JPH11191990A - サーボモータの制御装置 - Google Patents
サーボモータの制御装置Info
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- JPH11191990A JPH11191990A JP9366190A JP36619097A JPH11191990A JP H11191990 A JPH11191990 A JP H11191990A JP 9366190 A JP9366190 A JP 9366190A JP 36619097 A JP36619097 A JP 36619097A JP H11191990 A JPH11191990 A JP H11191990A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーボモータの速度制御において、トルク定
数を一定に保ち、トルク定数の低下による速度ループゲ
インの低下を防止する。 【解決手段】 サーボモータの制御装置は、少なくとも
速度制御を含むサーボモータの制御を行う制御装置にお
いて、サーボモータの制御状態に応じたトルク定数の低
下分を補償した補正トルク指令を形成し、速度制御にお
けるトルク定数を一定に保持するトルク補正手段を備え
た構成とし、速度制御を行うサーボモータの制御におい
て、トルク定数の低下をサーボ制御回路で推定し、この
トルク定数の低下分を補償した補正トルク指令を求め、
この補正トルク指令によって、電流制御を行うことによ
り、制御ループから見たトルク定数を等価的に一定に保
つことによって、サーボモータのトルク定数を一定に保
持する。
数を一定に保ち、トルク定数の低下による速度ループゲ
インの低下を防止する。 【解決手段】 サーボモータの制御装置は、少なくとも
速度制御を含むサーボモータの制御を行う制御装置にお
いて、サーボモータの制御状態に応じたトルク定数の低
下分を補償した補正トルク指令を形成し、速度制御にお
けるトルク定数を一定に保持するトルク補正手段を備え
た構成とし、速度制御を行うサーボモータの制御におい
て、トルク定数の低下をサーボ制御回路で推定し、この
トルク定数の低下分を補償した補正トルク指令を求め、
この補正トルク指令によって、電流制御を行うことによ
り、制御ループから見たトルク定数を等価的に一定に保
つことによって、サーボモータのトルク定数を一定に保
持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や産業機
械の送り軸、あるいはロボットのアーム等の駆動源とし
て用いられるサーボモータの制御装置に関する。
械の送り軸、あるいはロボットのアーム等の駆動源とし
て用いられるサーボモータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械や産業機械の送り軸、あるいは
ロボットのアーム等の駆動源として用いられるサーボモ
ータの制御において、従来速度ループ制御や位置ループ
制御が行われている。
ロボットのアーム等の駆動源として用いられるサーボモ
ータの制御において、従来速度ループ制御や位置ループ
制御が行われている。
【０００３】図１４，１５はサーボモータの位置ループ
制御系、及び速度ループ制御系の一構成を説明するため
のブロック図である。図１４のサーボモータの位置ルー
プ制御系において、１１は位置制御部でＫｐは位置ルー
プゲインである。又、１２は速度制御部で図１５に示す
ような速度ループにより構成される。１４は速度を積分
して位置を求める項を示している。図１５のサーボモー
タの速度ループ制御系において、１５は積分ゲインＫ１
を持つ積分項であり、１６は比例ゲインＫ２を持つ比例
項であり、１７はモータ，機械系を示している。
制御系、及び速度ループ制御系の一構成を説明するため
のブロック図である。図１４のサーボモータの位置ルー
プ制御系において、１１は位置制御部でＫｐは位置ルー
プゲインである。又、１２は速度制御部で図１５に示す
ような速度ループにより構成される。１４は速度を積分
して位置を求める項を示している。図１５のサーボモー
タの速度ループ制御系において、１５は積分ゲインＫ１
を持つ積分項であり、１６は比例ゲインＫ２を持つ比例
項であり、１７はモータ，機械系を示している。
【０００４】サーボモータの位置ループ制御系におい
て、数値制御装置（ＮＣ）から出力される位置指令（Ｍ
ＣＭＤ）から位置検出器等で検出される位置を減じて位
置偏差を求め、該位置偏差に位置ループゲインＫｐを乗
じて速度指令を求める。サーボモータの速度ループ制御
系では、速度指令から速度検出器等で検出される実速度
を減じて速度偏差を求め、該速度偏差を積分項１５で積
分するとともに積分値に積分ゲインＫ１を乗じ、実速度
に比例ゲインＫ２を乗じた値を減算してトルク指令（電
流指令）を求め、このトルク指令に基づいて（さらには
電流ループ制御を行って）サーボモータを駆動すること
が、行われている。又、位置ループ制御を行わず、速度
ループ制御のみのサーボモータの制御も行われている。
て、数値制御装置（ＮＣ）から出力される位置指令（Ｍ
ＣＭＤ）から位置検出器等で検出される位置を減じて位
置偏差を求め、該位置偏差に位置ループゲインＫｐを乗
じて速度指令を求める。サーボモータの速度ループ制御
系では、速度指令から速度検出器等で検出される実速度
を減じて速度偏差を求め、該速度偏差を積分項１５で積
分するとともに積分値に積分ゲインＫ１を乗じ、実速度
に比例ゲインＫ２を乗じた値を減算してトルク指令（電
流指令）を求め、このトルク指令に基づいて（さらには
電流ループ制御を行って）サーボモータを駆動すること
が、行われている。又、位置ループ制御を行わず、速度
ループ制御のみのサーボモータの制御も行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】サーボモータにおい
て、速度制御を行う場合、トルク指令と実際にモータか
ら出力される実トルクとの間の関係を表す変換定数は、
一般にトルク定数と呼ばれている。ＡＣサーボモータを
用いて速度制御を行う場合、通常、トルク定数は速度や
電流値にかかわらず一定であるとして速度制御系を構成
している。なお、位置制御の場合であっても、位置ルー
