JP2020004288A - Positioning stage and processing machine with positioning stage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カウンタウエイト方式の自重補償機構を有する位置決めステージに関する。特に、ステージの振動を抑制する技術にかかわり、工具を用いて加工を行う加工機等の分野において、好適に用いられ得る位置決めステージに関する。 The present invention relates to a positioning stage having a counterweight type self-weight compensation mechanism. In particular, the present invention relates to a positioning stage that can be suitably used in a field of a processing machine or the like that performs processing using a tool in connection with a technique for suppressing stage vibration.
位置決めステージの分野では、カウンタウエイト方式の自重補償機構を有する装置が知られている。具体的には、位置決めステージとカウンタウエイトを、プーリに支持されたスチールベルトで接続し、位置決めステージの自重をカウンタウエイトで補償する機構である。
カウンタウエイト方式では、位置決めステージとカウンタウエイトのそれぞれにモータを設置し、位置決めステージとカウンタウエイトの両方を位置決めステージの位置指令値と同期して制御する方法が知られている。
In the field of the positioning stage, an apparatus having a counterweight type self-weight compensation mechanism is known. Specifically, it is a mechanism in which the positioning stage and the counterweight are connected by a steel belt supported by a pulley, and the weight of the positioning stage is compensated by the counterweight.
In the counterweight method, a method is known in which a motor is installed on each of the positioning stage and the counterweight, and both the positioning stage and the counterweight are controlled in synchronization with a position command value of the positioning stage.
例えば、特許文献1に記載された装置では、位置決めステージにリニアモータおよび位置検出センサを、カウンタウエイトにリニアモータを設置している。そして、位置決めステージの実電流指令の変化率にカウンタウエイトと位置決めステージの重量比を掛けて、カウンタウエイト側リニアモータの電流値を算出する方法が記載されている。 For example, in the device described in Patent Literature 1, a linear motor and a position detection sensor are installed on a positioning stage, and a linear motor is installed on a counterweight. A method is described in which the rate of change of the actual current command of the positioning stage is multiplied by the weight ratio of the counterweight and the positioning stage to calculate the current value of the linear motor on the counterweight side.
また、特許文献2に記載された装置では、位置決めステージにリニアモータおよび位置検出センサを、カウンタウエイトとプーリにモータを設置している。そして、位置決めステージの位置指令値により算出される加速度指令を、プーリとカウンタウエイトに与える制御方法が記載されている。 In the device described in Patent Document 2, a linear motor and a position detection sensor are installed on a positioning stage, and a motor is installed on a counterweight and a pulley. A control method is described in which an acceleration command calculated based on a position command value of a positioning stage is given to a pulley and a counterweight.
また、こうしたカウンタウエイト方式の位置決めステージを加工機に組み込む場合には、飛散する切粉や加工液からモータや位置検出センサ等の機構部品を保護するためにカバーを設ける場合がある。
用いられ得るカバーとしては、例えば特許文献3や特許文献4に記載されたカバー機構が知られている。
When such a counterweight type positioning stage is incorporated in a processing machine, a cover may be provided to protect mechanical components such as a motor and a position detection sensor from flying chips and processing liquid.
As a cover that can be used, for example, a cover mechanism described in Patent Literature 3 or Patent Literature 4 is known.
特許文献1あるいは特許文献2に記載された装置は、位置決めステージ、カウンタウエイトおよびスチールベルトで構成される系において、位置決めステージに振動的な力が作用するのを防ぐことを目的とした制御方法である。
しかしながら、位置決めステージとカウンタウエイトを接続するスチールベルトが、互いのフィードバック系を干渉させて振動的な作用を及ぼし、結果的には制御ゲインが上がらないため、位置決め性能を十分に発揮できないという問題があった。
The device described in Patent Literature 1 or Patent Literature 2 is a control method for preventing a vibrational force from acting on a positioning stage in a system including a positioning stage, a counterweight, and a steel belt. is there.
However, the steel belt that connects the positioning stage and the counterweight interferes with each other's feedback system and exerts an oscillating effect. As a result, the control gain does not increase, and the positioning performance cannot be sufficiently exhibited. there were.
また、カウンタウエイト方式の位置決めステージを有する加工機に、特許文献3や特許文献4のカバーを敷設すると、ステージが移動する時にカバーが撓んで振動したり、ステージやカウンタウエイトの駆動機構とカバーが接触や摺動する場合がある。これにより、位置決めステージの位置決め性能が影響を受けてしまう場合がある。この影響は、切粉や加工液がカバーに付着して重量バランスが変化した時には、より顕著になる。このように、カバーの影響により、位置決めステージが位置決め性能を十分に発揮できないという問題があった。 Further, when the cover of Patent Document 3 or Patent Document 4 is laid on a processing machine having a positioning stage of a counterweight type, the cover bends and vibrates when the stage moves, and the drive mechanism of the stage and the counterweight and the cover are moved. Contact and sliding may occur. As a result, the positioning performance of the positioning stage may be affected. This effect becomes more remarkable when the weight balance changes due to the attachment of chips and processing fluid to the cover. Thus, there has been a problem that the positioning stage cannot sufficiently exhibit the positioning performance due to the influence of the cover.
本発明は、第一モータと第一位置検出センサを備え、鉛直方向に移動可能な第一ステージと、第二モータと第二位置検出センサを備え、鉛直方向に移動可能な第二ステージと、プーリに支持され、前記第一ステージと前記第二ステージを連結する連結部材と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一ステージについては、前記第一位置検出センサの検出値に基づき、前記第一モータをフィードバック制御し、前記第二ステージについては、前記第二位置検出センサの検出値と前記第一位置検出センサの検出値の差分の微分値に基づき、前記第二モータをフィードバック制御する、ことを特徴とする位置決めステージである。 The present invention includes a first motor and a first position detection sensor, a first stage movable in a vertical direction, a second stage including a second motor and a second position detection sensor, a second stage movable in a vertical direction, A connection member supported by a pulley and connecting the first stage and the second stage, and a control unit, wherein the control unit is configured to control the detection value of the first position detection sensor for the first stage. Based on the feedback control of the first motor, for the second stage, based on the differential value of the difference between the detection value of the second position detection sensor and the detection value of the first position detection sensor, based on the differential value of the second motor A positioning stage for performing feedback control.
