JPS63269211A - サ−ボ装置 - Google Patents

サ−ボ装置

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JPS63269211A
JPS63269211A JP10334487A JP10334487A JPS63269211A JP S63269211 A JPS63269211 A JP S63269211A JP 10334487 A JP10334487 A JP 10334487A JP 10334487 A JP10334487 A JP 10334487A JP S63269211 A JPS63269211 A JP S63269211A
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森田 温
Yoshihito Imai
祥人 今井
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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] 本発明は機械位置を制御するサーボ装置に関し、さらに
詳しくは機械を駆動する駆動電動機の駆動軸の回転方向
が反転する際に生じる機械の移動軌跡誤差を可能な限り
減少させるサーボ装置に関する。
[従来の技術] 第2図は特公昭81−30514号公報に記載されてい
る従来のサーボ装置のブロック図である。第2図におい
て、(1)はサーボ装置によって位置制御される機械の
位置を示す指令値g を出力する指令「 値発生器、(2)は指令値g と位置検出器(図示「 せず)によって検出される機械の位置に対応する位置検
出値gとの偏差が零になるような速度指令値■ を出力
する位置制御器、(3)は速度指令値「 ■ と速度検出器(図示せず)によって検出され「 る機械の速度に対応する速度検出値Vとの偏差が零にな
るような電流指令値I を出力する速度側御器、(4)
は電流指令値工 と電流検出器(図示せず)によって検
出される直流電動機(図示せず)に流れる電流に対応す
る電流検出値■との偏差が零になるような駆動電圧e 
を出力する電流制御器、(11)は直流電動機及び直流
電動機によって駆動される機械の特性を伝達関数によっ
て表わしたブロックである。ここで、Rは直流電動機の
回路抵抗、Lは直流電動機の回路インダクタンス、Kt
はトルク定数、Jは直流電動機及び負荷の慣性モーメン
トの和、K は誘起電圧定数、(lO)は摩擦トルク等
の回転方向に依存したトルクを発生するトルク発生ブロ
ック、(21)は補償電圧発生器、(22)は応答補償
器、(40a) 、(40b) 、(40c)、(40
d) 、(40e)は加算器である。
次に、従来のサーボ装置の動作について説明する。まず
、指令値発生器(1)は円弧等、要求される工具軌跡を
実現するのに必要である各駆動軸に対応する指令値g 
を出力する。次いで、位置側御器(2)は指令値g と
位置検出値pとの偏差が「 零になるような速度指令値■ を出力する。次い「 で、速度制御器(3)は速度指令値V と速度検出「 値Vとの偏差が零になるような電流指令値I を「 出力する。さらに、電流制御器(4)は電流指令値I 
と電流検出値■との偏差が零になるような駆「 動電圧e を出力する。直流電動機は駆動電圧e によ
って回転し、その回転を所定の伝達機構(図示せず)を
介して機械に伝達し、機械を動かす。
ところで、直流電動機の駆動軸の摩擦トルクτはトルク
発生ブロック(lO)から発生し、例えばクーロン摩擦
τrの場合、速度検出値■に対応して以下のような値と
なる。
τl(v > 0 ) 「    l       (V<0)−τ   ≦ 
τ ≦ τ     (V ■ 0)ここで、τ1は直
流電動機、伝達機構及び負荷等によって決まる正の値で
ある。
直流電動機が停止している場合、上式で示した摩擦トル
クτのために、 一τl ≦τ≦τ1 の範囲では7gが0となり、直流電動機は回転しない。
即ち、直流電動機の回転方向が反転するときには、トル
ク指令値、即ち電流指令値工 が急「 激に変化しない限り、この不感帯のために直流電動機は
一旦停止してしまうという現象が現われる。
この現象は加工誤差となって現われる。具体的には、第
3図に示すように真円の切削指令を出力して、曲線(5
0)に示す真円に沿って切削を行なおつとすると、直流
電動機の回転方向が反転するときに直流電動機が一旦停
止して、円弧切削の象限切り換え部分において実際の切
削物の形状が曲線(51)に示すようなふくらみをもつ
という不具合を生じる。このため、従来のサーボ装置で
は指令値発生器(1)から直流電動機の回転方向を反転
