WO2017094423A1 - 制御装置、制御方法、制御プログラム - Google Patents

制御装置、制御方法、制御プログラム Download PDF

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宏次 森野
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    • H02P5/50—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another by comparing electrical values representing the speeds
    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41192—Compensation for different response times, delay of axis

Definitions

  • the present invention relates to a control device, a control method, and a control program.
  • a control device that controls the operation of a robot calculates, as a servo delay time, a difference between a target trajectory with respect to a command value and an actual motion trajectory for each axis, and uses the shortest servo delay time as a reference time.
  • the above method has a problem that the calculation of the compensation torque based on the servo delay time for each axis and the reference time and the calculation of the command value reflecting the compensation torque are complicated.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a control device capable of suppressing a locus deviation caused by a variation in response delay time between a plurality of axes (a plurality of servo motors). There is.
  • This control device is a control device that gives instructions to a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors, and is based on a servo driver corresponding to a reference servo motor having a maximum response delay time among the plurality of servo motors.
  • the command timing to the other servo driver is set such that the response delay time of the reference servo motor and the response delay time of the servo motor corresponding to the other servo driver are higher than the command timing to the reference servo driver. It is characterized by delaying by the difference.
  • Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. The following description will be made on the assumption that the synchronization group has a three-axis (X-axis, Y-axis, Z-axis) configuration as shown in FIG. 1, but the synchronization group of the present embodiment only needs to have two or more axes.
  • the X-axis servo driver that receives a command from the control device controls the X-axis servo motor, and the workpiece Wx moves in the X-axis direction by the X-axis servo motor. (Operation information of the X-axis servomotor is fed back to the X-axis servo driver).
  • the Y-axis servo driver that has received a command from the control device controls the Y-axis servo motor, and the workpiece Wy is moved in the Y-axis direction by the Y-axis servo motor (the operation information of the Y-axis servo motor is This is fed back to the Y-axis servo driver).
  • the Z-axis servo driver that has received a command from the control device controls the Z-axis servo motor, and the workpiece Wz moves in the Z-axis direction by the Z-axis servo motor (the operation information of the Z-axis servo motor is (Feedback to Z-axis servo driver).
  • the response delay time of the X-axis servo driver (hereinafter referred to as servo driver SDx) is represented by Rx
  • the response delay time of the Y-axis servo driver (hereinafter referred to as servo driver SDy) is represented by Ry, Z
  • the response delay time of the axis servo driver (hereinafter referred to as servo driver SDz) is Rz and the position command arrives at time t with respect to the servo driver SDx, servo driver SDy and servo driver SDz
  • the three servo motors responded to different points in time, and traced the locus deviated from the target locus as shown in FIG. It will be.
  • position commands to the servo driver SDx, the servo driver SDy, and the servo driver SDz are timed as shown in FIG. Staggered.
  • the servo motor SMz having the maximum response delay time is used as a reference servo motor, and the servo motor SMx (reference servo motor) is set to respond in response to the response time T of the servo motor SMz.
  • the Px position command to the servo driver SDx is delayed by dx from the Pz position command to the servo driver SDz, and the servo driver SDy.
  • the Py position command is delayed by dy from the Pz position command to the servo driver SDz.
  • the inventor is shown in FIG. 6 (b) when the acceleration changes (plus and minus changes). It has been found that it is effective to correct the shaded portion for the locus deviation caused by the positional deviation (including the change in direction). Specifically, the command position is corrected by an amount corresponding to (1/2) ⁇ square of response delay time ⁇ acceleration (predicted acceleration) corresponding to the shaded area.
  • the control device includes a processor having functional modules as shown in FIG.
  • the functional modules included in the processor include a prediction synchronization calculation unit, a command position generation unit, an X axis position correction unit, a Y axis position correction unit, a Z axis position correction unit, an X axis command unit, a Y axis command unit, and a Z axis command unit. It is.
  • the predicted synchronization calculation unit reads servo parameters from the servo driver SDx, servo driver SDy, and servo driver SDz, and includes an X-axis response delay time, a Y-axis response delay time, a Z-axis response delay time, and a reference response delay time.
  • a predicted position synchronization correction parameter is calculated.
  • the X-axis response delay time (Rx in FIGS. 3 and 4) is the reciprocal of the position loop gain, which is one of the servo parameters of the servo driver SDx, and the Y-axis response delay time (Ry in FIGS. 3 and 4).
  • the Z-axis response delay time (Rz in FIGS. 3 and 4) is a position loop which is one of the servo parameters of the servo driver SDz.
  • the reciprocal of the gain is used, and the reference response delay time is the maximum value of Rx, Ry, and Rz.
