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JP3297643B2 - 送り駆動系のサーボ制御方法およびサーボ制御装置 - Google Patents

送り駆動系のサーボ制御方法およびサーボ制御装置

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JP3297643B2
JP3297643B2 JP23587098A JP23587098A JP3297643B2 JP 3297643 B2 JP3297643 B2 JP 3297643B2 JP 23587098 A JP23587098 A JP 23587098A JP 23587098 A JP23587098 A JP 23587098A JP 3297643 B2 JP3297643 B2 JP 3297643B2
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servo control
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実 濱村
定治 羽山
純 藤田
一男 長島
隆夫 伊達
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Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、送り駆動系のサ
ーボ制御方法およびサーボ制御装置に関し、特に高速高
精度加工用の工作機械における送り駆動系のサーボ制御
方法およびサーボ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】工作機械における送り駆動系のサーボ制
御は、位置ループをメインループとし、速度ループ、電
流ループをマイナループとした３重のループによってフ
ィードバック制御を行う。
【０００３】位置のフィードバック制御には、サーボモ
ータの回転角度信号を位置フィードバック信号とするセ
ミクローズドループ方式のものと、機械の実位置を検出
する位置スケールの信号を位置フィードバック信号とす
るフルクローズドループ方式のものと、セミクローズド
ループ方式とフルクローズドループ方式とを組み合わせ
たハイブリッド制御方式のものとが知られている。
【０００４】フルクローズドループ方式のものでは、送
り駆動系（機械系）の一切の誤差が制御ループ内に置か
れるから、高い精度が期待できるが、しかし、制御ルー
プ内に多くの非線形要素を含むことになり、不安定にな
りやすいから、動作を安定にするためには、応答性を犠
牲にせざるを得ない。
【０００５】これに対して、セミクローズドループ方式
のものでは、複雑な機械系の挙動が制御ループ内に直接
に入らないため、安定性を保って応答を速めることがで
きるが、送り駆動系（機械系）の一切の誤差が制御ルー
プ外に置かれるから、この誤差を補償することはできな
い。このことは、ハイブリッド制御方式のものでも、同
等で、送り移動中には誤差を生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような制御特性
により、一般に、高速高精度加工用の工作機械における
送り駆動系のサーボ制御では、セミクローズドループ方
式あるいはハイブリッド制御方式のものが多く使用され
るが、セミクローズドループ方式あるいはハイブリッド
制御方式のものでは、機械系の送り移動中の誤差を補償
することができないから、加工経路精度（形状精度）を
高めることに対して限度がある。
【０００７】このことは、送り速度が高速化されるほど
顕著になる傾向があり、更なる機械加工の高速化、高精
度化への要求に対して、セミクローズドループ方式ある
いはハイブリッド制御方式のもので、機械系の誤差を補
償することが必要になっている。
【０００８】本発明者らは、送り速度が高速化されるほ
ど機械系の誤差が顕著になることの原因を究明すべく、
各種シミュレートを行ったところ、送り駆動系の慣性力
による弾性変形が送り速度や加減速度の高速化に伴い増
加し、機械系の誤差はこの弾性変形に起因することが高
いと云う結論を得ることができた。
【０００９】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、送り駆動系の慣性力による弾性
変形に起因する機械系の誤差を補償して高速、高精度の
機械加工が行われるように改善された送り駆動系のサー
ボ制御方法およびサーボ制御装置を提供することを目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明による送り駆動系のサーボ
制御方法は、移動機構を含む送り駆動系のサーボ制御方
法において、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
前記移動機構の移動方向振動の固有振動数と減衰定数と
により減衰補償フィードフォワード補償値を演算し、前
記位置指令の２階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前記移動機構の移動方向振動の
固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィードフォワー
ド補償値を演算し、前記減衰補償フィードフォワード補
償値および前記慣性補償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。
【００１１】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、減衰補償フィードフォワード補償値および慣性
補償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が補償され、また、この誤差
が加減速時を含めて補償される。
【００１２】請求項２に記載の発明による送り駆動系の
サーボ制御方法は、請求項１記載の発明による送り駆動
系のサーボ制御方法において、前記移動機構はサーボモ
ータの回転運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含
んでおり、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、当該入力変数とパラメータ設定される前
記送りねじ機構のねじり振動の固有振動数と減衰定数と
により減衰補償フィードフォワード補償値を演算し、前
記位置指令の２階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前記送りねじ機構のねじり振動
の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィードフォワ
ード補償値を演算し、前記減衰補償フィードフォワード
補償値および前記慣性補償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。
【００１３】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、減衰補償フィードフォワード補償値および慣性
補償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、慣性力による送りねじ機構のねじり系
の弾性変形による機械系の誤差も補償され、また、この
誤差が加減速時を含めて補償される。
【００１４】請求項３に記載の発明による送り駆動系の
