JP4448219B2 - Dynamic deflection correction method in motion controller and motion controller - Google Patents
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Description
【0001 】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械の送り駆動機構等の位置制御に使用されるモーションコントローラにおける動的たわみ補正方法およびモーションコントローラに関するものである。
【0002 】
【従来の技術】
工作機械等の送り駆動機構は、サーボモータに駆動されるボールねじ等による送りねじ機構によりワークテーブル等の被駆動部(移動物)を直線移動するものであり、図3に示されているようにモデルで表すことができる。図3において、Tはモータ発生トルク(Nm)、θbはモータ回転角(rad)、Jbは送り駆動機構の回転物総イナーシャ(NmS2)、Tbは送り駆動機構の回転部摩擦トルク(Nm)、Rは送り駆動機構の回転・直線変換係数(m/rad)、Kは送り駆動機構の軸方向剛性(N/m)、Mは送り駆動機構の軸方向移動物質量(Kg)、Xtは移動物の位置(m)、Ctは送り駆動機構のリニアガイド部等の軸方向移動物の摩擦係数(Ns/m)である。なお、ここで云う回転物総イナーシャJbは、サーボモータのロータイナシャと送りねじ部のカップリングイナーシャとボールねじイナシャの合計である。
【0003 】
位置制御を行うサーボ制御系は、サーボモータの回転位置(モータ位置)をロータリエンコーダによって検出し、ロータリエンコーダにより検出されるモータ位置と指令値との偏差を求めて当該偏差が零になるよう、換言すれば、位置指令に追従するように位置制御を行う。
【0004 】
従って、送り駆動機構の軸方向剛性Kが無限大であれば、ワークテーブルのような移動物の位置も正しく指令位置へ移動する。しかしながら、剛性Kは有限の値であり、送り駆動機構は軸方向のたわみを生じる。このためモータ回転位置を正しく制御しても、テーブル位置には誤差生じることになる。たわみは質量Mによる慣性力および摩擦力に相関して発生する。
【0005 】
送り駆動機構のたわみによる往復移動の誤差はロストモーションと呼ばれ、バックラッシ補正により補正することが行われている。バックラツシ補正は、予め、ある条件でロストモーション量を測定し、この値をパラメータとしてサーボ制御装置にセットしておき、サーボ制御装置が軸移動方向反転時にそのセット値に相当する量だけサーボモータを余分に駆動することにより行われる。
【0006 】
【発明が解決しようとする課題】
ロストモーションは、摩擦力と慣性力の影響により、送り駆動機構が軸方向にたわむことにより生じるものであり、被駆動部の摩擦力、慣性量の変化により最適なロストモーション量が変わることに対して、被駆動部は、通常、案内機構により支持されており、案内機構には摩擦が存在し、この摩擦力は移動速度、ワークテーブル上に載る負荷の質量等により変化し、また、被駆動部には質量があり、加速、減速する際に慣性力が発生し、慣性力も被駆動部の質量により変化する。従って、実際のロストモーション量は送り条件が変化すると変化するから、被駆動部の摩擦力、慣性力の変化により最適な補正量が変わり、従来のバックラッシ補正では対応できず、ロストモーション誤差が生じる。
【0007 】
また、従来のバックラッシ補正では、移動方向が反転するときのみ補正量を切り替えるが、実際のロストモーション量は、加速度、摩擦力が変化すると変化しているため、移動中のロストモーション量の変化に対応できず、ロストモーション誤差が生じる。
【0008 】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、被駆動部の摩擦力、質量の変化等により駆動系のたわみ量が動的に変化しても、これを適切に補償し、高精度な位置決め精度が得られるようにするモーションコントローラにおける動的たわみ補正方法およびその動的たわみ補正方法の実施に使用されるモーションコントローラを提供することを目的としている。
【0009 】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるモーションコントローラにおける動的たわみ補正方法は、サーボモータに駆動される送りねじ機構により直線移動する被駆動部を駆動制御するモーションコントローラにおける動的たわみ補正方法において、前記送りねじ機構および前記被駆動部を含む駆動機械部分のたわみ量を推定し、推定した前記たわみ量に基づいて前記サーボモータに与える位置指令を補正し、前記被駆動部の移動誤差を低減するものである。
【0010 】
