JPS61214002A - 追従誤差制御装置 - Google Patents

追従誤差制御装置

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JPS61214002A
JPS61214002A JP60057297A JP5729785A JPS61214002A JP S61214002 A JPS61214002 A JP S61214002A JP 60057297 A JP60057297 A JP 60057297A JP 5729785 A JP5729785 A JP 5729785A JP S61214002 A JPS61214002 A JP S61214002A
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counter
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聰 熊本
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    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41192—Compensation for different response times, delay of axis

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は閉ループサーボ系における追従位置誤差制御方
式に関し、一層詳細には、工作機械等の位置決めサーボ
系において、追従位置誤差を任意の値に制御することが
可能な追従誤差制御方式に関する。
従来の工作機械等における位置決めサーボ系では、送り
指令パルスとフィードハックパルスの差を実速度指令と
してサーボ系を制御するため、その軌跡は実指令位置に
対し常に遅れをもって追従している。この場合、当該遅
れ量は指令速度や閉ループのゲインによって異なる。
すなわち、ｉＪ！ｌ常のデジタルサーボ系では、フィー
ドパルスと位置フィードハックパルスとをカウントシ、
その差を速度指令として与えるための偏差カウンタと、
この偏差カウンタの出力である出力信号をアナログ信号
に変換するＤ／Ａコンバータとを備えている。この場合
、偏差力うンタの出力値は指令位置に対する負荷軸位置
の遅れ量であって、前記出力値は指令速度とループゲイ
ンに依存している。
このため、例えば、工作機械において、２軸以上を制御
することによってワークを求められた軌跡に従って加工
しようとする時、前記ワークを変位させるための２軸以
上の夫々のループゲインが異なるとワークの加工形状に
誤差が生ずる不都合が顕れる。このために、従来の工作
機械系では、一般的に、通常の加工精度を要求される場
合、各軸のループゲインを調整することによって所期の
目的とする精度を得ている。
然しなから、形状誤差がサブミクロンオーダの範囲内に
留まるような要請がある時、前記のよ・うなループゲイ
ンの調整だけでは到底達成することが困難である。特に
、超精密工作機械において、コンタリング誤差は同じ指
令速度を与えてもサーボ制御系におけるループゲインが
各軸筋に異なることによって各軸筋の遅れも相違するこ
とに起因することが実証されている。
本発明は前記の不都合を一掃するためになされたもので
あって、ループゲインの異なる複数の軸を用いるサーボ
系において各軸の追従誤差を定められた範囲内、好まし
くは零に制御し、これによってループゲインが相違する
ことにより生起する工作機械の加工誤差を除去すること
が可能な追従誤差制御方式を提供することを目的とする
。
前記の目的を達成するために、本発明はフィードパルス
を積算する指令位置カウンタの計数値と被駆動負荷の移
動速度に対応したフィードバックパルスを計数する負荷
位置カウンタの計数値との差に対応した周波数のパルス
と当該差の極性に対応した極性信号とを発生する補正パ
ルス生成手段と、フィードパルスのレートを補正パルス
生成手段から出力されたパルスに応じ且つ前記極性に応
答して増減するレート変換手段とを備え、レート変換手
段からの出力パルスの計数値とフィードバックパルスの
計数値との差に従って被駆動負荷を駆動することを特徴
とする。
次に、本発明に係る追従誤差制御方式について、これを
実施するための電気回路図と共に以下、詳細に説明する
。
先ず、第１図に本発明に係る追従誤差制御方式を実施す
るための電気回路をブロック図で示す。
２．）回路図において、参照符号１ｏは補正パルス生成
回路を示す・この場合・補正パルス生成回路１０はフィ
ードパルス発生回路１）からの速度指令パルス、すなわ
ち、フィードパルスを計数する指令位置カウンタ１２と
フィードバックパルスを形成する負荷位置カウンタ１４
と前記指令位置カウンタ１２の計数値と負荷位置カウン
タ１４の計数値との差を演算する演算器１６とを含む。
演算器１６の出力側はストローブパルス発生器１８から
のストローブパルスがロードパルスとして供給されて前
記演算器１６からの演算出力がプリセットされる補正カ
ウンタ２０に接続され、この補正カウンタ２０の出力側
は当該補正カウンタ２０の計数値が零になったことを検
