JP3253022B2 - サーボモータのバックラッシュ補正制御方法 - Google Patents
サーボモータのバックラッシュ補正制御方法Info
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- JP3253022B2 JP3253022B2 JP24803189A JP24803189A JP3253022B2 JP 3253022 B2 JP3253022 B2 JP 3253022B2 JP 24803189 A JP24803189 A JP 24803189A JP 24803189 A JP24803189 A JP 24803189A JP 3253022 B2 JP3253022 B2 JP 3253022B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- backlash
- speed
- value
- servomotor
- correction
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41078—Backlash acceleration compensation when inversing, reversing direction
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工作機械のテーブル等の送り軸を駆動する
サーボモータの制御方法に関し、特に、送り軸の移動が
反転するときバックラッシュによって生じる象限突起を
低減させるサーボモータの制御方法に関するものであ
る。
サーボモータの制御方法に関し、特に、送り軸の移動が
反転するときバックラッシュによって生じる象限突起を
低減させるサーボモータの制御方法に関するものであ
る。
従来の技術 工作機械においてテーブル等を駆動するサーボモータ
の駆動方向を反転させるとき、通常、送りねじのバック
ラッシュや摩擦の影響のため、機械は即座に反転するこ
とができない。そのため、工作機械で円弧切削等を行っ
ていてるとき、象限が変わると、切削円弧面に突起（以
下、象限突起という）が生じる。例えば、X,Y2軸平面上
でワークに対し円弧切削を行い、Ｘ軸をプラス方向、Ｙ
軸をマイナス方向に移動させているとき象限が変わり、
Ｙ軸はそのままマイナス方向に駆動し、Ｘ軸をマイナス
方向に駆動するように切換えた場合、Ｙ軸に対しては今
までと同一速度で切削が行われるが、Ｘ軸は位置偏差が
「０」になることからトルク指令値が小さくなり、摩擦
によりサーボモータは即座に反転できないこと、及び、
テーブルを送る送りねじのバックラッシュによりテーブ
ルの移動も即座に反転できないことから、Ｘ軸方向のワ
ークの移動は移動指令に対し、追従できなく遅れること
になる。その結果、切削円弧面に象限突起が生じる。
の駆動方向を反転させるとき、通常、送りねじのバック
ラッシュや摩擦の影響のため、機械は即座に反転するこ
とができない。そのため、工作機械で円弧切削等を行っ
ていてるとき、象限が変わると、切削円弧面に突起（以
下、象限突起という）が生じる。例えば、X,Y2軸平面上
でワークに対し円弧切削を行い、Ｘ軸をプラス方向、Ｙ
軸をマイナス方向に移動させているとき象限が変わり、
Ｙ軸はそのままマイナス方向に駆動し、Ｘ軸をマイナス
方向に駆動するように切換えた場合、Ｙ軸に対しては今
までと同一速度で切削が行われるが、Ｘ軸は位置偏差が
「０」になることからトルク指令値が小さくなり、摩擦
によりサーボモータは即座に反転できないこと、及び、
テーブルを送る送りねじのバックラッシュによりテーブ
ルの移動も即座に反転できないことから、Ｘ軸方向のワ
ークの移動は移動指令に対し、追従できなく遅れること
になる。その結果、切削円弧面に象限突起が生じる。
従来、この象限突起をなくすため、あるいは減らすた
め、移動方向の反転時にバックラッシュのための位置の
補正量を位置指令に補正している。さらに、所定期間、
速度ループ積分器の反転を早めるために設定補正量を速
度指令に加算している。以下、この速度指令に所定期間
設定補正量を加算する補正をバックラッシュ加速補正と
いう。又、このバックラッシュ加速補正で補正する補正
量をバックラッシュ加速量という。
め、移動方向の反転時にバックラッシュのための位置の
補正量を位置指令に補正している。さらに、所定期間、
速度ループ積分器の反転を早めるために設定補正量を速
度指令に加算している。以下、この速度指令に所定期間
設定補正量を加算する補正をバックラッシュ加速補正と