この発明によるモーションコントローラにおける動的たわみ補正方法では、推力センサにより前記被駆動部の推力を測定し、前記推力センサによる推力測定値よりたわみ量を推定するか、あるいは、回転物イナーシャの値と回転系の摩擦係数をパラメータ設定し、これらパラメータ設定値と位置指令値の微分値より回転物摩擦トルクと回転物イナーシャ加速トルクを算出し、前記回転物摩擦トルクと前記回転物イナーシャ加速トルクとモータ発生トルクを代表するサーボ系のトルク指令値より前記被駆動部の推力を算出し、当該推力算出値よりたわみ量を推定する。
【0011 】
また、上述の目的を達成するために、この発明によるモーションコントローラは、サーボモータに駆動される送りねじ機構により直線移動する被駆動部を駆動制御するモーションコントローラにおいて、前記送りねじ機構および前記被駆動部を含む駆動機械部分のたわみ量を推定するたわみ量推定手段と、前記たわみ量推定手段が推定した前記たわみ量に基づいて前記サーボモータに与える位置指令を補正する位置指令補正手段とを有しているものである。
【0012 】
また、この発明によるモーションコントローラは、前記被駆動部の推力を測定する推力センサを有し、前記たわみ量推定手段は前記推力センサによる推力測定値を入力して当該推力測定値よりたわみ量を推定するものである。
【0013 】
また、この発明によるモーションコントローラは、回転物イナーシャの値と回転系の摩擦係数をパラメータ設定するパラメータ設定部を有し、前記たわみ量推定手段は、前記パラメータ設定部よりパラメータ設定値を入力すると共に、位置指令値とモータ発生トルクの代表値としてサーボ系のトルク指令値を入力し、前記パラメータ設定値と前記位置指令値の微分値より回転物摩擦トルクと回転物イナーシャ加速トルクを算出し、前記回転物摩擦トルクと前記回転物イナーシャ加速トルクと前記トルク指令値より前記被駆動部の推力を算出し、当該推力算出値よりたわみ量を推定するものである。
【0014 】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1はこの発明によるモーションコントローラおよびモーションコントローラにより位置制御される工作機械の送り駆動機構の実施の形態1を示している。
【0015 】
工作機械の送り駆動機構は、固定配置のベッド100上にリニアガイド101に案内されて図にて左右方向に直線移動するワークテーブル102を有している。ベッド100はブラケット103、104および軸受部材105、106によってボールねじ107を回転可能に支持しており、ワークテーブル102にはボールねじ107に螺合するボールねじナット108が取り付けられている。
【0016 】
ボールねじ107は、カップリング109によりサーボモータ110と駆動連結され、サーボモータ110によって回転駆動される。サーボモータ110にはサーボモータ110の回転位置(モータ位置)を検出するロータリエンコーダ111が取り付けられている。
【0017 】
送り駆動機構のボールねじナット108の取付部には、被駆動部(ワークテーブル102)の推力を測定する推力センサ112が取り付けられている。なお、推力センサ112は、推力が増える方向、減る方向の何れをも測定できるようになっている。
【0018 】
モーションコントローラ(サーボコントローラ)は、ロータリエンコーダ111による検出されるサーボモータ110の回転位置をテーブル位置座標に変換して位置フィールド信号を出力するテーブル位置座標変換部11と、テーブル位置座標変換部11よりの位置フィールド信号が示すテーブル位置より後述する推定たわみ量を差し引いて動的たわみ補正を行う位置指令補正部12と、位置指令補正部12により補正されたテーブル位置と位置指令値との偏差を算出する位置偏差算出部13と、その位置偏差が零になるような速度指令を生成する位置制御器14と、テーブル位置座標変換部11のテーブル位置を微分して速度フィードバック信号を生成する微分器15と、位置制御器14が出力する速度指令値と微分器15よりテーブル移動速度との偏差を算出する速度偏差算出部16と、その速度偏差が零になるようにトルク指令を生成する速度制御器17と、速度制御器17よりトルク指令を与えられてトルク指令値に応じた電流指令を作成する電流指令作成部18と、電流指令作成部18より電流指令を与えられるサーボアンプ19とにより構成されている。
【0019 】
モーションコントローラは推定たわみ量を算出するたわみ量推定部20を有している。たわみ量推定部20は、推力センサ112により推力測定値を入力し、次の計算を行って送り駆動機構のたわみ量ΔX(m)を推定する。
ΔX=F/K …(1)
【0020 】
但し、F:推力センサ112により推力測定値(N)
K:送り駆動機構の等価剛性(N/m)
【0021 】
このたわみ量ΔX(m)をロータリエンコーダ111による測定結果から求めた位置フィードバック値から差し引くことにより、軸方向のたわみによる変位分を補正する。これにより位置指令と比較される値は、ガイド部の摩擦力あるいは慣性力等による送り駆動機構のたわみ分により、モータ回転位置から計算したテーブル位置との間に生じる誤差が反映された値となり、実際のテーブル位置が正しく制御できるようになる。
