JPH079204A - 旋盤のバーフィーダにおける力制御方法 - Google Patents
旋盤のバーフィーダにおける力制御方法Info
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- JPH079204A JPH079204A JP18446893A JP18446893A JPH079204A JP H079204 A JPH079204 A JP H079204A JP 18446893 A JP18446893 A JP 18446893A JP 18446893 A JP18446893 A JP 18446893A JP H079204 A JPH079204 A JP H079204A
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- lathe
- force
- control
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B13/00—Arrangements for automatically conveying or chucking or guiding stock
- B23B13/02—Arrangements for automatically conveying or chucking or guiding stock for turning-machines with a single working-spindle
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D15/00—Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure
- G05D15/01—Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure characterised by the use of electric means
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50383—Bar feeder applies torque to compensate bending of workpiece during machining
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 旋盤のＺ軸とバーフィーダのＺ軸方向の位置
制御のための同期を必要とせず、またワークのたわみを
防止することができる旋盤のバーフィーダにおける力制
御方法を提供する。 【構成】 旋盤１０１のバーフィーダ１０５の制御にお
いて、ワーク１０４を旋盤１０１のＺ軸１０２とバーフ
ィーダ１０５により掴持し、旋盤のＺ軸１０２は位置制
御を行い、バーフィーダ１０５は力制御を行なうことに
よって、ワーク１０４に一定のトルクを付与するよう制
御する。
制御のための同期を必要とせず、またワークのたわみを
防止することができる旋盤のバーフィーダにおける力制
御方法を提供する。 【構成】 旋盤１０１のバーフィーダ１０５の制御にお
いて、ワーク１０４を旋盤１０１のＺ軸１０２とバーフ
ィーダ１０５により掴持し、旋盤のＺ軸１０２は位置制
御を行い、バーフィーダ１０５は力制御を行なうことに
よって、ワーク１０４に一定のトルクを付与するよう制
御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、旋盤においてワークを
支持するバーフィーダの制御方法に関し、特にバーフィ
ーダを力制御により制御する制御方法に関する。
支持するバーフィーダの制御方法に関し、特にバーフィ
ーダを力制御により制御する制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、細長いワークを旋盤で加工する
場合、Ｚ軸方向にワークをガイドするためにバーフィー
ダが用いられる。ワークの一方とバーフィーダによって
支持されており、ワークの他方は旋盤のＺ軸に取り付け
られてＺ軸方向の位置制御が行なわれる。
場合、Ｚ軸方向にワークをガイドするためにバーフィー
ダが用いられる。ワークの一方とバーフィーダによって
支持されており、ワークの他方は旋盤のＺ軸に取り付け
られてＺ軸方向の位置制御が行なわれる。
【０００３】従来、このバーフィーダの位置制御はコン
トローラによって行なわれるが、旋盤の加工中において
旋盤のＺ軸方向の位置制御と、バーフィーダの位置制御
は同期していることが必要である。そのための制御方法
として例えば以下の方法が知られている。
トローラによって行なわれるが、旋盤の加工中において
旋盤のＺ軸方向の位置制御と、バーフィーダの位置制御
は同期していることが必要である。そのための制御方法
として例えば以下の方法が知られている。
【０００４】（１）同一のコントローラによって旋盤と
バーフィーダを制御することによって、旋盤のＺ軸の位
置制御とバーフィーダのＺ軸方向の位置制御とを同期さ
せる。
バーフィーダを制御することによって、旋盤のＺ軸の位
置制御とバーフィーダのＺ軸方向の位置制御とを同期さ
せる。
【０００５】（２）旋盤とバーフィーダを同一のコント
ローラによって制御することができない場合に、バーフ
ィーダ側においては、ワークをつかむことなくフリーな
状態として単に支えるだけとし、旋盤のＺ軸の位置制御
のみで動作を行なう。
ローラによって制御することができない場合に、バーフ
ィーダ側においては、ワークをつかむことなくフリーな
状態として単に支えるだけとし、旋盤のＺ軸の位置制御
のみで動作を行なう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の旋盤のバーフィーダの制御方法においては、以下
