JP4612032B2 - Machine tool controller - Google Patents
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Description
本発明は、両持ちで保持されたワークを両側から回転駆動するタンデム構造の一対の電動機を制御する工作機械用制御装置に関するものである。 The present invention relates to a machine tool control apparatus that controls a pair of tandem electric motors that rotationally drive a work held by both ends from both sides.
カムシャフトやクランクシャフトなどの長尺なワークを片持ち状態で回転駆動させると、加減速時のトルク変動や加工負荷などにより、ワークにねじれが発生し、高精度に回転制御することができないという問題がある。このため、長尺なワークは、両持ち状態で保持され、回転駆動されている。長尺なワークを両持ち状態で駆動する方法には、ワークの一端側を心押台などで回転可能に支持した状態で、ワークの他端側を回転駆動する方法と、タンデム構造の一対の電動機を用いてワークを両側から支持した状態で回転駆動する方法とがある。後者の方法は、一対の電動機の同期をとりながらワークを回転させる方法であり、長尺なワークを高精度に加工する場合に採用されることが多い。 When a long workpiece such as a camshaft or crankshaft is driven to rotate in a cantilevered state, the workpiece may be twisted due to torque fluctuation or processing load during acceleration / deceleration, and high-precision rotation control cannot be performed. There's a problem. For this reason, the long work is held in a both-sided state and is rotationally driven. A method of driving a long workpiece in a both-end holding state includes a method of rotationally driving the other end of the work while one end of the work is rotatably supported by a tailstock or the like, and a pair of tandem structures. There is a method of rotating and driving a work supported from both sides using an electric motor. The latter method is a method of rotating a workpiece while synchronizing a pair of electric motors, and is often employed when processing a long workpiece with high accuracy.
しかしながら、一対の電動機を用いて長尺なワークを回転駆動させる場合であっても、(a)一対の電動機の回転中心がずれている場合、(b)ワークの偏荷重やたわみによりねじれが生じる場合、(c)ワークの偏荷重により一対の電動機に加わる負荷がアンバランスとなる場合、(d)加工外乱によりワークが撓んだりねじれたりする場合などには、一対の電動機のトルクが干渉し、すなわち一対の電動機の回転駆動力に変動が生じて、ワークが振動することがある。 However, even when a long workpiece is rotationally driven using a pair of electric motors, (a) when the rotation centers of the pair of electric motors are deviated, (b) torsion occurs due to the offset load or deflection of the workpieces. (C) When the load applied to the pair of motors is unbalanced due to the unbalanced load of the workpiece, (d) When the workpiece is bent or twisted due to machining disturbance, the torque of the pair of motors interferes. That is, the rotational driving force of the pair of electric motors may fluctuate and the workpiece may vibrate.
上記(d)の場合には、サーボ剛性を高めて、速度ゲインを大きくすることが、高い回転精度を得る上で有効である。特に、周期的な繰り返される外乱に対しては、学習制御を行うことが最も有効である。しかし、一対の電動機の間で回転駆動力の差により振動が生じる場合には、振動が増幅するため、速度ゲインを大きくしたり、学習制御を行ったりすることはできない。 In the case of (d) above, increasing the servo rigidity and increasing the speed gain is effective in obtaining high rotational accuracy. In particular, learning control is most effective for periodically repeated disturbances. However, when vibration occurs due to the difference in rotational driving force between the pair of electric motors, the vibration is amplified, so that the speed gain cannot be increased or learning control cannot be performed.
