JPH0720914A - サーボ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主軸とスレーブ軸の間の動作の追従誤差を減
少させ、同期動作の精度を高めることが可能なサーボ制
御装置を提供することを目的とする。 【構成】 サーボ制御装置１は、主軸装置１０およびｎ
台のスレーブ軸装置２０から構成される。主軸装置１０
は、同期制御装置１１およびサーボ制御装置１２から構
成される主軸制御装置２、サーボアンプ１３、位置指令
装置４、主軸１４、および、レゾルバ１５から構成され
る。スレーブ軸装置２０は、それぞれサーボ制御装置２
２、サーボアンプ２３、スレーブ軸２４、および、レゾ
ルバ２５から構成される。サーボ制御装置１２は、外部
から入力される主軸制御情報に基づいて主軸１４の回転
動作を制御するとともに、同期制御装置１１にサーボパ
ルスを入力する。同期制御装置１１は、該サーボパルス
に基づいて各スレーブ軸用のサーボ制御装置それぞれに
対して主軸の回転動作に同期した同期パルスを送出す
る。各サーボ制御装置２２は、前記同期パルスに基づい
てスレーブ軸２４の動作のタイミングを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は同期制御を行うサーボ制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械あるいは製造機械において、複
数のモーターの動作を同期させるサーボ制御は、ある特
定のモーター（主軸）に取り付けられたレゾルバにより
検出された主軸の回転角度の情報を、主軸に同期して動
作する単数または複数のモーター（スレーブ軸）を制御
するサーボ制御装置に入力し、この情報に従って各サー
ボ制御装置がスレーブ軸の制御を行うことにより従来行
われていた。

【０００３】図５は、従来のサーボ制御装置８の例を示
す図である。図５において、サーボ制御装置８０は、主
軸８３を制御する装置である。サーボ制御装置９０は、
スレーブ軸９３を制御する装置である。サーボ制御装置
８０のサーボ制御装置（マスタ）８１は、外部から入力
される制御情報（位置指令）に基づいてサーボアンプ８
２を介して主軸８３に供給する電力を制御し、主軸８３
に所定の回転動作を行わせる。主軸８３の回転角度は、
エンコーダ８４により検出され、その回転角度情報はサ
ーボ制御装置８１、９１に入力される。サーボ制御装置
８１は、エンコーダ８４から入力される回転角度情報に
基づいて、主軸８３についてフィードバック制御をさら
に行う。

【０００４】サーボ制御装置９０のサーボ制御装置９１
は、エンコーダ８４から入力される主軸の回転角度情報
に基づいて、サーボアンプ９２を介してスレーブ軸９３
を制御し、スレーブ軸９３に主軸８３と同期した所定の
回転動作を行わせる。スレーブ軸９３の回転角度も、主
軸８３と同様にレゾルバ９４により検出され、サーボ制
御装置９１にその回転角度情報が入力され、フィードバ
ック制御が行われる。以上に述べたサーボ制御装置８
０、９０の協働により、主軸８３とスレーブ軸９３の回
転動作の同期をとることができる。以上述べた他、サー
ボ制御によらず、機械的な方法により主軸とマスタ軸の
回転動作の同期をとる方法も従来から一般的に用いられ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ制御装置
においては、主軸に配設されたエンコーダ等により主軸
の回転角度を検出し、この回転角度情報に基づいてスレ
ーブ軸の制御を行っている。このため、ある時点での主
軸制御用のサーボ制御装置の制御情報が予定する主軸の
回転角度と実際の主軸の回転角度との間の伝達誤差が生
じる。この伝達誤差によりサーボ制御装置の制御情報の
予定する主軸の回転角度とエンコーダの出力信号の示す
回転角度に位相ずれが生じ、さらに主軸とスレーブ軸に
追従誤差が生じて主軸とマスタ軸の同期動作の精度が低
下するという問題がある。また、エンコーダは耐震性、
耐環境性等の面で弱く、システムの信頼性向上の妨げと
なるという問題がある。また、機械的な方法により主軸
とスレーブ軸の同期をとった場合、主軸とスレーブ軸の
動作が装置の機構のにより固定であり、装置動作の柔軟
性に欠け、装置の動作の変更が難しいという問題があ
る。