のような問題点を有している。
従来の旋盤のバーフィーダの制御方法においては、以下
のような問題点を有している。
【０００７】（１）従来の旋盤とバーフィーダのＺ軸方
向の位置制御を、同一のコントローラによって行なう場
合には、旋盤とバーフィーダの両方の制御を行なうコン
トローラが必要であり、このようなコントローラにみ高
価で複雑な装置が必要となる。また、このようなコント
ローラは個々の旋盤とバーフィーダに対応して設定する
必要があり、汎用性を欠くことになる。
向の位置制御を、同一のコントローラによって行なう場
合には、旋盤とバーフィーダの両方の制御を行なうコン
トローラが必要であり、このようなコントローラにみ高
価で複雑な装置が必要となる。また、このようなコント
ローラは個々の旋盤とバーフィーダに対応して設定する
必要があり、汎用性を欠くことになる。
【０００８】（２）また、旋盤とバーフィーダを個々に
独立したコントローラによって制御する場合には、両方
のコントローラの同期をとる必要があるが、別個の独立
したコントローラの同期をとることは困難である。
独立したコントローラによって制御する場合には、両方
のコントローラの同期をとる必要があるが、別個の独立
したコントローラの同期をとることは困難である。
【０００９】（３）従来のバーフィーダ側をフリーな状
態として旋盤のＺ軸の制御のみによって行なう場合に
は、細いワークは旋盤とバーフィーダとの間において弓
なりに湾曲して、たわみが生じ、正確で安定した加工が
困難となる。
態として旋盤のＺ軸の制御のみによって行なう場合に
は、細いワークは旋盤とバーフィーダとの間において弓
なりに湾曲して、たわみが生じ、正確で安定した加工が
困難となる。
【００１０】そこで、本発明は前記した従来の旋盤のバ
ーフィーダの制御方法の問題点を解決し、旋盤のＺ軸と
バーフィーダのＺ軸方向の位置制御のための同期を必要
とせず、またワークのたわみを防止することができる旋
盤のバーフィーダにおける力制御方法を提供することを
目的とする。
ーフィーダの制御方法の問題点を解決し、旋盤のＺ軸と
バーフィーダのＺ軸方向の位置制御のための同期を必要
とせず、またワークのたわみを防止することができる旋
盤のバーフィーダにおける力制御方法を提供することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、旋盤のバーフィーダの制御において、ワ
ークを旋盤のＺ軸とバーフィーダにより掴持し、旋盤の
Ｚ軸は位置制御を行い、バーフィーダは力制御を行なう
ことによって、ワークに一定のトルクを付与するよう制
御する。このバーフィーダからワークに付与される一定
のトルクは、旋盤のＺ軸の位置制御を阻害しない程度の
大きさに設定される。
成するために、旋盤のバーフィーダの制御において、ワ
ークを旋盤のＺ軸とバーフィーダにより掴持し、旋盤の
Ｚ軸は位置制御を行い、バーフィーダは力制御を行なう
ことによって、ワークに一定のトルクを付与するよう制
御する。このバーフィーダからワークに付与される一定
のトルクは、旋盤のＺ軸の位置制御を阻害しない程度の
大きさに設定される。
【００１２】また、本発明のバーフィーダの力制御は、
ワークに加わる外界からの負荷を外乱推定オブザーバに
よって推定し、該推定により得られる推定外乱負荷トル
クをフィードバックして、該推定外乱負荷トルクが力指
令値と一致するようにフィードバック制御するものであ
る。また、この外乱推定オブザーバにおける力のフィー
ドバック値は、推定外乱負荷トルクにバーフィーダのモ
ータの速度に設定係数を乗じた値を加算した値とするも
のである。また、本発明のバーフィーダに使用する外乱
推定オブザーバは、バーフィーダのモータに指令される
トルク指令値とモータの実速度から推定外乱負荷トルク
を推定するものである。
ワークに加わる外界からの負荷を外乱推定オブザーバに
よって推定し、該推定により得られる推定外乱負荷トル
クをフィードバックして、該推定外乱負荷トルクが力指
令値と一致するようにフィードバック制御するものであ
る。また、この外乱推定オブザーバにおける力のフィー
ドバック値は、推定外乱負荷トルクにバーフィーダのモ
ータの速度に設定係数を乗じた値を加算した値とするも
のである。また、本発明のバーフィーダに使用する外乱
推定オブザーバは、バーフィーダのモータに指令される
トルク指令値とモータの実速度から推定外乱負荷トルク
を推定するものである。
【００１３】
【作用】本発明によれば、ワークを旋盤のＺ軸とバーフ
ィーダにより掴持し、旋盤のＺ軸は位置制御を行い、バ
ーフィーダは力制御を行なうことによって、ワークに一
定のトルクを付与するように旋盤のバーフィーダを制御
し、このワークに付与したトルクによりワークに張力を
付与して、旋盤のＺ軸とバーフィーダとの間におけるワ
ークのたるみを防止する。また、バーフィーダからワー
クに付与される一定のトルクを、旋盤のＺ軸の位置制御
を阻害しない程度の大きさに設定することによって、バ
ーフィーダの力制御が旋盤の位置制御に影響を与えない
ようにする。
ィーダにより掴持し、旋盤のＺ軸は位置制御を行い、バ
ーフィーダは力制御を行なうことによって、ワークに一
定のトルクを付与するように旋盤のバーフィーダを制御
し、このワークに付与したトルクによりワークに張力を
付与して、旋盤のＺ軸とバーフィーダとの間におけるワ
ークのたるみを防止する。また、バーフィーダからワー
クに付与される一定のトルクを、旋盤のＺ軸の位置制御
を阻害しない程度の大きさに設定することによって、バ
ーフィーダの力制御が旋盤の位置制御に影響を与えない
ようにする。
【００１４】本発明のバーフィーダの力制御は、ワーク
