JPS6351820B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6351820B2 JPS6351820B2 JP24285683A JP24285683A JPS6351820B2 JP S6351820 B2 JPS6351820 B2 JP S6351820B2 JP 24285683 A JP24285683 A JP 24285683A JP 24285683 A JP24285683 A JP 24285683A JP S6351820 B2 JPS6351820 B2 JP S6351820B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- machine
- speed
- servo motor
- signal
- lost motion
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
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
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
-
- 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—Program-control systems
- G05B19/02—Program-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 program 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 program 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
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41156—Injection of vibration anti-stick, against static friction, dither, stiction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、工作機械のテーブル等の機械の駆
動装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a driving device for a machine such as a table of a machine tool.
従来、工作機械のテーブル駆動は第1図に示す
ように、サーボモータ1により歯車5,6及びボ
ールネジ2を介してテーブル3を駆動するように
なつており、テーブル3は工作機械のベツド4の
上をサーボモータ1の駆動に従つて、図示矢印方
向に摺動して移動されるようになつている。そし
て、サーボモータ1はCPU等の演算装置で演算
された速度指令VSを入力する速度制御装置7に
よつて制御され、サーボモータ1に連結されてい
る速度検出器8からの速度信号VFが速度制御装
置7にフイードバツクされ、サーボモータ1は入
力された速度指令VSに従つて速度制御され、こ
れによりテーブル3に装着された被加工物の加工
が行なわれるようになつている。 Conventionally, the table of a machine tool is driven by a servo motor 1 driving a table 3 via gears 5, 6 and a ball screw 2, as shown in FIG. According to the drive of the servo motor 1, the upper part is slid in the direction of the arrow shown in the figure. The servo motor 1 is controlled by a speed control device 7 that inputs a speed command VS calculated by a calculation device such as a CPU, and the speed signal VF from a speed detector 8 connected to the servo motor 1 is The speed of the servo motor 1 is controlled in accordance with the input speed command VS, which is fed back to the control device 7, so that the workpiece mounted on the table 3 is processed.
このような構成において、被駆動体であるテー
ブル3は速度指令VSに従つてベツド4の上を図
示矢印方向に摺動して移動されるが、この場合の
テーブル3の摺動抵抗はたとえば第2図に示すよ
うな特性となつている。すなわち、aは静止摩擦
抵抗を、bは動摩擦抵抗を示しており、テーブル
3の移動開始時には、第2図において静止摩擦抵
抗aの状態Aから動摩擦抵抗bの状態Bへ動作点
が移動するが、この場合、動いた方が摺動抵抗が
小さくなるため負性抵抗となつている。場合によ
つては間欠的な動き、いわゆるステイツクスリツ
プ現象が見られる。テーブル3とベツド4の摺動
面には通常潤滑油がひかれ摺動抵抗を小さくして
いるが、テーブル3の移動速度が速くなると潤滑
油の粘性抵抗が大きくなり、第2図の状態Dのよ
うな大きな摺動抵抗を示すことになる。 In such a configuration, the table 3, which is a driven object, is slid on the bed 4 in the direction of the arrow shown in the figure in accordance with the speed command VS, but the sliding resistance of the table 3 in this case is, for example, The characteristics are as shown in Figure 2. That is, a indicates static frictional resistance and b indicates dynamic frictional resistance, and when the table 3 starts moving, the operating point moves from state A of static frictional resistance a to state B of dynamic frictional resistance b in FIG. , in this case, the sliding resistance becomes smaller as it moves, resulting in negative resistance. In some cases, intermittent movements, the so-called states-slip phenomenon, are observed. Normally, lubricating oil is applied to the sliding surfaces of table 3 and bed 4 to reduce sliding resistance, but as the moving speed of table 3 increases, the viscous resistance of the lubricating oil increases, resulting in state D in Figure 2. This results in a large sliding resistance.
