JPH10225157A - Numeric controller with deviation counter - Google Patents

Numeric controller with deviation counter

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JPH10225157A
JPH10225157A JP6168097A JP6168097A JPH10225157A JP H10225157 A JPH10225157 A JP H10225157A JP 6168097 A JP6168097 A JP 6168097A JP 6168097 A JP6168097 A JP 6168097A JP H10225157 A JPH10225157 A JP H10225157A
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JP
Japan
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stop
time
deviation counter
curve
speed
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JP6168097A
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Japanese (ja)
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Takeshi Orii
武 折井
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Individual
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance stability during a stop by interposing a function calculator between a deviation counter and a DC converter and providing a servo motor with a speed command determined according to a specified calculation formula thereby shortening the settling time. SOLUTION: A function calculator 12, comprising a microcomputer or a signal processor, is interposed between a deviation counter 3 and a DC converter 5. The function calculator 12 receives the count 4 of the deviation counter 3 and delivers a speed command value 13, calculated according to an expression V=K.Z<n> (n=0.7-0.9) to the DC converter 5. In the expression, V: speed command value, K: proportional constant (the speed command value is proportional to the rotational speed of a servo motor when time lag is neglected), Z: count of the deviation counter). Since the settling time can be shortened, a high speed machine tool or industrial robot employing a numeric controller with a deviation counter can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】偏差カウンタを用いた数値制御装
置は、工作機械、産業用ロボットなどの移動距離または
回転角度の停止位置制御に一般的に利用されている。
2. Description of the Related Art Numerical controllers using a deviation counter are generally used for controlling a stop position of a moving distance or a rotation angle of a machine tool, an industrial robot or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の偏差カウンタを用いた公知の数値
制御装置のブロック図を図1に示す。図1について説明
すると、1は発振回路で、2は発振回路が出力する発振
パルス、3は偏差カウンタである。発振回路1が出力す
る発振パルス2を、偏差カウンタ3が加算カウントする
ようになっている。4は偏差カウンタのカウント値であ
る。5はD/Aコンバータで、6は速度指令である。D
/Aコンバータ5は、偏差カウンタ3のカウント値4を
入力して、カウント値4に比例する電圧に変換して、速
度指令6に変換するようになっている。7はサーボドラ
イバ、8はモータ、9はモータの動力である。10はロ
ータリエンコーダで、モータ8の回転軸に連結してあっ
て、モータ8の回転軸の回転角度に対応して、たとえば
1回転当たり1000パルスのパルスを発生するように
なっている。11はロータリエンコーダ10の発生パル
スである。サーボドライバ7は、発生パルス11を、モ
ータ8の回転速度のフィードバックとして入力し、モー
タ8の回転速度が、速度指令値6に対応した回転速度と
なるように、動力9を制御する。サーボドライバ7とモ
ータ8、動力9、ロータリエンコーダ10などを組み合
わせた装置一式をサーボモータと呼んでいる。偏差カウ
ンタ3は、発生パルス11のパルス数を減算カウントす
るようになっている。この構造によって、偏差カウンタ
3は、発振回路1の発振パルス数と、ロータリエンコー
ダ10の発生パルス数との差のカウント値4を出力する
ようになっている。そして、偏差カウンタのカウント値
4に対応した回転速度で、モータが回転する構造になっ
ている。図2の実線は、発振パルス2のパルス毎秒であ
る。図2の点線は、発生パルス11の毎秒パルス数を示
す。図2は横軸に時間をとり、縦軸にパルス毎秒を示し
ている。図2のp点は発振回路1の発振が停止した点
で、q点はロータリエンコーダ10の発生パルス11が
停止した点、すなわちサーボモータの停止点である。偏
差カウンタを用いた数値制御装置においては、発振回路
1の発振が停止したp点から、サーボモータの回転が停
止したq点にいたる時間を、停止安定時間と称してい
る。停止安定時間は、通常0.1秒を要しており、最短
でも0.05秒以上が必要とされている。そのため、高
頻度で作動する機械装置の数値制御装置としては、重大
な欠点となっている。また従来技術として、物体を高速
に移動するための速度曲線として、各種のカム曲線が提
案されている。サーボモータの回転速度制御は、フィー
ドッバック制御であるので、サーボモータに速度指令を
与えてから、サーボモータが速度指令に対応する回転速
度になるまでには時間的遅れがある。遅れ時間のあるサ
ーボモータを、短時間に安定に停止させるためには、停
止点の加速度変化率を充分小さくするような、加速度変
化の少ない速度曲線が適当である。
