WO2008041598A1 - Servomécanisme - Google Patents

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WO2008041598A1
WO2008041598A1 PCT/JP2007/068753 JP2007068753W WO2008041598A1 WO 2008041598 A1 WO2008041598 A1 WO 2008041598A1 JP 2007068753 W JP2007068753 W JP 2007068753W WO 2008041598 A1 WO2008041598 A1 WO 2008041598A1
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speed
slave
command
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PCT/JP2007/068753
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French (fr)
Inventor
Manabu Hamaguchi
Tomohiro Miyazaki
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corporation
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Publication date
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41264—Driven by two motors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42073—Position and speed feedback, speed derived from position reference

Definitions

  • the present invention relates to a servo control device that drives and controls a feed shaft of a machine tool or other industrial machine, and more particularly to a servo control device that drives a single movable member by a plurality of motors.
  • a conventional servo control apparatus in the case where one movable member is driven by a plurality of motors is configured as shown in FIG.
  • numerals 11 and 21 drive one movable member 1 with a motor.
  • 12 and 22 are position detection means for detecting the positions of the motors 11 and 21, 13 and 23 are speed detection means for detecting the speeds of the motors 11 and 21, and 14 and 21 are input position commands given from a host controller (not shown).
  • the position detecting means 12 and 22 are position control means for controlling the position detected by the position detecting means 12 and 22 so as to follow the position command, and output a speed command.
  • speed control means 15 and 25 are speed control means for inputting a speed command output from the position control means 14 and 24, and for outputting a current command so that the speed detected by the speed detection means 13 and 23 follows the speed command.
  • 26 is a current control means for controlling the motor current in accordance with the current command output by the speed control means 15 and 25.
  • 50 is a comparator that outputs the position deviation by subtracting the motor position detected by the position detection means 12 and 22 from the position command
  • 51 is a speed command by multiplying the position deviation output from the comparator 50 by a constant Kp. This is a position gain element to be output.
  • the position control means 14 and 24 multiply the position deviation by the constant gain Kp and output it as a speed command.
  • the speed control means 15 and 25 perform proportional control and integral control.
  • Figure 5 shows speed control means
  • FIG. 15 is a block diagram showing details of 15 and 25.
  • 52 is a comparator that outputs a speed deviation that is the value obtained by subtracting the motor speed detected by the speed detectors 13 and 23 from the speed command
  • 53 is a speed gain that is output by multiplying the speed deviation by a constant Kv.
  • Element, 54 is an integrator that integrates the speed deviation
  • 55 is an integral gain element that multiplies the integral value of the integrator 54 by a constant Ki
  • Ki is the speed gain
  • the adder outputs the current command by adding the output of the in-element 53 and the output of the integral gain element 55.
  • Proportional control and integral control are performed by the speed control means 15 and 25, even when a constant external force is applied to the motor, and the motor position detected by the position detection means 12 and 22 has no deviation in the position command. This is because an integrator is required to follow. When an external force is applied to the motor, this external force causes a positional deviation. When a position deviation occurs due to an external force, the position control means 14, 24 outputs a speed command corresponding to this position deviation. This speed command is input to the speed control means 15 and 25 and integrated by the integrator 54. As a result, the integral value of the integrator 54 increases and the current command output from the speed control means 15 and 25 also increases. Since the integrated value increases and the current command also increases until the position deviation becomes zero, the motor finally generates torque that counteracts the external force acting, and the position deviation is eliminated.
  • the position control means 14 and 24 are proportional control and the speed control means 15 and 25 are proportional control and integral control, but the position control means 14 and 24 are proportional control and integral control.
  • the position deviation is integrated by the integrators of the position control means 14 and 24, and the current command increases accordingly. Therefore, even when a constant external force is applied to the motor, the position deviation is eliminated.
  • the control system is configured to include an integrator in at least one of the position control means and the speed control means, the position deviation can be reduced even when a constant external force acts on the motor according to a known internal model principle. It can be lost.
  • the conventional servo control device is configured as described above, and the same position command is given to the two motors 11 and 21, and each motor is controlled to follow the position command.
  • the member 1 is driven.
  • each motor operates following the position command given from the host controller and is positioned at the same position.
  • a detection error in the force position detector, even if the motor position detected by the position detector matches the command position, a deviation will occur in the actual motor position. Since the two motors 11 and 12 are mechanically connected by the movable member 1, if there is a positional shift between the two motors, an external force is applied to each motor to pull it back to the same position. Where force Thus, by the action of the integrators 54 of the speed control means 15 and 25, each motor tries to eliminate the position deviation by giving a large torque against the external force acting on each motor.
  • each motor if there is a detection error in the position detector, each motor generates an excessive torque to eliminate the position deviation, which causes the motor to generate heat or overload. There was a problem to be the cause. In addition, the torque generated by each motor distorts the mechanical system including the movable member 1, and the mechanical system is stressed.
  • Some of them provide a synchronous correction processing unit that compares the torque command of each motor and corrects the positional deviation of one or both motors so that the difference between the torque commands becomes small.
