WO1998003900A1

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Publication number: WO1998003900A1
Application number: PCT/JP1997/002572
Authority: WO
Inventors: Yasusuke Iwashita; Hiroyuki Kawamura
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1998-01-29
Also published as: DE69736799D1; US6020706A; EP0852347A4; DE69736799T2; EP0852347B1; EP0852347A1; JPH1039932A; JP3628119B2

Description

明細書

サーボモータの制御方法

技術分野

本発明は、工作機械等の送り軸を駆動するサーボモ一タの制御方法に関し、更に詳しくは、送り軸によって駆動される可動部の位置をスケール等の位置検出器で検出し、位置のフィードノック制御を行なうときのオーバーシユート発生を防止する制御方法に関する。

背景技術

サーボモータを用いた工作機械等の送り軸の位置決め制御では、位置決め時にオーバシユートが生じることを防止する方法として、位置偏差が「 0 」近傍になると（機械可動部の位置が指令位置近傍に到達したとき）、速度ループの積分器の値を減らしサ一ボモータの出力トルクを下げることによってオーバシュートを減らすようにしてレヽる。

しかし、送り軸で駆動される機械可動部の位置をスケール等の位置検出器で検出して位置のフィードバック制御を行なうフルクローズドル一プ方式において、サ一ボモータとスケール等の位置検出器間の機械的な剛性が低い場合には、位置偏差が「 0 」近傍となり機械可動部が指令位置に達しているときには、機械系のねじれによつてサーボモータはねじれ分先に移動した状態にある。即ち、サーボモータと位置検出器間の機械系の剛性が低いことから、機械系がねじれを起こした状態で機械可動部 _n

は駆動されており、位置検出器で検出される位置が目標指令位置に達した段階では、サ一ボモータの位置は機械系のねじれ分指令移動方向に余分に移動していることになる。位置偏差が「 0 」となり位置決めが完了しサ一ボモータの回転が停止すると、機械系のねじれが徐々に解消されて機械可動部は機械のねじれ分さらに前進し（それまでに移動してきた方向と同一方向）、目標指令位置よりもオーバシュートすることになる。機械可動部が移動しこの移動によって位置偏差が増大し、この位置偏差の増大を解消しょうとしてサーボモータはそれまでの移動方向とは逆方向に移動し、可動部を目標とする指令位置に戻し位置決めすることになる。このように、位置のフルク口一ズドループ制御においては、機械系のねじれが起因して機械可動部はオーバシュートを起こすことになる。

発明の開示

本発明の目的は、フルクローズドル一ブ方式で位置の制御を行なう場合において、機械可動部の位置のオーバシユートの発生を防止しオーバシユート量を小さくすることにある。

本発明のサーボモータの制御方法は、サーボモータによって機械系を介して駆動される機械可動部の位置を検出するステップと、数値制御装置から分配される移動指令と検出された可動部の位置とを用いて位置ループを含むフィードバック制御系により可動部の位置を制御するステップと、位置ループに入力される移動指令が終了する直前の近傍でサーボモータへのトルク指令を減少させサーボモータと可動部との間の機械系のねじれを解放するようにして可動部を位置決めするステップとを備える数値制御装置から分配される移動指令を加減速処理部で加减速処理して位置ループに入力する場合には、加減速処理部の入力が零となった段階で、サーボモータへのトルク指令を減少させる。また、加減速処理部が第 1 及び第 2 の加減速処理部からなるベル形加減速処理部である場合には、第 1 の加减速処理部の出力が零となった段階で、サーボモータへのトルク指令を減少させる。数値制御装置から分配される移動指令に対して加減速処理を行なわない場合には、移動指令が終了する時点より設定時間前に、又は移動指令の残移動量が設定値以下になつた時点で、移動指令の終了直前の近傍を示す信号を送出し、該信号が送出されるとサ一ボモータへのトルク指令を減少させる。

