JPH0693208B2 - サーボ遅れ補正方法 - Google Patents

サーボ遅れ補正方法

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JPH0693208B2
JPH0693208B2 JP62022498A JP2249887A JPH0693208B2 JP H0693208 B2 JPH0693208 B2 JP H0693208B2 JP 62022498 A JP62022498 A JP 62022498A JP 2249887 A JP2249887 A JP 2249887A JP H0693208 B2 JPH0693208 B2 JP H0693208B2
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英昭 川村
謙太郎 藤林
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フアナツク株式会社
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • GPHYSICS
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    • G05B2219/43122Adapt speed, feed as function of duration of transmission of instruction
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    • G05B2219/49382Movement reciprocating

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、固定サイクルで往復動作を繰返し行う数値制
御方法に関し、特に、該動作におけるサーボ系の遅れを
補正する方法に関する。
従来の技術 第5図(a),(b)に示すように、ワーク30面に対
し、砥石やジググラインダ等の工具軌跡31が示すように
往復動作を繰返しさせて、研削盤で研削を行うスイング
動作やオシレーション動作を行う場合、または、第5図
(c)に示すように、ドリル33を往復動作34させて多数
の穴あけ動作を行う場合に、固定サイクルによって数値
制御される場合が多い。
発明が解決しようとする問題点 こうした往復動作をサーボモータで行うと、サーボ遅れ
があるため、工具を目標点まで移動させるためには、減
速停止させる必要がある。しかし、減速停止させると加
工時間が長くなるという欠点がでてくる。
第6図はこのような減速停止させる場合の移動指令35と
実際のサーボモータの移動36を説明するための説明図
で、縦軸に速度V、横軸に時間tをとっており、設定さ
れた速度で目標点までの往動の指令35が出されると、該
指令に応じて分配処理が行われ、加減速制御部で加減速
制御されて、第6図破線36で示されるように、サーボ系
に対して移動指令が出されることとなる。そして、往動
の目標位置まで達しサーボモータが停止すると、逆転指
令即ち復動の指令が出され、同様に加減速制御されてサ
ーボモータは駆動されることとなる。このような加減速
制御を行い、サーボモータを往動,復動の目標位置に減
速停止させるようにすると、減速区間aだけ加工時間が
長くなることとなる。
また、加減速制御を行わない場合には、第7図に示すよ
うに、往及び復の移動指令35に対し、サーボ遅れがある
ため、サーボモータの移動は第7図破線37で示すような
動きとなる。そのために、数値制御装置からサーボ回路
のエラーレジスタに往動の移動指令(+)がすべて出力
された後、復動の移動指令(−)が出力されると、サー
ボモータが追従しないため、エラーレジスタには、位置
偏差量として往動のプラスの移動指令が残っているにも
かかわらず、復動のマイナスの移動指令が入力されるこ
ととなり、位置偏差量としてエラーレジスタに残ってい
たプラスの量が入力された復動のマイナス指令により打
消され、その結果、サーボモータは指令目標位置に達す
る前に反転してしまうこととなる。また、復動から往動
に変るときも同様なことが生じることとなる。そのた
め、第8図に示すように、往動の目標位置P1と復動の目