に加わる外界からの負荷を外乱推定オブザーバによって
推定し、該推定により得られる推定外乱負荷トルクをフ
ィードバックして、該推定外乱負荷トルクが力指令値と
一致するようにフィードバック制御するものである。ま
た、この外乱推定オブザーバにおける力のフィードバッ
ク値は、推定外乱負荷トルクにバーフィーダのモータの
速度に設定係数を乗じた値を加算した値とする。
に加わる外界からの負荷を外乱推定オブザーバによって
推定し、該推定により得られる推定外乱負荷トルクをフ
ィードバックして、該推定外乱負荷トルクが力指令値と
一致するようにフィードバック制御するものである。ま
た、この外乱推定オブザーバにおける力のフィードバッ
ク値は、推定外乱負荷トルクにバーフィーダのモータの
速度に設定係数を乗じた値を加算した値とする。
【００１５】また、本発明のバーフィーダに使用する外
乱推定オブザーバにおいて、推定外乱負荷トルクはバー
フィーダのモータに指令されるトルク指令値とモータの
実速度から推定する。
乱推定オブザーバにおいて、推定外乱負荷トルクはバー
フィーダのモータに指令されるトルク指令値とモータの
実速度から推定する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。
細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。
【００１７】〔実施例の構成〕 （本発明を実施するための旋盤およびバーフィーダの構
成）はじめに、本発明の旋盤およびバーフィーダの一構
成例を、図１を用いて説明する。図１において、ワーク
１０４の一方は旋盤１０１のＺ軸１０２に取り付けら
れ、ワーク１０４の他方はバーフィーダ１０５に取り付
けられる。
成）はじめに、本発明の旋盤およびバーフィーダの一構
成例を、図１を用いて説明する。図１において、ワーク
１０４の一方は旋盤１０１のＺ軸１０２に取り付けら
れ、ワーク１０４の他方はバーフィーダ１０５に取り付
けられる。
【００１８】旋盤１０１のＺ軸１０２に取り付けられた
ワーク１０４は、通常の旋盤と同様にしてＸ軸方向の刃
物１０３によって加工される。
ワーク１０４は、通常の旋盤と同様にしてＸ軸方向の刃
物１０３によって加工される。
【００１９】また、バーフィーダ１０５は、旋盤１０１
のコントローラとは独立したコントローラ（図示してい
ない）を有しており、このバーフィーダ１０５のコント
ローラはワーク１０４に対して位置制御は行なわず、力
制御によって一定のトルクを与える。このワーク１０４
に与えるトルクの方向は、ワーク１０４を旋盤１０１か
ら離れる方向であり、また、そのトルクの大きさは、旋
盤１０１のＺ軸の制御においてワーク１０４に与えるト
ルクよりも小さな一定値に設定される。このバーフィー
ダ１０５から与えられるトルクによって、ワーク１０４
は旋盤１０１のＺ軸の制御に影響を与えない程度の張力
が常に付与される。
のコントローラとは独立したコントローラ（図示してい
ない）を有しており、このバーフィーダ１０５のコント
ローラはワーク１０４に対して位置制御は行なわず、力
制御によって一定のトルクを与える。このワーク１０４
に与えるトルクの方向は、ワーク１０４を旋盤１０１か
ら離れる方向であり、また、そのトルクの大きさは、旋
盤１０１のＺ軸の制御においてワーク１０４に与えるト
ルクよりも小さな一定値に設定される。このバーフィー
ダ１０５から与えられるトルクによって、ワーク１０４
は旋盤１０１のＺ軸の制御に影響を与えない程度の張力
が常に付与される。
【００２０】このバーフィーダ１０５の力制御は、例え
ばバーフィーダの駆動軸を駆動するサーボモータを、バ
ーフィーダの制御系によって制御することにより行なわ
れる。
ばバーフィーダの駆動軸を駆動するサーボモータを、バ
ーフィーダの制御系によって制御することにより行なわ
れる。
【００２１】なお、図１に示す旋盤１０１およびバーフ
ィーダ１０５の装置形態は、一実施例であって図示され
る形態に限定されるものでなく、旋盤１０１は通常の旋
盤の機能を有する装置を含むものであり、またバーフィ
ーダ１０５も通常のバーフィーダの機能を有する装置を
含むものである。
ィーダ１０５の装置形態は、一実施例であって図示され
る形態に限定されるものでなく、旋盤１０１は通常の旋
盤の機能を有する装置を含むものであり、またバーフィ
ーダ１０５も通常のバーフィーダの機能を有する装置を
含むものである。
【００２２】以下、このバーフィーダの制御系の構成、
およびそのバーフィーダの制御系による力制御の構成に
ついて説明する。
およびそのバーフィーダの制御系による力制御の構成に
ついて説明する。
【００２３】（バーフィーダの制御系の構成）バーフィ
ーダの制御系の構成について、図２の本発明の方法を実
施するバーフィーダの制御系の要部ブロック図を用いて
説明する。図２に示すバーフィーダの制御系はサーボモ
ータを用いた例を示している。
ーダの制御系の構成について、図２の本発明の方法を実
施するバーフィーダの制御系の要部ブロック図を用いて
説明する。図２に示すバーフィーダの制御系はサーボモ
ータを用いた例を示している。
【００２４】図において、１０は一般の工作機械やロボ
ット等の機械を制御する制御装置と同様の制御装置であ
り、この制御装置１０から移動指令，力指令，各種制御
信号が共有メモリ１１を介してディジタルモータ制御回
路１２に出力される。ディジタルモータ制御回路１２
は、プロセッサ（ＣＰＵ），ＲＯＭ，ＲＡＭ等により構
成され、位置，速度，力等のモータ制御をディジタル的
に実行し、トランジスタインバータ等で構成されるサー
ボアンプ１３を介して各軸のサーボモータ１４を制御す
るものである。また、１５は位置，速度を検出する位置
速度検出器でサーボモータのモータ軸に取り付けられた
