JPH07110716A - Positioning device - Google Patents

Positioning device

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JPH07110716A
JPH07110716A JP19165594A JP19165594A JPH07110716A JP H07110716 A JPH07110716 A JP H07110716A JP 19165594 A JP19165594 A JP 19165594A JP 19165594 A JP19165594 A JP 19165594A JP H07110716 A JPH07110716 A JP H07110716A
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vibration suppression
vibration
bed
detector
positioning device
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昭彦 今城
Masahiro Iesawa
雅宏 家澤
Koji Akamatsu
浩二 赤松
Atsushi Taneda
淳 種田
Toshiya Nagata
敏也 永田
Takashi Kanetani
隆史 金谷
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Abstract

PURPOSE:To perform positioning with a high precision by generating an oscillation suppression control torque command based on a motion analysis model and feeding back this torque command to a motor torque command. CONSTITUTION:A machine system 76 generates a bed rotation angular acceleration d<2>phi/dt<2> and a column rotation angular acceleration d<2>gamma/dt<2>. These angular accelerations are converted to a bed acceleration alphab and a column acceleration alphac by an oscillation detector system 77. The bed acceleration alphab and the column acceleration alphac are fetched into an oscillation suppression controller 78. This controller 78 also fetches a position detection value (X1)e of a digital processing system, a time change rate dX1/dt of the position detection value of a machine mobile part, a rotation angle value theta of the motor shaft, and an angular speed detection value (dtheta/dt)e and calculates an oscillation suppression control torque command TV* based on these detection values and outputs this command TV* to a servo system 75, thus reducing the oscillation of a machine system 76.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、放電加工機、レーザ
加工機、工作機械等に用いられる位置決め装置に関し、
詳細には機械系の振動を抑制する位置決め装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning device used in an electric discharge machine, a laser machine, a machine tool, etc.
More specifically, the present invention relates to a positioning device that suppresses vibration of a mechanical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、位置決め装置全体系について述べ
る。図32及び図33は、例えば「三菱形彫放電加工機
Vシリーズ取扱い説明書(機械編)」(BRN−414
27、1990年三菱電機株式会社発行)の8ページに
記載された従来の位置決め装置の全体の外観図であり、
図32はその正面図、図33はその側面図である。図3
2及び図33において、73は電極、1はこの電極73
等の工具を保持するヘッド、2はこのヘッド1を支える
コラム、9は工作物、3はこの工作物9を取り付けるサ
ドル・テーブル、4はこのサドル・テーブル3やコラム
2を支えるベッド、5はベッド4を水平に支持するレベ
リングボルト、6はサドル・テーブル3を駆動するサー
ボモータ、7はこのサーボモータ6に取り付けられた回
転角度検出器、21はY軸方向の位置検出器、256は
X軸サーボモータ、257はX軸角度検出器、221は
X軸位置検出器、306はZ軸サーボモータ、307は
Z軸角度検出器、314はZ軸ボールねじ、321はZ
軸位置検出器、8はサーボモータ6,X軸サーボモータ
256及びZ軸サーボモータ306を制御する数値制御
装置、345はこの数値制御装置8の操作盤、300は
数値制御装置8のディスプレイである。
2. Description of the Related Art First, a whole positioning device system will be described. 32 and 33 show, for example, "Mitsubishi EDM V Series Instruction Manual (Mechanical Edition)" (BRN-414).
27, 1990, issued by Mitsubishi Electric Corporation), is an external view of the entire conventional positioning device described on page 8;
32 is a front view thereof, and FIG. 33 is a side view thereof. Figure 3
2 and FIG. 33, 73 is an electrode, 1 is this electrode 73
A head for holding tools such as 2 is a column for supporting the head 1, 9 is a workpiece, 3 is a saddle table for mounting the workpiece 9, 4 is a bed for supporting the saddle table 3 and the column 2, 5 is A leveling bolt that horizontally supports the bed 4, 6 is a servomotor that drives the saddle table 3, 7 is a rotation angle detector attached to the servomotor 6, 21 is a position detector in the Y-axis direction, and 256 is an X-axis. Axis servo motor, 257 is an X axis angle detector, 221 is an X axis position detector, 306 is a Z axis servo motor, 307 is a Z axis angle detector, 314 is a Z axis ball screw, and 321 is Z.
An axis position detector, 8 is a numerical controller for controlling the servo motor 6, the X-axis servo motor 256, and the Z-axis servo motor 306, 345 is an operation panel of the numerical controller 8, and 300 is a display of the numerical controller 8. .

【0003】次に動作について説明する。電極等の工具
を保持したヘッド1は、ヘッド駆動用のZ軸サーボモー
タ306によって鉛直方向のZ軸方向に駆動される。工
作物を保持したサドル・テーブル3は、サドル駆動用の
サーボモータ6とテーブル駆動用のX軸サーボモータ2
56によって水平面内のX軸方向及びY軸方向に駆動さ
れる。ここで、数値制御装置8は、各角度検出器7,2
57,307及び位置検出器21,221,321等の
信号を利用して適切な移動量をサーボモータ6,25
6,306に指令する。制御装置8の指令によって、電
極73などの工具と工作物の相対位置がXYZに関する
3次元で位置決めされ、工作物9が所望の形状に加工さ
れることになる。このように位置決め装置全体は、ヘッ
ド1、コラム2、サドル・テーブル3、ベッド4、レベ
リングボルト5からなる機械系と、サーボモータ6,2
56,306、回転角度検出器7,257,307、位
置検出器21,221,321、数値制御装置8、操作
盤345、ディスプレイ300からなる電気系とから構
成されている。以下、機械系の構造、電気系の制御方
式、機械系と電気系の整合性を取る方式などに関する従
来技術について述べる。
Next, the operation will be described. The head 1 holding a tool such as an electrode is driven in the vertical Z-axis direction by a head-driving Z-axis servomotor 306. The saddle table 3 holding the work is a saddle driving servo motor 6 and a table driving X-axis servo motor 2
56 drives in the X-axis direction and the Y-axis direction in the horizontal plane. Here, the numerical control device 8 uses the angle detectors 7 and 2
57, 307 and the position detectors 21, 221, 321 and other signals are used to obtain an appropriate amount of movement for the servo motors 6, 25.
6,306. According to a command from the control device 8, the relative positions of the tool such as the electrode 73 and the workpiece are positioned in three dimensions in XYZ, and the workpiece 9 is machined into a desired shape. As described above, the entire positioning device includes the mechanical system including the head 1, the column 2, the saddle / table 3, the bed 4, and the leveling bolts 5, and the servo motors 6 and 2.
56, 306, rotation angle detectors 7, 257, 307, position detectors 21, 221, 321, a numerical controller 8, an operation panel 345, and an electric system including a display 300. Hereinafter, conventional techniques relating to the structure of the mechanical system, the control system of the electrical system, the system for matching the mechanical system and the electrical system, and the like will be described.

【0004】図34は、図32及び図33に示した従来
の位置決め装置のレベリング部を示す構造図であり、図
34において、5はベッド4に切られた雌ねじと嵌合す
るレベリングボルト、65はこのレベリングボルト5と
嵌合するナット、66はレベリングボルト5を保持する
パッド、67はこのパッド66を保持する床である。
FIG. 34 is a structural view showing the leveling portion of the conventional positioning device shown in FIGS. 32 and 33. In FIG. 34, 5 is a leveling bolt fitted with an internal thread cut in the bed 4, and 65. Is a nut fitted with the leveling bolt 5, 66 is a pad for holding the leveling bolt 5, and 67 is a floor for holding the pad 66.

【0005】次に動作について説明する。機械全体を据
え付ける際に、ジャッキなどによりベッド4が予め持ち
上げられる。次いで、パッド66がおおよそレベリング
ボルト5の下方に位置するように設置される。そして、
徐々にベッド4が下げられると、レベリングボルト5
は、ベッド4から伝わる機械構造体の自重によってパッ
ド66に押し付けられる。レベリングボルト5の下端は
図中の破線で示したような球面状である。従って、レベ
リングボルト5の下端はパッド66の図中の破線で示し
たようなすり鉢状のくぼみと線接触する。この接触部分
がレベリングボルト5の軸方向から見たときに円となる
ような位置に、パッド66は床67と水平方向に摺動し
て静止する。レベリングボルト5は、その中間部でベッ
ド4とねじ嵌合され、下端でパッドを介して床で保持さ
れる。この結果、床面に対してベッド4は一定の高さに
保持される。
Next, the operation will be described. When installing the entire machine, the bed 4 is lifted in advance by a jack or the like. Then, the pad 66 is installed so as to be located approximately below the leveling bolt 5. And
When the bed 4 is gradually lowered, the leveling bolt 5
Is pressed against the pad 66 by the weight of the mechanical structure transmitted from the bed 4. The lower end of the leveling bolt 5 has a spherical shape as shown by the broken line in the figure. Therefore, the lower end of the leveling bolt 5 comes into line contact with the mortar-shaped recess of the pad 66 as shown by the broken line in the figure. The pad 66 horizontally slides on the floor 67 and stands still at a position where this contact portion becomes a circle when viewed from the axial direction of the leveling bolt 5. The leveling bolt 5 is screw-fitted to the bed 4 at its intermediate portion, and is held on the floor via the pad at the lower end. As a result, the bed 4 is maintained at a constant height with respect to the floor surface.

【0006】レベリングボルト5は、パッド66からの
摺動抵抗を受けるものの回転させることができる。レベ
リングボルト5の回転によってベッド4の床67からの
高さが調整されることになる。ナット65は、レベリン
グボルト5をベッド4に固定し、レベリングボルト5の
回転を防止する。図34に示したレベリング部と同様な
機構がベッド4の5箇所(図示せず)に備えられてい
る。そして、床67の凹凸に対してこれら5箇所のレベ
リングボルト5を調整することによってベッド4並びに
機械構造体全体が水平に設置される。
Although the leveling bolt 5 receives sliding resistance from the pad 66, it can be rotated. The rotation of the leveling bolt 5 adjusts the height of the bed 4 from the floor 67. The nut 65 fixes the leveling bolt 5 to the bed 4 and prevents the leveling bolt 5 from rotating. A mechanism similar to the leveling unit shown in FIG. 34 is provided at five points (not shown) of the bed 4. Then, the bed 4 and the entire mechanical structure are horizontally installed by adjusting the leveling bolts 5 at these five positions with respect to the unevenness of the floor 67.

【0007】図35は、例えば「数値制御装置、MEL
DAS、ACサーボ、MR−S10シリーズ」の保守説
明書(BNP−A2938B、1989年 三菱電機株
式会社発行)のI−2ページに示された位置決め装置の
システム構成図であり、図35において、17はサーボ
増幅器、6はサーボ増幅器17によって駆動されるサー
ボモータ、7はサーボモータ6の軸に接続された回転角
度検出器、18はサーボモータ6の軸端に接続されたカ
ップリングである。また、19はこのカップリング18
を介してサーボモータ6の軸に接続されたボールねじ、
20はこのボールねじで駆動されるサドル・テーブル3
やヘッド1に相当する機械可動部、21はこの機械可動
部20に設置された位置検出器である。
FIG. 35 shows, for example, "Numerical control device, MEL
35 is a system configuration diagram of the positioning device shown on page I-2 of the maintenance manual (BNP-A2938B, issued by Mitsubishi Electric Corporation in 1989) of "DAS, AC servo, MR-S10 series". Is a servo amplifier, 6 is a servo motor driven by a servo amplifier 17, 7 is a rotation angle detector connected to the shaft of the servo motor 6, and 18 is a coupling connected to the shaft end of the servo motor 6. Also, 19 is this coupling 18
A ball screw connected to the axis of the servo motor 6 via
20 is a saddle table 3 driven by this ball screw
A machine moving part corresponding to the head 1 and a position detector 21 installed on the machine moving part 20.

【0008】図36は、「数値制御装置、MELDA
S、ACサーボ、MR−S10シリーズ」の仕様説明書
(BNP−B3615B、1989年 三菱電機株式会
社発行)のIII −57ページからIII −58に示された
制御パラメータに基づく制御系のブロック線図の一例で
ある。図36において、22は位置指令信号、23は位
置フィードバックゲイン乗算器、24は速度指令信号、
25は速度フィードバックゲイン乗算器、26は位相遅
れ補償器、27は位相進み補償器、28はトルク指令信
号、29はこのトルク指令をモータ軸の回転速度に伝達
する電流制御系とサーボモータ、30はモータ軸の回転
速度検出信号、31はモータ軸の回転速度を機械可動部
位置に伝達する機械系、32は機械可動部の検出位置を
示す検出位置信号、33,34は比較器である。
FIG. 36 shows "Numerical control device, MELDA.
S, AC servo, MR-S10 series "specification manual (BNP-B3615B, 1989 issued by Mitsubishi Electric Corporation) block diagram of control system based on control parameters shown on page III-57 to III-58 Is an example. In FIG. 36, 22 is a position command signal, 23 is a position feedback gain multiplier, 24 is a speed command signal,
Reference numeral 25 is a speed feedback gain multiplier, 26 is a phase delay compensator, 27 is a phase lead compensator, 28 is a torque command signal, 29 is a current control system and a servo motor for transmitting this torque command to the rotation speed of the motor shaft, 30 Is a rotation speed detection signal of the motor shaft, 31 is a mechanical system for transmitting the rotation speed of the motor shaft to the position of the mechanical moving portion, 32 is a detection position signal indicating the detection position of the mechanical moving portion, and 33 and 34 are comparators.

【0009】次に動作について説明する。まず、サーボ
増幅器17は、サーボモータ6を駆動し、同時に、回転
角度検出器7及び位置検出器21からの各検出信号を受
けて所望の位置制御を行なう。また、このサーボモータ
6の軸の回転により、カップリング18を介してボール
ねじ19が回転し、機械可動部20は直進移動する。
Next, the operation will be described. First, the servo amplifier 17 drives the servo motor 6, and at the same time, receives each detection signal from the rotation angle detector 7 and the position detector 21 to perform desired position control. Further, the rotation of the shaft of the servo motor 6 causes the ball screw 19 to rotate via the coupling 18, and the mechanical movable portion 20 moves straight.

【0010】このときの制御動作を図36を参照してさ
らに詳しく述べる。比較器33は、位置指令信号22と
検出位置信号32との差を取る。位置フィードバックゲ
イン乗算器23は、その差に対してKp 倍の比例増幅を
行い、速度指令信号24を得る。比較器34は、速度指
令信号24とモータ軸の回転速度検出信号30との差を
取り、速度フィードバックゲイン乗算器25は、その差
に対してKv 倍の比例増幅を行う。この増幅信号の低周
波域は、位相遅れ補償器26と位相進み補償器27とに
よってさらに増幅されトルク指令信号28となる。
The control operation at this time will be described in more detail with reference to FIG. The comparator 33 takes the difference between the position command signal 22 and the detected position signal 32. The position feedback gain multiplier 23 performs proportional amplification of K p times with respect to the difference to obtain the speed command signal 24. The comparator 34 takes the difference between the speed command signal 24 and the motor shaft rotation speed detection signal 30, and the speed feedback gain multiplier 25 performs a proportional amplification of K v times the difference. The low frequency region of this amplified signal is further amplified by the phase delay compensator 26 and the phase lead compensator 27 to become the torque command signal 28.

【0011】トルク指令信号28は、サーボ増幅器内の
電流制御系でモータ巻線電流に変換される。モータ巻線
電流は、サーボモータ6によってトルクとなってモータ
軸を回転させる。回転角度検出器7は、回転速度検出信
号30を検出する。モータ軸の回転はボールねじ19な
どを介して機械可動部20の直進運動となり、位置検出
器21は、機械可動部の位置を検出し、検出位置信号3
2を得る。
The torque command signal 28 is converted into a motor winding current by a current control system in the servo amplifier. The motor winding current becomes a torque by the servo motor 6 to rotate the motor shaft. The rotation angle detector 7 detects the rotation speed detection signal 30. The rotation of the motor shaft becomes a linear motion of the machine movable part 20 via the ball screw 19 and the like, and the position detector 21 detects the position of the machine movable part and outputs the detected position signal 3
Get 2.

【0012】このような位置決め制御系の周波数伝達特
性を模式的に示すと図37に示すようになる。図37は
機械可動部20の検出位置信号32から比較器33への
フィードバックループを切った場合のいわゆる開ループ
伝達特性を示し、入力を位置指令信号22、出力を機械
可動部20の検出位置信号32としている。横軸の周波
数は開ループ伝達特性のゲインが1すなわち0dBとな
る交差周波数で正規化した無次元周波数である。
The frequency transfer characteristic of such a positioning control system is schematically shown in FIG. FIG. 37 shows a so-called open-loop transfer characteristic when the feedback loop from the detected position signal 32 of the machine movable part 20 to the comparator 33 is cut off, where the input is the position command signal 22 and the output is the detected position signal of the machine movable part 20. 32. The frequency on the horizontal axis is a dimensionless frequency normalized by the crossover frequency at which the gain of the open loop transfer characteristic is 1, that is, 0 dB.

【0013】位置制御系の速応性や外乱抑制効果を高め
るには、位置フィードバックゲインKp を大きくすれば
よい。しかし、位置フィードバックゲインKp を大きく
すると、同時に交差周波数が高くなって機械共振周波数
に近接することになる。例えば、図37に示す例では、
無次元周波数fが2付近に機械共振R1が、5付近に機
械共振R2があるため、位相が−180度を下回る周波
数におけるゲイン余裕を見ると−4dBとなっており、
制御系が不安定であることがわかる。従って、この位置
決め制御系を安定にするには、位置フィードバックゲイ
ンKp を4dB分すなわち0.63倍に下げなければな
らないことになる。
In order to enhance the speed response of the position control system and the effect of suppressing disturbance, the position feedback gain K p may be increased. However, when the position feedback gain K p is increased, the crossover frequency becomes high at the same time, and the resonance frequency approaches the mechanical resonance frequency. For example, in the example shown in FIG.
Since the mechanical resonance R1 is near the dimensionless frequency f of 2 and the mechanical resonance R2 is near the dimensionless frequency f, the gain margin at a frequency where the phase is below −180 degrees is −4 dB,
It can be seen that the control system is unstable. Therefore, in order to stabilize this positioning control system, the position feedback gain K p must be reduced by 4 dB, that is, 0.63 times.

【0014】図38は、例えば特開昭55−34716
号公報に示された位置決め装置を示すブロック線図であ
る。図38において、35はサーボモータ6の軸に取り
付けられた回転速度検出器、36は機械可動部20に取
り付けられた速度検出器、37は回転速度検出器35の
出力信号と速度検出器36の出力信号を比較する比較
器、38はこの比較器37の出力を比例増幅する増幅
器、39はこの増幅器38の出力とトルク指令28を比
較する比較器である。なお、このほかの図32、図3
3、図35及び図36に示したものと同一構成部分には
同一符号を付して、その重複する説明を省略する。
FIG. 38 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-34716.
It is a block diagram which shows the positioning device shown by the publication. In FIG. 38, 35 is a rotation speed detector attached to the shaft of the servomotor 6, 36 is a speed detector attached to the machine movable part 20, 37 is an output signal of the rotation speed detector 35 and the speed detector 36. A comparator for comparing the output signals, 38 is an amplifier for proportionally amplifying the output of the comparator 37, and 39 is a comparator for comparing the output of the amplifier 38 with the torque command 28. In addition, FIG. 32 and FIG. 3 other than this
3, the same components as those shown in FIGS. 35 and 36 are designated by the same reference numerals, and the duplicate description thereof will be omitted.

【0015】次に図38に示した振動抑制制御方式の動
作について説明する。位置決めの基本動作は、図36に
示した制御系の制御動作と同様である。すなわち、制御
装置8Aで生成された位置指令信号22をもとに、回転
角度検出器7で検出されたモータ軸の回転角度及び回転
速度検出器35で検出されたモータ軸の回転速度のフィ
ードバックによって機械可動部20を所望の位置に移動
させる。このとき、図37によって説明した機械共振に
よる制御系の不安定化を抑制するため、この従来例では
以下の振動抑制制御方式を提案している。
Next, the operation of the vibration suppression control system shown in FIG. 38 will be described. The basic positioning operation is the same as the control operation of the control system shown in FIG. That is, based on the position command signal 22 generated by the control device 8A, the rotation angle of the motor shaft detected by the rotation angle detector 7 and the rotation speed of the motor shaft detected by the rotation speed detector 35 are fed back. The mechanical movable unit 20 is moved to a desired position. At this time, in order to suppress destabilization of the control system due to mechanical resonance described with reference to FIG. 37, this conventional example proposes the following vibration suppression control method.

【0016】すなわち、機械可動部20の速度が速度検
出器36で検出され、モータ軸の回転速度が回転速度検
出器35で検出される。これら両者の差が比較器37で
求められる。そして、その差が増幅器38で増幅された
信号が、比較器39によって比較器34の出力から減算
される。このようにして、位置フィードバックゲイン乗
算器23や速度フィードバックゲイン乗算器25の増幅
率を上げた場合に励起される機械系の振動に対処してい
る。
That is, the speed of the machine movable portion 20 is detected by the speed detector 36, and the rotation speed of the motor shaft is detected by the rotation speed detector 35. The difference between them is obtained by the comparator 37. The signal whose difference is amplified by the amplifier 38 is subtracted from the output of the comparator 34 by the comparator 39. In this way, the vibration of the mechanical system that is excited when the amplification factors of the position feedback gain multiplier 23 and the velocity feedback gain multiplier 25 are increased is dealt with.

【0017】図39は、特開平2−158802号公報
に示された位置決め装置を示すブロック線図である。図
39において、40は位置と速度のサーボ制御を行なう
基本制御部、41は制御対象の機構系、42は機構系の
振動特性を補償する振動抑制制御器である。なお、この
ほかの図36に示したものと同一の構成部分には同一符
号を付して、その重複する説明を省略する。
FIG. 39 is a block diagram showing a positioning device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-158802. In FIG. 39, reference numeral 40 is a basic control unit for performing servo control of position and speed, 41 is a mechanical system to be controlled, and 42 is a vibration suppression controller for compensating the vibration characteristics of the mechanical system. The other components that are the same as those shown in FIG. 36 are designated by the same reference numerals, and their redundant description will be omitted.

【0018】次に動作について説明する。機構系41を
位置決めするための基本動作は、図36、図38に示し
たものの動作と同様である。すなわち、位置フィードバ
ックゲイン乗算器23は、位置指令信号22から機構系
の検出位置信号32を差し引いたものに位置フィードバ
ックゲインKp を掛けて速度指令信号24を得る。そし
て、速度フィードバックゲイン乗算器25は、速度指令
信号24から機構系の検出位置信号32の微分を差し引
いたものに速度フィードバックゲインKv を掛けて機構
系へのトルク指令信号28を得る。
Next, the operation will be described. The basic operation for positioning the mechanism system 41 is the same as that shown in FIGS. 36 and 38. That is, the position feedback gain multiplier 23 obtains the speed command signal 24 by multiplying the position command signal 22 minus the detected position signal 32 of the mechanical system by the position feedback gain K p . Then, the speed feedback gain multiplier 25 obtains a torque command signal 28 to the mechanical system by multiplying the speed command signal 24 by subtracting the derivative of the detected position signal 32 of the mechanical system by the speed feedback gain K v .

【0019】この位置決め装置の特徴は以下の振動抑制
制御動作にある。機構系41へのトルク指令信号28は
振動抑制制御器42の入力となる。振動抑制制御器42
の伝達関数における分母の2次の項と0次の項の係数と
して機構系41のモード質量、モード剛性の値がそれぞ
れ使用される。伝達関数における分子の係数は、機構系
41の固有モード成分を考慮して決定され、機構系41
の振動特性を調整するものである。
The characteristic of this positioning device is the following vibration suppression control operation. The torque command signal 28 to the mechanical system 41 is input to the vibration suppression controller 42. Vibration suppression controller 42
The values of the modal mass and modal rigidity of the mechanical system 41 are used as the coefficients of the second-order term and the zero-order term of the denominator in the transfer function of. The coefficient of the numerator in the transfer function is determined in consideration of the eigenmode component of the mechanical system 41.
The vibration characteristics of are adjusted.

【0020】図40は、特開平2−104489号公報
に示された位置決め装置を示す全体斜視図であり、図4
1はその位置決め装置の伝送ミラー系の構成図である。
これらの図において、43はレーザ発振器、44は複数
のベンドミラー47を有し、レーザ発振器43から発振
されたレーザビーム46を伝送する伝送ミラー系、45
はベンドミラー47によって伝送されたレーザビーム4
6を集光させる集光レンズ(図示せず)を有する加工ヘ
ッド、1Aはベンドミラー47の大部分及び加工ヘッド
45を備え、サーボモータ6及びボールねじ19を有す
るY駆動部によってY方向に往復移動するZ軸移動部、
3Aは工作物9を着脱可能に保持して上記Y駆動部と同
様にサーボモータ及びボールねじ(ともに図示せず)を
有するX駆動部によってX方向に往復移動するテーブ
ル、48aはレーザ発振器43に最も近いベンドミラー
47に装着された振動検出器、48bはZ軸駆動部1A
に組み込まれているレーザ発振器43から2番目以降の
ベンドミラー47に装着された振動検出器であり、振動
検出器48a,48bはベンドミラー47の反射面に対
するX、Y方向の振動をそれぞれ検出するために2個が
1組として構成されている。
FIG. 40 is an overall perspective view showing the positioning device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-104489.
1 is a configuration diagram of a transmission mirror system of the positioning device.
In these figures, 43 is a laser oscillator, 44 is a transmission mirror system having a plurality of bend mirrors 47 and transmitting a laser beam 46 oscillated from the laser oscillator 43, 45
Is the laser beam 4 transmitted by the bend mirror 47
A processing head having a condensing lens (not shown) for condensing 6 includes a bending mirror 47 and a processing head 45, and is reciprocated in the Y direction by a Y drive unit having a servo motor 6 and a ball screw 19. Z-axis moving part that moves,
3A is a table that removably holds the workpiece 9 and reciprocates in the X direction by an X drive section having a servomotor and a ball screw (both not shown) like the Y drive section, and 48a is a laser oscillator 43. The vibration detector mounted on the nearest bend mirror 47, 48b is the Z-axis drive unit 1A.
The vibration detectors 48a and 48b attached to the second and subsequent bend mirrors 47 from the laser oscillator 43 incorporated in the vibration detectors detect vibrations in the X and Y directions with respect to the reflecting surface of the bend mirror 47, respectively. Therefore, two pieces are configured as one set.

【0021】また、48cは水平な集光レンズ49を有
する加工ヘッド45の互いに直交する面に装着され、集
光レンズ49の平面に対するX,Y方向の振動をそれぞ
れ検出するための振動検出器、48dはテーブル3Aの
互いに直交する水平面に装着され、テーブル3Aの水平
な上面に対するX,Y方向の振動を検出するための振動
検出器である。振動検出器48a,48b,48c,4
8dは加速度計から構成され、これらからの検出信号は
数値制御装置8に取り込まれる。
Reference numeral 48c is a vibration detector which is mounted on the surfaces of the processing head 45 having a horizontal condenser lens 49 which are orthogonal to each other, and which detects vibrations in the X and Y directions with respect to the plane of the condenser lens 49, respectively. Reference numeral 48d is a vibration detector which is mounted on the horizontal planes of the table 3A which are orthogonal to each other and which detects vibrations in the X and Y directions with respect to the horizontal upper surface of the table 3A. Vibration detectors 48a, 48b, 48c, 4
8d is composed of an accelerometer, and the detection signals from these are taken into the numerical controller 8.

【0022】次に動作について説明する。数値制御装置
8は、X駆動部及びY駆動部を駆動する指令を出し、テ
ーブル3A及びZ軸移動部1AをX,Y方向に任意距離
移動させる。また、レーザ発振器43に発振指令を与え
る。レーザ発振器43からのレーザビーム46は、伝送
ミラー系44のベンドミラー47によって反射される。
反射光は、加工ヘッド45に装着された集光レンズ49
に伝送される。集光レンズ49がテーブル3A上に保持
された工作物9に集光することで、工作物9が所望の形
状にレーザ加工される。ベンドミラー47に装着された
振動検出器48a,48b、加工ヘッド45に装着され
た振動検出器48c、テーブル3Aに装着された振動検
出器48dからの各検出信号は数値制御装置8に取り込
まれる。各検出信号は、数値制御装置8の1回の積分で
速度に変換され指令信号から差し引かれる。そして、検
出信号が考慮された指令信号がサーボモータ6に出力さ
れる。このようにして、レーザビーム46及びテーブル
3Aの振動を抑制する。
Next, the operation will be described. The numerical controller 8 issues a command to drive the X drive unit and the Y drive unit, and moves the table 3A and the Z-axis moving unit 1A by an arbitrary distance in the X and Y directions. It also gives an oscillation command to the laser oscillator 43. The laser beam 46 from the laser oscillator 43 is reflected by the bend mirror 47 of the transmission mirror system 44.
The reflected light is collected by the condensing lens 49 mounted on the processing head 45.
Be transmitted to. The condensing lens 49 condenses on the work 9 held on the table 3A, so that the work 9 is laser-processed into a desired shape. The detection signals from the vibration detectors 48a and 48b mounted on the bend mirror 47, the vibration detector 48c mounted on the processing head 45, and the vibration detector 48d mounted on the table 3A are taken into the numerical controller 8. Each detection signal is converted into a velocity by one integration of the numerical control device 8 and subtracted from the command signal. Then, a command signal considering the detection signal is output to the servo motor 6. In this way, the vibration of the laser beam 46 and the table 3A is suppressed.

【0023】図42は、特開平1−296301号公報
に示された位置決め装置の制御方式を示すブロック線図
であり、図43はその運動解析モデルである。図42に
おいて、50はトルク指令信号28とモータ軸の回転速
度検出信号30を入力として状態量を推定するオブザー
バ、51,52,53はオブザーバで推定された推定値
X1e,X2e,X3eにゲインを掛ける増幅器であ
る。
FIG. 42 is a block diagram showing a control system of the positioning device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-296301, and FIG. 43 is a motion analysis model thereof. In FIG. 42, 50 is an observer for estimating the state quantity by inputting the torque command signal 28 and the rotation speed detection signal 30 of the motor shaft, 51, 52, 53 are gains for the estimated values X1e, X2e, X3e estimated by the observer. It is a multiplying amplifier.