標位置P2間を工具が往復動する場合、指令軌跡38は破線
で示すようになっているにもかかわらず、実際の工具軌
跡39は実線で示すように目標位置P1,P2に達する前で反
転してしまうこととなる。
そこで、本願発明の目的は、往復動作の繰返し制御にお
いて、上述した従来技術の欠点を改善し、加工時間が短
くて、目標位置を往復動できるようなサーボ遅れ補正方
法を提供することにある。
問題点を解決するための手段と作用 第1図は、本発明の動作原理を説明する説明図で、往復
動作の繰返し指令として、送り速度+V0で移動量S0の往
動の往動指令及び送り速度−V0で移動量S0の往動指令の
固定サイクル指令が入力されると、数値制御装置は、送
り速度+V0で往方向(第1図の例ではプラス方向)に移
動量がS0になるまでパルス分配を行う。即ち、期間T
0(=S0÷V0)だけパルス分配を行い、次に、送り速度
−V0で復動作を行い、移動量がS0、即ち期間T0だけパル
ス分配を行うこととなるが、サーボ遅れがあるため、サ
ーボモータの移動は第1図破線RV0で示すように指令が
遅れて移動することとなる。そのため、プラス方向に送
り速度V0の指令が出されてから期間T0が経過し、時間t1
で速度指令が−V0になった時点では、サーボ回路内のエ
ラーレジスタ内にはまだプラス方向の移動量、即ち位置
偏差量が残っているにもかかわらず、マイナス方向の指
令がエラーレジスタに入力される。そのため、エラーレ
ジスタはその間にサーボモータがプラス方向に移動して
減算される分と新しく入力されたマイナス方向の指令パ
ルスによって減算され、時間t2で「0」になったとす
る。即ち、この時間t2で位置偏差量が「0」になったと
する。このことは、プラス方向へのすべての指令量から
時間t1からt2の期間T0′に出されたマイナス方向の指令
量を減算して、エラーレジスタの値(位置偏差量)が
「0」になったものであるから(指令された移動量とフ
ィードバックされてきた実際の移動量の差である位置偏
差が「0」であるということは、指令された移動量だけ
実際に移動していることを意味するから)、サーボモー
タはこの期間T0′のマイナス方向への移動量T0′×V0
ES0(移動方向指令が切り替わってから位置偏差が
「0」になるまでの間に数値制御装置が出力する移動
量)だけプラス方向に移動しなかったことを意味する。
即ち、数値制御装置から出力された移動量に対し、サー
ボモータの行きたりない量を示し、サーボモータはプラ
ス方向への目標位置よりES0だけ手前から引き返す現象
が生じることとなる。そこで、本発明においては、次の
往復動の周期においては、上記移動不足量ES0をパルス
分配の周期T0で除し、この値を指令速度V0に加算して新
しい送り速度V1とする。
V1=V0+(ES0/T0) この新しい送り速度V1によりプログラムで指令された周
期T0でプラス,マイナスに移動指令を出し、前回と同
様、指令が+V1から−V1に変ってからエラーレジスタの
値(位置偏差量)が「0」になる期間T1′を求めると、
往復動作におけるサーボモータのプラス方向への移動量
S1は S1=V1×T0−T1′×V1=V1×T0−ES1 となる。
そこで、プログラム指令のプラス方向への移動量(マイ
ナス方向も移動量は同じ)S0と上記速度変更したときの
移動量S1との差S0−S1が所定値以下になるまで、往復動
毎に上述のように指令送り速度の変更を行ない、所定値
以下になった後は、そのときの指令送り速度Vnでプログ
ラム指令の期間T0プラス方向及びマイナス方向にパルス
を分配すればサーボモータはほぼ目標位置まで往復動作
を行うこととなる。
そこで、本願第一の本発明は、プログラム指令より往動
または復動に要する移動時間を求め、サーボ回路内の指
令位置と実際の位置との差である位置偏差量を記憶する
エラーレジスタの値を監視し復動指令が出されてから上
記位置偏差量がゼロになるまでの間の移動指令量を求め
(復動指令が出されてから位置偏差量がゼロになるまで
の間にエラーレジスタに入力された移動指令量か、また
は指令送り速度に復動指令が出されてから上記位置偏差
量がゼロになるまでの時間を乗じることによって求
め)、該移動指令量に応じて次回の往復動の指令の指令
送り速度を増加させ、上記移動時間だけ往動作,復動作