プのマイナーループに速度制御が含まれているため、こ
の速度制御系は速度制御のみに限らず、位置制御の場合
も含んでいる。
て、速度制御を行う場合、トルク指令と実際にモータか
ら出力される実トルクとの間の関係を表す変換定数は、
一般にトルク定数と呼ばれている。ＡＣサーボモータを
用いて速度制御を行う場合、通常、トルク定数は速度や
電流値にかかわらず一定であるとして速度制御系を構成
している。なお、位置制御の場合であっても、位置ルー
プのマイナーループに速度制御が含まれているため、こ
の速度制御系は速度制御のみに限らず、位置制御の場合
も含んでいる。
【０００６】しかしながら、実際にはトルク定数は一定
とは限らず、サーボモータに流れる電流値や電流制御回
路の位相補正等の影響によって、トルク定数は一定とな
らない。
とは限らず、サーボモータに流れる電流値や電流制御回
路の位相補正等の影響によって、トルク定数は一定とな
らない。
【０００７】特に、大電流時において、サーボモータの
ステータには、ロータからの磁束とステータ側の磁束が
重なって磁気飽和が発生し、トルク指令がより大きなト
ルクを要求しても、それ以上の磁束増加を行うことがで
きず、トルクを増加させることができないことになり、
トルク指令に対して発生トルクが低下するという問題が
ある。この大電流時における発生トルクの低下は、加工
精度にも影響することになる。
ステータには、ロータからの磁束とステータ側の磁束が
重なって磁気飽和が発生し、トルク指令がより大きなト
ルクを要求しても、それ以上の磁束増加を行うことがで
きず、トルクを増加させることができないことになり、
トルク指令に対して発生トルクが低下するという問題が
ある。この大電流時における発生トルクの低下は、加工
精度にも影響することになる。
【０００８】図１６は、上記したトルク定数が一定でな
いことによる、加工精度の影響を示す図である。図１６
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、円弧半径１００ｍ
ｍ、接線方向の送り速度はそれぞれ３００００ｍｍ／ｍ
ｉｎ，４００００ｍｍ／ｍｉｎ，５００００ｍｍ／ｍｉ
ｎ，及び６００００ｍｍ／ｍｉｎの条件において、指令
に対する誤差を示している。なお、図において、周方向
の１目盛りは２０μｍを表している。図１６は、送り速
度が高くなるほど（サーボモータの電流が増加するほ
ど）、指令からの誤差が増加することを示している。
いことによる、加工精度の影響を示す図である。図１６
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、円弧半径１００ｍ
ｍ、接線方向の送り速度はそれぞれ３００００ｍｍ／ｍ
ｉｎ，４００００ｍｍ／ｍｉｎ，５００００ｍｍ／ｍｉ
ｎ，及び６００００ｍｍ／ｍｉｎの条件において、指令
に対する誤差を示している。なお、図において、周方向
の１目盛りは２０μｍを表している。図１６は、送り速
度が高くなるほど（サーボモータの電流が増加するほ
ど）、指令からの誤差が増加することを示している。
【０００９】図１７は、工作機械に使用されるサーボモ
ータの電流値（トルク指令）と出力トルクとの関係を示
すグラフである。なお、測定に使用したサーボモータ
は、最大電流１３０Ａのアンプによって駆動されるもの
である。図１７に示すように、入力電流が０から６０Ａ
の間では、電流値と出力トルクとは直線関係にあり、ト
ルク定数は一定に保たれているが、電流値が増加するに
従って、入力電流に対して出力トルクの割合が低下し、
トルク定数が低下している。
ータの電流値（トルク指令）と出力トルクとの関係を示
すグラフである。なお、測定に使用したサーボモータ
は、最大電流１３０Ａのアンプによって駆動されるもの
である。図１７に示すように、入力電流が０から６０Ａ
の間では、電流値と出力トルクとは直線関係にあり、ト
ルク定数は一定に保たれているが、電流値が増加するに
従って、入力電流に対して出力トルクの割合が低下し、
トルク定数が低下している。
【００１０】一方、速度ループゲインは、各制御時間に
おいて、トルク指令を微笑に増加させた場合の実際のト
ルクの増加の程度を表しており、図１７では特性曲線の
微分値となる。従って、トルク定数の低下は、速度制御
の側から見ると、速度ループゲインの実効値が下がるこ
とを意味している。
おいて、トルク指令を微笑に増加させた場合の実際のト
ルクの増加の程度を表しており、図１７では特性曲線の
微分値となる。従って、トルク定数の低下は、速度制御
の側から見ると、速度ループゲインの実効値が下がるこ
とを意味している。
【００１１】なお、図１７では、２つの測定（図中の三
角印及び菱形印）による特性曲線と、トルク定数が一定
に場合の直線を示している。そのため、トルク定数が変
化すると、大電流時に、外乱トルクに対するサーボ剛性
の低下により形状誤差が増大したり、又、トルク指令が
低電流から大電流に連続的に増加する場合、低電流時と
大電流時で速度ループの応答性が異なることによって、
さらに形状誤差が増大することになる。
角印及び菱形印）による特性曲線と、トルク定数が一定
に場合の直線を示している。そのため、トルク定数が変
化すると、大電流時に、外乱トルクに対するサーボ剛性
の低下により形状誤差が増大したり、又、トルク指令が
低電流から大電流に連続的に増加する場合、低電流時と
大電流時で速度ループの応答性が異なることによって、
さらに形状誤差が増大することになる。
【００１２】従来のように、トルク定数が一定であると
いう条件で、上記の問題を解決する最も有効な対処は速
度ループゲインを上げることであるが、低電流域で速度
ループゲインが高く設定されるため、物理的な発振限界
を超えて発振を起こすという問題がある。
いう条件で、上記の問題を解決する最も有効な対処は速
度ループゲインを上げることであるが、低電流域で速度
ループゲインが高く設定されるため、物理的な発振限界
を超えて発振を起こすという問題がある。
【００１３】そこで、本発明は従来のサーボモータ制御
の持つ問題点を解決し、速度制御において、サーボモー
タのトルク定数を一定に保つことができるサーボモータ
の制御装置を提供することを目的とする。
の持つ問題点を解決し、速度制御において、サーボモー
