DE112018000496T5

DE112018000496T5 - Werkstücktransportsteuerung und Bewegungsführungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018000496T5
Application number: DE112018000496.1T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Unno; Yuki Hayashi; Yuki Tanaka; Tomofumi OHASHI; Yusuke Asano; Katsunori Kogure
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2019-10-31
Also published as: TWI746777B; WO2018139261A1; TW201832456A; US20190376553A1; CN110235081A; US10844904B2; KR20190108602A; JP2018120358A

Abstract

Um eine Steuerungsverstärkung in der Rückkopplungsregelung angemessen einzustellen und gleichzeitig eine Vergrößerung der Gerätegröße zu unterdrücken. Ein Werkstücktransportsteuersystem umfasst: eine oder mehrere Bewegungsführungsvorrichtungen; einen Tisch, auf dem ein Werkstück platziert werden soll; ein Stellglied, das dem Tisch eine Antriebskraft verleiht; eine Steuereinheit, die eine Transportsteuerung durch Rückkopplungssteuerung durchführt; und eine Berechnungseinheit, die eine vom Werkstück auf ein bewegliches Element jeder der einen oder mehreren Bewegungsführungsvorrichtungen aufgebrachte Transportlast berechnet, wobei eine auf die Rückkopplungssteuerung bezogene Steuerverstärkung in der Transportsteuerung auf der Grundlage der Transportlast in jeder der einen oder mehreren Bewegungsführungsvorrichtungen eingestellt wird.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkstücktransportsteuerungssystem, das ein Werkstück transportiert, während es das Werkstück unter Verwendung einer Bewegungsführungsvorrichtung mit einem Gleiselement und einem beweglichen Element beweglich trägt, und auf eine Bewegungsführungsvorrichtung, die in dem Werkstücktransportsteuerungssystem verwendet wird.
[Hintergrund]
In einem Servomechanismus wird eine Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage einer Position eines beweglichen Elements oder dergleichen durchgeführt. Um die Transportzeit eines Werkstücks zu verkürzen, ist es wichtig, eine optimale Steuerungsverstärkung in der Rückführung einzustellen. In einer Linie, die ein Werkstück transportiert, kann sich ein optimaler Wert der Steuerungsverstärkung zwischen einem Abschnitt, in dem das Werkstück transportiert wird, und einem Leerlastabschnitt, in dem das Werkstück aufgrund einer unterschiedlichen Belastung des beweglichen Elements nicht belastet wird, unterscheiden. Um einer solchen Situation zu begegnen, wird entweder eine gemeinsame Steuerungsverstärkung eingestellt, die in beiden Abschnitten anwendbar ist, oder es werden die zuvor eingestellten Steuerungsverstärkungen für die jeweiligen Abschnitte umgeschaltet. Darüber hinaus wird eine Steuerungsverstärkung während der Rückkopplungsregelung aus einer Vielzahl von Kombinationen ausgewählt (z.B. siehe PTL 1). Darüber hinaus wird eine Steuerungsverstärkung automatisch angepasst.
[Zitatliste]
[Patentliteratur]
[PTL 1] Japanische Patentanmeldung Nr. 2009-124803
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Bei der automatischen Einstellung einer Steuerungsverstärkung muss das bewegliche Element tatsächlich bewegt werden. Da daher nicht im Voraus eine Steuerungsverstärkung erreicht werden kann, bevor sich das bewegliche Element bewegt, verlängert sich eine Transportzeit eines Werkstücks. Darüber hinaus ist es bei der Methode der Schaltkontrollverstärkung, da eine Masse eines Werkstücks im Voraus bekannt sein muss, schwierig, eine Vielzahl von Werkstücken aufzunehmen. Darüber hinaus wird bei der Auswahl einer Steuerungsverstärkung aus einer Vielzahl von Kombinationen von Steuerungsverstärkungen, da es eine Grenze für die Anzahl der einstellbaren Verstärkungen gibt, auch die Anzahl der Arten von Werkstücken, die aufgenommen werden können, begrenzt. Darüber hinaus ist zwar auch ein Verfahren zum Messen einer Masse eines Werkstücks mit einer Lastzelle („load cell“) und zum Einstellen einer Steuerungsverstärkung basierend auf der Masse denkbar, da eine Lastzelle relativ groß ist, es besteht jedoch die Gefahr, dass die Lastzelle am Ende eine Größe des Systems vergrößert.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme gemacht, und ein Ziel ist es, eine Technik bereitzustellen, mit der eine Steuerungsverstärkung in der Rückkopplungsregelung angemessen eingestellt und gleichzeitig eine Vergrößerung der Gerätegröße unterdrückt werden kann.
[Lösung des Problems]
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, übernimmt die vorliegende Erfindung eine Konfiguration, die eine Transportbelastung einer Bewegungsführung berechnet und eine Steuerungsverstärkung auf der Grundlage der Transportbelastung einstellt. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung ein Werkstücktransportsteuerungssystem, das ein Werkstück transportiert, während es das Werkstück beweglich stützt, unter Verwendung einer Bewegungsführungsvorrichtung mit einem sich entlang einer Längsrichtung erstreckenden Gleiselement und einem beweglichen Element, das so angeordnet ist, dass es dem Gleiselement über ein innerhalb einer Rollnut rollbar angeordnetes Wälzkörper gegenüberliegt und das entlang der Längsrichtung des Gleiselements relativ beweglich ist, wobei das Werkstücktransportsteuerungssystem umfasst: eine oder mehrere Bewegungsführungsvorrichtungen; einen Transporttisch, der ein Tisch ist, auf dem das Werkstück platziert werden soll, wobei der Transporttisch von der einen oder mehreren Bewegungsführungsvorrichtungen getragen wird; ein Stellglied, das eine Antriebskraft vermittelt, so dass der Transporttisch transportiert wird; eine Steuereinheit, die eine Transportsteuerung durch Rückführung während des Transports des Werkstücks durch das Stellglied durchführt; und eine Berechnungseinheit, die eine Transportlast berechnet, die vom Werkstück auf das bewegliche Element jeder der einen oder einer Vielzahl von Bewegungsführungsvorrichtungen aufgebracht wird, wobei die Steuereinheit eine Steuerverstärkung in Bezug auf die Rückkopplungssteuerung in der Transportsteuerung auf der Grundlage der Transportlast in jeder der einen oder einer Vielzahl von Bewegungsführungsvorrichtungen, wie von der Berechnungseinheit berechnet, einstellt.
Das Werkstücktransportsteuerungssystem nach der vorliegenden Erfindung ist ein System, das eine Bewegungsführungsvorrichtung mit einem Gleiselement und einem beweglichen Element umfasst und des Weiteren eine Berechnungseinheit zum Berechnen einer Transportbelastung, die auf jedes bewegliche Element aus einem Werkstück wirkt. Die Transportlast, die auf jedes bewegliche Element wirkt und die von der Berechnungseinheit berechnet wird, bezieht sich auf eine für die Transportsteuerung geeignete Steuerungsverstärkung. Daher kann durch Einstellen der Steuerungsverstärkung auf der Grundlage der Transportbelastung, die auf jedes bewegliche Element vom Werkstück aus wirkt, eine für das Werkstück zu diesem Zeitpunkt geeignete Steuerungsverstärkung eingestellt werden.
Da die vorstehend beschriebene Berechnung einer Transportlast in jedem beweglichen Element die Notwendigkeit erübrigt, einen Sensor zur Messung einer Masse des Werkstücks selbst separat vorzubereiten, kann eine Verkleinerung einer Vorrichtung erreicht werden. Da eine Steuerungsverstärkung in Abhängigkeit von der Transportlast eingestellt wird, kann zudem eine Verkürzung der Transportzeit erreicht werden.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Eine Steuerungsverstärkung in der Rückkopplungsregelung kann entsprechend eingestellt werden, während eine Vergrößerung der Gerätegröße unterdrückt wird.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
2 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer Bewegungsführungsvorrichtung und einer Fahrantriebseinheit zeigt.
3 ist eine externe perspektivische Ansicht einer Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
4 ist ein Diagramm, das einen Überblick über eine innere Struktur der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
5(a) ist eine Frontansicht einer Bewegungsführungsvorrichtung aus der Längsrichtung einer Schiene, und 5(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils B.
6 ist ein Blockschaltbild der Rückführung.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Einstelldurchfluss einer Steuerungsverstärkung darstellt.
8 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Ausgänge von Sensoren zeigt, wenn eine äußere Kraft auf einen Schlitten wirkt.
9 ist ein Diagramm, das einen Abschnitt zeigt, mit dem Kugeln in einem Schlitten in Kontakt stehen.
10 ist ein Diagramm, das den Zustand einer inneren Last vor der Erzeugung von fünf Verschiebungskomponenten darstellt.
11 ist ein Diagramm, das den Zustand einer inneren Last nach der Erzeugung von fünf Verschiebungskomponenten darstellt.
12 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
13 ist ein Flussdiagramm, das einen Einstelldurchfluss einer Steuerungsverstärkung darstellt.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Im Folgenden werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu verstehen, dass Abmessungen, Materialien, Formen, relative Anordnungen und dergleichen von in den Ausführungsformen beschriebenen Bauteilen nicht dazu bestimmt sind, den technischen Umfang der Erfindung darauf zu beschränken, sofern nicht anders angegeben.
