JPH11259110A - Position detector - Google Patents
Position detectorInfo
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- JPH11259110A JPH11259110A JP5630798A JP5630798A JPH11259110A JP H11259110 A JPH11259110 A JP H11259110A JP 5630798 A JP5630798 A JP 5630798A JP 5630798 A JP5630798 A JP 5630798A JP H11259110 A JPH11259110 A JP H11259110A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御装置を構
成する位置検出器において、位置検出器が固有に持つ位
置検出誤差に起因して、数値制御装置に発生する振動を
抑制する機能を持つ位置検出器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detector which constitutes a numerical control device and has a function of suppressing vibration generated in the numerical control device due to a position detection error inherent to the position detector. It relates to a position detector.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下、数値制御装置を構成する位置検出
器が固有に持つ位置検出誤差を補正する機能を持つ位置
検出器の従来例について説明する。2. Description of the Related Art An example of a conventional position detector having a function of correcting a position detection error inherent in a position detector constituting a numerical controller will be described below.
【０００３】図８は、従来の位置検出器の構成を示すブ
ロック図である。位置検出対象１は、位置検出器２によ
り位置を検出される対象物であり、モータ又は数値制御
装置により駆動される対象物そのものである。位置検出
器２は、位置検出部３、位置検出補正データ部４及び演
算器５により構成される。位置検出部３は位置検出対象
１の位置を検出する。位置検出部３で検出された補正前
位置検出値は、演算器５及び位置検出補正データ部４に
出力される。位置検出補正データ部４は、位置検出部３
で検出された補正前位置検出値に対応した位置検出補正
データを演算器５に出力する。位置検出補正データ部４
には、あらかじめ各位置毎に設定した位置検出誤差量が
位置検出補正データ部に記憶されている。位置検出誤差
量は、レーザー測長器等の位置測定器を用いて測定した
値と、位置検出部３が出力した補正前位置検出値とに基
づいて設定される。演算器５は、位置検出部３から出力
された補正前位置検出値と、位置検出補正データ部４か
ら出力された位置検出補正データとを加算又は減算す
る。演算器５により演算されたデータは補正後位置検出
値となる。演算器５より出力される補正後位置検出値は
位置検出器２の位置検出値として次節で説明する数値制
御装置で用いられる。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional position detector. The position detection target 1 is a target whose position is detected by the position detector 2, and is a target itself driven by a motor or a numerical controller. The position detector 2 includes a position detection unit 3, a position detection correction data unit 4, and a computing unit 5. The position detector 3 detects the position of the position detection target 1. The pre-correction position detection value detected by the position detection unit 3 is output to the arithmetic unit 5 and the position detection correction data unit 4. The position detection correction data unit 4 includes the position detection unit 3
And outputs to the computing unit 5 position detection correction data corresponding to the pre-correction position detection value detected in step (1). Position detection correction data section 4
The position detection error amount preset for each position is stored in the position detection correction data section. The position detection error amount is set based on a value measured using a position measuring device such as a laser length measuring device, and a pre-correction position detection value output by the position detecting section 3. The arithmetic unit 5 adds or subtracts the pre-correction position detection value output from the position detection unit 3 and the position detection correction data output from the position detection correction data unit 4. The data calculated by the calculator 5 becomes the corrected position detection value. The corrected position detection value output from the arithmetic unit 5 is used as a position detection value of the position detector 2 in the numerical controller described in the next section.
