JPH0241849A - 位置決め機構の防振制御装置 - 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） 機械加工品を工具の位置に対し、精密な位置決めをする
装置に関するものである。

（従来の技術） 粗動機構と微動機構を備えた従来の位置決め機構におい
ては、粗動機構で大ストローク移動後微動機構で正確に
位置決めをするのであるが、粗動位置決め後、振動が生
じこの振動が減衰してから微動機構を作用させるため位
置決めに時間を要していた。

また粗動機構での移動時に振動の発生を抑えようと制御
するためには制御−ゲインを下げねばならずやはり位置
決めに時間を要していた。

第５図は従来技術によるＸＹ子テーブル構を示す立体図
でありＸ軸、Ｙ軸ともに粗動機構と微動機構を有する。

Ｙ軸については２！はベース、２２はガイドレール、２
３はアクチュエータ、２４．２５はボールねし、２６の
軸受でベース２１に固着されているＸ軸のベース３１は
その下部にポールねじ２６と螺着する部材（図示せず）
があり、アクチュエータの回転によりベース３！はＹ軸
方向に滑動できる。Ｘ軸については、ベース３１にガイ
ドレール３２がし１示のように固着され、その上をテー
ブル４０がＸ軸方向に滑動する。

３３はアクチュエータでその回転部分はボールねじ３６
と接続されており、ポールねじ３６はベース３１に固着
された軸受３４．３５によって支えられている。

第６図は、第５図のＸ軸部分の側面断面図である。テー
ブル４０は粗動テーブル４１と微動テーブル４２とから
なり、微動テーブル４２は微動用アクチュエータ４３に
よりＸ軸方向に、また４４によりＹ軸方向に粗動テーブ
ル４１上を滑動する。

３７はポールナツトで粗動テーブル４１の下部に設けら
れ、ボールねし３６と螺着され、粗動テーブル４１をＸ
軸方向に移動させる。

第７図は第６図の粗動テーブル４１の位置決め時の速度
線図である。横軸は時間軸、縦軸は速度軸である。実線
５１は制御ゲインの高い場合で０点からスタートして、
加速時や減速時に振動を発生し、位置決めまでに多くの
時間を要する（Ｌｓ＋）、また点線５２は制御ゲインを
下げた場合で位置決め時のテーブルの振動はないが、停
止までに時間がかかる（Ｌ５り。

第４図は第６図をモデル化したものである（説明は後述
）。

（発明が解決しようとする課題） 粗動Ｊ！ｓ横、微動機横合備えた位置決め機構において
は粗動機構で大ストローク移動後、微動機構で正確に位
置決め可能となるため、粗動機構での振動が減衰してか
ら微動機構を移動させる必要があり位置決めに時間がか
かり、また粗動機構で振動の発生を抑えるため制御ゲイ
ンを下げると、やはり位置決めまでに時間がかがる。

（課題を解決するための手段） 微動機構のアクチュエータに動吸振器の原理を用いた制
御波形を人力することにより、微動機構のアクチュエー
タを強制的に振動させ、粗動機構部の固有振動数と等し
くすることにより、粗動機構部の振動を理論的に０にす
る。

（作　　用） 従来技術をモデル化した第４図において、６１はｔＩＩ
動アクチュエータ、６３は粗動機構部の質量（ｍ＋　）
　、６４は微動アクチュエータ、６５は微動機構部の質
量（ｍｚ）、６２はＩＩＩ　ｆ’Ｊ］アクチュエータ６
１と粗動機構部の質量６３との間。ばね要素をモデル化
したもの（ばね定数に、）である。

木案はこの微動機構部の微動アクチュエータに強制振動
を与えてｔｎ動機構部に発生する振動とバランスさせ、
理論的にＯにしようとするものである。

（実施例） 実施例を図面によって説明する。

第１図は本考案を理論的モデル化した図、第２図は本考
案の制御回路図、第３図は本考案を実施することによっ
て得られる位置決め時の速度線図である。

先ず第１図において、ｌは粗動アクチエエータ、３は粗
動部の質量（ｍ＋）、２は粗動アクチュエータ１と粗動
部３との間のばね要素でばね定数にである。また５は微
動部の？ｆ量（ｍ２）、粗動部質量３との間にばね要素
４を想定し、そのばね定数はに２である。

