KR970005566B1 - 백클래시(Backlash) 가속 제어 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

백클래시(Backlash) 가속 제어 방법

공작기계에서 테이블 등을 구동하는 서어보 모터의 구동방향을 반전시킬 때 이송 나사의 백클래시나 마찰의 영향 때문에 기계의 피구동부는 즉석으로는 반전할 수가 없다. 그 때문에 공작기계로 윤곽 가공을 하고 있을 때 이송 축의 이동방향이 반전하면 공작물의 가공면에 돌기가 생긴다. 예를 들면, X, Y 양축 평면 상에서 공작물에 원호 절삭을 하고 있을 때 X축을 플러스 방향, Y축을 마이너스 방향으로 이동시킬 경우에 상한이 바뀌어져서 Y축은 그대로 마이너스 방향으로 구동하고 X축을 마이너스 방향으로 구동하도록 전환하면 Y축은 지금까지와 같은 속도로 절삭이 이루어지나 X축은 위치 편차가 0이 되므로 토그 지령치가 적어지고, 마찰에 의해 서어보 모터는 즉석으로는 반전할 수가 없고, 또 테이블을 이송하는 이송 나사의 백클래시에 의해 테이블의 이동도 즉석으로 반전할 수 없으므로 X축 방향의 공작물의 이동은 이동 지령에 추종할 수 없어 늦어지게 된다. 그 결과, 절삭 원호면에 돌기가 생긴다.

이 돌기를 없애기 위해, 혹은 줄이기 위해, 예를 들면 일본국 특개평 4-8451호에 개시된 바와 같이 이동방향의 반전시에 위치 편차에 위치의 백클래시 보정을 함과 동시에, 위치 편차가 반전할 때에 속도지령에 적당한 값(가속량)을 가하여 서어보모터의 반전 방향으로 가속을 하여 상한 돌기를 줄이는, 이른바 백클래시 가공이 이루어지고 있다.

또한, 공작기계의 서어보 모터계에서 위치 편차량을 저감시키기 위하여 피드 포워드 제어가 이루어지고 있다. 특히 공작기계에서 고속절삭을 하는 경우에 서어보계의 추종 지연에 따른 형상 오차가 생긴다. 이 형상 오차를 적게 하기 위하여 본 출원인이 앞서 출원한 일본국 특원평 2-301154호에 제시되어 있는 바와 같이 수지제어 장치로부터 출력되는 이동지령에 대해서 스무싱(smoothing) 처리를 하여 피드 포워드량을 구하고, 이 피드 포워드량을 위치 편차에 포지션 게인(position gain)을 곱해서 얻어지는 위치 루우프의 출력인 속도지령에 가산해서 보정된 속도 지령을 구하고 이 속도지령으로 속도 루프의 처리를 하는 피드 포워드 제어도 개발되어 있다.

이 피드 포워드 제어를 제4도를 참조하여 설명한다. DDA(Digital Differential Analyzer)(10)는 CNC(컴퓨터 내장의 수치 제어장치)에서 분배 주기마다 이송되어 오는 이동 지령 Mcmd를 위치·속도 루프처리 주기 마다의 이동지령으로 분할한다. 에러 카운터(error counter)(11)는 DDA(10)로부터 출력되는 이동지령으로부터 위치의 피드백량 Pfb를 뺀 값을 가산하여 위치 편차를 구한다. 요소(12)는 에러카운터(11)에 기억된 위치 편차에 포지션 게인 Kp를 곱해서 속도 지령을 구한다. 13은 속도루프의 항, 14는 적분항으로서 서어보 모터의 속도를 적분하여 위치를 구한다. 또 피드 포워드 제어를 하기 위한 진척요소(15)는 DDA(10)로부터 출력되는 이동 지령을 위치·속도 루우프 처리 주기의 d 주기만큼 진척시키는 항이다. 스무싱 회로(16)는 평균치를 구하는 처리를 실시한다. 17은 스무싱 처리로 출력되는 값에 피드 포워드 계수 α를 곱하여 피드 포워드량을 구하는 항이다.

