JPS5838802B2 - Kogiyouyourobobotsutonadono Ichiseigiyosouchi - Google Patents

Kogiyouyourobobotsutonadono Ichiseigiyosouchi

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JPS5838802B2
JPS5838802B2 JP5166974A JP5166974A JPS5838802B2 JP S5838802 B2 JPS5838802 B2 JP S5838802B2 JP 5166974 A JP5166974 A JP 5166974A JP 5166974 A JP5166974 A JP 5166974A JP S5838802 B2 JPS5838802 B2 JP S5838802B2
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JP
Japan
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signal
register
summing amplifier
converter
deviation
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JP5166974A
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Japanese (ja)
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JPS50143267A (en
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秀樹 山野
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Nachi Fujikoshi Corp
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Fujikoshi KK
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は数値制御装置、NC工作機械、工業用ロボット
などにおける位置制御装置のバツクラツシおよび速度偏
差を補正した、位置制御装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a position control device that corrects backlash and speed deviation of a position control device in a numerical control device, an NC machine tool, an industrial robot, or the like.

周知の如く、NC工作機械や工業用ロボットなどの位置
制御装置においては、一般的にクローズド・ループフィ
ードバック方式の位置制御装置が多く用いられている。
As is well known, in position control devices for NC machine tools, industrial robots, etc., closed-loop feedback type position control devices are generally used.

しかしながら、この方式では、実際の移動量を位置検出
器にて検出する手段を備えているため、機械系のガタや
摩擦や、検出器、アクチュエータ、サーボモータ、油圧
サーボバルブ等の不感帯によるバツクラツシのような一
次的要素と、制御ループ系の応答遅れにもとづく二次的
要素のため、指令値とサーボ値の位置が異なることによ
り生ずる誤差(速度偏差)により位置決め精度が悪化す
るという欠点がある。
However, since this method is equipped with a means to detect the actual amount of movement using a position detector, it is difficult to prevent backlash due to backlash or friction in the mechanical system or dead zones of the detector, actuator, servo motor, hydraulic servo valve, etc. Because of these primary factors and secondary factors based on response delays in the control loop system, there is a drawback that positioning accuracy deteriorates due to errors (speed deviations) caused by differences in the positions of the command value and servo value.

特に、初期値と最終値のみを問題とする制御装置では比
較的に問題は少いが、NC工作機械や工業用ロボットの
ならい装置で、途中の過程を問題にする制御では、第2
図に示すような偏差が問題になる。
In particular, there are relatively few problems with control devices that only deal with initial and final values, but with control devices that deal with intermediate processes such as NC machine tools and industrial robots, the second
Deviations as shown in the figure become a problem.

即ち、初期値P1からP2に向う指令値に対して、常に
サーボ値が遅れた形で追従し、逆方向にP2からPlに
向う時は、逆の成分の誤差として現れる。
That is, the servo value always follows the command value from the initial value P1 toward P2 with a delay, and when the command value moves in the opposite direction from P2 to Pl, it appears as an error of the opposite component.

この誤差は指令速度が増加するに従って大きくなる。This error increases as the command speed increases.

ならい制御のように2軸以上のサーボ系で動作する場合
は、ならい形状によって指令速度が異なる点においては
誤差も異なるので、ならい形状とはかなり異ったサーボ
値となる。
When operating with a servo system of two or more axes, such as in profiling control, the error also differs in that the command speed differs depending on the profiling shape, resulting in a servo value that is quite different from the profiling shape.

このような欠点を補うために、従来から数値制御装置に
おいては、バツクラツシ補正装置が用いられている。
In order to compensate for such drawbacks, a backlash correction device has conventionally been used in numerical control devices.

この装置は、あらかじめ制御系の総合バツクラツシや速
度偏差的なものを測定しておき、アクチュエータが移動
するとき、その移動方向と同方向に、バツクラツシおよ
び速度偏差成分の量だけ余分に、指令値またはその系に
電気信号としてカロえる方式をとっている。
This device measures the total butteriness and speed deviation of the control system in advance, and when the actuator moves, the command value or A method is adopted in which the signal is added to the system as an electrical signal.

