JP2001092531A - 位置決め制御装置 - Google Patents
位置決め制御装置Info
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- JP2001092531A JP2001092531A JP26603899A JP26603899A JP2001092531A JP 2001092531 A JP2001092531 A JP 2001092531A JP 26603899 A JP26603899 A JP 26603899A JP 26603899 A JP26603899 A JP 26603899A JP 2001092531 A JP2001092531 A JP 2001092531A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
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- Feedback Control In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置決め制御装置における機構系のばね属性
による制御対象位置の差異をサーボ制御系に取り込み、
制御対象の位置決めの性能を向上させること。 【解決手段】 モータ１を駆動することにより、ボール
ねじ２及びテーブル４を介し、テーブル４に搭載した制
御対象５を移動させて、制御対象５の位置決めを行う位
置決め制御装置において、ボールねじ２の回転によるテ
ーブル４又は制御対象５の位置ｄを検知し、検知位置ｄ
がモータ１から遠ざかるのに対応して、位置決め制御装
置のサーボ制御系のゲイン１３を小さくする位置決め制
御装置。
による制御対象位置の差異をサーボ制御系に取り込み、
制御対象の位置決めの性能を向上させること。 【解決手段】 モータ１を駆動することにより、ボール
ねじ２及びテーブル４を介し、テーブル４に搭載した制
御対象５を移動させて、制御対象５の位置決めを行う位
置決め制御装置において、ボールねじ２の回転によるテ
ーブル４又は制御対象５の位置ｄを検知し、検知位置ｄ
がモータ１から遠ざかるのに対応して、位置決め制御装
置のサーボ制御系のゲイン１３を小さくする位置決め制
御装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置決め制御装置
に関するものであり、特に、ボールねじを用いて移動さ
せる制御対象の位置決め制御に関する技術である。
に関するものであり、特に、ボールねじを用いて移動さ
せる制御対象の位置決め制御に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】図１に示すように、モータ１とボールね
じ２を用いてテーブル４上の制御対象を位置決め制御す
る場合、テーブル４に設けられたナット３がボールねじ
２の原点からの距離ｄの如何に関わらず、サーボ制御系
の制御パラメータ、例えば、ゲインＧは所定の値に設定
されたままであった。
じ２を用いてテーブル４上の制御対象を位置決め制御す
る場合、テーブル４に設けられたナット３がボールねじ
２の原点からの距離ｄの如何に関わらず、サーボ制御系
の制御パラメータ、例えば、ゲインＧは所定の値に設定
されたままであった。
【０００３】すなわち、位置決め制御に関する制御パラ
メータ（例えば、サーボ制御系のゲイン）は、制御対象
の位置（ナット３のボールねじ２上の位置）には無関係
に決められていた。
メータ（例えば、サーボ制御系のゲイン）は、制御対象
の位置（ナット３のボールねじ２上の位置）には無関係
に決められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、産業設備の高性
能化、高能率化が著しく進み、産業設備メーカ間の競争
が激化している。このため、機械の性能を極限まで引き
出す技術が必要になってくる。
能化、高能率化が著しく進み、産業設備メーカ間の競争
が激化している。このため、機械の性能を極限まで引き
出す技術が必要になってくる。
【０００５】一方、機械が高機能化、大型化されると、
駆動機構内部における機構系のばね属性（サーボ制御系
からみれば、機構系はばねの集合体として等価的に把握
される）による制御対象の位置の差異が無視できなくな
る。
駆動機構内部における機構系のばね属性（サーボ制御系
からみれば、機構系はばねの集合体として等価的に把握
される）による制御対象の位置の差異が無視できなくな
る。
【０００６】本発明は、前記機構系のばね属性による制
