KR100354878B1 - 절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 방법 및 오비트 가공용 서보 제어 장치 - Google Patents

절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 방법 및 오비트 가공용 서보 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100354878B1
KR100354878B1 KR1019990015289A KR19990015289A KR100354878B1 KR 100354878 B1 KR100354878 B1 KR 100354878B1 KR 1019990015289 A KR1019990015289 A KR 1019990015289A KR 19990015289 A KR19990015289 A KR 19990015289A KR 100354878 B1 KR100354878 B1 KR 100354878B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spindle
command
compensating
compensation amount
controlling
Prior art date
Application number
KR1019990015289A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990083577A (ko
Inventor
하마무라미노루
하야마사다지
후지따쥰
후나끼다까히로
Original Assignee
도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도시바 기카이 가부시키가이샤 filed Critical 도시바 기카이 가부시키가이샤
Publication of KR19990083577A publication Critical patent/KR19990083577A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100354878B1 publication Critical patent/KR100354878B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • 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
    • G05B19/21—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 an incremental digital measuring device
    • G05B19/23—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 an incremental digital measuring device for point-to-point control
    • G05B19/231—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 an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
    • G05B19/237—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 an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with a combination of feedback covered by G05B19/232 - G05B19/235
    • 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
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/32—Automatic controllers electric with inputs from more than one sensing element; with outputs to more than one correcting element
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

본 발명은, 절삭 공구가 부착된 스핀들과 피가공 공작물이 스핀들의 회전축에 수직한 평면을 따라 서로 상대적으로 변위되도록 피드 샤프트 제어에 의해 스핀들과 공작물 간의 상호 보간 운동을 달성하고, 스핀들의 회전각을 피드 샤프트 제어에 대해 소정의 상호 관계를 갖도록 정량적으로 및 동기적으로 제어함으로써, 스핀들의 모든 회전 각위치에서 절삭 공구의 날 방향을 일정 방향으로 유지하게 하여 상호 보간 운동에 따른 보간 궤적에 의해 결정된 형상으로 공작물의 절삭이 이루어지고, 각 피드 샤프트 모터 서보계의 제어시의 추종 지연 및 스핀들 모터 서보계의 제어시의 추종 지연을 모두 피드포워드 보상하는 효과가 있다.

Description

절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 방법 및 오비트 가공용 서보 제어 장치{SERVO CONTROL METHOD FOR ORBITAL MACHINING WITH CUTTING TOOL AND SERVO CONTROL SYSTEM FOR ORBITAL MACHINING}
본 발명은 절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 방법 및 오비트 가공용 서보 제어 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 동시 다축 제어 기능을 갖는 NC(수치 제어) 가공 기구를 사용하는 절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 장치에 관한 것이다.
회전 절삭으로 테이퍼 가공, 구면 가공, 다각형 가공, 나사산(thread) 가공, 플랜지면 가공 및 임의 형상 가공 뿐만 아니라 임의 내경의 홀 가공 및 임의의 외경의 외주면 가공 등을 절삭 공구의 반경(공구 직경)에 관계없이 단일의 절삭 공구를 사용하여 효과적으로 수행하는 가공 방법에 대하여, 일본 특개평8-126938호(대한민국 특허 180954호 및 미국 특허 5,713,253호)에는 절삭 공구가 부착된 스핀들과 피공작물이 스핀들의 회전축에 수직한 평면을 따라 서로 상대적으로 변위되도록 피드 샤프트 제어에 의해 스핀들과 공작물 간에 상호 보간 운동을 하고, 스핀들의 회전각을 피드 샤프트 제어에 대해 소정의 상호 관계를 갖도록 정량적으로 및 동기적으로 제어함으로써, 스핀들 회전의 모든 각위치에서 절삭 공구의 날 방향을 일정 방향으로 유지함으로써 상호 보간 운동에 따른 보간 궤적에 의해 획정된 형상으로 공작물을 절삭하는 오비트 가공이 기재되어 있다.
이러한 오비트 가공용 서보 모터로 제어되는 스핀들과 피드 샤프트를 가지며, 동시 다축 제어 기능을 갖는 범용 NC 기계 공구가 사용되고 있다.
서보 제어에서는, 위치 게인에 따른 제어 추종 지연(control follow-up delay)이 피드 샤프트 모터 서보계에 발생한다. 피드 속도가 높아질수록 대응하는 제어 추종 지연이 중요해져서, 피드 위치에서 통상 발생하는 오차나 천공 작업시에 수반되는 절삭 반경의 감소를 초래하여, 관련 지령치와 일치하는 가공이 이루어지지 않는다.
이 점에 있어서, 피드 샤프트의 위치 지령치에 (위치 지령치의 미분치)/(피드 샤프트 모터 서보계의 위치 루프 게인)의 계산에 의해 결정된 피드포워드 보상치를 더하여 피드 샤프트 모터 서보계의 제어 추종 지연을 피드포워드 보상하는 것이 제안되어 있다.
피드 샤프트 모터 서보계의 제어 추종 지연에 피드포워드 보상이 영향을 미치면, 스핀들에 대한 공작물의 (보간)운동의 궤적이 지령치에 일치하도록 보상될 수 있다. 그러나, 스핀들 회전각 제어용 모터 서보계에 제어 추종 지연이 여전히 남고, 스핀들 회전각 제어용 모터 서보계에 제어 추종 지연이 남은 동안 피드 샤프트 모터 서보계의 제어 추종 지연이 피드포워드 제어에 의해 제거되는 상황이 발생하며, 이에 따라 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성의 붕괴로 기계의 회전 보간 운동에 비해 스핀들의 회전 운동이 지연되며, 그 결과 절삭 치수에 오차가 생기고, 보링시 절삭 반경의 감소가 발생하여 고정밀 오비트 가공이 어려워진다.
또한, 가공 공구는 그 기계계에 피드 샤프트와 스핀들의 시스템의 관성력으로 인한 탄성 변형에 기인하는 오차를 가지며, 이러한 오차는 샤프트의 피드 속도, 스핀들의 회전 속도 및/또는 그 가속도(감속도)가 높아질수록 증가하며, 이에 따라 오비트 가공 정밀도 또한 낮아진다.
도 1은 오비트 가공의 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 오비트 가공용 서보 제어 장치의 X축 및 Y축 제어부의 개략 블록도.
도 3은 도 2의 X축 및 Y축 제어의 필수 요소의 개략 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 서보 제어 장치의 스핀들 회전각 제어부의 블록도.
도 5는 도 4의 스핀들 회전각 제어부의 필수 요소 블록도.