パルスコーダ等で構成され、ディジタルモータ制御回路
１２に検出した位置，速度フィードバック信号を出力し
ている。なお、これらの構成は、従来の公知のディジタ
ルサーボ回路の構成と同一のものを用いることができる
が、力制御を行なう点において従来のディジタルサーボ
回路と異なっている。
ット等の機械を制御する制御装置と同様の制御装置であ
り、この制御装置１０から移動指令，力指令，各種制御
信号が共有メモリ１１を介してディジタルモータ制御回
路１２に出力される。ディジタルモータ制御回路１２
は、プロセッサ（ＣＰＵ），ＲＯＭ，ＲＡＭ等により構
成され、位置，速度，力等のモータ制御をディジタル的
に実行し、トランジスタインバータ等で構成されるサー
ボアンプ１３を介して各軸のサーボモータ１４を制御す
るものである。また、１５は位置，速度を検出する位置
速度検出器でサーボモータのモータ軸に取り付けられた
パルスコーダ等で構成され、ディジタルモータ制御回路
１２に検出した位置，速度フィードバック信号を出力し
ている。なお、これらの構成は、従来の公知のディジタ
ルサーボ回路の構成と同一のものを用いることができる
が、力制御を行なう点において従来のディジタルサーボ
回路と異なっている。
【００２５】（バーフィーダの力制御の構成）次に、前
記バーフィーダの制御系において、バーフィーダを力制
御する場合の力制御の構成について、図３に示す本発明
の実施例の力制御系のブロック線図を用いて説明する。
記バーフィーダの制御系において、バーフィーダを力制
御する場合の力制御の構成について、図３に示す本発明
の実施例の力制御系のブロック線図を用いて説明する。
【００２６】図３においては、バーフィーダを駆動する
サーボモータを例にして説明する。この実施例では、力
制御を比例，積分（ＰＩ）制御で行なうもので、サーボ
モータに加わる外界からの力を外乱推定オブザーバを用
いて検出するようにしている。項１のＫ１は力フィード
バック制御における積分定数、Ｋ２は比例定数である。
また、項２，３はモータの伝達関数で、Ｋｔはトルク定
数、Ｊｍはイナーシャであり、項４はモータの実速度ｖ
に設定係数βを乗じた値をフィードバックする項であ
る。
サーボモータを例にして説明する。この実施例では、力
制御を比例，積分（ＰＩ）制御で行なうもので、サーボ
モータに加わる外界からの力を外乱推定オブザーバを用
いて検出するようにしている。項１のＫ１は力フィード
バック制御における積分定数、Ｋ２は比例定数である。
また、項２，３はモータの伝達関数で、Ｋｔはトルク定
数、Ｊｍはイナーシャであり、項４はモータの実速度ｖ
に設定係数βを乗じた値をフィードバックする項であ
る。
【００２７】図中の一点鎖線で示される５は、外界から
モータに印加される外乱負荷トルクを検出する外乱推定
オブザーバであり、モータに指示されるトルク指令Ｔｃ
とモータの実速度ｖから、推定外乱負荷トルクＴｄ2 を
推定するものである。つまり、外乱推定オブザーバ５
は、モータが外界から実際に受ける外乱負荷トルクを、
直接測定せずにトルク指令Ｔｃとモータの実速度ｖとに
基づいた推定値である外乱負荷トルクＴｄ2 を出力する
ものである。なお、ＴＬは実際にモータが受ける外乱負
荷トルクであり、Ｓはラプラス演算子を表している。
モータに印加される外乱負荷トルクを検出する外乱推定
オブザーバであり、モータに指示されるトルク指令Ｔｃ
とモータの実速度ｖから、推定外乱負荷トルクＴｄ2 を
推定するものである。つまり、外乱推定オブザーバ５
は、モータが外界から実際に受ける外乱負荷トルクを、
直接測定せずにトルク指令Ｔｃとモータの実速度ｖとに
基づいた推定値である外乱負荷トルクＴｄ2 を出力する
ものである。なお、ＴＬは実際にモータが受ける外乱負
荷トルクであり、Ｓはラプラス演算子を表している。
【００２８】力指令Ｆｃから外乱推定オブザーバ５で推
定した推定外乱負荷トルクＴｄ2 を減じ（なお、外乱推
定オブザーバ５で求められる推定外乱負荷トルクＴｄ2
は逆極性で得られるため、図３においては力指令Ｆｃに
推定外乱負荷トルクＴｄ2 が加算されるように記載され
ているが、実際は減算される）、さらに、項４において
モータの実速度ｖに設定係数βを乗じた値を減じて力偏
差Ｆerr （＝Ｆｃ＋Ｔｄ２−β・ｖ）を求め、この力偏
差Ｆerr に基づいて項１において比例積分処理を実行し
て、トルク指令（電流指令）Ｔｃを求めモータへ出力す
る。この項４を通るフィードバック制御により、サーボ
モータから制御対象に付加される力（サーボモータが発
生する力）が力指令Ｆｃに一致するように制御される。
定した推定外乱負荷トルクＴｄ2 を減じ（なお、外乱推
定オブザーバ５で求められる推定外乱負荷トルクＴｄ2
は逆極性で得られるため、図３においては力指令Ｆｃに
推定外乱負荷トルクＴｄ2 が加算されるように記載され
ているが、実際は減算される）、さらに、項４において
モータの実速度ｖに設定係数βを乗じた値を減じて力偏
差Ｆerr （＝Ｆｃ＋Ｔｄ２−β・ｖ）を求め、この力偏
差Ｆerr に基づいて項１において比例積分処理を実行し
て、トルク指令（電流指令）Ｔｃを求めモータへ出力す
る。この項４を通るフィードバック制御により、サーボ
モータから制御対象に付加される力（サーボモータが発
生する力）が力指令Ｆｃに一致するように制御される。
【００２９】また、外乱推定オブザーバ５の項５２，５
３のＫ３，Ｋ４は外乱推定オブザーバのパラメータであ
り、項５１のαは実際にサーボモータに出力されるトル
ク指令となる電流値Ｔｃに乗じられるパラメータの値で
あり、モータのトルク定数の推定値Ｋｔ* をイナーシャ
の推定値Ｊm * で除した（α＝Ｋｔ* ／Ｊｍ* ）として
表される。また、項５５は、項５３からの出力に（１／
α）を乗じて推定外乱負荷トルクＴｄ2 を求める項であ