また、本発明は、第一モータと第一位置検出センサを備え、鉛直方向に移動可能な第一ステージと、第二モータと第二位置検出センサを備え、鉛直方向に移動可能な第二ステージと、プーリに支持され、前記第一ステージと前記第二ステージを連結する連結部材と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一ステージと前記第二ステージのうち、いずれか一方を位置決めステージとして、他方をカウンタウエイトとして制御することが可能で、前記位置決めステージとして制御するステージについては、当該ステージの位置検出センサの検出値に基づき、当該ステージのモータをフィードバック制御し、前記カウンタウエイトとして制御するステージについては、当該ステージの検出センサの検出値と前記位置決めステージとして制御するステージの位置検出センサの検出値との差分の微分値に基づき、当該ステージのモータをフィードバック制御する、ことを特徴とする位置決めステージである。 Also, the present invention provides a first stage including a first motor and a first position detection sensor and movable vertically, and a second stage including a second motor and a second position detection sensor and movable vertically. And a connecting member supported by a pulley and connecting the first stage and the second stage, and a control unit, wherein the control unit is one of the first stage and the second stage. Can be controlled as a positioning stage, and the other can be controlled as a counterweight. For the stage controlled as the positioning stage, the motor of the stage is feedback-controlled based on a detection value of a position detection sensor of the stage, and the counter is controlled. For a stage to be controlled as a weight, control is performed as a value detected by a detection sensor of the stage and the positioning stage. Based on the differential value of the difference between the detected value of the position detection sensor stage, a feedback control of the stage motor, a positioning stage, wherein a.
また、本発明は、第一モータと第一位置検出センサを備え、鉛直方向に移動可能な第一ステージと、第二モータを備え、鉛直方向に移動可能な第二ステージと、プーリに支持され、前記第一ステージと前記第二ステージを連結する連結部材と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一ステージについては、前記第一位置検出センサの検出値に基づき、前記第一モータをフィードバック制御し、前記第二ステージについては、前記第一位置検出センサの検出値と前記第一モータへの指令値に基づいて算出した前記第二ステージの位置と前記第一位置検出センサの検出値の差分の微分値に基づき、前記第二モータをフィードバック制御する、ことを特徴とする位置決めステージである。 In addition, the present invention includes a first motor and a first position detection sensor, a first stage movable in a vertical direction, a second stage including a second motor, and a second stage movable in a vertical direction, supported by a pulley. A connection member for connecting the first stage and the second stage, and a control unit, the control unit, for the first stage, based on the detection value of the first position detection sensor, the second One motor is feedback controlled, and for the second stage, the position of the second stage calculated based on the detection value of the first position detection sensor and the command value to the first motor, and the first position detection sensor A feedback control of the second motor based on a differential value of a difference between the detected values.
本発明は、位置決め精度が高いカウンタウエイト方式の位置決めステージを実現する。本発明の位置決めステージを加工機に用いれば、工具とワークの相対位置決め精度が高くなり、極めて加工精度の高い加工機を実現可能である。 The present invention realizes a counterweight type positioning stage with high positioning accuracy. When the positioning stage of the present invention is used for a processing machine, the relative positioning accuracy between the tool and the workpiece is increased, and a processing machine with extremely high processing accuracy can be realized.
[実施形態1]
以下、図面を参照して、本発明の実施形態1である位置決めステージ、およびこれを備えた加工機について説明する。
図2(a)、図2(b)、図2(c)は、それぞれ実施形態1の位置決めステージを備えた加工機の正面図、左方向からの斜視図、右方向からの斜視図である。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a positioning stage according to a first embodiment of the present invention and a processing machine having the positioning stage will be described with reference to the drawings.
2A, 2B, and 2C are a front view, a left perspective view, and a right perspective view of a processing machine including the positioning stage of the first embodiment, respectively. .
各図において、201は加工機の定盤、202a及び202bはコラムであり、梁203でコラム202a及びコラム202bの上部同士が連結され、定盤201の上に門型の構造を構成している。定盤201、コラム202a、コラム202b、梁203は、例えば鋳物、もしくは溶接部材で構成することができる。204は、床からの振動を加工機に伝達しない役割を持つ除振台である。
In each of the figures,
定盤201の上には、Y方向に沿って自在に移動可能なYステージ205が搭載されている。Yステージ205は、図示しないモータと位置検出センサを備えている。Y方向に移動するためのステージガイドには、例えば転がりのリニアガイド、油静圧軸受、もしくは空気静圧軸受を使用することが可能である。切粉や加工液等の異物の侵入を防ぐため、図示しないジャバラ、テレスコピックカバー、もしくはその両方が敷設され、Yステージ205を覆っている。
Yステージ205には、加工対象となる物を載置して回転させることが可能なCステージ207が搭載されている。Cステージ207は、図示しないモータと位置検出エンコーダを備えている。
On the
On the
コラム202aには、第一ステージとしてZ方向(鉛直方向)に自在に移動可能で位置決め可能なZステージ208が搭載されている。Zステージ208は、第一位置検出センサとしてZ方向の位置を検出するZ位置検出センサ210と、第一モータとしてZモータ209を備えている。ステージガイドには例えば転がりのリニアガイド、油静圧軸受、もしくは空気静圧軸受を使用することが可能である。切粉や加工液等の異物の侵入を防ぐため、図示しないシート状のカバーが敷設され、Zステージ208を保護している。
The
Zステージ208には、X方向に自在に移動可能なXステージ211が搭載されており、該ステージは不図示のX方向の位置を検出する位置検出センサとモータを備えている。X方向に移動するためのステージガイドには、例えば転がりのリニアガイド、油静圧軸受、もしくは空気静圧軸受を使用することが可能である。切粉や加工液等の異物の侵入を防ぐため、図示しないジャバラカバーが敷設され、Xステージ211を保護している。また、Xステージ211には、第一の加工主軸212が搭載されており、加工工具をチャックすることが可能である。
The
コラム202bには、第二ステージとしてZ方向(鉛直方向)に自在に移動可能で位置決め可能なWステージ213が搭載されている。Wステージ213は、第二位置検出センサとしてZ方向の位置を検出するW位置検出センサ215と、第二モータとしてWモータ214を備えている。ステージガイドには例えば転がりのリニアガイド、油静圧軸受、もしくは空気静圧軸受を使用することが可能である。切粉や加工液等の異物の侵入を防ぐため、図示しないシート状のカバーが敷設され、Wステージ213を保護している。
On the