トルク指令を減少させるには、フィードバック制御系の速度ループ内の積分器の値を減少させることにより及び又はトルク指令を制限するトルクリミット回路のリミット値を小さくする。積分器の値を小さくするには、位置及び速度フィードバック制御周期の 1 周期前の積分値に 0 から 1 未満の設定定数を乗じた値を 1 周期前の積分値として当該周期の積分値を求め、速度ループにおける積分処理を不完全積分処理に変える。更に、移動指令 „

4 が位置ループに全て入力された後、設定定数を該設定係数よりも大きく 1 未満の値に変更し、トルク指令を徐々に増大させる。

図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の第 1 の実施例に於ける位置及び速度ループ処理周期毎の処理のフローチャート、

図 2 は、本発明の第 2 の実施例に於ける位匱及び速度ループ処理周期毎の処理のフ口一チヤ一ト、

図 3 は、本発明の第 1 の実施例に於けるサ一ボモータの制御方法を実施するサーボ制御系の要部プロック図、図 4 a 〜 4 d は、第 1 の実施例に於ける移動指令、加減速処理の出力及び積分器の出力の関係を示す図、

図 5 は、本発明を実施するためのハ一ドウエア制御ブロック図、

図 6 は、従来の方法による位置決め制御の実験結果を示すグラフ、

図 7 は、本発明による位置決め制御の実験結果を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態図 3 は、本発明の第 1 の実施例によるサーボ制御系の要部ブロック図である。本実施例では、加减速処理に第 1 及び第 2 の 2 つの直線形加减速処理部で構成されるべル形加减速処理が適用されている。 C N C ( コンビュ一タ制御数値制御装置）等の制御装置から分配された移動指令 P 0 は第 1 の加减速処理部に入力され、第 1 の加減速処理部の出力 P I は第 2 の加減速処理部に入力されて第 2 の加减速処理部の出力 P 2 が求められる。第 2 の加減速処理部の出力 P 2 は位置ループ処理の移動指令としてエラーカウンタ 1 1 に加算入力され、機械可動部に取付けられたスケール等の検出器からの位置のフィードバック値 P f がエラーカウンタ 1 1 に減算入力されて位置偏差が求められる。エラーカウンタ 1 1 に記憶された位置偏差に位置ループゲイン K p を乗じて速度指令 V c を求め、速度指令 V c からスケール等の検出器からの速度フードバック値 V f を减じて速度偏差を求め、速度偏差を積分器 1 0 で積算して積分ゲイン k l を乗じた値と速度偏差に比例ゲインを乗じた値を加算してトルク指令 T c を求める P I ( 比例積分）制御の速度ループ処理を行なう。速度ループ処理によって求められたトルク指令 τ c をトルクリミツト回路を通して所定値以下のトルク指令 T c ' として、電流ループに渡し電流ループ処理（図示せず）を行ないサーボモータを駆動し、機械可動部を駆動することになる。

上述したサーボ制御処理は従来と概略同一であるが、本実施例において相違する点は、エラーカウンタ 1 1 に入力される移動指令が r 0 」になる僅か前に積分器 1 0 の値を減少させる点である。この実施例においては、加減速処理部の第 1 の加減速処理部から出力される移動指令 P 1 が「 0 」となると積分器 1 0 で行なう積分処理を不完全積分処理に変え、その時使用する係数を小さな値 6

( 0 〜 1 未満）とし、さらに第 2 の加减速処理部の出力 P 2 が「 0 」となると積分器 1 0 の不完全積分の上記係数を少し大きい値に変え、設定時間が経過すると、通常の積分処理に変えるようにしてレヽること。さらには、第 1 の加減速処理部の出力 P 1 力 S 「 0 J になるとトノレクリミツト回路のトルクリミツト値も小さな値にし、第 2 の加減速処理部の出力 P 2 カ「 0 j となると該トルクリミット値を通常の大きい値に変えるようにしている。