[Erste Ausführungsform]
1 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Vorrichtungseinheit 20 und eine Fahrantriebseinheit 30. Die Vorrichtungseinheit 20 umfasst: eine Bewegungsführungsvorrichtung 1 zum Tragen eines Werkstücks; einen Transporttisch 8, der ein Tisch ist, auf dem das Werkstück platziert werden soll, wobei der Transporttisch 8 von der Bewegungsführungsvorrichtung 1 getragen wird; ein Stellglied (Servomotor) 5, das eine Antriebskraft vermittelt, so dass der Transporttisch 8 transportiert wird; einen Linearcodierer 4, der eine Position eines beweglichen Elements erfasst; und Verschiebungssensoren 2 und 3, die eine Verschiebung der Bewegungsführungsvorrichtung 1 erfassen. Es ist zu beachten, dass die Verschiebungssensoren 2 und 3 in Vielzahl vorgesehen sind und die Bezugszeichen 2a bis 2d und 3a bis 3d die Verschiebungssensoren darstellen. In der Spezifikation der vorliegenden Anmeldung wird beim individuellen Ausdruck eines Verschiebungssensors ein alphabetisches Zeichen zur Identifizierung jedes einzelnen Verschiebungssensors nach des Bezugszeichens 2 oder 3 beschrieben, beim gemeinsamen Ausdruck der Verschiebungssensoren werden jedoch nur die Bezugszeichen 2 und 3 beschrieben.
Die Vorrichtungseinheit 20 ist elektrisch mit der Fahrantriebseinheit 30 verbunden, so dass Verschiebungsinformationen auf Basis von Abtastwerten der Verschiebungssensoren 2 und 3, Positionsinformationen auf Basis eines Abtastwertes des Lineargeber 4 und dergleichen an die Fahrantriebseinheit 30 übertragen werden können. Die Fahrantriebseinheit 30 verarbeitet Signale von jedem Sensor und führt gleichzeitig eine Rückkopplungssteuerung des Stellglieds 5 durch. Darüber hinaus stellt die Fahrantriebseinheit 30 eine Steuerungsverstärkung ein, die bei der Rückkopplungssteuerung des Stellglieds 5 verwendet wird. Die Fahrantriebseinheit 30 ist elektrisch mit dem Stellglied 5 verbunden, und die Fahrantriebseinheit 30 liefert einen Antriebsstrom an das Stellglied, um eine Rückkopplungssteuerung des Stellglieds 5 durchzuführen.
Eine Struktur der Bewegungsführungsvorrichtung 1 und ein Informationsfluss und dergleichen auf der Grundlage von erfassten Werten der Verschiebungssensoren 2 und 3, die an der Bewegungsführungsvorrichtung 1 montiert sind, wird nun mit Bezug auf 2 bis 5 beschrieben. Zunächst wird eine Konfiguration der Bewegungsführungsvorrichtung 1 beschrieben. Die Bewegungsführungsvorrichtung 1 umfasst eine Schiene 11 (ein Beispiel für ein „Gleiselement“, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben) und zwei Schlitten 12a und 12b (ein Beispiel für ein „bewegliches Element“, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben), die so montiert sind, dass sie entlang einer Längsrichtung der Schiene 11 relativ beweglich sind. Es ist zu beachten, dass in der Spezifikation der vorliegenden Anmeldung bei der individuellen Ausdrückung eines Wagens ein alphabetisches Zeichen zur Identifizierung jedes einzelnen Wagens nach dem Bezugszeichen 12 beschrieben wird, aber bei der gemeinsamen Ausdrückung der Wagen wird nur das Bezugszeichen 12 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schiene 11 auf einer Basis 7 und der Transporttisch 8 auf dem Schlitten 12 montiert. Eine Bewegungsrichtung eines beweglichen Teils einschließlich des Transporttisches 8 wird durch die Bewegungsführungsvorrichtung 1 geführt. Es ist zu beachten, dass die Bewegungsführungsvorrichtung 1 vertikal umklappbar ist und den Schlitten 12 auf der Basis 7 und die Schiene 11 auf dem Transporttisch 8 montiert. Darüber hinaus kann die Bewegungsführungsvorrichtung 1 in einem Zustand verwendet werden, in dem die Längsrichtung der Schiene 11 geneigt oder senkrecht zu einer horizontalen Ebene ist, anstatt horizontal zu sein. Der Schlitten 12 kann in Vielzahl bereitgestellt werden oder nur ein Schlitten 12 kann entlang der Schiene 11 bereitgestellt werden. In ähnlicher Weise können zwei oder mehr Bewegungsführungsvorrichtungen 1 vorgesehen werden.
3 zeigt eine externe perspektivische Ansicht der Bewegungsführungsvorrichtung 1. Zur Veranschaulichung wird die Konfiguration der Bewegungsführungsvorrichtung 1 unter der Annahme beschrieben, dass die Schiene 11 auf einer horizontalen Ebene, einer Richtung aus der Längsrichtung der Schiene 11 oder, mit anderen Worten, einer x-Achse aus 3 ist eine Vorder-Rückseite, einer y-Achse aus 3 ist eine vertikale Richtung und einer z-Achse aus 3 ist eine horizontale Richtung. Es versteht sich von selbst, dass die Anordnungen der Bewegungsführungsvorrichtung 1 nicht auf diese Anordnung beschränkt sind.
Auf jeder der linken und rechten Seiten der Schiene 11 sind zwei (obere und untere) bandartige Laufflächen 11a vorgesehen. Die Rollfläche 11a weist einen bogenförmigen Querschnitt auf. Die Durchgangslöcher 11b, durch die ein Befestigungselement zur Befestigung der Schiene 11 an der Basis 7 geführt wird, sind in einer geeigneten Neigung in Längsrichtung auf einer Oberseite der Schiene 11 vorgesehen.
Der Schlitten 12 weist einen C-förmigen Querschnitt auf, der aus einem horizontalen Teil 12-1, der der Oberseite der Schiene 11 gegenüberliegt, und einem Paar Seitenteilen 12-2, die den Seitenflächen der Schiene 11 gegenüberliegen, besteht. Der Schlitten 12 umfasst einen Schlittenhauptkörper 13 in der Mitte in einer Bewegungsrichtung, ein Paar Deckelelemente 14a und 14b, die an beiden Enden in einer Bewegungsrichtung des Schlittenhauptkörpers 13 angeordnet sind, und ein Paar Sensorbefestigungselemente 15a und 15b (siehe 2), die an beiden Enden in einer Bewegungsrichtung des Paares der Deckelelemente 14a und 14b angeordnet sind. Die Deckelelemente 14a und 14b weisen einen C-förmigen Querschnitt auf, der aus einem horizontalen Teil 14-1, der der Oberseite der Schiene 11 gegenüberliegt, und einem Paar Seitenteile 14-2, die den Seitenflächen der Schiene 11 gegenüberliegen, besteht. Die Sensorbefestigungselemente 15a und 15b weisen ebenfalls einen C-förmigen Querschnitt auf, der aus einem horizontalen Teil 15-1, der der Oberseite der Schiene 11 gegenüberliegt, und einem Paar Seitenteilen 15-2, die den Seitenflächen der Schiene 11 gegenüberliegen (siehe 5(a)). Die Deckelelemente 14a und 14b werden am Schlittengrundkörper 13 durch Befestigungselemente wie Schrauben befestigt. Die Sensorbefestigungselemente 15a und 15b werden am Schlittengrundkörper 13 und die Deckelelemente 14a und 14b durch Befestigungselemente wie Schrauben befestigt. Es ist zu beachten, dass die Sensorbefestigungselemente 15a und 15b in 3 und 4 weggelassen wurden.
4 ist ein Diagramm, das einen Umriss einer inneren Struktur der Bewegungsführungsvorrichtung 1 darstellt. Wie in 4 dargestellt, ist der Schlittengrundkörper 13 mit vier bandartigen Rollflächen 13a versehen, die den vier bandartigen Rollflächen 11a der Schiene 11 gegenüberliegen. Der Schlittengrundkörper 13 ist mit einem Rückweg 13b versehen, der parallel zu jeder Rollfläche 13a verläuft. Die Deckelelemente 14a und 14b sind mit U-förmigen Umkehrwegen 14c versehen, die jede Rollfläche 13a und jeden Rückweg 13b miteinander verbinden. Eine innere Umfangsseite des Umkehrpfades 14c besteht aus einem inneren Umfangsteil 13c, der einen halbkugelförmigen Querschnitt aufweist und in den Schlittengrundkörper 13 integriert ist. Ein spurähnlicher Umlaufweg besteht aus einem Lastwälzweg zwischen der Rollfläche 11a der Schiene 11 und der Rollfläche 13a des Wagenhauptkörpers 13, dem Paar von Umkehrwegen 14c und dem Rückweg 13b. Der Umlaufweg umfasst eine Vielzahl von Kugeln 16 (ein Beispiel für „Wälzelemente“, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben). Wenn sich der Schlitten 12 relativ zur Schiene 11 bewegt, rollen die zwischen der Schiene 11 und dem Schlitten 12 angeordneten Kugeln 16 entlang des Lastrollenweges. Die Kugeln 16, die an einem Ende des Lastwälzweges gerollt sind, werden in einen der Wendewege 14c eingeführt, bewegen sich entlang des Rückweg 13b und dann des anderen Wendeweges 14c und kehren zu einem anderen Ende des Lastwälzweges zurück.
<Konfiguration des Sensors>
Die Verschiebungssensoren 2 und 3 sind beispielsweise kapazitive Verschiebungssensoren und erfassen berührungslos eine Verschiebung des Schlittens 12 gegenüber der Schiene 11 (siehe vergrößerte Ansicht von 5(b)). Wie in 2 dargestellt, ist das Paar der Sensorbefestigungselemente 15a und 15b an beiden Enden des Schlittens 12 in Bewegungsrichtung montiert. Vier Verschiebungssensoren 2a bis 2d sind an einem Sensorbefestigungselement 15a montiert. Die vier Verschiebungssensoren 2a bis 2d sind an gleicher Stelle in Längsrichtung der Schiene 11 angeordnet. Vier Verschiebungssensoren 3a bis 3d sind ebenfalls an dem anderen Sensorbefestigungselement 15b montiert. Die vier Verschiebungssensoren 3a bis 3d sind an gleicher Stelle in Längsrichtung der Schiene 11 angeordnet. Ein Abstand zwischen den Verschiebungssensoren 2a bis 2d und den Verschiebungssensoren 3a bis 3d in Längsrichtung der Schiene 11 ist durch L₁ gekennzeichnet (siehe 2). Alternativ können die jeweiligen Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d auch versetzt entlang der Bewegungsrichtung des Schlittens 12 angeordnet werden.
