JPS63132315A - サ−ボ制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的１ （産業上の利用分野） この発明は、サーボ制御装置に関する。

（従来の技術） 例えば、汎用工作機械のレトロフィツトにおいて、汎用
数値制御工作機械を使用したシステムでは、機械ががた
を持っているために、デジタル副長器を使用してワーク
テーブルの位置を直接検出して実際位置検出値とし、サ
ーボｆｌｆｌＪ　ｌｌする完全クローズトループ方式の
サーボ制御を行なうのが一般的である。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、このような従来の方式の場合、機械の持って
いるがたは、駆動系のモータから見れば、負荷が軽くな
り、またモータが回ってもワークテーブルが動かない不
感帯になる。そのため、テーブルに外力が加わって位置
ずれが発生した場合、そのずれ分を補正する指令が数値
制御装置から出力され、補償しようとする方向にモータ
が回り、次の位置検出パルスが入力されるまで回ること
になる。しかし、この不感帯では何の電気的な制御もな
されないために、モータの回転が行過ぎる現象が生じ、
ハンチングが発生して位置決め精度が悪化する問題があ
った。

この発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたも
のであって、デジタル制御の限界を超えた目標位置の位
置決め領域での小さな変位の位置！１１御をアナログ的
な制御特性曲線に切替えて行なうことにより、ハンチン
グがなくて精度の高い位置決めができるサーボ制御装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明のサーボ制御装置は、第１図に示すように、 位置検出手段１を備えた負荷３を駆動するモータ５と、
このモーｐに所定の駆動力を与えるためのサーボ増幅器
７と、前記位置検出手段１による検出位置を目標位置と
比較して新たなサーボ指令値を出力する指令値演算手段
９と、前記負荷の目標位置の前後の微小な位置決め領域
において、目標位置をＯとしてアナログ的に変化するサ
ーボ指令値を出力する位置決め領域指令値作成手段１１
と、前記負荷が目標位置に対する前記位置決め領域にあ
るかどうか判断する制御手段１３と、この手段により前
記負荷が位置決め領域内にあると判断された時には、前
記指令値演算手段９からのサーボ指令値に代えて前記位
置決め領域指令値作成手段１１からのサーボ指令値を前
記サーボ増幅器７に与える制御特性切替手段１５とを備
えたものである。

（作用） この発明はサーボ制御装置では、通常の位置１１ｉ制御
には指令値演算手段からのサーボ指令値に従って負荷の
サーボ制御を行ない、負荷が目標位置の位置決め領域に
達した時にはサーボ増幅器の制御特性曲線を位置決め領
域においてアナログ的に変化するものに切替え、ハンチ
ングのない位置制御ができるようにする。

（実施例） 第２図はこの発明の一実施例の詳細なブロック図を示し
ている。また、第３図以下は、このブロック図に示すサ
ーボ制御装置の各部の信号波形を示すものである。

位置検出手段としての位置検出器２１は、負荷としての
ワークテーブル（図に示さず）に設置され、テーブルの
移動を第３図（ａ　）に示すような正弦（ｓｉｎ　）波
と余弦（ＣＯＳ　）波の信号として出力する。

位置決め領域指令値作成手段は波形整形回路２３、波形
合成回路２５、波形切替回路２７、およびゲート制御回
路２９から構成されている。

波形整形回路２３は、位置検出器２１からのｓｉｎ波（
Ａ相）　、ｃｏｓ波（Ｂ相）を第３図（ｂ）、＜Ｏ）に
示すような矩形波に整形し、数値制御装置３１側にフィ
ードバックパルスとして出力する。

また、前記位置検出器２１からのｓｉｎ波、ＣＯＳ波は
、波形合成回路２５に入力され、ここで第４図に示すよ
うにｓｉｎ波、ＣＯＳ波とともに反転ｓｉｎ波、反転ｃ
ｏｎ波を合成し、波形切替回路２７に与える。

波形切替回路２７は、第５図に示す構成を備え、波形合
成回路２５からの合成波のいずれを出力するかをゲート
制御回路２９からのゲート信号によって切替える。

ゲート制御回路２９は、第６図に示すように前記波形整
形回路２３からの矩形波Ａ相、Ｂ相から、人相、■相の
矩形波を合成し、さらに第２図（ｇ）〜（ｊ　）及び第
７図（ａ　）〜（ｄ　）に示すようなゲート信号ＭＯＤ
Ｅ１〜ＭＯＤＥ４を作成し、波形切替回路２７のアナロ
グスイッチ５Ｗ１ａ　−８Ｗ１ｄに与える。

したがって、波形切替回路２７では、第３図＜ｅ　＞、
（ｆ）に示すように、アナログスイッチ５Ｗ１ａ〜５Ｗ
１ｄとＳＷ２との同期をとり、このアナログスイッチＳ
Ｗ２により導通している信号ラインにあるアナログスイ
ッチ５Ｗ１ａ〜５Ｗ１ｄを通過する正弦波が順次出力さ
れることになる。

