(57)【要約】【課題】上位コントローラから与えられる任意の位置指令に対して追従遅れを解消し、高精度の同期制御を実現することを可能にする同期制御装置を得ること。【解決手段】主軸モータ１の位置と従軸モータ４の位置との間に生じる追従遅れの２つの原因のうち、データ転送手段８におけるデータ転送時間遅れに対しては、乗算器１７と加算器１８とで構成される主軸速度補正手段及び乗算器１９と加算器２０とで構成される主軸位置補正手段によって補正することで解消し、従軸駆動制御装置６ａでの応答遅れに対しては、補正主軸位置を位置指令とするとともに、補正主軸速度と加速度とをフィードフォワードして電流指令を生成することで解消する。【選択図】        図１
2006252392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの主動作軸の位置に同期するように従動作軸をモータで駆動する同期制御装置であって、
前記主動作軸の位置である主軸位置を検出する主軸位置検出手段と、
前記主動作軸の速度である主軸速度を検出する主軸速度検出手段と、
前記主動作軸の加速度である主軸加速度を検出する主軸加速度検出手段と、
前記従動作軸を駆動する前記モータである従軸モータを駆動制御する従軸駆動制御装置と、
前記主軸位置あるいは補正主軸位置のどちらか一方を少なくとも含む主軸データを前記従軸駆動制御装置に転送するデータ転送手段と、
前記データ転送手段を介して前記主軸データを転送するのに要する転送時間と前記主軸加速度との積を前記主軸速度に加算して補正主軸速度を生成する主軸速度補正手段と、
前記補正主軸速度と前記転送時間との積を前記主軸位置に加算して前記補正主軸位置を生成する主軸位置補正手段とを備え、
前記従軸駆動制御装置は、前記補正主軸位置を前記従動作軸の位置指令とし、該位置指令と前記従動作軸の位置とに基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、該速度指令と前記補正主軸速度との和と前記従動作軸の速度とに基づいて電流指令を生成する速度制御手段と、該電流指令と前記主軸加速度に所定の係数を乗じた値との和に基づいて前記従軸モータへの供給電流を制御する電流制御手段とを備える
ことを特徴とする同期制御装置。
【請求項２】
１つの主動作軸の位置に同期するように従動作軸をモータで駆動する同期制御装置であって、
前記主動作軸の位置である主軸位置を検出する主軸位置検出手段と、
前記主動作軸に与えられる位置指令と前記主軸位置との差である主軸位置偏差を求める主軸位置偏差検出手段と、
前記主動作軸の速度である主軸速度を検出する主軸速度検出手段と、
前記主動作軸の加速度である主軸加速度を検出する主軸加速度検出手段と、
前記従動作軸を駆動する前記モータである従軸モータを駆動制御する従軸駆動制御装置と、
前記主軸位置偏差あるいは補正主軸位置偏差のどちらか一方と、前記主軸速度あるいは補正主軸速度のどちらか一方とを少なくとも含む主軸データを前記従軸駆動制御装置に転送するデータ転送手段と、
前記データ転送手段を介して前記主軸データを転送するのに要する転送時間と前記主軸加速度との積を前記主軸速度に加算して前記補正主軸速度を生成する主軸速度補正手段と、
前記主軸位置偏差の微分値と前記転送時間との積を前記主軸位置偏差に加算して前記補正主軸位置偏差を生成する主軸位置偏差補正手段とを備え、
前記従軸駆動制御装置は、前記主動作軸に与えられる前記位置指令から前記補正主軸位置偏差を減じた値を従動作軸の位置指令とし、該位置指令と従動作軸の位置に基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、該速度指令と前記補正主軸速度との和と前記従動作軸の速度とに基づいて電流指令を生成する速度制御手段と、該電流指令と前記主軸加速度に所定の係数を乗じた値との和に基づいて前記従軸モータへの供給電流を制御する電流制御手段を備える
ことを特徴とする同期制御装置。
【請求項３】
１つの主動作軸側に配置される主軸側装置と、従動作軸側に配置され当該従動作軸を駆動する従軸モータを前記主動作軸の位置である主軸位置に同期するように制御する従軸駆動制御装置と、前記主軸側装置と前記従軸駆動制御装置との間を接続するデータ転送手段とを備える同期制御装置であって、
前記主軸側装置は、
前記主動作軸の位置である主軸位置を検出する主軸位置検出手段と、検出された前記主軸位置の情報を含む主軸データを前記データ転送手段に与える手段とを備え、
前記従軸駆動制御装置は、