Wステージ213には、X方向に自在に移動可能なUステージ216が搭載されており、該ステージは不図示のX方向の位置を検出する位置検出センサとモータを備えている。X方向に移動するためのステージガイドには、例えば転がりのリニアガイド、油静圧軸受、もしくは空気静圧軸受を使用することが可能である。切粉や加工液等の異物の侵入を防ぐため、図示しないジャバラカバーが敷設され、Uステージ216を保護している。また、Uステージ216には、第二の加工主軸217が搭載されており、加工工具をチャックすることが可能である。
The
Zステージ208とWステージ213の自重をバランスさせるため、梁203上にはスチールベルト219を支持するプーリ218が配置され、連結部材であるスチールベルト219によりZステージ208とWステージ213が連結されている。Zステージ208とWステージ213の重量は、ほぼ等しくすることが望ましい。
To balance the weight of the
本実施形態の加工機は、第一の加工主軸あるいは第二の加工主軸のいずれでも加工を行うことが可能な複合加工機である。第一の加工主軸で加工する場合には、Zステージ208を位置決めステージとし、Wステージ213をカウンタウエイトとして機能させる。また、第二の加工主軸で加工する場合には、Wステージ213を位置決めステージとし、Zステージ208をカウンタウエイトとして機能させる。
以下の説明では、特に記載がなければ、第一の加工主軸で加工する場合、すなわちZステージ208を位置決めステージとしWステージ213をカウンタウエイトとして作用させる場合について説明しているものとする。
The processing machine according to the present embodiment is a multifunctional processing machine capable of performing processing using either the first processing spindle or the second processing spindle. When processing is performed using the first processing spindle, the
In the following description, unless otherwise specified, it is assumed that processing is performed with the first processing spindle, that is, the case where the
図3は、本実施形態の複合加工機の制御系の構成を示すブロック図である。NCプログラム300は、加工座標ファイルであり、Zステージ208、Cステージ207、Xステージ211、Yステージ205、Uステージ216の各動作軌跡が、Gコード形式で記述されている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the multi-task machine according to the present embodiment. The
軌跡演算部301は、NCプログラム300を読み出し、各時刻における各ステージの目標位置として、Z位置指令値、C位置指令値、X位置指令値、Y位置指令値、U位置指令値を算出する。
軌跡演算部301で算出したZ位置指令値、C位置指令値、X位置指令値、Y位置指令値、U位置指令値は、それぞれZサーボ制御部302、Cサーボ制御部303、Xサーボ制御部304、Yサーボ制御部305、Uサーボ制御部315に転送される。
The
The Z position command value, the C position command value, the X position command value, the Y position command value, and the U position command value calculated by the
Zサーボ制御部302は、Z位置検出センサ210の検出値が前記位置指令値と一致するようにZモータ209を制御する。Cサーボ制御部303は、C位置検出センサ307の検出値がC軸指令位置と一致するようにCモータ306を制御する。また、Xサーボ制御部304は、X位置検出センサ309の検出値がX位置指令値と一致するように、Xモータ308を制御する。同様に、Yサーボ制御部305およびUサーボ制御部315は、それぞれY位置検出センサ311およびU位置検出センサ317が、Y位置指令値およびU位置指令値と一致するように、Yモータ310およびUモータ316を制御する。これ以降、第一の加工主軸側のZ位置指令値と、Z方向の現在座標すなわちZ位置検出センサ210の検出値の差を制御偏差とする。
The Z
Wサーボ制御部312に関しては、図1を用いて詳細に説明する。本実施形態の複合加工機では、第一の加工主軸で加工する場合に、Zステージ208の動作に連動して、カウンタウエイトとして作用させるWステージ213を、Wモータ214を用いてアクティブに制御する。
The
図1に示す制御部全体のブロック図を参照して、まず位置決め軸であるZステージ208の制御方法から説明してゆく。Z位置指令値に基づきZステージ208のZモータを制御するZサーボ制御部302は、Z位置検出センサ210の出力値がフィードバックされるZ位置制御部101と、Z位置検出センサ210の1階微分値がフィードバックされるZ速度制御部102を有する。この2つの制御部で2重ループ構成をとることにより、Z位置指令値に追従するためのZモータの推力を算出している。ここで、Z位置制御部101およびZ速度制御部102は、それぞれ比例制御および比例積分制御であり、一般に知られた制御手法である。このZサーボ制御部302は、PID制御などの位置ループ1重ループ構成であっても構わない。Z速度制御部102の算出結果は、Z電流アンプ103により電流値に変換され、Zモータ209で推力を発生する。
With reference to the block diagram of the entire control unit shown in FIG. 1, a method of controlling the
次に、Wステージ213を自重補償軸としてアクティブに動作させるためのWサーボ制御部312について説明する。Wサーボ制御部312は、フィードバック制御ブロック104、フィードフォワード制御ブロック105、自重差推力制御ブロック106を備える。
Next, the
まず、フィードバック制御ブロック104について説明する。相対位置検出部107は、Z位置検出センサ210とW位置検出センサ215の出力の差分値を算出する。これは、Zステージ208とWステージ213を接続するスチールベルト219の長さ変化を検出するためのものである。次に、この差分値を微分して時間変化を算出し、W比例制御部108にて制御ゲインを掛け、更に符号を反転させた値を算出してW帯域制限部109に入力する。W帯域制限部109にて、Wステージ213とスチールベルト219により構成される系の固有振動周波数付近の成分のみを通過させるようなフィルタリング処理をして、W電流アンプ110に出力する。このフィードバック制御ブロック104は、床振動に伴う外乱やZステージ208の加減速時に発生する固有振動を抑制するように作用する。
First, the
次に、フィードフォワード制御ブロック105について説明する。フィードフォワード制御ブロック105には、軌跡演算部301が算出したZ位置指令値が入力される。Z位置指令値に基づいて指令加速度算出部111が2階微分値を算出し、算出結果を加速度−推力変換部112に入力する。加速度−推力変換部112は、この2階微分値とZステージ208の質量を乗算し、Zステージ208の推力加算値として、Z電流アンプ103に出力する。また、加速度−推力変換部112は、この2階微分値とWステージ213の質量を乗算し、Wステージ213の推力加算値として、W電流アンプ110に出力する。
このフィードフォワード制御ブロック105は、早送り動作等によりZ位置指令値が急激に変化した場合に、Zステージ208およびWステージ213に対し、同じ加速度に相当する推力を同時に与える。これにより、急激に変化する指令値のためにスチールベルト219が伸縮するのを抑制することができる。
Next, the
The feedforward control block 105 simultaneously applies a thrust corresponding to the same acceleration to the
次に、自重差推力制御ブロック106について説明する。オフセット電流検出部113は、Zサーボ制御部302の推力指令値のうち、時間的に比較的ゆっくりとした変動成分、すなわち低周波成分のみを抽出するローパスフィルタ演算処理を実施し、算出結果をW電流アンプ110の入力信号に加算する。自重差推力制御ブロック106は、Zステージ208とWステージ213の重量差を補償し、一定の位置を保持するために必要な推力を、Zモータ209とWモータ214の両方に負担させるものである。
Next, the weight difference
オフセット電流検出部の具体的な構成例を図5(a)に示す。Z速度制御部102を、一般的に知られるPID制御、すなわちP制御部501、I制御部502、D制御部503により構成する。Z速度制御部102のI制御部502の出力を取り出してオフセット電流検出部113に入力し、Z積分出力帯域制限部506にて低周波成分のみを通過させるフィルタリング処理を行う。
FIG. 5A shows a specific configuration example of the offset current detection unit. The Z
図5(b)および図5(c)を参照して、フィルタリング処理で通過させる帯域を決定する方法について説明する。W帯域制限部109は、前述したように、Wステージ213とスチールベルト219により構成される系の固有振動周波数付近のみの成分を通過させるフィルタ特性を有する。このW帯域制限部109の通過帯域とZ積分出力帯域制限部506の通過帯域とが重なると、加算してW電流アンプ110に入力した際に互いに干渉するため好ましくない。そこで、図5(c)に示すように、Z積分出力帯域制限部506のフィルタ特性504が、W帯域制限部109のフィルタ特性505に対して低くなるように設定して帯域の重なりを抑制している。
With reference to FIGS. 5B and 5C, a method of determining a band to be passed in the filtering process will be described. As described above, W
次に、本実施形態の制御方法の作用について説明する。
比較のため、まず図4(a)に、Wステージ213を制御せずにZステージ208を一定速度で駆動した場合のZ指令速度とZ制御偏差の関係を模式的に示す。Z制御偏差は加速時に振動的になり、等速領域になると徐々に減衰する。これは、Zステージの加速時にスチールベルト219が弾性体として作用した結果、Wステージ213が振動し、Zステージ208に外乱力として作用することに起因する。このように、Wステージ213は、カウンタウエイトとしてZステージ208の自重を補償する働きがある一方で、振動的な外乱をZステージに与えることで加工精度に影響を及ぼすデメリットがある。
Next, the operation of the control method according to the present embodiment will be described.
