KR101595683B1

KR101595683B1 - 평면 연삭반

Info

Publication number: KR101595683B1
Application number: KR1020147025316A
Authority: KR
Inventors: 타로 오기소
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2016-02-18
Also published as: JP5801246B2; KR20140134290A; CN104169046B; CN104169046A; WO2013153836A1; JP2013220481A

Abstract

쌍방향 유압펌프(24)를 포함하는 테이블 이동기구(20)를 이용하여 X축 테이블(2)을 이동시키는 평면 연삭반(100)은, X축 테이블(2)의 위치 또는 속도를 제어목표로 하여 X축 테이블(2)의 이동을 제어하는 제어장치(9)와, 제어장치(9)로부터의 테이블 위치지령 또는 테이블 속도지령에 따라, 쌍방향 유압펌프(24)를 제어하는 주제어기(9A)와, X축 테이블(2)의 이동을 방해하는 힘을 없애도록 쌍방향 유압펌프(24)를 제어하는 추력보상기(9B)를 구비한다.

Description

평면 연삭반{SURFACE GRINDER}

본 발명은, 평면 연삭반에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 피연삭물을 싣는 가동(可動)테이블을 구비한 평면 연삭반에 관한 것이다.

종래, 쌍방향 유압펌프 및 유압실린더를 포함하는 폐쇄회로 유압시스템을 이용하여 가동테이블을 왕복이동시키는 전기-유압 변환식 구동장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

이 장치는, 가동테이블의 이송속도를 검출하는 타코 제네레이터의 출력에 근거하여, 쌍방향 유압펌프를 구동하는 전기 서보모터의 회전속도를 제어한다. 이 구성에 의하여, 개방회로 유압시스템과 같이 작동유의 흐름을 제어하는 밸브를 배치할 필요 없이 가동테이블의 이송속도를 제어할 수 있어, 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

일본 특허공개공보 소62-184206호

그러나, 특허문헌 1의 전기-유압 변환식 구동장치는, 가동테이블의 지령속도에 근거하여 전기 서보모터의 회전속도를 제어할 뿐이다. 이로 인하여, 유압실린더 내에서 피스톤을 슬라이딩시킬 때에, 유압패킹 등의 피스톤씰과 유압실린더의 내벽과의 사이에 발생하는 마찰력에 의한 제어성의 악화를 방지할 수 없다. 그 결과, 가동테이블의 이동을 개시시킬 때의 가동테이블의 움직임이 불안정하게 된다.

상술의 점을 감안하여, 본 발명은, 가동테이블의 이동을 개시시킬 때의 가동테이블의 움직임을 안정화시킬 수 있는 평면 연삭반을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 관한 평면 연삭반은, 쌍방향 유압펌프를 포함하는 폐쇄회로 유압시스템을 이용하여 가동(可動)테이블을 이동시키는 평면 연삭반으로서, 상기 가동테이블의 위치 또는 속도를 제어목표로 하여 상기 가동테이블의 이동을 제어하는 제어장치와, 상기 제어장치로부터의 테이블 위치지령 또는 테이블 속도지령에 따라, 상기 쌍방향 유압펌프의 회전수를 제어하는 주(主)제어기와, 상기 가동테이블의 이동을 방해하는 힘을 없애도록 상기 쌍방향 유압펌프를 제어하는 부(副)제어기를 구비한다.

상술의 수단에 의하여, 본 발명은, 가동테이블의 이동을 개시시킬 때의 가동테이블의 움직임을 안정화시킬 수 있는 평면 연삭반을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 평면 연삭반의 측면도이다.
도 2는, 도 1의 평면 연삭반의 상면도이다.
도 3은, 테이블 이동기구의 정단면도이다.
도 4는, 테이블 이동기구의 측단면도이다.
도 5는, 테이블 이동기구의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 6은, 보상지령의 값과 마찰력과의 사이의 관계를 나타내는 도이다.
도 7은, 평면 연삭반이 X축 테이블을 이동시킬 때의 제어의 흐름을 나타내는 도(그 제1 예)이다.
도 8은, 주제어기의 구성예를 나타내는 도(그 제1 예)이다.
도 9는, 주제어기의 구성예를 나타내는 도(그 제2 예)이다.
도 10은, 주제어기의 구성예를 나타내는 도(그 제3 예)이다.
도 11은, 주제어기의 구성예를 나타내는 도(그 제4 예)이다.
도 12는, X축 테이블의 테이블 위치, 테이블 속도, 및 테이블 가속도의 시간추이를 나타내는 도이다.
도 13은, 추력보상기의 구성예를 나타내는 도(그 제1 예)이다.
도 14는, 추력보상기의 구성예를 나타내는 도(그 제2 예)이다.
도 15는, 평면 연삭반이 X축 테이블을 이동시킬 때의 제어의 흐름을 나타내는 도(그 제2 예)이다.
도 16은, 쌍방향 유압펌프에 의한 추력의 시간추이, 및, X축 테이블의 테이블 속도의 시간추이를 나타내는 도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 설명을 행한다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 평면 연삭반(100)의 측면도이고, 도 2는, 그 상면도이다. 평면 연삭반(100)은, 주로, 본체 베드(bed, 1), X축 테이블(2), 횡축 숫돌용 칼럼(3), 횡축 숫돌헤드(4), 숫돌헤드 회전용 모터(5), 숫돌헤드 상하이송용 모터(6), 숫돌헤드 좌우이송용 모터(7), 테이블 구동용 모터(8), 및 제어장치(9)를 포함한다.

본체 베드(1)는, 가동테이블로서의 X축 테이블(2)을 X축방향으로 왕복이동 가능하게 지지하는 대좌이다. 구체적으로는, 본체 베드(1)는, X축 테이블(2)의 하면으로부터 돌출되는 가이드레일을 수용하는 레일홈(1AL, 1AR)을 그 상면에 가진다.

X축 테이블(2)은, 본체 베드(1) 상을 X축방향으로 슬라이딩 가능한 가동테이블이고, 그 상면에서 피연삭물(워크, work)(W)을 지지한다.

횡축 숫돌용 칼럼(3)은, 횡축 숫돌헤드(4)를 상하방향(Z축방향) 및 좌우방향(Y축방향)으로 이동 가능하게 지지하는 장치이다.

횡축 숫돌헤드(4)는, 숫돌축(40)을 가지는 숫돌헤드이다. 본 실시예에서는, 숫돌축(40)의 선단에는, 숫돌차(車)(41)가 장착된다.

숫돌헤드 회전용 모터(5)는, 횡축 숫돌헤드(4)의 숫돌축(40)을 회전시키는 모터이고, 예컨대, 서보모터가 이용된다.

숫돌헤드 상하이송용 모터(6)는, 횡축 숫돌헤드(4)를 상하방향(Z축방향)으로 이동시키기 위한 숫돌헤드 상하 이동기구를 구동하는 모터이다. 본 실시예에서는, 숫돌헤드 상하이송용 모터(6)는, 횡축 숫돌헤드(4)를 Z축방향으로 이동시키는 볼나사기구에 있어서의 볼나사축 또는 볼나사너트를 회전시키기 위한 서보모터이다.

숫돌헤드 좌우이송용 모터(7)는, 횡축 숫돌헤드(4)를 좌우방향(Y축방향)으로 이동시키기 위한 숫돌헤드 좌우 이동기구를 구동하는 모터이다. 본 실시예에서는, 숫돌헤드 좌우이송용 모터(7)는, 횡축 숫돌헤드(4)를 Y축방향으로 이동시키는 볼나사기구에 있어서의 볼나사축 또는 볼나사너트를 회전시키기 위한 서보모터이다.

다만, 상하 이동기구 및 좌우 이동기구는, 래크앤피니언 기구 등의 다른 기구여도 된다.

테이블 구동용 모터(8)는, X축 테이블(2)을 X축방향으로 이동시키기 위한 테이블 이동기구를 구동하는 모터이다. 본 실시예에서는, 테이블 구동용 모터(8)는, 폐쇄회로 유압시스템인 테이블 이동기구를 구성하는 쌍방향 유압펌프를 회전시키기 위한 서보모터이다.

제어장치(9)는, 평면 연삭반(100)의 움직임을 제어하는 장치이고, 예컨대, CPU, RAM, ROM 등을 구비한 컴퓨터이다.