いう。又、このバックラッシュ加速補正で補正する補正
量をバックラッシュ加速量という。
そして、バックラッシュ加速補正開始後、位置のフイ
ードバックパルスを積算し、その積算値がある値以上に
なるとバックラッシュ加速補正を停止させるなどの制御
を行っている。
ードバックパルスを積算し、その積算値がある値以上に
なるとバックラッシュ加速補正を停止させるなどの制御
を行っている。
発明が解決しようとする課題 しかし、機械によってバックラッシュ量や摩擦の大き
さが異なっているため、最適なバックラッシュ加速量を
見つけることが難しいという問題がある。
さが異なっているため、最適なバックラッシュ加速量を
見つけることが難しいという問題がある。
バックラッシュ加速量が少ないと、上述したように象
限突起が生じる。また、バックラッシュ加速量が大きす
ぎるとバックラッシュや摩擦トルクを補正する以上に反
転した軸が移動して、切削円弧面を内側に切り込むこと
になる。そのため、機械毎にバックラッシュ加速量を厳
密に設定しなければならないという難しい問題がある。
また、切削速度等の条件が変化すると、最適バックラッ
シュ加速量も異なってくる等の問題もある。
限突起が生じる。また、バックラッシュ加速量が大きす
ぎるとバックラッシュや摩擦トルクを補正する以上に反
転した軸が移動して、切削円弧面を内側に切り込むこと
になる。そのため、機械毎にバックラッシュ加速量を厳
密に設定しなければならないという難しい問題がある。
また、切削速度等の条件が変化すると、最適バックラッ
シュ加速量も異なってくる等の問題もある。
そこで、本発明の目的は、バックラッシュ加速の制御
の負荷を低減し、象限突起及び内側への切り込みすぎを
防止できるサーボモータのバックラッシュ補正制御方法
を提供することにある。
の負荷を低減し、象限突起及び内側への切り込みすぎを
防止できるサーボモータのバックラッシュ補正制御方法
を提供することにある。
課題を解決するめの手段 本発明は、バックラッシュ加速量を速度指令に加算す
る期間、速度ループの積分制御のゲインのみを設定所定
量だけ上昇させて速度制御を行う。特に、バックラッシ
ュ加速量を加算する期間中、速度指令からサーボモータ
の実速度を減じた速度偏差に設定所定値を乗じた値にバ
ックラッシュ加速量を加算し、この加算した値を積分
し、この積分値に積分ゲインを乗じた値を速度ループの
積分器の出力とすることによって速度ループの積分器の
影響を増大させ速度制御を行い、象限突起及び切り込み
すぎのない切削加工ができるようにした。
る期間、速度ループの積分制御のゲインのみを設定所定
量だけ上昇させて速度制御を行う。特に、バックラッシ
ュ加速量を加算する期間中、速度指令からサーボモータ
の実速度を減じた速度偏差に設定所定値を乗じた値にバ
ックラッシュ加速量を加算し、この加算した値を積分
し、この積分値に積分ゲインを乗じた値を速度ループの
積分器の出力とすることによって速度ループの積分器の
影響を増大させ速度制御を行い、象限突起及び切り込み
すぎのない切削加工ができるようにした。
作 用 例えば、サーボモータが正方向に駆動されているとす
る。そして、象限が変わり該サーボモータの駆動方向が
負の方向に切換えられる直前においては、位置偏差値は
「０」に近づいてくる。そしてサーボモータの実速度は
遅くなり、サーボモータへのトルク指令値は速度ループ
の積分器の出力が主要な割合となる。そして、位置偏差
値が「０」となった時点では速度ループの積分器はサー
ボモータを正方向に駆動する分の出力を出しており、こ
の積分器の出力によるトルク指令値でサーボモータは正
方向に駆動されている状態であるが、摩擦のためサーボ
モータは停止状態となる。そこで、エラーカウンタに位
置のバックラッシュ補正量を加算すると共にバックラッ
シュ加速量を速度指令に加算して、バックラッシュ補正
を行うこととなるが、前述したように速度ループの積分
器には正の値の積分値が残っており、この正の積分値を
打ち消し、さらにサーボモータを負の方向に駆動するに
は、積分器の積分値を速やかに負の値にし、静摩擦に打
ち勝つためのトルク指令値をサーボモータに出力しなけ
ればならない。そこで、本発明は、バックラッシュ補正
期間（バックラッシュ加速量を加える期間）、速度ルー
プの積分制御のゲインのみを上昇させ、積分器の影響を
増大させ、速かに積分器の積分値を上昇させ、静摩擦に
打ち勝つ負の積分器出力を出させ、トルク指令値としサ
ーボモータを駆動させる。その結果、バックラッシュ加
速量を厳密に設定する必要がなく、バックラッシュ加速
量の負担を低減することができる。また、バックラッシ