制御特性切替手段としての入力切替回路３３にも、アナ
ログスイッチＳＷ３が備えられていて、その入力端子に
波形切替回路２７からアナログ信号がサーボ指令値とし
て入力される。このアナログスイッチＳＷ３は、後述す
るゲート制御回路３５からのゲート信号によりオン、オ
フするものである。

指令値演算手段としての数値制御装置３１側のＤ／Ａコ
ンバータ３７からの指令値電圧がサーボ指令値として前
記入力切替回路３３に与えられる。

この指令値電圧は、第８図に示す特性に従ったものであ
る。

また、前記Ｄ／Ａコンバータ３７の指令値電圧は１ｌｉ
ｌ　ｍ手段としてのコンパレータ回路３つに入力され、
ここで基準電圧値ｒｅｆと比較される。ここで、基準電
圧値ｒｅｆは、第９図に丞すようにＤ／雷電圧入ったと
き、コンパレータ回路３９は位置決め領域にワークテー
ブルが達したものと判断する。そこでゲート制御回路３
５に出力を与え、ゲート制御回路３５はゲート制御信号
を入力切替回路３３のアナログスイッチＳＷ３に与える
のである。

入力切替回路３３は、アナログスイッチＳＷ３の動作に
より、波形切替回路２７からの指令値電圧か、Ｄ／Ａコ
ンバータ３７の指令値電圧かを選択し、サーボ増幅器４
１に与えるのである。

上記構成のサーボ制御装置の動作を次に説明する。

通常、Ｄ／Ａコンバータ３７からの指令値電圧が入力切
替回路３３を介してサーボ増幅器４１に与えられ、サー
ボ増幅器４１はこの指令値電圧によってサーボモータ（
図に示さず）の回転数を第８図の特性に応じて決定し、
サーボモータに所定の回転を与える。

このサーボモータの回転によりテーブルは移動し、その
位置変位が位置検出器２１によって検出される。

この位置検出器２１の検出信号は、第３図（ａ　）およ
び第４図に示すｓｉｎ波、ＣＯＳ波であり、このアナロ
グ信号が波形整形回路２３に入力される。

波形整形回路２３では、ｓｉｎ波、ＣＯＳ波の波形整形
を行ない、第３図（ｂ）、（Ｃ”）に示す矩形波信号を
数値制御装置３１側に出力する。同時に、この矩形波は
、ゲート制御回路２９に与えられる。

数値制御装置３１側では、矩形波を４逓倍し、第３図（
ｄ　）に示すようなフィードバックパルス信号を作り出
す。

そして、数値制御装置３１では、前記矩形波信号を処理
し、目標位置との比較により、新たな指令値電圧を算出
し、Ｄ／Ａコンバータ３７に与える。

Ｄ／Ａコンバータ３７は、このデジタル指令値をアナロ
グ電圧に変換し、指令値電圧としてサーボ制御２１１装
置側に入力し、サーボ制御装置では、この指令値電圧を
新たなサーボ指令値として入力切替回路３３を介してサ
ーボ増幅器４１に与えるのである。

このようにして、負荷としてのテーブルは、サーボモー
タの回転によって目標位置近くまで移動される。

目標位置の近くにテーブルが移動して来、あるタイミン
グにおけるＤ／Ａコンバータ３７からの指令値が基準値
のＩ　ＬＳＢの範囲に入ったことがコンパレータ回路３
９によって検出されると、この検出信号からゲート制御
回路３５が入力切替回路３３に対してゲート制御信号を
与え、アナログスイッチＳＷ３を波形切替回路２７から
の指令値電圧に切替える。

波形切替回路２７では、第２図（ｄ　）〜（ｊ　＞に示
すように、各タイミングＰ１．Ｐ２．・・・、Ｐ６、・
・・において、対応するＭＯＤＥｌでは指令値電圧曲線
８１、ＭＯＤＥ２では指令値電圧曲線Ｓ２、ＭＯＤＥ３
では指令値電圧曲線Ｓ３、ＭＯＤＥ４では指令ｆｎ電圧
曲線Ｓ４が順次アナログスイッチＳＷ２の出力に立つこ
とになる。

したがって、上記の入力切替回路３３における切替え動
作により、このゲート制御信号が来た時に波形切替回路
２７の出力に立っている電圧が指令値電圧としてサーボ
増幅器４１に与えられることになる。

つまり、Ｄ／Ａコンバータ３７の出力がタイミングＰ３
においてＩ　１８８以内に入った時、対応するＭＯＤＥ
３に対する指令値電圧曲線Ｓ３にのっとった指令値電圧
がサーボ増幅器４１への入力となる。