する反転信号が出力されると、補償電圧発生器(21)
がそのときの直流電動機の直流電流値を決定して、指令
電圧とほぼ絶対値が等しく且つ極性が反対の補償電圧を
発生し、応答補償器(22)が電流指令値I を速やか
にこの補償電圧に一致させて、摩擦「 トルクによる不感帯を減少させ速やかに回転を始めるよ
うにしている。
[発明が解決しようとする問題点] 上記構成の従来のサーボ装置は、補償電圧に慣性モーメ
ントの駆動トルク、重力等の回転方向に依存しないトル
クに相当する電圧が含まれており、これを減算せずに摩
擦トルクに相当する電圧として取り扱ってしまうので、
補正に誤差を生じてしまうという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、直流電動機の回転方向が反転するときに、摩擦トルク
等の直流電動機の回転に依存するトルクによって生じる
軌跡誤差をより正確に減少させるサーボ装置を提供する
ことを目的とする。
[問題点を解決するための手段] そこで、本発明では、検出手段の出力する機械の位置に
対応する検出値に基づいて、指令手段の出力する機械の
位置に対応する指令値により機械を駆動する駆動電動機
の駆動軸に加わる負荷トルクのうち、慣性モーメントに
よるトルクを除いた推定負荷トルクを算出する状態観測
器と、駆動電動機の回転方向の変化を検出する回転方向
検出手段と、回転方向検出手段が駆動電動機の回転方向
の変化を検出すると、駆動電動機の駆動軸にかかる負荷
トルクと略同じ大きさで、逆向きのトルクを、検出値を
指令値に一致するようにフィードバック制御する増幅制
御手段を介して、駆動軸に加える補正手段とを備えたサ
ーボ装置を構成するものである。
[作 用コ 上記構成のサーボ装置は、状態観測器が検出値に基づい
て、駆動電動機の駆動軸に加わる負荷トルクのうち、慣
性モーメントによるトルクを除いた推定負荷トルクを算
出し、回転方向検出手段が駆動電動機の回転方向の変化
を検出すると、補正手段が駆動電動機の駆動軸にかかる
負荷トルクと略同じ大きさで、逆向きのトルクを、増幅
制御手段を介して駆動軸に加える。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。
第1図は本発明に係るサーボ装置のブロック図である。
なお、第1図において第2図と同様の機能を果たす部分
については同一の符号を付し、その説明は省略する。(
11)は重力トルク等の直流電動機の回転方向に依存し
ない負荷トルクを発生するブロック、(20)は応答補
償器、(22a)は直流電動機の回転方向が反転すると
きに推定摩擦トルクを電流に換算して出力するブロック
、(23)は重力トルク等の直流電動機の回転方向に依
存しない負荷トルクを演算するブロック、(30)は状
態観11JII ’Dを表わし、(31)は増幅器、k
、はトルク定数の推定値、Jは電動機及び負荷の慣性モ
ーメントの和の推定値、(40「) 、(40g) 、
(40h)は加算器である。
状態観測器(30)、応答補償器(20)を除く部分の
サーボ装置は従来の装置と同じ動作をする。
状態観測器(30)は慣性モーメントを駆動するトルク
を除いた負荷トルク云、を算出するものである。以下そ
の算出を説明する。第1図により速度検出値Vは、 となる。加算器(40f)に入力される速度値■は、※
−−ci  I−云d) JS  t (良 1−K  で)(2) Js   t    。
となる。従って、増幅器(31)に入力される速度値で
は、 v −V −V              (3)と
なる。第3式に第1式及び第2式を代入すると、ン一二
(< I−に守) JS   t    0 −−(Kl−τ −τr) Js    tg となる。J ySk  塙に、とすると、となる。−K
  /J<Oより十分時間が経過すると、々−0となる
。従って、 =  −K  ン−τ +τr d      Og となり慣性モーメントを駆動するトルクを除いた負荷ト
ルクそ (云 −τ +τF)が得られる。
66g 次に、応答補償器(20)は直流電動機の回転方向が反
転するときに、摩擦トルクがτdから−τdに変化する
として、トルク−2τ、に相当する電流=2τ /kt
を電流指令値に加え、摩擦トルクの影響が小さくなるよ
うにする。実際には、実験等により適当な係数K r 
” 1を決め、″2Kr τd/Kt となる補正を行なう。
なお、応答補償器(20)で重力トルク等の直流電動機
の回転方向に依存しない負荷トルクτ2を予め演算し、
負荷トルクτ を慣性モーメントを駆& 動するトルクを除いた負荷トルクそ、から減算すること
により、直流電動機の回転方向に依存しない負4;jト
ルクτ を求めるようにしてもよい。重力トルクは質Q