タのトルク定数を一定に保つことができるサーボモータ
の制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明のサーボ
モータの制御装置を説明するための概略ブロック図であ
る。図１において、図１４，１５で示した速度制御ルー
プ１と電流制御ループ３との間に、本発明のサーボモー
タの制御装置であるトルク補正回路２を介在させ、これ
によって、速度制御ループ１から出力されるトルク指令
に対して補正トルクを用いて補正を行い、得られた補正
トルク指令を電流制御ループ３に渡すことによって、ト
ルク定数を一定に保つものである。
モータの制御装置を説明するための概略ブロック図であ
る。図１において、図１４，１５で示した速度制御ルー
プ１と電流制御ループ３との間に、本発明のサーボモー
タの制御装置であるトルク補正回路２を介在させ、これ
によって、速度制御ループ１から出力されるトルク指令
に対して補正トルクを用いて補正を行い、得られた補正
トルク指令を電流制御ループ３に渡すことによって、ト
ルク定数を一定に保つものである。
【００１５】本発明のサーボモータの制御装置は、速度
制御を行うサーボモータの制御において、トルク定数の
低下をサーボ制御回路で推定し、このトルク定数の低下
分を補償した補正トルク指令を求め、この補正トルク指
令によって、電流制御を行うことにより、制御ループか
ら見たトルク定数を等価的に一定に保つことによって、
サーボモータのトルク定数を一定に保持する。
制御を行うサーボモータの制御において、トルク定数の
低下をサーボ制御回路で推定し、このトルク定数の低下
分を補償した補正トルク指令を求め、この補正トルク指
令によって、電流制御を行うことにより、制御ループか
ら見たトルク定数を等価的に一定に保つことによって、
サーボモータのトルク定数を一定に保持する。
【００１６】本発明において、トルク定数を変化させる
要因となるサーボモータの制御状態として、磁気的飽和
現象、電流の位相制御等があり、本発明のサーボモータ
の制御装置は、これらの要因によるトルク定数の変化
を、トルク指令値，実電流振幅値等に基づいて推定し、
トルク定数が一定の場合との偏差を補正する補正トルク
を形成する等によって、サーボモータのトルク定数を一
定に保つものである。
要因となるサーボモータの制御状態として、磁気的飽和
現象、電流の位相制御等があり、本発明のサーボモータ
の制御装置は、これらの要因によるトルク定数の変化
を、トルク指令値，実電流振幅値等に基づいて推定し、
トルク定数が一定の場合との偏差を補正する補正トルク
を形成する等によって、サーボモータのトルク定数を一
定に保つものである。
【００１７】本発明のサーボモータの制御装置の第１の
形態は、少なくとも速度制御を含むサーボモータの制御
を行う制御装置において、サーボモータの制御状態に応
じたトルク定数の低下分を補償した補正トルク指令を形
成し、速度制御におけるトルク定数を一定に保持するト
ルク補正手段を備えた構成とするものである（請求項１
に対応）。
形態は、少なくとも速度制御を含むサーボモータの制御
を行う制御装置において、サーボモータの制御状態に応
じたトルク定数の低下分を補償した補正トルク指令を形
成し、速度制御におけるトルク定数を一定に保持するト
ルク補正手段を備えた構成とするものである（請求項１
に対応）。
【００１８】又、この第１の形態において、補正トルク
指令は、トルク指令に対する出力トルク特性において、
トルク定数が一定の場合のトルク指令に対する出力トル
クを得るためのトルク指令とすることができる（請求項
５に対応）。
指令は、トルク指令に対する出力トルク特性において、
トルク定数が一定の場合のトルク指令に対する出力トル
クを得るためのトルク指令とすることができる（請求項
５に対応）。
【００１９】又、本発明のサーボモータの制御装置の第
２の形態は、少なくとも速度制御を含むサーボモータの
制御を行う制御装置において、サーボモータの制御状態
に応じたトルク定数の低下分を補償する補正トルクをト
ルク指令に重畳して補正トルク指令を形成し、速度制御
におけるトルク定数を一定に保持するトルク補正手段を
備えた構成とするものである（請求項２に対応）。
２の形態は、少なくとも速度制御を含むサーボモータの
制御を行う制御装置において、サーボモータの制御状態
に応じたトルク定数の低下分を補償する補正トルクをト
ルク指令に重畳して補正トルク指令を形成し、速度制御
におけるトルク定数を一定に保持するトルク補正手段を
備えた構成とするものである（請求項２に対応）。
【００２０】この第２の形態において、補正トルクを、
トルク指令に対する実電流振幅特性において、トルク指
令又は実電流振幅値をパラメータとする値とすることが
でき（請求項３に対応）、又、補正トルクを、トルク指
令に対する実電流振幅特性において、トルク指令又は実
電流振幅値を、トルク定数が一定の場合のトルク指令又
は実電流振幅値に変換する、トルク定数の低下分の倍率
とすることができる（請求項４に対応）。
トルク指令に対する実電流振幅特性において、トルク指
令又は実電流振幅値をパラメータとする値とすることが
でき（請求項３に対応）、又、補正トルクを、トルク指
令に対する実電流振幅特性において、トルク指令又は実
電流振幅値を、トルク定数が一定の場合のトルク指令又
は実電流振幅値に変換する、トルク定数の低下分の倍率
とすることができる（請求項４に対応）。
【００２１】又、補正トルクの保持形態として、トルク
指令に対する実電流振幅特性において、トルク指令及び
速度をパラメータとし、該パラメータを含む関数とする
構成（請求項６に対応）、トルク指令に対する実電流振
幅特性において、トルク指令及び速度をパラメータと
し、該パラメータを含むデータテーブルとする構成（請
求項７に対応）とすることができる。
指令に対する実電流振幅特性において、トルク指令及び
速度をパラメータとし、該パラメータを含む関数とする
構成（請求項６に対応）、トルク指令に対する実電流振
幅特性において、トルク指令及び速度をパラメータと
し、該パラメータを含むデータテーブルとする構成（請
求項７に対応）とすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態につ
