JP3129622B2 - フルクローズド・ループ方式における象限突起補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械のテーブル等
の送り軸を駆動するサーボモータをフルクローズド・ル
ープ方式で制御する方法に関し、特に送り軸の移動方向
が反転するときの象限突起補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、サーボモータの制御方式として
フルクローズド・ループ方式が知られている。このフル
クローズド・ループ方式の制御においては、サーボモー
タに取り付けられたパルスコーダ等の速度検出器からの
フィードバックパルスに基づいて速度制御を行うととも
に、上記サーボモータによって駆動される機械の可動部
に取り付けられたリニアスケール等の位置検出器からの
位置フィードバック信号に基づいて、位置制御を行う。
図６はこのフルクローズド・ループ方式によるサーボモ
ータの制御方式を説明するためのブロック図である。図
６において、数値積分装置等から速度ループ周期Ｔ毎に
出力される移動指令のパルス数Ｐから、機械可動部に取
り付けられたリニースケール等の位置検出器からの速度
ループ周期Ｔ毎の位置フィードバックパルスｐｆを減じ
て位置偏差を求める。ポジションゲインのブロック１１
は、この位置偏差に位置ループゲインＫｐを乗じて速度
指令Ｖｃｍｄを算出する。この速度指令Ｖｃｍｄからサ
ーボモータに取り付けられたパルスコーダからの速度フ
ィードバックＶｆを減じた後、速度ループ処理のブロッ
ク１２は（積分ゲインｋ１、比例ゲインｋ２）はトルク
指令（電流指令）を算出し、モータへ出力する。

【０００３】ブロック１３はモータータの伝達関数を示
しており、Ｋｔはトルク定数、Ｊｍはイナーシャであ
る。そして、サーボモータは機械の可動部を駆動する。
上記したフルクローズド・ループ方式によるサーボモー
タの制御においては、機械可動部の位置の検出がリニア
スケール等の位置検出器によって行われるから、位置の
検出精度は位置検出器等の分解能によって決まり、位置
決め精度も該分解能によって決まる。また、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の処理を行ってい
るとき、象限が変わると切削円弧面に突起が生じる。

【０００４】図７は工作機械で円弧切削処理における切
削状態を説明する図である。図７において、Ｘ，Ｙ２軸
の平面上でワークに対して円弧切削を行い、例えばＸ軸
をプラス方向に移動させＹ軸をマイナス方向に移動させ
るとき、点Ａにおいて象限が変わる。このとき、Ｘ軸に
ついてはその移動方向がプラス方向からマイナス方向に
反転させ、Ｙ軸についてはそのままマイナス方向への駆
動を続ける。このとき、Ｘ軸をマイナス方向に駆動する
よう切り換えた場合、Ｙ軸についてはそのまま同一速度
で切削を続行するが、Ｘ軸は位置偏差が「０」になるこ
とからトルク指令が小さくなる。そのため、サーボモー
タが摩擦によって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（図８参照）によ
ってテーブルの移動も即座に反転できないことから、Ｘ
軸方向のテーブルの移動は移動指令に対して追従するこ
とができなく遅れることとなる。その結果、図９に示す
ように切削の基準位置Ｂを越えて位置Ｃまで到達した後
に反転するため、切削円弧面に突起が生じる。

【０００５】フルクローズド・ループ方式の制御による
サーボモータでは、位置フィードバックによって機械位
置を検出しているため原則的には位置のバックラッシュ
補正を行なわず、従来、速度指令の次元において方向反
転時に適当な加速量を加えて、サーボモータの反転方向
に加速を行い象限突起を減少させる、いわゆるバックラ
ッシュ加速を行っている。図１０は、前記図６に示した
従来のフルクローズド・ループ方式によるサーボモータ
の制御方式によるタイムチャートであり、図１０の
（ａ）は位置指令Ｍｃｍｄを表し、（ｂ）はモータ位置
を表し、（ｃ）は機械位置である位置フィードバックｐ
ｆを表し、（ｄ）は位置偏差（Ｍｃｍｄ−ｐｆ）を表し
ている。図（ａ）中のＴａにおいて位置指令Ｍｃｍｄの
方向が反転すると、図６中の速度ループ処理のブロック
１２にバックラッシュ加速の速度補償成分を加え、これ
によって、方向反転を早める。その結果、図（ｃ）中の
機械位置における方向反転の早めるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のフルクローズド
・ループ方式によるサーボモータの制御方式では、バッ
クラッシュ加速によって反転を早めることができるが、
このバックラッシュ加速を行うためのバックラッシュ加
速量を調整しなければならないという問題点がある。従
来のフルクローズド・ループ方式によるサーボモータの
制御方式において、方向反転時に補正するバックラッシ
ュ加速の加速量は、制御を行う機械における摩擦量に応
じて調節する必要があり、また、モータが反転した後
に、モータがバックラッシュ分を移動して機械が反転を
起こすまでの間の機械系に応じて調節する必要がある。
従来、この加速量の調整は試行錯誤的に行っており、調
整を容易に行うことができなかった。