ュ加速量が大きすぎて、サーボモータが反転時に行きす
ぎオーバーシュートが生じても、このオーバーシュート
により位置偏差が反転し、その反転した値が上昇させた
の速度ループの積分制御のゲインによって速かに積分器
の積分値を減少させるから、オーバーシュートも速かに
修正され、加工面に内側に切り込みが生じることも防止
できる。
る。そして、象限が変わり該サーボモータの駆動方向が
負の方向に切換えられる直前においては、位置偏差値は
「０」に近づいてくる。そしてサーボモータの実速度は
遅くなり、サーボモータへのトルク指令値は速度ループ
の積分器の出力が主要な割合となる。そして、位置偏差
値が「０」となった時点では速度ループの積分器はサー
ボモータを正方向に駆動する分の出力を出しており、こ
の積分器の出力によるトルク指令値でサーボモータは正
方向に駆動されている状態であるが、摩擦のためサーボ
モータは停止状態となる。そこで、エラーカウンタに位
置のバックラッシュ補正量を加算すると共にバックラッ
シュ加速量を速度指令に加算して、バックラッシュ補正
を行うこととなるが、前述したように速度ループの積分
器には正の値の積分値が残っており、この正の積分値を
打ち消し、さらにサーボモータを負の方向に駆動するに
は、積分器の積分値を速やかに負の値にし、静摩擦に打
ち勝つためのトルク指令値をサーボモータに出力しなけ
ればならない。そこで、本発明は、バックラッシュ補正
期間（バックラッシュ加速量を加える期間）、速度ルー
プの積分制御のゲインのみを上昇させ、積分器の影響を
増大させ、速かに積分器の積分値を上昇させ、静摩擦に
打ち勝つ負の積分器出力を出させ、トルク指令値としサ
ーボモータを駆動させる。その結果、バックラッシュ加
速量を厳密に設定する必要がなく、バックラッシュ加速
量の負担を低減することができる。また、バックラッシ
ュ加速量が大きすぎて、サーボモータが反転時に行きす
ぎオーバーシュートが生じても、このオーバーシュート
により位置偏差が反転し、その反転した値が上昇させた
の速度ループの積分制御のゲインによって速かに積分器
の積分値を減少させるから、オーバーシュートも速かに
修正され、加工面に内側に切り込みが生じることも防止
できる。
又、バックラッシュ補正期間、速度偏差に設定所定値
を乗じた値にバックラッシュ加速量を加算してバックラ
ッシュ加速補正を行い、速かに積分器の積分値を上昇さ
せ、静摩擦に打ち勝つ負の積分器出力を出させるように
した。
を乗じた値にバックラッシュ加速量を加算してバックラ
ッシュ加速補正を行い、速かに積分器の積分値を上昇さ
せ、静摩擦に打ち勝つ負の積分器出力を出させるように
した。
実施例 第１図は、本発明を実施する一実施例のブロック線図
で、速度ループ制御をIP制御（積分，比例制御）する例
を示している。従来のサーボ系のブロック線図と相違す
る点は、符号２の伝達関数が加えられている点である。
で、速度ループ制御をIP制御（積分，比例制御）する例
を示している。従来のサーボ系のブロック線図と相違す
る点は、符号２の伝達関数が加えられている点である。
すなわち、伝達関数１のＫPは位置ループにおけるポ
ジションゲイン、伝達関数２は、バックラッシュ補正が
行われないときはパラメータαの値が「０」にされ、バ
ックラッシュ補正を行うときにはパラメータαの値が設
定値にセットされ、速度ループの積分制御のゲインを上
昇させるものである。伝達関数3,4は速度ループの積分
器の伝達関数でk1は固定の積分ゲインを表す。伝達関数
５のk2は速度ループの比例ゲイン、伝達関数６は電流ル
ープを表し、通常ゲインは「１」である。また、伝達関
数７はサーボモータの伝達関数を表し、Jmはモータイナ
ーシャ、Ktはトルク定数である。伝達関数８はモータの
速度を積分し位置を求める伝達関数である。
ジションゲイン、伝達関数２は、バックラッシュ補正が
行われないときはパラメータαの値が「０」にされ、バ
ックラッシュ補正を行うときにはパラメータαの値が設
定値にセットされ、速度ループの積分制御のゲインを上
昇させるものである。伝達関数3,4は速度ループの積分
器の伝達関数でk1は固定の積分ゲインを表す。伝達関数
５のk2は速度ループの比例ゲイン、伝達関数６は電流ル
ープを表し、通常ゲインは「１」である。また、伝達関
数７はサーボモータの伝達関数を表し、Jmはモータイナ
ーシャ、Ktはトルク定数である。伝達関数８はモータの
速度を積分し位置を求める伝達関数である。
バックラッシュ補正が行われないときには、パラメー
タαの値は「０」にセットされ、従来と同様のサーボモ
ータの制御が行われる。