본 발명은 이러한 관점에서 안출된 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 사이의 동기성의 붕괴를 방지하고 피드 샤프트나 스핀들 등의 관성력으로 인한 탄성 변형에 기인하는 기계계의 오차를 상쇄할 수 있는, 절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 방법 및 오비트 가공용 서보 제어 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시형태는, 공작물을 공급하도록 피드 샤프트를 움직이는 제 1 서보 모터를 제어하고, 상기 공작물의 오비트 가공을 위하여 절삭 공구가 부착된 스핀들을 움직이는 제 2 서보 모터를 제어하며, 상기 제 1 서보 모터를 제 1 추종 지연을 피드포워드 방식으로 보상하고, 상기 제 2 서보 모터를 제어하여 제 2 추종 지연을 피드포워드 방식으로 보상하는 각 단계를 포함하는 서보 제어 방법을 제공한다.
이 실시형태에 의하면, 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성을 확보함으로써 기계적인 오차를 상쇄할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시형태는, 피드 샤프트를 움직여서 공작물을 공급하는 제 1 서보 모터를 제어를 하는 제 1 제어기와, 절삭 공구를 갖는 스핀들을 움직여서 상기 공작물을 오비트 가공하는 제 2 서보 모터를 제어하는 제 2 제어기, 상기 제 1 서보 모터를 피드포워드로 제어하여 제 1 추종 지연을 보상하는 제 1 보상기, 및 상기 제 2 서보 모터를 피드포워드로 제어하여 제 2 추종 지연을 보상하는 제 2 보상기를 포함하는 서보 제어 장치를 제공한다.
이 실시형태에 의하면, 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성을 확보함으로써 가공 오차를 없앨 수 있다.
(실시예)
본 발명의 목적과 신규한 특성은 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한 이하의 기재에 의하여 더욱 명백하여질 것이다. 이하 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙인다.
먼저 도 1을 참조하여 오비트 가공의 개념을 설명한다. 도 1에서 부호 1은 중심축에 대한 회전각이 정량적으로 제어 가능한 주스핀들이고, 3은 스핀들(1)에 고정된 절삭 공구(싱글 포인트)이다.
오비트 가공은 공작물(W)에 대한 스핀들(1)의 중심 Cs의 이동을 일으켜서 절삭될 형상과 면하는 괘적을 추적하고자, 스핀들(1)의 피드 샤프트 및 공작물(W)의 각 피드 샤프트(이 경우 X축 피드 및 Y축 피드)를 제어함으로써, 스핀들(1)과 공작물(W) 간의 상호 보간에 의해 진원(true circle)이 그려지도록 스핀들(1)의 회전축에 수직한 평면 상에서 스핀들(1)과 공작물(W)이 서로에 대해서 변위되고, 또한 스핀들(1)의 회전각이 X축 제어와 Y축 제어의 조합에 대하여 동시 제어됨으로써 서로간의 소정의 상호 관계를 유지하며, 이에 따라 스핀들(1)의 회전의 임의의 각위치에서 절삭 공구(3)의 날이 공작물(W)의 내주면에 대하여 소정의 거리를 유지하도록, 즉 날과 내주면 간의 각 β를 일정하게 유지하도록, 상호 보간 운동으로 인한 유사 보간 궤적(L)(스핀들 중심의 궤적)에 의해 결정되는 형상, 즉 겉보기 중심으로부터 날의 절삭단까지의 거리인 반경 Rw의 진원으로 정의되는 단면 형상으로 공작물을 절삭하는 가공이다.
이와 같은 오비트 가공은 참조로서 여기서 언급하는 일본 특개평8-126938호 공보, 대한민국 특허 제180954호 공보 및 미국 특허 제5,713,253호 공보에 상세히 나와 있다. 본 발명은 이들 공보에 개시된 다양한 오비트 가공 시스템 및 방법에 적용 가능하다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 1 실시예에 의한 오비트 가공 서보 제어 장치를 나타낸다.
도 2는 X축 제어와 Y축 제어의 서보 제어부를 나타낸다. 이들은 각각 위치 제어기(50), 관련 피드 샤프트의 모터 서보계(후술하는 기계계의 일부)의 피드포워드 보상의 수단으로서의 예보상기(pre-compensator)(60), 속도 제어기(80), 전류 제어기(90) 및 X축 서보 모터(10) 또는 Y축 서보 모터(12)의 모터 회전각 신호를 출력하는 회전 인코더(20)를 포함한다.
전류 제어기(90)는 전류 센서(30)로부터 전류 피드백 신호로서 전류 신호 출력을 받아들이며, 전류 루프 게인 Gi의 전류 루프를 구성한다.
회전 인코더(20)로부터의 모터 회전각 신호 출력을 미분기(22)로 미분하여 모터 회전각 신호를 얻고, 이를 속도 피드백 신호로서 속도 제어기(80)에 공급한다. 속도 제어기(80)는 저역 필터 ωb/(ωb+S) 와 속도 루프 게인 Gs와의 곱의 속도 루프를 구성한다.
회전 인코더(20)로부터의 모터 회전각 신호는 하이브리드 제어용 로컷 필터(52)를 지나 모터 각위치 피드백 신호로서 위치 제어기(50)에 주어진다. 이 제어기(50)는 위치 루프 게인 Gp의 위치 루프를 구성한다.
X축 서보 모터(10)나 Y축 서보 모터(12)의 회전이 기어 감소율 Gr로 피드 샤프트의 피드 스크류(도시하지 않음)에 전달됨으로써 피드샤프트가 구동되어 회전한다. 서보 모터가 피드 스크류에 직접 커플링되면 Gr=1이다. 피드 스크류의 회전은 피드 스크류의 회전각으로 주어지는 비틀림계(torsional system)의 전달 함수 Fm1에 지배된다. 피드 스크류의 회전각이 L/2π를 거쳐서 이동계(X축 방향 또는 Y 축 방향으로의 이동)에 입력된다(L은 피드 스크류의 리드). 이동계는 가공 위치를 결정하는 전달 함수 Fm2를 갖는다.
전달 함수 Fm1에 대한 설명으로, Jb는 피드 스크류의 회전 모멘트를, Kb는 구동되어 회전하는 요소의 비틀림 강성을 나타내며(관련 커플링에 대한 비틀림 강성의 분율을 포함함), Cb는 상당 회전 점성 계수를 나타낸다. 비틀림 진동에 대하여 고유 진동수 ωnb를 수학식 1로, 감쇄 상수 ζb를 수학식 2로 다음과 같이 표현할 수 있다.
전달 함수 Fm2에 대한 설명으로, Ka는 관련 가동 메커니즘의 강성(선형 이동의 경우 직선 방향으로의 강성 및 회전 이동의 경우 비틀림 강성)을 나타내고, Ma는 선형 가동 기구의 질량을, Ja는 회전 기구의 관성 모멘트를, 그리고 Ca는 상당 점성 계수를 나타낸다. 이동 방향에 대하여 고유 진동수 ωna를 수학식 3 또는 수학식 4로, 감쇄 상수 ζna를 수학식 5로 다음과 같이 표현할 수 있다.
그리고 비틀림계의 전달 함수 Fm1는 수학식 6으로, 이동계의 전달 함수 Fm2는 수학식 7로 다음과 같이 표현할 수 있다.
여기서 S는 라플라스 연산자이다.