【０００４】図２は、従来の数値制御装置のフィードバ
ック制御系の一例であり、モータに結合する位置検出器
を用いたフィードバック制御系を示すものである。パー
トプログラム記憶部６は、ＮＣ加工プログラム等のデー
タを記憶する。関数発生部７は、ＮＣ加工プログラム等
の外部入力データに基づいて移動すべき位置の算出、す
なわち関数発生を行ない、発生させた位置指令値ＰＳを
位置誤差量算出部８に出力する。位置誤差算出部８は、
サーボモータ９に結合された位置検出器２から得られる
位置検出値と、前記位置指令値ＰＳとの偏差を算出して
位置誤差量ＤＩＦＦとして、位置制御部１０へ出力す
る。位置制御部１０は、位置誤差量ＤＩＦＦに位置制御
ループゲインを乗算することによりサーボモータ９の速
度指令値を算出し、速度・トルク制御部１１に転送す
る。速度・トルク制御部１１は、このフィードバック制
御系のマイナーループであって、それぞれ、公知の方法
によって構成された速度制御ループ、電流制御ループを
具備している。サーボモータ９は、速度・トルク制御部
１１から出力された指令に基づいて駆動制御され、位置
検出対象１を所定の位置へ速やかに移動させる。FIG. 2 shows an example of a feedback control system of a conventional numerical controller, and shows a feedback control system using a position detector coupled to a motor. The part program storage unit 6 stores data such as an NC machining program. The function generator 7 calculates a position to be moved based on external input data such as an NC machining program, that is, generates a function, and outputs the generated position command value PS to the position error calculator 8. The position error calculator 8 calculates
A deviation between a position detection value obtained from the position detector 2 coupled to the servomotor 9 and the position command value PS is calculated and output to the position control unit 10 as a position error DIFF. The position control unit 10 calculates a speed command value of the servo motor 9 by multiplying the position error amount DIFF by a position control loop gain, and transfers the value to the speed / torque control unit 11. The speed / torque control unit 11 is a minor loop of the feedback control system, and includes a speed control loop and a current control loop each configured by a known method. The servo motor 9 is driven and controlled based on a command output from the speed / torque control unit 11, and quickly moves the position detection target 1 to a predetermined position.
【０００５】図３は、位置検出器が持つ固有の位置検出
誤差の一例を示すものである。数値制御装置の構成要素
である位置検出器は、構成部品の精度誤差及び電気信号
の誤差により周期的な位置検出誤差を持っている。従っ
て、位置検出部３が出力する補正前位置検出値は、位置
検出器が固有に持つ位置検出誤差を含む位置検出値とな
る。従来は、位置検出補正データ部４において位置検出
補正データを持つことにより、位置検出器が固有に持つ
位置検出誤差を小さくするようにしていた。FIG. 3 shows an example of an inherent position detection error of the position detector. The position detector, which is a component of the numerical control device, has a periodic position detection error due to the accuracy error of the components and the error of the electric signal. Therefore, the pre-correction position detection value output by the position detection unit 3 is a position detection value including a position detection error inherent to the position detector. Conventionally, the position detection correction data section 4 has the position detection correction data to reduce the position detection error inherent in the position detector.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、位置検出補正
データ部４で記憶されている位置検出補正データでは、
位置検出器が固有にもつ位置検出誤差を完全に補正しき
れないことがある。補正しきれない原因としては例えば
位置検出補正データの記憶量が不足している、あるいは
位置検出器をモータに結合したときに位置検出補正デー
タと補正前位置検出値との間に位相的なずれが発生す
る、あるいは位置検出補正データを設定する外部の位置
測定器自体の精度誤差などがある。位置検出器が固有に
もつ位置検出誤差は、位置検出補正データで完全に補正
しきれない場合でも、その数値が、実際にモータ等によ
り駆動する機械系の位置決め精度に対して十分に小さい
場合は、位置決め精度としては問題にならない。モータ
がある一定の速度で回転するように指令を与えたられた
場合は、位置検出誤差が周期的に存在することにより、
モータの実際の速度は、位置検出誤差の周期とモータの
速度によって決まる周波数成分を持って変化する。モー
タの速度と、位置検出誤差により発生する位置検出値あ
るいは実際のモータ速度の変化分の振動周波数との関係
を図４に示す。実際のモータ速度が振動的に変化する
と、モータやモータに結合された駆動系が振動するた
め、異音あるいは数値制御装置の構成部分の振動などの
問題が発生する。However, according to the position detection correction data stored in the position detection correction data section 4,
In some cases, the position detection error inherent in the position detector cannot be completely corrected. Reasons that the correction cannot be completed include, for example, insufficient storage of the position detection correction data, or a phase shift between the position detection correction data and the pre-correction position detection value when the position detector is coupled to the motor. Occurs, or there is an accuracy error of an external position measuring device itself for setting position detection correction data. Even if the position detection error inherent in the position detector cannot be completely corrected by the position detection correction data, if the numerical value is sufficiently small with respect to the positioning accuracy of the mechanical system actually driven by the motor etc. However, the positioning accuracy does not matter. If the motor is instructed to rotate at a certain speed, the position detection error exists periodically,
The actual speed of the motor changes with a frequency component determined by the period of the position detection error and the speed of the motor. FIG. 4 shows the relationship between the motor speed and the position detection value generated by the position detection error or the vibration frequency corresponding to the change in the actual motor speed. When the actual motor speed vibrates, the motor and the drive system coupled to the motor vibrate, which causes problems such as abnormal noise and vibration of components of the numerical controller.