구체적으로는, 제어장치(9)는, 테이블 구동용 모터(8)를 제어하여 X축 테이블(2) 상의 워크(W)를 소정 위치로 이동시킨다. 또한, 제어장치(9)는, 숫돌헤드 상하이송용 모터(6) 및 숫돌헤드 좌우이송용 모터(7)를 제어하여 횡축 숫돌헤드(4)를 소정 위치로 이동시킨다.

그 후, 제어장치(9)는, 숫돌헤드 회전용 모터(5)를 제어하여 횡축 숫돌헤드(4)의 회전을 개시시키고, 또한, 테이블 구동용 모터(8)를 제어하여 X축 테이블(2)을 +X방향으로 이동시키고, 숫돌차(41)를 워크(W)에 접촉시켜 1회째의 연삭가공을 개시한다.

테이블 구동용 모터(8)에 의하여 X축 테이블(2)을 +X방향의 소정 위치까지 이동시키면, 즉 숫돌차(41)에 의한 워크(W)에 대한 1회째의 연삭가공이 종료되면, 제어장치(9)는, X축 테이블(2)을 -X방향으로 이동시켜 원래의 위치로 되돌린다. 그때, 제어장치(9)는, 숫돌헤드 상하이송용 모터(6)에 의하여 횡축 숫돌헤드(4)를 상승시켜도 된다. X축 테이블(2)을 원래대로 되돌릴 때에 횡축 숫돌헤드(4)가 워크(W)와 접촉하지 않도록 하기 위함이다. 이때, 제어장치(9)는, 숫돌헤드 회전용 모터(5)를 일단 정지시켜도 된다.

그 후, 제어장치(9)는, 숫돌헤드 회전용 모터(5)에 의하여 횡축 숫돌헤드(4)를 회전시키고, 숫돌헤드 상하이송용 모터(6)에 의하여 횡축 숫돌헤드(4)를 하강시킨다. 그리고, 제어장치(9)는, 테이블 구동용 모터(8)를 제어하여 X축 테이블(2)을 +X방향으로 이동시키고, 숫돌차(41)를 워크(W)에 접촉시켜 2회째의 연삭가공을 개시한다.

상술의 움직임을 반복함으로써, 제어장치(9)는, 워크(W)의 연삭을 실행한다. 다만, 제어장치(9)는, X축 테이블을 -X방향으로 이동시킬 때에 숫돌차(41)를 워크(W)에 접촉시켜 연삭가공을 행해도 된다.

다음으로, 도 3~도 5를 참조하면서, 테이블 이동기구(20)에 대하여 설명한다. 다만, 도 3은, 도 1 및 도 2의 각각에 있어서의 일점쇄선을 포함하는 연직면을 화살표(III)로 나타내는 방향에서 본 정단면도이고, 도 4는, 도 2 및 도 3의 각각에 있어서의 2점쇄선을 포함하는 연직면을 화살표(IV)로 나타내는 방향에서 본 측단면도이다. 도 5는, 테이블 이동기구(20)의 구성예를 나타내는 개략도이다. 다만, 도 5에서는, 명료화를 위하여, 본체 베드(1)의 도시를 생략하고 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 테이블 이동기구(20)는, X축 테이블(2)을 X축방향으로 왕복이동시키는 기구이고, 주로, 실린더(21), 피스톤(22), 제1 축(23F), 제2 축(23B), 및 쌍방향 유압펌프(24)를 포함하는 폐쇄회로 유압시스템으로 구성된다.

실린더(21)는, X축 테이블(2)의 하면에 고정되어, X축 테이블(2)과 함께 본체 베드(1) 상을 X축방향으로 이동한다. 또한, 실린더(21)는, 내부에 압력실(21S)(도 4 참조)을 구비하고, 피스톤(22)이 압력실(21S)의 내벽에 대해서 상대적으로 슬라이드할 수 있도록 피스톤(22)을 압력실(21S) 내에 수용한다. 다만, 압력실(21S)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 피스톤(22)에 의하여, 제1 압력실(21SF)과 제2 압력실(21SB)로 분리된다.

제1 축(23F)은, 일단이 피스톤(22)의 +X측의 면에 고정되고, 타단이 외부의 정지물(23Fa)에 고정되는 원통 부재이다. 마찬가지로, 제2 축(23B)은, 일단이 피스톤(22)의 -X측의 면에 고정되고, 타단이 외부의 정지물(23Ba)에 고정되는 원통 부재이다. 다만, 정지물(23Fa, 23Ba)은, X축 테이블(2)을 이동시키는 경우에 실린더(21), 제1 축(23F), 및 제2 축(23B)을 정지한 채 지지할 수 있는 물체이면 되고, 예컨대, 본체 베드(1)여도 된다.

피스톤(22)은, 실린더(21)의 압력실(21S) 내에서, 압력실(21S)의 내벽에 대해서 상대이동할 수 있도록 압력실(21S) 내에 수용되는 원판 부재이다. 또한, 피스톤(22)은, +X측의 면이 제1 축(23F)에 접속되고, -X측의 면이 제2 축(23B)에 접속된다.

이러한 구성에 의하여, 실린더(21)는, X축 테이블(2)과 함께, 본체 베드(1)에 대해서 왕복이동 가능한 데 반해, 제1 축(23F), 제2 축(23B), 및 피스톤(22)은, 본체 베드(1)에 대해서 정지하도록 배치된다.

X축 테이블(2)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 하면으로부터 -Z방향으로 돌출되는 2개의 V자형의 가이드레일(2BL, 2BR)을 구비한다. 또한, X축 테이블(2)은, 정압(靜壓)베어링 기구, 동압(動壓)베어링 기구, 혹은 이들의 조합 또는 기타의 베어링 기구를 이용하여, 본체 베드(1) 상을 X축방향으로 왕복이동할 수 있도록, 본체 베드(1)에 의하여 지지된다. 다만, 가이드레일 형상은 반드시 V자형일 필요는 없다.

또한, X축 테이블(2)의 X축방향의 왕복이동은, 테이블 구동용 모터(8)에 의하여 구동되는 쌍방향 유압펌프(24)에 의하여 제어된다. 구체적으로는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, X축 테이블(2)을 화살표(AR)로 나타내는 방향(-X방향)으로 이동시키는 경우, 쌍방향 유압펌프(24)의 제2 포트(24B)가 토출하는 작동유는, 점선으로 나타내는 바와 같이, 제2 축(23B)을 지나 실린더(21)의 제2 압력실(21SB)에 유입된다. 한편, 실린더(21)의 제1 압력실(21SF) 내의 작동유는, 제1 축(23F)을 지나 쌍방향 유압펌프(24)의 제1 포트(24F)에 도달한다. 그 결과, 제2 압력실(21SB)의 체적이 증대하고, 제1 압력실(21SF)의 체적이 감소하여, X축 테이블(2)은, -X방향으로 이동된다.

도시는 생략하지만, X축 테이블(2)을 +X방향으로 이동시키는 경우에는, 쌍방향 유압펌프(24)의 제1 포트(24F)가 토출하는 작동유는, 제1 축(23F)을 지나 실린더(21)의 제1 압력실(21SF)에 유입된다. 한편, 실린더(21)의 제2 압력실(21SB) 내의 작동유는, 제2 축(23B)을 지나 쌍방향 유압펌프(24)의 제2 포트(24B)에 도달한다. 그 결과, 제1 압력실(21SF)의 체적이 증대하고, 제2 압력실(21SB)의 체적이 감소하여, X축 테이블(2)은, +X방향으로 이동된다.

쌍방향 유압펌프(24)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 테이블 구동용 모터(8)에 의하여 회전 구동되고, 테이블 구동용 모터(8)의 회전방향 및 회전수에 따른 유량의 작동유를 제1 포트(24F) 또는 제2 포트(24B)로부터 토출한다.