이동계의 가공 위치를 리니어 스케일(24)로 검출하여 가공 위치 신호로서 전기계에 피드백한다.
도 3에 나타낸 바와 같이 피드 샤프트의 모터 서보계의 피드포워드 보상 수단인 예보상기(60)는 이동계를 보상하는 제 1 예보상기(62)와 비틀림계를 보상하는 제 2 예보상기(64) 및 모터 서보계를 보상하는 제 3 예보상기(66)를 포함한다.
제 3 예보상기(66)는 피드 샤프트의 모터 서보계에 S/Gp의 보상 연산을 하는 피드포워드 보상 연산기(66a), 모터 서보계에 S2/(GpㆍGs)의 보상 연산을 하는 피드포워드 보상 연산기(66b) 및 S3(GpㆍGsㆍωb)의 보상 연산을 하는 피드포워드 보상 연산기(66c)를 포함하며, 여기서 ω는 속도 제어기(80)에 일체로 된 저역 보상 필터의 코너 진동수이다. 피드포워드 보상 연산기(66a~ 66c)의 연산으로 계산된 피드포워드 보상치의 각각이 모터 회전각 지령에 더해진다.
제 3 예보상기(66)의 이와 같은 보상에 의해 피드 샤프트 모터 서보계의 제어의 추종 지연의 피드포워드 보상이 이루어져서 서보 모터(10 또는 12)가 예보상기(66)로의 입력 신호에 따른 각위치로 제어된다.
비틀림계의 전달 함수 Fm1에 의거하여 피드포워드 보상을 수행하도록 설정된 제 2 예보상기(64)는 입력 변수로서 이동계의 예보상기(62)에서 피드포워드로 보상하고, 연산기(68)의 연산에 의해 회전 지령으로 전환한 위치 지령을 가지며, 입력 변수의 미분치와 비틀림 감쇄 상수의 파라미터 설정치 ζb 간의 곱의 두배를 비틀림 고유 진동수 ωnb의 파라미터 설정치로 나눈 결과치를 피드포워드 보상치로서 주도록 보상 연산을 하는 감쇄 보상 피드포워드 연산기(64a)와, 감쇄 보상 피드포워드 연산기(64a)에 병렬로 연결되어 입력 변수의 이계 미분치를 비틀림 고유 진동수 ωnb의 제곱치로 나눈 결과치를 피드포워드 보상치로서 공급하는 관성 보상 피드포워드 연산기(64b)를 포함한다. 연산기(64a, 64b)의 연산으로 계산된 피드포워드 보상치가 각각 입력 변수에 더해져서 피드포워드 보상 효과를 발휘한다.
이러한 제 2 예보상기(64)의 보상 결과에 연산기(69)에서 1/Gr을 곱한 것을 제 3 예보상기(66)에 입력 신호로서 준다.
제 2 예보상기(64)의 피드포워드 보상에 의해 비틀림계의 비틀림 변형 오차에 대한 보상이 이루어짐으로써 피드 스크류가 예보상기(64)의 입력 변수에 따른 각위치로 제어된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 리니어 스케일(24)에서 얻어진 가공 위치 신호가 하이브리드 제어용 하이컷 필터(54)에 입력되는데, 필터(54)는 하이브리드 제어 시정수 T의 역수 이상의 주파수를 갖는 입력 신호의 성분을 감쇄하여 출력 신호로서 제공하며, 이 출력 신호를 보간 처리기(40)로 계산한 위치 신호(위치 지령)로부터 뺀 값을 결과 신호로 하여 예보상기(60)에, 도 3의 제 1 예보상기(62)의 입력 변수로서 입력한다.
제 1 예보상기(62)는 전달 함수 Fm2에 의거하여 피드포워드 보상을 수행하도록 설정되고, 예보상기(62)에의 입력 변수의 미분치와 이동계의 감쇄 상수의 파라미터 설정치 ζa 의 곱을 이동계의 고유 진동수의 파라미터 설정치 ωna로 나눈 값을 결과치로 하여 피드포워드 보상치로서 주도록 보상 연산을 하는 감쇄 보상 피드포워드 연산기(62a)와, 감쇄 보상 피드포워드 연산기(62a)와 병렬로 연결되어 입력 변수의 이계 미분치를 고유 진동수의 파라미터 설정치 ωna로 나눈 값을 결과치로 하여 피드포워드 보상치로서 주는 관성 보상 피드포워드 연산기(62b)를 구비한다. 연산기(62a, 62b)의 연산으로 계산된 피드포워드 보상치의 각각이 입력 변수에 더해짐으로써 피드포워드 보상의 효과를 발휘한다.
제 1 예보상기(62)의 피드포워드 보상에 의해 이동계의 이동 방향으로의 변형 오차 보상이 이루어져 가공 위치가 예보상기(62)의 입력 변수와 일치하도록 제어된다.
이상 설명한 하이브리드 제어의 경우, 하이브리드 제어 시정수 T는 반폐(semi-closed) 제어를 위한 무한대이거나, 전폐(full-closed) 제어를 위한 0이어도 좋다.
도 4는 주스핀들(1)의 회전각 제어를 하는 서보 제어부를 나타낸다. 이 제어부는 위치 제어기(150), 스핀들(1)의 모터 서보계에서 피드포워드 보상을 하는 수단으로서의 예보상기(160), 속도 제어기(180), 전류 제어기(190) 및 주스핀들 서보 모터(14)의 모터 회전각 신호를 출력하는 회전 인코더(120)를 포함한다.
전류 제어기(190)는 전류 센서(130)로부터의 전류 신호 출력을 전류 피드백 신호로서 받아들이며, 전류 루프 게인 Gi의 전류 루프를 구성한다.
회전 인코더(120)로부터의 모터 회전각 신호(스핀들 회전각 신호) 출력을 미분기(122)로 미분하여 모터 회전각 신호를 얻고, 이를 속도 피드백 신호로서 속도 제어기(180)에 준다. 제어기(180)는 저역 필터ωb/(ωb+S)와 속도 루프 게인 Gs와의 곱의 속도 루프를 구성한다.
회전 인코더(120)로부터의 모터 회전각 신호가 모터 각속도 피드백 신호로서 위치 제어기(150)에 제공된다. 제어기(150)는 위치 루프 게인 Gpp의 위치 루프를 구성한다.
스핀들 서보 모터(14)의 회전이 기어 감소율 Gr로 전달됨으로써 구동되어 회전한다. 서보 모터가 피드 스크류에 직접 커플링되면 Gr=1이다. 스핀들 서보 모터의 회전은 스핀들(1)의 회전각으로서 주어지는 비틀림계의 전달 함수 Fm3에 지배된다.
전달 함수 Fm3에 대한 설명으로, Jc는 스핀들(1)의 회전 모멘트를, Kc는 구동되어 회전하는 요소의 비틀림 강성을 나타내며(관련 커플링에 대한 비틀림 강성의 분율을 포함함), Cc는 상당 회전 점성 계수를 나타낸다. 비틀림 진동에 대하여 고유 진동수 ωnc를 수학식 8로, 감쇄 상수 ζc를 수학식 9로 다음과 같이 표현할 수 있다.
