JP2006031146A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機および制御対象に係わる振動を抑制しつつ応答を早める数値制御装置を提供する。
【解決手段】所定の周波数およびその近傍の周波数の利得を下げる特性と高域の利得を抑える特性を併せ持つフィルタに移動指令を作用させてサーボアンプ指令として出力するフィルタ部３と、前記移動指令とサーボアンプ指令を表示可能な表示手段５と、移動指令の加速または減速時間を操作者が変更することが可能な入力手段６とを備えた数値制御装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動部または駆動機構の動作を示す数値データに基づいて可動部を動作させるように駆動機構を制御する数値制御装置に関し、特に可動部を備えた装置の振動を抑制するための技術に関する。

従来から電動機を用いた位置決め制御において、マイクロコンピュータを用いたディジタルサーボ制御が行われ、振動抑制を目的とした電動機の制振装置が開示されている（例えば、特許文献１）。

図５において、図７に示した構成のフィルタ部３を入れることにより、制御対象１３の振動を励起しない指令パターンに変化させ、制御対象の振動を抑制する構造となっている。フィルタ部３は、位置指令θ＊を２階微分し所定の係数１／（ωａ²）を乗じた振動抑制補償値を算出する。ここでωａは制御対象の振動周波数をｆａとするとωａ＝２π・ｆａから算出される。

位置指令θ＊から制御対象位置θＬまでの伝達関数の周波数特性図（図６）からも分かるように、フィルタ部３は指令パターンから制御対象１３の、振動周波数ｆａ付近の周波数の利得を下げたものになっている。

更に、特許文献１では、フィルタ部３の影響により指令パターンが変化し、加速度変動点が発生することによるトルクリミットの影響を避けるために、フィルタ部３を図８に示す構成とし、ブロック２のような２次フィルタを挿入することを提案しているが、２次フィルタの影響により図９に示すようにフィルタ部入力のθ＊（点線）に対し、フィルタ部出力であるθＭ＊（実線）の変化終了点が遅れる。つまり応答が遅れるという課題があった。

この解決策としてωｆを時間的に変化させる方法を提案しているが、指令パターンが変化した場合には対応できない。また、特許文献１ではフィルタ１８を位置指令生成手段１に入れてもよいとしているが具体的な記載はない。
特開２００４−５４６９号公報

解決しようとする問題点は、所定の周波数およびその近傍の周波数の利得を下げる特性と高域の利得を抑える特性を併せ持つフィルタを入れることにより応答が遅れることである。

また、フィルタを位置指令作成部に入れた場合の振動を抑制する周波数の設定方法である。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、電動機および制御対象に係わる振動を抑制しつつ応答を早める数値制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明は、所定の周波数およびその近傍の周波数の利得を下げる特性と高域の利得を抑える特性を併せ持つフィルタに前記移動指令を作用させてサ
ーボアンプ指令として出力するフィルタと、前記移動指令と前記サーボアンプ指令を表示可能な表示手段と、前記移動指令の加速または減速時間を操作者が変更することが可能な入力手段とを備えた数値制御装置であり、操作者が移動指令のフィルタによる遅れ分を目で確認して加速減速時間を早めることにより応答を早めることが可能となる。

本発明の数値制御装置によれば、所定の周波数及びその近傍の周波数の利得を下げる特性と、高域の利得を抑える特性とを併せ持つフィルタを指令生成手段に入れることにより、サーボアンプに指令を出力する前にフィルタによる遅れ分を計算できるために、遅れ分を考慮して加速および減速時間を調整でき、応答を早くすることができる。

また、サーボアンプと通信できるようにすることにより、所定の周波数設定値をサーボアンプから設定できるために、指令作成手段側で所定の周波数を入力する手段を不要にできる。

指令生成手段により移動指令を生成しサーボアンプへ出力する数値制御装置において、所定の周波数およびその近傍の周波数の利得を下げる特性と高域の利得を抑える特性を併せ持つフィルタに前記移動指令を作用させてサーボアンプ指令として出力するフィルタと、前記移動指令と前記サーボアンプ指令を表示可能な表示手段と、前記移動指令の加速または減速時間を操作者が変更することが可能な入力手段とを備えた数値制御装置である。

図１において、１は位置指令生成手段、２は位置指令作成部、３はフィルタ部、４は位置指令出力部、５は表示手段、６は入力手段、７はサーボアンプであり、フィルタ部３は図８に示す構成と同じである。