상기 피드 포워드량을 위치편차에 포지션 게인 Kp를 곱해서 얻어진 속도 지령에 가산하고, 피드 포워드 제어에 의하여 보정된 속도 지령 Vcmd를 구하고 이 속도 지령 Vcmd에서 속도 루프는 처리를 행한다.

상술한 바와 같은 서어보계에서 서어보 모터를 제어하는 경우에 피드 포워드계수 α가 1에 가까운 값이면, 속도 지령 Vcmd는 피드 포워드 제어에 의해 작성되는 지령이 대부분을 점하고, 위치 편차는 거의 0이 된다. 더구나 피드 포워드에 의한 지령쪽이 위상이 앞서 있으므로 위치 편차의 위상은 늦어지게 된다. 또, 피드 포워드 계수 α가 1에 가까운 값이면, 이동 지령에 대하여 모터의 위치는 거의 지연이 없어진다. 그 결과, 위치 편차는 거의 0에 가깝고 또 위치 지연이 없으므로 이동 방향 반전시의 백클래시 가속 보정의 타이밍을 위치 편차로부터 판단하기가 어렵다. 또한, 이동 지령에 대해서 모터의 실제의 위치는 지연이 없어지므로 CNC의 분배주기가 길면 (통상, 위치·속도 루프 처리 주기 보다 분배주기가 같다) 가공의 프로그램 개시위치(제5a도, 제5b도에 예시하는 위치 a1)에 의해 백클래시 가속 보정의 개시 타이밍에 산포가 생긴다.

제5a도 및 제5b도는 원호 절삭을 하는 경우의 예를 나타내며, 분배 주기마다의 각 이동 지령에 따른 위치가 각각 a1, a2, a3, a4일 경우에 분배 주기의 이동 지령의 상황에 따라, 제5a도에 나타낸 바와 같이 실제로 가공하고자 하는 원호에 대하여 Y축의 이동 방향이 반전하는 위치가 반전하여야 할 위치보다 앞의 위치 a2가 되는 경우와, 제5b도에 나타낸 바와 같이 반전하여야 할 위치보다 뒤인 a3의 위치에서 이동 지령이 반전하는 경우가 생긴다. 피드 포워드 계수 α가 0에 가까운 값으로서 피드 포워드에 의한 영향이 적을 경우에는 위치 편차는 수 10msec(약 1/Kp에 대응하는 값) 늦어지므로 상기 산포는 이 지연에 의해 흡수되어 문제가 없으나, 피드 포워드 계수 α가 1에 가까운 값이면 지령에 대하여 실제 위치의 지연이 거의 없어지므로 위치 편차의 반전시에 백클래시 가속 보정을 하면 오차를 증대시키게 된다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 피드 포워드 계수가 1에 가까운 경우라도 이동 방향이 변하는 위치를 보다 정확히 파악하여 백클래시 가속 보정을 개시해서 가공 정밀도를 향상시키는데 있다.

본 발명의 백클래시 가속 제어 방법은 위치·속도 루프 처리 주기와 이 주기의 전후 수 주기의 이동 지령의 평균치를 구하는 스무싱 처리를 하여 피드 포워드량을 구하고, 상기 피드 포워드량을 사용하여 피드 포워드 제어를 하며, 상기 피드 포워드량의 정부(正負)의 반전시, 또는 위치 편차에 포지션 게인을 곱한 값에 상기 피드 포워드량을 가산하여 얻어지는 속도 지령의 정부의 반전시에 백클래시 가속 보정을 개시하는 각 스텝을 갖춘다.

