JP2708166B2 - バックラッシの低減方法およびその装置 - Google Patents

バックラッシの低減方法およびその装置

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JP2708166B2 JP63004095A JP409588A JP2708166B2 JP 2708166 B2 JP2708166 B2 JP 2708166B2 JP 63004095 A JP63004095 A JP 63004095A JP 409588 A JP409588 A JP 409588A JP 2708166 B2 JP2708166 B2 JP 2708166B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はバックラッシの低減方法およびその装置に関
し、一層詳細には、回転駆動源の運動をワーク側に伝達
するためにギヤトレンを使用することに起因して発生す
るバックラッシを効果的に低減したバックラッシの低減
方法およびその装置に関する。
[発明の背景] モータ等回転駆動源の回転運動を当該回転駆動源の回
転軸の軸線方向と異なる軸線方向に伝達するためにギヤ
トレンが用いられている。特に減速機として用いられる
ギヤトレンは大きな駆動トルクを得ることが出来ること
から精密加工機等に広範に使用されている。
ところで、ギヤトレンには歯車を噛み合わせた時のピ
ッチ円に沿った歯面間の隙間、所謂、バックラッシが存
在するので回転駆動源の速度を変化する際にバックラッ
シが発生し、この場合、回転駆動源と負荷側との同期関
係が失われて精密な加工が阻害されるという欠点が内在
している。
そこで、従来は、ギヤトレンのバックラッシを除去す
るためギヤトレンに常にバイアス負荷、すなわち、制動
手段により一定強度の制動力をかけ、これによりバック
ラッシが生じないように構成したギヤトレンのバックラ
ッシ除去方法が提案されている。
ところが、このように、制動手段を利用して一定強度
の制動力によりバックラッシの除去を行う場合、当該一
定強度の制動力に対応する回転トルクを、常時、消費す
るために回転駆動源のパワーロスが発生し、トルクの大
きいモータを使用する必要があり、結局、大型のモータ
を使用せざるを得なくなったり制動手段を含む機械系の
剛性をより強固にする必要があることから製造コストが
上昇するので、当該装置を利用して生産されるワークの
価格競争力が相当に低下するという欠点が存在してい
る。
[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもの
であって、制動手段による制動力を回転駆動源の速度、
加速度に応じて制御し、これにより回転駆動源に必要と
されるトルクを低減し、従って、回転駆動源の寸法を小
型に出来、さらには当該装置の剛性を低減出来、その結
果、ギヤトレンを構成するギヤの耐久性を向上すること
を可能とするバックラッシの低減方法およびその装置を
提供することを目的とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は、回転駆動源
の運動をギヤトレンを用いてワーク軸に伝導する際に発
生するバックラッシの低減方法であって、前記ワーク軸
を制動する手段である電磁ブレーキによって常時前記ワ
ーク軸に所定の制動力を印加し、以下の方法を行うこと
によって、前記回転駆動源の加速度の増加あるいは減少
に応じて前記電磁ブレーキから発生する前記所定の制動
力を減少あるいは増加させるように制御する。
(イ)前記回転駆動源に入力される速度信号を微分して
加速度信号を得る。
(ロ)前記加速度信号を反転増幅して、前記回転駆動源
の加速度の増減に略反比例する制御電圧信号を得る。
(ハ)前記電磁ブレーキによって常時前記ワーク軸に所
定の制動力を印加するためのバイアス電圧信号と前記制
御電圧信号とを加算して前記回転駆動源に印加する。
さらに、本発明は、回転駆動源の運動をギヤトレンを
用いてワーク軸に伝導する際に発生するバックラッシを
低減する装置であって、前記ワーク軸を制動する手段で
ある電磁ブレーキと、前記電磁ブレーキによって常時ワ
ーク軸に所定の制動力を印加するためのバイアス電圧信
号を発生する信号発生手段と、前記回転駆動源に入力さ
れる速度信号を微分して加速度信号を得る微分器と、前
