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JPH06106456A - Feed control device - Google Patents

Feed control device

Info

Publication number
JPH06106456A
JPH06106456A JP28093092A JP28093092A JPH06106456A JP H06106456 A JPH06106456 A JP H06106456A JP 28093092 A JP28093092 A JP 28093092A JP 28093092 A JP28093092 A JP 28093092A JP H06106456 A JPH06106456 A JP H06106456A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slider
current
feed
speed
control device
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.)
Pending
Application number
JP28093092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Shibukawa
哲郎 渋川
Hirohide Suzuki
博英 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
Priority to JP28093092A priority Critical patent/JPH06106456A/en
Publication of JPH06106456A publication Critical patent/JPH06106456A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To restrain proper vibration of a slider by arranging an acceleration detecting sensor to detect acceleration of the slider and a band-pass filter to extract only a proper vibration component caused by elasticity of a feed screw from output of the acceleration sensor. CONSTITUTION:A speed command O is inputted to the second feed control device 110, and speed of a slider 5 created by a hollow servomotor 60 is kept in zero. When vibration is generated in the slider 5 due to elasticity of a ball screw 3, an acceleration sensor 7 detects acceleration of the slider 5, and a band-pass filter BPF extracts a proper vibration component of the slider 5 in the detected acceleration. The extracted proper vibration component is fed back to a target electric current value based on the speed command O of the second feed control device 110, and the hollow servomotor 60 is rotated by an extremely small angle so as to negate this proper vibration.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は送り制御装置に関し、特
に研削盤の様に1軸の送り機構の制御系に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feed control device, and more particularly to a control system for a uniaxial feed mechanism such as a grinder.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の装置は、サーボモータに
電流検出器、速度検出器、位置検出器を取り付け、三重
のフィードバックループを組んでいた。サーボモータに
より送りねじが回転駆動され、これにより送りナットが
送られ、送りナットに固定された砥石台等のスライダが
位置決めされるものであった。送りねじにはボールねじ
が多く用いられていた。
2. Description of the Related Art In a conventional device of this type, a current detector, a velocity detector, and a position detector are attached to a servomotor to form a triple feedback loop. The feed screw is rotationally driven by the servo motor, the feed nut is fed by this, and a slider such as a grindstone fixed to the feed nut is positioned. Ball screws were often used as feed screws.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置はサーボモータの角加速度が急激に変化する際
に、スライダ(砥石台)に振動が生じることがあるとい
う問題点があった。この振動はスライダが摩擦の小さい
リニアウエイ等の案内で支持されている場合に特に顕著
であった。この原因はサーボモータとスライダ間のボー
ルねじの弾性により、スライダ(砥石台)が振動するこ
とによる。ボールねじ単独の減衰定数は大きくないの
で、この振動(固有振動)はすぐには減衰しなかった。
本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、その目的とするところは、加減速時のスライダの振
動を抑制することができる送り制御装置を提供すること
にある。
However, the above-mentioned conventional device has a problem that vibration may occur in the slider (stone head) when the angular acceleration of the servo motor changes abruptly. This vibration was particularly remarkable when the slider was supported by a guide such as a linear way with low friction. This is because the slider (grind head) vibrates due to the elasticity of the ball screw between the servo motor and the slider. Since the damping constant of the ball screw alone is not large, this vibration (natural vibration) was not immediately damped.
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a feed control device capable of suppressing vibration of a slider during acceleration / deceleration.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、第1サーボモータと、その第1サーボ
モータにより回転駆動される送りねじと、その送りねじ
に螺合する送りナットと、スライダに固定され前記送り
ナットを回転駆動する第2サーボモータと、前記スライ
ダの位置を検出する位置検出手段、スライダの送り速度
を検出する第1速度検出手段及び前記サーボモータの電
流を検出する第1電流検出手段を備え、位置フィードバ
ック、速度フィードバック、電流フィードバックの三重
のフィードバックループを有する第1サーボモータを制
御する第1の送り制御装置と、前記第2サーボモータに
よるスライダの送り速度を検出する第2速度検出手段
と、該第2サーボモータの電流を検出する第2電流検出
手段とを備え、前記第2サーボモータを該第2サーボモ
ータによるスライダの速度を零に保つよう制御する第2
の送り制御装置と、スライダの加速度を検出する加速度
検出センサと、加速度センサの出力から送りネジの弾性
による固有振動成分だけ抽出するバンドパスフィルタ
と、バンドパスフィルタの出力を第2の送り制御装置の
電流指令から差し引く加速度フィードバックループとを
備えることを特徴とする送り制御装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a first servomotor, a feed screw rotatably driven by the first servomotor, and a feed nut screwed to the feed screw. A second servo motor fixed to a slider for rotating the feed nut; a position detecting means for detecting a position of the slider; a first speed detecting means for detecting a feed speed of the slider; and a current of the servo motor. And a first feed control device for controlling a first servo motor having a triple feedback loop of position feedback, velocity feedback, and current feedback, and a slider feed velocity by the second servo motor. A second speed detecting means for detecting and a second current detecting means for detecting a current of the second servomotor. Second controlling to keep the second servo motor to zero speed of the slider by the second servo motor
Feed control device, an acceleration detection sensor for detecting the acceleration of the slider, a bandpass filter for extracting only the natural vibration component due to the elasticity of the feed screw from the output of the acceleration sensor, and the output of the bandpass filter for the second feed control device. And a feedback loop for subtracting the acceleration from the current command of 1.