테이블 구동용 모터(8)는, 모터드라이버(8A)가 공급하는 전류에 따라 구동된다. 모터드라이버(8A)는, 제어장치(9)의 주(主)제어기(9A)로부터의 모터 회전수지령 또는 토크지령과 부(副)제어기로서의 추력(推力)보상기(9B)로부터의 모터 회전수지령 또는 토크지령에 따라 테이블 구동용 모터(8)에 전류를 공급한다. 예컨대, 모터드라이버(8A)는, 주제어기(9A)로부터의 모터 회전수지령과 추력보상기(9B)로부터의 모터 회전수지령에 따라 테이블 구동용 모터(8)에 전류를 공급해도 되고, 주제어기(9A)로부터의 토크지령과 추력보상기(9B)로부터의 토크지령에 따라 테이블 구동용 모터(8)에 전류를 공급해도 된다. 혹은, 모터드라이버(8A)는, 주제어기(9A)로부터의 모터 회전수지령과 추력보상기(9B)로부터의 토크지령에 따라 테이블 구동용 모터(8)에 전류를 공급해도 되고, 주제어기(9A)로부터의 토크지령과 추력보상기(9B)로부터의 모터 회전수지령에 따라 테이블 구동용 모터(8)에 전류를 공급해도 된다.

주제어기(9A)는, X축 테이블(2)을 이동시키기 위한 힘을 실린더(21)가 얻도록 모터드라이버(8A)에 대해서 모터 회전수지령 또는 토크지령을 출력한다. 구체적으로는, 주제어기(9A)는, 예컨대, X축 테이블(2)의 관성력과 동일한 크기를 가지는 원하는 이동방향을 향하는 힘을 실린더(21)가 얻도록 모터드라이버(8A)에 대해서 모터 회전수지령 또는 토크지령을 출력한다. 다만, X축 테이블(2)의 관성력과 동일한 크기를 가지는 원하는 이동방향을 향하는 힘은, X축 테이블(2)(워크(W)를 포함)의 질량에 X축 테이블(2)의 가속도를 승산하여 얻어지는 힘이다.

또한, 주제어기(9A)는, 쌍방향 유압펌프(24)의 회전수를 제어한다. 예컨대, 주제어기(9A)는, 제어장치(9)로부터의 각종 지령치와 각종 센서로부터의 각종 센서출력에 근거하여 모터 회전수지령 또는 토크지령을 생성한다. 구체적으로는, 각종 지령치는, 조작자의 입력 등에 따라 제어장치(9)가 생성하는 지령치이고, 테이블 위치지령, 테이블 속도지령, 테이블 가속도지령, 테이블 구동용 모터 회전수지령(모터 속도지령) 등의 값을 포함한다. 또한, 각종 센서출력은, 변위센서(30), 제1 실린더압 센서(31F), 제2 실린더압 센서(31B), 회전각 센서(32) 등의 출력을 포함한다.

변위센서(30)는, X축 테이블(2)의 변위를 검출하는 변위센서이고, 예컨대, X축 테이블(2)의 소정의 기준위치에 대한 직선변위를 검출하고, 검출결과를 제어장치(9)에 대해서 출력한다. 본 실시예에서는, 변위센서(30)로서 예컨대 리니어스케일이 이용된다.

제1 실린더압 센서(31F)는, 실린더(21)에 있어서의 제1 압력실(21SF)의 압력을 검출하는 센서이고, 예컨대, 제1 축(23F)과 쌍방향 유압펌프(24)의 제1 포트(24F)를 접속하는 관로 내의 작동유의 압력을 검출하고, 검출결과를 제어장치(9)에 대해서 출력한다.

마찬가지로, 제2 실린더압 센서(31B)는, 실린더(21)에 있어서의 제2 압력실(21SB)의 압력을 검출하는 센서이고, 예컨대, 제2 축(23B)과 쌍방향 유압펌프(24)의 제2 포트(24B)를 접속하는 관로 내의 작동유의 압력을 검출하고, 검출결과를 제어장치(9)에 대해서 출력한다.

다만, 제1 실린더압 센서(31F), 제2 실린더압 센서(31B)는, 제1 압력실(21SF), 제2 압력실(21SB)에 장착되어도 되고, 제1 축(23F), 제2 축(23B)에 장착되어도 된다.

회전각 센서(32)는, 테이블 구동용 모터(8)의 회전을 검출하는 센서이고, 예컨대, 테이블 구동용 모터(8)의 회전방향 및 회전각도를 검출하고, 검출결과를 제어장치(9)에 대해서 출력한다. 본 실시예에서는, 회전각 센서(32)로서 예컨대 리졸버가 이용된다.

추력보상기(9B)는, X축 테이블(2)을 이동시키기 위한 추력 중, X축 테이블(2)의 이동을 방해하는 힘에 의하여 상쇄되는 힘을 보상하는 기능요소이다.

구체적으로는, 추력보상기(9B)는, X축 테이블(2)의 이동을 방해하는 힘 중 X축 테이블(2)의 관성력을 뺀 힘인 이동항력(抗力)을 없애기 위한 힘(이하, "예하중력(豫荷重力)"이라 함)을 실린더(21)가 얻도록 모터드라이버(8A)에 대해서 모터 회전수지령 또는 토크지령을 출력한다. 보다 구체적으로는, 추력보상기(9B)는, 예컨대, X축 테이블(2)의 최대 정지마찰력의 크기를 가지는, 원하는 이동방향을 향하는 예하중력을 실린더(21)가 얻도록 모터드라이버(8A)에 대해서 모터 회전수지령 또는 토크지령을 출력한다. 다만, 이동항력은, 예컨대, 마찰력 외에, 평면 연삭반(100)에 의한 연삭반력(反力) 등을 포함한다.

또한, 추력보상기(9B)는, 제어장치(9)로부터의 각종 지령치와 각종 센서로부터의 각종 센서출력에 근거하여 모터 회전수지령 또는 토크지령을 생성한다. 구체적으로는, 각종 지령치는, 조작자의 입력 등에 따라 제어장치(9)가 생성하는 지령치이고, 적어도 보상지령의 값을 포함한다. 또한, 각종 센서출력은, 변위센서(30), 제1 실린더압 센서(31F), 제2 실린더압 센서(31B), 회전각 센서(32), 토크 검출기(도시하지 않음) 등의 출력을 포함한다.

보상지령의 값은, 보상치 결정부로서의 제어장치(9)가 결정하는 값이고, 예컨대, 예하중력을 나타내는 값이다.

구체적으로는, 제어장치(9)는, 이동항력인 마찰력을 계측하는 센서를 구비하는 경우에는, 그 센서의 출력에 근거하여 보상지령의 값을 결정한다. 또한, 제어장치(9)는, X축 테이블(2)의 위치, 속도, 실린더(21)의 압력실 간의 차압 등과, 마찰력에 대한 보상지령의 값을 관련짓는 참조테이블이나 함수를 미리 준비해 두어도 된다. 이 경우, 제어장치(9)는, 테이블 속도지령, 또는, 각종 센서출력에 근거하여 취득하는 테이블 위치 혹은 테이블 속도 등으로부터, 참조테이블이나 함수를 이용하여 보상지령의 값을 결정한다. 그 결과, 제어장치(9)는, 보다 조기에 예하중력을 발생시킬 수 있어, X축 테이블(2)의 움직임을 매끄럽게 할 수 있다.

또한, 제어장치(9)는, 이동항력인 연삭반력을 계측하는 센서를 구비하는 경우에는, 그 센서의 출력에 근거하여 보상지령의 값을 결정해도 된다. 또한, 제어장치(9)는, 연삭깊이, 숫돌축(40)의 회전속도 등의 연삭조건과, 연삭반력에 대한 보상지령의 값을 관련짓는 참조테이블이나 함수를 미리 준비해 두어도 된다. 이 경우, 제어장치(9)는, 현재의 연삭조건으로부터, 참조테이블이나 함수를 이용하여 보상지령의 값을 결정한다. 그 결과, 제어장치(9)는, 보다 조기에 예하중력을 발생시킬 수 있어, X축 테이블(2)의 움직임을 매끄럽게 할 수 있다.

도 6은, 보상지령의 값과 마찰력과의 사이의 관계를 나타내는 도이다. 도 6은, 횡축에 X축 테이블(2)의 이동속도(테이블 속도)를 배치하고, 종축에 마찰력을 배치한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, X축 테이블(2)의 마찰력은, 테이블 속도가 0인 경우에 최대 정지마찰력에 있고, 테이블 속도가 소정 속도(V_TH) 이하인 경우, 테이블 속도가 증가함에 따라 감소하고, 테이블 속도가 소정 속도(V_TH)를 상회하면, 테이블 속도가 증가함에 따라 증가한다.

제어장치(9)는, 예컨대, 이 마찰력의 추이를 따르도록, 테이블 속도의 증가에 따라 보상지령의 값을 변화시킨다. 또한, 제어장치(9)는, 테이블 속도의 변화에 관계없이, 최대 정지마찰력 이하의 일정치(예컨대, 최대 정지마찰력의 90%)를 보상지령의 값으로서 채용해도 된다.