いて図２の概略ブロック図を用いて説明する。図２に示
すトルク補正回路２は、トルク指令補正手段２１とトル
ク指令−出力トルク関係データ部２２を備える。なお、
この構成は各機能を便宜的に示したものであって、必ず
しも各構成に対応する装置をハード的に構成することを
要するものでなく、ソフトウエアによって実現すること
もできる。
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態につ
いて図２の概略ブロック図を用いて説明する。図２に示
すトルク補正回路２は、トルク指令補正手段２１とトル
ク指令−出力トルク関係データ部２２を備える。なお、
この構成は各機能を便宜的に示したものであって、必ず
しも各構成に対応する装置をハード的に構成することを
要するものでなく、ソフトウエアによって実現すること
もできる。
【００２３】トルク指令−出力トルク関係データ部２２
は、サーボモータを実際に駆動して、トルク指令に対す
る実際の出力トルクを測定して求めることにより得るこ
とができる。この関係は、関数の形態で求めることも、
又、メモリ等のテーブルデータの形態で求めることもで
きる。
は、サーボモータを実際に駆動して、トルク指令に対す
る実際の出力トルクを測定して求めることにより得るこ
とができる。この関係は、関数の形態で求めることも、
又、メモリ等のテーブルデータの形態で求めることもで
きる。
【００２４】関数の形態で表される場合には、補正前の
トルク指令Ｔｃ１等をパラメータとして入力し、トルク
指令Ｔｃ１を補正して補正トルク指令Ｔｃ２を得るため
のトルク補正値等のデータをトルク指令補正手段２１に
出力する。
トルク指令Ｔｃ１等をパラメータとして入力し、トルク
指令Ｔｃ１を補正して補正トルク指令Ｔｃ２を得るため
のトルク補正値等のデータをトルク指令補正手段２１に
出力する。
【００２５】又、テーブルデータの形態で表される場合
には、補正前のトルク指令Ｔｃ１等をパラメータとして
入力し、このパラメータを用いてメモリから、トルク指
令Ｔｃ１を補正して補正トルク指令Ｔｃ２を得るための
データを読み出し、トルク指令補正手段２１に出力す
る。
には、補正前のトルク指令Ｔｃ１等をパラメータとして
入力し、このパラメータを用いてメモリから、トルク指
令Ｔｃ１を補正して補正トルク指令Ｔｃ２を得るための
データを読み出し、トルク指令補正手段２１に出力す
る。
【００２６】トルク指令補正手段２１は、トルク指令−
出力トルク関係データ部２２からトルク補正を行うため
のデータを受け取り、このデータに基づいて補正前のト
ルク指令Ｔｃ１を補正して、補正トルク指令Ｔｃ２を形
成し、電流ループに渡す。
出力トルク関係データ部２２からトルク補正を行うため
のデータを受け取り、このデータに基づいて補正前のト
ルク指令Ｔｃ１を補正して、補正トルク指令Ｔｃ２を形
成し、電流ループに渡す。
【００２７】なお、トルク補正値を用いて補正を行う処
理に代えて、トルク指令−出力トルク関係データ部２２
から、直接補正トルク指令Ｔｃ２を出力する構成とする
こともできる。この場合には、トルク指令補正手段２１
とトルク指令−出力トルク関係データ部２２は１つの構
成とすることができる。
理に代えて、トルク指令−出力トルク関係データ部２２
から、直接補正トルク指令Ｔｃ２を出力する構成とする
こともできる。この場合には、トルク指令補正手段２１
とトルク指令−出力トルク関係データ部２２は１つの構
成とすることができる。
【００２８】次に、関数の形態によって、トルク指令Ｔ
ｃ１にトルク補正値を重畳させることによって、補正ト
ルク指令補正Ｔｃ２を出力する構成例について、図３〜
図６を用いて説明する。
ｃ１にトルク補正値を重畳させることによって、補正ト
ルク指令補正Ｔｃ２を出力する構成例について、図３〜
図６を用いて説明する。
【００２９】図３はトルク補正回路の一構成例の概略ブ
ロック図である。この構成では、低下したトルク定数を
一定の定数に変換するために倍率を求め、この倍率を用
いてトルク補正値を求め、さらに、このトルク補正値を
トルク指令に重畳させて、補正トルク指令を得る。
ロック図である。この構成では、低下したトルク定数を
一定の定数に変換するために倍率を求め、この倍率を用
いてトルク補正値を求め、さらに、このトルク補正値を
トルク指令に重畳させて、補正トルク指令を得る。
【００３０】トルク倍率算出手段２４は、低下したトル
ク定数を一定の定数に変換するためのトルク倍率を算出
する手段であり、あらかじめ求めておいた算出関数を備
え、トルク指令Ｔｃ１とベース電流等の算出のためのパ
ラメータを入力し、算出関数を演算してトルク倍率を算
出する。
ク定数を一定の定数に変換するためのトルク倍率を算出
する手段であり、あらかじめ求めておいた算出関数を備
え、トルク指令Ｔｃ１とベース電流等の算出のためのパ
ラメータを入力し、算出関数を演算してトルク倍率を算
出する。
【００３１】トルク指令補正手段２３は、トルク倍率算
出手段２４からのトルク倍率を受け取って補正トルクを
求め、トルク指令Ｔｃ１を補正して補正トルク指令Ｔｃ
２を得る。
出手段２４からのトルク倍率を受け取って補正トルクを
求め、トルク指令Ｔｃ１を補正して補正トルク指令Ｔｃ
２を得る。
【００３２】図４は前記図１７を概略的に示したもの
で、トルク指令に対する実電流振幅値を示し、破線はト
ルク定数は一定の場合を示し、実線は実際のサーボモー
タの特性を示している。
で、トルク指令に対する実電流振幅値を示し、破線はト
ルク定数は一定の場合を示し、実線は実際のサーボモー
タの特性を示している。
【００３３】図４において、トルク定数を一定の場合に
は、トルク指令Ｔｃ１に対し破線と交差するトルクＴが
得られる。これに対して、トルク定数が低下するトルク
指令の領域では、トルク指令Ｔｃ１に対し実線と交差す
るトルクＴ’となり、トルク指令Ｔｃ１が当初想定した
トルクＴに達することができない。
は、トルク指令Ｔｃ１に対し破線と交差するトルクＴが
得られる。これに対して、トルク定数が低下するトルク
指令の領域では、トルク指令Ｔｃ１に対し実線と交差す
るトルクＴ’となり、トルク指令Ｔｃ１が当初想定した
トルクＴに達することができない。
【００３４】図４中の矢印は、トルクＴを得るために