【0005】[0005]

【作用】上記のように構成された送り制御装置では、第
2送り制御装置が、第2サーボモータを該第2サーボモ
ータによるスライダの速度を零に保つよう、即ちスライ
ダとナットが相対的に回転しないように制御する。送り
ねじ(ボールねじ)の弾性によりスライダに振動が発生
すると、加速度センサが加速度を検出し、バンドパスフ
ィルタが検出された加速度中のスライダの固有振動成分
を抽出する。第2送り制御装置の電流指令に固有振動成
分をフィードバックさせ、この固有振動を打ち消すよう
に第2サーボモータを微小角度回転させて、スライダ固
有の振動を抑制する。
In the feed control device constructed as described above, the second feed control device keeps the second servomotor to keep the slider speed by the second servomotor to zero, that is, the slider and the nut are relatively moved. Control not to rotate. When the slider vibrates due to the elasticity of the feed screw (ball screw), the acceleration sensor detects the acceleration, and the bandpass filter extracts the natural vibration component of the slider in the detected acceleration. The natural vibration component is fed back to the current command of the second feed control device, and the second servomotor is rotated by a small angle so as to cancel this natural vibration, thereby suppressing the vibration peculiar to the slider.

【0006】[0006]

【実施例】本発明の実施例について図面を参照し説明す
る。図1は本発明に係る送り制御装置のサーボ構成を示
すブロックダイヤグラムである。サーボモータ1にはイ
ンクリメンタル型のロータリエンコーダ2が直結されて
いる。サーボモータ1の出力軸にはボールねじ3が連結
され、ボールねじ3には図示しないナットが螺合され、
このナットを中空サーボモータ60が駆動可能に保持し
ている。そして、中空サーボモータ60には砥石台(ス
ライダ)5が固定され、この砥石台5には砥石車6が回
転可能に搭載されている。また、砥石台5には加速度セ
ンサ7が固定され、中空サーボモータ60にはロータリ
エンコーダ102が直結されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a servo configuration of a feed control device according to the present invention. An incremental rotary encoder 2 is directly connected to the servomotor 1. A ball screw 3 is connected to the output shaft of the servomotor 1, and a nut (not shown) is screwed onto the ball screw 3.
The hollow servomotor 60 holds the nut so that the nut can be driven. A grindstone (slider) 5 is fixed to the hollow servomotor 60, and a grindstone wheel 6 is rotatably mounted on the grindstone 5. Further, the acceleration sensor 7 is fixed to the grindstone 5, and the rotary encoder 102 is directly connected to the hollow servomotor 60.

【0007】この中空サーボモータ60について図4を
参照して更に詳細に説明する。ボールねじ3にはナット
4が螺合している。このナット4に焼きばめによりロー
タ61が取り付けられ、ステータ62がこれと対向する
位置に中空サーボモータハウジング60bに取り付けら
れ、該ロータ61とステータ62とが動力線64を介し
第2送り制御装置110(図1)より加えられた電力に
より図の左右方向に中空サーボモータハウジング60b
を駆動し、中空サーボモータハウジング60bの端部の
フランジ60aに取り付けられたスライダフランジ5a
を介して、スライダ5をボールねじ3に沿って移動させ
る。また、中空サーボモータハウジング60bの他端に
は、ロータリエンコーダ102が取り付けられ、中空サ
ーボモータ60の回転、即ちスライダ5の速度を検出し
て信号線63を介して第2の送り制御装置110へ出力
するようになっている。
The hollow servomotor 60 will be described in more detail with reference to FIG. A nut 4 is screwed onto the ball screw 3. A rotor 61 is attached to the nut 4 by shrink fitting, a stator 62 is attached to a hollow servo motor housing 60b at a position facing the nut 62, and the rotor 61 and the stator 62 are connected via a power line 64 to a second feed control device. The hollow servomotor housing 60b is moved in the left-right direction in the figure by the electric power applied from 110 (FIG. 1)
And the slider flange 5a attached to the flange 60a at the end of the hollow servomotor housing 60b.
The slider 5 is moved along the ball screw 3 via. Further, the rotary encoder 102 is attached to the other end of the hollow servo motor housing 60b, detects the rotation of the hollow servo motor 60, that is, the speed of the slider 5, and sends it to the second feed control device 110 via the signal line 63. It is designed to output.

【0008】本実施例の送り制御装置は、サーボモータ
1の位置及び速度を制御する第1送り制御装置10と、
中空サーボモータ60の速度を制御する第2送り制御装
置110とを有する。先ず、第1送り制御装置10にお
いては、位置指令70から現在位置カウンタΣの出力た
る位置フィードバック値が減算され、位置ループゲイン
Kp で増幅されて速度指令となる。速度指令からはロー
タリエンコーダ2からの速度フィードバック値が減算さ
れ、速度ループ比例ゲインKvpで増幅され、速度ループ
積分ゲインKviで積分されて電流指令となる。電流指令
から電流フィードバック値が減算された後、電流ループ
ゲインKi で増幅されてサーボモータ1が駆動される。
The feed control device of this embodiment comprises a first feed control device 10 for controlling the position and speed of the servomotor 1,
The second feed control device 110 that controls the speed of the hollow servomotor 60. First, in the first feed control device 10, the position feedback value output from the current position counter Σ is subtracted from the position command 70 and amplified by the position loop gain Kp to become a speed command. The speed feedback value from the rotary encoder 2 is subtracted from the speed command, amplified by the speed loop proportional gain Kvp, and integrated by the speed loop integral gain Kvi to become a current command. After the current feedback value is subtracted from the current command, it is amplified by the current loop gain Ki and the servo motor 1 is driven.

