JP4283214B2 - 機械先端点の制御装置 - Google Patents
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Description
このような位置、速度、電流のフィードバック制御を行っても、サーボモータの加速度が急激に変化する際、被駆動体に振動が発生する場合があり、その対策として、被駆動体の加速度を検出する加速度センサを設け、該加速度センサからの信号を速度フィードバック制御により出力される電流指令から差し引き、電流フィードバック制御の電流指令とする制御方法が提案されている。被駆動体に振動が発生すると、加速度センサで検出される被駆動体の加速度信号中の振動成分は、電流フィードバック制御に対する電流指令に対して誤差となることから、この誤差が無くなるように電流指令から差し引き、サーボモータの駆動電流を制御することで振動を抑制したものである(特許文献1参照)。
図6は、この従来から行われている学習制御を実施する学習制御器のブロック図である。位置ループ処理周期毎、位置指令Pcから位置フィードバック値P1を減じて位置偏差εを求め、該位置偏差εに繰り返されるパターンの1周期前における補正量xを加算し、帯域制限フィルタ22aでフィルタ処理して遅れ要素メモリ22bに格納する。遅れ要素メモリ22bは、繰り返されるパターンの1周期分の補正量xを記憶するメモリ要素を備えて、各位置ループ処理周期毎、繰り返されるパターンの1周期分前の当該位置ループ処理周期において求められた補正量xを出力し、動特性補償要素22cで制御対象の位相遅れ、ゲイン低下分が補償されて、位置偏差εに加算され、この加算された値にポジションゲイン21が乗じられて速度指令Vcとして出力される。
そこで、本発明の目的は、機械先端点が指令と一致するように制御できる機械先端点の制御装置を提供することにある。
まず、概略を説明する。上位制御装置から出力された位置指令Pcと位置検出器9からの位置フィードバックP1、さらに、本実施形態では、加速度センサ11からの加速度フィードバックAに基づいて、位置制御部1は位置フィードバック制御処理、学習制御等を行い、速度指令Vcを求め、速度制御部2に出力する。速度制御部2は位置制御部1からの速度指令Vcと、位置検出器9からの位置フィードバックP1を微分手段5で微分して求めた速度フィードバックw1に基づいて、従来と同様に速度ループ制御処理を行いトルク指令(電流指令)Tcを求める。
この第2の実施形態は、加速度センサを設けずに、機械モデルを使用して機械先端点の位置を予測し、該機械先端点の位置が指令位置と一致するように制御するものである。
まず、この第2の実施形態の作動原理について説明する。
位置検出器と機械端の関係を2慣性系とし、摩擦項を無視すると、モータ側で第1式が、機械側で第2式が成立する。
よって、ねじれ量Δθは次の第6式で表される。
Tm=kt・Tc
の関係にあることから、観測できるトルク指令Tcを用いて、第6式を表すと次の第7式となる。
そこで、このねじれ量Δθを第1の位置偏差ε1に加算すれば、ねじれ量Δθをも含めた、位置指令Pcと機械先端点の位置P2との差である第2の位置偏差ε2が求まることになる。式で表せば、次の第8式となる。
ε2=ε1+Δθ=Pc−P1+P1−P2=Pc−P2 (8)
そして、この第2の位置偏差ε2が「0」となるように、学習制御が実施されることから、位置指令Pcと機械先端点の位置P2の差が「0」となるように制御され、機械にねじれ量Δθがあっても、機械先端点の位置P2は位置指令Pc一致するように制御されることになり、高精度の加工等の動作が得られることになる。
7 被駆動体
8 被加工物
9 位置検出器
10 機械先端点の部材
11 加速度センサ
Claims (4)
- 位置制御部、速度制御部を備えモータの位置、速度を制御して該モータで駆動される被駆動体に対する刃物が取り付けられた工作機械の機械先端点の相対位置、速度を制御する制御装置であって、
モータで駆動される被駆動体またはモータの位置を検出する位置検出手段と、
モータへの指令と前記位置検出手段からの位置のフィードバックから、第1の位置偏差を求める手段と、
機械先端点の加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段からのフィードバックされる加速度より位置を求める変換手段と、
前記第1の位置偏差と前記変換された位置を加算して第2の位置偏差を求める手段と、
前記第2の位置偏差をゼロへ収束させるための補正量を演算する学習制御手段とを有し、前記補正量を前記第1の位置偏差に加算し、加算された値にポジションゲインを乗じて速度制御部への速度指令としたことを特徴とする機械先端点の制御装置。 - 前記変換手段で加速度より位置に変換された位置にハイパスフィルタでフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の機械先端点の制御装置。
- 位置制御部、速度制御部を備えモータの位置、速度を制御して該モータで駆動される被駆動体に対する刃物が取り付けられた工作機械の機械先端点の相対位置、速度を制御する制御装置であって、
モータで駆動される被駆動体またはモータの位置を検出する位置検出手段と、
モータへの指令と前記位置検出手段からの位置のフィードバックから、第1の位置偏差を求める手段と、
モータまたは被駆動体の速度を検出する手段と、
検出された速度と前記速度制御部からのトルク指令より、機械先端点のねじれ量を推定する手段と、
前記第1の位置偏差と前記ねじれ量を加算して第2の位置偏差を求める手段と、
第2の位置偏差をゼロへ収束させるための補正量を演算する学習制御手段とを有し、
前記補正量を前記第1の位置偏差に加算し、加算された値にポジションゲインを乗じて速度制御部への速度指令としたことを特徴とする機械先端点の制御装置。 - 前記推定された機械先端点のねじれ量にハイパスフィルタでフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項3に記載の機械先端点の制御装置。
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