2. Description of the Related Art FIG. 1 is a block diagram of a known numerical controller using a conventional deviation counter. Referring to FIG. 1, 1 is an oscillation circuit, 2 is an oscillation pulse output from the oscillation circuit, and 3 is a deviation counter. The deviation counter 3 adds and counts the oscillation pulse 2 output from the oscillation circuit 1. 4 is the count value of the deviation counter. 5 is a D / A converter, and 6 is a speed command. D
The / A converter 5 receives the count value 4 of the deviation counter 3, converts it into a voltage proportional to the count value 4, and converts it into a speed command 6. 7 is a servo driver, 8 is a motor, and 9 is the power of the motor. Reference numeral 10 denotes a rotary encoder, which is connected to the rotation shaft of the motor 8 and generates, for example, 1000 pulses per rotation in accordance with the rotation angle of the rotation shaft of the motor 8. Reference numeral 11 denotes a pulse generated by the rotary encoder 10. The servo driver 7 inputs the generated pulse 11 as feedback of the rotation speed of the motor 8 and controls the power 9 so that the rotation speed of the motor 8 becomes a rotation speed corresponding to the speed command value 6. A set of devices combining the servo driver 7, the motor 8, the power 9, the rotary encoder 10, and the like is called a servo motor. The deviation counter 3 counts down the number of generated pulses 11. With this structure, the deviation counter 3 outputs a count value 4 of a difference between the number of oscillation pulses of the oscillation circuit 1 and the number of pulses generated by the rotary encoder 10. The motor rotates at a rotation speed corresponding to the count value 4 of the deviation counter. The solid line in FIG. 2 indicates the pulse of the oscillation pulse 2 per second. The dotted line in FIG. 2 indicates the number of generated pulses 11 per second. FIG. 2 shows time on the horizontal axis and pulse per second on the vertical axis. In FIG. 2, a point p is a point where the oscillation of the oscillation circuit 1 stops, and a point q is a point where the generated pulse 11 of the rotary encoder 10 stops, that is, a stop point of the servomotor. In a numerical control device using a deviation counter, the time from the point p at which the oscillation of the oscillation circuit 1 stops to the point q at which the rotation of the servomotor stops is referred to as a stop stabilization time. The stop stabilization time usually requires 0.1 seconds, and at least 0.05 seconds or more is required. Therefore, it is a serious drawback as a numerical control device for a mechanical device that operates at a high frequency. As a conventional technique, various cam curves have been proposed as speed curves for moving an object at high speed. Since the rotation speed control of the servo motor is a feedback control, there is a time delay from when a speed command is given to the servo motor to when the servo motor reaches a rotation speed corresponding to the speed command. In order to stably stop the servomotor with a delay time in a short time, a speed curve with a small change in acceleration, which sufficiently reduces the rate of change in acceleration at the stop point, is appropriate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この停止安
定時間を短時間とすることによって、高頻度に作動する
工作機械または産業用ロボットの数値制御装置として、
有効な数値制御装置を提供するものである。本発明は、
有効な速度曲線を用いることによって、停止安定時間を
短時間とし、停止時の安定性のよい数値制御装置を提供
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a numerical control device for a machine tool or an industrial robot which operates frequently by shortening the stop stabilization time.