しかし、このバツクラツシおよび速度偏差は、所定単位
量だけステップ的に必ずしも存在するとは限らず、なら
い追従制御のように、連続かつ速度変数が加わる制御に
おいては、バツクラツシおよび速度偏差も複雑に変化す
るしアクチュエータの移動方向に応じ、誤差の成分が異
なるため、従来の方法では完全に補正することが困難で
あった。
However, this bounce rate and speed deviation do not necessarily exist in steps by a predetermined unit amount; in control that is continuous and includes a speed variable, such as profile following control, the bounce rate and speed deviation also change in a complicated manner. Since the error component differs depending on the direction of movement of the actuator, it has been difficult to completely correct it using conventional methods.

第3図は、一般の数値制御系のブロック線図であるが、
バツクラツシが無く、速度偏差の少ない系においては、
指令値と検出器からのフィードバック量は加算点で誤差
eに相当するものが常に零であればよい。
Figure 3 is a block diagram of a general numerical control system.
In a system with no bumpiness and small speed deviation,
It is sufficient that the command value and the amount of feedback from the detector correspond to the error e at the addition point always be zero.

しかしサーボ機構は制御量が位置または角度である追従
制御系であるので、その応答がきわめて早くなることは
望めない。
However, since the servo mechanism is a follow-up control system in which the controlled variable is a position or an angle, it cannot be expected that its response will be extremely fast.

本発明はこのような従来の問題点を解決しようとするも
ので、ロボットの作動装置の偏差信号をとらえ、記憶装
置に修正プログラムを自動的に記憶させるようにした位
置制御装置に関するもので、即ち第1図においてフィー
ドバックされた加算増幅器5からの偏差信号を取り出し
、偏差信号増幅器10においてインピーダンス整合を行
い、V−F変換器11でアナログ量をパルスに変換し、
Bレジスタ12から加算レジスタ13に接続し、Aレジ
スタ3およびBレジスタ12のパルス指’>(直を加算
しバッファレジスタ14から記憶レジスタ15に記憶さ
せる。
The present invention aims to solve these conventional problems, and relates to a position control device that captures deviation signals of a robot's actuating device and automatically stores a correction program in a storage device. In FIG. 1, the feedback signal from the summing amplifier 5 is taken out, the deviation signal amplifier 10 performs impedance matching, the V-F converter 11 converts the analog quantity into a pulse,
The B register 12 is connected to the addition register 13, and the pulse fingers '>(direct) of the A register 3 and B register 12 are added and stored from the buffer register 14 to the storage register 15.

記憶装置からの再生では、アクチュエータ8の偏差が修
正されて動作する。
When reproducing from the storage device, the deviation of the actuator 8 is corrected and operated.

その場合、スイッチ16によって偏差信号回路10.l
L12を遮断し、アクチュエータ8の誤動作を除くこと
を特徴とするものである。
In that case, the switch 16 causes the deviation signal circuit 10. l
This is characterized by blocking L12 and eliminating malfunctions of the actuator 8.

次に本発明の実施例を第1図について説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

ならい装置あるいは位置指令信号発生機1で設楚された
アナログ信号に応じて、その絶対量をパルス数に変換し
、更に方向信号を出すV−F変換器2で、指令信号と比
例したパルスを発生させ、第1のレジスタ即ちAレジス
タ3に送り込む。
According to the analog signal set by the profiling device or the position command signal generator 1, the absolute amount is converted into the number of pulses, and the V-F converter 2, which outputs a direction signal, generates pulses proportional to the command signal. and sends it to the first register, ie, A register 3.

次いでD/A変換器4で再びアナログ量に変換した後、
一般的なアナログフィードバック制御系の指令値として
加算増幅器5に加えられ、位置検出器9からのフィード
バック信号との加算を行う。
Then, after converting it into an analog quantity again with the D/A converter 4,
It is added to the summing amplifier 5 as a command value for a general analog feedback control system, and is added to the feedback signal from the position detector 9.

