停止が含まれる図８のような運転では、その可能
性が大である。そこで、トルク指令（Ｅ₅）の読取り時
点から反転の認識時点までの間における加速度差が大き
い場合は、その修正をすることが必要である。

【０１０３】上記第１実施例では、トルク指令（Ｅ₅）
の読取り時点をトルク指令（Ｅ₅）の安定性を重視して
決定しているので、読取りから反転までの時間が長くな
りやすく、反転認識時点での加速度に差を生ずる可能性
が大である。第２実施例は、この点を改良したものであ
る。

【０１０４】この第２実施例では、上記加速度の修正を
行なう具体的手段として、反転を認識した時点でトルク
指令（Ｅ₅）を再度読み取り、この新しいトルク指令デ
ータを用いて補正データを演算する方法を用いている。
加速度の変化を監視していて、トルク指令（Ｅ₅）の読
取りから反転認識までの間の加速度差が所定値以上であ
ると判定した場合は、上記（６）式および（７）式にお
いて、反転時に読み取ったトルク指令データを用いて補
正データを演算する。なお、第２実施例においても、上
記（８）式および（９）式は第１実施例と同様に用い
る。

【０１０５】トルク指令（Ｅ₅）を再度読取る上記方法
以外には、加速度差に基づいて加速トルクを演算する方
法も考えられるが、上記方法の方が演算の簡素化の点や
実用性の点で優れている。

【０１０６】第２実施例の全体構成および補正指令作成
部（１７）の構成は、図１および図２とほぼ同じであ
り、トルク指令（Ｅ₅）の読取りから反転認識までの間
に加速度に一定以上の差を生じていると判定した場合
に、読取信号発生部（１６）が、反転を認識した時点で
トルク指令（Ｅ₅）の読取り信号を再度発生する点、お
よび、補正データ演算部（１７ｃ）が、最初の読取り信
号によって読み取ったトルク指令データに代えて、その
反転を認識した時点で読み取ったトルク指令データを用
いて補正データを演算するように構成されている点が異
なる。

【０１０７】（第３実施例）第３実施例は、トルク指令
（Ｅ₅）の読取りを反転認識時点のみで行なうようにし
たものである。第３実施例の全体構成および補正指令作
成部（１７）の構成は、図１および図２とほぼ同じであ
り、読取信号発生部（１６）が、反転を認識した時点で
トルク指令（Ｅ₅）の読取り信号を発生する点、およ
び、補正データ演算部（１７ｃ）が、その反転を認識し
た時点で読み取ったトルク指令データを用いて補正デー
タを演算するように構成されている点が異なる。

【０１０８】第３実施例では、補正データの演算を行な
うのに上記（７）式および（８）式および（９）式を用
いる。すなわち、加速度値が所定値以上であれば、反転
を認識した時点で読み取ったトルク指令データを用いて
上記（７）式により補正データを演算し、加速度値が前
記所定値より小さければ、上記（８）式または（９）式
を用いて補正データを演算する。

【０１０９】上記第１実施例では、トルク指令（Ｅ₅）
の読取りを反転を認識した時点より前の適当な時点で行
ない、上記第２実施例では、トルク指令（Ｅ₅）の読取
りを反転を認識した時点とその時点より前の適当な時点
で行なっているが、この第３実施例のように、トルク指
令（Ｅ₅）の読取りを反転を認識した時点のみとするこ
とも可能である。

【０１１０】この第３実施例においても、図３に示すよ
うな、実機の加速度演算ブロックと同様の位置制御モデ
ルを設けておき、位置偏差（Ｅ₁）の代わりにその位置
制御モデルの位置偏差を用いて反転の認識を行なうよう
にするのが好ましい。

【０１１１】ここで述べているサーボアンプ（１０）
は、ＣＰＵを用いたデジタル・サーボアンプで実現可能
である。

【０１１２】ＮＣの演算制御部（３０）は、サーボアン
プ（１０）に種々の指令を与えるが、サーボアンプ（３
０）は、データの読み出し／書き込みが可能な双方向イ
ンターフェース（２１）を介してＮＣの演算制御部（３
０）に接続されているので、補正指令作成部（１７）
は、図示した位置偏差（Ｅ₁）やトルク指令（Ｅ₅）以外
に速度、トルクなどに関する指令、フィードバック値な
ど数多くの情報を使って補正指令を作成することも可能
である。