また、NC(数値制御)装置によりテーブル3
の移動を精密に位置制御する場合、サーボモータ
1の駆動軸の動きMDとテーブル3の移動量TM
とは低速で駆動する場合、第3図の実線に示すよ
うなヒステリシス特性を示している。このような
ヒステリシス特性となる理由は、機械のバツクラ
ツシユと機械の剛性が有限であるために発生する
撓みとが基因する機械ロストモーシヨンが存在す
るからである。通常、精密な位置制御を必要とす
る機械においては、機械駆動系のバツクラツシユ
を極力小さくすることは可能であるが、機械の撓
みを小さくすることはコスト的に限界がある。そ
して、低速で機械の位置決めを行なう場合、機械
の撓みは第2図に示す摺動面の静止摩擦抵抗aに
比例している。しかし、テーブル3の移動速度が
動摩擦抵抗bの領域にある場合は、機械の撓みが
動摩擦抵抗bに比例することになる。したがつ
て、通常のNC装置で機械の位置制御を行なう場
合には、移動方向によつて一定のロストモーシヨ
ン補正を行なうようにしている。従来、このよう
なロストモーシヨン補正を行なつているが、摺動
抵抗が移動速度により変化するため、機械の撓み
量も移動速度によつて変化し、完全には機械のロ
ストモーシヨンを補正することができない。 In addition, the table 3
When precisely controlling the movement of , the movement MD of the drive shaft of servo motor 1 and the amount of movement TM of table 3
When driven at low speed, this shows a hysteresis characteristic as shown by the solid line in FIG. The reason for such a hysteresis characteristic is the existence of machine lost motion caused by the backlash of the machine and the deflection that occurs due to the finite rigidity of the machine. Normally, in machines that require precise position control, it is possible to minimize the deflection of the mechanical drive system, but there is a cost limit to reducing the deflection of the machine. When positioning the machine at low speed, the deflection of the machine is proportional to the static frictional resistance a of the sliding surface shown in FIG. However, if the moving speed of the table 3 is in the range of the dynamic frictional resistance b, the deflection of the machine will be proportional to the dynamic frictional resistance b. Therefore, when controlling the position of a machine using a normal NC device, certain lost motion corrections are performed depending on the direction of movement. Conventionally, such lost motion correction has been performed, but since the sliding resistance changes depending on the moving speed, the amount of deflection of the machine also changes depending on the moving speed, so it is not possible to completely correct the lost motion of the machine. Can not do it.
以上のように、従来の機械駆動装置では機械の
ロストモーシヨンを完全に補正することができな
いので、輪郭制御等において精度上の問題が発生
している。すなわち、機械駆動系の送り速度によ
り変化するヒステリシス現象のため、円弧等の輪
郭制御時に象限の切換わり位置で凸部が発生する
等の欠点がある。また、インダクトシン等により
テーブル3の位置を直接検出し、位置フイードバ
ツクすれば精密な位置制御が可能となるが、高価
なものとなつてコスト的に不利となる。 As described above, since the conventional mechanical drive device cannot completely correct lost motion of the machine, accuracy problems occur in contour control and the like. That is, due to the hysteresis phenomenon that changes depending on the feed speed of the mechanical drive system, there are drawbacks such as the occurrence of convex portions at quadrant switching positions during contour control such as circular arcs. Furthermore, if the position of the table 3 is directly detected using an inductor or the like and position feedback is performed, precise position control becomes possible, but this becomes expensive and disadvantageous in terms of cost.
この発明は上述のような事情からなされたもの
であり、テーブル等の機械に強制的に微振動を加
えることによつてロストモーシヨンを一定にする
ようにした機械駆動装置を提供することを目的と
している。 This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a mechanical drive device that maintains constant lost motion by forcibly applying micro-vibration to a machine such as a table. It is said that
以下にこの発明を説明する。 This invention will be explained below.
この発明は工作機械等の機械駆動装置に関する
もので、機械をアクチユエータで駆動する場合、
機械の目標信号に微小交流信号を付加し、機械に
微振動を与えるようにしたものである。 This invention relates to a machine drive device for a machine tool, etc., and when the machine is driven by an actuator,
A small alternating current signal is added to the machine's target signal to give the machine a slight vibration.