を行わせ、サーボモータの往動の移動量とプログラム指
令の往または復の移動量との差が所定の量より小さくな
ると、その後はそのときの指令送り速度で上記移動時間
の往復動作を行わせることによってサーボ遅れ補正を行
うものである。
また、第2の発明は、プログラム指令より往動または復
動に要する移動時間を求め、サーボ回路内の指令位置と
実際の位置との差である位置偏差量を記憶するエラーレ
ジスタに入力された移動指令を算し、往動指令から復動
指令に切換えられてから上記エラーレジスタに記憶する
位置偏差量がゼロになったときにおける上記エラーレジ
スタに入力された移動指令の積算値より実際の往動位置
を求め、プログラムで指令された往動位置から上記実際
の往動位置を減じて指令位置と実際のプログラムの差を
求め、該差に応じて次回の往復動の指令送り速度を増加
させ、上記移動時間だけ往動作,復動作を行わせ、上記
指令位置と実際の位置の差が所定の量より小さくなる
と、その後はそのときの指令送り速度で上記移動時間の
往復動作を行わせることによってサーボ遅れ補正を行う
ようにしたものである。
実施例 第2図は、本発明を実施する一実施例のシステム構成の
要部ブロック図で、1は数値制御装置(以下、NCとい
う)で、2は該数値制御装置1で制御されるサーボ回
路、3はサーボ回路2により駆動制御されるサーボモー
タで、該サーボモータ3で往復動作が制御される。4は
位置検出器で、サーボモータ3の位置を検出し、サーボ
回路2内のエラーレジスタ21に入力されている。なお、
他の軸のサーボ回路2,サーボモータ3,位置検出器4は省
略している。
NC1は中央処理装置(以下、CPUという)10,制御プログ
ラムを記憶するROM11,データの一時記憶等の利用される
RAM12,NC加工プログラムや各種パラメータを記憶する不
揮発性メモリ13,サーボインターフェイス14,手操作入力
装置15,NCテープよりNC加工プログラムを読むテープリ
ーダ16等がバス17で接続されている。そして、サーボイ
ンターフェイス14には上記サーボ回路2が接続され、該
サーボインターフェイス14を介してNC1から該サーボ回
路2のエラーレジスタ21へ移動指令のパルスが入力さ
れ、また、エラーレジスタ21の値はNC1によって読取れ
るようになっている。
次に、本実施例の動作を第3図の動作フローチャートと
共に説明する。NC1は不揮発性メモリ13またはテープリ
ーダ16よりNC加工プログラムを読取り、上述した往復動
作の固定サイクル指令が読取られると、該指令で指令さ
れた指令送り速度V0をレジスタVに記憶させ(ステップ
S1)、また、指令移動量S0(往及び復の移動量)を指令
送り速度V0で割り、往動,復動に要する時間T0を求め、
レジスタTに該時間T0を格納する(ステップS2)。そし
て、上記レジスタVに記憶された速度(始めはプログラ
ム指令送り速度V0)でサーボインターフェイス14を介し
てサーボ回路2へパルスを出力し、かつ、レジスタTに
格納されている往動または復動に要する時間T0をタイマ
ーTR1にセットしスタートさせる(ステップS3)。そし
て、CPU10は該タイマーTR1がタイムアップしたか否か判
断する。その間、サーボ回路2のエラーレジスタ21には
レジスタVに記憶された速度でパルス分配を受け、サー
ボ回路2はサーボモータ3を駆動し往動させる。サーボ
モータ3が駆動されると、位置検出器4は回転を検出し
パルスを発生してエラーレジスタ21から減算する。かく
して、タイマーTR1がタイムアップすると(ステップS
4)。CPU10はレジスタVに記憶されてい速度で復方向
(マイナス方向)に駆動すると共にタイマーTR1にレジ
スタTに記憶された時間T0をセットしスタートさせ、か
つ、タイマーTR2をリセットしスタートさせる(ステッ
プS5)。そして、CPU10はサーボ回路2のエラーレジス
タ21が「0」になったか否か監視し(ステップS6)、位
置偏差量が「0」になる点、即ち第1図のt2点に達した
か否かを検出し、エラーレジスタ21が「0」になると、
タイマーTR2を停止させ、該タイマーTR2の値を読む(ス
テップS7)。該タイマーTR2は、往動作から復動作に切
換った時点(ステップS5)からの経過時間を意味してい
るから、第1図におけるT0′を意味する。そこで、現在
