JPH03152608A - 工作機械の位置制御装置 - Google Patents

工作機械の位置制御装置

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JPH03152608A
JPH03152608A JP1292035A JP29203589A JPH03152608A JP H03152608 A JPH03152608 A JP H03152608A JP 1292035 A JP1292035 A JP 1292035A JP 29203589 A JP29203589 A JP 29203589A JP H03152608 A JPH03152608 A JP H03152608A
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政行 梨木
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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］ 本発明は工作機械の制御装置、特に固定されたワークに
対し、ＮＣ（数値制御）を用いてエンドミル切削等を行
った場合に発生する周期的な外乱トルクに対応してワー
クを正しく位置制御する装置に関する。
［従来の技術］ 穿孔テープ等に符号化された数値の形で与えられた指令
に従って工作機械を操作するＮＣ制御装置が周知であり
、電子計算機により加工に必要な全てのデータ処理を容
易に行い得ること、また各種作業の指令が短時間に作成
できる等、融通性に富み、近年における著しい電子計算
機の多様な利用技術の開発と進歩に相俟って単に機械加
工工程に対してのみならず生産構造の全体的な自動化に
も寄与しつつある。
第４図に従来のＮＧ＄ｉｌ！ＩＩ装置の構成を示す。
予め設定されたプログラム等からなる位置指令手段１０
からの指令信号が、被制御体１２を位置制御するモータ
１４に接続された位置検出手段１６からの位置検出信号
と共に、減算器１８へ供給され、該減算器１８の出力が
位置制御手段２０に供給される。
そして、位置制御手段２０からの位置制御信号と位置検
出手段１６の後段に設けられた速度検出手段２２からの
出力とが第２減算器２４において合成され、その出力が
速度制御手段２６に入力される。
こうしてモータ駆動手段２８への指令信号が生成され、
このデータに基づき回転するモータ１４により被制御体
１２が所望位置へ位置制御されることとなる。
すなわち、上記従来装置においては、予め設定された目
標値とモータ１４の回転に基づき検出された被制御体の
移動情報のフィードバックデータとにより被制御体１２
の目標位置と現在位置とのギャップを縮めて行くという
構成を採る。
ところで、このようなＮＣ制御装置を用いた複合加工旋
盤によるエンドミル加工等に際しては、回転工具により
固定状態のワークに対し断続的負荷が加わるために制御
系の動作が振動的となり、甚しい場合には工具破損の原
因にもなっていた。
このようないわゆる外乱トルクに対し、従来では制御装
置がループゲインによりループ制御系を調節して外乱ト
ルクを抑圧するという手法を採用していたが、位置制御
手段の制御系の遅れ等のため検知された外乱に迅速に追
従した対応ができず、位置制御誤差の発生を回避できな
かった。
第５図に従来装置のタイミングチャートを示す。
同図（ａ）に示すような負荷トルクが被制御体１２に対
し断続的に印加されている場合、該印加トルクの影響を
受けて本来固定状態に維持されるべきワークの移動を抑
制するため、同図（ｂ）に示すように、モータ１４に対
し前記負荷トルクとは逆方向に対抗するモータトルクが
加えられる。
しかしながら、このようなモータトルクの印加はモータ
１４の移動情報を検出することにより被制御体１２の現
在位置と目標位置とのずれをフィードバックにより補償
することにより行われるため、必然的に制御遅れが生じ
てしまい、この結果同図（ｃ）に示すような位置制御誤
差をまねき、ワークの加工精度は著しく低下してしまう
。
従来においても、このような外乱による悪影響を抑制す
るため、機械可動部の摺動抵抗を大きくしてダンピング
効果を増大させたり、第６図に示すように複合加工旋盤
の主軸にディスクとブレーキパッド及び不図示の油圧回
路から成るディスクブレーキ機構を装備して強制的に制
動する方法も提案されている。
第６図において、複合加工旋盤３０のベツド３２には主
軸３４が貫通しており、ベツド３２に装着されたチャッ
ク３６によりワーク３８が把持される。
そして、例えばエンドミル加工を行う場合においては、
位置制御用モータ１４によりベルト４２を介して主軸３
４が駆動され、ワーク３８の所望加工部位がタレット４
４に担持された回転工具４０と対向する位置に位置制御
される。
そして、このようにワーク３８を固定した状態でタレッ
ト４４を図のａ方向またはｂ方向に移動させて回転工具
４０をワーク３８に接触させ、該ワーク３８の端面に所
望のさらい部形成その他の加工を行う。
そして、ワーク３８の−の固定位置における加工が終了
すると、回転工具４０をワーク３８から引き離し、位置
制御用モータ１４によりワーク３８を任意角度回転させ
て加工位置を変更し、再びこの位置に固定させた状態で
次段の加工を同様に回転工具４０をワーク３８へ当接さ
せた状態で移動させることにより行う。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、このように固定されたワーク３８に対し回転
工具４０による断続的加工作用が繰り返されると、その
際に回転工具４０から被制御体であるワーク３８または
主軸３４に対し過渡的な負荷変動が加わるため、工具４
０によるワーク３８の加工位置のずれが生じてしまうと
いう問題がある。
このため、従来装置においては、同図に示す如く負荷変
動に対抗するために主軸３４の摺動抵抗を増大するディ
スクブレーキ４６が設けられており、主軸３４に固定さ
れたブレーキディスク４６ａをブレーキバッド４６ｂに
より加圧挟持してこの負荷変動に基づく位置ずれを抑制
するという手法を採用していた。
しかし、このような対応ではコスト的な負担が大きく、
装置の大型化にもつながってしまうという問題があった
。
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、簡単な構成で効率良く被制御体の所望位置へ
の正確な位置制御を実行可能な工作機械の位置制御装置
を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、検出された移動
情報に基づき負荷変動による過渡的動作に起因する外乱
を抑制するための所定の位置制御補償信号を発生する補
償手段と、該補償手段からの位置制御補償信号と前記モ
ータ制御手段への位置指令信号とを合成する合成手段と
、を備えたことを特徴とする。
［作用］ 以上の如く構成される本発明によれば、検出された被制
御体の移動情報をモータの制御手段に直接フィードバッ
クするのではなく、検出信号に負荷変動に基づく外乱が
認められると、これを解消する位置制御補償信号が補償
手段から制御手段へ供給されるので、モータの制御系内
で外乱の影響を解消することができ、機械的制動手段を
付設することなく、被制御体の正確な位置制御が可能と
なる。
［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。
第１図に本発明に係る位置決め制御装置の全体構成をブ
ロック図で示す。なお、図中前記第４図に係る従来装置
と同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略
する。
本発明において特徴的なことは、被制御体の位置制御に
際し、検出された移動情報をそのままモータ制御手段へ
直接フィードバックするのではなく、該移動情報に所定
の変化が認められた場合に、被制御体へ不規則な負荷変
動が加わっているものと見なし、モータ制御手段からの
位置決め指令信号に補正を加えて負荷変動に起因する外
乱を迅速に吸収するよう構成したことにある。
すなわち、図において、移動情報である被制御体１２の
速度を検出する速度検出手段２２からの出力信号Ｖｍが
入力される補償手段４８が配設されており、速度検出手
段２２により検出されたデータに所定の変動が認められ
た場合、位置指令手段１０の後段に設けられた外乱安定
指令手段５０からの指令に応じて、該補償手段４８が生
じた外乱を抑制するための所定の位置決め補償信号を出
力する。
従って本発明によれば、回転工具とワークとの接離等に
よって被制御体１２に不規則な負荷変動が加わり、検出
された移動情報に外乱が混入しても、前記補償手段４８
の作用によりモータ駆動手段への位置指令信号へ補正を