今ね動機構部のアクチュエータで強制振動力Ｆ。

ｓ　ｉ　ｎＷＴ　（Ｗは粗動機構部の固有振動数）が加
わるものとし、粗動、微動ｎ構部のそれぞれの系の定常
状態応答は次式のようになる。

Ｆｏ／＋ｗ （Ｂ １）（＾十μＢ−リ２）−μＢ２ （１１動機構部） ・　（１） Ｆｏ／ｍ＋　　　（Ｂ　　　Ｗ”）（＾＋μＢ−Ｗ”）
（微動機構部） ココテ、Ｊ　　：ｌ動部の？ｆｆｆｉ ｍｚｒｖ＆動部のｆｆ量 Ｕ　　：ｍ、の変位量 Ｘ　　：ｍ、の変位量 Ａ　　＝　ｋ　１　／　ｍ　１　　　ｋ、は、ばね２の
ばね常数 Ｂ　　＝　ｋ　ｚ　／　ｍ　ｚ　　ｋ　ｔば　ばね４の
ばね常数 ・（２） μＢ２ Ｗ　＝粗動部の固有振動数 μ　“ｍ家／　ｍ＋ （１）式から明らかなように１．ｒＢ−Ｗつまり微動機
構部の固有振動数７Ｂが粗動機構部の固有振動数Ｗに等
しければ粗動機構部の振動を理論的には０にすることが
できる。

本発明の場合、微動機構部の固有振動数、／’−Ｂは任
意に設定できないので、かわりに微動機構部のアクチュ
エータを強制的に振動数Ｗで振動させる。

第２図において、】１はネＨ動テーブル、１２は粗動テ
ーブル１１の送りねじ、１３は粗動テーブル用の粗動ア
クチュエータ、１４は粗動アクチュエータ１３の速度制
御装置、１５は速度制御装置１３用の位置指令レジスタ
である。

２１は倣動テーブル、２２は微動テーブル２１の送りね
じ、２３は微動テーブル用の微動アクチュエータ、２４
は微動アクチュエータ２３の速度制御装置、２５は速度
制御装置２３用の位置指令レジスタである。

２６は本考案にかかる強制振動信号発生装置である。ま
ず、位置指令レジスタ１５の位置指定信号に基づき、速
度制御装置■４を働かせ粗動アクチュエータ１３を回転
させる。粗動アクチュエータ１３はねじ１２を回転させ
、粗動テーブルを指定位置へ移動させる。ここで、アク
チュエータＬ３と粗動テーブル１１の間は一つのばねと
みなすことができる。

次に、位置指令レジスタ２５の位置指定信号に基づき速
度制御装置２４を働かせ微動アクチュエータ２３を回転
させ、さらに微動アクチュエータ２３はねじ２２を回転
させて微動テーブル２１を粗動テーブル１１上で指定位
置へ移動させる。このとき強制振動信号発生装置２６か
らの振動信号を速度制ｍ装置２４からの速度制御信号に
加えることによって微動テーブル２１は振動しながら指
定位置へと移動する。

アクチュエータ１３によって駆動される粗動ｉｔｓ部の
固有振動数がＷであれば、前述のように強制振動信号発
生装置２６からの振動信号を該当する振動Ｗになるよう
に与えてやることによって粗動部の振動を理論的にＯに
できるものである。

（発明の効果） 本発明は上述したように、理論的に粗動部の振動をＯに
するものであって、第３図は本考案を適用した位置決め
時のｉｌｌｌｌ−ブルの速度線図で、前記第７図のもの
と比べると、線図の形は制御ゲインの高い場合（線図５
１）、制御ゲインを低くした場合（線図５２）に比べて
その停止り位ｉ？￥（ｔ、１、ｔ５□）よりも第３図の
停止位置（ｔ、）の方が大きく改善され、短時間に停止
できその効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を理論的モデル化した図、第２図は本考
案の制御回路図、第３し１は本考案を実施することによ
って得られる位置決め時の速度線図、第４図は従来技術
を理論的モデル化した図、第５図は本考案を適用しよう
とする位置決め装置全体の立体図、第６図は第５図のＸ
軸の断面図、第７図は従来技術による位置決め時の速度
線図である。 １１・・・粗動テーブル １３・・・粗動アクチエエータ Ｉ５・・・位置指令レジスタ （ネ１１動アクチュエータ川） １４・・速度制御装置（粗動アクチュエータ用）２１・
・・微動テーブル ２３・・・微動アクチュエータ ２５・・・位置指令レジスタ （＠動アクチエエータ用） ２４・・速度制御装置（微動アクチュエータ用）２６・
・・強制振動信号発生装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粗動テーブルと粗動アクチュエータおよび粗動アクチュ
   エータ駆動制御用の位置指令レジスタと速度制御装置よ
   り成る粗動部と、微動テーブルと微動アクチュエータお
   よび微動アクチュエータ駆動制御用の位置指令レジスタ
   と速度制御装置より成る微動部とによって構成される位
   置決め機構において、強制振動信号発生装置を設け、該
   装置から発する強制振動信号により微動アクチュエータ
   に振動を与え、粗動テーブルに発生する振動を消去する
   ことのできる位置決め機構の防振制御装置。