の送り速度、即ちレジスタVに格納されている速度に上
記タイマーTR2の値を乗じ、第1図でES0で示す、NC1か
ら出力された移動量に対し行きたりない量を求め、レジ
スタESに格納する(ステップS8)。次に、現在の指令送
り速度(レジスタVに格納されている速度)に往動(ま
たは復動)の指令期間T0を乗じ、この値から上記レジス
タESの値を減じ、得られた値(実際の移動量)をプログ
ラムで指令された往動または復動の移動量S0から減じ、
その値が所定値e1より小さいか否か判断する(ステップ
S9)。即ち、現在の指令送り速度V(レジスタVに格納
されている値であり、説明を簡単にするためにこの値も
速度Vとして記す。)で期間T0間に出力された値V×T0
はNC1がエラーレジスタ21に往方向(プラス方向)に出
力した値であり、そして、上記レジスタESの値は、NC1
が復方向(マイナス方向)に、エラーレジスタ21が
「0」になるまで出力した値であるから、サーボモータ
3の実際の往方向への移動量は(V×T0−ES)となる。
この値とプログラム指令の往方向への移動量S0との差が
サーボモータ3が目標値まで行きたりない分を示すこと
となり、ステップS9によってこの行きたりない分が所定
値e1より小さくなったか否かを判断するものである。ス
テップS9でNOであれば、ステップS10へ進み、レジスタE
Sの値から前回の往復動時における往動から復動に切換
えられて、エラーレジスタ21が「0」になるまでに移動
した量、即ちNC指令移動量に対し行きたりない量を記憶
するレジスタES′の値を差引き、この値が所定値e2より
小さいか否か判断する。
始めは、レジスタES′は「0」であるからこの判断はNO
となり、ステップS13へ進む。ステップS13ではレジスタ
ESの値をレジスタES′へ格納し、タイマーTR1がタイム
アップし、復動作が終了したか否か判断し(ステップS1
4)、終了すると、固定サイクル終了指令が出されてい
なければ再びステップS3へ移行する。そして、前回と同
様ステップS3〜S9の処理を行う。そして、ステップS10
で、レジスタESとレジスタES′との差が所定値e2より小
さくなると、レジスタESの値を往動または復動のプログ
ラム指令期間T0で除し(ステップS11)、求められた値
vをレジスタVに加算し、新しい指令送り速度Vを求め
る(ステップS12)。即ち、NC1からの指令移動量に対し
サーボモータ3が行きたりない量ESを補正するように指
令送り速度Vを速くすることとなり、そして、タイマー
TR1がタイムアップし(ステップS14)、次の往復動作時
にはこの新しい指令送り速度Vで期間T0間出力されるか
ら、前回NC1からの指令に対し、サーボモータ3が行き
たりなかった分だけ加算されてNC1からは移動指令が出
力されることとなる。なお、ステップS10の処理は、速
度変化が生じたとき、安定するまで待つために設けられ
たものであって、必ずしも必要なステップではない。も
し、このステップ10を設けなければ、ステップS9でNOで
あれば、ステップS11へ移行し、ステップS11からステッ
プS12,S14へと移行させるようにすればよい。この場合
に1往復動毎に指令送り速度Vが変ることとなる。
以上の処理を繰返し、ステップS9においてプログラム指
令移動量S0に対し、サーボモータの移動量(V×T0−E
S)が近づき、その差が所定値e1以下になると、ステッ
プS16へ進み、タイマーTR1がタイムアップしたか否か判
断し、タイムアップすると固定サイクル終了指令が入力
されるまでレジスタVに記憶されている更新された指令
送り速度VでレジスタTに記憶された期間T0で往復動を
行う固定サイクルを繰返すこととなる。(ステップS17,
S18) なお、上記実施例では、ステップS5〜S8で、復動の指令
が出されてからエラーレジスタが0になるまでの時間を
タイマーTR2で求め、NC1から出力されたプラス方向への
移動量に対し、サーボモータの行きたりない量ESを上記
タイマーTR2の経過時間とそのときの指令送り速度Vよ
り求めたが、この代りにステップS5で復動作を開始して
からエラーレジスタが「0」になるまで、NC1から出力
した移動量(エラーレジスタに入力された移動指令量)
を求めて直接ESを求めても良い。
以上の実施例は、NC1において加減速制御を行わない場