両持ちで保持されたワークを回転駆動する複数の電動機を制御する制御装置の一例として、特許文献1及び特許文献2で開示されているものが知られている。
特許文献1の段落番号[0013]には、「1つの駆動系を複数のサーボモータで駆動する場合、複数のサーボモータを1つの主サーボモータとその他の従サーボモータの関係とし、位置制御については主サーボモータ側で行い、速度制御及び電流制御については各サーボモータ毎に行い、従サーボモータの速度指令は、主サーボモータ側の速度指令を主サーボモータ側と従サーボモータ側の位置偏差に基づいて位置補正したものを用いるものである。そして、位置指令の補正をサーボ回路側で行うことによって応答性を向上させ、位置補正で得た速度指令を用いて従サーボモータ側の速度制御及び電流制御を行うことによって高精度な同期制御を行うことができる」と記載されている。
As an example of a control device that controls a plurality of electric motors that rotationally drive a work held by both ends, those disclosed in Patent Document 1 and
Paragraph No. [0013] of Patent Document 1 states that “when one drive system is driven by a plurality of servo motors, a plurality of servo motors are related to one main servo motor and another sub servo motor, and position control is performed. Is performed on the main servo motor side, and speed control and current control are performed for each servo motor. The sub servo motor speed command is the position error between the main servo motor side and the sub servo motor side. The position correction is performed on the servo circuit side to improve the responsiveness, and the speed control on the slave servo motor side is performed using the speed command obtained by the position correction. In addition, it is possible to perform highly accurate synchronous control by performing current control. "
特許文献2の段落番号[0012]には、「制振制御装置は、複数の形態で構成することができる。制振制御装置の第1の形態は、二つのモータの速度フィードバック量の差分を求め、この速度フィードバック偏差を積分して定数倍する第1演算手段と、速度フィードバック偏差を定数倍する第2演算手段とを備えた構成とし、第1演算手段及び第2演算手段の出力の加算値を電流指令補正値とするものである。第1演算手段は、二つのモータ(駆動軸)間の速度偏差を積分することによって位置偏差を求め、この位置偏差に制御対象の機械のばね定数に相当する第1の定数を乗じることによって、機械系のばね補償を行う。第2演算手段は、二つのモータ(駆動軸)間の速度偏差に制御対象の機械の摩擦係数に相当する第2の定数を乗じることによって、機械系の摩擦補償を行う」と記載されている。
Paragraph [0012] of
しかしながら、いわゆるタンデム学習を行う特許文献1で記載されている制御は、複数のサーボモータ間で周期性を有する振動を生じる場合に有効であるが、ワークの加工中などに非周期性を有する振動を生じる場合に、複数のサーボモータ間で生じる相互干渉の抑制が十分ではなかった。また、タンデム制振を行う特許文献2で記載されている制御は、一対のサーボモータ間の干渉を抑制する制御を行うものであるが、両端で保持されるワークの種類毎にねじれ剛性の調整が必要であり、調整に手間がかかるという問題があった。
However, the control described in Patent Document 1 that performs so-called tandem learning is effective when vibration having periodicity is generated between a plurality of servo motors, but vibration having non-periodicity during machining of a workpiece or the like. In this case, the mutual interference between the plurality of servo motors is not sufficiently suppressed. In addition, the control described in
本発明は、ワークのねじれ剛性を自動調整でき、一対のサーボモータ間の干渉を抑制する制御を行うことができ、これにより高精度加工を能率良く実施できる工作機械用制御装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a machine tool control device that can automatically adjust the torsional rigidity of a workpiece and perform control to suppress interference between a pair of servo motors, and thereby perform highly accurate machining efficiently. Objective.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の工作機械用制御装置は、両持ちで保持されたワークを両側から回転駆動するタンデム構造の一対の電動機を制御する工作機械用制御装置において、前記一対の電動機の相互干渉を抑制するための非干渉補正器を備え、該非干渉補正器が、前記一対の電動機からそれぞれ検出された位置フィードバック値の差分値と、前記ワークにねじれが生じるように、前記一対の電動機に対して与えられたねじり剛性測定用のトルク指令値とに基づいて前記ワークのねじり剛性を推定する第1の回路要素と、前記一対の電動機からそれぞれ検出された速度フィードバック値の差分値と、前記第1の回路要素により推定された前記ねじり剛性とに基づいて、前記一対の電動機のトルク指令値を補正するためのトルク指令補正値を推定する第2の回路要素と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the machine tool control device according to claim 1 is a machine tool control device that controls a pair of tandem electric motors that rotationally drive a work held by both ends from both sides. A non-interference corrector for suppressing mutual interference between the pair of electric motors, the non-interference corrector so that the difference between the position feedback values respectively detected from the pair of electric motors and the workpiece is twisted; A first circuit element that estimates the torsional rigidity of the workpiece based on a torque command value for measuring the torsional rigidity given to the pair of electric motors, and speed feedback values detected from the pair of electric motors, respectively. And a torque for correcting torque command values of the pair of electric motors based on the torsional rigidity estimated by the first circuit element. A second circuit element for estimating the command correction value, characterized by comprising a.