mの場合、重力加速度をg1腕の長さ、減速比等によっ
て決まる定数をLとすると、LIlgして与えられる。
又、第1図に示したサーボ装置では、状態観測器(30
)に駆動電動機に流れる電流!と駆動軸の速度Vを入力
しているが、駆動軸の速度Vの代わりに駆動軸の位置g
又は駆動軸の速度Vと位置gとの両方とし、対応するモ
デルを用いた状態観111(30)を構成するようにし
ても、同様の動作を期待できる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、状態観7g1J器
により駆動電動機の駆動軸に加わる負荷トルクのうち、
慣性モーメントによるトルクを除いた推定負荷トルクを
算出し、回転方向検出手段により駆動電動機の回転方向
の変化が検出されると、補正手段により駆動電動機の駆
動軸にかかる負荷トルクと略同じ大きさで、逆向きのト
ルクを、増幅制御手段を介して駆動軸に加えるようにし
たので、駆動電動機の回転方向の反転時における軌跡追
従精度が向上し、加工精度の向上環が図れるサーボ装置
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るサーボ装置のブロック図、第2図
は従来のサーボ装置のブロック図、第3図は真円の切削
指令が出力された際の゛機械の移動軌跡を示す説明図で
ある。 各図中、1は指令値発生器、2は位置制御器、3は速度
制御器、4は電流制御器、5.6.7.8.9は直流電
動機及び機械の伝達関数を表わすブロック、lOは直流
電動機の回転に依存したトルクを発生するブロック、1
1は直流電動機の回転方向に依存しない負荷トルクを発
生するブロック、20は応答補償器、22aは直流電動
機の回転方向反転時に推定摩擦トルクを電流に換算して
出力するブロック、23は重力トルク等の直流電動機の
回転方向に依存しない負荷トルクを演算するブロック、
30は状態観71Jj器、31は増幅器、40a 、 
40b 、 40c 。 40d 、 40e 、 40r、 40g 、 40
hは加算器、Jは直流電動機及び負荷の慣性モーメント
の和、Jは直流電動機及び負荷の慣性モーメントの和の
推定値、K は誘起電圧定数、K はトルク定数、l1
ctはc                     
 tトルク定数の推定値、Lは直流電動機の回路インダ
クタンス、Rは直流電動機の回路抵抗である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すもので
ある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)機械の位置に対応する指令値を出力する指令手段
    と、前記指令値に基づいて駆動電動機により駆動制御さ
    れる機械の位置に対応する検出値を出力する検出手段と
    、前記検出値を前記指令値に一致するようにフィードバ
    ック制御する増幅制御手段とを備えたサーボ装置におい
    て、 前記検出値に基づいて、前記駆動電動機の駆動軸に加わ
    る負荷トルクのうち、慣性モーメントによるトルクを除
    いた推定負荷トルクを算出する状態観測器と、前記駆動
    電動機の回転方向の変化を検出する回転方向検出手段と
    、前記回転方向検出手段が前記駆動電動機の回転方向の
    変化を検出すると、前記駆動電動機の駆動軸にかかる前
    記負荷トルクと略同じ大きさで、逆向きのトルクを該駆
    動軸に加える補正手段とを備えたことを特徴とするサー
    ボ装置。
  2. (2)状態観測器は、前記駆動電動機に流れる電流と、
    前記駆動電動機の駆動軸の速度及び該駆動軸の位置のう
    ちいずれか一方及びサーボ装置のモデルに基づいて、前
    記負荷トルクを推算する特許請求の範囲第1項記載のサ
    ーボ装置。
  3. (3)補償器は、前記駆動電動機の回転方向に依存しな
    い負荷トルクを推定負荷トルクから減算して、前記補正
    を加える特許請求の範囲第1項記載のサーボ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103543641A (zh) * 2013-09-30 2014-01-29 中国人民解放军国防科学技术大学 一种舵机铰链力矩实时动态加载装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103543641A (zh) * 2013-09-30 2014-01-29 中国人民解放军国防科学技术大学 一种舵机铰链力矩实时动态加载装置
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