An effective numerical control device is provided. The present invention
By using an effective speed curve, it is possible to shorten the stop stabilization time and provide a numerical control device with good stability at the stop.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】図3は、図2のp点から
q点にいたるまでの、加速度変化率と加速度、速度の各
種曲線を示す。A曲線は、偏差カウンタを用いた従来の
曲線の理論値を示したものである。停止時の安定性は良
好であるが、停止安定時間が冗長となる欠点がある。B
曲線は、本発明が実施しようとする曲線で、加速度変化
率が停止点に向かって減少して、停止点の加速度変化率
が0となるようにした速度曲線である。停止時の安定性
がよく、停止安定時間を短時間とすることができる。C
曲線は、加速度変化率を一定とした曲線で、停止点の加
速度変化率が0とならないために、停止時の安定性が良
くないので、停止安定時間を長くせざるを得ない曲線で
ある。図3のD曲線は、カム曲線として一般に採用され
ている変形台形曲線または変形正弦曲線の減速時の曲線
を示す。カム曲線の停止点の加速度変化率が大きいため
に、停止時の安定性が悪く、実用上は停止安定時間を長
くせざるを得ない。以下、B曲線についいて、p点から
q点にいたるまでの、経過について検討する。図4は、
B曲線の計算上の曲線で、上から、加速度変化率、加速
度、速度の各曲線を示す。横軸は時間軸であるが、停止
点qの経過時間tを0とし、q点より左の時間は負数と
なる。時間軸上の任意の点の時間を−tとして、−tに
おける、加速度と速度、パルス数について、計算する。
数値制御装置においては、長さに代わって、長さに対応
するパルス数について制御するので、加速度の単位はパ
ルス毎秒毎秒であり、速度の単位はパルス毎秒である。
また時間軸は停止点qを0として、それより左は負数で
あるので、p点は負数時間となる。停止点からの負の経
過時間を−t秒とする。加速度をaパルス毎秒毎秒、速
度をvパルス毎秒、停止点からのパルス数をSとする
と、パルス数Sは、S≦0すなわち負数となる。また、
加速度変化率は、加速度の微分値であるので、加速度変
化率は、δa/δtとなる。加速度変化率を直線変化と
し、その変化率を−βとすると、δa/δt=−β・t
(式1)となる。経過時間は−tであるので、右辺は
正の数値になる。(式1)から、δa=(−β・t)δ
t (式2)である。加速度aは、加速度変化率の積分
値であるので、a=∫δa+C となる。t=0の点に
おいて、加速度は0であるので、C=0である。δaに
(式2)とC=0を代入すると、a=∫(−β・t)δ
tとなる。この積分式を計算すると、 a=−β・t
/2 (式3)となる。−tは二乗すると正になるので
右辺は負数となる。加速度aの負数は減速度である。速
度vは、加速度の積分値であるので、v=∫a・δt+
C となる。t=0の点において、速度は0であるの
で、C=0である。aに(式3)の右辺とC=0を代入
すると、v=∫(−β・t/2)δtとなる。この積
分式を計算すると、v=−β・t/6 (式4)であ
る。−tの3乗は負数であるので、−tについて計算す
ると、右辺は正になる。パルス数Sは、速度の積分値で
あるので、S=∫v・δt+C となる。t=0の点に
おいて、パルス数は0であるので、C=0である。vに
(式4)の右辺とC=0を代入すると、S=∫(−β・
/6)δtとなる。この積分式を計算すると、 −
S=β・t/24 (式5)となる。パルス数Sから
経過時間tを求めると、(式5)から ±t={(−
S)・24/β}1/4計算上の時間tは、負の時間で
あるので、−tをとると、−t={(−S)・24/
β}1/4 (式6)となる。(式6)において、S>
0 のときは、右辺は虚数となり成立しない。(式6)
を、t=−{(−S)・24/β}1/4として、(式
4)のtに代入すると、v=−β[−{(−S)・24
/β}1/4/6負数の3乗は負数であるので、v
=β[{(−S)・24/β}1/4/6となる。
定数をまとめると、v={β(24/β)3/4/6}
(−S)3/4定数をρとすると、{β(24/β)
3/4/6}=ρとなり、(式6)は、v=ρ・(−
S)3/4 (式7)となる。(式7)は、S>0のと
きは、右辺が虚数となり成立しない、S≦0すなわちS
が負数または0のときに成立する。計算方法として、停
止点を原点として計算したので、停止点までのカウント
数は負数になったが、図1の偏差カウンタ3のカウント
数4をZとすると、−S=Zとなり、(式7)は、 v
=ρ・Z3/4 (式8)となる。
FIG. 3 shows various curves of the rate of change of acceleration, acceleration, and speed from point p to point q in FIG. The curve A shows the theoretical value of a conventional curve using a deviation counter. Although the stability at the time of stopping is good, there is a disadvantage that the stopping stabilization time becomes redundant. B
The curve is a curve to be implemented by the present invention, and is a speed curve in which the rate of change in acceleration decreases toward the stop point and the rate of change in acceleration at the stop point becomes zero. The stability at the time of stop is good, and the stop stabilization time can be shortened. C
The curve is a curve in which the rate of change in acceleration is constant. Since the rate of change in acceleration at the stop point does not become 0, the stability at the time of stopping is not good. The curve D in FIG. 3 shows a curve at the time of deceleration of a deformed trapezoidal curve or a deformed sine curve generally adopted as a cam curve. Since the rate of change in acceleration at the stop point of the cam curve is large, the stability at the time of stop is poor, and the stop stabilization time has to be lengthened in practical use. The progress of the curve B from point p to point q will be discussed below. FIG.