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の工作機械用制御装置において、前記第1の回路要素は、前記ワークにねじれが生じるように、前記一対の電動機に対してねじり剛性測定用の前記トルク指令値を与えるねじりトルク指令部と、該ねじりトルク指令部により前記一対の電動機に対して与えられた前記トルク指令値と、前記一対の電動機からそれぞれ検出された位置フィードバック値の差分値に基づいて算出された前記ワークのねじれ角とから前記ワークのねじれ剛性値を推定するねじれ剛性推定手段と、を備え、前記第2の回路要素は、前記一対の電動機からそれぞれ検出された速度フィードバック値の差分値を積分した後、前記ねじり剛性値を乗じて、前記工作機械のばね補償成分を算出する第1演算部と、前記一対の電動機からそれぞれ検出された速度フィードバック値の差分値を定数倍して、前記工作機械の摩擦補償成分を算出する第2演算部と、備えたことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の工作機械用制御装置において、両持ちで保持されたワークを両側から回転駆動するタンデム構造の一対の電動機を制御する工作機械用制御装置において、前記一対の電動機の回転駆動力の変動を抑制するために、速度ゲインを自動調整する速度ゲイン調整器を備え、該速度ゲイン調整器が、前記一対の電動機のトルク指令値として、所定周波数の正弦波状の測定用トルク指令値を与えるトルク指令部と、前記測定用トルク指令値と、該測定用トルク指令が与えられたときに検出された前記一対の電動機の速度フィードバック値とから前記ワークのイナーシャを推定して、前記速度ゲインを自動調整する適応制御部と、を有することを特徴とする。
The invention of
また、請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載の工作機械用制御装置において、両持ちで保持されたワークを両側から回転駆動する一対の電動機を同時に制御する工作機械用制御装置において、前記一対の電動機の回転駆動力の変動を抑制するために、位置指令値と位置フィードバック値との差分である位置偏差を小さくするための位置補正値を算出する学習制御器を備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the machine tool control device according to any one of the first to third aspects, wherein the machine tool simultaneously controls a pair of electric motors that rotationally drive a work held by both ends. In the machine control device, a learning controller that calculates a position correction value for reducing a position deviation that is a difference between the position command value and the position feedback value in order to suppress fluctuations in the rotational driving force of the pair of electric motors. It is provided with.
以上の如く、請求項1及び2の発明によれば、ワークのねじり剛性を推定する第1の回路要素を備えているから、ねじれ剛性を変数として有する2慣性系のモデルにおいて、ワークのねじれ剛性を自動調整することができ、一対のサーボモータ間の干渉を抑制する制御を行うことができる。また、一対の電動機のトルク指令値を補正するためのトルク指令補正値を推定する第2の回路要素を備えているから、周期性を有する振動を生じる場合だけでなく、非周期性を有する振動を生じる場合でも、一対のサーボモータ間で生じる相互干渉を十分に抑制することができ、高精度加工を実施することができる。したがって、高精度加工を能率良く実施することができる。 As described above, according to the first and second aspects of the present invention, since the first circuit element for estimating the torsional rigidity of the workpiece is provided, the torsional rigidity of the workpiece is obtained in the two-inertia model having the torsional rigidity as a variable. Can be automatically adjusted, and control for suppressing interference between the pair of servo motors can be performed. In addition, since the second circuit element for estimating the torque command correction value for correcting the torque command value of the pair of electric motors is provided, not only the case where vibration having periodicity occurs but also vibration having non-periodicity Even when this occurs, the mutual interference generated between the pair of servo motors can be sufficiently suppressed, and high-precision machining can be performed. Therefore, high-precision machining can be performed efficiently.