る。
３のＫ３，Ｋ４は外乱推定オブザーバのパラメータであ
り、項５１のαは実際にサーボモータに出力されるトル
ク指令となる電流値Ｔｃに乗じられるパラメータの値で
あり、モータのトルク定数の推定値Ｋｔ* をイナーシャ
の推定値Ｊm * で除した（α＝Ｋｔ* ／Ｊｍ* ）として
表される。また、項５５は、項５３からの出力に（１／
α）を乗じて推定外乱負荷トルクＴｄ2 を求める項であ
る。
【００３０】〔実施例の作用〕次に、本発明の実施例の
作用について説明する。
作用について説明する。
【００３１】（バーフィーダの力制御の動作）バーフィ
ーダからワークに付与するトルクを、ワークの位置にか
かわらずいねに一定とする力制御について説明する。
ーダからワークに付与するトルクを、ワークの位置にか
かわらずいねに一定とする力制御について説明する。
【００３２】図３に示される前記バーフィーダの力制御
の構成において、α＝Ｋｔ* ／Ｊｍ* とおき、かつモー
タのトルク定数Ｋｔはその推定値Ｋｔ* と等しい（Ｋｔ
＝Ｋｔ* ）とし、モータのイナーシャＪｍはその推定値
Ｊｍ* （Ｊｍ＝Ｊｍ* ）として解釈すると、項３の演算
により （Ｔｃ・Ｋｔ＋ＴＬ）（１／Ｊｍ・Ｓ）＝ｖ …（１） が得られ、また項５の出力ｖａを考えると、 ｛Ｔｃ・（Ｋｔ／Ｊｍ）＋（ｖ−ｖａ）Ｋ３＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ４／Ｓ）｝ ・（１／Ｓ）＝ｖａ …（２） が得られる。第１式を変形すると次式となり、 Ｔｃ＝（ｖ・Ｊｍ・Ｓ−ＴＬ）／Ｋｔ …（３） この第３式を第２式に代入して整理すると、 （ｖ・Ｊｍ・Ｓ−ＴＬ）／Ｊｍ＋（ｖ−ｖａ）Ｋ３ ＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ４／Ｓ）＝ｖａ・Ｓ …（４） Ｓ（ｖ−ｖａ）＋（ｖ−ｖａ）・Ｋ３＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ４／Ｓ） ＝ＴＬ／Ｊｍ …（５） となる。また、第５式からＶｅｒｒ（＝ｖ−ｖａ）を求
めると、 Ｖｅｒｒ＝ｖ−ｖａ ＝（ＴＬ／Ｊｍ）［１／｛Ｓ＋Ｋ３＋（Ｋ４／Ｓ）｝］ …（６） 上記第６式から項５３の出力Ｔｄ１は次の第７式によっ
て表される。
の構成において、α＝Ｋｔ* ／Ｊｍ* とおき、かつモー
タのトルク定数Ｋｔはその推定値Ｋｔ* と等しい（Ｋｔ
＝Ｋｔ* ）とし、モータのイナーシャＪｍはその推定値
Ｊｍ* （Ｊｍ＝Ｊｍ* ）として解釈すると、項３の演算
により （Ｔｃ・Ｋｔ＋ＴＬ）（１／Ｊｍ・Ｓ）＝ｖ …（１） が得られ、また項５の出力ｖａを考えると、 ｛Ｔｃ・（Ｋｔ／Ｊｍ）＋（ｖ−ｖａ）Ｋ３＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ４／Ｓ）｝ ・（１／Ｓ）＝ｖａ …（２） が得られる。第１式を変形すると次式となり、 Ｔｃ＝（ｖ・Ｊｍ・Ｓ−ＴＬ）／Ｋｔ …（３） この第３式を第２式に代入して整理すると、 （ｖ・Ｊｍ・Ｓ−ＴＬ）／Ｊｍ＋（ｖ−ｖａ）Ｋ３ ＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ４／Ｓ）＝ｖａ・Ｓ …（４） Ｓ（ｖ−ｖａ）＋（ｖ−ｖａ）・Ｋ３＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ４／Ｓ） ＝ＴＬ／Ｊｍ …（５） となる。また、第５式からＶｅｒｒ（＝ｖ−ｖａ）を求
めると、 Ｖｅｒｒ＝ｖ−ｖａ ＝（ＴＬ／Ｊｍ）［１／｛Ｓ＋Ｋ３＋（Ｋ４／Ｓ）｝］ …（６） 上記第６式から項５３の出力Ｔｄ１は次の第７式によっ
て表される。
【００３３】 Ｔｄ１＝Ｖｅｒｒ・（Ｋ４／Ｓ） ＝（ＴＬ／Ｊｍ）｛Ｋ４／（Ｓ2 ＋Ｋ３・Ｓ＋Ｋ４）｝ …（７） 第７において、パラメータＫ３，Ｋ４を極が安定するよ
うに選択すると、Ｔｄ１＝ＴＬ／Ｊｍと近似することが
でき、この関係式は全外乱トルクＴｄ１を推定できるこ
とを示している。
うに選択すると、Ｔｄ１＝ＴＬ／Ｊｍと近似することが
でき、この関係式は全外乱トルクＴｄ１を推定できるこ
とを示している。
【００３４】そして、この全外乱トルクＴｄ１に１／α
（＝Ｊｍ* ／Ｋｔ* ）を乗じて推定外乱負荷トルクＴｄ
2 を求め、この推定外乱負荷トルクＴｄ2 を用いて力の
フィードバック制御を行なう。
（＝Ｊｍ* ／Ｋｔ* ）を乗じて推定外乱負荷トルクＴｄ
2 を求め、この推定外乱負荷トルクＴｄ2 を用いて力の
フィードバック制御を行なう。
【００３５】この推定外乱負荷トルクＴｄ2 を用いた力
のフィードバック制御は、力指令Ｆｃに対して、外乱推
定オブザーバ５で推定した推定外乱負荷トルクＴｄ2 と
項４においてモータの実速度ｖに設定係数βを乗じた値
との差によって力偏差を求めて、その力偏差Ｆerr （＝
Ｆｃ＋Ｔｄ２−β・ｖ）を求め、さらに項１においてこ
の力偏差Ｆerr を比例積分処理してトルク指令Ｔｃを求
める。このトルク指令Ｔｃは電流指令であり、この電流
指令をモータに出力することによってモータのトルク制
御を行なうことができる。
のフィードバック制御は、力指令Ｆｃに対して、外乱推
定オブザーバ５で推定した推定外乱負荷トルクＴｄ2 と
項４においてモータの実速度ｖに設定係数βを乗じた値
との差によって力偏差を求めて、その力偏差Ｆerr （＝
Ｆｃ＋Ｔｄ２−β・ｖ）を求め、さらに項１においてこ
の力偏差Ｆerr を比例積分処理してトルク指令Ｔｃを求
める。このトルク指令Ｔｃは電流指令であり、この電流
指令をモータに出力することによってモータのトルク制
御を行なうことができる。
【００３６】つまり、この項４を通るフィードバック制
御により、サーボモータから制御対象に付加される力