【0024】また、図43において、54はサーボモー
タのロータ、55は産業用ロボットのアームであり、各
々、慣性をモデル化したものであり。56,57はロー
タ54とアーム55を接続するばねとダッシュポット
で、ロータ54とアーム55の間に介在する減速機58
をモデル化したものである。なお、このほかの図39に
示したものと同一の構成部分には同一符号を付して、そ
の重複する説明を省略する。
Further, in FIG. 43, 54 is a rotor of a servo motor, and 55 is an arm of an industrial robot, each of which is a model of inertia. 56 and 57 are springs and dashpots that connect the rotor 54 and the arm 55, and a speed reducer 58 interposed between the rotor 54 and the arm 55.
Is a model of. It should be noted that the same components as those shown in FIG. 39 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

【0025】次に動作について説明する。制御対象29
を位置決めする基本動作は、図36、図38に示したも
のの動作と同様である。すなわち、位置フィードバック
ゲイン乗算器23は、位置指令信号22からロータの検
出位置を示す検出位置信号32を差し引いたものに位置
フィードバックゲインKp を掛けて速度指令信号24を
得る。速度フィードバックゲイン乗算器25は、速度指
令信号24とロータの回転速度検出信号30との差に速
度フィードバックゲインを掛けてトルク指令信号28を
得る。オブザーバ50は、図46に示した運動解析モデ
ルに基づいてロータ54の速度の推定値X1e、ロータ
54とアーム55との速度差推定値X2e、及びロータ
54とアーム55との変位差の推定値X3eを算出す
る。また、摩擦などの外乱トルクをその時間微分が零と
してモデル化して、この外乱トルクの推定値X4eを算
出する。推定値X1e,X2e,X3eは増幅器51,
52,53によりゲインK1 ,K2 ,K3 が掛けられて
トルク指令信号28から減算される。推定値X2e,X
3eのフィードバックは、減速機58に起因する1個の
機械共振系に対して減衰と剛性が増すように作用させよ
うとするものである。
Next, the operation will be described. Controlled object 29
The basic operation for positioning is similar to that shown in FIGS. 36 and 38. That is, the position feedback gain multiplier 23 obtains the speed command signal 24 by multiplying the position command signal 22 minus the detected position signal 32 indicating the detected position of the rotor by the position feedback gain K p . The speed feedback gain multiplier 25 obtains a torque command signal 28 by multiplying the difference between the speed command signal 24 and the rotor rotation speed detection signal 30 by the speed feedback gain. The observer 50 uses the estimated value X1e of the speed of the rotor 54, the estimated value X2e of the speed difference between the rotor 54 and the arm 55, and the estimated value of the displacement difference between the rotor 54 and the arm 55 based on the motion analysis model shown in FIG. Calculate X3e. Further, the disturbance torque such as friction is modeled with its time derivative being zero, and the estimated value X4e of the disturbance torque is calculated. The estimated values X1e, X2e, and X3e are the amplifier 51,
Gains K 1 , K 2 and K 3 are multiplied by 52 and 53 and subtracted from the torque command signal 28. Estimated value X2e, X
The feedback 3e is intended to make one mechanical resonance system caused by the speed reducer 58 act so as to increase damping and rigidity.

【0026】図44は、例えば精密工学会誌57巻9
号、平成3年9月発行、1647ページに示された従来
の位置決め装置の動特性測定法を示すブロック線図であ
り、図44において、24Aはサーボモータ6に駆動電
流を与える制御系、59は機械可動部20に取り付けら
れた加速度計、60は加速度計信号を電圧に変換するチ
ャージアンプ、62はモータの電流モニタ、61はこの
電流モニタの信号とチャージアンプ60の出力を取り込
むFFTアナライザである。なお、このほかの図35及
び図36に示したものと同一の部分には同一符号を付し
て、その重複する説明を省略している。
FIG. 44 shows, for example, Journal of Precision Engineering, Vol. 57, 9
FIG. 44 is a block diagram showing the dynamic characteristic measuring method of the conventional positioning device shown in page 1647 of the issue No., September 1991, and in FIG. 44, 24A is a control system for applying a drive current to the servomotor 6, 59 Is an accelerometer attached to the mechanical moving part 20, 60 is a charge amplifier for converting an accelerometer signal into a voltage, 62 is a motor current monitor, and 61 is an FFT analyzer for taking in the current monitor signal and the output of the charge amplifier 60. is there. Note that the same parts as those shown in FIGS. 35 and 36 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description thereof is omitted.

【0027】次に動作について説明する。制御系24A
の制御によってサーボモータ6のモータ軸が回転し、ボ
ールねじ19を介して機械可動部20が直進する基本動
作は図39に示したものと同様である。このとき、制御
系24Aは、機械可動部20が急停止するように駆動電
流を設定して、サーボモータ6によってインパルス的な
加振力を発生させる。この加振力で発生した振動は、加
速度計59で検出され、チャージアンプ60を介してF
FTアナライザ61に取り込まれる。同時に、電流モニ
タ62によって検出されたサーボモータの駆動電流はF
FTアナライザ61に取り込まれ、駆動電流から加速度
までの伝達関数がFFTアナライザ61によって解析さ
れ、その結果がプロッタ63に出力される。
Next, the operation will be described. Control system 24A
The basic operation in which the motor shaft of the servo motor 6 rotates by the control of and the machine movable portion 20 goes straight through the ball screw 19 is the same as that shown in FIG. At this time, the control system 24A sets a drive current so that the machine movable unit 20 suddenly stops, and causes the servomotor 6 to generate an impulse-like excitation force. The vibration generated by this exciting force is detected by the accelerometer 59 and is transmitted through the charge amplifier 60 to the F
It is taken into the FT analyzer 61. At the same time, the drive current of the servo motor detected by the current monitor 62 is F
The transfer function from the driving current to the acceleration is taken in by the FT analyzer 61, analyzed by the FFT analyzer 61, and the result is output to the plotter 63.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】従来の位置決め装置は
以上のように構成されていたので、図32及び図33に
示す従来の位置決め装置のレベリング部が、床67に対
する支持剛性が調整できず、床67の性状によって機械
の据え付け剛性が影響されてしまうという問題点があっ
た。また、床67を介して伝わる他の機械からの振動外
乱の軽減調整が困難であるなどの問題点があった。
Since the conventional positioning device is constructed as described above, the supporting rigidity of the leveling portion of the conventional positioning device shown in FIGS. 32 and 33 cannot be adjusted with respect to the floor 67. There is a problem that the installation rigidity of the machine is affected by the property of the floor 67. Further, there is a problem that it is difficult to reduce and adjust the vibration disturbance transmitted from other machines via the floor 67.

【0029】また、図35に示す従来の位置決め装置
は、位置制御系の交差周波数に接近した周波数の機械共
振による位相遅れに対して、位相特性を改善する手段を
持たない。そのために、位置フィードバックゲインKp
を大きくすると機械共振で制御系が不安定となる。よっ
て、位置フィードバックゲインKp は機械共振の周波数
で制限され、位置決め制御系の速応性や外乱抑制性能が
低下するなどの問題点があった。
Further, the conventional positioning device shown in FIG. 35 has no means for improving the phase characteristic with respect to the phase delay due to the mechanical resonance of the frequency close to the cross frequency of the position control system. Therefore, the position feedback gain K p
If is increased, the mechanical resonance causes the control system to become unstable. Therefore, the position feedback gain K p is limited by the frequency of mechanical resonance, and there is a problem that the quick response of the positioning control system and the disturbance suppression performance are deteriorated.

【0030】図38に示す従来の位置決め装置は、振動
抑制系の増幅率を増幅器38によって1つだけ設定する
ために、位置決めに影響する機械共振が2個以上あると
きに、両方同時に振動抑制することが困難である。ま
た、機械共振の周波数が位置制御帯域の約2倍以内に接
近しているとき、増幅器38の出力から機械共振までの
位相遅れが小さくなって、減衰として作用しなくなるた
め振動が抑制できないなどの問題点があった。
In the conventional positioning device shown in FIG. 38, since only one amplification factor of the vibration suppression system is set by the amplifier 38, when there are two or more mechanical resonances that affect positioning, both vibrations are suppressed simultaneously. Is difficult. Further, when the frequency of the mechanical resonance approaches within about twice the position control band, the phase delay from the output of the amplifier 38 to the mechanical resonance becomes small and it does not act as damping, so that the vibration cannot be suppressed. There was a problem.

【0031】図39に示す従来の位置決め装置は、モー
ドパラメータを利用しようとしているものの、振動抑制
制御器42の伝達関数の分母が2次の項と0次の項のみ
であり減衰に相当する1次の項が考慮されていない。従
来の各位置決め装置に見られるように、速度フィードバ
ック乗算器25によって位置決め制御を安定化し、機械
系に減衰を付加することは必要不可欠である。しかし、
その振動抑制制御方式では、機械系の特性を十分考慮し
たフィードバックができないという問題点があった。ま
た、仮に、その振動抑制制御方式において減衰項に相当
する伝達関数分母の1次項を考慮したとすれば、固有ベ
クトルが複素数となるために、制御則の実現が困難にな
るなどの問題点があった。
Although the conventional positioning device shown in FIG. 39 tries to utilize the mode parameter, the denominator of the transfer function of the vibration suppression controller 42 has only the second-order term and the zero-order term, which corresponds to damping 1. The next section is not considered. It is indispensable to stabilize the positioning control and add damping to the mechanical system by the velocity feedback multiplier 25 as seen in each conventional positioning device. But,
The vibration suppression control method has a problem that it is not possible to perform feedback in which the characteristics of the mechanical system are sufficiently taken into consideration. Further, if the first-order term of the transfer function denominator corresponding to the damping term is considered in the vibration suppression control system, there is a problem that the control law is difficult to realize because the eigenvector is a complex number. It was

【0032】図40及び図41に示す従来の位置決め装
置は、X軸方向4個、Y軸方向4個の多数の振動検出器
を備え、それぞれの検出信号を速度並びに指令速度から
の相対値の速度に変換してサーボモータへ出力するとい
う基本構成となっている。しかし、それらの多数の振動
検出器の検出信号を複数の機械共振の抑制に利用するに
は各検出信号の合計8個のゲインを適切に設定する必要
があるが、複数の機械共振の抑制のためのゲイン設定の
具体的手段が提供されていないという問題点があった。
また、レーザビームを伝送するベンドミラー47、Y方
向可動の加工ヘッド45、及びX方向可動のテーブル3
に振動検出器を装着し、レーザビーム伝送系と機械可動
部の振動を検出しているため、非可動の機械構造体の弾
性変形に起因する振動の検出が難しい。さらに、機械可
動部に振動検出器を装着するため、振動検出器とその配
線が動くことになり、振動検出器とその配線のノイズや
耐久性に関する信頼性が低下するなどの問題点もあっ
た。
The conventional positioning device shown in FIGS. 40 and 41 is equipped with a large number of vibration detectors, four in the X-axis direction and four in the Y-axis direction, and detects the respective detection signals of the speed and the relative value from the commanded speed. It has a basic configuration of converting to speed and outputting to the servo motor. However, in order to utilize the detection signals of the large number of vibration detectors for suppressing a plurality of mechanical resonances, it is necessary to properly set a total of eight gains of the respective detection signals. There is a problem in that no specific means for setting the gain is provided.
Further, a bend mirror 47 that transmits a laser beam, a processing head 45 that is movable in the Y direction, and a table 3 that is movable in the X direction.
Since a vibration detector is attached to the to detect the vibration of the laser beam transmission system and the mechanical moving part, it is difficult to detect the vibration caused by the elastic deformation of the immovable mechanical structure. Further, since the vibration detector is attached to the movable part of the machine, the vibration detector and its wiring move, which causes problems such as noise of the vibration detector and its wiring, and reduction in reliability regarding durability. .

【0033】図42に示す従来の位置決め装置の制御方
式では、1個の機械共振のみをモデル化しているため、
複数の機械共振が制御帯域に接近した位置決め装置にお
いては機械系の振動の推定誤差が大きくなり、振動の抑
制制御が困難となるなどの問題点があった。
In the control system of the conventional positioning device shown in FIG. 42, only one mechanical resonance is modeled.
In a positioning device in which a plurality of mechanical resonances are close to the control band, there is a problem in that the estimation error of the vibration of the mechanical system becomes large and it becomes difficult to control the vibration.

【0034】図44に示す従来の位置決め装置は、イン
パルス的な加振力を用いているため正弦波や白色雑音状
の加振信号に比べて振動の計測精度が低下する。また、
機械系に取り付けた加速度計59の検出信号を検出する
ため制御系の安定性に最も密接に関係した位置フィード
バック信号の伝達特性の計測が間接的となって安全性解
析の精度が低下する。さらに、加速度計59、チャージ
アンプ60、電流モニタ62、FFTアナライザ61な
どの機器を別個に用意して、設備準備する必要があるた
めに測定に時間がかかるなどの問題点があった。
Since the conventional positioning device shown in FIG. 44 uses an impulse-like excitation force, the vibration measurement accuracy is lower than that of a sine wave or white noise-like excitation signal. Also,
Since the detection signal of the accelerometer 59 attached to the mechanical system is detected, the measurement of the transfer characteristic of the position feedback signal, which is most closely related to the stability of the control system, becomes indirect and the accuracy of the safety analysis deteriorates. Further, since it is necessary to separately prepare equipment such as the accelerometer 59, the charge amplifier 60, the current monitor 62, and the FFT analyzer 61 and prepare the equipment, there is a problem that it takes time for measurement.

【0035】請求項1の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、機械構造体全体の床面に
対する支持剛性を簡便に調整でき、機械共振の影響を低
コストで軽減でき、複数の機械共振に対して制御系を安
定にし、位置フィードバックゲインKp の高ゲイン化を
可能とし、高速・高精度化が達成でき、さらに、サーボ
制御帯域に接近した複数の機械共振を抑制し、機械共振
の周波数が位置制御帯域の約2倍に接近した場合でも機
械共振に効果的な減衰を与えることのできる位置決め装
置を得ることを目的とする。
The invention of claim 1 has been made to solve the above problems, and the supporting rigidity of the entire mechanical structure to the floor surface can be easily adjusted, and the influence of mechanical resonance can be reduced at low cost. can, to stabilize the control system for a plurality of mechanical resonance, and allows high gain of the position feedback gain K p, high speed and high accuracy can be achieved, further, a plurality of mechanical resonance close to the servo control band An object of the present invention is to obtain a positioning device that can suppress the vibration and effectively dampen the mechanical resonance even when the frequency of the mechanical resonance approaches approximately twice the position control band.

【0036】請求項2の発明は、複数の機械共振を独立
に安定して調整でき、フィードバックゲインを大幅に高
めることのできる位置決め装置を得ることを目的とす
る。
It is an object of the present invention to provide a positioning device capable of independently and stably adjusting a plurality of mechanical resonances and greatly increasing the feedback gain.

【0037】請求項3の発明は、複数の機械共振を独立
に安定化調整でき、サーボゲインを大幅に高めて高速・
高度化を図った位置決め装置を得ることを目的とする。
According to the third aspect of the present invention, a plurality of mechanical resonances can be independently stabilized and adjusted, and the servo gain can be significantly increased to achieve high speed / high speed.
The purpose is to obtain an advanced positioning device.

【0038】請求項4の発明は、機械系の振動特性を直
接検出でき、機械系の特性変化に対してロバストに振動
抑制できるとともに、加速度信号を積分することで高周
波域の機械共振の影響を軽減し、サーボゲインを高めて
高速・高度化を図った位置決め装置を得ることを目的と
する。
According to the fourth aspect of the invention, the vibration characteristic of the mechanical system can be directly detected, the vibration can be robustly suppressed against the characteristic change of the mechanical system, and the influence of mechanical resonance in the high frequency range can be obtained by integrating the acceleration signal. The objective is to obtain a positioning device that reduces speed and enhances servo gain to achieve high speed and sophistication.

【0039】請求項5の発明は、振動抑制制御器の動作
を現場で確認できるとともに機械特性に応じた制御器設
定が可能となり、サーボゲインを高めて高速・高度化を
図った位置決め装置を得ることを目的とする。
According to the fifth aspect of the present invention, the operation of the vibration suppression controller can be confirmed on site, and the controller can be set according to the mechanical characteristics, so that a servo gain can be increased to obtain a positioning device with high speed and sophistication. The purpose is to

【0040】請求項6の発明は、制御パラメータの人手
を介した設定が不用で、保守が容易な位置決め装置を得
ることを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a positioning device which does not require manual setting of control parameters and is easy to maintain.

【0041】請求項7の発明は、機械系の不良部位を容
易に判定できる位置決め装置を得ることを目的とする。
It is an object of the invention of claim 7 to obtain a positioning device capable of easily determining a defective portion of a mechanical system.

【0042】請求項8の発明は、作業者の振動検出器及
び振動検出器の信号線への接触を回避でき、信頼性と対
ノイズ性能が優れた振動抑制制御器を有する位置決め装
置を得ることを目的とする。
According to the invention of claim 8, it is possible to obtain a positioning device having a vibration suppression controller which is capable of avoiding the operator's contact with the vibration detector and the signal line of the vibration detector and is excellent in reliability and noise performance. With the goal.

【0043】請求項9の発明は、振動検出器を用いるこ
となく、複数の機械共振を独立に安定して調整でき、フ
ィードバックゲインを大幅に高めることのできる位置決
め装置を得ることを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a positioning device that can independently and stably adjust a plurality of mechanical resonances without using a vibration detector, and can greatly enhance the feedback gain.

【0044】請求項10の発明は、振動検出器を用いる
ことなく、複数の機械共振を独立に安定化して調整で
き、しかも、位置検出信号による位置決め精度の向上効
果を損なうことなく、フィードバックゲインを大幅に高
めることのできる位置決め装置を得ることを目的とす
る。
According to the tenth aspect of the invention, a plurality of mechanical resonances can be independently stabilized and adjusted without using a vibration detector, and the feedback gain can be adjusted without impairing the effect of improving the positioning accuracy by the position detection signal. An object is to obtain a positioning device that can be significantly increased.

【0045】請求項11の発明は、複数の機械共振に減
衰が付加でき、サーボゲインを高めて高速・高度化を図
るとともに、振動抑制用の回転角度検出器と電流指令作
成用の回転角度検出器とのいずれかが不要となり低コス
トで高性能化を図った位置決め装置を得ることを目的と
する。
According to the eleventh aspect of the present invention, damping can be added to a plurality of machine resonances, the servo gain is increased to achieve high speed and sophistication, and a rotation angle detector for vibration suppression and a rotation angle detection for current command creation are provided. It is an object of the present invention to provide a positioning device which does not require any of the devices and which has high performance at low cost.

【0046】請求項12の発明は、鉛直方向駆動系のサ
ーボゲインをも高めて高速・高度化を図った位置決め装
置を得ることを目的とする。
It is an object of the invention of claim 12 to obtain a positioning device in which the servo gain of the vertical drive system is also increased to achieve high speed and sophistication.

【0047】請求項13の発明は、検出器を増やすこと
なく機械系の全状態量が推定でき、低コストで振動抑制
が可能であり、サーボゲインを高めることで高速・高度
化を図った位置決め装置を得ることを目的とする。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the total state quantity of the mechanical system can be estimated without increasing the number of detectors, vibration can be suppressed at a low cost, and positioning is performed at high speed and sophistication by increasing the servo gain. The purpose is to obtain the device.

【0048】請求項14の発明は、着脱可能なカードを
設けないときにおいても位置決め制御などのサーボ増幅
器の動作を可能とし、その着脱可能なカードを装着した
場合には、振動抑制制御を行なうことができ、標準的な
サーボ増幅器を用いたまま振動抑制制御でき、低コスト
で高速・高度化を図った位置決め装置を得ることを目的
とする。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the servo amplifier operation such as the positioning control can be performed even when the removable card is not provided, and the vibration suppression control is performed when the removable card is mounted. The purpose of the present invention is to obtain a positioning device that can perform vibration suppression control while using a standard servo amplifier, and that can achieve high speed and sophistication at low cost.

【0049】請求項15の発明は、床面の性状によらず
振動エネルギを装置全体の剛性運動に変換することがで
き、機械共振の不安定化を低減できサーボゲインを高め
て高速・高度化を図った位置決め装置を得ることを目的
とする。
According to the fifteenth aspect of the present invention, the vibration energy can be converted into the rigid motion of the entire apparatus regardless of the property of the floor surface, the destabilization of the mechanical resonance can be reduced, and the servo gain can be increased to increase the speed and the sophistication. The purpose of the invention is to obtain a positioning device.

【0050】[0050]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る位
置決め装置は、被位置決め物を支持するベッドや工具を
支持するコラムを含む非可動部と非可動部に支持される
可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み可動部
を所望の位置に設定するトルク生成手段と、可動部の位
置を検出して検出位置を出力する位置検出器と、サーボ
モータのモータ軸の回転角度を検出して角度を出力する
回転角度検出器と、検出位置から検出位置の時間変化率
を算出すると共に回転角度から角速度を算出する速度算
出部と、可動部の位置を指示するための位置指令信号、
並びに帰還された検出位置及び角速度からトルク生成手
段へのモータトルク指令を作成するサーボ系とを備えた
装置であって、振動に基づく非可動部の加速度を検出す
る振動検出器と、モータトルク指令に加算される振動抑
制制御トルク指令を、機械系の運動解析モデルに基づき
位置検出器及び振動検出器の出力を用いて生成する振動
抑制制御器とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a positioning device comprising a non-movable part including a bed for supporting an object to be positioned and a column for supporting a tool, and a movable part supported by the non-movable part. A mechanical system, a torque generating means including a servo motor for setting a movable portion at a desired position, a position detector for detecting the position of the movable portion and outputting the detected position, and a rotation angle of a motor shaft of the servo motor. A rotation angle detector that detects and outputs an angle, a speed calculation unit that calculates the time change rate of the detection position from the detection position and an angular velocity from the rotation angle, and a position command signal for instructing the position of the movable unit. ,
And a servo system that creates a motor torque command to the torque generating means from the detected position and angular velocity fed back, a vibration detector that detects acceleration of a non-movable part based on vibration, and a motor torque command. The vibration suppression control torque command to be added to is generated using the outputs of the position detector and the vibration detector based on the motion analysis model of the mechanical system.

【0051】請求項2の発明に係る位置決め装置は、請
求項1の位置決め装置において、運動解析モデルが、ベ
ッドの弾性曲げ変形に関する1個の回転ばねと1個の回
転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを接続
し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールねじの
弾性変形に関する1個の並進ばねと1個の並進ダッシュ
ポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側とを接
続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリング
部の弾性変形に関する1個の回転ばねと1個の回転ダッ
シュポットとによって、又は、1個の回転ばね、1個の
並進ばね、1個の回転ダッシュポット及び1個の並進ダ
ッシュポットによってベッドと床とを接続した系による
モデルであり、振動抑制制御器が、回転角度検出器の出
力、回転角度検出器の出力と位置検出器の出力とから運
動解析モデルに基づいて算出した検出位置及びその時間
変化率、並びに振動検出器の出力から算出した非可動部
の回転角度及び角加速度を用いて振動抑制制御トルク指
令を生成する構成になっているものである。
The positioning device according to a second aspect of the present invention is the positioning device according to the first aspect, wherein the motion analysis model uses one rotary spring and one rotary dashpot for elastic bending deformation of the bed and the column. And the drive side and the driven side of the ball screw are connected by one translation spring and one translation dashpot relating to elastic deformation of the ball screw connected to the motor shaft of the servomotor, By one rotary spring and one rotary dashpot relating to elastic deformation of the leveling part for adjusting the height from the floor of the vehicle, or one rotary spring, one translation spring, one rotary dashpot And a model of a system in which a bed and a floor are connected by one translation dashpot, in which the vibration suppression controller outputs the rotation angle detector and the rotation angle detector. Vibration suppression control torque using the detected position and its time change rate calculated based on the motion analysis model from the output and the output of the position detector, and the rotation angle and angular acceleration of the non-movable part calculated from the output of the vibration detector. It is configured to generate a command.

【0052】請求項3の発明に係る位置決め装置は、請
求項1の位置決め装置において、運動解析モデルが、ベ
ッドの弾性曲げ変形に関する1個の回転ばねと1個の回
転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを接続
し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールねじの
弾性変形に関する1個の並進ばねと1個の並進ダッシュ
ポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側とを接
続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリング
部の弾性変形に関する1個の回転ばねと1個の回転ダッ
シュポットとによって、又は、1個の回転ばね、1個の
並進ばね、1個の回転ダッシュポット及び1個の並進ダ
ッシュポットによってベッドと床とを接続した系による
モデルであり、振動抑制制御器が、運動解析モデルに基
づく状態方程式における状態量を、モード行列が実数と
なるモード座標に変換した信号を用いて振動抑制制御ト
ルク指令を生成する手段を含むものである。
The positioning device according to a third aspect of the present invention is the positioning device according to the first aspect, wherein the motion analysis model uses one rotary spring and one rotary dashpot for elastic bending deformation of the bed and the column. And the drive side and the driven side of the ball screw are connected by one translation spring and one translation dashpot relating to elastic deformation of the ball screw connected to the motor shaft of the servomotor, By one rotary spring and one rotary dashpot relating to elastic deformation of the leveling part for adjusting the height from the floor of the vehicle, or one rotary spring, one translation spring, one rotary dashpot And a model in which the bed and the floor are connected by one translation dashpot, and the vibration suppression controller uses the state equation based on the motion analysis model. The that condition quantity, is intended to include means for generating a vibration suppression control torque command using the signal mode matrix is converted to a mode coordinate to real.

【0053】請求項4の発明に係る位置決め装置は、請
求項1の位置決め装置において、振動抑制制御器が、振
動検出器の出力信号を積分して非可動部の速度を得る積
分要素と、その速度を積分して非可動部の位置を得る積
分要素とを有し、各積分要素の出力を用いてその振動検
出器の出力信号を積分して振動抑制制御トルク指令を生
成する手段を含むものである。
A positioning device according to a fourth aspect of the present invention is the positioning device according to the first aspect, in which the vibration suppression controller integrates the output signal of the vibration detector to obtain the speed of the non-movable part, and the integral element. And an integral element for integrating the speed to obtain the position of the non-movable part, and integrating the output signal of the vibration detector using the output of each integral element to generate a vibration suppression control torque command. .

【0054】請求項5の発明に係る位置決め装置は、請
求項1の位置決め装置において、機械系の予期される複
数の機械振動周波数と振動モードとを表示部で表示し、
その表示に応じて入力された指定に従って振動抑制制御
トルク指令生成時に使用される振動抑制制御ゲインを定
め、振動抑制制御ゲインを振動抑制制御器に供給する制
御装置をさらに備えたものである。
A positioning device according to a fifth aspect of the present invention is the positioning device according to the first aspect, wherein a plurality of expected mechanical vibration frequencies and vibration modes of the mechanical system are displayed on the display unit,
The control device further includes a control device that determines a vibration suppression control gain used when generating the vibration suppression control torque command according to a designation input according to the display and supplies the vibration suppression control gain to the vibration suppression controller.

【0055】請求項6の発明に係る位置決め装置は、請
求項1の位置決め装置において、トルク生成手段に加振
を与えて機械系を振動させ、位置検出器及び回転角度検
出器の出力から機械系の固有振動数及び固有モードを推
定し、推定結果に基づいて振動抑制制御トルク指令生成
時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制制
御ゲインを振動抑制制御器に供給する制御装置をさらに
備えたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the positioning device according to the first aspect, wherein the torque generating means is vibrated to vibrate the mechanical system, and the mechanical system is output from the position detector and the rotation angle detector. The vibration suppression control gain used to generate the vibration suppression control torque command based on the estimation result, and supplies the vibration suppression control gain to the vibration suppression controller. It is a thing.

【0056】請求項7の発明に係る位置決め装置は、請
求項6の位置決め装置において、制御装置が、推定した
固有振動数をもとに機械系の異常部位を判定する手段を
含むものである。
A positioning device according to a seventh aspect of the present invention is the positioning device according to the sixth aspect, wherein the control device includes means for determining an abnormal portion of the mechanical system based on the estimated natural frequency.

【0057】請求項8の発明に係る位置決め装置は、請
求項1から請求項7のうちのいずれかの位置決め装置に
おいて、振動検出器と、振動検出器から振動抑制制御器
に至るケーブルとが、非可動部の内側に設置されている
ものである。
A positioning device according to an eighth aspect of the present invention is the positioning device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the vibration detector and the cable from the vibration detector to the vibration suppression controller are It is installed inside the non-movable part.

【0058】請求項9の発明に係る位置決め装置は、可
動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位置と、
可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対速度と
を算出し、それら用いてモータトルク指令に加算される
振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制御器を備
えたものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a positioning device, wherein the relative position of the detected position of the movable part from the motor shaft rotation angle,
A vibration suppression controller that calculates the relative speed of the detected position of the movable part with respect to the motor shaft angular speed and uses them to generate a vibration suppression control torque command to be added to the motor torque command is provided.

【0059】請求項10の発明に係る位置決め装置は、
振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トルク指
令を表す信号の低周波成分を除去すべく、折れ点周波数
が振動抑制すべき周波数帯域よりも低くなるように構成
されたフィルタ手段を含むものである。
A positioning device according to the invention of claim 10 is
In order to remove the low frequency component of the signal representing the vibration suppression control torque command generated by the vibration suppression controller, the breaker frequency is included in the filter means so as to be lower than the frequency band in which the vibration is to be suppressed.

【0060】請求項11の発明に係る位置決め装置は、
請求項1から請求項10のうちのいずれかの位置決め装
置において、サーボモータは交流モータであって、トル
ク生成手段が、その交流サーボモータと、位置決め用に
設けられている回転角度検出器からの角度を利用して交
流サーボモータへの電流指令を生成する電流制御器とを
備えたものである。
A positioning device according to the invention of claim 11 is
The positioning device according to any one of claims 1 to 10, wherein the servo motor is an AC motor, and the torque generating means includes the AC servo motor and a rotation angle detector provided for positioning. And a current controller that generates a current command to the AC servomotor using the angle.

【0061】請求項12の発明に係る位置決め装置は、
被位置決め物を支持するベッドや工具を支持するコラム
を含む非可動部とこの非可動部に支持される可動部とを
有する機械系と、被位置決め物に向けて鉛直方向に移動
するヘッドと、ヘッドを駆動する鉛直方向サーボモータ
を含みヘッドを所望の位置に設定する鉛直方向トルク生
成手段と、サーボモータを含み可動部を所望の位置に設
定するトルク生成手段と、可動部の位置を検出して検出
位置を出力する位置検出器と、サーボモータのモータ軸
の回転角度を検出して角度を出力する回転角度検出器
と、検出位置から検出位置の時間変化率を算出すると共
に回転角度から角速度を算出する速度算出部と、可動部
の位置を指示するための位置指令信号、検出位置及び角
速度を用いてトルク生成手段へのモータトルク指令を作
成するサーボ系とを備えた装置であって、検出位置の回
転角度からの相対位置と、検出位置の角速度に対する相
対速度とを用いて、モータトルク指令に加算される振動
抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制御器と、相対
位置と相対速度とを用いて、鉛直方向トルク生成手段に
対する鉛直方向モータトルク指令に加算される振動抑制
制御トルク指令を生成する鉛直方向振動抑制制御器とを
備えたものである。
A positioning device according to the invention of claim 12 is
A mechanical system having a non-movable part including a column that supports the object to be positioned and a column that supports the tool and a movable part supported by the non-movable part, and a head that moves in the vertical direction toward the object to be positioned, A vertical torque generator that includes a vertical servo motor that drives the head and sets the head to a desired position, a torque generator that includes the servo motor to set the movable portion to a desired position, and detects the position of the movable portion. Position detector that outputs the detected position by using the rotation angle detector, a rotation angle detector that detects the rotation angle of the motor shaft of the servo motor and outputs the angle, a time change rate of the detection position from the detection position, and the angular velocity from the rotation angle. And a servo system that creates a motor torque command to the torque generating means using the position command signal for indicating the position of the movable part, the detected position and the angular velocity. In the device, the relative position from the rotation angle of the detection position, and the relative speed with respect to the angular velocity of the detection position, using a vibration suppression controller that generates a vibration suppression control torque command to be added to the motor torque command, A vertical vibration suppression controller that uses the relative position and the relative speed to generate a vibration suppression control torque command that is added to the vertical motor torque command to the vertical torque generation means.