비틀림계의 전달 함수 Fm3는 수학식 10으로 다음과 같이 표현할 수 있다.
여기서 S는 라플라스 연산자이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 스핀들(1)의 모터 서보계의 피드포워드 보상 수단인 예보상기(160)는 관련 비틀림계를 보상하는 제 4 예보상기(164)와 모터 서보계를 보상하는 제 5 예보상기(166)를 포함한다.
제 5 예보상기(166)는 스핀들(1)의 모터 서보계에 S/Gp의 보상 연산을 하는 피드포워드 보상 연산기(166a), S2/(GppㆍGs)의 보상 연산을 하는 피드포워드 보상연산기(166b), S3(GppㆍGsㆍωc)의 보상 연산을 하는 피드포워드 보상 연산기(166c)를 구비하며, 여기서 ωc는 속도 제어기(180)에 일체로 된 저역 보상 필터의 코너 진동수이다. 피드포워드 보상 연산기(166a~ 66c)의 연산으로 계산된 피드포워드 보상치의 각각이 모터 회전각 지령에 더해진다.
이러한 제 5 예보상기(166)의 보상에 의해 서보 모터(14)가 예보상기(166)로의 입력 신호에 따른 각위치로 제어되도록 스핀들(1) 모터 서보계의 제어 추종 지연의 피드포워드 보상이 이루어진다.
피드 샤프트 모터 서보계 제어에서의 추종 지연의 피드포워드 보상에 부가하여, 스핀들 모터 서보계의 제어에서의 추종 지연이 피드포워드로 보상되어 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간에 동기성이 확보된다.
스핀들 모터 서보계에서 제어의 추종 지연을 θe(도 1 참조)로서 표시하면, θe= (S/60)(1/Gpp)360°이고, 추종 지연각 θe로 인한 반경 감소량 △R은 수학식 11로 다음과 같이 표현된다.
여기서 R은 지령된 반경, t은 바이트 길이이고, r(도 1 참조)은 스핀들(1) 중심의 궤적이다.
이와 같이 스핀들 모터 서보계 제어에서의 추종 지연이 보상됨으로써 θe=0,반경 감소량 △R=0이 된다.
비틀림계의 전달 함수 Fm3에 의거하여 피드포워드 보상을 수행하도록 설정된 제 4 예보상기(164)는 입력 변수로서 주스핀들(1)에 대한 회전각 지령을 가지며, 입력 변수의 미분치와 비틀림 감쇄 상수의 파라미터 설정치 ζc 간의 곱의 두배를 비틀림 고유 진동수 ωnc의 파라미터 설정치로 나눈 결과치를 피드포워드 보상치로 공급하도록 보상 연산을 하는 감쇄 보상 피드포워드 연산기(164a)와, 감쇄 보상 피드포워드 연산기(164a)에 병렬로 연결되어 입력 변수의 이계 미분치를 비틀림 고유 진동수 ωnc의 제곱으로 나눈 결과치를 피드포워드 보상치로서 공급하는 관성 보상 피드포워드 연산기(164b)를 구비한다. 연산기(164a, 164b)의 연산으로 계산된 피드포워드 보상치가 입력 변수에 각각 더해져서 피드포워드 보상 효과를 발휘한다.
이와 같은 제 4 예보상기(164)의 보상 결과에 연산기(169)에서 1/Gr을 곱한 것을 제 5 예보상기(166)에 입력 신호로서 공급한다.
제 4 예보상기(164)의 피드포워드 보상에 의해 비틀림계의 비틀림 보상 오차에 대한 보상이 이루어짐으로써 스핀들(1)이 예보상기(164)의 입력치에 따른 각위치로 제어된다.
본 실시예에 의하면 피드 샤프트(도 2의 일점 쇄선의 하단부로 나타낸 기계계)를 움직여서 공작물(W)을 피드하는 제 1 제어기(도 2), 공작물(W)을 오비트 가공(도 1)하는 절삭 공구(3)가 부착된 스핀들(1, 즉 도 4 의 일점 쇄선의 하단부로 나타낸 기계계)을 움직이는 제 2 서보 모터(14)를 제어하는 제 2 제어기(도 4), 제 1 서보 모터(10, 12)의 제어에서의 제 1 추종 지연을 피드포워드로 보상하는 제 1 보상기(60, 도 3) 및 제 2 서보 모터(14)의 제어에서의 제 2 추종 지연을 피드포워드로 보상하는 제 2 보상기(160, 도 5)를 포함하는 서보 제어 장치(도 1 내지 도 5)가 제공된다.
제 1 제어기(도 2)는 전기 및/또는 소프트웨어 장치로서 피드 샤프트의 피드 위치(가공 위치)에 대한 제 1 지령(위치 지령)을 공급하는 요소(예를 들어 40, 54), 제 1 게인(Gp)의 제 1 루프(위치 루프)에 제 1 지령을 부여하는 요소(예를 들어 50, 52) 및 제 1 루프에 부여된 제 1 지령으로 제 1 서보 모터(10, 12)를 제어하는 요소(예를 들어 80, 90, 30, 20, 22)를 포함한다.
제 2 제어기(도 4)는 전기 및/또는 소프트웨어 장치로서 스핀들(1) 회전의 위치(예를 들어 절삭 공구(3)의 정각 β의 설정)에 대한 제 2 지령(회전각 지령)을 제공하는 요소(예를 들어 도 2의 40), 제 2 게인(Gpp)의 제 2 루프(위치 루프)에 제 2 지령을 부여하는 요소(예를 들어 150) 및 제 2 루프에 부여된 제 2 지령으로 제 2 서보 모터(14)를 제어하는 요소(예를 들어 180, 190, 130, 120, 122)를 포함한다.
제 1 보상기(60)는 전기 및/또는 소프트웨어 장치로서 제 1 지령의 미분(S, S2, S3)을 제 1 게인(Gp)으로 나눈 값에 의거하여 보상을 위한 제 1 양을 계산하는 요소(66a, 66b, 66c)와, 제 1 지령을 제 1 양으로 보상하는 요소(+)를 포함하고, 제 2 보상기(160)는 전기 및/또는 소프트웨어 장치로서 제 1 지령의 미분(S, S2, S3)을 제 1 게인(Gpp)으로 나눈 값에 의거하여 보상을 위한 제 2 양을 계산하는 요소(166a, 166b, 166c)와, 제 2 지령을 제 2 양으로 보상하는 요소(+)를 포함한다.
제 1 보상기(60)는 전기 및/또는 소프트웨어 장치로서 제 1 지령의 미분(S, S2)에 의거하여 보상하기 위한 제 3 양과, 피드 샤프트와 관련된 이동 기구의 이동 방향으로의 진동의 고유 진동수(ωna) 및 감쇄 상수(ζa)와의 조합을 계산하는 요소(62a, 62b)와, 제 1 지령을 제 3 양으로 보상하는 요소(+)를 더 포함한다.