In the calculation curve of the B curve, each curve of the acceleration change rate, the acceleration, and the speed is shown from the top. The horizontal axis is the time axis, and the elapsed time t of the stop point q is set to 0, and the time to the left of the q point is a negative number. Assuming that the time at an arbitrary point on the time axis is -t, the acceleration, velocity, and pulse number at -t are calculated.
In the numerical control device, the number of pulses corresponding to the length is controlled instead of the length, so that the unit of acceleration is pulse per second and the unit of speed is pulse per second.
Further, on the time axis, the stop point q is set to 0 and the left side is a negative number, so the point p is a negative time. The negative elapsed time from the stop point is -t seconds. If the acceleration is a pulse per second, the speed is v pulse per second, and the number of pulses from the stop point is S, the pulse number S is S ≦ 0, that is, a negative number. Also,
Since the acceleration change rate is a differential value of the acceleration, the acceleration change rate is δa / δt. Assuming that the acceleration change rate is a linear change and the change rate is −β, δa / δt = −β · t
(Equation 1) is obtained. Since the elapsed time is -t, the right side is a positive numerical value. From (Equation 1), δa = (− β · t) δ
t (Equation 2). Since the acceleration a is an integral value of the acceleration change rate, a = ∫δa + C. At the point of t = 0, since the acceleration is 0, C = 0. Substituting (Equation 2) and C = 0 into δa, a = ∫ (−β · t) δ
t. When this integral equation is calculated, a = −β · t 2
/ 2 (Equation 3). Since −t becomes positive when squared, the right side becomes a negative number. The negative number of the acceleration a is the deceleration. Since the speed v is an integral value of the acceleration, v = ∫a · δt +
C. At the point of t = 0, the speed is 0, so C = 0. Substituting the right side and C = 0 (Equation 3) in a, v = ∫ a (-β · t 2/2) δt. When calculating this integral equation is v = -β · t 3/6 ( Equation 4). Since the cube of −t is a negative number, the calculation on −t is positive on the right side. Since the pulse number S is an integral value of the speed, S = ∫v · δt + C. At the point of t = 0, the number of pulses is 0, so C = 0. Substituting the right side of (Equation 4) and C = 0 into v, S = 、 (− β ·
a t 3/6) δt. When calculating this integral equation, −
S = the β · t 4/24 (Equation 5). When the elapsed time t is calculated from the number of pulses S, the following equation is obtained from (Equation 5).
S) · 24 / β} Since the time t in the calculation is a negative time, taking −t gives −t = {(− S) · 24 /
β} 1/4 (Equation 6). In (Equation 6), S>
When it is 0, the right side is an imaginary number and is not satisfied. (Equation 6)
Is set to t = − {(− S) · 24 / β} 1/4 , and substituted into t in (Equation 4), v = −β [− {(− S) · 24
/ Beta} 1/4] Since 3/6 negative cubed is a negative number, v
= Β [{(- S) · 24 / β} 1/4] of 3/6.
To summarize the constants, v = {β (24 / β) 3/4 / 6}
(−S) Assuming that the constant is ρ, Δβ (24 / β)
3/4/6 } = ρ, and (Equation 6) gives v = ρ · (−
S) 3/4 (Equation 7). (Equation 7) does not hold when S> 0 because the right-hand side is an imaginary number and is not satisfied.
Is a negative number or 0. As the calculation method, since the calculation was performed with the stop point as the origin, the count number up to the stop point was a negative number. However, if the count number 4 of the deviation counter 3 in FIG. ) Is v
= Ρ · Z 3/4 (Equation 8).

