JPH0667240B2 - Speed controller for digital servo system with pulse encoder - Google Patents

Speed controller for digital servo system with pulse encoder

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JPH0667240B2
JPH0667240B2 JP62024858A JP2485887A JPH0667240B2 JP H0667240 B2 JPH0667240 B2 JP H0667240B2 JP 62024858 A JP62024858 A JP 62024858A JP 2485887 A JP2485887 A JP 2485887A JP H0667240 B2 JPH0667240 B2 JP H0667240B2
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pulse
speed control
sampling period
control sampling
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Inventor
裕之 内田
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フアナツク株式会社
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパルスエンコーダを有するディジタルサーボシ
ステムの速度制御装置に関し、特に、パルスエンコーダ
の出力パルスから速度の算出および制御を行うパルスエ
ンコーダを有するディジタルサーボシステムの速度制御
装置に関する。
The present invention relates to a speed control device for a digital servo system having a pulse encoder, and more particularly to a digital control device having a pulse encoder for calculating and controlling the speed from output pulses of the pulse encoder. The present invention relates to a speed control device for a servo system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、サーボモータの速度制御装置は、例えば、コンピ
ュータによって工作機械を制御する数値制御装置(CNC
装置)システムの工具の移動(テーブルに固定されたワ
ークに対する工具の相対的な移動)や産業用ロボットの
ハンドの移動等を制御するために利用されている。そし
て、従来の速度制御装置は、例えば、サーボモータにタ
コジェネレータを取付け、そのタコジェネレータの出力
電圧を測定して速度を検出および制御するようになされ
ている。このタコジェネレータはモータの回転数に比例
した出力電圧を発生することができ、特に、モータが非
常に低速で回転している場合でもその回転数に比例した
出力電圧を発生することができるので、タコジェネレー
タを使用した従来の速度制御装置は、モータが非常に低
速で回転している場合においても正確に安定した速度制
御を行うことができる。
Conventionally, a speed control device for a servo motor is, for example, a numerical control device (CNC) that controls a machine tool by a computer.
It is used to control the movement of the tool of the device system (relative movement of the tool with respect to the work fixed to the table) and the movement of the hand of the industrial robot. Then, the conventional speed control device is configured to, for example, attach a tacho generator to a servo motor, measure the output voltage of the tacho generator, and detect and control the speed. This tachogenerator can generate an output voltage proportional to the rotation speed of the motor, and in particular, even if the motor is rotating at a very low speed, it can generate an output voltage proportional to the rotation speed. A conventional speed control device using a tacho generator can perform accurate and stable speed control even when the motor is rotating at a very low speed.

従来、CNCシステムや産業用ロボット等に使用するモー
タとしては、例えば、メインテナンスの面で有利なブラ
シレスACサーボモータが使用されている。しかし、この
ようなブラシレスACサーボモータにタコジェネレータを
取付けるのはメインテナンスの有利性を低下させ、ま
た、費用の面でも不利となる。また、ブラスレスACサー
ボモータのメインテナンスの有利性を維持するために、
タコジェネレータとしてブラシレス・タコジェネレータ
をモータに取付けることも考えられるが、ブラシレス・
タコジェネレータを使用すると、費用が一層嵩むことに
なる。
Conventionally, as a motor used for a CNC system, an industrial robot, or the like, for example, a brushless AC servomotor which is advantageous in terms of maintenance has been used. However, attaching a tacho-generator to such a brushless AC servomotor reduces the maintenance advantage and is also disadvantageous in terms of cost. In addition, in order to maintain the maintenance advantage of the brassless AC servo motor,
It is possible to install a brushless tachogenerator as a tachogenerator on the motor.
Using a tachogenerator would be more expensive.

ところで、CNCシステムや産業用ロボット等に使用する
サーボモータにはパルスエンコーダが取付けられ、この
パルスエンコーダの出力パルスからそのサーボモータで
制御されるCNCシステムの工具やロボットのハンドの位
置や移動距離等を算出して制御するようになされてい
る。そして、従来のパルスエンコーダを有するディジタ
ルサーボシステムの速度制御装置としては、サーボモー
タに取付けられたパルスエンコーダの出力を利用して速
度制御を行うものが一般に使用されている。
By the way, a pulse encoder is attached to the servo motor used for the CNC system and industrial robots, etc., and the position and movement distance of the CNC system tool and robot hand controlled by the servo motor from the output pulse of this pulse encoder. Is calculated and controlled. As a speed control device for a conventional digital servo system having a pulse encoder, a speed control device that uses the output of a pulse encoder attached to a servomotor is generally used.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述したように、サーボモータに取付けられたパルスエ
ンコーダの出力パルスを利用する従来の速度制御装置
は、メインテナンスの面が有利であり、しかも、低価格
である長所を有している。しかし、このような従来の速
度制御装置は、パルスエンコーダからの出力パルスを一
定の速度制御サンプリング周期毎に順次カウントするだ
けであるため、以下に詳述するように、特に、サーボモ
ータが低速で回転しているとき、すなわち、CNCシステ
ムの工具や産業用ロボットのハンド等が非常に低速で移
動しているときにおいて正確で安定した速度制御を行う
ことができなかった。
As described above, the conventional speed control device that uses the output pulse of the pulse encoder attached to the servo motor has an advantage that it is advantageous in terms of maintenance and is low in cost. However, since such a conventional speed control device only sequentially counts the output pulses from the pulse encoder for every constant speed control sampling period, as described in detail below, particularly when the servo motor is operated at a low speed. When rotating, that is, when the tools of the CNC system or the hands of the industrial robot are moving at a very low speed, accurate and stable speed control cannot be performed.