  • the position correction is corrected by newly providing a synchronization correction processing unit, and the difference in torque command is reduced, thereby suppressing excessive torque generated by each motor.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-288164
  • the conventional servo control device has a problem that each motor generates excessive torque if there is a detection error in the position detector of each motor.
  • Patent Document 1 Although the technique disclosed in Patent Document 1 can suppress the excessive torque generated by each motor, the amount of calculation increases because it is necessary to newly provide a synchronization correction processing unit. There is a problem that it is necessary to use a control device having a higher processing capacity than before.
  • the present invention has been made to solve the problem of force, and has an object of obtaining a servo control device capable of suppressing an excessive torque generated by each motor with a small amount of calculation! Means to solve
  • a servo control device is a servo control device that drives one movable member with a plurality of motors of one main motor and at least one sub motor, and is configured to drive the main motor.
  • Motor control means, and at least one slave motor control means for driving and controlling the at least one slave motor, respectively.
  • the main motor position detecting means for detecting the position of the main motor, the main motor speed detecting means for detecting the speed of the main motor, and a given position command are inputted and detected by the main motor position detecting means.
  • the main motor position control means for outputting the current command of the main motor so that the position of the main motor follows the position command, and the current command output by the main motor position control means are input, and the current of the main motor is Main motor current control means for controlling the slave motor, the slave motor control means, slave motor position detection means for detecting the position of the slave motor, slave motor speed detection means for detecting the speed of the slave motor,
  • the position of the main motor detected by the main motor position detecting means is input as a position command, and the position of the sub motor detected by the sub motor position detecting means follows the position of the main motor.
  • the slave motor position control means for outputting the speed command of the slave motor, the sum of the speed command output by the slave motor position control means and the speed of the main motor detected by the master motor speed detection means. Is input as a new speed command, and a slave motor speed control is provided to output a current command of the slave motor so that the speed of the slave motor detected by the slave motor speed detection means follows the new speed command. And a current command output from the main motor position control means and a current command output from the slave motor speed control means are input as a new current command to control the current of the slave motor. Control means, and the slave motor position control means and the slave motor speed control means have no integral characteristics.
  • the slave motor position control means and the slave motor speed control means are proportional control or proportional control and incomplete integration control. Composed
  • the servo control device is a servo control device for driving one movable member by a plurality of motors including one main motor and at least one sub motor.
  • Main motor control means for driving and at least one slave motor control means for driving and controlling the at least one slave motor, wherein the main motor control means detects the position of the main motor. Detecting means; main motor speed detecting means for detecting the speed of the main motor; and a given position command is input, and the main motor position is The main motor position control means for outputting a current command for the main motor so that the position of the main motor detected by the detection means follows the position command, and the current command output by the main motor position control means are input.
  • Main motor current control means for controlling the current of the main motor, and the slave motor control means is detected by a slave motor speed detection means for detecting the speed of the slave motor and the master motor speed detection means.
  • the speed of the main motor is input as a speed command
  • the current command of the slave motor is output so that the speed of the slave motor detected by the slave motor speed detecting means follows the speed of the master motor.
  • An additional value of the current command output from the slave motor speed control means, the current command output from the master motor position control means and the current command output from the slave motor speed control means is input as a new current command. And it is obtained by the so comprises a slave motor current control means for controlling the current of the slave motor.
  • the servo control device does not have the above-mentioned slave motor speed control means force s and integral characteristics.
  • the slave motor speed control means is configured by proportional control, or proportional control and incomplete integral control.
  • the slave motor position control means and the slave motor speed control means are configured so as not to have integral characteristics, even if there is a detection error in the position detector of each motor. There is an effect that the excessive torque of each motor can be suppressed by the amount of calculation.
  • the slave motor position control means and the slave motor speed control means are proportional control or both proportional control and incomplete integral control, the position detection of each motor is performed. Even if the detector has a detection error, it is possible to suppress the excessive torque of each motor with a small amount of calculation.
  • the position control loop of the slave motor control means is eliminated and the control is performed by the speed loop, even if there is a detection error in the position detector of each motor, there is little calculation. There is an effect that the excessive torque of each motor can be suppressed by the amount.
  • the slave motor speed control means does not have an integral characteristic! Therefore, even if there is a detection error in the position detector of each motor, there is an effect that the excessive torque of each motor can be suppressed with a small amount of calculation.
  • the slave motor speed control means is constituted by proportional control, or both proportional control and incomplete integral control, so that there is a detection error in the position detector of each motor.
  • the excessive torque of each motor can be suppressed with a small amount of calculation.
  • FIG. 1 is a block diagram of a servo control device showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a servo control apparatus showing Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a conventional servo control device.
  • FIG. 4 is a block diagram of proportional control.
  • FIG. 5 is a block diagram of proportional and integral control.
  • FIG. 6 is a block diagram of proportional and incomplete integral control.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a servo control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 31 is a main motor
  • 41 is a sub motor
  • 1 is a movable member and is driven by the main motor 31 and the sub motor 41.