前記データ転送手段から受け取った前記主軸位置の情報に基づき前記主動作軸の速度である主軸速度を検出する主軸速度検出手段と、検出された前記主軸速度に基づき当該主動作軸の加速度である主軸加速度を検出する主軸加速度検出手段と、検出された前記主軸加速度と前記データ転送手段での転送時間との積を検出された前記主軸速度に加算して補正主軸速度を生成する主軸速度補正手段と、前記補正主軸速度と前記転送時間との積に前記データ転送手段から受け取った前記主軸位置の情報を加算して補正主軸位置を生成する主軸位置補正手段と、前記補正主軸位置を前記従動作軸の位置指令とし当該位置指令と前記従動作軸の検出位置とに基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、前記従動作軸の検出位置に基づき当該従動作軸の速度である従軸速度を検出する従軸速度検出手段と、前記速度指令と前記補正主軸速度との和から前記従軸速度を減じて電流指令を生成する速度制御手段と、前記電流指令と前記主軸加速度に所定の係数を乗じた値との和に基づき前記従軸モータへの供給電流を制御する電流制御手段とを備える
ことを特徴とする同期制御装置。
【請求項４】
１つの主動作軸側に配置される主軸側装置と、従動作軸側に配置され当該従動作軸を駆動する従軸モータを前記主動作軸の位置である主軸位置に同期するように制御する従軸駆動制御装置と、前記主軸側装置と前記従軸駆動制御装置との間を接続するデータ転送手段とを備える同期制御装置であって、
前記主軸側装置は、
前記主動作軸の位置である主軸位置を検出する主軸位置検出手段と、検出された前記主軸位置に基づき当該主動作軸の速度である主軸速度を検出する主軸速度検出手段と、検出された前記主軸速度に基づき当該主動作軸の加速度である主軸加速度を検出する主軸加速度検出手段と、検出された前記主軸位置、前記主軸速度及び前記主軸加速度を含む主軸データを前記データ転送手段に与える手段とを備え、
前記従軸駆動制御装置は、
前記データ転送手段から受け取った前記主軸加速度と前記データ転送手段での転送時間との積を前記データ転送手段から受け取った前記主軸速度に加算して補正主軸速度を生成する主軸速度補正手段と、前記補正主軸速度と前記転送時間との積に前記データ転送手段から受け取った前記主軸位置の情報を加算して補正主軸位置を生成する主軸位置補正手段と、前記補正主軸位置を前記従動作軸の位置指令とし当該位置指令と前記従動作軸の検出位置とに基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、前記従動作軸の検出位置に基づき当該従動作軸の速度である従軸速度を検出する従軸速度検出手段と、前記速度指令と前記補正主軸速度との和から前記従軸速度を減じて電流指令を生成する速度制御手段と、前記電流指令と前記主軸加速度に所定の係数を乗じた値との和に基づき前記従軸モータへの供給電流を制御する電流制御手段とを備える
ことを特徴とする同期制御装置。
【請求項５】
１つの主動作軸側に配置される主軸側装置と、従動作軸側に配置され当該従動作軸を駆動する従軸モータを前記主動作軸の位置である主軸位置に同期するように制御する従軸駆動制御装置と、前記主軸側装置と前記従軸駆動制御装置との間を接続するデータ転送手段とを備える同期制御装置であって、
前記主軸側装置は、
前記主動作軸の位置である主軸位置を検出する主軸位置検出手段と、検出された前記主軸位置に基づき当該主動作軸の速度である主軸速度を検出する主軸速度検出手段と、検出された前記主軸速度に基づき当該主動作軸の加速度である主軸加速度を検出する主軸加速度検出手段と、検出された前記主軸加速度と前記データ転送手段での転送時間との積を前記主軸速度に加算して補正主軸速度を生成する主軸速度補正手段と、前記補正主軸速度と前記転送時間との積に検出された前記主軸位置の情報を加算して補正主軸位置を生成する主軸位置補正手段と、前記主軸速度と前記主軸加速度と前記補正主軸速度と前記補正主軸位置とを含む主軸データを前記データ転送手段に与える手段とを備え、
前記従軸駆動制御装置は、
前記データ転送手段から受け取った前記補正主軸位置を前記従動作軸の位置指令とし当該位置指令と前記従動作軸の検出位置とに基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、前記従動作軸の検出位置に基づき当該従動作軸の速度である従軸速度を検出する従軸速度検出手段と、前記速度指令と前記データ転送手段から受け取った前記補正主軸速度との和から前記従軸速度を減じて電流指令を生成する速度制御手段と、前記電流指令と前記データ転送手段から受け取った前記主軸加速度に所定の係数を乗じた値との和に基づき前記従軸モータへの供給電流を制御する電流制御手段とを備える
ことを特徴とする同期制御装置。
【請求項６】
前記従軸駆動制御装置は、前記データ転送手段とのインタフェース部分に、動作比率を乗算する手段を備えることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の同期制御装置。
【請求項７】
１つの主動作軸側に配置される主軸側装置と、従動作軸側に配置され当該従動作軸を駆動する従軸モータを前記主動作軸の位置である主軸位置に同期するように制御する従軸駆動制御装置と、前記主軸側装置と前記従軸駆動制御装置との間を接続するデータ転送手段とを備える同期制御装置であって、
前記主軸側装置は、