【0062】請求項13の発明に係る位置決め装置は、
機械系の運動解析モデルに基づくオブザーバを用いて非
可動部の位置及び速度を推定し、位置検出器の出力、及
びオブザーバによる推定結果を用いて、モータトルク指
令に加算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動
抑制制御器を備えたものである。
A positioning device according to the invention of claim 13 is
The vibration suppression control torque command is added to the motor torque command by estimating the position and speed of the non-movable part using the observer based on the mechanical analysis model of the mechanical system, and using the output of the position detector and the estimation result by the observer. Is provided with a vibration suppression controller.

【0063】請求項14の発明に係る位置決め装置は、
請求項1、請求項9、請求項10又は請求項13の位置
決め装置において、振動抑制制御器が本体に着脱可能な
カードに収められたものである。
The positioning device according to the invention of claim 14 is
In the positioning device according to claim 1, claim 9, claim 10 or claim 13, the vibration suppression controller is housed in a card that is attachable to and detachable from the main body.

【0064】請求項15の発明に係る位置決め装置は、
被位置決め物を支持するベッドや工具を支持するコラム
を含む非可動部とこの非可動部に支持される可動部とを
有する機械系と、ベッドの床からの高さを調整するレベ
リングボルトと、サーボモータを含み可動部を所望の位
置に設定するトルク生成手段と、可動部の位置を検出し
て検出位置を出力する位置検出器と、サーボモータのモ
ータ軸の回転角度を検出して角度を出力する回転角度検
出器と、検出位置から検出位置の時間変化率を算出する
と共に回転角度から角速度を算出する速度算出部と、可
動部の位置を指示するための位置指令信号、検出位置及
び角速度を用いてトルク生成手段へのモータトルク指令
を作成するサーボ系とを備えた装置であって、レベリン
グボルトが、ベッドの下面よりも高い位置でスペーサを
介してベッドに嵌合されるように構成されたものであ
る。
The positioning device according to the invention of claim 15 is
A mechanical system having a non-movable part including a column supporting a bed and a tool for supporting an object to be positioned and a movable part supported by the non-movable part, and a leveling bolt for adjusting the height of the bed from the floor, Torque generating means including the servo motor for setting the movable part to a desired position, a position detector for detecting the position of the movable part and outputting the detected position, and a rotation angle of the motor shaft of the servo motor for detecting the angle. A rotation angle detector that outputs, a speed calculation unit that calculates the time change rate of the detection position from the detection position and an angular velocity from the rotation angle, a position command signal for instructing the position of the movable unit, the detection position and the angular velocity. And a servo system for generating a motor torque command to the torque generating means by using a leveling bolt fitted to the bed via a spacer at a position higher than the bottom surface of the bed. Those that are configured to be.

【0065】[0065]

【作用】請求項1及び請求項2の発明における振動抑制
制御器は、機械構造の各共振を考慮した運動解析モデル
に基づいて振動抑制制御トルク指令を作成し、そのトル
ク指令をモータトルク指令に帰還させて、高精度の位置
決めを可能にする。
The vibration suppression controller in the inventions of claims 1 and 2 creates a vibration suppression control torque command based on a motion analysis model in which each resonance of the mechanical structure is taken into consideration, and uses the torque command as a motor torque command. It returns to enable high-precision positioning.

【0066】請求項3の発明における振動抑制制御器
は、通常の固有値解析では固有モードが複素数となる制
御対象に対して、ブロック対角化モード分離を行って実
数の固有ベクトルを得、固有ベクトルに基づいて複数の
機械共振を独立に抑制する。
In the vibration suppression controller according to the third aspect of the present invention, the block diagonalization mode separation is performed on the control target whose eigenmode is a complex number in the usual eigenvalue analysis to obtain a real eigenvector, and based on the eigenvector, Control multiple mechanical resonances independently.

【0067】請求項4の発明における振動抑制制御器
は、振動検出器の出力信号を積分要素に通して非可動部
の振動による位置と速度とを得、高周波域のゲインを低
下させた位置信号と速度信号を得る。
In the vibration suppression controller according to the invention of claim 4, the output signal of the vibration detector is passed through the integrating element to obtain the position and speed due to the vibration of the non-moving part, and the position signal is obtained by reducing the gain in the high frequency range. And get the speed signal.

【0068】請求項5の発明における制御装置は、機械
構造の振動特性をモードごとに表示部に表示し、各機械
共振毎の制御パラメータの設定を容易にする。
In the control device according to the invention of claim 5, the vibration characteristics of the mechanical structure are displayed on the display section for each mode, and the setting of the control parameter for each mechanical resonance is facilitated.

【0069】請求項6の発明における制御装置は、例え
ば、加振中の非可動部についての位置検出器や回転角度
検出器の検出信号とモータ駆動電流とを取り込んで、一
定時間収録し、この収録データを機械系の固有振動数、
減衰比、固有モードなどを推定し、機械構造の振動特性
をモード毎に例えばディスプレイに表示し、機械共振毎
に制御パラメータを調整することを可能にする。
In the control device according to the invention of claim 6, for example, the detection signals of the position detector and the rotation angle detector of the non-moving part during vibration and the motor drive current are fetched and recorded for a certain period of time. The recorded data is the natural frequency of the mechanical system,
It is possible to estimate the damping ratio, the eigenmode, etc., display the vibration characteristics of the mechanical structure for each mode on, for example, a display, and adjust the control parameter for each mechanical resonance.

【0070】請求項7の発明における制御装置は、異常
な固有振動に関する機械系の部位を特定することを可能
にする。
The control device according to the invention of claim 7 makes it possible to specify the part of the mechanical system relating to the abnormal natural vibration.

【0071】請求項8の発明における振動検出器及びそ
の配線は、例えば箱形の機械構造体の内側に装着され、
耐ノイズ性と耐久性を向上させる。
The vibration detector and the wiring thereof according to the invention of claim 8 are mounted, for example, inside a box-shaped mechanical structure,
Improves noise resistance and durability.

【0072】請求項9の発明における振動抑制制御器
は、可動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位
置と、可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対
速度とを算出し、振動検出器を不要にする。
The vibration suppression controller according to the invention of claim 9 calculates the relative position of the detected position of the movable part from the motor shaft rotation angle and the relative speed of the detected position of the movable part with respect to the angular velocity of the motor shaft to detect vibration. No need for vessels.

【0073】請求項10の発明におけるフィルタ手段
は、振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トル
ク指令を表す信号の低周波成分を除去する。可動部の静
的な位置決め精度は低周波成分に依存するので、これを
除去することにより位置精度が高まる。
According to the tenth aspect of the invention, the filter means removes the low frequency component of the signal representing the vibration suppression control torque command generated by the vibration suppression controller. Since the static positioning accuracy of the movable part depends on the low-frequency component, removing it improves the positioning accuracy.

【0074】請求項11の発明におけるモータ軸の回転
角度検出器の出力信号は、交流サーボモータの巻線電流
の整流処理系に使用されるとともに、機械可動部とモー
タ軸の相対変位検出系においても同時に利用され、振動
抑制用にセンサを新たに付加することなく低コストに振
動抑制制御を実現する。
The output signal of the rotation angle detector of the motor shaft according to the eleventh aspect of the present invention is used in the rectification processing system of the winding current of the AC servomotor, and in the relative displacement detection system of the mechanical moving part and the motor shaft. Is also used at the same time to realize vibration suppression control at low cost without adding a new sensor for vibration suppression.

【0075】請求項12の発明における水平方向駆動系
の位置検出器と水平方向駆動用モータの回転角度検出器
は、鉛直方向駆動で生じるベッド曲げに起因する機械共
振を検出し、鉛直方向振動抑制制御器及び鉛直方向トル
ク生成手段は、これに基づいてベッド曲げ機械共振を安
定化するトルクをベッドに与えることにより、鉛直方向
駆動系において新たなセンサを付加することなく低コス
トに振動抑制制御を実現する。
According to the twelfth aspect of the invention, the position detector of the horizontal drive system and the rotation angle detector of the horizontal drive motor detect mechanical resonance caused by bed bending caused by vertical drive, and suppress vertical vibration. Based on this, the controller and the vertical torque generation means give the bed a torque that stabilizes the bed bending mechanical resonance, thereby enabling vibration suppression control at low cost without adding a new sensor in the vertical drive system. To be realized.

【0076】請求項13の発明における振動抑制制御器
は、機械構造の共振を網羅した運動解析モデルに基づい
たオブザーバによって機械系の状態量をセンサレスで推
定し、この状態量を用いて振動抑制制御が実行される。
The vibration suppression controller in the invention of claim 13 estimates the state quantity of the mechanical system without a sensor by an observer based on a motion analysis model covering the resonance of the mechanical structure, and uses this state quantity to perform the vibration suppression control. Is executed.

【0077】請求項14の発明における振動抑制制御器
やサーボ系等を実現する部分は、振動抑制制御器を実現
する部分を別のカードとし、このカードのアドオンによ
って、汎用のサーボ系を共通化したままそれぞれの機械
系に応じた振動抑制制御を着脱することを可能にする。
In the portion for realizing the vibration suppression controller and the servo system in the invention of claim 14, the portion for realizing the vibration suppression controller is a separate card, and a general-purpose servo system is made common by the add-on of this card. It is possible to attach and detach the vibration suppression control according to each mechanical system as it is.

【0078】請求項15の発明におけるレベリング部
は、床の凹凸に対してベッドを水平に保つように高さ調
節できるとともに、床からベッドまでの支持剛性を調整
でき、床の性状や目標とする制御帯域幅に応じて、機械
共振の位相遅れや周波数を調整し位置制御系を安定化す
る。
According to the fifteenth aspect of the invention, the leveling portion can be adjusted in height so as to keep the bed horizontal with respect to the unevenness of the floor, and the supporting rigidity from the floor to the bed can be adjusted, so that the property of the floor and the target can be obtained. The position control system is stabilized by adjusting the phase delay and frequency of the mechanical resonance according to the control bandwidth.

【0079】[0079]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1は、この発明の第1の実施例による位置決め装
置の構成を示すブロック線図であり、75はサーボモー
タ6を制御するサーボ系、76はこのサーボ系75によ
って制御される機械系、77はこの機械系76の振動を
検出する振動検出器系、78はサーボ系75からのトル
ク指令信号Tm 、機械系76からのサーボモータ6のモ
ータ軸の角度検出値θ、機械系76からの機械可動部の
位置検出値xl 、及び振動検出器系の信号に基づいて振
動抑制制御を行なう振動抑制制御器である。この実施例
による位置決め装置の外観は図32及び図33に示した
従来のものと同様である。位置決め装置内の位置検出器
21の設置状況は図35に示した従来のものと同様であ
る。
Example 1. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a configuration of a positioning device according to a first embodiment of the present invention. 75 is a servo system for controlling the servo motor 6, 76 is a mechanical system controlled by the servo system 75, and 77 is a mechanical system. Is a vibration detector system for detecting the vibration of the mechanical system 76, 78 is a torque command signal T m from the servo system 75, the detected angle θ of the motor shaft of the servomotor 6 from the mechanical system 76, and the mechanical system 76. It is a vibration suppression controller that performs vibration suppression control based on a position detection value x l of a machine movable part and a signal of a vibration detector system. The appearance of the positioning device according to this embodiment is similar to that of the conventional device shown in FIGS. 32 and 33. The installation situation of the position detector 21 in the positioning device is the same as the conventional one shown in FIG.

【0080】尚、サーボ増幅器17は、例えばディジタ
ルシグナルプロセッサで実現されており、図1のサーボ
系75及び振動抑制制御器78は、サーボ増幅器17の
プロセッサに実装されている。
The servo amplifier 17 is realized by, for example, a digital signal processor, and the servo system 75 and the vibration suppression controller 78 of FIG. 1 are mounted on the processor of the servo amplifier 17.

【0081】図1に示すように、サーボ系75におい
て、79は位置検出値xl を処理する回路の0次ホール
ダ、133は角速度検出値dθ/dtを処理する回路の
0次ホールダ、80は位置ループのディジタル演算処理
の無駄時間要素、134は速度ループのディジタル演算
処理の無駄時間要素、(xle は位置ループのディジ
タル演算処理の無駄時間要素80を経たディジタル処理
系における機械可動部の位置検出値、(dθ/dt)e
は速度ループのディジタル演算処理の無駄時間要素13
4を経たディジタル処理系におけるモータ軸の角速度検
出値を示す。
As shown in FIG. 1, in the servo system 75, 79 is a 0th-order holder of a circuit for processing the position detection value x l , 133 is a 0th-order holder of a circuit for processing the angular velocity detection value dθ / dt, and 80 is a A dead time element of the position loop digital operation processing, 134 is a dead time element of the speed loop digital operation processing, and ( xl ) e is a dead time element 80 of the position loop digital operation processing. Position detection value of (dθ / dt) e
Is a dead time element 13 of the digital arithmetic processing of the speed loop.
The angular velocity detection value of the motor shaft in the digital processing system after 4 is shown.

【0082】Tms * は位置ループ及び速度ループで生成
されるサーボトルク指令、Tm *はこのサーボトルク指令
ms * と振動抑制制御器78から出力される振動抑制制
御トルク指令Tv *の和で与えられるモータトルク指令を
示している。196はこのモータトルク指令Tm *に従っ
てトルクを生成するトルク生成手段である。Tm はトル
ク生成手段196で生成されたモータトルクを示す。
T ms * is the servo torque command generated in the position loop and velocity loop, and T m * is the servo torque command T ms * and the vibration suppression control torque command T v * output from the vibration suppression controller 78. The motor torque command given by the sum is shown. Reference numeral 196 is a torque generating means for generating torque according to the motor torque command T m * . T m represents the motor torque generated by the torque generating means 196.

【0083】なお、図1は機械系76を含むx方向の制
御系をモデル化したものを示し、各ブロックの出力量は
各系から出力される物理量を示している。y方向の制御
系も同様にモデル化でき、以下に述べる制御方法でy方
向についても同様に制御できる。
FIG. 1 shows a model of the x-direction control system including the mechanical system 76, and the output amount of each block shows the physical amount output from each system. A control system in the y direction can be modeled similarly, and the y direction can be similarly controlled by the control method described below.

【0084】実際の位置決め装置では、サーボ系75
は、サーボ増幅器17の一部(位置ループ、速度ルー
プ、角速度検出値(dθ/dt)e を算出する部分、及
び位置検出値(xle を取り込む部分)及びサーボモ
ータ6に対応する。トルク生成手段196は、サーボ増
幅器17の電流増幅部及びサーボモータ6に対応する。
機械系76は、機械可動部、非可動部、位置検出器、回
転角度検出器、及びサーボ増幅器17の一部(角速度検
出値dθ/dt及び位置検出値の時間変化率dxl/d
tを算出する部分)に対応する。振動検出器系77は、
加速度計等の振動検出器とサーボ増幅器17の一部(振
動検出器出力を取り込む部分)に対応する。
In the actual positioning device, the servo system 75
Corresponds to a part of the servo amplifier 17 (position loop, velocity loop, a part for calculating the angular velocity detection value (dθ / dt) e , and a part for fetching the position detection value ( xl ) e ) and the servo motor 6. The torque generating means 196 corresponds to the current amplifier of the servo amplifier 17 and the servo motor 6.
The mechanical system 76 includes a mechanical movable part, a non-movable part, a position detector, a rotation angle detector, and a part of the servo amplifier 17 (the angular velocity detection value dθ / dt and the time change rate dx l / d of the position detection value.
(a part for calculating t). The vibration detector system 77 is
It corresponds to a vibration detector such as an accelerometer and a part of the servo amplifier 17 (a part for capturing the output of the vibration detector).

【0085】また、図35に示すように、位置検出器2
1等は機械可動部20に装着されており、モータ軸の回
転角度検出器7等がサーボモータ6に装着されている。
よって、実際の位置決め装置では、位置検出器21が、
機械可動部20の位置検出値xl をサーボ増幅器17の
サーボ系75を実現する部分に供給する。回転角度検出
器7は、サーボ増幅器17の振動抑制制御器78を実現
する部分にサーボモータ6のモータ軸の回転角度θを供
給する。
Further, as shown in FIG. 35, the position detector 2
1 and the like are attached to the machine movable portion 20, and the rotation angle detector 7 of the motor shaft and the like are attached to the servo motor 6.
Therefore, in the actual positioning device, the position detector 21
The position detection value x l of the machine movable portion 20 is supplied to the portion of the servo amplifier 17 which realizes the servo system 75. The rotation angle detector 7 supplies the rotation angle θ of the motor shaft of the servo motor 6 to the portion of the servo amplifier 17 that realizes the vibration suppression controller 78.

【0086】また、サーボ増幅器17は、位置検出器2
1で検出される機械可動部20の位置検出値xl から、
位置検出値の時間変化率dxl /dt(dxl /dtは
機械系76の物理量であるから、実際は(dxl /d
t)e として認識される。)を算出する。なお、図1に
おいて、機械系76の位置検出値の時間変化率dxl
dtが、サーボ系75では(dxl /dt)e として認
識されることが示されている。
Further, the servo amplifier 17 includes the position detector 2
From the position detection value x l of the machine movable part 20 detected in 1 ,
The time change rate of the position detection value dx 1 / dt (dx 1 / dt is a physical quantity of the mechanical system 76, so in reality, (dx 1 / d)
t) is recognized as e . ) Is calculated. In FIG. 1, the time of position detection value of the mechanical system 76 the rate of change dx l /
dt have been shown to be recognized as a servo system 75 in (dx l / dt) e.

【0087】サーボ増幅器17は、回転角度検出器7で
検出されるモータ軸の回転角度θから、回転角速度dθ
/dt(dθ/dtは機械系76の物理量であるから、
実際は(dθ/dt)e として認識される。)を算出す
る。
The servo amplifier 17 calculates the rotation angular velocity dθ from the rotation angle θ of the motor shaft detected by the rotation angle detector 7.
/ Dt (dθ / dt is a physical quantity of the mechanical system 76,
Actually, it is recognized as (dθ / dt) e . ) Is calculated.

【0088】図2は図1に示した機械系76のブロック
線図である。すなわち、図32に示すヘッド1、コラム
2、サドル・テーブル3、ベッド4及びレベリングボル
ト5による機械系76のふるまいをモデル化して示した
ものである。81,82,83,84は機械系76の構
成要素であって、各々、サーボモータのモータ軸系,ボ
ールねじ系,レベリング系,ベッド曲げ系を示し、85
は機械系76に装着された位置検出系を示す。位置検出
系85は、機械可動部20に装着された位置検出器21
に対応する。モータ軸系81において、86はモータ軸
の慣性モーメントJの逆数である係数要素、87は積分
器を示している。
FIG. 2 is a block diagram of the mechanical system 76 shown in FIG. That is, the behavior of the mechanical system 76 by the head 1, column 2, saddle table 3, bed 4 and leveling bolt 5 shown in FIG. 32 is modeled and shown. Reference numerals 81, 82, 83, and 84 are components of the mechanical system 76, and respectively indicate a motor shaft system of a servomotor, a ball screw system, a leveling system, and a bed bending system.
Indicates a position detection system mounted on the mechanical system 76. The position detection system 85 includes the position detector 21 mounted on the machine movable unit 20.
Corresponding to. In the motor shaft system 81, 86 is a coefficient element which is the reciprocal of the inertia moment J of the motor shaft, and 87 is an integrator.

【0089】なお、このモデルは、ベッドの弾性曲げ変
形に関する1個の回転ばね及び1個の回転ダッシュポッ
トによってベッド4とコラム2とを接続し、ボールねじ
の弾性変形に関する1個の並進ばね及び1個の並進ダッ
シュポットによってボールねじの駆動側と被駆動側とを
接続し、レベリング部に関する1個の回転ばね及び1個
の回転ダッシュポットによって、又は、1個の回転ば
ね、1個の並進ばね、1個の回転ダッシュポット及び1
個の並進ダッシュポットによって、ベッド4と設置床と
を接続して構成される運動解析モデルに基づくものであ
る。
In this model, the bed 4 and the column 2 are connected by one rotary spring and one rotary dashpot for elastic bending deformation of the bed, and one translation spring and one translation spring for elastic deformation of the ball screw are used. The driving side and the driven side of the ball screw are connected to each other by one translation dash pot, and one rotation spring and one rotation dash pot related to the leveling portion or one rotation spring, one translation Spring, 1 rotating dashpot and 1
This is based on a motion analysis model configured by connecting the bed 4 and the installation floor by means of individual translation dashpots.

【0090】ボールねじ系82において、89はボール
ねじ19のリード換算係数に関する係数要素、90はボ
ールねじ系82における機械可動部20の質量に関する
定数Jt /Jms に関する係数要素を示している。ただ
し、Jt =J+ms2 /4π2 である。
In the ball screw system 82, 89 is a coefficient element related to the lead conversion coefficient of the ball screw 19, and 90 is a coefficient element related to the constant J t / Jm s related to the mass of the mechanical movable portion 20 in the ball screw system 82. However, J t = J + m s L 2 / 4π 2 .

【0091】dxn /dtはボールねじ19の弾性変形
の時間変化量、xn はボールねじの弾性変形量を示して
いる。93はボールねじ19のばね定数kn に関する係
数要素、94はボールねじの減衰定数cn に関する係数
要素、95はベッド4の回転中心からボールねじ19ま
での距離hb に関する係数要素、96はコラム2の回転
中心からボールねじ19までの距離hn に関する係数要
素である。
Dx n / dt represents the amount of elastic deformation of the ball screw 19 over time, and x n represents the amount of elastic deformation of the ball screw. 93 coefficient elements for the spring constant k n of the ball screw 19, 94 is the coefficient elements for damping constant c n of the ball screw, 95 is a coefficient element on the distance h b from the rotational center of the bed 4 to the ball screw 19, 96 is a column 2 is a coefficient element related to the distance h n from the center of rotation to the ball screw 19.

【0092】レベリング系83において、97はボール
ねじの弾性変形量xn によって生じるベッド4へのモー
メントに関する定数a1 すなわち(Igb +Ipg
n )kn (ただしIg 、Ipgはコラムとベッドに関する
慣性モーメント)に関する係数要素、98はdxn /d
tによって生じるベッド4へのモーメントに関する定数
1 すなわち(Igb +Ipgn )cn に関する係数
要素、99はベッドやコラムに関する慣性モーメントI
d すなわちIpg −Ipg 2 の逆数に関する係数要素で
ある。
In the leveling system 83, 97 is a constant a 1 relating to the moment to the bed 4 generated by the elastic deformation amount x n of the ball screw, that is, (I g h b + I pg h)
n ) k n (where I g and I pg are moments of inertia about the column and bed), 98 is dx n / d
constant a 1 i.e. about moment in the bed 4 caused by the t (I g h b + I pg h n) coefficient elements for c n, 99 is the moment of inertia I about the bed and the column
d is a coefficient element related to the reciprocal of I p I g −I pg 2 .

【0093】dφ/dtはベッド4のベッド回転角速
度、φはベッド4のベッド回転角度を示す。102はこ
のベッド回転角度φによって生じるベッド4へのモーメ
ントに関する定数a3 すなわち(kl +kb +knb 2
+kcls 2 )Ig +(kb −kclskc+knn
b )Ipgに関する係数要素(ただしkl はレベリング
ボルト5まわりの回転ばね定数、kb はベッド4の曲げ
変形に関するばね定数、kc はコラム3の下のレベリン
グボルト5のばね定数、hlsはkb とkl との幾何学的
関係に関する定数、hkcはkc とkb との幾何学的関係
に関する定数である)である。
Dφ / dt represents the bed rotation angular velocity of the bed 4, and φ represents the bed rotation angle of the bed 4. 102 is a constant a 3 relating to the moment to the bed 4 generated by the bed rotation angle φ, that is, (k l + k b + k n h b 2
+ K c h ls 2 ) I g + (k b −k c h ls h kc + k n h n
h b ) Coefficient element for I pg (where k l is the rotational spring constant around the leveling bolt 5, k b is the spring constant for the bending deformation of the bed 4, k c is the spring constant of the leveling bolt 5 below the column 3, h ls is a constant related to the geometrical relationship between k b and k l, and h kc is a constant related to the geometrical relationship between k c and k b ).

【0094】103はベッド回転角速度dφ/dtによ
って生じるベッド4へのモーメントに関する定数a4
なわち(cl +cb +cnb 2+ccls 2 )Ig
(cb−cclskc+cnnb )Ipgに関する係
数要素(ただしcl はレベリングボルト5まわりの回転
減衰定数、cb はベッド4の曲げ変形に関する減衰定
数、cc はコラム3の下のレベリングボルト5の減衰定
数、hlsはcc とcl との幾何学関係に関する定数、h
kcはcc とcb との幾何学的関係に関する定数である)
である。
103 is a constant a 4 relating to the moment to the bed 4 caused by the bed rotation angular velocity dφ / dt, that is, (c l + c b + c n h b 2 + c c h ls 2 ) I g +
(C b -c c h ls h kc + c n h n h b) I pg relates coefficient elements (where c l is the rotational damping constant around the leveling bolts 5, c b the attenuation constant for the bending deformation of the bed 4, c c Is a damping constant of the leveling bolt 5 below the column 3, h ls is a constant relating to the geometrical relationship between c c and c l , h
kc is a constant related to the geometrical relationship between c c and c b )
Is.

【0095】ベッド曲げ系84において、104はボー
ルねじの弾性変形量xn によって生じるコラム2へのモ
ーメントに関する定数a7 すなわち(Ipn +Ipg
b )kn に関する係数要素(ただしIp はベッドに関す
る慣性モーメント)、105はdxn /dtによって生
じるコラム2へのモーメントに関する定数a8 すなわち
(Ipn +Ipgb )cn に関する係数要素である。
In the bed bending system 84, 104 is a constant a 7 relating to the moment to the column 2 generated by the elastic deformation amount x n of the ball screw, that is, (I p h n + I pg h).
b) k n coefficients for elements (where I p is the moment of inertia about the bed), the coefficient relating dx n / constants a 8 i.e. about moment in the column 2 caused by dt (I p h n + I pg h b) c n is 105 Is an element.

【0096】レベリング系83において、106はベッ
ド回転角度φによって生じるコラム2へのモーメントに
関する定数a9 すなわち(kb −kclskc+kn
nb )Ip +(knb 2+kl +kb +kcls 2
pgに関する係数要素、107はベッド回転角速度dφ
/dtによって生じるコラム2へのモーメントに関する
定数a10すなわち(cb −cclskc+cnn
b )Ip +(cnb 2+cl +cb +ccls 2 )Ipg
に関する係数要素である。
In the leveling system 83, 106 is a constant a 9 relating to the moment to the column 2 generated by the bed rotation angle φ, that is, (k b −k c h ls h kc + k n h).
n h b ) I p + (k n h b 2 + k l + k b + k c h ls 2 )
Coefficient element relating to I pg , 107 is bed rotation angular velocity dφ
Constant a 10 relating to the moment to column 2 caused by / dt, that is, (c b −c c h ls h kc + c n h n h
b ) I p + (c n h b 2 + c l + c b + c c h ls 2 ) I pg
Is a coefficient element related to.

【0097】ベッド曲げ系84において、γはコラム2
のベッド4に対するコラム回転角度、dγ/dtはコラ
ム2のベッド4に対するコラム回転角速度、110はコ
ラム回転角度γによって生じるコラム2へのモーメント
に関する定数a11すなわち(kb +kc +hkc 2 +kn
n 2)Ip +(kb −kkcls+knnb )Ipg
関する係数要素である。111はコラム回転角速度dγ
/dtによって生じるコラム2へのモーメントに関する
定数a12すなわち(cb +cckc 2 +cn n 2)Ip
+(cb −cckcls+cnnb )Ipgに関する
係数要素、112はコラム回転角度γ109によって生
じるベッド4へのモーメントに関する定数a5 すなわち
(kb −kclskc+knnb )Ig +(kb
ckc 2 +knn 2)Ipgに関する係数要素、113
はコラム回転角速度dγ/dtによって生じるベッド4
へのモーメントに関する定数a6 すなわち(cb −cc
lskc+cnnb )Ig +(cb +cckc 2
nn 2)Ipgに関する係数要素ある。
In the bed bending system 84, γ is column 2
Column rotation angle with respect to bed 4, dγ / dt is
Column rotation angular velocity of bed 2 with respect to bed 4, 110 is
Moment to column 2 caused by ram rotation angle γ
Constant a for11That is (kb + Kc + Hkc 2 + Kn 
hn 2) Ip + (Kb -Kkchls+ Kn hn hb ) IpgTo
It is a coefficient element related to. 111 is the column rotation angular velocity dγ
The moment to column 2 caused by / dt
Constant a12That is (cb + Cc hkc 2 + Cn h n 2) Ip 
+ (Cb -Cc hkchls+ Cn hn hb ) IpgRegarding
The coefficient element, 112 is generated by the column rotation angle γ109.
Constant a relating to moment to bed 4Five Ie
(Kb -Kc hlshkc+ Kn hn hb ) Ig + (Kb +
kc hkc 2 + Kn hn 2) IpgCoefficient element for, 113
Is the bed 4 generated by the column rotation angular velocity dγ / dt
Constant a for the moment to6 That is (cb -Cc 
hlshkc+ Cn hn hb ) Ig + (Cb + Cc hkc 2 +
cn hn 2) IpgThere is a coefficient element for.

【0098】また、位置検出系85において、114は
ベッド4と位置検出器21の幾何学的関係に関する定数
blに関する係数要素、115はコラム2と位置検出器
21の幾何学的関係に関する定数hcsに関する係数要素
である。d2 φ/dt2 はベッド4の回転角加速度であ
るベッド角加速度、d2 γ/dt2 はコラム2のベッド
4に対する回転角加速度であるコラム角加速度を示す。
In the position detection system 85, 114 is a coefficient element related to the constant h bl related to the geometrical relationship between the bed 4 and the position detector 21, and 115 is a constant h related to the geometrical relationship between the column 2 and the position detector 21. It is a coefficient element related to cs . d 2 φ / dt 2 indicates the bed angular acceleration that is the rotational angular acceleration of the bed 4, and d 2 γ / dt 2 indicates the column angular acceleration that is the rotational angular acceleration of the column 2 with respect to the bed 4.

