KR101610234B1 - Machine tool including feed forward portion - Google Patents

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KR101610234B1 KR1020140107035A KR20140107035A KR101610234B1 KR 101610234 B1 KR101610234 B1 KR 101610234B1 KR 1020140107035 A KR1020140107035 A KR 1020140107035A KR 20140107035 A KR20140107035 A KR 20140107035A KR 101610234 B1 KR101610234 B1 KR 101610234B1
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Abstract

본 발명의 공작 기계 장치는, 공구 또는 대상물을 이송하는 모터의 위치를 제어하는 모터 위치 제어부; 상기 모터 위치 제어부의 후단에 연결되며 상기 모터의 속도를 제어하는 모터 속도 제어부; 상기 모터 위치 제어부에 입력되는 지령 위치에 따른 보정량을 계산하여 상기 모터 위치 제어부 또는 상기 모터 속도 제어부에 피드 포워딩하는 피드 포워드부; 상기 모터의 가감속 또는 정속 운전 여부에 따라 상기 피드 포워드부의 게인을 자동으로 튜닝하는 튜닝부; 를 포함한다.The machine tool apparatus of the present invention includes: a motor position control unit for controlling a position of a motor that transfers a tool or an object; A motor speed control unit connected to a rear end of the motor position control unit and controlling a speed of the motor; A feed forward unit for calculating a correction amount according to a command position input to the motor position control unit and feeding-forwarding the correction amount to the motor position control unit or the motor speed control unit; A tuning unit for automatically tuning the gain of the feedforward unit according to acceleration / deceleration or constant speed operation of the motor; .

Description

피드 포워드부를 포함하는 공작 기계 장치{MACHINE TOOL INCLUDING FEED FORWARD PORTION}[0001] MACHINE TOOL INCLUDING FEED FORWARD PORTION [0002]

본 발명은 공작 기계 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 공작 기계 장치의 공작물 이송을 제어하는 서보 제어부가 피드 포워드부를 포함하는 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a machine tool apparatus, and more particularly, to a technique in which a servo control unit that controls workpiece transfer of a machine tool apparatus includes a feed forward unit.

공작 기계 장치는 CNC 입력 데이터에 따라 정해진 형상 및 치수대로 대상물을 가공한다. 이때, 대상물 또는 공구를 이송하는 이송부가 마련되며, 이송부는 CNC가 지정한 정확한 위치로 대상물 또는 공구를 이송하고 대상물과 공구 사이의 상대 속도를 조절하여 대상물의 가공 품질을 좌우한다.The machine tool unit processes the object according to the shape and dimensions determined according to the CNC input data. At this time, a conveying section for conveying the object or the tool is provided, and the conveying section controls the relative speed between the object and the tool by transferring the object or the tool to the precise position designated by the CNC, thereby determining the processing quality of the object.

이때, 대상물의 크기나 절삭 조건에 따라 이송부의 저강성이 문제될 수 있다. 또한, 대상물을 회전시키는 스핀들이나 공구의 이송 속도가 커질수록 공작 기계 장치의 저강성이 문제될 수 있으며, 고정밀도 가공에서 공작 기계 장치의 저강성이 문제될 수 있다.At this time, the low rigidity of the conveyance portion may be a problem depending on the size of the object and the cutting condition. Further, as the feed speed of the spindle or the tool for rotating the object is increased, the low rigidity of the machine tool may be a problem, and the low rigidity of the machine tool may be a problem in high precision machining.

저강성이 문제되면 이송부 위치 제어에 있어서 응답 지연 및 그것에 수반되는 진동이 발생하여 가공 정밀도가 저하될 수 있다.If the low stiffness is a problem, response delay and accompanying vibration may occur in the control of the position of the conveyance part, which may degrade the processing accuracy.

한국등록특허 제0575433호에는 윤활제를 분출하는 공작 기계가 개시되고 있으나, 저강성을 보상하는 관점에서 대상물의 가공 상태를 개선하는 기술에 대하여는 언급되지 않고 있다.Korean Patent No. 0575433 discloses a machine tool for ejecting a lubricant, but does not mention a technique for improving the machining state of an object from the viewpoint of compensating for low rigidity.

한국등록특허 제0575433호Korean Patent No. 0575433

본 발명은 공작 기계 장치의 저강성이 문제되는 경우에 서보 제어부의 응답지연이나 진동 발생을 억제할 수 있는 공작 기계 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a machine tool apparatus capable of suppressing response delay and vibration occurrence of the servo control unit when the machine tool apparatus has a low rigidity.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

일 실시예로서, 본 발명의 공작 기계 장치는, 공구 또는 대상물을 이송하는 모터의 위치를 제어하는 모터 위치 제어부; 상기 모터 위치 제어부의 후단에 연결되며 상기 모터의 속도를 제어하는 모터 속도 제어부; 상기 모터 위치 제어부에 입력되는 지령 위치에 따른 보정량을 계산하여 상기 모터 위치 제어부 또는 상기 모터 속도 제어부에 피드 포워딩하는 피드 포워드부; 상기 모터의 가감속 또는 정속 운전 여부에 따라 상기 피드 포워드부의 게인을 자동으로 튜닝하는 튜닝부; 를 포함한다.In one embodiment, the machine tool apparatus of the present invention includes: a motor position control unit for controlling a position of a motor that transfers a tool or an object; A motor speed control unit connected to a rear end of the motor position control unit and controlling a speed of the motor; A feed forward unit for calculating a correction amount according to a command position input to the motor position control unit and feeding-forwarding the correction amount to the motor position control unit or the motor speed control unit; A tuning unit for automatically tuning the gain of the feedforward unit according to acceleration / deceleration or constant speed operation of the motor; .

일 실시예로서, 본 발명의 공작 기계 장치는, 상기 모터에 연결된 기계부의 위치 또는 속도를 측정하는 기계부 센서; 상기 기계부 센서로부터 상기 기계부의 위치 또는 속도에 관한 피드백 신호를 입력받고, 상기 기계부의 위치를 제어하는 기계부 위치 제어부; 를 포함한다.In one embodiment, the machine tool device of the present invention includes: a mechanical part sensor for measuring a position or a speed of a mechanical part connected to the motor; A mechanical part position control part for receiving a feedback signal regarding the position or speed of the mechanical part from the mechanical part sensor and controlling the position of the mechanical part; .

일 실시예로서, 상기 튜닝부는 상기 피드 포워드부의 게인을 상기 모터 또는 상기 모터에 연결된 기계부를 모델링한 전달 함수의 역수로 설정한다.In one embodiment, the tuning unit sets the gain of the feedforward unit as an inverse of a transfer function modeled by the motor or a mechanical unit connected to the motor.

일 실시예로서, 본 발명의 공작 기계 장치는, 상기 모터에 연결된 기계부의 위치를 제어하는 기계부 위치 제어부; 를 포함하고, 상기 피드 포워드부의 출력단에 배치되는 제1 필터 및 상기 기계부 위치 제어부의 출력단에 배치되는 제2 필터 중 적어도 하나가 마련된다.In one embodiment, the machine tool device of the present invention further includes: a mechanical part position control part for controlling a position of a mechanical part connected to the motor; Wherein at least one of a first filter disposed at an output end of the feed forward unit and a second filter disposed at an output end of the mechanical unit position control unit is provided.