記微分器から出力される加速度信号を反転増幅して、前
記回転駆動源の加速度の増減に略反比例する制御電圧信
号とする反転増幅器と、前記バイアス電圧信号と前記制
御電圧信号とを加算した電圧信号を前記電磁ブレーキに
印加する加算器とを有して構成する。
[実施態様] 次に、本発明に係るバックラッシの低減方法について
これを実施する装置との関係において好適な実施態様を
挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第1図は本発明に係るバックラッシの低減方法を実施
するための工作機械の制御系のブロック図である。この
場合、ワーク10はスレーブギヤ12と軸着して同軸的に回
転され、当該スレーブギヤ12には回転駆動源であるモー
タ14に軸着されたマスタギヤ16が噛合する。この場合、
モータ14はサーボモータであって制御部18からの回転指
令信号Sが増幅器20によって増幅された信号が導入され
ている。
一方、制御部18からの回転指令信号Sは微分器22、反
転増幅器24を介して制御電圧VSとなり加算器26の一方の
入力端子に導入される。加算器26の他方の入力端子には
可変抵抗器からなるバイアス設定器RV10から一定強度の
プリロード電圧VPが供給されている。加算器26の出力信
号VCは増幅器28を介して、例えば、電磁ブレーキによっ
て構成される制動機30を導入される。制動機30は前記ス
レーブギヤ12と係合してスレーブギヤ12に制動力を印加
する。
本実施態様に係るバックラッシの低減方法を実施する
ための工作機械の制御系は基本的には以上のように構成
されるものであり、次にその作用並びに効果について説
明する。
第2図は本発明に係るバックラッシの低減方法を実施
するための工作機械制御系の作用を説明するタイムチャ
ートであり、当該タイムチャートを利用して以下その作
用を説明する。
今、ワーク10がスレーブギヤ12に固定され制御部18か
ら発生するモータ14の回転指令信号Sが、第2図aに示
すように、時刻t0からt1までは零レベルであり、時刻t1
からt2までは加速域レベルである。さらに、時刻t2から
t3までは定速域レベルであり、時刻t3からt4までは減速
域レベルであり、また、時刻t4以降は零レベルとなるよ
うに印加されるものとする。そこで、時刻t0において工
作機械の図示しない駆動ボタンが押されると、時刻t0
らt1間では回転指令信号Sは零レベルであるので微分器
22の出力加速度信号VAは零レベルであり、加算器26の一
方の端子に印加される反転増幅器24からの制御電圧VSは
第2図cに示すように、レベルK0(K0=0)の電圧であ
る。
従って、スレーブギヤ12に印加される制動力はバイアス
設定器RV10で設定されたあるレベルのプリロード電圧VP
がそのままのレベルで増幅器28に印加され、制動電圧VC
(VC=VP)に比例する値となる。
次いで、時刻t1からt2の加速域レベルにおいて、回転
指令信号Sは微分器22によって微分され微分信号VAは正
のある一定レベルD1に保持される(第2図b参照)。こ
の場合、反転増幅器24から加算器26に導入される制御電
圧VSは当該微分信号VAが反転されて、第2図dに示すよ
うに、負の一定値K1とされる。従って、制動機30の制動
力に対応する電圧VCは、VC=VP+VSとなるので、第3図
bに示すように、レベル|K0−K1|分だけ減少する。こ
れはモータ14の加速時においてマスタギヤ16とスレーブ
ギヤ12との噛み合いはその歯面が押し付けられる方向に
働くことから小さい制動力を印加すればよいことに起因
している。
一般に、モータが高いトルクを必要とするのは時刻t1
からt2間におけるような加速時であるので、この時に制
動力が低減されることは結果としてモータの最大トルク
仕様を小さく選択することが出来ると謂えよう。従っ
て、小型、軽量並びに安価なモータの採用が可能であ
る。
次に、時刻t2からt3間の定速域においては微分信号VA
は前記t0からt1間と同様に零レベルであるので制動機30
の制動力に対応する電圧VCは再びプリロード電圧VPに等
しくなる(第2図d参照)。
さらに、時刻t3からt4間の減速域においては、微分信
号VAは負の一定出力D2となり制御電圧VSはその反転され
た電圧K2となり、結局、制動力に対応する電圧VCは、第
