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JP4692266B2 - Vibration suppression method - Google Patents
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Description

本発明は、サーボモータの位置決め停止中に発生する振動を抑制する方法に関する。   The present invention relates to a method for suppressing vibrations that occur during positioning stop of a servo motor.

モータの制御分野において、生産性や品質の向上のため、高速高精度な位置決めが要求されている。しかし、モータの回転により振動が発生し、位置決め整定に時間がかかることが問題となっていた。これは、モータの回転により機械系の共振が励起され、振動が発生するためである。   In the motor control field, high-speed and high-precision positioning is required to improve productivity and quality. However, vibrations are generated by the rotation of the motor, and it takes time for positioning to settle. This is because the resonance of the mechanical system is excited by the rotation of the motor and vibration is generated.

この振動に対する制御方法として、モータの速度を検出して、その速度がある振幅で振動しているかどうかを判断して、共振の有無を判断し、制御系のゲインを変更する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平4−217889号公報
As a control method for this vibration, a method has been proposed in which the speed of the motor is detected, whether or not the speed vibrates with a certain amplitude, the presence or absence of resonance is determined, and the gain of the control system is changed. (See, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 4-217889

解決しようとする問題点は、モータの動作によって常に発生する共振による振動の他に、エアーなどの圧力のような外力によってモータの停止中に振動が発生することである。すなわち、ワークの停止中に加工をする際、加工精度に悪影響を与えることになる。   The problem to be solved is that vibration is generated while the motor is stopped by an external force such as pressure such as air in addition to vibration caused by resonance that is always generated by the operation of the motor. That is, when machining while the workpiece is stopped, the machining accuracy is adversely affected.

共振による振動は機械系に対し固有のものであり、ゲイン調整を行うことで振動を抑制することができるが、外力によって発生する振動は常に発生するものではないため、特に考慮されていなかった。しかしながら、高精度な位置決めをした状態での加工、すなわちモータ停止中にワークを加工するような際に、このような振動が問題となる。   Vibration due to resonance is inherent to the mechanical system and can be suppressed by performing gain adjustment. However, since vibration generated by an external force does not always occur, it has not been considered. However, such a vibration becomes a problem when machining with a highly accurate positioning, that is, when machining a workpiece while the motor is stopped.

本発明は上記の課題を解決するものであり、モータ停止中に外力によってワークに発生する振動を抑制する方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for suppressing vibration generated in a workpiece by external force while the motor is stopped.

上記の課題を解決するために本発明は、モータで駆動するワークに外力が印加される装置の振動抑制方法において、速度指令部と、実速度検出手段と、速度の振動検出部と、振動を抑制するためのフィルタが複数個生成される振動抑制フィルタとを備えたモータ制御装置を用い、記速度指令部で前記モータが停止していることを検知するステップ1と、前記モータ停止時に記実速度検出手段から得られる実速度データの振動成分を振動検出部で抽出するステップ2と、このステップ2で抽出した振動成分に対するフィルタを前記振動抑制フィルタ設定するステップ3とを有する振動抑制方法であり、
さらに、前記モータの停止が検出されないときは前記ステップ1を繰り返し、前記モータの停止が検出された場合には、前記ステップ2に移行する動作を含み、
さらに、前記ステップ2にて、抽出された複数の振動成分に対し、ある閾値を超える振動成分を保持し、少なくとも一つ以上の振動成分に対するフィルタを前記振動抑制フィルタに設定することにより振動成分を除去し、
さらに、前記ステップ1、前記ステップ2、前記ステップ3を順次繰り返し、その度に抽出された最も大きな振動成分を保持し、この保持された振動成分に対応するフィルタを前記振動抑制フィルタに設定する振動抑制方法である
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a vibration control method for an apparatus in which an external force is applied to a workpiece driven by a motor, and includes a speed command unit, an actual speed detection unit, a speed vibration detection unit, and a vibration. step 1 filter for suppressing the use of a motor control apparatus having a vibration suppression filters plurality generated, it detects that the motor in the previous SL speed command unit is stopped, when it stops the motor vibration having a step 2 of extracting vibration components of actual speed data obtained from the previous SL actual speed detecting means by the vibration detecting section, and a step 3 of setting the filter for the vibration component extracted in step 2 to the vibration suppression filter Suppression method ,
Further, when the stop of the motor is not detected, the step 1 is repeated, and when the stop of the motor is detected, the operation includes the step of moving to the step 2.
Further, in step 2, the vibration component exceeding a certain threshold is held for the plurality of extracted vibration components, and the vibration component is set by setting a filter for at least one vibration component in the vibration suppression filter. Remove,
Further, the step 1, the step 2, and the step 3 are sequentially repeated, the largest vibration component extracted each time is held, and a filter corresponding to the held vibration component is set as the vibration suppression filter. It is a suppression method .