【発明の効果】以上説明したように、この発明のサーボ
モータの制御装置によれば、低速度から高速度まで広い
速度範囲にわたって適正にサーボモータの回転の追従遅
れを補償することができる。このため、円弧切削におけ
る象限切換部の近傍に生じる突起も著しく低減すること
ができる。また、この発明のサーボモータの制御装置
は、補正指令をサーボアンプに入力するタイミングおよ
び方法を容易に設定することができる。サーボモータの
位置ゲインに相当する時定数を有する一次遅れモデルを
備え、その一次遅れモデルによる遅れ量を用いてトルク
指令読取り信号の発生時期などを設定するようにする
と、安定且つ正確な信号が得られる効果がある。トルク
データを保存する演算用データ保存手段を設け、補正デ
ータ演算手段が、その演算用データ保存手段に保存され
ているトルクデータを用いて補正データの演算を行なう
ようにすると、保存データを変更することにより、経年
変化などに柔軟に対応することができる効果がある。演
算用データ保存手段が保存しているトルクデータを、サ
ーボモータの運転中に測定して得たトルクデータに基づ
いて変更する手段を設けると、さらにそのデータで保存
データの修正を行なうことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のサーボモータの制御装置の一実施例
のサーボアンプの要部ブロック図である。

【図２】図１のサーボアンプの補正指令作成部の構成を
示す機能ブロック図である。

【図３】位置制御モデルを用いて位置偏差を演算する場
合の構成の一例を示す、補正指令作成部の加速度演算部
の要部ブロック図である。

【図４】円弧状切削での象限切換時の負荷トルクの変化
を示す説明図で、（ａ）は高速反転時、（ｂ）は中・低
速反転時、（ｃ）は極低速反転時のものである。

【図５】バイアス・トルクがある場合の、円弧状切削で
の象限切換時の負荷トルクの変化を示す説明図である。

【図６】中・低速反転時の負荷トルクの変化の詳細図で
ある。

【図７】極低速反転時のフィードバックパルス、指令パ
ルスおよびトルク指令の関係を示す説明図である。

【図８】トルク指令を読み込んだ後にサーボモータの回
転の加速度が変化する加工例を示す説明図である。

【図９】円弧状切削における反転時の位置指令、位置フ
ィードバック量、位置偏差、速度指令およびトルク指令
の変化を示す説明図である。

【図１０】図８に示す加工における反転時の位置指令、
位置フィードバック量、位置偏差、速度指令およびトル
ク指令の変化を示す説明図である。

【符号の説明】

１ サーボモータの制御装置 １０ サーボアンプ １１ 位置偏差演算器 １２ 乗算器 １３ 速度偏差演算器 １４ 加算器 １５ 乗算器 １６ 反転信号発生部 １７ 補正指令作成部 １７ａ 演算用データ保存部 １７ｂ トルク指令読取部 １７ｃ 補正データ演算部 １７ｄ 加速度演算部 １７ｅ 調整データ作成部 １８ 積分項 １９ 乗算器 ２０ 加算器 ２１ 双方向インタフェース ３０ ＮＣ装置の演算制御部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】図５は、バイアス・トルク（バイアス的に
作用するトルク）がある場合の負荷トルクの変化を示
す。この場合は、図５に示しているように、負荷トルク
がバイアス・トルク（Ｔ_B）だけシフトするので、負荷
トルクの変化は、図４（ａ）の高速反転の場合と同じよ
うな非対称形となる。そこで、補正データとして一定値
を与える場合には、バイアス・トルク（Ｔ_B）によるシ
フトを考慮する必要がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 虎男 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 (72)発明者 篠原 芳男 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータの回転方向が反転する際に
   そのサーボモータを制御する指令を補正してそのサーボ
   モータの回転の追従遅れを補償するようにしたサーボモ
   ータの制御装置において、 トルク指令の読取りを指令する読取信号を発生する読取
   信号発生手段と、 前記読取信号発生手段が発生する読取信号に応じてトル
   ク指令を読み取るトルク指令読取手段と、 サーボモータの回転の加速度を演算する加速度演算手段
   と、 演算に用いる複数の関数を有しており、且つトルク指令
   を読み取ってからサーボモータの回転方向の反転を認識
   するまでの間の加速度データに基づいて、前記複数の関
   数の中から適当な関数を選択し、その選択した関数によ
   ってサーボモータの回転方向の反転直後におけるトルク