サーボ制御方法は、請求項１記載の発明による送り駆動
系のサーボ制御方法において、前記移動機構はサーボモ
ータの回転運動を旋回移動に変換するウォーム歯車機構
を含んでおり、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、当該入力変数とパラメータ設定され
る前記ウォーム歯車機構のねじり振動の固有振動数と減
衰定数とにより減衰補償フィードフォワード補償値を演
算し、前記位置指令の２階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前記ウォーム歯車機構
のねじり振動の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フ
ィードフォワード補償値を演算し、前記減衰補償フィー
ドフォワード補償値および前記慣性補償フィードフォワ
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。
【００１５】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、減衰補償フィードフォワード補償値および慣性
補償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、慣性力によるウォーム歯車機構のねじ
り系の弾性変形による機械系の誤差も補償され、また、
この誤差が加減速時を含めて補償される。
【００１６】請求項４に記載の発明による送り駆動系の
サーボ制御方法は、直線移動機構を含む送り駆動系のサ
ーボ制御方法において、加速度と直線移動方向の剛性を
入力変数とし、当該入力変数とパラメータ設定される直
線移動機構の質量によって直線移動機構の直線移動方向
の弾性変形量に相応する補正値を演算し、当該補正値に
より位置指令値を補正するものである。
【００１７】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、慣性力による直線移動系の直線移動方向の弾性
変形による機械系の誤差が補償される。
【００１８】請求項５に記載の発明による送り駆動系の
サーボ制御方法は、請求項４記載の送り駆動系のサーボ
制御方法において、前記直線移動機構はサーボモータの
回転運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでお
り、角加速度および前記送りねじ機構のねじり剛性を入
力変数とし、当該入力変数とパラメータ設定される前記
直線移動機構の慣性モーメントによって送りねじ機構の
ねじり角に相応する補正値を演算し、当該補正値により
位置指令値を補正するものである。
【００１９】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、慣性力による送りねじ機構のねじり系の弾性変
形による機械系の誤差も補償される。
【００２０】請求項６に記載の発明による送り駆動系の
サーボ制御方法は、直線移動機構を含む送り駆動系のサ
ーボ制御方法において、サーボモータのトルク指令値と
直線移動方向の剛性を入力変数とし、当該入力変数によ
って直線移動機構の直線移動方向の弾性変形量に相応す
る補正値を演算し、当該補正値により位置指令値を補正
するものである。
【００２１】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、慣性力による直線移動系の直線移動方向の弾性
変形による機械系の誤差が補償される。
【００２２】請求項７に記載の発明による送り駆動系の
サーボ制御方法は、請求項６記載の送り駆動系のサーボ
制御方法において、前記直線移動機構はサーボモータの
回転運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでお
り、サーボモータのトルク指令値と前記送りねじ機構の
ねじり剛性を入力変数とし、当該入力変数によって送り
ねじ機構のねじり角に相応する補正値を演算し、当該補
正値により位置指令値を補正するものである。
【００２３】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、慣性力による送りねじ機構のねじり系の弾性変
形による機械系の誤差も補償される。
【００２４】請求項８に記載の発明による送り駆動系の
サーボ制御方法は、互いに直交する２軸の直線移動機構
を含み、２軸の直線移動機構により円弧補間を行う送り
駆動系のサーボ制御方法において、予め各軸に作用する
最大慣性トルクを実測し、当該最大慣性トルクに基づい
て各座標位置での直線移動機構の直線移動方向の弾性変
形量に相応する補正値を演算し、当該補正値により位置
指令値を補正するものである。
【００２５】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、慣性力による直線移動系の直線移動方向の弾性
変形による機械系の誤差が補償される。
【００２６】請求項９に記載の発明による送り駆動系の
サーボ制御方法は、請求項８記載の送り駆動系のサーボ
制御方法において、他方の軸の速度が零の時の自軸のト
ルクを検出し、自軸の速度が零になった時点での自軸の
トルクを検出し、その両トルクの差を最大慣性トルクと
するものである。
【００２７】この発明による送り駆動系のサーボ制御方
法では、他方の軸の速度が零の時の自軸のトルクを検出
し、自軸の速度が零になった時点での自軸のトルクを検
出し、その両トルクの差を最大慣性トルクとする。
【００２８】また、上述の目的を達成するために、請求
項１０に記載の発明による送り駆動系のサーボ制御装置
は、移動機構を含む送り駆動系のサーボ制御装置におい
て、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前記移動
機構の移動方向振動の固有振動数と減衰定数とにより減
衰補償フィードフォワード補償値を演算し、前記位置指
令の２階微分値を入力変数とし、当該入力変数とパラメ
ータ設定される前記移動機構の移動方向振動の固有振動
数の２乗値とにより慣性補償フィードフォワード補償値
を演算し、前記減衰補償フィードフォワード補償値およ
び前記慣性補償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第
一の前置補償手段を有しているものである。
【００２９】この発明による送り駆動系のサーボ制御装
置では、第一の前置補償手段が、減衰補償フィードフォ
ワード補償値および慣性補償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
償し、また、この誤差を加減速時を含めて補償する。
【００３０】請求項１１に記載の発明による送り駆動系
のサーボ制御装置は、請求項１０記載の送り駆動系のサ
ーボ制御装置において、前記移動機構はサーボモータの
回転運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでお
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、当該入力変数とパラメータ設定される前記送り
ねじ機構のねじり振動の固有振動数と減衰定数とにより
減衰補償フィードフォワード補償値を演算し、前記位置
指令の２階微分値を入力変数とし、当該入力変数とパラ
メータ設定される前記送りねじ機構のねじり振動の固有
振動数の２乗値とにより慣性補償フィードフォワード補
償値を演算し、前記減衰補償フィードフォワード補償値
