JPH06187043A

JPH06187043A - 位置決め制御方法

Info

Publication number: JPH06187043A
Application number: JP4355006A
Authority: JP
Inventors: Masanori Imai; 正範今井; Shinichi Mizuguchi; 伸一水口
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【目的】消費電力を大幅に削減することができ、しか
も高効率で高精度の制御を可能にする。【構成】所定の制御内容により回動するサーボモータ
１２と、サーボモータ１２により駆動される駆動機構１
４と、駆動機構１４により所定の位置に移動させられる
移動部材１１とを有する。移動部材１１が所定の位置に
移動させられ停止する際に、サーボモータ１２の制御を
一時的に切った後、再びサーボモータ１２の制御を開始
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械のサドル等
の位置決めに用いられるサーボモータによる位置決め制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば図５に示すようなＮＣ工作
機械の加工ヘッド１０が取りつけられたサドル１１の位
置制御は、サーボモータ１２と、このサーボモータ１２
の回転角度を検知するロータリエンコーダ１３を用い
て、フィードバック制御により正確な位置決めが行われ
ている。この位置決め及び移動は、図６に示すように、
サドル１１が、ガイド部１５上に摺動自在に載置されこ
のガイド部１５に沿って移動可能に設けられており、サ
ーボモータ１２により回転するねじ軸１４と、サドル１
１に設けられ上記ねじ軸１４に螺合したナット部とによ
り、ねじ軸１４の回転に伴ってねじ軸１４の軸方向にサ
ドル１１が移動するものである。そして、このＮＣ工作
機械により加工を行う場合、加工開始から加工終了ま
で、加工ヘッド１０の位置は、数値制御されたサーボモ
ータ１２により常時正確に位置決めされ移動又は停止が
繰り返される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、図８に示すように、サーボモータ１２の駆動電流
は、サーボモータ１２の回転が停止している停止期間
も、制御機構が働いているため、マイナス側に流れてお
り、この間の電力消費は、この工作機械の電力消費の３
０％程度にも達し電力消費削減の妨げになっていた。こ
れは、サドル１１とガイド部１５との間には摺動摩擦力
が作用し、サーボモータ１２からサドル１１までの駆動
機構であるねじ軸１４やその他の連結部材が、わずかで
はあるが弾性変形可能な弾性部材として考えることがで
き、従って、サドル１１からサーボモータ１２までの駆
動系は、図７に示すような系として考えることができる
からである。即ち、サドル１１の駆動に際して、サドル
１１とガイド部１５との間の摺動摩擦力により、ねじ軸
１４等の弾性部材が弾性変形した状態でサドル１１が移
動し、サーボモータの停止指令によりサドル１１が停止
したときにも、サーボモータ１２には上述の制御による
サーボが働いているので、その指令位置に停止する様サ
ーボモータ１２が制御される。また同時に、サドル１１
は、停止によりその摩擦力が動摩擦から静止摩擦に代わ
り、その位置にとどまる。従って、ねじ軸１４等の弾性
部材は、少なくとも上記移動中の弾性変形がそのまま停
止後も残り、これによる弾性力がサーボモータ１２に作
用し、その弾性力に抗するトルクを発生させるための駆
動電流が停止中もサーボモータ１２に流されているとい
うものである。

【０００４】この停止中の消費電力を削減するために
は、停止中は電源をＯＦＦにすることも考えられるが、
一旦電源をＯＦＦにしてしまうと、再度の立ち上げに時
間がかかり、加工途中の停止期間に電源をＯＦＦにする
ことは加工時間が著しく長くなり非現実的なものであ
る。

【０００５】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
て成されたもので、サーボモータを用いた位置決めに際
して、消費電力を大幅に削減することができ、しかも高
効率で高精度の制御が可能な位置決め制御方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、所定の制御
内容により制御されたサーボモータとこのサーボモータ
により駆動される移動部材とを有し、上記移動部材が所
定の位置に移動させられ停止する際に、上記サーボモー
タの駆動電流の制御を一時的に切った後上記サーボモー
タの駆動電流の制御を再開する位置決め制御方法であ
る。また、この発明は、上記移動部材が停止した際に、
上記サーボモータに流れる駆動電流値がほぼ０になるよ
うにさらにサーボモータの駆動電流を制御する位置決め
制御方法である。

【０００７】

【作用】この発明の位置決め制御方法は、サーボモータ
により駆動される移動部材とサーボモータとの間の駆動
機構に生じる、駆動抵抗に対する弾性力を、移動部材の
停止時に解除する方向にサーボモータをわずかに回動さ
せ、移動部材の停止中のサーボモータの消費電力を無く
すようしたものである。