前記主動作軸の位置である主軸位置を検出する主軸位置検出手段と、前記主動作軸に与えられる位置指令と検出された前記主軸位置との差である主軸位置偏差を求める主軸位置偏差検出手段と、前記主動作軸の速度である主軸速度を検出する主軸速度検出手段と、検出された前記主軸位置偏差及び前記主軸速度を含む主軸データを前記データ転送手段に与える手段とを備え、
前記従軸駆動制御装置は、
前記データ転送手段から受け取った前記主軸速度に基づき前記主動作軸の加速度である主軸加速度を検出する主軸加速度検出手段と、検出された前記主軸加速度と前記データ転送手段での転送時間との積を前記主軸速度に加算して補正主軸速度を生成する主軸速度補正手段と、前記データ転送手段から受け取った前記主軸位置偏差の微分値と前記転送時間との積を前記主軸位置偏差に加算して補正主軸位置偏差を生成する主軸位置偏差補正手段と、前記主動作軸に与えられる前記位置指令から前記補正主軸位置偏差を減じた値を前記従動作軸の位置指令とし当該位置指令と前記従動作軸の検出位置とに基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、前記速度指令と前記前記補正主軸速度との和から前記従軸速度を減じて電流指令を生成する速度制御手段と、前記電流指令と前記主軸加速度に所定の係数を乗じた値との和に基づき前記従軸モータへの供給電流を制御する電流制御手段とを備える
ことを特徴とする同期制御装置。
【請求項８】
１つの主動作軸側に配置される主軸側装置と、従動作軸側に配置され当該従動作軸を駆動する従軸モータを前記主動作軸の位置である主軸位置に同期するように制御する従軸駆動制御装置と、前記主軸側装置と前記従軸駆動制御装置との間を接続するデータ転送手段とを備える同期制御装置であって、
前記主軸側装置は、
前記主動作軸の位置である主軸位置を検出する主軸位置検出手段と、前記主動作軸に与えられる位置指令と検出された前記主軸位置との差である主軸位置偏差を求める主軸位置偏差検出手段と、前記主動作軸の速度である主軸速度を検出する主軸速度検出手段と、検出された前記主軸速度に基づき前記主動作軸の加速度である主軸加速度を検出する主軸加速度検出手段と、検出された前記主軸加速度と前記データ転送手段での転送時間との積を前記主軸速度に加算して補正主軸速度を生成する主軸速度補正手段と、検出された前記主軸位置偏差の微分値と前記転送時間との積を前記主軸位置偏差に加算して補正主軸位置偏差を生成する主軸位置偏差補正手段と、検出された前記主軸加速度、前記補正主軸位置偏差及び前記補正主軸速度を含む主軸データを前記データ転送手段に与える手段とを備え、
前記従軸駆動制御装置は、
前記主動作軸に与えられる前記位置指令から前記データ転送手段から受け取った前記補正主軸位置偏差を減じた値を前記従動作軸の位置指令とし当該位置指令と前記従動作軸の検出位置とに基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、前記速度指令と前記データ転送手段から受け取った前記前記補正主軸速度との和から前記従軸速度を減じて電流指令を生成する速度制御手段と、前記電流指令と前記データ転送手段から受け取った前記主軸加速度に所定の係数を乗じた値との和に基づき前記従軸モータへの供給電流を制御する電流制御手段とを備える
ことを特徴とする同期制御装置。
【請求項９】
前記従軸駆動制御装置は、前記データ転送手段とのインタフェース部分及び前記主動作軸に与えられる位置指令を受け取るインタフェース部分に、動作比率を乗算する手段を備えることを特徴とする請求項７または８に記載の同期制御装置。
【請求項１０】
前記主軸加速度検出手段は、前記主軸速度を微分する微分器と、前記微分器の出力信号から高域成分を除去するローパスフィルタとを備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の同期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置同期機能を有する工作機械などにおいて、１つの動作軸の位置に別の少なくとも１つの動作軸の位置が追従するように駆動制御する同期制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の同期制御装置の構成例を示すブロック図である。図５において、１は主動作軸である主軸を駆動する主軸モータ、２は主軸モータ１の位置を検出する主軸位置検出器、３ｅは主軸モータ１を駆動制御する主軸駆動制御装置、４は従動作軸である従軸を駆動する従軸モータ、５は従軸モータ４の位置を検出する従軸位置検出器、６ｅは従軸モータ４を駆動制御する従軸駆動制御装置、７は主軸駆動制御装置３ｅに位置指令を与える上位コントローラである。
【０００３】
次に、動作について説明する。主軸駆動制御装置３ｅは、上位コントローラ７から位置指令が与えられると、主軸モータ１を駆動制御する。このとき、主軸位置検出器２にて検出される主軸モータ１の位置が主軸駆動制御装置３ｅにフィードバックされると同時に、従軸駆動制御装置６ｅに位置指令として入力される。つまり、主軸駆動制御装置３ｅは、主軸位置検出器２からフィードバックされる位置情報を用いて上位コントローラ７から与えられる位置指令に追従するように主軸モータ１を駆動制御する。