  • the command position generation unit generates an X-axis command position, a Y-axis command position, and a Z-axis command position based on the target locus, inputs the X-axis command position to the X-axis position correction unit, and calculates the Y-axis command position. Input to the Y-axis position correction unit, and input the Z-axis command position to the Z-axis position correction unit.
  • the X-axis position correction unit corrects the X-axis command position (correction regarding the difference between the axes of the response delay time and correction regarding the position deviation caused by the acceleration change) based on the predicted position synchronization correction parameter. Performs a position command to the servo driver SDx based on the corrected X-axis command position.
  • the Y-axis position correction unit performs correction of the Y-axis command position (correction regarding the difference between the axes of the response delay time and correction regarding the position deviation caused by the acceleration change) based on the predicted position synchronization correction parameter. Performs a position command to the servo driver SDy based on the corrected Y-axis command position.
  • the Z-axis position correction unit corrects the Z-axis command position (correction regarding the difference between the axes of the response delay time and correction regarding the position deviation caused by the acceleration change) based on the predicted position synchronization correction parameter. Performs a position command to the servo driver SDz based on the corrected Z-axis command position.
  • the servo driver SDx includes an X-axis position controller that receives a position command from the control device, an X-axis speed controller that receives an output from the X-axis position controller, and an X-axis speed controller.
  • X-axis current control unit (X-axis torque control unit) that receives the output of the servo motor SMx is driven by the output of the X-axis current control unit, and the output of the encoder of the servo motor SMx is the X-axis position Feedback is provided to the control unit, the X-axis speed control unit, and the X-axis current control unit.
  • the X-axis position control unit outputs a position loop gain to the control device
  • the X-axis speed control unit outputs a speed loop gain to the control device.
  • the servo driver SDy also receives a Y-axis position control unit that receives a position command from the control device, a Y-axis speed control unit that receives an output from the Y-axis position control unit, and a Y-axis that receives an output from the Y-axis speed control unit.
  • a shaft current control unit Y-axis torque control unit
  • the rotation unit of the servo motor SMy is driven by the output of the Y-axis current control unit
  • the output of the encoder of the servo motor SMy is the Y-axis position control unit, Y-axis This is fed back to the speed controller and the Y-axis current controller.
  • the Y-axis position control unit outputs a position loop gain to the control device
  • the Y-axis speed control unit outputs a speed loop gain to the control device.
  • the servo driver SDz receives a position command from the control device, a Z-axis position controller that receives an output from the Z-axis position controller, and a Z-axis that receives an output from the Z-axis speed controller.
  • a shaft current control unit Z-axis torque control unit
  • the rotation unit of the servo motor SMz is driven by the output of the Z-axis current control unit, and the output of the encoder of the servo motor SMz is the Z-axis position control unit, Z-axis This is fed back to the speed controller and the Z-axis current controller.
  • the Z-axis position control unit outputs a position loop gain to the control device
  • the Z-axis speed control unit outputs a speed loop gain to the control device.
  • the processor of the control device executes steps S1 to S8 in FIG. 10, for example, by executing a control program according to the present embodiment.
  • step S1 the position loop gain of each axis (in a preset synchronization group) is acquired from the servo driver, the response delay time of each axis is calculated in step S2, and the response delay of each axis is calculated in step S3.
  • step S4 the maximum response delay time is calculated in step S4.
  • step S5 the difference between each axis response delay time and the maximum response delay time is calculated. Correction for delaying the position by the difference calculated for each axis is performed, and in step S7, the correction relating to the position deviation caused by the change in acceleration with respect to the result of step S6, specifically, the position generated in proportion to the acceleration. The deviation is corrected, and in step S8, a position command is issued to the corresponding servo driver based on the corrected command position obtained in step S7.
  • the deviation from the target trajectory is suppressed as shown in FIG. 11 by performing the correction related to the difference between the axes of the response delay time and the correction related to the position deviation when the acceleration changes.
  • Xcp (t) X (t ⁇ (Rs ⁇ Rx)) ⁇ (1/2) ⁇ Rx 2 ⁇ Ax Equation 1
  • td Communication delay time (common between axes)
  • Rs reference response delay time (maximum value of Rx, Ry, Rz)
  • Xpp (t) X (t ⁇ (Rs + td)) ⁇ Xap (t) Equation 2
  • the acceleration Ax of the first term of Equation 1 the result obtained by (d 2 x / dt 2 ) (t ⁇ (Rs ⁇ Rx)) is used as a first order with the reciprocal Rx of the position loop gain as the first order lag time constant.
  • the delay calculation is performed, and the result of the first-order delay calculation using 1 / (2 ⁇ ⁇ speed loop gain) as the first-order delay time constant is used as the acceleration Ax.