図 4 a 〜 4 d は、位置決め時の第 1 の加減速処理部， 2 の入力、出力及び積分器 1 0 の状態を示すタイムチヤートである。上位制御装置から出力される分配移動量 P 0 ( 図 4 a 参照）が終了すると、第 1 の加減速処理部の出力 P 1 は直線的に減少する（図 4 b 参照）。この第 1 の加滅速処理部の出力 P 1 を入力する第 2 の加減速処理部の出力 P 2 は図 4 c に示すように滑らかに減少する。 —方、積分器 1 0 は第 1 の加減速処理部の出力 P 1 が「 0 」でない間は通常の積分処理を実行しているが、該出力 P 1 力 s 「 o 」になると、不完全積分に移行しその積分値をほとんど「 0 」に近い値となるようにする。そして第 2 の加減速処理部の出力 P 2 も「 0 」になると、積分器 1 0 は不完全積分の係数を少し大きくして徐々にその出力は増大させる（図 4 d 参照）。

このように、位置決め時に移動指令がまだ残っている段階で積分器 1 0 の積分値を小さな値に設定することによって、トルク指令 T c の値を少させ、さらには、トルクリミット回路によって小さな値に制限するからサ一ボモータの出力トルクは滅少し、その結果サーボモータと機械可動部間の機械系のねじれは解消し、エラーカウンタ 1 1 に記憶する位置偏差値がほとんど「 0 」となり位置決めが完了した段階では、上記機械系のねじれはほとんどなく、機械可動部はオーバシュートすることなく位置決めされることになる。

図 5 は本実施例を実施する工作機械等のサーボモータ駆動制御系の要部ブロック図である。図 5 中、工作機械等を制御する制御装置としての数値制御装置（ C N C ) 1 は、加工プログラム等に基づいて工作機械等の各送り軸へ移動指令を分配する。 C N C 1 とデジタルサ一ボ回路 3 のプロセッサ間の情報の伝達を仲介する共有 R A M 2 は、 C N C 1 が書き込んだ移動指令等のデータをデジタルサーボ回路 3 のプロセッサに受け渡し、デジタルサーボ回路 3 のプロセッサが書き込んだアラーム情報等を C N C 1 のホストプロセッサに引き渡す機能を行なう。ディジタルシグナルプロセッサ（ D S P ) 等で構成されるディジタルサーボ回路 3 は、プロセッサ， R O M , R A M等で構成され、工作機械等の各送り軸のサーボモータの制御を行なう。 4 はトランジスタインバータ等で構成されるサーボアンプ、 5 はサーボモータである。サーボモータ 5 によって送り軸 6 を介して駆動される機械可動部 7 には、スケール等の位置及び速度検出器 8 が取付けられており、位置及ぴ速度検出器 8 からの信号（位置 P f 、速度 V f 情報）はデジタルサーボ回路 3 にフィードノくックされる。図 5 に示す制御系は、従来のフルク口ーズドル一プ方式で制御するサーボ制御系の構成と同一であり、詳細は省略する。

図 1 は、本実施例においてデジタルサーボ回路 3 のプロセッサが位置及び速度ループ処理周期毎に実施する処理のフローチャートである。

デジタルサーボ回路 3 のプロセッサは、共有 R A M 2 を介して C N C 1 から送られてくる分配移動指令量を読取り、位置及び速度周期毎の指令量 P 0 を求め（ステツプ S 1 ) 、従来と同様のベル形加減速の処理、即ち移動指令量 P 0 に基づく第 1 の加減速処理部を行ないその出力（指令量） P 1 を求め、さらに出力 P 1 を入力して第 2 の加減速処理部を行ない指令量 P 2 を求める（ステツプ S 2 ) 。そして、指令量 P 0 、 P 1 、 P 2 力 S 「 0 」力否か判断する（ステップ S 3 〜 S 5 ) 。 C N C 1 力ら移動指令が出力されておらず分配移動指令量が「 0 」である場合には、各指令量 P 0 、 P 1 、 P 2 は全て「 0 」である力ら、ステップ S 3 、 S 4 、 S 5 の処理を行なってステップ S 1 7 に移行し、トルクリミット値 T L を通常のリミット値（ハイレベルの値） T LHに設定すると共に後述する不完全積分の係数 k 3 を設定されているパラメ — タ値 3 に設定する。その後、ステップ S 7 に進む。ステツプ S 7 では、カウンタ C に Γ 1 j 加算する。この力ゥンタ C は電源投入時の初期設定で、該カウンタ C が計 „

