JPH06320377A - 工作機械に用いられるサーボモータ制御装置 - Google Patents

工作機械に用いられるサーボモータ制御装置

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JPH06320377A
JPH06320377A JP13287793A JP13287793A JPH06320377A JP H06320377 A JPH06320377 A JP H06320377A JP 13287793 A JP13287793 A JP 13287793A JP 13287793 A JP13287793 A JP 13287793A JP H06320377 A JPH06320377 A JP H06320377A
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JP
Japan
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speed
servo motor
command
rotation
loop gain
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13287793A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Niimi
嘉浩 新見
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 主軸モータの低速回転時の速度応答性を高め
て、工作機械の加工能力を簡便に向上させる。 【構成】 主軸モータであるサーボモータへの回転指令
値に応じて速度ループゲインを選択することで、低速回
転時は、高い速度ループゲインで、高速回転時は、従来
通りの低速回転時よりは低めの速度ループゲインで主軸
モータを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の工具を駆動
するサーボモータを制御する速度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、工作機械の主軸モータの速度
制御にはサーボ制御系が使用されており、工作機械の特
性に合わせて、サーボ制御系における速度制御部の速度
ループゲインの設定がなされ、工作機械で要求される速
度応答精度とサーボ制御系の安定性との全体のバランス
を確保するようにしていた。一方、機械の速度応答精度
を上げるには、速度制御部の速度ループゲインを高める
ことが必要とされるが、機械とサーボ制御系の全体の安
定性の面からは速度ループゲインを高めると安定性が損
なわれて、工具を駆動する主軸から異音が発生したり、
場合によっては、機械と主軸モータ制御系全体が発振し
て過大な振動を生じることがある。そこで、主軸モータ
の制御系においては、主軸の機械剛性をふまえて、異音
や発振を発生することなく安定性を確保できるように、
速度ループゲインを設定するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では工
作機械の加工精度の一層の向上が要求されている。これ
に応じるには、前記速度制御部の速度ループゲインを上
げて機械の速度応答精度を上げる必要がある。速度ルー
プゲインを上げて工作機械を使用することになると、主
軸の機械剛性を高め、機械と主軸モータ制御系の全体の
安定性を高める必要があった。つまり、工作機械の加工
精度を高めるには、機械の剛性を上げ、かつ前記速度制
御部の速度ループゲインを上げて、主軸の速度応答精度
を高めて使用せざるを得なかった。しかしながら、機械
の剛性を上げることは機械のサイズアップに繋がるた
め、コンパクトな機械が適用し難くなり機械が大きくな
り、製造コストも高くなるといった問題が生じていた。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、速度制御部の速度ループゲインを主軸モータ
であるサーボモータへの回転数指令値に応じて変更でき
るようにしたことにより、主軸の機械剛性を特に上げる
ことなく、つまり機械のサイズアップをすることなく、
簡便に工作機械の加工精度を向上させることができるサ
ーボモータ制御装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、工作機械を駆動するための加工プログラム
に基づいてサーボモータの回転指令を出力する指令部
と、この回転指令出力とサーボモータからの帰還位置信
号とに基づいてサーボモータを駆動するための速度信号
を生成する位置比較部と、この位置比較部で生成された
速度指令とサーボモータからの帰還速度信号とに基づい
て、サーボモータのトルク指令を出力する速度制御部と
を有したサーボモータ制御装置であって、前記指令部か
ら出力されるサーボモータの回転数の指令に応じて前記
速度制御部の速度ループゲインを変更する速度ループゲ
イン設定部を備えたものである。
【0005】
【作用】上記構成において、速度ループゲインはサーボ