（サーボモータが発生する力）が、力指令Ｆｃに一致す
るように制御されることになり、例えばこの力指令Ｆｃ
をある設定値として与えると、サーボモータに実際に加
わる負荷の大きさに係わらず、モータからは常に設定さ
れたトルクが発生することになる。
御により、サーボモータから制御対象に付加される力
（サーボモータが発生する力）が、力指令Ｆｃに一致す
るように制御されることになり、例えばこの力指令Ｆｃ
をある設定値として与えると、サーボモータに実際に加
わる負荷の大きさに係わらず、モータからは常に設定さ
れたトルクが発生することになる。
【００３７】したがって、バーフィーダをこの力制御に
より制御すると、力指令Ｆｃとして旋盤のＺ軸のトルク
よりも小さな一定値を設定しておくと、バーフィーダは
ワークの位置に無関係に常に一定のトルクを出力して、
旋盤との同期をとることなくワークに張力を付加するこ
とができる。
より制御すると、力指令Ｆｃとして旋盤のＺ軸のトルク
よりも小さな一定値を設定しておくと、バーフィーダは
ワークの位置に無関係に常に一定のトルクを出力して、
旋盤との同期をとることなくワークに張力を付加するこ
とができる。
【００３８】（バーフィーダの制御系の動作）次に、前
記力制御を行なうための制御系の動作について、前記図
２、および図４に示すディジタルモータ制御回路のプロ
セッサが実施する力制御の処理のフローチャートに従っ
て説明する。
記力制御を行なうための制御系の動作について、前記図
２、および図４に示すディジタルモータ制御回路のプロ
セッサが実施する力制御の処理のフローチャートに従っ
て説明する。
【００３９】なお、あらかじめ、外乱推定オブザーバを
構成する定数Ｋ３，Ｋ４，係数α，βをディジタルモー
タ制御回路１２内に設置しておくものとする。
構成する定数Ｋ３，Ｋ４，係数α，βをディジタルモー
タ制御回路１２内に設置しておくものとする。
【００４０】また、このサーボモータ１４は、従来の位
置・速度ループ処理を実行することにより位置・速度制
御を行なうことができるものであり、この位置・速度ル
ープ処理と力制御処理とは切替えによって選択可能とす
るものを用いることもできる。
置・速度ループ処理を実行することにより位置・速度制
御を行なうことができるものであり、この位置・速度ル
ープ処理と力制御処理とは切替えによって選択可能とす
るものを用いることもできる。
【００４１】力制御においては、ディジタルモータ制御
回路１２のプロセッサは所定の主周期（通常速度ループ
処理周期と同一の周期）毎に図４に示す処理を実行す
る。
回路１２のプロセッサは所定の主周期（通常速度ループ
処理周期と同一の周期）毎に図４に示す処理を実行す
る。
【００４２】以下、ステップＳの符号を用いて説明す
る。
る。
【００４３】ステップＳ１：まず、制御装置１０から共
有メモリ１１を介して送られてきた力指令値Ｆｃを読む
とともに、位置・速度検出器１５で検出されフィードバ
ックされた速度フィードバック値ｖを読み込む。この力
指令値Ｆｃとしては、例えば旋盤のＺ軸の位置制御を行
なうためにワークに付与するトルクよりも小さい一定の
トルクが発生するような値が設定される。
有メモリ１１を介して送られてきた力指令値Ｆｃを読む
とともに、位置・速度検出器１５で検出されフィードバ
ックされた速度フィードバック値ｖを読み込む。この力
指令値Ｆｃとしては、例えば旋盤のＺ軸の位置制御を行
なうためにワークに付与するトルクよりも小さい一定の
トルクが発生するような値が設定される。
【００４４】ステップＳ２：次に、外乱推定オブザーバ
４の処理を開始し、前記ステップＳ１で読み取った速度
フィードバック値ｖからレジスタＲに記憶してある推定
速度ｖａを減じて実速度と推定速度の差Ｖｅｒｒを求め
る。なお、図４においては、このレジスタＲに記憶して
ある推定速度をＲ（ｖａ）で表している。
４の処理を開始し、前記ステップＳ１で読み取った速度
フィードバック値ｖからレジスタＲに記憶してある推定
速度ｖａを減じて実速度と推定速度の差Ｖｅｒｒを求め
る。なお、図４においては、このレジスタＲに記憶して
ある推定速度をＲ（ｖａ）で表している。
【００４５】ステップＳ３：さらに、前記誤差Ｖｅｒｒ
に設定定数Ｋ４を乗じた値を全外乱推定値Ｔｄ１を記憶
しているアキュムレータに加算し、当該周期における全
外乱推定値Ｔｄ１を求める。この処理は図３における項
５３の処理である。
に設定定数Ｋ４を乗じた値を全外乱推定値Ｔｄ１を記憶
しているアキュムレータに加算し、当該周期における全
外乱推定値Ｔｄ１を求める。この処理は図３における項
５３の処理である。
【００４６】ステップＳ４：次に、推定速度ｖａを記憶
するレジスタＲ（ｖａ）に前記ステップＳ３で求めた全
外乱推定値Ｔｄ１を加算するとともに、ステップＳ２で
求めた差Ｖｅｒｒに定数Ｋ３を乗じた値を加算し、さら
に、レジスタＲ（Ｔｃ）に記憶する前周期の速度推定値
ｖａを求め、レジスタＲ（ｖａ）に格納する。つまり、
この工程は、項５１およびこう５４等の処理によって推
定速度ｖａを求める処理である。
するレジスタＲ（ｖａ）に前記ステップＳ３で求めた全
外乱推定値Ｔｄ１を加算するとともに、ステップＳ２で
求めた差Ｖｅｒｒに定数Ｋ３を乗じた値を加算し、さら
に、レジスタＲ（Ｔｃ）に記憶する前周期の速度推定値
ｖａを求め、レジスタＲ（ｖａ）に格納する。つまり、
この工程は、項５１およびこう５４等の処理によって推
定速度ｖａを求める処理である。
【００４７】ステップＳ５：次に、ステップＳ３の工程
で求めた全外乱推定値Ｔｄ１を設定係数αで除して推定
外乱負荷トルクＴｄ２を求める。
で求めた全外乱推定値Ｔｄ１を設定係数αで除して推定
外乱負荷トルクＴｄ２を求める。
【００４８】以上のステップＳ２〜ステップＳ５の処理
が推定外乱負荷トルクを求める外乱推定オブザーバ４の
