(57)【要約】【課題】制御対象が始点にある時から終点に到達するまでの移動速度を向上させると共に、制御対象が終点近傍で振動しないようにして、制御対象を速やかに終点に位置決めすることができるフィードバック制御方法および加工装置を提供すること。【解決手段】制御対象７が移動開始位置にある時から指令位置１が移動終了位置に一致しかつ応答速度ｖｒが予め定める基準値ｖｒｃ以下になるまでの期間における速度フィードバックゲインの値Ａと、それ以降の期間における速度フィードバックゲインの値Ｂとを、互いに異なる値にする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定める時間が経過する毎に、その時点における制御対象の位置を応答位置として検出し、指令位置と最新の応答位置とで決まる目標速度と、最新の応答位置とこれよりも前の応答位置とで決まる応答速度に係数を乗算した補償値と、を加算して指令速度とし、この指令速度により制御対象を移動させるフィードバック制御方法において、
前記制御対象が移動開始位置にある時から前記指令位置が移動終了位置に一致しかつ前記応答速度が予め定める値以下になるまでの期間における前記係数の値と、それ以降の期間における前記係数の値とを、互いに異なる値とすることを特徴とするフィードバック制御方法。
【請求項２】
指令位置を出力する手段と、制御対象を駆動する駆動装置と、前記制御対象の位置を検出する位置検出手段と、を備え、請求項１に記載のフィードバック制御方法により前記駆動装置を制御して、前記制御対象を前記移動終了位置に位置決めすることを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御対象を移動開始位置から移動終了位置まで移動させる場合におけるフィードバック制御方法およびこのフィードバック制御方法を用いて加工を行う加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフィードバック制御方法には、予め定める時間が経過する毎に、その時の制御対象の位置を応答位置として検出し、指令位置と最新の応答位置との偏差に係数（位置ループゲイン）を乗算した値を指令速度とするものがある。このように制御する場合、指令位置と応答位置の時間的な変化は図４に示すものとなり、指令位置が移動終了位置（以下、「終点」という。）に達した後、応答位置すなわち制御対象は、終点の前後を振動しながら徐々に終点に到達する。このため、例えばプリント基板に穴を加工する場合、ドリルの位置決めに時間を要し、加工能率を向上させることができない。
【０００３】
図５は、制御対象が終点の前後で振動することを防止するため、速度フィードバック補償を行うようにしたフィードバック制御系のブロック線図である。
【０００４】
同図において、減算器２の入力側は、図示を省略する加工装置の制御部と位置検出器８の出力側に接続され、出力側は微分器３の入力側に接続されている。減算器４の入力側は微分器３と乗算器１０の出力側に接続され、出力側はアンプ５の入力側に接続されている。アンプ５の出力側はモータ６に接続されている。制御対象７はモータ６に接続されている。位置検出器８の出力側は減算器２と微分器９の入力側に接続されている。微分器９の出力側は乗算器１０の入力側に接続され、乗算器１０の出力側は減算器４の入力側に接続されている。
【０００５】
以上の構成において、図示を省略する加工装置の制御部は、加工プログラム等を介して指示された始点と終点の座標情報、移動速度の最大値および移動加速度等の値に基づき、予め定められた時間が経過する毎に次の目標値（指令位置）を演算し、求めた位置を指令位置１として出力する。
【０００６】
加工装置の制御部から出力された指令位置１と位置検出器８で検出されたモータ６の回転角度すなわち制御対象７の応答位置との偏差ｅは、微分器３により目標速度ｆに変換される。そして、目標速度ｆと乗算器１０から出力された補償値ｇとの偏差ｈがアンプ５に入力されてモータ６を駆動し、制御対象７を指令速度ｖｓで移動させる。位置検出器８は指定された時間毎にその時の制御対象７の位置を応答位置とする。微分器９は最新の応答位置とその１つ前の応答位置とから制御対象７の応答速度ｖｒを求める。乗算器１０は微分器９から出力された応答速度ｖｒに予め定められた係数（速度フィードバックゲイン）を乗じた補償値ｇを減算器４に出力する。
【０００７】
図６は速度フィードバック補償を行った場合の指令位置と応答位置の時間的な変化を示す図である。同図に示すように、指令位置が終点に達した後、制御対象はほとんど振動することなく、速やかに終点に到達する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、速度フィードバック補償を行うフィードバック制御の場合、以下のような問題点がある。すなわち、制御対象を終点から±Ｄの範囲内に速やかに位置決めしようとして速度フィードバックゲインの値を大きくすると、制御対象が移動する間中速度フィードバック補償がなされるため、図７に示すように、指令位置に対する応答位置の追従性が悪く、移動開始位置（以下、「始点」という。）から指令位置が終点に達するまでの移動速度が遅くなり、指令位置が終点に到達してから応答位置が終点に到達するまでの時間Ｔが図６の場合に比べて長くなる。この結果、作業能率を向上させることができない。