【０００７】本発明は、上述のような問題を解決するた
めになされたものであり、本発明の目的は、簡単な制御
ブロックを位置検出器内に構成することにより位置検出
器が固有に持つ位置検出誤差に起因する振動を抑制する
ことができる位置検出器を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a simple configuration of a control block in a position detector, so that the position detector has a unique function. An object of the present invention is to provide a position detector that can suppress vibration caused by a position detection error.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、数値制御装置
を構成する位置検出器に関し、本発明の上記目的は、位
置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した
位置検出値から速度を算出する速度算出部と、前記位置
検出部が検出した位置検出値から任意の帯域の周波数成
分のみを除去するノッチフィルター部と、前記速度算出
部において算出された速度に基づいて位置検出器に固有
の振動が発生する周波数を算出して、前記ノッチフィル
ター部において除去する周波数として、前記ノッチフィ
ルター部に与えるノッチフィルタ周波数設定部とを具備
したことによって達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a position detector constituting a numerical controller, and an object of the present invention is to provide a position detector for detecting a position, and a position detection value detected by the position detector. A speed calculation unit that calculates a speed from the position detection unit; a notch filter unit that removes only a frequency component of an arbitrary band from the position detection value detected by the position detection unit; This is achieved by including a notch filter frequency setting unit that calculates a frequency at which vibration unique to the vessel occurs and provides the notch filter unit with a frequency to be removed by the notch filter unit.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
位置検出器の構成例を示すものである。演算器５から出
力された補正後位置検出値は、速度算出部１２とノッチ
フィルター部１３に出力される。速度算出部１２で算出
された速度は、ノッチフィルタ周波数設定部１４に出力
される。ノッチフィルタ周波数設定部１４は速度算出部
１２で算出された速度に基づいて、ノッチフィルタ部１
３のノッチフィルタ中心周波数を設定する。ノッチフィ
ルタ部１３は、バンドリジェクションフィルタで構成さ
れている。ノッチフィルター部１３に入力された補正後
位置検出値は、フィルタ処理されてフィルタ処理後位置
検出値として図２に示す位置誤差算出部８に出力され
る。FIG. 1 shows a configuration example of a position detector according to an embodiment of the present invention. The corrected position detection value output from the arithmetic unit 5 is output to the speed calculation unit 12 and the notch filter unit 13. The speed calculated by the speed calculation unit 12 is output to the notch filter frequency setting unit 14. The notch filter frequency setting unit 14 determines the notch filter unit 1 based on the speed calculated by the speed calculation unit 12.
The center frequency of the notch filter 3 is set. The notch filter unit 13 is configured by a band rejection filter. The corrected position detection value input to the notch filter unit 13 is filtered and output to the position error calculation unit 8 shown in FIG. 2 as a filtered position detection value.
【００１０】次に、この位置検出器の動作について説明
する。例えば位置検出器が固有に持つ位置検出値誤差が
モータ１回転あたり１０回の周期を持って変動するとし
て説明する。関数発生部７がＮＣプログラムに従い、モ
ータ９に１０００ｒｐｍの速度指令を与えた場合は、位
置検出器が固有に持つ位置検出値誤差の変動の周波数は
下記の数１より１６６．７Ｈｚとなる。Next, the operation of the position detector will be described. For example, a description will be given on the assumption that the position detection value error inherent in the position detector fluctuates with a period of 10 times per motor rotation. When the function generator 7 gives a speed command of 1000 rpm to the motor 9 according to the NC program, the frequency of the fluctuation of the position detection value error inherent in the position detector is 166.7 Hz from the following equation 1.
【数１】１０００（ｒｐｍ）／６０（ｓｅｃ）×１０
（回）＝１６６．７（ＨＺ） この場合はモータの回転数が１０００ｒｐｍであること
を速度指令部１２が算出する。また、位置検出器が固有
に持つ位置検出値誤差の周波数が１６６．７ＨＺである
ことをノッチフィルタ周波数設定部１４が算出し、ノッ
チフィルタ部１３のフィルタ中心周波数が１６６．７Ｈ
Ｚとなるように設定する。図５はノッチフィルタ部１３
の電気的な等価回路を示すものである。ノッチフィルタ
部１３は、任意に設定された周波数を中心とする所定幅
の帯域のみを除去する特性を持つ。図６はノッチフィル
タ部１３のゲイン特性を示すものである。図５に示すノ
ッチフィルタの伝達関数Ｇ（ω）は、下記の数２で示さ
れる。## EQU1 ## 1000 (rpm) / 60 (sec) × 10
(Times) = 166.7 (HZ) In this case, the speed command unit 12 calculates that the rotation speed of the motor is 1000 rpm. The notch filter frequency setting unit 14 calculates that the frequency of the position detection value error inherent in the position detector is 166.7HZ, and the filter center frequency of the notch filter unit 13 is 166.7HZ.