【0009】第2送り制御装置110においては、中空
サーボモータ60によるスライダ5の速度を0に保つた
め入力80から速度指令値0が入力され、これからロー
タリエンコーダ102からの速度フィードバック値が減
算され、速度ループ比例ゲインK'vp で増幅され、速度
ループ積分ゲインK'vi で積分されて電流指令となる。
他方、スライダ5の加速度が加速度センサ7により検出
され、これから、バンドパスフィルタBPFによりボー
ルねじ3の弾性による振動成分(固有振動成分)が抽出
され、これが加速度フィードバックゲインKa で増幅さ
れ加速度フィードバック値として用いられる。電流指令
から、この加速度フィードバック値が減算され、さら
に、電流フィードバック値が減算された後、電流ループ
ゲインK'iで増幅されて中空サーボモータ60が駆動さ
れる。
In the second feed controller 110, the speed command value 0 is input from the input 80 in order to keep the speed of the slider 5 by the hollow servomotor 60 at 0, and the speed feedback value from the rotary encoder 102 is subtracted from this. It is amplified by the velocity loop proportional gain K'vp and integrated by the velocity loop integral gain K'vi to become a current command.
On the other hand, the acceleration of the slider 5 is detected by the acceleration sensor 7, from which the vibration component (natural vibration component) due to the elasticity of the ball screw 3 is extracted by the bandpass filter BPF, and this is amplified by the acceleration feedback gain Ka to obtain the acceleration feedback value. Used. This acceleration feedback value is subtracted from the current command, and after the current feedback value is further subtracted, it is amplified by the current loop gain K'i and the hollow servomotor 60 is driven.

【0010】図2は上記のサーボ構成を実現する送り制
御装置のハード構成を示すブロック図である。サーボモ
ータ1の位置及び速度を制御するディジタルサーボ制御
装置(第1送り制御装置)10は主として、CPU1
1、ROM12、RAM13、ディジタルシグナルプロ
セッサ14(以下DSP14という)、共通RAM1
7、A/D変換器15a、15b及び現在値カウンタ1
6から構成されている。CPU11にはインタフェース
19を介してキーボード21及びCRT表示装置22が
接続されている。 DSP14の出力はインバータ25
に入力され、そのインバータ25はDSP14の出力信
号に応じてサーボモータ1を駆動する。サーボモータ1
には同期モータが用いられ、インバータ25のPWM電
圧制御によりサーボモータ1の負荷電流が制御され、そ
の結果、出力トルクが制御される。
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware structure of a feed control device for realizing the above servo structure. The digital servo control device (first feed control device) 10 for controlling the position and speed of the servo motor 1 mainly includes the CPU 1
1, ROM 12, RAM 13, digital signal processor 14 (hereinafter referred to as DSP 14), common RAM 1
7, A / D converters 15a and 15b and current value counter 1
It is composed of 6. A keyboard 21 and a CRT display device 22 are connected to the CPU 11 via an interface 19. The output of the DSP 14 is the inverter 25
The inverter 25 drives the servo motor 1 in accordance with the output signal of the DSP 14. Servo motor 1
A synchronous motor is used for this, the load current of the servomotor 1 is controlled by the PWM voltage control of the inverter 25, and as a result, the output torque is controlled.

【0011】サーボモータ1のU相及びV相の負荷電流
は変流器(CT)32a、32bにより検出され、増幅
器18a、18bにより増幅される。その増幅器18
a、18bの出力は、A/D変換器15a、15bに入
力され、所定の周期でサンプリングされ、ディジタル値
に変換される。そのサンプリングされた値は、負荷電流
のフィードバック値として、DSP14に入力される。
また、サーボモータ1にはロータリエンコーダ2が接続
され、その現在位置が検出される。ロータリエンコーダ
2の出力は波形整形・方向判別回路34を介して現在値
カウンタ16に接続されている。
The U-phase and V-phase load currents of the servomotor 1 are detected by the current transformers (CT) 32a, 32b and amplified by the amplifiers 18a, 18b. The amplifier 18
The outputs of a and 18b are input to A / D converters 15a and 15b, sampled at a predetermined cycle, and converted into digital values. The sampled value is input to the DSP 14 as a load current feedback value.
Further, a rotary encoder 2 is connected to the servo motor 1 and its current position is detected. The output of the rotary encoder 2 is connected to the current value counter 16 via a waveform shaping / direction discriminating circuit 34.

【0012】波形整形・方向判別回路34を介して現在
位置カウンタ16に入力されるロータリエンコーダ2の
出力信号は現在位置カウンタ16の値を加減させる。D
SP14により、現在位置カウンタ16の値は現在位置
フィードバック値として読み込まれ、CPU11から出
力された目標値と比較され位置偏差が算出される。そし
て、DSP14により、その位置偏差に基づいて速度指
令値が算出される。
The output signal of the rotary encoder 2 input to the current position counter 16 via the waveform shaping / direction discriminating circuit 34 adjusts the value of the current position counter 16. D
The value of the current position counter 16 is read by the SP 14 as a current position feedback value and compared with the target value output from the CPU 11 to calculate the position deviation. Then, the DSP 14 calculates the speed command value based on the position deviation.