【0005】[0005]

【作 用】サーボモータの回転速度は、速度指令に比
例した回転速度に到達するまでに遅れ時間があるので、
サーボモータへの速度指令をvとしたときの曲線は、計
算式に対し若干の誤差があることになる。そのため、停
止時の加速度変化の少ない速度曲線とする必要がある。
実験の結果、サーボモータへの速度指令を、(式8)で
計算した値とすることによって、停止時の安定性をよく
することができた。停止までの残留カウント数をZ、適
当な定数をρとしたとき、サーボモータへの速度指令v
を、v=ρ・Z (式9)とした曲線について検討す
る。図3のA曲線は、従来の偏差カウンタを備えた数値
制御装置の場合で、偏差カウンタのカウント値をそのま
ま、DAコンバータを介してサーボモータに与えるの
で、指数n=1とした場合に相当する。A曲線は停止安
定時間が冗長となる欠点がある。図3のB曲線は、指数
n=3/4とした場合である。停止安定時間が短く、停
止時の安定性がよい曲線である。図3のC曲線は、積分
計算の経過を省略しするが、指数n=2/3となる。停
止点の加速度変化率が0とならないので、停止時に不安
定となる。停止点の加速度変化率を0とするためには、
指数nが2/3以下であってはならない。指数nが0.
7以上のときは、停止点の加速度変化率が0となり、停
止時の安定性をよくすることができる。また指数n=1
としたときは、従来の方式と同様になり、停止安定時間
が冗長となるので、停止安定時間を短時間にするために
は、指数nは0.9以下としなければならない。以上の
理由により、指数n=0.7〜0.9のときは、偏差カ
ウンタを備えた従来の数値制御装置に比較して、停止安
定時間を短時間にすることができるとともに、停止時の
安定性が良好である。また、定数ρおよび指数nが大き
いほど停止安定時間が長くなるが、停止時の安定性がよ
くなる。図7は、停止時の速度波形を示す。速度波形A
は、停止までの時間が長くなった例を示す。停止波形B
は、適当な停止の例である。停止波形Cは、停止時にオ
ーバランして不安定に停止した例を示す。停止時に不安
定な波形となる理由は、サーボモータが速度指令を入力
してから、速度指令に対応した回転速度になるまでに、
時間的遅れがあるためである。停止安定時間を短時間に
し、停止時の安定性を良くするためには、停止波形Bと
なるようにしなければならない。そのためには、(式
9)の定数ρ、または指数nを適当な値とする必要があ
る。これらを適当な条件にすることによって、偏差カウ
ンタを備えた数値制御装置における停止安定時間を、
0.02秒以下とすることができる。
[Operation] Since the rotation speed of the servo motor has a delay before reaching the rotation speed proportional to the speed command,
The curve when the speed command to the servomotor is set to v has a slight error with respect to the calculation formula. Therefore, it is necessary to set a speed curve with a small change in acceleration at the time of stop.
As a result of the experiment, by setting the speed command to the servo motor to the value calculated by (Equation 8), the stability at the time of stopping could be improved. Assuming that the residual count number until the stop is Z and an appropriate constant is ρ, the speed command v
Is examined with respect to a curve in which v = ρ · Z n (Equation 9). The curve A in FIG. 3 corresponds to the case where the index n = 1 because the count value of the deviation counter is directly applied to the servomotor via the DA converter in the case of the conventional numerical controller having the deviation counter. . The A-curve has a disadvantage that the stop stabilization time becomes redundant. The curve B in FIG. 3 is a case where the index n = 3/4. This is a curve in which the stop stabilization time is short and the stop stability is good. The curve C in FIG. 3 omits the progress of the integral calculation, but has an index n = 2. Since the acceleration change rate at the stop point does not become zero, the vehicle becomes unstable at the time of stop. To make the acceleration change rate at the stop point zero,
The index n must not be less than 2/3. The index n is 0.
When it is 7 or more, the acceleration change rate at the stop point becomes 0, and the stability at the time of stop can be improved. The index n = 1
In this case, since the stop stabilization time becomes redundant, the exponent n must be 0.9 or less in order to shorten the stop stabilization time. For the above reasons, when the index n is 0.7 to 0.9, the stop stabilization time can be shortened as compared with the conventional numerical control device having the deviation counter, and the stop time can be reduced. Good stability. The larger the constant ρ and the larger the index n, the longer the stop stabilization time, but the better the stability at the stop. FIG. 7 shows a speed waveform at the time of stop. Velocity waveform A
Shows an example in which the time to stop is long. Stop waveform B
Is an example of a suitable stop. A stop waveform C shows an example in which an overrun occurs at the time of stop and the operation stops unstable. The reason why the waveform becomes unstable at the time of stop is that after the servo motor inputs the speed command, the speed becomes the rotation speed corresponding to the speed command.
This is because there is a time delay. In order to shorten the stop stabilization time and improve the stability at the stop, the stop waveform B must be used. For that purpose, it is necessary to set the constant ρ or the index n in (Equation 9) to an appropriate value. By setting these to appropriate conditions, the stop stabilization time in the numerical control device having the deviation counter can be reduced.
It can be set to 0.02 seconds or less.