また、請求項3の発明によれば、一対の電動機のトルク指令に測定外乱を加えて、そのフィードバック値から最適な速度ゲインを計算することができる。これにより、一対の電動機の速度ゲインを等価にでき、ワークを駆動する一対の電動機に加わる負荷に応じて、速度ゲインを自動調整することができる。このため、加減速時にワークのねじれによる一対の電動機間での相互干渉を防止することができる。
According to the invention of
また、請求項4の発明によれば、特に周期的に繰り返される外乱に対して、ワークを両側から駆動する一対の電動機の制御に、独立に学習制御を適用することで、ワーク剛性が低い場合や、加工外乱が大きい場合でも、高精度な回転制御が行うことができる。
According to the invention of
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係る工作機械用制御装置(以下「制御装置」という)の第1の実施形態を説明するための概略ブロック図である。本実施形態の制御装置1は、特に適用が制限されるものではないが、図2に示す長尺なワークであるクランクシャフト2のクランクピン3を仕上げ加工する円筒研削盤に適用されることができる。円筒研削盤は、通常用いられるものであり、ベーステーブル、砥石車5を有する砥石台4、両端支持されているクランクシャフト2を両側から回転駆動するタンデム構造の一対のサーボモータ7a,7b(電動機)、補助装置などを備えている。第1のサーボモータ7aと第2のサーボモータ7bは、制御装置1によって、同期制御されるとともに、非干渉制御されるように構成されている。非干渉制御は、非干渉補正器10によって実施され、これにより、第1のサーボモータ7aと第2のサーボモータ7b間の相互干渉が抑制されるようになっている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram for explaining a first embodiment of a machine tool control device (hereinafter referred to as “control device”) according to the present invention. The control device 1 of the present embodiment is not particularly limited in application, but may be applied to a cylindrical grinding machine that finishes the
図1に示すように、制御装置1は、第1のサーボモータ7aと第2のサーボモータ7bを制御する位置制御部11a,11b、速度制御部12a,12b、電流制御部13a,13b、アンプ(電流増幅器)14a,14bをそれぞれ備えている。第1のサーボモータ7aと第2のサーボモータ7bには、位置フィードバック値FB1,FB2をそれぞれ検出する位置検出器15a,15bと、速度フィードバック値FB3,FB4をそれぞれ検出する速度検出器(図示せず)とを備えている。
As shown in FIG. 1, the control device 1 includes
位置制御部11a,11bは、上位制御装置から与えられた位置指令と、位置検出器15a,15bで検出された位置フィードバック値FB1,FB2との差分である位置偏差量を処理し、速度制御部12a,12bに対して速度指令値を出力する。速度制御部12a,12bは、位置制御部11a,11bから与えられた速度指令値と、速度検出器で検出された速度フィードバック値FB3,FB4との差分である速度偏差量を処理し、電流制御部13a,13bに対して電流指令値を出力する。
The
電流制御部13a,13bは、速度制御部12a,12bから与えられた電流指令値と、モータ電流を検出するセンサ(図示せず)からの電流フィードバック値FB5,FB6との差分である電流偏差量を処理し、アンプ14a,14bに対して電圧指令値を出力する。アンプ14a,14bは、電流制御部13a,13bからそれぞれ電圧指令値を受け取って、各サーボモータ7a,7bを駆動する駆動電流を形成し、各サーボモータ7a,7bを回転駆動する。
図3に示すように、非干渉補正器10は、ねじり剛性推定ブロック(第1の回路要素)17と、トルク指令値補正ブロック(第2の回路要素)18と、ねじり剛性推定ブロック17による処理とトルク指令値補正ブロック18による処理を切替えるための切替器19とを備えている。切替器19は、ワークの種類毎にねじり剛性を算出(推定)する処理と、トルク補正値を算出する処理を切替えるものである。
As illustrated in FIG. 3, the