일 실시예로서, 상기 튜닝부는 상기 피드 포워드부, 상기 제1 필터, 상기 제2 필터 중 적어도 하나의 전달 함수를 상기 모터 또는 상기 기계부의 동작 조건에 맞추어 최적적으로 자동 튜닝한다.In one embodiment, the tuning unit automatically optimizes the transfer function of at least one of the feedforward unit, the first filter, and the second filter in accordance with operating conditions of the motor or the mechanical unit.

일 실시예로서, 상기 튜닝부는 상기 제1 필터가 하이 패스 필터로 세팅되면 상기 제2 필터를 로우 패스 필터로 세팅하고, 상기 제1 필터가 로우 패스 필터로 세팅되면 상기 제2 필터를 하이 패스 필터로 세팅한다.In one embodiment, the tuning unit sets the second filter as a low-pass filter when the first filter is set as a high-pass filter, and sets the second filter as a low-pass filter when the first filter is set as a low- .

일 실시예로서, 본 발명의 공작 기계 장치는, 모터의 위치 또는 속도를 피드백 제어하는 제1 피드백부; 상기 모터에 연결되는 기계부의 위치 또는 속도를 피드백 제어하는 제2 피드백부; 상기 제1 피드백부에 입력되는 지령 위치에 따른 보정량을 계산하여 상기 제1 피드백부에 피드 포워딩하는 피드 포워드부; 상기 모터 및 상기 기계부 사이의 저강성을 고려하여, 상기 피드 포워드부, 상기 제1 피드백부 및 상기 제2 피드백부 중 적어도 하나의 게인을 자동으로 튜닝하는 튜닝부; 를 포함한다.In one embodiment, the machine tool apparatus of the present invention includes: a first feedback unit for feedback-controlling a position or speed of a motor; A second feedback unit for feedback-controlling the position or speed of the mechanical unit connected to the motor; A feed forward unit for calculating a correction amount according to a command position input to the first feedback unit and feeding-forwarding the correction amount to the first feedback unit; A tuning unit for automatically tuning a gain of at least one of the feedforward unit, the first feedback unit and the second feedback unit in consideration of low rigidity between the motor and the mechanical unit; .

일 실시예로서, 본 발명의 공작 기계 장치는, 상기 피드 포워드부의 출력단에 마련되는 제1 필터; 상기 제2 피드백부의 출력단에 마련되는 제2 필터; 를 포함하고, 상기 튜닝부는 상기 제1 필터를 하이 패스 필터로 세팅하며 상기 제2 필터를 로우 패스 필터로 세팅한다.In one embodiment, the machine tool device of the present invention further comprises: a first filter provided at an output end of the feed forward portion; A second filter provided at an output terminal of the second feedback unit; Wherein the tuning unit sets the first filter to a high pass filter and sets the second filter to a low pass filter.

일 실시예로서, 본 발명의 공작 기계 장치는, 상기 제1 피드백부에는 상기 모터의 속도를 제어하는 모터 속도 제어부가 마련되고, 상기 모터의 가감속시 상기 제2 필터의 출력값은 제거되고 상기 제1 필터를 통과한 상기 피드 포워드부의 출력의 고주파 성분이 상기 모터 속도 제어부에 입력되며, 상기 모터의 정속운전시 상기 제1 필터의 출력값은 제거되고 상기 제2 필터를 통과한 상기 제2 피드백부의 출력의 저주파 성분이 상기 모터 속도 제어부에 입력된다.According to an embodiment of the present invention, the machine tool apparatus further comprises a motor speed control unit for controlling the speed of the motor, wherein the output value of the second filter is removed during acceleration / deceleration of the motor, 1 filter, the high frequency component of the output of the feedforward unit is input to the motor speed control unit, the output value of the first filter is removed at the constant speed operation of the motor, and the output of the second feedback unit Is inputted to the motor speed control section.

일 실시예로서, 본 발명의 공작 기계 장치는, 공구 또는 대상물을 이송하는 모터의 위치를 제어하는 모터 위치 제어부; 상기 모터에 연결된 기계부의 위치 또는 속도에 관한 피드백 신호를 입력받고, 상기 기계부의 위치를 제어하는 기계부 위치 제어부; 지령 위치에 따른 보정량을 계산하여 상기 모터 위치 제어부에 피드 포워딩하는 피드 포워드부; 상기 피드 포워드부에 하이 패스 필터로 마련되는 제1 필터; 상기 기계부 위치 제어부에 로우 패스 필터로 마련되는 제2 필터; 상기 모터의 가감속시 상기 모터 위치 제어부에서 출력되는 상기 모터의 속도 신호에 상기 제1 필터를 통과한 고주파 속도 성분을 더한 신호가 입력되고, 상기 모터의 정속 운전시 상기 모터 위치 제어부에서 출력되는 상기 모터의 속도 신호에 상기 제2 필터를 통과한 저주파 속도 성분을 더한 신호가 입력되며, 상기 입력 신호에 따라 상기 모터의 속도를 제어하는 모터 속도 제어부; 를 포함한다.In one embodiment, the machine tool apparatus of the present invention includes: a motor position control unit for controlling a position of a motor that transfers a tool or an object; A mechanical part position control part for receiving a feedback signal related to the position or speed of the mechanical part connected to the motor and controlling the position of the mechanical part; A feed forward unit for calculating a correction amount according to the command position and feeding-forwarding the correction amount to the motor position control unit; A first filter provided in the feedforward section as a high pass filter; A second filter provided in the mechanical unit position control unit as a low pass filter; A signal obtained by adding a high frequency component of a speed signal passing through the first filter to a speed signal of the motor output from the motor position control unit during acceleration and deceleration of the motor is inputted and the signal outputted from the motor position control unit A motor speed controller for inputting a signal obtained by adding a low-frequency speed component passing through the second filter to a speed signal of the motor, and controlling the speed of the motor in accordance with the input signal; .

피드 포워드부에 의하여 과도 응답 및 정상 응답 특성을 향상시키고, 모터 제어부에 병렬하여 기계부 제어부를 마련하여 풀 클로우즈 제어 루프를 구현하며, 제1 필터 및 제2 필터의 특성을 자동으로 튜닝하여 응답 지연 발생을 억제하고 진동 발생을 억제할 수 있다. 게인 증가시 응답 지연은 해결되나 진동 발생 가능성이 있는 트레이드 오프 관계를 제1 필터 및 제2 필터의 특성 조절 또는 피드 포워드부의 게인 조절에 의하여 해결할 수 있다. 또한, 피드 포워드부의 게인은 시스템 파라미터의 역수로 설정함으로써 피드 포워드부의 동작 특성을 개선하고 진동 발생을 억제할 수 있다.A feedforward unit improves the transient response and the normal response characteristic, and the mechanical control unit is provided in parallel to the motor control unit to implement a full-closed control loop, and the characteristics of the first filter and the second filter are automatically tuned, It is possible to suppress the generation and suppress the occurrence of vibration. Although the response delay is solved when the gain is increased, the tradeoff relationship in which vibration is likely to occur can be solved by adjusting the characteristics of the first and second filters or adjusting the gain of the feedforward part. Further, by setting the gain of the feedforward part to be an inverse number of the system parameter, the operation characteristic of the feedforward part can be improved and the occurrence of vibration can be suppressed.