および前記慣性補償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
う第二の前置補償手段を有しているものである。
【００３１】この発明による送り駆動系のサーボ制御装
置では、第二の前置補償手段が、減衰補償フィードフォ
ワード補償値および慣性補償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
送りねじ機構のねじり系の弾性変形による機械系の誤差
を補償し、また、この誤差を加減速時を含めて補償す
る。
【００３２】請求項１２に記載の発明による送り駆動系
のサーボ制御装置は、請求項１０記載の送り駆動系のサ
ーボ制御装置において、前記移動機構はサーボモータの
回転運動を旋回移動に変換するウォーム歯車機構を含ん
でおり、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、当該入力変数とパラメータ設定される前記
ウォーム歯車機構のねじり振動の固有振動数と減衰定数
とにより減衰補償フィードフォワード補償値を演算し、
前記位置指令の２階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前記ウォーム歯車機構のねじ
り振動の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィード
フォワード補償値を演算し、前記減衰補償フィードフォ
ワード補償値および前記慣性補償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
ード補償を行う第二の前置補償手段を有しているもので
ある。
【００３３】この発明による送り駆動系のサーボ制御装
置では、第二の前置補償手段が、減衰補償フィードフォ
ワード補償値および慣性補償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
ウォーム歯車機構のねじり系の弾性変形による機械系の
誤差を補償し、また、この誤差を加減速時を含めて補償
する。
【００３４】請求項１３に記載の発明による送り駆動系
のサーボ制御装置は、直線移動機構を含む送り駆動系の
サーボ制御装置において、加速度と直線移動方向の剛性
を入力変数とし、当該入力変数とパラメータ設定される
前記直線移動機構の質量によって直線移動機構の直線移
動方向の弾性変形量に相応する補正値を演算し、当該補
正値により位置指令値を補正する第一の補正手段を有し
ているものである。
【００３５】この発明による送り駆動系のサーボ制御装
置では、第一の補正手段が、慣性力による直線移動系の
直線移動方向の弾性変形による機械系の誤差を補償す
る。
【００３６】請求項１４に記載の発明による送り駆動系
のサーボ制御装置は、請求項１３記載の送り駆動系のサ
ーボ制御装置において、前記直線移動機構はサーボモー
タの回転運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含ん
でおり、角加速度および前記送りねじ機構のねじり剛性
を入力変数とし、当該入力変数とパラメータ設定される
前記直線移動機構の慣性モーメントによって送りねじ機
構のねじり角に相応する補正値を演算し、当該補正値に
より位置指令値を補正する第二の補正手段を有している
ものである。
【００３７】この発明による送り駆動系のサーボ制御装
置では、第二の補正手段が、慣性力による送りねじ機構
のねじり系の弾性変形による機械系の誤差を補償する。
【００３８】請求項１５に記載の発明による送り駆動系
のサーボ制御装置は、直線移動機構を含む送り駆動系の
サーボ制御装置において、サーボモータのトルク指令値
と直線移動方向の剛性を入力変数とし、当該入力変数に
よって直線移動機構の直線移動方向の弾性変形量に相応
する補正値を演算し、当該補正値により位置指令値を補
正する第三の補正手段を有しているものである。
【００３９】この発明による送り駆動系のサーボ制御装
置では、第三の補正手段が、慣性力による直線移動系の
直線移動方向の弾性変形による機械系の誤差を補償す
る。
【００４０】請求項１６に記載の発明による送り駆動系
のサーボ制御装置は、請求項１５記載の送り駆動系のサ
ーボ制御装置において、前記直線移動機構はサーボモー
タの回転運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含ん
でおり、サーボモータのトルク指令値と前記送りねじ機
構のねじり剛性を入力変数とし、当該入力変数によって
送りねじ機構のねじり角に相応する補正値を演算し、当
該補正値により位置指令値を補正する第四の補正手段を
有しているものである。
【００４１】この発明による送り駆動系のサーボ制御装
置では、第四の補正手段が、慣性力による送りねじ機構
のねじり系の弾性変形による機械系の誤差を補償する。
【００４２】請求項１７に記載の発明による送り駆動系
のサーボ制御装置は、互いに直交する２軸の直線移動機
構を含み、２軸によりの直線移動機構円弧補間を行う送
り駆動系のサーボ制御装置において、各軸に作用する最
大慣性トルクの実測値に基づいて各座標位置での直線移
動機構の直線移動方向の弾性変形量に相応する補正値を
演算し、当該補正値により位置ループの指令値を補正す
る補正手段を有しているものである。
【００４３】この発明による送り駆動系のサーボ制御装
置では、補正手段が、各軸に作用する最大慣性トルクの
実測値に基づいて各座標位置での直線移動機構の直線移
動方向の弾性変形量に相応する補正値を演算し、この補
正値によって位置指令値を補正し、直線移動系の直線移
動方向の弾性変形による機械系の誤差を補償する。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。
【００４５】＜一般的な送り駆動系＞ まず、図１、図２を参照してこの発明によるサーボ制御
方法が適用される一般的な送り駆動系について説明す
る。
【００４６】図１に示されている送り駆動系は、送りね
じ機構による直線移動機構を含んでいるものであり、ベ
ース部材１に固定の軸受ブラケット３に軸受部材５によ
って両端を各々回転可能に支持されたボールねじ７と、
ボールねじ７に螺合したボールねじナット９と、ボール
ねじナット９に固定連結されて図示されていない直線ガ
イドに案内されて左右方向（一つの機械座標軸方向）に
移動するワークテーブル等の送り移動体１１と、ボール
ねじ７の一端にカップリング１３により駆動連結されて
ボールねじ７を回転駆動するサーボモータ１５とにより
構成されている。
【００４７】この送り駆動系では、ボールねじ７とボー
ルねじナット９とによる送りねじ機構によってサーボモ
ータ１５の回転運動が移動体１１の直線移動に変換され
る。
【００４８】図２に示されている送り駆動系は、ウォー
ム歯車機構による回転移動機構によるものであり、回転
テーブル（図示省略）の外周部に設けられるウォームホ
イール２１、軸受部材２３によって両端を各々回転可能
に支持されたウォーム軸２５と、ウォーム軸２５に設け
られてウォームホイール２１と噛合するウォーム２７
と、歯車２９、３１によって駆動連結されてウォーム軸
２５を回転駆動するサーボモータ３３とにより構成され
ている。
【００４９】この送り駆動系では、ウォームホイール２
１とウォーム２７とによるウォーム歯車機構によってサ
ーボモータ３３の回転運動が回転テーブルの旋回移動に
変換される。
【００５０】なお、回転移動機構による送り駆動系に
は、ギヤとピニオンによるものもあり、ここでは、便宜
上、これも総括してウォーム歯車機構と云うことにす