ねじり剛性推定ブロック17は、一対のサーボモータ7a,7bからそれぞれ検出された位置フィードバック値FB1,FB2の差分値と、クランクシャフト2にねじれが生じるように、一対のサーボモータ7a,7bに対して与えられたねじり剛性測定用のトルク指令値とに基づいて、クランクシャフト2のねじり剛性を推定する。トルク指令値補正ブロック18は、一対のサーボモータ7a,7bからそれぞれ検出された速度フィードバック値FB3,FB4フィードバック値の差分値と、ねじり剛性推定ブロック18により推定されたねじり剛性とに基づいて、一対のサーボモータ7a,7bのトルク指令値を補正するためのトルク指令補正値を推定する。
The torsional
非干渉補正器10について、さらに詳しく説明すると、ねじり剛性推定ブロック17は、クランクシャフト2にねじれが生じるように、一対のサーボモータ7a,7bに対してねじり剛性測定用のトルク指令値を与えるトルク指令部21と、このトルク指令部21により一対のサーボモータ7a,7bに対して与えられたトルク指令値と、一対のサーボモータ7a,7bからそれぞれ検出された位置フィードバック値FB1,FB2の差分値に基づいて算出されたクランクシャフト2のねじれ角とからクランクシャフト2のねじれ剛性値を推定するねじれ剛性推定部20と、を備えている。
The
トルク指令値補正ブロック18は、一対のサーボモータ7a,7bからそれぞれ検出された速度フィードバック値FB3,FB4の差分値を積分器22にて積分した後、定数倍器23にてねじれ剛性推定部20で推定したねじり剛性値K1を乗じて、円筒研削盤のばね補償成分を算出するばね補償演算部(第1演算部)25と、一対のサーボモータ7a,7bからそれぞれ検出された速度フィードバック値FB3,FB4の差分値を定数倍器24にて定数倍して、円筒研削盤の摩擦補償成分を算出する摩擦補償演算部(第2演算部)26と、ばね補償成分と摩擦補償成分とに基づいて位相遅れ補償成分を算出する位相遅れ補償部27と、を備えている。トルク指令値補正ブロック18により、一対のサーボモータ7a,7b間の相互干渉を補償するトルク指令補正値を推定し、このトルク指令補正値を、一方のサーボモータの電流指令値に加え若しくは引き、他方のサーボモータの電流指令値に引き若しくは加えることによって電流指令値を補正する。すなわち、二つのサーボモータ7a,7bに対して、トルク指令補正値の符号を逆にしてそれぞれ加算する。これは、トルク指令補正値を速度フィードバック値FB3,FB4の偏差に基づいて算出することによるものである。
The torque command
ばね補償演算部25では、積分器22で、二つのサーボモータ7a,7b間の速度偏差を積分することにより位置偏差を求め、定数倍器23で、位置偏差に制御対象である機械のばね定数に相当するものとして推定されたねじり剛性値K1を乗じることによって、機械系のばね補償を行う。摩擦補償演算部26では、速度フィードバック値FB3,FB4の差分を定数倍する定数倍器24を備える。定数倍器24は、二つのサーボモータ7a,7b間の速度偏差に機械の摩擦係数に相当する定数K2を乗じることによって、機械系の摩擦補償を行う。なお、第1の定数K1及び第2の定数K2は、演算手段のゲインに対応する。
In the spring
位相進め補償部27は、ばね補償演算部25及び摩擦補償演算部26の出力の加算値をトルク指令補正値とし、このトルク指令補正値の位相を進めることで遅れを補償する。位相進め補償部27により、制御系の遅れ(電流ループの遅れ)や検出系の遅れ(サンプリングの遅れ)が補償されて、高精度の制御を行うことが可能となる。
位相進め補償部27は、以下の式で表される伝達関数G(s)の特性の位相進み補償要素を適用することができる。
G(s)=(1+Ts)/(1+αTs)・・・(1)
なお、sはラプラス変換の微分演算子を表し、変数Tとαとの間には以下の式(2),(3)で表される関係がある。
最大位相進み周波数 w=1/(T・α1/2)・・・(2)
最大位相進み量 Φ=arctan((α−1)/(2・α1/2)・・・(3)
ここで、wの単位はrad/secであり、Φの単位はdegとしている。位相進め補償手段2dによる進み量は、T,αをパラメータ値として変更することができる。
The phase
The phase
G (s) = (1 + Ts) / (1 + αTs) (1)
Note that s represents a differential operator of Laplace transform, and there is a relationship represented by the following formulas (2) and (3) between the variable T and α.