  • the correction related to the difference between the axes of the response delay time is realized by the first term of the following formula 3, and the correction related to the positional deviation at the time of acceleration change is expressed by the following formula. This can be realized by the second term of 3.
  • Ycp (t) Y (t ⁇ (Rs ⁇ Ry)) ⁇ 1/2 ⁇ Ry 2 ⁇ Ay Equation 3
  • td Communication delay time (common between axes)
  • Rs reference response delay time (maximum value of Rx, Ry, Rz)
  • Ypp (t) Y (t ⁇ (Rs + td)) ⁇ Yap (t)
  • Ypp (t) Predicted position Yap (t): Actual position (feedback position) when Ycp (t) is given
  • the acceleration Ay in the second term of Equation 3 the result obtained by (d 2 y / dt 2 ) (t ⁇ (Rs ⁇ Ry)) is used as a first-order lag time constant with the reciprocal Ry of the position loop gain.
  • the delay calculation is performed, and the result of the first-order delay calculation using 1 / (2 ⁇ ⁇ speed loop gain) as the first-order delay time constant is used as the acceleration Ay.
  • the correction related to the difference between the axes of the response delay time is realized by the first term of the following formula 5, and the correction related to the positional deviation when the acceleration changes This can be realized by the second term of 5.
  • Zcp (t) Z (t ⁇ (Rs ⁇ Rz)) ⁇ 1/2 ⁇ Rz 2 ⁇ Az Equation 5
  • td Communication delay time (common between axes)
  • Rs reference response delay time (maximum value of Rx, Ry, Rz)
  • Zpp (t) Z (t ⁇ (Rs + td)) ⁇ Zap (t)
  • the acceleration Az in the second term of Equation 5 the result obtained by (d 2 z / dt 2 ) (t ⁇ (Rs ⁇ Rz)) is used as a first-order lag time constant with the reciprocal Rz of the position loop gain.
  • the delay calculation is performed, and the result of the first-order delay calculation using 1 / (2 ⁇ ⁇ speed loop gain) as the first-order delay time constant is used as the acceleration Az.
  • Each functional module of the control device may be realized by software using a CPU (Central Processing Unit), or may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like.
  • CPU Central Processing Unit
  • IC chip integrated circuit
  • the control device is a CPU that executes instructions of a control program that is software that implements each function, a ROM (Read Only Memory) in which the control program and various data are recorded so as to be readable by the computer (or CPU) or A storage device (these are referred to as “recording media”), a RAM (Random Access Memory) for developing a control program, and the like are provided.
  • a computer or CPU reads a control program from a recording medium and executes it.
  • a recording medium a “non-temporary tangible medium” such as a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used.
  • control program may be supplied to the computer via an arbitrary transmission medium (such as a communication network or a broadcast wave) that can transmit the control program.
  • a transmission medium such as a communication network or a broadcast wave
  • this embodiment can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the control program is embodied by electronic transmission.
  • This control device is a control device that gives instructions to a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors, and is based on a servo driver corresponding to a reference servo motor having a maximum response delay time among the plurality of servo motors.
  • the command timing to the other servo driver is set such that the response delay time of the reference servo motor and the response delay time of the servo motor corresponding to the other servo driver are higher than the command timing to the reference servo driver. It is characterized by delaying by the difference.
  • the command may be a position command based on a target locus.
  • the response delay time of each servo motor can be configured to be represented by the reciprocal of the position loop gain of the corresponding servo driver.
  • This control device may be configured to issue a position command so that an amount of correction proportional to the acceleration is added when the acceleration of each servo motor changes.
  • This control method is a control method for instructing a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors to cause the plurality of servo motors to respond, a first step for obtaining a response delay time of each servo motor, and a response
  • the reciprocal of the position loop gain of each servo driver may be compared in the second step.
  • This control program causes a processor to execute the first to third steps.
  • This recording medium is a computer-readable recording medium in which the control program is recorded.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and those obtained by appropriately modifying the above-described embodiment based on common general technical knowledge or combinations thereof are also included in the embodiment of the present invention.
