WO1991009358A1

WO1991009358A1 - Servo motor control method

Info

Publication number: WO1991009358A1
Application number: PCT/JP1990/001608
Authority: WO
Inventors: Yasusuke Iwashita
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1991-06-27
Also published as: JP2709969B2; EP0460224A4; US5204602A; JPH03228106A; EP0460224B1; EP0460224A1; DE69025321T2; DE69025321D1

Description

明細書

サーボモータ制御方法

技術分野

本発明は、送りねじを駆動するサーボモータの制御方法に関し、特に、送りねじのバックラッシュに起因して送りねじ反転時に生じる送り遅れを解消可能なようにサーボモータを駆動制御する方法に関する。

背景技術

一つ以上の送りねじの各々に沿って往復動自在に配された可動部を備える機械において、所要の作業を行うために、典型的には、サーボ系により駆動制御されるサーボモータにより対応する送りねじを所要方向に回転させて機槭可動部を送りねじに沿って所要方向に移動させるようにしている。しかしながら、可動部移動方向の反転時、送りねじのバックラッシュ等に起因して可動部が移動指令に正確に追従せず、所要の作業を正確に行えないこと—がある。 —

例えばワークを円筒状に加工する場合、典型的には、工具テーブルに装着した切削工具が X Y平面内の工具軌跡に沿ってワークに対して移動するように、 X軸及び Y 軸サーボモータを回転させる。このとき、例えば、最初に Y軸上に配された切削工具を X Y平面の第 2象限内の工具軌跡に沿つて移動させるベく工具を Y軸マイナス方向に移動させつつ X軸マイナス方向に移動させ、次いで、 X Y平面の第 3象限内で工具を移動させるべく工具を Y 軸マイナス方向に移動させつつ X軸ブラス方向に移動させ、更に、 X Y平面の第 4象限内及び第 1 象限内で工具を移動させている。相隣る象限間での工具移行時、工具の反転移動に関連する軸（送りねじ）に対応するサーボ系での位置偏差が一般には零になってサーボ系からのトルク指令が減少する一方で、機械系に生じる摩擦力は移行前後で相異なる方向に作用する。このため、工具が相隣る象限間で移行するときに、サーボモータは摩擦力に抗するに足る出力トルクを即座に発生できず、従って、サ一ボモータが即座に反転しないことがある。例えば、第 2象限から第 3象限への移行時に X軸モータの反転に遅れを生じる。又、工具テーブルの送りねじにはバックラッシュがあるため、象限間での移行時に工具テーブルが移動指令に追従できずに、テーブルの反転移動が遅れることがある。この様に追従性低下を来した場合、切削不足が生じてワーク加工面に突起が生じる。

上述の不具合を解消するため、従来は、サーボモー夕が第 1 回転方向から第 2回転方向に反転するときに、サーボ系においてバックラッシュ補正及びバックラッシュ加速補正を行っている。例えば、コンピュータ内蔵式数値制御装置からの位置指令に応じて位置，速度及び電流ル一プ処理をソフトゥユアで実行するプロセッサを備えた従来のデジタルサーボ回路（第 8 図）は、位置指令の符号反転時に制御装置から送出されるバックラッシュ補正デ―タを入力するようになっている。そして、補正デ — 夕を入力すると、バックラッシュ捕正手段 1 3 として機能するプロセッサは、この補正デ一タをエラ一カウンタ 1 0 の記憶値（位置偏差）に加える。次に、位置ループ手段 1 1 として機能するプロセッサは、補正後の位置偏差にポジションゲイン K p を乗じて速度指令 V CMDを生成する。更に、速度ループ手段 1 2及び図示しない電流ループ手段として機能するプロセッサは、速度指令 VCMD にバックラッシュ加速量を加算して得た補正後の速度指令に基づいて、速度及び電流ル -プ処理を順次実行してサーボモ — 夕を第 2 回転方向に加速運転する。