For comparison, first, FIG. 4A schematically shows the relationship between the Z command speed and the Z control deviation when the
これに対して、本実施形態のフィードバック制御ブロック104とフィードフォワード制御ブロック105により低減されたZ制御偏差を、第4図(c)に例示する。Wステージを制御していない図4(a)と比較すれば明らかなように、ステージの加速に伴い発生する制御偏差の自重補償固有の振動成分を、低減することができている。
On the other hand, FIG. 4C illustrates the Z control deviation reduced by the
図4(b)と図4(d)は、図4(a)と図4(c)の各場合について、Zモータ209の推力を入力、Z位置検出センサ210の値を出力としたときの伝達特性を示したものである。図4(b)に示すように、Wステージを制御しないと自重補償固有の振動成分が発生する。しかし、本実施形態では、図4(d)に示すように、Wステージを制御する前記2つの制御ブロックにより振動の大きさを低減することができる。
FIGS. 4B and 4D show the case where the thrust of the
また、本実施形態では、自重差推力制御ブロック106の作用により、Wサーボ制御部の振動低減効果を阻害することなく、第二の加工主軸217の質量によって変化するオフセット電流を低減し、モータの発熱を抑えることができる。また、自重差推力制御ブロック106を設けない場合と比較して、Zモータ209およびWモータ214に定格出力が小さなモータを使えるようになり、複合加工機のコストダウンが可能となる。
以上のように、Zステージを位置決めステージ、Wステージをカウンタウエイトとして用いて第一の加工主軸で加工する場合に、本実施形態の加工機は、第一の加工主軸を極めて高い精度で短時間に位置決めできるため、高度な加工を高い効率で実現できる。
Further, in the present embodiment, the offset current that changes due to the mass of the
As described above, when processing is performed on the first processing spindle using the Z stage as the positioning stage and the W stage as the counterweight, the processing machine according to the present embodiment can move the first processing spindle with extremely high accuracy in a short time. , So that advanced processing can be realized with high efficiency.
Zステージを位置決めステージ、Wステージをカウンタウエイトとして役割を固定してもよいが、本実施形態の複合加工機は、Wステージを位置決めステージ、Zステージをカウンタウエイトとして用い、第二の加工主軸で加工することも可能である。第一の加工主軸と第二の加工主軸に異なる種類の加工具を装着可能とし、位置決めステージとカウンタウエイトの役割を切り換えて動作させれば、一台の加工機で異なる加工作業を高精度かつ効率的に行うことが可能である。 The role of the Z stage may be fixed as a positioning stage and the W stage may be fixed as a counterweight. However, the multifunction machine according to the present embodiment uses the W stage as a positioning stage and the Z stage as a counterweight, and uses a second processing spindle. Processing is also possible. If different types of processing tools can be mounted on the first processing spindle and the second processing spindle and the roles of the positioning stage and the counter weight are switched and operated, different processing operations can be performed with high precision with one processing machine. It can be performed efficiently.
図6は、Zステージで加工作業を行うZ軸側加工313と、Wステージで加工を行うW軸側加工314とを切り換え可能な構成を模式的に示したブロック図である。NCプログラム300には、第一の加工主軸と第二の加工主軸の各々が加工する作業におけるXステージ211、Yステージ205、Zステージ208、Uステージ216、Wステージ213、Cステージ207の動作軌跡がGコード形式で記述されている。制御切換部318は、入力されるNCプログラム300に基づき、第一の加工主軸と第二の加工主軸のいずれで加工作業を行うか解析する。そして、前者の場合にはZ軸側加工313をアクティブにし、後者の場合にはW軸側加工314をアクティブにするよう制御する。
FIG. 6 is a block diagram schematically showing a configuration capable of switching between a Z-
軌跡演算部301はNCプログラム300を読み出し、Z軸側加工時においては、各時刻におけるZサーボ制御部302に対するZ位置指令値、Xサーボ制御部304に対するX位置指令値、Cサーボ制御部303に対するC位置指令値を算出する。また、W軸側加工時においては、各時刻におけるWサーボ制御部312に対するW位置指令値、Uサーボ制御部315に対するU位置指令値、Cサーボ制御部303に対するC位置指令値を算出する。
The
第一の加工主軸で加工する際には、Z方向に関してZステージに対しては位置制御をかけ、Wステージに対しては速度制御、もしくは位置制御を行う。第二の加工主軸で加工する際には、Z方向に関してWステージに対しては位置制御をかけ、Zステージに対しては、速度制御、もしくは位置制御を行う。 When processing is performed with the first processing spindle, position control is performed on the Z stage in the Z direction, and speed control or position control is performed on the W stage. When processing is performed by the second processing spindle, position control is performed on the W stage in the Z direction, and speed control or position control is performed on the Z stage.
加工作業を第一の加工主軸から第二の加工主軸に切り替える際には、Zステージを位置制御のままサーボロックの状態とし、Wステージを速度制御から位置制御に切り替える。両軸共に位置制御状態とした上で、サーボロックしたままZステージを速度制御に切り替えることで、サーボフリーとなる状態が生じないようにする。尚、第二の加工主軸から第一の加工主軸に切り替えを行う際にも、ZステージとWステージを読み替えて同様の処理を行えばよい。 When switching the machining operation from the first machining spindle to the second machining spindle, the Z stage is kept in the servo lock state while the position control is being performed, and the W stage is switched from the speed control to the position control. After the both axes are in the position control state, the Z stage is switched to the speed control with the servo locked, so that the servo free state does not occur. When switching from the second machining spindle to the first machining spindle, the same processing may be performed by reading the Z stage and the W stage.