【0099】図3は振動検出系77の内容を示すブロッ
ク線図である。図において、118はベッド4に装着さ
れるベッド振動検出器136の幾何学的関係に関する定
数であるベッド振動検出器位置係数hlsa についての係
数要素、120は係数要素118の出力をA−D変換す
るA−D変換器、119はコラム2に装着されるコラム
振動検出器137の幾何学的関係に関する定数であるコ
ラム振動検出器位置係数hbtc についての係数要素、1
21は係数要素119の出力をA−D変換するA−D変
換器である。αb はベッド4に装着されるベッド振動検
出器136で検出された加速度がディジタル化されたも
のであるベッド加速度、αc はコラム2に装着されるコ
ラム振動検出器137で検出された加速度がディジタル
化されたものであるコラム加速度を示す。すなわち、ベ
ッド振動検出器136及びコラム振動検出器137は、
実際の振動検出器に対応し、A−D変換器120,12
1はサーボ増幅器17内のA−D変換器に対応する。
FIG. 3 is a block diagram showing the contents of the vibration detection system 77. In the figure, 118 is a coefficient element for the bed vibration detector position coefficient h 1sa which is a constant relating to the geometrical relationship of the bed vibration detector 136 mounted on the bed 4, and 120 is an A-D conversion of the output of the coefficient element 118. A to D converter 119 is a coefficient element for the column vibration detector position coefficient h btc , which is a constant relating to the geometrical relationship of the column vibration detector 137 mounted on the column 2.
Reference numeral 21 is an AD converter for AD converting the output of the coefficient element 119. α b is the bed acceleration that is the digitized acceleration detected by the bed vibration detector 136 mounted on the bed 4, and α c is the acceleration detected by the column vibration detector 137 mounted on the column 2. The column acceleration, which is digitized, is shown. That is, the bed vibration detector 136 and the column vibration detector 137 are
Corresponding to an actual vibration detector, the AD converters 120, 12
Reference numeral 1 corresponds to an AD converter in the servo amplifier 17.

【0100】図4は振動抑制制御器78の内容を示すブ
ロック線図である。図において、150は角度の検出信
号処理系の0次ホールダ、151は位置ループにおける
角度処理系のディジタル演算処理の無駄時間要素、15
2は位置検出信号の時間微分処理系の0次ホールダ、1
53は速度ループにおける位置微分信号系の無駄時間要
素、154はベッド加速度αb の検出処理系の0次ホー
ルダ、155は速度ループにおける加速度αb 処理系の
無駄時間要素、156はコラム加速度αc の検出処理系
の0次ホールダ、157は速度ループにおける加速度α
c 処理系の無駄時間要素である。
FIG. 4 is a block diagram showing the contents of the vibration suppression controller 78. In the figure, 150 is a 0th-order holder of the angle detection signal processing system, 151 is a dead time element of the digital arithmetic processing of the angle processing system in the position loop, and 15
2 is a 0th-order holder of the time differential processing system of the position detection signal, 1
53 is a dead time element of the position differential signal system in the speed loop, 154 is a zero-order holder of the detection processing system of the bed acceleration α b , 155 is a dead time element of the acceleration α b processing system in the speed loop, and 156 is a column acceleration α c. 0th-order holder of the detection processing system of 157 is the acceleration α in the velocity loop.
c This is a dead time element of the processing system.

【0101】また、θe は位置ループにおける角度処理
系のディジタル演算処理の無駄時間要素151を経たデ
ィジタル処理系の角度検出値、(dxl /dt)e は速
度ループにおける位置微分信号処理系の無駄時間要素1
53を経たディジタル処理系の位置微分検出値、(α
be は速度ループにおける加速度処理系の無駄時間要
素155を経たディジタル処理系のベッド加速度検出
値、(αce は速度ループにおける加速度αc 処理系
の無駄時間要素157を経たディジタル処理系のコラム
加速度検出値、122はディジタル処理系のベッド加速
度検出値(αbeを入力とする積分器(積分要素)、
b はこの積分器122の出力であるベッド速度、12
4はこのベッド速度vb を入力とする積分器(積分要
素)、xb はこの積分器124の出力であるベッド位
置、126はディジタル処理系のコラム加速度検出値
(αce を入力とする積分器(積分要素)、vc はこ
の積分器126の出力であるコラム速度、128はこの
コラム速度vc を入力とする積分器(積分要素)、xc
はこの積分器128の出力であるコラム位置である。
Further, θ e is the detected angle value of the digital processing system after the dead time element 151 of the digital calculation processing of the angle processing system in the position loop, and (dx 1 / dt) e is the position differential signal processing system of the velocity loop. Dead time element 1
The position differential detection value of the digital processing system after 53, (α
b ) e is the bed acceleration detection value of the digital processing system that has passed through the dead time element 155 of the acceleration processing system in the speed loop, and (α c ) e is the digital processing system that has passed through the dead time element 157 of the acceleration α c processing system in the speed loop. Column acceleration detection value of 122, 122 is an integrator (integral element) that receives the bed acceleration detection value (α b ) e of the digital processing system as an input,
v b is the bed speed which is the output of this integrator 122, 12
4 is an integrator (integral element) that receives the bed velocity v b , x b is the bed position that is the output of the integrator 124, and 126 is the column acceleration detection value (α c ) e of the digital processing system. integrator (integrating element), v c is the output of the integrator 126 column speed of an integrator (integrating element) which receives the column velocity v c is 128, x c
Is the column position which is the output of this integrator 128.

【0102】また、130はベッド振動検出器位置係数
lsa の逆数に関する係数要素、131はコラム振動検
出器位置係数hbtc の逆数に関する係数要素、φe はベ
ッド回転角度の検出値、(dφ/dt)e はベッド回転
角速度の検出値、148はコラム回転角度の検出値γ
e 、(dγ/dt)e はコラム回転角速度の検出値、1
58,159,160,161,162,163,16
4,165は振動抑制ゲインである。上述したように、
振動抑制制御器78は、サーボ増幅器17のプロセッサ
で実現される。
Further, 130 is a coefficient element related to the reciprocal of the bed vibration detector position coefficient h lsa , 131 is a coefficient element related to the reciprocal of the column vibration detector position coefficient h btc , φ e is a detected value of the bed rotation angle, and (dφ / dt) e is the detected value of the bed rotation angular velocity, 148 is the detected value of the column rotation angle γ
e , (dγ / dt) e is the detected value of the column rotation angular velocity, 1
58, 159, 160, 161, 162, 163, 16
4, 165 are vibration suppression gains. As mentioned above,
The vibration suppression controller 78 is realized by the processor of the servo amplifier 17.

【0103】次に、動作について説明する。図1に示し
たサーボ系75の基本動作は従来例と同様である。すな
わち、数値制御装置(制御装置)8から送られる機械可
動部の移動されるべき位置を指示するための位置指令x
l *から位置検出値(xleを差し引く。この差にフィ
ードバックゲインKp を掛けて速度指令(dθ/dt)
* を生成する。この速度指令(dθ/dt)* から角速
度検出値(dθ/dt)e を差し引き、この差に速度フ
ィードバックゲインKv を掛けてサーボトルク指令Tms
* を生成する。
Next, the operation will be described. The basic operation of the servo system 75 shown in FIG. 1 is similar to that of the conventional example. In other words, a position command x sent from the numerical control device (control device) 8 for instructing the position to be moved of the machine movable part.
Subtract the position detection value ( xl ) e from l * . This difference is multiplied by the feedback gain K p to give the speed command (dθ / dt)
Produces * . The angular velocity detection value (dθ / dt) e is subtracted from the velocity command (dθ / dt) * , and the difference is multiplied by the velocity feedback gain K v to obtain the servo torque command T ms.
Produces * .

【0104】このとき、サーボ系75は、図35に示す
サーボ増幅器17内のディジタルシグナルプロセッサ上
にディジタル処理系として実装されているので、位置検
出値の0次ホールダ79と角速度検出値の0次ホールダ
133、及び無駄時間要素80で示される位置制御系の
演算時間と無駄時間要素134で示される速度制御系の
演算時間によって位相遅れが生ずる。この位相遅れが位
置検出値xl と角速度検出値dθ/dtに対して影響与
えることになる。すなわち、実際には、位置検出値(x
le 、角速度検出値(dθ/dt)e によってフィー
ドバック制御がなされる。
At this time, since the servo system 75 is mounted as a digital processing system on the digital signal processor in the servo amplifier 17 shown in FIG. 35, the position detection value zero-order holder 79 and the angular velocity detection value zero-order are provided. A phase delay occurs due to the calculation time of the position control system indicated by the holder 133 and the dead time element 80 and the calculation time of the speed control system indicated by the dead time element 134. This phase delay affects the position detection value x 1 and the angular velocity detection value dθ / dt. That is, in reality, the position detection value (x
Feedback control is performed by l ) e and the angular velocity detection value (dθ / dt) e .

【0105】速度フィードバックゲイン乗算器25から
のサーボトルク指令Tms * と、振動抑制制御器78から
の振動抑制制御トルク指令Tv *が加算されて、モータト
ルク指令Tm *が生成される。トルク生成手段196は、
モータトルク指令Tm *に従ってモータトルクTm を発生
し、機械系76を駆動する。
The servo torque command T ms * from the speed feedback gain multiplier 25 and the vibration suppression control torque command T v * from the vibration suppression controller 78 are added to generate a motor torque command T m * . The torque generating means 196
The motor torque T m is generated according to the motor torque command T m * , and the mechanical system 76 is driven.

【0106】機械系76は、ベッド回転角加速度d2 φ
/dt2 、コラム回転角加速度d2γ/dt2 を生ず
る。これらの角加速度は、振動検出器系77によってベ
ッド加速度αb とコラム加速度αc に変換される。そし
て、ベッド加速度αb とコラム加速度αc とは、振動抑
制制御器78に取り込まれる。振動抑制制御器78は、
ディジタル処理系の位置検出値(xle (すなわち、
位置検出器21の出力がサーボ増幅器17において処理
されたもの)、機械可動部20の位置検出値の時間変化
率dxl /dt、モータ軸の回転角度値θ、角速度検出
値(dθ/dt)e (すなわち、回転角度検出器7の出
力がサーボ増幅器17において処理されたもの)をも同
時に取り込み、これらの検出値に基づいて振動抑制制御
トルク指令Tv *を算出しこの振動抑制制御トルク指令T
v *をサーボ系75に出力して、機械系76の振動を軽減
する。
The mechanical system 76 has a bed rotation angular acceleration d 2 φ.
/ Dt 2 and column rotation angular acceleration d 2 γ / dt 2 . These angular accelerations are converted into a bed acceleration α b and a column acceleration α c by the vibration detector system 77. Then, the bed acceleration α b and the column acceleration α c are taken into the vibration suppression controller 78. The vibration suppression controller 78
Position detection value ( xl ) e of the digital processing system (that is,
(The output of the position detector 21 is processed by the servo amplifier 17), the time change rate dx l / dt of the position detection value of the machine movable part 20, the rotation angle value θ of the motor shaft, and the angular velocity detection value (dθ / dt). e (that is, the output of the rotation angle detector 7 processed by the servo amplifier 17) is also taken in at the same time, the vibration suppression control torque command T v * is calculated based on these detected values, and this vibration suppression control torque command T
The v * is output to the servo system 75 to reduce the vibration of the mechanical system 76.

【0107】なお、振動抑制制御器78の内部では、d
l /dtは、位置検出器21の出力に基づいてサーボ
増幅器17が算出した時間変化率(dxl /dt)e
して扱われる。θは、取り込むための処理がなされた後
の回転角度値θe として扱われる。
Inside the vibration suppression controller 78, d
The x 1 / dt is treated as the time change rate (dx 1 / dt) e calculated by the servo amplifier 17 based on the output of the position detector 21. θ is treated as the rotation angle value θ e after the processing for taking in is performed.

【0108】図2に示した機械系76のモータ軸系81
は、サーボ系75からのモータトルクTm から機械系の
負荷トルクTl を差し引いたトルクを入力する。そのト
ルクに係数要素86によって慣性モーメントJの逆数が
掛けられ、モータ軸の回転角加速度が得られる。そし
て、係数要素86の出力が積分器87で積分されて、モ
ータ軸の回転角速度dθ/dtとなる。回転角速度dθ
/dtは、もう1つの積分器87を経てモータ軸の回転
角度θとなる。
Motor shaft system 81 of mechanical system 76 shown in FIG.
Inputs the torque obtained by subtracting the mechanical system load torque T 1 from the motor torque T m from the servo system 75. The torque is multiplied by the reciprocal of the inertia moment J by the coefficient element 86 to obtain the rotational angular acceleration of the motor shaft. Then, the output of the coefficient element 86 is integrated by the integrator 87 and becomes the rotational angular velocity dθ / dt of the motor shaft. Rotational angular velocity dθ
/ Dt becomes the rotation angle θ of the motor shaft through another integrator 87.

【0109】図2に示したボールねじ系8、レベリング
系83、ベッド曲げ系84の動作は力学的であるため図
5に示す機械系の力学モデルを参照しながらその動作を
説明する。図5において、kn ,kc は並進ばね、k,
b は回転ばねを示している。また、回転ばねkb を、
回転ばね及び回転ダッシュポットで置き換え、並進ばね
c を、並進ばね及び並進ダッシュポットで置き換えも
よい。
Since the operations of the ball screw system 8, the leveling system 83, and the bed bending system 84 shown in FIG. 2 are mechanical, their operations will be described with reference to the mechanical model of the mechanical system shown in FIG. In FIG. 5, k n and k c are translational springs, k,
k b indicates a rotary spring. Also, the rotation spring k b is
The rotary spring and the rotary dashpot may be replaced, and the translation spring k c may be replaced by the translation spring and the translation dashpot.

【0110】ボールねじ系82において、モータトルク
m はリードの換算係数要素89によってリード換算係
数が掛けられてボールねじ19の軸方向の推力となる。
図5に示すような方向にモータ軸の回転角度θとボール
ねじの弾性変形量xn の正方向を取っているため、リー
ド換算の係数要素89の出力は、ボールねじの弾性変形
量xn に対して負方向にサーボモータ6側から作用す
る。同時に、ボールねじ19と組み合わされるナット1
93及びナット193のベッド取付部194側からもボ
ールねじの弾性変形量xn に寄与する支持系反力190
が加わる。この支持系反力190からリード換算の係数
要素89の出力を差し引いた力に、係数要素90によっ
て質量に関する定数Jt /Jmsが掛けられる。係数要素
90の出力は、積分器87を介してボールねじ19の弾
性変形の時間変化量dxn /dtとなる。さらに、積分
器87を介してボールねじの弾性変形量xn となる。ボ
ールねじの弾性変形量xn は、ボールねじばね定数kn
を掛ける係数要素93を経て支持系反力190の一部と
なる。
In the ball screw system 82, the motor torque T m is multiplied by the lead conversion coefficient by the conversion coefficient element 89 of the lead and becomes the thrust of the ball screw 19 in the axial direction.
Since taking a positive direction of the elastic deformation amount x n of the rotation angle θ and the ball screw of the motor shaft in the direction as shown in FIG. 5, the output of the coefficient of the read conversion element 89, the elastic deformation amount x n of the ball screw The servo motor 6 acts in the negative direction. At the same time, the nut 1 combined with the ball screw 19
93 and the support mounting reaction force 190 that contributes to the elastic deformation amount x n of the ball screw from the bed mounting portion 194 side of the nut 193.
Is added. A force obtained by subtracting the output of the lead-converted coefficient element 89 from the support system reaction force 190 is multiplied by the constant J t / J ms regarding the mass by the coefficient element 90. The output of the coefficient element 90 becomes the time variation dx n / dt of the elastic deformation of the ball screw 19 via the integrator 87. Further, the amount of elastic deformation of the ball screw becomes x n via the integrator 87. The elastic deformation amount x n of the ball screw is the ball screw spring constant k n.
It becomes a part of the support system reaction force 190 via the coefficient element 93 which is multiplied by.

【0111】一方、ナット193のベッド取付部194
はベッド4の揺動により変位する。よって、ベッド回転
角速度dφ/dtは、ベッド4の回転中心からボールね
じ19までの距離hb に関する係数要素95とボールね
じの減衰定数cn に関する係数要素94を経、ベッド回
転角度φは幾何学定数hb 95とボールねじばね定数k
n に関する係数要素93とを経て支持系反力190の一
部となる。
On the other hand, the bed mounting portion 194 of the nut 193
Is displaced by rocking the bed 4. Therefore, bed rotation angular velocity d.phi / dt is through the coefficient element 94 about the attenuation constant c n coefficient element 95 and the ball screw on the distance h b from the rotational center of the bed 4 to the ball screw 19, the bed rotation angle φ is geometrically Constant h b 95 and ball screw spring constant k
It becomes a part of the support system reaction force 190 via the coefficient element 93 related to n .

【0112】また、ナット193のベッド取付部194
は、図3では簡単のために図に示していないものの、ベ
ッド4の変形のためコラム回転によっても変位する。こ
のため、コラム回転角速度dγ/dtは、コラム2の回
転中心からボールねじ19までの距離hn に関する係数
要素96とボールねじの減衰定数cn に関する係数要素
94を経、コラム回転角度γは、係数要素96とボール
ねじ19のばね定数kn に関する係数要素93を経て支
持系反力190の一部となる。
Also, the bed mounting portion 194 of the nut 193.
Although not shown in FIG. 3 for the sake of simplicity, it is also displaced by column rotation due to deformation of the bed 4. Therefore, column rotation angular velocity d [gamma] / dt is through the coefficient element 94 about the attenuation constant c n coefficient element 96 and the ball screw on the distance h n from the rotation center of the column 2 to the ball screw 19, the column rotation angle gamma, It becomes a part of the support system reaction force 190 via the coefficient element 96 and the coefficient element 93 relating to the spring constant k n of the ball screw 19.

【0113】図2に示すレベリング系83に対して、サ
ーボモータ6の駆動力は、ボールねじ弾性変形速度dx
n /dt、定数a1 、ボールねじの弾性変形量xn 及び
定数a2 を介してモーメントとして作用する。よって、
ベッド4が揺動することによってベッド回転角速度dφ
/dt及びベッド回転角度φが生じる。ベッド回転速度
dφ/dtとベッド回転角度φとは、レベリングボルト
5まわりの回転減衰定数cl 、回転ばね定数kl 、コラ
ム2下のレベリングボルト5の減衰定数cc 及びばね定
数kc を含む定数a4 ,a3 を介してベッド4の揺動モ
ーメントとなる。また、コラム回転角速度dγ/dtと
コラム回転角度γとは、ベッド曲げの減衰定数cb 及び
ばね定数kb を含む定数a6 ,a5 を介してベッド4に
対する揺動モーメントとなる。
With respect to the leveling system 83 shown in FIG. 2, the driving force of the servo motor 6 is the ball screw elastic deformation speed dx.
It acts as a moment via n / dt, the constant a 1 , the elastic deformation amount x n of the ball screw and the constant a 2 . Therefore,
As the bed 4 swings, the bed rotation angular velocity dφ
/ Dt and the bed rotation angle φ occur. The bed rotation speed dφ / dt and the bed rotation angle φ include the rotation damping constant c l around the leveling bolt 5, the rotation spring constant k l , the damping constant c c of the leveling bolt 5 below the column 2 and the spring constant k c . The swing moment of the bed 4 is obtained via the constants a 4 and a 3 . Further, the column rotation angular velocity dγ / dt and the column rotation angle γ are swinging moments with respect to the bed 4 via the constants a 6 and a 5 including the damping constant c b of the bed bending and the spring constant k b .

【0114】図2に示すベッド曲げ系84に対し、サー
ボモータ6の駆動力はボールねじの弾性変形量xn 、定
数a7 、ボールねじ弾性変形の時間変化量dxn /dt
及び定数a8 を介してモーメントとして作用する。よっ
て、ベッド4に曲げ変形が生じることによって、コラム
回転角度γ及びコラム回転角速度dγ/dtが生じる。
コラム回転角度γとコラム回転角速度dγ/dtとは、
ベッド曲げの減衰定数cb 及びばね定数kb を含む定数
12、a11を介してベッド4に対する曲げモーメントと
なる。また、ベッド回転角度φとベッド回転角速度dφ
/dtとは、ベッド曲げの減衰定数cb 、ばね定数kb
を含む定数a9 ,a10を介してベッド4に対する曲げモ
ーメントとなる。
For the bed bending system 84 shown in FIG. 2, the driving force of the servomotor 6 is the elastic deformation amount x n of the ball screw, a constant a 7 , and the time change amount dx n / dt of the ball screw elastic deformation.
And acts as a moment via the constant a 8 . Therefore, due to the bending deformation of the bed 4, the column rotation angle γ and the column rotation angular velocity dγ / dt are generated.
The column rotation angle γ and the column rotation angular velocity dγ / dt are
It becomes a bending moment with respect to the bed 4 via the constants a 12 and a 11 including the damping constant c b of the bed bending and the spring constant k b . Also, the bed rotation angle φ and the bed rotation angular velocity dφ
/ Dt is a bed bending damping constant c b and a spring constant k b
It becomes a bending moment with respect to the bed 4 via constants a 9 and a 10 including

【0115】図2に示す位置検出系85は、可動部をサ
ドル・テーブル3、固定部をベッド4に装着したリニア
エンコーダ(図示せず)に関する動特性をブロック線図
で表したものである。すなわち、位置検出系85は、モ
ータ軸の回転角度θのリード換算値とボールねじの弾性
変数量xn とを加算したリニアエンコーダの可動部側の
移動量から、ベッド回転角度φにベッド4と位置検出器
21の幾何学的関係に関する定数hblを乗じた値とコラ
ム回転角度γにコラム2と位置検出器21の幾何学的関
係に関する定数hcsを乗じた値との差すなわちリニアエ
ンコーダの固定部側の移動量を差し引いた値xl を検出
することになる。
The position detection system 85 shown in FIG. 2 is a block diagram showing the dynamic characteristics of a linear encoder (not shown) in which the movable portion is mounted on the saddle table 3 and the fixed portion is mounted on the bed 4. That is, the position detection system 85 determines that the bed 4 is set at the bed rotation angle φ from the moving amount of the linear encoder on the movable part side, which is obtained by adding the lead conversion value of the rotation angle θ of the motor shaft and the elastic variable amount x n of the ball screw. the difference or the linear encoder of the value obtained by multiplying the constant h bl value and a column rotation angle multiplied by γ about the geometric relationships constants h cs about geometric relationship of the column 2 and the position detector 21 of the position detector 21 The value x l obtained by subtracting the movement amount on the fixed part side is detected.

【0116】このように機械系76は、ボールねじ系8
2、レベリング系83、ベッド曲げ系84の3つの振動
系から構成されている。図1に示したサーボ系75によ
って機械系76を駆動すると、サーボモータ6の駆動力
はこれら3つの振動系に伝達されるため、図27に示し
たように3つの機械共振が励起されることになる。そし
て、位置フィードバックゲインKp を大きくすると、機
械共振R1及び機械共振R2が不安定化し、制御性能の
上限が制限される状況は従来技術の説明で述べたとおり
である。
As described above, the mechanical system 76 includes the ball screw system 8
2, a leveling system 83, and a bed bending system 84. When the mechanical system 76 is driven by the servo system 75 shown in FIG. 1, since the driving force of the servo motor 6 is transmitted to these three vibration systems, three mechanical resonances are excited as shown in FIG. become. Then, when the position feedback gain K p is increased, the mechanical resonance R1 and the mechanical resonance R2 become unstable, and the upper limit of the control performance is limited, as described in the description of the related art.

【0117】この実施例では、機械共振を抑制するため
振動検出器系77が機械系76に装着される。そして、
振動検出器系77や位置検出系85の信号を振動抑制制
御器78が処理することによって振動抑制制御される。
In this embodiment, the vibration detector system 77 is mounted on the mechanical system 76 to suppress mechanical resonance. And
The vibration suppression controller 78 processes the signals from the vibration detector system 77 and the position detection system 85 to perform vibration suppression control.

【0118】図3に示した振動検出器系77は、機械系
76に装着された振動検出器の動特性をブロック線図で
表したものである。ベッド振動検出器136及びA−D
変換器120は、ベッド回転角速度d2 φ/dt2 に係
数要素118によるベッド振動検出器位置係数hlsa
乗じたものをA−D変換したベッド加速度αb を出力す
る。コラム振動検出器137A−D変換器121は、コ
ラム回転角加速度d2γ/dt2 に係数要素119によ
るコラム振動検出器位置係数hbtc を乗じた値をベッド
加速度αb のアナログ値に加算し、加算値をA−D変換
したコラム加速度αc を出力する。
The vibration detector system 77 shown in FIG. 3 is a block diagram showing the dynamic characteristics of the vibration detector mounted on the mechanical system 76. Bed vibration detector 136 and AD
The converter 120 outputs a bed acceleration α b obtained by A / D converting a product obtained by multiplying the bed rotation angular velocity d 2 φ / dt 2 by the bed vibration detector position coefficient h 1sa by the coefficient element 118. The column vibration detector 137A-D converter 121 adds a value obtained by multiplying the column rotation angular acceleration d 2 γ / dt 2 by the column vibration detector position coefficient h btc by the coefficient element 119 to the analog value of the bed acceleration α b. , The column acceleration α c obtained by A / D converting the added value is output.

【0119】図4に示した振動抑制制御器78は、ま
ず、振動検出器系の出力であるベッド加速度αb とコラ
ム加速度αc とをラッチしてサーボ増幅器上のディジタ
ル処理系に取り込む。そして、ベッド加速度αb は、0
次ホールダ154及び無駄時間要素155を経てベッド
加速度検出値(αbe となる。また、コラム加速度α
c は、0次ホールダ156及び無駄時間要素157を経
てコラム加速度検出値(αce となる。ベッド加速度
検出値(αbe は、積分器122よって積分されベッ
ド加速度検出値vb となる。コラム加速度検出値(α
ce は、積分器126によって積分されコラム速度検
出値vc となる。さらに、積分器124と積分器128
とによって、ベッド位置xb とコラム位置xc とが得ら
れる。ここで、積分器122,124,126,128
は1次のローパスフィルタになっていて、加速度検出値
(αbe 、(αce に直流ドリフトが重畳した場合
においてもその出力が飽和しにくいように工夫されてい
る。
The vibration suppression controller 78 shown in FIG. 4 first latches the bed acceleration α b and the column acceleration α c , which are the outputs of the vibration detector system, and takes them in the digital processing system on the servo amplifier. Then, the bed acceleration α b is 0
The bed acceleration detection value (α b ) e is passed through the next holder 154 and the dead time element 155. Also, the column acceleration α
c becomes a column acceleration detection value (α c ) e after passing through the 0th-order holder 156 and the dead time element 157. The bed acceleration detection value (α b ) e is integrated by the integrator 122 and becomes the bed acceleration detection value v b . Column acceleration detection value (α
c ) e is integrated by the integrator 126 and becomes the column speed detection value v c . Furthermore, integrator 124 and integrator 128
And, the bed position x b and the column position x c are obtained. Here, the integrators 122, 124, 126, 128
Is a first-order low-pass filter, and is designed so that its output is less likely to be saturated even when a DC drift is superimposed on the acceleration detection values (α b ) e and (α c ) e .

【0120】ベッド位置xb とベッド速度vb とには、
それぞれ、係数要素130によって幾何学定数(ベッド
振動検出器位置係数の逆数1/hlsa )が乗ぜられて、
ベッド回転角度検出値φe とベッド回転角速度検出値
(dφ/dt)e となる。コラム位置xc とコラム速度
c とには、それぞれ、係数要素131によって幾何学
定数(コラム振動検出器位置係数の逆数1/hbtc )が
乗ぜられて、コラム回転角度検出値γe とコラム回転角
速度検出値(dγ/dt)e となる。
For the bed position x b and the bed speed v b ,
Each of them is multiplied by a geometric constant (the reciprocal 1 / h 1sa of the bed vibration detector position coefficient) by the coefficient element 130,
The bed rotation angle detection value φ e and the bed rotation angular velocity detection value (dφ / dt) e are obtained. The column position x c and the column velocity v c are respectively multiplied by a geometric constant (the reciprocal 1 / h btc of the column vibration detector position coefficient) by the coefficient element 131 to detect the column rotation angle detection value γ e and the column. The detected rotational angular velocity is (dγ / dt) e .

【0121】また、位置検出値(xle に対して、角
度検出値θe に減速比L/2πを乗じた値が減算され
る。さらに、コラム位置検出値γe に幾何学定数(ベッ
ド4と位置検出器21の幾何学的関係に関する定数)h
csを乗じた値が減算され、ベッド位置検出値φe に幾何
学定数hblを乗じた値が加算されてボールねじ弾性変形
検出値(xne が得られる。また、位置微分検出値
(dxl /dt)e に対して、角速度検出値(dθ/d
t)e に減速比L/2πを乗じた値が減算される。
Further, a value obtained by multiplying the detected angle value θ e by the speed reduction ratio L / 2π is subtracted from the detected position value (x l ) e . Further, the column position detection value γ e has a geometrical constant (constant regarding the geometrical relationship between the bed 4 and the position detector 21) h.
The value obtained by multiplying cs is subtracted, and the value obtained by multiplying the bed position detection value φ e by the geometric constant h bl is added to obtain the ball screw elastic deformation detection value (x n ) e . The position differential detection value with respect to (dx l / dt) e, the angular velocity detection value (d [theta] / d
t) A value obtained by multiplying e by the speed reduction ratio L / 2π is subtracted.