御対象位置の差異をサーボ制御系に取り込み、制御対象
の位置決めの性能を向上させることである。
御対象位置の差異をサーボ制御系に取り込み、制御対象
の位置決めの性能を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成を採用する。
に、本発明は次のような構成を採用する。
【０００８】モータ駆動により機構系を介して制御対象
を移動させて、前記制御対象の位置決めを行う位置決め
制御装置において、前記移動する制御対象の位置を検知
し、前記検知位置に対応して前記位置決め制御装置のサ
ーボ制御系の制御パラメータを変更して前記制御対象の
応答特性を向上させる位置決め制御装置。
を移動させて、前記制御対象の位置決めを行う位置決め
制御装置において、前記移動する制御対象の位置を検知
し、前記検知位置に対応して前記位置決め制御装置のサ
ーボ制御系の制御パラメータを変更して前記制御対象の
応答特性を向上させる位置決め制御装置。
【０００９】モータを駆動することにより、ボールねじ
及びテーブルを介し、前記テーブルに搭載した制御対象
を移動させて、前記制御対象の位置決めを行う位置決め
制御装置において、前記ボールねじの回転による前記テ
ーブル又は前記制御対象の位置を検知し、前記検知位置
が前記モータから遠ざかるのに対応して、前記位置決め
制御装置のサーボ制御系のゲインを小さくする位置決め
制御装置。
及びテーブルを介し、前記テーブルに搭載した制御対象
を移動させて、前記制御対象の位置決めを行う位置決め
制御装置において、前記ボールねじの回転による前記テ
ーブル又は前記制御対象の位置を検知し、前記検知位置
が前記モータから遠ざかるのに対応して、前記位置決め
制御装置のサーボ制御系のゲインを小さくする位置決め
制御装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る位置決め
制御装置について、図１〜図５を用いて以下説明する。
図１は本実施形態に係る位置決め制御装置における機構
系の具体的構成を示す図であり、図２は機構系における
ボールねじのばね属性を説明する図であり、図３は位置
決め制御装置における入力指令とサーボ制御系のゲイン
の大小による応答特性を示す図である。図４は位置決め
制御装置におけるサーボ制御系を示す図であり、図５は
制御対象を搭載したテーブルのボールねじ上の位置とサ
ーボ制御系のゲインとの関係を示す図である。
制御装置について、図１〜図５を用いて以下説明する。
図１は本実施形態に係る位置決め制御装置における機構
系の具体的構成を示す図であり、図２は機構系における
ボールねじのばね属性を説明する図であり、図３は位置
決め制御装置における入力指令とサーボ制御系のゲイン
の大小による応答特性を示す図である。図４は位置決め
制御装置におけるサーボ制御系を示す図であり、図５は
制御対象を搭載したテーブルのボールねじ上の位置とサ
ーボ制御系のゲインとの関係を示す図である。
【００１１】ここで、１はモータ、２はボールねじ、３
はナット、４はテーブル、５は制御対象、６は軸受け、
７はギヤ、８はギヤ、１０はパルスエンコーダ、１１は
フィードバック座標値、１２は目標座標値、１３はゲイ
ン、１４は駆動回路、をそれぞれ表す。
はナット、４はテーブル、５は制御対象、６は軸受け、
７はギヤ、８はギヤ、１０はパルスエンコーダ、１１は
フィードバック座標値、１２は目標座標値、１３はゲイ
ン、１４は駆動回路、をそれぞれ表す。
【００１２】図１において、モータ１は、ギヤ７，８を
介してボールねじ２を回転させる。ボールねじ２（又は
ボールスクリュー）は回転することによりナット３を左
右に移動させる。テーブル４の下部にナット３が固定さ
れていて、ナット３のボールねじ２に対する動きはテー
ブル４に伝えられる。テーブル４には制御対象５が搭載
されていて、本実施形態が例えばプリント基板の穴明け
加工機である場合、制御対象５はプリント基板となる。
介してボールねじ２を回転させる。ボールねじ２（又は
ボールスクリュー）は回転することによりナット３を左
右に移動させる。テーブル４の下部にナット３が固定さ
れていて、ナット３のボールねじ２に対する動きはテー
ブル４に伝えられる。テーブル４には制御対象５が搭載
されていて、本実施形態が例えばプリント基板の穴明け
加工機である場合、制御対象５はプリント基板となる。
【００１３】ボールねじ２は、図４に示すサーボ制御系
からみればばね属性を有するものとして把握され、その
軸方向の伸び縮みと捻れの性質を有するものであり、図
１では伸びの性質をばねとして表している。