5(a) zeigt das Sensorbefestigungselement 15a aus der Längsrichtung der Schiene 11. Wie vorstehend beschrieben, weist das Sensorbefestigungselement 15a den horizontalen Teil 15-1 auf, der einer Oberseite 11c der Schiene 11 gegenüberliegt, und das Paar Seitenteile 15-2, die der linken und rechten Seitenfläche der Schiene 11 gegenüberliegen. Im horizontalen Teil 15-1 sind zwei Verschiebungssensoren 2a und 2b angeordnet, die eine Verschiebung in radialer Richtung erfassen. Die Verschiebungssensoren 2a und 2b stehen sich über einen Spalt auf der Oberseite 11c der Schiene 11 gegenüber und erfassen einen Spalt zur Oberseite 11c der Schiene 11. Ein Abstand zwischen den beiden Verschiebungssensoren 2a und 2b in horizontaler Richtung wird durch L₂ bezeichnet.
Im Seitenteilpaar 15-2 sind zwei Verschiebungssensoren 2c und 2d angeordnet, die eine Verschiebung in horizontaler Richtung erfassen. Die Verschiebungssensoren 2c und 2d stehen einander über einen Spalt auf einer Seitenfläche 11d der Schiene 11 gegenüber und erfassen einen Spalt zur Seitenfläche 11d.
In einem Zustand, in dem davon ausgegangen wird, dass die Schiene 11 auf einer horizontalen Ebene angeordnet ist, sind die Verschiebungssensoren 2a und 2b und die Verschiebungssensoren 2c und 2d niedriger als eine Oberseite (eine Montagefläche) des Schlittens 12 angeordnet. Diese Anordnung wird übernommen, um die Montage des Transporttisches 8 auf der Oberseite (der Montagefläche) des Schlittens 12 zu ermöglichen. Die Kabel 2a1 bis 2d1 der Verschiebungssensoren 2a bis 2d sind in horizontaler Richtung aus dem Seitenteil 15-2 des Sensorbefestigungselements 15a herausgeführt. Alternativ können die Kabel 2a1 bis 2d1 nach vorne (in einer Richtung senkrecht zu einer Papierschicht) von einer Vorderfläche des Sensorbefestigungselements 15a gezogen werden. Darüber hinaus kann eine Höhe einer Oberseite des Sensorbefestigungselements 15a niedriger als die Oberseite (die Montagefläche) des Schlittens 12 und ein Spalt zwischen der Oberseite des Sensorbefestigungselements 15a und dem Transporttisch 8 als Spalt zum Herausziehen der Kabel 2a1 und 2b1 genutzt werden.
Ähnlich wie das Sensorbefestigungselement 15a weist das in 2 dargestellte Sensorbefestigungselement 15b den horizontalen Teil 15-1 und das Paar Seitenteile 15-2 auf, und die Verschiebungssensoren 3a bis 3d sind an Positionen angeordnet, die jeweils den Verschiebungssensoren 2a bis 2d entsprechen.
<Konfiguration des Linearcodierers>
Der Linearcodierer 4 erfasst eine Position eines der Schlitten 12 in x-Achsrichtung. So umfasst beispielsweise der Linearcodierer 4 eine Skala, die an der Basis 7 oder der Schiene 11 montiert ist, und einen Kopf, der am Transporttisch 8 oder am Schlitten 12 montiert ist und die Skala anzeigt. Es ist zu beachten, dass Positionserfassungsmittel, die eine Position des Schlittens 12 auf der Schiene 11 erfassen, nicht auf einen Linearcodierer beschränkt sind. Wenn der Transporttisch 8 beispielsweise kugelgetrieben ist, kann als Positionserfassungsmittel ein Drehgeber verwendet werden, der einen Winkel eines Motors zum Antrieb einer Kugelgewindespindel erfasst.
<Funktionale Konfiguration der Fahrantriebseinheit 30>
Die Fahrantriebseinheit 30 umfasst eine arithmetische Verarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten und einen Speicher zum Zwischenspeichern von erfassten Werten der Verschiebungssensoren 2 und 3 und dergleichen, und verschiedene Funktionen werden dargestellt, wenn die arithmetische Verarbeitungsvorrichtung ein vorgegebenes Steuerprogramm ausführt.
Verschiebungsinformationen des Schlittens 12, die erfasste Werte der Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d und Positionsinformationen des Schlittens 12 sind, werden in jeder vorgegebenen Abtastzeit an die Fahrantriebseinheit 30 ausgegeben. Die Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d erfassen eine Verschiebung des Schlittens 12 in Bezug auf die Schiene 11. Der Verschiebungsbetrag des Schlittens 12 in Bezug auf die Schiene 11 stellt eine Differenz zu einem erfassten Wert der Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d in einem unbelasteten Zustand dar, in dem keine Last auf den Schlitten 12 aufgebracht wird. Die Fahrantriebseinheit 30 betrachtet als die Höhe der Verschiebung des Schlittens 12 in Bezug auf die Schiene 11 einen Wert, der durch Subtraktion eines erfassten Wertes der Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d im unbelasteten Zustand erhalten und im Voraus vom Wert der von den Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d erfassten Wegsinformationen gespeichert wird.
<Rückkopplungssteuerung>
Die Fahrantriebseinheit 30 stellt eine Steuerungsverstärkung ein, die in der Regelungstechnik verwendet wird. Die Rückkopplungssteuerung des Stellglieds 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
6 ist ein Blockdiagramm der Rückführung des Stellglieds 5. Steuerblöcke sind grob dreigeteilt in eine Lageregelungsberechnungseinheit 101, eine Drehzahlregelberechnungseinheit 102 und eine Stromregelberechnungseinheit 103 und nehmen eine Dreischleifenkonfiguration mit entsprechenden Rückführkreisläufen an. Es ist zu beachten, dass die auf das Stellglied 5 bezogene Rückkopplungssteuerung nicht unbedingt in Bezug auf Positions-, Drehzahl- und Stromregelung ausgeführt werden muss und die Rückkopplungssteuerung nur in wenigstens einer der Steuerungen (z.B. Positionsregelung) ausgeführt werden muss. Zunächst wird eine Positionsabweichung, die eine Differenz zwischen einer Sollposition 104 und einer vom Linearmessgerät 4 erfassten Istposition ist, in die Lageregelungsberechnungseinheit 101 eingegeben. Die Lageregelungsberechnungseinheit 101 gibt einen Wert aus, der durch Multiplikation der Positionsabweichung mit einer Positionsschleifenverstärkung (Kp) erhalten wird. Darüber hinaus wird eine Drehzahlabweichung, die eine Differenz zwischen einem Ausgang der Lageregelungsberechnungseinheit 101 und einer Geschwindigkeit ist, die durch Differenzierung der vom Linearmessgerät 4 erfassten Positionsinformationen durch eine Geschwindigkeitserfassungseinheit 105 erhalten wird, in die Lageregelungsberechnungseinheit 102 eingegeben. Die Geschwindigkeitssteuerberechnungseinheit 102 gibt einen Wert aus, der durch Multiplikation der Drehzahlabweichung mit einer Drehzahlregelverstärkung (Kv) erhalten wird. Der Ausgang der Geschwindigkeitssteuerberechnungseinheit 102 soll ein Drehmomentbefehl sein. Eine Differenz zwischen dem Drehmomentbefehl und einem Stromsignal, das von einem Stromdetektor ausgegeben wird, der einen Strom zum Stellglied 5 erfasst, wird in die Stromsteuerungsberechnungseinheit 103 eingegeben, die beispielsweise über einen Leistungsverstärker auf ein Niveau zum Antreiben des Stellglieds 5 verstärkt wird.
<Details der Fahrantriebseinheit 30>
Es wird nun ein Einstellverfahren für eine Steuerungsverstärkung durch die Fahrantriebseinheit 30 beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Einstellfluss einer Steuerungsverstärkung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der in 7 dargestellte Prozess ist ein Prozess, der von der Fahrantriebseinheit 30 in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt ausgeführt wird. Bei der Berechnung des Verschiebungsbetrags des Schlittens 12 in Bezug auf die Schiene 11 bestimmt die Fahrantriebseinheit 30 zunächst anhand von Positionsinformationen des Schlittens 12, die vom Linearcodierer 4 (S101) erfasst werden, ob der Schlitten 12 stillsteht oder nicht. Anschließend erfasst die Fahrantriebseinheit 30 eine Verschiebung des Schlittens 12 von den jeweiligen Verschiebungssensoren 2 und 3 (S102). Anschließend berechnet die antreibende Antriebseinheit 30 auf der Grundlage von Daten über die Höhe der Verschiebung des in Schritt S102 erfassten Schlittens 12 eine auf den Schlitten 12 (S103) wirkende Last. Auf der Grundlage der berechneten Last stellt die Fahrantriebseinheit 30 eine Steuerungsverstärkung ein, die bei der Rückführung des Stellglieds 5 (S104) verwendet wird. Details zu den Prozessen in den jeweiligen Schritten des oben beschriebenen Berechnungsprozesses werden nun erläutert.