【0122】さらに、コラム回転角速度検出値(dγ/
dt)e に幾何学定数(コラム2と位置検出器21の幾
何学的関係に関する定数)hcsを乗じた値が減算され、
ベッド回転角速度検出値(dφ/dt)e に幾何学定数
blを乗じた値が加算されてボールねじ弾性変形速度検
出値(dxn /dt)e が得られる。このようにして、
結局、機械系76の8個の状態量に対応する8個の検出
値(角度検出値θe 、角速度検出値(dθ/dt)e
ボールねじ弾性変形速度検出値(dxn /dt)e 、ボ
ールねじ弾性変形検出値(xne 、ベッド回転角度検
出値(φ)e 、ベッド回転角速度検出値(dφ/dt)
e 、コラム回転角度検出値(γ)e 、コラム回転角速度
検出値(dγ/dt)e )が得られる。これらに振動抑
制制御ゲイン158〜165を乗じ、結果を加算するこ
とによって振動抑制制御トルク指令Tv *が得られる。
Further, the column rotation angular velocity detection value (dγ /
A value obtained by multiplying dt) e by a geometric constant (constant regarding the geometrical relationship between the column 2 and the position detector 21) h cs is subtracted,
The value obtained by multiplying the bed rotation angular velocity detection value (dφ / dt) e by the geometric constant h bl is added to obtain the ball screw elastic deformation velocity detection value (dx n / dt) e . In this way
After all, eight detection values (angle detection value θ e , angular velocity detection value (dθ / dt) e , corresponding to eight state quantities of the mechanical system 76,
Ball screw elastic deformation speed detection value (dx n / dt) e , ball screw elastic deformation detection value (x n ) e , bed rotation angle detection value (φ) e , bed rotation angular velocity detection value (dφ / dt)
e , column rotation angle detection value (γ) e , column rotation angular velocity detection value (dγ / dt) e ) are obtained. The vibration suppression control torque command T v * is obtained by multiplying these by the vibration suppression control gains 158 to 165 and adding the results.

【0123】このように、位置検出値(xle から角
度検出値θe を差し引いた相対変位に相当するボールね
じ弾性変形検出値(xne がサーボ系75にフィード
バックされる。このフィードバックは、サーボ系75の
交差周波数に近接した最も不安定な機械共振に対して減
衰を与えるように作用する。また、ボールねじ弾性変形
検出値(xne から角速度検出値(dθ/dt)e
差し引いた相対速度に相当するボールねじ弾性変形速度
検出値(dxn /dt)e がサーボ系75にフィードバ
ックされる。このフィードバックは、相対変位のフィー
ドバックによって不安定化する第2の機械共振に対して
減衰を与えるように作用する。
[0123] Thus, the ball screw elastic deformation detection value corresponding to the relative displacement obtained by subtracting the detected angle value theta e from the position detection value (x l) e (x n ) e are fed back to a servo system 75. This feedback acts to dampen the most unstable mechanical resonance near the crossover frequency of the servo system 75. Further, the ball screw elastic deformation detection value (x n) the angular velocity detection value from e (dθ / dt) ballscrew elastic deformation speed detected value corresponding to the relative velocity obtained by subtracting the e (dx n / dt) e is the servo system 75 To be fed back. This feedback acts to dampen the second mechanical resonance, which is destabilized by the relative displacement feedback.

【0124】サーボ増幅器17におけるプロセッサが図
4に示した振動抑制制御を実施する処理フローチャート
を図6に示す。以下、このフローチャートに従ってプロ
セッサの動作を説明する。
FIG. 6 shows a processing flowchart in which the processor in the servo amplifier 17 executes the vibration suppression control shown in FIG. The operation of the processor will be described below with reference to this flowchart.

【0125】まず、位置検出値(xle 、速度検出値
(dxl /dt)e 、角度検出値θe 、角速度検出値
(dθ/dt)e 、ベッド加速度検出値(αbe 、コ
ラム加速度検出値(αce を読み込み(ステップST
101)、ベッド加速度検出値(αbe に積分器12
2,124によるローパスフィルタ処理を施し、ベッド
速度vb 、ベッド変位xb を算出する(ステップST1
02)。
[0125] First, the position detection value (x l) e, the speed detection value (dx l / dt) e, the angle detection value theta e, the angular velocity detection value (dθ / dt) e, Bed detected acceleration value (α b) e , Column acceleration detection value (α c ) e is read (step ST
101), the bed acceleration detection value (α b ) e to the integrator 12
The low-pass filter process by 2,124 is performed to calculate the bed velocity v b and the bed displacement x b (step ST1).
02).

【0126】次いで、コラム加速度検出値(αce
積分器126,128によるローパスフィルタ処理を施
し、コラム速度vc 、コラム変位xc を算出する(ステ
ップST103)。さらに、ベッド変位xb に1/h
lsa を乗じてベッド回転角度検出値φe を算出するとと
もに、ベッド速度vb に1/hlsa を乗じてベッド回転
角速度検出値(dφ/dt)e を算出する(ステップS
T104)。
Next, the column acceleration detection value (α c ) e is low-pass filtered by the integrators 126 and 128 to calculate the column velocity v c and the column displacement x c (step ST103). Furthermore, the bed displacement xb is 1 / h
The bed rotation angle detection value φ e is calculated by multiplying by lsa , and the bed rotation angular velocity detection value (dφ / dt) e is calculated by multiplying the bed speed v b by 1 / h lsa (step S
T104).

【0127】次いで、コラム変位xc からベッド変位x
b を差し引いた後に1/hbtc を乗じてコラム回転角度
検出値γe を算出し、コラム速度vc からベッド速度v
b を差し引いた後に1/hbtc を乗じてコラム回転角速
度検出値(dγ/dt)e を算出する(ステップST1
05)。また、算出した位置検出値(xle 、角度検
出値θe 、ベッド回転角度検出値φe 及びコラム回転角
度検出値γe から係数L/2π,hbl,hcsを考慮して
ボールねじ弾性変形検出値(xne を算出する(ステ
ップST106)。
Next, the column displacement x c to the bed displacement x
After subtracting b , 1 / h btc is multiplied to calculate the column rotation angle detection value γ e , and the column speed v c is converted to the bed speed v
After subtracting b , 1 / h btc is multiplied to calculate a column rotation angular velocity detection value (dγ / dt) e (step ST1).
05). Further, the calculated position detection value ( xl ) e , angle detection value θ e , bed rotation angle detection value φ e, and column rotation angle detection value γ e are considered in consideration of the coefficients L / 2π, h bl , h cs. The screw elastic deformation detection value (x n ) e is calculated (step ST106).

【0128】また、速度検出値(dxl /dt)e 、角
速度検出値(dθ/dt)e 、ベッド回転角速度検出値
(dφ/dt)e 、コラム回転角速度検出値(dγ/d
t)e から係数L/2π,hbl,hcsを考慮してボール
ねじ弾性変形速度変化検出値(dxn /dt)e を算出
する(ステップST107)。
[0128] The speed detection value (dx l / dt) e, the angular velocity detection value (dθ / dt) e, Bed rotational angular velocity detected value (dφ / dt) e, the column rotation angular velocity detection value (d [gamma] / d
t) coefficients from e L / 2π, h bl, taking into account the h cs is calculated ballscrew elastic deformation rate change detection value (dx n / dt) e (step ST 107).

【0129】次いで、位置検出値(xle 、角度検出
値θe 、角速度検出値(dθ/dt)e 、速度検出値
(dxn /dt)e 、ボールねじ弾性変形検出値(x
ne 、ベッド回転角度検出値φe 、ベッド回転角速度
検出値(dφ/dt)e 、コラム回転角度検出値γe
コラム回転角速度検出値(dγ/dt)e に係数Km0
m8を掛けた後、それらの和をとり振動抑制制御トルク
指令Tv *を算出する(ステップST108)。以上の制
御によって、機械共振は従来の場合に比べてより抑制さ
れ、その結果、サーボ系75の位置ループにおける位置
フィードバックゲインKp 、及び速度ループにおける速
度フィードバックゲインKv をより高くすることができ
る。
Next, the position detection value ( xl ) e , the angle detection value θ e , the angular velocity detection value (dθ / dt) e , the velocity detection value (dx n / dt) e , the ball screw elastic deformation detection value (x
n ) e , bed rotation angle detection value φ e , bed rotation angular velocity detection value (dφ / dt) e , column rotation angle detection value γ e ,
The column rotation angular velocity detection value (dγ / dt) e has a coefficient K m0 ~
After being multiplied by K m8 , the sum of them is calculated to calculate the vibration suppression control torque command T v * (step ST108). By the above control, the mechanical resonance is suppressed more than in the conventional case, and as a result, the position feedback gain K p in the position loop of the servo system 75 and the speed feedback gain K v in the speed loop can be made higher. .

【0130】実施例2.振動抑制制御ゲイン158〜1
65の設定方法について説明する。図2に示した機械系
76を状態方程式で表せば、以下のようになる。 dxm /dt=Amm +bmm …(1) ここで、 xm ={xn ,dxn /dt,θ,dθ/dt,φ,d
φ/dt,γ,dγ/dt}T であり、システム行列Am 、入力ベクトルbm は図7に
示すとおりである。
Example 2. Vibration suppression control gain 158-1
The setting method of 65 will be described. The mechanical system 76 shown in FIG. 2 can be represented by a state equation as follows. dx m / dt = A m x m + b m T m (1) where x m = {x n , dx n / dt, θ, dθ / dt, φ, d
φ / dt, γ, dγ / dt} T , and the system matrix A m and the input vector b m are as shown in FIG. 7.

【0131】図1に示した速度ループの無駄時間要素1
34と0次ホールダ133の動特性を1次のパデ近似で
式(2)のように表す。 (dθ/dt)a ={1/(1+τv s/2)}・dθ/dt …(2) ここで、(dθ/dt)a はパデ近似モデルにおける角
速度検出値である。
Dead time element 1 of the velocity loop shown in FIG.
The dynamic characteristics of the 34th and 0th-order holders 133 are expressed by the first-order Padé approximation as shown in Expression (2). (Dθ / dt) a = {1 / (1 + τ v s / 2)} · dθ / dt (2) where (dθ / dt) a is the angular velocity detection value in the Padé approximation model.

【0132】また、図1に示した位置ループの無駄時間
要素80と0次ホールダ79の動特性を2次のパデ近似
で式(3)のように表す。 (xla ={1/(1+τp s/2+τp 22 /12)}・dθ/dt …(3) ここで、(xla はパデ近似モデルにおける位置検出
値である。
Further, the dynamic characteristics of the dead time element 80 of the position loop and the 0th-order holder 79 shown in FIG. 1 are expressed by the second-order Padé approximation as shown in equation (3). In (x l) a = {1 / (1 + τ p s / 2 + τ p 2 s 2/12)} · dθ / dt ... (3) where the position detection value at (x l) a is Pade approximation model.

【0133】式(1),(2),(3)を用いて、機械
系76の可動部とサーボ系75とを合わせた系の動特性
をを状態方程式で記述すれば、式(4)で示される。 dxp /dt=App +Bpp …(4) ここで、 xp ={xn ,dxn /dt,θ,dθ/dt,φ,d
φ/dt,γ,dγ/dt,(dθ/dt)a ,(x
la ,(xlbT であり、(xlb は式(2)の2次のパデ近似式を状
態空間で表現したときに派生した変数である。
Using equations (1), (2), and (3), the dynamic characteristics of the system in which the movable portion of the mechanical system 76 and the servo system 75 are combined can be described by the equation of state (4). Indicated by. dx p / dt = A p x p + B p u p (4) where x p = {x n , dx n / dt, θ, dθ / dt, φ, d
φ / dt, γ, dγ / dt, (dθ / dt) a , (x
l ) a , ( xl ) b } T , and ( xl ) b is a variable derived when the quadratic Padé approximation formula (2) is expressed in the state space.

【0134】また、 up ={xl *,Tm } である。Further, u p = {x l * , T m }.

【0135】式(4)のシステム行列Ap をモード座標
系で非連成化するため、スペクトル分解すれば式(5)
に示すようになる。 Ap =Ep Λpp -1 …(5) ここで、Λp は固有値の対角行列、Ep はモード行列で
あり、各行列の要素には実数と複素数が混在する。
Since the system matrix A p of the equation (4) is decoupled in the modal coordinate system, the spectrum is decomposed into the equation (5).
As shown in. A p = E p Λ p E p -1 (5) Here, Λ p is a diagonal matrix of eigenvalues, E p is a mode matrix, and real and complex numbers are mixed in the elements of each matrix.

【0136】制御則の実装のため実固有ベクトルを得る
べく、システム行列Ap をブロック対角行列Ap に分解
すれば、式(6)に示すようになる。 Ap =Ebbb -1 …(6) ここで、 Eb =Re {Ep }+Im {Ep } である。ブロック対角行列Ab のブロック対角行列要素
は最大2×2であり、1次系と2次系に非連成化された
ことになる。2次系は1自由度振動系に相当するので、
この非連成化によって振動抑制制御が容易になる。
When the system matrix A p is decomposed into the block diagonal matrix A p in order to obtain the real eigenvectors for implementing the control law, the formula (6) is obtained. A p = E b A b E b -1 (6) Here, E b = Re {E p } + I m {E p }. The maximum number of block diagonal matrix elements of the block diagonal matrix A b is 2 × 2, which means that they are decoupled into a primary system and a secondary system. Since the secondary system is equivalent to the one-degree-of-freedom vibration system
This non-coupling facilitates vibration suppression control.

【0137】左実モード行列Eb -1 により、式(4)の
物理座標系の状態ベクトルxp は、式(7)に示すよう
にモード座標系の状態ベクトルxm に変換でき、 xm =Eb -1p …(7) 式(4)をモード座標で表せば、式(8)に示すように
なる。 dxm /dt=Abm +Bbp …(8) ここで、 Bb =Eb -1p である。
With the left real mode matrix E b -1 , the state vector x p in the physical coordinate system of equation (4) can be converted into the state vector x m in the mode coordinate system as shown in equation (7), and x m = E b -1 x p (7) When the equation (4) is represented by the mode coordinates, the equation (8) is obtained. dx m / dt = A b x m + B b u p ... (8) where a B b = E b -1 B p .

【0138】さらに、非連成化した2次系をモード毎に
回転座標変換する。変換行列Tr として、その次元がA
b と等しい正方のブロック対角行列であって、ブロック
対角要素はAb の相当要素がブロック行列のとき回転角
度θj の回転変換行列、Abの相当要素がスカラー対角
要素のとき1であるものを設定する。ここで、添え字j
は整数であり、θj は式(9)で与えられる。 θj =tan-1{(Ab,jjb,2j+Ab,j+1,jj,2,j+1 )/ (Ab,j+1,jb,2j−Ab,jjb,2,j+1 )}…(9) ここで、Ab 、Bb の下付き添え字j は各行列の要素を
示すものである。
Furthermore, the noncoupling secondary system is subjected to rotational coordinate conversion for each mode. As the transformation matrix T r , its dimension is A
A square block diagonal matrix equal to b , where the block diagonal element is the rotation transformation matrix of the rotation angle θ j when the corresponding element of A b is the block matrix, and 1 when the corresponding element of A b is the scalar diagonal element. Set what is. Where the subscript j
Is an integer, and θ j is given by equation (9). θ j = tan −1 {(A b, jj B b, 2j + A b, j + 1 , j B j, 2, j + 1 ) / (A b, j + 1 , j B b, 2j −A b , jj B b, 2, j + 1 )} (9) Here, the subscript j of A b and B b indicates the element of each matrix.

【0139】この変換行列Tr とEb によってxm をx
v に式(10)によって変換すれば、 xv =(Ebr-1m …(10) xv の第j要素はモータトルクTm に対して機械共振周
波数で位相が90度遅れた速度相当の信号となり、これ
にゲインを掛けてモータトルク指令値を足し込むことで
振動抑制制御ができることになる。例えば、n個の機械
共振を同時に抑制制御するとき、振動抑制制御トルク指
令Tv *は式(11)で与えられる。 Tv *=Σm=1 nsmv,jm …(11) ここで、Ksm(m=1〜n)は機械共振ごとに振動抑制
の度合に応じて設定される振動抑制制御ゲインであり、
v の下付き添え字jmは抑制する機械共振に対応した速
度相当信号の要素番号である。
This transformation matrix T r and E b allows x m to be
If it is converted to v by the equation (10), x v = (E b T r ) −1 x m (10) The j-th element of x v has a phase of 90 degrees at the mechanical resonance frequency with respect to the motor torque T m . A signal corresponding to the delayed speed is obtained, and the vibration suppression control can be performed by multiplying this signal and adding the motor torque command value. For example, when simultaneously suppressing and controlling n mechanical resonances, the vibration suppression control torque command T v * is given by Expression (11). T v * = Σ m = 1 n K sm x v, jm (11) where K sm (m = 1 to n) is a vibration suppression control gain set according to the degree of vibration suppression for each mechanical resonance. And
The subscript jm of x v is the element number of the velocity equivalent signal corresponding to the suppressed mechanical resonance.

【0140】結局、式(10)、式(11)より、物理
座標系の状態量xm と振動抑制制御トルク指令Tv *の関
係が式(12)のように定められる。 Tv *=kt0(xla +Kt1θ+Kt2dθ/dt+Kt3n +Kt4dxn /dt+Kt5φ+Kt6dφ/dt +Kt7γ+Kt8dγ/dt+Kt9dθ/dt …(12) なお、式(12)は機械共振が3の場合を示している。
制御系の実動作においては、式(12)の物理座標系の
状態量を図4に示した検出値(位置検出値(xle
角度検出値θe 、角速度検出値(dθ/dt)e 、ボー
ルねじ弾性変形検出値(xne 、ボールねじ弾性変形
速度検出値(dxn /dt)e 、ベッド回転角度検出値
(φ)e 、ベッド回転角速度検出値(dφ/dt)e
コラム回転角度検出値(γ)e 、コラム回転角速度検出
値(dγ/dt)e )で置き換え、図4に示した振動抑
制制御ゲイン158〜166を式(12)のKt0〜Kt8
によって与える。ただし、振動抑制制御ゲイン159は
t2とKt9との和で与えられる。
After all, from the expressions (10) and (11), the relationship between the state quantity x m of the physical coordinate system and the vibration suppression control torque command T v * is determined as shown in the expression (12). T v * = k t0 (x l ) a + K t1 θ + K t2 dθ / dt + K t3 x n + K t4 dx n / dt + K t5 φ + K t6 dφ / dt + K t7 γ + K t8 dγ / dt + K t9 dθ / dt (12), (12) Expression (12) shows the case where the mechanical resonance is 3.
In the actual operation of the control system, the state quantity of the physical coordinate system of Expression (12) is the detection value (position detection value ( xl ) e ,
Angle detection value θ e , angular velocity detection value (dθ / dt) e , ball screw elastic deformation detection value (x n ) e , ball screw elastic deformation velocity detection value (dx n / dt) e , bed rotation angle detection value (φ ) E , bed rotation angular velocity detection value (dφ / dt) e ,
The column rotation angle detection value (γ) e and the column rotation angular velocity detection value (dγ / dt) e ) are replaced, and the vibration suppression control gains 158 to 166 shown in FIG. 4 are replaced by K t0 to K t8 in the equation (12).
Give by. However, the vibration suppression control gain 159 is given by the sum of K t2 and K t9 .

【0141】以上に述べたブロック対角化モード分離に
基づく振動抑制制御の動作状況をシミュレーションで求
めた結果を図8に示す。図8は位置指令値xl *から位置
検出値(xle までの周波数伝達特性を表している。
図中破線は振動抑制制御がないときのもので、無次元周
波数2付近で機械共振R1のためにゲインが大きくなっ
ている。この機械共振R1のみを抑制するように振動抑
制制御した結果を実線で示している。機械共振R1のゲ
インが軽減され、位相の変化が緩やかになって安定化で
きていることがわかる。これに対して、機械共振R0、
R2はほとんど変化していない。機械共振R0、R2は
機械共振R1にかなり接近しているにもかかわらず、機
械共振R1のみが選択的に安定化され、この実施例にお
ける振動抑制制御の有効性が確認できる。
FIG. 8 shows a result obtained by simulating the operation state of the vibration suppression control based on the block diagonalization mode separation described above. FIG. 8 shows frequency transfer characteristics from the position command value x l * to the position detection value (x l ) e .
The broken line in the figure is when the vibration suppression control is not performed, and the gain is large near the dimensionless frequency 2 due to the mechanical resonance R1. The solid line shows the result of the vibration suppression control so as to suppress only the mechanical resonance R1. It can be seen that the gain of the mechanical resonance R1 is reduced, and the phase change is moderated and stabilized. On the other hand, mechanical resonance R0,
R2 has hardly changed. Although the mechanical resonances R0 and R2 are very close to the mechanical resonance R1, only the mechanical resonance R1 is selectively stabilized, and the effectiveness of the vibration suppression control in this embodiment can be confirmed.

【0142】実施例3.図9はこの発明の第3の実施例
による位置決め装置における数値制御装置のプロセッサ
の動作を示すフローチャートである。以下、上記したモ
ード制御の制御ゲインを設定する数値制御装置8の動作
について述べる。
Example 3. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the processor of the numerical controller in the positioning system according to the third embodiment of the present invention. The operation of the numerical controller 8 for setting the control gain of the above mode control will be described below.

【0143】まず、機械系76の質量に関する係数要素
86,90,99における定数1/J,Jt /Jms ,
d 、剛性に関する係数要素93,97,102,11
2,104,106,110における定数Kn ,a1
3 ,a5 ,a7 ,a9 ,a11、減衰に関する係数要素
94,98,103,113,105,107,111
における定数cn ,a1 ,a4 ,a6 ,a8 ,a10,a
12、幾何学的形状に関する係数要素95,96,89,
114,115における定数hb ,hn ,L/2π,h
b1,hcsなどが操作盤345(図32)から入力される
(ステップST201)。すると、数値制御装置8のプ
ロセッサは、式(5)、式(7)、式(8)に基づいて
b ,Bb ,Eb-1 ,θJ を算出する(ステップST2
02)。
First, the constants 1 / J, J t / Jms, and the coefficient factors 86, 90, and 99 relating to the mass of the mechanical system 76,
I d , coefficient element 93, 97, 102, 11 relating to rigidity
2, 104, 106, 110 constant K n , a 1 ,
a 3 , a 5 , a 7 , a 9 , a 11 and coefficient elements 94, 98, 103, 113, 105, 107, 111 related to damping
Constants c n , a 1 , a 4 , a 6 , a 8 , a 10 , a
12 , coefficient elements 95, 96, 89 related to geometric shapes
The constants h b , h n , L / 2π, h at 114 and 115
b1 , h cs, etc. are input from the operation panel 345 (FIG. 32) (step ST201). Then, the processor of the numerical controller 8 calculates A b , B b , E b-1 , and θ J based on the equations (5), (7), and (8) (step ST2).
02).

【0144】次いで、機械共振周波数と振動モードを操
作盤345のディスプレイ300に表示し、振動モード
(機械共振)に対して、例えば機械共振周波数が低い方
から順番に番号を付す。使用者が抑制したい機械共振の
番号mを操作盤345から入力すると(ステップST2
03)、振動抑制制御の対象となる機械共振が設定され
る。設定された振動モードのモード座標での速度相当状
態量xvjに関して、モータトルクTm からの周波数伝達
特性(周波数応答)をボード線図でディスプレイ300
に表示する(ステップST204)。
Next, the machine resonance frequency and the vibration mode are displayed on the display 300 of the operation panel 345, and the vibration mode (machine resonance) is numbered, for example, in the order from the lowest machine resonance frequency. When the user inputs the machine resonance number m to be suppressed from the operation panel 345 (step ST2
03), the mechanical resonance that is the target of the vibration suppression control is set. Regarding the speed equivalent state quantity x vj in the mode coordinates of the set vibration mode, the frequency transfer characteristic (frequency response) from the motor torque T m is displayed on the Bode diagram 300.
Is displayed (step ST204).

【0145】ボード線図において、ループゲイン(振動
抑制制御効果のゲイン)が0dBとなる直線を表示す
る。使用者は、所望の抑制の度合と周波数伝達特性とか
ら定まるループゲインを操作盤345から入力する(ス
テップST205)。すると、数値制御装置8のプロセ
ッサは、指定されたループゲインから振動抑制制御ゲイ
ンKsmを決定する(ステップST206)。
In the Bode diagram, a straight line where the loop gain (gain of the vibration suppression control effect) is 0 dB is displayed. The user inputs a loop gain determined from the desired degree of suppression and the frequency transfer characteristic from the operation panel 345 (step ST205). Then, the processor of the numerical controller 8 determines the vibration suppression control gain K sm from the designated loop gain (step ST206).

【0146】さらに、他の機械共振も振動抑制制御する
か否かをディスプレイ300に表示する(ステップST
207)。使用者は、それに応じて操作盤345からY
es/Noを入力する。「Yes」が入力されると、ス
テップST203に戻る。「No」であれば、振動抑制
制御ゲインKsmをサーボ増幅器17に転送する(ステッ
プST208)。以上のようにして、振動抑制制御器7
8における振動抑制制御ゲインKsmを操作盤345から
設定することができる。
Further, it is displayed on the display 300 whether or not the vibration suppression control is performed for other mechanical resonances (step ST.
207). The user responds to Y from the operation panel 345 accordingly.
Enter es / No. When "Yes" is input, the process returns to step ST203. If “No”, the vibration suppression control gain K sm is transferred to the servo amplifier 17 (step ST208). As described above, the vibration suppression controller 7
The vibration suppression control gain K sm in 8 can be set from the operation panel 345.

【0147】なお、数値制御装置8のプロセッサには、
例えばモトローラ社の68030などを使用することが
できる。このプロセッサの能力はこの実施例の計算を十
分実行できるものであり、この実施例による位置決め装
置を実現するために、高能力プロセッサを採用する必要
はない。また、ここでは第1の実施例又は第2の実施例
に示した制御を実行する数値制御装置8に適用されるも
のについて述べたが、後述する第6の実施例における相
対変位・相対速度フィードバックに基づく振動抑制制御
器についても適用可能である。
The processor of the numerical control device 8 includes
For example, 68030 manufactured by Motorola, Inc. can be used. The power of this processor is sufficient to perform the calculations of this embodiment, and it is not necessary to employ a high-performance processor to implement the positioning device according to this embodiment. Further, here, the one applied to the numerical controller 8 for executing the control shown in the first embodiment or the second embodiment has been described, but the relative displacement / relative velocity feedback in the sixth embodiment described later is described. It is also applicable to the vibration suppression controller based on.

【0148】実施例4.図10はこの発明の第4の実施
例による位置決め装置による振動抑制制御ゲインKsm
自動設定動作及び機械系の自動診断動作を実行する位置
決め装置の動作を示すフローチャートである。上記した
第3の実施例では、使用者が対話的に振動抑制制御ゲイ
ンKsmを入力する場合について説明したが、この実施例
の位置決め装置は、機械系76の振動特性を測定し、機
械系76の異常を診断するとともに、振動抑制制御器7
8における振動抑制制御ゲインKsmを自動設定するよう
に構成されている。
Example 4. FIG. 10 is a flow chart showing the operation of the positioning device which executes the automatic setting operation of the vibration suppression control gain K sm and the automatic diagnosis operation of the mechanical system by the positioning device according to the fourth embodiment of the present invention. In the above-described third embodiment, the case where the user interactively inputs the vibration suppression control gain K sm has been described, but the positioning device of this embodiment measures the vibration characteristics of the mechanical system 76 to determine the mechanical system. Diagnosis of the abnormality of 76 and vibration suppression controller 7
The vibration suppression control gain K sm in 8 is automatically set.

【0149】この実施例による装置構成は、図32、図
33及び図35に示す構成と同様であり、また、図1に
示す制御系を含んでいる。そして、この場合には、数値
制御装置8は、以下の処理を行うゲイン設定部を有する
ものとなっている。
The apparatus configuration according to this embodiment is similar to that shown in FIGS. 32, 33 and 35, and includes the control system shown in FIG. In this case, the numerical control device 8 has a gain setting unit that performs the following processing.

【0150】まず、使用者は、駆動軸X,Y,Zの選択
や加振周波数範囲の指定などの定数を数値制御装置8の
操作盤345から入力する(ステップST301)。数
値制御装置8のゲイン設定部は、使用者の入力に従って
サーボ増幅器17に加振信号を出力して、機械系76を
加振する。そして、位置検出器21や回転角度検出器7
の検出信号及びモータ駆動電流をサーボ増幅器17を介
して取り込む(ステップST302)。
First, the user inputs constants such as selection of the drive axes X, Y, Z and designation of the vibration frequency range from the operation panel 345 of the numerical controller 8 (step ST301). The gain setting unit of the numerical controller 8 outputs a vibration signal to the servo amplifier 17 according to a user's input to vibrate the mechanical system 76. Then, the position detector 21 and the rotation angle detector 7
The detection signal and the motor drive current are fetched via the servo amplifier 17 (step ST302).

【0151】ここで、数値制御装置8からサーボ増幅器
17に与えられる加振信号は、例えば周波数が10Hz
/minで増える正弦波を1Hzから1kHzまで与え
るものであってもよいし、また、周波数帯域が1Hzか
ら1kHzの白色雑音であってもよい。また、この加振
信号を位置指令値xl *として与えることができ、速度指
令(dθ/dt)* やモータトルク指令Tm *に加算する
ように与えてもよい。さらに、加振に際して位置ループ
や速度ループを開閉して機械系76とサーボ系75の相
互作用を調べることもできる。検出信号及びモータ駆動
電流は、数値制御装置8において、一定時間分収録され
る。
Here, the vibration signal supplied from the numerical controller 8 to the servo amplifier 17 has a frequency of 10 Hz, for example.
The sine wave increasing at 1 / min may be given from 1 Hz to 1 kHz, or white noise having a frequency band of 1 Hz to 1 kHz may be used. Further, this vibration signal can be given as the position command value x l * , and may be given so as to be added to the speed command (dθ / dt) * and the motor torque command T m * . Further, it is possible to examine the interaction between the mechanical system 76 and the servo system 75 by opening and closing the position loop and the velocity loop during the vibration. The detection signal and the motor drive current are recorded in the numerical controller 8 for a certain period of time.

【0152】次いで、数値制御装置8のゲイン設定部
は、加振信号と収録データとから周波数伝達特性を求
め、この周波数伝達特性から機械系76の固有振動数、
減衰比、固有モード等を同定する(ステップST30
3)。同定した固有振動数が設計許容値を下回った場
合、その固有振動数に係る機械系の部位に異常があると
判定する(ステップST304)。その内容を数値制御
装置8内に保存したデータベースと照合して想定される
原因とともにディスプレイ300に表示する。このよう
な診断結果を表示した後、処理の継続若しくは中止の入
力をディスプレイ300の表示によって使用者に求める
(ステップST305)。使用者は継続若しくは中止を
操作盤345から入力する。
Next, the gain setting section of the numerical controller 8 obtains the frequency transfer characteristic from the vibration signal and the recorded data, and from the frequency transfer characteristic, the natural frequency of the mechanical system 76,
The damping ratio, eigenmode, etc. are identified (step ST30).
3). When the identified natural frequency is below the design allowable value, it is determined that there is an abnormality in the part of the mechanical system related to the natural frequency (step ST304). The contents are collated with a database stored in the numerical control device 8 and displayed on the display 300 together with possible causes. After displaying such a diagnosis result, the user is prompted to input to continue or cancel the process by displaying the display 300 (step ST305). The user inputs continuation or cancellation from the operation panel 345.

【0153】中止が入力された場合はそのまま処理を終
了し、継続が入力された場合は、ステップST303で
求めた伝達特性、固有振動数、固有モードからモデルを
同定し、例えば第3の実施例に示したような方法で制御
系を設定する(ステップST306)。なお、白色雑音
で加振した場合にはARモデルなどの時間領域でのデー
タ処理によって固有振動数、固有モード、モデルの同定
を行なうことができる。
When the stop is input, the process is terminated as it is, and when the continuation is input, the model is identified from the transfer characteristic, the natural frequency, and the natural mode obtained in step ST303. For example, the third embodiment. The control system is set by the method shown in (step ST306). In addition, when it is excited by white noise, the natural frequency, the natural mode, and the model can be identified by the data processing in the time domain such as the AR model.

【0154】実施例5.図11はこの発明の第5の実施
例による位置決め装置における振動検出器の機械系76
への取付状態を示したものである。コラム2とベッド4
はX方向の左右対称断面(YZ面内)で示されるている
が、コラム2とベッド4は鋳物の箱形構造体であるため
図に示すように中空構造となっている。図において、1
74はコラム2に内側から取り付けられた振動検出器、
167は振動検出器174の信号ケーブル、168はベ
ッド4に内側取り付けられた振動検出器、169は振動
検出器168の信号ケーブルである。
Example 5. FIG. 11 is a mechanical system 76 of the vibration detector in the positioning device according to the fifth embodiment of the present invention.
It shows the state of attachment to. Column 2 and bed 4
Is shown in a left-right symmetrical section (in the YZ plane) in the X direction, but since the column 2 and the bed 4 are cast box-shaped structures, they have a hollow structure as shown in the figure. In the figure, 1
74 is a vibration detector attached to the column 2 from the inside,
Reference numeral 167 is a signal cable of the vibration detector 174, 168 is a vibration detector mounted inside the bed 4, and 169 is a signal cable of the vibration detector 168.

【0155】次に動作について説明する。ベッド4の内
側には、リブ170が配置されているが、これらのリブ
170には穴が設けられている。信号ケーブル169は
各穴を通り、ベッド後面の穴171からベッド4を出て
サーボ増幅器17に接続される。同様に、コラム2の内
側にはリブ172が配置されているが、これらのリブ1
72に穴が設けられている。そして、信号ケーブル16
7は各穴を通り、コラム2の後面の穴173からコラム
2を出てサーボ増幅器17に接続される。
Next, the operation will be described. Although ribs 170 are arranged inside the bed 4, holes are formed in these ribs 170. The signal cable 169 passes through each hole, exits the bed 4 from the hole 171 on the rear surface of the bed, and is connected to the servo amplifier 17. Similarly, although ribs 172 are arranged inside the column 2, these ribs 1
A hole is provided at 72. And the signal cable 16
7 passes through each hole, exits the column 2 from the hole 173 on the rear surface of the column 2, and is connected to the servo amplifier 17.

【0156】そして、サーボ増幅器17のプロセッサ
は、第1の実施例で説明した動作を実行し、位置決め処
理を行う。この場合には、特に、振動検出器とその信号
ケーブルが構造の内側に配置されているので、外部から
の接触や衝撃を少なくすることができ、信号ケーブル1
67,169の断線や振動検出器174,168の許容
加速度オーバによる故障などを防止することができる。
さらに、振動検出器174,168が非可動部に配置さ
れているので、従来例の図41に示したように可動部に
振動検出器を配置した装置に比べて、ケーブルの移動が
ない分、耐ノイズ性能や信頼性が向上する特徴がある。
Then, the processor of the servo amplifier 17 executes the operation described in the first embodiment and performs the positioning process. In this case, in particular, since the vibration detector and its signal cable are arranged inside the structure, it is possible to reduce external contact and impact, and thus the signal cable 1
It is possible to prevent disconnection of 67 and 169 and failure of the vibration detectors 174 and 168 due to excess of allowable acceleration.
Further, since the vibration detectors 174 and 168 are arranged in the non-movable part, compared with the device in which the vibration detector is arranged in the movable part as shown in FIG. It is characterized by improved noise resistance and reliability.

【0157】実施例6.図12はこの発明の第6の実施
例による位置決め装置における振動抑制制御器を示すブ
ロック線図である。第1の実施例、第2の実施例、第3
の実施例では振動検出器を用いて振動抑制制御を行なっ
ているが、振動検出器を用いることなく位置検出器21
とサーボモータ6のモータ軸に取りつけられた回転角度
検出器7のみを用いて振動抑制制御することも可能であ
る。この実施例による位置決め装置は、そのような振動
抑制制御器を用いたものであり、図1に示した振動検出
器系77を省略し、振動抑制制御器78の内部構成を変
更したものである。
Example 6. FIG. 12 is a block diagram showing a vibration suppression controller in a positioning device according to a sixth embodiment of the present invention. 1st Example, 2nd Example, 3rd
In this embodiment, the vibration detector is used to perform the vibration suppression control, but the position detector 21 is not used.
It is also possible to perform vibration suppression control using only the rotation angle detector 7 attached to the motor shaft of the servo motor 6. The positioning apparatus according to this embodiment uses such a vibration suppression controller, omits the vibration detector system 77 shown in FIG. 1, and changes the internal configuration of the vibration suppression controller 78. .

【0158】図12において、xr は位置検出値(x
le から角度検出値θe を差し引いた相対変位、vr
は機械可動部の位置検出値の時間変化率dxl /dtか
らモータ軸の回転角度検出値(dθ/dt)e を差し引
いた相対速度、181は相対変位xr に相対変位フィー
ドバックゲインKrdをかける相対変位フィードバックゲ
イン乗算器、180は相対速度vr に相対速度フィード
バックゲインKrvをかける相対速度フィードバックゲイ
ン乗算器、Tvrv は相対速度vr に相対速度フィードバ
ックゲインKrvが掛けられたものである相対速度制御ト
ルク、Tvrd は相対変位xr に相対変位フィードバック
ゲインKrdが掛けられたものである相対変位制御トル
ク、Tvr * はこの場合の振動抑制制御器の出力である振
動抑制制御トルク指令である。
In FIG. 12, x r is the position detection value (x
l ) relative displacement obtained by subtracting the detected angle value θ e from e , v r
Is a relative speed obtained by subtracting the rotational angle detection value (dθ / dt) e of the motor shaft from the time change rate dx l / dt of the position detection value of the machine movable part, and 181 is the relative displacement feedback gain K rd in the relative displacement x r. relative displacement feedback gain multiplier multiplying, 180 relative velocity v relative velocity feedback gain multiplier multiplying the relative velocity feedback gain K rv to r, T VRV intended to relative velocity feedback gain K rv is subjected to the relative velocity v r A certain relative speed control torque, T vrd is a relative displacement control torque that is the relative displacement x r multiplied by the relative displacement feedback gain K rd , and T vr * is the vibration suppression control that is the output of the vibration suppression controller in this case. It is a torque command.

【0159】次に動作について説明する。図13は、サ
ーボ増幅器17のプロセッサが実行する振動抑制制御の
処理フローチャートである。プロセッサが処理する信号
は、物理量が位置、角度検出器やA−D変換器の分解能
を介して量子化された値であるため、ここでは、中括弧
“{}”を付して物理量と区別して表している。また、
振動抑制制御を実施する処理ルーチンは速度ループ処理
と同期した一定の時間間隔で繰り返し実行されるので、
実行時点を、現時刻の処理をn回目として中括弧の下付
き添え字で表示している。
Next, the operation will be described. FIG. 13 is a processing flowchart of the vibration suppression control executed by the processor of the servo amplifier 17. The signal processed by the processor is a value in which the physical quantity is quantized through the position, the resolution of the angle detector and the A / D converter, so here, the curly brackets “{}” are added to distinguish it from the physical quantity. It is shown separately. Also,
Since the processing routine that implements the vibration suppression control is repeatedly executed at fixed time intervals in synchronization with the speed loop processing,
The execution time is indicated by a subscript in curly braces, assuming that the process at the current time is the nth time.

【0160】機械系76に取り付けられている位置検出
器21及び回転角度検出器7から振動抑制制御器すなわ
ちサーボ増幅器17のプロセッサには対して、回転角度
θ、各速度検出値(dθ/dt)、位置検出値(xl
e 及び位置検出値の時間変化率dxl /dtが供給され
る。まず、サーボ増幅器17のプロセッサは、位置検出
値{(xlen を読み込み(ステップST40
1)、角度検出値{θen を読み込む(ステップST
402)。次いで、今回読み込んだ位置検出値{(x
len から前回読み込んだ位置検出値{(xl
en-1 を差し引いて時間変化率{(dxl /dt)
en を算出し(ステップST403)、今回読み込ん
だ角度検出値{θen から前回読み込んだ角度検出値
{θen-1 を差し引いて角速度検出値{(dθ/d
t)en を算出する(ステップST404)。
From the position detector 21 and the rotation angle detector 7 attached to the mechanical system 76 to the vibration suppression controller, that is, the processor of the servo amplifier 17, the rotation angle θ and each speed detection value (dθ / dt). , Position detection value ( xl )
e and the time change rate dx l / dt of the position detection value are supplied. First, the processor of the servo amplifier 17 reads the position detection value {(x l ) e } n (step ST40
1), the detected angle value {θ e } n is read (step ST
402). Next, the position detection value {(x
l ) e } The position detection value previously read from n {(x l )
e } n-1 is subtracted and the rate of change over time {(dx l / dt)
calculates e} n (step ST 403), read the detected angle value currently {theta e} angle detection value previously read from ne} angular velocity detection value by subtracting n-1 {(dθ / d
t) e } n is calculated (step ST404).

【0161】さらに、位置検出値{(xlen から
ボールねじリードの量子化換算値L’を乗じた角度検出
値{θen を差し引いて相対変位{xrn を算出し
(ステップST405)、位置検出値の時間変化率
{(dxl /dt)en から量子化換算値L’を乗じ
た角速度検出値{(dθ/dt)en を差し引いて相
対速度{vrn を算出する(ステップST406)。
Further, the relative displacement {x r } n is calculated by subtracting the angle detection value {θ e } n obtained by multiplying the position detection value {(x l ) e } n by the quantized conversion value L'of the ball screw lead. (step ST 405), the relative speed by subtracting the time rate of change of the position detection value {(dx l / dt) e } angular velocity detection value obtained by multiplying the quantized converted value L 'from n {(dθ / dt) e } n calculating a {v r} n (step ST 406).

【0162】次いで、相対変位{xrn に量子化換算
した相対変位フィードバックゲインKrd’を乗じて相対
変位制御トルク{Tvrdn を算出し(ステップST4
07)、相対速度{vrn に量子化換算した相対変位
フィードバックゲインKrv’を乗じて相対速度制御トル
ク{Tvrvn を算出する(ステップST408)。
Then, the relative displacement {x r } n is multiplied by the quantized relative displacement feedback gain K rd 'to calculate the relative displacement control torque {T vrd } n (step ST4).
07), calculates the relative velocity {v r} relative speed control torque {T VRV} is multiplied by the relative displacement feedback gain K rv 'converted quantized n n (step ST 408).

【0163】また、相対変位制御トルク{Tvrdn
相対速度制御トルク{Tvrvn とを加算して振動抑制
制御トルク指令{Tvr *n を算出する(ステップST
409)。サーボ増幅器17のプロセッサすなわち振動
抑制制御器は、振動抑制制御トルク指令{Tvr *n
サーボ系75に出力する。サーボ系75では、振動抑制
制御トルク指令{Tvr *n とサーボトルク指令Tms *
とが加算されてモータトルク指令Tm *が算出される。そ
して、トルク生成手段196は、サーボモータ6に相当
トルクを発生させる電流制御を行なう。以上の制御によ
って、機械系76の振動が抑制される。
Further, the relative displacement control torque {T vrd } n and the relative speed control torque {T vrv } n are added to calculate the vibration suppression control torque command {T vr * } n (step ST
409). The processor of the servo amplifier 17, that is, the vibration suppression controller outputs the vibration suppression control torque command {T vr * } n to the servo system 75. In the servo system 75, the vibration suppression control torque command {T vr * } n and the servo torque command T ms *
And are added to calculate the motor torque command T m * . Then, the torque generation means 196 performs current control for causing the servo motor 6 to generate a corresponding torque. By the above control, the vibration of the mechanical system 76 is suppressed.

【0164】この実施例に基づいた振動抑制制御の実験
を行なった結果を図14に示す。図14は位置指令値x
l *から位置検出値(xle までの周波数伝達特性を表
している。振動抑制制御がないときの伝達特性を破線
で、振動抑制制御したときの伝達特性を実線で示してい
る。図14に示すように振動抑制制御によって機械共振
R1のゲインが約10dB軽減され、機械共振R2のゲ
インが約5dB軽減されている。すなわち、この実施例
における振動抑制制御の有効性が確認できる。
FIG. 14 shows the result of an experiment of vibration suppression control based on this embodiment. FIG. 14 shows the position command value x
It represents the frequency transfer characteristics from l * to the position detection value ( xl ) e . A broken line shows a transfer characteristic without vibration suppression control, and a solid line shows a transfer characteristic with vibration suppression control. As shown in FIG. 14, the vibration suppression control reduces the gain of the mechanical resonance R1 by about 10 dB and reduces the gain of the mechanical resonance R2 by about 5 dB. That is, the effectiveness of the vibration suppression control in this example can be confirmed.

【0165】実施例7.図15は、この発明の第7の実
施例による位置決め装置におけるサーボ増幅器17のプ
ロセッサが実施する振動抑制制御の他の例を示すフロー
チャートである。すなわち、図15は第6の実施例とは
異なる振動抑制制御器の動作を示すフローチャート図で
ある。
Example 7. FIG. 15 is a flow chart showing another example of the vibration suppression control executed by the processor of the servo amplifier 17 in the positioning device according to the seventh embodiment of the present invention. That is, FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the vibration suppression controller different from that of the sixth embodiment.

【0166】まず、サーボ増幅器17のプロセッサは、
位置検出値{(xlen 、角度検出値{θen
読み込む(ステップST501,ST502)。次い
で、この場合には、位置検出値{(xlen からボ
ールねじリードの量子化換算値Lを乗じた角度検出値
{θen を読み込む。さらに、位置検出値{(xl
en からボールねじリードの量子化換算値L’を乗じ
た角度検出値{θen を差し引いて相対変位{xr
n を算出する(ステップST503)。このようにして
算出した現時刻の相対変位{xrn から前回算出した
相対変位{xrn- 1 を差し引いて相対速度{vrn
を算出する(ステップS504)。
First, the processor of the servo amplifier 17
Position detection value {(x l) e} n , reads the detected angle value {θ e} n (step ST 501, ST 502). Next, in this case, the detected angle value {θ e } n obtained by multiplying the detected position value {(x l ) e } n by the quantized conversion value L of the ball screw lead is read. Furthermore, the position detection value {(x l )
Relative displacement {x r } by subtracting the angle detection value {θ e } n obtained by multiplying the quantized conversion value L'of the ball screw lead from e } n
n is calculated (step ST503). The relative velocity {v r } n is obtained by subtracting the previously calculated relative displacement {x r } n- 1 from the current time relative displacement {x r } n thus calculated.
Is calculated (step S504).

【0167】以下、ステップST505〜ステップST
508で、図16におけるステップST407〜ST4
10と同様にして、振動抑制制御トルク指令{Tvr *
n 算出してこれをサーボ系75に出力する。
Hereinafter, step ST505 to step ST
508, steps ST407 to ST4 in FIG.
Similarly to 10, the vibration suppression control torque command {T vr * }
n is calculated and output to the servo system 75.

【0168】この実施例を第6の実施例と比較すると、
相対変位{xrn-1 を格納するメモリが増えるものの
処理手順が2ステップ少なくなる利点がある。
Comparing this embodiment with the sixth embodiment,
Although the memory for storing the relative displacement {x r } n-1 is increased, there is an advantage that the processing procedure is reduced by 2 steps.

【0169】実施例8.図16は、この発明の第8の実
施例による位置決め装置における振動抑制制御器78を
示すブロック図であり、図において、図12における参
照符号と同一の符号は同一若しくは同様な構成要素を表
しており、187はハイパスフィルタ(フィルタ手
段)、Tvrh *は低周波数帯域を濾波した振動抑制制御ト
ルクである。この実施例による振動抑制制御器78は、
第7の実施例におけるものにハイパスフィルタ187を
さらに追加したものに相当する。
Example 8. FIG. 16 is a block diagram showing a vibration suppression controller 78 in a positioning device according to an eighth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 12 represent the same or similar components. 187 is a high pass filter (filter means), and T vrh * is a vibration suppression control torque that filters a low frequency band. The vibration suppression controller 78 according to this embodiment is
This corresponds to the one in the seventh embodiment to which a high-pass filter 187 is further added.

【0170】図16に示すように、ハイパスフィルタ1
87は、ラプラス演算子sを用いて次式で表わされる伝
達特性を有している。 Gh (s)=τh s/(τh s+1) …(13) 一方、サンプル周期をTとすれば、双一次変換は次式と
なり、 s=2(1−z-1)/T(1+z-1) …(14) 式(13)に式(14)を代入すれと、離散系でのハイ
パスフィルタの伝達特性Gh (z)は次式で与えられ
る。 Gh (z)=2τh (1−z-1)/(2τh +T) {1−(2τh −T)z-1/(2τh +T)}…(15)
As shown in FIG. 16, the high pass filter 1
87 has a transfer characteristic represented by the following equation using the Laplace operator s. G h (s) = τ h s / (τ h s + 1) (13) On the other hand, assuming that the sampling period is T, the bilinear transformation becomes the following equation: s = 2 (1-z −1 ) / T ( 1 + z −1 ) (14) When the equation (14) is substituted into the equation (13), the transfer characteristic G h (z) of the high-pass filter in the discrete system is given by the following equation. G h (z) = 2τ h (1-z -1) / (2τ h + T) {1- (2τ h -T) z -1 / (2τ h + T)} ... (15)

【0171】上式(15)をブロック図で表わすと図1
7のようになる。図17において、601は振動抑制制
御トルク指令{Tvr *n にゲイン{2τh ・2b1
(2τh +T)}を掛けるゲイン乗算器、{X_1}n
はこのゲイン乗算器601の出力、602は{XS_
0}n を前回の処理ルーチンでの値{XS_0}n-1
する変換器、604は{XS_0}n-1 を2-b2 倍する
ゲイン乗算器、605はゲイン乗算器604の出力{X
_TM}n にゲイン{(2τh −T)・2b2/(2τh
+T)}を掛けるゲイン乗算器、603は上記{XS_
0}n-1 から{XF_1}n を引いたものを2-b1 倍し
て{Tvrh *n を出力するゲイン乗算器である。また、
{XS_0}n 及び{XF_1}n はゲイン乗算器60
1の出力{X_1}n とゲイン乗算器605の出力の和
である。
FIG. 1 is a block diagram showing the above equation (15).
It becomes like 7. In FIG. 17, reference numeral 601 denotes a vibration suppression control torque command {T vr * } n with a gain of {2τ h · 2 b1 /
A gain multiplier that multiplies (2τ h + T)}, {X_1} n
Is the output of this gain multiplier 601, and 602 is {XS_
0} n is a converter that makes the value {XS_0} n-1 in the previous processing routine, 604 is a gain multiplier that multiplies {XS_0} n-1 by 2 -b2 , and 605 is the output of the gain multiplier 604 {X
_TM} n has gain {(2τ h −T) · 2 b2 / (2τ h
+ T)} for multiplying the gain multiplier 603 by the above {XS_
This is a gain multiplier that outputs {T vrh * } n by multiplying 0} n-1 by subtracting {XF_1} n by 2 -b1 . Also,
{XS_0} n and {XF_1} n are gain multipliers 60
1 is the sum of the output of {X_1} n and the output of the gain multiplier 605.

【0172】次に動作について説明する。図18は、サ
ーボ増幅器17のプロセッサが実行するハイパスフィル
タ187の処理を示すフローチャートであり、図17に
示したブロック図の演算を実行するものである。初め
に、図12ないし図15の処理の結果生成された振動抑
制制御トルク{Tvr *n を読み込む(ステップST7
01)。そして、この振動抑制制御トルク指令{T
vr *n にゲイン{2τh ・2b1/(2τh +T)}を
掛けて{X_1}n を算出する(ステップST70
2)。次に、{XS_0}n-1 を2-b2 倍して{X_T
M}n を算出する(ステップST703)。さらに、
{X_TM}n にゲイン{(2τh −T)・2b2/(2
τh +T)}を掛けて、これに{X_1}n を足して
{XF_1}n を算出する(ステップST704)。そ
して、{XS_0}n-1 から{XF_1}n を引き、2
-b1 倍して{Tvrh *n を算出する(ステップST70
5)。{XF_1}n を{XS_0}n に保存して(ス
テップST706)、{Tvrh *n を電流ループに出力
する(ステップST707)。
Next, the operation will be described. FIG. 18 is a flowchart showing the processing of the high-pass filter 187 executed by the processor of the servo amplifier 17, which executes the operation of the block diagram shown in FIG. First, the vibration suppression control torque {T vr * } n generated as a result of the processing of FIGS. 12 to 15 is read (step ST7).
01). Then, this vibration suppression control torque command {T
vr * } n is multiplied by the gain {2τ h · 2 b1 / (2τ h + T)} to calculate {X_1} n (step ST70).
2). Next, {XS_0} n-1 is multiplied by 2 -b2 and {X_T
M} n is calculated (step ST703). further,
To {X_TM} n gain {(2τ h -T) · 2 b2 / (2
τ h + T)} and {X_1} n are added to this to calculate {XF_1} n (step ST704). Then, pull the {XF_1} n from {XS_0} n-1, 2
Multiply by -b1 to calculate {T vrh * } n (step ST70)
5). {XF_1} n is stored in {XS_0} n (step ST706), and {T vrh * } n is output to the current loop (step ST707).

【0173】ハイパスフィルタ187を上記のように構
成し、Tvr * からTvrh *までの伝達特性を実験で求めた
結果を図19に示す。横軸は1/τh で正規化した無次
元周波数である。デジタルのプロセッサにより離散系で
実装したが、式(13)に示した元の連続系の伝達特性
が得られている。すなわち、折点周波数1/τh でゲイ
ンが−3dBであり、位相は45度進んでいる。折点周
波数より低い周波数では、20dB/decの傾きでゲ
インが下がり、低周波の信号を除去する。たとえば、無
次元周波数が0.1では、ゲインは−20dBとなる。
また、折れ点周波数より高い周波数では、ゲインはほぼ
0dBとなり、入力信号をそのまま伝える。
The high-pass filter 187 configured as described above and the transfer characteristics from T vr * to T vrh * obtained by experiment are shown in FIG. The horizontal axis is the dimensionless frequency normalized by 1 / τ h . Although implemented in a discrete system by a digital processor, the original continuous system transfer characteristic shown in Expression (13) is obtained. That is, the gain is -3 dB at the corner frequency 1 / τ h , and the phase is advanced by 45 degrees. At a frequency lower than the break frequency, the gain is reduced with a slope of 20 dB / dec, and the low frequency signal is removed. For example, when the dimensionless frequency is 0.1, the gain is -20 dB.
At a frequency higher than the break point frequency, the gain is almost 0 dB, and the input signal is transmitted as it is.

【0174】次にこの実施例の作用及び効果について説
明する。前述の第6及び第7の実施例の振動抑制制御に
おいて、すなわち、この実施例の要件であるハイパスフ
ィルターを用いない場合、位置検出値値(xleからト
ルク指令値Tm *へのゲインは、次式で与えられる。 Gld=(Tm *)/(Xle =−(L/2π)Kpv +Krd …(16) 一方、角度検出値(θ)e からトルク指令値(Tm *)へ
のゲインは、次式で与えられる。 Ged=(Tm *)/(θ)e =−Krd …(17) 位置検出値からトルク指令値へのゲインと角度検出値か
らトルク指令値へのゲインとの比は、式(16)、式
(17)より、次のようになる。 Ged/Gld=−Krd/{Krd−(L/2π)Kpv } …(18)
Next, the operation and effect of this embodiment will be described. In the vibration suppression control of the sixth and seventh embodiments described above, that is, when the high-pass filter, which is a requirement of this embodiment, is not used, the detected position value ( xl ) e is changed to the torque command value T m * . The gain is given by the following equation. G ld = (T m * ) / (X l ) e =-(L / 2π) K p K v + K rd (16) On the other hand, from the angle detection value (θ) e to the torque command value (T m * ) The gain of is given by the following equation. G ed = (T m * ) / (θ) e = −K rd (17) The ratio between the gain from the position detection value to the torque command value and the gain from the angle detection value to the torque command value is expressed by equation (16). ), From equation (17): G ed / G ld = −K rd / {K rd − (L / 2π) K p K v } (18)

【0175】式(17)は図32に示すサドル・テーブ
ル3の位置に関係する二つの信号、位置検出値(Xl
e 及び角度検出値(θ)e のトルク指令値に対する寄与
度を表している。そして、相対位置フィードバックゲイ
ンKrdが(L/2π)Kpv に近い値になるとGed
ldは大きな値になり、位置検出値の寄与度が零に近づ
く。しかし、位置検出値(Xle は角度検出値(θ)
e よりもサドル・テーブル3の実際の位置に近い値であ
ることが多いので、この傾向は望ましくない。特に、静
的な位置決め精度は低周波数帯域に依存するので、低周
波数帯域での位置検出値(Xle のトルク指令値への
寄与度を保存すれば、位置精度が高まる。そこで、この
実施例では、ハイパスフィルタ187を設けることによ
り、式(18)の影響を取り除いた。
Expression (17) is two signals related to the position of the saddle table 3 shown in FIG. 32, the position detection value (X l ).
The contribution of e and the detected angle value (θ) e to the torque command value is shown. Then, when the relative position feedback gain K rd becomes a value close to (L / 2π) K p K v , G ed /
G ld becomes a large value, and the contribution of the position detection value approaches zero. However, the position detection value (X l ) e is the angle detection value (θ)
This tendency is undesirable because it is often closer to the actual position of the saddle table 3 than to e . In particular, since the static positioning accuracy depends on the low frequency band, if the contribution of the position detection value (X l ) e to the torque command value in the low frequency band is saved, the position accuracy is improved. Therefore, in this embodiment, the influence of the equation (18) is removed by providing the high pass filter 187.

【0176】この実施例におけるシミュレーション結果
を図20に示す。位置指令値から位置検出値までの閉ル
ープ伝達特性である。実線はこの実施例による結果、破
線は第6の実施例による結果、一点鎖線は振動抑制制御
なしの従来例による結果を示している。従来の実施例に
比べて、この実施例及び第6の実施例では機械共振R1
が大幅に安定化できており、共振の振動振幅が10dB
以上低減できている。また、この実施例は、第6の実施
例に比べて、振動抑制効果がわずかに低下しているもの
の、従来例に比べれば大幅に振動を抑制できることがわ
かる。なお、本シミュレーションにおいて、ハイパスフ
ィルタ187の折点周波数1/τh は機械共振R1の周
波数の1/10に設定している。
The simulation results in this example are shown in FIG. It is a closed loop transfer characteristic from the position command value to the position detection value. The solid line shows the result of this embodiment, the broken line shows the result of the sixth embodiment, and the alternate long and short dash line shows the result of the conventional example without vibration suppression control. Compared with the conventional example, the mechanical resonance R1 is different in this example and the sixth example.
Is significantly stabilized, and the vibration amplitude of resonance is 10 dB.
It can be reduced more than that. Further, it can be seen that the vibration suppressing effect of this embodiment is slightly lower than that of the sixth embodiment, but the vibration can be significantly suppressed as compared with the conventional example. In this simulation, the break point frequency 1 / τ h of the high pass filter 187 is set to 1/10 of the frequency of the mechanical resonance R1.

【0177】この実施例による加工機位置決めテーブル
の真円精度実測試験を実施した。その結果を従来例と比
較したものを図21に示す。図21(a)はこの実施例
による試験結果、図21(b)は、従来例による試験結
果である。図21(a)及び(b)に示す結果は、テー
ブルを水平面内で移動させ円軌跡を描かせたものであ
る。試験ではx軸とy軸の2軸でテーブルの位置決めを
行っている。従来例では、角度検出値のフィードバック
で位置決めした。この実施例による位置決め装置によれ
ば、図21(a)に示すように滑らかな円軌跡が得られ
た。これに対して、図21(b)に示すように、従来例
では各軸の速度の符号が切り替わる象現切り替え時に突
起が生じていることがわかる。この実験結果から、この
実施例では、ハイパスフィルタにより位置検出値のフィ
ードバック効果が維持されて、高い精度の位置決めがで
きていることがわかる。
A true circle accuracy measurement test of the processing machine positioning table according to this example was carried out. FIG. 21 shows the result compared with the conventional example. FIG. 21 (a) shows the test result of this example, and FIG. 21 (b) shows the test result of the conventional example. The results shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b) are obtained by moving the table in the horizontal plane and drawing a circular locus. In the test, the table is positioned by two axes, the x-axis and the y-axis. In the conventional example, positioning is performed by feedback of the detected angle value. According to the positioning device of this example, a smooth circular locus was obtained as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 21B, it can be seen that in the conventional example, a protrusion is generated at the time of quadrant switching in which the signs of the speeds of the respective axes are switched. From this experimental result, it can be seen that in this embodiment, the feedback effect of the position detection value is maintained by the high-pass filter, and highly accurate positioning is possible.

【0178】この実施例を形彫放電加工機に適用し、加
工試験を実施した。その加工試験における極間電圧の時
間波形を図22に示す。図22においての上の図はこの
実施例によるものであり、下の図は振動抑制制御のない
従来例によるものである。従来例では、極間電圧が無次
元時間の2あたりからハンチングしているが、これは機
械系の振動のためである。これに対して、この実施例に
よる位置決め装置を用いた場合、このようなハンチング
は生じておらず、安定な放電が保たれていることがわか
る。これにより、加工速度が向上し、試験の結果、この
実施例による位置決め装置を用いた場合の加工速度は、
従来例の加工速度の2倍以上に達することが明らかにな
った。試験によれば、形彫放電加工機の横単軸仕上げ加
工の速度が最大で2.7倍になり、電極消耗の重量比が
1/9に向上した。
This example was applied to a die-sinking electric discharge machine and a machining test was conducted. FIG. 22 shows the time waveform of the voltage between contacts in the processing test. The upper diagram in FIG. 22 is based on this embodiment, and the lower diagram is based on a conventional example without vibration suppression control. In the conventional example, the inter-electrode voltage hunts from around 2 of the dimensionless time, but this is due to the vibration of the mechanical system. On the other hand, when the positioning device according to this embodiment is used, such hunting does not occur, and it is understood that stable discharge is maintained. Thereby, the processing speed is improved, and as a result of the test, the processing speed when the positioning device according to this embodiment is used is
It has been revealed that the processing speed reaches twice or more the conventional processing speed. According to the test, the speed of the horizontal single-axis finishing of the die-sinking electric discharge machine was increased up to 2.7 times, and the weight ratio of electrode consumption was improved to 1/9.