【0006】[0006]

【計算式の実施例】図5は本発明の1実施例で、図1に
示したブロック図の、偏差カウンタ3と、DAコンバー
タ5の中間に、マイクロコンピュータまたはシグナルプ
ロセッサにより構成した関数計算器12を介在させた構
造になっている。13は関数計算器12の出力で、速度
指令値である。関数計算器12は偏差カウンタ3のカウ
ント値4を入力して、関数計算した結果を、速度指令値
13として出力するようになっている。図5の偏差カウ
ンタ3のカウント値4をZとし、関数計算器12の速度
指令値13をVとすると、速度指令値Vと、サーボモー
タの回転速度v(パルス毎秒)は、遅れ時間を無視する
と比例するので、比例定数をKとし、偏差カウンタ3の
カウント値4をZとすると、(式9)から、 V=K・Z(ただしn=0.7〜0.9とする) (式10) を導くことができる。比例定数Kは、Zの計算値と速
度指令値Vとの係数であって、あらかじめ設定した比例
定数である。速度指令値Vを(式10)により計算し
て、計算結果を速度指令値13としてDAコンバータに
出力することによって、容易に実施することができる。
図6はマイクロコンピュータまたはシグナルプロセッサ
を用いた実施例である。マイクロコンピュータなどによ
る数値制御装置においては、発振回路、偏差カウンタな
どの回路を別に設けないで、マイクロコンピュータなど
の機能を利用して類似的に実行することが一般に行われ
ている。図6の14はマイクロコンピュータで、図5の
発振回路1、偏差カウンタ3、関数計算器12などが、
マイクロコンピュータ14に置き換えられた構造であ
る。マイクロコンピュータ14は、一定時間毎に、たと
えば1ms毎に、タイマ割り込みを行い、タイマ割り込
み毎に次の処理を実行する。発振回路における、一定時
間毎のパルス数に相当する数値を加算して、その累計値
をメモリAに記憶する。ロータリエンコーダ10の発生
パルス11をカウントして、メモリBに累計するように
する。メモリAの累計値から、メモリBの累計値を減算
した値が、偏差カウンタのカウント値に相当するので、
メモリAの累計値から、メモリBの累計値を減算した値
をZとして、(式10)によって速度指令値Vを計算し
た結果を、速度指令値13として、DAコンバータ5に
出力する。以上のいずれの手段によっても、図1に示す
構造またはこれに類似する構造の数値制御装置におい
て、偏差カウンタのカウント値をZ、適当に定めた比例
定数をKとしたとき、DAコンバータに出力する速度指
令値Vを、V=K・Zにおいて、n=0.7〜0.9
とすることができる。実施例においては、サーボドライ
バに対する速度指令値を、電圧に変換して与える方式と
してあるが、速度指令をデジタル信号または、パルス列
周波数などによって入力する方式のサーボドライバにあ
っては、当然サーボドライバの入力方式にしたがった、
方式としなければならない。
[Embodiment of Calculation Formula] FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. A function calculator constituted by a microcomputer or a signal processor is provided between the deviation counter 3 and the DA converter 5 in the block diagram shown in FIG. 12 are interposed. Reference numeral 13 denotes an output of the function calculator 12, which is a speed command value. The function calculator 12 receives the count value 4 of the deviation counter 3 and outputs the result of the function calculation as a speed command value 13. Assuming that the count value 4 of the deviation counter 3 in FIG. 5 is Z and the speed command value 13 of the function calculator 12 is V, the speed command value V and the rotational speed v (pulse per second) of the servo motor ignore the delay time. then because proportional, the proportionality constant and K, when the count value 4 of the deviation counter 3 and Z, from (equation 9), (a proviso n = 0.7~0.9) V = K · Z n ( Equation 10) can be derived. Proportionality constant K is a coefficient between the calculated value and the velocity command value V of Z n, is a proportionality constant which is set in advance. The calculation can be easily performed by calculating the speed command value V by (Equation 10) and outputting the calculation result to the DA converter as the speed command value 13.
FIG. 6 shows an embodiment using a microcomputer or a signal processor. In a numerical control device using a microcomputer or the like, it is common practice to perform similar operations using a function of a microcomputer or the like without separately providing circuits such as an oscillation circuit and a deviation counter. Reference numeral 14 in FIG. 6 denotes a microcomputer, which includes the oscillation circuit 1, the deviation counter 3, the function calculator 12, and the like in FIG.
The structure is replaced by the microcomputer 14. The microcomputer 14 performs a timer interrupt every predetermined time, for example, every 1 ms, and executes the following processing every time the timer interrupt occurs. A numerical value corresponding to the number of pulses for each fixed time in the oscillation circuit is added, and the total value is stored in the memory A. The generated pulses 11 of the rotary encoder 10 are counted and accumulated in the memory B. Since the value obtained by subtracting the cumulative value of the memory B from the cumulative value of the memory A corresponds to the count value of the deviation counter,
The value obtained by subtracting the cumulative value of the memory B from the cumulative value of the memory A is Z, and the result of calculating the speed command value V by (Equation 10) is output to the DA converter 5 as the speed command value 13. With any of the above means, in the numerical controller having the structure shown in FIG. 1 or a structure similar thereto, when the count value of the deviation counter is Z and an appropriately determined proportional constant is K, it is output to the DA converter. a speed command value V, the V = K · Z n, n = 0.7~0.9
It can be. In the embodiment, the speed command value for the servo driver is converted into a voltage and given. However, in the case of a servo driver in which the speed command is input by a digital signal or a pulse train frequency, the speed of the servo driver is According to the input method,
Method.

【0007】[0007]