【0013】また、DSP14に入力された現在位置フ
ィードバック値は微分され、速度フィードバック値が算
出される。DSP14により、位置偏差に応じて決定さ
れる速度指令値と速度フィードバック値とが比較され速
度偏差が算出され、その速度偏差に基づいて電流指令値
が算出される。この電流指令値と前述の電流フィードバ
ック値とが比較されて電流偏差が演算され、この電流偏
差に基づいて電圧指令値が演算される。この電圧指令値
を基に、インバータ25の各相のトランジスタのオンオ
フを制御する電圧制御PWM信号が生成される。その電
圧制御PWM信号は、インバータ25に出力され、その
インバータ25の各相のトランジスタがそれぞれ駆動さ
れる。このインバータ25のスイッチングにより、各相
の負荷電流が電流目標値に制御されることになる。
The current position feedback value input to the DSP 14 is differentiated to calculate a speed feedback value. The DSP 14 compares the speed command value determined according to the position deviation with the speed feedback value to calculate the speed deviation, and calculates the current command value based on the speed deviation. This current command value is compared with the above-mentioned current feedback value to calculate the current deviation, and the voltage command value is calculated based on this current deviation. Based on this voltage command value, a voltage control PWM signal for controlling on / off of each phase transistor of the inverter 25 is generated. The voltage control PWM signal is output to the inverter 25, and the transistors of each phase of the inverter 25 are driven. By the switching of the inverter 25, the load current of each phase is controlled to the current target value.

【0014】尚、サーボモータ1の位置決めは、CPU
11により、現在位置カウンタ16の出力値が位置の目
標値に等しくなったと判定された時に完了される。ま
た、A/D変換器15a、15bによってサンプリング
されたU相、V相の負荷電流値は、DSP14によりd
q変換される。
The positioning of the servomotor 1 is performed by the CPU
According to 11, it is completed when it is determined that the output value of the current position counter 16 becomes equal to the target value of the position. Further, the U-phase and V-phase load current values sampled by the A / D converters 15a and 15b are d by the DSP 14.
q converted.

【0015】次に、中空サーボモータ60の速度を制御
するディジタルサーボ制御装置(第2送り制御装置)1
10を説明する。ディジタルサーボ制御装置110は主
として、CPU111、ROM112、RAM113、
ディジタルシグナルプロセッサ114(以下DSP11
4という)、A/D変換器115a、115b、115
c及び現在値カウンタ116から構成されている。DS
P114の出力はインバータ125に入力され、そのイ
ンバータ125はDSP114の出力信号に応じて中空
サーボモータ60を駆動する。中空サーボモータ60に
は図4を参照して説明した形状の同期モータが用いら
れ、インバータ125のPWM電圧制御により中空サー
ボモータ60の負荷電流が制御され、その結果、出力ト
ルクが制御される。
Next, a digital servo control device (second feed control device) 1 for controlling the speed of the hollow servo motor 60.
10 will be described. The digital servo control device 110 mainly includes a CPU 111, a ROM 112, a RAM 113,
Digital signal processor 114 (hereinafter DSP 11)
4), A / D converters 115a, 115b, 115
c and the current value counter 116. DS
The output of P114 is input to the inverter 125, and the inverter 125 drives the hollow servomotor 60 according to the output signal of the DSP 114. A synchronous motor having the shape described with reference to FIG. 4 is used as the hollow servo motor 60, and the load voltage of the hollow servo motor 60 is controlled by the PWM voltage control of the inverter 125, and as a result, the output torque is controlled.

【0016】中空サーボモータ60のU相及びV相の負
荷電流は変流器(CT)132a、132bにより検出
され、増幅器118a、118bにより増幅される。そ
の増幅器118a、118bの出力は、A/D変換器1
15a、115bに入力され、所定の周期でサンプリン
グされ、ディジタル値に変換される。そのサンプリング
された値は、負荷電流のフィードバック値として、DS
P114に入力される。また、中空サーボモータ60に
はロータリエンコーダ102が接続され、その出力は現
在位置カウンタ116に接続されている。さらに、砥石
台5に固定された加速度センサ7の出力は、バンドパス
フィルタ152によりボールねじ3の弾性による振動成
分(固有振動成分)だけ抽出され、A/D変換器115
cに入力され、所定の周期でサンプリングされ、ディジ
タル値に変換される。そのサンプリングされた値は、D
SP114に入力され、加速度フィードバックゲインK
aを乗じた値が加速度フィードバック値として演算され
る。
The U-phase and V-phase load currents of the hollow servomotor 60 are detected by the current transformers (CT) 132a, 132b and amplified by the amplifiers 118a, 118b. The outputs of the amplifiers 118a and 118b are the A / D converter 1
Input to 15a and 115b, sampled at a predetermined cycle, and converted into a digital value. The sampled value is used as the feedback value of the load current, DS
It is input to P114. A rotary encoder 102 is connected to the hollow servomotor 60, and its output is connected to a current position counter 116. Further, the output of the acceleration sensor 7 fixed to the grindstone base 5 is extracted by the bandpass filter 152 by only the vibration component (natural vibration component) due to the elasticity of the ball screw 3, and the A / D converter 115.
It is input to c, sampled at a predetermined cycle, and converted into a digital value. The sampled value is D
Input to SP114, acceleration feedback gain K
A value obtained by multiplying a is calculated as an acceleration feedback value.