또한, 제어장치(9)는, 테이블 속도가 소정 속도(V_TH)를 상회하는 경우에는, 보상지령의 값을 제로로 해도 된다. 테이블 속도가 비교적 낮고, 주제어기(9A)에 의한 제어가 비교적 안정적이지 않은 경우에 한하여, 추력보상기(9B)에 의한 추가적인 제어를 실행하기 위함이다. 또한, 테이블 속도가 비교적 높고, 주제어기(9A)에 의한 제어가 안정적인 경우의 제어내용을 단순화하기 위함이다.

도 7은, 평면 연삭반(100)이 X축 테이블(2)을 이동시킬 때의 제어의 흐름을 나타내는 도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 주제어기(9A)는, 테이블 위치지령, 테이블 속도지령, 테이블 가속도지령, 모터 속도지령 중 적어도 하나를 포함하는 각종 지령치를 제어장치(9)로부터 취득한다. 또한, 추력보상기(9B)는, 적어도 보상지령을 포함하는 각종 지령치를 제어장치(9)로부터 취득한다.

그리고, 주제어기(9A) 및 추력보상기(9B)는, 필요에 따라서 각종 센서출력을 취득한다. 주제어기(9A)가 취득하는 각종 센서출력은, 변위센서(30)가 출력하는 테이블 위치신호, 실린더압 센서(31F, 31B)가 출력하는 실린더압 신호, 회전각 센서(32)가 출력하는 모터 회전각도 신호 중 적어도 하나를 포함한다. 예컨대, 주제어기(9A)는, 테이블 위치지령에 근거하여 X축 테이블(2)의 이동을 제어하는 경우에는, 변위센서(30)가 출력하는 테이블 위치신호를 취득한다. 또한, 주제어기(9A)는, 모터 속도지령에 근거하여 X축 테이블(2)의 이동을 제어하는 경우에는, 회전각 센서(32)가 출력하는 모터 회전각도 신호를 취득한다. 또한, 추력보상기(9B)는, 예컨대, 예하중력의 피드백 제어를 행하는 경우에는, 제1 실린더압 센서(31F)가 출력하는 제1 실린더압 신호, 및, 제2 실린더압 센서(31B)가 출력하는 제2 실린더압 신호를 취득한다. 이 경우, 추력보상기(9B)는, 실린더(21)의 압력실 간의 차압에 근거하여 테이블 이동기구(20)가 실제로 발생시키고 있는 추력을 감시하면서, 모터드라이버(8A)에 대해서 출력하는 모터 회전수지령 또는 토크지령의 값을 결정한다. 다만, 추력보상기(9B)는, 센서출력을 취득하지 않는 경우도 있다.

그 후, 주제어기(9A) 및 추력보상기(9B)는, 각각, 취득한 각종 지령치 및 각종 센서출력에 근거하여 모터 회전수지령 또는 토크지령을 생성하고, 생성한 모터 회전수지령 또는 토크지령을 모터드라이버(8A)에 대해서 출력한다.

그 후, 모터드라이버(8A)는, 주제어기(9A) 및 추력보상기(9B)로부터의 모터 회전수지령 또는 토크지령에 따라 테이블 구동용 모터(8)에 대해서 전류를 공급한다.

여기에서, 테이블 이동기구(20)를 구성하는 폐쇄회로 유압시스템에 있어서의, 쌍방향 유압펌프(24)가 토출하는 작동유의 유량(Q)으로부터 X축 테이블(2)의 테이블 속도(v)까지의 전달함수(v/Q)에 대하여 설명한다.

X축 테이블(2)의 중심과 피스톤(22)의 중심이 동일한 연직선 상에 있는 경우, 전달함수(v／Q)는, 이하의 식 (1)로 나타난다.

[수 1]

여기에서, s는 라플라스 연산자를 나타내고, A_cyl은 피스톤(22)의 수압면적을 나타내고, V_cyl은 압력실(21S)의 용적을 나타내고, M은 X축 테이블(2)의 질량을 나타내고, B는 X축 테이블(2)의 점성 마찰계수를 나타내고, K_oil은 작동유의 체적 탄성계수를 나타낸다.

유량(Q)은, 테이블 구동용 모터(8)의 모터 회전수(ω_m)에 비례하므로, 단위 회전수당 변위(押退)용적을 W_P라 하면, 모터 회전수(ω_m)로부터 테이블 속도(v)까지의 전달함수는, 이하의 식 (2)로 나타난다.

[수 2]

여기에서, ω_n, ζ_n은, 각각, X축 테이블(2)의 고유진동수, 감쇠계수이고, 이하의 식 (3), (4)로 나타난다.

[수 3]

[수 4]

또한, K_HST는, 폐쇄회로 유압시스템에 의한 게인이고, 이하의 식 (5)로 나타난다.

[수 5]

다만, 고유진동수(ω_n)는, ζ_n=0의 경우에, X축 테이블(2)의 가감속 시에 발생하는 X축 테이블(2)의 고유진동수를 의미한다. 또한, 감쇠계수(ζ_n)는, X축 테이블(2)의 진동의 감쇠성을 나타내는 계수이고, ζ_n<1의 경우에 있어서는, 값이 1에 가까울수록 진동이 단시간에 감쇠하는 것을 나타낸다.

또한, X축 테이블(2)의 속도 및 가속도의 피드백을 행하는 경우, 속도지령(v_dir)으로부터 테이블 속도(v)까지의 전달함수는, 상술의 식 (2)에 근거하여, 이하의 식 (6)으로 나타난다.

[수 6]

여기에서, ω_c, ζ_c는, 각각, X축 테이블(2)의 속도 및 가속도의 피드백이 행해지는 경우의 X축 테이블(2)의 제어 고유진동수, 제어 감쇠계수이고, 이하의 식 (7), (8)로 나타난다.

[수 7]

[수 8]

다만, K_v, K_a는, 각각, 속도 피드백 게인, 가속도 피드백 게인이고, 이하의 식 (9), (10)으로 나타난다.

[수 9]

[수 10]

상술의 관계는, 원하는 제어 감쇠계수(ζ_c)의 값에 따라 가속도 피드백 게인(K_a)을 결정할 수 있는 것, 즉, 가속도 피드백 게인(K_a)을 조절함으로써 원하는 제어 감쇠계수(ζ_c)의 값을 실현할 수 있는 것을 의미한다. 다만, 제어 감쇠계수(ζ_c)의 값은, 예컨대, 0.7(=1/√2)~1.0의 사이의 값이 선택되는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 8을 참조하면서, 주제어기(9A)의 구성예에 대하여 설명한다.

도 8의 구성예에서는, 주제어기(9A)는, 테이블 위치지령 및 테이블 속도지령과 테이블 위치신호를 취득하고, 모터드라이버(8A)에 대해서 모터 회전수지령 또는 토크지령을 출력한다.

구체적으로는, 주제어기(9A)는, 먼저, 비례 제어칙에 의하여, 제어장치(9)로부터의 테이블 위치지령이 나타내는 값으로부터, 변위센서(30)로부터의 테이블 위치신호가 나타내는 값(PL)을 감산하고, 소정의 게인(K_p)을 승산하여 제1 제어치(V1)를 도출한다. 다만, 주제어기(9A)는, 비례 제어칙 대신에 비례적분 제어칙을 이용해도 된다. 구체적으로는, 주제어기(9A)는, 테이블 위치지령이 나타내는 값으로부터 값(PL)을 감산한 값과, 그 감산한 값의 적분치를 소정의 시상수로 제산한 값을 가산한 후, 소정의 게인(K_p)을 승산하여 제1 제어치(V1)를 도출해도 된다.

그 후, 주제어기(9A)는, 제어장치(9)로부터의 테이블 속도지령이 나타내는 값에 속도 피드포워드 게인(K_vff)을 승산한 속도 피드포워드 값(VFF)과 제1 제어치(V1)를 가산한다. 그리고, 주제어기(9A)는, 가산 후의 값(V1+VFF)으로부터, 테이블 위치신호를 의사(疑似) 미분하여 얻어지는 테이블 속도신호가 나타내는 값에 속도 피드백 게인(K_v)을 승산한 속도 피드백 값(VFB)을 감산하여, 제2 제어치(V2)를 도출한다.