すなわち、第4図はこの発明装置の一例を示す
ものであり、判定回路10にはテーブル3のテー
ブル移動速度、テーブル3の移動、停止等を指令
するテーブル制御条件CDが入力され、判定回路
10は入力されたテーブル制御条件CDからテー
ブル3の駆動開始時、移動停止時及び移動速度が
設定値以下となつたことを検出し、その検出信号
を決定信号DSとして出力するようになつており、
決定信号DSは微振動発生回路11に入力され、
微振動発生回路11は決定信号DSが入力された
時間だけ三角波の微小交流信号SVを発生するよ
うになつている。そして、微振動発生回路11か
ら出力された微小交流信号SVは速度指令VSと加
算器12で加算され、その加算信号VSAが前述
したような速度制御装置7に速度指令として入力
されるようになつている。たとえば、速度指令
VSが第5図Aに示すような信号レベルとなつて
いる場合、判定回路10の判定に基づく微振動発
生時間が時点t0〜t1、時点t2〜t3及び時
点t4〜t5となつている場合、微振動発生回路
11からは第5図Bに示すような三角波の微小交
流信号SVが出力され、この微小交流信号SVが加
算器12で速度指令VSと加算される。したがつ
て、加算器12の加算結果VSAは第5図Cに示
すような信号レベルとなり、これが速度指令とし
て速度制御装置7に入力されて、サーボモータ1
を駆動することになる。これにより、サーボモー
タ1はテーブル3を移動する速度変化時間及び停
止、起動時に、サーブル3を微小振動させること
になる。このようなテーブル3の強制的な微振動
により、摺動特性は第2図で示す実線の静止摩擦
が動摩擦に変化するため、同図の破線で示すよう
な摺動特性に変化する。以上、定性的に説明した
が、さらに具体的に説明する。サーボモータが一
方向にのみ移動しているときは機械のロストモー
シヨンが問題とならないため、第3図のP5,P
1,P6に示すようにインクレメンタルな位置精
度は良好である。しかし、サーボモータの移動方
向が反転するときは第3図のP1,P6,P2に
示すように摺動抵抗にほぼ比例したロストモーシ
ヨンL1が発生して位置誤差となる。さらに、こ
のロストモーシヨンL1は第2図に示す摺動抵抗
にほぼ比例するため、移動速度により大きさが変
化することになる。しかしながら、本発明装置に
おいては微振動を与えるため移動速度が微速のと
きも第2図に示す摺動抵抗がaからbへ減少し、
第3図に示すヒステリシス特性も実線の特性から
破線の特性となり、ロストモーシヨンはP3とP
4との差で表わされるL2へと減少する。このと
きの微振動の大きさをL3とすると、制御対象で
あるテーブル3は第3図に示すヒステリシス特性
において破線特性よりさらにL3だけ内側を通る
ことになるため、テーブル3のロストモーシヨン
は実質的にL1から次式(1)で表わされるL4へと
大幅に減少することになる。 That is, FIG. 4 shows an example of the device of the present invention, in which a table control condition CD for instructing the table movement speed of the table 3, movement, stop of the table 3, etc. is inputted to the judgment circuit 10. detects from the input table control condition CD when the table 3 starts driving, when it stops moving, and when the movement speed becomes less than the set value, and outputs the detection signal as the decision signal DS,
The decision signal DS is input to the micro-vibration generation circuit 11,
The micro-vibration generating circuit 11 is designed to generate a triangular-wave micro AC signal SV only during the time when the decision signal DS is input. Then, the minute alternating current signal SV output from the minute vibration generation circuit 11 is added to the speed command VS in an adder 12, and the added signal VSA is inputted as a speed command to the speed control device 7 as described above. ing. For example, speed command
When VS is at the signal level as shown in FIG. 5A, and when the micro-vibration generation time based on the judgment of the judgment circuit 10 is from time t0 to t1, from time t2 to t3, and from time t4 to t5, The micro-vibration generating circuit 11 outputs a triangular-wave minute alternating current signal SV as shown in FIG. 5B, and the adder 12 adds this minute alternating-current signal SV to the speed command VS. Therefore, the addition result VSA of the adder 12 has a signal level as shown in FIG.
will be driven. As a result, the servo motor 1 causes the servo 3 to vibrate minutely during the speed change time of moving the table 3, and when stopping and starting. Due to such forced micro-vibration of the table 3, the static friction shown by the solid line in FIG. 2 changes to dynamic friction, so that the sliding property changes to the one shown by the broken line in the same figure. Although the above has been explained qualitatively, it will be explained more specifically. When the servo motor is moving only in one direction, lost motion of the machine is not a problem, so P5 and P in Figure 3
1. As shown in P6, the incremental position accuracy is good. However, when the moving direction of the servo motor is reversed, a lost motion L1 approximately proportional to the sliding resistance occurs as shown at P1, P6, and P2 in FIG. 3, resulting in a position error. Furthermore, since this lost motion L1 is approximately proportional to the sliding resistance shown in FIG. 2, its magnitude changes depending on the moving speed. However, since the device of the present invention applies slight vibrations, the sliding resistance shown in FIG. 2 decreases from a to b even when the moving speed is slow.
The hysteresis characteristics shown in Figure 3 also change from the solid line characteristics to the broken line characteristics, and the lost motion is P3 and P3.
It decreases to L2, which is expressed as the difference from 4. If the magnitude of the microvibration at this time is L3, the table 3 which is the controlled object will pass further inward by L3 than the broken line characteristic in the hysteresis characteristic shown in Fig. 3, so the lost motion of the table 3 will be substantially reduced. Therefore, it will be significantly reduced from L1 to L4 expressed by the following equation (1).
L4=L2−2×L3 ……(1)
なお、微振動発生回路11が発生する交流微信
号SVは、指令値のデイメンジヨンと同じである
かぎり同様の効果が得られるものであり、交流微
小信号の波形は正弦波、矩形波等の交流信号であ
ればよい。 L4=L2-2×L3...(1) Note that the AC minute signal SV generated by the minute vibration generation circuit 11 can obtain the same effect as long as it is the same as the dimension of the command value. The waveform may be an alternating current signal such as a sine wave or a rectangular wave.