は、トルクＴが実線と交差するトルク指令Ｔｃ２を要す
ることを示しており、ここでは、トルク指令Ｔｃ１から
トルク指令Ｔｃ２に変換するための係数をｆとする。
は、トルクＴが実線と交差するトルク指令Ｔｃ２を要す
ることを示しており、ここでは、トルク指令Ｔｃ１から
トルク指令Ｔｃ２に変換するための係数をｆとする。
【００３５】この係数ｆをトルク指令Ｔｃ１に乗ずるこ
とによって、補正トルク指令Ｔｃ２を得るためのトルク
補正値を求めることができる。この係数ｆにトルク指令
を乗じた値はトルク補正値となる。又、この係数ｆに１
を加えた値をトルク倍率とし、このトルク倍率にトルク
指令を乗じることによって、補正トルク指令Ｔｃ２を得
ることができる。
とによって、補正トルク指令Ｔｃ２を得るためのトルク
補正値を求めることができる。この係数ｆにトルク指令
を乗じた値はトルク補正値となる。又、この係数ｆに１
を加えた値をトルク倍率とし、このトルク倍率にトルク
指令を乗じることによって、補正トルク指令Ｔｃ２を得
ることができる。
【００３６】以下、トルク倍率を用いたトルク補正につ
いて、図５のフローチャート、及び図６のトルク倍率を
示すグラフを用いて説明する。なお、図５のフローチャ
ートは速度ループについてのみ示している。前記図５で
示したように、速度検出器等から帰還速度を得て、速度
フィードバックを取り込んで（ステップＳ１）、速度指
令を求め（ステップＳ２）、トルク指令を求める。ここ
で求めたトルク指令をＴｃ１とする（ステップＳ３）。
いて、図５のフローチャート、及び図６のトルク倍率を
示すグラフを用いて説明する。なお、図５のフローチャ
ートは速度ループについてのみ示している。前記図５で
示したように、速度検出器等から帰還速度を得て、速度
フィードバックを取り込んで（ステップＳ１）、速度指
令を求め（ステップＳ２）、トルク指令を求める。ここ
で求めたトルク指令をＴｃ１とする（ステップＳ３）。
【００３７】図６のトルク倍率は、前記図４において、
トルク指令に対してトルク定数の低下を求め、各トルク
指令に対して、トルク定数が一定となるトルクを得るた
め要する倍率を求めることによって得ることができる。
トルク指令に対してトルク定数の低下を求め、各トルク
指令に対して、トルク定数が一定となるトルクを得るた
め要する倍率を求めることによって得ることができる。
【００３８】図６に示す補正比は、このトルク倍率を表
している。図６の補正比特性は、図４における誤差を２
次近似で近似した例であり、 トルク倍率＝１＋ｋ×（｜トルク指令Ｔｃ１｜−トルク
ベースＩｂ）2 で近似した例を示している。
している。図６の補正比特性は、図４における誤差を２
次近似で近似した例であり、 トルク倍率＝１＋ｋ×（｜トルク指令Ｔｃ１｜−トルク
ベースＩｂ）2 で近似した例を示している。
【００３９】例えば、図６において、電流１００Ａの場
合には、補正比は約１．０７であり、トルク倍率１．０
７をトルク指令に乗ずることによって、補正トルク指令
を得ることができる。
合には、補正比は約１．０７であり、トルク倍率１．０
７をトルク指令に乗ずることによって、補正トルク指令
を得ることができる。
【００４０】ここで、図６に示すように、トルクベース
は補正比が１からはずれる限界の電流値を表している。
このトルクベースより小さなトルク指令の場合には、ト
ルク定数は一定であり、このトルクベースより大きなト
ルク指令の場合には、補正比に応じたトルク補正を行う
ことによって、トルク定数を一定に保つことができる。
図６の例では、トルクベースは約３５Ａである。
は補正比が１からはずれる限界の電流値を表している。
このトルクベースより小さなトルク指令の場合には、ト
ルク定数は一定であり、このトルクベースより大きなト
ルク指令の場合には、補正比に応じたトルク補正を行う
ことによって、トルク定数を一定に保つことができる。
図６の例では、トルクベースは約３５Ａである。
【００４１】そこで、ステップＳ４において、トルク指
令Ｔｃ１の絶対値とトルクベースＩｂとを比較し、トル
ク指令Ｔｃ１の絶対値がトルクベースＩｂ以下の場合に
は、トルク補正を要さないため、補正することなく、補
正トルク指令Ｔｃ２をトルク指令Ｔｃ１とし（ステップ
Ｓ８）、この補正トルク指令Ｔｃ２を電流ループに渡す
（ステップＳ７）。
令Ｔｃ１の絶対値とトルクベースＩｂとを比較し、トル
ク指令Ｔｃ１の絶対値がトルクベースＩｂ以下の場合に
は、トルク補正を要さないため、補正することなく、補
正トルク指令Ｔｃ２をトルク指令Ｔｃ１とし（ステップ
Ｓ８）、この補正トルク指令Ｔｃ２を電流ループに渡す
（ステップＳ７）。
【００４２】一方、ステップＳ４において、トルク指令
Ｔｃ１の絶対値がトルクベースＩｂより大きい場合に
は、トルク補正を要するため、ステップＳ５，６の処理
によって、トルク補正を行って、補正トルク指令Ｔｃ２
を求め、求めた補正トルク指令Ｔｃ２を電流ループに渡
す（ステップＳ７）。
Ｔｃ１の絶対値がトルクベースＩｂより大きい場合に
は、トルク補正を要するため、ステップＳ５，６の処理
によって、トルク補正を行って、補正トルク指令Ｔｃ２
を求め、求めた補正トルク指令Ｔｃ２を電流ループに渡
す（ステップＳ７）。
【００４３】ステップＳ５，６では、ｋ×（｜トルク指
令Ｔｃ１｜−トルクベースＩｂ）2の演算によって、ト
ルク補正値を得るための係数ｆを求め、この係数ｆに１
を加算した（１＋ｆ）にトルク指令Ｔｃ１を乗ずること
によって補正トルク指令Ｔｃ２を求める。
令Ｔｃ１｜−トルクベースＩｂ）2の演算によって、ト
ルク補正値を得るための係数ｆを求め、この係数ｆに１
を加算した（１＋ｆ）にトルク指令Ｔｃ１を乗ずること
によって補正トルク指令Ｔｃ２を求める。
【００４４】従って、速度ループで計算されたトルク指
令に対して、（トルク指令）×（トルク倍率）の演算を
行うことによって、補正トルク指令を得ることができ
る。なお、補正トルクは、（トルク指令）×（トルク倍
率−１）により得ることができる。次に、トルク指令と
出力トルクとの間の関係を用いて、補正トルク指令を求
める場合について説明する。
令に対して、（トルク指令）×（トルク倍率）の演算を
行うことによって、補正トルク指令を得ることができ
る。なお、補正トルクは、（トルク指令）×（トルク倍