【０００４】
また、従軸駆動制御装置６ｅでは、駆動する従軸モータ４の位置情報が従軸位置検出器５にて検出されフィードバックされるので、主軸位置検出器５からフィードバックされる位置情報を用いて主軸位置検出器２から与えられる位置指令に追従するように従軸モータ４を駆動制御する。このように、主軸モータ１の位置を従軸モータ４の位置指令とすることにより、従軸モータ４が主軸モータ１に追従するように制御される。
【０００５】
ところが、一般に、駆動制御装置においては応答遅れが生じるので、従軸駆動制御装置６ｅでは、従軸モータ４の位置を位置指令である主軸モータ位置と完全に一致させて駆動制御することは困難である。したがって、従軸モータ４の位置は位置指令である主軸モータ１の位置に遅れて追従することになり、主軸モータ１の位置と従軸モータ４の位置には追従遅れが生じるという問題があった。
【０００６】
そして、近年では、省配線化のため、上位コントローラ７と主軸駆動制御装置３ｅとの間、及び２つの駆動制御装置間をシリアルネットワークで接続することが多くなってきている。この場合にあ、主軸位置検出器２にて検出された主軸モータ１の位置を主軸駆動制御装置３ｅから従軸駆動制御装置６ｅにシリアルネットワークを介して転送することになるが、このデータ転送によって時間遅れが生じるので、さらに追従遅れが大きくなってしまう。
【０００７】
このような追従遅れを解消するために、例えば特許文献１では、位置指令を微分した指令速度と主軸モータ１の速度とを従軸駆動制御装置にフィードフォワードする制御方法が提案されている。また、特許文献２では、前記指令速度をさらに微分した指令加速度を従軸駆動制御装置にフィードフォワードする制御方法が提案されている。このような制御方法によれば、定常状態における追従遅れを解消することができ、従軸モータの位置を主軸モータの位置に定常状態では誤差なく追従させることができるようになる。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−２６８０１１号公報
【特許文献２】特開平３−２７８１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１，２による制御方法では、追従遅れが解消できるのは、特許文献１では、上位コントローラから主軸駆動制御装置に与えられる位置指令の速度パターンが台形波状の場合だけであり、また特許文献２では、上位コントローラから主軸駆動制御装置に与えられる位置指令が主軸モータに供給されるパワーが一定となるような指令の場合だけであり、上位コントローラから与えられる任意の位置指令に対して追従遅れを解消できるわけではない。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、上位コントローラから与えられる任意の位置指令に対して追従遅れを解消し、高精度の同期制御を実現することを可能にする同期制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、この発明は、１つの主動作軸の位置に同期するように従動作軸をモータで駆動する同期制御装置であって、前記主動作軸の位置である主軸位置を検出する主軸位置検出手段と、前記主動作軸の速度である主軸速度を検出する主軸速度検出手段と、前記主動作軸の加速度である主軸加速度を検出する主軸加速度検出手段と、前記従動作軸を駆動する前記モータである従軸モータを駆動制御する従軸駆動制御装置と、前記主軸位置あるいは補正主軸位置のどちらか一方を少なくとも含む主軸データを前記従軸駆動制御装置に転送するデータ転送手段と、前記データ転送手段を介して前記主軸データを転送するのに要する転送時間と前記主軸加速度との積を前記主軸速度に加算して補正主軸速度を生成する主軸速度補正手段と、前記補正主軸速度と前記転送時間との積を前記主軸位置に加算して前記補正主軸位置を生成する主軸位置補正手段とを備え、前記従軸駆動制御装置は、前記補正主軸位置を前記従動作軸の位置指令とし、該位置指令と前記従動作軸の位置とに基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、該速度指令と前記補正主軸速度との和と前記従動作軸の速度とに基づいて電流指令を生成する速度制御手段と、該電流指令と前記主軸加速度に所定の係数を乗じた値との和に基づいて前記従軸モータへの供給電流を制御する電流制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、追従遅れが生ずる２つの原因のうち、データ転送手段における転送時間遅れに対しては、主軸速度補正手段及び主軸位置補正手段によって補正して転送時間遅れによる追従遅れをなくし、従軸駆動制御装置での応答遅れに対しては、補正主軸位置を位置指令とするとともに、補正主軸速度と加速度とをフィードフォワードして電流指令を生成することで、従軸駆動制御装置の応答遅れを解消することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、データ転送手段における転送時間遅れと従軸駆動制御装置での応答遅れとの双方の問題を同時にクリアすることができるので、従軸モータを、任意の位置指令に対して、追従遅れを生ずることなく、主軸に同期して駆動できる高精度な同期制御装置を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、この発明にかかる同期制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による同期制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、この実施の形態１による同期制御装置では、図５（従来例）に示した構成において、主軸駆動制御装置３ｅに代えて主軸駆動制御装置３ａが設けられ、従軸駆動制御装置６ｅに代えて従軸駆動制御装置６ａが設けられている。そして、主軸駆動制御装置３ａと従軸駆動制御装置６ａとの間に、データ転送手段８が設けられている。このデータ転送手段８は、例えばシリアルネットワークで構成されている。なお、主軸駆動制御装置３ａに外部から入力される位置指令は、図５（従来例）に示した上位コントローラ７が発行するものである。
【００１６】
主軸駆動制御装置３ａは、主軸位置偏差検出器９，位置制御部１０，速度検出器１１，速度差検出器１２，速度制御部１３及び電流制御部１４を備えている。主軸位置検出器２が検出した主軸モータ１の位置情報は、主軸位置偏差検出器９と速度検出器１１とに入力されるとともに、データ転送手段８を介して従軸駆動制御装置６ａに転送される。このデータ転送手段８では、転送時間Ｔｄを要するとする。
【００１７】
従軸駆動制御装置６ａは、主軸速度検出器１５，主軸加速度検出器１６，乗算器１７，加算器１８，乗算器１９，加算器２０，位置偏差検出器２１，位置制御部２２，速度検出器２３，従軸制御値演算部２４，速度制御部２５，及び電流制御部２８を備えている。
【００１８】
次に、動作について説明する。まず、主軸駆動制御装置３ａでは、主軸位置偏差検出器９は、図示しない上位コントローラが発行する位置指令から主軸位置検出器２が検出した主軸モータ１の位置情報を減じて位置偏差を検出する。位置制御部１０は、主軸位置偏差検出器９が検出した主軸位置偏差から主軸モータ１に対する速度指令を生成する。速度検出器１１は、主軸位置検出器２が検出した主軸モータ１の位置情報を微分して主軸モータ１の速度を検出する。速度差検出器１２は、位置制御部１０が生成した速度指令から速度検出器１１が検出した主軸モータ１の速度を減じて主軸の速度差を検出する。速度制御部１３は、速度差検出器１２が検出した主軸の速度差に基づいて電流指令を生成する。電流制御部１４は、速度制御部１３が生成した電流指令に基づいて主軸モータ１を駆動する。
【００１９】
このように駆動される主軸モータ１の位置が主軸位置検出器２にて検出され、主軸位置偏差検出器９と速度検出器１１にフィードバックされ、主軸モータ１が図示しない上位コントローラの発行する位置指令に追従して動作するように新たな指令が生成されることが繰り返される。同時に、主軸モータ１の駆動制御過程での位置情報が主軸位置検出器２にて検出され、データ転送手段８にて転送時間Ｔｄを要して従軸駆動制御装置６ａの主軸速度検出器１５と加算器２０とに入力される。
【００２０】
次に、従軸駆動制御装置６ａでは、主軸速度検出器１５は、データ転送手段８から受け取った主軸モータ１の位置情報を微分して主軸モータ１の速度を検出する。主軸加速度検出器１６は、主軸速度検出器１５が検出した主軸速度を微分して主軸モータ１の加速度を検出する。乗算器１７は、主軸加速度検出器１６が検出した主軸加速度に転送時間Ｔｄを乗算してデータ転送手段８における転送時間遅れを補正する速度補正値を生成する。加算器１８は、主軸速度検出器１５が検出した主軸速度と乗算器１７の乗算結果とを加算してデータ転送手段８で生ずる転送時間遅れを補正した補正主軸速度を出力する。つまり、乗算器１７と加算器１８は、全体として主軸速度補正手段を構成している。
【００２１】
また、乗算器１９は、加算器１８が出力する補正主軸速度に転送時間Ｔｄを乗算してデータ転送手段８における転送時間遅れを補正する位置補正値を生成する。加算器２０は、データ転送手段８から受け取った主軸モータ１の位置情報と乗算器１９の乗算結果とを加算してデータ転送手段８で生ずる転送時間遅れを補正した補正主軸位置を出力する。つまり、乗算器１９と加算器２０は、全体として主軸位置補正手段を構成している。
【００２２】
そして、位置偏差検出器２１は、主軸位置補正手段（乗算器１９と加算器２０）が出力する補正主軸位置を位置指令とし、それと従軸位置検出器５が検出した従軸モータ４の位置情報との減算を行って位置偏差を検出する。位置制御部２２は、位置偏差検出器２１が検出した補正主軸位置との偏差に基づいて従軸モータ４に対する速度指令を生成する。速度検出器２３は、従軸位置検出器５が検出した従軸モータ４の位置情報を微分して従軸モータ４の速度を検出する。
