JPH02133804A - 位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非球面レンズ加工機等の自由曲面創成機にお
ける位置制御装置に関する。

従来の技術 第５図は従来の自由曲面創成機に用いられる位置制御装
置（第１従来例）の構成図でちる。コンピュータからの
位置指令はパルス列に変換され、偏差カウンター１に入
力される。ここで、エンコーダ６からの位置計測信号で
あるパルス列が減算され、偏差信号としてＤＡ変換器２
に入力される。

ＤＡ変換器２でアナログ量に変換されたのち、速度コン
トローフ３に入力される。速度コントローラ３では、ま
ず、制御系が安定でかつ摩擦等の外乱を抑制し高精度で
動作するようにＰＩＤ補償器３ａで信号を修正し、次に
アンプ３ｂで信号を増幅しモータ４を駆動する。モータ
４の速度信号はクコジェネレータ６で検出され、速度コ
ントローラ３にフィードバックされる。モータ４の位置
信ｔはエンコーダ６によってパルヌ列状の信号となり、
偏差カウンター１にフィードバックされる。

発明が解決しようとする課題 上記のような位置制御装置（第１従来例）では、モータ
が停止した状態では、正確な位置決めが可能であるが、
モータが回転中には、タコジェネレータからの信号に釣
合うだけの偏差が生じ、これが位置誤差となる。従って
、上記のような制御装置を自由曲面創成機に用いると、
特にモータが高速回転中に位置誤差を生じるという問題
点を有していた。

上記欠点を解消するものとして、第６図に示す第２従来
例のように、ＤＡ変換器２のあとに積分補償器７を追加
した位置制御装置がよく用いられている。しかし、この
従来例は位置制御系の位相余裕を減少させ、系の安定性
を劣化させるという問題点を有している。

課題を解決するための手段 前記従来例の欠点に鑑み、本発明は、位置指令値から位
置計測値を減じて偏差信号を出力する偏差出力手段と、
アクチュエータもしくはそれに関連する可動体について
の速度信号の直流成分を弱化させる速度信号直流成分弱
化手段と、この手段より出力される信号と前記偏差信号
との差信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御
する制御手段とを備えている。

作　　用 本発明によれば、速度信号の直流成分が弱化させられた
上で制御手段にフィードバックされるため、速度信号に
よる位置偏差が小さく、従ってアクチュエータの立上り
後の定速状態において、画めて精度よくアクチュエータ
を位置制御することができるので、自由曲面創成機の軌
跡精度を大巾に向上させることができる。また、系の安
定性についても、速度信号の直流成分のみを弱化するた
め、安定性に影響の大きい高周波領域での位相遅れがな
く、極めて安定な制御系が得られる。

実施例 本発明の一実施例を第１図、第２図、第３図に示し、以
下図面に基づいて説明する。

第３図は本実施例における非球面レンズ加工機であって
、２０はレンズ２１を＠１転させるワークスピンドル、
２２はワークスピント／Ｉ／２０をＺ方向に移動させる
２ステージ、２３はワークスピンドル２０をＸ方向に移
動させるＸステージ、２４はＺステージ２２を駆動する
モータで、タコジェネレータ２４ａ、エンコーダ２４ｂ
’（ｉ具備している。２６はＸステージ２３ｔ−駆動す
るモータで、タコジェネレータ２６ａ、エンコーダ２６
ｂを具備している。２６は砥石２７を回転させる砥石ス
ピンドμ、２８ｉｊＺモー４２４、Ｘ−１：−夕２６（
７）駆動を制御し、２ステージ２２、ｘステージ２３を
所望の位置に移動させて非球面を創成する数値制御装置
で、内部に第１図に示すような位置制御系をＺ軸、Ｘ軸
用の２個分有している。Ｚ軸、Ｘ軸の位置制御系は全く
同様の構成であり、第１図をＺ軸の位置制御系として説
明する。第１図において、１１は数値制御装置１８に内
蔵されているコンピュータから構成される装置指令値で
あるパルス列を積算し、エンコーダ２４ｂから出力され
るパルス列を減算し、位置指令値と位置計測値との偏差
を出力する偏差カウンター、１２は偏差カウンター１１
の出力をアナログ値に変換するＤＡ変換器、１３はモー
タ２４をＤＡ変換器１２の出力に基づいてその速度を制
御する速度コントローラで、制御系を安定化させ、摩擦
等の外乱を抑制し高精度な制御を行うＰＩＤ補償器１３
ａとアンプ１３ｂとで構成されている。１４はタコジェ
ネレータ２４ａより出力される速度信号の直流成分を弱
化させる直流カットフィルターで、第２図に示すような
微分回路、積分回路を直列に結合した構成になっている
。この直流カットフィルター１４は、速度信号の直流成
分１ｆｒ、Ｒ１／Ｒ２に弱化し、Ｃ１・Ｒ１（ｒａｄ／
ｓ）より高い周波数の速度信号は１：１で通過させる機
能を有する。