또한 그 후, 주제어기(9A)는, 제2 제어치(V2)로부터, 테이블 속도신호를 의사 미분하여 얻어지는, 즉, 테이블 위치신호를 2차 의사 미분하여 얻어지는 테이블 가속도신호가 나타내는 값에 가속도 피드백 게인(K_a)을 승산한 가속도 피드백 값(AFB)을 감산하여, 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출한다.

다만, 주제어기(9A)는, 제어장치(9)로부터의 테이블 가속도지령이 나타내는 값에 가속도 피드포워드 게인(K_aff)을 승산한 가속도 피드포워드 값(AFF)(도시하지 않음)과 제2 제어치(V2)를 가산한 후 가속도 피드백 값(AFB)을 감산하여 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출해도 된다. 또한, 주제어기(9A)는, 속도 피드백 값(VFB)의 산출, 및, 제1 제어치(V1)와 속도 피드포워드 값(VFF)의 합계치로부터의 속도 피드백 값(VFB)의 감산을 생략해도 된다.

이와 같이, 도 8에 나타내는 주제어기(9A)는, 식 (6)으로 나타나는 전달함수를 가지는 제어모델 하에서, 가속도 피드백 게인(K_a)을 조절함으로써, 원하는 제어 감쇠계수(ζ_c)를 실현할 수 있다. 그 결과, 도 8에 나타내는 주제어기(9A)를 구비하는 평면 연삭반(100)은, X축 테이블(2)의 가속 또는 감속 시에 발생하는 X축 테이블(2)의 진동을 조기에 감쇠시킬 수 있다.

다음으로, 도 9를 참조하면서, 주제어기(9A)의 다른 구성예에 대하여 설명한다.

도 9의 구성예에서는, 주제어기(9A)는, 테이블 위치신호 대신에, 제1 실린더압 센서(31F) 및 제2 실린더압 센서(31B)로부터 제1 실린더압 신호 및 제2 실린더압 신호를 취득하는 점에서, 도 8의 경우와 상이하다. 즉, 압력실간의 차압으로부터 도출되는 테이블 가속도신호를 피드백하는 점에서, 테이블 위치신호를 2차 미분하여 얻어지는 테이블 가속도신호를 피드백하는 도 8의 제어와 상이하다.

또한, 주제어기(9A)는, 테이블 위치지령에 근거하여 제1 제어치(V1)를 도출하지 않고, 속도 피드포워드 값(VFF)에 근거하여 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출하는 점에서 도 8의 제어와 상이하다.

구체적으로는, 주제어기(9A)는, 먼저, 제어장치(9)로부터의 테이블 속도지령이 나타내는 값에 속도 피드포워드 게인(K_vff)을 승산한 속도 피드포워드 값(VFF)으로부터 가속도 피드백 값(AFB)을 감산하여, 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출한다.

또한, 도 9에 나타내는 제어에서는, 주제어기(9A)는, 제1 실린더압 신호와 제2 실린더압 신호에 근거하여 가속도 피드백 값(AFB)을 도출한다.

구체적으로는, 주제어기(9A)는, 제1 실린더압 신호와 제2 실린더압 신호와의 차를 도출하고, 도출한 값에 로우패스 필터 및 하이패스 필터를 적용한다. 로우패스 필터는, 그 차에 포함되는 노이즈를 제거하기 위한 기능요소이고, 하이패스 필터는, 그 차에 포함되는 마찰력의 영향을 제거하기 위한 기능요소이다. 다만, 로우패스 필터 및 하이패스 필터를 적용한 후의 신호는, 예컨대, X축 테이블(2)의 고유진동수의 3분의 1~5배 정도의 주파수를 가진다.

그 후, 주제어기(9A)는, 차압 신호에 A_cyl/M을 승산하여 테이블 가속도신호를 얻는다. 즉, 주제어기(9A)는, 운동방정식에 근거하여, 차압 신호가 나타내는 값에 피스톤(22)의 수압면적(A_cyl)을 승산하여 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 구동력을 도출하고, 그 구동력을 X축 테이블(2)의 질량(M)으로 제산하여 X축 테이블(2)의 가속도를 도출한다. 다만, 식 (9)에 의한 속도 피드백 게인의 결정, 식 (10)에 의한 가속도 피드백 게인의 결정, 및, 차압 신호로부터의 X축 테이블(2)의 가속도의 도출 시에 이용하는 질량(M)은, 워크(W)의 질량에 따라 변화하는 경우가 있다. 이 경우, 실제의 질량이 아니라, 공칭(노미널, 公稱)질량을 질량(M)의 값으로서 이용해도 된다. 공칭질량에는, X축 테이블(2)에 탑재 가능한 워크(W)의 최대질량을 이용하는 것이 바람직하다.

또한 그 후, 주제어기(9A)는, 테이블 가속도신호가 나타내는 값에 가속도 피드백 게인(K_a)을 승산하여 가속도 피드백 값(AFB)을 도출한다.

다만, 도 9에 나타내는 제어에 있어서도, 주제어기(9A)는, 제어장치(9)로부터의 테이블 가속도지령이 나타내는 값에 가속도 피드포워드 게인(K_aff)을 승산한 가속도 피드포워드 값(AFF)(도시하지 않음)과 속도 피드포워드 값(VFF)을 가산한 후 가속도 피드백 값(AFB)을 감산하여 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출해도 된다.

또한, 도 9에 나타내는 주제어기(9A)는, 제1 실린더압 센서(31F) 및 제2 실린더압 센서(31B)의 각각으로부터 실린더압 신호를 취득하는 대신에, 제1 압력실(21SF)과 제2 압력실(21SB)과의 사이의 차압을 검출하는 차압센서(도시하지 않음)로부터 차압 신호를 취득해도 된다.

이와 같이, 도 9에 나타내는 주제어기(9A)는, 도 8에 나타내는 경우와 마찬가지로, 식 (6)으로 나타나는 전달함수를 가지는 제어모델 하에서, 가속도 피드백 게인(K_a)을 조절함으로써, 원하는 제어 감쇠계수(ζ_c)를 실현할 수 있다. 그 결과, 도 9에 나타내는 주제어기(9A)를 구비하는 평면 연삭반(100)은, X축 테이블(2)의 가속 또는 감속 시에 발생하는 X축 테이블(2)의 진동을 조기에 감쇠시킬 수 있다.

다음으로, 도 10을 참조하면서, 주제어기(9A)의 또 다른 구성예에 대하여 설명한다.

도 10의 구성예에서는, 주제어기(9A)는, 테이블 위치신호 대신에, 타코 제네레이터 등의 테이블 속도센서(도시하지 않음)로부터 테이블 속도신호를 취득하는 점에서, 도 8의 경우와 상이하다. 즉, 테이블 속도신호를 1차 미분하여 얻어지는 테이블 가속도신호를 피드백하는 점에서, 테이블 위치신호를 2차 미분하여 얻어지는 테이블 가속도신호를 피드백하는 도 8의 제어와 상이하다.

구체적으로는, 주제어기(9A)는, 먼저, 제어장치(9)로부터의 테이블 속도지령이 나타내는 값에 속도 피드포워드 게인(K_vff)을 승산한 속도 피드포워드 값(VFF)을 도출한다.

그 후, 주제어기(9A)는, 속도 피드포워드 값(VFF)으로부터, 테이블 속도신호가 나타내는 값에 속도 피드백 게인(K_v)을 승산한 속도 피드백 값(VFB)을 감산하여, 제2 제어치(V2)를 도출한다.

또한 그 후, 주제어기(9A)는, 제2 제어치(V2)로부터, 테이블 속도신호를 1차 의사 미분하여 얻어지는 테이블 가속도신호가 나타내는 값에 가속도 피드백 게인(K_a)을 승산한 가속도 피드백 값(AFB)을 감산하여, 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출한다.

다만, 도 10에 나타내는 제어에 있어서도, 주제어기(9A)는, 제어장치(9)로부터의 테이블 가속도지령이 나타내는 값에 가속도 피드포워드 게인(K_aff)을 승산한 값(AFF)(도시하지 않음)과 제2 제어치(V2)를 가산한 후 가속도 피드백 값(AFB)을 감산하여 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출해도 된다. 또한, 주제어기(9A)는, 속도 피드백 값(VFB)의 산출, 및, 속도 피드포워드 값(VFF)으로부터의 속도 피드백 값(VFB)의 감산을 생략해도 된다.