피드 포워드 계수 α의 값이 1에 가까워지면 위치 편차는 거의 0이 되고, 피드 포워드량으로 보정된 지령 Vcmd는 피드 포워드량에 의한 것이 대부분을 점하게 되므로 피드 포워드량의 부호 반전 위치를 백클래시 가속 보정 개시 시점으로 하면 보다 정확히 백클래시 가속보정을 할 수가 있다. 또 피드 포워드량에 의해 보정된 속도 지령 Vcmd의 부호의 반전시를 백클래시 가속 보정 개시시로 하여도 좋다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

제4도에 나타내는 서어보계의 피드 포워드 제어에서 진척 요소(15), 스무싱 처리요소(16), 피드 포워드 계수 α의 항(17)에 의해 구해지는 피드 포워드량 FFO는 다음 식(1)에 의해 구해진다.

FFO =α·Z^d·(1＋Z^-1＋Z^-2＋…＋Z^-(N-1)·

(DDA 데이터)/N ……………………………………… (1)

여기에서 N=(분배 주기/위치·속도 루프 처리 주기), DDA데이터는 위치·속도 루프 처리 주기에 있어서의 이동 지령이다.

예를 들면 피드 포워드 계수 α를 1, 분배 주기를 8m sec, 위치 속도·루프 주기를 1m sec로 하면, 그리고 진척 요소(15)에 의한 진척량은 분배 주기의 약 1/2주기가 취해지므로 상기 진척 요소(15)의 d는 4 또는 3의 값이며, 예를들어 d=3으로 하면 식 (1)은 다음 식 (2)가 된다.

FFO =(Z3＋Z2＋Z1＋1＋Z-1＋Z-2＋Z-3＋Z-4)·

(DDA 데이터)/8 …………………………………………… (2)

즉, 피드 포워드량 FFO는 그 위치·속도 루프 처리 주기의 이동 지령(DDA 데이터)를 중심으로 전후 합쳐 N개의 이동 지령(DDA 데이터)의 평균치 계수 α를 곱한 값이다.

그 결과 피드 포워드량 FFO에는 위치·속도 루프 처리의 이동 지령보다도 선행된 이동 지령의 요소를 포함하게 된다.

그리고 처음의 분배주기에서 8×8의 이동 지령이 CNC로부터 출력되어 다음 분배 주기에서 -16×8의 이동 지령이 출력되었다 하면 위치·속도 루푸 처리 주기 마다의 이동 지령은 처음의 분배 주기 동안에는 8, 다음 분배주기 동안에는 -16으로 되며, 이것은 제6도 중에 P로 나타나 있다.

한편, 상기 식 (2)으로 구해진 피드 포워드량 FFO는 제6도 중에서 사선을 써서 나타낸 부분 Q와 같이 된다.

제6도에 나타낸 바와 같이 분배 주기의 이동 지령의 정부를 나타내는 부호의 반전시는 Tn이며, 피드 포워드량 FFO의 정부를 나타내는 부호의 반전시는 Ts이다.

그리고 연속계로 생각하면 그때의 부호 반전시(방향 반전시)는 Tc이며, 피드 포워드량 FFO의 부호 반전시 Ts쪽이 분배 주기의 이동 지령의 부호 반전시 Tn보다 연속계의 부호 반전시에 가까워 보다 정확히 이동 방향의 반전시를 표시하고 있다.

제7도는 본 발명 방법을 실시하는 공작기계의 서어보 모터 제어의 요부 블록도이다.

제7도중 공유 메모리(21)는 공작기계를 제어하는 CNC(20)로부터 출력되는 서어보 모터(24)로의 각종 지령 등을 수신하여 디지털 서어보 회로(22)의 프로세서에 받아 넘긴다.

디지털 서어보 회로(22)는 프로세서, ROM, RAM을 갖추고 프로세서에 의해 서어보 모터(24)의 위치, 속도, 전류 제어 등을 한다.

서어보 앰프(23)는 트랜지스터 인버터 등으로 구성되고, 서어보 모터(24)는 공작기계의 이송 축을 구동한다.

위치 검출기로서 기능하는 펄스 코더(25)는 서어보 모터(24)의 회전 위치를 검출하여 디지털 서어보 회로(22)에 피드 백한다.