【０００６】本発明のサーボ制御装置は以上述べた従来
技術の問題点に鑑みてなされたものであり、主軸とスレ
ーブ軸の間の動作の追従誤差を減少させ、これらの同期
動作の精度を高めることが可能なサーボ制御装置を提供
することを目的とする。さらに、信頼性が高く、装置の
動作の変更が容易なサーボ制御装置を提供することを別
の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のサーボ制御装置は、主動力手段と、主動力制
御手段と、少なくとも１個の従動力手段と、前記従動力
手段に対応して設けられた従動力制御手段とを有し、前
記主動力制御手段は、前記主動力手段の動作を規定する
制御情報に基づいて前記主動力手段の動作を制御し、各
前記従動力手段それぞれの動作のタイミングを規定する
タイミング情報を生成して各前記従動力制御手段に通知
し、前記各従動力制御手段は、少なくともそれぞれに通
知された該タイミング情報に基づいて、対応する前記従
動力手段の動作のタイミングを前記主動力手段の動作に
同期させる。また、前記主動力手段はモーターであり、
前記主動力制御手段は、前記主動力手段に供給する電力
を制御してその回転動作を制御することを特徴とする。
また、前記主動力制御手段は、主動力手段の回転軸に配
設されたレゾルバを有し、該レゾルバにより検出された
回転角度に基づいて前記主動力手段にフィードバック制
御をさらに行うことを特徴とする。

【０００８】前記従動力手段はモーターであり、前記従
動力制御手段は、前記従動力手段に供給する電力を制御
してその回転動作を制御することを特徴とする。また、
前記各従動力制御手段は、それぞれ対応する前記従動力
手段の回転軸に配設されたレゾルバを有し、該レゾルバ
により検出された回転角度に基づいて対応する前記従動
力手段にフィードバック制御をさらに行うことを特徴と
する。

【０００９】

【作用】主軸用のサーボ制御装置は、外部から入力され
る主軸制御情報（位置指令）に基づいて装置全体の動作
の基準となるモータ（主軸）の回転動作を制御するとと
もに、同期制御装置にサーボパルスを入力する。同期制
御装置は、このサーボパルスに基づいて各スレーブ軸用
のサーボ制御装置それぞれに対して主軸の回転動作に同
期した同期パルスを送出する。各スレーブ軸用のサーボ
制御装置は、前記同期パルスに基づいて主軸に同期した
動作を行うモータ（スレーブ軸）の動作のタイミングを
制御し、スレーブ軸と主軸の動作の同期をとる。また、
主軸用のサーボ制御装置は、主軸に配設された前記レゾ
ルバからの主軸の回転角度情報に基づいて主軸にフィー
ドバック制御を行い、主軸動作の精度を高める。同様
に、各スレーブ軸用に対応するサーボ制御装置は、各ス
レーブ軸に配設された前記レゾルバからの主軸の回転角
度情報に基づいて対応するスレーブ軸にフィードバック
制御を行い、主軸動作の精度を高める。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のサーボ制御装置の第１の実施
例を説明する。図１は、本発明のサーボ制御装置１の構
成を示す図である。サーボ制御装置１は、主軸装置１０
およびｎ台（ｎは整数）のスレーブ軸装置２０ａ〜２０
ｎから構成され、各スレーブ軸２４ａ〜２４ｎがそれぞ
れ対応するサーボ制御装置２２ａ〜２２ｎの制御により
主軸１４の回転角度に同期した動作を行うものである。