本発明の振動抑制方法によれば、モータ停止中に加工するワークの振動成分を抽出し、振動抑制フィルタを適用して振動成分を除去するので、エアーなどの外力によって発生する停止中の振動を抑制できる。このため、高精度に位置決めされたワークを高精度で加工することができる。   According to the vibration suppression method of the present invention, the vibration component of the workpiece to be machined while the motor is stopped is extracted, and the vibration component is removed by applying the vibration suppression filter. Can be suppressed. For this reason, the workpiece positioned with high accuracy can be processed with high accuracy.

モータで駆動するワークに外力が印加される装置において、速度指令部と、実速度検出手段と、速度の振動検出部と、振動を抑制するための振動抑制フィルタとを備えたモータ制御装置を用い、上記速度指令部でモータが停止していることを検知するステップ1と、モータ停止時に上記実速度検出手段から得られる実速度データの振動成分を振動検出部で抽出するステップ2と、ステップ2で抽出した振動成分に対する振動抑制フィルタを設定するステップ3とを備え、ステップ2において、抽出された複数の振動成分に対し、ある閾値を超える振動成分を保持し、少なくとも一つ以上の振動成分に対するフィルタを設定することにより、効果的に振動成分を除去する。   In an apparatus in which an external force is applied to a workpiece driven by a motor, a motor control device including a speed command unit, an actual speed detection unit, a speed vibration detection unit, and a vibration suppression filter for suppressing vibration is used. Step 1 for detecting that the motor is stopped by the speed command unit, Step 2 for extracting a vibration component of the actual speed data obtained from the actual speed detection means when the motor is stopped, and Step 2 And setting a vibration suppression filter for the vibration component extracted in step 3. In step 2, for the plurality of vibration components extracted, the vibration component exceeding a certain threshold is held, and at least one vibration component is By setting the filter, the vibration component is effectively removed.

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。図2において、1は速度指令と実速度を入力とする速度指令部、2は速度指令部1の出力を入力とするゲイン調節可能な制御部、3は制御部2の出力を入力とする振動抑制フィルタで、固有の周波数にソフト対応するフィルタであり、複数個のフィルタを生成できる。4は振動抑制フィルタ3の出力を入力するモータ駆動回路、5はモータ駆動回路4によって駆動されるモータ、6はモータ5の速度を検出する実速度検出手段、7は振動抑制フィルタ3の出力、速度検出手段6の出力から負荷のイナーシャや共振周波数を推定する振動検出部である。本発明では、振動検出部7において、速度指令部1からの停止信号でモータの停止を検知し、速度検出手段6の出力から振動成分(周波数およびレベル)を抽出する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 2, 1 is a speed command unit that receives a speed command and an actual speed, 2 is a gain-adjustable control unit that receives the output of the speed command unit 1, and 3 is a vibration that receives the output of the control unit 2. The suppression filter is a filter corresponding to a specific frequency and can generate a plurality of filters. 4 is a motor drive circuit for inputting the output of the vibration suppression filter 3, 5 is a motor driven by the motor drive circuit 4, 6 is an actual speed detecting means for detecting the speed of the motor 5, 7 is an output of the vibration suppression filter 3, This is a vibration detector that estimates the inertia and resonance frequency of the load from the output of the speed detector 6. In the present invention, the vibration detection unit 7 detects the stop of the motor by the stop signal from the speed command unit 1, and extracts the vibration component (frequency and level) from the output of the speed detection means 6.