또 제7도에는 1축의 서어보 모터, 서어보 앰프 등만이 나타내어지고 있다.

제1도, 제2도 및 제3도는 상기 디지털 서어보 회로(22)의 CPU가 실시하는 피드 포워드 처리의 플로우 챠트를 나타내며, 제1도는 각 분배 주기마다의 처리, 제2도, 제3도는 각 위치·속도 루프 처리 주기마다의 피드 포워드 처리 및 백클래시 가속 보정의 플로우챠트이다.

또 피드 포워드 처리 이외의 처리에 대해서는 종래와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

디지털 서어보 회로(22)의 CPU는 각 분배 주기마다 제1도의 처리를 실행한다.

우선 스텝 S1에서 이동 지령 Mcmd(위치·속도 루프 처리를 하는 분배 주기의 이동 지령의 다음 분배 주기에서 공급되는 이동 지령)을 공유 메모리(21)로부터 판독하여 이 이동 지령 Mcmd가 0인가 아닌가를 판단하고 0이면 스텝 S6으로 이행한다.

0이 아니면 스텝 S3으로 나아가서 상기 이동 지령 Mcmd에 레지스터 R₂에 기억되었던 전회에(1주기 전에)판독한 이동 지령을 곱해서 그 값이 부인가 아닌가를 판단한다.

즉 전회에서 판독한 이동 지령과 금회에 판독한 이동 지령의 정부가 반전하고 있는가 아닌가를 판단한다.

그리고 레지스터 Rz의 초기 설정에서 0으로 설정되어 있다.

상기의 값이 부이면 스텝 S4에서 다음 이동 지령의 정부가 반전하는 것을 나타내는 플랙 F1을 1로 세트하고, 스텝 S5에서 금회에 판독한 이동 지령 Mcmd를 레지스터 Rz에 격납한다.

또 부가 아니면(이동 지령이 반전하지 않았으면)플랙 F1을 1로 세트함이 없이 스텝 S5로 나아간다.

다음에 스텝 S6에서 레지스터 R3에 레지스터 R2에 기억되고 있는 값을, 레지스터 R2에 레지스터 R1에 기억되고 있는 값을, 레지스터 R1에 스텝 S1에서 판독한 이동 지령 Mcmd를 각각 격납한다.

후술하는 바와 같이 DDA처리를 하여 각 위치·속도 루프 처리의 이동 지령을 구하고, 이 이동 지령에 위치·속도 루프 처리를 실행한다.

스텝 S6의 처리에 의해 레지스터 R1에는 다음 회의 이동 지령 Mcmd, 레지스터 R2에는 위치·속도 루프 처리를 하는 분배 주기의 이동 지령 Mcmd, 레지스터 R3에는 전회의 이동 지령 Mcmd가 순차 기억되게 된다.

그리고 레지스터 R1∼R3에는 초기 설정에서 0이 격납되어 있다.

최후로 스텝 S7에서 카운터 C를 0으로 세트하여 그 분배 주기의 처리를 종료한다.

이하, 각 분배 주기마다 디지털 서어보 회로의 CPU는 상기 처리를 실행하고, 이동 지령 Mcmd의 부호가 반전하였을 때 플랙 F1이 1로 세트된다.

한편, 위치·속도 루프 처리에서는 그 각 주기마다 디지털 서어보 회로의 CPU는 제2도 및 제3도에 나타내는 처리를 실행한다.

우선 스텝 S11에서 카운터 C의 값이 분배 주기를 위치·속도 처리 주기로 나눈 상술한 값 N(=분배 주기/위치·속도 루프 처리 주기)의 1/2 이하인가 아닌가를 판단한다.

카운터 C의 값이 N/2 이하이면 스텝 S12에서 어큐뮬레이터 SUM에 레지스터 R2의 값으로부터 레지스터 R3의 값을 뺀 값을 가산하고, 카운터 C의 값이 N/2을 넘고 있으면 스텝 S13에서 어큐뮬레이터 SUM에 레지스터 R1의 값으로부터 레지스터 R2의 값을 뺀 값을 가산하여 스텝 S14로 이행한다.