【００１１】主軸装置１０は、同期制御装置１１および
サーボ制御装置（マスタ）１２から構成される主軸制御
装置２、サーボアンプ１３、位置指令装置４、主軸１
４、および、レゾルバ１５から構成される。サーボ制御
装置１２は、主軸１４について計数制御を行う装置であ
り、位置指令装置４から入力される主軸１４に対する制
御情報、および、レゾルバ１５から入力される主軸１４
の回転角度情報に基づいて主軸１４の回転動作の制御を
行う。また、主軸１４の回転角度情報に基づいて、各ス
レーブ軸装置２０ａ〜２０ｎに対するスレーブ軸２４ａ
〜２４ｎの動作タイミングを規定するサーボパルスを生
成して、これらに入力する。位置指令装置４は、例えば
制御用のコンピュータであり、主軸１４の動作を制御す
るための制御情報を順次サーボ制御装置１２に入力す
る。サーボ制御装置１２による主軸１４への制御は、サ
ーボアンプ１３を介して主軸１４へ供給する電力を制御
することにより行われる。サーボアンプ１３は、サーボ
制御装置１２の制御に従って主軸１４に供給する電力を
制御する。主軸１４は、サーボ制御装置１の動作タイミ
ングの基準となるモーターである。レゾルバ１５は、主
軸１４の回転軸に配設され、主軸１４の回転角度を検出
してサーボ制御装置１２に入力する。同期制御装置１１
は、サーボ制御装置１２から入力されるサーボパルスに
基づいてスレーブ軸２４ａ〜２４ｎの動作のタイミング
を規定する同期パルスを生成してスレーブ軸装置２０ａ
〜２０ｎに入力する。

【００１２】スレーブ軸装置２０ａ〜２０ｎは、それぞ
れサーボ制御装置（スレーブ）２２ａ〜２２ｎ、サーボ
アンプ２３ａ〜２３ｎ、スレーブ軸２４ａ〜２４ｎ、お
よび、レゾルバ２５ａ〜２５ｎから構成される。なお、
各スレーブ軸装置２０ａ〜２０ｎは、主軸装置１０にお
ける位置指令装置４と同様の装置をそれぞれ１台、また
は、数台に１台有するが、図示の簡略化のために省略し
てある。サーボ制御装置２２ａ〜２２ｎは、計数制御を
行う装置であり、それぞれ同期制御装置１１および外部
から入力されるスレーブ軸２４ａ〜２４ｎに対する制御
情報、同期制御装置１１から入力される同期パルス、お
よび、レゾルバ２５ａ〜２５ｎから入力されるスレーブ
軸２４の回転角度情報に基づいてスレーブ軸２４ａ〜２
４ｎの回転動作の制御を行う。サーボ制御装置２２ａ〜
２２ｎのスレーブ軸２４ａ〜２４ｎに対する動作制御
は、サーボアンプ２３ａ〜２３ｎを介してスレーブ軸２
４ａ〜２４ｎに供給する電力を制御することにより行わ
れる。サーボアンプ２３ａ〜２３ｎは、サーボ制御装置
２２ａ〜２２ｂの制御に従ってスレーブ軸２４ａ〜２４
ｎに供給する電力を制御する。スレーブ軸２４ａ〜２４
ｎは、主軸１４の回転角度に同期して動作するモーター
である。レゾルバ２５ａ〜２５ｎは、スレーブ軸２４ｎ
〜２４ｎの回転角度を検出する。なお、スレーブ軸装置
２０ａ〜２０ｎは、一つのスレーブ軸装置が複数のスレ
ーブ軸を有するように構成してもよい。

【００１３】以下、図２および図３を参照してサーボ制
御装置１の動作を説明する。図２は、サーボ制御装置１
を適用したワーク切断装置３の構成を示す図である。ワ
ーク切断装置３は、主軸１４、スレーブ軸２４ａ〜２４
ｎにそれぞれロール（ロール０）３２、ロール（ロール
１）３３ａ〜ロール（ロールｎ）３３ｎを配設し、例え
ばコイルから巻き戻した鉄板等の連続した板状ワーク３
１を図中に示す矢印の方向に送りつつ切断機３４で所定
の長さ、例えば１ｍに切断する装置である。ここで、切
断機３４で板状ワーク３１を切断する際には、板状ワー
ク３１の送りを一旦停止させる必要がある。つまり、切
断機３４で板状ワーク３１を切断した後に１ｍ送り、再
度送りを停止させ、切断機３４で板状ワーク３１を切断
するという動作を繰り返して行う必要がある。