共振による振動を抑制する場合、モータ5を動作させたときにFFTなどによる振動成分の検出を振動検出部7で行い、振動抑制フィルタ3は共振周波数に対する共振フィルタを適用することで振動を抑制する。検出された共振周波数は機器固有のものであるため、常時この共振フィルタを適用する。また、振動抑制フィルタ3の出力と速度検出手段6の出力から負荷のイナーシャを推定し、その推定値から制御部2のゲインを調節することで高精度な位置決めを行うことができる。   When suppressing vibration due to resonance, the vibration detection unit 7 detects a vibration component by FFT or the like when the motor 5 is operated, and the vibration suppression filter 3 suppresses vibration by applying a resonance filter for the resonance frequency. . Since the detected resonance frequency is unique to the device, this resonance filter is always applied. Further, it is possible to perform positioning with high accuracy by estimating the inertia of the load from the output of the vibration suppression filter 3 and the output of the speed detection means 6 and adjusting the gain of the control unit 2 from the estimated value.

上記の共振抑制方法に加え、本発明は、モータ停止中に外力によってワークに発生する振動を抑制するため、図1に示すステップ1からステップ3に従って処理を行う点に特徴がある。   In addition to the above-described resonance suppression method, the present invention is characterized in that processing is performed in accordance with steps 1 to 3 shown in FIG. 1 in order to suppress vibration generated in the workpiece by external force while the motor is stopped.

このため、ステップ1において、速度指令部1でモータ3が停止していることを検知する。モータ5が停止中でなければ、ステップ1を繰り返し、モータ5の停止を検出した場合、ステップ2に移行する。   For this reason, in step 1, the speed command unit 1 detects that the motor 3 is stopped. If the motor 5 is not stopped, step 1 is repeated, and if the stop of the motor 5 is detected, the process proceeds to step 2.

次に、ステップ2では、ワークを位置決めするため連結されたモータ5から、外力によってワークに発生している振動成分を抽出するため、実速度検出手段6を介して得られる実速度データをFFTなどの周波数解析を用いた振動検出部7で抽出する。抽出した振動成分はワークが発生している振動周波数として保持する。ステップ2で振動成分が検出されなかった場合は、ステップ3でフィルタの設定を行わない。   Next, in step 2, in order to extract the vibration component generated in the workpiece by external force from the motor 5 connected to position the workpiece, the actual speed data obtained via the actual speed detecting means 6 is FFT or the like. This is extracted by the vibration detection unit 7 using frequency analysis. The extracted vibration component is held as the vibration frequency at which the workpiece is generated. If no vibration component is detected in step 2, the filter is not set in step 3.

ステップ3では、ステップ2で保持された振動周波数に対し、その振動成分を抑制するフィルタの設定を行う。これが基本のステップである。   In step 3, a filter that suppresses the vibration component is set for the vibration frequency held in step 2. This is the basic step.

モータへの駆動指令が入力された場合、本発明のフィルタの適用を解除し、モータ停止後、再度停止時の振動成分を抽出し、フィルタを適用する。または、動作前の振動周波数を保持しておき、モータ停止後に再びフィルタを適用する。   When the drive command to the motor is input, the application of the filter of the present invention is canceled, and after the motor stops, the vibration component at the time of stop is extracted again and the filter is applied. Or the vibration frequency before operation | movement is hold | maintained and a filter is applied again after a motor stop.

ステップ1から3を繰り返す場合は、前回設定したフィルタの適用を保持したまま、新たに振動成分の抽出を行う。ステップ1に戻り、モータ4の停止を検出すれば、フィルタの適用を保持し、ステップ2へ移行する。仮にモータが駆動中であればフィルタの適用を解除する。   When steps 1 to 3 are repeated, a new vibration component is extracted while maintaining the application of the previously set filter. Returning to step 1, if the stop of the motor 4 is detected, the application of the filter is held, and the process proceeds to step 2. If the motor is being driven, the application of the filter is canceled.

ところで、ステップ2において、抽出された振動成分に対して効果的に振動抑制をするため、振幅の大きい振動成分を優先的に保持する。同レベルの振動成分が複数抽出された場合には、最も低い振動周波数を一つだけ保持し、その振動周波数を抑制するフィルタの設定を行う。   By the way, in step 2, in order to effectively suppress vibration with respect to the extracted vibration component, a vibration component having a large amplitude is preferentially held. When a plurality of vibration components of the same level are extracted, only one lowest vibration frequency is held, and a filter that suppresses the vibration frequency is set.