【0022 】
なお、推定たわみ量を位置指令側に加えて補正することもできる。
【0023 】
(実施の形態2)
図2はこの発明によるモーションコントローラおよびモーションコントローラにより位置制御される工作機械の送り駆動機構の実施の形態2を示している。なお、図2において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【0024 】
この実施の形態では、回転物イナーシャの値Jb(Nms2)と回転系の摩擦係数Cb(Ns/rad)をパラメータ設定するパラメータ設定部21が設けられており、たわみ量推定部22は、パラメータ設定部21よりパラメータ設定値を入力すると共に、位置指令値とモータ発生トルクTmの代表値として速度制御器17が出力するトルク指令値を入力する。
【0025 】
たわみ量推定部22は、回転系の摩擦係数Cbと位置指令値の微分値dθ/dtより回転物摩擦トルクTbを算出し、また、回転物イナーシャの値Jbの位置指令値の微分値d2θ/dt2より回転物イナーシャ加速トルクTaを算出し、回転物摩擦トルクTbと回転物イナーシャ加速トルクTaとトルク指令値(Tm)より被駆動部の推力F’を算出し、当該推力算出値F’よりたわみ量を推定する。
【0026 】
ここで、モータ発生トルクTmは次の値の加え合わせたものとなっている。
▲1▼回転系摩擦トルクTb(Nm)
▲2▼回転物イナーシヤの加速トルクTa(Nm)
▲3▼軸方向移動摩擦トルクTc(Nm)
軸方向摩擦力をFc(N)とすると、Tc=R・Fcである。
▲4▼軸方向移動物の加速トルクTam(Nm)
軸方向移動物質量をM(Kg)、加速度をA(m/s2)とすると、Tam=R・A・Mである。
従ってモータ発生トルクTm(Nm)は、
Tm=Tb+Ta+Tc+Tam …(2)
であり、この値はトルク指令値とほぼ等しいと考えてよい。
【0027 】
回転の摩擦はクーロン摩擦、粘性摩擦など各種考えられるが、ここでは、粘性摩擦が発生する場合を考える。回転物イナーシャの値Jb(Nms2)、回転系摩擦係数Cb(Ns/rad)をパラメータとして設定する。これにより、たわみ量推定部22で以下の演算処理を行う。
ワークテーブルの推力は、Tc+Tamに1/Rをかけて軸方向に換算することにより求められる。Tc+Tamの値は、(2)式を変形して
Tc+Tam=Tm−Tb−TA …(3)
のように求めることができる。
【0028 】
回転物摩擦トルクTbと回転物イナーシャ加速トルクTaを求めるためには、まず、位置指令値を微分してdθ/dtとd2θ/dt2を求める。これから、回転物摩擦トルクTb、回転物イナーシャ加速トルクTaが下式により求められる。
Tb=Cb(dθ/dt) …(4)
Ta=Jb(d2θ/dt2) …(5)
これらの値をモータ発生トルクTmより差引き、送り駆動機構の回転・直線変換係数Rで割ることにより、ワークテーブルの推力F’を算出できる。この値を用いて実施の形態1と同様に、(1)式から、たわみ量ΔX’が求められる。
【0029 】
なお、微分演算は、実際にはディジタル演算による差分演算により代替できる。また、回転物摩擦として粘性摩擦を例に挙げたが、回転物摩擦力の発生パターンをパラメータで設定できるようにすれば、いろいろな摩擦力に対応できる。
【0030 】
また、機械の位置をリニアスケール等で直接検出する場合には、ロストモーションの影響で機械の反転遅れが発生し、加工精度を悪化させる現象に対しても反転遅れをうち消すことができ、大きい効果が得られる。
【0031 】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明によるモーションコントローラにおける動的たわみ補正方法およびモーションコントローラによれば、送りねじ機構および前記被駆動部を含む駆動機械部分のたわみ量を推定し、推定した前記たわみ量に基づいてサーボモータに与える位置指令を補正し、被駆動部の移動誤差を低減するから、送り駆動機構のたわみ量が動的に変化しても、これを適切に補正でき、工作機械の加工精度が向上する。また、負荷の重量変化、ガイド部の摩擦力の変化等の影響もうち消すことができる。特に、パラメータとして必要となるのは、回転系の摩擦を定義するもの、および回転系のみのイナーシヤの値、軸方向剛性であり、これらは負荷の影響を受けにくいので負荷の変化の影響を受けない。また、加工反力によるたわみも自動的に補正されることになる。
【0032 】
また、推力センサにより被駆動部の推力を測定し、推力センサによる推力測定値よりたわみ量を推定するものでは、たわみ量の推定に複雑な演算を行う必要がせなく、高速に対応できる。
【0033 】