処理である。
が推定外乱負荷トルクを求める外乱推定オブザーバ４の
処理である。
【００４９】ステップＳ６：こうして求められた推定外
乱負荷トルクＴｄ２を力のフィードバック値として利用
し、力指令値Ｆｃから減じることになるが、外乱推定オ
ブザーバで求められる推定外乱負荷トルクＴｄ２は力指
令値Ｆｃと極性が逆になって求められるから、実際は力
指令値Ｆｃに推定外乱負荷トルクＴｄ２を加算すること
によって実質的に差を求めることになる。そして、さら
に、ステップＳ１で求めた速度フィードバック値ｖに設
定係数βを乗じた値を減じて力偏差Ｆｅｒｒを求める。
すなわち、次式の演算を行なうことにより力偏差Ｆｅｒ
ｒを求める。
乱負荷トルクＴｄ２を力のフィードバック値として利用
し、力指令値Ｆｃから減じることになるが、外乱推定オ
ブザーバで求められる推定外乱負荷トルクＴｄ２は力指
令値Ｆｃと極性が逆になって求められるから、実際は力
指令値Ｆｃに推定外乱負荷トルクＴｄ２を加算すること
によって実質的に差を求めることになる。そして、さら
に、ステップＳ１で求めた速度フィードバック値ｖに設
定係数βを乗じた値を減じて力偏差Ｆｅｒｒを求める。
すなわち、次式の演算を行なうことにより力偏差Ｆｅｒ
ｒを求める。
【００５０】Ｆｅｒｒ＝Ｆｃ＋Ｔｄ２−β・ｖ ステップＳ７：次に、積分器として作用するアキュムレ
ータＳｕｍに前記力偏差Ｆｅｒｒに積分定数Ｋ１、およ
び図４に示す処理の周期Ｔｓを乗じた値を加算すること
によって積分処理を実行する（図３中の項１の積分処
理）。
ータＳｕｍに前記力偏差Ｆｅｒｒに積分定数Ｋ１、およ
び図４に示す処理の周期Ｔｓを乗じた値を加算すること
によって積分処理を実行する（図３中の項１の積分処
理）。
【００５１】ステップＳ８：前記アキュムレータＳｕｍ
の値と前記力偏差Ｆｅｒｒに比例定数Ｋ２を乗じた値を
加算してトルク指令Ｔｃを求める。すなわち、図３の項
１の処理を実行する。
の値と前記力偏差Ｆｅｒｒに比例定数Ｋ２を乗じた値を
加算してトルク指令Ｔｃを求める。すなわち、図３の項
１の処理を実行する。
【００５２】ステップＳ９，１０：こうして求めたトル
ク指令Ｔｃを次の周期で使用するこめにレジスタＲ（Ｔ
ｃ）に格納するとともに電流ループに引渡し、当該周期
の処理を終了する。
ク指令Ｔｃを次の周期で使用するこめにレジスタＲ（Ｔ
ｃ）に格納するとともに電流ループに引渡し、当該周期
の処理を終了する。
【００５３】前記ステップの工程による制御系の動作に
より、バーフィーダは力制御を行い、ワークに対して一
定のトルクを付与することになる。この一定のトルクを
旋盤のＺ軸の位置制御に関係なくワークに対して付与す
ることにより、旋盤のＺ軸とバーフィーダが同期して動
かない場合であっても、ワークにたるみ等を生じさせる
ことなく制御を行なうことができる。
より、バーフィーダは力制御を行い、ワークに対して一
定のトルクを付与することになる。この一定のトルクを
旋盤のＺ軸の位置制御に関係なくワークに対して付与す
ることにより、旋盤のＺ軸とバーフィーダが同期して動
かない場合であっても、ワークにたるみ等を生じさせる
ことなく制御を行なうことができる。
【００５４】前記においては、フィードバック量として
推定外乱負荷トルクＴｄ2 にモータの実速度ｖに係数β
を乗じた値を加算したものを採用しているが、モータの
実速度ｖの関数をフィードバック値の一部として利用す
るのは、制御系の振動を防止して安定性を向上させるた
めと、モータの暴走を防止するためである。つまり、制
御対象からの反力がモータに加わらない場合には、外乱
推定オブザーバで推定する推定外乱負荷トルクＴｄ2 が
非常に小さなり、その結果、力偏差Ｆｅｒｒが大きくな
って減少することがないため、モータは暴走することに
なる。
推定外乱負荷トルクＴｄ2 にモータの実速度ｖに係数β
を乗じた値を加算したものを採用しているが、モータの
実速度ｖの関数をフィードバック値の一部として利用す
るのは、制御系の振動を防止して安定性を向上させるた
めと、モータの暴走を防止するためである。つまり、制
御対象からの反力がモータに加わらない場合には、外乱
推定オブザーバで推定する推定外乱負荷トルクＴｄ2 が
非常に小さなり、その結果、力偏差Ｆｅｒｒが大きくな
って減少することがないため、モータは暴走することに
なる。
【００５５】したがって、旋盤の駆動系の特性の許容を
考慮して、Ｚ軸から反力が得られる場合には、必ずしも
速度に比例する値をフィードバックする必要はない。
考慮して、Ｚ軸から反力が得られる場合には、必ずしも
速度に比例する値をフィードバックする必要はない。
【００５６】〔変形例〕前記実施例においては、バーフ
ィーダによってワークの力制御を行なっているが、この
力制御によるワークの制御を旋盤の芯押し台に適用する
こともできる。
ィーダによってワークの力制御を行なっているが、この
力制御によるワークの制御を旋盤の芯押し台に適用する
こともできる。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
旋盤のＺ軸とバーフィーダのＺ軸方向の位置制御のため
の同期を必要とせず、またワークのたわみを防止するこ
とができる。
旋盤のＺ軸とバーフィーダのＺ軸方向の位置制御のため
の同期を必要とせず、またワークのたわみを防止するこ
とができる。
【図１】本発明の旋盤およびバーフィーダの一構成例を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明の方法を実施するバーフィーダの制御系
の要部ブロック図である。
の要部ブロック図である。
【図３】本発明の実施例の力制御系のブロック線図であ
る。
る。
【図４】同一実施例における力制御の処理のフローチャ
ートである。
ートである。