【００１４】ワーク切断装置３に以上の動作を行わせる
ためには、主軸１４とスレーブ軸２４ａ〜２４ｎを同時
回転させ板状ワーク３１を１ｍ送らせ、さらに同時に一
定時間停止させる必要がある。このような動作をサーボ
制御装置１２、２２ａ〜２２ｎに位置指令として入力
し、これらのうちサーボ制御装置２２ａ〜２２ｎについ
ては、同期制御装置１１から入力される同期パルスに同
期させて行わせるようにする。

【００１５】図３は、サーボ制御装置１２から出力され
るサーボパルスとサーボ制御装置２２ａ〜２２ｎに入力
される同期パルスのタイミングを示す図である。サーボ
制御装置１２は、主軸１４の回転を開始させるととも
に、図３にｘで示すようにサーボパルスをアサートし、
同期制御装置１１に入力する。同期制御装置１１は、こ
のサーボパルスに基づいて各サーボ制御装置２２ａ〜２
２ｎに対する同期パルスａ〜同期パルスｎを生成してそ
れぞれに入力する。ここで述べたワーク切断装置３は、
主軸１４およびスレーブ軸２４ａ〜２４ｎを同時に同じ
回転角度だけ回転させる必要があるため、各スレーブ軸
装置２０ａ〜２２ｎに入力される同期パルスは同一のタ
イミングとなっている。この同期パルスを受けた各サー
ボ制御装置２２は、それぞれに設定された位置指令に従
ってスレーブ軸２４ａ〜２４ｎを回転させ、板状ワーク
３１を１ｍ送る。板状ワーク３１を１ｍ送るとサーボ制
御装置１２は位置指令に従って主軸１４の回転を停止さ
せるとともに、同期制御装置１１に対するサーボパルス
を所定の時間ネゲートする。一方、スレーブ軸装置２０
も、それぞれに設定された位置指令に従って各スレーブ
軸２４ａ〜２４ｎの回転を停止させる。同期制御装置１
１は、サーボパルスがネゲートされると、各サーボ制御
装置２２ａ〜２２ｎに対する同期パルスａ〜同期パルス
ｎをネゲートする。以上の動作を繰り返すことにより板
状ワーク３１を所定長に切断してゆく。

【００１６】ここで、レゾルバ１５、２５ａ〜２５ｎ
は、それぞれ主軸１４、および、スレーブ軸２４ａ〜２
４ｎの回転角度を検出し、サーボ制御装置１２、２２ａ
〜２２ｎに入力する。サーボ制御装置１２、サーボ制御
装置２２ａ〜２２ｎは、それぞれ検出された主軸１４、
スレーブ軸２４ａ〜２４ｎの回転角度の情報に基づいて
これらにフィードバック制御を行い、板状ワーク３１の
送りの長さの精度を高める。

【００１７】サーボ制御装置１においては、サーボ制御
装置１２から出力されるサーボパルスと同期パルスａ〜
同期パルスｎの間には図３に示すように処理遅延が生じ
る。しかし、この処理遅延は主軸１４の回転角度をレゾ
ルバ１５により検出する場合に比べてごく小さく、ワー
ク切断装置３の性能を格段に向上させることができる。
また、レゾルバ１５は主軸１４の制御にのみ使用される
ので、レゾルバ１５が故障しても、その故障の影響がサ
ーボ制御装置１全体の動作に直ちには及ばない。したが
って、サーボ制御装置１の信頼性を高めることができ
る。