【短時間に安定に停止させるための実施例】図7は、こ
のような実施例によって、実施した場合の、停止時の波
形を示す。停止波形Aは、停止安定時間が長すぎる波形
を示す。停止波形Bは、停止安定時間が短時間で、停止
安定性がよく、理想的な停止をした状態を示す。停止波
形Cは、オーバランして不安定な停止をした状態を示
す。これらの波形は、採用すべき速度指令の式(式1
0)の、比例定数Kと指数nに関係する。比例定数Kが
大きいほど停止安定時間が長くなるが、停止時の安定性
がよい。小さくなると、この逆の効果になる。また指数
nが大きいほど停止安定時間が長くなり、停止時の安定
性がよくなる。指数nが小さくなると、この逆の効果に
なる。そのため、停止時の波形を監視して、比例定数K
または指数nを適当に変更するようにする。この場合二
つの値を変更するのが困難であるので、比例定数Kの影
響が大きいので、指数nを一定にして、比例定数Kを変
更するようにする。波形の監視方法は、停止までの波形
の監視と、停止後の波形の監視を実施しなければならな
い。波形における時間はタイマ割り込み回数によって監
視することができる。停止までの波形の監視はつぎのよ
うな手段によって実施することができる。停止安定時間
の許容時間を定めておき、許容時間を越えるときは、比
例定数Kを減少させる。停止までの残留カウント値が極
小値(例えば5)になってから、停止までの時間の許容
時間を定めて、この範囲を越えるときは、比例定数Kを
減少させる。停止後の波形の監視はつぎのような手段に
よって実施することができる。偏差カウンタのカウント
値が0になった時からの微小時間(例えば5ms)の間
に、オーバランしたカウント値によって、比例定数Kを
増加させる。
[Embodiment for Stably Stopping in Short Time] FIG. 7 shows a waveform at the time of stoppage in the case where the present embodiment is implemented. The stop waveform A indicates a waveform in which the stop stabilization time is too long. The stop waveform B shows a state in which the stop stabilization time is short, the stop stability is good, and the stop is ideal. The stop waveform C indicates a state in which an overrun has occurred and an unstable stop has occurred. These waveforms are expressed by the speed command equation (Equation 1) to be adopted.
0) relates to the proportionality constant K and the index n. The greater the proportional constant K, the longer the stop stabilization time, but the better the stability at the stop. When it becomes smaller, the opposite effect occurs. Also, the larger the index n, the longer the stop stabilization time and the better the stability at the time of stop. The opposite effect occurs when the index n decreases. Therefore, the waveform at the time of stop is monitored, and the proportional constant K
Alternatively, the index n is appropriately changed. In this case, since it is difficult to change the two values, the influence of the proportionality constant K is large. Therefore, the constant n is changed and the proportionality constant K is changed. As for the method of monitoring the waveform, it is necessary to monitor the waveform up to the stop and the waveform after the stop. The time in the waveform can be monitored by the number of timer interrupts. Monitoring of the waveform up to the stop can be performed by the following means. The allowable time of the stop stabilization time is determined, and when the allowable time is exceeded, the proportional constant K is reduced. After the residual count value until the stop reaches a minimum value (for example, 5), the allowable time until the stop is determined. When the time exceeds this range, the proportional constant K is decreased. Monitoring of the waveform after the stop can be performed by the following means. During a minute time (for example, 5 ms) from when the count value of the deviation counter becomes 0, the proportional constant K is increased by the overrun count value.

【0008】[0008]

【発明の効果】偏差カウンタを備えた数値制御装置は、
工作機械の工具の移動または加工品の移動長さ、回転角
度を制御して定位置に停止させる手段として、または産
業用ロボットの作動長さ、作動回転角度を制御して定位
置に停止させる手段として、広く一般的に利用されてい
る。これらの制御においては、定められた長さまたは回
転角度を制御して定位置に停止させてから、次の作動を
実行しなければならないので、停止安定時間が短いほ
ど、作業時間を短縮することができる。特に、一動作が
0.5秒以下の高頻度の動作にあっては、停止安定時間
を短時間にすることが、きわめて重要である。従来の偏
差カウンタを備えた数値制御装置においては、停止安定
時間として、通常0.1秒を要し、最短のものでも、
0.05秒以下とすることができなかった。本発明は、
停止安定時間を0.02秒以下にすることができるの
で、偏差カウンタを備えた数値制御装置を使用している
工作機械や産業用ロボットの作動の高速化のためには、
本発明の効果は大きい。
According to the numerical controller having the deviation counter,
As a means for controlling the movement of a tool of a machine tool or the movement length and rotation angle of a workpiece to stop at a fixed position, or a means for controlling the operation length and operation rotation angle of an industrial robot to stop at a fixed position It is widely and generally used. In these controls, the specified length or rotation angle must be controlled to stop at a fixed position, and then the next operation must be performed.Therefore, the shorter the stop stabilization time, the shorter the work time. Can be. In particular, when one operation is a high-frequency operation of 0.5 second or less, it is extremely important to shorten the stop stabilization time. In a conventional numerical controller having a deviation counter, a stop stabilization time usually requires 0.1 seconds, and the shortest one is
It could not be less than 0.05 seconds. The present invention
Since the stop stabilization time can be reduced to 0.02 seconds or less, in order to speed up the operation of a machine tool or an industrial robot using a numerical controller having a deviation counter,
The effect of the present invention is great.

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

【図1】図1は、従来の、偏差カウンタを備えた数値制
御装置のブロック図である。1は発振回路、2は発振回
路が出力する発振パルス、3は偏差カウンタ、4は偏差
カウンタの出力で、カウント値である。5はDAコンバ
ータで、6はDAコンバータの電圧出力で、速度指令で
ある。7はサーボドライバで、8はモータ、9は動力で
ある。10はロータリエンコーダ。11はロータリエン
コーダの発生パルスである。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional numerical controller having a deviation counter. 1 is an oscillation circuit, 2 is an oscillation pulse output from the oscillation circuit, 3 is a deviation counter, and 4 is an output of the deviation counter, which is a count value. 5 is a DA converter, 6 is a voltage output of the DA converter, and is a speed command. 7, a servo driver; 8, a motor; and 9, a power. 10 is a rotary encoder. Reference numeral 11 denotes a pulse generated by the rotary encoder.