  • Reference numeral 30 denotes main motor control means for driving and controlling the main motor
  • reference numeral 40 denotes sub motor control means for driving and controlling the sub motor 41.
  • the main motor control means 30 includes a main motor position detection means 32, a main motor speed detection means 33, a position control means 34, a speed control means 35, and a main motor current control means 36.
  • the speed control means 35 constitutes a main motor position control means.
  • the position control means 34 inputs a position command given from a host controller (not shown), and outputs a speed command so that the position of the main motor 31 detected by the main motor position detection means 32 follows the position command. To do.
  • the main motor position control means 34 performs proportional control shown in FIG. Further, the speed control means 35 inputs the speed command output from the position control means 34, and outputs a current command so that the speed detected by the speed detection means 33 follows the speed command.
  • the main motor speed control means 35 is proportional and integral control as shown in FIG. Further, the main motor current control means 36 inputs a current command output from the speed control means 35 and controls the current of the main motor 31.
  • the main motor control means 30 is configured as described above, and drives and controls the main motor 31 so as to follow the position command given by the host controller force.
  • the slave motor control means 40 includes a slave motor position detection means 42, a slave motor speed detection means 43, a slave motor position control means 44, a slave motor speed control means 45, and a slave motor current control means 46. Composed.
  • the slave motor position control means 44 inputs the position of the master motor 31 detected by the master motor position detection means 32 as a position command, and the position of the slave motor 41 detected by the slave motor position detection means 42 is determined. Control to follow the position of main motor 31 Then, the speed command of the slave motor 41 is output.
  • the slave motor position control means 44 performs the proportional control shown in FIG. 4 and has no integral characteristic.
  • the slave motor speed control means 45 inputs an addition value of the speed command output from the slave motor position control means 44 and the speed of the main motor 31 detected by the main motor speed detection means 33 as a new speed command.
  • the current command of the slave motor 41 is output so that the speed of the slave motor 41 detected by the speed detection means 43 follows the new speed command.
  • the slave motor speed control means 45 is also proportional control as shown in Fig. 4 and has no integral characteristics.
  • the slave motor current control means 46 inputs an addition value of the current command output from the master motor position control means and the current command output from the slave motor speed control means 45 as a new current command, and Control current
  • the slave motor control means 40 is configured in this way, and the slave motor 41 follows the movement of the master motor 31 by controlling the slave motor 41 based on the position, speed, and current command of the master motor 31. Works.
  • the main motor 31 operates following the position command given from the host controller, and the sub motor 41 operates following the movement of the main motor 31, so that the two motors can operate.
  • One movable member 1 is driven.
  • the main motor speed control means 35 is proportional control and integral control, and includes an integrator, so that the position deviation from the position command is controlled to be zero.
  • the slave motor control means 40 neither the slave motor position control means 44 nor the slave motor speed control means 45 is controlled to have integral characteristics. For this reason, unlike the conventional servo control device, the current command does not increase until the positional deviation becomes zero, and the occurrence of excessive torque in the slave motor 41 is suppressed. Since the external force acting on the main motor 31 is a reaction of the torque generated by the slave motor 41, if the torque generated by the slave motor 41 is small, the external force acting on the main motor 31 also becomes small. Generation of excessive torque is suppressed.
  • both the slave motor position control means 44 and the slave motor speed control means 45 are configured so as not to have integral characteristics. Occurrence Excessive torque can be suppressed. Furthermore, in the first embodiment, since there is no need to newly provide a synchronization correction processing unit as in Patent Document 1, it is possible to suppress the generation of excessive torque with a small amount of calculation.
  • FIG. 6 shows the block when the secondary motor speed control means 45 is proportional and incomplete integral. This is a form in which a coefficient 57 and a subtractor 58 are added to the proportional control and integral control in FIG.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a servo control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same parts as those in FIG. FIG. 2 is configured by removing the position control loop of the slave motor control means 40 from FIG. 1 showing the first embodiment.
  • the speed of the main motor 31 detected by the main motor speed detection means 33 is input to the sub motor speed control means 45 as a speed command.
  • the current command increases until there is no position deviation, and this causes each motor to generate excessive torque.
  • the slave motor control means 40 since the slave motor control means 40 has no position control loop, the slave motor does not increase the current command until there is no position deviation.
  • the generation of excessive torque at 41 is suppressed. Since the external force acting on the main motor 31 is the reaction of the torque generated by the sub motor 41, if the torque generated by the sub motor 41 is small, the external force acting on the main motor 31 will be small, resulting in the main Even in the motor 31, the generation of excessive torque is suppressed.
  • the secondary motor control means 40 is configured so as not to have a position control loop! /, So that the excessive torque generated by each motor is reduced. Can be suppressed. Further, in the second embodiment, it is not necessary to newly provide a synchronization correction processing unit as in Patent Document 1, and the position control loop of the slave motor control device 40 is removed. Therefore, the generation of excessive torque can be suppressed with a small amount of calculation.
