JPS60146650A - 精密位置決め制御システム - Google Patents
精密位置決め制御システムInfo
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- JPS60146650A JPS60146650A JP311684A JP311684A JPS60146650A JP S60146650 A JPS60146650 A JP S60146650A JP 311684 A JP311684 A JP 311684A JP 311684 A JP311684 A JP 311684A JP S60146650 A JPS60146650 A JP S60146650A
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- piezoelectric element
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G05B19/19—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/39—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using a combination of the means covered by at least two of the preceding groups G05B19/21, G05B19/27 and G05B19/33
-
- 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
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41354—Magnetic, thermal, bimetal peltier effect displacement, positioning
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［技術分！？］
本発明は、相対移動部材、例えば工作物と１其との相対
（）“を置を高精瓜に位置決めする精密位置決め制御シ
ステムに関する。
（）“を置を高精瓜に位置決めする精密位置決め制御シ
ステムに関する。
［背景技術］
第１図は工作機械のバイト位置決め装置を示している。
同図において、主駆動系ｌによりテーブル２が工作物（
図示せず）に対して相対移動されるようになっている。
図示せず）に対して相対移動されるようになっている。
主駆動系ｌは、前記テーブル２と螺合する送りねじ３と
、この送りねじ３を回転させテーブル２を送りねじ３の
軸方向へ移動させるモータ４とを含む。また、テーブル
２ Ｊ二には刃物台５がテーブルｌの移動方向と同方向
へ微小（例えばｌＯミクロン程度）変位可能に支承され
、この刃物台５の先端にバイト６が固定されている。刃
物台５とテーブル２どの間には、・端がチルプル２側に
かつ他端が刃物台５側にそれぞれ当接固定された圧’ｉ
［２素子７が介装されている。
、この送りねじ３を回転させテーブル２を送りねじ３の
軸方向へ移動させるモータ４とを含む。また、テーブル
２ Ｊ二には刃物台５がテーブルｌの移動方向と同方向
へ微小（例えばｌＯミクロン程度）変位可能に支承され
、この刃物台５の先端にバイト６が固定されている。刃
物台５とテーブル２どの間には、・端がチルプル２側に
かつ他端が刃物台５側にそれぞれ当接固定された圧’ｉ
［２素子７が介装されている。
一般に、圧電素子は、その厚さ方向に所定の電圧を印加
すると、厚さ方向に所定に変位することが知られている
。その際の特性式は、印加する′ＩＬ圧をに’（Ｖ）、
圧電素子の厚さおよび変位！１１を１、Δｌとすると、 Δｌ ／ ｌ ＝０．５ Ｘｌ０６ＸＫ ［１／Ｖ ・
ｍｍｌで与えられる。従って、本装置では、この圧電素
子７によって刃物台５が微小変位されるようになってい
る。
すると、厚さ方向に所定に変位することが知られている
。その際の特性式は、印加する′ＩＬ圧をに’（Ｖ）、
圧電素子の厚さおよび変位！１１を１、Δｌとすると、 Δｌ ／ ｌ ＝０．５ Ｘｌ０６ＸＫ ［１／Ｖ ・
ｍｍｌで与えられる。従って、本装置では、この圧電素
子７によって刃物台５が微小変位されるようになってい
る。
従来、このような装置の位置決め制御方式として、いく
つか知られている。次に、これらの制御方式について述
へる。
つか知られている。次に、これらの制御方式について述
へる。
■最も簡便な方式としては、成る基準位置からテーブル
２の基準面までの距ＭＡを測定し、これをモータ４にフ
ィードパンクする一方、圧′屯素子７に指令値Ｒと実測
した距＠Ａとの差（Ｒ−Ａ）を与え、オープンループ制
御を行なう方式である。この方式の場合には、圧電素子
７以降の誤差、つまり□圧電素子７のヒステリシ長、温
度変化および外力等の外乱による圧電素子７の変位等が
誤差として残る欠点がある。
２の基準面までの距ＭＡを測定し、これをモータ４にフ
ィードパンクする一方、圧′屯素子７に指令値Ｒと実測
した距＠Ａとの差（Ｒ−Ａ）を与え、オープンループ制
御を行なう方式である。この方式の場合には、圧電素子
７以降の誤差、つまり□圧電素子７のヒステリシ長、温
度変化および外力等の外乱による圧電素子７の変位等が
誤差として残る欠点がある。
（り前記（５１）において、圧電素子７の制御をオープ