【０００８】

【実施例】以下この発明の第一実施例について図面に基
づいて説明する。この実施例の位置決め制御方法は、図
５に示すような一般的な工作機械に適用されるもので、
加工ヘッド１０が取りつけられた移動部材であるサドル
１１の位置制御を行うサーボモータ１２を有し、このサ
ーボモータ１２の回転角度を検知するロータリエンコー
ダ１３がサーボモータ１２と同軸に取りつけられてい
る。サドル１１の移動及び位置決めは、サーボモータ１
２により回転させられる駆動機構であるねじ軸１４と、
サドル１１に設けられこのねじ軸１４に螺合したナット
部とによって、サドル１１が、ねじ軸１４の回転に伴っ
てねじ軸１４の軸方向に移動するものである。さらに、
サドル１１は、ガイド部１５上に摺動自在に載置され、
このガイド部１５に沿って移動する

【０００９】サーボモータ１２は、図１に示すように、
図示しない制御盤に設けられた制御装置２０により、位
置誤差レジスタ２１、ポジションゲイン設定部２２及び
速度制御部２３を介して制御されている。そして、ロー
タリエンコーダ１３の出力が、制御装置２０からの移動
指令信号に対して負帰還しているものである。位置誤差
レジスタ２１は、制御装置２０から送られる、サドル１
１の移動指令の値と、ロータリエンコーダから送られる
サーボモータ１２の位置データとの差分を一時記憶して
いるものである。そして、その差分を補正するように、
ポジションゲイン設定部２２および速度制御部２３を介
して、サーボモータ１２がフィードバック制御されてい
る。また、制御装置２０には、位置誤差レジスタ２１か
らの位置誤差データが入力可能に設けられており、速度
制御部２３には、サーボモータ１２の制御を解除するサ
ーボＯＦＦ指令信号が制御装置２０から直接入力可能に
設けられている。

【００１０】この実施例のサーボモータ１２の制御方法
は、図２，図３に示すように、サドル１１の位置制御に
際して、加工ユニットを所定の位置へ距離Ｌだけ後退さ
せる移動指令を出力した後、サーボモータ１２の回転角
をロータリエンコーダ１３により確認し、所定の指示位
置にサーボモータ１２の回転角が達したか否かをチェッ
クする。そして、達した時に、制御装置２０は、速度制
御部２３に対して制御を解除するサーボＯＦＦ信号を出
力する。

【００１１】サーボ信号のＯＦＦにより、上述のよう
に、サドル１１の摺動時の摩擦抵抗力等に起因するねじ
軸１４等の駆動機構の弾性変形による弾性力によって、
サーボモータ１２の回転軸がわずかに戻される（図３に
おいて模式的にδと表示する）。この戻り量δは、当初
の移動指令信号とロータリエンコーダ１３からのデータ
との差により求められ、位置誤差データとして位置誤差
レジスタ２１に入力される。そして、この位置誤差のデ
ータが、当初の移動指令信号を修正するための位置誤差
補正信号として制御装置２０に出力され、移動指令の補
正が行われる。これにより、制御装置２０からの移動指
令信号は、サーボモータ１２が停止した後、制御を解除
してサーボモータ１２がδだけ逆転した際の回転量を、
当初の移動指令信号から引いた値の位置を指示する移動
指令信号となる。そして、サーボモータ１２の逆転か停
止するに必要十分な所定の時間後、サーボＯＦＦ指令を
解除して、サーボモータ１２を制御状態に復帰させる。
したがって、サーボモータ１２は、停止当初の移動指令
信号による位置から上記位置誤差δのデータが引かれた
値の停止位置、即ちねじ軸１４等の駆動系からの弾性力
が解除された状態の位置で停止するよう制御され、停止
のための駆動電流は必要なく、図８に示す停止期間中の
駆動電流は、図８の矢印で示すように０になるものであ
る。尚、サーボモータ１２によりサドル１１を所定位置
に移動させた後に、サーボモータ１２が逆転するもので
あるが、この逆転動作は駆動機構の弾性変形を吸収する
のみであり、サドル１１が移動することはないものであ
る。

【００１２】この実施例のサーボモータによる位置決め
制御方法は、サーボモータが停止する何れの制御区間に
入れても良いものであり、大幅な省電力を達成できるも
のである。しかも、サーボモータ１２の制御をＯＦＦに
した後駆動機構の弾性変形の吸収が完了するとすぐにサ
ーボモータ１２の制御をＯＮにしており、この制御ＯＦ
Ｆ期間は０．数秒程度のきわめて短時間であるので、サ
ドル１１等の停止中の位置ずれがなく、正確な制御が可
能なものである。