率−１）により得ることができる。次に、トルク指令と
出力トルクとの間の関係を用いて、補正トルク指令を求
める場合について説明する。
【００４５】図７はトルク指令と出力トルクとの間の関
係を表したグラフであり、サーボモータの速度制御にお
いて、トルク指令を変えながら出力トルクを測定するこ
とによって求めることができる。図７において、破線は
トルク定数が一定である場合を示し、実線はサーボモー
タの速度制御における実特性を示している。
係を表したグラフであり、サーボモータの速度制御にお
いて、トルク指令を変えながら出力トルクを測定するこ
とによって求めることができる。図７において、破線は
トルク定数が一定である場合を示し、実線はサーボモー
タの速度制御における実特性を示している。
【００４６】図７において、トルク定数が一定である場
合にトルク指令Ｔｃ１によって得られるトルクは、実際
のサーボモータではトルク指令Ｔｃ２を指令することに
よって得ることができる。このトルク指令Ｔｃ１とトル
ク指令Ｔｃ２の関係は、サーボモータの速度制御におけ
る実特性を求めることによって、一対一の関係で得るこ
とができ、トルク指令あるいは出力トルクをパラメータ
として求めることができる。
合にトルク指令Ｔｃ１によって得られるトルクは、実際
のサーボモータではトルク指令Ｔｃ２を指令することに
よって得ることができる。このトルク指令Ｔｃ１とトル
ク指令Ｔｃ２の関係は、サーボモータの速度制御におけ
る実特性を求めることによって、一対一の関係で得るこ
とができ、トルク指令あるいは出力トルクをパラメータ
として求めることができる。
【００４７】そこで、図７の各トルク指令について、ト
ルク指令Ｔｃ１とトルク指令Ｔｃ２との関係を求めるこ
とによって、図８に示すような、補正前のトルク指令Ｔ
ｃ１と補正後のトルク指令Ｔｃ２の関係を求めることが
できる。図８において、補正前のトルク指令Ｔｃ１に対
して、実線で表される特性曲線で補正後のトルク指令Ｔ
ｃ２を求めることによって、補正トルク指令Ｔｃ２を求
めることができる。この補正前のトルク指令Ｔｃ１と補
正後のトルク指令Ｔｃ２の関係は、関数の形態とするこ
とも、テーブルデータの形態とすることもできる。
ルク指令Ｔｃ１とトルク指令Ｔｃ２との関係を求めるこ
とによって、図８に示すような、補正前のトルク指令Ｔ
ｃ１と補正後のトルク指令Ｔｃ２の関係を求めることが
できる。図８において、補正前のトルク指令Ｔｃ１に対
して、実線で表される特性曲線で補正後のトルク指令Ｔ
ｃ２を求めることによって、補正トルク指令Ｔｃ２を求
めることができる。この補正前のトルク指令Ｔｃ１と補
正後のトルク指令Ｔｃ２の関係は、関数の形態とするこ
とも、テーブルデータの形態とすることもできる。
【００４８】テーブルデータの形態とする場合には、ト
ルク指令Ｔｃ１をパラメータとしてトルク指令Ｔｃ２を
記憶内容とするメモリを読み出すことによって、データ
の取り出しを行うことができる。
ルク指令Ｔｃ１をパラメータとしてトルク指令Ｔｃ２を
記憶内容とするメモリを読み出すことによって、データ
の取り出しを行うことができる。
【００４９】次に、トルク定数の変化がトルク及び速度
に依存する場合について説明する。前記で説明したトル
ク指令と実電流振幅値、及びトルク指令と出力トルクと
の関係は、図１１に示すように速度に依存する場合があ
る。なお、図１１はトルク指令と出力トルクの関係につ
いて示している。
に依存する場合について説明する。前記で説明したトル
ク指令と実電流振幅値、及びトルク指令と出力トルクと
の関係は、図１１に示すように速度に依存する場合があ
る。なお、図１１はトルク指令と出力トルクの関係につ
いて示している。
【００５０】トルク定数を変化させるパラメータとして
トルク及び速度がある場合には、図９に示すトルク補正
回路２は、前記図２に示したトルク補正回路２とほぼ同
様であり、トルク指令−出力トルク関係データ部２２に
は、トルク指令Ｔｃ１と速度をパラメータとして入力
し、このトルク指令Ｔｃ１と速度に対応したトルク指令
−出力トルク関係データを用いて、補正トルク指令をＴ
ｃ２を出力する。ここでは、トルク補正回路２の詳細な
説明は省略する。
トルク及び速度がある場合には、図９に示すトルク補正
回路２は、前記図２に示したトルク補正回路２とほぼ同
様であり、トルク指令−出力トルク関係データ部２２に
は、トルク指令Ｔｃ１と速度をパラメータとして入力
し、このトルク指令Ｔｃ１と速度に対応したトルク指令
−出力トルク関係データを用いて、補正トルク指令をＴ
ｃ２を出力する。ここでは、トルク補正回路２の詳細な
説明は省略する。
【００５１】図１０のフローチャートは、トルク及び速
度に依存する場合の動作を説明するものである。なお、
図１０のフローチャートは速度ループについてのみ示し
ている。
度に依存する場合の動作を説明するものである。なお、
図１０のフローチャートは速度ループについてのみ示し
ている。
【００５２】図１０において、速度検出器等から帰還速
度を得て、速度フィードバックを取り込んで（ステップ
Ｓ１１）、速度指令を求め（ステップＳ１２）、トルク
指令を求める。ここで、求めたトルク指令をＴｃ１とす
る（ステップＳ１３）。
度を得て、速度フィードバックを取り込んで（ステップ
Ｓ１１）、速度指令を求め（ステップＳ１２）、トルク
指令を求める。ここで、求めたトルク指令をＴｃ１とす
る（ステップＳ１３）。
【００５３】次に、速度フィードバックとトルク指令Ｔ
ｃ１をパラメータとして、トルク指令−出力トルク関係
データを読み出し（ステップＳ１４）、速度及びトルク
指令Ｔｃ１に対するトルク補正値を求める（ステップＳ
１５）。
ｃ１をパラメータとして、トルク指令−出力トルク関係
データを読み出し（ステップＳ１４）、速度及びトルク
指令Ｔｃ１に対するトルク補正値を求める（ステップＳ
１５）。
【００５４】求めたトルク補正値を用いて、補正トルク
指令Ｔｃ２を求め（ステップＳ１６）、電流ループに渡
す（ステップＳ１７）。上記実施の形態によれば、速度
やトルク指令等のパラメータに対応する補正トルク指令
を、演算を要することなく直接求めることができる。図
１２は、実際に動作中の速度ループからのトルク指令
（図中の補正前）と、電流ループに渡す補正トルク指令
（図中の補正後）の関係を表している。図１２におい