バックラッシュ加速捕正は、サーボモータ反転時における機械系のバックラッシュ及び摩擦力に起因するモータ反転遅れを補償することを企図して行われる。このため、バックラッシュ加速量，バックラッシュ加速開始夕イミング及びバックラッシュ加速時間を適正に設定しなければならない。これらのパラメ一夕が不適正であると、切削工具の移動量に過不足が生じてヮーク加工面に凹凸が生じる。例えば、バックラッシュ補正デ一夕の入力と同時にバックラッシュ加速補正を行うと、速度指令 VCMD の符号が反転する以前にバックラッシュ加速補正が開始されて所定のモータ反転開始タイミングに到達する前にサーボモータが反転し、切削工具の送り量が過大になつてヮーグに凹部が形成される。又、バックラッシュ加速量が過大である場合にもヮーグに凹部が生じる。

そこで、従来は、バックラッシュ加速開始タイミングを適正にすべく、位置偏差の符号が反転したときにモータ反転タイミングに到達したと判別してバックラッンュ加速補正を開始している。又、補正後の速度指令が、位置偏差の符号反転時からの経過時間 t の関数で表される理想的な位置偏差 e ( t ) とポジションゲイン K p との積で与えられる理想的な速度指令に合致するように、バックラッシュ加速量及びバックラッシュ加速時間を試行錯誤により決定している。そして、斯く決定した加速時間に対応する数の位置フィ ― ドバックパルスを入力した時点でバックラッシュ加速補正を終了するようにしている _c 上述のように、バックラッシュ加速量，加速時間等のパラメ一夕の最適値は厳密に決定しなければならず、しかも、これらの最適値は切削速度を含む切削条件（より —般には、機械運転状態）に応じて変化する。その一方で、従来は、バックラッシュ加速補正パラメータの最適値を試行錯誤により決定しており、パラメ —タ値の設定に困難を来していた。

発明の開示 - 本発明の目的は、種々の機械運転条件下において最適なバックラッシュ加速補正を自動的に行えるサ一ボモー夕制御方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明によれば、速度指令と実際速度とに基づいて積分項を求める速度ループを有すると共に機械の送りねじを回転駆動するサーボモータを制御するサーボ系におけるサ―ボモータ.制御方法が提供される。この制御方法は、（ a ) 送りねじ回転方向の反転直後での積分項と大きさが等しく符号が反対の目標値を求め、（ b ) 送りねじ回転方向の反転直後から所定期間が経過するまでの間、反転直後からの経過時間に応じて積分項から目標値まで徐々に変化するバックラッシュ加速量を繰り返し求め、（ c ) 所定期間内においてバックラッシュ加速量に基づいて速度指令を繰り返し捕正する工程を備える。

好ましくは、制御方法は、速度ループ処理を周期的に実行するサーボ系に適用されるもので、（ b 1 ) 所定期間内での速度ループ処理の各々において積分項を求め、 ( b 2 ) 各該速度ル -プ処理で求めた積分項を目標値から減じて得た中間目標値に基づいて各該速度ループ処理でのバックラッシュ加速量を求める工程を含む。更に好ましくは、バックラッシュ加速量は、所定の係数を中間目標値に乗じることにより求められ、所定の係数は、好ましくは、送りねじ回転方向の反転直後での切削速度に比例する。好ましくは、制御方法は、位置指令と実際位置とに基づいて位置ループ処理を周期的に実行するサーポ系に適用されるもので、所定の係数は、位置指令の符号の反転時での位置偏差の平方根に比例する。好ましくは、所定期間は所定の係数に応じて決定される。

上述のように、本発明によれば、送りねじ回転方向の反転直後における積分項と大きさが等しぐ符号が反対の目標値が求められ、反転直後から所定期間内において、経過時間に応じて積分項から目標値まで徐々に変化するバックラッシュ加速量に基づいて速度指令が繰り返し補正される。このため、バックラッシュ加速量の最適値を自動的に求めることができ、最適なバックラッシュ加速補正を種々の機械運転条件下で自動的に行える。従って、例えば、本発明方法を適用した工作機械において工具又はワークを移動させてワークを円筒加工する場合、工具又はワークを移動指令に良好に追従させつつ所定の軌跡に沿って正確に移動でき、ワーク加工面に突起又は凹部が生じることを防止できる。

図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の一実施例のサーボモータ制御方法において実施されるバックラッシュ加速補正処理を示すフ口一チヤ一ト、