第6図は従来の速度制御装置の問題点を説明するための
図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the problems of the conventional speed control device.

例えば、第6図(a)に示されるように、サーボモータ
に取付けられたパルスエンコーダにより検出されるパル
スの間隔が速度制御サンプリング周期よりも僅かに長い
だけであっても、同図の区間IIにおいてカウントされる
パルス数は零となる。逆に、第6図(b)に示されるよ
うに、パルスエンコーダにより検出されるパルスの間隔
が速度制御サンプリング周期よりも僅かに短いだけであ
っても、同図の区間IIにおいてカウントされるパルス数
は2となる。また、パルスエンコーダから出力されるパ
ルス間隔が一定、すなわち、サーボモータの回転速度が
一定であっても、第6図(c)に示されるように、区間
I,III,IV,VI,VII,でカウントされるパルス数は零、区間
II、V,VIIIでカウントされるパルス数は1となる。この
ように、従来のパルスエンコーダを有するディジタルサ
ーボシステムの速度制御装置においては、原理上、各区
間で最大1パルス分の速度過大評価または速度過少評価
が行われる場合があった。このような1パルス分の誤差
は、サーボモータが高速回転を行っているとき、すなわ
ち、CNCシステムの工具や産業用ロボットのハンド等が
高速で移動しているときには速度制御サンプリング周期
でカウントされるパルス数が多いので問題となることは
ない。しかし、サーボモータが低速回転を行っていると
き、すなわち、CNCシステムの工具や産業用ロボットの
ハンドが非常に低速で移動しているときには速度制御サ
ンプリング周期でカウントされるパルス数が少ないので
(例えば、パルス数が0または1)、上記した1パルス
分の誤差が大きく影響してCNCシステムの工具や産業用
ロボットのハンド等の速度制御が不正確で不安定となる
問題があった。
For example, as shown in FIG. 6 (a), even if the interval between the pulses detected by the pulse encoder attached to the servo motor is slightly longer than the speed control sampling period, the section II in FIG. The number of pulses counted at is zero. On the contrary, as shown in FIG. 6 (b), even if the pulse interval detected by the pulse encoder is slightly shorter than the speed control sampling period, the pulses counted in the section II in FIG. The number is 2. Further, even if the pulse interval output from the pulse encoder is constant, that is, the rotation speed of the servo motor is constant, as shown in FIG.
The number of pulses counted in I, III, IV, VI, VII, is zero, interval
The number of pulses counted in II, V, and VIII is 1. As described above, in the speed control device of the digital servo system having the conventional pulse encoder, the speed overestimation or the speed underestimation for a maximum of one pulse may be performed in each section in principle. Such one pulse error is counted in the speed control sampling cycle when the servo motor is rotating at high speed, that is, when the tool of the CNC system or the hand of the industrial robot is moving at high speed. Since the number of pulses is large, there is no problem. However, when the servo motor is rotating at a low speed, that is, when the tool of the CNC system or the hand of the industrial robot is moving at a very low speed, the number of pulses counted in the speed control sampling period is small (for example, The number of pulses is 0 or 1), and there is a problem that the speed control of the tools of the CNC system, the hand of the industrial robot, etc. is inaccurate and unstable due to the large influence of the error for one pulse described above.

第7図(a)はサーボモータが回転を開始したときにカ
ウントされるパルスを示す図であり、第7図(b)は従
来の速度制御装置で処理された信号を示す図である。
FIG. 7 (a) is a diagram showing pulses counted when the servo motor starts rotating, and FIG. 7 (b) is a diagram showing signals processed by the conventional speed control device.

この第7図(a)に示されるように、時間(速度制御サ
ンプリング周期Tの連続)を横軸としてパルスエンコー
ダの出力パルス71,72,……,7nの隣接するパルス間隔が
次第に短くなる場合、すなわち、サーボモータが回転を
開始した場合、従来の速度制御装置で処理された信号
は、第7図(b)に示されるように、実際のサーボモー
タの回転速度(CNCシステムの工具や産業用ロボットの
ハンド等の移動速度)とは大きく異なり、その結果、CN
Cシステムの工具や産業用ロボットのハンド等の制御が
不正確で不安定となっていた。
As shown in FIG. 7 (a), when the adjacent pulse intervals of the output pulses 71, 72, ..., 7n of the pulse encoder are gradually shortened with the time (continuous of the speed control sampling period T) as the horizontal axis. That is, when the servo motor starts to rotate, the signal processed by the conventional speed control device changes the actual rotation speed of the servo motor (such as the tool of the CNC system or the industry as shown in Fig. 7 (b)). The movement speed of the robot's hand, etc.) is significantly different from the
Control of tools such as C system and hands of industrial robots was inaccurate and unstable.

本発明は、上述した従来の速度制御装置が有する問題点
に鑑み、速度制御サンプリング周期の各両端を含むパル
ス間隔を小区間を単位として現すと共に、速度制御サン
プリング周期の各両端と該各両端の直前にカウントされ
たパルスまたは直後にカウントされたパルスとの間の端
部パルス距離を小区間を単位として表し、それら小区間
を単位として表したパルス間隔および端部パルス距離を
用いた所定の関数により速度制御サンプリング周期内で
カウントされた出力パルスに重み付け処理を行うことに
よって、特に、サーボモータが低速で回転しているとき
の速度制御を正確に安定して行うことを目的とする。
In view of the problems of the above-described conventional speed control device, the present invention expresses a pulse interval including each end of the speed control sampling period in units of small sections, and also at each end of the speed control sampling period and each end thereof. The end pulse distance between the pulse counted immediately before or the pulse counted immediately after is expressed in units of small intervals, and a predetermined function using the pulse interval and the edge pulse distance expressed in units of these small intervals By weighting the output pulses counted within the speed control sampling period by, the speed control is accurately and stably performed especially when the servo motor is rotating at a low speed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は本発明に係るパルスエンコーダを有するディジ
タルサーボシステムの速度制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a speed control device of a digital servo system having a pulse encoder according to the present invention.