9 数し得る最大値に設定されており、かっこのカウンタ C は最大値まで計数するとその値を保持しカウントアップしない構成にされてる。

次に、第 2 の加減速処理部から出力された指令量 P 2 とスケール 8 力らの位置のフィードノくック信号 P f より位置偏差を求め従来と同様に位置ループ処理を行ない速度指令 V c を求める（ステップ S 8 ) 。さらにスケール 8 力、らの速度フィードノック値 V f を読み（ステップ S 9 ) 、カウンタ C の値があら力じめ設定されてレ、る設定値 C O 以下か判断する（ステップ S 1 0 ) 。電源投入時は前述したようにカウンタ Cは最大値の計数状態にある力、ら、設定値 C O より大きくステップ S 1 0 力、らステツプ S 1 2 に移行し、積分器 1 0 の処理を行なう。即ち、ステップ S 8 で得られた速度指令 V c からステップ S 9 で読み込んだ速度フィードバック値 V f を減じた値の速度偏差に積分ゲイン k l を乗じ、これをレジスタに記憶する積分値 S umに加算する完全積分の処理を行なう。そして、積分値 S umに速度偏差（ V c — V f ) に比例ゲイン k 2 を乗じた値を加算しトルク指令 T c を求め（ステップ S 1 3 ) 、トルク指令 T c が設定トルクリミット値 T L 以下か否か判断し（ステップ S 1 4 ) 、以下ならばこのトルク指令 T c を電流ループに引き渡し（ステップ S 1 6 ) 、トルクリミット値 T L を越えて入れば、トルク指令値 T c をこのトルクリミット値 T L にして（ステップ S 1 5 ) 、電流ループに引き渡し当該位置及び速度ループ処理周期の処理を終了する

C N C 1 から分配移動指令量が出力されなければ、ステツプ S 1 〜 S 5 、 S 1 7 、 S 7 〜 S 1 0 、 S 1 2 〜 S 1 6 の処理を各周期毎繰り返し実施する。

C N C 1 から分配移動指令量が出力されるとステップ

S 1 〜 S 3 の処理を行なって、ステップ S 1 7 に移行し次に、前述したステップ S 7 〜 S 1 0 、 S 1 2 〜 S 1 6 の処理を実行し当該周期の処理を終了する。

以下、ステップ S 1 〜 S 3 、 S 1 7 、 S 7 〜 S 1 6 の処理を各周期毎実行し、 C N C 1 から分配移動指令量がなくなり、移動指令量 P 0 力「 0 」になるとステップ S 3 からステップ S 4 に進み、第 1 の加減速処理部の出力 P 1 が「 0 」か否か判断し、「 0 」でなければ前述したステップ S 1 7 、ステップ S 7 以下の処理を実行する。第 1 の加減速処理部の出力 P 1 が Γ 0 」になると、ステップ S 4 からステップ S 5 に移行し第 2 の加減速処理部の出力である指令値 P 2 が Γ 0 」か否か判断し、最初は Γ 0 」ではない力ら、ステップ S 5 力らステップ S 6 に移行して、カウンタ C の値を「 0 」にリセットすると共に不完全積分の係数 k 3 を設定パラメータ値 α に設定する。さらに、トルクリミット値 T L を位置決め完了時の機械系のねじれをとるために設定されているローレベル値 T LLに設定する。なお、トルクリミット値 Τしとして設定する設定値 T LL、 Tし Hは、 Tししく T LHの関係にありまた、不完全積分の係数 k 3 に設定するパラメータ値 α 3 の値は、 o ≤ a < j3 く 1 の関係にある。