る。
【００５１】＜実施の形態１＞ 図３はこの発明による送り駆動系のハイブリッド制御方
式のサーボ制御装置の実施の形態１を示している。
【００５２】このサーボ制御装置は、位置制御器５０
と、速度制御器８０と、電流制御器９０と、サーボモー
タ１５あるいは３３のモータ回転角度信号を出力するロ
ータリエンコーダ２０を有している。
【００５３】電流制御器９０は電流センサ３０が出力す
る電流信号を電流フィードバック信号として与えられて
電流ループゲインＧｉによる電流ループを構成する。
【００５４】速度制御器８０はロータリーエンコーダ２
０が出力するモータ回転角度信号を微分器２２によって
微分して得られるモータ角速度信号を速度フィードバッ
ク信号として与えられて、内在するローパスフィルタω
ｂ／（ωｂ＋Ｓ）と速度ループゲインＧｓにより速度ル
ープを構成する。
【００５５】位置制御器５０はロータリーエンコーダ２
０が出力するモータ回転角度信号をハイブリッド制御用
のローカットフィルタ５２を介してモータ角度位置フィ
ードバック信号として与えられて、位置ループゲインＧ
ｐによる位置ループを構成する。
【００５６】サーボモータ１５あるいは３３の回転は歯
車減速比Ｇｒを介して送りねじ７あるいはウォーム軸２
５を回転駆動する。
【００５７】図１に示されているように、サーボモータ
１５と送りねじ７とが直結されている場合には、Ｇｒ＝
１であり、この回転は、ねじり系の伝達関数を経て送り
ねじ７の回転角になる。
【００５８】送りねじ７の回転角はＬ／２πを介して直
線移動系の入力となる。なお、Ｌは送りねじのリードで
ある。
【００５９】ウォーム歯車機構の場合には、ウォーム軸
２５の回転角はＺｗ／Ｚｇを介して旋回移動系の入力と
なる。なお、Ｚｇはウォームホイールの歯数、Ｚｗはウ
ォームの条数である。また、ピニオン機構の場合には、
ピニオン軸の回転角はＺｐ／Ｚｇを介して旋回移動系の
入力となる。なお、Ｚｇはギヤの歯数、Ｚｐはピニオン
の歯数である。
【００６０】これら直線または旋回移動系はそれぞれの
伝達関数を経て機械位置が定まる。
【００６１】ウォームまたはピニオンあるいは送りねじ
の回転モーメントをＪｂ、これらを回転駆動するねじり
剛性（カップリングのねじり剛性を含む）をＫｂ、等価
回転粘性係数をＣｂとすると、ねじり振動の固有振動数
ωｎｂは（１）式により表わされ、減衰定数ζｂは
（２）式により表わされる。 ωｎｂ＝√（Ｋｂ／Ｊｂ） …（１） ζｂ＝Ｃｂ・ωｎｂ／２ …（２）
【００６２】移動機構の剛性（直線移動の場合は直線方
向の剛性であり、旋回移動の場合はねじり剛性である）
をＫａ、直線移動機構の質量をＭａ、旋回移動機構の慣
性モーメントをＪａ、これらの等価粘性係数をＣａとす
ると、移動方向の固有振動数ωｎａは（３）式または
（４）式により表わされ、減衰定数ζａは（５）式によ
り表わされる。 ωｎａ＝√（Ｋａ／Ｍａ） …（３） ωｎａ＝√（Ｋａ／Ｊａ） …（４） ζａ＝Ｃａ・ωｎａ／２ …（５）
【００６３】ねじり系の伝達関数は（６）式により表わ
され、移動系の伝達関数は（７）式により表わされる。
但し、Ｓはラプラス演算子である。 １／｛１＋２ζｂ（Ｓ／ωｎｂ）｝＋（Ｓ２／ωｎｂ２） …（６） １／｛１＋２ζａ（Ｓ／ωｎａ）｝＋（Ｓ２／ωｎａ２） …（７）
【００６４】移動系の機械位置は、リニアまたは旋回角
度スケール２４により検出され、機械位置信号として電
気系に戻される。
【００６５】前置補償器６０は、図４に示されているよ
うに、移動系の前置補償器（第一の前置補償手段）６２
と、ねじり系の前置補償器（第二の前置補償手段）６４
と、モータサーボ系の前置補償器６６を含んでいる。
【００６６】モータサーボ系の前置補償器６６は、Ｓ／
Ｇｐによるフィードフォワード補償値演算部６６ａと、
Ｓ２／（Ｇｐ・Ｇｓ）によるフィードフォワード補償部
６６ｂと、Ｓ３／（Ｇｐ・Ｇｓ・ωｂ）によるフィード
フォワード補償部６６ｃとを有する。各フィードフォワ
ード補償演算部６６ａ〜６６ｃにより演算されたフィー
ドフォワード補償値をモータ回転角指令に加算する。な
お、ωｂは速度制御器８０に内在するローパス補償フィ
ルタのコーナ周波数である。
【００６７】モータサーボ系の前置補償部６６によるフ
ィードフォワード補償によりモータサーボ系の制御の遅
れが補償され、モータサーボ系の前置補償部６６の入力
信号通りのモータの回転角度位置に制御することが可能
になる。
【００６８】ねじり系の前置補償器６４は、ねじり系の
伝達関数（６）式に基づいてフィードフォワード補償を
行なうものであり、移動系の前置補償部６２によってフ
ィードフォワード補償された位置指令を演算器６８によ
る演算によって回転指令に変換したものを入力変数と
し、この入力変数の微分値とパラメータ設定されるねじ
り減衰定数ζｂとの積の２倍値を、パラメータ設定され
るねじり固有振動数ωｎｂで除した値をフィードフォワ
ード補償値として演算する減衰補償フィードフォワード
演算部６４ａと、上述の入力変数の２階微分値をパラメ
ータ設定されるねじり固有振動数ωｂｎの２乗値で除し
た値をフィードフォワード補償値として演算する慣性補
償フィードフォワード演算部６４ｂとを並列に有し、こ
れら演算部６４ａ、６４ｂにより演算されたフィードフ
ォワード補償値を入力変数に加算するフィードフォワー
ド補償を行なう。
【００６９】ねじり系の前置補償部６４の補償結果は、
演算器６９により（１／Ｇｒ）倍されて、モータサーボ
系の前置補償部６６の入力信号となる。
【００７０】上述のねじり系の前置補償部６４によるフ
ィードフォワード補償により、ねじり系のねじり変形誤
差が補償され、ねじり系の前置補償部６４の入力変数通
りのウォームまたはピニオンあるいはボールねじの回転
角度位置に制御することが可能になる。
【００７１】リニアまたは旋回角度スケール２４によっ
て得られる機械位置信号はハイブリッド制御用のハイカ
ットフィルタ５４によりハイブリッド制御時定数Ｔの逆
数以上の周波数の信号を減衰させて、補間処理部４０に
より演算された位置信号（位置指令）から差引かれ、前
置補償部６０の入力信号、すなわち移動系前置補償部６
２の入力変数となる。
【００７２】移動系の前置補償器６２は、移動系の伝達
関数（７）式に基づいてフィードフォワード補償を行な
うものであり、上述の入力変数の微分値とパラメータ設
定される移動系減衰定数ζａとの積の２倍値をパラメー
タ設定される移動系固有振動数ωｎａで除した値をフィ
ードフォワード補償値として演算する減衰補償フィード
フォワード演算部６２ａと、入力変数の２階微分値をパ
ラメータ設定される移動系固有振動数ωｎａの２乗値で
除した値をフィードフォワード補償値として演算する慣
性補償フィードフォワード演算部６２ｂとを並列に有
し、これら演算部６２ａ、６２ｂにより演算されたフィ
ードフォワード補償値を入力変数に加算するフィードフ
ォワード補償を行なう。
【００７３】移動系の前置補償部６２によるフィードフ
ォワード補償により、移動系の移動方向の変形誤差が補
償され、移動系の前置補償部６２の入力変数、すなわち
前置補償部６０の入力信号通りの機械位置に制御するこ
とが可能になる。
【００７４】以上はハイブリッド制御の場合を説明した
が、ハイブリッド制御時定数Ｔを無限大とすれば、セミ
クローズド制御となり、ハイブリッド制御時定数Ｔをゼ
ロにすれば、フルクローズド制御となる。
【００７５】なお、より高精度な送り制御が必要な場合
には、上述のフィードフォワード補償は、移動機構のベ
ース部材１を含む移動機構の全体の移動方向振動の固有
振動数と減衰定数より、ベース部材１の弾性変形を加味