<S101>
In S101 bestimmt die Fahrantriebseinheit 30, ob der Schlitten 12 stationär ist oder nicht. Ob der Schlitten 12 stationär ist oder nicht, kann anhand von Positionsinformationen des Schlittens 12 bestimmt werden, die vom Linearcodierer 4 erfasst werden. So bestimmt beispielsweise die Fahrantriebseinheit 30, dass sich der Schlitten 12 bewegt, wenn sich die vom Linearcodierer 4 erfasste Positionsinformation des Schlittens 12 in einer Zeitreihe ändert, aber bestimmt, dass der Schlitten 12 stillsteht, wenn sich die Positionsinformation in einer Zeitreihe nicht ändert. In der vorliegenden Ausführungsform wird in S101 eine Bestimmung vorgenommen, ob der Schlitten 12 stationär ist oder nicht, um im Voraus eine Steuerungsverstärkung in der Rückkopplungssteuerung einzustellen, bevor der Schlitten 12 mit der Bewegung beginnt.
<S102>
In S102 erfasst die Fahrantriebseinheit 30 eine Verschiebung des Schlittens 12 von den jeweiligen Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d. Da ein Messwert der jeweiligen Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d ein Abstand vom Sensor zur Rollfläche ist, verwendet die Fahrantriebseinheit 30 einen Abstand vom Sensor zur Rollfläche in einem unbelasteten Zustand, in dem keine Last auf den Schlitten 12 als Referenz aufgebracht wird und erfasst eine Differenz vom Referenzabstand als Verschiebungsbetrag des Schlittens 12. Wenn eine Vielzahl von Schlitten 12 vorgesehen ist, wird von den jeweiligen Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d für jeden Schlitten 12 ein Verschiebungsbetrag erfasst.
<S103>
Anschließend berechnet die Fahrantriebseinheit 30 in S103 eine auf den Schlitten 12 wirkende Last auf der Grundlage einer Verschiebung des Schlittens 12. Bei der Berechnung der Last berechnet die Fahrantriebseinheit 30 zunächst fünf Verschiebungskomponenten des Schlittens 12 auf der Grundlage einer von jedem der Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d erfassten Verschiebung des Schlittens 12. Anschließend berechnet die Fahrantriebseinheit 30 auf der Grundlage der fünf Verschiebungskomponenten eine auf jede der Vielzahl von Kugeln 16 wirkende Last und einen Kontaktwinkel jeder Kugel 16. Anschließend berechnet die Fahrantriebseinheit 30 auf der Grundlage der Last und des Kontaktwinkels jeder Kugel 16 die Last (fünf externe Kraftkomponenten), die auf den Schlitten 12 wirkt. Im Folgenden werden die drei oben beschriebenen Schritte im Detail erläutert.
<Schritt 1: Berechnung von fünf Verschiebungskomponenten des Schlittens>
Wie in 3 dargestellt, sind Lasten, die auf einen Koordinatenursprung der x-y-z-Koordinatenachsen wirken, F_y eine radiale Belastung und F_z eine horizontale Belastung, wenn x-y-z-Koordinatenachsen auf die Bewegungsführungsvorrichtung 1 eingestellt sind. Die Radialbelastung ist eine Belastung, die in einer positiven Richtung der in 3 dargestellten y-Achse wirkt, d.h. eine Richtung, in der der Schlitten 12 gegen die Schiene 11 gedrückt wird. Die horizontale Last ist eine Last, die in positive und negative Richtungen der in 3 dargestellten z-Achse wirkt, d.h. Richtungen, in denen der Schlitten 12 gegenüber der Schiene 11 seitlich verschoben ist.
Darüber hinaus sind Momente um die x-y-z-Koordinatenachsen M_a die Summe der Kippmomente, M_b die Summe der Giermomente und M_c die Summe der Rollmomente. Die Radialbelastung F_y , das Kippmoment M_a , das Rollmoment M_c , die Horizontallast F_z und das Giermoment M_b wirken auf den Schlitten 12 als äußere Kräfte. Wenn diese fünf äußeren Kraftkomponenten auf den Schlitten 12 einwirken, werden auf dem Schlitten 12 fünf Verschiebungskomponenten erzeugt, die jeweils den fünf äußeren Kraftkomponenten oder, genauer gesagt, einer radialen Verschiebung α₁ (mm), einem Neigungswinkel α₂ (rad), einem Rollwinkel α₃ (rad), einer horizontalen Verschiebung α₄ (mm) und einem Gierwinkel α₅ (rad) entsprechen.
8 zeigt eine Änderung der Ausgänge der Verschiebungssensoren 2a bis 2d, wenn externe Kräfte auf den Schlitten 12 wirken. In 8 zeigen Pfeile mit diagonalen Schraffuren Sensoren an, bei denen sich ein Ausgang ändert, und leere Pfeile zeigen Sensoren an, bei denen sich ein Ausgang nicht ändert. Wenn die Radialbelastung F_y auf den Schlitten 12 wirkt, ändert sich ein Spalt in vertikaler Richtung zwischen dem Schlitten 12 und der Schiene 11 entsprechend einer Größe der Radialbelastung F_y . Die Verschiebungssensoren 2a und 2b erfassen eine Änderung (eine Verschiebung) des Spaltes in vertikaler Richtung. Es ist zu beachten, dass die am Sensorbefestigungselement 15b montierten Verschiebungssensoren 3a und 3b (siehe 2) auch eine Verschiebung in vertikaler Richtung erfassen.
Wenn beispielsweise die Radialbelastung F_y auf den Schlitten 12 wirkt, wird die Radialverschiebung α₁ des Schlittens 12 durch die folgende Gleichung gegeben, wobei A₁ und A₂ die von den Verschiebungssensoren 2a und 2b erfassten Verschiebungen und A₃ und _A4 die von den Verschiebungssensoren 3a und 3b erfassten Verschiebungen bezeichnen. $α_{1} = (A_{1} + A_{2} + A_{3} + A_{4}) / 4$
Wenn die horizontale Last F_z auf den Schlitten 12 wirkt, verschiebt sich der Schlitten 12 seitlich in Bezug auf die Schiene 11, ein Spalt in horizontaler Richtung zwischen einem der Seitenteile 12-2 des Schlittens 12 und der Schiene 11 nimmt ab, und ein Spalt in horizontaler Richtung zwischen dem anderen Seitenteil 12-2 des Schlittens 12 und der Schiene 11 nimmt zu. Die Verschiebungssensoren 2c und 2d erfassen eine solche Änderung (eine Verschiebung) des Spaltes in horizontaler Richtung. Es ist zu beachten, dass die an dem Sensorbefestigungselement 15b montierten Verschiebungssensoren 3c und 3d (siehe 2) auch eine Verschiebung in horizontaler Richtung erfassen. Die horizontale Verschiebung α₄ des Schlittens 12 ist durch die folgende Gleichung gegeben, wobei B₁ und B₂ die von den Verschiebungssensoren 2c und 2d erfassten Verschiebungen und B₃ und B₄ die von den Verschiebungssensoren 3c und 3d erfassten Verschiebungen bezeichnen. $α_{4} = (B_{1} - B_{2} + B_{3} - B_{4}) / 4$
Wenn das Kippmoment M_a auf den Schlitten 12 wirkt, vergrößern sich die Lücken zwischen den Verschiebungssensoren 2a und 2b und der Schiene 11 und die Lücken zwischen den Verschiebungssensoren 3a und 3b und der Schiene 11. Unter der Annahme, dass beispielsweise der Neigungswinkel α₂ ausreichend klein ist, wird der Neigungswinkel α₂ (rad) durch die folgende Gleichung bestimmt. $α_{2} = ((A_{3} + A_{4}) / 2 - (A_{1} + A_{2}) / 2) / L_{1}$
Wenn das Rollmoment M_c auf den Schlitten 12 wirkt, verringern sich die Lücken zwischen den Verschiebungssensoren 2a und 3a und der Schiene 11 und die Lücken zwischen den Verschiebungssensoren 2b und 3b und der Schiene 11. Unter der Annahme, dass beispielsweise der Rollwinkel α₃ ausreichend klein ist, wird der Rollwinkel α₃ (rad) durch die folgende Gleichung bestimmt. $α_{3} = ((A_{1} + A_{3}) / 2 - (A_{2} + A_{4}) / 2) / L_{2}$
Wenn das Giermoment M_b auf den Schlitten 12 wirkt, verringern sich die Lücken zwischen den Verschiebungssensoren 2c und 3d und der Schiene 11 und die Lücken zwischen den Verschiebungssensoren 2d und 3c und der Schiene 11. Unter der Annahme, dass beispielsweise der Gierwinkel α₅ ausreichend klein ist, wird der Gierwinkel α₅ (rad) durch die folgende Gleichung bestimmt. $α_{5} = ((A_{1} + A_{4}) / 2 - (A_{2} + A_{3}) / 2) / L_{2}$
Wie vorstehend beschrieben, können die fünf Verschiebungskomponenten des Schlittens 12 auf der Grundlage der von den Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d erfassten Verschiebungen berechnet werden.
<Schritt 2: Berechnung der wirkenden Lasten und Kontaktwinkel jeder Kugel>
9 zeigt einen Zustand, in dem ein Querschnitt in x-Achsenrichtung eines Abschnitts, mit dem die Kugeln 16 im Inneren des Schlittens 12 in Kontakt stehen, aufgenommen wurde. Aus 9 wird eine Neigung der Kugeln durch κDa mit κeinem etwas größeren Wert als 1 bezeichnet und eine x-Koordinate jeder Kugel bestimmt und durch X, bezeichnet. 2U_x bezeichnet eine Länge eines Abschnitts, in dem die Kugeln 16 innerhalb des Schlittens 12 rollen. Die Anzahl der Kugeln, die sich innerhalb von 2U_x ausrichten, wird als Anzahl der signifikanten Kugeln bezeichnet und wird durch I bezeichnet. Auf beide Endabschnitte des Schlittens 12 wird eine gekrümmte Oberflächenbearbeitung mit einer großen R-Form, die als Bombierungsprozess bezeichnet wird, angewendet, um einen Radius von R und eine Tiefe von λ_ε . zu erzeugen.
