JPS63177204A - 位置追従サ−ボ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は数値制御装置などくおけるアクチュエータ制御
に係り、特に工作機械々どの被制御体の位置制御を行う
位置追従サーボ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の位置追従サーボ装置の一例を第３図に示
し説明する。

図において、２１は位置指令信号で、この位置指令信号
２１と位置検出信号２２から位置偏差信号を位置偏差発
生回路２３で発生させ、その偏差値に比例した速度指令
を位置ループ増幅回路２４で発生させ、被制御体を制御
するアクチュエータ２６を所望の速度で回転または移動
させるように構成されている。“ことで、上記位置ルー
プ増幅回路２４の定常ゲインは位置偏差値とは無関係に
固定と壜っている。

なお、２５は速度ループ増幅回路、２７は位置検出信号
２２を送出する位置検出器、２８は速度検出器である。

また、この種の位置追従サーボでは近似的に一次遅れ系
とカシ、速度検出器２８による速度フィードバックを固
定とするならば、位置ループ増幅回路２４の定常ゲイン
よシー次遅れの時定数が定まることは衆知である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の位置追従サーボ装置では、位置ループ増
幅回路のゲイン特性が一定であるので、位置指令速度に
は無関係に位置追従サーボの一次遅れの時定数は一定で
ある。したがって、低速指令で高速応答を実現するべく
位置ループ増幅回路の増幅率を高くすれば、ゲイン特性
が一定であるため高速指令時も同様に高速応答になる。

一般に、アクチュエータおよびこのアクチュエータの被
制御体は慣性モーメントをもち、高速指令時での大きな
衝撃が発生し、被制御体の寿命およびアクチュエータの
駆動回路の駆動能力不足などの問題点が発生する。した
がって、従来の位置追従サーボ装置では、低速指令での
高速応答の限界が上記衝撃などによって押えられるとい
う問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の位置追従サーボ装置は、工作機械などの被制御
体を制御するアクチュエータと、このアクチュエータを
駆動する駆動回路と、上記被制御体の位置を検出する位
置検出手段と、上記被制御体の速度を検出する速度検出
手段と、位置移動指令と上記位置検出手段からの位置検
出信号との偏差を発生する位置偏差発生手段と、この位
置偏差発生手段からの位置偏差信号から速度指令に変換
する位置ループ増幅部において上記位置偏差信号に応じ
て増幅率を切換える手段とを備えて々るようにしたもの
である。

〔作用〕

本発明においては、位置移動指令と位置検出信号との位
置偏差信号に応じて位置ループの増幅率を自動的に可変
する。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明による位置追従サーボ装置の一実施例を
示すブロック図である。

全体の構成は、位置偏差カウンタ１．ＤＡコンバータ２
１位位置ループ幅幅部３アクチュエータの駆動回路４．
サーボモータ等のアクチュエータ５、エンコーダ等の位
置検出器６．速度検出器Ｔ。

位置偏差判定回路８．スイッチ素子９，１０および抵抗
器１１〜１３から成っている。

そして、上記位置検出器６は被制御体の位置を検出する
位置検出手段を構成し、速度検出器Ｔは被制御体の速度
を検出する速度検出手段を構成している。また、位置偏
差カウンタ１は位置移動指令と上記位置検出手段からの
位置検出信号との偏差を発生する位置偏差発生手段を構
成している。

また位置偏差判定回路８とスイッチ素子９，１０および
抵抗器１１〜１３は、上記位置偏差発生手段からの位置
偏差信号から速度指令に変換する位置ループ増幅部３に
おいて上記位置偏差信号に応じて増幅率を切換える手段
を構成している。なお、５６はアクチュエータの駆動回
路４の出力信号を示し、５Ｔはアクチュエータ５の出力
信号を示す。

つぎにこの第１図に示す実施例の動作を第２図を参照し
て説明する。

この第２図は横軸に位置偏差値の）を、縦軸に増幅率り
）をとって表わした第１図における位置偏差−増幅率特
性を示す特性図で、１は位置ループ増幅部３の出力を示
す。

まず、位置偏差カウンタ１は位置指令パルス５０と位置
検出器６からの位置検出パルス５１とを差動でカウント
する可逆カウンタであり、また、Ｄ人コンバータ２はこ
の位置偏差カウンタ１の出力、すなわち、ディジタル位
置偏差量５２をアナログ位置偏差量に変換する。そして
、位置ループ増幅部３はとＯＤＡコンバータ２からのア
ナログ位置偏差量５３を入力としスイッチ素子９，１０
がオフであるとき増幅率が抵抗器１３の値により所定の
値となるようになっている。また、この位置ループ増幅
部３の出力信号５４は、アクチュエータ５の速度検出信
号５５とアクチュエータの駆動回路４へ差動入力するこ
とにより、速度指令信号とがることはよく知られている
。また、このアクチュエータの駆動回路４はとの位置ル
ープ増幅部３の出力信号である速度指令信号５４と速度
検出信号５５との差動増幅器およびアクチュエータ５に
流れる電流を検出し制御する電流制御回路およびアクチ
ュエータ５にパワーを供給する駆動部などが含まれてい
る。

ここで、これらアクチュエータの駆動回路４とアクチュ
エータ５および速度検出器７とをループしたものを速度
ループと呼称する。そして、この速度ループは一次遅れ
または二次遅れ要素をもっているが、この遅れ要素を無
視する壜らば第１図に示す位置サーボ系の応答は一次遅
れとなることがよく知られている。