して行うことができる。
【００７６】＜実施の形態２＞ 図５はこの発明による送り駆動系のサーボ制御装置の実
施の形態２の要部を抜粋して示している。
【００７７】この実施の形態では、位置ループより前部
に補正手段７０が設けられている。補正手段７０は、送
り駆動系の直線移動系（直線運動系）の補正部７２と、
ボールねじのねじり系の補正部７４とを含んでいる。
【００７８】直線移動系の補正部（第一の補正手段）７
２は、加速度αと直線移動方向剛性Ｋａを入力変数と
し、この入力変数とパラメータ設定される直線移動機構
の質量Ｍａによって、直線移動機構の直線移動方向弾性
変形量に相応する補正値δを演算し、この補正値により
位置指令値を補正する。
【００７９】質量Ｍａは、送りトルクより計算すること
ができ、ワーク質量の変化により全移動質量が変化した
場合には、送りトルクの変化より質量Ｍａの設定値を自
動的に更新することが可能である。
【００８０】加速度αと直線移動方向剛性Ｋａは、数値
制御装置のプログラムデータの先読み、あるいは補間処
理部４０が出力する位置指令値より演算される。
【００８１】補正部７２による補正値（直線移動方向弾
性変形量δ）の演算は式（８）により行われる。 δ＝−Ｍａ・α／Ｋａ …（８）
【００８２】なお、直線補間の場合（微小ブロックの連
続による自由曲面加工）、送り速度Ｆ、各軸の送り速度
Ｆｘ，Ｆｙ，……、各軸の移動量ΔＸ，ΔＹ，……、と
すると、Ｆｘ＝Ｆ・ΔＸ／Ｐである。但し、Ｐ＝√（Δ
Ｘ２＋ΔＹ２＋……）とする。
【００８３】プログラム１ブロック間の送り速度の変化
量をΔＦｘ、時間の変化量をΔｔとすると、加速度αｘ
は式（９）で表わされる。 αｘ＝ΔＦｘ／Δｔ …（９）
【００８４】また、円弧補間の場合には、送り速度Ｆ、
円弧半径Ｒ、初期位相θ０とすると、加速度αｘは式
（１０）で表わされる。 αｘ＝−（Ｆ／６０）２／Ｒ・ｓｉｎ｛（Ｆ／６０）／Ｒ＋θ０｝…（１０）
【００８５】直線移動方向剛性Ｋａは送り軸の位置によ
る変数となる。
【００８６】この直線移動系の補正部７２による位置指
令値の補正によって、慣性力による直線移動系の直線移
動方向の弾性変形による機械系の誤差が補償され、高速
送りであっても、高い輪郭精度が得られる。
【００８７】ねじり系の補正部（第二の補正手段）７４
は、角加速度ｄω／ｄｔとねじり剛性Ｋｂを入力変数と
し、この入力変数とパラメータ設定される直線移動機構
の慣性モーメントＪ（＝Ｊｂ）によって、送りねじ機構
のねじり角γに相応する補正値を演算し、この補正値と
位置ループの指令値との差分により指令値を補正する。
【００８８】角加速度ｄω／ｄｔとねじり剛性Ｋｂは、
数値制御装置のプログラムデータの先読み、あるいは補
間処理部４０が出力する位置指令値より演算される。
【００８９】補正部７４が補正する位置指令は演算部７
６による演算によって送りねじの回転指令（直結の場
合、モータ回転角と同じ）に変換されたものと同じデメ
ンジョンのものであり、補正部７４による補正値γ（送
りねじ機構のねじり角）の演算は式（１１）により行わ
れる。 γ＝−Ｊ・（ｄω／ｄｔ）／Ｋｂ …（１１）
【００９０】直線補間の場合には、送りねじリードＬ、
加速度をαｘとすると、角加速度（ｄω／ｄｔ）ｘは式
（１２）で表わされる。但し、微小ブロックの連続によ
る自由曲面加工の場合。 （ｄω／ｄｔ）ｘ＝２π／Ｌ・αｘ …（１２）
【００９１】円弧補間の場合には、送り速度Ｆ、円弧半
径Ｒ、初期位相θ０とすると、角加速度（ｄω／ｄｔ）
ｘは式（１３）で表わされる。 (ｄω/ｄｔ)ｘ＝−２π/Ｌ(Ｆ/６０)２/Ｒ・sin{(Ｆ/６０)/Ｒ＋θ０}…(１３)
【００９２】ねじり剛性Ｋｂは送り軸の位置による変数
となる。
【００９３】この送りねじり系の補正部７４による位置
指令値の補正によって慣性力による送りねじり系の弾性
変形による機械系の誤差も加減速時も含めて補償され、
高速送りであっても、より一層、高い輪郭精度が得られ
る。
【００９４】＜実施の形態３＞ 図６はこの発明による送り駆動系のサーボ制御装置の実
施の形態３の要部を抜粋して示している。
【００９５】この実施の形態では、位置ループより前部
に補正手段１００が設けられている。補正手段１００
は、送り駆動系の直線移動系（直線運動系）の補正部１
０２と、ボールねじのねじり系の補正部１０４とを含ん
でいる。
【００９６】直線移動系の補正部（第三の補正手段）１
０２は、慣性力の代表値としてサーボモータのトルク指
令値Ｔｍと直線移動方向の剛性Ｋａを入力変数とし、こ
の入力変数によって直線移動機構の直線移動方向の弾性
変形量に相応する補正値を演算し、この補正値により位
置指令値を補正する。
【００９７】トルク指令値Ｔｍは、慣性トルクと等価で
あり、速度制御器８０が生成する電流指令値を使用する
ことができる。
【００９８】トルク指令値（慣性トルク）Ｔｍと慣性力
Ｆとの関係は式（１４）により表される。但し、Ｊは慣
性モーメント、（ｄω／ｄｔ）は角加速度である。 Ｔｍ＝−（２π／Ｌ）Ｆ ＝−Ｊ・（ｄω／ｄｔ） …（１４）
【００９９】補正部１０２による補正値（直線移動方向
弾性変形量δ）の演算は式（１５）により行われる。 δ＝（２π／Ｌ）（Ｔｍ／Ｋａ） …（１５）
【０１００】この直線移動系の補正部１０２による位置
指令値の補正によって、慣性力による直線移動系の直線
移動方向の弾性変形による機械系の誤差が補償され、高
速送りであっても、高い輪郭精度が得られる。
【０１０１】ねじり系の補正部（第四の補正手段）１０
４は、サーボモータのトルク指令値Ｔｍと送りねじ機構
のねじり剛性Ｋｂを入力変数とし、この入力変数によっ
て送りねじ機構のねじり角に相応する補正値を演算し、
この補正値により位置指令値を補正する。
【０１０２】補正部１０４が補正する位置指令は演算部
１０６による演算によって送りねじの回転指令（直結の
場合、モータ回転角と同じ）に変換されたものと同じデ
メンジョンのものであり、補正部１０４による補正値γ
（送りねじ機構のねじり角）の演算は式（１６）により
行われる。 γ＝Ｔｍ／Ｋｂ …（１６）
【０１０３】この送りねじり系の補正部１０４による位
置指令値の補正によって慣性力による送りねじり系の弾
性変形による機械系の誤差も加減速時も含めて補償さ
れ、高速送りであっても、より一層、高い輪郭精度が得
られる。
【０１０４】この実施の形態では、ワーク質量により全
移動質量が変化しても、設定値（パラメータ設定値）を
変更することなく適切な慣性力補正が行われる。
【０１０５】＜実施の形態４＞ 図７はこの発明による送り駆動系のサーボ制御装置の実
施の形態４の要部を抜粋して示している。
【０１０６】この実施の形態では、互いに直交する２軸
（Ｘ軸、Ｙ軸）の直線移動機構を含み、２軸によりの直
線移動機構円弧補間を行うものにおいて、位置ループよ
り前部に補正手段１２０が設けられている。
【０１０７】補正手段１２０は、送り駆動系の直線移動
系（直線運動系）の補正部１２２と、ボールねじのねじ
り系の補正部１２４と、各軸に作用する最大慣性トルク
の実測値Ｔｍａｘを格納するトルク実測値記憶部１２６
と、最大慣性トルクの実測値Ｔｍａｘより各座標位置で
の慣性トルクＴｓを算出する慣性トルク演算部１２８と
を有している。
【０１０８】各軸に作用する最大慣性トルクの実測値Ｔ
ｍａｘは、ＸＹ平面にて円弧補間を実行し（図８（ａ）
参照）、この円弧補間実行下において、図８（ｂ）に示
されているように、他方の軸（たとえばＹ軸）の速度が
零の時の自軸（たとえばＸ軸）のトルクＴ０を検出し、
自軸（たとえばＸ軸）の速度が零になった時点での自軸
（たとえばＸ軸）のトルクＴ１を検出し、その両トルク