ンループとせず、圧電素子７の一端が当接するテーブル
２の基準面から刃物台５の基準点までの距＃Ｂまたは成
る基準位置から圧電素子７を含む刃物台５の基準点まで
の距＃Ｃを測定し、これを圧電素子７にフィードパ・ツ
クし、クローズトループ制御を行なう方式である。 １ 第２図は前記距離Ｂをフィートバンクした場合のブロッ
ク１Δを示している。同図中、Ｔはモータ４および制御
系の伝達関数、Ｐは圧電素子７の伝達関数、ｌ／Ｓは圧
電素子７の制御に必要な積分器、Ｈは圧電素子７に規定
以上の電圧を加えないまための飽和要素をそれぞれ示し
ている。テーブル２においては最終位置誤差ｅ （＝Ｒ
−Ａ）が残るか、圧電素子７が変位しＢ＝ｅとなるので
、結局刃物台５の位置はＡ＋Ｂ＝Ｒ−ｅ＋Ｂ、＝Ｒとな
り、指令値Ｈに等しくなる。また、テーブル２の応答に
比べ圧電素子７の応答は非常に速いので適切な制御定数
を選べば発振が生じることはない。
ンループとせず、圧電素子７の一端が当接するテーブル
２の基準面から刃物台５の基準点までの距＃Ｂまたは成
る基準位置から圧電素子７を含む刃物台５の基準点まで
の距＃Ｃを測定し、これを圧電素子７にフィードパ・ツ
クし、クローズトループ制御を行なう方式である。 １ 第２図は前記距離Ｂをフィートバンクした場合のブロッ
ク１Δを示している。同図中、Ｔはモータ４および制御
系の伝達関数、Ｐは圧電素子７の伝達関数、ｌ／Ｓは圧
電素子７の制御に必要な積分器、Ｈは圧電素子７に規定
以上の電圧を加えないまための飽和要素をそれぞれ示し
ている。テーブル２においては最終位置誤差ｅ （＝Ｒ
−Ａ）が残るか、圧電素子７が変位しＢ＝ｅとなるので
、結局刃物台５の位置はＡ＋Ｂ＝Ｒ−ｅ＋Ｂ、＝Ｒとな
り、指令値Ｈに等しくなる。また、テーブル２の応答に
比べ圧電素子７の応答は非常に速いので適切な制御定数
を選べば発振が生じることはない。
この方式の場合には、前記距ｇｌＡのほかに、距離Ｂま
たは距＃：Ｃの測定が必要であるので、高価となるト、
測定器のためのスペースも広く要する欠点がある。
たは距＃：Ｃの測定が必要であるので、高価となるト、
測定器のためのスペースも広く要する欠点がある。
（３）この場合には、フィードパンク川として距離Ｃの
みを測定し、これをモータ４および圧電素子７にそれぞ
れフィードバックして制御する方式である。
みを測定し、これをモータ４および圧電素子７にそれぞ
れフィードバックして制御する方式である。
第３図はこの方式のブロック図を示している。
この方式の場合には、テーブル２の位置決め動作が終了
した時点において、テーブル２の位１４＋圧電素子７の
変位−Ｃ＝Ｒなる関係が成り立つが、この関係の成り立
つ範囲において圧電素子７の変位はそのストローク内の
任意の位置をとることができるので、例えば圧電素子７
の変位がストロークの」二限或いは下限において制御が
行なわれているとき、テーブル２に更に不感帯より小さ
い誤差が加わった場合には補正用が圧電素子７のストロ
ーク限を超え、その誤差分に対しては補正不可能となる
。
した時点において、テーブル２の位１４＋圧電素子７の
変位−Ｃ＝Ｒなる関係が成り立つが、この関係の成り立
つ範囲において圧電素子７の変位はそのストローク内の
任意の位置をとることができるので、例えば圧電素子７
の変位がストロークの」二限或いは下限において制御が
行なわれているとき、テーブル２に更に不感帯より小さ
い誤差が加わった場合には補正用が圧電素子７のストロ
ーク限を超え、その誤差分に対しては補正不可能となる
。
「発明の１」的］
本発明の１］的は、このような従来の欠点を解決すべく
なされたもので、主駆動系および微小変位駆動部を有す
る位置決め装置を、安価にかつ精度よく制御する積電位
置決め制御システムを提供することにある。
なされたもので、主駆動系および微小変位駆動部を有す
る位置決め装置を、安価にかつ精度よく制御する積電位
置決め制御システムを提供することにある。
［発明の構成］
そのため、本発明の構成は、主駆動系および微小変（Ｑ
（駆動部を有する装置の位置決め制御システムであって
、前記主駆動系および微小変位駆動部の合計の移動量を
Ａｌ１定し、その移動ＭＬを微少変位駆動部にフィード
バックし、指令値との差によって微小変位駆動部を制御
するとともに、前記台５１の移動量から前記微小変位駆
動部の変位量に相当する微小変位駆動部への入力量を差
引いた値を前記主駆動系へフィードバックし、指令＆ｉ
との差によって主駆動系を制御することを特徴としてい
る。
（駆動部を有する装置の位置決め制御システムであって
、前記主駆動系および微小変位駆動部の合計の移動量を
Ａｌ１定し、その移動ＭＬを微少変位駆動部にフィード
バックし、指令値との差によって微小変位駆動部を制御
するとともに、前記台５１の移動量から前記微小変位駆
動部の変位量に相当する微小変位駆動部への入力量を差
引いた値を前記主駆動系へフィードバックし、指令＆ｉ
との差によって主駆動系を制御することを特徴としてい
る。
［実施例］
第４図は本発明の一実施例を示している。本システムで
は、フィードバック用として前記距＃Ｃのみを４１１定
し、これを圧電素子７にフィードバックし、指令値Ｒと
の差りによって圧電素子７を制御する一方、前記距ｌ！
ＩＣから圧電素子７の変位！１１を差引いた値Ｆをモー
タ４にフィードバックし、指令値Ｒとの差Ｇによってモ
ータ４を制御するようにしている。
は、フィードバック用として前記距＃Ｃのみを４１１定
し、これを圧電素子７にフィードバックし、指令値Ｒと