モータへの回転数指令値に応じて選択的に変更使用さ
れ、速度ループゲインが高く選択されると、機械と主軸
モータ制御系全体の安定性を低下させ、異音や発振状態
を引き起こしやすくなる。ところが、異音や発振状態を
引き起こすもととなる外乱、つまり主軸の振動、速度制
御系が持つ速度変動要素等が、主軸モータであるサーボ
モータの回転数が高いほど大きく、低いほど小さいた
め、サーボモータの低速回転時には、安定性の余裕を小
さくしても、もともとの外乱が小さいため、異音の発生
や発振状態に陥らない。また、高速回転時には、低速回
転時と同じ安定性の余裕にすると外乱が大きいため、異
音発生等の不具合を生じる。そこで、サーボモータの低
速回転時には、安定余裕を小さく速度制御部の速度ルー
プゲインを高めに、高速回転時には、安定余裕を大きく
速度制御部の速度ループゲインを低め(従来と同じ程
度)にすることで、異音や発振などの異常状態の発生を
防止しつつ、モータの低速回転時における重切削加工等
での加工能力、精度を従来より高めることができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図1を
参照して説明する。本実施例の速度制御装置は、主軸モ
ータMへの回転指令を出力する指令部1と、パルス分配
を行う分配部2と、回転指令出力とサーボモータからの
帰還位置信号とに基づいて主軸モータMを駆動するため
の速度信号を生成する位置比較部3と、速度指令信号と
主軸モータMからの帰還速度信号とに基づいて主軸モー
タMへのトルク指令を出力する速度制御部4と、トルク
指令を増幅し主軸モータMを駆動する増幅部5と、速度
ループゲイン設定部6を有している。主軸モータMに
は、速度検出器としてのタコジェネレータTGと位置
(回転)検出器としてのエンコーダEが接続されてい
る。
【0007】上記構成において、指令部1は、NCプロ
グラム10の内容を読み取って工作機械の駆動軸の移動
(回転)指令を分配部2に出力する。分配部2は、所定
の単位時間の移動量をパルス分配し位置比較部3へパル
ス出力する。位置比較部3では、分配部2から出力され
た分配パルスとエンコーダEからの帰還パルス(位置フ
ィードバックパルス)が比較され、速度指令VCMD が生
成され、速度制御部4へ出力される。速度制御部4で
は、前記速度指令VCMD とタコジェネレータTGからの
帰還速度信号(速度フィードバック)VFBが比較され、
比例積分(PI)演算を、速度ループゲイン設定部6か
らの速度ループゲイン(KV ,TI )をもとに行い、ト
ルク指令TCMD を生成し、増幅部5へ出力する。
【0008】比例積分の演算は次式で表される。
【数1】連続信号処理系(アナログ系)では、 e(t)=VCMD (t)−VFB(t) TCMD (t)=KV (1/TI ・∫e(t)dt+e(t)) 離散信号処理系(デジタル系)では、 ΔT:サンプリング周期
【0009】速度ループゲイン(KV 、TI )は、速度
ループゲイン設定部6で、前記指令部1からの主軸モー
タMの回転数指令値に応じた適切な値が設定される。そ
の適切な速度ループゲイン(KV 、TI )は、機械と主
軸モータMの制御系を含めた特性をもとに予め決められ
るが、 低速回転では、ゲインは高めに(KV high,TI high) 応答周波数ωn1 (rad/sec) 高速回転では、ゲインは低めに(KV low ,TI low ) 応答周波数ωn2 (rad/sec) ωn1>ωn2の関係で予め設定される。この速度ルー
プゲイン(KV 、TI )を用いて、速度制御部4では、
位置比較部3からの速度指令VCMD と、主軸モータMか
らの帰還速度信号(速度フィードバック)VFBとによ
り、比例積分(PI)演算を行い、トルク指令TCMD を
求め、これを増幅部5ヘ出力する。増幅部5は、トルク
指令TCMD を増幅して主軸モータMを回転させる。
【0010】図2は上記の速度ループゲイン設定部と速
度制御部での処理手順のフローチャートである。同図に
示すように、主軸モータMの回転数指令Nがループゲイ
ン切替回転数よりも高いか低いかによって(#1,#
2)、高速回転用か低速回転用かのゲインが選択され
(#3,#4)、さらに、このゲインで速度指令値と帰
還速度信号とからトルク指令信号が演算される(#
5)。かくして、速度ループゲインが高ければ、トルク
指令TCMD は大きくなり、主軸モータMの発生トルクは
増えるので、上記のように回転数に応じて速度ループゲ
インを設定することで、主軸モータMの回転数に応じて
トルクを変更できることになる。
【0011】なお、場合によっては、回転速度を低速回
転、中速回転、高速回転領域に分け、 低速回転領域では、ゲインは高めに(KV high、TI hi
gh) 応答周波数ωn1 (rad/sec) 中速回転領域では、ゲインは中程度に(KV mid 、TI
mid ) 応答周波数ωn2 (rad/sec) 高速回転領域では、ゲインは低めに(KV low 、TI lo
w ) 応答周波数ωn3 (rad/sec) ωn1>ωn2>ωn3の関係に設定し、より細かく速