Theoretische Formeln werden unter der Annahme gebildet, dass fünf Verschiebungskomponenten, d.h. die radiale Verschiebung α₁ , der Neigungswinkel α₂ , der Rollwinkel α₃ , die horizontale Verschiebung α₄ und der Gierwinkel α₅ auf dem Schlitten 12 erzeugt werden, wenn die fünf äußeren Kraftkomponenten oder, mit anderen Worten, die radiale Belastung F_y , das Neigungsmoment M_a , das Rollmoment M_c , die horizontale Belastung F_z und das Giermoment M_b auf den Schlitten 12 wirken.
10 zeigt einen Zustand einer inneren Last, bevor die fünf Verschiebekomponenten erzeugt werden, und 11 zeigt einen Zustand der inneren Last, nachdem die fünf Verschiebekomponenten einen Querschnitt im Schlitten 12 bei einer Kugelnummer i des Schlittens 12 erzeugt haben. In diesem Fall wird eine Kugelreihenzahl im Schlitten 12 mit j und eine Kugelnummer in einer Kugelreihe mit i bezeichnet. D_a bezeichnet einen Kugeldurchmesser, f bezeichnet einen Konformitätsgrad zwischen der Rollfläche und der Kugel 16 sowohl auf der Seite der Schiene 11 als auch auf der Seite des Schlittens 12 und somit fD_a bezeichnet einen Krümmungsradius der Rollfläche. Darüber hinaus bezeichnet A_r einen Krümmungsmittelpunkt der schienenseitigen Rollfläche, A_c einen Krümmungsmittelpunkt der schlittenseitigen Rollfläche und γ einen Anfangszustand eines Kontaktwinkels, d.h. einen Winkel, der zwischen einer Linie zwischen A_r und A_c und dem z-Winkel gebildet wird. Darüber hinaus bezeichnet 2U_z12 einen Kugelmittenabstand zwischen Kugeln 16, die jeweils auf den beiden Rollflächen auf einer Oberseite der Schiene 11 abrollen, 2U_z34 einen Kugelmittenabstand zwischen Kugeln 16, die jeweils auf den beiden Rollflächen auf einer Unterseite der Schiene 11 abrollen, und 2U_y einen Kugelmittenabstand zwischen Kugeln 16, die jeweils auf einer Rollfläche auf der Oberseite der Schiene 11 abrollen und einer Rollfläche auf der Unterseite der Schiene 11.
Die Vorverdichtung wirkt auf die Kugeln 16. Zunächst wird ein Prinzip der Vorverdichtung beschrieben. Die Abmessungen eines Abschnitts, der zwischen gegenüberliegenden Rollflächen der Schiene 11 und des Schlittens 12 eingeklemmt ist, werden durch die Abmessungen der Schiene 11 und des Schlittens 12 zum Zeitpunkt der Konstruktion und durch eine geometrische Form der Rollflächen bestimmt. Während ein Kugeldurchmesser, der in den Abschnitt passt, ein Kugeldurchmesser zum Zeitpunkt der Konstruktion ist, wenn eine Kugel 16 mit einer etwas größeren Abmessung Da + λ als der Kugeldurchmesser zum Zeitpunkt der Konstruktion in den Abschnitt montiert wird, verformt sich nach der Hertzschen Kontakttheorie der Kontaktabschnitt zwischen der Kugel 16 und der Rollfläche elastisch, bildet eine Kontaktfläche und erzeugt eine Kontaktspannung. Eine so erzeugte Last ist eine innere Last, die eine Vorverdichtungslast ist.
In 10 wird die Last durch P₀ bezeichnet, und ein Betrag der gegenseitigen Annäherung zwischen der Schiene 11 und dem Schlitten 12 aufgrund der elastischen Verformung des Kontaktabschnitts wird durch δ₀ bezeichnet, obwohl sich eine Kugelposition tatsächlich in einer Mittellage zwischen den Laufflächen der Schiene 11 und des Schlittens 12 befindet, dargestellt durch gestrichelte Linien in 10, da die Konformitätsgrade f zwischen beiden Rollflächen und der Kugel 16 gleich sind, sind verschiedene Kennwerte auf Basis der Hertzschen Kontakttheorie, die an den beiden Kontaktabschnitten der Kugel 16 erzeugt werden, gleich. Daher wird die Kugel 16 dargestellt, indem sie in eine Position der schienenseitigen Rollfläche bewegt wird, um den Betrag der gegenseitigen Annäherung δ₀ zwischen den Rollflächen der Schiene 11 und dem Schlitten 12 besser verständlich zu machen.
Da die Vorverdichtungslast normalerweise als eine radiale Richtungsbelastung von zwei oberen Reihen (oder zwei unteren Reihen) pro Schlitten definiert ist, wird die Vorverdichtungslast P_pre durch die folgende Gleichung ausgedrückt. $P_{p r e} = 2 \sum_{i = 1}^{I} \sum_{j = 1}^{2} P_{0 i} sin γ_{j}$
Als nächstes wird ein Zustand beschrieben, in dem die fünf äußeren Kraftkomponenten aus dem vorstehend beschriebenen Zustand auf die Bewegungsführungsvorrichtung 1 eingewirkt haben und die fünf Verschiebungskomponenten erzeugt wurden. Wie in 11 dargestellt, ist aufgrund der fünf Verschiebungskomponenten, die die radiale Verschiebung α₁ , den Neigungswinkel α₂ , den Rollwinkel α₃ , die horizontale Verschiebung α₄ und den Gierwinkel α₅ in einer Mitte der als Koordinatenursprung verwendeten Bewegungsführungsvorrichtung 1 umfassen, eine Relativverschiebung der Schiene 11 und des Schlittens 12 in einer i-ten Kugelposition erfolgt.
An dieser Stelle bewegt sich der Krümmungsmittelpunkt der schienenseitigen Rollfläche zwar nicht, da sich der Schlitten 12 bewegt, der Krümmungsmittelpunkt der schlittenseitigen Rollfläche jedoch geometrisch in jeder Kugelposition. Diese Situation wird als eine Bewegung von A_c ausgedrückt, die den Krümmungsmittelpunkt der schlittenseitigen Rollfläche zu A_c ' bezeichnet. Wenn eine Bewegungsgröße von A_c zu A_c ' getrennt in y-Richtung und z-Richtung betrachtet wird, eine Bewegungsgröße in y-Richtung durch δ_y bezeichnet wird, eine Bewegungsgröße in z-Richtung durch δ_z bezeichnet wird und nachfolgende Suffixe eine i-te Kugel und eine j-te Kugelreihe bezeichnen, können die Bewegungsgrößen ausgedrückt werden als $\begin{array}{l} δ_{yij} = α_{1} + α_{2} x_{i} + α_{3} z_{cij} \\ δ_{zij} = α_{4} + α_{5} x_{i} + α_{3} z_{cij}, \end{array}$
wobei z_c und y_c die Koordinaten eines Punktes A_c bezeichnen.
Da nun eine Linie, die die Krümmungsmittelpunkte der Rollflächen auf der Seite der Schiene 11 und der Seite des Schlittens 12 verbindet, einen Kontaktwinkel bildet, der eine normale Richtung einer Kugellast ist, ändert sich ein Anfangskontaktwinkel γ_j zu β_ij und darüber hinaus ändert sich ein Abstand zwischen den Krümmungsmittelpunkten der beiden Rollflächen von einem Anfangsabstand zwischen A_r und A_c zu einem Abstand zwischen A_r und A_c '. Diese Änderung des Abstands zwischen den Krümmungsmittelpunkten beider Rollflächen manifestiert sich als elastische Verformung in beiden Kontaktabschnitten der Kugel 16 und, ähnlich wie in 10, wird ein Betrag der elastischen Verformung δ_ij der Kugel 16 bestimmt, indem die Kugel 16 als in eine Position der schienenseitigen Rollfläche verschoben dargestellt wird.
Wenn der Abstand zwischen A_r und A_c ' in y-Richtung und z-Richtung ebenfalls getrennt betrachtet wird, der Abstand in y-Richtung durch V_y und der Abstand in z-Richtung durch V_z bezeichnet wird, können die Abstände mit δ_yij und δ_zij ausgedrückt werden, die zuvor wie folgt beschrieben wurden. $\begin{matrix} V_{yij} = (2 f - 1) D_{a} sin γ_{j} + δ_{yij} \\ V_{zij} = (2 f - 1) D_{a} cos γ_{j} + δ_{zij} \end{matrix}$
Dementsprechend wird der Abstand zwischen A_r und A_c ' ausgedrückt als $\bar{A r A c'} = {(V_{y i j}^{2} + V_{z i j}^{2})}^{\frac{1}{2}}$
und der Kontaktwinkel β_ij wird ausgedrückt als $tan β_{i j} = \frac{V_{y i j}}{V_{z i j}}$
Infolgedessen wird der Betrag der elastischen Verformung δ_ij der Kugel 16 ausgedrückt als $δ_{i j} = {(V_{y i j}^{2} + V_{z i j}^{2})}^{\frac{1}{2}} - (2 f - 1) D_{a} + λ - λ_{x i}$
In dem in 9 dargestellten Zustand, in dem ein Querschnitt in x-Achsen-Richtung eines Abschnitts, mit dem die Kugeln 16 innerhalb des Schlittens 12 in Kontakt stehen, genommen wurde, da A_c ' der Krümmungsmittelpunkt der Rollfläche auf der Seite des Schlittens 12 ist, von A_c getrennt ist, der der Krümmungsmittelpunkt der schienenseitigen Rollfläche ist, ist der Betrag der elastischen Verformung δ_ij der Kugel 16 in dem bearbeiteten Abschnitt, der der Bombierung unterzogen wurde, um einen Betrag verringert, der der Trennung entspricht. Da die Trennung als äquivalent zu einem Fall angesehen werden kann, in dem der Kugeldurchmesser entsprechend reduziert wird, wird die Menge durch λ_xi bezeichnet und in der oben angegebenen Gleichung subtrahiert.