  • SDx servo driver (X axis) SDy Servo Driver (Y axis) SDz Servo driver (Z axis) SMx Servo motor (X axis) SMy servo motor (Y axis) SMz Servo motor (Z axis) Rx Response delay time (X axis) Ry Response delay time (Y axis) Rz Response delay time (Z axis)

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Abstract

複数軸（複数のサーボモータ）間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制しうる制御装置を実現する。複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに指令を行う制御装置であって、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータに対応するサーボドライバを基準サーボドライバとして、他のサーボドライバへの指令タイミングを、前記基準サーボドライバへの指令タイミングよりも、前記基準サーボモータの応答遅れ時間と前記他のサーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせる。

Description

制御装置、制御方法、制御プログラム
　本発明は、制御装置、制御方法、制御プログラムに関する。
　特許文献１には、ロボットの動作を制御する制御装置が、軸毎に指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算し、最短のサーボ遅れ時間を基準時間とし、軸毎のサーボ遅れ時間と前記基準時間とに基づいて軸毎の補償トルクを計算し、軸毎の補償トルクが反映された指令値を各サーボに出力してロボットの動作を制御する手法が開示されている。
特開２００９－１５１５２７号公報（２００９年７月９日公開）
　前記手法では、軸毎のサーボ遅れ時間と前記基準時間とに基づく補償トルクの計算、並びに補償トルクが反映された指令値の算出が煩雑になるという問題があった。
　本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数軸（複数のサーボモータ）間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制しうる制御装置を実現することにある。
　本制御装置は、複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに指令を行う制御装置であって、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータに対応するサーボドライバを基準サーボドライバとして、他のサーボドライバへの指令タイミングを、前記基準サーボドライバへの指令タイミングよりも、前記基準サーボモータの応答遅れ時間と前記他のサーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせることを特徴とする。
　本制御装置によれば、複数のサーボモータ間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制することができる。
複数軸構成を示す模式図である。 軸間応答遅れ時間差に起因する軌跡ずれの例を説明する参考図である。 軸間応答遅れ時間差に起因する軌跡ずれの原理を説明する参考図である。 本制御装置の位置指令を説明する説明図である。 加速度変化時の位置偏差に起因する軌跡ずれの例を説明する参考図である。 加速度変化時の位置偏差に起因する軌跡ずれを抑制する原理を説明する説明図である。 加速度変化時の位置偏差に起因する軌跡ずれを抑制する手法を説明する説明図である。 本制御装置の機能モジュールを示す模式図である。 本実施形態にかかる各サーボドライバの構成例を示す模式図である。 本制御装置の処理工程を示すフローチャートである。 本実施形態の効果を示す軌跡図である。
　本発明の実施形態を図１～図１１を用いて説明する。以下では図１のような３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）構成の同期グループを前提に説明するが、本実施形態の同期グループは２軸以上の構成であればよい。
　図１のような３軸構成では、例えば、制御装置からの指令を受けたＸ軸用サーボドライバがＸ軸用サーボモータを制御し、Ｘ軸用サーボモータによってワークＷｘがＸ軸方向に移動する（Ｘ軸用サーボモータの動作情報はＸ軸用サーボドライバにフィードバックされる）。また、制御装置からの指令を受けたＹ軸用サーボドライバがＹ軸用サーボモータを制御し、Ｙ軸用サーボモータによってワークＷｙがＹ軸方向に移動する（Ｙ軸用サーボモータの動作情報はＹ軸用サーボドライバにフィードバックされる）。また、制御装置からの指令を受けたＺ軸用サーボドライバがＺ軸用サーボモータを制御し、Ｚ軸用サーボモータによってワークＷｚがＺ軸方向に移動する（Ｚ軸用サーボモータの動作情報はＺ軸用サーボドライバにフィードバックされる）。