   指令を補正する補正データを演算する補正データ演算手
   段と、 前記補正データ演算手段で得た補正データを、サーボモ
   ータの回転方向が反転した直後の初期値として加算され
   るように送出する補正データ送出手段とを具備すること
   を特徴とするサーボモータの制御装置。
2. 【請求項２】 前記補正データ演算手段が、トルク指令
   を読み取ってからサーボモータの回転方向の反転を認識
   するまでの間の加速度の変化量が所定値以上である場合
   は、加速トルクを含む関数を用いて前記補正データの演
   算を行ない、前記加速度の変化量が前記所定値よりも小
   さい場合は、加速トルクを含まない関数を用いて前記補
   正データの演算を行なう請求項１に記載のサーボモータ
   の制御装置。
3. 【請求項３】 前記補正データ演算手段が、トルク指令
   を読み取ってからサーボモータの回転方向の反転を認識
   するまでの間の加速度の変化量が前記所定値より小さい
   場合、 その間の加速度値が所定値以上であれば、読み取ったト
   ルク指令値から予め定めた摩擦トルク値の２倍を減算し
   た値に等しくなるように前記補正データの演算を行な
   い、前記加速度値が前記所定値より小さければ、予め定
   めた一定値に等しくなるように前記補正データの演算を
   行なう請求項２に記載のサーボモータの制御装置。
4. 【請求項４】 前記読取信号発生手段が、前記サーボモ
   ータの回転方向の反転を認識した際に再度、読取信号を
   発生するように構成され、 前記補正データ演算手段が、トルク指令の読取りからサ
   ーボモータの回転方向の反転の認識までの間の加速度の
   変化量が所定値以上である場合に、前記反転認識時以前
   に読み取ったトルク指令値に代えてその反転認識時に読
   み取ったトルク指令値を用いて前記補正データの演算を
   行なうように構成されている請求項１に記載のサーボモ
   ータの制御装置。
5. 【請求項５】 サーボモータの位置ゲインに相当する時
   定数を有する一次遅れモデルを備えており、その一次遅
   れモデルによる遅れ量を用いて前記読取り信号を発生さ
   せ、またサーボモータの反転を認識する請求項１に記載
   のサーボモータの制御装置。
6. 【請求項６】 サーボモータの回転方向が反転する際に
   そのサーボモータを制御する指令を補正してそのサーボ
   モータの回転の追従遅れを補償するようにしたサーボモ
   ータの制御装置において、 トルク指令の読取りを指令する読取信号を発生する読取
   信号発生手段と、 前記読取信号発生手段が発生する読取信号に応じて、サ
   ーボモータの回転方向の反転を認識した際のトルク指令
   を読み取るトルク指令読取手段と、 サーボモータの回転の加速度を演算する加速度演算手段
   と、 演算に用いる複数の関数を有しており、且つトルク指令
   を読み取った時の加速度データに基づいて、前記複数の
   関数の中から適当な関数を選択し、その選択した関数に
   よってサーボモータの回転方向の反転直後におけるトル
   ク指令を補正する補正データを演算する補正データ演算
   手段と、 前記補正データ演算手段で得た補正データを、サーボモ
   ータの回転方向が反転した直後の初期値として加算され
   るように送出する補正データ送出手段とを具備すること
   を特徴とするサーボモータの制御装置。
7. 【請求項７】 前記補正データ演算手段が、トルク指令
   を読み取った時の加速度値が所定値以上であれば、読み
   取ったトルク指令値から予め定めた摩擦トルク値の２倍
   を減算した値に等しくなるように前記補正データの演算
   を行ない、前記加速度値が所定値より小さければ、予め
   定めた一定値に等しくなるように前記補正データの演算
   を行なう請求項６に記載のサーボモータの制御装置。
8. 【請求項８】 サーボモータの位置ゲインに相当する時
   定数を有する一次遅れモデルを備えており、その一次遅
   れモデルによる遅れ量を用いてサーボモータの反転を認
   識する請求項６に記載のサーボモータの制御装置。
9. 【請求項９】 トルク値データを保存する演算用データ
   保存手段を備えており、前記補正データ演算手段が、そ
   の演算用データ保存手段に保存されているトルク値デー
   タを用いて補正データの演算を行なう請求項１または６
   に記載のサーボモータの制御装置。
10. 【請求項１０】 前記演算用データ保存手段が保存して
    いるトルク値データを、サーボモータの運転中に測定し
    て得たトルク値データに基づいて変更する手段を備えて
    いる請求項９に記載のサーボモータの制御装置。