JPH01188913A - サーボ制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はサーボ制御システムに関し、−層詳細には、偏
差カウンタからの出力信号によって実質的に駆動される
サーボモータあるいはサーボバルブ等のサーボ駆動源を
、特に、超低速送りする際に好適に採用される滑らかサ
ーボ制御システムに関する。

［発明の背景］ 例えば、クランクピン等の軸部材を研磨する研摩機の切
込軸の移動手段あるいは歯車をタラウニング加工する歯
車研削機の切込軸の移動手段には、超低速で且つ滑らか
に送る必要があることから、トルクが大きく同期加工が
可能であるサーボモータを利用する、所謂、サーボ制御
システムの採用が考えられる。

ところが、従来のサーボ制御システムを研磨機等の切込
送り用として使用するような場合には超低速送りが必要
であるためにワークの送りテーブルが１パルス毎にイン
デックス移動してしまう欠点があり、そのままでは所定
精度での滑らかサーボは実現出来ないという欠点が内在
している。

この欠点の改善のためには位置決め分解能を高精度に設
定する必要があることから、サーボモータに軸着される
シャフトエンコーダ等のフィードバック用エンコーダ自
体を分解能が高い、すなわち、高精度のものを選択する
ことも考えられるが、この種のフィードバック用エンコ
ーダは極めて高価であり、その上、機械的な構成である
ために物理的な限界があり、結局、ワーク送り用テーブ
ル移動時の滑らかさは所望するほどに改善されるには至
っていない。

［発明の目的コ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、サーボ駆動源を超低速に回転あるいは移動させ
る際、指令値あるいはフィードバックパルスをソフトウ
ェアを利用して積分制御することによりフィードバック
用エンコーダ自体の分解能を上げることなしに分解能以
上の滑らかな回転状態あるいは移動状態を得、それによ
り研磨物あるいは研削物を高精度に加工することを可能
とするサーボ制御システムを提供することを目的とする
。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はサーボ駆動源の
移動量指令データを所定逓倍する第１の倍率器と、該第
１倍率器からの出力信号を一時記憶する第１のアキュム
レータと、前記サーボ駆動源に連結した位置積出器から
のパルスを計数するカウンタと、該カウンタからの出力
信号を所定逓倍する第２の倍率器と、該第２倍率器から
の出力信号を一時記憶する第２アキュムレータ、および
前記第１、第２アキュムレータからの出力信号がサンプ
リング信号に同期して順次入力され偏差演算を行う偏差
カウンタとを具備し、当該偏差カウンタの出力信号を実
質的にサーボ駆動源に導入することによりサーボ駆動源
の移動を滑らかに行わせることを特徴とする。

また、本発明は第１および第２倍率器の所定逓倍数を単
位時間あたりのサンプリング回数とすることを特徴とす
る。

［実施態様］ 次に、本発明に係るサーボ制御システムについて好適な
実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。

第１図において、参照符号１０は制御装置を示し、当該
制御装置１０から回転指令信号Ｓ。が出力される。この
回転指令信号Ｓ。はサーボモータ１２の回転速度データ
Ａ　Ｓ並びにサーボモータ１２に軸着され当該サーボモ
ータ１２によって回転駆動されるボールねじ１３の移動
量データＡＲである。出力された回転指令信号Ｓ。の中
、移動量データＡＲは第１の倍率器１５を用いて、後述
するように、所定逓倍され、移動量データＡＲＥとして
第１のアキュムレータ１４の一方の入力端子に導入され
、当該第１アキ二ムレータ１４内に格納される。一方、
回転指令信号Ｓ。の中、回転速度データＡＳは前記第１
アキ二ムレータ１４の他方の入力端子に導入される。第
１アキュムレータ１４からの回転指令信号Ｓｌはサンプ
リングクロックＴ毎に偏差カウンタ１６の加算入力端子
に導入される。偏差カウンタ１６からのデジタル偏差出
力信号り、はＤ／Ａ変換器１８を介してアナログ偏差出
力信号り、とじてサーボアンプ２０に導入され、サーボ
アンプ２０は当該アナログ偏差出力信号り、をサーボモ
ータ１２を駆動するのに十分な電圧に増幅してサーボモ
ータ１２に送給する。この場合、サーボモータ１２には
ボールねじ１３が軸着され、当該ボールねじ１３のナツ
ト部２２にはトラバーステーブル２４が一体的に固着さ
れ、サーボモータ１２を回転することによってトラバー
ステーブル２４が矢印方向に進退動作し、トラバーステ
ーブル２４上に固定されるワーク、例えば、歯車（図示
せず）等のクラウニング加工が遂行される。