本発明によれば、サーボモータに取付けたパルスエンコ
ーダの出力パルスから該サーボモータの回転速度の算出
および制御を行うパルスエンコーダを有するディジタル
サーボシステムの速度制御装置であって、速度制御サン
プリング周期を等間隔の複数の小区間に分割する速度制
御サンプリング周期分割手段11と、前記速度制御サンプ
リング周期内で前記パルスエンコーダの出力パルスをカ
ウントする出力パルスカウント手段12と、前記速度制御
サンプリング周期の各両端を含むパルス間隔を前記小区
間を単位として表すと共に、前記速度制御サンプリング
周期の各両端と該各両端の直前にカウントされたパルス
または直後にカウントされたパルスとの間の端部パルス
距離を前記小区間を単位として表し、該小区間を単位と
して表したパルス間隔および端部パルス距離を用いた下
記の関数により前記速度制御サンプリング周期内でカウ
ントされた出力パルスに重み付け処理を実行する重み付
け処理実行手段13と、 ここで、 P(X)は算出パルス数、 Xは前記速度制御サンプリング周期の区間、nは前記区
間Xでカウントされたパルス数、a0,anは前記区間Xの
各両端を含むパルス間隔を小区間で表したもの、 b0は前記区間Xの開始端と該開始端の直後にカウントさ
れたパルスとの間の端部パルス距離を前記小区間で表示
したもの、および、Cnは前記区間Xの終端と該終端の直
前にカウントされたパルスとの間の端部パルス距離を前
記小区間で表示したもの、 を具備し、前記重み付け処理が実行された速度制御サン
プリング周期内の出力パルスによって前記ディジタルサ
ーボシステムの速度を制御するパルスエンコーダを有す
るディジタルサーボシステムの速度制御装置が提供され
る。
According to the present invention, there is provided a speed control device of a digital servo system having a pulse encoder for calculating and controlling the rotation speed of the servo motor from the output pulse of the pulse encoder attached to the servo motor, wherein the speed control sampling cycle is Speed control sampling period dividing means 11 for dividing into a plurality of small intervals, output pulse counting means 12 for counting the output pulses of the pulse encoder within the speed control sampling period, and both ends of the speed control sampling period. Including the pulse interval including the small section as a unit, the end pulse distance between each end of the speed control sampling period and the pulse counted immediately before or after each end of the speed control sampling period Between pulses expressed in units of sections and in units of small sections Weighting processing execution means 13 for performing weighting processing on the output pulses counted in the speed control sampling period by the following function using the distance and the end pulse distance: Here, P (X) is the number of calculated pulses, X is the section of the speed control sampling period, n is the number of pulses counted in the section X, and a 0 and an are pulse intervals including both ends of the section X. Small section, b 0 represents the end pulse distance between the start end of the section X and the pulse counted immediately after the start end, and Cn represents the section The end pulse distance between the end of X and the pulse counted immediately before the end is displayed in the small section, and the output pulse within the speed control sampling period in which the weighting process is performed There is provided a speed controller for a digital servo system having a pulse encoder for controlling the speed of the digital servo system.

〔作 用〕[Work]

上述した構成を有する本発明のパルスエンコーダを有す
るディジタルサーボシステムの速度制御装置によれば、
速度制御サンプリング周期分割手段11により速度制御サ
ンプリング周期は等間隔の複数の小区間に分割され、出
力パルスカウント手段12により速度制御サンプリング周
期内でパルスエンコーダの出力パルスがカウントされ
る。また、重み付け処理実行手段13により速度制御サン
プリング周期の各両端を含むパルス間隔が小区間を単位
として表されると共に、速度制御サンプリング周期の各
両端と該各両端の直前にカウントされたパルスまたは直
後にカウントされたパルスとの間の端部パルス距離が小
区間を単位として表され、さらに、これら小区間を単位
として表されたパルス間隔および端部パルス距離を用い
た所定の関数によって、速度制御サンプリング周期内で
カウントされた出力パルスに重み付け処理を実行され
る。そして、重み付け処理が実行された速度制御サンプ
リング周期内の出力パルスによってディタルサーボシス
テムの速度が制御される。これにより、特に、サーボモ
ータが低速で回転しているとき、すなわち、CNCシステ
ムの工具や産業用ロボットのハンド等が非常に低速で移
動しているときのディジタルサーボシステムの速度制御
を正確に安定して行うことができる。
According to the speed control device of the digital servo system having the pulse encoder of the present invention having the above-mentioned configuration,
The speed control sampling cycle dividing means 11 divides the speed control sampling cycle into a plurality of equal intervals, and the output pulse counting means 12 counts the output pulses of the pulse encoder within the speed control sampling cycle. Further, the weighting processing execution means 13 represents the pulse interval including each end of the speed control sampling period in units of small sections, and also the pulse counted immediately before or after each end of the speed control sampling period or immediately after each end. The end pulse distance from the counted pulses is expressed in units of small intervals, and the speed control is performed by a predetermined function using the pulse interval and the end pulse distance expressed in units of these small intervals. The output pulse counted within the sampling period is weighted. Then, the speed of the digital servo system is controlled by the output pulse within the speed control sampling period in which the weighting process is executed. This makes it possible to accurately stabilize the speed control of the digital servo system, especially when the servo motor is rotating at a low speed, that is, when the tool of the CNC system or the hand of the industrial robot is moving at a very low speed. You can do it.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明に係るパルスエンコーダを
有するディシタルサーボシステムの速度制御装置の実施
例を説明する。
An embodiment of a speed control device for a digital servo system having a pulse encoder according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は本発明の速度制御装置を使用したCNCシステム
を模式的に示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a CNC system using the speed control device of the present invention.