また、回転物イナーシャの値と回転系の摩擦係数をパラメータ設定し、これらパラメータ設定値と位置指令値の微分値より回転物摩擦トルクと回転物イナーシャ加速トルクを算出し、回転物摩擦トルクと回転物イナーシャ加速トルクとモータ発生トルクを代表するサーボ系のトルク指令値より被駆動部の推力を算出し、当該推力算出値よりたわみ量を推定するものでは、推力センサを特別に必要しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるモーションコントローラおよびモーションコントローラにより位置制御される工作機械の送り駆動機構の実施の形態1を示すブロック図である。
【図2】この発明によるモーションコントローラおよびモーションコントローラにより位置制御される工作機械の送り駆動機構の実施の形態2を示すブロック図である。
【図3】送り駆動機構の力学モデル図である。
【符号の説明】
11 テーブル位置座標変換部
12 位置指令補正部
13 位置偏差算出部
14 位置制御器
15 微分器
16 速度偏差算出部
17 速度制御器
18 電流指令作成部
19 サーボアンプ
20 たわみ量推定部
21 パラメータ設定部
22 たわみ量推定部
100 ベッド
101 リニアガイド
102 ワークテーブル
107 ボールねじ
108 ボールねじナット
109 カップリング
110 サーボモータ
111 ロータリエンコーダ
112 推力センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dynamic deflection correction method and a motion controller in a motion controller used for position control of a feed drive mechanism or the like of a machine tool.
[0002]
[Prior art]
A feed drive mechanism of a machine tool or the like linearly moves a driven part (moving object) such as a work table by a feed screw mechanism such as a ball screw driven by a servo motor, as shown in FIG. Can be represented by a model. In FIG. 3, T is a motor generated torque (Nm), θb is a motor rotation angle (rad), Jb is a rotary member total inertia (NmS 2 ) of the feed drive mechanism, and Tb is a rotating portion friction torque (Nm) of the feed drive mechanism. , R is the rotation / linear conversion coefficient (m / rad) of the feed drive mechanism, K is the axial stiffness (N / m) of the feed drive mechanism, M is the amount of axially moving substance (Kg) of the feed drive mechanism, and Xt is The position (m) of the moving object and Ct are the friction coefficients (Ns / m) of the axially moving object such as the linear guide portion of the feed drive mechanism. Incidentally, the total rotary inertia Jb referred to here is the total of the rotor inertia of the servo motor, the coupling inertia of the feed screw portion, and the ball screw inertia.
[0003]
The servo control system that performs position control detects the rotational position (motor position) of the servo motor with a rotary encoder, calculates the deviation between the motor position detected by the rotary encoder and the command value, and makes the deviation zero. In other words, position control is performed so as to follow the position command.