【０００７】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決して、フルクローズド・ループ方式によるサーボモ
ータの制御において、サーボモータの方向反転時におけ
るモータのバックラッシュ内における移動を素早く過不
足なく行わせることができるフルクローズド・ループ方
式における象限突起補正方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、サーボモータ
で駆動される機械可動部に取り付けられた位置検出器に
よって機械可動位置を検出し、サーボモータに取り付け
られたパルスコーダを用いて速度を検出してフィードバ
ック制御するフルクローズド・ループ方式において、パ
ルスコーダから出力されるフィードバックパルスを積算
してモータ位置を求め、位置指令からモータ位置を減じ
た値を累積して指令位置とモータ位置の第１の偏差を求
め、位置指令から機械可動位置を減じた値を累積して指
令位置と機械可動位置の第２の偏差を求め、第１の偏差
と第２の偏差との差の低周波数成分を第１の偏差に加算
して得られた位置指令によりフィードバック制御を行
い、サーボモータの方向転換時に前記第１の偏差にバッ
クラッシュ補正分を加算することにより位置指令を補正
することにより、フルクローズド・ループ方式における
象限突起補正を行って、前記目的を達成するものであ
る。また、バックラッシュ補正分として、モータと機械
間のバックラッシュ分とすることができるものであり、
また、バックラッシュ補正分は、サーボモータの方向転
換に加算するものである。

【０００９】

【作用】送り軸の反転と同期して、モータと機械間のバ
ックラッシュ分に応じてあらかじめ設定しておいたバッ
クラッシュ補正分を位置指令に加算するとともに、パル
スコーダから出力されるフィードバックパルスを積算し
て得られるモータ位置を減算して累積することによっ
て、指令位置とモータ位置の第１の偏差を求める。ま
た、位置指令から、サーボモータで駆動される機械可動
部に取り付けられた位置検出器によって検出される機械
可動位置を減じた値を累積することによって指令位置と
機械可動位置の第２の偏差を求める。そして、第１の偏
差に第２の偏差を加算することによってバックラッシュ
補正した位置指令を求める。この補正した位置指令を用
いて、サーボモータのフルクローズド・ループ制御を行
うと、モータの反転時において、モータは入力された位
置指令よりもバックラッシュ補正分だけ大きな移動を行
う。これによって、バックラッシュ補正を行わない場合
と比較して、モータはバックラッシュ分を移動する場合
に、より素早く過不足なく行うことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。 （本発明の実施例の構成）図１は本発明の一実施例のブ
ロック線図である。図１において、ブロック１は位置ル
ープの伝達関数でＫｐは位置ループゲイン、ブロック２
は速度ループの伝達関数でｋ１は積分ゲイン，ｋ２は比
例ゲイン、ブロック３はサーボモータの伝達関数でｋｔ
はトルク定数，Ｊｍはモータイナーシャ、ブロック４は
サーボモータによって駆動されバックラッシュ分を含む
機械駆動系を表しており、該機械にはリニースケール等
の位置検出器が取り付けられ、機械可動部のスケール位
置ｐｆ２を位置フィードバック信号として出力してい
る。また、サーボモータにはパルスコーダが取り付けら
れ、サーボモータの回転速度を速度フィードバックパル
スｖｆとして出力し、また、該速度フィードバックパル
スｖｆは積分されてモータ位置ｐｆ１を表す位置フィー
ドバック信号として出力されている。