  • the slave motor speed control means 45 since the generation of excessive torque is suppressed by removing the position control loop from the slave motor control means 40, the slave motor speed control means 45 performs proportional control and integral control. Even if it exists, generation
  • the secondary motor speed control means 40 is configured by proportional control or proportional control and incomplete integral control so as not to have integral characteristics, it does not have integral characteristics as shown in the first embodiment.
  • the torque suppression effect by is further added, and a greater torque suppression effect can be obtained.
  • the same configuration can be obtained even if there are two or more force slave motors shown in the case of one slave motor, and the same effect can be obtained.
  • the servo control device is used as a servo control device for controlling the drive of a single movable member with a plurality of motors in a feed shaft of a machine tool or other industrial machine! It is suitable for being done.

Description

明 細 書
サーボ制御装置
技術分野
[0001] この発明は、工作機械やその他の産業用機械などの送り軸を駆動制御するサーボ 制御装置に係り、特に 1つの可動部材を複数のモータが駆動するサーボ制御装置に 関するものである。
背景技術
[0002] 1つの可動部材を複数台のモータで駆動する場合の従来のサーボ制御装置は図 3 のように構成されている。図 3において、 11、 21はモータで 1つの可動部材 1を駆動 する。 12、 22はモータ 11、 21の位置を検出する位置検出手段、 13、 23はモータ 11 、 21の速度を検出する速度検出手段、 14、 21は図示しない上位コントローラから与 えられる位置指令を入力し、位置検出手段 12、 22で検出される位置が位置指令に 追従するように制御する位置制御手段であり、速度指令を出力する。 15、 25は位置 制御手段 14、 24から出力される速度指令を入力し、速度検出手段 13、 23で検出さ れる速度が速度指令に追従するように電流指令を出力する速度制御手段、 16、 26 は速度制御手段 15、 25が出力する電流指令に従ってモータ電流を制御する電流制 御手段である。
[0003] 位置制御手段 14、 24では、図 4にブロック図を示すような比例制御が行われる。図
4において、 50は位置指令から位置検出手段 12、 22で検出されるモータ位置を引 いて位置偏差を出力する比較器、 51は比較器 50の出力である位置偏差に定数 Kp を乗じて速度指令出力する位置ゲイン要素である。位置制御手段 14、 24はこのよう に、位置偏差に定数ゲイン Kpを乗じて速度指令として出力する。
[0004] 速度制御手段 15、 25では比例制御と積分制御が行われる。図 5は速度制御手段
15、 25の詳細を示すブロック図である。図 5において、 52は速度指令から速度検出 器 13、 23で検出されるモータ速度を減じた値である速度偏差を出力する比較器、 5 3は速度偏差に定数 Kvを乗じて出力する速度ゲイン要素、 54は速度偏差を積分す る積分器、 55は積分器 54の積分値に定数 Kiを乗じる積分ゲイン要素、 56は速度ゲ イン要素 53の出力と積分ゲイン要素 55の出力を加算して電流指令として出力する 加算器である。
[0005] 速度制御手段 15、 25で比例制御と積分制御を行うのは、モータに一定の外力が 作用する場合でも、位置検出手段 12、 22で検出されるモータ位置が位置指令に偏 差なく追従するためには積分器が必要となるからである。モータに外力が作用する場 合、この外力が位置偏差を生じる原因となる。外力によって位置偏差が生じた場合、 位置制御手段 14、 24は、この位置偏差に対応する速度指令を出力する。この速度 指令が速度制御手段 15、 25に入力され、積分器 54で積分される。これによつて、積 分器 54の積分値が増加し、速度制御手段 15、 25から出力される電流指令も増加す る。位置偏差が零になるまで積分値が増加し、電流指令も増加するので、最終的に モータは作用する外力に対抗するトルクを発生して、位置偏差が解消するのである。