ステップ S 6 の処理を行なった後ステップ S 7 以降の処理を実行するが、カウンタ C 力； Γ 0 」にリセッ卜されてレ、ること力らステップ S 1 0 では設定値 C O 以下と判断されステップ S 1 1 に進み、不完全積分の処理を行なう。即ち、レジスタに記憶する積分値 S umにステップ S 6 でひに設定された係数 k 3 を乗じて得られた値に速度偏差（ VC — VF ) に積分ゲイン k l を乗じた値を加算し当該周期の積分値 S umとする。 0! は「 0 」を含む小さな値が設定されるものであり、例えば Γ 0 」と設定されているとすると、当該周期の積分値 S umの値は [ k 1 ( VC - VF ) ] となり、非常に小さな値となる。その結果、図 4 d に示すように、第 1 の加減速処理部の出力 P 1 が「 0 」で第 2 の加減速処理部の出力 P 2 力；「 0 」ではない区間において、積分値が非常に小さなものになるこうして得られた積分値 S umに速度偏差（ V c — V f ) に積分ゲイン k l を乗じた値を加算し、トルク指令 T c を求める（ステップ S 1 3 ) 。即ち、不完全積分の速度ループ処理を行ないトルク指令 T c を求めることになり、この値は小さなものとなる。さらに本実施例では、トルクリミット値 T L もステップ S 6 でローレべノレの値 Tししに設定されている力ら、ステップ S 1 4 でトルク指令 T c の値とトルクリミット値 Tしと比較し、ステップ S 1 3 で求められたトルク指令 T c の値がこのトルクリミット値 TL ( = T LL ) を越えて入れば、このトルクリミット値 TL ( = T LL ) をトルク指令 T c として制限する（ステップ S 1 5 ) 。また、トルクリミット値 T L を越えていなければ、ステップ S 1 3 で求めたトルク指令 T c をそのまま電流ループに引き渡す（ステップ S 1 6 ) o

以下、第 1 の加減速処理部の出力の指令量 P 1 が「 0 」で第 2 の加减速処理部からの指令量 P 2 が「 0 」ではない間、即ち第 1 の加減速処理部では移動量の蓄積はなく、第 2 の加减速処理部のみ移動量の蓄積が残っている間は、ステップ S 6 でカウンタ C は「 0 」にセットされ、係数 k 3 は小さな値 α に設定されトルクリミット値 T L もローレベルの値 T LLに設定される力、ら、ステツプ S 1 0 からステップ S 1 1 に移行し、不完全積分がなされトルク指令 T c が求められ、かつローレベルのトルクリミット値 TLLに設定されているトルクリミット値 T し以下のトルク指令 T c に制限されるから、サーボモータの出力トルクは小さなものとなり、サ一ボモータ 5 と機械可動部 7 間の送り軸 6 等の機械系のねじれは徐々に解消されることになる。

そして、第 2 の加減速処理部からの指令量 P 2 も

Γ 0 」になると、ステップ S 5 力らステップ S 1 7 に移行し、トルクリミット値 T L をハイレベルの通常の値 T LHに設定すると共に不完全積分の係数 k 3 を）3 に設定し ( ステップ S 1 7 ) 、ステップ S 7 以降の処理を以後各周期毎行なう。この場合、ステップ S 6 の処理が行なわれない力ら、カウンタ C は毎週期毎カウントアップし、カウンタ Cの値が設定値 C O 以下の間はステップ S 1 0 力らステップ S 1 1 に進み 0 に設定されている係数 k 3 によって不完全積分がなされる。

前述したように、加減速処理の出力 P 1 が Γ 0 」で第 2 の加減速処理部の出力 P 2 力 S 「 0 」でない間は、トルク指令 T c が小さな値である力ら、サーボモータ 5 の出力トルクは小さく、指令に対してサーボモータが追従できなくエラーカウンタ 1 1 の位置偏差が大きくなつているので、この位置偏差に対応する速度指令 V c がステツプ S 8 から求められ、この速度指令 V c に基づいて速度ループ処理がなされるが、この速度ループ処理における積分処理がステップ S 1 1 の不完全積分であることから積分値 S umの上昇度合いは小さく、徐々に増大することになる。その結果トルク指令値 T c も徐々に増大し、ェラ一カウンタ 1 1 に記憶する位置偏差を解消し機械可動部 7 は目標とする指令位置に移動する。