本実施例において、速度フィードバック信号の直流成分
がＲ１／Ｒ２に弱化されているため、モータ２４が立上
った後において、速度フィードバック信号に釣合う偏差
がＲ１／Ｒ２に減少する。すなわち、位置指令値と２ス
テージ２２の実際の位置との偏差が第６図に示す従来例
のＲ１／Ｒ２に減少するわけで、高精度な軌跡制御が可
能となる。

第４図は、従来例及び本実施例の位置制御性能を比較す
るグラフで、横軸は時間、縦軸は位置を示している。実
線は位置指令値、破線は従来例によるものの位置を表し
、−点鎖線は本実施例によるものの位置を表すもので、
本実施例によるものは、従来例と比較して、モータの立
上り後、位置偏差が大巾に小さくなるという優れた特長
を有している。

また、制御系の安定性の点でも、直流カットフィルター
１４のカットオフ周波数、すなわちＲ１・Ｃ４を位置制
御系のバンド幅よりも約１／１０以下に設定すれば、位
置制御系の位相余裕に与える影響がほとんどなく、全く
安定性を損わずに位置制御系を構成することができる。

なお、上記実施例では、位置ループをデジタル系、速度
ループをアナログ系としたが、本発明の本質に関わるも
のではない。また、直流カットフィルターをアナログの
微分、積分回路としたが、本発明はこれに制限されるも
のではなく、要は速度フィードバック信号の直流成分を
弱化させることができればよい。また、上記実施例では
速度検出手段をタコジェネレータとしたが、位置信号を
微分して速度信号を得る手段でもよい。位置検出手段は
エンコーダ以外のものでもよい。

発明の効果 このように本発明によれば、速度フィードバック信号の
直流成分を弱化する手段を用いることにより、アクチエ
エータの立上り後、位置指令値に極めて精度よく追従し
、かつ安定度の高い制御系を得ることができるので、自
由曲面創成機等の高精度軌跡制御が可能となり、その工
業的価値には大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における位置制御装置を示す
ブロック図、第２図は本実施例における直流カットフィ
ルターの回路図、第３図は本実施例における位置制御装
置を備えた非球面レンズ加工機の斜視図、第４図は本実
施例及び従来例の位置制御性を比較するグラフ、第６図
は第１従来例の位置制御装置を示すブロック図、第８図
は第２従来例の位置制御装置を示すブロック図である。 １１・・・・・・偏差カウンター、１３・・・・・・速
度コントローラ、１４°°・・・・直流カットフィルタ
ー、２４ａ・・・・・・タコジェネレータ。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第１
図 １１−一一鳩、差ηウン９− ＋４−Ｉｓ罠力、外フィルや 第２図 Ｃ＋ＲＩ＝Ｃ２Ｒり Ｒ＋＜　Ｒｔ 第 図 ｇ間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクチュエータに対する位置指令信号と、前記アクチュ
   エータもしくはそれに関連する可動体の位置信号との差
   を出力する偏差出力手段と、前記アクチュエータもしく
   はそれに関連する可動体の速度検出手段と、前記速度検
   出手段から得られる速度信号の直流成分を弱化させる速
   度信号直流成分弱化手段と、前記偏差出力手段より出力
   される偏差信号もしくはこの偏差信号に補償を加えた信
   号と前記速度信号直流成分弱化手段より出力される信号
   との差信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御
   する制御手段とを備えたことを特徴とする位置制御装置
   。