図7は、第一の加工主軸すなわちZステージで加工を行い、Wステージにはカウンタウエイトの重量とスチールベルトのバネ性で決まる固有値で振動する成分を抑えるように制御をかけている時のブロック図である。Z位置検出センサ210からZサーボ制御部302に対しZ軸の現在座標をフィードバックして、Zサーボ制御部302からZモータ209に対して推力指令を行う。W軸については、W位置検出センサ215からW軸の現在座標を取得する。また、Z位置検出センサ210からZ軸の現在座標を取得する。そして、それぞれの座標データを用い振動成分を除去するようにWサーボ制御部312からWモータ214に対して推力指令を行う。
FIG. 7 is a block diagram when processing is performed on the first processing spindle, that is, the Z stage, and the W stage is controlled to suppress a component that vibrates at a characteristic value determined by the weight of the counterweight and the spring property of the steel belt. FIG. The current coordinates of the Z axis are fed back from the Z
図8は、第二の加工主軸すなわちWステージで加工を行い、Zステージにはカウンタウエイトの重量とスチールベルトのバネ性で決まる固有値で振動する成分を抑えるように制御をかけている時のブロック図である。W位置検出センサ215からWサーボ制御部312に対しW軸の現在座標をフィードバックして、Wサーボ制御部312からWモータ214に対して推力指令を行う。Z軸については、Z位置検出センサ210からZ軸の現在座標を取得する。また、W位置検出センサ215からW軸現在位置を取得する。そして、それぞれの座標データを用い振動成分を除去するようにZサーボ制御部302からZモータ209に対して推力指令を行う。
FIG. 8 is a block diagram when processing is performed on the second processing spindle, that is, the W stage, and the Z stage is controlled so as to suppress a component that vibrates at an eigenvalue determined by the weight of the counterweight and the spring property of the steel belt. FIG. The current coordinates of the W axis are fed back from the W
以上のように、本実施形態の複合加工機では、一方のステージを位置決めステージ、他方のステージをカウンタウエイトとするが、ステージの役割を切換えて加工作業を行うことが可能である。いずれの加工主軸で加工する場合にも、位置決め時に生ずる振動の大きさを抑制することができる。 As described above, in the multi-tasking machine according to the present embodiment, one stage is a positioning stage and the other stage is a counterweight, but it is possible to perform a machining operation by switching the role of the stage. When machining with any of the machining spindles, the magnitude of vibration generated at the time of positioning can be suppressed.
また、本実施形態の複合加工機では、自重差推力制御ブロックの作用により、カウンタウエイト側のサーボ制御部の振動低減効果を阻害することなく、加工主軸側の質量によって変化するオフセット電流を低減し、モータの発熱を抑えることができる。また、自重差推力制御ブロックを設けない場合と比較すると、ZモータおよびWモータに定格出力が小さなモータを使えるようになり、複合加工機のコストダウンが可能となる。 Further, in the multi-tasking machine according to the present embodiment, by the action of the self-weight difference thrust control block, the offset current that changes due to the mass of the machining spindle can be reduced without inhibiting the vibration reduction effect of the servo control unit on the counterweight side. In addition, heat generation of the motor can be suppressed. Also, compared with the case where the weight difference thrust control block is not provided, motors with smaller rated outputs can be used for the Z motor and the W motor, and the cost of the multi-tasking machine can be reduced.
[実施形態2]
実施形態1では、ZステージおよびWステージの両方にZ方向の位置を検出する位置検出センサを配置したが、実施形態2はZステージにのみ位置検出センサを配置する点が異なる。本実施形態では、WステージのZ方向の位置をZステージの位置検出センサの測定値に基づいて検出するのではなく、Zステージの位置検出センサの測定値に基づいて演算により求めている。
図9は、実施形態2において、Zステージの動作に連動して、カウンタウエイトとして作用させるWステージをアクティブに制御するための模式的なブロック図である。
実施形態1と同様の部分については、図1と同じ番号で示し、ここでは説明を省略する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the position detection sensors for detecting the position in the Z direction are arranged on both the Z stage and the W stage. However, the second embodiment is different in that the position detection sensors are arranged only on the Z stage. In the present embodiment, the position of the W stage in the Z direction is not calculated based on the measurement value of the position detection sensor of the Z stage, but is obtained by calculation based on the measurement value of the position detection sensor of the Z stage.
FIG. 9 is a schematic block diagram for actively controlling the W stage acting as a counterweight in conjunction with the operation of the Z stage in the second embodiment.
The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and the description is omitted here.
図9に示す本実施形態の制御ブロック構成においては、図1におけるW位置検出センサ215をW位置推定演算部900に置き換えている点が、実施形態1と異なる。W位置推定演算部900は、Wステージの推定位置を演算し、結果を相対位置検出部107に送る機能ブロックである。
W位置推定演算部900には、ZステージのZモータ209からモータ推力F1が、Z位置検出センサ210からZステージの現在のZ方向の座標Zzが入力される。
The control block configuration of the present embodiment shown in FIG. 9 is different from the first embodiment in that the W
The W-position
ここで、数式パラメータを下記のように定める。
M1:Zステージの質量
M2:Wステージの質量
F1:Zステージのモータ推力
F2:Wステージのモータ推力
Zz:Zステージの現在のZ座標
Zw:Wステージの現在のZ座標
T:スチールベルトの張力
k:スチールベルトのバネ定数
g:重力加速度
すると、以下の3つの式が成り立つ。
Here, the formula parameters are determined as follows.
M 1 : Mass of Z stage M 2 : Mass of W stage F 1 : Motor thrust of Z stage F 2 : Motor thrust of W stage Z z : Current Z coordinate of Z stage Z w : Current Z coordinate of W stage T: tension of the steel belt k: spring constant of the steel belt g: gravitational acceleration Then, the following three equations hold.
また、ステージの共振周波数をωとすれば、下式が成り立つ。
数式1〜数式4から、下式が導かれる。
W位置推定演算部900は、入力されるF1およびZzに基づいて、Wステージの現在のZ方向の座標Zwを上記の数式5を用いて算出することができる。本実施形態では、Wステージに位置検出センサを設けなくてもWステージの現在座標を算出することが可能となり、実施形態1に比べて複合加工機のコストダウンが可能となる。
本実施形態の複合加工機においては、第一の加工主軸で加工する場合に位置決め時に生ずる振動の大きさを低減することができる。
W position
In the multifunction machine according to the present embodiment, the magnitude of vibration generated at the time of positioning when machining with the first machining spindle can be reduced.