出する零検出器２２に接続している。一方、前記演算器
１６の出力側は分岐してその演算出力をアナログ電圧に
変換するＤ／Ａコンバータ２４に接続し、さらにまた、
このＤ／Ａコンバータ２４の出力側は当該変換された電
圧をその対応する周波数のパルスに変換するＶ／Ｆコン
バータ２６に接続している。ゲート回路２８には前記Ｖ
／Ｆコンバータ２６の出力側が接続されると共に、前記
零検出器２２の出力が導入されてそのゲートを閉じるよ
うに構成されている。
前記ゲート回路２８の出力側は、一方において、補正カ
ウンタ２０に導入されるよう構成され、他方において、
レート変換回路３０に供給されるよう構成しておく。な
お、前記レート変換回路３０の一方の入力側にはフィー
ドパルスが導入される。
次に、レート変換回路３０の出力側は偏差検出回路３２
の一方の入力側に接続され、この偏差検出回路３２の他
方の入力端にはフィードハックパルスが導入されるよう
に構成される。この場合、前記フィードハックパルスは
負荷位置カウンタ１４にも導入されるように構成してい
る。そこで、偏差検出回路３２の出力側はＤ／Ａコンバ
ータ３４に接続され、このＤ／Ａコンバータ３４の出力
側はさらにアナログ減算回路３６に接続されている。前
記アナログ減算回路３６の出力側は増幅器３８に導入さ
れ、この増幅器３８の出力側はモータ４０に接続してい
る。モータ４０の回転駆動軸は送りねし４２に連結し、
この送りねじ４２はワークテーブル４４と係合する。ワ
ークテーブル４４にはロータリエンコーダ、マグネスケ
ール等からなるパルス発生器４６が係合し、このパルス
発生器４６の出力側はフィードバックパルスとして前記
のように偏差検出回路３２と負荷位置カウンタ１４とに
供給されるものである。なお、この場合、モータ４０に
は同軸的にタコジェネレータ４８が接続されており、こ
のタコジェネレータ４８の出力側は前記アナログ減算回
路３６の一方の入力端子に接続されている。
本発明に係る追従誤差制御方式のための電気回路は基本
的には以上のように構成されるものであり、次にその作
用並びに効果について説明する。
ワークテーブル４４を移動させるための速度指令に係る
フィードパルスがフィードパルス発生回路１）からレー
ト変換回路３０に供給され、一方、このフィードパルス
は指令位置カウンタ１２に供給される。指令位置カウン
タ１２は前記速度指令パルスを計数し、一方、パルス発
生器４６は前記フィードパルスによって変位するワーク
テーブル４４の変位量をパルス列として検出し、フィー
ドバックパルスとして負荷位置カウンター４に供給する
。負荷位置カウンター４は前記フィードバックパルスを
計数する。この場合、前記指令位置カウンター２によっ
て計数される計数値はワークの指令位置に対応する値で
あり、一方、負荷位置カウンター４の計数値はワークテ
ーブル４４の移動量に対応した値である。そこで、指令
位置カウンター２の計数値と負荷位置カウンター４の計
数値との差εは演算器１６により演算され、この演算器
１６は補正カウンタ２０にプリセットされる。
なお、演算器１６は、前記差に係る信号と共にその極性
に係る信号を前記補正カウンタ２０に出力する。一方、
前記演算器１６の演算値はＤ／Ａコンバータ２４により
演算値に対応したアナログ電圧に変換され、このアナロ
グ電圧はその出力側に接続されたＶ／Ｆコンバータ２６
によってパルスに変換される。従って、Ｖ／Ｆコンバー
タ２６からの出力パルスの周波数は演算器１６の演算値
に対応する関係にある。
ところで、演算器１６の演算値が零でない時は補正カウ
ンタ２０を介して導入される零検出器２２の出力によっ
てゲート回路２８のゲートは開かれており、Ｖ／Ｆコン
ハ゛−夕２６からの出力はレート変換回路３０に導入さ
れる。一方、このゲート回路２８の出力は補正カウンタ
２０に導入されている。
すなわち、ゲート回路２８から出力されたＶ／Ｆコ、ン
バータ２６の出力パルスは、この場合、クロックパルス
として補正カウンタ２０に供給され、補正カウンタ２０
の計数値を零の方向に加減算する。
すなわち、Ｖ／Ｆコンバータ２６からの補正パルス毎に
補正カウンタ２０の計数値は“±１”され、この“±１
″は補正カウンタ２０の計数値が零になるまでｍ続され
る。従って、補正パルス生成回路１０からは指令位置と
負荷の位置、すなわち、ワークテーブル４４の移動量に
係る積算値との差に対応した数の補正パルスが出力され
ることになる。
以上のようにして補正パルス生成回路１０から導出され
たパルスはレート変換回路３０に導入される。レート変
換回路３０には前記補正パルス生成回路１０から供給さ
れる極性信号とゲート回路２８を通ったシ／Ｆコンバー
タ２６の出力パルス、すなわち、補正パルスとが供給さ
れる。それによってレート変換回路３０はフィードパル
スに対し前記補正カウンタ２０から供給される信号（Ｓ
ＩＧＮ）に応じて補正パルスを重畳する。この結果、レ
ート変換回路３０から出力される補正された速度指令パ
ルスはレート変換回路３０に供給された元の速度指令パ
ルスに対し、演算器１６による演算値および極性に伴っ
てレート変換されたパルス列になることが容易に諒解さ
れよう。
次に、レート変換回路３０からの補正されたフィードパ
ルスとパルス発生器４６からのフィードバンクパルスと
は偏差検出回路３２に供給され、前記偏差検出回路３２
