(57)【要約】   【課題】  機械の振動を抑制し位置決め時間を短縮する方法を提供する。  【解決手段】  モータに設置したセンサからの位置信号を取り込み、位置指令信号の最終値と位置信号を比較し、位置信号が位置指令信号を越えた時刻で，インパルス状の信号を位置指令信号と逆極性に付加するので、機械系で発生する振動を打ち消し位置決めをするので位置決め時間の短縮を図ることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじやリニアモータなどの送り駆動機構を有する機械と、前記機械を動かすサーボモータと、前記サーボモータに結合され位置を検出する位置センサと、前記位置センサの位置信号をフィードバックして補償する制御ループとを備えたサーボ制御装置の振動抑制方法において、
前記位置信号を取り込み、
あらかじめ与えた位置指令信号の最終値と前記位置信号を比較処理し、
前記位置信号が前記位置指令信号を越えた時刻で，インパルス状の信号を位置指令信号の向きと逆極性で前記位置指令信号に付加するという手順で処理することを特徴とするサーボ制御装置の振動抑制方法。
【請求項２】
前記位置信号の取り込み処理は、機械に設置した位置センサから位置信号を取り前記位置信号が前記位置指令信号を越えた時刻で，インパルス状の信号を前記位置指令信号と逆極性で付加することを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置の振動抑制方法。
【請求項３】
前記信号の比較処理は、あらかじめ前記位置信号を測定して、前記位置信号が前記位置指令信号の最終値を越えた時刻でインパルス状の信号を加えた位置指令信号を生成することを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置の振動抑制方法。
【請求項４】
前記インパルス状の信号を前記位置指令信号と逆極性で付加する処理では、外部アクチュエータを設置し、インパルス状の力を付加することを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置の振動抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や半導体製造装置など指令信号を与えするサーボ制御装置の振動抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の位置制御ループをメインループとし、速度制御ループ、電流制御ループをマイナループとするサーボ制御装置では残留振動の発生を抑制するための第１の従来技術として、例えば特許文献１がある。
また、セミクローズドループに機械の振動特性と制御の遅れ特性を考慮した従来技術として、例えば特許文献２がある。
【０００３】
第１の従来技術を図７により説明する。図７において、上は速度指令信号であり、加速時間の７５％の時刻で加速度を最大とする。さらに減速時間の２５％の時刻で減速の加速度を最大とする。つまり、アームの加速開始すなわち起動から加速終了すなわち所定速度に達するまでの加速時間において、加速開始時刻から起算して、前記加速時間の７５％または約７５％の時間が経過した時刻に、加速度のピークが来るよう、アーム駆動手段への加速指令を行う。また、アームの減速開始から減速終了すなわち停止までの減速時間においては、減速開始時刻から起算して、前記減速時間の２５％または約２５％の時間が経過した時刻に、加速度の負のピークが来るように、アーム駆動手段への減速指令を行うものである。
第２の従来技術を図８により説明する。図８において、６０は前置補償部で詳細は図９に示されるが位置指令信号を機械系、駆動系、制御系のそれぞれの逆伝達関数を通して新たな位置指令信号とするものである。つまり、位置ループに与えられる位置指令の微分値
を入力変数とし、入力変数とパラメータ設定される移動機構の移動方向振動の固有振動数と減衰定数とによりフィードフォワード補償値を演算し、フィードフォワード補償値により位置ループの指令値に対してフィードフォワード補償を行うものである。また、位置ループに与えられる位置指令の微分値を入力変数とし、当該入力変数とパラメータ設定される移動機構の移動方向振動の固有振動数と減衰定数とによりフィードフォワード補償値を演算し、このフィードフォワード補償値によるフィードフォワード補償によって慣性力による移動機構の移動方向の弾性変形による機械系の誤差を補償するものである。
このように、従来のサーボ制御装置の振動抑制方法では、位置指令信号を変更して振動を抑制する、という手順がとられていた。
【特許文献１】特開２０００−７９５８３号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、第１の従来技術では、位置指令信号を変更して加速度を調整するので、位置指令曲線を作成することが困難であるという問題があった。また第２の従来技術では、機械系の特性が同定できないような場合は前置補償部を構成するのが不可能であるというような問題も抱えていた。
本発明はこのような様々な問題点に鑑みてなされたものであり、簡単に位置指令信号を変更し、機械系の振動を抑制することができるサーボ制御装置の振動抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明は、ボールねじやリニアモータなどの送り駆動機構を有する機械と、機械を動かすサーボモータと、サーボモータに結合され位置を検出する位置センサと、位置センサの出力である位置信号をフィードバックして補償する制御ループとを備えたサーボ制御装置の振動抑制方法において、位置信号を取り込み、あらかじめ与えた位置指令信号の最終値と前記位置信号を比較処理し、位置信号が位置指令信号を越えた時刻で，インパルス状の信号を位置指令信号と逆極性にして位置指令信号に付加するという手順で処理するので簡単に位置指令信号を変更し、機械系の振動を抑制することができる。