第2図のCNCシステム1は、ワーク7を切削工具6で加
工する工作機械を示すものである。マイクロプロセッサ
2は、紙テープ等から入力された命令に従って切削工具
6を移動させるためにX軸制御ユニット3aとY軸制御ユ
ニット3bに所定の指令を与える。X軸制御ユニット3aは
X軸サーボモータ4aの回転を制御し、また、Y軸制御ユ
ニット3bはY軸サーボモータ4bの回転を制御する。これ
らX軸サーボモータ4aおよびY軸サーボモータ4bにより
工具の先端部6aを移動させ、ワーク7を所定形状に切削
するようになされている。
The CNC system 1 shown in FIG. 2 shows a machine tool that processes a workpiece 7 with a cutting tool 6. The microprocessor 2 gives a predetermined command to the X-axis control unit 3a and the Y-axis control unit 3b in order to move the cutting tool 6 in accordance with a command input from a paper tape or the like. The X-axis control unit 3a controls the rotation of the X-axis servo motor 4a, and the Y-axis control unit 3b controls the rotation of the Y-axis servo motor 4b. The X-axis servomotor 4a and the Y-axis servomotor 4b move the tip portion 6a of the tool to cut the workpiece 7 into a predetermined shape.

X軸サーボモータ4aおよびY軸サーボモータ4bには、そ
れぞれパルスエンコーダ5aおよび5bが取付けられてい
て、これらのパルスエンコーダ5aおよび5bの出力パルス
はマイクロプロセッサ2に供給されるようになされてい
る。これらのパルスエンコーダ5aおよび5bから送出され
る出力パルスによって、X軸サーボモータ4aおよびY軸
サーボモータ4bで移動される工具の先端部6aの位置や移
動距離等を算出して制御するようになされている。さら
に、本速度制御装置を使用したCNCシステム1は、これ
らのパルスエンコーダ5aおよび5bの出力パルスにより、
X軸サーボモータ4aおよびY軸サーボモータ4bの回転速
度を検出して工具の先端部6aの移動速度を算出するよう
になされている。
The X-axis servomotor 4a and the Y-axis servomotor 4b are provided with pulse encoders 5a and 5b, respectively, and output pulses of these pulse encoders 5a and 5b are supplied to the microprocessor 2. With the output pulses sent from these pulse encoders 5a and 5b, the position and movement distance of the tip end portion 6a of the tool moved by the X-axis servo motor 4a and the Y-axis servo motor 4b are calculated and controlled. ing. Furthermore, the CNC system 1 using this speed control device uses the output pulses of these pulse encoders 5a and 5b,
The rotational speeds of the X-axis servomotor 4a and the Y-axis servomotor 4b are detected to calculate the moving speed of the tip portion 6a of the tool.

第2図は切削工具6でワーク7の内側に円形状の凹部を
形成する様子を示しているが、本実施例の速度制御装置
は、このようにワーク7を切削する工具の先端部6aの移
動が主にX軸方向のみでY軸方向は殆ど移動しないとき
において正確で安定した速度制御を行うことができる。
すなわち、本実施例の速度制御装置は、CNCシステムの
工具や産業用ロボットのハンド等が非常に低速で移動し
ているときのディジタルサーボシステムの速度制御を正
確に安定して行うことができるものである。
FIG. 2 shows how the cutting tool 6 forms a circular recess inside the work 7. However, the speed control device of the present embodiment is configured so that the tip 6a of the tool for cutting the work 7 is Accurate and stable speed control can be performed when the movement is mainly in the X-axis direction and hardly in the Y-axis direction.
That is, the speed control device of the present embodiment can accurately and stably perform speed control of the digital servo system when the tool of the CNC system, the hand of the industrial robot or the like is moving at a very low speed. Is.

第3図は本発明の速度制御装置における処理を示すフロ
ーチャートであり、第4図は本発明の速度制御装置にお
ける処理の一例を説明するための図である。
FIG. 3 is a flowchart showing a process in the speed control device of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a process in the speed control device of the present invention.