タαの値は「０」にセットされ、従来と同様のサーボモ
ータの制御が行われる。
バックラッシュ補正が行われないときには、数値制御
装置から出力された位置指令Pcからサーボモータに取付
けられたパルスコーダ等の検出器で検出された位置のフ
ィードバック信号Pfを減じて位置偏差を求め、ポジショ
ンゲインＫPを乗じて速度指令Vcを求め、該速度指令Vc
からパルスコーダ等で検出されるモータの実速度のフィ
ードバック信号Vfを減じて速度偏差を求め、バックラッ
シュ補正時でないときはパラメータα＝0,バックラッシ
ュ加速量BA＝０であるから、上記速度偏差を積分し（蓄
積し）、積分値Ｉを求め、これに積分ゲインk1を乗じた
値から速度フィードバック信号Vfに比例ゲインk2を乗じ
た値を減じてトルク指令値Tcを求め、電流ループ６に引
き渡し、サーボモータを制御する。
装置から出力された位置指令Pcからサーボモータに取付
けられたパルスコーダ等の検出器で検出された位置のフ
ィードバック信号Pfを減じて位置偏差を求め、ポジショ
ンゲインＫPを乗じて速度指令Vcを求め、該速度指令Vc
からパルスコーダ等で検出されるモータの実速度のフィ
ードバック信号Vfを減じて速度偏差を求め、バックラッ
シュ補正時でないときはパラメータα＝0,バックラッシ
ュ加速量BA＝０であるから、上記速度偏差を積分し（蓄
積し）、積分値Ｉを求め、これに積分ゲインk1を乗じた
値から速度フィードバック信号Vfに比例ゲインk2を乗じ
た値を減じてトルク指令値Tcを求め、電流ループ６に引
き渡し、サーボモータを制御する。
また、位置指令Pcの符号が変わるとき、すなわち、サ
ーボモータの回転方向が反転するとき、数値制御装置か
ら位置のバックラッシュ補正量が出力され、位置偏差が
「０」になったとき、このときバックラッシュ補正量が
位置偏差に加算されると共に設定されたバックラッシュ
加速量が加算される。これまでの動作は従来のバックラ
ッシュ補正と同じであるが、本発明においては、さらに
パラメータαの値が設定値の値にセットされ、速度ルー
プの積分制御のゲインを上げる。サーボモータの回転方
向が反転する直前はサーボモータの回転速度は「０」に
近づき、サーボモータは速度ループの積分器の出力によ
るトルク指令値Tcによって駆動され、サーボモータの回
転が停止する状態では、摩擦抵抗によってサーボモータ
の出力トルクが打ち消される状態で停止することとな
る。すなわち、積分器の出力はサーボモータを今までと
同じ方向に駆動しようとする出力（例えばプラス方向の
出力）を出している。そこで、位置のバックラッシュ補
正量が位置偏差に加算され、位置偏差にポジションゲイ
ンＫPが乗じられ、速度指令が求められ、さらに設定さ
れたパラメータαによってその速度指令が（１＋α）倍
され（速度フィードバック信号は「０」）、これにバッ
クラッシュ加速量が加算されるから、積分器の積分値は
急速に反転し、摩擦抵抗に打ち勝って反転方向（例えば
マイナス方向）にサーボモータを駆動するだけのトルク
指令値Tcを出すようになる。その結果、サーボモータの
回転方向の反転が速かに行われ、象限突起を減少させる
こととなる。また、バックラッシュ加速量が少し大きく
設定されていて、サーボモータの反転時のモータ速度が
速度指令Vcより速くなっても、パラメータαによって速
度ループの積分制御のゲインが上げられているので、積
分器の積分値は急速に小さくなり、オーバーシュートは
ただちに改善され、切削面の内側への切り込みも少なく
なる。
ーボモータの回転方向が反転するとき、数値制御装置か
ら位置のバックラッシュ補正量が出力され、位置偏差が
「０」になったとき、このときバックラッシュ補正量が
位置偏差に加算されると共に設定されたバックラッシュ
加速量が加算される。これまでの動作は従来のバックラ
ッシュ補正と同じであるが、本発明においては、さらに
パラメータαの値が設定値の値にセットされ、速度ルー
プの積分制御のゲインを上げる。サーボモータの回転方
向が反転する直前はサーボモータの回転速度は「０」に
近づき、サーボモータは速度ループの積分器の出力によ
るトルク指令値Tcによって駆動され、サーボモータの回
転が停止する状態では、摩擦抵抗によってサーボモータ
の出力トルクが打ち消される状態で停止することとな
る。すなわち、積分器の出力はサーボモータを今までと
同じ方向に駆動しようとする出力（例えばプラス方向の
出力）を出している。そこで、位置のバックラッシュ補
正量が位置偏差に加算され、位置偏差にポジションゲイ
ンＫPが乗じられ、速度指令が求められ、さらに設定さ
れたパラメータαによってその速度指令が（１＋α）倍