【0179】実施例9.図23はこの発明の第9の実施
例による位置決め装置におけるサーボモータ6が3相モ
ータの場合のトルク生成手段196の構成を示す図であ
り、図において、200は電流制御器、204は電流増
幅器、205,206は、各々、u相、v相の電流検出
器である。
Example 9. FIG. 23 is a diagram showing the configuration of the torque generating means 196 when the servomotor 6 in the positioning apparatus according to the ninth embodiment of the present invention is a three-phase motor, in which 200 is a current controller and 204 is a current amplifier. , 205 and 206 are u-phase and v-phase current detectors, respectively.

【0180】上記した第6から第8の実施例において、
相対変位や相対速度を検出するためにサーボモータ6の
モータ軸にとりつけられた回転角度検出器7を用いた
が、この回転角度検出器7をサーボモータ6の電流制御
に用いることができる。
In the sixth to eighth embodiments described above,
Although the rotation angle detector 7 attached to the motor shaft of the servo motor 6 is used to detect the relative displacement and the relative speed, the rotation angle detector 7 can be used for current control of the servo motor 6.

【0181】また、図24は図23に示した電流制御器
200の構成を示すブロック線図であり、図24におい
て、210は相電流検出値(Iue ,(Ive
(Iwe と角度検出値θe を入力とし、モータトルク
m 、d相電流Id 、電気角θd を出力とする回転dq
変換手段、211はd相電流のPID補償器、212は
トルク偏差TmeのPID補償器、213はd相電流指令
d *、q相電流指令Id *、及び電気角θd を入力とし、
3相電流指令Iu *、Iv *、Iw *を出力とする2相3相変
換手段である。
FIG. 24 is a block diagram showing the configuration of the current controller 200 shown in FIG. 23. In FIG. 24, 210 is the phase current detection values (I u ) e , (I v ) e ,
A rotation dq that receives (I w ) e and the detected angle value θ e, and outputs motor torque T m , d-phase current I d , and electrical angle θ d.
A conversion means, 211 is a PID compensator for the d-phase current, 212 is a PID compensator for the torque deviation T me , and 213 is a d-phase current command I d * , a q-phase current command I d * , and an electrical angle θ d as inputs. ,
It is a two-phase / three-phase conversion unit that outputs the three-phase current commands I u * , I v * , and I w * .

【0182】次に動作について説明する。図23に示し
たように、モータトルク指令Tm *、角度検出値θe 、u
相の電流検出値(Iu )e 、及びv相の電流検出値(I
v )e を入力とし、3相電流指令Iu *、Iv *、Iw *を出
力する電流制御器200の動作は、例えばサーボ増幅器
17のプロセッサによって実行される。この電流制御器
200のブロック線図は図24に示されているが、プロ
セッサが実施する処理内容をフローチャートで表すと図
25のようになる。
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 23, the motor torque command T m * and the detected angle values θ e , u
Phase current detection value (Iu) e , and v phase current detection value (Iu)
The operation of the current controller 200 which receives v) e as an input and outputs the three-phase current commands I u * , I v * , and I w * is executed by the processor of the servo amplifier 17, for example. The block diagram of the current controller 200 is shown in FIG. 24, and the processing contents performed by the processor are shown in a flowchart of FIG.

【0183】図25に示すように、電流制御器200
は、まず、角度検出値θe 、u相の電流検出値(Iu
e 、v相の電流検出値(Ive をそれぞれ読み込む
(ステップST601,ST602,ST603)。次
いで、u相、v相の電流検出値(Iue 、(Ive
を、符号を反転した後に加算することでw相の電流検出
値(Iwe を算出する(ステップST604)。ま
た、角度検出値θe にサーボモータ6の極対数pを乗じ
て電気角θd を算出する(ステップST605)。
As shown in FIG. 25, the current controller 200
First, the angle detection value θ e and the u-phase current detection value (I u )
The current detection values (I v ) e of the e and v phases are read (steps ST601, ST602, ST603). Next, u-phase and v-phase current detection values (I u ) e and (I v ) e
Is added after inverting the sign to calculate the w-phase current detection value (I w ) e (step ST604). Also, the detected angle θ e is multiplied by the number p of pole pairs of the servo motor 6 to calculate the electrical angle θ d (step ST605).

【0184】次いで、u相、v相、w相の電流検出値
(Iue 、(Ive 、(Iweから式(19)、
式(20)に従ってq相電流Iq 、d相電流Id を算出
する(ステップST606,ST607)。 Iq =(2/3){(Iue cosθd +(Ive (cosθd − (2/3)π)+(Iwe (cosθd +(2/3)π)} …(19) Iq =(2/3){(Iue sinθd +(Ive (sinθd − (2/3)π)+(Iwe (sinθd +(2/3)π)} …(20)
Then, from the u-phase, v-phase, and w-phase current detection values (I u ) e , (I v ) e , and (I w ) e , equation (19),
The q-phase current I q and the d-phase current I d are calculated according to the equation (20) (steps ST606 and ST607). I q = (2/3) {( I u) e cosθ d + (I v) e (cosθ d - (2/3) π) + (I w) e (cosθ d + (2/3) π) } ... (19) I q = (2/3) {(I u) e sinθ d + (I v) e (sinθ d - (2/3) π) + (I w) e (sinθ d + (2 / 3) π)} (20)

【0185】さらに、q相電流Iq にトルク定数Ki
乗じてモータトルク検出値Tmdを算出する(ステップS
T608)。モータトルク指令Tm *を読み込み(ステッ
プST609)、モータトルク指令Tm *からモータトル
ク検出値Tmdを差し引いてトルク偏差Tmeを算出する
(ステップST610)。
Furthermore, the motor torque detection value T md is calculated by multiplying the q-phase current I q by the torque constant K i (step S).
T608). The motor torque command T m * is read (step ST609), and the motor torque detection value T md is subtracted from the motor torque command T m * to calculate the torque deviation T me (step ST610).

【0186】電流制御器200は、さらに、トルク偏差
meをPID補償してq相電流指令Iq *を設定し(ステ
ップST611)、d相電流Id をPID補償してd相
電流指令Id *を設定する(ステップST612)。次い
で、Iq*,Id*,θd から式(21),式(22),式
(23)に従って3相電流指令Iu *,Iv *,Iw *を算出
し(ステップST613,ST614,ST615)、
これらの3相電流指令Iu *,Iv *,Iw *を電流増幅器2
04に出力する(ステップST616)。 Iu *=Iq *cosθd +Id *sinθd …(21) Iv *=Iq *cos(θd −(2/3)π) +Id *sin(θd +(2/3)π) …(22) Iw *=Iq *cos(θd +(2/3)π) +Id *sin(θd +(2/3)π) …(23)
The current controller 200 further PID-compensates the torque deviation T me to set the q-phase current command I q * (step ST611), and PID-compensates the d-phase current I d to d-phase current command I. d * is set (step ST612). Then, three-phase current commands I u * , I v * , and I w * are calculated from Iq * , Id * , and θd according to the equations (21), (22), and (23) (steps ST613, ST614, ST615). ),
These three-phase current commands I u * , I v * , I w * are applied to the current amplifier 2
04 (step ST616). I u * = I q * cos θ d + I d * sin θ d (21) I v * = I q * cos (θ d − (2/3) π) + I d * sin (θ d + (2/3)) π) (22) I w * = I q * cos (θ d + (2/3) π) + I d * sin (θ d + (2/3) π) (23)

【0187】図23に示した電流増幅器204は、PW
M回路、ベース駆動回路及び主回路で構成され、3相電
流指令Iu *,Iv *,Iw *に従って、3相電流Iu ,I
v ,Iw を生成する。この3相電流Iu ,Iv ,Iw
よってサーボモータ6はモータトルクTm を発生し、機
械系76を駆動する。また、u相の電流Iu 、v相の電
流Iv は電流検出器205,206で検出されて電流検
出値(Iue ,(Ive と変換して電流制御器20
0に取り込まれる。
The current amplifier 204 shown in FIG.
It is composed of an M circuit, a base drive circuit, and a main circuit, and in accordance with the three-phase current commands I u * , I v * , I w * , the three-phase currents I u , I
Generate v and I w . The servo motor 6 generates a motor torque T m by the three-phase currents I u , I v , and I w , and drives the mechanical system 76. Further, the u-phase current I u and the v-phase current I v are detected by the current detectors 205 and 206 and converted into current detection values (I u ) e and (I v ) e, and the current controller 20.
It is taken into 0.

【0188】ACサーボモータを使用する際には、巻線
電流とモータ発生トルクの関係がモータ軸の回転角度に
基づいて算出される。従って、モータ軸の回転角度を検
出しなければならない。この実施例のように、相対変位
を検出するためのモータ軸の回転角度検出器7をモータ
駆動のための角度検出器に兼用することでモータ駆動用
の角度検出器を削減できる。逆に、モータ駆動のための
角度検出器が設置されている場合には、振動抑制の相対
変位の算出にその角度検出器を利用してもよい。その場
合には、振動抑制制御用の回転角度検出器7を省略でき
ることになる。
When the AC servomotor is used, the relationship between the winding current and the motor-generated torque is calculated based on the rotation angle of the motor shaft. Therefore, the rotation angle of the motor shaft must be detected. As in this embodiment, the rotation angle detector 7 of the motor shaft for detecting the relative displacement is also used as the angle detector for driving the motor, so that the angle detector for driving the motor can be reduced. On the contrary, when an angle detector for driving the motor is installed, the angle detector may be used to calculate the relative displacement for vibration suppression. In that case, the rotation angle detector 7 for vibration suppression control can be omitted.

【0189】また、角度検出器の削減は、第4の実施例
や第5の実施例による相対変位と相対速度とを利用した
振動抑制制御に適用できるだけでなく、第1の実施例や
第2の実施例に示したモード制御による振動抑制制御に
も適用できる。
Further, the reduction of the angle detector can be applied not only to the vibration suppression control utilizing the relative displacement and the relative speed according to the fourth and fifth embodiments, but also to the first and second embodiments. It can also be applied to the vibration suppression control by the mode control shown in the embodiment.

【0190】実施例10.第6の実施例や第7の実施例
において、相対変位xr と相対速度vr とを、Z軸方向
にヘッド1を駆動するサーボモータにフィードバックし
てもよい。ヘッド1をZ軸方向に駆動することによっ
て、ヘッド1の慣性力によりベッド4は曲げモーメント
を受けて弾性変形し、機械共振R1が生じる。この弾性
変形は、Y軸の相対変位xr と相対速度vr としても検
出される。よって、Y軸の相対変位xr と相対速度vr
とをヘッド1を駆動するサーボモータにフィードバック
することによって、第6の実施例や第7の実施例の場合
と同様にして機械共振R1を低減することができる。
Example 10. In the sixth embodiment and the seventh embodiment, the relative displacement x r and the relative speed v r may be fed back to the servo motor that drives the head 1 in the Z-axis direction. By driving the head 1 in the Z-axis direction, the bed 4 receives a bending moment due to the inertial force of the head 1 and elastically deforms, and a mechanical resonance R1 occurs. This elastic deformation is also detected as the relative displacement x r of the Y axis and the relative velocity v r . Therefore, the relative displacement x r of the Y axis and the relative velocity v r
By feeding back to the servomotor for driving the head 1, the mechanical resonance R1 can be reduced in the same manner as in the sixth and seventh embodiments.

【0191】図32,図33に示されているように、ヘ
ッド1は、鉛直方向にヘッド1を駆動するZ軸サーボモ
ータ306で駆動され、そのZ軸サーボモータ306
は、図32,図33には明示されていないが、図1に示
したものと同様のトルク生成手段で駆動される。また、
そのサーボモータを制御するサーボ増幅器が設けられて
いる。そのサーボ増幅器は、図1に示したものと同様の
サーボ系と振動抑制制御器とを実現する。
As shown in FIGS. 32 and 33, the head 1 is driven by a Z-axis servo motor 306 that drives the head 1 in the vertical direction.
Although not explicitly shown in FIGS. 32 and 33, is driven by the torque generating means similar to that shown in FIG. Also,
A servo amplifier is provided to control the servo motor. The servo amplifier realizes a servo system and a vibration suppression controller similar to those shown in FIG.

【0192】ヘッド1とコラム2との間に取り付けられ
た位置検出器321とヘッド1を駆動するZ軸サーボモ
ータ306にとりつけた角度検出器307とから、Z軸
の相対変位や相対速度を検出し、これらをサーボモータ
306にフィードバックすることで、第6の実施例や第
7の実施例における機械共振R2に相当するZ軸ボール
ねじ314の弾性変形に起因する機械共振を抑制するこ
とができる。さらに、Y軸の相対変位や相対速度のフィ
ードバックと合わせて実施してもよい。
The relative displacement and relative velocity of the Z-axis are detected from the position detector 321 mounted between the head 1 and the column 2 and the angle detector 307 attached to the Z-axis servomotor 306 for driving the head 1. By feeding these back to the servo motor 306, it is possible to suppress mechanical resonance caused by elastic deformation of the Z-axis ball screw 314 corresponding to mechanical resonance R2 in the sixth and seventh embodiments. . Further, it may be carried out together with the feedback of the relative displacement of the Y axis and the relative speed.

【0193】実施例11.図26はこの発明の第11の
実施例による位置決め装置におけるオブサーバの構成を
示すブロック図である。第1の実施例や第2の実施例で
は、振動検出器によるベッド角加速度d2 φ/dt2
びコラム角加速度d2 /dt2 に基づいて、振動抑制制
御器78が、ベッド回転角度の検出値φe 、ベッド回転
角速度の検出値(dφ/dt)e 、コラム回転角度の検
出値γe 、及びコラム回転角速度の検出値(dγ/d
t)e を算出したが、この実施例では、オブザーバを用
いてこれらの非可動部の振動に関する状態量を推定す
る。
Example 11. FIG. 26 is a block diagram showing the structure of the observer in the positioning device according to the eleventh embodiment of the present invention. In the first and second embodiments, the vibration suppression controller 78 determines the bed rotation angle based on the bed angular acceleration d 2 φ / dt 2 and the column angular acceleration d 2 / dt 2 by the vibration detector. Detection value φ e , detection value of bed rotation angular velocity (dφ / dt) e , detection value of column rotation angle γ e , and detection value of column rotation angular velocity (dγ / d
t) e was calculated, but in this embodiment, the state quantity related to the vibration of these non-movable parts is estimated using an observer.

【0194】図26において、zは検出信号であり、式
(24)で表される。 z={(xle ,(dxl /dt)e ,θe ,(dθ/dt)eT …(24) また、Cm は出力であり、次式で表される。
In FIG. 26, z is a detection signal, which is expressed by equation (24). z = The {(x l) e, ( dx l / dt) e, θ e, (dθ / dt) e} T ... (24), C m is the output is expressed by the following equation.

【0195】[0195]

【数1】 [Equation 1]

【0196】また、ここでのLは、8行4列の行列でオ
ブザーバゲインであり、図26に示したオブザーバの極
が安定になるように選ぶ。ここで、xg は状態量xm
推定値であり、式(26)で表される。 xg ={(xng ,(dxn /dt)g ,θg ,(dθ/dt)g ,φ g ,(dφ/dt)g ,γ,(dγ/dt)gT …(26) 式(26)のxg のφg 、(dφ/dt)g 、γ、(d
γ/dt)g を図7に示した振動抑制制御器におけるφ
e 、(dφ/dt)e 、γ、(dγ/dt)e として与
えることで、振動検出器を用いない位置決め装置が構成
できる。
L is a matrix of 8 rows and 4 columns, which is an observer gain, and is selected so that the poles of the observer shown in FIG. 26 are stable. Here, x g is an estimated value of the state quantity x m and is represented by equation (26). x g = {(x n ) g , (dx n / dt) g , θ g , (dθ / dt) g , φ g , (dφ / dt) g , γ, (dγ / dt) g } T ... ( 26) φ g of x g in equation (26), (dφ / dt) g , γ, (d
γ / dt) g is φ in the vibration suppression controller shown in FIG.
By giving e , (dφ / dt) e , γ, and (dγ / dt) e , a positioning device without a vibration detector can be configured.

【0197】実施例12.図27は、振動抑制制御器7
8を実装したディジタル回路を含むサーボ増幅器17の
外観を示す正面図であり、図28はその側面図である。
図27及び図28において、420,422はメインカ
ード、424は振動抑制アドオンカード、426はこの
振動抑制アドオンカード424上の演算プロセッサであ
る。振動抑制アドオンカード424はメインカード42
2に対して着脱可能であり、振動抑制制御器78に係る
演算を行なう。メインカード420,422は、振動抑
制アドオンカード424が装着されていない場合におい
て振動抑制制御を行なわないサーボ系75のみの動作を
実現する。
Example 12. FIG. 27 shows the vibration suppression controller 7
28 is a front view showing the appearance of a servo amplifier 17 including a digital circuit in which No. 8 is mounted, and FIG. 28 is a side view thereof.
27 and 28, 420 and 422 are main cards, 424 is a vibration suppression add-on card, and 426 is an arithmetic processor on this vibration suppression add-on card 424. Vibration suppression add-on card 424 is the main card 42
It is attachable / detachable with respect to No. 2 and performs calculation related to the vibration suppression controller 78. The main cards 420 and 422 realize the operation of only the servo system 75 that does not perform the vibration suppression control when the vibration suppression add-on card 424 is not mounted.

【0198】また、振動抑制アドオンカード424が装
着されている場合には、この振動抑制アドオンカード4
24と協調して、サーボ系75の動作と振動抑制アドオ
ンカード424上で実行される振動抑制制御器78の動
作を実行する。振動抑制制御器78の動作は、第1の実
施例や第2の実施例、又は第6の実施例や第7の実施例
等で説明したとおりである。
If the vibration suppression add-on card 424 is installed, this vibration suppression add-on card 4
In cooperation with 24, the operation of the servo system 75 and the operation of the vibration suppression controller 78 executed on the vibration suppression add-on card 424 are executed. The operation of the vibration suppression controller 78 is as described in the first embodiment, the second embodiment, the sixth embodiment, the seventh embodiment, and the like.

【0199】実施例13.図29はこの発明の第13の
実施例による位置決め装置におけるレベリングボルトま
わりの構造を示す正面図であり、図30はA−A断面図
である。図29及び図30において、512はレベリン
グボルト5と嵌合するナット、514はベッド4とナッ
ト512との間に介在するスペーサである。図31はス
ペーサ514の形状を示す正面図及び上面図である。他
の部位は従来例の図34に示したものと同等である。
Example 13. 29 is a front view showing a structure around a leveling bolt in a positioning device according to a thirteenth embodiment of the present invention, and FIG. 30 is a sectional view taken along line AA. In FIGS. 29 and 30, 512 is a nut fitted with the leveling bolt 5, and 514 is a spacer interposed between the bed 4 and the nut 512. FIG. 31 is a front view and a top view showing the shape of the spacer 514. Other parts are equivalent to those shown in FIG. 34 of the conventional example.

【0200】次に動作について説明する。レベリングボ
ルト5は下側からベッド4に挿入される。そして、下側
に設けられた6角部がスパナ(図示せず)などによって
回されることによりベッド4を水平にする。レベリング
ボルト5は、ベッド4の下面よりも高い位置でベッド4
と嵌合し、水平方向の弾性が増す。レベリングボルト5
とベッド4の間にはスペーサ514が挿入され、スペー
サ514がナット512で締め付けられる。床67の凹
凸によってレベリングボルト5のベッド4からの突き出
し量は変化するが、このスペーサの個数を調節すること
で、5箇所のレベリングボルトの剛性を均一化できる。
なお、レベリングボルト5とナット512は、位置決め
装置出荷時にあらかじめ挿入され、スペーサ514は、
図24に示した切り欠き部からレベリングボルト5に横
方向から挿入される。
Next, the operation will be described. The leveling bolt 5 is inserted into the bed 4 from below. Then, the hexagonal portion provided on the lower side is turned by a spanner (not shown) or the like to make the bed 4 horizontal. The leveling bolt 5 is located at a position higher than the lower surface of the bed 4
And the elasticity in the horizontal direction increases. Leveling bolt 5
A spacer 514 is inserted between the bed 4 and the bed 4, and the spacer 514 is tightened with the nut 512. Although the protrusion amount of the leveling bolt 5 from the bed 4 changes depending on the unevenness of the floor 67, the rigidity of the five leveling bolts can be made uniform by adjusting the number of the spacers.
The leveling bolt 5 and the nut 512 are inserted in advance when the positioning device is shipped, and the spacer 514 is
The leveling bolt 5 is laterally inserted from the notch shown in FIG.

【0201】上述のようにしてレベリングボルト5を長
くすると横方向の弾性が増し、位置決め装置全体が揺動
及び並進するような振動が増す。この振動によってモー
タ駆動の反作用が吸収されるため、機械系76の弾性変
形を軽減でき、位置決め動作を不安定にする機械共振が
軽減されることになる。
If the leveling bolt 5 is lengthened as described above, the elasticity in the lateral direction is increased, and vibrations causing the entire positioning device to swing and translate increase. Since the reaction of the motor drive is absorbed by this vibration, elastic deformation of the mechanical system 76 can be reduced, and mechanical resonance that makes the positioning operation unstable can be reduced.

【0202】[0202]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、位置決め装置を、振動に基づく非可動部の加速度を
検出する振動検出器と、モータトルク指令に加算される
振動抑制制御トルク指令を、機械系の運動解析モデルに
基づき位置検出器及び振動検出器の出力を用いて、生成
する振動抑制制御器とを備えるように構成したので、複
数の機械共振を独立に安定して調整でき、フィードバッ
クゲインを大幅に高めることのできるものが得られる効
果がある。また、位置検出値からモータ軸に設けられた
回転角度検出器の角度検出値とを差し引いた相対変位、
及び位置検出値より演算で求めた速度信号から角度検出
値より演算処理で求めた角速度信号とを差し引いた相対
速度をサーボモータに同時にフィードバックするように
構成することにより、複数の機械共振に効果的に減衰が
付加でき、サーボゲインを高めて位置決めの高速・高精
度化が図れる。
As described above, according to the invention of claim 1, the positioning device includes a vibration detector for detecting the acceleration of the non-movable portion based on vibration, and a vibration suppression control torque to be added to the motor torque command. The command is configured to include a vibration suppression controller that generates by using the outputs of the position detector and vibration detector based on the mechanical analysis model of the mechanical system, so multiple mechanical resonances can be adjusted independently and stably. Therefore, there is an effect that a feedback gain can be significantly increased. Also, relative displacement obtained by subtracting the angle detection value of the rotation angle detector provided on the motor shaft from the position detection value,
Also, it is effective for multiple machine resonances by configuring so that the relative speed obtained by subtracting the angular velocity signal calculated by the calculation processing from the angle detection value from the speed signal calculated by the position detection value is fed back to the servo motor at the same time. Attenuation can be added to the servo, and the servo gain can be increased to achieve high-speed and high-accuracy positioning.

【0203】請求項2の発明によれば、位置決め装置
を、ベッドの弾性曲げ変形に関する1個の回転ばねと1
個の回転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを
接続し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールね
じの弾性変形に関する1個の並進ばねと1個の並進ダッ
シュポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側と
を接続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリ
ング部の弾性変形に関する1個の回転ばねと1個の回転
ダッシュポットとによって、又は、1個の回転ばね、1
個の並進ばね、1個の回転ダッシュポット及び1個の並
進ダッシュポットによってベッドと床とを接続した系に
よる運動解析モデルを用い、回転角度検出器の出力、回
転角度検出器の出力と位置検出器の出力とから運動解析
モデルに基づいて算出した検出位置及びその時間変化
率、並びに振動検出器の出力から算出した非可動部の回
転角度及び角加速度を用いて振動抑制制御トルク指令を
生成するように構成したので、複数の機械共振を独立に
安定して調整でき、フィードバックゲインを大幅に高め
ることのできるものが得られる効果がある。
According to the second aspect of the present invention, the positioning device includes one rotary spring for elastic bending deformation of the bed and one positioning spring.
The bed and the column are connected to each other by the rotating dashpot, and one translation spring for elastic deformation of the ball screw connected to the motor shaft of the servomotor and one driving dashpot of the ball screw are connected to the translation dashpot. By one rotary spring and one rotary dashpot relating to elastic deformation of the leveling part that connects to the driven side and adjusts the height of the bed from the floor, or one rotary spring,
Output of the rotation angle detector, output of the rotation angle detector and position detection using a motion analysis model by a system in which the bed and the floor are connected by one translation spring, one rotation dashpot, and one translation dashpot A vibration suppression control torque command is generated using the detected position and its time change rate calculated based on the motion analysis model from the output of the vibration detector, and the rotation angle and angular acceleration of the non-movable part calculated from the output of the vibration detector. Since it is configured as described above, there is an effect that a plurality of mechanical resonances can be independently and stably adjusted and a feedback gain can be significantly increased.

【0204】請求項3の発明によれば、位置決め装置
を、ベッドの弾性曲げ変形に関する1個の回転ばねと1
個の回転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを
接続し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールね
じの弾性変形に関する1個の並進ばねと1個の並進ダッ
シュポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側と
を接続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリ
ング部の弾性変形に関する1個の回転ばねと1個の回転
ダッシュポットとによって、又は、1個の回転ばね、1
個の並進ばね、1個の回転ダッシュポット及び1個の並
進ダッシュポットによってベッドと床とを接続した系に
よる運動解析モデルを用い、運動解析モデルに基づく状
態方程式における状態量を、モード行列が実数となるモ
ード座標に変換した信号を用いて振動抑制制御トルク指
令を生成するように構成したので、複数の機械共振を独
立に安定化調整でき、サーボゲインを大幅に高めて位置
決め装置の高速・高度化が図れるものが得られる効果が
ある。
According to the third aspect of the invention, the positioning device includes one rotary spring for elastic bending deformation of the bed and one
The bed and the column are connected to each other by the rotating dashpot, and one translation spring for elastic deformation of the ball screw connected to the motor shaft of the servomotor and one driving dashpot of the ball screw are connected to the translation dashpot. By one rotary spring and one rotary dashpot relating to elastic deformation of the leveling part that connects to the driven side and adjusts the height of the bed from the floor, or one rotary spring,
Using a motion analysis model based on a system in which a bed and a floor are connected by one translation spring, one rotating dashpot, and one translation dashpot, the mode matrix expresses the state quantity in the state equation based on the motion analysis model. Since it is configured to generate the vibration suppression control torque command using the signal converted to the mode coordinates, it is possible to independently stabilize and adjust multiple machine resonances, and greatly increase the servo gain to increase the positioning device's high speed and high altitude. There is an effect that what can be achieved is obtained.

【0205】請求項4の発明によれば、位置決め装置
を、振動検出器の出力信号を積分して非可動部の速度を
得る積分要素と、その速度を積分して非可動部の位置を
得る積分要素とを有し、各積分要素の出力を用いてその
振動検出器の出力信号を積分して振動抑制制御トルク指
令を生成するように構成したので、機械系の振動特性を
直接検出でき、機械系の特性変化に対してロバストに振
動抑制できるとともに、加速度信号を積分することで高
周波域の機械共振の影響を軽減し、サーボゲインを高め
て位置決め装置の高速・高度化が図れる効果がある。
According to the fourth aspect of the present invention, the positioning device integrates the output signal of the vibration detector to obtain the speed of the non-moving part, and integrates the speed to obtain the position of the non-moving part. Since it has an integral element and is configured to generate the vibration suppression control torque command by integrating the output signal of the vibration detector using the output of each integral element, it is possible to directly detect the vibration characteristics of the mechanical system, Vibration can be robustly suppressed against changes in mechanical system characteristics, and by integrating the acceleration signal, the effect of mechanical resonance in the high frequency range can be reduced, and servo gain can be increased to speed up and enhance the positioning device. .

【0206】請求項5の発明によれば、位置決め装置
を、予期される機械系の複数の機械振動周波数と振動モ
ードとを表示部で表示し、その表示に応じて入力された
指定に従って振動抑制制御トルク指令生成時に使用され
る振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制制御ゲインを振
動抑制制御器に供給する制御装置を備えるように構成し
たので、振動抑制制御器の動作を現場で確認できるとと
もに機械特性に応じた制御器設定が可能となり、サーボ
ゲインを高めて位置決め装置の高速・高度化が図れる効
果がある。
According to the fifth aspect of the present invention, the positioning device displays a plurality of expected mechanical vibration frequencies and vibration modes of the mechanical system on the display unit, and suppresses vibration according to the designation input according to the display. Since the vibration suppression control gain used when generating the control torque command is determined and the control device that supplies the vibration suppression control gain to the vibration suppression controller is configured, the operation of the vibration suppression controller can be confirmed on site and the machine The controller can be set according to the characteristics, and the servo gain can be increased to speed up and enhance the positioning device.

【0207】請求項6の発明によれば、位置決め装置
を、位置指令信号を出力する装置であってトルク生成手
段に加振を与えて機械系を振動させ、位置検出器及び回
転角度検出器の出力から機械系の固有振動数及び固有モ
ードを推定し、推定結果に基づいて振動抑制制御トルク
指令生成時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振
動抑制制御ゲインを振動抑制制御器に供給する制御装置
を備えるように構成したので、制御パラメータの人手を
介した設定が不用で、保守が容易な位置決め装置が得ら
れる効果がある。
According to the sixth aspect of the present invention, the positioning device is a device for outputting a position command signal, in which the torque generating means is vibrated to vibrate the mechanical system and the position detector and the rotation angle detector are operated. Control that estimates the natural frequency and natural mode of the mechanical system from the output, determines the vibration suppression control gain used when generating the vibration suppression control torque command based on the estimation result, and supplies the vibration suppression control gain to the vibration suppression controller Since the device is configured to include the device, it is possible to obtain a positioning device that does not require manual setting of control parameters and is easy to maintain.

【0208】請求項7の発明によれば、位置決め装置
を、制御装置が推定した固有振動数をもとに機械系の異
常部位を判定するように構成したので、機械系の不良部
位を容易に判定できる効果がある。
According to the seventh aspect of the present invention, the positioning device is configured to determine the abnormal part of the mechanical system based on the natural frequency estimated by the control device. Therefore, the defective part of the mechanical system can be easily identified. There is an effect that can be judged.

【0209】請求項8の発明によれば、位置決め装置に
おいて、振動検出器と、振動検出器から振動抑制制御器
に至るケーブルとが非可動部の内側に設置されるように
構成したので、作業者の振動検出器及び振動検出器の信
号線への接触を回避でき、信頼性と対ノイズ性能が優れ
た振動抑制制御器を有する位置決め装置が得られる効果
がある。
According to the invention of claim 8, in the positioning device, the vibration detector and the cable from the vibration detector to the vibration suppression controller are arranged inside the non-movable part. There is an effect that it is possible to obtain a positioning device having a vibration suppression controller that is capable of avoiding human vibration detectors and contact with the signal lines of the vibration detectors and that is excellent in reliability and noise performance.