いま、この−次遅れの時定数を”Ｉｓ速度検出器７のフ
ィードバック定数をβおよび位置偏差カウンタ１．ＤＡ
コンバータ２９位位置ループ幅幅部３前向きのゲインを
Ｋとすると、Ｔ　ｓ　＝Ｉ／’ＩＣとなることもよく知
られている。したがって、フィードバック定数βを固定
と考えるとゲインにの値によシ位置サーボ系の応答時間
が定まることになる。更に、位置カウンタ１．ＤＡコン
バータ２の増幅率を固定とすると位置ループ増幅部３の
増分率を変化することにより、上記時定数Ｔｓを変化す
ることになる。

そして、位置偏差判定回路８は、位置偏差カウンタ１の
位置偏差値の絶対値をＤとすると、Ｄ＜０１のとき出力
６０．６１ともに論理’Ｏ＃、ＤＩ＜Ｄ（Ｄ２のとき出
力６０は論理′１〃　、出力６１は論理層ＯＩとなシ、
また、Ｄ≧Ｄ２のとき出力６０．６１ともに論理％１１
となるような論理回路である。

ここでＤＩ、Ｄ２は　任意の整数であシ、所望の増幅率
切換点となる。このような位置偏差判定回路８の出力６
０．８１をそれぞれスイッチ素子９゜１０のゲート入力
に供給し、抵抗器１１．１２を切換えることによ、り、
５８−５９間の抵抗値を切換えている。そして、位置ル
ープ増幅部３の増幅率は５Ｂ−５９間の抵抗値によシ定
まシ、抵抗値が大きいほど増幅率も大きくなるようにし
ている。

したがって、第２図に示すように、Ｄ＜Ｄｌ　では抵抗
器１１で定まる増幅率Ｇ１．ＤＩ≦Ｄ（Ｄ２では抵抗器
１１と抵抗器１２の並列値で定まる増幅率Ｇ２．Ｄ≧Ｄ
２では抵抗器１１，１２．１３の並列値で定まる増幅率
Ｇ３とな夛、位置偏差のしきい値ＤＩ　、Ｄ２を境界に
増幅率を可変できることになる。更に、第２図に示すよ
うに、位置ループ増幅部３の出力信号５４は位置偏差Ｄ
Ｉ、Ｄ２を境界に傾斜が切換わることになる。また、位
置指令速度Ｆ９位置偏差りおよび増幅率Ｇとの関係はＤ
＝Ｆ／Ｇであることはよく知られておシ、増幅率Ｇを固
定とすれば位置偏差りは位置指令速度Ｆに比例する。し
たがって、第２図のような増幅率Ｇ−位置偏差り特性を
もてば、位置指令速度Ｆの大きさがＦ＜Ｆｌ　（Ｆ１＝
ＤＩＸＧ１　”）のとき増幅率はＧ１゜Ｆ１≦Ｆ＜Ｆ２
（Ｆ２＝Ｄ２ＸＧ２）のとき増幅率はＧ２゜Ｆ≧Ｆ２の
とき増幅率はＧ３と自動的に可変できることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、位置移動指令と
位置偏差信号に応じて位置ループの増幅率を自動的に可
変することによシ、被制御体の高速移動動作時の応答性
を滑らかＫＬ、起動・停止時の衝撃を緩和しながら、低
速移動動作時での高応答性を実現することおよび位置偏
差量を小さくすることができるので、実用上の効果は極
めて大である。

さらに、詳細な具体例を示すと、工作機械々どの刃物と
ワークの間において、接触動作による位置決めをする場
合、刃物とワークが接触した瞬間直ちに位置指令を停止
しても位置偏差量だけ遅れて移動する。したがって、そ
の位置偏差量が大きいと刃物とワークが破損することに
なる。本発明によると、低速送シでは位置偏差量を小さ
くすることが可能になシ、上記接触動作による位置決め
動作が実現できるという点において極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による位置追従サーボ装置の一実施例を
示すブロック図、第２図は第１図の動作説明に供する位
置偏差−増幅率特性を示す特性図、第３図は従来の位置
追従サーボ装置の一例を示すブロック図である。 １・ｅ・・位置偏差カウンタ、２・・・・ＤＡ・・・ｅ
コンバータ、３・・・・位置ループ増幅部、４・・・・
アクチェエータの駆動回路、５・働Φ・アクチュエータ
、６・・・・位置検出器、７・・・・速度検出器、８拳
・・・位置偏差判定回路、９．１０・・・・スイッチ素
子、１１〜１３・・・・抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工作機械などの被制御体の位置制御を行う位置追従サー
   ボ装置において、前記被制御体を制御するアクチュエー
   タと、このアクチュエータを駆動する駆動回路と、前記
   被制御体の位置を検出する位置検出手段と、前記被制御
   体の速度を検出する速度検出手段と、位置移動指令と前
   記位置検出手段からの位置検出信号との偏差を発生する
   位置偏差発生手段と、この位置偏差発生手段からの位置
   偏差信号から速度指令に変換する位置ループ増幅部にお
   いて前記位置偏差信号に応じて増幅率を切換える手段と
   を備えてなることを特徴とする位置追従サーボ装置。