Z is set. FIG. 5 shows a notch filter unit 13.
FIG. The notch filter section 13 has a characteristic of removing only a band of a predetermined width centered on an arbitrarily set frequency. FIG. 6 shows a gain characteristic of the notch filter unit 13. The transfer function G (ω) of the notch filter shown in FIG.
【数２】Ｇ（ω）＝（１／ＬＣーω2）／（（１／ＬＣ
ーω2）ーＪω／（Ｌ／Ｒ）） ここで、Ｊは虚数を示す。数２に示す伝達関数Ｇ（ω）
を持つノッチフィルタ部１３の中心周波数Ｆは、下記の
数３で示される。G (ω) = (1 / LC−ω 2 ) / ((1 / LC)
−ω 2 ) −Jω / (L / R)) Here, J represents an imaginary number. Transfer function G (ω) shown in Equation 2
The center frequency F of the notch filter section 13 having the following expression is expressed by the following equation (3).
【数３】Ｆ（ＨＺ）＝１／２π×√（１／ＬＣ） ノッチフィルタの鋭さＱは、下記の数４で示される。F (HZ) = 1 / 2π × √ (1 / LC) The sharpness Q of the notch filter is expressed by the following expression 4.
【数４】Ｑ＝Ｌ／Ｒ よって、ノッチフィルタ部１３の中心周波数Ｆが１６
６．７ＨＺとなるように設定するためには、ノッチフィ
ルタ周波数設定部１４によって、数２に示す伝達関数Ｇ
（ω）における１／ＬＣは、下記の数５で示すように設
定することになる。Q = L / R Therefore, the center frequency F of the notch filter unit 13 is 16
In order to set the transfer function G to 6.7HZ, the transfer function G
1 / LC in (ω) is set as shown in Expression 5 below.
【数５】１／ＬＣ＝（１６６．７／２π）2 1 / LC = (166.7 / 2π) 2
【００１１】速度検出部１２により算出される速度は、
位置検出器２が持つ固有の位置検出誤差を完全には補正
しきれていない位置検出値を元に算出されるので、実際
の速度に対して周期的に変動する速度誤差を持ってい
る。その速度誤差を実際の速度の１％と仮定すると、速
度算出部１２によって算出される速度は、実際の速度が
１０００ｒｐｍであった場合は１０００±１０ｒｐｍと
なる。速度が１０００±１０ｒｐｍの範囲で検出された
場合においてノッチフィルタ周波数設定部１４が設定す
るノッチフィルタ中心周波数は、１６５．１ＨＺから１
６８．３ＨＺの範囲となる。例えば、ノッチフィルタ部
１４に設定するフィルタ中心周波数を１６８．３ＨＺと
して、ノッチフィルタの鋭さＱを０．０００５に設定し
たとする。その場合は、数２に示すノッチフィルタ部１
３の伝達関数Ｇ（ω）は下記の数６及び数７で示すよう
に設定することになる。The speed calculated by the speed detector 12 is
Since it is calculated based on a position detection value that has not completely corrected the inherent position detection error of the position detector 2, the position detector 2 has a speed error that periodically fluctuates with respect to the actual speed. Assuming that the speed error is 1% of the actual speed, the speed calculated by the speed calculation unit 12 is 1000 ± 10 rpm when the actual speed is 1000 rpm. When the speed is detected in the range of 1000 ± 10 rpm, the notch filter center frequency set by the notch filter frequency setting unit 14 is 165.1HZ to 1
68.3 HZ. For example, assume that the filter center frequency set in the notch filter unit 14 is 168.3 HZ, and the sharpness Q of the notch filter is set to 0.0005. In that case, the notch filter unit 1 shown in Expression 2
The transfer function G (ω) of No. 3 is set as shown in Expressions 6 and 7 below.