の差りによって圧電素子７を制御する一方、前記距ｌ！
ＩＣから圧電素子７の変位！１１を差引いた値Ｆをモー
タ４にフィードバックし、指令値Ｒとの差Ｇによってモ
ータ４を制御するようにしている。
ただし、圧電素子７の変位は実測せず、圧電素子７に印
加されている電圧Ｅで代用している。通常、圧電素子７
に印加した電圧Ｅと圧電素子７の変位は、圧電素子７の
ヒステリシス、温度変化および外力等による変位のため
に必ずしも厳密には対応しない。その結果、テーブル２
は指令値に精確に位置決めされず、従って圧電素子７の
補正量はこれら圧電素子７自体の変位誤差（圧電素子７
の印加電圧に対応した圧電素子７の変位と実際の変位と
の差）およびテーブル２の位置決め誤差を加えたものに
なるが、これは通常の圧電素子のストローク範囲内に充
分大るので問題となることはない。
加されている電圧Ｅで代用している。通常、圧電素子７
に印加した電圧Ｅと圧電素子７の変位は、圧電素子７の
ヒステリシス、温度変化および外力等による変位のため
に必ずしも厳密には対応しない。その結果、テーブル２
は指令値に精確に位置決めされず、従って圧電素子７の
補正量はこれら圧電素子７自体の変位誤差（圧電素子７
の印加電圧に対応した圧電素子７の変位と実際の変位と
の差）およびテーブル２の位置決め誤差を加えたものに
なるが、これは通常の圧電素子のストローク範囲内に充
分大るので問題となることはない。
従って、本実施例では、第３図の場合と同様に、テーブ
ル２の位置＋圧電素子７の変位＝Ｃ＝Ｒなる関係が成り
立つが、制御はＲ−ＦがＯになるように行なわれＦ＝Ｃ
−Ｅなる関係があるのでＥ＝Ｏとなり、テーブル２が指
令値と略等しくなるように制御される。そのため、圧電
素子７による補正量は微小となりストロークを超えるこ
とはない。
ル２の位置＋圧電素子７の変位＝Ｃ＝Ｒなる関係が成り
立つが、制御はＲ−ＦがＯになるように行なわれＦ＝Ｃ
−Ｅなる関係があるのでＥ＝Ｏとなり、テーブル２が指
令値と略等しくなるように制御される。そのため、圧電
素子７による補正量は微小となりストロークを超えるこ
とはない。
また、圧電素子７のＯ位置は予めバイアスを与えること
により、ストローク中間の適当な位置に定めることがで
きる。本装置では、最終位置を測定し、これをフィード
八・ンクしているので、その位置決め精度は測定機の誤
差および圧電素子７の最小変位量まで高めることができ
る。即ち、フィードバック最の測定は一箇所であるが、
：一箇所の測定を行なっている前述の■の場合と同程度
の精度が得られる。このことは、（りの場合に比べ安価
かつスペースを最小にすることができる。ちなみに、圧
電素子７はテーブル２に比べ非常に応答性が速いため制
御系が発振する恐れがない。
により、ストローク中間の適当な位置に定めることがで
きる。本装置では、最終位置を測定し、これをフィード
八・ンクしているので、その位置決め精度は測定機の誤
差および圧電素子７の最小変位量まで高めることができ
る。即ち、フィードバック最の測定は一箇所であるが、
：一箇所の測定を行なっている前述の■の場合と同程度
の精度が得られる。このことは、（りの場合に比べ安価
かつスペースを最小にすることができる。ちなみに、圧
電素子７はテーブル２に比べ非常に応答性が速いため制
御系が発振する恐れがない。
なお、実施に当って、主駆動系としては、］−記実施例
で述べたモータ４と送りねじ３とに限られるものではな
い。
で述べたモータ４と送りねじ３とに限られるものではな
い。
また、微小変位駆動部としては、」二記実施例で述べた
圧電素子７のほかに１例えば磁歪素子、そのほか電気的
入力に対応した変位が得られるもの ｊであれば、微小
変位駆動部として使用することができる。
圧電素子７のほかに１例えば磁歪素子、そのほか電気的
入力に対応した変位が得られるもの ｊであれば、微小
変位駆動部として使用することができる。
更に、位置決め装置としては、上記実施例で述べた工作
機械のバイト６と工作物との位置決めに限られるも−の
でなく、相対移動するもの全てを対象とすることができ
る。
機械のバイト６と工作物との位置決めに限られるも−の
でなく、相対移動するもの全てを対象とすることができ
る。
［発明の効果］
以−Ｌの通り、本発明によれば、主駆動系および微小変
位駆動部を有する位置決め装置において、安価でかつ精
度がよく、しかも最小のスペースで位置制御が可能な精
密位♂１決め制御システムを提供することかできる。
位駆動部を有する位置決め装置において、安価でかつ精
度がよく、しかも最小のスペースで位置制御が可能な精
密位♂１決め制御システムを提供することかできる。
第１図は工作機械の位置決め装置を示す説明図、第２図
および第３図は従来の制御システムを示すブロック図、
第４図は本発明の一実施例を示すブロック図である。 ｌ・・・主駆動系、７・・・微少変位駆動部。 代理人 弁理士 木下 実三 （ほか１名）第１図 １ 第２図 第３図 第４図
および第３図は従来の制御システムを示すブロック図、
第４図は本発明の一実施例を示すブロック図である。 ｌ・・・主駆動系、７・・・微少変位駆動部。 代理人 弁理士 木下 実三 （ほか１名）第１図 １ 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- （１）主駆動系および微小変位駆動部を有する装置の位
置決め制御システムであって、前記主駆動系および微小
変位駆動部の合計の移動量を測定し、その移動量を微少