　〔応答遅れ時間の軸間差に起因する軌跡ずれの抑制〕
　一般に、Ｘ軸用サーボドライバ、Ｙ軸用サーボドライバおよびＺ軸用サーボドライバへの指令は同期しているが、指令を受けてから対応するサーボモータが応答するまでの時間（応答遅れ時間）は軸間でばらついている。
　例えば、Ｙ軸系では応答遅れがほとんどなく（小さく）、Ｚ軸系で応答遅れが大きい場合、図２のように、Ｙ軸系では指令速度とフィードバック速度とがほぼ一致するのに対して、Ｚ軸系では指令速度とフィードバック速度とが時間的にずれるため、コーナ軌跡においてＺ軸方向の立ち上がりが遅れ、目標よりも外回りの軌跡となってしまう。
　すなわち、図３（ａ）のように、Ｘ軸用サーボドライバ（以下、サーボドライバＳＤｘ）の応答遅れ時間をＲｘ、Ｙ軸用サーボドライバ（以下、サーボドライバＳＤｙ）の応答遅れ時間をＲｙ、Ｚ軸用サーボドライバ（以下、サーボドライバＳＤｚ）の応答遅れ時間をＲｚとし、サーボドライバＳＤｘ、サーボドライバＳＤｙおよびサーボドライバＳＤｚに対して時刻ｔに同期して位置指令が到達した場合に、サーボモータＳＭｘの応答時刻がＴｘ（＝ｔ＋Ｒｘ）、応答遅れ時間が最小のサーボモータＳＭｙの応答時刻がＴｙ（＝ｔ＋Ｒｙ）、応答遅れ時間最大のサーボモータＳＭｚの応答時刻がＴｚ（＝ｔ＋Ｒｚ）となって、３つのサーボモータが時間的にばらばらに応答し、図３（ｂ）に示されるように目標軌跡からずれた軌跡をたどることになる。
　そこで、本実施形態では、応答遅れ時間の軸間差に起因する軌跡ずれを抑制するため、図４（ａ）のように、サーボドライバＳＤｘ、サーボドライバＳＤｙおよびサーボドライバＳＤｚへの位置指令を時間的にずらして行う。
　具体的には、応答遅れ時間最大のサーボモータＳＭｚを基準サーボモータとし、サーボモータＳＭｚの応答時刻Ｔに同期してサーボモータＳＭｘおよびサーボモータＳＭｙを応答させるべく、サーボモータＳＭｚ（基準サーボモータ）を制御するサーボドライバＳＤｚ（基準サーボドライバ）への指令時刻ｔｚに対して、サーボドライバＳＤｘへの指令時刻ｔｘを、ｄｘ（基準サーボモータＳＭｚとサーボモータＳＭｘとの応答遅れ時間の差＝Ｒｚ－Ｒｘ）だけ遅らせ、サーボドライバＳＤｙへの指令時刻ｔｘを、ｄｙ（基準サーボモータＳＭｚとサーボモータＳＭｙとの応答遅れ時間の差＝Ｒｚ－Ｒｙ）だけ遅らせる。
　例えば、ある時刻の目標位置座標が（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）であれば、サーボドライバＳＤｘへのＰｘの位置指令を、サーボドライバＳＤｚへのＰｚの位置指令よりもｄｘだけ遅らせ、サーボドライバＳＤｙへのＰｙの位置指令を、サーボドライバＳＤｚへのＰｚの位置指令よりもｄｙだけ遅らせる。これにより、図４（ｂ）に示されるように目標軌跡に近い軌跡とすることができる。
　〔加速度変化時の位置偏差に起因する軌跡ずれの抑制〕
　前記の手法によって軸間の応答タイミングは揃うが、各軸の応答遅れ自体は存在する。このため、図５のように、Ｘ軸用のサーボドライバへの速度指令が小⇒大となり、Ｙ軸用のサーボドライバへの速度指令が大⇒小となる場合、Ｘ軸の位置偏差（指令位置とフィードバック位置の差）が時間的に増加する一方、Ｙ軸の位置偏差（指令位置とフィードバック位置の差）は時間的に減少し、図５に示されるように目標軌跡に対して内回りの軌跡をたどることがある。
　発明者は、図６（ａ）のように、指令速度とフィードバック速度とが応答遅れ時間だけずれているモデルにおいては、図６（ｂ）のように、加速度変化時（プラス方向の変化とマイナス方向の変化を含む）の位置偏差に起因する軌跡ずれに対して、網掛け部分の補正を行うことが有効であることを見出した。具体的には、網掛け部分の面積にあたる、（１／２）×応答遅れ時間の２乗×加速度（予測加速度）に該当する量だけ、指令位置の補正を行う。
　こうすれば、図７（ａ）のように折り返し軌跡であって、フィードバック位置が折り返し点に到達していなかった場合でも、前記の指令位置の補正によって、図７（ｂ）のようにフィードバック位置が折り返し点に到達するようになる。
　〔制御装置のプロセッサの機能モジュール〕
　本実施形態にかかる制御装置は、図８のような機能モジュールをもつプロセッサを備える。プロセッサが備える機能モジュールは、予測同期計算部、指令位置生成部、Ｘ軸位置補正部、Ｙ軸位置補正部、Ｚ軸位置補正部、Ｘ軸指令部、Ｙ軸指令部、およびＺ軸指令部である。
　予測同期計算部は、サーボドライバＳＤｘ、サーボドライバＳＤｙ、およびサーボドライバＳＤｚからサーボパラメータを読み見出し、Ｘ軸応答遅れ時間、Ｙ軸応答遅れ時間、Ｚ軸応答遅れ時間、および基準応答遅れ時間を含む予測位置同期補正パラメータを算出する。
　ここでは、Ｘ軸応答遅れ時間（図３・図４のＲｘ）は、サーボドライバＳＤｘのサーボパラメータの１つである位置ループゲインの逆数とし、Ｙ軸応答遅れ時間（図３・図４のＲｙ）は、サーボドライバＳＤｙのサーボパラメータの１つである位置ループゲインの逆数とし、Ｚ軸応答遅れ時間（図３・図４のＲｚ）は、サーボドライバＳＤｚのサーボパラメータの１つである位置ループゲインの逆数とし、基準応答遅れ時間を、Ｒｘ、Ｒｙ、およびＲｚの最大値とする。