では両者の偏差が検出される。このようにして偏差検出
回路３２により検出された偏差データはこの偏差検出回
路３２で一旦うソチされ、次いでＤ／Ａコンバータ３４
によりアナログ電圧に変換され、増幅器３Ｂによって増
幅されたうえでモータ４０を駆動する。そして、モータ
４０はその駆動により送りねじ４２を変位させ、この結
果、ワークテーブル４４が移動してその変位量はパルス
発生器４６により検出される。なお、モータ４０の回転
数はこのモータ４０に連結されるタコジェネレータ４８
により検出され、その出力信号はフィードバンクされて
ワークテーブル４４の位置はこのマイナーフィードバッ
クループによっても制御がなされる。
ところで、前記のようにパルス発生器４６からはワーク
テーブル４４の移動速度に対応した数のフィードハック
パルスが出力されており、このフィードハックパルスを
計数した負荷位置カウンタ１４の計数値は前記したよう
に負荷に対応していることになる。
そこで、前記したように、偏差検出回路３２以降のフィ
ードバックループは従来技術に係るものと同様であるが
、当該偏差検出回路３２に導入されるフィードパルスは
前記のように補正パルスによって補正されたフィードパ
ルスである。
すなわち、指令速度が指令位置と負荷位置との位置誤差
により、少なくとも指令位置に対して負荷位置が常にそ
の偏差を“零”となるように補正される。従って、指令
位置と負荷位置との差により指令速度が等価的に変更さ
れた状態となり、指令位置に対する現在位置の遅れ量を
常時“零”に制御することが可能となる。結局、夫々の
軸でこのように遅れ量を零にすることが出来るために、
多軸工作機械において夫々のサーボ系のループゲインを
互いに且つ厳密に調整することなくコンタリング精度を
向上することが可能となる利点がある。
本発明によれば、以上のようにフィードパルスを指令位
置と負荷位置との位置誤差により補正し、この補正され
たフィードパルスにより負荷の移動量を制御するように
構成している。この結果、コンタリング精度は一層向上
し、サブミクロンオーダの工作を施す場合等にも好適に
利用出来るサーボ系として極めて優れた効果を奏する。
すなわち、２軸以上の工作機械であっても各軸のループ
ゲインを必ずしも一致させる煩雑な調整作業を要するこ
となくコンタリング精度の向上が可能となる。
なお、本発明装置は図示の通りハードウェア構成を採用
している。然しなから、このようなハードウェア機構の
一部または全部をコンピュータを含む装置に代替させ、
夫々の構成要素を時分割によって機能させるよう構成す
ることが可能であることは謂うまでもない。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではな（、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る追従誤差制御方式に利用される装
置の電気回路図である。 １０・・補正パルス生成回路 １）・・フィードパルス発生回路 １２・・指令位置カウンタ １４・・負荷位置カウンタ　　１６・・演算器１８・・
ストローブパルス発生器 ２０・・補正カウンタ　　　　２２・・零検出器２４・
　・　Ｄ／八へンバータ ２６・・　Ｖ／Ｆコンバータ　　　２８・・ゲート回路
３０・・レート変換回路　　　３２・・偏差検出回路３
４・　・　Ｄ／八へンバータ ３６・・アナログ減算回路 ３Ｂ・・増幅器　　　　　　　４０・・モータ４２・・
送りねじ　　　　　　４４・ワークテーブル４６・・パ
ルス発生器 ４８・・タコジェネレータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）フィードパルスを積算する指令位置カウンタの計
    数値と被駆動負荷の移動速度に対応したフィードバック
    パルスを計数する負荷位置カウンタの計数値との差に対
    応した周波数のパルスと当該差の極性に対応した極性信
    号とを発生する補正パルス生成手段と、フィードパルス
    のレートを補正パルス生成手段から出力されたパルスに
    応じ且つ前記極性に応答して増減するレート変換手段と
    を備え、レート変換手段からの出力パルスの計数値とフ
    ィードバックパルスの計数値との差に従って被駆動負荷
    を駆動することを特徴とする追従誤差制御方式。
  2. （２）特許請求の範囲第１項記載の制御方式において、
    補正パルス生成手段は指定位置カウンタと負荷位置カウ
    ンタとの計数値の差を演算する演算器と、前記演算器の
    出力側に接続される補正カウンタと、Ｄ／Ａコンバータ
    と、Ｖ／Ｆコンバータと、ゲート回路と、前記補正カウ
    ンタの出力側に接続されて前記ゲート回路の開閉制御を
    行う零検出器とを備え、前記ゲート回路の開成によりＶ
    ／Ｆコンバータの出力はレート変換手段に導入されてフ
    ィードパルスのレートを変換すると共に補正カウンタに
    クロックパルスとして導入されてこの補正カウンタの計
    数値を零に近づくように加減算するよう構成してなる追
    従誤差制御方式。
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