また、本実施形態の複合加工機においては、自重差推力制御ブロックの作用により、カウンタウエイト側のサーボ制御部の振動低減効果を阻害することなく、加工主軸側の質量によって変化するオフセット電流を低減し、モータの発熱を抑えることができる。また、自重差推力制御ブロックを設けない場合と比較すると、ZモータおよびWモータに定格出力が小さなモータを使えるようになり、複合加工機のコストダウンが可能となる。 In the multi-tasking machine of the present embodiment, the offset current, which varies with the mass of the machining spindle, is reduced by the action of the weight difference thrust control block without impairing the vibration reduction effect of the servo control unit on the counterweight side. However, heat generation of the motor can be suppressed. Also, compared with the case where the weight difference thrust control block is not provided, motors with smaller rated outputs can be used for the Z motor and the W motor, and the cost of the multi-tasking machine can be reduced.
[実施形態3]
実施形態3の複合加工機は、ロール状に巻き取り可能なシート状のカバーを設けて、飛散する切粉や加工液から位置決めステージを保護している。
図10(a)は、実施形態3の複合加工機の正面図で、図10(b)は背面図である。
図において、1001はZステージ208に取り付けられたZステージカバーの設置フレームであり、1002はWステージ213に取り付けられたWステージカバーの設置フレームである。1003は位置決めステージとステージ基部との間に生じる開口部を封止するシート状のカバーであり、Zステージの上下とWステージの上下に合計4基設置される。1004はシート状のカバーをロール状に巻き取る巻取り機であり、各カバーに付随して4基設置され、ステージの移動に付随して上下に移動するカバーが弛まないように、図示しないバネ機構によりカバーの巻取りを行う。
[Embodiment 3]
The multifunction machine according to the third embodiment includes a sheet-like cover that can be wound up in a roll shape to protect the positioning stage from flying chips and machining fluid.
FIG. 10A is a front view of the multi-tasking machine according to the third embodiment, and FIG. 10B is a rear view.
In the drawing,
1005はシート状のカバーに付着するごみを除去するスクレーパであり、1006はスクレーパの当て板である。スクレーパとスクレーパの当て板は図示しない支持構造によりステージ基部に固定され、対向してシート状のカバーを挟み込む形で当接させることで、カバーに付着した切粉等のごみを除去する。
1007はシート状のカバーが機械部に巻き込まれることを防止する支持部材であり、Zステージカバー設置フレームの上下とWステージカバー設置フレームの上下に、カバーに近接する位置に設置される。支持部材の形状は棒状でもよく、板状でも構わない。スクレーパの当て板には開口部が設けられており、支持部材との干渉を回避することを可能とする。
図11(a)〜図11(c)は、Wステージが移動する際のスクレーパの当て板とステージカバーの支持部材が干渉しないようにする機構を示す模式図である。
FIGS. 11A to 11C are schematic views showing a mechanism for preventing the scraper abutment plate and the support member of the stage cover from interfering with each other when the W stage moves.
図11(a)は、WステージがZ方向の中央付近に位置している際の、当て板1006と支持部材1007の位置関係を示す。また、図11(d)は、図11(a)のA−A線に沿って切った水平断面図である。スクレーパ1005とスクレーパの当て板1006は、Wステージ213の上下に位置し、図示しない支持構造によりステージ基部に固定され、シート状のカバー1003を挟み込む形で当接させることで、カバーに付着した切粉等のごみを除去する。支持部材1007は、Wステージカバー設置フレーム1002の上下に設置され、カバー1003がX方向に撓んで機械部に巻き込まれることを防止する。
FIG. 11A shows a positional relationship between the
ここで、図11(b)に、Wステージが下方向に移動した際の、スクレーパの当て板1006と支持部材1007の位置関係を示す。Wステージが下方向に移動することで、Wステージ下側のスクレーパの当て板1006と支持部材1007が干渉する位置となるが、当て板に設置された開口部により干渉が回避される。これにより、スクレーパとスクレーパの当て板でカバーを挟持してカバーに付着したごみを除去しつつ、支持部材でカバーの機械部への巻き込みを防止することが可能となる。
Here, FIG. 11B shows the positional relationship between the
加えて、図11(c)に、Wステージが上方向に移動した際の、スクレーパの当て板1006と支持部材1007の位置関係を示す。これも同様に、Wステージが上方向に移動することで、Wステージ上側のスクレーパの当て板1006と支持部材1007が干渉する位置となるが、当て板に設置された開口部により干渉が回避される。これにより、スクレーパとスクレーパの当て板でカバーを挟持してカバーに付着したごみを除去しつつ、支持部材でカバーの機械部への巻き込みを防止することが可能となる。
In addition, FIG. 11C shows the positional relationship between the
本実施形態によれば、シート状のカバーが撓んで振動したり、ステージやカウンタウエイトの駆動機構と接触や摺動して、位置決め性能に影響を与えることを防止できる。加工機のように、切粉や加工液の飛散する環境に組込まれても位置決め性能を損なうことなく、高速、高精度に位置決めすることが可能な位置決めステージを提供できる。 According to the present embodiment, it is possible to prevent the sheet-shaped cover from flexing and vibrating, or from contacting or sliding with the drive mechanism of the stage or the counterweight to affect the positioning performance. Like a processing machine, it is possible to provide a positioning stage capable of high-speed, high-precision positioning without impairing the positioning performance even when incorporated in an environment where chips and processing liquid are scattered.
[他の実施形態]
本発明の実施形態は、上述した実施形態1〜実施形態3に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
[Other embodiments]
Embodiments of the present invention are not limited to Embodiments 1 to 3 described above, and can be appropriately changed or combined.