Unter Verwendung einer Formel, die eine Menge an elastischem Ansatz in einem Fall ausdrückt, in dem ein Wälzkörper eine Kugel ist, die aus der Hertz-Kontakttheorie abgeleitet ist, wird eine Wälzkörperlast P_ij aus der Menge an elastischer Verformung δ_ij durch die folgende Gleichung erhalten. $P_{i j} = C_{b} δ_{i j}^{\frac{3}{2}}$
wobei C_b eine nichtlineare Federkonstante (N/mm^3/2) bezeichnet, die durch die folgende Gleichung gegeben ist. $C b = 2^{- \frac{3}{2}} {(\frac{2 K}{π μ})}^{- \frac{3}{2}} {[\frac{1}{8} {\frac{3}{E} (1 - \frac{1}{m^{2}})}^{2} \sum ρ]}^{- \frac{1}{2}},$
wobei E einen Längselastizitätsmodul bezeichnet, 1/m die Poissonzahl bezeichnet, 2K/πµ. den Hertz-Koeffizienten bezeichnet und Σρ eine Summe von Hauptkrümmungen bezeichnet.
Gemäß dem Vorstehenden können der Kontaktwinkel β_ij , der Betrag der elastischen Verformung δ_ij und die Wälzkörperbelastung P_ij durch Gleichungen in Bezug auf alle Kugeln 16 im Schlitten 12 unter Verwendung der fünf Verschiebungskomponenten α₁ bis α₅ des Schlittens 12 ausgedrückt werden.
Es ist anzumerken, dass in der vorstehenden Beschreibung aus Gründen der Kürze eine Lastverteilungstheorie des Starrkörpermodells verwendet wird, bei der der Schlitten 12 als starrer Körper betrachtet wird. Die Theorie der Lastverteilung des Starrkörpermodells kann erweitert werden, und es kann auch eine Lastverteilungstheorie des Schlittenträgermodells verwendet werden, auf die eine Strahlentheorie angewendet wurde, um die Verformung des Seitenteils 12-2 des Schlittens 12 zu berücksichtigen. Darüber hinaus kann auch eine Schlitten-Schiene-FEM-Modell-Lastverteilungstheorie verwendet werden, in der der Schlitten 12 und die Schiene 11 als FEM-Modelle betrachtet werden.
<Schritt 3: Berechnung der Last (fünf externe Kraftkomponenten)>
Anschließend müssen die Gleichgewichtsbedingungsformeln in Bezug auf die fünf Komponenten als äußere Kräfte, d.h. die Radiallast F_y , das Kippmoment M_a , das Rollmoment M_c , die Horizontallast F_z und das Giermoment M_b nur noch mit den oben dargestellten Gleichungen eingestellt werden. $\begin{array}{l} {Bezogen auf die Radiallast F}_{y}, \\ F_{y} = \sum_{j = 1}^{4} \sum_{i - 1}^{I} P_{i j} sin β_{i j} \end{array}$
$\begin{array}{l} {Bezogen auf das Kippmoment M}_{a}, \\ M_{a} = \sum_{j = 1}^{4} \sum_{i - 1}^{I} P_{i j} sin β_{i j} x_{i j} \end{array}$
$\begin{array}{l} {In Bezug auf das Rollmoment hat M}_{c}, \\ M_{c} = \sum_{j = 1}^{4} \sum_{i - 1}^{I} P_{i j} ω_{i j} \end{array}$
wobei ω_ij eine Länge eines Momentarms bezeichnet und durch die folgende Gleichung gegeben ist, wobei z_r und y_r Koordinaten eines Punktes A_r bezeichnen. $ω_{i j} = z_{r i j} sin β_{i j} - y_{r i j} cos β_{i j}$
$\begin{array}{l} {Bezogen auf die Horizontallast F}_{z}, \\ F_{z} = \sum_{j = 1}^{4} \sum_{i - 1}^{I} P_{i j} cos β_{i j} \end{array}$
$\begin{array}{l} {Bezogen auf die Giermoment M}_{b}, \\ M_{b} = \sum_{j = 1}^{4} \sum_{i - 1}^{I} P_{i j} c o β_{i j} x_{i} \end{array}$
Mit den oben dargestellten Gleichungen kann die auf den Schlitten 12 wirkende Last (die fünf äußeren Kraftkomponenten) berechnet werden. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Fahrantriebseinheit 30, die S103 verarbeitet, der Berechnungseinheit nach der vorliegenden Erfindung entspricht.
<S104>
Anschließend setzt die Fahrantriebseinheit 30 in S104 eine Steuerungsverstärkung auf der Grundlage der auf den Schlitten 12 wirkenden Last. In diesem Fall wird sowohl eine Positionsschleifenverstärkung K_p als auch eine Geschwindigkeitsschleifenverstärkung K_v eingestellt. Die Fahrantriebseinheit 30 speichert als Karte eine Steuerungsverstärkung, die einer Gesamtlast des Werkstücks entspricht, die aus der auf jeden Schlitten 12 wirkenden Last erhalten wird. Es ist zu beachten, dass anstelle der Speicherung einer Karte eine Berechnungsformel zum Erhalten eines Regelverstärkers aus der Gesamtbelastung des Werkstücks gespeichert werden kann. Die Fahrantriebseinheit 30 berechnet die Gesamtbelastung des Werkstücks auf der Grundlage der Belastung jedes in S103 berechneten Schlittens 12 und stellt eine Steuerungsverstärkung auf der Grundlage der Gesamtbelastung des Werkstücks ein. So wird beispielsweise die Steuerungsverstärkung so eingestellt, dass je größer die Gesamtlast des Werkstücks, desto kleiner die Steuerungsverstärkung. Die Fahrantriebseinheit 30 berechnet auf der Grundlage der auf jeden Schlitten 12 wirkenden Last die Gesamtlast des Werkstücks nach einer zuvor erstellten Formel. Da sich ein entsprechender Wert der Steuerungsverstärkung auf die Gesamtbelastung des Werkstücks bezieht, ist in der vorliegenden Ausführungsform vorab durch ein Experiment, eine Simulation oder dergleichen ein Zusammenhang zwischen der einzustellenden Steuerungsverstärkung und der Gesamtbelastung des Werkstücks herzustellen.
Die in S104 eingestellte Steuerungsverstärkung wird eingestellt, wenn der Schlitten 12 stillsteht. Darüber hinaus soll die unmittelbar vor dem ersten Antreiben des Schlittens 12 eingestellte Steuerungsverstärkung die Steuerungsverstärkung beim Steuern des Stellglieds 5 sein. Während der in 7 dargestellte Prozess wiederholt in vorgegebenen Zeitabständen ausgeführt wird, kann der Prozess alternativ auch ausgeführt werden, wenn festgestellt wird, dass sich die Gesamtbelastung des Werkstücks geändert hat. Mit anderen Worten, eine Steuerungsverstärkung, die der Gesamtbelastung des Werkstücks nach einer Änderung entspricht, kann nach der Änderung der Gesamtbelastung des Werkstücks und vor dem ersten Antreiben des Werkstücks durch das Stellglied 5 eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Fahrantriebseinheit 30, die S104 verarbeitet, der Ausgabeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, kann eine Gesamtbelastung des Werkstücks durch Erfassen einer Verschiebung des Schlittens 12 erreicht werden. Darüber hinaus kann durch Einstellen einer Steuerungsverstärkung des Stellglieds 5 in Abhängigkeit von der Gesamtbelastung des Werkstücks eine entsprechende Steuerungsverstärkung in Bezug auf das Werkstück an dieser Stelle eingestellt werden. Dadurch kann eine Transportzeit des Werkstücks reduziert werden. Da eine Last beispielsweise anhand einer Verschiebung des Schlittens 12 erfasst werden kann, ist es nicht erforderlich, eine Masse des Werkstücks zu messen, indem eine große Vorrichtung wie eine Lastzelle separat bereitgestellt wird. Dadurch kann eine Verkleinerung des Systems realisiert werden. Da zudem die Gesamtbelastung des Werkstücks unabhängig von einem Werkstücktyp berechnet werden kann, auch bei einer Linie, die Werkstücke mehrerer Typen handhabt, kann für jedes Werkstück eine entsprechende Steuerungsverstärkung eingestellt werden. Da eine Steuerungsverstärkung beispielsweise in einen Zustand eingestellt werden kann, in dem der Schlitten 12 stillsteht, muss das Stellglied 5 nicht tatsächlich aktiviert werden, wie wenn eine Steuerungsverstärkung durch automatische Einstellung eingestellt wird. Dadurch kann auch die Transportzeit des Werkstücks reduziert werden. Da eine Verschiebung des Schlittens 12 beispielsweise berührungslos gemessen werden kann, kann zudem eine Lastzahl gegenüber einer Lastzelle deutlich erhöht werden. Dadurch können Werkstücke mit unterschiedlichen Massen aufgenommen werden.