이와 같이, 도 10에 나타내는 주제어기(9A)는, 도 8에 나타내는 경우와 마찬가지로, 식 (6)으로 나타나는 전달함수를 가지는 제어모델 하에서, 가속도 피드백 게인(K_a)을 조절함으로써, 원하는 제어 감쇠계수(ζ_c)를 실현할 수 있다. 그 결과, 도 10에 나타내는 주제어기(9A)를 구비하는 평면 연삭반(100)은, X축 테이블(2)의 가속 또는 감속 시에 발생하는 X축 테이블(2)의 진동을 조기에 감쇠시킬 수 있다.

다음으로, 도 11을 참조하면서, 주제어기(9A)의 또 다른 구성예에 대하여 설명한다.

도 11의 구성예에서는, 주제어기(9A)는, 테이블 위치신호 대신에, 테이블 가속도센서(도시하지 않음)로부터 테이블 가속도신호를 취득하는 점에서, 도 8의 경우와 상이하다. 즉, 테이블 가속도센서로부터 직접적으로 얻어지는 테이블 가속도신호를 피드백하는 점에서, 테이블 위치신호를 2차 미분하여 얻어지는 테이블 가속도신호를 피드백하는 도 8의 제어와 상이하다.

그 후, 주제어기(9A)는, 속도 피드포워드 값(VFF)으로부터 가속도 피드백 값(AFB)을 감산하여, 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출한다.

다만, 도 11에 나타내는 제어에 있어서도, 주제어기(9A)는, 제어장치(9)로부터의 테이블 가속도지령이 나타내는 값에 가속도 피드포워드 게인(K_aff)을 승산한 가속도 피드포워드 값(AFF)(도시하지 않음)과 속도 피드포워드 값(VFF)을 가산한 후 가속도 피드백 값(AFB)을 감산하여 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출해도 된다.

이와 같이, 도 11에 나타내는 주제어기(9A)는, 도 8에 나타내는 경우와 마찬가지로, 식 (6)으로 나타나는 전달함수를 가지는 제어모델 하에서, 가속도 피드백 게인(K_a)을 조절함으로써, 원하는 제어 감쇠계수(ζ_c)를 실현할 수 있다. 그 결과, 도 11의 주제어기(9A)를 구비하는 평면 연삭반(100)은, X축 테이블(2)의 가속 또는 감속 시에 발생하는 X축 테이블(2)의 진동을 조기에 감쇠시킬 수 있다.

다만, 도 8에 있어서, 주제어기(9A)는, 테이블 위치지령 및 테이블 속도지령 중 어느 일방의 취득을 생략해도 된다. 또한, 주제어기(9A)는, 테이블 위치, 테이블 속도, 및 테이블 가속도의 일부 또는 전부에 근거하는 피드백 제어를 생략해도 되고, 테이블 위치, 테이블 속도, 및 테이블 가속도의 일부 또는 전부에 근거하는 피드포워드 제어를 생략해도 된다.

또한, 도 9~도 11에 나타내는 주제어기(9A)는, 실제의 테이블 위치의 값과 테이블 위치지령이 나타내는 값과의 차를 없애도록, 혹은, 실제의 테이블 속도의 값과 테이블 속도지령이 나타내는 값과의 차를 없애도록, 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출해도 된다. 예컨대, 도 9~도 11에 나타내는 주제어기(9A)는, 도 8의 경우와 마찬가지로, 테이블 위치지령이 나타내는 값과 테이블 위치신호가 나타내는 값(PL)에 근거하여 산출하는 제1 제어신호(V1)를 속도 피드포워드 값(VFF)에 가산하도록 해도 된다.

다음으로, 도 12를 참조하면서, 주제어기(9A)에 의하여 제어되는 X축 테이블(2)의 진동감쇠 특성에 대하여 설명한다. 다만, 도 12는, X축 테이블(2)의 테이블 위치, 테이블 속도, 및 테이블 가속도의 시간추이를 나타내는 도이고, 도 12 상측 그림이 가속도 피드백 값(AFB)을 이용하지 않는 경우의 추이를 나타내고, 도 12 하측 그림이 가속도 피드백 값(AFB)을 이용한 경우의 추이를 나타낸다. 또한, 테이블 위치의 시간추이는, 도 12 상측 그림 및 도 12 하측 그림에서 공통된다.

또한, 도 12 중의 해칭영역은, 테이블 가속도의 값이 소정치 미만이 되어 테이블 속도가 정정(整定)된 후 다시 테이블 가속도의 값이 소정치 이상이 되어 테이블 속도가 변동할 때까지의 시간을 나타낸다. 반대로, 도 12 중의 비(非)해칭영역(백색영역)은, 테이블 가속도의 값이 소정치 이상이 되어 테이블 속도의 변동이 개시된 후 테이블 가속도의 값이 소정치 미만이 되어 테이블 속도가 정정될 때까지의 시간을 나타낸다. 이하에서는, 해칭영역을 테이블 속도안정기라고 칭하고, 비해칭영역(백색영역)을 테이블 속도변동기라고 칭한다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 가속도 피드백 값(AFB)을 이용한 경우의 테이블 속도변동기(도 12 하측 그림의 백색영역)는, 가속도 피드백 값(AFB)을 이용하지 않는 경우의 테이블 속도변동기(도 12 상측 그림의 백색영역)에 비하여 짧다. 또한, 가속도 피드백 값(AFB)을 이용한 경우의 테이블 속도안정기(도 12 하측 그림의 해칭영역)는, 가속도 피드백 값(AFB)을 이용하지 않는 경우의 테이블 속도안정기(도 12 상측 그림의 해칭영역)에 비하여 길다. 이는, X축 테이블(2)의 1회의 스트로크 중, 워크(W)의 연삭에 이용할 수 있는 부분이 길어지는 것을 의미한다. 또한, X축 테이블(2)에 실리는 워크(W)의 X축방향의 허용 최대길이를 보다 크게 할 수 있는 것을 의미한다. 즉, 연삭효율, 에너지효율, 및 적용성 모두가 개선되는 것을 의미한다.

이상의 구성에 의하여, 주제어기(9A)를 구비한 평면 연삭반(100)은, X축 테이블(2)의 가감속에 따라 발생되는 X축 테이블(2)의 진동을 조기에 감쇠시켜, 연삭효율, 에너지효율, 및 적용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 주제어기(9A)를 구비한 평면 연삭반(100)의 조작자는, 가속도 피드백 게인(K_a)을 적절히 조절함으로써, X축 테이블(2)의 테이블 속도의 정정시간을 단축할 수 있다.

또한, 조작자는, 제어 감쇠계수(ζ_c)의 값을 1에 가까워지도록 가속도 피드백 게인(K_a)을 조절함으로써, X축 테이블(2)의 테이블 속도가 속도지령의 값을 오버슈트하는 것을 저감 혹은 방지할 수 있다.

다음으로, 도 13을 참조하면서, 추력보상기(9B)의 구성예에 대하여 설명한다.

도 13의 구성예에서는, 추력보상기(9B)는, 제어장치(9)로부터 보상지령을 취득하고, 모터드라이버(8A)에 대해서 모터 회전수지령 또는 토크지령을 출력한다.

구체적으로는, 추력보상기(9B)는, 제어장치(9)로부터의 보상지령이 나타내는 값(F₀)에, W_P/A_cyl을 승산하여 토크지령의 값을 얻는다. 다만, W_P는, 쌍방향 유압펌프(24)의 단위 회전당 변위(押退)용적이고, A_cyl은, 피스톤(22)의 수압면적이다. 이로 인하여, F₀/A_cyl은, 실린더(21)의 압력실 간의 차압(DP₀)을 나타내고, DP₀×W_P는 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 토크를 나타낸다.

이와 같이, 추력보상기(9B)는, 예하중력을 발생시키기 위해서 필요한 차압(DP₀)을 결정한 후, 그 차압(DP₀)을 발생시키기 위해서 필요한 토크의 값을 도출하고, 도출한 값을 토크지령의 값으로서 모터드라이버(8A)에 출력한다.

다음으로, 도 14를 참조하면서, 추력보상기(9B)의 다른 구성예에 대하여 설명한다.