合の実施例であったが、次に、加減速制御を行う場合に
ついて、第4図の動作処理フローチャートと共に説明す
る。この場合、加減速制御部から出力されるパルスを積
算して現在値を検出する加減速制御出力積算カウンタB
を利用していきたりない量ESを求めるようにする。
まず、前述と同様、往復動作の固定サイクル指令がプロ
グラムより読取られると、該指令で指令された指令送り
速度V0をレジスタVに記憶させると共に往復動における
往動指令位置、即ち、往動によって移動すべき目標位置
をレジスタAに記憶させる(ステップS21)。次に第3
図に示した加減速制御を行わない場合のステップS2と同
様にプログラムで指令された往復動位置より求められる
その往復動の移動量S0を指令送り速度V0で除し、往動、
復動に要する時間T0をレジスタTを格納する(ステップ
S23)。そして、第3図で示した動作と同じように、レ
ジスタVに記憶させた指令送り速度でサーボ回路へ往動
のパルス分配を開始し、タイマーTR1に、レジスタTに
記憶された時間T0をセットしスタートさせ(ステップS2
3)、タイマーTR1がタイムアップすると(ステップS2
4)、レジスタVに記憶された指令送り速度V(以下レ
ジスタVに記憶された速度をVとする)で復動のパルス
を出力しタイマーTR1に時間T0をセットし再びスタート
させ(ステップS25)、サーボ回路2中のエラーレジス
タ21が「0」か否か判断する。即ち、往動のパルス分配
が行われると加減速制御部では加減速制御を行って、サ
ーボ回路2中のエラーレジスタ21に加減速制御後のパル
スを加算することとなり、エラーレジスタ21に該パルス
が蓄積され、位置偏差量となり、サーボモータ3は駆動
され往動を行う。そして、位置検出器4からはサーボモ
ータ3の移動と共にパルスを発生し、エラーレジスタ21
から減算され、移動指令に対し追従することとなる。か
くして、指令送り速度Vで指令期間T0だけパルス分配が
終了し、復動指令のパルスが加減速制御部に入力され、
加減速制御部からは減速制御されたパルスがエラーレジ
スタ21に入力され、その後、加減速制御部からは復動の
指令(往動指令をプラス、復動指令をマイナスとする)
が出され、エラーレジスタ21の値から減算されることと
なる。即ち、往動指令から復動指令に切換った時点で
は、エラーレジスタ21には、始めプラスのパルスが加算
され、その後マイナスのパルスが加算されることとな
る。一方、エラーレジスタ21は位置検出器4からのフィ
ードバックパルスにより減算されるので、該エラーレジ
スタ21はその内「0」となる。このエラーレジスタ21の
値が「0」になるまでは、サーボモータ3は往復動作を
行っており、エラーレジスタ21の値が「0」になったこ
とは、往復動作が終了したことを意味し、かつ、このと
き加減速制御回路からの出力を積算する積算カウンタB
の値は、サーボモータ3の現在位置、即ち工具の現在位
置を示すこととなる。換言すると、加減速制御回路から
出力された移動指令位置を積算カウンタBは示してお
り、かつ、この移動指令が加算され、エラーレジスタ21
が「0」になったことは、サーボモータ3即ち工具がこ
の積算カウンタBで示される位置に達していることを意
味する。そこで、ステップS26でエラーレジスタ21が
「0」になると、上記積算カウンタBの値を読取り(ス
テップS27)、レジスタAに記憶していた往動の指令位
置(この位置をAとする)より読取った積算カウンタB
の値(この値をBとする)を減算すれば、往動指令位置
Aに対し、工具が行きたりない量を意味し、この行きた
りない量をレジスタESに記憶させる(ステップS28)。
次に、このレジスタESの値が所定値e1より小さいか否か
判断し(ステップS29)、小さくなければ、第3図で示
した処理のステップS10〜S15と同じ処理ステップS30〜S
35の処理を行い、再びステップS23以下の処理を行う。
即ち、行きたりない量ESを補正するために送り速度Vを
上昇させることとなる。この点は第3図で説明した場合
と同じである。又、ステップS29で行きたりない量ESが
所定値e1より小さい場合は、第3図のステップS16〜S18
と同じ処理、即ちタイマーTR1がタイムアップした後、
レジスタVに記憶されている送り速度で固定サイクルを