そこで、ワークテーブルが位置決め領域にあって停止し
ており、Ｄ／Ａコンバータ３７の指令値電圧が１１８８
以内の範囲に入っている時、外乱がない限り波形切替回
路２７からの指令値は常に零電圧であり、サーボモータ
は停止している。

この停止状態において、テーブルが外乱により移動する
が、その移動量が小さくてＩＬＳＢに達していないとき
、Ｄ／Ａコンバータ３７からの指令値はＯｖのままであ
り、波形切替回路２７から８３に従う指令値電圧が与え
られることになり、サーボモータはこの指令値電圧曲線
Ｓ３に従って位置補正を行なう。

Ｉ　ＬＳＢを超える外乱があった場合には、サーボ増幅
器４１に対する指令値電圧は、通常の位置検出器２１に
よるフィードパルスによって制御されるように切替えら
れる。

通常のＤ／Ａコンバータ３７による指令値電圧では、第
１０図に示すように階段状になっていて、ゼロクロス領
域では指令値電圧が零であり、微小な外乱に対して位置
補正できないものである。しかし、この実施例の場合、
第１１図に示すようにゼロクロス領域ではアナログ的な
電圧波形を用いてＤ／Ａコンバータの３７の指令値電圧
曲線を接続し、位置決め領域の狭い範囲における位置補
正も可能とするのである。

尚、この実施例において、第２図において想像線にて示
したようにＤ／Ａコンバータ３７に代えて偏差カウンタ
４３のθ”信号をゲート制御回路３５に入力し、この偏
差信号θが零になる点を位置決め点とし、入力切替回路
３３の切替え動作を行なうようにしてもよい。

また、前記Ｄ／Ａコンバータ３７の指令値電圧より位置
決め点を検出したとき、ゲート制御回路３５によってト
ルクホールド駆動回路４５を動作させ、サーボ増幅器４
１のトルクホールド端子に入力するようにし、位置決め
点の近くに達したときにはサーボ増幅器４１のゲインを
低くすることによりハンチングを回避することも可能で
ある。

このトルクホールド駆動回路４５は、第１２図に示すよ
うにリレー回路によって簡単に構成することができる。

［発明の効果］ この発明は上記の構成を有するため、負荷が位置決め点
近くにあって、外乱によって微小な変位を受（プた時、
サーボ増幅器の指令値電圧をアナログ特性曲線に従った
ものに切替えることによって微小な位置補正を行なうこ
とができ、ハンチングを起こすことなく精度の良い位置
制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記実施例の詳細な回路ブロック図、第３図は上記実施例
の動作を説明するタイミナグチャート、第４図は上記実
施例における波形合成回路の動作を説明する波形図、第
５図は上記実施例における波形切替回路の動作を説明す
るブロック図、第６図は上記実施例における波形整形回
路の出）Ｊを示す波形図、第７図は上記実施例における
ゲート制御回路の出力を示す波形図、第８図は上記実施
例におけるＤ／Ａコンパ−レータからの入力を示す波形
図、第９図は上記実施例におけるコンパレータ回路の動
作を説明する波形図、第１０図は上記実施例におけるＤ
／Ａコンバータからの入力の特性を示す詳細波形図、第
１１図は上記実施例における入力切替回路の出力特性を
示す波形図、第１２図はこの発明の他の実施例に用いる
トルクホールド回路の一例を示すブロック図である。 １・・・位置検出手段 ３・・・負荷 ５・・・モータ ７・・・サーボ増幅器 ９・・・指令値演算手段 １１・・・位置決めｆｒＩ域指令値作成手段１３・・・
制御手段 １５・・・制御特性切替手段 ２１・・・位置検出器 ２３・・・波形整形回路 ２５・・・波形合成回路 ２７・・・波形切替回路 ２９・・・ゲート制御回路 ３１・・・数値制御装置 ３３・・・入力切替回路 ３５・・・ゲート制御回路 ３７・・・Ｄ／△コンバータ ３つ・・・コンパレータ ４１・・・サーボ増幅器 代理人　　弁理士　　　三　好　　保　男派　　Ｆｊ、
昧　１５・飛　　鞍　派Ｉ味第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位置検出手段を備えた負荷を駆動するモータと、このモ
   ータに所定の駆動力を与えるためのサーボ増幅器と、前
   記位置検出手段による検出位置を目標位置と比較して新
   たなサーボ指令値を出力する指令値演算手段と、前記負
   荷の目標位置の前後の微小な位置決め領域において、目
   標位置を０としてアナログ的に変化するサーボ指令値を
   出力する位置決め領域指令値作成手段と、前記負荷が目
   標位置に対する前記位置決め領域にあるかどうか判断す
   る制御手段と、この手段により前記負荷が位置決め領域
   内にあると判断された時には、前記指令値演算手段から
   のサーボ指令値に代えて前記位置決め領域指令値作成手
   段からのサーボ指令値を前記サーボ増幅器に与える制御
   特性切替手段とを備えて成るサーボ制御装置。