この際速度応答の改善のため、積分回路6にて1/8の
ファクタを入れ、サーボ増幅器7で電圧増幅して、T/
)チュエータ8を動作させる。
At this time, in order to improve the speed response, a factor of 1/8 is added to the integration circuit 6, and the voltage is amplified by the servo amplifier 7.
) Operate the tuator 8.

そこでアクチュエータ8から機械的に結ばれた位置検出
器9により、位置信号を加算増幅器5にフィードバック
し、指令値と比較しながらアクチュエータ8は指令値に
向って移動する。
Therefore, a position signal is fed back to the summing amplifier 5 by a position detector 9 mechanically connected to the actuator 8, and the actuator 8 moves toward the command value while comparing it with the command value.

ここでバツクラツシならびに速度偏差に比例した信号は
加算増幅器5の出力信号として取り出すことができる。
Here, a signal proportional to the backlash and speed deviation can be taken out as an output signal of the summing amplifier 5.

その偏差信号を偏差信号増幅器10でとらえ、適当に増
幅し、インピーダンス整合を行った後、V−F変換器1
1によってパルス数に変換する。
The deviation signal is captured by the deviation signal amplifier 10, amplified appropriately, and impedance matching is performed, then the V-F converter 1
1 to convert to the number of pulses.

このパルス数はいうまでもなく偏差に比例した値である
Needless to say, this number of pulses is a value proportional to the deviation.

これを第2のレジスタ即ちBレジスタ12に導き、Aレ
ジスタ3からの指令値パルスと加算レジスタ13にて加
算し、バッファレジスタ14を通じて記憶装置15に記
憶するのである。
This is led to the second register, that is, the B register 12, added to the command value pulse from the A register 3 in the addition register 13, and stored in the storage device 15 via the buffer register 14.

記憶装置15に記憶された信号は、ならい装置1からの
指令値に対し、バツクラツシや速度偏差成分を補正した
ものであって、再生時にはこの信号が指令値となって被
制御体を駆動することになる。
The signal stored in the storage device 15 is a command value from the profiling device 1 that has been corrected for backlash and speed deviation components, and during reproduction, this signal becomes the command value to drive the controlled object. become.

この指令信号は、再生時においてスイッチ5116を開
き、記憶装置15からD/A変換器に加えられるので、
補正フィードバック系の偏差信号回路10.lL12は
遮断される。
This command signal opens the switch 5116 during playback and is applied from the storage device 15 to the D/A converter.
Correction feedback system deviation signal circuit 10. IL12 is blocked.

このように本発明は通常のフィードバック系の他に偏差
信号増幅器10、V−F変換器11、Bレジスタ12か
らなる偏差信号回路で補正フィードバック系を構成し、
加算増幅器5にフィードバックされた偏差信号を、加算
レジスタ13に加え、Aレジスタ3からの指令値パルス
と加算することによって、バツクラツシなどによる誤差
を補正した信号を記憶装置に自動的に記憶させ、その信
号により再生するので、余分のループはなくアクチュエ
ータの動作は誤差が全くなくなる。
In this way, the present invention configures a correction feedback system with a deviation signal circuit consisting of a deviation signal amplifier 10, a V-F converter 11, and a B register 12 in addition to the normal feedback system.
By adding the deviation signal fed back to the summing amplifier 5 to the summing register 13 and adding it to the command value pulse from the A register 3, a signal corrected for errors due to backlash etc. is automatically stored in the storage device, and the signal is automatically stored in the storage device. Since it is regenerated by a signal, there are no extra loops and the actuator's operation is error-free.

しかもスイッチ16で偏差信号回路は遮断される。Moreover, the deviation signal circuit is cut off by the switch 16.