【００１１】ブロック５は位置指令Ｍｃｍｄを入力する
第１のエラーカウンタであり、該位置指令Ｍｃｍｄから
モータ位置ｐｆ１の位置フィードバック信号を減算し累
積した結果をモータ位置に対する第１の偏差Ｅｒ１とし
て出力するものであり、該ブロック５には、サーボモー
タの方向反転時にバックラッシュ補正量ＢＣＰＭが入力
可能となっている。また、ブロック６は位置指令Ｍｃｍ
ｄを入力する第２のエラーカウンタであり、該位置指令
Ｍｃｍｄからスケール位置ｐｆ２の位置フィードバック
信号を減算し累積した結果をスケール位置に対する第２
の偏差Ｅｒ２として出力するするものである。

【００１２】ブロック７はローパスフィルタであり、第
２のエラーカウンタからのスケール位置に対する第２の
偏差Ｅｒ２から第１のエラーカウンタからのモータ位置
に対する第１の偏差Ｅｒ１を減算した値ｄＥｒ（＝Ｅｒ
２−Ｅｒ１）の低周波数成分ｄＥｒ’を出力して、第１
のエラーカウンタ５の出力である第１の偏差Ｅｒ１に加
算するものである。したがって、ブロック１の位置ルー
プの伝達関数には、（Ｅｒ１＋ｄＥｒ’）の値が位置指
令として入力されることになる。上記したフルクローズ
ド・ループ方式のサーボモータの制御方式のブロック線
図は、ブロック５〜ブロック７が付加されている点が従
来のフルクローズド・ループ方式と相違し、その他の構
成は同一である。

【００１３】図２は、本発明のフルクローズド・ループ
方式のサーボモータの制御を行う一実施例のブロック図
である。図２において、ブロック２０は工作機械等の制
御を行なうコンピュータ内蔵の数値制御装置（ＣＮ
Ｃ）、ブロック２１はＣＮＣ２０から出力される移動指
令Ｍｃｍｄ等をサーボ制御を行なうデジタルサーボ回路
２２に受け渡したり、デジタルサーボ回路２２から出力
される信号をＣＮＣ２０に受け渡す作用を行なう共有メ
モリである。また、この共有メモリには、本発明の象限
突起補正に使用するバックラッシュ補正量を格納してお
くことができる。デジタルサーボ回路２２はプロセッサ
（ＣＰＵ），ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有し、工作機械等各可
動部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、各サーボモータを駆動制御する。

【００１４】ブロック２３はサーボモータであり、ボー
ルねじ等の結合部２５を介して機械駆動系５における１
つの機械可動部を駆動している。このサーボモータ２３
には高分解能のパルスコーダが取り付けられ、サーボモ
ータ２３の速度を検出し、速度フィードバックパルスｖ
ｆとしてデジタルサーボ回路２２に出力し、また、その
速度を積分して得られるモータ位置ｐｆ２をデジタルサ
ーボ回路２２に出力している。また、機械駆動系５の機
械可動部には該可動部の移動位置を検出するリニアスケ
ール等の位置検出器２６が取り付けられ、可動部の位置
を検出し、スケール位置信号ｐｆ２をデジタルサーボ回
路２２に出力している。一般に、パルスコーダ２４の分
解能は位置検出器２６の分解能より高いものを使用して
いる。なお、図２におけるデジタルサーボモータ回路付
きのＣＮＣ工作機械は既に公知であるので、その詳細は
省略する。

【００１５】（本発明の実施例の作用）次に、本発明の
実施例の作用について説明する。図１において、速度ル
ープの伝達関数２は、速度指令Ｖｃｍｄから速度検出器
によって得られた速度フィードバックパルスｖｆを減算
した値により速度ループ処理が行なう。また、この速度
フィードバックパルスｖｆを積分して得られるモータ位
置ｐｆ１をエラーカウンタ１にフィードバックする。エ
ラーカウンタ１は、位置指令Ｍｃｍｄからこのモータ位
置ｐｆ１を減算し累積して得られる第１の偏差Ｅｒ１
（＝Σ（Ｍｃｍｄ−ｐｆ１）を求める。また、エラーカ
ウンタ２は、位置指令Ｍｃｍｄからスケール位置ｐｆ２
を減算し累積して得られる第２の偏差Ｅｒ２（＝Σ（Ｍ
ｃｍｄ−ｐｆ２）を求める。