度ループゲインを変更することで、低速回転の速度ルー
プゲインをより高めて速度ループの応答周波数を上げて
もよい。
【0012】上記のように動作させることにより、主軸
モータMの低速回転時の速度ループゲインを高く設定し
て、主軸モータMの低速回転時の速度応答を上げること
ができる。従って、低速回転で重切削が行われるような
場合に、主軸モータであるサーボモータの回転数の変動
を小さくすることができ、加工面をきれいに仕上げるこ
とができ、また、切削を正確に行えることで、切削トル
クの変動を抑えることができ、同じ容量の主軸モータM
であっても、従来より切り込み量を大きく取れるといっ
た効果が得られる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明によれば、工作機械の主軸モータであるサーボモータ
の回転数指令値に応じてサーボモータの速度ループゲイ
ンを変更するようにしているので、安定性に余裕のある
低速回転時にゲインを高めることで、発振や異音を発生
することなく低速回転時の速度応答性を上げることがで
き、重切削等を行う場合に精度の高いサーボモータ制御
が可能となり、簡便に工作機械の工作能力を高めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるサーボモータ速度制御
装置のブロック図である。
【図2】本実施例での速度ループゲイン設定部と速度制
御部の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 指令部 3 位置比較部 4 速度制御部 6 速度ループゲイン設定部 10 NCプログラム M 主軸モータ TG タコジェネレータ E エンコーダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械を駆動するための加工プログラ
    ムに基づいてサーボモータの回転指令を出力する指令部
    と、この回転指令出力とサーボモータからの帰還位置信
    号とに基づいてサーボモータを駆動するための速度信号
    を生成する位置比較部と、この位置比較部で生成された
    速度指令とサーボモータからの帰還速度信号とに基づい
    て、サーボモータのトルク指令を出力する速度制御部と
    を有したサーボモータ制御装置であって、 前記指令部から出力されるサーボモータの回転数の指令
    に応じて前記速度制御部の速度ループゲインを変更する
    速度ループゲイン設定部を備えたことを特徴とする工作
    機械に用いられるサーボモータ制御装置。
JP13287793A 1993-05-10 1993-05-10 工作機械に用いられるサーボモータ制御装置 Withdrawn JPH06320377A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13287793A JPH06320377A (ja) 1993-05-10 1993-05-10 工作機械に用いられるサーボモータ制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13287793A JPH06320377A (ja) 1993-05-10 1993-05-10 工作機械に用いられるサーボモータ制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06320377A true JPH06320377A (ja) 1994-11-22

Family

ID=15091652

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13287793A Withdrawn JPH06320377A (ja) 1993-05-10 1993-05-10 工作機械に用いられるサーボモータ制御装置

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JP (1) JPH06320377A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016189039A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 ブラザー工業株式会社 数値制御装置と制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016189039A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 ブラザー工業株式会社 数値制御装置と制御方法

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Legal Events

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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20000801