Maximum phase advance frequency w = 1 / (T · α 1/2 ) (2)
Maximum phase lead Φ = arctan ((α-1) / (2.α 1/2 ) (3)
Here, the unit of w is rad / sec, and the unit of Φ is deg. The advance amount by the phase advance compensation means 2d can be changed using T and α as parameter values.
なお、ばね補償演算部25と摩擦補償演算部26は、それぞれ単独で用いる構成、あるいは両演算部25,26を加算する構成のいずれの構成とすることもできる。また、位相進め補償部27は、ばね補償演算部25又は摩擦補償演算部26の組み合わせに対して、附加する構成とすることも附加しない構成とすることもでき、任意である。
In addition, the spring
次に、本発明に係る制御装置の第2の実施形態について説明する。本実施形態の制御装置30は、図4に示すように、第1の実施形態の非干渉補正器10に代えて速度ゲイン調整器31を備えたものである。図5に示すように、速度ゲイン調整器31は、一対のサーボモータ7a,7bのトルク指令値として、所定周波数の正弦波状の測定用トルク指令値を与えるトルク指令部32と、クランクシャフト2のイナーシャを推定して、速度ゲインを自動調整する適応制御部33a,33bと、を有している。イナーシャの推定は、測定用トルク指令値と、測定用トルク指令が与えられたときに検出された一対のサーボモータ7a,7bの速度フィードバック値とに基づいて計算される。
Next, a second embodiment of the control device according to the present invention will be described. As shown in FIG. 4, the
本実施形態の方法で、速度ゲインを調整するには、以下のようにして行われる。
先ず、クランクシャフト2を円筒研削盤に取り付けた後、位置制御を切って(遮断して)、特定周波数の正弦波状の測定トルクをそれぞれのトルク指令に加える。このときの速度フィードバック値と測定トルクから、所定の応答性(速度帯域)が得られるように、最適な速度ゲインを最急降下法を使って計算する。応答性は負荷イナーシャの大きさに反比例するために、所定の応答性を得るには、速度ゲインの再調整を行う必要があるが、本実施形態の速度ゲインの調整方法では、負荷イナーシャの変化分を予め推定することで、イナーシャの変化分を速度ゲインに反映することができるようになっている。
Adjustment of the speed gain by the method of the present embodiment is performed as follows.
First, after the
最急降下法を使用した速度ゲインの調整方法のアルゴリズムは以下で示されている。
(1)推定誤差の計算
推定誤差Ve(n)=F(n)−2×F(n-1)−F(n-2)-Md(n)×Δ(測定トルク指令)n
但し、測定トルクの正弦波の周波数は速度帯域とする。
(2)推定誤差から制御対象Md=Kt×T/J2の推定
制御対象Md(n)=Md(n-1)+Ka×Ve(n)×Δ(測定トルク指令)n
但し、Kaは適応ゲインとする。
(3)速度比例ゲインk2、速度積分ゲインk1の調整
負荷イナーシャ比J2/J1=(Kt×T/J1)/Md
調整後の比例ゲイン=k2×J2/J1、調整後の積分ゲイン=k1×J2/J1
ここで、初期負荷イナーシャ:J1、推定負荷イナーシャ:J2、トルク定数:Kt、サンプリング:T、速度フィードバック:Fとする。
The algorithm of the speed gain adjustment method using the steepest descent method is shown below.
(1) Estimation error calculation Estimated error Ve (n) = F (n) −2 × F (n−1) −F (n−2) −Md (n) × Δ (measured torque command) n
However, the frequency of the sine wave of the measured torque is the speed band.