제 1 보상기(60)는 전기 및/또는 소프트웨어 장치로서 제 1 지령의 미분(S, S2)에 의거하여 보상하기 위한 제 4 양과, 피드 샤프트의 비틀림 진동의 고유 진동수(ωnb) 및 감쇄 상수(ζb)와의 조합을 계산하는 요소(64a, 64b)와, 제 1 지령을 제 4 양으로 보상하는 요소(+)를 더 포함한다.
제 2 보상기(160)는 전기 및/또는 소프트웨어 장치로서 제 2 지령의 미분(S, S2)에 의거하여 보상하기 위한 제 5 양과, 스핀들의 비틀림 진동의 고유 진동수(ωnc) 및 감쇄 상수(ζc)와의 조합을 계산하는 요소(164a, 164b)와, 제 2 지령을 제 5 양으로 보상하는 요소(+)를 더 포함한다.
상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 관점에 의하면, 절삭 공구가 부착된 스핀들과 피가공 공작물이 스핀들과 공작물 간의 상호 보간 운동을 행하게 하는 피드 샤프트 제어를 통하여 스핀들의 회전축에 수직한 평면을 따라 서로에 대하여 변위됨으로써, 스핀들의 회전각이 피드 샤프트 제어에 의한 소정의 상호 관계에 따라 정량적으로 및 동기적으로 제어되고, 공작물의 가공면에 대한 절삭 공구의 날 방향이 스핀들의 모든 회전각 위치에서 일정 방향으로 유지되어 상호 보간 운동의 보간 궤적에 의해 결정된 형상으로 공작물을 절삭하며, 피드 샤프트 및 스핀들 모터 서보계 제어시의 추종 지연을 피드포워드로 보상할 수 있다.
이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계의 제어 추종 지연뿐만 아니라 스핀들 모터 서보계의 제어 추종 지연이 피드포워드 보상되어 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성을 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 피드 샤프트에 대한 피드포워드 보상을 위해 (위치 지령치의 미분치)/(피드포워드 모터 서보계의 위치 루프 게인)의 계산으로 결정된 피드포워드 보상치를 위치 지령치에 더하고, 스핀들의 피드포워드 보상을 위해 (모터 회전각 지령치)/(스핀들 모터 서보계의 위치 루프 게인)의 계산에 의해 결정된 피드포워드 보상치를 모터 회전각 지령치에 더하는, 절삭 공구를 갖는 오비트 가공의 서보 제어 방법이 제공된다.
이 관점에 의하면, 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성을 확보할 수 있다.
본 발명의 또다른 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계의 위치 루프에 공급된 위치 지령의 미분치를 입력 변수로서 가지며 입력 변수에 따른 피드포워드 보상치와 피드 샤프트를 사용하는 이동계의 이동 방향 진동의 고유 진동수 및 감쇄 상수의 파라미터 설정치들의 조합을 계산하고 피드포워드 보상치에 의해 위치 루프의 지령치에 피드포워드 보상 효과를 발휘하게 함으로써 피드 샤프트용 피드포워드 보상을 수행하는 절삭 공구를 갖는 오비트 가공용 서보 제어 방법이 제공된다.
이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계와 스핀들 모터 서보계의 제어 추종 지연이 모두 피드포워드 보상되어 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성을 유지할 수 있다. 또한 위치 지령의 미분치가 입력 변수로서 사용되며, 관성으로 인한 피드 샤프트의 이동 방향의 탄성 변형에 기인하는 가공 오차가, 입력 변수로부터 결정된 피드포워드 보상치, 및 피드 샤프트를 포함하는 이동계의 이동 방향 진동의 파라미터 설정된 고유 진동수 및 감쇄 상수를 채용하는 피드포워드 보상에 의해 보상된다.
본 발명의 또다른 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계의 위치 루프에 공급된 위치 지령의 미분치를 입력 변수로 가지며 입력 변수에 따른 피드포워드 보상치와 피드 샤프트를 갖는 이동계의 이동 방향 진동의 파라미터 설정된 감쇄 상수 및 고유 진동수를 계산하고 이 피드포워드 보상치에 의해 위치 루프의 보상치에 대한 피드포워드 보상 효과를 발휘하게 함으로써 피드 샤프트에 대한 피드포워드 보상이 수행되는 오비트 가공용 서보 제어 방법이 제공된다.이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계 및 스핀들 모터 서보계의 제어 추종 지연이 피드포워드 보상되어 피드 샤프트 제어 및 스핀들 회전각 제어간의 동기성을 확보할 수 있다. 또한, 관성으로 인한 피드 샤프트의 이동 방향의 탄성 변형에 기인하는 가공 오차가 보상된다. 피드 샤프트 모터 서보계의 위치 루프에 공급되는 위치 지령의 미분치가 입력 변수로서 사용되며, 관성으로 인한 피드 샤프트의 이동 방향의 탄성 변형에 기인하는 가공 오차가, 입력 변수로부터 결정된 피드포워드 보상치와 피드 샤프트의 비틀림 진동의 파라미터 설정된 감쇄 상수 및 고유 진동수에 의해 피드포워드 방식으로 보상된다.본 실시예의 또다른 관점에 따르면, 스핀들 모터 서보계의 위치 루프에 공급된 회전각 지령의 미분치를 입력 변수로 가지며 이 입력 변수에 따른 피드포워드 보상치와 스핀들의 비틀림 진동의 파라미터 설정된 감쇄 상수 및 고유 진동수를 계산하고 이 피드포워드 보상치에 의해 위치 루프의 보상치에 대한 피드포워드 보상 효과를 발휘하게 함으로써 피드 샤프트에 대한 피드포워드 보상이 수행되는 오비트 가공용 서보 제어 방법이 제공된다.이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계 및 스핀들 모터 서보계의 제어 추종 지연이 피드포워드 보상되어 피드 샤프트 제어 및 스핀들 회전각 제어간의 동기성을 확보할 수 있다. 또한, 스핀들 모터 서보계의 위치 루프에 공급되는 회전각 지령의 미분치가 입력 변수로서 사용되며, 관성으로 인한 스핀들의 비틀림계의 탄성 변형에 기인하는 기계적 오차가, 입력 변수로부터 결정된 피드포워드 보상치와 스핀들의 비틀림 진동의 파라미터 설정된 감쇄 상수 및 고유 진동수에 의해 피드포워드 방식으로 보상된다.본 발명의 또다른 관점에 따르면, 절삭 공구가 부착된 스핀들과 피가공 공작물이 피드 샤프트 제어를 통하여 스핀들의 회전축에 직각인 평면을 따라 서로에 대하여 변위되어 스핀들과 공작물 간의 상호 보간 운동을 행함으로써, 상기 피드 샤프트 제어에 소정의 관계를 유지하면서 스핀들의 회전각을 정량적으로 및 동기적으로 제어하고 공작물의 가공면에 대한 절삭 공구의 날 방향이 스핀들의 모든 회전 각위치에서 일정 방향으로 유지되어 상호 보간 운동의 보간 궤적에 의해 결정된 형상으로 공작물을 절삭하며, 각 피드 샤프트에 대한 모터 서보계의 제어시에 추종 지연을 피드포워드 보상하는 피드 샤프트 모터 서보계용 피드포워드 보상 수단과, 스핀들에 대한 모터 서보계의 제어시에 추종 지연을 피드포워드 보상하는 스핀들 모터 서보계용 피드포워드 보상 수단을 포함하는 오비트 가공용 서보 제어 장치가 제공된다.