本発明のパルスエンコーダを有するディジタルサーボシ
ステムの速度制御装置において、速度制御処理が開始さ
れると、まず、ステップ31で速度制御サンプリング周期
Tを電流制御サンプリング周期tによって等間隔に分割
する。ここで、速度制御サンプリング周期Tは、マイク
ロプロセッサから出力された指令に従ってサーボモータ
が回転し、例えば、工具の先端部の実際の移動速度を検
出するためのサンプリング周期であり、この速度制御サ
ンプリング周期によって、サーボモータに取付けられた
パルスエンコーダの出力パルスがカウントされることに
なる。この速度制御サンプリング周期は、例えば、2mse
c.程度の時間である。また、電流制御サンプリング周期
tは、速度指令に応じた電流指令でサーボモータに印加
する電圧を変化させ、その印加電圧により実際にサーボ
モータを流れた電流を検出するためのサンプリング周期
であり、例えば、0.25msec.程度の時間で、速度制御サ
ンプリング周期Tよりも短い一定間隔の時間である。こ
のように、例えば、速度制御サンプリング周期Tが2mse
c.で電流制御サンプリング周期tが0.25msec.のとき、
第4図に示されるように、速度制御サンプリング周期T
は電流制御サンプリング周期tによって8つの小区間に
等分割されることになる。
In the speed control device of the digital servo system having the pulse encoder of the present invention, when the speed control process is started, first, in step 31, the speed control sampling period T is divided into equal intervals by the current control sampling period t. Here, the speed control sampling cycle T is a sampling cycle for detecting the actual moving speed of the tip of the tool, for example, when the servomotor rotates in accordance with a command output from the microprocessor. Thus, the output pulses of the pulse encoder attached to the servo motor are counted. This speed control sampling period is, for example, 2 mse
c. It is about time. The current control sampling cycle t is a sampling cycle for changing the voltage applied to the servo motor according to the current command according to the speed command and detecting the current actually flowing through the servo motor by the applied voltage. , 0.25 msec., Which is a fixed interval shorter than the speed control sampling period T. Thus, for example, the speed control sampling period T is 2 mse
When the current control sampling period t is 0.25 msec. in c.
As shown in FIG. 4, the speed control sampling period T
Will be equally divided into eight small sections by the current control sampling period t.

次に、ステップ32に進んで、速度制御サンプリング周期
T内でパルスエンコーダの出力パルスがカウントされる
ことのなる。第4図中の参照符号41〜44は、カウントさ
れたパルスエンコーダの出力パルスを示している。
Next, in step 32, the output pulses of the pulse encoder are counted within the speed control sampling period T. Reference numerals 41 to 44 in FIG. 4 indicate counted output pulses of the pulse encoder.

さらに、ステップ33に進んで、速度制御サンプリング周
期Tの各両端を含むパルス間隔を電流制御サンプリング
周期tを単位として表す。例えば、第4図の速度制御サ
ンプリング周期の区間IIについて説明すると、速度制御
サンプリング周期の開始端IISを含むパルス42とパルス4
3とのパルス間隔a0、および、速度制御サンプリング周
期の終端IIEを含むパルス44とパルス45とのパルス間隔a
nを電流制御サンプリング周期tによって表す。具体的
に、図示例では、a0=4t,an=4tとなっている。
Further, proceeding to step 33, the pulse interval including each end of the speed control sampling period T is expressed with the current control sampling period t as a unit. For example, when the section II of the speed control sampling period in FIG. 4 is described, the pulse 42 and the pulse 4 including the start end II S of the speed control sampling period are included.
Pulse interval a 0 with 3 and pulse interval a between pulse 44 and pulse 45 including the end II E of the speed control sampling period
n is represented by the current control sampling period t. Specifically, in the illustrated example, a 0 = 4t, an = 4t.

また、ステップ34に進んで、速度制御サンプリング周期
Tの各両端と該各両端の直前にカウントされたパルスま
たは直後にカウントされたパルスとの間の端部パルス距
離を電流制御サンプリング周期tを単位として表す。第
4図の区間IIについて説明すると、速度制御サンプリン
グ周期の開始端IISとその開始端IISの直後にカウントさ
れたパルス43との間の端部パルス距離b0、および、速度
制御サンプリング周期の終端IIEとその終端IIEの直前に
カウントされたパルス44との間の端部パルス距離cnを電
流制御サンプリング周期tによって表す。具体的に、図
示例では、b0=1.5t,cn=2.5tとなっている。
In step 34, the end pulse distance between each end of the speed control sampling period T and the pulse counted immediately before or immediately after each end of the speed control sampling period T is set in units of the current control sampling period t. Express as. End pulse distance b 0, and the speed control sampling period between pulses 43 counted immediately after the first the four sections II of Figure is described, the starting end of the speed control sampling period II S and its starting end II S of represented by the terminating II E and the end pulse distance cn current control sampling cycle t between the pulse 44 is counted immediately before the termination II E. Specifically, in the illustrated example, b 0 = 1.5t and cn = 2.5t.

そして、ステップ35に進んで、上記の電流制御サンプリ
ング周期tを単位として表したパルス間隔および端部パ
ルス距離を用いた所定の関数により速度制御サンプリン
グ周期内でカウントされた出力パルスに対して重み付け
処理を実行する。この重み付け処理を行うのは、速度制
御サンプリング周期T内でカウントされた出力パルスだ
けでなく、その速度制御サンプリング周期の開始端IIS
の直前にカウントされたパルスおよび速度制御サンプリ
ング周期の終端IIEの直後にカウントされたパルスをも
考慮するためである。このステップ35で使用する関数と
しては、例えば、下記の関数が好ましい。
Then, the process proceeds to step 35, and the output pulse counted in the speed control sampling period is weighted by a predetermined function using the pulse interval and the end pulse distance expressed in the current control sampling period t as a unit. To execute. This weighting process is performed not only on the output pulses counted within the speed control sampling period T, but also on the start end II S of the speed control sampling period.
This is also to consider the pulse counted immediately before and the pulse counted immediately after the end II E of the speed control sampling period. As the function used in this step 35, for example, the following function is preferable.