(2) From the estimation error, control target Md = Kt × T / J2 estimation control target Md (n) = Md (n−1) + Ka × Ve (n) × Δ (measured torque command) n
However, Ka is an adaptive gain.
(3) Adjustable load inertia ratio of speed proportional gain k2 and speed integral gain k1 J2 / J1 = (Kt × T / J1) / Md
Proportional gain after adjustment = k2 x J2 / J1, integral gain after adjustment = k1 x J2 / J1
Here, initial load inertia: J1, estimated load inertia: J2, torque constant: Kt, sampling: T, speed feedback: F.
このように、一対のサーボモータ7a,7bの速度ゲインが等価になるように自動調整されることで、加減速時のワークのねじれによる一対のサーボモータ7a,7b間での相互干渉を防止することができ、振動の発生を抑制することができる。
In this way, by automatically adjusting the speed gains of the pair of
次に、本発明に係る制御装置の第3の実施形態について説明する。図6に示すように、本実施形態の制御装置40は、第1の実施形態の制御装置1とは異なり、一対のサーボモータ7a,7bに対する位置指令値を補正するための補正データを作成する学習制御器41a,41bをそれぞれ備えたものである。
Next, a third embodiment of the control device according to the present invention will be described. As shown in FIG. 6, unlike the control device 1 of the first embodiment, the
学習制御器41a,41bは、帯域を制限するためのフィルタ手段(図示せず)、補正データを記憶するメモリ手段(図示せず)と、各サーボモータ7a,7bの位相遅れやゲイン低下を補償する動特性補償要素(図示せず)とを備えている。メモリ手段は、サンプリング数に対応するメモリ領域を有しており、多数の補正データを各サンプリング時間に対応するメモリ領域に格納させるものである。
The
メモリ手段に格納された旧い補正データは、所定のサンプリング時間毎(処理毎に)に読み出され、フィルタ処理が行われた後、メモリ手段に更新された新しい補正データとして格納されるようになっている。一方で、メモリ手段から読み出された旧い補正データは、位相遅れ、ゲイン低下の補償が行われた後に、位置指令値に加算される。以下同様にして、位置偏差の補正が繰り返し行われることで、高精度の加工がもたらされるようになっている。 The old correction data stored in the memory means is read every predetermined sampling time (every process), and after being subjected to filter processing, is stored as new correction data updated in the memory means. ing. On the other hand, the old correction data read from the memory means is added to the position command value after compensation for phase delay and gain reduction. In the same manner, correction of the position deviation is repeatedly performed, so that highly accurate machining is brought about.
このように、本実施形態の制御装置40により、一対のサーボモータ7a,7bに対して独立に学習制御を適用することで、ワーク剛性が低い場合や、加工外乱が大きい場合でも、高精度な回転制御が行うことができる。
As described above, the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、第1の実施形態では非干渉制御が行われ、第2の実施形態では速度ゲインの自動調整が行われ、第3の実施形態では学習制御が行われているが、非干渉制御と速度ゲインの自動調整と学習制御の内の少なくとも二つを組合せた制御を行うことも可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of this invention, it can deform | transform and implement variously. For example, non-interference control is performed in the first embodiment, speed gain is automatically adjusted in the second embodiment, and learning control is performed in the third embodiment. It is also possible to perform control combining at least two of automatic gain adjustment and learning control.