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、制御対象が始点にある時から終点に到達するまでの移動速度を向上させると共に、制御対象が終点近傍で振動しないようにして、制御対象を速やかに終点に位置決めすることができるフィードバック制御方法および加工装置を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の第一の手段は、予め定める時間が経過する毎に、その時点における制御対象の位置を応答位置として検出し、指令位置と最新の応答位置とで決まる目標速度と、最新の応答位置とこれよりも前の応答位置とで決まる応答速度に係数を乗算した補償値と、を加算して指令速度とし、この指令速度により制御対象を移動させるフィードバック制御方法において、　前記制御対象が移動開始位置にある時から前記指令位置が移動終了位置に一致しかつ前記応答速度が予め定める値以下になるまでの期間における前記係数の値と、それ以降の期間における前記係数の値とを、互いに異なる値とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第二の手段は、加工装置として、指令位置を出力する手段と、制御対象を駆動する駆動装置と、前記制御対象の位置を検出する位置検出手段と、を備え、請求項１に記載のフィードバック制御方法により前記駆動装置を制御して、前記制御対象を前記移動終了位置に位置決めすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係るフィードバック制御系のブロック線図であり、図５と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。同図において、比較器２０は図示を省略する加工装置の制御部と減算器２との間に配置され、第１のスイッチ２１を切り替える。スイッチ２１の端子ｃ１は微分器９の出力側に接続され、端子ａ１は第２のスイッチ２２の端子ｃ２に、端子ｂ１は比較器２３の入力側に接続されている。比較器２３の出力側はスイッチ２２の端子ｃ２に接続されている。スイッチ２２の端子ａ２は乗算器１０の入力側に、端子ｂ２は乗算器２４の入力側に、それぞれ接続されている。第２のスイッチ２２は比較器２３によって切り替えられる。乗算器１０と乗算器２４の出力側は、それぞれ減算器４の入力側に接続されている。ここで、乗算器１０の速度フィードバックゲインの値はＡ、また、乗算器２４の速度フィードバックゲインの値はＢである。
【００１４】
次に、この実施形態の動作を説明する。なお、移動方向はｘ方向であり、始点のｘ座標は正、終点のｘ座標は０であるとする。
【００１５】
図２は、本発明における速度フィードバックゲインの設定手順を示すフローチャートであり、図３は、本発明における応答速度の時間的な変化と速度ｖｒｃおよびスイッチ２１，２２の切り替えタイミングを示す図である。なお、加工装置の制御部は、移動開始を指令するのに先立ち、スイッチ２１の端子ｃ１を端子ａ１に、スイッチ２２の端子ｃ２を端子ａ２に、それぞれ接続する。また、比較器２０，２３に比較基準値を設定しておく。
【００１６】
移動開始が指令されると、予め定められた時間毎に比較器２０は指令位置１の座標ｘを参照し（手順Ｓ１０）、ｘ≦０の場合はスイッチ２１の端子ｃ１を端子ｂ１に接続し（手順Ｓ２０）、その他の場合は処理を終了する。この結果、ｘ＞０の間、速度フィードバックゲインの値としてＡが採用される。なお、ｘ＝０になると（図３における時刻ｔ１）、指令速度は０になる。
【００１７】
スイッチ２１の端子ｃ１が端子ｂ１に接続されると、比較器２３が動作を開始する。比較器２３は、微分器９から出力された応答速度ｖｒと予め設定された基準値ｖｒｃとを比較し、ｖｒ≦ｖｒｃの場合はスイッチ２２の端子ｃ２を端子ｂ２に接続し、その他の場合は手順Ｓ３０の処理を行い（手順Ｓ３０、Ｓ４０）、処理を終了する。この結果、ｖｒ＞ｖｒｃの間、速度フィードバックゲインの値としてＡが採用され、スイッチ２２の端子ｃ２と端子ｂ２が接続されると、速度フィードバックゲインの値としてＢが採用される。
【００１８】
このように制御すると、移動開始点から指令位置が終点に達しかつ応答速度が予め定められた値（ｖｒｃ）になるまでの間、速度フィードバック補償の影響が非常に小さいため、制御対象は速やかに移動する。そして、指令位置が終点に一致しかつ応答速度が指定値以下になった後は、速度フィードバック補償の影響が大きく、制御対象は終点の前後で振動することなく速やかに終点に到達する。
【００１９】
なお、速度フィードバックゲインＡの値は、０であってもよい。
【００２０】
また、基準値ｖｒｃは、実験等により、制御対象の質量や移動速度の最大値および移動加速度等の値に応じて最適な値（例えば、応答位置が最初に終点に到達した時の応答速度）を選定すればよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動開始位置から指令位置が終点に一致し応答速度が指定値以下になるまでの場合とそれ以降で速度フイードバツクゲインを切替えるので、制御対象が始点にある時から終点に到達するまでの移動速度を向上させると共に、制御対象が終点近傍で振動しないようにして、制御対象を速やかに終点に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフィードバック制御系のブロック線図である。
【図２】本発明における速度フィードバックゲインの設定手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明における応答速度の時間的な変化を示す図である。
【図４】従来の指令位置と応答位置の時間的な変化を示す説明図である。
【図５】従来のフィードバック制御系のブロック線図である。
【図６】従来の速度フィードバック補償による指令位置と応答位置の時間的な変化を示す図である。
【図７】従来の他の速度フィードバック補償による指令位置と応答位置の時間的な変化を示す図である。
【符号の説明】
１　指令位置
７　制御対象
Ａ　速度フィードバックゲインの値
Ｂ　速度フィードバックゲインの値
ｖｒ　応答速度
ｖｒｃ　基準値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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