第 2 図は本発明の方法を実施するためのサーボ系のブ口ック線図、

第 3 図は送りねじ反転時での速度指令及びトルク指令の変化を示すグラフ、

第 4図は送りねじ反転時での本発明における速度指令及び積分器出力（トルク指令）の変化を示すグラフ、

第 5 図はバックラッシュ加速浦正に用いる定数 k と積分器出力の反転時定数の逆数 1 / てとの関係を示すグラフ、

第 6 図はワークを円筒加工する場合についての説明図、第 7 図はサーボ系を簡略に示すブロック線'図、第 8 図は従来のバックラッシュ補正及びバックラッシュ加速補正を実施するデジタルサーボ回路を示すブロック図、

第 9 図はバックラッシュ加速捕正を行わない場合での速度指令及びトルク指令の変化を示すグラフ、

第 1 0 A図は従来のバックラッシュ加速補正を行った場合での速度指令及びトルク指令の変化を示すグラフ、第 1 0 B図は本発明のバックラッシュ加速補正を行つた場合についての第 1 0 A図と同様のグラフ、

第 1 1 A図は別の条件下で従来の補正を行った場合についての第 1 0 A図と同様のグラフ、

第 1 1 B図は第 1 1 A図と同様の条件下で本発明の補正を行った場合についての第 1 0 B図と同様のグラフ、第 1 2 A図はさらに別の条件下で従来の補正を行った場合についての第 1 0 A図と同様のグラフ、および

第 1 2 B図は第 1 2 A図と同様の条件下で本発明の捕正を行った場合についての第 1 0 B図と同様のグラフである o

発明を実施するための最良の形態

本発明の一実施例のサーボモータ制御方法を実施するためのサーボ系は、コンピュータ内蔵の数値制御装置等からの位置指令に応じて位置，速度及び電流ループ処理をソフトウエアで実行するデジタルサーボ回路等からなる。換言すれば、このサ―ボ系は、機能的には、速度ループ及び電流ループをマイナループとして含む位置ループを備えている。本実施例のサーボ系は、切削工具を装着した工具テ一ブルの X軸及び Y軸送りねじを夫々回転駆動するための X軸及び Y軸サ―ボモータを備えた工作機械に搭載される。

X軸又は Y軸サーボモータに対応する第 2 図のサーボ系において、第 7 プロック 7で表される検出器からの実際モータ回転位置を表す位置フィードバック信号と位置指令との偏差（位置偏差）にバックラッシュ捕正量が必要に応じて加算される。第 1 プロック 1 において位置偏差又はバックラッシュ補正後の位置偏差にポジションゲイン K p が乗じられ、この結果得た速度指令 VCM Dにバックラッシュ加速量が必要に応じて加算される。次いで、第 2 プロック 2 で表される積分器において、速度指令又はバックラッシュ加速補正後の速度指令と実際モータ速度を表す速度フィードバック信号との偏差が積分ゲイン Κ 1 で積分される一方で、第 3 ブロック 3 において速度フィ一ドバック信号に比例ゲイン Κ 2 が乗じられる。そして、第 2 ブロック 2 の出力から第 3 ブロック 3 の出力を減じてトルク指令 T CMDを得る。換言すれば、速度ル— プ処理において積分比例制御が行われる。更に、第 4ブ口ック 4で表される電流ループ及び電力増幅器（例えば P W Μインノ '一夕）は、トルク指令 TCM Dに応じて、第 5 及び第 6 プロック 5， 6 で表されるサーボモー夕を駆動制御する。記号 K t 及び J m は、サーボモータのトルク定数及びイナ一シャを夫々表す。第 2 図のサーボ系において、工具テーブルの送りねじの回転方向を反転させる直前では、位置指令の変化高が漸減し、従って、一般には位置偏差が減少する。これに伴つて速度指令 V CMD及び速度フィ ― ドバック信号の夫々の絶対値が減少して値「 0 」に近づく。このとき、機械系にはモータ回転に抗するような第 1 の方向に作用する摩擦力 Aが生じており、サーボモータはこの摩擦力 Aに抗する出力トルクを発生する（第 3 図及び第 4 図）。そして、モー夕速度が「 0」であるときの速度ループ出力すなわちトルク指令 T CMDは、当該時点でのブロック 3 の出力（比例項）が値「 0」になるので、積分器 2 の出力 (積分項）により表される。