【0017】ロータリエンコーダ102の出力信号は現
在位置カウンタ116の値を加減させる。DSP114
により、現在位置カウンタ116の値は現在速度フィー
ドバック値を算出するために読み込まれ、CPU111
から出力された速度指令0の値と比較され速度偏差が算
出される。そして、DSP114により、その速度偏差
に基づいて電流目標値が算出される。
The output signal of the rotary encoder 102 adjusts the value of the current position counter 116. DSP114
Thus, the value of the current position counter 116 is read to calculate the current speed feedback value, and the CPU 111
Is compared with the value of the speed command 0 output from to calculate the speed deviation. Then, the DSP 114 calculates the current target value based on the speed deviation.

【0018】そして、DSP114により、電流目標値
と加速度フィードバック値及び電流フィードバック値と
が比較され、電流偏差が算出される。その電流偏差に基
づいて電流指令値が演算され、電流指令値は高周波の三
角波と比較され、インバータ125の各相のトランジス
タのオンオフを制御する電圧制御PWM信号が生成され
る。その電圧制御PWM信号は、インバータ125に出
力され、そのインバータ125の各相のトランジスタが
それぞれ駆動される。このインバータ125のスイッチ
ングにより、各相の負荷電流が電流目標値に制御される
ことになる。また、A/D変換器115a、115bに
よってサンプリングされたU相、V相の負荷電流値は、
DSP114によりdq変換される。
Then, the DSP 114 compares the current target value with the acceleration feedback value and the current feedback value to calculate the current deviation. A current command value is calculated based on the current deviation, the current command value is compared with a high frequency triangular wave, and a voltage control PWM signal for controlling on / off of each phase transistor of the inverter 125 is generated. The voltage control PWM signal is output to the inverter 125, and the transistors of each phase of the inverter 125 are driven. By this switching of the inverter 125, the load current of each phase is controlled to the current target value. In addition, the U-phase and V-phase load current values sampled by the A / D converters 115a and 115b are
Dq conversion is performed by the DSP 114.

【0019】以上説明したように、第2送り制御装置
(デジタルサーボモータ制御装置110)には、速度指
令0が入力され、第2サーボモータにより生ずるスライ
ダ5の速度は0に保たれる。他方、ボールねじ3の弾性
によりスライダ5に振動が発生すると、加速度センサ7
がスライダ5の加速度を検出し、バンドパスフィルタ1
52が検出された加速度中のスライダの固有振動成分を
抽出する。サーボモータでは電流とトルク及び角加速度
は比例するので、電流と角加速度は同種の信号と見做せ
る。そこで、第2送り制御装置の該速度指令0に基づく
電流目標値に該抽出された固有振動成分をフィードバッ
クさせ、この固有振動を打ち消すように中空サーボモー
タ60を微小角度回転させることによりスライダ固有の
振動を抑制する。
As described above, the speed command 0 is input to the second feed control device (digital servo motor control device 110), and the speed of the slider 5 generated by the second servo motor is maintained at zero. On the other hand, if the slider 5 vibrates due to the elasticity of the ball screw 3, the acceleration sensor 7
Detects the acceleration of the slider 5, and the bandpass filter 1
52 extracts the natural vibration component of the slider in the detected acceleration. In a servo motor, current, torque, and angular acceleration are proportional to each other, so current and angular acceleration can be regarded as the same type of signal. Therefore, the extracted natural vibration component is fed back to the current target value based on the speed command 0 of the second feed control device, and the hollow servomotor 60 is rotated by a minute angle so as to cancel this natural vibration. Suppress vibration.

【0020】このように第2送り制御装置(デジタルサ
ーボモータ制御装置110)には、中空サーボモータ6
0によるスライダの速度が生じないように常時0の速度
指令が与えられる。このため、第1送り制御装置(デジ
タルサーボモータ制御装置10)の指令によりサーボモ
ータ1が回転されスライダ5に慣性が生じても、これに
よりナット4と中空サーボモータ60が回転することは
ない。
As described above, the hollow servomotor 6 is included in the second feed control device (digital servomotor control device 110).
A speed command of 0 is always given so that the slider speed due to 0 does not occur. Therefore, even if the servo motor 1 is rotated by the command of the first feed control device (digital servo motor control device 10) and inertia occurs in the slider 5, the nut 4 and the hollow servo motor 60 do not rotate due to this.

【0021】本実施例の送り制御装置110は、上述し
たように、速度、電流の2つのフィードバックループに
加えて、加速度のフィードバックループが付加されてい
る。より下位のフィードバックループには、より高い応
答性が要求され、例えば、最下位の電流フィードバック
ループ及び加速度フィードバックループは100μS毎
に、速度フィードバックループはその数倍の時間間隔で
同期を取ってデータのサンプリングが実行され、それぞ
れのフィードバックループの処理が実行される。
As described above, the feed control device 110 of this embodiment is provided with an acceleration feedback loop in addition to the two feedback loops of speed and current. Higher responsiveness is required for the lower feedback loop. For example, the lowest current feedback loop and the acceleration feedback loop are synchronized every 100 μS, and the velocity feedback loop is synchronized with the data at several time intervals. Sampling is executed and the processing of each feedback loop is executed.