【００１６】そして、この第２の偏差Ｅｒ２から第１の
偏差Ｅｒ１を減算して、その差ｄＥｒ（＝Ｅｒ２−Ｅｒ
１）を求め、ローパスフィルタ７によってこの差ｄＥｒ
の低周波数成分ｄＥｒ’を出力する。なお、このローパ
スフィルタ７は、デジタル信号による処理を行なう場
合、前回の出力値と今回のサンプリング値とを係数ｋ
（０≦ｋ≦１）によって比例配分する演算によって行な
うことができ、以下の式により求めることができる。 ｄＥｒ（ｉ）’＝ｋ・ｄＥｒ（ｉ−１）’＋（１−ｋ）・ｄＥｒ（ｉ） …（１） なお、”’”はローパスフィルタ通過後の信号を表
し、”ｉ”はサンプリングを表している。

【００１７】更に、第１の偏差Ｅｒ１にこの低周波数成
分ｄＥｒ’を加算して、位置ループの伝達関数１に入力
する補正された位置指令値とする。そして、補正された
位置指令値（Ｅｒ１＋ｄＥｒ（ｉ）’）にポジションゲ
インＫｐを乗じて速度指令Ｖｃｍｄを求め、この速度指
令Ｖｃｍｄからモータの実速度ｖｆを減じて速度偏差を
求め、この速度偏差を積分（積算）して積分ゲインｋ１
を乗じた値からモータ実速度ｖｆに比例ゲインｋ２を乗
じた値を減じてトルク指令（電流指令）を作り、サーボ
モータを駆動する。

【００１８】そして、サーボモータに対して方向反転の
指令が出力されたときは、この方向反転に同期してバッ
クラッシュ補正量ＢＣＭＰを第１のエラーカウンタ５に
入力して、位置指令Ｍｃｍｄのバックラッシュ補正を行
なう。このバックラッシュ補正量ＢＣＭＰは、モータと
機械間のバックラッシュ量に相当する値であり、例えば
共有メモリ２１等にあらかじめ格納しておき、サーボモ
ータを反転させる指令と同期して読み出し第１のエラー
カウンタ５に出力する。このバックラッシュ補正量ＢＣ
ＭＰが入力されたときには、補正された位置指令値は
（Ｅｒ１＋ｄＥｒ（ｉ）’＋ＢＣＭＰ）となり、バック
ラッシュ補正量ＢＣＭＰの分だけモータの移動量を補正
することになる。

【００１９】図３は本発明の一実施例のブロック線図に
おいて、バックラッシュ補正を行う場合のタイムチャー
トである。なお、図３のタイムチャートにおいては、位
置指令Ｍｃｍｄが”４”の値から順に減少して時刻Ｔａ
において反転する場合を例としており、また、一般にモ
ータ位置ｐｆ１の出力周期はスケール位置ｐｆ２の出力
周期より短いが、このタイムチャートでは同じ周期で出
力されるものとして表示している。また、各縦軸の値は
信号の変化を説明するために示した指標に過ぎず、実際
の値とは異なるものである。また、モータと機械間のバ
ックラッシュ分は図中の位置指令の１単位による移動よ
り大きいものとする。位置指令Ｍｃｍｄが順に減少する
と、補正された位置指令Ｍｃｍｄ’によりモータの駆動
が始まり、位置指令Ｍｃｍｄに追従するようにしてモー
タ位置が変化する。なお、このときｄＥｒは”０”であ
るため、ほぼ第１のエラーカウンタの値Ｅｒ１に従って
駆動されることになる。