され（速度フィードバック信号は「０」）、これにバッ
クラッシュ加速量が加算されるから、積分器の積分値は
急速に反転し、摩擦抵抗に打ち勝って反転方向（例えば
マイナス方向）にサーボモータを駆動するだけのトルク
指令値Tcを出すようになる。その結果、サーボモータの
回転方向の反転が速かに行われ、象限突起を減少させる
こととなる。また、バックラッシュ加速量が少し大きく
設定されていて、サーボモータの反転時のモータ速度が
速度指令Vcより速くなっても、パラメータαによって速
度ループの積分制御のゲインが上げられているので、積
分器の積分値は急速に小さくなり、オーバーシュートは
ただちに改善され、切削面の内側への切り込みも少なく
なる。
第２図は本発明の一実施例を実施するNC工作機械のブ
ロック図で、符号11はコンピュータ内蔵の数値制御装置
（以下、CNCという）、符号12は共有メモリで、CNC11か
ら出力される位置指令等をデジタルサーボ回路13に受け
渡したり、デジタルサーボ回路13から出力される信号を
CNC11へ受け渡す作用を行う。また、デジタルサーボ回
路13は、プロセッサ（CPU）,ROM,RAM等を有し、工作機
械14のサーボモータを駆動するサーボ回路の処理をソフ
トウェアで実行し、各軸のサーボモータを駆動制御す
る。なお、第２図に示すようなデジタルサーボ回路付き
のNC工作機械はすでに公知であるので、その詳細な説明
は省略する。
ロック図で、符号11はコンピュータ内蔵の数値制御装置
（以下、CNCという）、符号12は共有メモリで、CNC11か
ら出力される位置指令等をデジタルサーボ回路13に受け
渡したり、デジタルサーボ回路13から出力される信号を
CNC11へ受け渡す作用を行う。また、デジタルサーボ回
路13は、プロセッサ（CPU）,ROM,RAM等を有し、工作機
械14のサーボモータを駆動するサーボ回路の処理をソフ
トウェアで実行し、各軸のサーボモータを駆動制御す
る。なお、第２図に示すようなデジタルサーボ回路付き
のNC工作機械はすでに公知であるので、その詳細な説明
は省略する。
第３図は同実施例におけるデジタルサーボ回路13のプ
ロセッサが所定周期毎実行する速度ループ処理のフロー
チャートである。
ロセッサが所定周期毎実行する速度ループ処理のフロー
チャートである。
まず、CNC11からバックラッシュ補正指令として、位
置のバックラッシュ補正量が送られてきたか否か判断し
（ステップS1）、送られてきてなければ、タイマＴが
「０」か否か判断し（ステップS6）、タイマＴが「０」
ならば、位置ループで算出された速度指令Vcからパルス
コーダ等からの速度フィードバック信号Vfを減じて速度
偏差を求め、この速度偏差を積算するレジスタＲ（Ｉ）
に加算し、積分値Ｉを得る（ステップS9）。そして、こ
のレジスタＲ（Ｉ）に記憶された積分値Ｉに積分ゲイン
k1を乗じた値から速度フィードバック信号Vfに比例ゲイ
ンk2を乗じた値を減じてトルク指令値Tcを求め、このト
ルク指定値Tcを電流ループへ引き渡し（ステップS10,S1
1）、当該周期の速度ループの処理を終了する。すなわ
ち、従来の同様の速度ループ処理を行う。
置のバックラッシュ補正量が送られてきたか否か判断し
（ステップS1）、送られてきてなければ、タイマＴが
「０」か否か判断し（ステップS6）、タイマＴが「０」
ならば、位置ループで算出された速度指令Vcからパルス
コーダ等からの速度フィードバック信号Vfを減じて速度
偏差を求め、この速度偏差を積算するレジスタＲ（Ｉ）
に加算し、積分値Ｉを得る（ステップS9）。そして、こ
のレジスタＲ（Ｉ）に記憶された積分値Ｉに積分ゲイン
k1を乗じた値から速度フィードバック信号Vfに比例ゲイ
ンk2を乗じた値を減じてトルク指令値Tcを求め、このト
ルク指定値Tcを電流ループへ引き渡し（ステップS10,S1
1）、当該周期の速度ループの処理を終了する。すなわ
ち、従来の同様の速度ループ処理を行う。
一方、CNC11からバックラッシュ補正指令が出力さ
れ、それをステップS1で検出すると、プロセッサはエラ
ーカウンタに記憶する位置偏差値の符号が反転したか否
か判断する（ステップS2）。すなわち、バックラッシュ
補正量の符号が正であれば位置偏差値が「０」もしくは
正の値になったか否か、また、バックラッシュ補正量の
符号が負であれば、位置偏差値が「０」もしくは負の値
になったか否か判断し、位置偏差値の符号が反転してな
ければステップS6,S9〜S11の前述した処理を行う。そし
て、位置偏差値の符号が反転すれば、タイマＴを設定値
にセットし、位置のバックラッシュ補正データ（補正