の差Ｔ０−Ｔ１（絶対値）を算出することにより取得で
きる。この最大慣性トルクの実測値Ｔｍａｘは、予め取
得され、トルク実測値記憶部１２６に格納される。
【０１０９】慣性トルク演算部１２８は、式（１７）に
従って最大慣性トルクの実測値Ｔｍａｘより各座標位置
での慣性トルクＴｓを算出する。但し、Ｆは送り速度、
Ｒは円弧補間半径、ｔはスタート点よりの経過時間であ
る。 Ｔｓ＝−Ｔｍａｘ・ｓｉｎ（Ｆ／６０Ｒ）ｔ …（１７）
【０１１０】直線移動系の補正部１２２は、慣性トルク
演算部１２８にて演算された慣性トルクＴｓと直線移動
方向の剛性Ｋａを入力変数とし、この入力変数によって
直線移動機構の直線移動方向の弾性変形量に相応する補
正値を演算し、この補正値により位置指令値を補正す
る。
【０１１１】補正部１２２による補正値（直線移動方向
弾性変形量δ）の演算は式（１８）により行われる。 δ＝（２π／Ｌ）（Ｔｓ／Ｋａ） …（１８）
【０１１２】この直線移動系の補正部１２２による位置
指令値の補正によって、慣性力による直線移動系の直線
移動方向の弾性変形による機械系の誤差が補償され、高
速送りであっても、高い輪郭精度が得られる。
【０１１３】ねじり系の補正部１２４は、慣性トルク演
算部１２８にて演算された慣性トルクＴｓとと送りねじ
機構のねじり剛性Ｋｂを入力変数とし、この入力変数に
よって送りねじ機構のねじり角に相応する補正値を演算
し、この補正値により位置指令値を補正する。
【０１１４】補正部１２４が補正する位置指令は演算部
１３０による演算によって送りねじの回転指令（直結の
場合、モータ回転角と同じ）に変換されたものと同じデ
メンジョンのものであり、補正部１２４による補正値γ
（送りねじ機構のねじり角）の演算は式（１９）により
行われる。 γ＝Ｔｓ／Ｋｂ …（１９）
【０１１５】この送りねじり系の補正部１２４による位
置指令値の補正によって慣性力による送りねじり系の弾
性変形による機械系の誤差も加減速時も含めて補償さ
れ、高速送りであっても、より一層、高い輪郭精度が得
られる。
【０１１６】この実施の形態でも、ワーク質量により全
移動質量が変化しても、設定値（パラメータ設定値）を
変更することなく適切な慣性力補正が行われる。
【０１１７】＜実施の形態５＞ 図９はこの発明による送り駆動系のサーボ制御装置の実
施の形態５の要部を抜粋して示している。
【０１１８】この実施の形態では、位置ループより前部
に補正手段１４０が設けられている。補正手段１４０
は、慣性力による弾性変形を含む直線移動機構の移動体
の移動位置の算出値あるいは実測値と位置指令との差よ
り補正値εを演算し、補正値εにより位置ループの指令
値を補正する。
【０１１９】コラムがベッド上を水平移動（Ｘ軸移動）
し、コラムに設けられた主軸が上下移動（Ｚ軸移動）す
るような型式の可動コラム式の工作機械では、主軸のＸ
軸位置はコラムと云う構造体の慣性力による弾性変形の
影響を受け、この弾性変形は首振りのようなものである
ため、この弾性変形によるＸ軸位置の誤差量はＺ軸位置
により異なり、上部位置であるほど大きくなる。
【０１２０】このことに対処して、ＣＡＤデータ等から
解析すべき構造体の形状、寸法、各部の組立状態、結合
状態を明らかにし、有限要素モデルを作成し、境界条件
や構造体の材料特性（縦弾性係数、ポアソン比、比重
等）を設定し、荷重（質量×加速度）を与え、有限要素
法によって主軸のＺ軸位置に応じた慣性力による弾性変
形量を求めることができる。
【０１２１】この他、移動体の移動位置（主軸位置）を
レーザ式位置測定器、光学式スケール等の高精度測定器
を使用して実測し、この実測値より主軸位置に応じた慣
性力による弾性変形量を得ることもできる。
【０１２２】この弾性変形量は、コラム等の構造体の慣
性力による弾性変形を全て含んだものになるから、最も
高精度な位置補正が行われることになる。
【０１２３】この弾性変形量は主軸のＺ軸位置を変えて
数回測定し、これらの測定値より誤差曲線を作成してパ
ラメータを変えることができ、また誤差近似線の傾きよ
り各Ｘ座標位置での弾性変形量を補間演算することもで
きる。
【０１２４】なお、この発明による送り駆動系のサーボ
制御方法およびサーボ制御装置は、セミクローズドルー
プ方式あるいはハイブリッド制御方式のものにおいて、
特に有効であるが、フルクローズドループ方式のもの、
特にループ遅れが生じるようなフルクローズドループ方
式のものにおいて有効である。
【０１２５】以上に於ては、この発明を特定の実施の形
態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定
されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施
の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。
【０１２６】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１、１０による送り駆動系のサーボ制御方法、装置によ
れば、減衰補償フィードフォワード補償値および慣性補
償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が補償され、また、この誤差が
加減速時を含めて補償されるから、高速送りであっても
高い加工経路精度が得られる。
【０１２７】請求項２、１１による送り駆動系のサーボ
制御方法、装置によれば、減衰補償フィードフォワード
補償値および慣性補償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、慣性力による送りね
じ機構のねじり系の弾性変形による機械系の誤差も補償
され、また、この誤差が加減速時を含めて補償されるか
ら、高速送りであっても、より一層高い加工経路精度が
得られる。
【０１２８】請求項３、１２による送り駆動系のサーボ
制御方法、装置によれば、減衰補償フィードフォワード
補償値および慣性補償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、慣性力によるウォー
ム歯車機構のねじり系の弾性変形による機械系の誤差も
補償され、また、この誤差が加減速時を含めて補償され
るから、高速送りであっても、より一層高い加工経路精
度が得られる。
【０１２９】請求項４、１３による送り駆動系のサーボ
制御方法、装置によれば、慣性力による直線移動系の直
線移動方向の弾性変形による機械系の誤差が補償され、
高速送りであっても高い輪郭精度が得られる。
【０１３０】請求項５、１４による送り駆動系のサーボ
制御方法、装置によれば、慣性力による送りねじ機構の
ねじり系の弾性変形による機械系の誤差が補償され、高
速送りであっても、より一層高い輪郭精度が得られる。
【０１３１】請求項６、１５による送り駆動系のサーボ
制御方法、装置によれば、慣性力による直線移動系の直
線移動方向の弾性変形による機械系の誤差が補償され、
高速送りであっても、高い輪郭精度が得られ、しかもワ
ーク質量が変化しても設定値等を変更する必要がない。
【０１３２】請求項７、１６による送り駆動系のサーボ
制御方法、装置によれば、慣性力による送りねじ機構の
ねじり系の弾性変形による機械系の誤差が加減速時も含
めて補償され、高速送りであっても、より一層高い輪郭
精度が得られ、しかもワーク質量が変化しても設定値等
を変更する必要がない。
【０１３３】請求項８、９、１７による送り駆動系のサ
ーボ制御方法、装置によれば、慣性力による直線移動系
の直線移動方向の弾性変形による機械系の誤差が補償さ