【００２０】位置指令Ｍｃｍｄが”０”となった後、時
刻Ｔａにおいて”１”となって方向反転が起こると、こ
の変化を読み取ったＣＰＵは共有メモリに格納しておい
たバックラッシュ補正量ＢＣＭＰを読み出して第１のエ
ラーカウンタＥｒ１に出力して加算する。図３の（ｃ）
に示す第１エラーカウンタ中の時刻Ｔａにおいて矢印で
示す増加分は、このバックラッシュ補正量ＢＣＭＰを示
している。モータは、図３の（ｂ）中の時刻Ｔｂに示す
ように、このバックラッシュ補正量ＢＣＭＰを受けてバ
ックラッシュ分と位置指令の分との加算量に対応した移
動を行なう。なお、図３の（ｂ）では時間隔Ｔ毎の位置
を示しているが、実際のモータはより短い時間間隔で移
動しており、時刻Ｔａと時刻Ｔｂとの間において、バッ
クラッシュ補正量ＢＣＭＰに対応した移動が速やかに行
なわれているものである。そして、図３の（ｃ）に示す
スケール位置ｐｆ２中の時刻Ｔｂにおいては、バモータ
がバックラッシュ分を移動した後にさらに移動して、機
械の可動部が移動した移動量が示した状態を示してい
る。

【００２１】このバックラッシュ補正による効果を、本
発明の一実施例のブロック線図において、図４のバック
ラッシュ補正を行わない場合のタイムチャートとの比較
によって説明する。図４において、前記図３と同様に時
刻Ｔａにおいて方向反転した場合に、バックラッシュ補
正を行わなれずバックラッシュ補正量が加わらないとき
の第１のエラーカウンタの値は、前記の図３と比較して
バックラッシュ補償量ＢＣＭＰの分だけ少なくなってい
る。そのため、次のサンプリング時刻Ｔｂにおいては、
モータ位置ｐｆ１の移動量は位置指令の増加分のみの移
動となる。このモータ位置ｐｆ１の移動量はバックラッ
シュ分より小さいため、時刻Ｔｂにおいては、スケール
位置ｐｆ２は前回の位置のままとなり、位置変化を起こ
さない。方向反転によるスケール位置ｐｆ２の位置変化
は、さらに次のサンプリング時刻Ｔｃ以降において、バ
ックラッシュ分以上の移動が行なわれたとき、そのバッ
クラッシュ分を超えた移動量が表れることになる。

【００２２】これに対して、図３に示す本発明の象限突
起補正方法においては、バックラッシュ補正量を方向反
転時に印加することによって、時刻Ｔｂにおいてスケー
ル位置ｐｆ２は位置指令に基づく位置が出力されてお
り、モータと機械間のバックラッシュ分を移動させてバ
ックラッシュ分が補償され、さらに位置指令に基づく移
動を行なわれている。このバックラッシュ分の補償は、
前記したように、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によって機械が即
座に反転することができず、工作機械で円弧切削等の処
理を行っているとき、象限が変わると切削円弧面に突起
が生じるという現象を防止することができる。

【００２３】図５は、上記したサーボモータの制御処理
を実行するデジタルサーボ回路２２のプロセッサの位置
ループにおける処理のフローチャートであり、該プロセ
ッサは位置ループ及び速度ループ毎に処理を行なう。ま
た、プロセッサは速度ループ処理、電流ループ処理等も
実行するが、これらの処理は従来と同様であるため説明
を省略する。なお、以下の説明ではステップＳの符号を
用いて説明する。 ステップＳ１：位置ループ及び速度ループ毎に、はじめ
にバックラッシュ補正量ＢＣＭＰを表す値Ａの値を”
０”にセットしておく。バックラッシュ補正量Ａの値
が”０”は、バックラッシュ補正を行なわないことを意
味している。 ステップＳ２：プロセッサは、単位時間当たりの位置指
令Ｍｃｍｄの取込みを行なう。なお、前記図３，４に示
す位置指令Ｍｃｍｄはこの単位時間当たりの位置指令を
表しておらず、図３，４に示す位置指令Ｍｃｍｄにおい
て１単位時間毎の位置指令の差を求めることによって、
この単位時間当たりの位置指令を得ることができる。

【００２４】以下で説明する位置指令は、単位時間当た
りの位置指令を用いることにする。

【００２５】ステップＳ３：プロセッサは、速度検出器
からの速度フィードバックパルスｖｆに基づいてモータ
位置のフィードバック値ｐｆ１と、機械可動部に取り付
けられたスケールからスケール位置のフィードバック値
ｐｆ２との取込みを行なう。なお、このフィードバック
値ｐｆ１とフィードバック値ｐｆ２も単位時間当たりの
値とする。 ステップＳ４：位置ループ処理において、サーボモータ
が方向の反転を行なうか否かの判定を行なう。この判定
は、バックラッシュ補正量を加えるか否かを定める基準
となるものであり、例えば、位置指令の増減方向の反転
を検出することによって行なうことができる。モータの
方向反転が行なわれず移動方向に変化がない場合には、
バックラッシュ補正を行なわないため前記ステップＳ１
で設定したように、バックラッシュ補正量を”０”とし
たままとする。一方、モータの方向反転が行なわれて移
動方向に変化する場合には、次のステップＳ５に進む。