[0006] ここでは、位置制御手段 14、 24を比例制御、速度制御手段 15、 25を比例制御と 積分制御とする例を示したが、位置制御手段 14、 24を比例制御と積分制御とする場 合もある。この場合も同様に、位置偏差が位置制御手段 14、 24の積分器で積分され 、それに伴って電流指令が増加するので、モータに一定外力が作用する場合でも位 置偏差が無くなる。このように、位置制御手段と速度制御手段の少なくとも一方に積 分器を含むように制御系を構成すれば、公知の内部モデル原理により、モータに一 定の外力が作用する場合でも位置偏差を無くすことが出来る。
[0007] 従来のサーボ制御装置は以上のように構成され、 2台のモータ 11、 21に同じ位置 指令を与えて、その位置指令に追従するように各モータを制御することにより、 1つの 可動部材 1を駆動するようになっている。
[0008] ここで、従来のサーボ制御装置の問題点を明らかにするため、位置検出手段 12、 2 2に相異なる検出誤差がある場合を考える。上記のように、各モータは上位コントロー ラから与えられる位置指令に追従して動作し、同じ位置に位置決めされる。ところ力 位置検出器に検出誤差があると、位置検出器で検出されるモータ位置と指令位置が 一致していても、実際のモータ位置には、ズレが生じることになる。 2台のモータ 11と 12は可動部材 1によって機械的に接続されているので、 2台のモータ間に位置ズレ があると各モータには同じ位置に引き戻そうとする外力が作用する。ところ力 前記の ように速度制御手段 15、 25の積分器 54の作用により、各モータはそれぞれに作用 する外力に対抗する大きなトルクを出して位置偏差を無くそうとするのである。
[0009] このように、従来のサーボ制御装置では、位置検出器に検出誤差があると、各モー タは位置偏差を無くすため過大なトルクを発生するので、これがモータの発熱や過負 荷の原因になると言う問題があった。さらに、各モータが出すトルクによって、可動部 材 1を含む機械系に歪が生じ、機械系がストレスを受けると言う問題があった。
[0010] このような問題点を解消し、各モータが発生する過大トルクを抑制する技術としては
、各モータのトルク指令を比較し、トルク指令の差が小さくなるように、一方、又は両方 のモータの位置偏差を補正する同期補正処理部を設けるものがある。すなわち、同 期補正処理部を新たに設けることによって位置偏差を補正し、トルク指令の差を小さ くするものであり、これによつて、各モータが発生する過大トルクを抑制することができ る（例えば、特許文献 1参照）。
[0011] 特許文献 1 :特開 2004— 288164号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 上記のように、従来のサーボ制御装置では、各モータの位置検出器に検出誤差が あると、各モータが過大なトルクを発生すると言う問題があった。
[0013] また、特許文献 1に開示されて!/、る技術では、各モータが発生する過大トルクは抑 制できるものの、同期補正処理部を新たに設ける必要があるため演算量が増加し、 従来よりも処理能力の高い制御装置を用いる必要があると言う問題点があった。
[0014] この発明は、力、かる問題点を解決するためになされたもので、少ない演算量で、各 モータが発生する過大トルクを抑制できるサーボ制御装置を得ることを目的として!/、 課題を解決するための手段
[0015] この発明に係るサーボ制御装置は、 1つの可動部材を 1つの主モータと少なくとも 1 つの従モータとの複数のモータで駆動するサーボ制御装置であって、前記主モータ を駆動制御する主モータ制御手段と、前記少なくとも 1つの従モータをそれぞれ駆動 制御する少なくとも 1つの従モータ制御手段とを備え、前記主モータ制御手段は、前 記主モータの位置を検出する主モータ位置検出手段と、前記主モータの速度を検出 する主モータ速度検出手段と、与えられた位置指令を入力し、前記主モータ位置検 出手段で検出される主モータの位置が前記位置指令に追従するように前記主モータ の電流指令を出力する主モータ位置制御手段と、前記主モータ位置制御手段が出 力する電流指令を入力し、前記主モータの電流を制御する主モータ電流制御手段と 、を備え、前記従モータ制御手段は、前記従モータの位置を検出する従モータ位置 検出手段と、前記従モータの速度を検出する従モータ速度検出手段と、前記主モー タ位置検出手段で検出された主モータの位置を位置指令として入力し、前記従モー タ位置検出手段で検出される従モータの位置が前記主モータの位置に追従するよう に前記従モータの速度指令を出力する従モータ位置制御手段と、前記従モータ位 置制御手段が出力する速度指令と前記主モータ速度検出手段で検出される前記主 モータの速度との加算値を新たな速度指令として入力し、前記従モータ速度検出手 段によって検出される前記従モータの速度が前記新たな速度指令に追従するように 、前記従モータの電流指令を出力する従モータ速度制御手段と、前記主モータ位置 制御手段が出力する電流指令と前記従モータ速度制御手段が出力する電流指令と の加算値を新たな電流指令として入力し、前記従モータの電流を制御する従モータ 電流制御手段と、を備え、前記従モータ位置制御手段、及び前記従モータ速度制御 手段は、積分特性を持たなレ、ようにしたものである。