【００２３】
従軸制御値演算部２４は、主軸速度補正手段（乗算器１７と加算器１８）が出力する補正主軸速度と位置制御部２２が生成した従軸モータ４に対する速度指令との加算値から、速度検出器２３が検出した従軸モータ４の速度を減算し、従軸モータ４に対する制御値を算出する。速度制御部２５は、従軸制御値演算部２４が算出した従軸モータ４に対する制御値に基づいて電流指令を生成する。
【００２４】
また、係数乗算器２６は、主軸加速度検出器１６が検出した主軸加速度に、従軸モータ４及び従軸モータ４に駆動される図示しない負荷の慣性モーメントＪを従軸モータ４のトルク定数Ｋｔで除した値「Ｊ／Ｋｔ」を乗算する。加算器２７は、速度制御部２５が生成した電流指令と係数乗算器２６の乗算結果とを加算する。電流制御部２８は、加算器２７の出力に基づき従軸モータ４を駆動する。
【００２５】
このように駆動される従軸モータ４の位置が従軸位置検出器５にて検出され、位置偏差検出器２１と速度検出器２３とにフィードバックされる。そして、位置偏差検出器２１と位置制御部２２にて、主軸位置補正手段（乗算器１９と加算器２０）が出力する補正主軸位置を位置指令としフィードバック位置情報との位置偏差から新たな速度指令が生成され、従軸制御値演算部２４と速度制御部２５にて、その新たな速度指令と主軸速度補正手段（乗算器１７と加算器１８）が出力する補正主軸速度との和からフィードバック速度情報を減算して新たな電流指令が生成され、さらに、その新たな電流指令に主軸加速度検出器１６が検出した主軸加速度に係数「Ｊ／Ｋｔ」を乗算した値を加算して従軸モータ４の駆動電流とする動作が繰り返される。これによって、従軸モータ４は、主軸モータ１の位置に追従して動作するように駆動されることになる。
【００２６】
ここで、従来の同期制御装置において従軸モータの位置と主軸モータの位置との間に生じる追従遅れの主たる原因は、前述したように、データ転送手段におけるデータ転送時間遅れと、従軸駆動制御装置での応答遅れであった。この問題に対してこの実施の形態１による従軸駆動制御装置６ａでは、この２つの問題に対して次のように対処している。
【００２７】
すなわち、データ転送手段８におけるデータ転送時間遅れに対しては、乗算器１７と加算器１８とで構成される主軸速度補正手段、及び乗算器１９と加算器２０とで構成される主軸位置補正手段によって補正しているので、データ転送時間遅れによる追従遅れをなくすことができる。
【００２８】
また、従軸駆動制御装置での応答遅れに対しては、前記補正主軸位置を位置指令とするとともに、補正主軸速度と加速度とをフィードフォワードして電流指令を生成しているので従軸駆動制御装置の応答遅れを解消することができる。
【００２９】
このように、この実施の形態１によれば、データ転送手段におけるデータ転送時間遅れと従軸駆動制御装置での応答遅れとの双方の問題を同時にクリアすることができるので、従軸モータを、任意の位置指令に対して、追従遅れを生ずることなく、主軸モータに同期して駆動できる同期制御装置を得ることができる。
【００３０】
なお、この実施の形態１では、従軸駆動制御装置６ａに主軸速度検出器１５と主軸加速度検出器１６とを設けた場合を示したが、これらは主軸駆動制御装置３ａに配置し、従軸駆動制御装置６ａに対してデータ転送手段８を介して転送する主軸データを、主軸位置に加えて主軸速度と主軸加速度とを含めるようにしてもよい。これによっても同様の効果が得られる。
【００３１】
同様に、上記に加えて、従軸駆動制御装置６ａに設けてある主軸速度補正手段（乗算器１７と加算手器１８）と主軸位置補正手段（乗算器１９と加算器２０）とを主軸駆動制御装置３ａに配置し、従軸駆動制御装置６ａに対してデータ転送手段８を介して転送する主軸データを、補正主軸位置と補正主軸速度と主軸加速度とで構成するようにしてもよい。これによっても同様の効果が得られる。
【００３２】
また、この実施の形態１では、主動作軸である主軸がモータによって駆動される場合を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、主軸が手動で動かされるような場合でも適用できる。このように主軸が手動操作されるような場合は、図１において、主軸モータ１と主軸駆動制御装置３ａとが無くなり、主軸位置検出器２で検出された主軸位置が直接データ転送手段８を介して従軸駆動制御手段６ａに転送されるように構成される。この場合でも同様に、従軸モータ４を、追従遅れなく、手動操作される主軸の位置に追従させることができることは明らかである。
【００３３】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による同期制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、この実施の形態２による同期制御装置では、図１（実施の形態１）に示した構成において、従軸駆動制御装置６ａに代えて従軸駆動制御装置６ｂが設けられている。従軸駆動制御装置６ｂでは、データ転送手段８とのインタフェース部分に、比率乗算器２９が挿入されている。