【００２６】ステップＳ５：モータの方向反転が行なわ
れた場合には、プロセッサは、例えば共有メモリに格納
しているバックラッシュ補正量ＢＭＣＰを読み出し、バ
ックラッシュ補正量Ａに”ＢＭＣＰ”を設定する。 ステップＳ６：プロセッサは、第１の偏差Ｅｒ１と第２
の偏差Ｅｒ２を演算によって求める。第１の偏差Ｅｒ１
は、第１のエラーカウンタに次式で示される演算を行な
いその値を積算することによって求められ、この値は指
令位置とモータ位置との差を表すことになる。 Ｅｒ１＝Ｅｒ１＋Ｍｃｍｄ−ｐｆ１＋Ａ したがって、モータの方向反転が行なわれた場合には前
記式中のＡはバックラッシュ補正量ＢＭＣＰとなり、モ
ータの方向反転が行なわれない場合には前記式中のＡ
は”０”のままである。また、第２の偏差Ｅｒ２は、第
２のエラーカウンタに次式で示される演算を行ないその
値を積算することによって求められ、この値は指令位置
と機械位置との差を表すことになる。 Ｅｒ２＝Ｅｒ２＋Ｍｃｍｄ−ｐｆ２ ステップＳ７：プロセッサは、前記ステップＳ６によっ
て求めた第２の偏差Ｅｒ２から第１の偏差Ｅｒ１を減算
して、次式で表される差ｄＥｒを求める。 ｄＥｒ＝Ｅｒ２−Ｅｒ１ ＝（Ｅｒ２＋Ｍｃｍｄ−ｐｆ２）−（Ｅｒ１＋Ｍｃｍｄ−ｐｆ１＋Ａ） ＝Ｅｒ２−Ｅｒ１−（ｐｆ２−ｐｆ１）−Ａ このｄＥｒは、位置指令を補正する補正値となるもので
あり、モータの方向反転の有無に応じてＡの値が変更さ
れるものであり、モータの方向反転がある場合にはその
値をバックラッシュ補正量ＢＭＣＰとするものである。

【００２７】ステップＳ８：前記ステップＳ７で求めた
位置指令を補正する補正値であるｄＥｒを第１の偏差Ｅ
ｒ１に加えて補正された位置指令を求める。このとき、
ローパスフィルタ７によって以下の式で示すようなデジ
タル演算処理を行なう。このデジタル演算処理は、前記
ステップＳ７で求めた補正量ｄＥｒの高周波成分を除去
して低周波成分とし、その値を第１の偏差Ｅｒ１に加え
る補正値とするものであり、これによって、補正値を印
加したことによる急激な位置指令の変化を防ぐものであ
る。 ｄＥｒ（ｉ）’＝ｋ・ｄＥｒ（ｉ−１）’＋（１−ｋ）・ｄＥｒ（ｉ） なお、前記式において、ｄＥｒ（ｉ）’は時刻ｉにおけ
るローパスフィルタ通過後の補正値，ｄＥｒ（ｉ−
１）’は時刻（ｉ−１）におけるローパスフィルタ通過
後の補正値，ｄＥｒ（ｉ）は時刻ｉにおける補正値あ
り、ｋは０≦ｋ≦１の係数である。

【００２８】ステップＳ９：そして、第１の偏差Ｅｒ１
に前記ステップＳ８で求めたローパスフィルタ通過後の
補正値ｄＥｒ（ｉ）’を加算して補正された位置指令を
求め、その位置指令にポジションゲインＫｐを乗じて速
度指令Ｖｃｍｄを求める。該速度指令Ｖｃｍｄは以下の
式によって表すことができる。 Ｖｃｍｄ＝Ｋｐ｛Ｅｒ（ｉ）＋ｄＥｒ（ｉ）’｝ そして、この速度指令Ｖｃｍｄによって、速度ループ処
理を行なう。この速度ループ処理では、速度指令Ｖｃｍ
ｄからモータの実速度ｖｆを減じて速度偏差を求め、こ
の速度偏差を積分（積算）して積分ゲインｋ１を乗じた
値からモータ実速度ｖｆに比例ゲインｋ２を乗じた値を
減じてトルク指令（電流指令）を作り、サーボモータを
駆動するという処理を行なう。