도 1은 본 발명의 공작 기계 장치의 주요부를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 서보 제어부를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 튜닝부의 동작 전후의 과도 응답에서 진동 감소 정도를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 튜닝부의 일 실시예를 도시한 블록 다이어그램이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view showing a main part of a machine tool of the present invention. Fig.
2 is a block diagram showing a servo control unit of the present invention.
3 is a graph showing the degree of vibration reduction in the transient response before and after the operation of the tuning unit of the present invention.
4 is a block diagram illustrating an embodiment of the tuning unit of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.

도 1은 본 발명의 공작 기계 장치의 주요부를 도시한 개략도이다. 도 2는 본 발명의 서보 제어부(100)를 도시한 블록 다이어그램이다. 도 3은 본 발명의 튜닝부(300)의 동작 전후의 과도 응답에서 진동 감소 정도를 도시한 그래프이다. 도 4는 본 발명의 튜닝부(300)의 일 실시예를 도시한 블록 다이어그램이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view showing a main part of a machine tool of the present invention. Fig. 2 is a block diagram showing the servo control unit 100 of the present invention. 3 is a graph showing the degree of vibration reduction in the transient response before and after the operation of the tuning unit 300 of the present invention. FIG. 4 is a block diagram illustrating an embodiment of the tuning unit 300 of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하며, 본 발명의 공작 기계 장치의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.1 to 4, the construction and operation of the machine tool of the present invention will be described in detail.

공작 기계 장치가 대형화될수록, 기계부(7)를 구동하는 모터(3)와, 기계부(7) 사이에 휨, 비틀림, 인장 등에 의한 변형 효과가 증대되면서 저강성 시스템으로 근접한다. 또한, 가공 정밀도를 더 높게 설정할수록 동일한 공작 기계 장치에서도 저강성 효과가 증대된다. 이를 통칭하여 '저강성 시스템'이라 정의한다.As the machine tool unit becomes larger, the effect of deformation due to warping, twisting, tensile, etc. between the motor 3 driving the machine unit 7 and the machine unit 7 increases, and the machine becomes closer to a low rigidity system. Further, as the machining accuracy is set higher, the effect of low stiffness is increased even in the same machine tool apparatus. This is collectively referred to as a "low rigidity system".

저강성 시스템의 경우, 저강성에 기인한 변형량은 일정한 범위에서는 가속도에 비례하여 커지는 탄성적인 특성을 나타내므로, 모터(3)와 기계부(7) 사이를 탄성 결합된 것으로 간주할 수 있다. 따라서, 저강성 시스템은 모터(3)와 기계부(7) 사이가 강체로 연결된 것이 아니라, 댐핑이나 스프링(8)이 개입되면서 연결되는 것으로 볼 수 있다. 저강성 시스템에서는 특히, 기계부(7)의 이송이 개시되는 가감속 구간에서 가속도 변화량이 크므로 이송 응답 지연이 발생하거나 예상치 않은 진동이 발생할 수 있다.In the case of the low stiffness system, the amount of deformation due to the low stiffness exhibits an elastic characteristic that increases in proportion to the acceleration in a certain range, so that the motor 3 and the mechanical part 7 can be regarded as being elastically coupled. Therefore, it can be seen that the low stiffness system is not connected between the motor 3 and the mechanical part 7 by a rigid body, but is connected by the damping or the spring 8 intervening. In the low stiffness system, in particular, the acceleration change amount is large in the acceleration / deceleration section in which the transfer of the mechanical section 7 is started, so that the transfer response delay may occur or unexpected vibration may occur.

즉, 기계의 크기가 커지면서 약해진 강성(low rigidity)로 인한 진동이 발생할 수 있다. 약해진 강성은 모터(3)와 대상물 사이에 비틀림(torsion)을 유발할 수 있다. 비틀림으로 인하여, 정해진 위치로 이동하는데 지연(delay)가 발생하고 결국 진동을 유발할 수 있다. 예를 들면, 큰 규모의 공작 기계에서는 이러한 지연 현상으로 인하여 위치 정밀 제어가 어려울 수 있다. 본 발명은 이러한 약한 강성으로 인한 지연 현상을 억제하고 진동을 줄여서 정밀 위치 제어을 달성한다.That is, as the size of the machine increases, vibrations due to low rigidity may occur. The weakened stiffness can cause torsion between the motor 3 and the object. Due to the torsion, a delay occurs in moving to a predetermined position, which may eventually cause vibration. For example, in a large-scale machine tool, positional precision control may be difficult due to such a delay. The present invention suppresses the delay phenomenon due to such weak stiffness and reduces vibration to achieve precise position control.

도 1을 예로 들면, 모터(3)와 기계부(7)가 볼 스크류(7b)로 연결되는데 강체 시스템이라면 CNC부(200)에서 입력된 데이터에 따라 기계부(7) 이송 위치로서 에를 들어 '10'에 대응되도록 모터(3) 위치가 회전되면 기계부(7)도 '10' 만큼 이송된다. 그러나, 저강성 시스템이라면, 댐핑이나 탄성의 효과때문에 모터(3) 회전 위치가 예를 들어 '10'만큼 회전되더라도 기계부(7) 이송 위치는 '10'에 대응되지 않는다. 이때 모자랸 양이 응답 지연이고, 모터(3) 대 기계부(7)의 위치가 1:1로 일정한 관계식이 되지 않고 응답에 리플(ripple)이 생기면 진동이 발생한 것으로 볼 수 있다. 1, the motor 3 and the mechanical part 7 are connected to each other by a ball screw 7b. In case of a rigid system, according to the data inputted from the CNC part 200, When the position of the motor 3 is rotated so as to correspond to 10 ', the mechanical part 7 is also transferred by' 10 '. However, in a low stiffness system, even if the rotational position of the motor 3 is rotated by, for example, ' 10 ' due to damping or elasticity effects, the feeding position of the mechanical part 7 does not correspond to 10. At this time, it can be seen that the response is delayed and the position of the motor 3 to the mechanical part 7 is 1: 1 and the ripple occurs in the response without a constant relation.