이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계의 제어 추종 지연이 피드 샤프트 모터 서보계용 피드포워드 보상 수단에 의해 피드포워드 보상될 뿐만 아니라 스핀들 모터 서보계의 제어 추종 지연도 스핀들 모터 서보계용 피드포워드 보상 수단에 의해 피드포워드 보상되어, 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성을 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계용 피드포워드 보상 수단은 (위치 지령치의 미분치)/(피드포워드 모터 서보계의 위치 루프 게인)의 계산에 의해 피드포워드 보상치를 결정하고, 스핀들 모터 서보계용 피드포워드 보상 수단은 (모터 회전각 지령치의 미분치)/(스핀들 모터 서보계의 위치 루프 게인)의 계산에 의해 피드포워드 보상치를 결정하는 오비트 가공용 서보 제어 장치가 제공된다.
이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계의 피드포워드 보상 수단은 피드 샤프트 모터 서보계의 제어 추종 지연을 (위치 지령치의 미분치)/(피드포워드 모터 서보계의 위치 루프 게인)의 계산에 의해 결정되는 피드포워드 보상치로 보상한다. 또한, 스핀들 모터 서보계의 피드포워드 보상 수단은 (모터 회전각 지령치의 미분치)/(스핀들 모터 서보계의 위치 루프 게인)의 계산에 의해 결정되는 피드포워드 보상치로 보상한다.
본 발명의 또다른 관점에 의하면, 위치 지령의 미분치가 입력 변수로서 피드 샤프트 모터 서보계의 위치 루프에 공급되고, 이 입력 변수와 피드 샤프트를 갖는 이동계의 이동 방향 진동의 파라미터 설정된 고유 진동수 및 감쇄 상수에 따라 피드포워드 보상치가 결정되며, 이 피드포워드 보상치에 의해 위치 루프의 지령치에 피드포워드 보상 효과를 발휘하는 오비트 가공용 서보 제어 장치가 제공된다.
이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계와 스핀들 모터 서보계의 제어 추종 지연의 피드포워드 보상에 의해 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성을 확보할 수 있다. 또한, 피드 샤프트 모터 서보계의 피드포워드 보상 수단은 위치 지령의 미분치를 입력 변수로서 채용하고, 이 입력 변수와 피드 샤프트를 갖는 이동계의 이동 방향 진동의 파라미터 설정된 고유 진동수 및 감쇄 상수로부터 결정되는 피드포워드 보상치에 의해 피드포워드 보상을 수행한다. 그 결과, 관성으로 인한 피드 샤프트의 이동 방향의 탄성 변형에 기인하는 가공 오차를 보상할 수 있다.
본 발명의 또다른 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계용 피드포워드 보상 수단은, 위치 지령의 미분치가 입력 변수로서 스핀들 모터 서보의 위치 루프에 공급될 때, 이 입력 변수와 피드 샤프트의 비틀림 진동의 파라미터 설정된 고유 진동수와 감쇄 상수에 따라 피드포워드 보상치를 계산하고, 이 피드포워드 보상치에 의해 위치 루프의 지령치에 대하여 피드포워드 보상 효과를 발휘하게 하는 오비트 가공용 서보 제어 장치가 제공된다.
이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계와 스핀들 모터 서보계의 제어 추종 지연의 피드포워드 보상에 의해 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성을 확보할 수 있다. 관성으로 인한 피드 샤프트의 이동 방향의 탄성 변형에 기인하는 가공 오차를 보상할 수 있다. 또한, 피드 샤프트 모터 서보계의 피드포워드 보상 수단은 피드 샤프트 모터 서보계의 위치 루프에 공급되는 위치 지령의 미분치를 입력 변수로서 사용하고, 이 입력 변수와 피드 샤프트의 비틀림 진동의 파라미터 설정된 고유 진동수 및 감쇄 상수로부터 결정되는 피드포워드 보상치에 의해 피드포워드 보상의 효과를 발휘한다. 그 결과, 관성으로 인한 피드 샤프트의 이동 방향의 탄성 변형에 기인하는 가공 오차 또한 피드포워드 보상에 의해 보상할 수 있다.
본 발명의 또다른 관점에 의하면, 피드포워드 보상 수단은, 스핀들 모터 서보계의 위치 루프에 공급되는 회전각 지령의 미분치를 입력 변수로서 갖고, 이 입력 변수와 스핀들의 비틀림 진동의 파라미터 설정된 고유 진동수 및 감쇄 상수에 따른 피드포워드 보상치를 계산하고, 이 피드포워드 보상치에 의해 위치 루프의 지령치에 대하여 피드포워드 효과를 발휘하게 하는 오비트 가공용 서보 제어 장치가 제공된다.