れ、高速送りであっても高い輪郭精度が得られ、しかも
ワーク質量が変化しても設定値等を変更する必要がな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるサーボ制御方法が適用される送
り駆動系（送りねじ機構による直線移動機構を含むも
の）を示す構成図である。
【図２】この発明によるサーボ制御方法が適用される送
り駆動系（ウォーム歯車機構による回転移動機構を含む
もの）を示す構成図である。
【図３】この発明による送り駆動系のサーボ制御装置の
実施の形態１を示すブロック線図である。
【図４】この発明による送り駆動系のサーボ制御装置の
実施の形態１の要部を示すブロック線図である。
【図５】この発明による送り駆動系のサーボ制御装置の
実施の形態２の要部を示すブロック線図である。
【図６】この発明による送り駆動系のサーボ制御装置の
実施の形態３の要部を示すブロック線図である。
【図７】この発明による送り駆動系のサーボ制御装置の
実施の形態４の要部を示すブロック線図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）はこの発明による送り駆動系の
サーボ制御装置の実施の形態４の実施特性を示す線図で
ある。
【図９】この発明による送り駆動系のサーボ制御装置の
実施の形態５の要部を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１ ベース部材 ７ ボールねじ ９ ボールねじナット １１ 送り移動体 １３ カップリング １５ サーボモータ ２０ ロータリエンコーダ ５０ 位置制御器 ６０ 前置補償器 ６２ 直線移動系の前置補償部 ６４ ねじり系の前置補償部 ６６ サーボ遅れ系の前置補償部 ７０ 補正手段 ７２ 直線移動系補正部 ７４ ねじり系の補正部 ８０ 速度制御器 ９０ 電流制御器 １００ 補正手段 １０２ 直線移動系補正部 １０４ ねじり系の補正部 １２０ 補正手段 １２２ 直線移動系補正部 １２４ ねじり系の補正部 １２６ トルク実測値記憶部 １２８ 慣性トルク演算部 １４０ 補正手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 一男 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 伊達 隆夫 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (56)参考文献 特開 昭63−36941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−157209（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−297508（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 11/00 - 13/04

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動機構を含む送り駆動系のサーボ制御
    方法において、 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前記移動機構
    の移動方向振動の固有振動数と減衰定数とにより減衰補
    償フィードフォワード補償値を演算し、前記位置指令の２階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前記移動機構の移動方向振動
    の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィードフォワ
    ード補償値を演算し、 前記減衰補償フィードフォワード補償値および前記慣性
    補償 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ことを特徴と
    する送り駆動系のサーボ制御方法。
  2. 【請求項２】 前記移動機構はサーボモータの回転運動
    を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでおり、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、
    当該入力変数とパラメータ設定される前記送りねじ機構
    のねじり振動の固有振動数と減衰定数とにより減衰補償
    フィードフォワード補償値を演算し、前記位置指令の２階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前記送りねじ機構のねじり振
    動の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィードフォ
    ワード補償値を演算し、 前記減衰補償フィードフォワード補償値および前記慣性
    補償 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ことを特徴と
    する請求項１記載の送り駆動系のサーボ制御方法。
  3. 【請求項３】 前記移動機構はサーボモータの回転運動
    を旋回移動に変換するウォーム歯車機構を含んでおり、
    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、当該入力変数とパラメータ設定される前記ウォーム
    歯車機構のねじり振動の固有振動数と減衰定数とにより
    減衰補償フィードフォワード補償値を演算し、前記位置指令の２階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 れる前記ウォーム歯車機構のねじ
    り振動の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィード
    フォワード補償値を演算し、 前記減衰補償フィードフォワード補償値および前記慣性
    補償 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ことを特徴と
    する請求項１記載の送り駆動系のサーボ制御方法。
  4. 【請求項４】 直線移動機構を含む送り駆動系のサーボ
    制御方法において、 加速度と直線移動方向の剛性を入力変数とし、当該入力
    変数とパラメータ設定される直線移動機構の質量によっ
    て直線移動機構の直線移動方向の弾性変形量に相応する
    補正値を演算し、当該補正値により位置指令値を補正す
    ることを特徴とする送り駆動系のサーボ制御方法。
  5. 【請求項５】 前記直線移動機構はサーボモータの回転
    運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでおり、
    角加速度および前記送りねじ機構のねじり剛性を入力変
    数とし、当該入力変数とパラメータ設定される前記直線
    移動機構の慣性モーメントによって送りねじ機構のねじ
    り角に相応する補正値を演算し、当該補正値により位置
    指令値を補正することを特徴とする請求項４記載の送り
    駆動系のサーボ制御方法。
  6. 【請求項６】 直線移動機構を含む送り駆動系のサーボ
    制御方法において、 サーボモータのトルク指令値と直線移動方向の剛性を入
    力変数とし、当該入力変数によって直線移動機構の直線