次いで、送りねじを反転させるベく変化方向が反転した位置指令が数値制御装置から送出され、又、送りねじのバッグラッシュによる送りねじの反転遅れを補償すベくバックラッシュ補正量が位置偏差に加算される。その後、モータの逆回転に伴って位置偏差の符号が反転したと判別されると、積分器出力（トルク指令 TCMD) が第 4 図に示す曲線に沿って変化するようにバックラッシュ加速補正が行われる。詳しくは、送りねじ反転直前での積分器出力と大きさが等しくかつ符号が反対の目標値が先ず設定される。次いで、所定時間 T内に繰り返し実行される速度ループ処理の各々において、目標値から現在の積分器出力を減じて得た値と定数 k ( 0 < < 1 ) との積に等しいバックラッシュ加速量が算出され 'る。そして、各該速度ループ処理において、斯く算出したバックラッシュ加速量で速度指令 VCMDが補正される。

この結果、サーボモータは、反転開始時点から所定時間 T内に、第 1 の方向とは逆の第 2 の方向に作用する摩擦力 Aに抗するに足るモータ出力トルクを発生するに至る。このため、実質的な摩擦力が作用しないバックラッシュ区間に亘つてモータが迅速に逆転してバックラッシュが迅速に補償され、バックラッシュに起因する加工誤差を生じない。しかも、モータ反転時点から所定時間が経過するまでは、摩擦力 Aに関してトルク指令 T CMDがォ — パシュ — 卜することがないので、過大なックラッシュ加速補正に起因する加工誤差が生じない。

更に、本実施例では、機械運転条件例えば送りねじ反転時での切削速度に応じて好適なバックラッシュ加速補正を行うべく、各速度ループ処理でのバックラッシュ加速量の決定に用いる定数 kおよびバックラッシュ加速時間 Tの夫々を切削速度に応じて設定している。以下、この点について更に説明する。

送りねじ反転開始時点から積分器出力を周期的にサンプリングする場合、第 n回目のサンプリング時での積分器出力 S ( n) は第（ 1 ) 式で表され、又、積分器出力の反転時定数をてで表すと、送りねじ反転開始時（ t = 0 ) から時間 t が経過した時点での積分器出力 S ( t) は第（ 2 ) 式で表される。

S ( n + 1 ) = S ( n ) + k ( A— S ( n ) ) = ( 1 - k ) S (n) + k A ( 1 )

-t/r

S (t) = A ( 1 - 2 e ) ( 2 ) サンプリング周期を Δ t で表すと、第（ 2 ) 式から第 ( 3 ) 式が導かれる。

-(t + Δ t)/r

S ( t + Δ t ) = A ( 1 2 e

—Δ t/て —Δ t/て

= e · S ( t) + A ( 1 — e )

• · . ( 3 )

S ( t + Δ t) = S (n + 1) 及び S (t) = S (n) とおくと第（ 1 ) 式及び第（ 3 ) 式から第（ 4 ) 式〜第（ 6 ) 式が導かれる記号 1 n は自然対数を表す

-Δ t/ τ

1 - k = e • · · ( 4 )

-A t/ τ

k = 1 · • · · ( 5 ) τ = Δ t / 1 η · · · ( 6 )

1 - k

第（ 6 ) 式に対応する第 5 図から明かなように、積分器出力の反転時定数ての逆数 1 / τ とバックラッシュ加速量算出用の定数 k とは互いに比例する。送りねじ反転時での切削速度が増大するほど送りねじの反転を速く行うことが望ましく、換言すれば、切削速度が増大するほど時定数てを小さくすることが望ましい。このため、切削速度に比例して定数 kが変化するように定数 k を設定し、これにより、切削速度が増大するほど時定数てが小さい値をとるようにされる。又、ノ'ックラッシュ加速時間 Tは時定数ての 2 〜 3 倍の値に設定される。なお、サンプリング周期 Δ t が約 1 msecである場合、定数 kは大きくて約 0. 1 に設定される。更に、本実施例では、サーボ系において切削速度を直接判別できない場合、切削速度を位置偏差から推定するようにしている。以下、位置偏差から切削速度を推定可能である理由を説明する。第 6 図に示すように、機械可動部としての工具テープルに装着した切削工具を X Y平面上で移動させてワークを半径 Rの円筒に加工する場合、工具が点 Aを通過した時点からの経過時間を t で表すと共に角速度を ωで表すと、 X軸についての位置指令 m (t) は第（ 7 ) 式で表される。また、工具の X軸方向の実際位置を P (t) で表すと、 X軸方向の位置偏差 e (t) は第（ 8 ) 式で表される。更に、第（ 8 ) 式をラプラス変換して第（ 9 ) 式を得る。

m ( t) = R cosw t · · · ( 7 ) e (t) = m (t) - P (t) · · · ( 8 )