[0016] また、この発明に係るサーボ制御装置は、上記にお!/、て、前記従モータ位置制御 手段、及び前記従モータ速度制御手段が比例制御、又は比例制御と不完全積分制 御で構成される
ようにしたものである。
[0017] また、この発明に係るサーボ制御装置は、 1つの可動部材を 1つの主モータと少な くとも 1つの従モータからなる複数のモータで駆動するサーボ制御装置であって、前 記主モータを駆動制御する主モータ制御手段と、前記少なくとも 1つの従モータを駆 動制御する少なくとも 1つの従モータ制御手段とを備え、前記主モータ制御手段は、 前記主モータの位置を検出する主モータ位置検出手段と、前記主モータの速度を検 出する主モータ速度検出手段と、与えられた位置指令を入力し、前記主モータ位置 検出手段で検出される前記主モータの位置が前記位置指令に追従するように前記 主モータの電流指令を出力する主モータ位置制御手段と、前記主モータ位置制御 手段が出力する電流指令を入力し、前記主モータの電流を制御する主モータ電流 制御手段を備え、前記従モータ制御手段は、前記従モータの速度を検出する従モ ータ速度検出手段と、前記主モータ速度検出手段で検出される前記主モータの速 度を速度指令として入力し、前記従モータ速度検出手段によって検出される前記従 モータの速度が前記主モータの速度に追従するように、前記従モータの電流指令を 出力する従モータ速度制御手段と、前記主モータ位置制御手段が出力する電流指 令と前記従モータ速度制御手段が出力する電流指令との加算値を新たな電流指令 として入力し、前記従モータの電流を制御する従モータ電流制御手段を備えるように したものである。
[0018] また、この発明に係るサーボ制御装置は、上記にお!/、て、前記従モータ速度制御 手段力 s、積分特性を持たないようにしたものである。
[0019] さらに、この発明に係るサーボ制御装置は、上記において、前記従モータ速度制御 手段は比例制御、又は比例制御と不完全積分制御で構成されるようにしたものであ 発明の効果
[0020] この発明によれば、前記従モータ位置制御手段、及び前記従モータ速度制御手段 が積分特性を持たないように構成したので、各モータの位置検出器に検出誤差があ つても、少ない演算量で各モータの過大トルクを抑制できる効果がある。
[0021] また、この発明によれば、前記従モータ位置制御手段と前記従モータ速度制御手 段を比例制御、又は比例制御と不完全積分制御の両制御としたので、各モータの位 置検出器に検出誤差があっても、少ない演算量で各モータの過大トルクを抑制でき る効果がある。
[0022] また、この発明によれば、前記従モータ制御手段の位置制御ループを無くし、速度 ループで制御するようにしたので、各モータの位置検出器に検出誤差があっても、少 ない演算量で各モータの過大トルク抑制できる効果がある。
[0023] また、この発明によれば、前記従モータ速度制御手段が積分特性を持たな!/、ように したので、各モータの位置検出器に検出誤差があっても、少ない演算量で各モータ の過大トルクを抑制できる効果がある。
[0024] さらに、この発明によれば、前記従モータ速度制御手段を比例制御、又は比例制 御と不完全積分制御の両制御で構成したので、各モータの位置検出器に検出誤差 があっても、少ない演算量で各モータの過大トルクを抑制できる効果がある。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]この発明の実施の形態 1を示すサーボ制御装置のブロック図である。
[図 2]この発明の実施の形態 2を示すサーボ制御装置のブロック図である。
[図 3]従来のサーボ制御装置のブロック図である。
[図 4]比例制御のブロック図である。
[図 5]比例と積分制御のブロック図である。
[図 6]比例と不完全積分制御のブロック図である。
符号の説明
1 可動部材
12、 22 位置検出手段
13、 23 速度検出手段
14、 24 位置制御手段
15、 25 速度制御手段
16、 26 電流制御手段
30 主モータ制御手段
31 主モータ
32 主モータ位置検出手段
33 主モータ速度検出手段
34 位置制御手段
35 速度制御手段
36 主モータ電流制御手段
40 従モータ制御手段
41 従モータ 42 従モ タ位置検出手段
43 従モ タ速度検出手段
44 従モ タ位置制御手段
45 従モ タ速度制御手段
46 従モ タ電流制御手段
発明を実施するための最良の形態
[0027] 実施の形態 1.