그리고 어큘뮬레이터 SUM은 초기 설정에서 처음에는 0이 격납되어 있다.

스텝 S14에서는 상기 어큐뮬레이터 SUM의 값을 상기 분할 수 N의 자승으로 나눈 값에 피드 포워드 계수 α를 곱해서 피드 포워드량 FFO를 구한다.

여기서 제2도에서는 생략하였으나 레지스터 R2에 기억된 분배 주기의 이동 지령 Mcmd에 의거하여 DDA 처리를 하여 위치·속도 루프 처리 주기에 대한 이동 지령을 구하고, 이 이동 지령에 의거해서 위치 루프 처리를 하는 속도 지령을 구한다.

그리고 구해진 속도 지령에 상기 피드 포워드량 FFO를 가산하여 피드 포워드량 FFO에 의해 보정된 속도 지령 Vcmd를 구하고, 이 속도 지령 Vcmd에 의해 종래와 마찬가지의 속도 루프 처리가 실행되게 된다.

다음에 스텝 S15에서 카운터 C에 1을 가산한다.

그리고 DDA처리, 위치 루프 처리, 속도 루프 처리는 종래와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

상기 스텝 S1∼스텝 S15의 처리는 피드 포워드량 FFO를 구하는 처리이며, 여기서는 상술한 식 (1)의 연산에 의해 피드 포워드량 FFO를 구하지 않고 DDA에 입력되는 각 분배 주기의 이동 지령 Mcmd에 의해 구하고 있다.

그러나 양자는 실질적으로 동일하다.

그 이유를 이하 설명한다.

설명을 간단히 하기 위하여 앞서 제시한 예를 들어 설명한다.

분배 주기를 8msec, 위치·속도 루프 처리 주기를 1msec, 피드 포워드 계수 α를 1로 하고 CNC로부터 분배 주기마다 출력되는 이동 지령 Mcmd가 0,0,8×8,-16×8이었다고 한다.

스텝 S1에는 판독한 이동 지령 Mcmd의 값이 8×8일 때 레지스터 R3에는 0, R2에는 0, R1에는 8×8이 기억되게 된다.

그리고 카우터 C의 값이 N/2=4 이하일 때에는 어큐뮬레이터 SUM에는 레지스터 R2의 값으로부터 레지스터 R3의 값을 뺀 값이 가산되고(어큐뮬레이터 SUM은 초기 설정에서 처음에는 0이라고 한다), R2=R3=0이므로 어큐뮬레이터 SUM의 값은 0이며, 피드 포워드량 FFO는 0이 된다.

그 결과, 카운터 C의 값이 0, 1, 2, 3, 4까지는 피드 포워드량 FFO는 0이 된다.

그러나 카운터 C의 값이 5가 되었을 때에는 스텝 S11로부터 스텝 S13으로 이행하고 어큐뮬레이터 SUM에는 레지스터 R1의 값으로부터 레지스터 R2의 값을 뺀 값이 가산되어, 레지스터 R1은 8×8의 값, 레지스터 R2는 0를 기억하고 있으므로 어큐뮬레이터 SUM에는 8×8의 값이 기억되고 스텝 S14에서 구해지는 피드 포워드량 FFO는 1이 된다(제6도 참조).

이하 카운터 C가 보진(步進)하여 카운터 C의 값이 6, 7일 때에는 피드 포워드량 FFO는 각각 2, 3이 된다.

그리고 카운터 C의 값이 스텝 S15에서 8이 되었을 때에는 1분배 주기가 종료하므로 스텝 S7에서 다시 0으로 세트된다.

또 이때에는 스텝 S1에서 다음의 이동 지령 Mcmd의 값 -16×8이 리드인(read in)되어 레지스터 R3에는 0, R2에는 8×8, R1에는 -16×8이 기억되게 된다.