サーボアンプ７にはサーボモータが接続され、サーボモータには制御対象が接続されているがここでは省略する。位置指令作成部２およびフィルタ部３はマイクロコンピュータを用いてプログラムで構成される。

まず、位置指令作成部２が作成した位置指令θ＊をフィルタ部３に作用させるとフィルタ部３の出力であるサーボアンプ指令θＭ＊は図９に示すようになり、所定の周波数ωａの利得を下げることにより制御対象の振動を低減できる。サーボアンプ指令θＭ＊を位置指令出力部４からサーボアンプ７に出力する。なお、図９に示すパターンは表示手段５によって確認できるようになっている。

次に、操作者は入力手段６を用いて、位置指令パターンの加速減速時間を図４に示すサーボアンプ指令θ＊のように早めるように入力する。これによりθＭ＊の加速時間を早め、応答を早めることができる。

なお、入力手段６は通信等によって行っても良い。また、実施例１は位置指令について説明したが速度指令であっても良い。

実施例２について図２を用いて説明する。実施例１と同じブロックについては同じ符号を用いて説明を省略する。

まず、位置指令生成手段１では位置指令作成部２からどのような位置指令パターンを出力するか、またフィルタ部３の構成は既知であるため、図９に示したサーボアンプ位置指
令θ＊のような位置指令パターンにフィルタ部３を作用させたとき、サーボアンプ指令θＭ＊がどのようなパターンになるかは、事前に計算可能である。

そこで、図９において点線と実線の傾きをあらかじめ求め、図４に示した実線が図９に示した点線の傾きになるように、自動で図４に示す点線の傾きを変化させることにより、応答を早めることができる。なお、実線の傾きは最小二乗法等を用いれば簡単に求めることができる。

ところで、フィルタ部３の作用に関係なく最初から点線の傾きを急にしておけばよいのではないかと考えられるが、通常負荷、駆動機械の強度、あるいはサーボアンプの性能により指令パターンの最小加速減速時間は決まってくるため、適当に位置指令θ＊の傾きを決定することはできない。

実施例３について図３を用いて説明する。実施例１と同じブロックについては同じ符号を用いて説明を省略する。

サーボアンプ７と位置指令生成手段１とは通信手段８によりパラメータのやり取りが可能である。一方、フィルタ部３に制御対象の振動周波数ｆａ（ωａ）を設定する必要がある。

そこで、通信手段８を用いることでサーボアンプ７から設定が可能となり、実施例１のような位置指令生成手段１に対する入力手段を不要にできる。

本発明の数値制御装置は、可動部または駆動機構の動作を示す数値データに基づいて可動部を動作させるように駆動機構を制御する装置の振動の抑制に適している。

本発明の実施例１における数値制御装置のブロック図 本発明の実施例２における数値制御装置のブロック図 本発明の実施例３における数値制御装置のブロック図 本発明の実施例１，２における位置指令θ＊とサーボアンプ指令θＭ＊の波形図 従来例の電動機制御装置における制御ブロック図 従来例の位置指令θ＊から制御対象位置θＬまでの伝達関数の周波数特性図 従来例におけるフィルタ部の構成図 従来例におけるフィルタ部の他の構成図 従来例における位置指令θ＊とサーボアンプ指令θＭ＊の波形図

符号の説明

１ 位置指令生成手段
２ 位置指令作成部
３ フィルタ部
４ 位置指令出力部
５ 表示手段
６ 入力手段
７ サーボアンプ
８ 通信手段
１３ 制御対象

Claims (3)

1. 指令生成手段により移動指令を生成しサーボアンプへ出力する数値制御装置において、所定の周波数およびその近傍の周波数の利得を下げる特性と高域の利得を抑える特性を併せ持つフィルタに前記移動指令を作用させてサーボアンプ指令として出力するフィルタと、前記移動指令と前記サーボアンプ指令を表示可能な表示手段と、前記移動指令の加速または減速時間を操作者が変更することが可能な入力手段とを備えた数値制御装置。
2. 指令生成手段により移動指令を生成しサーボアンプへ出力する数値制御装置において、所定の周波数およびその近傍の周波数の利得を下げる特性と高域の利得を抑える特性を併せ持つフィルタに前記移動指令を作用させてサーボアンプ指令として出力するフィルタと、前記移動指令に対し前記サーボアンプ指令が遅れている場合は前記移動指令の加速または減速時間を自動で速める指令生成手段とを備えた数値制御装置。
3. サーボアンプとの通信手段を備え、前記通信手段によりサーボアンプからフィルタの所定の周波数を設定できること特徴とする請求項１または２記載の数値制御装置。