一方、サーボモータ１２の回転に伴いサーボモータ１２
に軸着された位置検出器であるパルスジェネレータ２６
から分解能Ｒ、［：ｐｕｌｓｅｓ／ｒｅｖｏｌｕｔ　ｉ
ｏｎ　）単位でパルスが出力され、出力された位置検出
パルスＰｐ　＝ＮＸＲ５Ｃ但し、符号Ｎはサーボモータ
１２の回転数（ｒｐｓ））はフィードバックカウンタ２
８によって計数される。

フィードバックカウンタ２８の出力信号Ｃｏ　は第２倍
率器３０を用いて、後述するように、所定逓倍されフィ
ードバックパルス用のアキュムレータである第２のアキ
ュムレータ３２にフィードバックパルスデータＦＰとし
て格納される。そこで、第２アキュムレータ３２に格納
されたフィードバックパルスデータＦＰは前記サンプリ
ングクロックＴ毎に偏差カウンタ１６の減算入力端子に
フィードバック減算信号Ｓ２として導入され、フィード
バック作用が遂行される。

なお、当該サーボ制御システムの速度分解能ＲＶはｌ　
ｐ　ｐ　ｓ　（ｐｕｌｓｅ／５ｅｃ）であり、位置決め
分解能Ｒ１、すなわち、ボールねじ１３の１回転当たり
の移動量をパルスジェネレータ２６の分解能Ｒ３で除算
した値は１μｍであり、サンプリングクロックＴのサン
プリング周期Ｔｓ　は１ｍｓであるものとする。

本実施態様に係るサーボ制御システムは基本的には以上
のように構成されるものであり、次にその作用並びに効
果について説明する。

第２図は第１図に示す本実施態様に係るサーボ制御シス
テムに適用されるフローチャートであり、以下このフロ
ーチャートに基づき作用を説明する。

先ず、回転速度データＡＳを５ｐｐｓに設定し、ボール
ねじ１３の回転によるトラバーステーブル２４の移動量
データＡＲを１印に設定した場合の動作について説明す
る。この場合、制御装置１０から回転速度データＡＳ＝
５ｐｐｓが第１アキュムレータ１４に設定されると共に
、移動量データＡＲは、今、位置決め分解能Ｒ１が１μ
ｍであるから１０００倍（ｉｎ＋ｍ＝１μｍｘｌｏｏＯ
）され、第１倍率器１５に送給される。第１倍率器１５
の倍率αは に設定される。従って、移動量データＡＲＥは１０００
０００パルスに相当するデータとされて第１アキュムレ
ータ１４に格納される（ＳＴＰＩ）。

次いで、ステップ２において第１アキュムレータ１４に
格納された移動量データＡＲＥが零か否かの判定がなさ
れる。この場合、移動量データＡ　ＲＥは零でないので
、すなわち、未だ移動量データＡ　ＲＥ　＝　１０００
０００個が全て格納されているのでこの判定は成立せず
ステップ３に進む（ＳｒＦ２）　　。

ステップ３において、１個目のサンプリングクロックＴ
が第１アキュムレータ１４に印加されると、第１アキュ
ムレータ１４では所定の演算、すなわち、（移動量デー
タＡＲＥ−回転速度データＡＳ）を行い、５だけ減算す
ると共にこの減算値である回転速度データＡＳ＝５は偏
差カウンタ１６の加算値、すなわち、回転指令信号Ｓ、
として偏差カウンタ１６に導入される（ＳｒＦ２）。

今、偏差カウンタ１６の減算入力端子に第２アキュムレ
ータ３２から導入されているフィードバック減算信号Ｓ
２は零値であるので、デジタル偏差出力信号Ｄｄは５と
してＤ／Ａ変換器１８によりアナログ偏差出力信号り、
に変換されサーボアンプ２０に導入される。この場合、
サーボアンプ２０のゲインは１／１０００　（１／α）
に調整されているので、サーボモータ１２は５／１００
０　（ｒｐｓ）の速度で回転を始める。この時、パルス
ジェネレータ２６の速度分解能Ｒ９は１ｐｐｓである。

従って、未だ、位置検出パルスＰ、は１個も出力されず
、従って、フィードバックカウンタ２８には信号が導入
されることなくフィードバックカウンタ２８の計数値は
零である。一方、第２アキュムレータ３２に格納される
データは零であるので、ステップ５の演算後の設定値は
零値とされ、次のステップ６に移る（ＳｒＦ５）。

ステップ６においては、第２アキュムレータ３２から偏
差カウンタ１６の減算入力端子にサンプリングクロック
Ｔ毎にフィードバック減算信号Ｓ２が、この場合、零デ
ータが導入される。そこで、偏差カウンタ１６において
、当該偏差カウンタ１６の減算入力端子に印加されたフ
ィードバック減算信号Ｓ２が減算される訳であるが、今
は零値であるので、偏差カウンタ１６から出力されるデ
ジタル偏差出力信号り、の値は変わらない（ＳｒＦ２）
。