て、補正トルク指令がトルク指令より増加した状態を見
ることができる。
指令Ｔｃ２を求め（ステップＳ１６）、電流ループに渡
す（ステップＳ１７）。上記実施の形態によれば、速度
やトルク指令等のパラメータに対応する補正トルク指令
を、演算を要することなく直接求めることができる。図
１２は、実際に動作中の速度ループからのトルク指令
（図中の補正前）と、電流ループに渡す補正トルク指令
（図中の補正後）の関係を表している。図１２におい
て、補正トルク指令がトルク指令より増加した状態を見
ることができる。
【００５５】図１３は、本発明によって、補正したトル
ク指令によって、トルク定数を一定に保つ制御を行った
場合の加工精度の影響を示す図である。図１３（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、円弧半径１００ｍｍ、接線
方向の送り速度はそれぞれ３００００ｍｍ／ｍｉｎ，４
００００ｍｍ／ｍｉｎ，５００００ｍｍ／ｍｉｎ，及び
６００００ｍｍ／ｍｉｎの条件において、指令に対する
誤差を示している。なお、図において、周方向の１目盛
りは２０μｍを表している。
ク指令によって、トルク定数を一定に保つ制御を行った
場合の加工精度の影響を示す図である。図１３（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、円弧半径１００ｍｍ、接線
方向の送り速度はそれぞれ３００００ｍｍ／ｍｉｎ，４
００００ｍｍ／ｍｉｎ，５００００ｍｍ／ｍｉｎ，及び
６００００ｍｍ／ｍｉｎの条件において、指令に対する
誤差を示している。なお、図において、周方向の１目盛
りは２０μｍを表している。
【００５６】図１３は、前記図１６と比較すると、送り
速度が高い場合でも、指令からの誤差を抑制することが
できることを示している。本発明によれば、速度制御に
おいて、特に大電流時において、サーボモータのトルク
定数を一定に保つことができ、トルク定数の低下による
速度ループゲインの低下によって生じる形状特性の悪化
を防止し、高速（高加速）時においても低速時と同様な
形状特性を得ることができる。
速度が高い場合でも、指令からの誤差を抑制することが
できることを示している。本発明によれば、速度制御に
おいて、特に大電流時において、サーボモータのトルク
定数を一定に保つことができ、トルク定数の低下による
速度ループゲインの低下によって生じる形状特性の悪化
を防止し、高速（高加速）時においても低速時と同様な
形状特性を得ることができる。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーボモ
ータの制御装置によれば、速度制御において、サーボモ
ータのトルク定数を一定に保つことができる。
ータの制御装置によれば、速度制御において、サーボモ
ータのトルク定数を一定に保つことができる。
【図１】本発明のサーボモータの制御装置を説明するた
めの概略ブロック図である。
めの概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための概略ブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】本発明のトルク補正回路の一構成例の概略ブロ
ック図である。
ック図である。
【図４】トルク指令に対する実電流振幅値の概略グラフ
である。
である。
【図５】本発明のトルク倍率を用いたトルク補正を説明
するためのフローチャートである。
するためのフローチャートである。
【図６】本発明のトルク倍率を示すグラフである。
【図７】トルク指令と出力トルクとの間の関係を表した
グラフである。
グラフである。
【図８】本発明の補正前のトルク指令Ｔｃ１と補正後の
トルク指令Ｔｃ２の関係を示すグラフである。
トルク指令Ｔｃ２の関係を示すグラフである。
【図９】本発明のトルク補正回路の他の構成例の概略ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１０】本発明のトルク及び速度に依存する場合の動
作を説明するフローチャートである。
作を説明するフローチャートである。
【図１１】トルク指令と出力トルクの関係を示すグラフ
である。
である。
【図１２】トルク指令と補正トルク指令の関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１３】本発明による加工精度の影響を示す図であ
る。
る。
【図１４】サーボモータの位置ループ制御系の一構成を
説明するためのブロック図である。
説明するためのブロック図である。
【図１５】サーボモータの速度ループ制御系の一構成を
説明するためのブロック図である。
説明するためのブロック図である。
【図１６】トルク定数が一定でないことによる、加工精
度の影響を示す図である。
度の影響を示す図である。
【図１７】工作機械に使用されるサーボモータの電流値
（トルク指令）と出力トルクとの関係を示すグラフであ
る。
（トルク指令）と出力トルクとの関係を示すグラフであ
る。
１ 速度制御ループ ２ トルク補正回路 ３ 電流ループ ２１ トルク指令本補正段 ２２ トルク指令−出力トルク関係データ部 ２３ トルク指令補正手段 ２４ トルク倍率算出手段 ２５ パラメータ記憶部
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも速度制御を含むサーボモータ
の制御を行う制御装置において、サーボモータの制御状
態に応じたトルク定数の低下分を補償した補正トルク指
令を形成し、速度制御におけるトルク定数を一定に保持
するトルク補正手段を備える、サーボモータの制御装
置。 - 【請求項２】 少なくとも速度制御を含むサーボモータ
の制御を行う制御装置において、サーボモータの制御状
態に応じたトルク定数の低下分を補償する補正トルクを
トルク指令に重畳して補正トルク指令を形成し、速度制
御におけるトルク定数を一定に保持するトルク補正手段
を備える、サーボモータの制御装置。 - 【請求項３】 前記補正トルクは、トルク指令に対する
実電流振幅特性において、トルク指令又は実電流振幅値
をパラメータとする値である、請求項２記載のサーボモ