また、ステップ2において、閾値を超えた振動成分のみを保持するようにしてもよい。この場合、ステップ3では、ステップ2で保持された少なくとも一つ以上の振動周波数に対し、抑制するフィルタの設定を行う。例えば、一定の閾値を超えた振動成分の中から最も低い振動周波数に対してフィルタを適用すれば、効果的に振動を抑制できる。また、閾値は周波数帯域ごとに設定してもよい。   In step 2, only the vibration component exceeding the threshold value may be held. In this case, in step 3, a filter for suppressing at least one vibration frequency held in step 2 is set. For example, if a filter is applied to the lowest vibration frequency among vibration components exceeding a certain threshold, vibration can be effectively suppressed. The threshold value may be set for each frequency band.

一方、抽出した複数の振動成分に対して複数のフィルタを同時に設定してもよいが、フィルタにより制御系に遅れが生じるため、振幅の大きな振動成分から優先的に抑制する方がよい。   On the other hand, a plurality of filters may be set at the same time for the extracted plurality of vibration components. However, since the filter causes a delay in the control system, it is better to preferentially suppress vibration components having a large amplitude.

本発明の振動抑制方法は、モータで駆動するワークに外力が印加される装置に有用である。   The vibration suppression method of the present invention is useful for an apparatus in which an external force is applied to a workpiece driven by a motor.

本発明の振動抑制方法におけるフローチャートFlowchart in the vibration suppression method of the present invention 本発明における要部のブロック構成図The block diagram of the principal part in this invention

1 速度指令部
2 制御部
3 振動抑制フィルタ
4 モータ駆動回路
5 モータ
6 実速度検出手段
7 振動検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Speed command part 2 Control part 3 Vibration suppression filter 4 Motor drive circuit 5 Motor 6 Actual speed detection means 7 Vibration detection part

Claims (1)

モータで駆動するワークに外力が印加される装置の振動抑制方法において、速度指令部と、実速度検出手段と、速度の振動検出部と、振動を抑制するためのフィルタが複数個生成される振動抑制フィルタとを備えたモータ制御装置を用い、記速度指令部で前記モータが停止していることを検知するステップ1と、前記モータ停止時に記実速度検出手段から得られる実速度データの振動成分を振動検出部で抽出するステップ2と、このステップ2で抽出した振動成分に対するフィルタを前記振動抑制フィルタ設定するステップ3とを有する振動抑制方法であり、
さらに、前記モータの停止が検出されないときは前記ステップ1を繰り返し、前記モータの停止が検出された場合には、前記ステップ2に移行する動作を含み、
さらに、前記ステップ2に、抽出された複数の振動成分に対し、ある閾値を超える振動成分を保持し、少なくとも一つ以上の振動成分に対するフィルタを前記振動抑制フィルタに設定することにより振動成分を除去し、
さらに、前記ステップ1、前記ステップ2、前記ステップ3を順次繰り返し、その度に抽出された最も大きな振動成分を保持し、この保持された振動成分に対応するフィルタを前記振動抑制フィルタに設定する振動抑制方法。
In a vibration suppression method for an apparatus in which an external force is applied to a workpiece driven by a motor, vibration in which a speed command unit, an actual speed detection unit, a speed vibration detection unit, and a plurality of filters for suppressing vibration are generated using a motor controller having a suppression filter, a step 1 for detecting that the motor in the previous SL speed command unit is stopped, the actual speed data obtained from the previous SL actual speed detecting means when it stops the motor and step 2 of extracting vibration components in the vibration detector of a vibration suppressing method and a step 3 of setting the filter for the vibration component extracted in step 2 to the vibration suppression filter,
Further, when the stop of the motor is not detected, the step 1 is repeated, and when the stop of the motor is detected, the operation includes the step of moving to the step 2.
Furthermore, the similar step 2, with respect to the plurality of extracted vibration components, to retain the vibration component exceeds a certain threshold, due to setting the filter for at least one vibration component in the vibration suppression filter riff Remove the dynamic components ,
Further, step 1, step 2, sequentially repeated step 3, holds the greatest vibration component extracted each time, and sets the filter corresponding to the retained vibration component in the vibration suppression filter vibrations Suppression method.
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