からみればばね属性を有するものとして把握され、その
軸方向の伸び縮みと捻れの性質を有するものであり、図
１では伸びの性質をばねとして表している。
【００１４】ボールねじ２をばねと見なしたとき、ナッ
ト３がモータ１の近くにある時とモータ１から遠くにあ
る時では、ばねとしての性質、即ちばね定数ｋが異な
る。ここで、ばね定数とは、ばねを単位長さ分だけ伸ば
すのに必要な力であり、ボールねじの太さ、弾性係数等
は一様と見なすと、次のような関係が成り立つ。
ト３がモータ１の近くにある時とモータ１から遠くにあ
る時では、ばねとしての性質、即ちばね定数ｋが異な
る。ここで、ばね定数とは、ばねを単位長さ分だけ伸ば
すのに必要な力であり、ボールねじの太さ、弾性係数等
は一様と見なすと、次のような関係が成り立つ。
【００１５】ｋ(ｄ)＝α／ｄ ただし、ｄはモータ１とナット３との間の距離、ｋ(ｄ)
はナットがｄの位置にあるときのボールねじ２のばね定
数、αはばねが単位長さのときのばね定数、を表す。
はナットがｄの位置にあるときのボールねじ２のばね定
数、αはばねが単位長さのときのばね定数、を表す。
【００１６】上式から云えることは、図１において、テ
ーブル、即ち制御対象がボールねじの原点から離れれば
離れるほどばね定数は小さくなることを示している。
ーブル、即ち制御対象がボールねじの原点から離れれば
離れるほどばね定数は小さくなることを示している。
【００１７】図２はボールねじのばね性質を説明してい
るものであり、一端を固定したばねを力Ｆで引き伸ばす
際に、Ｌの長さのばねをｘだけ伸ばすには、Ｆ＝ｋｘ
の関係が成り立つ。ここで、同一のばねを長さが２Ｌの
ときに同一の力Ｆで引っ張ると２ｘだけ伸び、Ｆ＝ｋ’
・２ｘ となり、 ｋ’＝（１／２）・（Ｆ／ｘ）＝（１／２）・ｋ の関係が成り立つ。
るものであり、一端を固定したばねを力Ｆで引き伸ばす
際に、Ｌの長さのばねをｘだけ伸ばすには、Ｆ＝ｋｘ
の関係が成り立つ。ここで、同一のばねを長さが２Ｌの
ときに同一の力Ｆで引っ張ると２ｘだけ伸び、Ｆ＝ｋ’
・２ｘ となり、 ｋ’＝（１／２）・（Ｆ／ｘ）＝（１／２）・ｋ の関係が成り立つ。
【００１８】図２は、ばねがＬの長さとその２倍の長さ
の位置において、同一の力で引っ張った場合に、ばねの
伸び量は２倍になると共にそのばね定数は半分になるこ
とを示している。換言すると、ばね定数ｋとばね伸び量
ｘの一般式であるＦ＝ｋｘからも分かるように、ばねに
加える力Ｆを一定とした場合に、ばねの伸び量ｘはばね
定数ｋに反比例するのである。
の位置において、同一の力で引っ張った場合に、ばねの
伸び量は２倍になると共にそのばね定数は半分になるこ
とを示している。換言すると、ばね定数ｋとばね伸び量
ｘの一般式であるＦ＝ｋｘからも分かるように、ばねに
加える力Ｆを一定とした場合に、ばねの伸び量ｘはばね
定数ｋに反比例するのである。
【００１９】以上のように、図１のテーブルはボールね
じの原点からの距離ｄに比例してその伸び量は大となる
のである。加工の制御対象５がボールねじ原点近くであ
ればその伸び量は小となり、原点から遠くにあればその
伸び量は大となる。
じの原点からの距離ｄに比例してその伸び量は大となる
のである。加工の制御対象５がボールねじ原点近くであ
ればその伸び量は小となり、原点から遠くにあればその
伸び量は大となる。
【００２０】図１に示す位置決め制御装置における機構
系を、図４に示す位置決め制御装置におけるサーボ制御
系によって制御する。図４で、モータ１の後部に取付け
られたパルスエンコーダ１０からフィードバック座標値
１１を取り込み、目標座標値１２との差分を得て、この
差分にゲイン１３を掛けて、駆動回路１４に指令を出力
しモータ１を回転させる。
系を、図４に示す位置決め制御装置におけるサーボ制御
系によって制御する。図４で、モータ１の後部に取付け
られたパルスエンコーダ１０からフィードバック座標値
１１を取り込み、目標座標値１２との差分を得て、この
差分にゲイン１３を掛けて、駆動回路１４に指令を出力
しモータ１を回転させる。
【００２１】図４におけるゲイン１３の値Ｇは大きいほ
ど制御対象の応答が早くなるが、ゲイン３の値Ｇを大き
くすると制御対象は振動する。一方、ゲインを小とする
と振動は無くなるが整定時間が長く掛かることとなる。
この関係を図３に示しており、入力指令に対する応答１
と応答２において、応答１はサーボ制御系のゲイン１３
が大の場合であり、応答２はゲイン１３が小の場合であ
る。
ど制御対象の応答が早くなるが、ゲイン３の値Ｇを大き
くすると制御対象は振動する。一方、ゲインを小とする
と振動は無くなるが整定時間が長く掛かることとなる。