그리고 카운터 C의 값이 4가 될 때까지 어큐뮬레이터 SUM에는 레지스터 R2의 값이 8×8이 가산되고(R3=0), C=0,1,2,3,4일 때 피드 포워드량 FFO는 각각 4,5,6,7,8이 된다.

또 카운터 C의 값이 4일 때 어큐뮬레이터 SUM에는 「8×8」×8의 값이 기억되어 있고, 카운터 C가 5가 되어 스텝 S11로부터 스텝 S13으로 나아갔을 때는 어큐뮬레이터 SUM에는 이 값 「8×8」×8에 레지스터 R1에 기억되었던 -16×8의 값이 가산되고 레지스터 R2의 값 8×8이 감산된다.

그 결과, 스텝 S14에서 피드 포워드량 FFO는 FFO=(8×8×8-16×8-8×8)/8×8=5가 된다.

이하 카운터 C의 값이 6, 7일때는 피드 포워드량 FFO는 각각 2, -1이 된다.

이하 상술한 처리를 함으로써 제2도에 나타낸 상태와 동일한 상태가 생겨 식 (1)의 연산을 했을 때와 동일하게 된다.

다시 제2도에 나타내는 처리의 설명에 되돌아간다.

스텝 S15로부터 스텝 S16으로 나아가서 플랙 F1이 1인가 아닌가를 판단한다.

스텝 S4에서 플랙 F1이 1로 설정되어 있지 않으면(이동 지령의 정부의 반전이 없으면)스텝 S16으로부터 스텝 S21로 나아가서 백클래시 가속시에 1로 세트되는 플랙 F2가 1인가 아닌가를 판단한다.

플랙 F2가 1 아니면(후술하는 바와 같이 방향 반전이 생기지 않는 한 이 플랙 F2는 1로 세트되지 않는다)스텝 S26으로 나아가서 백클래시 가속시간을 계수하는 카운터 D가 0이하인가 아닌가를 판단하고, 이 카운터 D가 0이면(후술하는 바와 같이 백클래시 가속 지령이 출력되어 있지 않으면 이 카운터 D는 0이다)피드 포워드 처리 백클래시 처리를 종료한다.

한편, 스텝 S1에서 판독한 다음 회의 이동 지령 Mcmd와 레지스터 Rz에 기억된 이동 지령의 정부가 반전하고 스텝 S4에서 플랙 F1이 1로 세트되었을 때는 스텝 S16으로부터 스텝 S17로 이행한다.

스텝 S17에서는 레지스터 R1에 기억된 이동 지령이 정인가 부인가에 따라 방향 반전이 정으로부터 부로 변화하였던가, 부로부터 정으로 변하하였던가를 판단하여, 레지스터 R1의 값이 부이면 정으로부터 부로 변화한 것으로 하여 스텝 S18로 이행항다.

또, 레지스터 R1의 값이 정이면 스텝 S19로 이행한다.

그리고 스텝 S18에서는 스텝 S14에서 산출된 피드 포워드량 FFO가 0이하인가 아닌가를 판단하여, 0 이하가 아니면 스텝 S21로 이행하여 상술한 처리를 하고 백클래시 가속 보정을 개시하지 않는다.

또 스텝 S19에서는 피드포워드량 FFO가 0 이상이 아니면 스텝 S21로 나아가 상술과 마찬가지로 백클래시 가속 보정을 개시하지 않는다.

즉 제6도에 나타낸 바와 같이 판독한 다음 회의 이동 지령의 부호가 반전하였다 해도 피드 포어드량 FFO는 즉시 반전하지 않아 백클래시 가속 보정은 개시되지 않는다.

스텝 S12의 처리로부터도 명백한 바와 같이 분배 주기의 반 주기에 대응하는 위치·속도 루프 처리 주기의 수 (N/2)까지는 반전한 이동 지령은 피드 포워드량 FFO의 산출에는 영향을 미치지 않으므로 적어도 N/2회의 위치·속도 루프 처리 주기 동안에는 피드 포워드량 FFO의 부호는 반전하지 않는다.