이 관점에 의하면, 피드 샤프트 모터 서보계와 스핀들 모터 서보계의 제어 추종 지연의 피드포워드 보상에 의해 피드 샤프트 제어와 스핀들 회전각 제어 간의 동기성이 확보된다. 또한, 피드 샤프트 모터 서보계의 피드포워드 보상 수단은 스핀들 모터 서보계의 위치 루프에 공급되는 회전각 지령의 미분치를 입력 변수로서 사용하고, 이 입력 변수와 스핀들의 비틀림 진동의 파라미터 설정된 고유 진동수 및 감쇄 상수로부터 결정되는 피드포워드 보상치에 의해 피드포워드 보상 효과를 발휘한다. 그 결과, 관성으로 인한 스핀들의 비틀림계의 탄성 변형에 기인하는 가공 오차 또한 피드포워드 보상에 의해 보상된다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 특정 용어를 사용하여 기술하였지만, 이러한 기술은 예시를 위한 것이며, 다음의 청구범위의 사상이나 범위를 벗어나지 않고서도 다양한 변화와 변경이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (14)

  1. 공작물을 공급하도록 피드 샤프트를 움직이는 제 1 서보 모터를 제어하는 단계;
    상기 공작물의 오비트 가공을 위하여 절삭 공구가 부착된 스핀들을 움직이는 제 2 서보 모터를 제어하는 단계;
    상기 제 1 서보 모터를 제어하는 단계에서 제 1 추종 지연을 피드포워드 방식으로 보상하는 단계; 및
    상기 제 2 서보 모터를 제어하는 단계에서 제 2 추종 지연을 피드포워드 방식으로 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 서보 모터를 제어하는 단계는,
    상기 피드 샤프트의 공급 위치를 담당하는 제 1 지령을 제공하는 단계;
    제 1 게인을 갖는 제 1 루프에 상기 제 1 지령을 부여하는 단계; 및
    상기 제 1 루프에 부여된 상기 제 1 지령에 따라 상기 제 1 서보 모터를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 서보 모터를 제어하는 단계는,
    상기 스핀들의 회전 위치를 담당하는 제 2 지령을 제공하는 단계;
    제 2 게인을 갖는 제 2 루프에 상기 제 2 지령을 부여하는 단계; 및
    상기 제 2 루프에 부여된 상기 제 2 지령에 따라 상기 제 2 서보 모터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 추종 지연을 보상하는 단계는,
    상기 제 1 지령의 미분치를 상기 제 1 게인으로 나눈 값에 따라 제 1 보상량을 계산하는 단계; 및
    상기 제 1 지령을 상기 제 1 보상량에 의해 보상하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 추종 지연을 보상하는 단계는,
    상기 제 2 지령의 미분치를 상기 제 2 게인으로 나눈 값에 따라 제 2 보상량을 계산하는 단계; 및
    상기 제 2 지령을 상기 제 2 보상량에 의해 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 추종 지연을 보상하는 단계는,
    상기 제 1 지령의 미분치와 상기 피드 샤프트와 관련된 이동 기구의 이동 방향 진동의 고유 진동수 및 감쇄 상수의 조합에 따라 제 3 보상량을 계산하는 단계; 및
    상기 제 1 지령을 상기 제 3 보상량에 의해 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 추종 지연을 보상하는 단계는,
    상기 제 1 지령의 미분치와 상기 피드 샤프트의 비틀림 진동의 고유 진동수 및 감쇄 상수의 조합에 따라 제 4 보상량을 계산하는 단계; 및
    상기 제 1 지령을 상기 제 4 보상량에 의해 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 추종 지연을 보상하는 단계는,
    상기 제 2 지령의 미분치와 상기 스핀들의 비틀림 진동의 고유 진동수 및 감쇄 상수의 조합에 따라 제 5 보상량을 계산하는 단계; 및
    상기 제 2 지령을 상기 제 5 보상량에 의해 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    오비트 가공을 위해,
    샤프트 제어를 통하여 상기 상기 스핀들의 회전축에 수직한 평면을 따라 서로에 대하여 상대적으로 변위되도록 상기 스핀들과 상기 공작물을 움직여서, 상기 스핀들과 상기 공작물 간의 상호 보간 운동을 행하며,
    상기 샤프트 제어에 대하여 소정의 상호 관계를 갖도록 상기 스핀들의 회전각을 정량적으로 및 동기적으로 제어하여, 상기 스핀들의 모든 회전 각위치에서 상기 절삭 공구의 날 방향을 일정 방향으로 유지함으로써 상기 상호 보간 운동에 따른 보간 궤적에 의해 결정된 형상으로 상기 공작물을 절삭하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 방법.
  8. 공작물을 공급하도록 피드 샤프트를 움직이는 제 1 서보 모터를 제어를 하는 제 1 제어 수단;
    상기 공작물의 오비트 가공을 위하여 절삭 공구가 부착된 스핀들을 움직이는 제 2 서보 모터를 제어하는 제 2 제어 수단;
    상기 제 1 서보 모터의 제어시에 제 1 추종 지연을 피드포워드 방식으로 보상하는 제 1 보상 수단; 및
    상기 제 2 서보 모터의 제어시에 제 2 추종 지연을 피드포워드 방식으로 보상하는 제 2 보상 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 수단은,
    상기 피드 샤프트의 공급 위치를 담당하는 제 1 지령을 제공하는 수단;
    제 1 게인을 갖는 제 1 루프에 상기 제 1 지령을 부여하는 수단; 및
    상기 제 1 루프에 부여된 상기 제 1 지령에 따라 상기 제 1 서보 모터를 제어하는 수단을 포함하고,
    상기 제 2 제어 수단은,
    상기 스핀들의 회전 위치를 담당하는 제 2 지령을 제공하는 수단;
    제 2 게인을 갖는 제 2 루프에 상기 제 2 지령을 부여하는 수단; 및
    상기 제 2 루프에 부여된 상기 제 2 지령에 따라 상기 제 2 서보 모터를 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 보상 수단은,
    상기 제 1 지령의 미분치를 상기 제 1 게인으로 나눈 값에 따라 제 1 보상량을 계산하는 수단; 및
    상기 제 1 지령을 상기 제 1 보상량에 의해 보상하는 수단을 포함하고,
    상기 제 2 보상 수단은,
    상기 제 2 지령의 미분치를 상기 제 2 게인으로 나눈 값에 따라 제 2 보상량을 계산하는 수단; 및
    상기 제 2 지령을 상기 제 2 보상량에 의해 보상하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 보상 수단은,
    상기 제 1 지령의 미분치와 상기 피드 샤프트와 관련된 이동 기구의 이동 방향 진동의 고유 진동수 및 감쇄 상수의 조합에 따라 제 3 보상량을 계산하는 수단; 및
    상기 제 1 지령을 제 3 보상량에 의해 보상하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 보상 수단은,
    상기 제 1 지령의 미분치와 상기 피드 샤프트의 비틀림 진동의 고유 진동수 및 감쇄 상수의 조합에 따라 제 4 보상량을 계산하는 수단; 및
    상기 제 1 지령을 상기 제 4 보상량에 의해 보상하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 보상 수단은,
    상기 제 2 지령의 미분치와 스핀들의 비틀림 진동의 고유 진동수 및 감쇄 상수의 조합에 따라 제 5 보상량을 계산하는 수단; 및
    상기 제 2 지령을 상기 제 5 보상량에 의해 보상하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    오비트 가공을 위해,
    샤프트 제어에 의해 상기 스핀들의 회전축에 수직한 평면을 따라 서로에 대하여 상대적으로 변위되도록 상기 스핀들과 상기 공작물을 움직여서, 상기 스핀들과 상기 공작물 간의 상호 보간 운동을 행하며,
    상기 샤프트 제어에 대하여 소정의 상호 관계를 갖도록 상기 샤프트의 회전각을 정량적으로 및 동기적으로 제어하여, 상기 스핀들의 모든 회전 각위치에서 상기 절삭 공구의 날 방향을 일정 방향으로 유지함으로써 상기 상호 보간 운동에 따른 보간 궤적에 의해 결정된 형상으로 상기 공작물을 절삭하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
KR1019990015289A 1998-04-30 1999-04-28 절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 방법 및 오비트 가공용 서보 제어 장치 KR100354878B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12120498A JP3313643B2 (ja) 1998-04-30 1998-04-30 バイト工具によるオービット加工におけるサーボ制御方法およびオービット加工用のサーボ制御装置
JP98-121204 1998-04-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990083577A KR19990083577A (ko) 1999-11-25
KR100354878B1 true KR100354878B1 (ko) 2002-10-04

Family

ID=14805452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990015289A KR100354878B1 (ko) 1998-04-30 1999-04-28 절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 방법 및 오비트 가공용 서보 제어 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6147468A (ko)
JP (1) JP3313643B2 (ko)