[0004]
Therefore, if the axial rigidity K of the feed drive mechanism is infinite, the position of the moving object such as the work table is also correctly moved to the command position. However, the stiffness K is a finite value, and the feed drive mechanism produces axial deflection. For this reason, even if the motor rotation position is correctly controlled, an error occurs in the table position. Deflection occurs in correlation with inertial force and frictional force due to mass M.
[0005]
The error of reciprocation due to the deflection of the feed drive mechanism is called lost motion and is corrected by backlash correction. For backlash correction, the amount of lost motion is measured in advance under certain conditions, and this value is set as a parameter in the servo controller.When the servo controller reverses the axis movement direction, the servo motor is moved by an amount corresponding to the set value. This is done by driving extra.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Lost motion is caused by the deflection of the feed drive mechanism in the axial direction due to the effects of frictional force and inertial force, whereas the optimum lost motion amount changes due to changes in the frictional force and inertial amount of the driven part. The driven part is normally supported by a guide mechanism, and friction exists in the guide mechanism. This frictional force changes depending on the moving speed, the mass of the load placed on the work table, and the like. The part has a mass, and an inertial force is generated when accelerating or decelerating. The inertial force also changes depending on the mass of the driven part. Therefore, the actual lost motion amount changes as the feed conditions change, so the optimum correction amount changes due to changes in the frictional force and inertial force of the driven part, which cannot be handled by the conventional backlash correction, resulting in a lost motion error. .
[0007]
In addition, in the conventional backlash correction, the correction amount is switched only when the moving direction is reversed, but the actual lost motion amount changes when the acceleration and friction force change, so the amount of lost motion during movement changes. It cannot be handled, and a lost motion error occurs.
[0008]
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and even when the amount of deflection of the drive system changes dynamically due to frictional force, mass change, etc. of the driven part, this is compensated appropriately. It is an object of the present invention to provide a dynamic deflection correction method in a motion controller and a motion controller used to implement the dynamic deflection correction method so as to obtain high positioning accuracy.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a dynamic deflection correcting method in a motion controller according to the present invention is a dynamic deflection correcting method in a motion controller that drives and controls a driven part that moves linearly by a feed screw mechanism driven by a servo motor. In this embodiment, the amount of deflection of the drive machine portion including the feed screw mechanism and the driven portion is estimated, the position command given to the servo motor is corrected based on the estimated amount of deflection, and the movement error of the driven portion is corrected. It is to reduce.
[0010]
In the dynamic deflection correcting method in the motion controller according to the present invention, the thrust of the driven part is measured by a thrust sensor, and the deflection amount is estimated from the thrust measurement value by the thrust sensor, or the value of the rotating object inertia and the rotation The friction coefficient of the system is set as a parameter, and the rotating object friction torque and rotating object inertia acceleration torque are calculated from the differential value of the parameter setting value and position command value, and the rotating object friction torque, rotating object inertia acceleration torque, and motor generation are calculated. The thrust of the driven part is calculated from the torque command value of the servo system representing the torque, and the deflection amount is estimated from the calculated thrust value.
[0011]
In order to achieve the above object, a motion controller according to the present invention is a motion controller that drives and controls a driven part that moves linearly by a feed screw mechanism driven by a servo motor. A deflection amount estimating means for estimating a deflection amount of a drive machine portion including a portion, and a position command correcting means for correcting a position command given to the servomotor based on the deflection amount estimated by the deflection amount estimation means. It is what.
[0012]
The motion controller according to the present invention has a thrust sensor for measuring the thrust of the driven part, and the deflection amount estimation means inputs a thrust measurement value by the thrust sensor and estimates the deflection amount from the thrust measurement value. To do.
[0013]
In addition, the motion controller according to the present invention has a parameter setting unit for setting parameters of the rotating object inertia and the friction coefficient of the rotating system, and the deflection amount estimation means inputs the parameter setting value from the parameter setting unit. The torque command value of the servo system is input as a representative value of the position command value and the motor generated torque, and the rotating object friction torque and the rotating object inertia acceleration torque are calculated from the parameter setting value and the differential value of the position command value, The thrust of the driven part is calculated from the rotating object friction torque, the rotating object inertia acceleration torque, and the torque command value, and the deflection amount is estimated from the calculated thrust value.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a first embodiment of a motion controller and a feed driving mechanism of a machine tool whose position is controlled by the motion controller according to the present invention.