예를 들면 제6도에 나타낸 바와 같이 다음 회의 이동 지령 Mcmd의 부호가 부로 반전하여도 처음의 위치·속도 루프 처리의 수 주기는 피드 포워드량 FFO의 부호가 반전하지 않는다.

그러나 스텝 S18, S19에서 피드 포워드량 FFO가 '0, 또는 정부가 반전하였다고 판단되면 스텝 S20에서 플랙 F2를 1로 세트한다.

플랙 F2가 1로 세트되었으므로 스텝 S21로부터 스텝 S22로 이행하고 카운터 D에 설정되어 있는 백클래시 가속 보정 시간에 대응하는 값 A를 세트함과 동시에 스텝 S23에서 플랙 F2를 0으로 세트한다.

다음의 스텝 S24에서는 설정되어 있는 백클래시 가속 보정량을 출력하고 피드 포워드량 FFO로 보정된 속도 지령 Vcmd에 이 백클래시 가속 보정량을 가산하고, 스텝 S25에서 카운터 D로부터 1을 감산해서 그 주기의 이 피드 포워드 제어 및 백클래시 가속 보정 제어를 종료한다.

다음의 위치·속도 루프 처리 주기로부터는 플랙 F1, F2가 0으로 세트되어 있으므로 스텝 S11∼S15, S16, S21의 처리를 하여 스텝 S26으로 나아가고, 카운터 D가 0이 될 때까지, 즉 설정된 백클래시 가속 보정시간이 경과할 때까지 스텝 S24, S25의 처리를 하여 백클래시 가속 보정을 한다.

그리고 카운터 D가 0이 되면 이후는 백클래시 가속 보정을 하지 않는다.

이상의 처리를 되풀이함으로써 백클래시 가속 보정의 개시는 피드 포워드량 FFO의 정부를 나타내는 부호가 반전하였을 때 이루어지므로 최적한 위치에서 백클래시 가속 보정이 실행된다.

또 상술한 바와 같이 피드 포워드 계수 α가 1에 가까운 값일 때는 속도 루프 처리에 입력되는 속도 지령 Vcmd는 피드 포워드에 의한 지령치가 대부분을 점하게 되므로 피드 포워드량 FFO의 정부를 나타내는 부호 반전 대신에 상기 속도 지령 Vcmd의 정부를 나타내는 부호의 반전을 검출하여 반전한 때를 백클래시 가속 보정 개시시로 하여도 좋으며, 이 경우에 스텝 S18, S19의 판단은 상기 속도 지령 Vcmd의 값과 0과 비교되어진다.

제8도는 CNC로부터 출력되는 이동 지령과 피드 포워드량의 값이 정부 반전시를 비교하기 위한 예를 든 것이며, 반경 16mm의 원을 속도 4,000mm/min, 분배 주기 8msec, 위치·속도 루프 처리 주기 1msec로 가공하는 경우의 예이다.

이 경우에 분배 주기마다의 이동 지령으로 0.53mm, 중심각으로 해서 1.9도 이동한다.

그 결과, 제8도 중에 R로 나타낸 바와 같이 이 원을 가공하는 프로그램 개시 위치에 따라 이동 방향이 반전하는 위치는 1.9도 사이에 산포하게 된다.

이에 대해서 피드 포워드는 제8도 중에 S로 나타낸 바와 같이 약 0.2도의 산포밖에 없어 보다 정확히 백클래시 가속 개시 위치를 구할 수가 있다.

본 발명은 공작기계의 이송 축을 제어하는 서어보 모터의 제어에 피드 포워드 제어를 실시하는 서어보계를 사용한 경우에 피드 포워드량의 정부 반전시, 또는 이 피드 포워드량으로 보정된 속도 지령의 정부 반전시를 백클래시 가속 보정 개시시로 함으로써 분배된 이동 지령의 방향 반전의 변동을 흡수하여 보다 정확한 위치로부터 백클래시 가속 보정을 실시할 수 있다.