【0022】上記の構成に基づき作動について説明す
る。図3は、DSP114によって、所定の最小周期毎
に繰り返し実行される処理を示すフローチャートであ
る。まず処理が開始されると、ステップ300で、現実
行サイクルが速度偏差演算タイミングか否かが判定され
る。現実行サイクルが第p速度制御周期における速度偏
差演算タイミングであれば、次のステップ302で、現
在位置カウンタ116に保持された位置の現在値(電気
角)θ(p)が読み込まれる。次に、ステップ304に
おいて、前回第p−1速度制御周期における速度偏差演
算タイミング時に読み込まれた位置の現在値(電気角)
θ(p−1)と、速度制御周期Dとから、現速度制御期
間における電気角速度の現在値ω(p)が次式によって
演算される。 ω(p)=〔θ(p)−θ(p−1)〕/D …(1) そして、速度指令値0からの偏差、即ち、速度偏差が演
算される。
The operation will be described based on the above configuration. FIG. 3 is a flowchart showing a process repeatedly executed by the DSP 114 at each predetermined minimum cycle. First, when the processing is started, it is determined in step 300 whether or not the current execution cycle is the speed deviation calculation timing. If the current execution cycle is the speed deviation calculation timing in the p-th speed control cycle, the current value (electrical angle) θ (p) of the position held in the current position counter 116 is read in the next step 302. Next, at step 304, the current value (electrical angle) of the position read at the time of the speed deviation calculation timing in the p-1st speed control cycle last time.
From θ (p−1) and the speed control period D, the current value ω (p) of the electrical angular speed in the current speed control period is calculated by the following equation. ω (p) = [θ (p) −θ (p−1)] / D (1) Then, the deviation from the speed command value 0, that is, the speed deviation is calculated.

【0023】次のステップ306では、その速度偏差に
応じて、d軸成分とq軸成分の電流目標値Idc(p),Iqc
(p) が演算される。次にステップ308において、前回
の速度制御周期において検出された角速度ω(p−1)
と、今回の速度制御周期において検出された角速度ω
(p)とを用いて、今回の電気角加速度A(p)が次式
により演算される。 A(p)=〔ω(p)−ω(p−1)〕/D …(2)
In the next step 306, the current target values Idc (p), Iqc of the d-axis component and the q-axis component are calculated according to the speed deviation.
(p) is calculated. Next, at step 308, the angular velocity ω (p−1) detected in the previous velocity control cycle.
And the angular velocity ω detected in this velocity control cycle
Using (p), the current electrical angular acceleration A (p) is calculated by the following equation. A (p) = [ω (p) −ω (p−1)] / D (2)

【0024】次に、ステップ310に移行して、現実行
サイクルが第n電流制御周期における電流偏差演算タイ
ミングであるか否かが判定される。尚、nは1つの速度
制御周期において、1、2、…と変化する値であり、電
流検出及び電流制御の時刻に関連している。電流偏差演
算タイミングであれば、ステップ312へ移行する。ス
テップ312以下では電流及び加速度フィードバック制
御が実行される。
Next, the routine proceeds to step 310, where it is judged if the current execution cycle is the current deviation calculation timing in the nth current control cycle. Note that n is a value that changes to 1, 2, ... In one speed control cycle, and is related to the time of current detection and current control. If it is the current deviation calculation timing, the process proceeds to step 312. From step 312 onward, current and acceleration feedback control is executed.

【0025】ステップ312では、第p速度制御周期に
おける第n電流制御周期の電流検出時の電気角θ(n)
が次式により演算される。 θ(n)=θ(p)+ω(p)nT …(3) 但し、Tは電流制御周期である。また、電流検出時刻に
おける電気角速度ω(n)が次式により補完演算され
る。 ω(n)=ω(p)+A(p)nT …(4)
In step 312, the electrical angle θ (n) at the time of current detection in the nth current control cycle in the pth speed control cycle.
Is calculated by the following equation. θ (n) = θ (p) + ω (p) nT (3) where T is the current control period. Further, the electrical angular velocity ω (n) at the current detection time is complemented by the following equation. ω (n) = ω (p) + A (p) nT (4)

【0026】次にステップ314では、u相、v相の瞬
時負荷電流の現在値Iu(n),Iv(n)がA/D変換器11
5a、115bから読み込まれる。なお、w相の瞬時負
荷電流の現在値Iw(n)は、Iw(n)=−〔Iu(n)+Iv
(n)〕により演算される。ステップ316においては、
砥石台5の加速度Asp(n)がA/D変換器115c
から読み込まれる。
Next, at step 314, the current values Iu (n), Iv (n) of the u-phase and v-phase instantaneous load currents are calculated as A / D converter 11.
5a, 115b. The current value Iw (n) of the w-phase instantaneous load current is Iw (n) =-[Iu (n) + Iv
(n)]. In step 316,
The acceleration Asp (n) of the grinding wheel stand 5 is the A / D converter 115c.
Read from.

【0027】次に、ステップ318において、電流の現
在値Iu(n),Iv(n),Iw(n)はdq変換されて、電流検
出時刻におけるd軸成分Id(n)とq軸成分Iq(n)とが次
式により演算される。
Next, at step 318, the current values Iu (n), Iv (n), Iw (n) of the currents are dq-converted, and the d-axis component Id (n) and the q-axis component Iq at the current detection time. (n) is calculated by the following equation.

【数5】 [Equation 5]

【0028】なお、dq座標系は、ベクトル制御で良く
知られているように、d軸は励磁磁場と同相にとられ、
q軸は励磁磁場と電気角で90°の位相差にとられた座
標系である。d軸成分は無効成分を、q軸成分は有効成
分を表す。
In the dq coordinate system, the d axis is in phase with the exciting magnetic field, as is well known in vector control.
The q-axis is a coordinate system with a phase difference of 90 ° in electrical angle from the exciting magnetic field. The d-axis component represents the ineffective component, and the q-axis component represents the effective component.