変位駆動部にフィードバックし、指令値との差によって
微小変位駆動部を制御するとともに、前記合計の移動量
から前記微小変位駆動部の変位量に相当する微小変位駆
動部への人力ＪＡを差引いた値を前記主駆動系へフィー
ドパンクし、指令（ｉｆｉとの差によって主駆動系を制
御することを４．ν徴とする精密位置決め制御システム
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP311684A JPS60146650A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 精密位置決め制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP311684A JPS60146650A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 精密位置決め制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60146650A true JPS60146650A (ja) | 1985-08-02 |
| JPH0563807B2 JPH0563807B2 (ja) | 1993-09-13 |
Family
ID=11548377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP311684A Granted JPS60146650A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 精密位置決め制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60146650A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6279950A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-13 | Okuma Mach Works Ltd | 送りねじの熱膨張補償装置 |
| JPH03282912A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Toshiba Corp | 位置決め装置 |
| US5262707A (en) * | 1991-05-24 | 1993-11-16 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Positioning control method and apparatus |
| JPH107099A (ja) * | 1996-06-25 | 1998-01-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置 |
| US5801939A (en) * | 1995-03-03 | 1998-09-01 | Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry | Precision positioning control apparatus and precision positioning control method |
-
1984
- 1984-01-11 JP JP311684A patent/JPS60146650A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6279950A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-13 | Okuma Mach Works Ltd | 送りねじの熱膨張補償装置 |
| JPH03282912A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Toshiba Corp | 位置決め装置 |
| US5262707A (en) * | 1991-05-24 | 1993-11-16 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Positioning control method and apparatus |
| JPH07168625A (ja) * | 1991-05-24 | 1995-07-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 位置決め制御方法及び装置 |
| US5801939A (en) * | 1995-03-03 | 1998-09-01 | Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry | Precision positioning control apparatus and precision positioning control method |
| JPH107099A (ja) * | 1996-06-25 | 1998-01-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0563807B2 (ja) | 1993-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |