JPH03256637A - 高速送り装置のシステム制御構造 - 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！ｔ１ 本発明は、工作機械のテーブルのような移動体を高速送
り制御するトこ好適な高速送り装置のシステム制御梢造
に関するものである。

［従来の技術］ 現在の生産加工分野では生産性の高い工作機械の開発が
望まれている。このため、機械加工の高速化が要望され
る。しか【５、ながら、従来の工作機械では十の送り速
度は１０ｍ／ｓｉｎ程度が限度であった。このため、同
一出願人が刺穿しｔ・−高速ｉ１Ｊ機梼が特開昭６３−
２２１９４２号公報で開示され゛〔いる。

更に、同一出願人は前記特開昭６２−２２１９４２号公
報の開示技術を改良した高速送り装置のシステム制御構
造を創案した。

第４図はそのシステム制御構造のブロック線図を示すも
のである。後に本発明の実施例で詳細に説明するが、第
４図のブロック線図面の簡単な説明する。

テーブル位置指令値χ、は位置検出値ｚ４との偏差が求
められた形で速度変換され速度指令値かが求められる。

この速度指令値ｖｐは角速度ω２に変換され、更に１図
示の変換を行ってモータトルクＴ鳳が求められる。モー
タトルクＴ腸と損失トルクＴＬとの差をサーボアンプお
よびサーボモータ側に入力し、図示のような変換をした
後、モータ出力ＦＬが求められる。

一方、速度指令値ｌの値は微分され、加速度変換されて
圧力供給部に入力され、出力ＦＯが求められる。前記モ
ータ出力Ｆ４と出力ＦＯとを加算し、最終的なモータ出
力Ｆを求め、このモータ出力Ｆを基にしてテーブル位置
χが求められることになる。

第４図に示したシステム制御構造により、従来技術にお
いて不可能であった送り速度２０＠／＠ｉｎの高速送り
を行うことが可能となり１円弧補間時における半径減少
量も従来のものに較べ向上する結果が得られたが、この
システム制御構造においても次の様な問題点がある。

すなわち、前記システム制御機構ではテーブル位置指令
値２．とフィードバックされた位置検出値χ１（モータ
出力端等価位ｍｌ）との位置偏差値を求め、その値を微
分して速度指令値Ｖ、を求め、該速度指令値ケを基にし
て初めて制御動作を開始するものである。そのため、応
答に遅れが生じ、信号処理に柔軟性を欠く問題点が生ず
る。

本発明は、前記問題点を改善すべく創案されたもので、
高速送りにおける応答性を更に一層向上することが出来
、信号処理の柔軟性が向上し得る高速送り装置のシステ
ム制御構造を提供することを目的とする。

［発明が解決しようとする課題］ ［課題を解決するための手段］ 本発明は１以上の目的を達成するために、移動体を高速
位置決め送りする第１の駆動装置と、前記移動体の送り
時に生ずる抵抗力を補償する駆動力を発生しながら前記
第１の駆動装置と同調して移動する第２の駆動装置と、
前記第１の駆動装置の位置制御および前記第２の駆動装
置の駆動力制御を行う制御機構とを設け、該制御機構の
制御システムを、該制御機構内のＮＧ装置により算出さ
れる速度パターン情報を基に前記第１の駆動装置の位置
制御および第２の駆動装置の駆動力制御を行うように構
成してなる高速送り装置のシステム制御構造を特徴とし
、更に、前記第２の駆動装置の駆動力制御が、前記速度
パターン情報を第１の駆動装置の位置決め系の近似回路
を通す変換をした後に微分して求めた加速度情報を基に
力制御を行うものから構成されてなる高速送り装置のシ
ステム制御装置をその手段とするものである。

［作用］ ＮＧ装置内にて算出された速度パターン情報を基に第１
の駆動装置は移動体の位置決め送りを行つ。

一方、第１の駆動装置と同調して第２の駆動装置が動作
するが、該第２の駆動装置も前記速度パターン情報を基
にした圧力制御系により駆動力の制御を行う。

第１の駆動装置の移動体の移動によって生ずる抵抗力は
前記第２の駆動装置の前記駆動力により補償され、第１
の駆動装置は駆動抵抗を受けることなく円滑かつ高精度
に移動出来、高速位置決め送りを行うことが出来る。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

本実施例では、第１の駆動装置としてサーボモータおよ
び該サーボモータによって回転縦動されるボールねじを
採用しくリニアモータ駆動でも可）、第２の駆動装置と
して油圧シリンダを採用したが、前記のものに限定され
るものでない。

第１図に示す第１の駆動装置のサーボモータ６に連結す
るボールねじ９は、前記移動体の１つであるテーブル８
のナツト部１０に螺合する。テーブル８にはテーブル８
の移動方向に沿って移動する第２の駆動装置の油圧シリ
ンダ７のロッド１４が連結する。なお、油圧シリンダ７
は固定側に固持される。ＮＧ装Ｗ１にはタコゼネレータ
およびエンコーダ１１から位置検出値および速度検出値
が入力されると共に、図示しない情報処理装置から所定
の位置指令値および速度指令値が入力される。

また、ＮＣ装！１からサーボアンプ５を介しサーボモー
タ６に必要な電流指令値が送られサーボモータ６を制御
するように構成される。また、ＮＣｆｊ［１からは必要
な制御信号が油圧制御部２を介し圧力供給部３に送られ
る。なお、圧力供給部３は圧力制御弁１２および油圧源
１３より構成される。油圧シリンダ７には圧力供給部３
が連結するため、油圧シリンダ７はＮＧ装［１により動
作されることになる。なお、説明の都合上、油圧シリン
ダ７およびテーブル８を送り機構４という。

次に、第２図により本実施例の基本動作を説明する。

ＮＣ装ｗ１内で算呂される速度パターン情報を基にしＮ
Ｇ装［１内で信号処理が行われる。

その処理信号はサーボアンプ５を介しサーボモータ６に
伝わり、送り機構４のボールねじ９を所定速度で所定位
置まで駆動する。同時にＮＣ装置１からの速度パターン
情報の信号が油圧制御部２を介し圧力供給部３に入力さ
れる。送り機構４は油圧シリンダ７に連結しているため
送り時に抵抗力が生ずるが、圧力供給部３は油圧シリン
ダ７内の圧力を適圧制御し前記抵抗力およびテーブル８
の移動によって生ずる慣性力等を補償すべく機能する。

これにより、テープＪし８は円滑に送られる。

また、サーボモータ６からテーブル８の位置検出値およ
び速度検出値１５，１．６がＮＧ装置１側に送られ、所
謂クローズトループの制御が行われることになる。

次に、第３図のブロック線図により、本実施例の制御動
作を説明する。

まず−ＮＣ装置ｌｌ内でテーブル８等の移動体を高速送
りする速度パターン情報Ｖを算出する。以下、速度パタ
ーン情報Ｖを初期信号値として採用する。

ＮＧ装置ｉ！１内において、速度パターン情報Ｖは積分
され、位置演算値χ１が求められる。位置演算値χ１を
速度Ｖ、に変換処理し、ボールねじ９のねじリード等の
諸元を基にして角速度ω、に変換される。角速度ω、と
フィードバックされた角速度θｉとの差が求められる。

その角速度偏差値を電圧変換（Ｅａ）および電流変換（
ｌ−ａ）Ｌ、更に、トルク変換してモータトルク値Ｔｍ
を求める。ここで、モータ出力Ｆ４を基にしてその値を
ボールねじ９等のねじ部損失トルクに変換して求められ
た損失トルク値ＴＬと前記モータトルク値Ｔ鳳との差を
有効トルク値として求め、その値をサーボアンプ５およ
びサーボモータ６側に入力する。ここで、角速度変換さ
れ、モータ角速度θｉが求められる。モータ角速度θ＾
は前記したように角速度指令値ω１側にフィードバック
される。次に、モータ角速度ｅ□を積分しモータ回転角
θえを求め、更に１位置変換してモータ出力端等価位置
２えを求める。モータ出力端等価位置χｉの値は前記し
たように位置演算値χ、側にフィードバックされる。次
に、モータ呂力端等価位置χノとテーブル位置２との差
が求められ、その偏差値が送り機構４側に入力される。

該偏差値を基にねじ軸総合剛性出力を加味した出力変換
が行われ、モータ出力Ｆ、が求められる。このモータ出
力ｔに圧力供給部３側からくる出力値Ｆｏが加算され、
最終的なモータ出力Ｆが求められる。このモータ出力Ｆ
を基にテーブル慣性質量、ボールねじ等価慣性質量、粘
性抵抗等を基にした速度変換（ｉ）を行い、更に積分し
てテーブル位置χを求めることになる。このテーブル位
置χの値はモータ出力端等価位置χｉ側および圧力供給
部３が制御すべき油圧シリンダ７のロッド１４の理論位
置χ。側にフィードバックされる。

一方、速度パターン情報Ｖの値はＤ−Ａ変換等価オクレ
要素を介して油圧制御系２側に入力される。この速度パ
ターン情報Ｖをそのまま微分しても実際のサーボモータ
６系の動作を反映しているとは言えない、そのため、速
度パターン情報Ｖをサーボモータ６等の位置決め系の近
似回路を通す変換を行い、その変換値を速度情報として
油圧制御を行う。すなわち、前記速度情報を微分しくＥ
Ｏ）加速度情報にすると共に油圧系特性定数を基にして
駆動変換し、駆動力Ｆ、を求める。この駆動力Ｆ。

と圧力供給部３側からフィードバックされた出力Ｆｏと
の偏差値を圧力供給部３に入力する。次に、作動油の慣
性質量、粘性抵抗等を加味した位置変換を行い、油圧シ
リンダのロッドの理論位置χ。

を求める。この値χ、とテーブル位置χとの偏差値を求
め、体積弾性係数諸元等の各諸元を基にして、更にこれ
に実験的要素を加味して出力Ｆｏを求める。なお、出力
ＦＯは前記したように、モータ出力ＦＬ側に加算される
と共に、駆動力与信にフィードバックされる。

以上のような制御構造により、テーブル８の高速移動に
よって生ずる抵抗力が圧力供給部３側からの出力Ｆｏ等
により補償され、結果としてテーブル位置χが求められ
ることになる。従って、テーブル８は無理なく、円滑に
高速移動出来、高精度位置決め送りを行うことが出来る
。

次に、実施例と第４図に示す従来のシステム制御構造に
よるものの２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の円弧補間時における半
径減少量の差を第５図および第６図により説明する。

この円弧補間特性は半径１５０ｍｍの円弧を接線速度２
０鳳／鳳ｉｎにより描かせたものである。なお、Ｘ軸お
よびＹ軸に表示する１目盛は５０μ鳳を表す。

第５図は実施例の半径減少量を示すもので１円弧補間精
度は１３１μ腸である。一方、第６図は従来技術のもの
で、円弧補間精度は１５５μ鳳を示している。以上の数
値から実施例のシステム制御構造がより高い高速送り精
度を有する制御構造を示すものであることがわかる。

［発明の効果］ 本発明によれば１次のような効果が上げられる。

１）ＮＧ装置内で算出された速度パターン情報を用いる
ため、より早い初期段階の信号により制御動作が開始さ
れ、応答性がより一層改善される。

２）速度パターン情報を位置制御系の近似回路を通して
変換し、それを微分した加速度情報により圧力制御を行
うように構成したため、応答遅れ成分を補うことが出来
、信号処理の上で柔軟性を向上することが出来る。

部構造の効果を示す円弧補間特性図である。

１・・・ＮＧ装置、２・・・油圧制御部、３・・・圧力
供給部、４・・・送り機構、５・・・サーボアンプ、６
・・・サーボモータ、７・・・油圧シリンダ、８・・・
テーブル、９・・・ボールねじ、１０・・・ナツト部、
１１・・・タコゼネレータおよびエンコーダ、１２・・
・圧力制御弁、１３・・・油圧源、１４・・・ロット、
１５・・・位置検出値、１６・・・速度検出値。

３）高速送りが可能になることにより、生産性を大巾に
向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体を高速位置決め送りする第１の駆動装置と
   、前記移動体の送り時に生ずる抵抗力を補償させる駆動
   力を発生しながら前記第１の駆動装置と同調して移動す
   る第２の駆動装置と、前記第１の駆動装置の位置制御お
   よび前記第２の駆動装置の駆動力制御を行う制御機構と
   を設け、前記第１の駆動装置の入力値を基に前記制御機
   構内のＮＣ装置により算出される速度パターン情報を基
   に前記第１の駆動装置の位置制御および第２の駆動装置
   の駆動力制御を行うように構成することを特徴とする高
   速送り装置のシステム制御構造。（２）前記第２の駆動
   装置の駆動力制御が、前記速度パターン情報を第１の駆
   動装置の位置決め系の近似回路を通す交換をした後に微
   分して求めた加速度情報を基に力制御を行うものから構
   成される請求項（１）に記載の高速送り装置のシステム
   制御構造。