ここで、P(X)は算出パルス数、Xは前記速度制御サ
ンプリング周期の区間、nは前記区間Xでカウントされ
たパルス数、a0,anは前記区間Xの各両端を含むパルス
間隔を小区間で表したもの、b0は前記区間Xの開始端と
該開始端の直後にカウントされたパルスとの間の端部パ
ルス距離を前記小区間で表示したもの、および、cnは前
記区間Xの終端と該終端の直前にカウントされたパルス
との間の端部パルス距離を前記小区間で表示したもので
ある。すなわち、上記の関数は、その右辺の第1項の区
間Xでカウントされたパルス数nだけでなく、第2項お
よび第3項において、速度制御サンプリング周期内でカ
ウントされたパルス数nに対するパルスの重み付けを行
うものである。
Here, P (X) is the number of calculated pulses, X is the section of the speed control sampling period, n is the number of pulses counted in the section X, and a 0 and an are pulse intervals including both ends of the section X. A small section, b 0 represents the end pulse distance between the start end of the section X and the pulse counted immediately after the start end, and cn represents the section. The end pulse distance between the end of X and the pulse counted immediately before the end is displayed in the small section. That is, the above function is not limited to the number n of pulses counted in the section X of the first term on the right side of the function, but also the number of pulses n for the number n of pulses counted in the speed control sampling period in the second and third terms. Is weighted.

例えば、上記した第4図の区間IIにおいては、n=2、
a0=4t,an=4t、b0=1.5t,cn=2.5tであり、 よって、重み付け処理が行われた区間II内の算出された
パルス数P(II)は2となる。
For example, in the section II of FIG. 4 described above, n = 2,
a 0 = 4t, an = 4t, b 0 = 1.5t, cn = 2.5t, Therefore, the calculated pulse number P (II) in the section II in which the weighting process is performed is 2.

上記した関数は、サーボモータが回転を開始する場合に
は、例えば、a0=∞として計算する。
When the servo motor starts rotating, the above-mentioned function is calculated, for example, as a 0 = ∞.

例えば、第4図の区間Iにおいては、n=2、a0=∞,a
1=4t、b0=1.5t,c2=2.5tであり、 よって、重み付け処理が行われた区間I内の算出された
パルス数P(I)は1.63となる。ここで、サーボモータ
が回転を開始する区間Iでa0=∞とすると、この区間I
で算出されるパルスは過少評価されることになるが、サ
ーボモータが回転を開始する区間Iにおいて、a0はa0
∞に限定されるものではなく、例えば、a0=5tというよ
うに外部から設定できるように構成することもできる。
その場合、a0はそれぞれのシステムによって最適なもの
を選択することができる。
For example, in the section I of FIG. 4, n = 2, a 0 = ∞, a
1 = 4t, b 0 = 1.5t , a c 2 = 2.5 t, Therefore, the calculated pulse number P (I) in the section I on which the weighting process is performed is 1.63. Here, if a 0 = ∞ in the section I in which the servo motor starts rotating, this section I
The pulse calculated in step 1 will be underestimated, but in the section I where the servo motor starts to rotate, a 0 is a 0 =
The value is not limited to ∞, and may be set from the outside, for example, a 0 = 5t.
In that case, a 0 can be selected optimally for each system.

以上のように、ステップ35で速度制御サンプリング周期
T内でカウントされた出力パルスに対して重み付け処理
が実行されると、ステップ36に進んで、この重み付け処
理が実行された速度制御サンプリング周期T内でカウン
トされた出力パルスによってサーボシステムの速度、具
体的にはサーボモータの回転速度(CNCシステムの工具
や産業用ロボットのハンド等の移動速度)を制御する。
このようにして、速度制御サンプリング周期Tにおける
速度制御処理が終了することになるが、上記した速度制
御処理はそれぞれの速度制御サンプリング周期T毎に繰
り返して行われる。
As described above, when the weighting process is performed on the output pulses counted in the speed control sampling period T in step 35, the process proceeds to step 36, and the speed control sampling period T in which the weighting process is performed is performed. The speed of the servo system, specifically, the rotation speed of the servo motor (moving speed of the tool of the CNC system or the hand of the industrial robot) is controlled by the output pulse counted by.
In this way, the speed control processing in the speed control sampling cycle T ends, but the speed control processing described above is repeatedly performed in each speed control sampling cycle T.

第5図はサーボモータが回転を開始したときにカウント
されるパルスおよび本発明の速度制御装置で処理された
信号を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing pulses counted when the servo motor starts to rotate and signals processed by the speed control device of the present invention.

この第5図(a)は前述した第7図(a)と同一の図で
あり、時間(速度制御サンプリング周期Tの連続)を横
軸としてパルスエンコーダの出力パルス51,52,……,5n
の隣接するパルス間隔が次第に短くなる場合、すなわ
ち、サーボモータが回転を開始した場合を示すものであ
る。このサーボモータの回転開始時において、本実施例
の速度制御装置で処理された信号は、第5図(b)に示
されるように、例えば、実際にサーボモータで制御され
るCNCシステムの工具や産業用ロボットのハンド等の移
動速度と極めて類似するものとなる。その結果、サーボ
モータの回転開始時において、例えば、CNCシステムの
工具や産業用ロボットのハンド等の移動速度の制御を正
確、且つ、安定に行うことができる。ここで、第5図
(b)の信号は、前述した関数において、サーボモータ
が回転を開始する区間でa0=5tとして処理したものであ
る。
This FIG. 5 (a) is the same as FIG. 7 (a) described above, and the output pulses 51, 52, ..., 5n of the pulse encoder are plotted with time (continuous of the speed control sampling period T) as the horizontal axis.
This shows the case where the adjacent pulse intervals of are gradually shortened, that is, the case where the servo motor starts rotating. At the start of rotation of the servo motor, the signal processed by the speed control device of the present embodiment is, for example, as shown in FIG. It is very similar to the moving speed of the hand of an industrial robot. As a result, at the start of rotation of the servo motor, for example, the movement speed of the tool of the CNC system or the hand of the industrial robot can be accurately and stably controlled. Here, the signal of FIG. 5 (b) is processed by a 0 = 5t in the section where the servo motor starts rotating in the above-mentioned function.

以上の実施例においては、サーボモータが一方向に回転
している場合およびサーボモータが回転を開始した場合
について説明したが、その他の場合、特に、サーボモー
タが低速で回転しているその他の場合にも、本実施例の
速度制御装置で処理された信号は、実際のCNCシステム
の工具や産業用ロボットのハンド等の移動速度に類似し
たものが得られることになる。しかし、各々の場合にお
いて、速度制御サンプリング周期内でカウントされた出
力パルスに対する重み付け処理は、使用する関数に多少
の配慮を払って処理する必要がある。
In the above embodiments, the case where the servo motor is rotating in one direction and the case where the servo motor starts rotating have been described. However, in other cases, particularly, when the servo motor is rotating at a low speed. In addition, the signal processed by the speed control device of this embodiment is similar to the actual moving speed of the tool of the CNC system or the hand of the industrial robot. However, in each case, the weighting of the output pulses counted within the speed control sampling period needs to be done with some consideration for the function used.

例えば、サーボモータが回転を停止する場合(CNCシス
テムの工具や産業用ロボットのハンド等が停止する場
合)においては、速度制御サンプリング周期内でカウン
トされたパルス数が零である区間が4つ連続したらCNC
システムの工具や産業用ロボットのハンド等が停止した
と判断するように、外部からパラメータを設定する必要
がある。また、例えば、サーボモータが一方向だけでな
く逆方向にも回転する場合(CNCシステムの工具や産業
用ロボットのハンド等が一方向だけでなく逆方向にも移
動する場合)においては、サーボモータが一方向に回転
しているときにカウントされるパルスを正とし、サーボ
モータが逆方向に回転しているときにカウントされるパ
ルスを負とするようにパルスエンコーダの出力パルスに
符号を付ける必要がある。
For example, when the servo motor stops rotating (when the tool of the CNC system or the hand of the industrial robot stops), four sections where the number of pulses counted in the speed control sampling cycle is zero are continuous. Then CNC
It is necessary to set parameters from the outside so that it can be determined that the system tools, industrial robot hands, etc. have stopped. Also, for example, when the servo motor rotates not only in one direction but also in the opposite direction (when the tool of the CNC system or the hand of the industrial robot moves not only in one direction but also in the opposite direction), the servo motor Pulse encoder output pulses need to be signed so that the pulses counted when the motor is rotating in one direction are positive and the pulses counted when the servo motor is rotating in the opposite direction are negative. There is.