終了指令が出されるまで続けることとなる(ステップS3
6〜S38)。
発明の効果 以上述べたように、本発明は、サーボ遅れに応じ、送り
速度を増大させ、往動,復動の各々の移動指令期間はプ
ログラムで指令される移動量と速度で決まる期間出力す
るようにしたから、加工時間が遅くなることはなく、か
つ、目標位置間を往復し、加工残しを生じることはな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を説明する説明図、第2図は本発
明を実施する一実施例のシステム構成図、第3図は加減
速制御を行わない場合の実施例の動作フローチャート、
第4図は加減速制御を行う場合の実施例の動作フローチ
ャート、第5図(a)〜(c)は本発明が適用しようと
する加工の説明図、第6図は加減速制御を行った往復運
動の従来の説明図、第7図は加減速制御を行わない従来
の往復運動の説明図、第8図は加減速制御を行わない場
合の従来の往復運動の移動指令と実際の移動との関係を
説明する説明図である。 1……数値制御装置、2……サーボ回路、3……サーボ
モータ、4……位置検出器、V0,V1……指令送り速度、R
V0,RV1……実際のサーボモータの送り速度、T0……往動
または復動の指令期間。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】往復動作を固定サイクルで繰返し行う数値
    制御方法において、プログラム指令より往動または復動
    に要する移動時間を求め、サーボ回路内の指令位置と実
    際の位置との差である位置偏差量を記憶するエラーレジ
    スタの値を監視し復動指令が出されてから上記位置偏差
    量がゼロになるまでの間の移動指令量を求め、該移動指
    令量に応じて次回の往復動の指令送り速度を増加させ、
    上記移動時間だけ往動作、復動作を行わせ、サーボモー
    タの往動の移動量とプログラム指令の往または復の移動
    量との差が所定の量より小さくなると、その後はそのと
    きの指令送り速度で上記移動時間の往復動作を行わせる
    サーボ遅れ補正方法。
  2. 【請求項2】上記サーボモータの往動の移動量は、当該
    往復動の指令送り速度に上記移動時間を乗じたものか
    ら、復動指令が出されてから上記位置偏差量がゼロにな
    るまでの間の移動指令量を減じることによって求める特
    許請求の範囲第1項記載のサーボ遅れ補正方法。
  3. 【請求項3】復動指令が出されてから上記位置偏差量が
    ゼロになるまでの間の移動指令量は、復動指令が出され
    てから上記位置偏差量がゼロになるまでの時間に指令送
    り速度を乗じて求める特許請求の範囲第1項または第2
    項記載のサーボ遅れ補正方法。
  4. 【請求項4】復動指令が出されてから上記位置偏差量が
    ゼロになるまでの間の移動指令量は、復動指令が出され
    てから上記位置偏差量がゼロになるまでの間に上記エラ
    ーレジスタに入力された移動量を積算して求める特許請
    求の範囲第1項または第2項記載のサーボ遅れ補正方
    法。
  5. 【請求項5】往復動作を固定サイクルで繰返し行う数値
    制御方法において、プログラム指令より往動または復動
    に要する移動時間を求め、サーボ回路内の指令位置と実
    際の位置との差である位置偏差量を記憶するエラーレジ
    スタに入力された移動指令を積算し、往動指令から復動
    指令に切換えられてから上記エラーレジスタに記憶する
    位置偏差量がゼロになったときにおける上記エラーレジ
    スタに入力された移動指令の積算値より実際の往動位置
    を求め、プログラムで指令された往動位置から上記実際
    の往動位置を減じて指令位置と実際の位置の差を求め、
    該差に応じて次回の往復動の指令送り速度を増加させ、
    上記移動時間だけ往動作,復動作を行わせ、上記指令位
    置と実際の位置の差が所定の量より小さくなると、その
    後はそのときの指令送り速度で上記移動時間の往復動作
    を行わせるサーボ遅れ補正方法。
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