量）をエラーカウンタに加算し、バックラッシュ補正デ
ータをクリアする（ステップS3〜S5）。次に、タイマＴ
が「０」か否か判断し、「０」でないので、速度指令Vc
から速度フィードバック信号Vfを減じた値に設定パラメ
ータαに「１」加算した値を乗じた値を積分器としての
レジスタＲ（Ｉ）に加算すると共に設定されたバックラ
ッシュ加速量BAを加算し、タイマＴから「１」減算する
（ステップS6〜S8）。そして、上記レジスタＲ（Ｉ）の
値に積分ゲインk1を乗じた値から速度フィードバック信
号Vfに比例ゲインk2を乗じた値を減じてトルク指令値Tc
を求め、電流ループへ引き渡し（ステップS10,S11）、
当該周期の速度ループ処理を終了する。
れ、それをステップS1で検出すると、プロセッサはエラ
ーカウンタに記憶する位置偏差値の符号が反転したか否
か判断する（ステップS2）。すなわち、バックラッシュ
補正量の符号が正であれば位置偏差値が「０」もしくは
正の値になったか否か、また、バックラッシュ補正量の
符号が負であれば、位置偏差値が「０」もしくは負の値
になったか否か判断し、位置偏差値の符号が反転してな
ければステップS6,S9〜S11の前述した処理を行う。そし
て、位置偏差値の符号が反転すれば、タイマＴを設定値
にセットし、位置のバックラッシュ補正データ（補正
量）をエラーカウンタに加算し、バックラッシュ補正デ
ータをクリアする（ステップS3〜S5）。次に、タイマＴ
が「０」か否か判断し、「０」でないので、速度指令Vc
から速度フィードバック信号Vfを減じた値に設定パラメ
ータαに「１」加算した値を乗じた値を積分器としての
レジスタＲ（Ｉ）に加算すると共に設定されたバックラ
ッシュ加速量BAを加算し、タイマＴから「１」減算する
（ステップS6〜S8）。そして、上記レジスタＲ（Ｉ）の
値に積分ゲインk1を乗じた値から速度フィードバック信
号Vfに比例ゲインk2を乗じた値を減じてトルク指令値Tc
を求め、電流ループへ引き渡し（ステップS10,S11）、
当該周期の速度ループ処理を終了する。
次の周期では、バックラッシュ補正データがステップ
S5でクリアされているから、ステップS1からステップS6
へ移行し、タイマＴが「０」でなければ前述同様ステッ
プS7,S8,S10,S11の処理を行う。すなわち、タイマＴに
セットされた時間に達するまで、バックラッシュ加速補
正を行うと共に、積分制御のゲインをパラメータα分上
昇させた処理（ステップS7）を行って積分処理を行う。
S5でクリアされているから、ステップS1からステップS6
へ移行し、タイマＴが「０」でなければ前述同様ステッ
プS7,S8,S10,S11の処理を行う。すなわち、タイマＴに
セットされた時間に達するまで、バックラッシュ加速補
正を行うと共に、積分制御のゲインをパラメータα分上
昇させた処理（ステップS7）を行って積分処理を行う。
そして、タイマＴが「０」になるとステップS6からステ
ップS9へ移行し、通常の速度ループ処理に戻る。
ップS9へ移行し、通常の速度ループ処理に戻る。
以上が本実施例の動作処理であるが、上記実施例にお
いては、速度ループの制御をIP制御（積分，比例制御）
で行った例を示したが、PI制御（比例，積分制御）で行
う場合も同様で、サーボモータの反転時に積分器の積分
値を急速に反転するために積分器に入力される速度偏差
を設定バックラッシュ補正期間中（１＋α）倍し、かつ
バックラッシュ加速量を加算するようにすればよい。
いては、速度ループの制御をIP制御（積分，比例制御）
で行った例を示したが、PI制御（比例，積分制御）で行
う場合も同様で、サーボモータの反転時に積分器の積分
値を急速に反転するために積分器に入力される速度偏差
を設定バックラッシュ補正期間中（１＋α）倍し、かつ
バックラッシュ加速量を加算するようにすればよい。
また、バックラッシュ加速量は速度指令値に加算するよ
うにしてもよい。
うにしてもよい。
発明の効果 本願第１発明においては、サーボモータの回転方向反
転時に速度ループの積分制御のゲインを上昇させ、速度
ループの積分器の積分値出力を急速に反転させ、トルク
指令値を急速に反転させてサーボモータを駆動するよう
にしたから、反転するサーボモータの遅れは少なくな
り、象限突起を減少させることができる。しかも、速度
ループの積分制御のゲインのみを上昇させ、比例ゲイン
は上昇させていないから、比例ゲインを高くすると生じ
る短い時間での機械的な共振により速度ループが発振し
てしまうということはなく、さらに、この積分制御のゲ
インを高くする期間は、方向が反転する短い期間である