さらに、本発明のパルスエンコーダを有するディジタル
サーボシステムの速度制御装置において、速度制御サン
プリング周期を小区画に等分割するのは電流制御サンプ
リング周期に限定されるものではなく、例えば、専用の
クロック等を使用して速度制御サンプリング周期をクロ
ックの周期により小区画に等分割してもよい。また、速
度制御サンプリング周期内でカウントされた出力パルス
に重み付け処理を実行する関数は、前述した関数以外に
様々な関数を使用することができる。また、本発明のパ
ルスエンコーダを有するディジタルサーボシステムの速
度制御装置は、例えば、無人搬送車等のCNCシステムや
産業用ロボット以外のディジタルサーボシステムに対し
ても使用することができるが、特に、CNCシステムの内
でも精密な制御を必要とする精密工作機械のテーブルの
移動(テーブルに固定されたワークに対する工具の相対
的な移動)を行うディジタルサーボシステムに最適なも
のである。
Further, in the speed control device of the digital servo system having the pulse encoder of the present invention, it is not limited to the current control sampling cycle that the speed control sampling cycle is equally divided into small sections. It may be used to evenly divide the speed control sampling period into subsections according to the clock period. Further, as the function for performing the weighting process on the output pulse counted within the speed control sampling period, various functions other than the above-mentioned function can be used. Further, the speed control device of the digital servo system having the pulse encoder of the present invention can be used for, for example, a CNC system such as an automatic guided vehicle or a digital servo system other than an industrial robot, but in particular, a CNC The system is most suitable for a digital servo system that moves a table of a precision machine tool (relative movement of a tool with respect to a work fixed to the table) that requires precise control.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、詳述したように、本発明に係るパルスエンコーダ
を有するディジタルサーボシステムの速度制御装置は、
速度制御サンプリング周期の各両端を含むパルス間隔を
小区間を単位として表すと共に、速度制御サンプリング
周期の各両端と該各両端の直前にカウントされたパルス
または直後にカウントされたパルスとの間の端部パルス
距離を小区間を単位として表し、それら小区間を単位と
して表したパルス間隔および端部パルス距離を用いた所
定の関数により速度制御サンプリング周期内でカウント
された出力パルスに重み付け処理を行うことによって、
特に、サーボモータが低速で回転しているときの速度制
御を正確に安定して行うことができる。
As described above in detail, the speed control device of the digital servo system having the pulse encoder according to the present invention is
A pulse interval including each end of the speed control sampling period is expressed in units of small sections, and an end between each end of the speed control sampling period and a pulse counted immediately before or immediately after each end of each speed control sampling period. Partial pulse distance is expressed in small sections, and weighting is applied to the output pulses counted in the speed control sampling cycle by a predetermined function using the pulse interval and end pulse distance expressed in small sections. By
In particular, speed control can be accurately and stably performed when the servo motor is rotating at a low speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係るパルスエンコーダを有するディジ
タルサーボシステムの速度制御装置の構成を示すブロッ
ク図、 第2図は本発明の速度制御装置を使用したCNCシステム
を模式的に示すブロック図、 第3図は本発明の速度制御装置における処理を示すフロ
ーチャート、 第4図は本発明の速度制御装置における処理の一例を説
明するための図、 第5図はサーボモータが回転を開始したときにカウント
されるパルスおよび本発明の速度制御装置で処理された
信号を示す図、 第6図は従来の速度制御装置の問題点を説明するための
図、 第7図はサーボモータが回転を開始したときにカウント
されるパルスおよび従来の速度制御装置で処理された信
号を示す図である。 (符号の説明) 1……CNCシステム、 2……マイクロプロセッサ、 3a,3b……軸制御ユニット、 4a,4b……軸サーボモータ、 5a,5b……パルスエンコーダ、 6……切削工具、 6a……工具の先端部、 7……ワーク、 11……速度制御サンプリング周期分割手段、 12……出力パルスカウント手段、 13……重み付け処理実行手段。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a speed control device of a digital servo system having a pulse encoder according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically showing a CNC system using the speed control device of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing a process in the speed control device of the present invention, FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a process in the speed control device of the present invention, and FIG. 5 is a count when the servomotor starts rotating. Pulse and the signal processed by the speed control device of the present invention, FIG. 6 is a diagram for explaining the problems of the conventional speed control device, and FIG. 7 is a diagram when the servomotor starts to rotate. FIG. 5 is a diagram showing pulses counted in the signal and signals processed by a conventional speed control device. (Description of symbols) 1 ... CNC system, 2 ... microprocessor, 3a, 3b ... axis control unit, 4a, 4b ... axis servomotor, 5a, 5b ... pulse encoder, 6 ... cutting tool, 6a ...... Tip of tool, 7 ... Work, 11 ... Speed control sampling period dividing means, 12 ... Output pulse counting means, 13 ... Weighting processing executing means.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】サーボモータに取付けたパルスエンコーダ
の出力パルスから該サーボモータの回転速度の算出およ
び制御を行うパルスエンコーダを有するディジタルサー
ボシステムの速度制御装置であって、 速度制御サンプリング周期を等間隔の複数の小区間に分
割する速度制御サンプリング周期分割手段と、 前記速度制御サンプリング周期内で前記パルスエンコー
ダの出力パルスをカウントする出力パルスカウント手段
と、 前記速度制御サンプリング周期の各両端を含むパルス間
隔を前記小区間を単位として表すと共に、前記速度制御
サンプリング周期の各両端と該各両端の直前にカウント
されたパルスまたは直後にカウントされたパルスとの間
の端部パルス距離を前記小区間を単位として表し、該小
区間を単位として表したパルス間隔および端部パルス距
離を用いた下記の関数により前記速度制御サンプリング
周期内でカウントされた出力パルスに重み付け処理を実
行する重み付け処理実行手段と、 ここで、 P(X)は算出パルス数、 Xは前記速度制御サンプリング周期の区間、nは前記区
間Xでカウントされたパルス数、a0,anは前記区間Xの
各両端を含むパルス間隔を小区間で表したもの、 b0は前記区間Xの開始端と該開始端の直後にカウントさ
れたパルスとの間の端部パルス距離を前記小区間で表示
したもの、および、Cnは前記区間Xの終端と該終端の直
前にカウントされたパルスとの間の端部パルス距離を前
記小区間で表示したもの、 を具備し、前記重み付け処理が実行された速度制御サン
プリング周期内の出力パルスによって前記ディジタルサ
ーボシステムの速度を制御するパルスエンコーダを有す
るディジタルサーボシステムの速度制御装置。
1. A speed control device for a digital servo system having a pulse encoder for calculating and controlling the rotation speed of the servo motor from the output pulses of a pulse encoder attached to the servo motor, wherein the speed control sampling period is at regular intervals. A speed control sampling period dividing means for dividing into a plurality of small sections, an output pulse counting means for counting the output pulses of the pulse encoder within the speed control sampling period, and a pulse interval including each end of the speed control sampling period. Is expressed in units of the small section, and the end pulse distance between each end of the speed control sampling period and the pulse counted immediately before or after each end of the speed control sampling cycle is expressed in units of the small section. And the pulse interval expressed in units of the small section. And weighting processing means for executing a weighting process to the count output pulses at the rate control sampling period by the following function using the fine end pulse length, Here, P (X) is the number of calculated pulses, X is the section of the speed control sampling period, n is the number of pulses counted in the section X, and a 0 and an are pulse intervals including both ends of the section X. Small section, b 0 represents the end pulse distance between the start end of the section X and the pulse counted immediately after the start end, and Cn represents the section The end pulse distance between the end of X and the pulse counted immediately before the end is displayed in the small section, and the output pulse within the speed control sampling period in which the weighting process is performed A speed control device for a digital servo system, comprising a pulse encoder for controlling the speed of the digital servo system.
【請求項2】前記パルス間隔および端部パルス距離を表
す小区間は、電流制限サンプリング周期により規定され
る特許請求の範囲第1項に記載の装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the subintervals representing the pulse interval and the edge pulse distance are defined by a current-limited sampling period.
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