従って再生時はもとより、記録時においても、補正フィ
ードバック系は、サーボ機構全体の系から全く切り離さ
れた形で構成されているので、従来一般の補正対策にお
ける系の不安定さや、過度応答における応答遅れなどに
なりがちの補償回路と異なり最適の補正操作が十分に行
われ、ロボット等に完全な信頼性を与えることができる
Therefore, not only during playback but also during recording, the correction feedback system is configured completely separate from the entire servo mechanism system, so it is difficult to handle the instability of the system in conventional general correction measures and the response due to transient response. Unlike compensation circuits that tend to be delayed, optimal correction operations can be carried out sufficiently, giving complete reliability to robots and the like.

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

第1図は本発明の位置制御装置のブロック線図、第2図
は初期値と最終値間に生ずる誤差の説明図、第3図は従
来の数値制御系のブロック線図である。 1・・・ならい装置、2・・・V−F変換器、3・・・
第1ののレジスタ、4・・・D/A変換器、5・・・加
算増幅器、6・・・積分回路、7・・・サーボ増幅器、
8・・・アクチュエータ、9・・・位置検出器、10・
・・偏差信号増幅器、11・・・V−F変換器、12・
・・第2のレジスタ、13・・・加算レジスタ、14・
・・バッファレジスタ、15・・・記憶装置。
FIG. 1 is a block diagram of a position control device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of an error occurring between an initial value and a final value, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional numerical control system. 1... Tracing device, 2... V-F converter, 3...
First register, 4...D/A converter, 5...Summing amplifier, 6...Integrator circuit, 7...Servo amplifier,
8... Actuator, 9... Position detector, 10.
... Deviation signal amplifier, 11... V-F converter, 12.
...Second register, 13...Addition register, 14.
...Buffer register, 15...Storage device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ならい装置あるいは位置指令信号発生機からのアナ
ログ信号をパルス数に変換するV−F変換器と、変換さ
れたパルス信号を記憶する第1のレジスタと、第1のレ
ジスタからのデジタル信号をアナログ化して加算増幅器
に加えるD/A変換器と、加算増幅器からの指令値をア
クチュエータに伝えてアクチュエータを作動させる積分
回路及びサーボ増幅器と、アクチュエータの位置を検出
して加算増幅器にフィードバックする位置検出器を具え
た位置制御装置において、加算増幅器にフィードバック
された偏差信号をとり出してインピーダンス整合を行う
偏差信号増幅器と、増幅された偏差信号をパルス数に変
換するV−F変換器と、変換されたパルス信号を記憶す
る第2のレジスタとからなる偏差信号回路を設け、第2
のレジスタにスイッチを介して接続され、第1及び第2
のレジスタからの指令値パルスを加算する加算レジスタ
と、加算結果をバッファレジスタを通じて記憶する記憶
装置を具え、再生時にはスイッチを開いて偏差信号回路
を遮断し2、記憶装置からの指令信号を前記D/A変換
器を経て加算増幅器に加えることを特徴とする工業用ロ
ボット等の位置制御装置。
1 A V-F converter that converts an analog signal from a profiling device or a position command signal generator into a pulse number, a first register that stores the converted pulse signal, and an analog signal that converts a digital signal from the first register into an analog signal. a D/A converter that converts the command value from the summing amplifier to the summing amplifier; an integrating circuit and servo amplifier that transmits the command value from the summing amplifier to the actuator to operate the actuator; and a position detector that detects the position of the actuator and feeds it back to the summing amplifier. A position control device equipped with a deviation signal amplifier that extracts the deviation signal fed back to the summing amplifier and performs impedance matching, and a V-F converter that converts the amplified deviation signal into a pulse number. A deviation signal circuit consisting of a second register for storing a pulse signal is provided, and a second register is provided.
is connected to the first and second resistors via a switch.
It is equipped with an addition register that adds the command value pulses from the register, and a storage device that stores the addition result through a buffer register.During playback, the switch is opened to cut off the deviation signal circuit, and the command signal from the storage device is A position control device for an industrial robot, etc., characterized in that the signal is applied to a summing amplifier via a /A converter.
JP5166974A 1974-05-08 1974-05-08 Kogiyouyourobobotsutonadono Ichiseigiyosouchi Expired JPS5838802B2 (en)

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JPS50143267A JPS50143267A (en) 1975-11-18
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