본 발명은 저강성 시스템의 응답 지연 보상 또는 진동 억제를 위하여 다음의 수단을 마련한다.The present invention provides the following means for response delay compensation or vibration suppression in a low stiffness system.

i) 피드 포워드부(4) 설치,i) the feed forward unit 4,

ii) 기계부(7)의 위치 변위를 모터(3) 위치 변위와 함께 측정하여 피드백하여 풀 클로우즈드 루프(400) 제어(full closed loop control) 채용,ii) a full closed loop control is employed by measuring the positional displacement of the mechanical part 7 together with the displacement of the motor 3,

iii) 피드 포워드부(4)의 게인을 모터(3) 또는 기계부(7)를 모델링한 전달 함수의 역수로 설정, iii) setting the gain of the feedforward unit 4 to the reciprocal of the transfer function modeled by the motor 3 or the mechanical unit 7,

iv) 피드 포워드부(4)에 제1 필터(19)를 설치하고 풀 클로우즈드 루프(400)에 제2 필터(16)를 설치, iv) installing a first filter (19) in the feedforward unit (4), installing a second filter (16) in the full closed loop (400)

v) 제1 필터(19)와 제2 필터(16)의 전달 함수를 동작 조건에 맞추어 최적적으로 튜닝 가능, v) the transfer function of the first filter (19) and the second filter (16) can be optimally tuned according to operating conditions,

vi) 피드 포워드부(4)의 게인, 제1 필터(19)의 게인, 제2 필터(16)의 게인을 자동으로 튜닝하는 방법 중 적어도 하나를 채용한다.(vi) a method of automatically tuning the gain of the feedforward unit 4, the gain of the first filter 19, and the gain of the second filter 16.

일 실시예로서, 기계부(7)에 대한 이동 지령에 대하여 모터(3) 및 기계부(7) 사이의 탄성 변형량을 고려한다. 이를 위하여 모터(3)의 회전 각도나 위치를 측정하는 모터 센서(3a)를 채용하고, 모터 센서(3a)의 피드백 신호와 지령 위치를 모터 위치 제어부(1)에 입력하는 제1 피드백부(410)를 설치한다. 제1 피드백부(410)는 모터 센서(3a)의 피드백 입력을 받는다. As one embodiment, the amount of elastic deformation between the motor 3 and the mechanical part 7 is taken into account with respect to the movement command to the mechanical part 7. [ To this end, a motor sensor 3a for measuring the rotation angle or position of the motor 3 is employed and a first feedback unit 410 for inputting a feedback signal and command position of the motor sensor 3a to the motor position control unit 1 ). The first feedback unit 410 receives a feedback input of the motor sensor 3a.

일 실시예로서, 기계부(7)의 위치 변위를 측정하는 기계부 센서(7a)를 설치하고, 기계부 센서(7a)의 측정값과 지령 위치의 차이를 위치 에러로 하여 기계부 위치 제어부(15)에 입력하는 제2 피드백부(420)를 설치한다. 제2 피드백부(420)는 기계부 센서(7a)의 피드백 입력을 받는다. A mechanical part sensor 7a for measuring the positional displacement of the mechanical part 7 is provided and the difference between the measured value of the mechanical part sensor 7a and the commanded position is referred to as a positional error, 15 for inputting a second feedback signal. The second feedback section 420 receives the feedback input of the mechanical part sensor 7a.

일 실시예로서, 제1 피드백부(410)와 제2 피드백부(420)를 함께 설치하면, 모터 센서(3a) 및 기계부 센서(7a) 모두의 피드백 신호를 입력받는 풀 클로우즈드 루프(400)가 구현된다.The first feedback unit 410 and the second feedback unit 420 may be installed together to provide a full closed loop 400 receiving the feedback signals of both the motor sensor 3a and the mechanical sensor 7a. ) Is implemented.

제1 피드백부(410)의 모터 위치 제어부(1) 또는 제2 피드백부(420)의 기계부 위치 제어부(15)의 위치 게인이 작은 때는, 모터(3) 또는 기계부(7)의 동작이 완만하게 되고, 모터(3)와 기계부(7) 사이의 탄성 거동은 안정되지만, 정상 상태에서의 가공 정밀도의 저하가 문제될 수 있다. 반대로, 모터 위치 제어부(1) 또는 기계부 위치 제어부(15)의 위치 게인이 큰 때는, 모터(3) 또는 기계부(7)의 동작이 급속하게 되고, 급격한 동작은 모터(3)와 기계부(7) 사이의 탄성 효과를 증대시켜 진동이 발생할 수 있다. The operation of the motor 3 or the mechanical part 7 is performed when the position gain of the mechanical part position control part 15 of the first feedback part 410 or the mechanical part position control part 15 of the second feedback part 420 is small The elastic behavior between the motor 3 and the machine section 7 is stabilized, but the reduction in machining accuracy in the steady state may be a problem. Conversely, when the positional gain of the motor position control section 1 or the mechanical section position control section 15 is large, the operation of the motor 3 or the mechanical section 7 becomes rapid, The elastic effect between the first and second electrodes 7 and 7 may be increased to cause vibration.

이는 모터(3) 및 기계부(7)에 관한 풀 클로우즈드 루프(400)는 물론 모터(3)에 관한 제1 피드백부(410) 및 기계부(7)에 관한 제2 피드백부(420)도 마찬가지이다.This includes the first feedback part 410 relating to the motor 3 and the second feedback part 420 relating to the mechanical part 7 as well as the full closed loop 400 relating to the motor 3 and the mechanical part 7, The same is true.

모터 위치 제어부(1) 및 기계부 위치 제어부(15)의 위치 게인이 작은 때는 추종이 지연되고, 지령 위치에서 측정 위치를 감산한 위치 에러량이 커지며 정밀도가 저하된다. 게인이 커지면 진동 또는 오버슈트의 원인이 된다. When the position gains of the motor position control section 1 and the machine position control section 15 are small, the follow-up is delayed and the position error amount obtained by subtracting the measurement position from the command position becomes large and the accuracy decreases. An increase in gain causes vibration or overshoot.

저강성 시스템의 상기 트레이드 오프 관계를 고찰하면, 기계부(7)의 진동을 억제하기 위하여 제어 루프의 게인을 줄이면 응답 지연이 발생할 수 있고, 응답 지연은 가공 정밀도를 떨어뜨릴 수 있다. 응답 지연 감소 및 정밀도 향상을 위하여 게인을 증가시키면 진동이 발생할 수 있다. 본 발명은 응답 지연 감소와 진동 억제라는 트레이드 오프 관계의 두 가지 효과를 달성하기 위하여 위에서 언급한 수단을 마련하였다.Considering the trade-off relationship of the low stiffness system, a response delay may occur if the gain of the control loop is reduced to suppress the vibration of the mechanical unit 7, and the response delay may degrade the machining accuracy. Vibration may occur if gain is increased to reduce response delay and improve precision. The present invention provides the above-mentioned means in order to achieve two effects of a trade-off relationship of response delay reduction and vibration suppression.

도 1을 참조하면, 모터(3)의 위치값을 Xa라 하고, 기계부(7)의 위치값을 X라 놓으며, 기계부(7)의 위치값 X를 두번 미분한 가속도를 A라 놓고, 기계부(7)의 질량을 M, 모터(3)와 기계부(7)의 탄성계수를 K라 놓고, 기계부(7)의 마찰력을 f라 놓는다.1, assuming that the position value of the motor 3 is Xa, the position value of the mechanical part 7 is X, the acceleration value of the position value X of the mechanical part 7 is differentiated twice twice, The mass of the mechanical part 7 is M, the elastic coefficient of the motor 3 and the mechanical part 7 is K, and the frictional force of the mechanical part 7 is f.