そして、カウンタ C の値が設定値 C O を越えるとステップ S 1 0 からステップ S 1 2 に移行し通常の完全積分の処理がなされる。以後、ステップ S 1 〜 S 5 、 S 1 7 S 7 〜 S 1 0 、 S 1 2 、 S 1 3 〜 S 1 6 の処理が各周期毎実行され、指令位置に位置決めされることになる。そして、再び移動指令が C N C 1 から出力されると前述した処理を実行することになる。

この実施例では、加減速処理部として、ベル形加減速 _{i Λ} 7 72

14 処理を行ない第 1 の加減速処理部と第 2 の加減速処理部の出力を利用して、第 1 の加減速処理部の出力 P 1 が「 0 」となり、第 2 の加減速処理部の出力 Ρ 2 カ「 0 」でないときを移動指令の終了直前として、この時よりサ —ボモータの出力トルクを減少させるように、不完全積分の係数 k 3 をより小さな値（例えば Γ 0 」）にすると共に、トルクリミット値 Tしも小さなものとする。これにより、サーボモータ 5 の出力トルクを小さくし、この状態を第 1 の加減速処理部の出力 P 1 か「 0 j で第 2 の加減速処理部の出力 P 2 が「 0 」でない区間保持し、機械系のねじれを解消するようにした。そして、第 1 及び第 2 の加減速処理部の出力 P 1及び P 2の出力が共に「 0 j となり、サーボ制御処理（回路）への移動指令の出力が完了した後の設定時問内（設定値 C O で規定される時間内）では不完全積分は行なうがその係数 k 3 は少し大きなものとし、サーボモータの出力トルクが急激に増大させることを防止して徐々に増大させて機械系のねじれや、ショックが生じないようにした。

なお、加減速処理部にベル形加減速を使用せず、通常の加減速処理（ 1 つの加減速処理のみ）で行なう場合には、該加减速処理の入力が「 0 」でその出力が「 0 」でない時からサーボモータの出力トルクを減少させ、加減速処理の出力が「 0 」になると、設定値 C O で設定された時問が経過するまで、少し大きな係数 k 3 によって不完全積分を行なうようにすればよい。即ち、図 1 に示すフローチャートにおいて、ステップ S 2 で 1 つの加減速処理を行ないその出力を例えば P 2 とし、ステップ S 4 の処理を省略してステップ S 3 カゝらステップ S 5 に移行するようにすればよい。

また、加减速処理を行なわない場合、もしくは加減速処理を行なってもこの加減速処理の入出力を利用しない方法も本発明は適用できるものである。このときの例を図 2 で示すフローチャートで示す。この図 2 に示す例では、加減速処理を行なわない例であり、そのため、図 1 のステップ S 2 に示す処理を有していない。そして、図 1 のステップ S 1 の処理は図 2 ではステップ T 1 の処理に対応し同一であり、図 1 のステップ S 3 〜 S 5 の処理が図 2 ではステップ T 2 の処理に対応しこの点において相違するのみである。また図 1 のステップ S 6 は図 2 においてはステップ T 3 に対応し同一であり、図 1 のステップ S 1 7 は図 2 のステップ T 1 4 と同一である。さらに図 1 のステップ S 7 以降の処理は図 2 においてはステップ T 4 以降の処理に対応して同一である。

この実施例では、 C N C 1 が、移動指令の分配が完了する設定数周期前にフラグ F を「 1 」にセットし立て、分配が完了すると該フラグ F を Γ 0 」にセットし下ろすようにする。 C N C 1 は加工プログラムから指令速度及び移動指令量を読み取ると、何回の分配周期でこの移動指令量を出力するかが計算されるので、移動指令の分配が完了する分配周期が分かり、その周期より設定回数前の分配周期も分かるのでこの設定された周期に達するとフラグ F を立てればよい。また、このフラグ F を立てる時期を、移動指令量の残り量で決めてもよい。残り量を設定しておき、 C N C が分配周期毎に移動指令を出力し残り量が設定値の残り量より小さくなると該フラグ F を立てるようにすればよい。