図 1はこの発明の実施の形態 1に係るサーボ制御装置のブロック図を示すものであ る。図 1において、 31は主モータ、 41は従モータ、 1は可動部材で主モータ 31と従モ ータ 41で駆動される。 30は主モータ 31を駆動制御する主モータ制御手段、 40は従 モータ 41を駆動制御する従モータ制御手段である。
[0028] 主モータ制御手段 30は、主モータ位置検出手段 32、主モータ速度検出手段 33、 位置制御手段 34、速度制御手段 35、及び主モータ電流制御手段 36で構成され、 位置制御手段 34と速度制御手段 35とで主モータ位置制御手段を構成する。位置制 御手段 34は、図示しない上位コントローラから与えられた位置指令を入力し、主モー タ位置検出手段 32で検出される主モータ 31の位置が前記位置指令に追従するよう に速度指令を出力する。主モータ位置制御手段 34では図 4に示す比例制御が行わ れる。また、速度制御手段 35は、位置制御手段 34から出力される速度指令を入力し 、速度検出手段 33で検出される速度が速度指令に追従するように電流指令を出力 する。主モータ速度制御手段 35は図 5のような比例と積分制御である。さらに、主モ ータ電流制御手段 36は、速度制御手段 35が出力する電流指令を入力し、主モータ 31の電流を制御する。主モータ制御手段 30はこのように構成され、上位コントローラ 力、ら与えられる位置指令に追従するように主モータ 31を駆動制御する。
[0029] また、従モータ制御手段 40は、従モータ位置検出手段 42、従モータ速度検出手 段 43、従モータ位置制御手段 44、従モータ速度制御手段 45、及び従モータ電流制 御手段 46で構成される。ここで、従モータ位置制御手段 44は、主モータ位置検出手 段 32で検出された主モータ 31の位置を位置指令として入力し、従モータ位置検出 手段 42で検出される従モータ 41の位置が主モータ 31の位置に追従するように制御 し、従モータ 41の速度指令を出力する。ただし、従モータ位置制御手段 44では図 4 に示す比例制御が行われ、積分特性は持たない。従モータ速度制御手段 45は、従 モータ位置制御手段 44が出力する速度指令と主モータ速度検出手段 33で検出さ れる主モータ 31の速度との加算値を新たな速度指令として入力し、従モータ速度検 出手段 43によって検出された従モータ 41の速度が前記新たな速度指令に追従する ように、従モータ 41の電流指令を出力する。従モータ速度制御手段 45も図 4のような 比例制御であり、積分特性を持たない。さらに、従モータ電流制御手段 46は、前記 主モータ位置制御手段が出力する電流指令と従モータ速度制御手段 45が出力する 電流指令との加算値を新たな電流指令として入力し、従モータ 41の電流を制御する
[0030] 従モータ制御手段 40はこのように構成され、主モータ 31の位置、速度、及び電流 指令に基づいて従モータ 41を制御することにより、従モータ 41は主モータ 31の動き に追従して動作する。
[0031] 以上のように、主モータ 31は上位コントローラから与えられる位置指令に追従して 動作し、従モータ 41は主モータ 31の動きに追従して動作することにより、 2台のモー タで 1つの可動部材 1が駆動される。
[0032] 次に、主モータ位置検出手段 32、及び従モータ位置検出手段 42に検出誤差があ る場合の動作について説明する。主モータ速度制御手段 35は比例制御と積分制御 であり、積分器を含んでいるので、位置指令との位置偏差がゼロになるように制御さ れる。一方、従モータ制御手段 40では、従モータ位置制御手段 44と従モータ速度 制御手段 45のいずれも積分特性を持たない制御となっている。このため、従来のサ ーボ制御装置のように位置偏差がゼロになるまで電流指令が増加することが無くなり 、従モータ 41に過大トルクが発生するのが抑制される。主モータ 31に作用する外力 は従モータ 41が発生するトルクの反作用であるから、従モータ 41が発生するトルクが 小さければ主モータ 31に作用する外力も小さくなり、結果的に主モータ 31において も過大なトルクの発生が抑制されることになる。
[0033] このように、本実施の形態 1によれば、従モータ位置制御手段 44と従モータ速度制 御手段 45との両方が積分特性を持たないように構成しているので、各モータが発生 する過大トルクを抑制することができる。さらに、本実施の形態 1では、特許文献 1の ように同期補正処理部を新たに設ける必要がないため、少ない演算量で過大トルク の発生を抑制することができる。
[0034] なお、本実施の形態では従モータ位置制御手段 44と従モータ速度制御手段 45を 比例制御とした力 これらが共に積分特性を持たないようにすれば同様の効果が得 られるので、比例と不完全積分制御としてもよい。従モータ速度制御手段 45を比例と 不完全積分としたときのブロックを図 6に示す。これは、図 5の比例制御と積分制御に 係数 57と減算器 58を追加した形となっている。このように積分器 54の出力を係数 57 を介して積分器 54の入力にフィードバックすることにより不完全積分となり、従モータ 速度制御手段 45の入出力特性は純粋な積分特性を持たな!/、ようになる。
[0035] 実施の形態 2.