【００１３】次に、この発明のサーボモータによる位置
決め制御方法の第二実施例について図４を基にして説明
する。この実施例では、サーボモータ１２の回転角が所
定の停止指示位置に達した後、サーボモータ１２に流れ
る駆動電流の正負判別する。そして、正の場合は、サー
ボモータ１２をその停止状態での駆動トルクの方向とは
反対のマイナス方向に微小量回動させ、負の場合も同様
にその停止状態での駆動トルクの方向とは反対のプラス
方向にサーボモータ１２を微小量回動させる。そして、
サーボモータ１２に流れる駆動電流か０になるまでこれ
を繰り返し、サーボモータ１２を停止させるものであ
る。

【００１４】これによって、上述のように、駆動系に生
じていた弾性変形による弾性力を解除する方向にサーボ
モータ１２を微小量回動させることになり、サーボモー
タ１２の停止中に無用な力がかからず、停止中は駆動電
流を０にすることができるものである。尚、ここでも、
サーボモータ１２によりサドル１１を所定位置に移動さ
せた後に、さらにサーボモータ１２を制御して逆転させ
るものであるが、この逆転動作は駆動機構の弾性変形を
吸収するだけの量であり、サドル１１が移動することは
ないものである。

【００１５】なお、この発明のサーボモータによる位置
決め制御方法は、上記実施例の他、サーボモータが停止
した際に、その駆動機構の摺動抵抗による弾性変形を解
除する程度の予め測定した補正量だけ、サーボモータが
自動的に逆転するようにしても良い。これによっても、
サーボモータにかかる駆動系からの弾性力がほぼ解除さ
れ、停止に必要な駆動電流をほとんど無くすることがで
きる。さらに、サーボモータが停止した時に単に制御を
解除して、サーボモータをフリーにし、駆動系の弾性変
形を吸収させ、その後サーボモータによりサドル等の移
動部材を再度移動させる際に再び制御を開始しても良い
ものである。また、この発明のサーボモータによる位置
決め制御方法は、工作機械のサドル制御の他、工作機械
のワークテーブルや、その他の位置決め機構にも利用で
きるものであり、工作機械以外に用いられるサーボモー
タによる位置制御にも利用できるものである。

【００１６】

【発明の効果】この発明のサーボモータによる位置決め
制御方法は、サーボモータの停止中は、サーボモータの
駆動電流がほぼ０になるようにしているので、従来の技
術のように、停止中にも比較的大きな駆動電流を流す必
要がなく、工作機械設備の大幅な省電力を可能にするも
のである。しかも、一般的に用いられているサーボモー
タにもそのままこの発明の位置決め制御方法を適用でき
るものであり、ソフトウエア等の変更も簡単に行うこと
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のサーボモータ制御装置を
示すブロック図である。

【図２】この実施例の位置決め制御方法を示すフローチ
ャートである。

【図３】この実施例の位置決め制御方法の駆動系の動作
を説明する模式図である。

【図４】この発明の他の実施例の位置決め制御方法を示
すフローチャートである。

【図５】一般的な工作機械の正面図である。

【図６】一般的な工作機械のサドル移動装置の斜視図で
ある。

【図７】一般的な工作機械のサドル移動装置の駆動系を
示す模式図である。

【図８】従来の技術のサーボモータの回転数と駆動電流
値の相対的変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１２サーボモータ１３ロータリエンコーダ２０制御装置２１位置誤差レジスタ２２ポジションゲイン設定部２３速度制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の制御内容により回動するサーボモ
ータと、このサーボモータにより駆動される駆動機構
と、この駆動機構により所定の位置に移動させられる移
動部材とを有し、上記サーボモータによりこの移動部材
の位置決めを行う位置決め制御方法において、上記移動
部材が上記サーボモータにより所定の位置に移動させら
れ停止する際に、上記サーボモータが所定の停止位置に
回動した後そのサーボモータの駆動電流の制御を一時的
に切り、その後再び上記サーボモータの駆動電流の制御
を開始することを特徴とする位置決め制御方法。
【請求項２】上記サーボモータの制御を切る期間は、
上記サーボモータの停止直後からそのサーボモータに上
記駆動機構からかかる力が解除されるまでの短期間であ
ることを特徴とする請求項１記載の位置決め制御方法。
【請求項３】所定の制御内容により回動するサーボモ
ータとこのサーボモータにより駆動される駆動機構と、
この駆動機構により所定の位置に移動させられる移動部
材とを有し、上記サーボモータによりこの移動部材の位
置決めを行う位置決め制御方法において、上記移動部材
が停止した際に、上記サーボモータに流れる駆動電流値
がほぼ０になるようにさらに上記サーボモータの駆動電
流を制御することを特徴とする位置決め制御方法。
【請求項４】上記サーボモータに流れる駆動電流値が
ほぼ０になるようにそのサーボモータを制御する際に、
上記移動部材が停止した後、上記サーボモータに流れる
駆動電流を検知し、その駆動電流の値が０に近付く方向
に上記サーボモータを微小角度回動させ、徐々に上記駆
動電流を０にすることを特徴とする請求項３記載の位置
決め制御方法。