이때, MA=K(Xa-X)-f가 성립하고, 기계부(7)가 정속으로 이동하면 기계부(7)의 가속도 A는 0이 되므로, f = K(Xa-X) 가 된다. 여기서, 모터(3)와 기계부(7)의 위치 편차 (Xa-X) = f/K가 된다.At this time, when MA = K (Xa-X) -f is established and the mechanical part 7 moves at a constant speed, the acceleration A of the mechanical part 7 becomes zero, so f = K (Xa-X). Here, the positional deviation (Xa-X) between the motor 3 and the mechanical part 7 is f / K.

도 2를 참조하면, 모터 위치 제어부(1)에 입력되는 값은 모터 위치 오프셋 산출부(10)에서 산출된 모터(3) 위치 오프셋이고, 모터(3) 위치 오프셋은 (지령 위치 θ) - (모터(3) 위치 θm) 이다. 모터(3) 위치 오프셋이 입력되는 모터 위치 제어부(1)의 출력값 Vcs는 Kp(θ-θm)이다. 2, the value input to the motor position control unit 1 is the position offset of the motor 3 calculated by the motor position offset calculation unit 10 and the position offset of the motor 3 is M < / RTI > The output value Vcs of the motor position control unit 1 to which the motor 3 position offset is inputted is Kp ([theta] - [theta] m).

마찬가지로, 기계부 위치 제어부(15)에 입력되는 값은 기계부 위치 오프셋 산출부(17)에서 산출된 기계부(7) 위치 오프셋이고, 기계부(7) 위치 오프셋은 (지령 위치 θ) - (기계부(7) 위치 θL) 이다. 기계부(7) 위치 오프셋이 입력되는 기계부 위치 제어부(15)의 출력값 Vcf는 Kp(θ-θL)이다. Similarly, the value input to the mechanical unit position control unit 15 is the position offset of the mechanical unit 7 calculated by the mechanical unit position offset calculation unit 17, and the position offset of the mechanical unit 7 is (command position?) - ( L) of the mechanical part 7). The output value Vcf of the mechanical unit position control unit 15 to which the position offset of the mechanical unit 7 is inputted is Kp ([theta] - [theta] L).

일 실시예로서, 본 발명의 풀 클로우즈드 루프(400)는 기계부 위치 제어부(15)의 출력값에서 모터 위치 제어부(1)의 출력값을 감산하는 루프 비교기(18)를 포함한다.In one embodiment, the full closed loop 400 of the present invention includes a loop comparator 18 for subtracting the output value of the motor position control unit 1 from the output value of the mechanical unit position control unit 15.

루프 비교기(18)는 기계부 위치 제어부(15)의 출력값 Vcf = Kp(θ - θL) 에서 모터 위치 제어부(1)의 출력값 Vcs = Kp(θ - θm)를 감산한다. 루프 비교기(18)의 출력값은 Vcf - Vcs = Kp(θm - θL)이다. 여기서, (θm - θL)은 저강성 시스템에서 비틀림에 의하여 발생하는 모터(3)와 기계부(7) 사이의 실제 위치 편차이다. 루프 비교기(18)의 출력값은 모터(3)와 기계부(7) 사이의 실제 위치 편차에 게인을 곱한 값이다.The loop comparator 18 subtracts the output value Vcs = Kp (? -? M) of the motor position control unit 1 from the output value Vcf = Kp (? -? L) of the mechanical unit position control unit 15. The output value of the loop comparator 18 is Vcf - Vcs = Kp (? M -? L). Here, ([theta] m - [theta] L) is an actual positional deviation between the motor 3 and the mechanical part 7 caused by the twist in the low stiffness system. The output value of the loop comparator 18 is obtained by multiplying the actual positional deviation between the motor 3 and the mechanical part 7 by the gain.

속도 지령 산출부(21)는 모터 속도 제어부(2)의 출력값 Vcs와, 루프 비교기(18)에서 출력되는 값 Vcf - Vcs = Kp(θm - θL)과, 피드 포워드부(4)에서 산출된 속도 보정량 Vof를 합한 값인 속도 지령 Vc를 출력한다. The speed command calculation section 21 calculates the speed command value Vcf-Vcs = Kp (? M -? L) outputted from the loop comparator 18 and the output value Vcs of the motor speed control section 2 based on the speed calculated by the feed forward section 4 And outputs a speed command Vc which is a sum of the correction amounts Vof.

따라서, 모터 속도 제어부(2)에는 속도 지령 산출부(21)에서 생성된 값으로서, 모터 속도 제어부(2)의 출력값 Vcs와, 루프 비교기(18)의 출력값 Kp(θm - θL)과, 피드 포워드부(4)에서 산출된 속도 보정량 Vof를 합한 속도 지령 Vc가 입력된다. The motor speed control section 2 is supplied with the output value Vcs of the motor speed control section 2 and the output value Kp (? M -? L) of the loop comparator 18 as the value generated by the speed command calculating section 21, A speed command Vc obtained by adding the speed correction amount Vof calculated in the step (4) is inputted.

일 실시예로서, 루프 비교기(18)의 출력값 Kp(θm - θL)는 제2 필터(16)를 통과하여 모터 속도 제어부(2)에 입력되는 것이 바람직하다. In one embodiment, the output value Kp (? M -? L) of the loop comparator 18 is preferably input to the motor speed control section 2 through the second filter 16.

일 실시예로서, 제2 필터(16)는 루프 비교기(18)의 출력값 Kp(θm - θL)의 고주파 성분을 걸러내는 로우 패스 필터인 것이 바람직하다. 따라서, 모터 속도 제어부(2)에는 루프 비교기(18)의 출력값 Kp(θm - θL)의 저주파 성분만이 입력되며, 이는 이송을 막 처음 시작할 때의 가감속 구간에서 발생하는 고주파 성분이 아니라 정속 주행시의 정상 상태(steady state)에서 발생하는 저주파 성분이 루프 비교기(18)의 출력값으로서 모터 속도 제어부(2)에 입력되는 것을 의미한다.In one embodiment, the second filter 16 is preferably a low-pass filter that filters the high-frequency components of the output value Kp (? M -? L) of the loop comparator 18. Therefore, only the low frequency component of the output value Kp (? M -? L) of the loop comparator 18 is input to the motor speed control unit 2, which is not a high frequency component generated in the acceleration / Frequency component generated in the steady state of the loop comparator 18 is input to the motor speed control unit 2 as an output value of the loop comparator 18. [

한편, 피드 포워드부(4)에는 위치 지령 θ가 입력된다. 피드 포워드부(4)의 출력단에 마련되는 피드 포워드 오프셋 산출부(20)는 피드 포워드부(4)의 출력값에서 Vcf를 감산한다. 따라서, 피드 포워드 오프셋 Vof는 피드 포워드부(4)의 출력값에서 Vcf를 뺀 값이다.
On the other hand, the position command? Is input to the feed forward unit 4. The feedforward offset calculation unit 20 provided at the output end of the feedforward unit 4 subtracts Vcf from the output value of the feedforward unit 4. Therefore, the feed forward offset Vof is a value obtained by subtracting Vcf from the output value of the feed forward unit 4. [

<CASE 1><CASE 1>

제1 필터(19)가 하이 패스 필터이고, 제2 필터(16)가 로우 패스 필터인 경우, 모터 속도 제어부(2)에 입력되는 속도 지령 Vc는 다음의 수학식 1 과 같다. 여기서, H는 하이 패스 필터를 통과하여 고주파 성분만 남은 것을 의미하고, L은 로우 패스 필터를 통과하여 저주파 성분만 남은 것을 의미한다. When the first filter 19 is a high pass filter and the second filter 16 is a low pass filter, the speed command Vc input to the motor speed control section 2 is expressed by Equation 1 below. Here, H means that only a high frequency component passes through the high pass filter, and L means that only a low frequency component passes through the low pass filter.