【0210】請求項9の発明によれば、位置決め装置
を、可動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位
置と、可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対
速度とを算出し、それらを用いてモータトルク指令に加
算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制
御器を備えるように構成したので、振動検出器を用いる
ことなく、複数の機械共振を独立に安定して調整でき、
フィードバックゲインを大幅に高めることのできるもの
が得られる効果がある。
According to the ninth aspect of the invention, the positioning device calculates the relative position of the detection position of the movable portion from the motor shaft rotation angle and the relative speed of the detection position of the movable portion with respect to the motor shaft angular velocity, and calculates them. Since it is configured to include a vibration suppression controller that generates a vibration suppression control torque command that is added to the motor torque command, it is possible to independently and stably adjust multiple machine resonances without using a vibration detector. ,
There is an effect that one that can significantly increase the feedback gain is obtained.

【0211】請求項10の発明によれば、位置決め装置
を、振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トル
ク指令を表す信号の低周波成分を除去すべく、折れ点周
波数が振動抑制すべき周波数帯域よりも低くなるように
構成されたフィルタ手段を備えるように構成したので、
振動検出器を用いることなく、複数の機械共振を独立に
安定化して調整でき、しかも、位置検出信号による位置
決め精度の向上効果を損なうことなく、フィードバック
ゲインを大幅に高めることのできるものが得られる効果
がある。
According to the tenth aspect of the invention, in the positioning device, in order to remove the low frequency component of the signal representing the vibration suppression control torque command generated by the vibration suppression controller, the break point frequency is the frequency at which the vibration is to be suppressed. Since it is configured to include a filter means configured to be lower than the band,
It is possible to independently stabilize and adjust a plurality of mechanical resonances without using a vibration detector, and to significantly improve the feedback gain without impairing the positioning accuracy improvement effect of the position detection signal. effective.

【0212】請求項11の発明によれば、位置決め装置
のトルク生成手段を、交流サーボモータと、位置決め用
に設けられている回転角度検出器からの角度を利用して
交流サーボモータへの電流指令を生成する電流制御器と
を備えるように構成したので、複数の機械共振に減衰が
付加でき、サーボゲインを高めて位置決め装置の高速・
高度化が図れるとともに、振動抑制用の回転角度検出器
と電流指令作成用の回転角度検出器とのいずれかが不要
となり低コストで位置決め装置の高性能化が図れる効果
がある。
According to the eleventh aspect of the present invention, the torque generating means of the positioning device uses the AC servo motor and the angle from the rotation angle detector provided for positioning as a current command to the AC servo motor. It is possible to add damping to multiple machine resonances by increasing the servo gain by increasing the speed of the positioning device.
In addition to being sophisticated, there is an effect that neither the rotation angle detector for vibration suppression nor the rotation angle detector for creating a current command is required, and the positioning device can have high performance at low cost.

【0213】請求項12の発明によれば、位置決め装置
を、検出位置の回転角度からの相対位置と検出位置の角
速度に対する相対速度とを用いてモータトルク指令に加
算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制
御器と、相対位置と相対速度とを用いて、鉛直方向トル
ク生成手段に対する鉛直方向モータトルク指令に加算さ
れる振動抑制制御トルク指令を生成する鉛直方向振動抑
制制御器とを備えるように構成したので、鉛直方向駆動
系のサーボゲインをも高めて位置決め装置の高速・高度
化が図れる効果がある。
According to the twelfth aspect of the present invention, the positioning device uses the vibration suppression control torque command added to the motor torque command by using the relative position from the rotation angle of the detected position and the relative speed with respect to the angular velocity of the detected position. A vibration suppression controller for generating and a vertical vibration suppression controller for generating a vibration suppression control torque command to be added to the vertical motor torque command for the vertical torque generation means by using the relative position and the relative speed. With this configuration, there is an effect that the servo gain of the vertical drive system is also increased and the positioning device can be speeded up and sophisticated.

【0214】請求項13の発明によれば、位置決め装置
を、機械系の運動解析モデルに基づくオブザーバを用い
て非可動部の位置及び速度を推定し、位置検出器の出
力、及びオブザーバによる推定結果を用いて、モータト
ルク指令に加算される振動抑制制御トルク指令を生成す
る振動抑制制御器を備えるように構成したので、検出器
を増やすことなく機械系の全状態量が推定でき、低コス
トで振動抑制が可能であり、サーボゲインを高めること
で高速・高度化が図れる効果がある。
According to the thirteenth aspect of the invention, the positioner estimates the position and speed of the non-movable part by using the observer based on the motion analysis model of the mechanical system, and outputs the output of the position detector and the estimation result by the observer. Since it is configured to include a vibration suppression controller that generates a vibration suppression control torque command that is added to the motor torque command, it is possible to estimate the total state quantity of the mechanical system without increasing the number of detectors, and at low cost. Vibration can be suppressed, and by increasing the servo gain, it is possible to achieve high speed and sophistication.

【0215】請求項14の発明によれば、位置決め装置
において、振動抑制制御器が本体に着脱可能なカードに
収められるように構成したので、着脱可能なカードを設
けないときにおいても位置決め制御などのサーボ増幅器
の動作を可能とし、その着脱可能なカードを装着した場
合には、振動抑制制御を行なうことができ、標準的なサ
ーボ増幅器を用いたまま振動抑制制御でき、低コストで
高速・高度化が図れるものが得られる効果がある。
According to the fourteenth aspect of the present invention, in the positioning device, the vibration suppression controller is configured to be housed in the removable card in the main body. Therefore, even when the removable card is not provided, positioning control is performed. Servo amplifier operation is possible, and when a removable card is installed, vibration suppression control can be performed, and vibration suppression control can be performed while using a standard servo amplifier. There is an effect that what can be achieved is obtained.

【0216】請求項15の発明によれば、位置決め装置
において、レベリングボルトが、ベッドの下面よりも高
い位置でスペーサを介してベッドに嵌合されるように構
成したので、床面の性状によらず振動エネルギを装置全
体の剛性運動に変換することができ、機械共振の不安定
化を低減できサーボゲインを高めて高速・高度化が図れ
るものが得られる効果がある。
According to the fifteenth aspect of the present invention, in the positioning device, the leveling bolt is configured to be fitted into the bed through the spacer at a position higher than the lower surface of the bed. The vibration energy can be converted into the rigid motion of the entire device, the instability of mechanical resonance can be reduced, the servo gain can be increased, and the speed and sophistication can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の第1の実施例による位置決め装置
の構成を示すブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a positioning device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示した実施例における機械系を示すブ
ロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a mechanical system in the embodiment shown in FIG.

【図3】 図1に示した実施例における振動検出系を示
すブロック線図である。
3 is a block diagram showing a vibration detection system in the embodiment shown in FIG.

【図4】 図1に示した実施例における振動抑制制御器
を示すブロック線図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a vibration suppression controller in the embodiment shown in FIG.

【図5】 図1に示した実施例における機械系のモデル
を示す模式図である。
5 is a schematic diagram showing a model of a mechanical system in the embodiment shown in FIG.

【図6】 図7に示した振動抑制制御器の動作を示すフ
ローチャートである。
6 is a flowchart showing an operation of the vibration suppression controller shown in FIG.

【図7】 この発明による位置決め装置の一実施例にお
ける機械系の状態方程式の行列の表した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a matrix of a state equation of a mechanical system in an embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図8】 この発明の第2の実施例による振動抑制制御
の動作状況をシミュレーションで求めた結果を示すボー
ド線図である。
FIG. 8 is a Bode diagram showing a result obtained by simulating the operation state of the vibration suppression control according to the second embodiment of the present invention.

【図9】 この発明による位置決め装置の一実施例にお
ける数値制御装置のプロセッサの動作を示すフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the processor of the numerical controller in one embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図10】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける制御器の自動設定動作及び機械系の自動診断動作
を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing an automatic setting operation of the controller and an automatic diagnosis operation of the mechanical system in the embodiment of the positioning apparatus according to the present invention.

【図11】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける振動検出器の取付状態を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a mounting state of the vibration detector in the embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図12】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける振動抑制制御器を示すブロック線図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a vibration suppression controller in an embodiment of a positioning device according to the present invention.

【図13】 図12に示す振動抑制制御器の処理を示す
フローチャートである。
13 is a flowchart showing a process of the vibration suppression controller shown in FIG.

【図14】 図12に示す振動抑制制御器の実験結果を
示すボード線図である。
FIG. 14 is a Bode diagram showing experimental results of the vibration suppression controller shown in FIG.

【図15】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける振動抑制制御の動作の他の例を示すフローチャー
トである。
FIG. 15 is a flowchart showing another example of the operation of the vibration suppression control in the embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図16】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける振動抑制制御器を示すブロック線図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a vibration suppression controller in an embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図17】 図16に示した振動抑制制御器のハイパス
フィルタの伝達特性を示すブロック図である。
17 is a block diagram showing a transfer characteristic of a high-pass filter of the vibration suppression controller shown in FIG.

【図18】 図16に示した振動抑制制御器のハイパス
フィルタの処理を示すフローチャートである。
18 is a flowchart showing a process of a high pass filter of the vibration suppression controller shown in FIG.

【図19】 図16に示した振動抑制制御器のハイパス
フィルタの実験結果を示すグラフ図である。
FIG. 19 is a graph showing an experimental result of the high pass filter of the vibration suppression controller shown in FIG.

【図20】 図16に示した振動抑制制御器のシミュレ
ーション結果を示すグラフ図である。
20 is a graph showing a simulation result of the vibration suppression controller shown in FIG.

【図21】 図16に示した振動抑制制御器による加工
機位置決めテーブルの真円精度実測試験結果を示す図で
ある。
FIG. 21 is a diagram showing a perfect circle accuracy actual measurement test result of the processing machine positioning table by the vibration suppression controller shown in FIG. 16;

【図22】 図16に示した振動抑制制御器を形彫放電
加工機に適用した場合の加工試験結果を示す図である。
22 is a diagram showing a machining test result when the vibration suppression controller shown in FIG. 16 is applied to a die-sinking electric discharge machine.

【図23】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるトルク生成手段の構成を示すブロック線図であ
る。
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of torque generating means in an embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図24】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける電流制御器の構成を示すブロック線図である。
FIG. 24 is a block diagram showing the configuration of a current controller in one embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図25】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける電流制御器の処理を示すフローチャートである。
FIG. 25 is a flow chart showing processing of a current controller in one embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図26】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるオブサーバの構成を示すブロック線図である。
FIG. 26 is a block diagram showing the configuration of an observer in one embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図27】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるサーボ増幅器の全体構成を示す正面図である。
FIG. 27 is a front view showing the overall configuration of a servo amplifier in one embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図28】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるサーボ増幅器の全体構成を示す側面図である。
FIG. 28 is a side view showing the overall configuration of a servo amplifier in one embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図29】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるレベリングボルト部を示す正面図である。
FIG. 29 is a front view showing a leveling bolt portion in one embodiment of the positioning device according to the present invention.

【図30】 図29に示したもののA−A断面図であ
る。
30 is a cross-sectional view taken along the line AA of the one shown in FIG.

【図31】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるスペーサを示す正面図及び上面図である。
31A and 31B are a front view and a top view showing a spacer in an embodiment of a positioning device according to the present invention.

【図32】 従来の位置決め装置の全体構成を示す正面
図である。
FIG. 32 is a front view showing the overall configuration of a conventional positioning device.

【図33】 従来の位置決め装置の全体構成を示す側面
図である。
FIG. 33 is a side view showing the overall configuration of a conventional positioning device.

【図34】 従来の位置決め装置のレベリング部を示す
構成図である。
FIG. 34 is a configuration diagram showing a leveling unit of a conventional positioning device.

【図35】 従来の位置決め装置のシステムを示す構成
図である。
FIG. 35 is a configuration diagram showing a system of a conventional positioning device.

【図36】 従来の位置決め装置の制御パラメータに基
づく制御系のブロック線図である。
FIG. 36 is a block diagram of a control system based on control parameters of a conventional positioning device.

【図37】 従来の位置決め装置の位置決め制御系の周
波数伝達特性を模式的にした図である。
FIG. 37 is a diagram schematically showing frequency transfer characteristics of a positioning control system of a conventional positioning device.

【図38】 従来の位置決め装置のブロック線図であ
る。
FIG. 38 is a block diagram of a conventional positioning device.

【図39】 従来のモード制御を用いた位置決め装置を
示すブロック線図である。
FIG. 39 is a block diagram showing a positioning device using conventional mode control.

【図40】 従来の位置決め装置を示す全体斜視図であ
る。
FIG. 40 is an overall perspective view showing a conventional positioning device.

【図41】 従来の位置決め装置の伝送ミラー系の構成
図である。
FIG. 41 is a configuration diagram of a transmission mirror system of a conventional positioning device.

【図42】 従来の位置決め装置の制御方式を示すのブ
ロック線図である。
FIG. 42 is a block diagram showing a control system of a conventional positioning device.

【図43】 従来の位置決め装置の運動解析を示す模式
図である。
FIG. 43 is a schematic diagram showing a motion analysis of a conventional positioning device.

【図44】 従来の位置決め装置の動特性測定法を示す
ブロック線図である。
FIG. 44 is a block diagram showing a dynamic characteristic measuring method of a conventional positioning device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヘッド、2 コラム、4 ベッド、5 レベリング
ボルト、6 サーボモータ、7 回転角度検出器、8
数値制御装置(制御装置)、21 位置検出器、75
サーボ系、76 機械系、78 振動抑制制御器、12
2,124,126,128 積分器(積分要素)、1
68,174 振動検出器、187 ハイパスフィルタ
(フィルタ手段)、196 トルク生成手段、200
電流制御器、306 Z軸サーボモータ(鉛直方向サー
ボモータ)。
1 head, 2 columns, 4 beds, 5 leveling bolts, 6 servomotors, 7 rotation angle detectors, 8
Numerical control device (control device), 21 position detector, 75
Servo system, 76 Mechanical system, 78 Vibration suppression controller, 12
2,124,126,128 Integrator (integral element), 1
68,174 Vibration detector, 187 High-pass filter (filter means), 196 Torque generating means, 200
Current controller, 306 Z-axis servo motor (vertical servo motor).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 種田 淳 名古屋市東区矢田南五丁目1番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 (72)発明者 永田 敏也 名古屋市東区矢田南五丁目1番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 (72)発明者 金谷 隆史 名古屋市東区矢田南五丁目1番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsushi Taneda 5-14 Yanda Minami, Higashi-ku, Nagoya City Mitsubishi Electric Corporation Nagoya Works (72) Inventor Toshiya Nagata 5-1-1 Yada Minami, Higashi-ku, Nagoya Mitsubishi Electric Corporation Nagoya Works (72) Inventor Takafumi Kanaya 5-14 Yanda Minami 5-chome, Higashi-ku, Nagoya City Mitsubishi Electric Corporation Nagoya Works

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被位置決め物を支持するベッドや工具を
支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持され
る可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み前記
可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段と、前記
可動部の位置を検出して検出位置を出力する位置検出器
と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を検出して
角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位置から検
出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度から角速
度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置を指示す
るための位置指令信号、並びに帰還された前記検出位置
及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモータトル
ク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め装置にお
いて、振動による前記非可動部の加速度を検出する振動
検出器と、前記モータトルク指令に加算される振動抑制
制御トルク指令を、前記機械系の運動解析モデルに基づ
き前記位置検出器及び前記振動検出器の出力を用いて生
成する振動抑制制御器とを備えたことを特徴とする位置
決め装置。
1. A mechanical system having a non-movable part including a bed for supporting an object to be positioned and a column for supporting a tool and a movable part supported by the non-movable part, and a movable part including a servo motor. Torque generating means for setting the position, a position detector for detecting the position of the movable part and outputting the detected position, and a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the motor shaft of the servo motor and outputting the angle. A velocity calculation unit that calculates a temporal change rate of the detected position from the detected position and an angular velocity from the angle; a position command signal for indicating the position of the movable unit; In a positioning device including a servo system that creates a motor torque command to the torque generating means from an angular velocity, a vibration detector that detects acceleration of the non-movable part due to vibration, and the motor. A vibration suppression control torque command to be added to the torque control command, the vibration suppression control torque command being generated based on a motion analysis model of the mechanical system using the outputs of the position detector and the vibration detector. Positioning device.
【請求項2】 前記運動解析モデルは、ベッドの弾性曲
げ変形に関する1個の回転ばねと1個の回転ダッシュポ
ットとによってベッドとコラムとを接続し、サーボモー
タのモータ軸に接続されたボールねじの弾性変形に関す
る1個の並進ばねと1個の並進ダッシュポットとによっ
てボールねじの駆動側と被駆動側とを接続し、前記ベッ
ドの床からの高さを調整するレベリング部の弾性変形に
関する1個の回転ばねと1個の回転ダッシュポットとに
よって、又は、1個の回転ばね、1個の並進ばね、1個
の回転ダッシュポット及び1個の並進ダッシュポットに
よって前記ベッドと前記床とを接続した系によるモデル
であり、前記振動抑制制御器は、前記回転角度検出器の
出力、前記回転角度検出器の出力と前記位置検出器の出
力とから前記運動解析モデルに基づいて算出した検出位
置及びその時間変化率、並びに前記振動検出器の出力か
ら算出した前記非可動部の回転角度及び角加速度を用い
て前記振動抑制制御トルク指令を生成する手段を含むこ
とを特徴とする請求項1に記載の位置決め装置。
2. A ball screw connected to the motor shaft of a servomotor, wherein the kinematic analysis model connects the bed and the column by one rotating spring and one rotating dashpot relating to elastic bending deformation of the bed. Regarding the elastic deformation of the leveling portion which connects the driving side and the driven side of the ball screw by one translation spring and one translation dashpot regarding the elastic deformation of 1 and adjusts the height of the bed from the floor. The bed and the floor by one rotating spring and one rotating dashpot, or by one rotating spring, one translational spring, one rotating dashpot and one translational dashpot The vibration suppression controller is a model based on the system described above, wherein the motion solution is calculated from the output of the rotation angle detector, the output of the rotation angle detector and the output of the position detector. A means for generating the vibration suppression control torque command using the detected position calculated based on the analysis model and its time change rate, and the rotation angle and angular acceleration of the non-movable part calculated from the output of the vibration detector. The positioning device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記運動解析モデルは、ベッドの弾性曲
げ変形に関する1個の回転ばねと1個の回転ダッシュポ
ットとによってベッドとコラムとを接続し、サーボモー
タのモータ軸に接続されたボールねじの弾性変形に関す
る1個の並進ばねと1個の並進ダッシュポットとによっ
てボールねじの駆動側と被駆動側とを接続し、前記ベッ
ドの床からの高さを調整するレベリング部の弾性変形に
関する1個の回転ばねと1個の回転ダッシュポットとに
よって、又は、1個の回転ばね、1個の並進ばね、1個
の回転ダッシュポット及び1個の並進ダッシュポットに
よって前記ベッドと前記床とを接続した系によるモデル
であり、前記振動抑制制御器は、前記運動解析モデルに
基づく状態方程式における状態量を、モード行列が実数
となるモード座標に変換した信号を用いて前記振動抑制
制御トルク指令を生成する手段を含むことを特徴とする
請求項1に記載の位置決め装置。
3. The ball screw connected to the motor shaft of a servomotor, wherein the motion analysis model connects the bed and the column by one rotating spring and one rotating dashpot relating to elastic bending deformation of the bed. Regarding the elastic deformation of the leveling portion which connects the driving side and the driven side of the ball screw by one translation spring and one translation dashpot regarding the elastic deformation of 1 and adjusts the height of the bed from the floor. The bed and the floor by one rotating spring and one rotating dashpot, or by one rotating spring, one translational spring, one rotating dashpot and one translational dashpot The vibration suppression controller converts the state quantity in the state equation based on the motion analysis model into the mode coordinates where the mode matrix is a real number. The positioning device according to claim 1, further comprising: a unit that generates the vibration suppression control torque command using the converted signal.
【請求項4】 前記振動抑制制御器は、前記振動検出器
の出力信号を積分して前記非可動部の速度を得る積分要
素と、その速度を積分して前記非可動部の位置を得る積
分要素とを有し、各積分要素の出力を用いて前記振動検
出器の出力信号を積分して前記振動抑制制御トルク指令
を生成する手段を含むことを特徴とする請求項1に記載
の位置決め装置。
4. The vibration suppression controller integrates an output signal of the vibration detector to obtain a speed of the non-movable portion, and an integration element that integrates the speed to obtain a position of the non-movable portion. The positioning device according to claim 1, further comprising: a unit that has an element and that integrates an output signal of the vibration detector using an output of each integration element to generate the vibration suppression control torque command. .
【請求項5】 前記機械系の予期される複数の機械振動
周波数と振動モードとを表示部で表示し、その表示に応
じて入力された指定に従って振動抑制制御トルク指令生
成時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制
制御ゲインを前記振動抑制制御器に供給する制御装置を
含むことを特徴とする請求項1に記載の位置決め装置。
5. A plurality of expected mechanical vibration frequencies and vibration modes of the mechanical system are displayed on a display unit, and vibration suppression control is performed when a vibration suppression control torque command is generated according to a designation input according to the display. The positioning device according to claim 1, further comprising a control device that determines a control gain and supplies the vibration suppression control gain to the vibration suppression controller.
【請求項6】 前記トルク生成手段に加振を与えて機械
系を振動させ、前記位置検出器及び前記回転角度検出器
の出力から前記機械系の固有振動数及び固有モードを推
定し、推定結果に基づいて振動抑制制御トルク指令生成
時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制制
御ゲインを前記振動抑制制御器に供給する制御装置を含
むことを特徴とする請求項1に記載の位置決め装置。
6. A vibration is applied to the torque generating means to vibrate a mechanical system, and a natural frequency and a natural mode of the mechanical system are estimated from outputs of the position detector and the rotation angle detector, and an estimation result is obtained. The positioning device according to claim 1, further comprising: a control device that determines a vibration suppression control gain used when generating the vibration suppression control torque command based on the above, and supplies the vibration suppression control gain to the vibration suppression controller. .
【請求項7】 前記制御装置は、推定した固有振動数を
基に機械系の異常部位を判定する手段を含むことを特徴
とする請求項6に記載の位置決め装置。
7. The positioning device according to claim 6, wherein the control device includes means for determining an abnormal part of a mechanical system based on the estimated natural frequency.
【請求項8】 前記振動検出器と、前記振動検出器から
前記振動抑制制御器に至るケーブルとが、非可動部の内
側に設置されたことを特徴とする請求項1から請求項7
のうちのいずれか1項に記載の位置決め装置。
8. The vibration detector and the cable extending from the vibration detector to the vibration suppression controller are installed inside a non-movable part.
The positioning device according to claim 1.
【請求項9】 被位置決め物を支持するベッドや工具を
支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持され
る可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み前記
可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段と、前記
可動部の位置を検出して検出位置を出力する位置検出器
と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を検出して
角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位置から検
出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度から角速
度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置を指示す
るための位置指令信号、並びに帰還された前記検出位置
及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモータトル
ク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め装置にお
いて、前記検出位置の前記回転角度からの相対位置と前
記検出位置の前記角速度に対する相対速度とを、前記検
出位置、前記変化率、前記角度及び前記角速度を用いて
算出し、算出された相対位置及び相対速度を用いて前記
モータトルク指令に加算される振動抑制制御トルク指令
を生成する振動抑制制御器を備えたことを特徴とする位
置決め装置。
9. A mechanical system having a non-movable portion including a bed for supporting an object to be positioned and a column for supporting a tool, a movable portion supported by the non-movable portion, and a movable portion including a servo motor. Torque generating means for setting the position, a position detector for detecting the position of the movable part and outputting the detected position, and a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the motor shaft of the servo motor and outputting the angle. A velocity calculation unit that calculates a temporal change rate of the detected position from the detected position and an angular velocity from the angle; a position command signal for indicating the position of the movable unit; In a positioning device including a servo system that creates a motor torque command from the angular velocity to the torque generating means, a relative position from the rotation angle of the detection position and the angle of the detection position. A vibration suppression control torque command, which is calculated by using the detected position, the rate of change, the angle, and the angular velocity, and is added to the motor torque command by using the calculated relative position and relative velocity. A positioning device comprising a vibration suppression controller for generating
【請求項10】 前記振動抑制制御器により生成された
振動抑制制御トルク指令を表す信号の低周波成分を除去
すべく、折れ点周波数が振動抑制すべき周波数帯域より
も低くなるように構成されたフィルタ手段を含むことを
特徴とする請求項9に記載の位置決め装置。
10. The break point frequency is configured to be lower than a frequency band in which vibration is to be suppressed in order to remove a low frequency component of a signal representing the vibration suppression control torque command generated by the vibration suppression controller. Positioning device according to claim 9, characterized in that it comprises filter means.
【請求項11】 サーボモータは交流サーボモータであ
り、トルク生成手段は、その交流サーボモータと、位置
決め用に設けられている回転角度検出器からの角度を利
用して前記交流サーボモータへの電流指令を生成する電
流制御器とを含むことを特徴とする請求項1から請求項
10のうちのいずれか1項に記載の位置決め装置。
11. The servo motor is an AC servo motor, and the torque generating means utilizes the AC servo motor and an angle from a rotation angle detector provided for positioning to make a current to the AC servo motor. The positioning device according to any one of claims 1 to 10, further comprising a current controller that generates a command.
【請求項12】 被位置決め物を支持するベッドや工具
を支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持さ
れる可動部とを有する機械系と、前記被位置決め物に向
けて鉛直方向に移動するヘッドと、前記ヘッドを駆動す
る鉛直方向サーボモータを含み前記ヘッドを所望の位置
に設定する鉛直方向トルク生成手段と、サーボモータを
含み前記可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段
と、前記可動部の位置を検出して検出位置を出力する位
置検出器と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を
検出して角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位
置から検出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度
から角速度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置
を指示するための位置指令信号、並びに帰還された前記
検出位置及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモ
ータトルク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め
装置において、前記検出位置の前記回転角度からの相対
位置と前記検出位置の前記角速度に対する相対速度とを
用いて、前記モータトルク指令に加算される振動抑制制
御トルク指令を生成する振動抑制制御器と、前記相対位
置及び前記相対速度を用いて、前記鉛直方向トルク生成
手段に対する鉛直方向モータトルク指令に加算される振
動抑制制御トルク指令を生成する鉛直方向振動抑制制御
器とを備えたことを特徴とする位置決め装置。
12. A mechanical system having a non-movable part including a bed for supporting an object to be positioned and a column for supporting a tool, and a movable part supported by the non-movable part, and a vertical direction toward the object to be positioned. A vertical torque generating unit that includes a moving head and a vertical servomotor that drives the head to set the head to a desired position; and a torque generating unit that includes a servomotor to set the movable unit to a desired position. A position detector that detects the position of the movable portion and outputs the detected position; a rotation angle detector that detects the rotation angle of the motor shaft of the servo motor and outputs the angle; A velocity calculation unit that calculates an angular velocity from the angle while calculating a rate of change with time, a position command signal for indicating the position of the movable unit, and the detected position and the angle that have been fed back. In a positioning device including a servo system that creates a motor torque command from the speed to the torque generation means, by using a relative position from the rotation angle of the detection position and a relative speed with respect to the angular velocity of the detection position, Vibration suppression control that adds a vibration suppression control torque command that is added to the motor torque command, and vibration that is added to the vertical direction motor torque command for the vertical direction torque generation means using the relative position and the relative speed. A positioning device, comprising: a vertical vibration suppression controller that generates a suppression control torque command.
【請求項13】 被位置決め物を支持するベッドや工具
を支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持さ
れる可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み前
記可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段と、前
記可動部の位置を検出して検出位置を出力する位置検出
器と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を検出し
て角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位置から
検出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度から角
速度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置を指示
するための位置指令信号、並びに帰還された前記検出位
置及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモータト
ルク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め装置に
おいて、前記機械系の運動解析モデルに基づくオブザー
バを用いて前記非可動部の位置及び速度を推定し、前記
位置検出器の出力、及び前記オブザーバによる推定結果
を用いて、前記モータトルク指令に加算される振動抑制
制御トルク指令を生成する振動抑制制御器を備えたこと
を特徴とする位置決め装置。
13. A mechanical system having a non-movable part including a bed for supporting an object to be positioned and a column for supporting a tool, a movable part supported by the non-movable part, and a movable part including a servo motor. Torque generating means for setting the position, a position detector for detecting the position of the movable part and outputting the detected position, and a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the motor shaft of the servo motor and outputting the angle. A velocity calculation unit that calculates a temporal change rate of the detected position from the detected position and an angular velocity from the angle; a position command signal for indicating the position of the movable unit; In a positioning device including a servo system that creates a motor torque command from the angular velocity to the torque generating means, an observer based on a motion analysis model of the mechanical system is used to perform the non-operation. A vibration suppression controller that estimates the position and speed of the moving part and uses the output of the position detector and the estimation result by the observer to generate a vibration suppression control torque command to be added to the motor torque command is provided. Positioning device characterized by the above.
【請求項14】 前記振動抑制制御器は本体に着脱可能
なカードに収められた請求項1、請求項9、請求項12
又は請求項13のうちのいずれか1項に記載の位置決め
装置。
14. The vibration suppression controller is housed in a card which can be attached to and detached from the main body.
Alternatively, the positioning device according to claim 13.
【請求項15】 被位置決め物を支持するベッドや工具
を支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持さ
れる可動部とを有する機械系と、前記ベッドの床からの
高さを調整するレベリングボルトと、サーボモータを含
み前記可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段
と、前記可動部の位置を検出して検出位置を出力する位
置検出器と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を
検出して角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位
置から検出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度
から角速度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置
を指示するための位置指令信号、並びに帰還された前記
検出位置及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモ
ータトルク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め
装置において、前記レベリングボルトは、前記ベッドの
下面よりも高い位置でスペーサを介してベッドに嵌合さ
れることを特徴とする位置決め装置。
15. A mechanical system having a non-movable part including a bed for supporting an object to be positioned and a column for supporting a tool, and a movable part supported by the non-movable part, and a height of the bed from the floor is adjusted. A leveling bolt, a torque generating means including a servo motor for setting the movable part at a desired position, a position detector for detecting the position of the movable part and outputting a detected position, and a motor shaft of the servo motor. A rotation angle detector that detects a rotation angle and outputs the angle, a speed calculation unit that calculates the time change rate of the detection position from the detection position and an angular velocity from the angle, and indicates the position of the movable unit. And a servo system that creates a motor torque command to the torque generating means from the detected position and the angular velocity that are fed back. The belling bolt is fitted to the bed via a spacer at a position higher than the lower surface of the bed.
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