すなわち、偏差カウンタ１６のデジタル偏差出力信号り
、の値は５であり、このデジタル偏差出力信号り、がＤ
／Ａ変換器１８によりアナログ偏差出力信号り、に変換
された後、サーボアンプ２０によって所定増幅され、サ
ーボモータ１２が駆動される（ＳｒＦ８）。

このようにして偏差カウンタ１６の加算入力端子にはサ
ンプリングクロックＴ毎に回転指令信号Ｓ１が、順次、
５ずつ導入され、偏差カウンタ１６のデジタル偏差出力
信号り、の値が５０００以上となった時に初めてパルス
ジェネレータ２６から位置検出パルスＰ、が１個出力さ
れる。この位置検出パルスＰ、は第２倍率器３０によっ
て前記第１倍率器１５と同様の倍率α倍、すなわち、１
０００倍され、第２アキュムレータ３２に１０００逓倍
されたフィードバックパルスデータＦＰとして格納され
る（ＳｒＦ２）。そうすると、偏差カウンタ１６の減算
入力端子には次のサンプリングクロックＴの発生時にフ
ィードバック減算信号Ｓ２が５ずつ入力され（ＳｒＦ２
）、この結果、偏差カウンタ１６のデジタル偏差出力信
号り、が５ずつ減算されるので（ＳｒＦ２）、結局、偏
差カウンタ１６からのデジタル偏差出力信号り。

の値は５００５若しくは５０００となる。その際、サー
ボアンプ２０のゲインが１／１０００に調節されている
ので、滑らかさ、すなわち、位置分解能は１０００倍に
向上されてサーボモータ１２に軸着されるボールねじ１
３が回転する。従って、当該ボールねじ１３と噛合する
ナツト部２２によってトラバース送りされる歯車あるい
はクランクピン等は清らかに加工可能である。このよう
にして第１アキュムレータ１４の格納データが５０００
未満になると、偏差カウンタ１６からのデジタル偏差出
力信号Ｄｄの値も５０００から５ずつ減算され、サーボ
モータ１２は徐々に減速される。そして、偏差カウンタ
１６からのデジタル偏差出力信号り、の値が零とされた
後、すなわち、パルスジェネレータ２６から位置検出パ
ルスＰ、の個数が１０００パルス発生された後にサーボ
モータ１２は停止し、これによって位置決め制御が終了
する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、移動量データを速度分
解能とサンプリング時間の積の逆数に設定している。こ
のため、サーボモータ等のサーボ駆動源に軸着される位
置検出器の機械的な分解能を上げることなくサーボモー
タを滑らかに回転制御することが出来る。従って、歯車
のクラウニング加工等、位置決め精度はさほどに必要と
されないが、滑らかな制御が必要な場合に採用すること
が出来る。しかも、高精度、高分解能の位置検出器を使
用する必要がないので、装置自体のコストを低減出来る
。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
例えば、サーボモータをサーボバルブに代替しても同様
な効果を上げることが出来る等、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能な
ことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーボ制御システムの概略構成図
、 第２図は第１図に示すサーボ制御システムの作用を説明
するフローチャートである。 １０・・・制御装置　　　　１２・・・サーボモータ１
３・・・ボールねじ　　　１４・・・第１アキュムレー
タ１５・・・第１倍率器　　　１６・・・偏差カウンタ
１８・・・Ｄ／Ａ変換器　　２０・・・サーボアンプ２
４・・・トラバーステーブル ２６・・・パルスジェネレータ ２８・・・フィードバックカウンタ ３０・・・第２倍率器　　　３２・・・第２アキコムレ
ータ特許出願人　　　本田技研工業株式会社・大。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）サーボ駆動源の移動量指令データを所定逓倍する
   第１の倍率器と、該第１倍率器からの出力信号を一時記
   憶する第１のアキュムレータと、前記サーボ駆動源に連
   結した位置検出器からのパルスを計数するカウンタと、
   該カウンタからの出力信号を所定逓倍する第２の倍率器
   と、該第２倍率器からの出力信号を一時記憶する第２ア
   キュムレータ、および前記第１、第２アキュムレータか
   らの出力信号がサンプリング信号に同期して順次入力さ
   れ偏差演算を行う偏差カウンタとを具備し、当該偏差カ
   ウンタの出力信号を実質的にサーボ駆動源に導入するこ
   とによりサーボ駆動源の移動を滑らかに行わせることを
   特徴とするサーボ制御システム。
2. （２）請求項１記載のシステムにおいて、第１および第
   ２倍率器の所定逓倍数は単位時間あたりのサンプリング
   回数とすることを特徴とするサーボ制御システム。