1 制御装置
7a,7b サーボモータ
10 非干渉補正器
17 ねじり剛性推定ブロック
18 トルク指定値補正ブロック
31 ゲイン調整器
41a,41b 学習制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記一対の電動機の相互干渉を抑制するための非干渉補正器を備え、
該非干渉補正器が、
前記一対の電動機からそれぞれ検出された位置フィードバック値の差分値と、前記ワークにねじれが生じるように、前記一対の電動機に対して与えられたねじり剛性測定用のトルク指令値とに基づいて前記ワークのねじり剛性を推定する第1の回路要素と、
前記一対の電動機からそれぞれ検出された速度フィードバック値の差分値と、前記第1の回路要素により推定された前記ねじり剛性とに基づいて、前記一対の電動機のトルク指令値を補正するためのトルク指令補正値を推定する第2の回路要素と、
を備えた工作機械用制御装置。 In a machine tool control device that controls a pair of electric motors of a tandem structure that rotationally drives a workpiece held by both ends from both sides,
A non-interference corrector for suppressing mutual interference between the pair of electric motors;
The non-interference corrector
The workpiece based on a difference value between position feedback values detected from the pair of electric motors and a torque command value for measuring torsional rigidity given to the pair of electric motors so that the workpiece is twisted. A first circuit element for estimating the torsional stiffness of
A torque command for correcting a torque command value of the pair of electric motors based on a difference value between speed feedback values detected from the pair of electric motors and the torsional rigidity estimated by the first circuit element. A second circuit element for estimating a correction value;
Machine tool control device.
前記ワークにねじれが生じるように、前記一対の電動機に対してねじり剛性測定用の前記トルク指令値を与えるねじりトルク指令部と、
該ねじりトルク指令部により前記一対の電動機に対して与えられた前記トルク指令値と、前記一対の電動機からそれぞれ検出された位置フィードバック値の差分値に基づいて算出された前記ワークのねじれ角とから前記ワークのねじれ剛性値を推定するねじれ剛性推定手段と、を備え、
前記第2の回路要素は、
前記一対の電動機からそれぞれ検出された速度フィードバック値の差分値を積分した後、前記ねじり剛性値を乗じて、前記工作機械のばね補償成分を算出する第1演算部と、
前記一対の電動機からそれぞれ検出された速度フィードバック値の差分値を定数倍して、前記工作機械の摩擦補償成分を算出する第2演算部と、備えたことを特徴とする請求項1に記載の工作機械用制御装置。 The first circuit element is:
A torsion torque command unit that gives the torque command value for measuring torsional rigidity to the pair of electric motors so that the workpiece is twisted;
From the torque command value given to the pair of electric motors by the torsion torque command unit, and the torsion angle of the workpiece calculated based on the difference value between the position feedback values respectively detected from the pair of electric motors A torsional rigidity estimating means for estimating a torsional rigidity value of the workpiece,
The second circuit element is:
A first arithmetic unit that integrates the differential value of the speed feedback values detected from the pair of electric motors, and then multiplies the torsional stiffness value to calculate a spring compensation component of the machine tool;
2. The second calculation unit which calculates a friction compensation component of the machine tool by multiplying a difference value between speed feedback values respectively detected from the pair of electric motors by a constant, and comprising: Machine tool control device.
該速度ゲイン調整器が、前記一対の電動機のトルク指令値として、所定周波数の正弦波状の測定用トルク指令値を与えるトルク指令部と、
前記測定用トルク指令値と、該測定用トルク指令が与えられたときに検出された前記一対の電動機の速度フィードバック値とから前記ワークのイナーシャを推定して、前記速度ゲインを自動調整する適応制御部と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の工作機械用制御装置。 In order to suppress fluctuations in the rotational driving force of the pair of electric motors, a speed gain adjuster that automatically adjusts the speed gain is provided.
The speed gain adjuster, as a torque command value of the pair of electric motors, a torque command unit for giving a sinusoidal measurement torque command value of a predetermined frequency;
Adaptive control for automatically adjusting the speed gain by estimating the inertia of the workpiece from the torque command value for measurement and the speed feedback value of the pair of motors detected when the torque command for measurement is given. And
The machine tool control device according to claim 1, wherein:
前記一対の電動機の回転駆動力の変動を抑制するために、位置指令値と位置フィードバック値との差分である位置偏差を小さくするための位置補正値を算出する学習制御器を備えたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の工作機械用制御装置。 In a machine tool control device that simultaneously controls a pair of electric motors that rotationally drive a work held by both ends from both sides,
In order to suppress fluctuations in the rotational driving force of the pair of electric motors, a learning controller is provided that calculates a position correction value for reducing a position deviation that is a difference between the position command value and the position feedback value. The machine tool control device according to any one of claims 1 to 3.
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