から、積分制御のゲイン増大によって生じるハンチング
等の低い周波数での振動を誘発することもない。そし
て、積分制御のゲインが上昇しているので、バックラッ
シュ加速量が大きすぎて、反転時のサーボモータの速度
がオーバーシュートしたとしてもそのオーバーシュート
は速かに停止されるので、切削面の内側への切り込みも
少なくなり、バックラッシュ加速量を機械毎に厳密に設
定しなくても、象限突起及び切り込みすぎを減少させる
ことができ、バックラッシュ加速の負担を低減させるこ
とができる。
転時に速度ループの積分制御のゲインを上昇させ、速度
ループの積分器の積分値出力を急速に反転させ、トルク
指令値を急速に反転させてサーボモータを駆動するよう
にしたから、反転するサーボモータの遅れは少なくな
り、象限突起を減少させることができる。しかも、速度
ループの積分制御のゲインのみを上昇させ、比例ゲイン
は上昇させていないから、比例ゲインを高くすると生じ
る短い時間での機械的な共振により速度ループが発振し
てしまうということはなく、さらに、この積分制御のゲ
インを高くする期間は、方向が反転する短い期間である
から、積分制御のゲイン増大によって生じるハンチング
等の低い周波数での振動を誘発することもない。そし
て、積分制御のゲインが上昇しているので、バックラッ
シュ加速量が大きすぎて、反転時のサーボモータの速度
がオーバーシュートしたとしてもそのオーバーシュート
は速かに停止されるので、切削面の内側への切り込みも
少なくなり、バックラッシュ加速量を機械毎に厳密に設
定しなくても、象限突起及び切り込みすぎを減少させる
ことができ、バックラッシュ加速の負担を低減させるこ
とができる。
又、本願第２発明においては、サーボモータの回転方
向反転時に、速度偏差に設定所定値を乗じた値にバック
ラッシュ加速量を加算して積分し速度ループの積分器の
積分値出力を急速に反転させ、トルク指令値を急速に反
転させてサーボモータを駆動するようにしたから、反転
するサーボモータの遅れは少なくなり、象限突起を減少
させることができる。
向反転時に、速度偏差に設定所定値を乗じた値にバック
ラッシュ加速量を加算して積分し速度ループの積分器の
積分値出力を急速に反転させ、トルク指令値を急速に反
転させてサーボモータを駆動するようにしたから、反転
するサーボモータの遅れは少なくなり、象限突起を減少
させることができる。
第１図は本発明の一実施例におけるサーボ系のブロック
線図、第２図は同実施例を実施するCNC工作機械のブロ
ック図、第３図は同実施例におけるデジタルサーボ回路
のプロセッサが行う速度ループ処理のフローチャートで
ある。 ＫP……ポジションゲイン、α……パラメータ、BA……
バックラッシュ加速量、k1……積分ゲイン、k2……比例
ゲイン。
線図、第２図は同実施例を実施するCNC工作機械のブロ
ック図、第３図は同実施例におけるデジタルサーボ回路
のプロセッサが行う速度ループ処理のフローチャートで
ある。 ＫP……ポジションゲイン、α……パラメータ、BA……
バックラッシュ加速量、k1……積分ゲイン、k2……比例
ゲイン。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−269212（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−144582（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−116004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−139820（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−182803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−8008（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】工作機械の送り軸を駆動するサーボモータ
のバックラッシュ補正制御方法において、サーボモータ
の回転方向が反転する時、バックラッシュのための位置
の補正量を位置指令に補正し、且つ、速度ループ積分器
の反転を早めるために、所定期間、速度ループの積分制
御のゲインのみを設定所定量だけ上昇させると共に設定
補正量を速度指令に加算してバックラシュ加速補正を行
うことを特徴とするサーボモータのバックラッシュ補正
制御方法。 - 【請求項２】工作機械の送り軸を駆動するサーボモータ