101・・・Z位置制御部/102・・・Z速度制御部/103・・・Z電流アンプ/104・・・フィードバック制御ブロック/105・・・フィードフォワード制御ブロック/106・・・自重差推力制御ブロック/107・・・相対位置検出部/108・・・W比例制御部/109・・・W帯域制限部/110・・・W電流アンプ/111・・・指令加速度算出部/112・・・加速度―推力変換部/113・・・オフセット電流検出部/201・・・定盤/202a、202b・・・コラム/203・・・梁/204・・・除振台/205・・・Yステージ/207・・・Cステージ/208・・・Zステージ/209・・・Zモータ/210・・・Z位置検出センサ/211・・・Xステージ/212・・・第一の加工主軸/213・・・Wステージ/214・・・Wモータ/215・・・W位置検出センサ/216・・・Uステージ/217・・・第二の加工主軸/218・・・プーリ/219・・・スチールベルト/300・・・NCプログラム/301・・・軌跡演算部/302・・・Zサーボ制御部/303・・・Cサーボ制御部/304・・・Xサーボ制御部/305・・・Yサーボ制御部/306・・・Cモータ/307・・・C位置検出センサ/308・・・Xモータ/309・・・X位置検出センサ/310・・・Yモータ/311・・・Y位置検出センサ/312・・・Wサーボ制御部/313・・・Z軸側加工 /314・・・W軸側加工/315・・・Uサーボ制御部/316・・・Uモータ/317・・・U位置検出センサ/318・・・制御切換部/501・・・P制御部/502・・・I制御部/503・・・D制御部/504・・・Z積分出力帯域制限部のフィルタ特性/505・・・W帯域制限部のフィルタ特性/506・・・Z積分出力帯域制限部/900・・・W位置推定演算部/1001・・・Zステージカバーの設置フレーム/1002・・・Wステージカバーの設置フレーム/1003・・・シートカバー/1004・・・巻き取り機/1005・・・スクレーパ/1006・・・スクレーパの当て板/1007・・・支持部材 101: Z position control unit / 102: Z speed control unit / 103: Z current amplifier / 104: feedback control block / 105: feed forward control block / 106: own weight difference thrust Control block / 107 ... Relative position detection unit / 108 ... W proportional control unit / 109 ... W band limiting unit / 110 ... W current amplifier / 111 ... Command acceleration calculation unit / 112 ...・ Acceleration-thrust converter / 113 ・ ・ ・ Offset current detector / 201 ・ ・ ・ Stable / 202a, 202b ・ ・ ・ Column / 203 ・ ・ ・ Beam / 204 ・ ・ ・ Vibration isolation table / 205 ・ ・ ・ Y Stage / 207 ... C stage / 208 ... Z stage / 209 ... Z motor / 210 ... Z position detection sensor / 211 ... X stage / 212 ... First machining spindle / 21 ... W stage / 214 ... W motor / 215 ... W position detection sensor / 216 ... U stage / 217 ... second machining spindle / 218 ... pulley / 219 ... steel Belt / 300 NC program / 301 Locus calculation unit / 302 Z servo control unit / 303 C servo control unit / 304 X servo control unit / 305 Y servo Control unit / 306 C motor / 307 C position detection sensor / 308 X motor / 309 X position detection sensor / 310 Y motor / 311 Y position detection sensor /312...W servo control unit / 313 ... Z axis side machining /314...W axis side machining / 315 ... U servo control unit / 316 ... U motor / 317 ... U position Detection sensor / 318 ... Control off Unit / 501 ... P control unit / 502 ... I control unit / 503 ... D control unit / 504 ... Filter characteristics of Z integration output band limiting unit / 505 ... Filter of W band limiting unit Characteristics / 506: Z-integral output band limiting unit / 900: W position estimation calculation unit / 1001: Z-stage cover installation frame / 1002: W stage cover installation frame / 1003: seat Cover / 1004 · · · Winding machine / 1005 · · · Scraper / 1006 · · · Plate for scraper / 1007 · · · Support member
Claims (17)
第二モータと第二位置検出センサを備え、鉛直方向に移動可能な第二ステージと、
プーリに支持され、前記第一ステージと前記第二ステージを連結する連結部材と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第一ステージについては、前記第一位置検出センサの検出値に基づき、前記第一モータをフィードバック制御し、
前記第二ステージについては、前記第二位置検出センサの検出値と前記第一位置検出センサの検出値の差分の微分値に基づき、前記第二モータをフィードバック制御する、
ことを特徴とする位置決めステージ。 A first stage including a first motor and a first position detection sensor, and movable in a vertical direction,
A second stage including a second motor and a second position detection sensor, and movable in a vertical direction,
A connecting member that is supported by a pulley and connects the first stage and the second stage;
And a control unit,
The control unit includes:
For the first stage, based on the detection value of the first position detection sensor, feedback control of the first motor,
For the second stage, based on the differential value of the difference between the detection value of the second position detection sensor and the detection value of the first position detection sensor, to feedback control the second motor,
A positioning stage, characterized in that:
前記第一ステージの目標位置を2階微分して指令加速度を算出し、
前記第一ステージについては、前記フィードバック制御に加えて、前記第一ステージの重量と前記指令加速度の積に基づき前記第一モータをフィードフォワード制御し、
前記第二ステージにおいては、前記フィードバック制御に加えて、前記第二ステージの重量と前記指令加速度の積に基づき前記第二モータをフィードフォワード制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
A command acceleration is calculated by differentiating the target position of the first stage by the second order,
For the first stage, in addition to the feedback control, feed forward control the first motor based on the product of the weight of the first stage and the command acceleration,
In the second stage, in addition to the feedback control, to feed-forward control the second motor based on the product of the command acceleration and the weight of the second stage,
The positioning stage according to claim 1, wherein:
前記第一モータをフィードバック制御する信号から低周波成分を抽出して、前記第二モータをフィードバック制御する信号に加算する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
The low frequency component is extracted from the signal for performing the feedback control of the first motor, and is added to the signal for performing the feedback control of the second motor,
The positioning stage according to claim 1 or 2, wherein:
前記第二ステージについては、前記第二モータをフィードバック制御する時に、前記第二ステージと前記連結部材により構成される系の固有振動周波数付近の成分を通過させるようなフィルタリング処理を行う、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
For the second stage, when performing feedback control of the second motor, perform a filtering process to pass a component near the natural vibration frequency of the system configured by the second stage and the connecting member,
The positioning stage according to claim 1, wherein:
前記第一ステージには工具が装着可能で、前記第二ステージはカウンタウエイトとして機能する、
ことを特徴とする加工機。 A positioning stage according to any one of claims 1 to 4,
A tool can be mounted on the first stage, and the second stage functions as a counterweight.
A processing machine characterized by the following.