C N C 1 からの分配移動指令量より位置及び速度ループ処理周期における移動指令 P 0 を求め（ステップ T 1 ) 、共有 R A Mにフラグ F 力 S 「 1 」にセットされているか否か判断し（ステップ T 2 ) 、「 1 」にセットされていなければ、ステップ T 1 4 に移行し、図 1 のステップ S 1 7 の処理と同一の処理であるトルクリミット値 T L を通常のハイレベルの値 Tし Hにセットすると共に不完全積分の係数 k 3 をにする。そしてステップ T 4 以降の処理、即ち図 1 におけるステップ S 7 以降の処理を実行する。そして、移動指令の分配が完了する設定分配周期前になるとフラグ F 力 S 「 1 」にセットされる。ここれをステップ T 2 で検出するとステップ T 3 に移行し、図 1 のステップ S 6 と同一の処理を実行する。即ち、カウンタ C を Γ 0 」にリセットし、不完全積分の係数 k 3 を a にセットすると共にトルクリミット値 Tしをローレベルの値 T Lしにセットし、ステップ T 4 以降の処理を実行する。移動指令の分配が完了する分配周期よりも設定周期前の段階から、ノラメータ値 α に設定されている小さな値（例えば「 O j ) の不完全積分の係数 k 3 によって、ステップ T 1 0 で不完全積分を行ない積分値 S umを小さなものとし、さらに、ローレベルのトルクリミット値 T LL以下にトルク指令 T C を制限して（ステップ T 1 1 , T 1 2 ) 、サーボモータを駆動することになるから、サ —ボモータ 5 の出力トルクは小さなものとなり、機械系 ( 6 ) のねじれは解消されることになる。そして、移動量の分配が完了しフラグ F 力「 0 j になると、トルクリミット値 T LHは通常のハイレベルの値 T LHに戻され不完全積分の係数も 3 にセットされる（ステップ T 1 4 ) ことから、カウンタ Cの値が設定値 C O を越えるまでの間は係数 K 3 によって不完全積分が行なわれ（ステップ T 8 ) 、サ一ボモータ 5 の出力トルクは徐々に増大し、急激な出力トルクの増大を防止して徐々に増大させ、カウンタ C の値が設定値 C O を越えると、通常の完全積分に戻り（ステップ T 9 ) 、機械可動部 7 を指令位置に位置決めする。

上述した 2 つの実施例においては、サーボモータの出力トルクを減少させる方法として、速度ループにおける積分処理の積分値を減少させると共に、トルクリミット値を小さな値にしてトルク指令をこのトルクリミツト値以下に制限することによって、サーボモータの出力トルクを減少させたが、上記積分値を小さな値にするか、トルクリミット値を小さな値にするかのどちらか一方のみを用いる方法でもよい。トルクリミット値のみで出力トルクを小さくする方法の場合には、移動指令が全てサー _{1 0}

lo ボ制御系（サ一ボ回路）に入力される（エラーカウンタ

1 1 に全て入力される）時点より設定時間だけ前の時点力ら、全て入力が完了するまでの間は小さなトルクリミット値にし、完了した後設定時間（設定値 C O ) が経過するまでは、少し大きいトルクリミット値に、もしくは徐々に大きくして、設定時間が経過すると通常の大きなトルクリミット値にするようにすればよレヽ。

図 6 、図 7 は本発明の効果を検証するために行なった実験結果である。図 6 は本発明を適用せず従来の方法で位置決めを行なったとき、図 7 は本発明の第 1 の実施例を適用し位置決めを行なったときの実験結果である。図 6 ，図 7 において、横軸は時間、縦軸は機械可動部の位置であり目標位置を「 0 」の位置とし、送り速度を 1 0 m mノ m i n としている。また、図 7 は加減速処理部の時定数を 6 4 m s とし第 1 の加減速処理部の時定数を 3 2 m s 、第 2 の加減速処理部の時定数を 3 2 m s としている。

図 6 の従来の方法であるとオーバシュートが 0 . 6 m程度生じているが、本発明を適用した図 7 ではオーバシュートは 0 . 2 m程度しか生じておらず、オーバシユートの発生を改善していることが分かる。