のバックラッシュ補正制御方法において、サーボモータ
の回転方向が反転する時、バックラッシュのための位置
の補正量を位置指令に補正すると共に、所定期間、速度
指令からサーボモータの実速度を減じた速度偏差に１以
上の設定所定値を乗じて得られた値に設定補正量を加算
し、この加算した値を積分し、この積分値に積分ゲイン
を乗じた値を速度ループの積分器の出力としたことを特
徴とするサーボモータのバックラッシュ補正制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24803189A JP3253022B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | サーボモータのバックラッシュ補正制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24803189A JP3253022B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | サーボモータのバックラッシュ補正制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03110603A JPH03110603A (ja) | 1991-05-10 |
| JP3253022B2 true JP3253022B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=17172171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24803189A Expired - Fee Related JP3253022B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | サーボモータのバックラッシュ補正制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3253022B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2826391B2 (ja) * | 1991-05-24 | 1998-11-18 | ファナック株式会社 | バックラッシ加速制御方法 |
| JP2875646B2 (ja) * | 1991-07-04 | 1999-03-31 | ファナック株式会社 | バックラッシ加速補正装置 |
| US5448145A (en) * | 1991-09-09 | 1995-09-05 | Fanuc Ltd. | Feedforward control method for a servomotor |
| WO1993005455A1 (en) * | 1991-09-09 | 1993-03-18 | Fanuc Ltd | Method of controlling feed-forward of servo motor |
| JP2606773B2 (ja) * | 1992-03-31 | 1997-05-07 | 株式会社牧野フライス製作所 | サーボシステムにおける加速制御方法及び装置 |
| JP2001166805A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Toshiba Mach Co Ltd | ハイブリッド制御方式の工作機械のロストモーション補正値設定方法およびその方法をコンピュータに実行させる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および数値制御工作機械 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58144582A (ja) * | 1982-02-23 | 1983-08-27 | Fanuc Ltd | サ−ボモ−タ制御装置 |
| JPS63269212A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | サ−ボ装置 |
-
1989
- 1989-09-26 JP JP24803189A patent/JP3253022B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03110603A (ja) | 1991-05-10 |
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