E (S) = M (S) - P (S) · · · ( 9 ) 第 2 図のサ—ボ系を簡略に表した第 7 図のプロック線図において P (S) = (Kp/ S ) · E (S) が成立し、従つて、第（ 9 ) 式から第（ 1 0 ) 式が得られ、これを変形して第（ 1 1 ) 式を得る。

P (S) ( K/ S ) (M (S) - P (S) )

• · · ( 1 0 )

K p

P (S) M (S) ( 1 1 )

S + K p

また、第（ ^τ ) 式をラプラス変換することにより、 M (S) = L [m (t) ] = L [ R cos ω t ]

j ω t - j ω t

= L [ ( R / 2 ) ( e - e ) ]

CO -st - j ω t st

= ( RZ2 〉 / ( e + ) d t

= ( R / 2 ) [ -^-r ]

„ S - j ω S + j ω

S + ω

を得る。

第（ 1 1 ) 式に第（ 1 2 ) 式を代入して第（ 1 3 ) 式を得、これを変形して第（ 1 4 ) 式を得る。

P (s) = R · s 2 ₊ ~2 · _{2 + ω}—

• • • ( 1 3 )

P (S) = R ( ―—— + -^— + ― ~~ )

S + K p S + j ω S - j ω

• · . ( 1 4 ) 第（ 1 3 ) 及び第（ 1 4 ) 式の右辺を等しいとおいて、 a ( S ²+ ω ²) + b ( S + K p) · ( S - j ω )

+ c ( S + Kp) - ( S + j ω ) = Kp · S

. . . ( 1 5 ) を得る。第（ 1 5 ) 式を整理して、

( a + b + c ) S ² + { ( K p - j ω ) b + ( K p+ j ω ) c } S + j ω K p ( c - d ) + a ω ² = K p · S

• · · ( 1 6 ) を得る。第（ 1 6 ) 式から第（ 1 7 ) （ 1 9 ) 式が成立する。

a + b + c = 0 · · · ( 1 7 ( K p - j ω ) b + ( K p+ j ω ) c = K p

( 1 8 ) j o) K p ( c — b ) + a o ² = 0 · · · ( 1 9 ) 第（ 1 7 ) 式〜第（ 1 9 ) 式を解いて、

b = Κ ρ ( Κ ρ+ ] ω ) ^/ 2 ( K p²+ ω ²)

( 2 1 ) c = K p ( K p- j o) ) 2 ( Κ ρ²+ ω ²)

• • • ( 2 2 ) 第（ 1 4 ) 式に第（ 2 0 ) 〜（ S2 2 ) 式を代入して、

+

- Kp² 1

P (S) = R [

Κ ²+ ω ² S + 3 Κ ρ

+ _Kp _( Kp+ j ω )

2 ( K p²+ ω ²) *

+ K p ( K p- j ω )

( 2 3 )

2 ( Κ ρ²- ω ²) S - j ω

第（ 2 3 ) 式を逆ラプラス変換して、

P ( t) = L -〗 [ P (S) ]

K p⁵ -Kp

= [ + K p

Κ ρ²+ ω 2 ( Κ ρ²+ ω ²)

一 J ω t j ω

{ ( K p+ j ω ) e + ( Κ一 j ω ) e ) } ] R

K p' K p

• e _^KPt +

Κ ρ²+ ω ² 2 ( K p²+ ω ²)

( K p cos ω t + ω είηω t ) R · · . ( 2 4 ) 定常状態では第（ 2 4 ) 式の右辺第 1 項が「 0 」になり、このときの第（ 2 4 ) 式を第（ 8 ) 式に代入して、第（ 2 5 ) 式を得る。 e ( t) m ( t) - P ( t) 二 [ cos ω t