本発明によれば、フルクローズドループ方式で機械可動部の位置を制御する場合サーボモータと機械可動部間の送り軸等の機械系のねじれを解消して位置決めを行なうようにした力ゝら、オーバシュートの発生を防止し、ォパシトを小さくすることができる

Claims

請求の範囲

1 . 数値制御装置から分配される移動指令に基づいて、機械系を介して機械の可動部を駆動するサーボモ一タを制御する方法であって、

( a ) 前記可動部の位置を検出するステップと、

( b ) 前記数値制御装置から分配される移動指令と前記ステップ（ a ) で検出された前記可動部の位置とを用いて位置ループを含むフィードバック制御系により前記可動部の位置を制御するステップと、

( c ) 前記位置ループに入力される移動指令が終了する直前の近傍で前記サーボモータへのトルク指令を減少させ、前記サーボモータと前記可動部との間の機械系のねじれを解放するようにして前記可動部を位置決めするステップとを備えた、サ一ボモータの制御方法。

2 . 前記フィードバック制御系は加減速処理部を備え、前記ステップ（ b ) は、（ b l ) 前記数値制御装から分配される移動指令を前記加減速処理部で加减速処理するステップと、（ b 2 ) 前記ステップ（ b l ) で加減速処理された移動指令を前記位置ループに出力するステップとを含み、前記ステップ（ c ) は、前記加減速処理部の入力が零となったときに、前記サ一ボモータへのトルク指令を減少させるステップを含む、請求の範囲第 1 項に記載のサ一ボモータの制御方法。

3 . 前記フィードバック制御系は、第 1 及び第 2 の加減速処理部を備え、前記ステップ（ b ) は、（ b 3 ) 前記数値制御装から分配された移動指令を前記第 1 の加减速処理部で加減速処理し、更に第 2 の加減速処理部で加減速処理するステップと、（ b 4 ) 前記ステップ（ b 3 ) で加減速処理された移動指令を前記位置ループに出力するステップとを含み、前記ステップ（ c ) は、前記第 1 の加減速処理部の出力が零となったときに、前記サ一ボモータへのトルク指令を減少させるステップを含む、請求の範囲第 1 項に記載のサーボモータの制御方法。

4 . ( d ) 前記数値制御装置から分配される前記移動指令が終了する時点より設定時問前に、移動指令の終了直前の近傍を示す信号を送出するステップを更に備え、前記ステップ（ c ) は、前記信号が送出されるとサーボモータへのトルク指令を減少させるステップを含む、請求の範囲第 1 項に記載のサーボモータの制御方法。

5 . ( e ) 前記数値制御装置から分配される前記移動指令の残移動量が設定値以下になったときに、前記移動指令の終了する直前の近傍を示す信号を送出するステップを更に備え、前記ステップ（ c ) は、前記信号が送出されるとサ一ボモータへのトルク指令を减少させるステツプを含む、請求の範囲第 1 項に記載のサ一ボモータの制御方法。

6 . 前記フィードバック制御系は速度ループを備え、前記ステップ（ c ) は、前記速度ループ内の積分器の値を减少させることによって前記トルク指令を減少させるステツプを含む、請求の範囲第 1 項乃至第 5 項のいずれかに記載のサーボモータの制御方法。

7 . 前記ステップ（ c ) は、位置及び速度フィードバック制御周期の 1 周期前の積分値に 0 から 1 未満の設定定数を乗じた値を 1 周期前の積分値として当該周期の積分値を求めるステップを含む、請求の範囲第 6 項に記載のサーボモータの制御方法。

8 . ( f ) 前記移動指令が位置ループに全て入力された後、前記設定定数を該設定係数よりも大きく 1 未満の値に変更し、トルク指令を徐々に増大させるステップを更に備える、請求の範囲第 7 項に記載のサーボモータの制御方法。

9 . 前記フィードバック制御系は前記トルク指令を制限するトルクリミット回路を備え、前記ステップ（ c ) は前記トルクリミット回路のリミット値を小さくすることによって前記トルク指令を減少させるステップを含む、請求の範囲第 1 項乃至第 5 項のいずれかに記載のサーボモータの制御方法。