【００３４】
すなわち、実施の形態１では、主軸と従軸が１：１の比率で同期動作する場合の構成例を示したが、この実施の形態２では、主軸と従軸とを所定の比率Ｋで動作させる場合の構成例が示されている。比率乗算器２９にて、主軸位置に比率Ｋを乗じることにより、従軸駆動制御装置６ｂ内の主軸位置、主軸速度、主軸加速度はすべてＫ倍された値となり、従軸は主軸に対してＫ倍の比率で動作するようになる。比率乗算器２９以外の構成と作用は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同様に、データ転送手段８におけるデータ転送時間遅れと従軸駆動制御装置の応答遅れの両方を同時に解消することができ、追従遅れのない同期制御装置を得ることができる。
【００３５】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による同期制御装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、この実施の形態３による同期制御装置では、図１（実施の形態１）に示した構成において、主軸駆動制御装置３ａに代えて主軸駆動制御装置３ｂが設けられ、従軸駆動制御装置６ａに代えて従軸駆動制御装置６ｃが設けられている。また、データ転送手段８に代えてデータ転送手段３０が設けられている。
【００３６】
図３において、主軸駆動制御装置３ｂでは、主軸位置検出器２が検出した主軸モータ１の位置情報を従軸駆動制御装置６ｃに転送する主軸データとするのではなく、主軸位置偏差検出器９が検出する主軸位置偏差と、速度検出器１１が検出した主軸モータ１の速度情報とを従軸駆動制御装置６ｃに転送する主軸データとするようになっている。
【００３７】
したがって、理解を容易にするためデータ転送手段３０は、主軸位置偏差検出器９が検出する主軸位置偏差と速度検出器１１が検出した主軸モータ１の速度情報とを区別して従軸駆動制御装置６ｃに転送するようになっている。
【００３８】
そして、従軸駆動制御装置６ｃでは、主軸加速度検出器１６と加算器１８とがデータ転送手段３０から入力する主軸モータ１の速度情報を受けるように構成され、加えて主軸速度検出器１５，乗算器１９及び加算器２０に代えて、データ転送手段３０から入力する主軸位置偏差検出器９が検出する主軸位置偏差を微分して偏差速度を検出する速度検出器３１と、速度検出器３１の出力に転送時間Ｔｄを乗算する乗算器３２と、データ転送手段３０から入力する主軸位置偏差検出器９が検出する主軸位置偏差と乗算器３２の出力とを加算する加算器３３と、図示しない上位コントローラが発行する位置指令から加算器３３の出力（補正主軸位置偏差）を減算し、それを実施の形態１で言う位置指令として位置偏差検出器２１に与える減算器３４とが追加されている。
【００３９】
次に、動作について説明する。主軸加速度検出器１６と加算器１８とは、データ転送手段３０から入力する主軸モータ１の速度情報を受けるように構成されているので、実施の形態１と同様の動作が行われる。また、図示しない上位コントローラが発行する位置指令から補正主軸位置偏差を減算した値を実施の形態１で言う位置指令とする追加構成部分では、次のように、実施の形態１と等価な動作が行われる。
【００４０】
すなわち、図示しない上位コントローラから与えられる位置指令をＸｒ、主軸位置をＸ１とする。そして、仮にデータ転送手段３０における転送時間遅れがない、つまり、Ｔd＝０とする。そうすると、補正主軸位置偏差は主軸位置偏差と等しくなり、Ｘｒ−Ｘ１となる。これを上位コントローラから与えられる位置指令Ｘｒから減じると、Ｘｒ−（Ｘｒ−Ｘ１）＝Ｘ１となる。これは、実施の形態１と同様に、主軸位置Ｘ１を従軸の位置指令としているのと同じである。実際にはデータ転送手段３０では転送時間遅れが生じるが、転送時間遅れの影響は主軸位置偏差補正手段（速度検出器３１，乗算器３２，加算器３３）にて補正されるので、若干の補正誤差は存在するが、近似的には、実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、主軸位置を従軸の位置指令としていることになっている。
【００４１】
つまり、実施の形態３では、近似的に実施の形態１と等価な制御を行っていることになるので、実施の形態１と同様に、データ転送手段におけるデータ転送時間遅れと従軸駆動制御装置の応答遅れの両方を同時に解消することができ、追従遅れのない同期制御装置を得ることができる。
【００４２】
なお、実施の形態３では、従軸駆動制御装置６ａに、主軸位置偏差補正手段（速度検出器３１，乗算器３２，加算器３３）、主軸速度補正手段（乗算器１７と加算手器１８）、及び主軸加速度検出器１６を配置しているが、これらの一部を主軸駆動制御装置３ｂに配置することも可能であり、同じ効果が得られる。