加えることによって外乱を迅速に吸収するような制御が
可能となり、被制御体１２の正確な位置制御を機械的な
ディスクブレーキ等装置のコスト及びサイズの増大を招
く要素を付加することなく容易に実現可能となる。
第２図（Ａ）〜（Ｄ）は補償手段４８の入出力特性を示
し、速度検出手段２２からの速度検出信号Ｖｍに応じて
所定レベルの位置補償信号Ｔｃが補償手段４８から出力
される。
従って、補償手段４８の作用により機械の摺動抵抗ある
いは油圧ダンパ等に類似の制御効果が得られることとな
り、負荷の過渡的な例えば断続変動等に起因する外乱に
よる被制御体の位置制御誤差を有効に抑制することが可
能になる。
そして、補償手段４８からの位置補償信号Ｔｅは合成手
段である加算器４９において速度制御手段２６からの制
御信号と合成され、モータ駆動手段２８へ供給されるこ
ととなる。
なお、前記第２図（Ｂ）〜（Ｄ）においては、モータ速
度の０近辺で補償手段が動作する際の特性を示したが、
モータ速度が直流分と交流分とが重畳している場合には
前記補償手段が交流的に動作して外乱の変動分のみにつ
いて補償制動効果を得られるようにすれば良い。
また、前記外乱安定指令信号の出力は、具体的には補償
手段の動作の有無指令、動作パラメータの指令等からな
り、負荷に応じて補償手段の動作を可変できるよう構成
されている。
次に、本発明装置の動作を第３図に係るタイミングチャ
ートを参照しつつ説明する。
同図（ａ）の様な断続的な負荷が被制御体１２に加えら
れると、検出された移動データに基づき補償手段４８か
ら同図（ｂ）の様な補償信号Ｔｃが加算器４９に向けて
出力され、速度制御手段２６からの出力と合成されてモ
ータ駆動手段２８へ供給されることとなる。
この結果、モータ駆動手段２８の出力であるモータトル
クは同図（Ｃ）に示すように負荷トルクに対し零線を中
心に略対称的に表わされる制御遅れのない極めて応答性
の優れたトルクとして与えられ、この結果、被制御体１
２の負荷変動に起因する位置制御誤差は同図（ｂ）に示
すように極めて僅かに抑制され、精度の良い加工を実現
できる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、被制御体の位置
制御に際し外乱を抑制するための位置制御補償信号を発
生する補償手段を設けて外乱を未然に吸収できるようモ
ータを制御する構成としたので、被制御体に例えば断続
的負荷等が加わってもブレーキ等の機械的ダンパ素子を
配設することなく、外乱トルクの影響を最小限に抑制し
て正確な被制御体の位置制御を可能とし、機械のローコ
スト化、小型化及び高精度位置制御等を実現できるとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の全体構成を示すブロック図、 第２図は第１図における補償手段の入出力特性を示すグ
ラフ図、 第３図は第１図に係る本発明装置の動作のタイミングチ
ャート図、 第４図は従来装置の全体構成を示すブロック図、第５図
は従来装置の動作のタイミングチャート図、 第６図は従来における複合加工旋盤におけるディスクブ
レーキを用いた主軸位置制御装置の構成図である。 １０　・・・ １２　・・・ １４　・・・ １６　・・・ １８．２４ ２２　・・・ ２６　・・・ ２８　・・・ ４８　・・・ ５０　・・・ 位置指令手段 被制御体 モータ 位置検出手段 ・・・　減算器 速度検出手段 速度制御手段 モータ駆動手段 補償手段 外乱安定指令手段

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 所定の位置決め指令信号が入力されるモータ制御手段に
    より被制御体を駆動し、該被制御体の位置データから移
    動情報を検出し、該移動情報を前記モータ制御手段へフ
    ィードバックして被制御体の位置制御を行う工作機械の
    位置制御装置において、 前記検出された移動情報に基づき、負荷変動による過渡
    的動作に起因する外乱を抑制するための所定の位置制御
    補償信号を発生する補償手段と、該補償手段からの位置
    制御補償信号と前記モータ制御手段への位置指令信号と
    を合成する合成手段と、を備えたことを特徴とする工作
    機械の位置制御装置。
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