　指令位置生成部は、目標軌跡に基づいて、Ｘ軸指令位置、Ｙ軸指令位置、およびＺ軸指令位置を生成し、Ｘ軸指令位置をＸ軸位置補正部に入力し、Ｙ軸指令位置をＹ軸位置補正部に入力し、Ｚ軸指令位置をＺ軸位置補正部に入力する。
　Ｘ軸位置補正部は、予測位置同期補正パラメータに基づいて、Ｘ軸指令位置の補正（応答遅れ時間の軸間差に関する補正、および加速度変化により生じる位置偏差に関する補正）を行い、Ｘ軸指令部は、補正後のＸ軸指令位置に基づいてサーボドライバＳＤｘへの位置指令を行う。
　Ｙ軸位置補正部は、予測位置同期補正パラメータに基づいて、Ｙ軸指令位置の補正（応答遅れ時間の軸間差に関する補正、および加速度変化により生じる位置偏差に関する補正）を行い、Ｙ軸指令部は、補正後のＹ軸指令位置に基づいてサーボドライバＳＤｙへの位置指令を行う。
　Ｚ軸位置補正部は、予測位置同期補正パラメータに基づいて、Ｚ軸指令位置の補正（応答遅れ時間の軸間差に関する補正、および加速度変化により生じる位置偏差に関する補正）を行い、Ｚ軸指令部は、補正後のＺ軸指令位置に基づいてサーボドライバＳＤｚへの位置指令を行う。
　図９に示すように、サーボドライバＳＤｘは、制御装置からの位置指令を受けるＸ軸位置制御部と、Ｘ軸位置制御部からの出力を受けるＸ軸速度制御部と、Ｘ軸速度制御部からの出力を受けるＸ軸電流制御部（Ｘ軸トルク制御部）とを含み、Ｘ軸電流制御部の出力によってサーボモータＳＭｘの回転部が駆動し、サーボモータＳＭｘのエンコーダの出力が、Ｘ軸位置制御部、Ｘ軸速度制御部、およびＸ軸電流制御部にフィードバックされる。Ｘ軸位置制御部は制御装置に位置ループゲインを出力し、Ｘ軸速度制御部は制御装置に速度ループゲインを出力する。
　また、サーボドライバＳＤｙは、制御装置からの位置指令を受けるＹ軸位置制御部と、Ｙ軸位置制御部からの出力を受けるＹ軸速度制御部と、Ｙ軸速度制御部からの出力を受けるＹ軸電流制御部（Ｙ軸トルク制御部）とを含み、Ｙ軸電流制御部の出力によってサーボモータＳＭｙの回転部が駆動し、サーボモータＳＭｙのエンコーダの出力が、Ｙ軸位置制御部、Ｙ軸速度制御部、およびＹ軸電流制御部にフィードバックされる。Ｙ軸位置制御部は制御装置に位置ループゲインを出力し、Ｙ軸速度制御部は制御装置に速度ループゲインを出力する。
　また、サーボドライバＳＤｚは、制御装置からの位置指令を受けるＺ軸位置制御部と、Ｚ軸位置制御部からの出力を受けるＺ軸速度制御部と、Ｚ軸速度制御部からの出力を受けるＺ軸電流制御部（Ｚ軸トルク制御部）とを含み、Ｚ軸電流制御部の出力によってサーボモータＳＭｚの回転部が駆動し、サーボモータＳＭｚのエンコーダの出力が、Ｚ軸位置制御部、Ｚ軸速度制御部、およびＺ軸電流制御部にフィードバックされる。Ｚ軸位置制御部は制御装置に位置ループゲインを出力し、Ｚ軸速度制御部は制御装置に速度ループゲインを出力する。
　制御装置のプロセッサは、例えば、本実施形態にかかる制御プログラムを実行することで、図１０のステップＳ１～Ｓ８を実行する。
　すなわち、ステップＳ１で、（あらかじめ設定された同期グループの）各軸の位置ループゲインをサーボドライバから取得し、ステップＳ２で、各軸の応答遅れ時間を算出し、ステップＳ３で各軸の応答遅れ時間を互いに比較し、ステップＳ４で、応答遅れ時間のうち、最大応答遅れ時間を算出し、ステップＳ５で、各軸応答遅れ時間と最大応答遅れ時間との差分を算出し、ステップＳ６で、指令位置に対し、各軸につき算出された差分だけ遅らせる補正を行い、ステップＳ７で、ステップＳ６の結果に対して、加速度変化により生じる位置偏差に関する補正、具体的には、加速度に比例して生じる位置偏差の補正を行い、ステップＳ８で、ステップＳ７で得られた補正後の指令位置に基づいて対応するサーボドライバに位置指令を行う。
　前述のように、応答遅れ時間の軸間差に関する補正、および加速度変化時の位置偏差に関する補正を行うことで、図１１のように目標軌跡に対するずれが抑制されることがわかる。
　〔位置補正部における処理例〕
　図８のＸ軸補正部や図１０のステップＳ７では、応答遅れ時間の軸間差に関する補正が下記式Ａｘの第１項によって実現され、および加速度変化時の位置偏差に関する補正が下記式Ａｘの第２項によって実現可能である。
　Ｘｃｐ（ｔ）＝Ｘ（ｔ－（Ｒｓ－Ｒｘ））－（１／２）×Ｒｘ２×Ａｘ・・・式１
Ｘ（ｔ）：目標位置（目標軌跡）
Ｘｃｐ（ｔ）：サーボドライバＳＤｘに与える指令位置
Ｒｘ：Ｘ軸の応答遅れ時間（逆数がその位置ループゲイン）
Ａｘ：Ｘ軸の加速度（予測加速度）
ｔｄ：通信遅れ時間（軸間で共通）
Ｒｓ：基準応答遅れ時間（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの最大値）
　この式１によって、式２の効果を得ることができる。
Ｘｐｐ（ｔ）＝Ｘ（ｔ－（Ｒｓ＋ｔｄ））≒Ｘａｐ（ｔ）・・・式２
Ｘｐｐ（ｔ）：予測位置
Ｘａｐ（ｔ）：Ｘｃｐ（ｔ）を与えたときの実位置（フィードバック位置）
　ここでは、式１第２項の加速度Ａｘとして、（ｄ２ｘ／ｄｔ２）（ｔ－（Ｒｓ－Ｒｘ））で求められる結果に、位置ループゲインの逆数Ｒｘを一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行い、さらに、１／(２π×速度ループゲイン）を一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行った結果を加速度Ａｘとして使用する。