<수학식1>&Quot; (1) &quot;

Vc = (Vcs) + H(Vof) + L(Vcf-Vcs)Vc = (Vcs) + H (Vof) + L (Vcf-Vcs)

모터(3)의 가감속시는 과도 응답 구간이므로, 제2 필터(16)부의 출력 L(Vcf-Vcs)은 제거된다. 따라서 모터(3)의 가감속시 모터 속도 제어부(2)에 입력되는 속도 지령 Vc 는 Vc = (Vcs) + H(Vof) 이고, 세미 클로우즈드 루프인 제1 피드백부(410)의 모터 위치 제어부(1)의 출력 Vcs 와 속도 FF 부의 출력 Vof 의 고주파 성분만을 합한 값이다. Since the acceleration / deceleration of the motor 3 is a transient response period, the output L (Vcf-Vcs) of the second filter section 16 is removed. Therefore, the speed command Vc input to the motor speed control unit 2 during acceleration and deceleration of the motor 3 is Vc = (Vcs) + H (Vof), and the motor position control of the first feedback unit 410, which is a semi- (1) and the output Vof of the speed FF section.

이때, 풀 클로우즈드 루프(400)인 Vcf 성분은 제2 필터(16)에 의하여 제거되므로 가감속시 동작은 세미 클로우즈드 루프의 모터(3) 위치의 측정값과 피드 포워드값의 고주파 성분만으로 신속하게 제어된다.Since the Vcf component, which is the full closed loop 400, is removed by the second filter 16, the acceleration / deceleration operation is quickly performed only by the measurement value of the position of the motor 3 of the semi-closed loop and the high frequency component of the feedforward value. .

정상상태에서 응답은 고주파 성분인 H(Vof)가 제거된다. 따라서, 정상 상태 응답에서 속도 지령은 피드 포워드부(4)의 출력값을 필요로 하지 않기 때문에 제어 정확성이 높아진다.In the steady state, H (Vof), which is a high frequency component, is removed from the response. Therefore, in the steady state response, the speed command does not require the output value of the feedforward unit 4, so that the control accuracy is improved.

정상 상태에서 모터 속도 제어부(2)에 입력되는 속도 지령 Vc 는 Vc = (Vcs) + L(Vcf-Vcs)이고, Vcs 와 L(Vcs) 성분이 상쇄되며, 최종적으로 Vc = L(Vcf)가 된다. 따라서, 속도 지령 Vc로서 제2 루프에서 계산된 Vcf의 저주파 성분만이 입력되므로 정상 상태 오차가 줄고 진동 발생 요인이 제거될 수 있다.The speed command Vc input to the motor speed control unit 2 in the steady state is Vc = (Vcs) + L (Vcf-Vcs), and Vcs and L (Vcs) do. Therefore, since only the low frequency component of Vcf calculated in the second loop is inputted as the speed command Vc, the steady state error can be reduced and the vibration generating factor can be eliminated.

제1 필터(19)가 하이 패스 필터이고, 제2 필터(16)가 로우 패스 필터인 경우인 CASE 1을 정리하면 다음과 같다.Case 1 in which the first filter 19 is a high-pass filter and the second filter 16 is a low-pass filter is summarized as follows.

모터 속도 제어부(2)The motor speed control unit (2) 제1 필터(19) The first filter (19) 제2 필터(16) The second filter (16) 속도 지령 VcSpeed command Vc 필터 미적용시When the filter is not used (Vcs)(Vcs) H(Vof)H (Vof) L(Vcf-Vcs)L (Vcf-Vcs) (Vcs) + H(Vof) + L(Vcf-Vcs)(Vcs) + H (Vof) + L (Vcf-Vcs) 가감속시Acceleration / deceleration time (Vcs)(Vcs) H(Vof)H (Vof) 00 (Vcs) + H(Vof)(Vcs) + H (Vof) 정상상태Steady state (Vcs)(Vcs) 00 L(Vcf-Vcs)L (Vcf-Vcs) VcfVcf

<CASE 2><CASE 2>

제1 필터(19)가 로우 패스 필터이고, 제2 필터(16)가 하이 패스 필터인 경우, 모터 속도 제어부(2)에 입력되는 속도 지령 Vc는 다음의 수학식 2 와 같다. 여기서, H는 하이 패스 필터를 통과하여 고주파 성분만 남은 것을 의미하고, L은 로우 패스 필터를 통과하여 저주파 성분만 남은 것을 의미한다. When the first filter 19 is a low pass filter and the second filter 16 is a high pass filter, the speed command Vc input to the motor speed control section 2 is expressed by the following equation (2). Here, H means that only a high frequency component passes through the high pass filter, and L means that only a low frequency component passes through the low pass filter.

<수학식 2>&Quot; (2) &quot;

Vc = (Vcs) + L(Vof) + H(Vcf-Vcs)Vc = (Vcs) + L (Vof) + H (Vcf-Vcs)

모터(3)의 가감속시는 과도 응답 구간이므로, 제1 필터(19)부의 출력 L(Vof)는 제거된다. 속도 지령 Vc 는 Vc = (Vcs) + H(Vcf-Vcs) 이고, (Vcs)가 상쇄되어, Vc = Vcf 가 된다. 즉, 모터(3)의 가감속시 제2 피드백부(420)에서 산출된 Vcf만을 속도 지령으로 사용한다.Since the acceleration / deceleration of the motor 3 is a transient response period, the output L (Vof) of the first filter 19 is removed. The speed command Vc is Vc = (Vcs) + H (Vcf-Vcs), and (Vcs) is canceled to become Vc = Vcf. That is, only the Vcf calculated by the second feedback section 420 is used as the speed command when the motor 3 accelerates or decelerates.

정상상태에서 응답은 고주파 성분인 H(Vcf-Vcs)가 제거된다. In the steady state, the high-frequency component H (Vcf-Vcs) is removed from the response.

정상 상태에서 모터 속도 제어부(2)에 입력되는 속도 지령 Vc 는 Vc = (Vcs) + L(Vof)이고, 제1 루프에서 계산된 Vcs와 피드 포워드부(4)에서 추정된 Vof의 저주파 성분만 속도 지령으로 입력된다.The speed command Vc input to the motor speed control unit 2 in the steady state is Vc = (Vcs) + L (Vof) and only Vcs calculated in the first loop and low frequency component of Vof estimated in the feedforward unit 4 Is input as a speed command.

제1 필터(19)가 로우 패스 필터이고, 제2 필터(16)가 하이 패스 필터인 경우인 CASE 2를 정리하면 다음과 같다.CASE 2, which is the case where the first filter 19 is a low-pass filter and the second filter 16 is a high-pass filter, is summarized as follows.