[0015]
The feed drive mechanism of a machine tool has a work table 102 that is guided by a
[0016]
The
[0017]
A
[0018]
The motion controller (servo controller) includes a table position coordinate
[0019]
The motion controller includes a deflection
ΔX = F / K (1)
[0020]
However, F: Thrust value measured by thrust sensor 112 (N)
K: Equivalent rigidity of feed drive mechanism (N / m)
[0021]
By subtracting this deflection amount ΔX (m) from the position feedback value obtained from the measurement result by the
[0022]
The estimated deflection amount can be corrected by adding it to the position command side.
[0023]
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a second embodiment of a motion controller and a feed driving mechanism of a machine tool whose position is controlled by the motion controller according to the present invention. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
[0024]
In this embodiment, a
[0025]
The deflection
[0026]
Here, the motor generated torque Tm is the sum of the following values.
(1) Rotating friction torque Tb (Nm)
(2) Rotating object inertia acceleration torque Ta (Nm)
(3) Axial moving friction torque Tc (Nm)
When the axial frictional force is Fc (N), Tc = R · Fc.
(4) Axial moving object acceleration torque Tam (Nm)
Tam = R · A · M where M (Kg) is the amount of moving substance in the axial direction, and A (m / s 2 ) is the acceleration.
Therefore, the motor generated torque Tm (Nm) is
Tm = Tb + Ta + Tc + Tam (2)
It can be considered that this value is substantially equal to the torque command value.
[0027]
Various types of friction such as Coulomb friction and viscous friction can be considered as rotational friction. Here, a case where viscous friction occurs is considered. Rotation object inertia value Jb (Nms 2 ) and rotation system friction coefficient Cb (Ns / rad) are set as parameters. As a result, the following calculation processing is performed by the deflection
The thrust of the work table is obtained by multiplying Tc + Tam by 1 / R and converting it in the axial direction. The value of Tc + Tam is obtained by modifying equation (2) and Tc + Tam = Tm−Tb−TA (3)
Can be obtained as follows.
[0028]
In order to obtain the rotating object friction torque Tb and the rotating object inertia acceleration torque Ta, first, the position command value is differentiated to obtain dθ / dt and d 2 θ / dt 2 . From this, the rotating object friction torque Tb and the rotating object inertia acceleration torque Ta are obtained by the following equations.
Tb = Cb (dθ / dt) (4)
Ta = Jb (d 2 θ / dt 2 ) (5)
By subtracting these values from the motor-generated torque Tm and dividing by the rotation / linear conversion coefficient R of the feed drive mechanism, the work table thrust F ′ can be calculated. Using this value, the deflection amount ΔX ′ is obtained from the equation (1), as in the first embodiment.
[0029]
The differential operation can actually be replaced by a difference operation by digital operation. In addition, although viscous friction is given as an example of rotating object friction, various frictional forces can be dealt with if the generation pattern of rotating object frictional force can be set with parameters.
[0030]
In addition, when the position of the machine is detected directly with a linear scale, etc., the inversion delay of the machine occurs due to the effect of the lost motion, and the inversion delay can be eliminated even for the phenomenon that deteriorates the machining accuracy, which is large An effect is obtained.
[0031]
【The invention's effect】
As understood from the above description, according to the dynamic deflection correction method and motion controller in the motion controller according to the present invention, the deflection amount of the drive machine portion including the feed screw mechanism and the driven portion is estimated, and the estimated The position command given to the servo motor is corrected based on the amount of deflection, and the movement error of the driven part is reduced, so even if the amount of deflection of the feed drive mechanism changes dynamically, this can be corrected appropriately, and the machine tool Machining accuracy is improved. In addition, the effects of changes in the weight of the load, changes in the frictional force of the guide portion, etc. can be eliminated. In particular, parameters that define the friction of the rotating system, the inertia value of the rotating system, and the axial rigidity are required as parameters, and these are less affected by the load and are therefore affected by changes in the load. Absent. Further, the deflection due to the processing reaction force is automatically corrected.