この関係を図３に示しており、入力指令に対する応答１
と応答２において、応答１はサーボ制御系のゲイン１３
が大の場合であり、応答２はゲイン１３が小の場合であ
る。
【００２２】図４におけるゲイン１３を大きい値にする
と、距離ｄが小さい（すなわちボールねじ２の伸び量が
小さい）場合、テーブル４の位置は図３に示す応答１で
位置決めされ、振動することはない。しかし、距離ｄが
大きい場合、テーブル４の位置は図３に示す応答２で位
置決めされ、振動する。一方、距離ｄが大きい場合、図
４におけるゲイン１３を小さい値にすると、テーブル４
の位置を図３に示す応答３で位置決めできる。そこで、
図１に示す距離ｄとゲイン１３の大きさＧとの関係を図
５に示すように、距離ｄの大きさに対応してゲイン１３
を小さくする。
と、距離ｄが小さい（すなわちボールねじ２の伸び量が
小さい）場合、テーブル４の位置は図３に示す応答１で
位置決めされ、振動することはない。しかし、距離ｄが
大きい場合、テーブル４の位置は図３に示す応答２で位
置決めされ、振動する。一方、距離ｄが大きい場合、図
４におけるゲイン１３を小さい値にすると、テーブル４
の位置を図３に示す応答３で位置決めできる。そこで、
図１に示す距離ｄとゲイン１３の大きさＧとの関係を図
５に示すように、距離ｄの大きさに対応してゲイン１３
を小さくする。
【００２３】図５は距離ｄとゲインＧとの関係を連続的
なグラフとして定性的に示したものであるが、図１に示
す距離ｄについて、適宜の複数点をピックアップしてそ
れぞれの距離点で適宜のゲインの大きさを実験的に求め
て、それらの関係を不揮発性メモリに記憶しておき、ボ
ールねじの原点からの距離ｄを計測してこの距離に対応
する適宜のＧを前記メモリから取り出して図４のサーボ
制御系に採用しても良い。
なグラフとして定性的に示したものであるが、図１に示
す距離ｄについて、適宜の複数点をピックアップしてそ
れぞれの距離点で適宜のゲインの大きさを実験的に求め
て、それらの関係を不揮発性メモリに記憶しておき、ボ
ールねじの原点からの距離ｄを計測してこの距離に対応
する適宜のＧを前記メモリから取り出して図４のサーボ
制御系に採用しても良い。
【００２４】以上の説明では、ボールねじの伸び縮みに
よるゲインの値を変化させる実施形態であったが、ボー
ルねじの捻れによる位相補償に関する技術についても同
様なことが云えるのである。即ち、モータ１から遠い箇
所では、捻れによる応答の遅れが大となるので、サーボ
制御系において進み補償を行う必要がある。進み補償の
具体的構成としては微分回路を設けることである。この
ように、制御パラメータとして、前述したゲインの外
に、位相補償も対象となるのである。
よるゲインの値を変化させる実施形態であったが、ボー
ルねじの捻れによる位相補償に関する技術についても同
様なことが云えるのである。即ち、モータ１から遠い箇
所では、捻れによる応答の遅れが大となるので、サーボ
制御系において進み補償を行う必要がある。進み補償の
具体的構成としては微分回路を設けることである。この
ように、制御パラメータとして、前述したゲインの外
に、位相補償も対象となるのである。
【００２５】以上のように、本発明は、サーボ制御系の
ゲイン又は位相補償などの制御パラメータを、制御対象
の位置に応じて変更しようとするものである。
ゲイン又は位相補償などの制御パラメータを、制御対象
の位置に応じて変更しようとするものである。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、位置決め制御装置の機構
系の性能を最大限に活用することが可能となり、位置決
め制御の運用効率の向上につながる。
系の性能を最大限に活用することが可能となり、位置決
め制御の運用効率の向上につながる。
【図１】本発明の実施形態に係る位置決め制御装置にお
ける機構系の具体的構成を示す図である。
ける機構系の具体的構成を示す図である。
【図２】機構系におけるボールねじのばね属性を説明す
る図である。
る図である。
【図３】位置決め制御装置における入力指令とサーボ制
御系のゲインの大小による応答特性を示す図である。
御系のゲインの大小による応答特性を示す図である。
【図４】位置決め制御装置におけるサーボ制御系を示す
図であり、
図であり、
【図５】制御対象を搭載したテーブルのボールねじ上の
位置とサーボ制御系のゲインとの関係を示す図である。
位置とサーボ制御系のゲインとの関係を示す図である。
１ モータ ２ ボールねじ ３ ナット ４ テーブル ５ 制御対象 ６ 軸受け ７ ギヤ ８ ギヤ １０ パルスエンコーダ １１ フィードバック座標値 １２ 目標座標値 １３ ゲイン １４ 駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｑ 1/30 Ｂ２３Ｑ 1/30 5/40 5/40 Ｃ Ｆターム(参考） 3C048 BB20 BC02 CC20 DD01 5H004 GA03 GB15 HA07 HB07 JB03 KB24 KC32 KC54 5H303 AA01 CC05 DD25 FF09 KK01 KK02 KK03 KK04 KK22 KK24 MM05 5H607 AA14 BB01 CC07 DD03 EE31 EE53 FF01 HH01 9A001 HH34 HZ19 JJ49 KK32
Claims (2)
- 【請求項１】 モータ駆動により機構系を介して制御対
象を移動させて、前記制御対象の位置決めを行う位置決
め制御装置において、 前記移動する制御対象の位置を検知し、前記検知位置に
対応して前記位置決め制御装置のサーボ制御系の制御パ
ラメータを変更して前記制御対象の応答特性を向上させ
ることを特徴とする位置決め制御装置。 - 【請求項２】 モータを駆動することにより、ボールね
じ及びテーブルを介し、前記テーブルに搭載した制御対
象を移動させて、前記制御対象の位置決めを行う位置決
め制御装置において、 前記ボールねじの回転による前記テーブル又は前記制御
対象の位置を検知し、 前記検知位置が前記モータから遠ざかるのに対応して、
前記位置決め制御装置のサーボ制御系のゲインを小さく
することを特徴とする位置決め制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26603899A JP2001092531A (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 位置決め制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26603899A JP2001092531A (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 位置決め制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001092531A true JP2001092531A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17425537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26603899A Withdrawn JP2001092531A (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 位置決め制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001092531A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004030500A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-29 | Fanuc Ltd | モータ制御装置 |
| JP2013125325A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Isuzu Motors Ltd | エネルギ評価制御方法及びエネルギ評価制御装置 |
-
1999
- 1999-09-20 JP JP26603899A patent/JP2001092531A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004030500A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-29 | Fanuc Ltd | モータ制御装置 |
| US7248014B2 (en) | 2002-06-28 | 2007-07-24 | Fanuc Ltd | Motor control system |
| JP2013125325A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Isuzu Motors Ltd | エネルギ評価制御方法及びエネルギ評価制御装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061205 |