모터 속도 제어부(2)The motor speed control unit (2) 제1 필터(19) The first filter (19) 제2 필터(16) The second filter (16) 속도 지령 VcSpeed command Vc 필터 미적용시When the filter is not used (Vcs)(Vcs) L(Vof)L (Vof) H(Vcf-Vcs)H (Vcf-Vcs) (Vcs) + L(Vof) + H(Vcf-Vcs)(Vcs) + L (Vof) + H (Vcf-Vcs) 가감속시Acceleration / deceleration time (Vcs)(Vcs) 00 H(Vcf-Vcs)H (Vcf-Vcs) VcfVcf 정상상태Steady state (Vcs)(Vcs) L(Vof)L (Vof) 00 (Vcs) + L(Vof)(Vcs) + L (Vof)

이와 같이 제1 필터(19) 및 제2 필터(16)에 로우 패스 필터나 하이 패스 필터 중 적절한 것을 사용하면, 정상 상태나 과도 상태인 가감속시 시스템에 적절한 속도 지령을 만들 수 있다. 필터의 특성 선택은 튜닝부(300)에 의한다.When the first filter 19 and the second filter 16 are appropriately selected from among the low-pass filter and the high-pass filter, an appropriate speed command can be generated for the system during acceleration / deceleration in a steady state or transient state. The characteristic of the filter is selected by the tuning unit 300.

일 실시예로서, 튜닝부(300)는 시스템의 동작 사양에 따라 정상 상태나 과도 상태에 적절한 최적의 값으로 제1 필터(19) 및 제2 필터(16)를 튜닝한다.
In one embodiment, the tuning unit 300 tunes the first filter 19 and the second filter 16 to an optimum value suitable for a steady state or a transient state according to the operating specifications of the system.

다음으로 피드 포워드부(4)의 게인 튜닝에 대하여 설명한다. 일 실시예로서, 전체적인 전달 함수를 실질적으로 1로 만들기 위하여 피드 포워드부(4)의 게인은 모터(3) 또는 기계부(7)를 모델링한 전달 함수의 역수가 될 수 있다. Next, the gain tuning of the feedforward unit 4 will be described. In one embodiment, the gain of the feedforward portion 4 may be the reciprocal of the transfer function modeling the motor 3 or the mechanical portion 7 to substantially make the overall transfer function substantially unity.

예를 들어, 모터(3)의 전달 함수의 역수를 피드 포워드부(4)의 게인으로 튜닝하면 피드백에 따른 시간 지연을 줄일 수 있고, 정상 상태 오차를 줄일 수 있다.
For example, if the reciprocal of the transfer function of the motor 3 is tuned to the gain of the feedforward unit 4, the time delay due to the feedback can be reduced and the steady state error can be reduced.

도 4를 참조하면, 본 발명의 튜닝부(300)는 FF 튜닝부(310), 제1 필터 튜닝부(320), 제2 필터(16) 튜닝부(300) 중 적어도 하나를 포함한다. Referring to FIG. 4, the tuning unit 300 includes at least one of an FF tuning unit 310, a first filter tuning unit 320, and a second filter tuning unit 300.

일 실시예로서, FF 튜닝부(310)는 피드 포워드부(4)의 게인을 모터(3) 또는 기계부(7)의 전달 함수의 역수로 설정한다.In one embodiment, the FF tuning unit 310 sets the gain of the feed forward unit 4 to the reciprocal of the transfer function of the motor 3 or the mechanical unit 7.

일 실시예로서, 제1 필터 튜닝부(320) 또는 제2 필터(16) 튜닝부(300)는 제1 필터(19) 또는 제2 필터(16) 각각을 하이 패스 필터 또는 로우 패스 필터로 튜닝한다. In one embodiment, the first filter tuning unit 320 or the second filter tuning unit 300 tunes each of the first filter 19 or the second filter 16 with a high pass filter or a low pass filter, do.

일 실시예로서, 제1 필터 튜닝부(320) 또는 제2 필터(16) 튜닝부(300)는 제1 필터(19) 또는 제2 필터(16) 각각의 게인을 조정하여 필터의 기능을 정지시킬 수 있다. 예를 들어 제1 필터 튜닝부(320)에 의하여 제1 필터(19)의 게인이 1로 설정되고 제2 필터(16) 튜닝부(300)에 의하여 제2 필터(16)가 하이 패스 필터로 세팅되면, 제1 필터(19)의 동작은 오프되어 없는 것이나 마찬가지가 되고, 제2 필터(16)만 하이 패스 필터로 동작된다.The first filter tuning unit 320 or the second filter tuning unit 300 may adjust the gain of the first filter 19 or the second filter 16 to stop the function of the filter . The gain of the first filter 19 is set to 1 by the first filter tuning unit 320 and the gain of the second filter 16 is adjusted by the tuning unit 300 of the second filter 16 The operation of the first filter 19 is the same as that of the non-off state, and only the second filter 16 operates as a high-pass filter.

따라서, 튜닝부(300)가 설치되면, 시스템이 저강성 시스템인지 강체 시스템인지 사용 상태나 장치의 규모에 따라 필터의 특성을 조절하거나, 속도 피드포워드양을 조절할 수 있는 장점이 있으며, 장치의 하드웨어적 교체 없이도 필터나 피드 포워드 부의 게인을 자동 튜닝할 수 있으므로 피드 포워드부(4)의 동작 특성이나, 제1 피드백부(410) 및 제2 피드백부(420)의 동작 특성을 조절할 수 있다.Accordingly, when the tuning unit 300 is installed, it is advantageous in that the system can adjust the characteristics of the filter or the amount of the feedforward of the speed according to the state of use or the size of the apparatus, The gain of the filter or the feedforward unit can be automatically tuned without the need to replace the feedforward unit 4 and the operation characteristics of the first feedback unit 410 and the second feedback unit 420 can be adjusted.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

1...모터 위치 제어부 2...모터 속도 제어부
3...모터
3a...모터 센서 4...피드 포워드부
7...기계부 7a...기계부 센서
7b...볼 스크류 8...스프링
9...댐퍼 10...모터 위치 오프셋 산출부
12...토크 지령 발생기 15...기계부 위치 제어부
16...제2 필터 17...기계부 위치 오프셋 산출부
18...루프 비교기 19...제1 필터
20...피드 포워드 오프셋 산출부
21...속도 지령 산출부 100...서보 제어부
200...CNC부 300...튜닝부
310...FF 튜닝부 320...제1 필터 튜닝부
400...풀 클로우즈드 루프
410...제1 피드백부
420...제2 피드백부
1 ... Motor position control part 2 ... Motor speed control part
3 ... motor
3a ... motor sensor 4 ... feed forward unit
7 ... mechanical part 7a ... mechanical part sensor
7b ... ball screw 8 ... spring
9 ... damper 10 ... motor position offset calculating section
12 ... Torque command generator 15 ... Machine position controller
16 ... second filter 17 ... mechanical part position offset calculating section
18 ... Loop comparator 19 ... First filter
20 ... Feed forward offset calculating section
21 ... Speed command calculation unit 100 ... Servo control unit
200 ... CNC part 300 ... tuning part
310 ... FF tuning section 320 ... first filter tuning section
400 ... Full closed loop
410 ... first feedback section
420 ... second feedback section