Während sich die Bewegungsführungsvorrichtung 1 in einem Zustand befindet, in dem sie in der oben genannten Beschreibung auf dem Sockel 7 installiert ist, kann sich die Bewegungsführungsvorrichtung 1 alternativ in einem Zustand befinden, in dem sie neben dem Sockel 7 oder unter dem Sockel 7 installiert ist. Mit anderen Worten, da eine auf den Schlitten 12 wirkende Last auf der Grundlage einer Verschiebung des Schlittens 12 auch in einem Zustand berechnet werden kann, in dem die Bewegungsführungsvorrichtung 1 an einer Wand aufgehängt ist (ein Zustand, in dem sich die Schiene 11 in vertikaler Richtung erstreckt) und in einem Zustand, in dem die Bewegungsführungsvorrichtung 1 von einer Decke abgehängt ist (ein Zustand, in dem die Schiene 11 an der Decke befestigt ist und sich der Schlitten 12 unter der Schiene 11 bewegt), kann eine Gesamtbelastung des Werkstücks berechnet werden. Daher kann unabhängig von der Ausrichtung der Bewegungsführungsvorrichtung 1 eine entsprechende Steuerungsverstärkung eingestellt werden.
Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform, während eine Steuerungsverstärkung auf der Grundlage einer Verschiebung des Schlittens 12 eingestellt wird, während der Schlitten 12 stillsteht, alternativ eine Steuerungsverstärkung auf der Grundlage einer Verschiebung des Schlittens 12 während der Bewegung des Schlittens 12 eingestellt werden. Mit anderen Worten, eine auf den Schlitten 12 wirkende Last kann auch dann berechnet werden, wenn sich der Schlitten 12 bewegt, und da die auf den Schlitten 12 wirkende Last und eine Gesamtlast eines Werkstücks miteinander korreliert sind, kann die Gesamtlast des Werkstücks auf der Grundlage der Verschiebung des Schlittens 12 berechnet werden. Darüber hinaus kann auch bei laufendem Schlitten 12 eine Steuerungsverstärkung auf der Grundlage der Gesamtbelastung des Werkstücks eingestellt werden.
Darüber hinaus kann die Bewegungsführungsvorrichtung 1 konfiguriert werden, um eine auf den Schlitten 12 wirkende Last zu berechnen, während die antreibende Antriebseinheit 30 eine auf den Schlitten 12 in der vorliegenden Ausführungsform wirkende Last berechnet. Darüber hinaus kann die von der Bewegungsführungsvorrichtung 1 berechnete Last an die Fahrantriebseinheit 30 ausgegeben werden, um die Fahrantriebseinheit 30 eine Steuerungsverstärkung berechnen zu lassen. Darüber hinaus kann die Bewegungsführungsvorrichtung 1 eine auf den Schlitten 12 wirkende Last und eine Steuerungsverstärkung berechnen. Darüber hinaus können die von der Bewegungsführungsvorrichtung 1 berechnete Last und die Steuerungsverstärkung an die Fahrantriebseinheit 30 ausgegeben werden, damit die Fahrantriebseinheit 30 die Rückkopplungssteuerung des Stellglieds 5 unter Verwendung der Steuerungsverstärkung durchführt. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Bewegungsführungsvorrichtung 1 in diesem Fall die Recheneinheit und die Ausgabeeinheit nach der vorliegenden Erfindung umfasst.
[Zweite Ausführungsform]
12 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In der ersten Ausführungsform umfasst die Vorrichtungseinheit 20 jeweils eine der Bewegungsführungsvorrichtung 1 und das Stellglied 5, und die Fahrantriebseinheit 30 führt eine Rückkopplungssteuerung des einen Stellglieds 5 durch. Andererseits umfasst die Vorrichtungseinheit 20 in der vorliegenden Ausführungsform jeweils zwei der Bewegungsführungsvorrichtung und des Stellglieds, und die Fahrantriebseinheit 30 übernimmt die Rückkopplungssteuerung der beiden Stellglieder 5. Darüber hinaus wird jede Steuerungsverstärkung bei der Durchführung der Lebensmittelrückführung jedes Stellglieds 5 auf einen Wert eingestellt, der einer Lastverteilung oder einer Schwerpunktposition eines Werkstücks entspricht. Es ist zu beachten, dass die Schwerpunktlage des Werkstücks auf der Grundlage der Lastverteilung des Werkstücks ermittelt werden kann. Eine Formel zum Erhalten einer Schwerpunktposition aus einer Lastverteilung eines Werkstücks ist im Voraus zu erstellen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind eine erste Bewegungsführungsvorrichtung 1a und eine zweite Bewegungsführungsvorrichtung 1b als Bewegungsführungsvorrichtung und ein erstes Stellglied 5a und ein zweites Stellglied 5b als Stellglieder vorgesehen. Die erste Bewegungsführungsvorrichtung 1a umfasst eine erste Schiene 111 (ein Beispiel für ein „Gleiselement“, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben) und zwei Schlitten 12a und 12b (ein Beispiel für ein „bewegliches Element“, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben), die so montiert sind, dass sie entlang einer Längsrichtung der ersten Schiene 111 relativ beweglich sind. Die zweite Bewegungsführungsvorrichtung 1b umfasst eine zweite Schiene 112 (ein Beispiel für ein „Gleiselement“, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben) und zwei Schlitten 12c und 12d (ein Beispiel für ein „bewegliches Element“, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben), die so montiert sind, dass sie entlang einer Längsrichtung der zweiten Schiene 112 relativ beweglich sind. Das erste Stellglied 5a treibt die beiden Schlitten 12a und 12b auf der ersten Schiene 111 an, das zweite Stellglied 5b die beiden Schlitten 12c und 12d auf der zweiten Schiene 112. Ein gemeinsamer Transporttisch 8 ist über den vier Wagen 12a bis 12d montiert. Daher wird der Transporttisch 8 von den vier Wagen 12a bis 12d getragen. Da eine Struktur jedes der Wagen 12a bis 12d die gleiche ist wie die des Wagens 12 gemäß der ersten Ausführungsform, entfällt eine Beschreibung derselben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Werkstück gleichzeitig durch das erste Stellglied 5a und das zweite Stellglied 5b transportiert.
In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Fahrantriebseinheit 30 ebenfalls eine auf jeden der Wagen 12a bis 12d wirkende Last auf der Grundlage einer Verschiebung jedes der Wagen 12a bis 12d. Da ein Berechnungsverfahren der auf jeden der Wagen 12a bis 12d wirkenden Last das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist, entfällt eine Beschreibung derselben. Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Lastverteilung oder eine Schwerpunktposition eines Werkstücks auf der Grundlage der auf jeden der Schlitten 12a bis 12d wirkenden Last berechnet, und jede Steuerungsverstärkung bei der Rückkopplungssteuerung des ersten Stellglieds 5a und des zweiten Stellglieds 5b wird auf der Grundlage der Lastverteilung oder der Schwerpunktposition des Werkstücks eingestellt.
13 ist ein Flussdiagramm, das einen Einstellfluss einer Steuerungsverstärkung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der in 13 dargestellte Prozess ist ein Prozess, der von der Fahrantriebseinheit 30 in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt ausgeführt wird. Es ist zu beachten, dass anstelle der wiederholten Ausführung des in 13 dargestellten Prozesses in vorgegebenen Zeitabständen der Prozess nach der Feststellung, dass sich die Lastverteilung des Werkstücks geändert hat, ausgeführt werden kann, bevor der Schlitten 12 zum ersten Mal von den Stellgliedern 5 angetrieben wird.
<S201>
In S201 bestimmt die Fahrantriebseinheit 30, ob der Schlitten 12 stationär ist oder nicht. In S201 bestimmt die Fahrantriebseinheit 30, ob der Schlitten 12 durch einen Prozess ähnlich dem von S101 stillsteht oder nicht.
<S202>
In S202 erfasst die Fahrantriebseinheit 30 eine Verschiebung jedes der Schlitten 12a bis 12d von den jeweiligen Verschiebungssensoren 2a bis 2d und 3a bis 3d. In S202 erfasst die Fahrantriebseinheit 30 eine Verschiebung jedes der Wagen 12a bis 12d durch ein Verfahren ähnlich dem von S102.
<S203>
In S203 berechnet die Fahrantriebseinheit 30 eine auf jeden der Wagen 12a bis 12d wirkende Last basierend auf dem Verschiebungsbetrag jedes der Wagen 12a bis 12d. In S203 berechnet die Fahrantriebseinheit 30 eine Last, die auf jeden der Wagen 12a bis 12d wirkt, nach einem ähnlichen Verfahren wie in S103. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Fahrantriebseinheit 30, die S203 verarbeitet, der Recheneinheit nach der vorliegenden Erfindung.
<S204>
In S204 berechnet die Fahrantriebseinheit 30 eine Lastverteilung oder eine Schwerpunktlage eines Werkstücks auf der Grundlage der auf jeden der Schlitten 12a bis 12d wirkenden Last. Die Fahrantriebseinheit 30 berechnet auf der Grundlage der auf jeden der Schlitten 12a bis 12d wirkenden Last die Lastverteilung oder die Schwerpunktlage des Werkstücks nach einer zuvor erstellten Formel.