【００２９】（シミュレーション結果）図１１は、本発
明によるシミュレーション結果を示す図である。図１１
では、半径１５ｍｍの円弧を切削速度５００ｍｍ／分で
切削する場合の切削面の切削制度を示しており、図１１
の（ａ）は従来の方法による切削のシミュレーション結
果を示し、図１１の（ｂ）は本発明の方法による切削の
シミュレーション結果を示している。なお、図中の切削
面の切削制度は、径方向の１目盛りを５０μｍで表して
いる。図１１の（ａ）の従来の方法では、回転方向が矢
印Ａの方向の場合には、ａの位置において象限突起が発
生し、また、回転方向が矢印ｂの方向の場合には、ｂの
位置において象限突起が発生する。これに対して、図１
１の（ａ）の本発明の方法では、充分に象限突起の発生
が抑制されている。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フルクローズド・ループ方式によるサーボモータの制御
において、サーボモータの方向反転時におけるモータの
バックラッシュ内における移動を素早く過不足なく行わ
せることができるフルクローズド・ループ方式における
象限突起補正方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック線図である。

【図２】本発明のフルクローズド・ループ方式のサーボ
モータの制御を行う一実施例のブロック図である。

【図３】本発明の一実施例のブロック線図において、バ
ックラッシュ補正を行う場合のタイムチャートである。

【図４】本発明の一実施例のブロック線図において、バ
ックラッシュ補正を行なわない場合のタイムチャートで
ある。

【図５】本発明のデジタルサーボ回路のプロセッサの位
置ループにおける処理のフローチャートである。

【図６】従来のフルクローズド・ループ方式によるサー
ボモータの制御方式を説明するためのブロック図であ
る。

【図７】工作機械で円弧切削処理における切削状態を説
明する図である。

【図８】バックラッシュを説明するための図である。

【図９】バックラッシュを説明するための図である。

【図１０】従来のフルクローズド・ループ方式によるサ
ーボモータの制御方式によるタイムチャートである。

【図１１】本発明によるシミュレーション結果を示す図
である。

【符号の説明】

１ 位置ループの伝達関数 ２ 速度ループの伝達関数 ３ サーボモータの伝達関数 ４ 機械駆動系 ５ 第１エラーカウンタ ６ 第２エラーカウンタ ７ ローパスフィルタ Ｅｒ１ 第１の偏差 Ｅｒ２ 第２の偏差 ｐｆ１ モータ位置 ｐｆ２ スケール位置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータで駆動される機械可動部に
   取り付けられた位置検出器によって機械可動位置を検出
   し、サーボモータに取り付けられたパルスコーダを用い
   て速度を検出してフィードバック制御するフルクロ−ズ
   ド・ループ方式において、 前記パルスコーダから出力されるフィードバックパルス
   を積算してモータ位置を求め、位置指令 から前記モータ位置を減じた値を累積して指令
   位置とモータ位置の第１の偏差を求め、 前記位置指令から前記機械可動位置を減じた値を累積し
   て指令位置と機械可動位置の第２の偏差を求め、 前記第１の偏差と第２の偏差の差の低周波成分を前記第
   １の偏差に加算して得られた位置指令によりフィードバ
   ック制御を行い、 サーボモータの方向転換時に前記第１の偏差にバックラ
   ッシュ補正分を加算することにより位置指令を補正する
   ことを特徴とするフルクロ−ズド・ループ方式における
   象限突起補正方法。
2. 【請求項２】 前記バックラッシュ補正分は、モータと
   機械間のバックラッシュ分であることを特徴とする請求
   項１記載のフルクローズド・ループ方式における象限突
   起補正方法。
3. 【請求項３】 前記バックラッシュ補正分は、サーボモ
   ータへの反転指令時に加算される請求項１，又は２記載
   のフルクロ−ズド・ループ方式における象限突起補正方
   法。