図 2はこの発明の実施の形態 2に係るサーボ制御装置のブロック図を示すものであ る。図 1と同一部分には同一の符号を付して、説明を省略する。図 2は、実施の形態 1を示す図 1から従モータ制御手段 40の位置制御ループを取り除いて構成している 。これに伴って、主モータ速度検出手段 33で検出される主モータ 31の速度を、従モ ータ速度制御手段 45に速度指令として入力している。
[0036] 従来のサーボ制御装置では、位置偏差が無くなるまで電流指令が増加し、これに よって各モータが過大なトルクを発生していた。一方、本実施の形態 2に係わるサー ボ制御装置では、従モータ制御手段 40には位置制御ループが無!/、ので、位置偏差 が無くなるまで電流指令が増加するようなことが無ぐ従モータ 41における過大なトル クの発生が抑制される。主モータ 31に作用する外力は、従モータ 41が発生するトル クの反作用であるから、従モータ 41が発生するトルクが小さければ、主モータ 31に作 用する外力も小さくなり、結果的に主モータ 31においても過大なトルクの発生が抑制 されることになる。
[0037] このように、本実施の形態 2によれば、従モータ制御手段 40が位置制御ループを 持たな!/、ように構成して!/、るので、各モータが発生する過大トルクを抑制することがで きる。さらに、本実施の形態 2では、特許文献 1のように同期補正処理部を新たに設 ける必要がなぐさらに、従モータ制御装置 40の位置制御ループを取り除いているた め、少ない演算量で過大トルクの発生を抑制することができる。
[0038] なお、本実施の形態 2では、従モータ制御手段 40から位置制御ループを取り除くこ とによって過大トルクの発生を抑制しているので、従モータ速度制御手段 45が比例 制御と積分制御であっても、過大トルクの発生が抑制される。
[0039] さらに、従モータ速度制御手段 40が積分特性を持たないように、比例制御あるいは 比例制御と不完全積分制御で構成すれば、実施の形態 1で示したような積分特性を 持たないことによるトルク抑制効果がさらに追加されることになり、より大きなトルク抑 制効果が得られる。
[0040] たま、実施の形態 1、及び実施の形態 2では、従モータが 1台の場合を示した力 従 モータが 2台以上であっても同様に構成でき、同様の効果が得られる。
産業上の利用可能性
[0041] この発明に係るサーボ制御装置は、工作機械やその他の産業用機械の送り軸など にお!/、て、ひとつの可動部材を複数のモータで駆動制御ためのサーボ制御装置とし て用いられるのに適してレ、る。

Claims

請求の範囲
[1] 1つの可動部材を 1つの主モータと少なくとも 1つの従モータとの複数のモータで,駆 動するサーボ制御装置であって、
前記主モータを駆動制御する主モータ制御手段と、前記少なくとも 1つの従モータ をそれぞれ駆動制御する少なくとも 1つの従モータ制御手段とを備え、
前記主モータ制御手段は、前記主モータの位置を検出する主モータ位置検出手 段と、前記主モータの速度を検出する主モータ速度検出手段と、与えられた位置指 令を入力し、前記主モータ位置検出手段で検出される主モータの位置が前記位置 指令に追従するように前記主モータの電流指令を出力する主モータ位置制御手段と 、前記主モータ位置制御手段が出力する電流指令を入力し、前記主モータの電流を 制御する主モータ電流制御手段と、
を備え、
前記従モータ制御手段は、前記従モータの位置を検出する従モータ位置検出手 段と、前記従モータの速度を検出する従モータ速度検出手段と、前記主モータ位置 検出手段で検出された主モータの位置を位置指令として入力し、前記従モータ位置 検出手段で検出される従モータの位置が前記主モータの位置に追従するように前記 従モータの速度指令を出力する従モータ位置制御手段と、前記従モータ位置制御 手段が出力する速度指令と前記主モータ速度検出手段で検出される前記主モータ の速度との加算値を新たな速度指令として入力し、前記従モータ速度検出手段によ つて検出される前記従モータの速度が前記新たな速度指令に追従するように、前記 従モータの電流指令を出力する従モータ速度制御手段と、前記主モータ位置制御 手段が出力する電流指令と前記従モータ速度制御手段が出力する電流指令との加 算値を新たな電流指令として入力し、前記従モータの電流を制御する従モータ電流 制御手段と、
を備え、前記従モータ位置制御手段、及び前記従モータ速度制御手段は、積分特 性を持たないことを特徴とするサーボ制御装置。
[2] 前記従モータ位置制御手段、及び前記従モータ速度制御手段は、比例制御、又は 比例制御と不完全積分制御で構成されることを特徴とする請求項 1に記載のサーボ 制御装置。
[3] 1つの可動部材を 1つの主モータと少なくとも 1つの従モータからなる複数のモータ で駆動するサーボ制御装置であって、
前記主モータを駆動制御する主モータ制御手段と、前記少なくとも 1つの従モータ を駆動制御する少なくとも 1つの従モータ制御手段とを備え、
前記主モータ制御手段は、前記主モータの位置を検出する主モータ位置検出手 段と、前記主モータの速度を検出する主モータ速度検出手段と、与えられた位置指 令を入力し、前記主モータ位置検出手段で検出される前記主モータの位置が前記 位置指令に追従するように前記主モータの電流指令を出力する主モータ位置制御 手段と、前記主モータ位置制御手段が出力する電流指令を入力し、前記主モータの 電流を制御する主モータ電流制御手段を備え、
前記従モータ制御手段は、前記従モータの速度を検出する従モータ速度検出手 段と、前記主モータ速度検出手段で検出される前記主モータの速度を速度指令とし て入力し、前記従モータ速度検出手段によって検出される前記従モータの速度が前 記主モータの速度に追従するように、前記従モータの電流指令を出力する従モータ 速度制御手段と、前記主モータ位置制御手段が出力する電流指令と前記従モータ 速度制御手段が出力する電流指令との加算値を新たな電流指令として入力し、前記 従モータの電流を制御する従モータ電流制御手段を備えたことを特徴とするサーボ 制御装置。
[4] 前記従モータ速度制御手段は、積分特性を持たないことを特徴とする請求項 3に 記載のサーボ制御装置。
[5] 前記従モータ速度制御手段は比例制御、又は比例制御と不完全積分制御で構成 されることを特徴とする請求項 3に記載のサーボ制御装置。
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