【数６】１／ＬＣ＝（１６８．３／２π）2 1 / LC = (168.3 / 2π) 2
【数７】Ｑ＝Ｌ／Ｒ＝０．０００５ 図７は、このときのノッチフィルタ部１３のゲイン特性
を示すものである。この場合ノッチフィルタ部１３にお
いて除去したい周波数は１６６．７ＨＺである。図７に
示すように１６６．７ＨＺの周波数成分のゲインはー４
０ｄＢであり、１６６．７ＨＺの周波数成分は十分減衰
されることから、実用上問題となることはない。このよ
うに速度に応じてノッチフィルタの中心周波数を変化さ
せることにより、位置検出器が固有に持つ誤差に起因す
る振動を抑制することが可能となる。## EQU7 ## FIG. 7 shows the gain characteristic of the notch filter unit 13 at this time. In this case, the frequency to be removed by the notch filter unit 13 is 166.7 HZ. As shown in FIG. 7, the gain of the frequency component of 166.7HZ is −4.
0 dB, and the frequency component of 166.7 Hz is sufficiently attenuated, so that there is no practical problem. As described above, by changing the center frequency of the notch filter according to the speed, it is possible to suppress vibration caused by an error inherent in the position detector.
【００１２】[0012]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ノッチフ
ィルタ部は位置検出部が検出した位置検出値から、この
位置検出器に固有の振動成分を除去して出力する。従っ
て、位置検出器が固有に持つ位置検出誤差に起因して発
生する振動を抑制することができる。As described above, according to the present invention, the notch filter removes the vibration component inherent in the position detector from the position detection value detected by the position detector and outputs the result. Therefore, it is possible to suppress the vibration generated due to the position detection error inherent in the position detector.
【図１】本発明の実施形態に係る位置検出器の構成例を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a position detector according to an embodiment of the present invention.
【図２】一般的な数値制御装置のフィードバック制御系
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a feedback control system of a general numerical controller.
【図３】数値制御装置において位置検出器が固有に持つ
位置検出値誤差の一例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of a position detection value error inherent to a position detector in a numerical controller.
【図４】モータの速度と、位置検出誤差により発生する
位置検出値の振動周波数との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a motor speed and a vibration frequency of a position detection value generated by a position detection error.
【図５】ノッチフィルタ部の構成例を示す回路図であ
る。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a notch filter unit.
【図６】ノッチフィルタ部のゲイン特性を示すグラフで
ある。FIG. 6 is a graph showing gain characteristics of a notch filter unit.
【図７】ノッチフィルタ部のゲイン特性を示すグラフで
ある。FIG. 7 is a graph illustrating gain characteristics of a notch filter unit.
【図８】従来の位置検出器の構成例を示すブロック図で
ある。FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional position detector.
１ 位置検出対象 ２ 位置検出器 ３ 位置検出部 ４ 位置検出補正データ部 ５ 演算部 ６ パートプログラム記憶部 ７ 関数発生部 ８ 位置誤差算出部 ９ モータ １０ 位置制御部 １１ 速度・トルク制御部 １２ 速度算出部 １３ ノッチフィルタ部 １４ ノッチフィルタ周波数設定部 １５ 抵抗 １６ リアクトル １７ コンデンサ REFERENCE SIGNS LIST 1 position detection target 2 position detector 3 position detection unit 4 position detection correction data unit 5 calculation unit 6 part program storage unit 7 function generation unit 8 position error calculation unit 9 motor 10 position control unit 11 speed / torque control unit 12 speed calculation Unit 13 Notch filter unit 14 Notch filter frequency setting unit 15 Resistance 16 Reactor 17 Capacitor
Claims (1)
おいて、位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部
が検出した位置検出値から速度を算出する速度算出部
と、前記位置検出部が検出した位置検出値から任意の帯
域の周波数成分のみを除去するノッチフィルター部と、
前記速度算出部において算出された速度に基づいて位置
検出器に固有の振動が発生する周波数を算出して、前記
ノッチフィルター部において除去する周波数として、前
記ノッチフィルター部に与えるノッチフィルタ周波数設
定部とを具備したことを特徴とする位置検出器。1. A position detector constituting a numerical control device, comprising: a position detector for detecting a position; a speed calculator for calculating a speed from a position detection value detected by the position detector; A notch filter section that removes only frequency components in an arbitrary band from the detected position detection value,
A notch filter frequency setting unit that calculates a frequency at which vibration unique to the position detector is generated based on the speed calculated in the speed calculation unit, and provides the notch filter unit with a frequency to be removed in the notch filter unit. A position detector characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5630798A JPH11259110A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Position detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5630798A JPH11259110A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Position detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11259110A true JPH11259110A (en) | 1999-09-24 |
Family
ID=13023497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5630798A Pending JPH11259110A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Position detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11259110A (en) |
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- 1998-03-09 JP JP5630798A patent/JPH11259110A/en active Pending
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