Claims (10)

공구 또는 대상물을 이송하는 모터의 위치를 제어하는 모터 위치 제어부;
상기 모터 위치 제어부의 후단에 연결되며 상기 모터의 속도를 제어하는 모터 속도 제어부;
상기 모터 위치 제어부에 입력되는 지령 위치에 따른 보정량을 계산하여 상기 모터 위치 제어부 또는 상기 모터 속도 제어부에 피드 포워딩하는 피드 포워드부;
상기 모터의 가감속 또는 정속 운전 여부에 따라 상기 피드 포워드부의 게인을 자동으로 튜닝하는 튜닝부;
상기 모터에 연결된 기계부의 위치를 제어하는 기계부 위치 제어부; 를 포함하고,
상기 피드 포워드부의 출력단에 배치되는 제1 필터 및 상기 기계부 위치 제어부의 출력단에 배치되는 제2 필터 중 적어도 하나가 마련되며,
상기 튜닝부는,
상기 제1 필터가 하이 패스 필터로 세팅되면 상기 제2 필터를 로우 패스 필터로 세팅하고,
상기 제1 필터가 로우 패스 필터로 세팅되면 상기 제2 필터를 하이 패스 필터로 세팅하는 공작 기계 장치.
A motor position control unit for controlling a position of a motor that feeds a tool or an object;
A motor speed control unit connected to a rear end of the motor position control unit and controlling a speed of the motor;
A feed forward unit for calculating a correction amount according to a command position input to the motor position control unit and feeding-forwarding the correction amount to the motor position control unit or the motor speed control unit;
A tuning unit for automatically tuning the gain of the feedforward unit according to acceleration / deceleration or constant speed operation of the motor;
A mechanical unit position control unit for controlling a position of a mechanical unit connected to the motor; Lt; / RTI &gt;
At least one of a first filter disposed at an output end of the feed forward unit and a second filter disposed at an output end of the mechanical unit position control unit,
The tuning unit includes:
Setting the second filter as a low pass filter when the first filter is set as a high pass filter,
And sets the second filter as a high pass filter if the first filter is set as a low pass filter.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 튜닝부는 상기 피드 포워드부의 게인을 상기 모터 또는 상기 모터에 연결된 기계부를 모델링한 전달 함수의 역수로 설정하는 것을 특징으로 하는 공작 기계 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the tuning unit sets the gain of the feed forward unit to an inverse number of a transfer function modeled by the motor or a mechanical unit connected to the motor.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 모터의 위치 또는 속도를 피드백 제어하는 제1 피드백부;
상기 모터에 연결되는 기계부의 위치 또는 속도를 피드백 제어하는 제2 피드백부;
상기 제1 피드백부에 입력되는 지령 위치에 따른 보정량을 계산하여 상기 제1 피드백부에 피드 포워딩하는 피드 포워드부;
상기 모터 및 상기 기계부 사이의 저강성을 고려하여, 상기 피드 포워드부, 상기 제1 피드백부 및 상기 제2 피드백부 중 적어도 하나의 게인을 자동으로 튜닝하는 튜닝부;
상기 피드 포워드부의 출력단에 마련되는 제1 필터;
상기 제2 피드백부의 출력단에 마련되는 제2 필터; 를 포함하고,
상기 튜닝부는 상기 제1 필터를 하이 패스 필터로 세팅하며 상기 제2 필터를 로우 패스 필터로 세팅하는 공작 기계 장치.
A first feedback unit for feedback-controlling the position or speed of the motor;
A second feedback unit for feedback-controlling the position or speed of the mechanical unit connected to the motor;
A feed forward unit for calculating a correction amount according to a command position input to the first feedback unit and feeding-forwarding the correction amount to the first feedback unit;
A tuning unit for automatically tuning a gain of at least one of the feedforward unit, the first feedback unit and the second feedback unit in consideration of low rigidity between the motor and the mechanical unit;
A first filter provided at an output end of the feed forward unit;
A second filter provided at an output terminal of the second feedback unit; Lt; / RTI &gt;
Wherein the tuning section sets the first filter to a high pass filter and sets the second filter to a low pass filter.
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 제1 피드백부에는 상기 모터의 속도를 제어하는 모터 속도 제어부가 마련되고,
상기 모터의 가감속시 상기 제2 필터의 출력값은 제거되고 상기 제1 필터를 통과한 상기 피드 포워드부의 출력의 고주파 성분이 상기 모터 속도 제어부에 입력되며,
상기 모터의 정속운전시 상기 제1 필터의 출력값은 제거되고 상기 제2 필터를 통과한 상기 제2 피드백부의 출력의 저주파 성분이 상기 모터 속도 제어부에 입력되는 공작 기계 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the first feedback unit is provided with a motor speed control unit for controlling the speed of the motor,
Wherein an output value of the second filter is removed at the time of acceleration / deceleration of the motor, and a high frequency component of an output of the feed forward unit passed through the first filter is input to the motor speed control unit,
Wherein the output value of the first filter is removed at the constant speed operation of the motor and the low frequency component of the output of the second feedback unit passed through the second filter is input to the motor speed control unit.
공구 또는 대상물을 이송하는 모터의 위치를 제어하는 모터 위치 제어부;
상기 모터에 연결된 기계부의 위치 또는 속도에 관한 피드백 신호를 입력받고, 상기 기계부의 위치를 제어하는 기계부 위치 제어부;
지령 위치에 따른 보정량을 계산하여 상기 모터 위치 제어부에 피드 포워딩하는 피드 포워드부;
상기 피드 포워드부에 하이 패스 필터로 마련되는 제1 필터;
상기 기계부 위치 제어부에 로우 패스 필터로 마련되는 제2 필터;
상기 모터의 가감속시 상기 모터 위치 제어부에서 출력되는 상기 모터의 속도 신호에 상기 제1 필터를 통과한 고주파 속도 성분을 더한 신호가 입력되고, 상기 모터의 정속 운전시 상기 모터 위치 제어부에서 출력되는 상기 모터의 속도 신호에 상기 제2 필터를 통과한 저주파 속도 성분을 더한 신호가 입력되며, 상기 입력 신호에 따라 상기 모터의 속도를 제어하는 모터 속도 제어부; 를 포함하는 공작 기계 장치.
A motor position control unit for controlling a position of a motor that feeds a tool or an object;
A mechanical part position control part for receiving a feedback signal related to the position or speed of the mechanical part connected to the motor and controlling the position of the mechanical part;
A feed forward unit for calculating a correction amount according to the command position and feeding-forwarding the correction amount to the motor position control unit;
A first filter provided in the feedforward section as a high pass filter;
A second filter provided in the mechanical unit position control unit as a low pass filter;
A signal obtained by adding a high frequency component of a speed signal passing through the first filter to a speed signal of the motor output from the motor position control unit during acceleration and deceleration of the motor is inputted and the signal outputted from the motor position control unit A motor speed controller for inputting a signal obtained by adding a low-frequency speed component passing through the second filter to a speed signal of the motor, and controlling the speed of the motor in accordance with the input signal; The machine tool comprising:
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