[0032]
Further, in the case where the thrust of the driven part is measured by the thrust sensor and the deflection amount is estimated from the thrust measurement value by the thrust sensor, it is not necessary to perform a complicated calculation for the estimation of the deflection amount, and it can be handled at high speed.
[0033]
In addition, the rotary object inertia value and the friction coefficient of the rotary system are set as parameters, and the rotary object friction torque and the rotary object inertia acceleration torque are calculated from the differential values of the parameter setting value and the position command value. A thrust sensor is not particularly required for calculating the thrust of the driven part from the torque command value of the servo system representing the inertia inertia acceleration torque and the motor generated torque, and estimating the deflection amount from the calculated thrust value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of a motion controller and a feed driving mechanism of a machine tool whose position is controlled by the motion controller according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing Embodiment 2 of a motion controller and a feed driving mechanism of a machine tool whose position is controlled by the motion controller according to the present invention;
FIG. 3 is a dynamic model diagram of a feed driving mechanism.
[Explanation of symbols]
11 Table position coordinate
Claims (2)
回転物イナーシャの値と回転系の摩擦係数をパラメータ設定し、これらパラメータ設定値と位置指令値の微分値より回転物摩擦トルクと回転物イナーシャ加速トルクを算出し、前記回転物摩擦トルクと前記回転物イナーシャ加速トルクとモータ発生トルクを代表するサーボ系のトルク指令値より前記被駆動部の推力を算出し、当該推力算出値より、前記送りねじ機構および前記被駆動部を含む駆動機械部分のたわみ量を推定し、推定した前記たわみ量に基づいて前記サーボモータに与える位置指令を補正し、前記被駆動部の移動誤差を低減することを特徴とするモーションコントローラにおける動的たわみ補正方法。In a dynamic deflection correction method in a motion controller that drives and controls a driven part that moves linearly by a feed screw mechanism driven by a servo motor,
Rotation object inertia value and friction coefficient of rotation system are set as parameters, and rotation object friction torque and rotation object inertia acceleration torque are calculated from the differential value of these parameter setting value and position command value. The thrust of the driven part is calculated from the torque command value of the servo system representing the material inertia acceleration torque and the motor generated torque, and the deflection of the drive machine part including the feed screw mechanism and the driven part is calculated from the thrust calculation value. A dynamic deflection correction method in a motion controller, wherein an amount is estimated, a position command given to the servomotor is corrected based on the estimated deflection amount, and a movement error of the driven portion is reduced.
前記送りねじ機構および前記被駆動部を含む駆動機械部分のたわみ量を推定するたわみ量推定手段と、
前記たわみ量推定手段が推定した前記たわみ量に基づいて前記サーボモータに与える位置指令を補正する位置指令補正手段と、
回転物イナーシャの値と回転系の摩擦係数をパラメータ設定するパラメータ設定部を有し、
前記たわみ量推定手段は、前記パラメータ設定部よりパラメータ設定値を入力すると共に、位置指令値とモータ発生トルクの代表値としてサーボ系のトルク指令値を入力し、前記パラメータ設定値と前記位置指令値の微分値より回転物摩擦トルクと回転物イナーシャ加速トルクを算出し、前記回転物摩擦トルクと前記回転物イナーシャ加速トルクと前記トルク指令値より前記被駆動部の推力を算出し、当該推力算出値よりたわみ量を推定することを特徴とするモーションコントローラ。In a motion controller that drives and controls a driven part that moves linearly by a feed screw mechanism driven by a servo motor,
A deflection amount estimating means for estimating a deflection amount of a drive machine portion including the feed screw mechanism and the driven portion;
Position command correcting means for correcting a position command given to the servo motor based on the deflection amount estimated by the deflection amount estimating means;
It has a parameter setting unit that sets the parameter of the rotating object inertia and the friction coefficient of the rotating system,
The deflection amount estimation means inputs a parameter setting value from the parameter setting unit, and also inputs a servo command torque command value as a representative value of the position command value and motor generated torque, and the parameter setting value and the position command value. Rotating object friction torque and rotating object inertia acceleration torque are calculated from the differential value of, and the thrust of the driven part is calculated from the rotating object friction torque, rotating object inertia acceleration torque and the torque command value, and the calculated thrust value A motion controller characterized by estimating the amount of deflection more.
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