５ 外乱推定オブザーバ １０ 制御装置 １１ 共有メモリ １２ ディジタルサーボ回路 １３ サーボアンプ １４ モータ １５ 位置・速度検出器 １０１ 旋盤 １０２ Ｚ軸 １０３ 刃物 １０４ ワーク １０５ バーフィーダ
Claims (4)
- 【請求項１】 旋盤のバーフィーダの制御において、ワ
ークを旋盤のＺ軸とバーフィーダにより掴持し、旋盤の
Ｚ軸は位置制御を行い、バーフィーダは力制御を行なう
ことによって、ワークに一定のトルクを付与することを
特徴とする旋盤のバーフィーダにおける力制御方法。 - 【請求項２】 前記力制御は、前記ワークに加わる外界
からの負荷を外乱推定オブザーバによって推定し、該推
定により得られる推定外乱負荷トルクをフィードバック
して、該推定外乱負荷トルクが力指令値と一致するよう
にフィードバック制御するものである請求項１記載の旋
盤のバーフィーダにおける力制御方法。 - 【請求項３】 前記推定外乱負荷トルクにバーフィーダ
のモータの速度に設定係数を乗じた値を加算した値を力
のフィードバック値とする請求項２記載の旋盤のバーフ
ィーダにおける力制御方法。 - 【請求項４】 前記外乱推定オブザーバは、バーフィー
ダのモータに指令されるトルク指令値とモータの実速度
から推定外乱負荷トルクを推定する請求項１、又は２記
載の旋盤のバーフィーダにおける力制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18446893A JPH079204A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 旋盤のバーフィーダにおける力制御方法 |
| PCT/JP1994/000993 WO1995001237A1 (fr) | 1993-06-29 | 1994-06-21 | Procede de commande de forces pour l'embarreur d'un tour |
| US08/736,243 US6122998A (en) | 1993-06-29 | 1996-10-24 | Force control method for a bar feeder of a lathe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18446893A JPH079204A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 旋盤のバーフィーダにおける力制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH079204A true JPH079204A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=16153689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18446893A Pending JPH079204A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 旋盤のバーフィーダにおける力制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079204A (ja) |
| WO (1) | WO1995001237A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103302982A (zh) * | 2012-03-12 | 2013-09-18 | 卡西欧计算机株式会社 | 具有送风单元的指甲打印装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100436331B1 (ko) * | 2001-06-21 | 2004-06-18 | 최태달 | 소화방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6165754A (ja) * | 1984-09-05 | 1986-04-04 | Hitachi Seiko Ltd | 内面切削装置 |
| JP2663526B2 (ja) * | 1988-06-28 | 1997-10-15 | 三菱マテリアル株式会社 | アクチュエータの制御装置 |
| JPH0749161B2 (ja) * | 1989-11-16 | 1995-05-31 | 株式会社アルプスツール | 主軸移動旋盤におけるフィードパイプ追従装置 |
| JP2732159B2 (ja) * | 1991-10-29 | 1998-03-25 | ファナック株式会社 | 異常負荷検出方法 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP18446893A patent/JPH079204A/ja active Pending
-
1994
- 1994-06-21 WO PCT/JP1994/000993 patent/WO1995001237A1/ja unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103302982A (zh) * | 2012-03-12 | 2013-09-18 | 卡西欧计算机株式会社 | 具有送风单元的指甲打印装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1995001237A1 (fr) | 1995-01-12 |
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