　また、図８のＹ軸補正部や図１０のステップＳ７では、応答遅れ時間の軸間差に関する補正が下記式３の第１項によって実現され、および加速度変化時の位置偏差に関する補正が下記式３の第２項によって実現可能である。
　Ｙｃｐ（ｔ）＝Ｙ（ｔ－（Ｒｓ－Ｒｙ））－１／２×Ｒｙ２×Ａｙ・・・式３
Ｙ（ｔ）：目標位置（目標軌跡）
Ｙｃｐ（ｔ）：サーボドライバＳＤｙに与える指令位置
Ｒｙ：Ｙ軸の応答遅れ時間（逆数がその位置ループゲイン）
Ａｙ：Ｙ軸の加速度（予測加速度）
ｔｄ：通信遅れ時間（軸間で共通）
Ｒｓ：基準応答遅れ時間（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの最大値）
　この式３によって、式４の効果を得ることができる。
Ｙｐｐ（ｔ）＝Ｙ（ｔ－（Ｒｓ＋ｔｄ））≒Ｙａｐ（ｔ）・・・式４
Ｙｐｐ（ｔ）：予測位置
Ｙａｐ（ｔ）：Ｙｃｐ（ｔ）を与えたときの実位置（フィードバック位置）
　ここでは、式３第２項の加速度Ａｙとして、（ｄ２ｙ／ｄｔ２）（ｔ－（Ｒｓ－Ｒｙ））で求められる結果に、位置ループゲインの逆数Ｒｙを一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行い、さらに、１／（２π×速度ループゲイン）を一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行った結果を加速度Ａｙとして使用する。
　また、図８のＺ軸補正部や図１０のステップＳ７では、応答遅れ時間の軸間差に関する補正が下記式５の第１項によって実現され、および加速度変化時の位置偏差に関する補正が下記式５の第２項によって実現可能である。
　Ｚｃｐ（ｔ）＝Ｚ（ｔ－（Ｒｓ－Ｒｚ））－１／２×Ｒｚ２×Ａｚ・・・式５
Ｚ（ｔ）：目標位置（目標軌跡）
Ｚｃｐ（ｔ）：サーボドライバＳＤｚに与える指令位置
Ｒｚ：Ｚ軸の応答遅れ時間（逆数がその位置ループゲイン）
Ａｚ：Ｚ軸の加速度（予測加速度）
ｔｄ：通信遅れ時間（軸間で共通）
Ｒｓ：基準応答遅れ時間（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの最大値）
　この式５によって、式６の効果を得ることができる。
Ｚｐｐ（ｔ）＝Ｚ（ｔ－（Ｒｓ＋ｔｄ））≒Ｚａｐ（ｔ）・・・式６
Ｚｐｐ（ｔ）：予測位置
Ｚａｐ（ｔ）：Ｚｃｐ（ｔ）を与えたときの実位置（フィードバック位置）
　ここでは、式５第２項の加速度Ａｚとして、（ｄ２ｚ／ｄｔ２）（ｔ－（Ｒｓ－Ｒｚ））で求められる結果に、位置ループゲインの逆数Ｒｚを一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行い、さらに、１／(２π×速度ループゲイン）を一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行った結果を加速度Ａｚとして使用する。
　〔ソフトウェアによる実現例〕
　制御装置の各機能モジュールは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよいし、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよい。
　前者の場合、制御装置は、各機能を実現するソフトウェアである制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、制御プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、制御プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が制御プログラムを記録媒体から読み取って実行することにより、本実施形態の目的が達成される。記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、制御プログラムは、これを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介してコンピュータに供給されてもよい。なお、本実施形態は、制御プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
　本制御装置は、複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに指令を行う制御装置であって、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータに対応するサーボドライバを基準サーボドライバとして、他のサーボドライバへの指令タイミングを、前記基準サーボドライバへの指令タイミングよりも、前記基準サーボモータの応答遅れ時間と前記他のサーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせることを特徴とする。
　前記構成によれば、前記複数のサーボモータの応答タイミングが揃うため、複数軸（複数のサーボモータ）間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制することができる。