【００４３】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４による同期制御装置の構成を示すブロック図である。図４に示すように、この実施の形態４による同期制御装置では、図３（実施の形態３）に示した構成において、従軸駆動制御装置６ｃに代えて従軸駆動制御装置６ｄが設けられている。従軸駆動制御装置６ｄでは、図示しない上位コントローラとのインタフェース部分及びデータ転送手段３０との２つインタフェース部分に、それぞれ比率乗算器３５，３６，３７が挿入されている。
【００４４】
すなわち、実施の形態３では、主軸と従軸が１：１の比率で同期動作する場合の構成例を示したが、この実施の形態４では、主軸と従軸とを所定の比率Ｋで動作させる場合の構成例が示されている。比率乗算器３５，３６，３７にて、主軸と従軸との動作比率を変更すること以外の構成と作用は実施の形態３と同じであり、実施の形態３と同様に、追従遅れのない同期制御装置を得ることができる。
【００４５】
なお、実施の形態１〜４では、従軸の数がひとつの場合の構成例を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、従軸の数が複数個であっても同様に構成することができ、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、実施の形態１〜４では、主軸速度を微分して主軸加速度を計算しているが、微分演算では高周波数のノイズ成分を増幅する特性があるので、得られた主軸加速度に大きなノイズ成分が混入することがある。これを防止するためには、主軸加速度検出器の直前、あるいは、直後にローパスフィルタを挿入することが有効である。このようにすれば、主軸加速度に混入される高周波数のノイズ成分を除去することができるので、ノイズ成分によって従軸モータの動きが乱されるのを防止することができ、一層高精度の同期制御装置が得られるようになる。
【００４７】
加えて、実施の形態１〜４では、データ転送手段がシリアルネットワークで構成される場合を示したが、主軸データが上位コントローラなどを介して従軸駆動制御装置に転送される場合には、その上位コントローラがこの発明で言うデータ転送手段となる。この場合でも同様の効果が得られる。
【００４８】
そして、この場合には、主軸速度補正手段、主軸位置補正手段及び主軸位置偏差補正手段の全て或いは一部を、データ転送手段である上位コントローラに配置することができ、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、この発明にかかる同期制御装置は、１つの主動作軸の位置に１以上の従動作軸の位置を追従させる駆動制御を、任意の位置指令に対して追従遅れなく、高精度に実現するのに有用であり、特に、位置同期機能を有する工作機械などでの制御装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の実施の形態１による同期制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２による同期制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態３による同期制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態４による同期制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の同期制御装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  主軸モータ
２  主軸位置検出器
３ａ，３ｂ  主軸駆動制御装置
４  従軸モータ
５  従軸位置検出器
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  主軸駆動制御装置
８，３０  データ転送手段
９  主軸位置偏差検出器
１０  位置制御部
１１  速度検出器
１２  速度差検出器
１３  速度制御部
１４  電流制御部
１５  主軸速度検出器
１６  主軸加速度検出器
１７，１９  乗算器
１８，２０  加算器
２１  位置偏差検出器
２２  位置制御部
２３  速度検出器
２４  従軸制御値演算部
２５  速度制御部
２６  係数乗算器
２７  加算器
２８  電流制御部
２９，３５，３６，３７  比率乗算器
３１  速度検出器
３２  乗算器
３３  加算器
３４  減算器
【図１】
2006252392.tif 000003
【図２】
2006252392.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006252392.tif 000006
【図５】
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