JPH0251703A - 数値制御装置 - 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］ この発明は、工作機械等の数値制御装置に係り、特に制
御対象となる移動体を高精度に追従させる補正手段を設
けた位置追従制御に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は通常の数値制御装置における閉ループ制御系の
一例を示すブロック図であり、図において、（Ｘｃ）は
位置指令、（１）は位置指令（Ｘｃ）と位置検出器（６
）の出力信号とを比較して減算を行い、その偏差（Ｅ）
を出力する減算器、（２）は偏差（Ｅ）を増幅して速度
指令（Ｖｃ）を出力する増幅器、（３）は入力する速度
指令（Ｖｃ）に応じてサーボモータ（４）への駆動出力
を制御する速度制御器、（５）はサーボモータ（４）の
駆動によって、例えば加工用工具の移動あるいは被加工
物を載置する加工テーブルの移動等が行なわれる加工機
械、〈６〉は加工機械（５）における上記の移動体の位
置を検出する位置検出器である。

上記のような構成の制御系において、位置指令（Ｘｃ）
と位置検出器（６）よりフィードバックされた位置検出
信号とによって、減算器（１）より上記両信号の偏差（
Ｅ）が出力され、この偏差（Ｅ）が増幅器（２）におい
て増幅され、サーボモータ（４）の駆動速度を定める速
度指令（Ｗｅ）を出力する。速度制御器（３）において
、速度指令（Ｖｃ）に基づいたサーボモータ（４）に対
する駆動制御信号を出力し、この制御信号によりサーボ
モータ（４）を駆動して加工機械（５）の加工用工具や
加工テーブル等を移動させ、この移動位置の変化を位置
検出器（６）より逐次フィードバックして位置指令（Ｘ
ｅ）と比較し、偏差（Ｅ）を０となるように閉ループ内
で制御する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような構成の従来の数値制御装置における制御系
では、特に高精度の位置制御を要する加工機械を制御す
る場合、閉ループ制御系の欠点とされているロストモー
ション、＊擦、剛性、慣性などの機械特性に制御動作が
完全に対応できないと、例えば加工形状の精度の劣化や
円弧切削における象限切換時に突起が生じてしまうなど
の問題があり、これらの問題の対応策として速度制御器
（３）内でループゲインを上げると、このゲインの増大
塵によっては制御系が発振してしまうなどの問題がある
。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、上記の閉ループ制御系の欠点を改善して位置
制御の追従能力を向上するとともに、制御系が発振する
ようなおそれのない数値制御装置を得ることを目的とす
る。

Ｃ：ｓ題を解決するための手段］ この発明に係る数値制御装置は、位置指令信号に基づい
て制御対象である加工機械における移動体をサーボモー
タによって駆動し、上記移動体の検出位置信号と位置指
令信号との偏差をＯにするように動作する閉ループ制御
系と、上記位置指令信号に基づいてこの位置指令信号に
対して二次遅れの信号となる理想位置信号を演算する理
想位置演算器とを備え、位置指令信号と理想位置信号と
の偏差と上記閉ループ制御系の偏差との差分に比例した
補正量を、サーボモータの駆動速度指令信号に加えるよ
うにしたものである。

［作用］ この発明におけるサーボモータの駆動速度指令信号に対
する補正によって、制御対象におけるロストモーション
、摩擦等による制御動作の欠点を改善し、制御系の発振
のおそれがなく、位置制御の追従能力を向上させる。

［実施例コ 第１図はこの発明の一実施例による数値制御装置におけ
る制御系の構成を示すブロック図であり、図において、
（１）〜（６）は従来例を示した第２図における同符号
のものと同一または相当部分であるので、構成説明は省
略する。