K p

( K p cos ω t + ω s ϊηω t ) ] R

K p²+ ω

• • • ( 2 5 ) 第（ 2 5 ) 式に t = 0 を代入して、例えば第 6 図の点 Aにおけるように位置指令の変化方向が反転するときの位置偏差 e ( 0) を表す第（ 2 6 ) 式を得る。同式中の変数「 ω Κ ρ」は高々 1 。 ² 程度であるので第（ 2 6 ) 式は第（ 2 7 ) 式で近似できる。

R ω ² R ( ωノ Κ ρ) ² e (0) =

Κ ρ²+ ω ² 1 + ( ω /Κρ) ²

• · · ( 2 6 ) e (0) = R ( ω / Κρ) ² · · · ( 2 7 ) 锆局、角速度 ωに対応する位置指令の変化方向の反転時での切削速度は当該時点での位置偏差 e (0) の平方根に比例し、従って、位置偏差から推定可能である。

以下、第 1 図を参照して、第 2図のサーボ系に対応するデジタルサーボ回路のプロセッサにより周斯的に実行されるバックラッシュ加速捕正処理を説明する。

各処理周期において、プロセッサは、エラーカウン夕に記憶された位置偏差の符号が反転したか否かを判別することにより、バックラッシュ加速補正開始タイミングに到達したか否かを判別し（ステップ S 1 ) 、判別結果が肯定であれば、当該時点での切削速度に基づいて、バックラッシュ加速量の算出に用いる定数 k と、バックラッシュ加速時間 T とを算出する（ステップ S 2 ) o ここで、バックラッシュ加速補正開始時点での切削速度が不明であれば、当該時点での位置偏差 e ( 0 ) の平方根に基づいて切削速度を推定し、この推定切削速度に基づいてステップ S 2 でのパラメータ k及び Tの算出を行う。

次に、プロセッサは、速度ループの積分器として機能するアキュムレータから速度ル―プ処理で求めた積分項 (積分器出力）を読み出す。そして、斯く読み出した値の苻号を反転することにより、積分項と値が等しく符号が反対の目標値 Aを得、この目標値 Aをプロセッサに内蔵のレジスタにセットすると共に（ステップ S 3 ) 、ステツプ S 2 で求めたバックラッシュ加速時間 Tを加速力ゥン夕 BL CN Tにセットする（ステップ S 4 ) 0 次いで、プロセッサは、目標値 Aを 2倍することにより目標値 A と現在の積分器出力との差を求め、更に、この差とステップ S 2 で求めた定数 k との積を求め、積 2 A . kを加速量レジスタ BL CMPに格納する（ステップ S 5 ) 。そして、プロセッサは、積 2 A · k を位置ル一プ処理で算出した速度指令 V CMDに加算して、速度指令のパックラッシュ加速補正を行う。更に、補正後の速度指令に基づいて速度ル一プ.処理を行つてトルク指令 TCM Dを求め（ステツプ S 6 ) 、今回の周期でのバックラッシュ加速補正処理を終了する。

次の処理周期でのステップ S 1 での判別結果は否定になり、ステップ S 7 に移行する。ステップ S 7 において、プロセッサは、加速カウンタ BL CNTの記憶値が正であるか否かを判別する（ステップ S 7 ) 。カウン夕値が正で、従ってバックラッンュ加速補正中であると判別すると、プロセッサは目標値 Aから現在の積分器出力を減じて得た値に定数 k を乗じることにより、この処理周期でのバックラッシュ加速量を求め、これをレジスタ BL CMPに格納する（ステップ S 8 ) 。そして、ステップ S 9 において加速カウン夕 BL CN Tの記億値から「 1 」を減じた後に、ステップ S 6 に移行して速度ル一プ処理を実行する。

次いで、上述の一連の処理（ステップ S 1 , S 7〜 S 9及び S 6 ) を繰り返す。その後の処理周期のステップ S 7 において加速カウン夕 B L CNTの値が正でないと判別すると、プロセッサは加速量レジスタ BL CMPに値「 0」を格納した後にステップ S 6 を実行する。結果として、速度指令 V CM Dについてのバックラッシュ加速補正を行うことなく、ステップ S 6 において通常の速度ループ処理が実行される。