ータの制御装置。 - 【請求項４】 前記補正トルクは、トルク指令に対する
実電流振幅特性において、トルク指令又は実電流振幅値
を、トルク定数が一定の場合のトルク指令又は実電流振
幅値に変換する、トルク定数の低下分の倍率である、請
求項３記載のサーボモータの制御装置。 - 【請求項５】 前記補正トルク指令は、トルク指令に対
する出力トルク特性において、トルク定数が一定の場合
のトルク指令に対する出力トルクを得るためのトルク指
令である、請求項１記載のサーボモータの制御装置。 - 【請求項６】 前記補正トルクは、トルク指令に対する
実電流振幅特性において、トルク指令及び速度をパラメ
ータとし、該パラメータを含む関数として備える、請求
項３記載のサーボモータの制御装置。 - 【請求項７】 前記補正トルクは、トルク指令に対する
実電流振幅特性において、トルク指令及び速度をパラメ
ータとし、該パラメータを含むデータテーブルとして備
える、請求項３記載のサーボモータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36619097A JP3578900B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | サーボモータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36619097A JP3578900B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | サーボモータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11191990A true JPH11191990A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3578900B2 JP3578900B2 (ja) | 2004-10-20 |
Family
ID=18486151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36619097A Expired - Fee Related JP3578900B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | サーボモータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3578900B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005522171A (ja) * | 2002-04-02 | 2005-07-21 | ターボコー インク． | 永久磁石式電気モーターを制御するためのシステム及び方法 |
| JP2017195672A (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の制御装置 |
| JP2018153041A (ja) * | 2017-03-14 | 2018-09-27 | ファナック株式会社 | サーボモータを制御するサーボモータ制御装置及びこれを備えるサーボモータ制御システム |
| US10270377B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-04-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device, and method for correcting torque constant in such motor control device |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP36619097A patent/JP3578900B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005522171A (ja) * | 2002-04-02 | 2005-07-21 | ターボコー インク． | 永久磁石式電気モーターを制御するためのシステム及び方法 |
| US10270377B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-04-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device, and method for correcting torque constant in such motor control device |
| US10469013B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-11-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device, and method for correcting torque constant in such motor control device |
| JP2017195672A (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の制御装置 |
| JP2018153041A (ja) * | 2017-03-14 | 2018-09-27 | ファナック株式会社 | サーボモータを制御するサーボモータ制御装置及びこれを備えるサーボモータ制御システム |
| US10564620B2 (en) | 2017-03-14 | 2020-02-18 | Fanuc Corporation | Servo motor control apparatus for controlling servo motor and servo motor control system including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3578900B2 (ja) | 2004-10-20 |
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