    移動方向の弾性変形量に相応する補正値を演算し、当該
    補正値により位置指令値を補正することを特徴とする送
    り駆動系のサーボ制御方法。
  7. 【請求項７】 前記直線移動機構はサーボモータの回転
    運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでおり、
    サーボモータのトルク指令値と前記送りねじ機構のねじ
    り剛性を入力変数とし、当該入力変数によって送りねじ
    機構のねじり角に相応する補正値を演算し、当該補正値
    により位置指令値を補正することを特徴とする請求項６
    記載の送り駆動系のサーボ制御方法。
  8. 【請求項８】 互いに直交する２軸の直線移動機構を含
    み、２軸の直線移動機構により円弧補間を行う送り駆動
    系のサーボ制御方法において、 予め各軸に作用する最大慣性トルクを実測し、当該最大
    慣性トルクに基づいて各座標位置での直線移動機構の直
    線移動方向の弾性変形量に相応する補正値を演算し、当
    該補正値により位置ループの指令値を補正することを特
    徴とする送り駆動系のサーボ制御方法。
  9. 【請求項９】 他方の軸の速度が零の時の自軸のトルク
    を検出し、自軸の速度が零になった時点での自軸のトル
    クを検出し、その両トルクの差を最大慣性トルクとする
    ことを特徴とする請求項８記載の送り駆動系のサーボ制
    御方法。
  10. 【請求項１０】 移動機構を含む送り駆動系のサーボ制
    御装置において、 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前記移動機構
    の移動方向振動の固有振動数と減衰定数とにより減衰補
    償フィードフォワード補償値を演算し、前記位置指令の２階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前記移動機構の移動方向振動
    の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィードフォワ
    ード補償値を演算し、 前記減衰補償フィードフォワード補償値および前記慣性
    補償 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第一の前置補
    償手段を有していることを特徴とする送り駆動系のサー
    ボ制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記移動機構はサーボモータの回転運
    動を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでおり、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、当該入力変数とパラメータ設定される前記送りねじ
    機構のねじり振動の固有振動数と減衰定数とにより減衰
    補償フィードフォワード補償値を演算し、前記位置指令の２階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前記送りねじ機構のねじり振
    動の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィードフォ
    ワード補償値を演算し、 前記減衰補償フィードフォワード補償値および前記慣性
    補償 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第二の前置補
    償手段を有していることを特徴とする請求項１０記載の
    送り駆動系のサーボ制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記移動機構はサーボモータの回転運
    動を旋回移動に変換するウォーム歯車機構を含んでお
    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、当該入力変数とパラメータ設定される前記ウォ
    ーム歯車機構のねじり振動の固有振動数と減衰定数とに
    より減衰補償フィードフォワード補償値を演算し、前記位置指令の２階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前記ウォーム歯車機構のねじ
    り振動の固有振動数の２乗値とにより慣性補償フィード
    フォワード補償値を演算し、 前記減衰補償フィードフォワード補償値および前記慣性
    補償 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第二の前置補
    償手段を有していることを特徴とする請求項１０記載の
    送り駆動系のサーボ制御装置。
  13. 【請求項１３】 直線移動機構を含む送り駆動系のサー
    ボ制御装置において、 加速度と直線移動方向の剛性を入力変数とし、当該入力
    変数とパラメータ設定される前記直線移動機構の質量に
    よって直線移動機構の直線移動方向の弾性変形量に相応
    する補正値を演算し、当該補正値により位置指令値を補
    正する第一の補正手段を有していることを特徴とする送
    り駆動系のサーボ制御装置。
  14. 【請求項１４】 前記直線移動機構はサーボモータの回
    転運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでお
    り、角加速度および前記送りねじ機構のねじり剛性を入
    力変数とし、当該入力変数とパラメータ設定される前記
    直線移動機構の慣性モーメントによって送りねじ機構の
    ねじり角に相応する補正値を演算し、当該補正値により
    位置指令値を補正する第二の補正手段を有していること
    を特徴とする請求項１３記載の送り駆動系のサーボ制御
    装置。
  15. 【請求項１５】 直線移動機構を含む送り駆動系のサー
    ボ制御装置において、 サーボモータのトルク指令値と直線移動方向の剛性を入
    力変数とし、当該入力変数によって直線移動機構の直線
    移動方向の弾性変形量に相応する補正値を演算し、当該
    補正値により位置指令値を補正する第三の補正手段を有
    していることを特徴とする送り駆動系のサーボ制御装
    置。
  16. 【請求項１６】 前記直線移動機構はサーボモータの回
    転運動を直線移動に変換する送りねじ機構を含んでお
    り、サーボモータのトルク指令値と前記送りねじ機構の
    ねじり剛性を入力変数とし、当該入力変数によって送り
    ねじ機構のねじり角に相応する補正値を演算し、当該補
    正値により位置指令値を補正する第四の補正手段を有し
    ていることを特徴とする請求項１５記載の送り駆動系の
    サーボ制御装置。
  17. 【請求項１７】 互いに直交する２軸の直線移動機構を
    含み、２軸の直線移動機構により円弧補間を行う送り駆
    動系のサーボ制御装置において、 各軸に作用する最大慣性トルクの実測値に基づいて各座
    標位置での直線移動機構の直線移動方向の弾性変形量に
    相応する補正値を演算し、当該補正値により位置指令値
    を補正する補正手段を有していることを特徴とする送り
    駆動系のサーボ制御装置。
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