【0029】次に、ステップ320において、電流目標
値Idc(p),Iqc(p) 電流値Id(n),Iq(n)、砥石加速度
Asp(n) 加速度フィードバックゲインKa、電流ループ
ゲインKiから電圧指令値Vd(n), Vq(n)を次式により
算出する。 Vd(n)=Ki〔Idc(p) −Id(n)〕 …(6) Vq(n)=Ki〔Iqc(p) −Iq(n)−Ka・Asp(n) 〕…(7)
Next, at step 320, from the current target values Idc (p), Iqc (p) current values Id (n), Iq (n), the grindstone acceleration Asp (n) acceleration feedback gain Ka, and the current loop gain Ki. The voltage command values Vd (n) and Vq (n) are calculated by the following equation. Vd (n) = Ki [Idc (p) -Id (n)] (6) Vq (n) = Ki [Iqc (p) -Iq (n) -Ka.Asp (n)] (7)

【0030】次に、ステップ322において、次式によ
り電圧指令Vd(n)、Vq(n)を逆dq変換して、電圧制御
時刻(n)における各相電圧指令値Vu(n)、Vv(n)、V
w(n)が演算される。
Next, at step 322, the voltage commands Vd (n) and Vq (n) are inversely dq-converted by the following equations, and the respective phase voltage command values Vu (n) and Vv (at the voltage control time (n) are converted. n), V
w (n) is calculated.

【数8】 [Equation 8]

【0031】次に、ステップ324では、各相電圧指令
値Vu(n)、Vv(n)、Vw(n)と高周波数の三角波とのレベ
ル関係を利用して、即ち、平均電圧法を用いて、各相の
PWM信号のオン時間が演算される。そして、ステップ
326において、DSP114に内在された各タイマに
そのオン時間を設定することで、その設定された時間だ
け高レベルとなる各相のPWM信号がインバータ125
に出力される。なお、明示していないが、各相のPWM
信号を生成する時、同相の2つのトランジスタが同時に
オンしないようにデッドタイム処理が施されている。
Next, at step 324, the level relationship between each phase voltage command value Vu (n), Vv (n), Vw (n) and the high frequency triangular wave is utilized, that is, the average voltage method is used. Then, the ON time of the PWM signal of each phase is calculated. Then, in step 326, the on-time is set in each timer incorporated in the DSP 114, so that the PWM signal of each phase that becomes high level for the set time is output to the inverter 125.
Is output to. Although not explicitly shown, PWM for each phase
When generating a signal, dead time processing is performed so that two transistors in the same phase do not turn on at the same time.

【0032】このようにして、1つの実行サイクルの処
理が完了する。この実行サイクルは最小の制御周期で実
行されており、その整数倍で電流フィードバックループ
及び加速度フィードバックループが制御され、更にその
整数倍で速度フィードバックループが制御されるよう
に、ステップ300、310で判定の基準となる回数が
設定されている。上記のサイクルが繰り返し実行される
ことで、速度、電流及び加速度のフィードバック制御が
行われる。
In this way, the processing of one execution cycle is completed. This execution cycle is executed with the minimum control cycle, and it is determined in steps 300 and 310 that the current feedback loop and the acceleration feedback loop are controlled by an integral multiple thereof and the velocity feedback loop is controlled by an integral multiple thereof. The number of times that becomes the standard of is set. By repeatedly executing the above cycle, feedback control of speed, current and acceleration is performed.

【0033】尚、本発明の実施例においては、ボールね
じを駆動する第1送り制御装置について特定の例を挙げ
て詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、他の方式の一軸の送り制御装置に本実施例の第
2送り制御装置を適用することにより、本発明を構成す
ることも勿論可能である。また、上述した実施例におい
ては、第2送り制御装置は、スライダの速度を0に制御
するように構成されたが、この代わりに、第2送り制御
装置がスライダの位置を制御するように構成し、位置指
令を0とすることで、ボールねじとスライダとの相対位
置を保つこともできる。更に、本実施例ではバンドパス
フィルタの出力を第2送り制御装置の電流指令から差し
引くフィードバックを行ったが、この代わりに、バンド
パスフィルタの出力を電流指令に加えることにより振動
を抑制することも可能である。
In the embodiment of the present invention, the first feed control device for driving the ball screw has been described in detail with reference to a specific example, but the present invention is not limited to this and other embodiments are possible. It is of course possible to configure the present invention by applying the second feed control device of the present embodiment to a single-axis feed control device of the type. Further, in the above-described embodiment, the second feed control device is configured to control the speed of the slider to 0, but instead, the second feed control device is configured to control the position of the slider. However, by setting the position command to 0, the relative position between the ball screw and the slider can be maintained. Further, in the present embodiment, the feedback of subtracting the output of the bandpass filter from the current command of the second feed control device is performed. Alternatively, the output of the bandpass filter may be added to the current command to suppress the vibration. It is possible.