請求項２記載の本発明は、請求項１記載のサーボ制御装置の振動抑制方法の位置信号の取り込み処理において、機械に設置した位置センサから位置信号を取り込み、位置信号が位置指令信号を越えた時刻で，インパルス状の信号を位置指令信号と逆極性に付加するので簡単に位置指令信号を変更し、機械系の振動を抑制することができる。
請求項３記載の本発明は、請求項１記載のサーボ制御装置の振動抑制方法の信号の比較処理において、あらかじめ位置信号を測定して、位置信号が位置指令信号の最終値を越えた時刻でインパルス状の信号を加えた位置指令信号を生成するようにするので簡単に位置指令信号を変更し、機械系の振動を抑制することができる。
請求項４記載の本発明は、請求項１記載のサーボ制御装置の振動抑制方法のインパルス状の信号を位置指令信号と逆極性で付加する処理において、外部アクチュエータを設置し、インパルス状の力を付加するようにするので簡単に位置指令信号を変更し、機械系の振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の方法によれば、機械系で発生する振動と逆極性に力を加え、振動を打ち消すようにして位置決めをするという手順をとっているので、位置決めの際に発生する振動を抑制することができる。
また、機械系で発生する振動を直接測定し、発生する振動逆極性に動かす位置指令を作成するので、発生する振動を抑制することができる。
また、機械系の振動を測定してからインパルス状の慣性力を指令信号に加えるので、振動の発生を抑制するような動作をすることができ、サーボ制御装置の位置決め時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の方法を実施するサーボ制御装置の指令信号の図である。図１において○印部で示す指令信号切り替え点１では、負のインパルスが加えられ指令信号が変化している。また図２（ａ）は、サーボ制御装置の動作を決める元の位置指令信号である。さらに、図２（ｂ）は、本発明で加える負のインパルス信号である。両方の信号を加えることで、図１で示す本発明の位置指令信号を作成することができる。
図３（ａ）はあらかじめ位置信号を測定していない場合の実施例１のフローチャートである。図３（ａ）に基づいて本発明の手順を説明する。
（１）はじめに元の位置指令信号を作成する。
（２）位置指令信号をサーボ制御装置の位置制御系に入力する。
（３）機械の応答をリアルタイムでモニタする。
（４）位置信号が元の位置指令信号の最終値を越えた時点で負のインパルス信号を加える。
という手順になる。
図４は、本発明の制御ブロック線図である。比較部２では、位置指令信号の最終値と応答信号と比較する。指令変更部３では、位置信号が位置指令信号の最終値を越えた時点で負のインパルス状信号を指令信号に加える。
このように、機械系の振動を測定してからインパルス状の慣性力を指令信号に加えるので、振動の発生を抑制するような動作をすることができ、サーボ制御装置の位置決め時間を短縮できる。
図５は、本発明の指令信号を加えた場合の機械系の位置の応答波形である。振動が抑制されるため、位置決め後の残留振動がない。
図６は、元の位置指令信号を入力した場合の機械系の位置信号の応答波形である。位置決め後に残留振動が発生するため、位置決め時間が長くかかる。
【実施例２】
【０００９】
実施例２はサーボモータに結合された位置センサのかわりに機械に取り付けられた位置センサから位置信号を使用するもので手順は実施例１と同じである。動作波形についても実施例１と同じであるので説明は省略する。
【実施例３】
【００１０】
実施例３はあらかじめ位置信号を測定しておく場合である。処理手順を図３（ｂ）にしたがって説明する。
（１）はじめに元の位置指令信号を作成する。
（２）次に負のインパルス信号を元の位置指令信号に付加して新しい位置指令信号を生成する。
（３）次に新しい位置指令信号をサーボ制御装置の位置制御系に入力する。
という手順となる。動作波形については実施例１と同じであるので説明は省略する。
【実施例４】
【００１１】
実施例４は逆極性のインパルスを加えるのに外部にとりつけたアクチュエータを使用するものであり、手順は以下のようになる。
（１）はじめに元の位置指令信号を作成する。
（２）位置指令信号をサーボ制御装置の位置制御系に入力する。
（３）機械の応答をリアルタイムでモニタする。
（４）位置信号が元の位置指令信号の最終値を越えた時点でアクチュエータにインパルス信号を加え逆極性のトルクを発生させる。
という手順になる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明は機械が小形化・軽量化され、剛性が低下するなかで、機械を高速・高精度に動作させなければならないという市場の要求に応えるためになされたものであり、産業用機械、工作機械、ロボットなど幅広い分野で適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の方法を適用するサーボ制御装置の構成を示す位置指令信号図
【図２】本発明の位置指令信号を構成する信号図
【図３】本発明の方法の処理手順を示すフローチャート
【図４】本発明の制御ブロック線図
【図５】本発明の指令信号による位置応答
【図６】元の指令信号による位置応答
【図７】従来技術の指令信号
【図８】従来技術の制御系
【図９】従来技術の前置補償部
【符号の説明】
【００１４】
１    指令信号切り替え点
２    比較部
３    指令変更部
４    制御系
５    モータ
６    機械系
６０  従来の制御系の前置補償部
【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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【図８】
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【図９】
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