（７）は理想位置演算器であり、位置指令（Ｘｃ）と理
想位置信号（Ｘｆ）とを比較して偏差（Ｅｌ）を出力す
る減算器（８）と、偏差（Ｅｌ）を増幅する増幅器（９
）と、増幅器（９）の出力（Ｖｃｌ）に速度ループによ
る理論的時間遅れ相当の遅れを持たせる一次遅れ演算器
（■０）と、その出力である理想速度（ｖｌ）を累積し
て理想位置（ＸＩ）を出力する積分器（１１）とで構成
される。（１２）は減算器（１）の出力である偏差（Ｅ
）と上記の偏差（Ｅｌ）を比較し、その差分Ｅ−Ｅｉを
出力する減算器、（１３）は上記差分Ｅ−２１に補正ゲ
インを乗じる増幅器、（１４）は増幅器（１４）の出力
を増幅器（２）の出力である速度指令信号（Ｖｃ）に加
える加算器である。

上記のような構成のこの発明による数値制御装置の制御
系において、理想位置演算器（７）に入力した位置指令
信号（Ｘｃ）は、フィードバックされる積分器（１１）
の出力である理想位置（ｘｌ）と減算器（８）において
比較され、偏差（Ｅｌ）が出力される。

この偏差（Ｅｌ）は増幅器（９）において、増幅器（２
）と同一ゲインで増幅されて理想速度指令（Ｖｃ　ｉ　
）を出力し、次の一次遅れ演算器（１０）で理論上の速
度ループ時定数Ｔに基づいた一次遅れｌ／ｌ＋Ｔｓを考
慮した理想速度ｍ）を演算して積分器（１１）に入力す
る。積分器（１１）で累積されて出力する理想位置（Ｘ
ｌ）は位置指令信号（Ｘｅ）に対して二次遅れの信号と
なり、この信号を減算器（８）にフィードバックして上
記の減算が行なわれ、この閉ループにおける偏差（Ｅｌ
）が得られる。

一方、偏差（Ｅｌ）は減算器（１２）に入力し、ここで
偏差（Ｅ）と比較されて得られた差分Ｅ−Ｅ　ｉが増幅
器（１３）に入力し、ここで補正ゲインを乗じてその出
力を加算器（１４）において増幅器（２）の出力である
速度指令（Ｖｃ）に加算される。すなわち、加工機械（
５）において移動する加工具や加工テーブル等の実際の
位置（Ｘ）が、例えば理想位置（ｘｉ）より進んだ場合
は速度指令（Ｖｃ）の値を減らすように動作し、逆に実
際の位置（Ｘ）が遅れるような場合は速度指令（Ｖｃ）
の値を増加するように動作することになる。

以上の動作によって、モータのトルクリップル。

機械装置のロストモーション、摩擦等が起因して生じる
位置ループゲインの変動を修正することにより、位置指
令信号（Ｘｃ）に基づいた高精度な加工を行うことがで
きる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば制御対象のロストモー
ション摩擦抵抗等によって生じる動作の誤差を防止する
ために、理想位置演算器で得られた二次遅れ信号に基づ
いて、制御対象を駆動するサーボモータの速度指令値を
補正するように構成したので、制御系の発振のおそれが
なく、高精度な位置追従制御による加工を行うことがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による数値制御装置の制御
系の構成を示すブロック図、第２図は従来の数値制御装
置の制御系の構成例を示すブロック図である。 図において、（Ｘｃ）は位置指令、（＋）　、　（８）
　、　（１２）は減算器、（４）はサーボモータ、（５
）は制御対象、（６）は位置検出器、（７）は理想位置
検出器。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　位置指令信号に基づいて制御対象の移動体をサーボモ
   ータによって駆動し、上記移動体の検出位置信号をフィ
   ードバックして、上記位置指令信号との偏差により動作
   する閉ループ位置追従制御系において、上記位置指令信
   号に基づいてこの位置指令信号の二次遅れ信号となる理
   想位置信号を演算し、この理想位置信号と上記位置指令
   信号との偏差と上記閉ループ制御系の偏差との差分に比
   例した補正量を算出し、この算出した補正量を上記サー
   ボモータの駆動速度信号に加えるようにした制御系を備
   えたことを特徴とする数値制御装置。