以上のようにこの発明の機械駆動装置によれ
ば、従来送り速度により変化する機械のヒステリ
シス現象が単純に、また量的にも小さくなるの
で、NC装置等の機械のロストモーシヨン補正で
精密な位置制御ができ、輪郭制御等においてより
正確な位置制御が可能となる。 As described above, according to the machine drive device of the present invention, the hysteresis phenomenon of the machine, which conventionally changes depending on the feed rate, is simply and quantitatively reduced. Position control is possible, and more accurate position control is possible in contour control, etc.
第1図は従来の機械駆動系の一例を示す構成
図、第2図は機械の摺動抵抗の特性図、第3図は
一般的な機械駆動系のヒステリシス現象を示す
図、第4図はこの発明装置の一例を示す構成図、
第5図A〜Cはその動作を説明するための波形図
である。
1……サーボモータ、2……ボールネジ、3…
…テーブル、4……ベツド、7……速度制御装
置、10……判定回路、11……微振動発生回
路。
Fig. 1 is a configuration diagram showing an example of a conventional mechanical drive system, Fig. 2 is a characteristic diagram of the sliding resistance of the machine, Fig. 3 is a diagram showing the hysteresis phenomenon of a general mechanical drive system, and Fig. 4 is a diagram showing the hysteresis phenomenon of a general mechanical drive system. A configuration diagram showing an example of this invention device,
FIGS. 5A to 5C are waveform diagrams for explaining the operation. 1... Servo motor, 2... Ball screw, 3...
...Table, 4...Bed, 7...Speed control device, 10...Judgment circuit, 11...Micro-vibration generating circuit.
Claims (1)
モータを制御して前記機械の位置又は速度を制御
する制御手段とで成る機械駆動装置において、前
記サーボモータに微振動を与えるための微小交流
信号を発生する信号発生手段と、外部から入力さ
れる前記機械の速度指令信号に前記信号発生手段
からの微小交流信号を加算して前記制御手段に出
力する加算器とを設けたことを特徴とする機械駆
動装置。1. In a machine drive device consisting of a servo motor that drives a machine and a control means that controls the servo motor to control the position or speed of the machine, a minute alternating current signal is generated to give minute vibrations to the servo motor. and an adder for adding a minute alternating current signal from the signal generating means to a speed command signal for the machine inputted from the outside and outputting the result to the control means. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24285683A JPS60135157A (en) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | Mechanical drive system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24285683A JPS60135157A (en) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | Mechanical drive system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60135157A JPS60135157A (en) | 1985-07-18 |
| JPS6351820B2 true JPS6351820B2 (en) | 1988-10-17 |
Family
ID=17095284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24285683A Granted JPS60135157A (en) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | Mechanical drive system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60135157A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6481350B2 (en) * | 2014-12-03 | 2019-03-13 | 株式会社ジェイテクト | Ball screw measuring device |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP24285683A patent/JPS60135157A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60135157A (en) | 1985-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2709969B2 (en) | Servo motor control method | |
| JP3129622B2 (en) | Quadrant projection correction method in full closed loop system | |
| JPWO2002039574A1 (en) | Servo control method and device | |
| JP2637578B2 (en) | Machine tool position control device | |
| US20150323924A1 (en) | Servo control device | |
| JPS63274385A (en) | Speed controller for servo-motor | |
| JP2018139044A (en) | Servo motor control device, servo motor control method, and servo motor control program | |
| US20020063539A1 (en) | Adaptive ripple suppression/compensation apparatus for permanent magnet linear motors | |
| JPS6351820B2 (en) | ||
| JPH0974783A (en) | Control apparatus for motor | |
| JP3765710B2 (en) | Servo motor control device for machine tools | |
| JP2906766B2 (en) | Servo motor control device | |
| JPS6228803A (en) | Servo control device having feedforward compensation | |
| JP3298329B2 (en) | Servo control device and servo control method | |
| JP2000089829A (en) | Position control method and device | |
| JP2734236B2 (en) | Servo motor control device | |
| JPH01308349A (en) | Controller for continuous processing equipment | |
| US20250360619A1 (en) | Position control device | |
| JPH06276774A (en) | Positioning control method for motor | |
| JP2004094368A (en) | Control method for servo system and its controller | |
| JPS6132120A (en) | Positioning control system | |
| JPH09258830A (en) | Backlash suppression control method for position control | |
| JPH01234136A (en) | Shaft driving method for numerically controlled machine tool | |
| JP2770978B2 (en) | Position control method and positioning device therefor | |
| JPH03107383A (en) | Digital position servo device for electric motors |