以下、本実施例のバックラッシュ加速補正により達成される利点を説明する。

第 9 図に示すように、バックラッシュ加速補正を行わずに或る切削条件下で切削加工した場合、破線で示すように直線的に変化する理想的な速度指令に比べて、速度指令 V CMDはその符号の反転直後においてその大きさが急增する。この速度指令の急増は、モータ反転開始直後でのモータ出力トルクが、モータ反転時に作用する機械系の靜摩擦に打ち勝てないような値にまで減少することに起因する。その後、速度指令の急増に伴つてトルク指令 TCMDひいてはモー夕出力トルクが靜摩擦に打ち勝つ値にまで増大すると、位置偏差が減少して速度指令は緩やかに変化するに至る。バックラッシュ加速捕正を行わないと、第 9 図に記号 Qで示すようにモータの反転が遅れ、ワーク加工面に突起が生じる。

第 9 図と同様の切削条件下でかつバックラッシュ加速量及び加速時間の夫々を最適値に調整した状態で従来のバックラッシュ加速補正を行つた場合、速度指令 VCMD及びトルク指令 T CMDは第 1 0 A図に示すように変化する。これに比べて本発明の上記実施例によるバックラッシュ加速補正を行つた場合は、第 1 0 B図に示すように、速度指令 VCMDがより直線的に変化し、ワーク加工面に突起が生じることがない。又、トルク指令 V CMDの変動が少ない o

切削速度を半分にした状態で従来のバックラッシュ加速補正を行つた場合での速度指令及びトルク指令の変化を示す第 1 1 A図と本発明に関連する第 1 1 B図とを比較すると、本発明によれば、速度指令がより直線的に変化しかつト.ルク指令の変動が抑制されることが判る。

無負荷状態で従来法を適用すると、第 1 2 A図に示すように速度指令が大きく変動してワーク加工面に凹凸が生じると共にトルク指令が大きく変動する。第 1 2 B図に示すように、本発明によれば、速度指令及びトルク指令の変動が解消される。

本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である o

例えば、上記実施例では本発明を切削加工を行う工作機械に適用した例について説明したが、本発明は一つ以上の送りねじを有する種々の機械に適用できる。

又、上記実施例ではバックラッシュ加速補正パラメー夕 k， Tの算出を行うための切削速度を位置偏差から推定するようにしたが、実際切削速度が判る場合にはこれを用いる。又、種々の切削速度に対応するパラメータ k , Tの夫々値を予め算出して記憶装置に格納しておき、推定切削速度又は実際切削速度に応じてパラメータ値を決定しても良い。

Claims

請求の範囲

1 . 速度指令と実際速度とに基づいて積分項を求める速度ループを有すると共に機械の送りねじを回転駆動するサーボモータを制御するサーボ系におけるサーボモ —タ制御方法において、

( a〉送りねじ回転方向の反転直後での積分項と大きさが等しく符号が反対の目標値を求め、

( ) 送りねじ回転方向の反転直後から所定期間が経過するまでの間、反転直後からの経過時間に応じて積分項から前記目標値まで徐々に変化するバックラッシュ加速量を繰り返し求め、

( c ) 前記所定期間内において前記バックラッシュ加速量に基づいて速度指令を繰り返し補正することを特徴とするサ― ボモータの制御方法。

2 . 速度ループ処理を周期的に実行するサーボ系に適用されるもので、（ b l ) 前記所定期間内での速度ループ処理の各々において積分項を求め、（ b 2 ) 各該速度ループ処理で求めた積分項を前記目標値から減じて得た中間目標値に基づいて各該速度ループ処理でのバックラッシュ加速量を求めることを特徵とする請求の範囲第 1 項記載のサーボモータの制御方法。

3 . 前記バックラッシュ加速量を、所定の係数を前記中間目標値に乗じることにより求めることを特徴とする請求の範囲第 2項記載のサ― ボモータの制御方法。

4 . 前記所定の係数が、送りねじ回転方向の反転直後での切削速度に比例することを特徴とする請求の範囲第

3項記載のサーポモータの制御方法。

. 位匱指令と実際位置とに基づいて位置ループ処理を周期的に実行するサーボ系に適用されるもので、前記所定の係数が、位置指令の符号の反転時での位置偏差の平方根に比例することを特徵とする請求の範囲第 3 項記載のサーボモータの制御方法。

. 前記所定期間を前記所定の係数に応じて決定することを特徵とする請求の範囲第 3項記載のサーボモ—夕の制御方法。