<S205>
In S205 setzt die Fahrantriebseinheit 30 eine Steuerungsverstärkung auf der Grundlage der in S204 berechneten Lastverteilung oder Schwerpunktlage des Werkstücks. In diesem Fall werden die Positionsschleifenverstärkung K_p und die Geschwindigkeitsschleifenverstärkung K_v für jedes der ersten Stellglieder 5a und das zweite Stellglied 5b eingestellt. Die Fahrantriebseinheit 30 speichert als Karte Steuerverstärkungen (eine erste Steuerverstärkung und eine zweite Steuerverstärkung) der jeweiligen Stellglieder 5a und 5b entsprechend der Lastverteilung oder der Schwerpunktposition des Werkstücks, und Steuerverstärkungen werden jeweils auf der Grundlage der in S203 berechneten Lastverteilung oder der Schwerpunktposition des Werkstücks eingestellt. Da sich ein entsprechender Wert der Steuerungsverstärkung auf die Lastverteilung oder die Schwerpunktposition des Werkstücks bezieht, ist in der vorliegenden Ausführungsform vorab durch ein Experiment, eine Simulation oder dergleichen ein Zusammenhang zwischen der einzustellenden Steuerungsverstärkung und der Lastverteilung oder der Schwerpunktposition des Werkstücks herzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Fahrantriebseinheit 30, die S204 verarbeitet, der Ausgabeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Auf diese Weise kann die Lastverteilung oder die Schwerpunktlage eines Werkstücks aus dem Verschiebungsbetrag jedes der Schlitten 12a bis 12d bei stehenden Schlitten 12 berechnet werden. Zusätzlich kann für jedes der Stellglieder 5a und 5b eine entsprechende Steuerungsverstärkung eingestellt werden, die der Lastverteilung oder der Schwerpunktlage entspricht.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Lastverteilung oder die Schwerpunktlage eines Werkstücks auf der Grundlage der Verschiebung jedes der Schlitten 12a bis 12d bei stehenden Schlitten 12 ermittelt werden. Darüber hinaus kann durch Einstellen einer Steuerungsverstärkung jedes der Stellglieder 5a und 5b entsprechend der Lastverteilung oder der Schwerpunktlage des Werkstücks eine entsprechende Steuerungsverstärkung eingestellt werden. Dadurch kann eine Transportzeit des Werkstücks reduziert werden. Da darüber hinaus eine Last auf der Grundlage des Verschiebungsgrades des Schlittens 12 erfasst wird, kann eine Verkleinerung des Systems realisiert werden. Da zudem die Lastverteilung oder die Schwerpunktlage des Werkstücks unabhängig von einem Werkstücktyp berechnet werden kann, auch bei einer Linie, die Werkstücke mehrerer Typen handhabt, kann für jedes Werkstück eine entsprechende Steuerungsverstärkung eingestellt werden. Da eine Steuerungsverstärkung in einen Zustand eingestellt werden kann, in dem der Schlitten 12 stillsteht, kann die Transportzeit reduziert werden. Darüber hinaus kann unabhängig von der Ausrichtung der Bewegungsführungsvorrichtung 1 eine entsprechende Steuerungsverstärkung eingestellt werden. Darüber hinaus kann auch bei laufendem Schlitten 12 eine Steuerungsverstärkung in Abhängigkeit von der Lastverteilung oder der Schwerpunktlage des Werkstücks eingestellt werden. Da die Schwerpunktlage des Werkstücks außerdem aus dem Verschiebungsbetrag jedes Schlittens 12 berechnet werden kann, kann die vorliegende Ausführungsform auch bei der Berechnung einer erzeugten Kraftverteilung verwendet werden, die beispielsweise bei einem Antriebssystem eines Portals wichtig ist.
Bezugszeichenliste

1: Bewegungsführungsvorrichtung
2a, 2b, 2c, 2d, 3a, 3b, 3c, 3c, 3d: Sensor
4: Linearcodierer
5: Stellglied
8: Transporttisch
11: Schiene
12: Schlitten
15a, 15b: Sensorbefestigungselement
20: Vorrichtungseinheit
30: Fahrantriebseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009124803 [0003]

Claims

Werkstücktransportsteuerungssystem, das ein Werkstück transportiert, während es das Werkstück beweglich stützt, unter Verwendung einer Bewegungsführungsvorrichtung mit einem Gleiselement, das sich entlang einer Längsrichtung erstreckt, und einem beweglichen Element, das so angeordnet ist, dass es dem Gleiselement über ein Wälzkörper, der innerhalb einer Rollnut rollbar angeordnet ist, gegenüberliegt und das relativ beweglich entlang der Längsrichtung des Gleiselements ist, wobei das Werkstücktransportsteuerungssystem umfasst: eine oder eine Vielzahl von Bewegungsführungsvorrichtungen; einen Transporttisch, der ein Tisch ist, auf dem das Werkstück platziert werden soll, wobei der Transporttisch von einer oder mehreren Bewegungsführungsvorrichtungen getragen wird; ein Stellglied, das eine Antriebskraft vermittelt, so dass der Transporttisch transportiert wird; eine Steuereinheit, die eine Transportsteuerung durch Rückkopplungssteuerung während des Transports des Werkstücks durch das Stellglied durchführt; und eine Berechnungseinheit, die eine Transportbelastung berechnet, die vom Werkstück auf das bewegliche Element jeder der einen oder einer Vielzahl von Bewegungsführungsvorrichtungen ausgeübt wird, wobei die Steuereinheit eine auf die Rückkopplungssteuerung in der Transportsteuerung bezogene Steuerungsverstärkung auf der Grundlage der Transportbelastung in jeder der einen oder mehreren Bewegungsführungsvorrichtungen, wie von der Berechnungseinheit berechnet, einstellt.
Werkstücktransportsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine Gesamtlast des Werkstücks oder eine Lastverteilung des Werkstücks auf der Grundlage der Transportlast in jeder der einen oder mehreren von der Berechnungseinheit berechneten Bewegungsführungsvorrichtungen schätzt und einen Verstärkungswert einstellt, der der geschätzten Gesamtlast des Werkstücks oder der geschätzten Lastverteilung des Werkstücks als Steuerungsgewinn entspricht.
Werkstücktransportsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit, wenn bestimmt wird, dass sich die Gesamtlast des Werkstücks oder die Lastverteilung des Werkstücks auf der Grundlage der Transportlast in jeder der von der Berechnungseinheit berechneten einen oder mehreren Bewegungsführungsvorrichtungen geändert hat, und bevor das Werkstück nach der Änderung zum ersten Mal vom Stellglied angetrieben werden soll, einen Verstärkungswert entsprechend der Gesamtlast des Werkstücks oder der Lastverteilung des Werkstücks nach der Änderung als Steuerverstärkung setzt.
Werkstücktransportsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Berechnungseinheit die Transportbelastung bei stehendem Werkstück berechnet.
Werkstücktransportsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede der einen oder mehreren Bewegungsführungsvorrichtungen des Weiteren eine Vielzahl von Verschiebungssensoren umfasst, die eine Verschiebung des beweglichen Elements in einer vorgegebenen Anzahl von Verschiebungsrichtungen in dem beweglichen Element erfassen, und die Berechnungseinheit für jede der einen oder einer Vielzahl von Bewegungsführungsvorrichtungen die Transportbelastung auf der Grundlage von erfassten Werten der Vielzahl von Verschiebungssensoren jeder Bewegungsführungsvorrichtung berechnet.
Werkstücktransportsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Stellglied ein erstes Stellglied ist, das Werkstücktransportsteuerungssystem des Weiteren umfasst: ein zweites Stellglied, das sich von dem ersten Stellglied unterscheidet, wobei das zweite Stellglied zusammen mit dem ersten Stellglied eine Antriebskraft aufbringt, so dass der Transporttisch transportiert wird, das Werkstücktransportsteuerungssystem eine Vielzahl der Bewegungsführungsvorrichtung umfasst, und die Steuereinheit eine Transportsteuerung durch Rückkopplungssteuerung in jedem Stellglied durchführt, wenn das Werkstück gleichzeitig durch das erste Stellglied und das zweite Stellglied transportiert wird, und eine erste Steuerungsverstärkung in Bezug auf die Rückkopplungssteuerung für das erste Stellglied und eine zweite Steuerungsverstärkung in Bezug auf die Rückkopplungssteuerung für das zweite Stellglied in der Transportsteuerung auf der Grundlage der Transportbelastung in jeder der Vielzahl von Bewegungsführungsvorrichtungen, wie von der Berechnungseinheit berechnet, einstellt.
Werkstücktransportsteuerungssystem nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit eine Lastverteilung des Werkstücks in der Transporttabelle auf der Grundlage der Transportlast in jeder der Vielzahl von Bewegungsführungsvorrichtungen, wie sie von der Berechnungseinheit berechnet wird, schätzt und die erste Steuerverstärkung und die zweite Steuerverstärkung entsprechend der geschätzten Lastverteilung einstellt.
Bewegungsführungsvorrichtung mit einem Gleiselement, das sich entlang einer Längsrichtung erstreckt, und einem beweglichen Element, das so angeordnet ist, dass es dem Gleiselement über ein innerhalb einer Rollnut rollbar angeordnetes Wälzkörper gegenüberliegt und das entlang der Längsrichtung des Gleiselements relativ beweglich ist, wobei die Bewegungsführungsvorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Verschiebungssensoren, die Verschiebungen des beweglichen Elements in einer vorgegebenen Anzahl von Verschiebungsrichtungen des beweglichen Elements erfassen; eine Berechnungseinheit, die auf der Grundlage von erfassten Werten der Vielzahl von Verschiebungssensoren eine vom Werkstück auf das bewegliche Element ausgeübte Transportbelastung berechnet; und eine Ausgabeeinheit, die auf der Grundlage der Transportlast Verstärkungsinformationen erzeugt und ausgibt, die sich auf eine Steuerungsverstärkung für die Rückkopplungssteuerung beziehen, wenn der Transport des Werkstücks über die Rückkopplungssteuerung durch eine externe Steuervorrichtung durchgeführt wird, während das Werkstück mit der Bewegungsführungsvorrichtung beweglich abgestützt wird, wobei die Verstärkungsinformationen Informationen sind, die in einem Einstellprozess der Steuerungsverstärkung bei einer Änderung der Belastung des Werkstücks zu verwenden sind.