KR (1) KR100354878B1 (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6582281B2 (en) * 2000-03-23 2003-06-24 Micron Technology, Inc. Semiconductor processing methods of removing conductive material
JP2002091570A (ja) * 2000-09-20 2002-03-29 Yaskawa Electric Corp サーボ制御方法
US6677722B2 (en) * 2001-04-19 2004-01-13 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Servo control method
DE10156781C1 (de) * 2001-11-19 2003-02-27 Siemens Ag Aktive Kompensation von mechanischen Schwingungen und Verformungen in industriellen Bearbeitungsmaschinen
US7002315B2 (en) * 2002-05-28 2006-02-21 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Servo control device
US7437980B2 (en) 2002-05-29 2008-10-21 Massachusetts Institute Of Technology Flux-biased electromagnetic fast tool servo systems and methods
US7765905B2 (en) 2002-05-29 2010-08-03 Massachusetts Institute Of Technology Magnetic micropositioner and method of providing the same
US7574947B2 (en) 2002-05-29 2009-08-18 Massachusetts Institute Of Technology Rotary fast tool servo system and methods
US7275468B2 (en) 2002-05-29 2007-10-02 Massachusetts Institute Of Technology Rotary fast tool servo system and methods
JP3926739B2 (ja) * 2002-12-27 2007-06-06 オークマ株式会社 ねじ切り加工制御方法及びその装置
JP3739749B2 (ja) 2003-01-07 2006-01-25 ファナック株式会社 制御装置
JP4228389B2 (ja) * 2003-06-30 2009-02-25 株式会社安川電機 位置決め制御装置
JP4014162B2 (ja) * 2003-08-06 2007-11-28 ヤマザキマザック株式会社 工作機械の位置制御装置及び工作機械の位置制御方法
WO2005043266A2 (en) 2003-10-31 2005-05-12 Massachusetts Institute Of Technology Variable reluctance fast positioning system and methods
JP4541218B2 (ja) 2005-04-08 2010-09-08 三菱電機株式会社 指令生成装置
US7891276B2 (en) 2007-08-31 2011-02-22 Kimbelry-Clark Worldwide, Inc. System and method for controlling the length of a discrete segment of a continuous web of elastic material
JP5112100B2 (ja) * 2008-01-09 2013-01-09 三菱重工業株式会社 サーボ制御装置
US8256092B1 (en) 2008-01-30 2012-09-04 Makino Inc. Method for helical boring
JP4540727B2 (ja) * 2008-07-31 2010-09-08 山洋電気株式会社 モータ制御装置
JP5308249B2 (ja) * 2009-06-22 2013-10-09 三菱重工業株式会社 サーボ制御装置
JP5972553B2 (ja) * 2011-05-19 2016-08-17 Dmg森精機株式会社 位置決め制御装置、これを備えた工作機械
JP5969346B2 (ja) * 2012-10-01 2016-08-17 オークマ株式会社 ねじ切り加工装置
CN106736846B (zh) * 2016-12-29 2018-12-21 科德数控股份有限公司 一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法
CN108572621A (zh) * 2018-05-29 2018-09-25 珠海格力智能装备有限公司 机床中刀具的处理方法和装置
JP7124696B2 (ja) * 2018-12-27 2022-08-24 オムロン株式会社 同期制御装置、同期制御システム、同期制御方法及びシミュレーション装置
CN112783087A (zh) * 2020-12-25 2021-05-11 珠海格力智能装备有限公司 轴伸长量的处理方法、装置、存储介质和处理器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930001093B1 (ko) * 1987-03-31 1993-02-15 부라더 고교 가부시키가이샤 나사 가공장치
JPH0772842B2 (ja) * 1988-07-29 1995-08-02 オ−クマ株式会社 追従誤差の検出機能を持った数値制御装置
JPH0435842A (ja) * 1990-05-31 1992-02-06 Brother Ind Ltd 加工ユニット制御装置
JP3093935B2 (ja) * 1994-09-05 2000-10-03 東芝機械株式会社 バイト工具による主軸回転角制御式切削加工方法
TW301619B (ko) * 1994-10-07 1997-04-01 Toshiba Machine Co Ltd
JP3169838B2 (ja) * 1996-08-21 2001-05-28 東芝機械株式会社 サーボモータの制御方法
JPH11102211A (ja) * 1997-09-25 1999-04-13 Toshiba Mach Co Ltd サーボ調整方法およびその装置
JP3297643B2 (ja) * 1997-10-14 2002-07-02 東芝機械株式会社 送り駆動系のサーボ制御方法およびサーボ制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11309646A (ja) 1999-11-09
US6147468A (en) 2000-11-14
KR19990083577A (ko) 1999-11-25
JP3313643B2 (ja) 2002-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100354878B1 (ko) 절삭 공구에 의한 오비트 가공용 서보 제어 방법 및 오비트 가공용 서보 제어 장치
EP0012620B1 (en) Closed loop type numerical-controlled machine tool
JP3297643B2 (ja) 送り駆動系のサーボ制御方法およびサーボ制御装置
KR100573716B1 (ko) 위치제어장치와 그 방법, 수치제어 프로그램 작성장치와그 방법 및, 수치제어 공작기계의 제어방법
US6252368B1 (en) Numerically controlled system and backlash compensation device for use with the system
US5432422A (en) Method and apparatus for controlling the positioning and reducing vibration in a machine tool system
EP0557530A1 (en) Numerical control device
US10471563B2 (en) Control device for machine tool performing oscillation cutting
US5175680A (en) Synchronizing control apparatus
US5194790A (en) Control device for controlling a servo motor
KR20010041353A (ko) 동기제어장치
JPH0833763B2 (ja) 数値制御装置
JPH0123269B2 (ko)
EP0487738B1 (en) System for correcting quantity of deformation of tool
JPS5981705A (ja) Ｎｃ工作機械における補正方法
JP7469466B2 (ja) 工作機械の制御装置、制御システム
JPH04331048A (ja) ならい制御装置
JPH05216516A (ja) レーザ加工機
JPH1063339A (ja) 数値制御工作機械の制御装置
US20230116068A1 (en) Numerical controller
JP2563318B2 (ja) 産業機械の位置制御装置
JPS59100903A (ja) 産業用ロボツトのサ−ボ制御装置
JPH01188914A (ja) 数値制御機械の二重ループ制御装置
Breaz et al. Studying the behavior of CNC laser cutting machines in the contouring regime
JPH06328317A (ja) 差速タップ加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120821

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130822

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140825

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150819

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160818

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170822

Year of fee payment: 16

LAPS Lapse due to unpaid annual fee