【0034】本実施例では、スライダの振動を打ち消す
ために送りナット側に新たに中空サーボモータを設け、
これを新たに設けたサーボ機構により制御した。この振
動を打ち消す方法として、送りねじを回転させるサーボ
モータ側に振動を打ち消す機構を付加することも考え得
るが、この場合は送りねじが制御対象に含まれることに
なる。本実施例は、この方法に対して、送りねじの慣性
重量だけ制御対象が軽い利点がある。
In this embodiment, a hollow servomotor is newly provided on the feed nut side in order to cancel the vibration of the slider,
This was controlled by a newly provided servo mechanism. As a method of canceling this vibration, it is conceivable to add a mechanism for canceling the vibration to the side of the servomotor that rotates the feed screw, but in this case, the feed screw is included in the controlled object. This embodiment has an advantage over this method in that the controlled object is lighter by the inertial weight of the feed screw.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明は、上記の構成を有し、第2送り
制御装置が、第2サーボモータを該第2サーボモータに
より生ずるスライダの速度を零に保つよう制御する。送
りねじ(ボールねじ)の弾性によりスライダに振動が発
生すると、加速度センサが加速度を検出し、バンドパス
フィルタが検出された加速度のスライダの固有振動成分
を抽出する。第2送り制御装置の電流指令値に固有振動
成分をフィードバックさせ、この固有振動を打ち消すよ
う第2サーボモータを微小角度回転させることによりス
ライダ固有の振動を抑制できるという優れた効果があ
る。
According to the present invention having the above-mentioned structure, the second feed control device controls the second servo motor so as to keep the speed of the slider generated by the second servo motor at zero. When the slider vibrates due to the elasticity of the feed screw (ball screw), the acceleration sensor detects the acceleration, and the bandpass filter extracts the natural vibration component of the slider of the detected acceleration. There is an excellent effect that the vibration peculiar to the slider can be suppressed by feeding back the natural vibration component to the current command value of the second feed control device and rotating the second servo motor by a minute angle so as to cancel this natural vibration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例のサーボ構成を示すブロックダイヤグ
ラム
FIG. 1 is a block diagram showing a servo configuration of an embodiment.

【図2】 実施例のハード構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the embodiment.

【図3】 処理手順を示すフローチャートFIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure.

【図4】 実施例の中空サーボモータ60の縦断面図FIG. 4 is a vertical sectional view of a hollow servomotor 60 according to an embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 サーボモータ 2 ロータリエンコーダ 3 送りねじ(ボールねじ) 4 送りナット 5 砥石台(スライダ) 7 加速度センサ 10 ディジタルサーボ制御装置 11 CPU 14 DSP(ディジタルシグナルプロセッサ) 60 中空サーボモータ 102 ロータリエンコーダ 110 ディジタルサーボ制御装置 111 CPU 114 DSP(ディジタルシグナルプロセッサ) 152 バンドパスフィルタ 1 Servo Motor 2 Rotary Encoder 3 Feed Screw (Ball Screw) 4 Feed Nut 5 Wheel Head (Slider) 7 Accelerometer 10 Digital Servo Controller 11 CPU 14 DSP (Digital Signal Processor) 60 Hollow Servo Motor 102 Rotary Encoder 110 Digital Servo Control Device 111 CPU 114 DSP (Digital Signal Processor) 152 Bandpass Filter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1サーボモータと、 その第1サーボモータにより回転駆動される送りねじ
と、 その送りねじに螺合する送りナットと、 スライダに固定され前記送りナットを回転駆動する第2
サーボモータと、 前記スライダの位置を検出する位置検出手段、スライダ
の送り速度を検出する第1速度検出手段及び前記サーボ
モータの電流を検出する第1電流検出手段を備え、位置
フィードバック、速度フィードバック、電流フィードバ
ックの三重のフィードバックループを有する第1サーボ
モータを制御する第1の送り制御装置と、 前記第2サーボモータによるスライダの送り速度を検出
する第2速度検出手段と、該第2サーボモータの電流を
検出する第2電流検出手段とを備え、前記第2サーボモ
ータを該第2サーボモータによるスライダの送り速度を
零に保つように制御する第2の送り制御装置と、 スライダの加速度を検出する加速度検出センサと、 加速度センサの出力から送りネジの弾性による固有振動
成分だけ抽出するバンドパスフィルタと、 バンドパスフィルタの出力を第2の送り制御装置の電流
指令から差し引く加速度フィードバックループとを備え
ることを特徴とする送り制御装置。
1. A first servomotor, a feed screw rotatably driven by the first servomotor, a feed nut screwed to the feed screw, and a second screw fixed to a slider to rotatably drive the feed nut.
A servo motor, a position detecting means for detecting the position of the slider, a first speed detecting means for detecting the feed speed of the slider, and a first current detecting means for detecting the current of the servo motor, and position feedback, speed feedback, A first feed control device for controlling a first servo motor having a triple feedback loop of current feedback, a second speed detection means for detecting a slider feed speed by the second servo motor, and a second servo motor of the second servo motor. A second feed control device for controlling the second servo motor so as to keep the feed speed of the slider by the second servo motor to zero; The acceleration detection sensor and the van that extracts only the natural vibration component due to the elasticity of the feed screw from the output of the acceleration sensor. A feed control device comprising: a de-pass filter; and an acceleration feedback loop for subtracting the output of the band-pass filter from the current command of the second feed control device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006079535A (en) * 2004-09-13 2006-03-23 Ricoh Co Ltd Feed device
JP2012176456A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Okuma Corp Vibration suppressing apparatus for structure
WO2018092221A1 (en) * 2016-11-16 2018-05-24 株式会社牧野フライス製作所 Method for controlling machine tool feed shaft and feed shaft-controlling device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006079535A (en) * 2004-09-13 2006-03-23 Ricoh Co Ltd Feed device
JP2012176456A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Okuma Corp Vibration suppressing apparatus for structure
WO2018092221A1 (en) * 2016-11-16 2018-05-24 株式会社牧野フライス製作所 Method for controlling machine tool feed shaft and feed shaft-controlling device
JPWO2018092221A1 (en) * 2016-11-16 2019-07-11 株式会社牧野フライス製作所 Feed axis control method for machine tool and feed axis control device

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