【００１８】以下、本発明のサーボ制御装置の第２の実
施例を説明する。図４は、第２の実施例におけるサーボ
パルスおよび同期パルスのタイミングを示す図である。
図４に示す同期タイミングは、例えばワーク切断装置３
において、ロール３２、３３ａ〜３３ｎの間隔をより長
くした場合に生成される同期パルスである。第１の実施
例と異なり、同期パルスａ〜同期パルスｎは、順次前の
パルスに図４に遅延時間αで示すタイミングで遅延が加
えられる。サーボ制御装置２２ａ〜２２ｎは、それぞれ
同期パルスａ〜同期パルスｎがアサートされた時点か
ら、それぞれに設定された位置指令に基づいてスレーブ
軸２４ａ〜２４ｎを回転させ、切断されたワークを順次
送ってゆく。このように同期パルスａ〜同期パルスｎの
タイミングを変更することにより、ワーク切断装置３の
動作の変更に対してサーボ制御装置１を容易に適応させ
ることができる。また、ワーク切断装置３においてロー
ル３２、３３ａ〜３３ｎの間隔が一定でない場合等に
は、それぞれの遅延時間を変更することにより、容易に
サーボ制御装置１をこのようなワーク切断装置３に適応
させることが可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明のサーボ制御装
置によれば、主軸とスレーブ軸の間の動作の追従誤差を
減少させ、これらの同期動作の精度を高めることが可能
である。また、主軸に配設されたレゾルバは主軸の制御
にのみ使用されるので、このレゾルバの故障は、直ちに
サーボ制御装置全体に影響を与えない。したがって、サ
ーボ制御装置の信頼性を高めることができる。また、同
期パルス発生のタイミングの変更により、本発明のサー
ボ制御装置を容易に種々の構成の装置に適応させること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーボ制御装置の構成を示す図であ
る。

【図２】本発明のサーボ制御装置を適用したワーク切断
装置の構成を示す図である。

【図３】主軸用のサーボ制御装置から出力されるサーボ
パルスと各スレーブ軸用のサーボ制御装置に入力される
同期パルスのタイミングを示す図である。

【図４】第２の実施例におけるサーボパルスおよび同期
パルスのタイミングを示す図である。

【図５】従来のサーボ制御装置の例を示す図である。

【符号の説明】 １・・・サーボ制御装置、２・・・主軸制御装置、４・
・・位置指令装置、１０・・・主軸装置、２０ａ〜２０
ｎ・・・スレーブ軸装置、１１・・・同期制御装置、１
２，２２ａ〜２２ｎ・・・サーボ制御装置、１３，２３
ａ〜２３ｎ・・・サーボアンプ、１４・・・主軸、１
５，２５ａ〜２５ｎ・・・レゾルバ、２４ａ〜２４ｎ・
・・スレーブ軸、３・・・ワーク切断装置、３１・・・
板状ワーク、３２，３３ａ〜３３ｎ・・・ロール、３４
・・・切断機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主動力手段と、 主動力制御手段と、 少なくとも１個の従動力手段と、 前記従動力手段に対応して設けられた従動力制御手段と
   を有し、 前記主動力手段は、主動力手段の動作を規定する制御情
   報に基づいて前記主動力手段の動作を制御し、各前記従
   動力手段それぞれの動作のタイミングを規定するタイミ
   ング情報を生成して各前記従動力制御手段に通知し、 前記各従動力制御手段は、少なくともそれぞれに通知さ
   れた該タイミング情報に基づいて、対応する前記従動力
   手段の動作のタイミングを前記主動力手段の動作に同期
   させるサーボ制御装置。
2. 【請求項２】前記主動力手段はモーターであり、 前記主動力制御手段は、前記主動力手段に供給する電力
   を制御してその回転動作を制御することを特徴とする請
   求項１に記載のサーボ制御装置。
3. 【請求項３】前記主動力制御手段は、主動力手段の回転
   軸に配設されたレゾルバを有し、該レゾルバにより検出
   された回転角度に基づいて前記主動力手段にフィードバ
   ック制御をさらに行うことを特徴とする請求項２に記載
   のサーボ制御装置。
4. 【請求項４】前記従動力手段はモーターであり、 前記従動力制御手段は、前記従動力手段に供給する電力
   を制御してその回転動作を制御することを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載のサーボ制御装置。
5. 【請求項５】前記各従動力制御手段は、それぞれ対応す
   る前記従動力手段の回転軸に配設されたレゾルバを有
   し、該レゾルバにより検出された回転角度に基づいて対
   応する前記従動力手段にフィードバック制御をさらに行
   うことを特徴とする請求項４に記載のサーボ制御装置。