본 발명은 공작기계의 테이블 등의 이송 축을 구동하는 서어보 모터의 제어방법에 관한 것이며, 특히 이송 축의 이동방향이 반전할 때의 백클래시 가속 보정에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 방법에 의한 피드 포워드(feed forward) 및 백클래시 가속 보정을 하기 위하여 분배주기마다 디지털 서어보 회로의 프로세서가 실시하는 처리의 플로우 챠트.

제2도는 디지털 서어보 회로의 프로세서가 위치·속도 루프 처리 주기마다 실시하는 피드 포워드 및 백클래시 가속 보정 처리의 플로우 챠트의 일부 도면.

제3도는 제2도의 계속.

제4도는 피드 포워드 제어를 하는 서어보계의 블록도.

제5도는 이동 방향 반전의 산포(散布)를 설명하는 설명도.

제6도는 이동 지령과 피드 포워드량과의 관계를 설명하는 설명도.

제7도는 본 발명의 방법을 실시하는 디지털 서어보계의 블록도.

제8도는 원호 가공의 일례에서 반향 반전의 산포의 예를 나타내는 설명도.

Claims (6)

1. 서어보 모터로 구동되는 공작기계의 이송 축의 이동 방향의 반전할 때에 실시하는 백클래시 가속 제어 방법으로서, 위치·속도 루프 처리 주기와 이 주기 전후 수 주기의 이동 지령의 평균치를 구하는 스무싱 처리를 하여 피드 포워드량을 구하고, 상기 피드 포워드량을 사용하여 피드 포워드 제어를 하며, 상기 피드 포워드량의 값의 정부가 반전하였을때에 백클래시 가속 보정을 개시하는 백클래시 가속 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 스무싱 처리는 위치·속도 루프 처리를 하는 주기의 이동 지령을 중심으로 한 그 전후의 위치·속도 루프 주기의 이동 지령중 분배 주기에 대응하는 수의 위치·속도 루프 주기의 이동 지령의 평균을 구하는 것으로 이루어지며, 상기 피드 포워드량은 상기 스무싱 처리로 구해진 이동 지령의 평균치에 피드 포워드 계수를 곱해서 구해지는 백클래시 가속 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 피드 포워드량은 위치·속도 루프 처리를 하는 분배 주기의 이동 지령, 다음 회의 분배 주기에서 공급되는 이동 지령, 및 전회의 분배 주기에서 공급된 이동 지령을 사용하여 구해지는 백클래시 가속 제어 방법.
4. 서어보 모터로 구동되는 공작기계의 이송 축의 이동 방향이 반전 할때에 실시되는 백클래시 가속 제어 방법으로서, 수치 제어 장치로부터의 이동 지령에 스무싱 처리를 하여 피드 포워드량을 구하고, 상기 피드 포워드량을 사용하여 피드 포워드 제어를 하며, 위치 편차에 포지션 게인을 곱한 값에 상기 피드 포워드량을 가산하여 속도 지령을 구하고, 상기 속도 지령의 값의 정부가 반전했을 때에 백클래시 가속 보정을 개시하는 백클래시 가속 제어 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 스무싱 처리는 위치·속도 루프 처리를 하는 주기의 이동 지령을 중심으로 한 그 전후 위치·속도 루프 주기의 이동 지령중 분배 주기에 대응하는 수치 위치·속도 루프 주기의 이동 지령의 평균을 구하는 것으로 이루어지며, 상기 피드 포워드량은 상기 스무싱 처리로 구해진 이동 지령의 평균치에 피드 포워드 계수를 곱해서 구해지는 백클래시 가속 제어 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 피드 포워드량은 위치·속도 루프 처리를 하는 분배 주기의 이동 지령, 다음 회의 분배 주기로 공급되는 이동 지령, 및 전회의 분배 주기에서 공급된 이동 지령을 사용하여 구해지는 백클래시 가속 제어방법.