도 14의 구성예에서는, 추력보상기(9B)는, 제어장치(9)로부터 테이블 가속도지령을 취득하고, 또한, 제1 실린더압 센서(31F) 및 제2 실린더압 센서(31B)로부터 제1 실린더압 신호 및 제2 실린더압 신호를 취득하는 점에서, 도 13의 경우와 상이하다.

구체적으로는, 추력보상기(9B)는, 테이블 가속도지령의 값에 X축 테이블(2)의 질량(M)을 승산하여 X축 테이블(2)의 관성력을 도출한다.

또한, 추력보상기(9B)는, 제1 실린더압 신호와 제2 실린더압 신호와의 차에 피스톤(22)의 수압면적(A_cyl)을 승산하여 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력을 도출한다.

그 후, 추력보상기(9B)는, 보상지령의 값이 나타내는 예하중력과 X축 테이블(2)의 관성력을 가산한다. 다만, 예하중력은, X축 테이블(2)을 가속시키는 경우에는, X축 테이블(2)의 관성력과 동일한 부호를 가지는 것으로서 가산된다. 즉, 관성력이 정치(正値, 플러스값)인 경우에 예하중력이 정치가 되고, 관성력이 부치(負値, 마이너스값)인 경우에 예하중력이 부치가 되도록 하여 가산된다. 한편, 예하중력은, X축 테이블(2)을 감속시키는 경우에는, X축 테이블(2)의 관성력과는 역의 부호를 가지는 것으로 하여 가산된다. 즉, 관성력이 부치인 경우에 예하중력이 정치가 되고, 관성력이 정치인 경우에 예하중력이 부치가 되도록 하여 가산된다. 이와 같이 하여 산출되는 값은, X축 테이블(2)의 이동을 방해하는 힘을 의미한다. 예하중력은, X축 테이블(2)의 이동을 방해하는 힘으로부터 X축 테이블(2)의 관성력을 뺀 힘인 이동항력과 동일한 크기의 역방향의 힘이기 때문이다. 이와 같이 하여, 추력보상기(9B)는, 이동항력의 영향을 배제할 수 있고, 주제어기(9A)는, X축 테이블(2)이 각종 지령치에 따라 가감속하도록, 쌍방향 유압펌프(24)를 제어할 수 있다.

그 후, 추력보상기(9B)는, 상술과 같이 하여 산출한 X축 테이블(2)의 이동을 방해하는 힘으로부터, 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력을 감산하여, 제어치(V3)를 도출한다.

그 후, 추력보상기(9B)는, 제어치(V3)에 소정의 보상게인(K_comp)을 승산하여, 이동항력에 의하여 상쇄되는 추력을 보상하기 위한 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출한다.

예컨대, 조작자가 X축 테이블(2)의 이동지령을 아직 입력하고 있지 않아, 테이블 가속도지령의 값이 제로인 경우, 추력보상기(9B)는, 다음으로 X축 테이블(2)을 이동시키려고 하는 방향을 예하중력의 정방향으로 하고, 이 예하중력으로부터 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력을 감산하여, 제어치(V3)를 도출한다. 다만, 다음으로 X축 테이블(2)을 이동시키려고 하는 방향이 미정인 경우에는, 전회 X축 테이블(2)을 이동시킨 방향을 예하중력의 정방향으로 해도 된다. X축에 수직인 면을 연삭가공할 때에는, 원하는 연삭깊이를 실현하기 위하여, 1회당 소정의 연삭깊이에 따른 연삭가공을 복수회 반복하기 위해, X축 테이블(2)이 소정의 연삭깊이에 따라 일방향으로 단속적으로 이동하는 경우가 있기 때문이다.

또한, 추력보상기(9B)는, 제어치(V3)에 소정의 보상게인(K_comp)을 승산하여, 이동항력에 의하여 상쇄되는 추력을 보상하기 위한 모터 회전수지령 또는 토크지령을 도출한다. 즉, 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력이 예하중력이 되도록 한다.

이와 같이, 추력보상기(9B)는, 실린더(21)의 압력실간의 차압이 원하는 예하중력을 발생시키기 위해서 필요한 차압이 되도록 모터 회전수지령 또는 토크지령의 값을 결정하고, 결정한 값을 모터드라이버(8A)에 대해서 출력한다. 즉, 추력보상기(9B)는, 실린더(21)의 압력실간의 차압의 피드백 제어에 근거하여 결정한 모터 회전수지령 또는 토크지령의 값을 모터드라이버(8A)에 대해서 출력한다.

다만, 추력보상기(9B)는, 제어장치(9)로부터 테이블 가속도지령을 취득하는 대신에, 변위센서(30)가 출력하는 테이블 위치신호를 2차 미분하여 테이블 가속도신호를 취득해도 된다. 또한, 타코 제네레이터 등의 테이블 속도센서(도시하지 않음)가 출력하는 테이블 속도신호를 1차 미분하여 테이블 가속도신호를 취득해도 되고, 가속도센서(도시하지 않음)로부터 테이블 가속도신호를 직접 취득해도 된다.

또한, 추력보상기(9B)는, 보상게인(K_comp)을 승산하는 승산기 대신에, PI제어기를 이용해도 된다.

또한, 상술의 실시예에서는, 모터드라이버(8A)는, 주제어기(9A)와 추력보상기(9B)가 각각 별도로 출력하는 모터 회전수지령 또는 토크지령을 받는다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 모터드라이버(8A)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 주제어기(9A)가 출력하는 모터 회전수지령의 값과 추력보상기(9B)가 출력하는 모터 회전수지령의 값의 합계치를 받도록 해도 된다. 혹은, 모터드라이버(8A)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 주제어기(9A)가 출력하는 토크지령의 값과 추력보상기(9B)가 출력하는 토크지령의 값의 합계치를 받도록 해도 된다.

다음으로, 도 16을 참조하면서, 추력보상기(9B)에 의한 효과에 대하여 설명한다. 다만, 도 16은, 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력의 시간추이, 및, X축 테이블(2)의 테이블 속도의 시간추이를 나타내는 도이다. 구체적으로는, F16A1은, 추력보상기(9B)를 이용하지 않는 경우의 추력의 시간추이를 나타내고, F16B1은, 추력보상기(9B)를 이용하지 않는 경우의 테이블 속도의 시간추이를 나타낸다. 또한, F16A2는, 추력보상기(9B)를 이용한 경우의 추력의 시간추이를 나타내고, F16B2는, 추력보상기(9B)를 이용한 경우의 테이블 속도의 시간추이를 나타낸다.

추력보상기(9B)를 이용하지 않는 경우, F16A1에 나타내는 바와 같이, 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력은, 시각 t1에 있어서 상승을 개시한다. 이는, 예컨대, 조작자가 X축 테이블(2)의 이동지령을 제어장치(9)에 대해서 입력하여, 주제어기(9A)에 의한 테이블 구동용 모터(8)의 제어가 개시된 것에 따른다. 다만, X축 테이블(2)의 테이블 속도는 제로인 채 추이한다. 추력이 최대 정지마찰력 이하이기 때문이다.

그 후, 시각 t2에 있어서, 추력이 최대 정지마찰력을 상회하면, X축 테이블(2)은 이동을 개시한다. X축 테이블(2)의 테이블 속도는 상승하여, 테이블 속도지령의 값을 넘어 오버슈트한다. 시각 t1과 시각 t2와의 사이의 시간이 비교적 길어, 주제어기(9A)에 의한 모터 회전수지령 또는 토크지령의 값의 증가율이 과도하게 커졌기 때문이다. 즉, 주제어기(9A)가 모터 회전수지령 또는 토크지령의 값을 증대시키고 있음에도 불구하고 테이블 속도가 제로인 채가 되는 시간이 비교적 길었기 때문이다. 다만, 이 경향은, 시각 t1과 시각 t2와의 사이의 시간이 길수록 현저해진다.

그 후, 추력은 급격하게 감소하고, 나아가서는 역방향으로 증대한다. 오버슈트를 없애기 위하여, 주제어기(9A)가 모터 회전수지령 또는 토크지령의 값을 급격하게 감소시키기 때문이다. 그 결과, 테이블 속도는, 테이블 속도지령의 값을 밑돌아 언더슈트한다.

그 후, 추력은 급격하게 증대한다. 언더슈트를 없애기 위하여, 주제어기(9A)가 모터 회전수지령 또는 토크지령을 급격하게 증대시키기 때문이다.