4図dに示すように、最も高いレベル値(VP+|K0−K2
|)となる。従って、減速時においては、バックラッシ
が生じ易いので、この時に高い制動力がかかることとな
り、バックラッシを低減することが出来る。すなわち、
減速時に自動的に制動力が大きくなるため減速し易くな
り、スレーブギヤ12、マスタギヤ16同士の噛み合い歯面
にはバックラッシが生ぜす、精密な速度制御が可能とな
る。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、回転駆動源の運動を
ギヤトレンを用いてワーク軸に伝達する際、加速時には
制動力を低減し減速時には制動力を増加し定速度の時に
はその中間の値の一定の制動力をワーク軸に与えるよう
に構成している。このため、大きいトルクを必要とする
加速時においてはモータの負荷を低減し、一方、バック
ラッシが生じ易い減速域においては負荷を大きくするよ
う制御しているので、ギヤ同士の噛み合い歯面に常に一
定の制動力がかかりバックラッシが極めて低減される。
その上、モータのトルク特性の小さなものを使用するこ
とが出来ることからモータ自体の寸法を小さくすること
が出来る。また、制動力としては連続して大きなトルク
がかからないために工作機械を構成する機構の剛性をそ
れ程高くする必要がなく、結局、本発明に係るバックラ
ッシ低減方法を適用した装置によって生産されるワーク
のコストを低減出来る効果が得られる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明し
たが、本発明はこの実施態様に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良
並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るバックラッシの低減方法を実施す
るための工作機械のブロック図、 第2図a乃至dは第1図に示す工作機械の作用を説明す
るタイムチャートである。 10…ワーク、12…スレーブギヤ 14…モータ、16…マスタギヤ 18…制御部、20…増幅器 22…微分器、26…加算器 30…制動機、S…回転指令信号 VS…制御電圧 RV10…バイアス設定器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転駆動源の運動をギヤトレンを用いてワ
    ーク軸に伝導する際に発生するバックラッシの低減方法
    であって、 前記回転駆動源に入力される速度信号を微分することに
    よって得られる加速度信号を反転増幅して、前記回転駆
    動源の加速度の増減に略反比例する制御電圧信号を得、 前記ワーク軸を制動する手段である電磁ブレーキによっ
    て常時前記ワーク軸に所定の制動力を印加するためのバ
    イアス電圧信号と前記制御電圧信号とを加算して前記回
    転駆動源に印加することにより、前記回転駆動源の加速
    度の増加あるいは減少に応じて前記電磁ブレーキから発
    生する前記所定の制動力を減少あるいは増加させるよう
    に制御することを特徴とするバックラッシの低減方法。
  2. 【請求項2】回転駆動源の運動をギヤトレンを用いてワ
    ーク軸に伝導する際に発生するバックラッシを低減する
    装置であって、 前記ワーク軸を制動する手段である電磁ブレーキと、 前記電磁ブレーキによって常時ワーク軸に所定の制動力
    を印加するためのバイアス電圧信号を発生する信号発生
    手段と、 前記回転駆動源に入力される速度信号を微分して加速度
    信号を得る微分器と、 前記微分器から出力される加速度信号を反転増幅して、
    前記回転駆動源の加速度の増減に略反比例する制御電圧
    信号とする反転増幅器と、 前記バイアス電圧信号と前記制御電圧信号とを加算した
    電圧信号を前記電磁ブレーキに印加する加算器とを有す
    ることを特徴とするバックラッシの低減装置。
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JPS61246814A (ja) * 1985-04-24 1986-11-04 Nasuko Kk 位置決め制御装置
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