　本制御装置では、前記指令は、目標軌跡に基づいた位置指令である構成とすることもできる。
　本制御装置では、各サーボモータの応答遅れ時間は、対応するサーボドライバの位置ループゲインの逆数で示される構成とすることもできる。
　本制御装置では、各サーボモータの加速度変化時に、加速度に比例する量の補正が加わるように位置指令を行う構成とすることもできる。
　前記構成によれば、加速度変化時の位置偏差に起因する軌跡ずれの抑制が可能となる。
　本制御方法は、複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに指令を行い、前記複数のサーボモータを応答させる制御方法であって、各サーボモータの応答遅れ時間を得る第１ステップと、応答遅れ時間を比較する第２ステップと、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータに対応するサーボドライバを基準サーボドライバとして、他のサーボドライバへの位置指令を、前記基準サーボドライバへの位置指令よりも、前記基準サーボモータの応答遅れ時間と前記他のサーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせて行う第３ステップとを含むことを特徴とする。
　前記方法によれば、前記複数のサーボモータの応答タイミングが揃うため、複数軸（複数のサーボモータ）間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制することができる。
　本制御方法では、前記第２ステップでは、各サーボドライバの位置ループゲインの逆数を比較してもよい。
　本制御プログラムは、前記第１～第３ステップをプロセッサに実行させることを特徴とする。
　本記録媒体は、前記制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
　　本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態を技術常識に基づいて適宜変更したものやそれらを組み合わせて得られるものも本発明の実施の形態に含まれる。
　ＳＤｘ　サーボドライバ（Ｘ軸）
　ＳＤｙ　サーボドライバ（Ｙ軸）
　ＳＤｚ　サーボドライバ（Ｚ軸）
　ＳＭｘ　サーボモータ（Ｘ軸）
　ＳＭｙ　サーボモータ（Ｙ軸）
　ＳＭｚ　サーボモータ（Ｚ軸）
　Ｒｘ　応答遅れ時間（Ｘ軸）
　Ｒｙ　応答遅れ時間（Ｙ軸）
　Ｒｚ　応答遅れ時間（Ｚ軸）

Claims (8)

  1. 　複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに指令を行う制御装置であって、
    　前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータに対応するサーボドライバを基準サーボドライバとして、他のサーボドライバへの指令タイミングを、前記基準サーボドライバへの指令タイミングよりも、前記基準サーボモータの応答遅れ時間と前記他のサーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせることを特徴とする制御装置。
  2. 　前記指令は、目標軌跡に基づいた位置指令であることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  3. 　各サーボモータの応答遅れ時間は、対応するサーボドライバの位置ループゲインの逆数で示されることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
  4. 　各サーボモータの加速度変化時に、加速度に比例する量の補正が加わるように位置指令を行うことを特徴とする請求項２記載の制御装置。
  5. 　複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに指令を行い、前記複数のサーボモータを応答させる制御方法であって、
    　各サーボモータの応答遅れ時間を得る第１ステップと、
    　応答遅れ時間を比較する第２ステップと、
    　前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータに対応するサーボドライバを基準サーボドライバとして、他のサーボドライバへの位置指令を、前記基準サーボドライバへの位置指令よりも、前記基準サーボモータの応答遅れ時間と前記他のサーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせて行う第３ステップとを含むことを特徴とする制御方法。
  6. 　前記第２ステップでは、各サーボドライバから読み出した位置ループゲインの逆数を比較することを特徴とする請求項５記載の制御方法。
  7. 　請求項５または６記載の第１～第３ステップをプロセッサに実行させることを特徴とする制御プログラム。
  8. 　請求項７記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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