테이블 속도는, 이러한 오버슈트와 언더슈트를 반복하면서, 시각 t3에 있어서, 테이블 속도지령의 값에 수렴한다. 다만, F16B1은, 도면의 명료화를 위하여, 오버슈트과 언더슈트가 각각 1회씩 발생한 상태를 나타낸다.

한편, 추력보상기(9B)를 이용한 경우, F16A2에 나타내는 바와 같이, 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력은, 시각 t0에 있어서, 즉, 조작자에 의한 X축 테이블(2)의 이동지령이 제어장치(9)에 입력되기 전에, 상승을 개시한다. 그리고, 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력은 보상지령의 값까지 상승한다. 추력보상기(9B)에 의한 예하중력을 발생시키기 위한 테이블 구동용 모터(8)의 제어가 개시된 것에 따른다. 다만, 보상지령의 값은 최대 정지마찰력 이하가 되도록 결정된다. 최대 정지마찰력보다 크면, 조작자에 의한 이동지령이 제어장치(9)에 입력되기 전에 X축 테이블(2)이 이동해 버리기 때문이다. 이로 인하여, X축 테이블(2)의 테이블 속도는 제로인 채 추이하지만, X축 테이블(2)은, 약간의 추력을 가함으로써 이동 가능한 상태가 된다.

다만, 추력보상기(9B)는, X축 테이블(2)의 현재위치나, 연삭에 관한 각종 정보 등에 근거하여 그 후의 X축 테이블(2)의 이동방향을 추정한다. 이로써, 추력보상기(9B)는, 조작자가 X축 테이블(2)의 이동지령을 제어장치(9)에 대해서 입력하기 전에, 추정한 방향을 향하는 예하중력을 발생시킬 수 있다.

그 후, 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력은, F16A1의 경우와 마찬가지로, 시각 t1에 있어서, 상승을 개시한다. 조작자가 X축 테이블(2)의 이동지령을 제어장치(9)에 입력했기 때문이다.

그 후, 쌍방향 유압펌프(24)에 의한 추력은, 시각 t2a에 있어서 최대 정지마찰력을 상회하고, X축 테이블(2)은 이동을 개시한다. X축 테이블(2)의 테이블 속도는, F16A1의 경우에 비하여 비교적 완만하게 상승하고, 오버슈트 및 언더슈트를 발생시키지 않고, 시각 t3a에 있어서, 테이블 속도지령의 값에 수렴한다.

F16A1에 있어서의 시각 t1과 시각 t2와의 사이의 시간에 비하여, 시각 t1과 시각 t2a와의 사이의 시간이 시간 D1만큼 짧아, 주제어기(9A)에 의한 모터 회전수지령 또는 토크지령의 값의 증가율이 과도하게 커지지 않기 때문이다. 즉, 주제어기(9A)가 모터 회전수지령 또는 토크지령의 값을 증대시키고 있음에도 불구하고 테이블 속도가 제로인 채가 되는 시간이 짧기 때문이다.

그 결과, 추력보상기(9B)를 이용한 경우, 테이블 속도가 정정될 때까지의 시간은, 추력보상기(9B)를 이용하지 않는 경우에 비하여, 시간 D2만큼 단축된다.

이와 같이, 추력보상기(9B)는, 테이블 속도의 절대치가 소정 속도(V_TH) 미만이면, 이동항력에 의하여 상쇄되는 힘을 보상한다. 그 결과, 추력보상기(9B)를 구비하는 평면 연삭반(100)은, X축 테이블(2)의 이동을 조기에 또한 매끄럽게 개시시킬 수 있다. 또한, X축 테이블(2)의 이동을 개시시킨 직후에 발생하는 테이블 속도의 오버슈트 및 언더슈트를 억제 혹은 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

예컨대, 상술의 실시예에 있어서, 평면 연삭반(100)은, 횡축 숫돌헤드(4)를 채용하지만, 입축(立軸) 숫돌헤드를 채용해도 된다. 또한, 숫돌헤드는, 경사 가능한 축을 구비하고 있어도 된다.

또한, 상술의 실시예에 있어서, 주제어기(9A) 및 추력보상기(9B)는, 평면 연삭반(100)의 테이블 이동기구를 구성하는 쌍방향 유압펌프를 구동하는 테이블 구동용 모터(8)를 제어한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 주제어기(9A) 및 추력보상기(9B)는, 건설기계, 사출성형기, 공작기계 등에 탑재되는, 중량물을 이동시키는 폐쇄회로 유압시스템을 구성하는 쌍방향 유압펌프를 구동하는 모터를 제어하는 것이어도 된다. 이 경우, 추력보상기(9B)는, 모터가 발생시키는 힘 중, 건설기계에 있어서의 굴삭반력, 공작기계에 있어서의 절삭반력 등에 의하여 상쇄되는 힘을 보상한다.

또한, 상술의 실시예에서는, 폐쇄회로 유압시스템은, 작동유의 압력(유압)을 이용한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 폐쇄회로 유압시스템은, 예컨대, 유압 대신에 물 등의 압축성이 낮은 액체의 압력(액압)을 이용해도 된다.

또한, 상술의 실시예에서는, 주제어기(9A)는, 모터드라이버(8A) 및 테이블 구동용 모터(8)를 통하여 쌍방향 유압펌프(24)의 회전수를 제어한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 주제어기(9A)는, 예컨대, 테이블 구동용 모터(8)에 의하여 쌍방향 유압펌프(24)의 회전수를 제어하는 대신에, 내연기관에 의하여 쌍방향 유압펌프(24)의 회전수를 제어해도 된다.

또한, 본원은, 2012년 4월 12일에 출원한 일본 특허출원 2012-091326호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이고 그 일본 특허출원의 전체 내용을 본원에 참고로 원용한다.

1 본체 베드
1AL, 1AR 레일홈
2 X축 테이블
2BL, 2BR 가이드레일
3 횡축 숫돌용 칼럼
4 횡축 숫돌헤드
5 숫돌헤드 회전용 모터
6 숫돌헤드 상하이송용 모터
7 숫돌헤드 좌우이송용 모터
8 테이블 구동용 모터
8A 모터드라이버
9 제어장치
9A 주제어기
20 테이블 이동기구
21 실린더
21S 압력실
21SF 제1 압력실
21SB 제2 압력실
22 피스톤
23F 제1 축
23B 제2 축
23Fa, 23Ba 정지물
24 쌍방향 유압펌프
24F 제1 포트
24B 제2 포트
30 변위센서
31F, 31B 실린더압 센서
32 회전각 센서
40 숫돌축
41 숫돌차
100 평면 연삭반
W 워크

Claims

쌍방향 유압펌프를 포함하는 폐쇄회로 유압시스템을 이용하여 가동(可動)테이블을 이동시키는 평면 연삭반으로서,
상기 가동테이블의 위치 또는 속도를 제어목표로 하여 상기 가동테이블의 이동을 제어하는 제어장치와,
상기 제어장치로부터의 테이블 위치지령 또는 테이블 속도지령에 따라, 상기 쌍방향 유압펌프를 제어하는 주(主)제어기와,
상기 가동테이블의 이동을 방해하는 힘을 없애도록 상기 쌍방향 유압펌프를 제어하는 부(副)제어기
를 구비하고,
상기 부제어기는, 상기 가동테이블의 이동속도가 소정치 이하인 경우에, 상기 가동테이블의 이동을 방해하는 힘을 없애도록 상기 쌍방향 유압펌프를 제어하는,
평면 연삭반.
청구항 1에 있어서,
상기 부제어기는, 상기 가동테이블의 이동을 방해하는 힘을 없애기 위한 힘을 나타내는 상기 제어장치로부터의 지령치에 상기 가동테이블의 관성력을 가산한 후, 상기 쌍방향 유압펌프를 제어하기 위한 지령치를 결정하는,
평면 연삭반.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 부제어기는, 상기 쌍방향 유압펌프를 구동하는 전동모터의 회전수 또는 토크를 제어하여, 상기 가동테이블의 이동을 방해하는 힘을 없애도록 상기 쌍방향 유압펌프를 제어하는,
평면 연삭반.
청구항 1에 있어서,
상기 부제어기는, 상기 주제어기에 의한 상기 쌍방향 유압펌프의 회전수의 제어와는 별도로, 상기 가동테이블의 이동을 방해하는 힘을 없애도록 상기 쌍방향 유압펌프를 제어하는,
평면 연삭반.