【図2】図2は横軸を時間軸とし、速度に相当するパル
ス毎秒を縦軸に示したグラフで、実線は、発振パルス2
のパルス毎秒で、点線はロータリエンコーダの発生パル
ス11のパルス毎秒を示す。pは発振パルス2の発振停
止点、qはロータリエンコーダの出力パルスの停止点を
示す。またp点からq点までの時間が停止安定時間であ
る。
FIG. 2 is a graph in which a horizontal axis is a time axis, and a pulse per second corresponding to a speed is shown on a vertical axis.
, And the dotted line indicates the pulse per second of the generated pulse 11 of the rotary encoder. p indicates the stop point of the oscillation pulse 2 and q indicates the stop point of the output pulse of the rotary encoder. The time from point p to point q is the stop stabilization time.

【図3】A曲線、B曲線、C曲線、D曲線について、横
軸を時間軸として、加速度変化率と加速度、速度の曲線
で、A曲線は従来の偏差カウンタを備えた数値制御装置
の曲線である。B曲線は本発明が採用する曲線、C曲線
は停止点の加速度変化率が大きな曲線。D曲線は一般的
なカム曲線である変形正弦曲線または変形台形曲線の減
速曲線を示す。
FIG. 3 is a curve of an acceleration change rate, an acceleration, and a speed, with the horizontal axis as a time axis, for a curve A, a curve B, a curve C, and a curve D, and a curve A is a curve of a conventional numerical controller having a deviation counter It is. Curve B is a curve adopted by the present invention, and curve C is a curve having a large acceleration change rate at a stop point. A curve D indicates a deceleration curve of a deformed sine curve or a deformed trapezoidal curve which is a general cam curve.

【図4】本発明が採用しようとする図3のB曲線につい
て、横軸を時間軸として、加速度変化率と加速度、速度
の曲線を示す。時間軸の任意の点−tについて加速度変
化率、加速度、速度、パルス数などを求める。
FIG. 4 shows curves of acceleration change rate, acceleration, and speed, with the horizontal axis as a time axis, for the curve B in FIG. 3 to be adopted by the present invention. The acceleration change rate, acceleration, speed, pulse number, and the like are obtained for an arbitrary point -t on the time axis.

【図5】本発明の1実施例のブロック図で、図1の偏差
カウンタのカウント値出力4とDAコンバータ5の間
に、関数計算器12と、速度指令値13を挿入した構造
てある。
5 is a block diagram of one embodiment of the present invention, in which a function calculator 12 and a speed command value 13 are inserted between the count value output 4 of the deviation counter of FIG.

【図6】本発明の、マイクロコンピュータによる実施例
のブロック図で、図5の発振回路1、偏差カウンタ3、
関数計算器12などが、14のマイクロコンピュータに
置き換えられた構造である。
FIG. 6 is a block diagram of a microcomputer-based embodiment of the present invention.
The function calculator 12 is replaced by 14 microcomputers.

【図7】横軸を時間軸とし、縦軸に速度をとり、各種の
停止波形を示す。停止波形Aは停止安定時間が長すぎる
ときの停止波形を示す。停止波形Bは停止安定時間が短
く、目的とする停止波形を示す。停止波形Cは、急激に
停止したために、オーバランした不安定な停止波形を示
す。
FIG. 7 shows various stop waveforms with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the speed. The stop waveform A shows a stop waveform when the stop stabilization time is too long. The stop waveform B has a short stop stabilization time and shows a target stop waveform. The stop waveform C shows an unstable stop waveform that overruns due to sudden stop.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】偏差カウンタを備えた数値制御装置におい
て、図1に示す構造またはこれに類似する構造の数値制
御装置において、偏差カウンタのカウント値をZ、適当
に定めた比例定数をKとしたとき、DAコンバータを介
して、サーボモータへ与える速度指令値Vを、V=K・
とし、指数n=0.7〜0.9としたことを特徴と
する数値制御装置の構造。
In a numerical control device having a deviation counter, in a numerical control device having a structure shown in FIG. 1 or a structure similar thereto, the count value of the deviation counter is Z and an appropriately determined proportional constant is K. At this time, the speed command value V given to the servomotor via the DA converter is expressed as V = K ·
And Z n, the structure of the numerical controller being characterized in that the index n = 0.7 to 0.9.
【請求項2】停止時の波形を監視して、短時間に安定に
停止するように、請求項1の式の、比例定数Kを変更す
るようにした数値制御装置。
2. The numerical controller according to claim 1, wherein the proportional constant K in the equation of claim 1 is changed so as to monitor the waveform at the time of stop and stably stop in a short time.
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