第二モータと第二位置検出センサを備え、鉛直方向に移動可能な第二ステージと、
プーリに支持され、前記第一ステージと前記第二ステージを連結する連結部材と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第一ステージと前記第二ステージのうち、いずれか一方を位置決めステージとして、他方をカウンタウエイトとして制御することが可能で、
前記位置決めステージとして制御するステージについては、当該ステージの位置検出センサの検出値に基づき、当該ステージのモータをフィードバック制御し、
前記カウンタウエイトとして制御するステージについては、当該ステージの検出センサの検出値と前記位置決めステージとして制御するステージの位置検出センサの検出値との差分の微分値に基づき、当該ステージのモータをフィードバック制御する、
ことを特徴とする位置決めステージ。 A first stage including a first motor and a first position detection sensor, and movable in a vertical direction,
A second stage including a second motor and a second position detection sensor, and movable in a vertical direction,
A connecting member that is supported by a pulley and connects the first stage and the second stage;
And a control unit,
The control unit includes:
One of the first stage and the second stage can be controlled as a positioning stage, and the other can be controlled as a counterweight,
For the stage to be controlled as the positioning stage, based on the detection value of the position detection sensor of the stage, feedback control of the motor of the stage,
For the stage controlled as the counterweight, the motor of the stage is feedback-controlled based on the differential value of the difference between the detection value of the detection sensor of the stage and the detection value of the position detection sensor of the stage controlled as the positioning stage. ,
A positioning stage, characterized in that:
前記位置決めステージとして制御するステージの目標位置を2階微分して指令加速度を算出し、
前記位置決めステージとして制御するステージについては、前記フィードバック制御に加えて、前記位置決めステージとして制御するステージの重量と前記指令加速度の積に基づき当該ステージのモータをフィードフォワード制御し、
前記カウンタウエイトとして制御するステージについては、前記フィードバック制御に加えて、前記カウンタウエイトとして制御するステージの重量と前記指令加速度の積に基づき当該ステージのモータをフィードフォワード制御する、
ことを特徴とする請求項6に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
A command acceleration is calculated by differentiating the target position of the stage controlled as the positioning stage by the second order,
For the stage to be controlled as the positioning stage, in addition to the feedback control, feedforward control of the motor of the stage based on the product of the command acceleration and the weight of the stage to be controlled as the positioning stage,
For the stage to be controlled as the counterweight, in addition to the feedback control, to feedforward control the motor of the stage based on the product of the command acceleration and the weight of the stage to be controlled as the counterweight,
The positioning stage according to claim 6, wherein:
前記位置決めステージとして制御するステージのモータをフィードバック制御する信号から低周波成分を抽出して、前記カウンタウエイトとして制御するステージのモータをフィードバック制御する信号に加算する、
ことを特徴とする請求項6または7に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
A low-frequency component is extracted from a signal for performing feedback control on the stage motor to be controlled as the positioning stage, and added to a signal for performing feedback control on the stage motor to be controlled as the counterweight,
The positioning stage according to claim 6, wherein:
前記カウンタウエイトとして制御するステージについては、当該ステージのモータをフィードバック制御する時に、当該ステージと前記連結部材により構成される系の固有振動周波数付近の成分を通過させるようなフィルタリング処理を行う、
ことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
For the stage to be controlled as the counterweight, when performing feedback control of the motor of the stage, perform a filtering process to pass a component near the natural vibration frequency of the system configured by the stage and the connecting member,
The positioning stage according to any one of claims 6 to 8, wherein:
前記第一ステージ及び前記第二ステージには工具が装着可能である、
ことを特徴とする加工機。 A positioning stage according to any one of claims 6 to 9,
A tool can be attached to the first stage and the second stage,
A processing machine characterized by the following.
第二モータを備え、鉛直方向に移動可能な第二ステージと、
プーリに支持され、前記第一ステージと前記第二ステージを連結する連結部材と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第一ステージについては、前記第一位置検出センサの検出値に基づき、前記第一モータをフィードバック制御し、
前記第二ステージについては、前記第一位置検出センサの検出値と前記第一モータへの指令値に基づいて算出した前記第二ステージの位置と前記第一位置検出センサの検出値の差分の微分値に基づき、前記第二モータをフィードバック制御する、
ことを特徴とする位置決めステージ。 A first stage including a first motor and a first position detection sensor, and movable in a vertical direction,
A second stage including a second motor and movable in a vertical direction,
A connecting member that is supported by a pulley and connects the first stage and the second stage;
And a control unit,
The control unit includes:
For the first stage, based on the detection value of the first position detection sensor, feedback control of the first motor,
For the second stage, the differential of the difference between the position of the second stage and the detection value of the first position detection sensor calculated based on the detection value of the first position detection sensor and the command value to the first motor Based on the value, feedback control of the second motor,
A positioning stage, characterized in that:
前記第一ステージの目標位置を2階微分して指令加速度を算出し、
前記第一ステージについては、前記フィードバック制御に加えて、前記第一ステージの重量と前記指令加速度の積に基づき前記第一モータをフィードフォワード制御し、
前記第二ステージにおいては、前記フィードバック制御に加えて、前記第二ステージの重量と前記指令加速度の積に基づき前記第二モータをフィードフォワード制御する、
ことを特徴とする請求項11に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
A command acceleration is calculated by differentiating the target position of the first stage by the second order,
For the first stage, in addition to the feedback control, feed forward control the first motor based on the product of the weight of the first stage and the command acceleration,
In the second stage, in addition to the feedback control, to feed-forward control the second motor based on the product of the command acceleration and the weight of the second stage,
The positioning stage according to claim 11, wherein:
前記第一モータをフィードバック制御する信号から低周波成分を抽出して、前記第二モータをフィードバック制御する信号に加算する、
ことを特徴とする請求項11または12に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
The low frequency component is extracted from the signal for performing the feedback control of the first motor, and is added to the signal for performing the feedback control of the second motor,
The positioning stage according to claim 11, wherein:
前記第二ステージについては、前記第二モータをフィードバック制御する時に、前記第二ステージと前記連結部材により構成される系の固有振動周波数付近の成分を通過させるようなフィルタリング処理を行う、
ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の位置決めステージ。 The control unit includes:
For the second stage, when performing feedback control of the second motor, perform a filtering process to pass a component near the natural vibration frequency of the system configured by the second stage and the connecting member,
The positioning stage according to any one of claims 11 to 13, wherein:
前記第一ステージに工具が装着可能で、前記第二ステージはカウンタウエイトとして機能する、
ことを特徴とする加工機。 A positioning stage according to any one of claims 11 to 14,
A tool can be mounted on the first stage, and the second stage functions as a counterweight.
A processing machine characterized by the following.
ステージの移動に付随して移動可能でロール状に巻取り可能なシート状のカバーと、
前記カバーに当接するように配置され、前記各ステージの基部に固定されるスクレーパと、
前記カバーを挟んで前記スクレーパに対向して配置され、前記各ステージの基部に固定される当て板と、
前記カバーに近接して配置され、前記各ステージに固定された支持部材と、を有し、
前記各ステージが移動する際に前記支持部材が前記当て板と干渉しないように前記当て板に開口が設けられている、
ことを特徴とする請求項5または10または15のいずれか1項に記載の加工機。 Each stage of the first stage and the second stage,
A sheet-like cover that can be moved along with the movement of the stage and can be wound into a roll,
A scraper arranged to abut on the cover and fixed to a base of each stage;
A caul plate arranged opposite to the scraper with the cover interposed therebetween and fixed to a base of each stage,
A support member arranged in proximity to the cover and fixed to each of the stages,
An opening is provided in the backing plate so that the support member does not interfere with the backing plate when each of the stages moves.
The processing machine according to any one of claims 5 to 10, characterized in that:
ことを特徴とする請求項16に記載の加工機。 The support member is a plate-shaped or rod-shaped member,
17. The processing machine according to claim 16, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018125457A JP2020004288A (en) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Positioning stage and processing machine with positioning stage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018125457A JP2020004288A (en) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Positioning stage and processing machine with positioning stage |
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ID=69100062
Family Applications (1)
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JP2018125457A Pending JP2020004288A (en) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Positioning stage and processing machine with positioning stage |
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2018
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