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JPH0763226B2 - 同期制御装置 - Google Patents

同期制御装置

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Publication number
JPH0763226B2
JPH0763226B2 JP1058563A JP5856389A JPH0763226B2 JP H0763226 B2 JPH0763226 B2 JP H0763226B2 JP 1058563 A JP1058563 A JP 1058563A JP 5856389 A JP5856389 A JP 5856389A JP H0763226 B2 JPH0763226 B2 JP H0763226B2
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JP
Japan
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correction addition
axis
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JP1058563A
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JPH02241392A (ja
Inventor
孝夫 米田
寿宏 米津
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
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Priority to EP19900103971 priority patent/EP0385459A3/en
Priority to US07/487,449 priority patent/US5175680A/en
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Publication of JPH0763226B2 publication Critical patent/JPH0763226B2/ja
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  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は2つの軸の回転位置を電気的に同期させて制御
する同期制御装置に関する。本装置は、たとえば、エン
ジンのクランク軸を研削するピン研削盤において、工作
物たるクランク軸の両軸端部をそれぞれ支承し回転駆動
する2つの主軸の同期制御に適用される。
「従来の技術」 従来、この種のピン研削盤では、工作物を支持する左右
の主軸は同期軸により機械的に連結されて同期回転する
ものであった。
また、機械的には切離された2軸を位置検出器を備えた
サーボモータで駆動し、サーボ技術を用いて電気的に同
期させる装置がある。2つの軸のサーボモータ駆動回路
に原則として同じ指令信号を与えるようにすると共に、
一方の軸(スレーブ軸)の指令信号を2つの軸のずれ量
に対応して補正するようにしたものである。従来のこの
種の同期制御装置は、駆動回路に指令信号を与えるたび
に、その時の同期ずれ量に対応した補正値を計算し、指
令信号に補正を与えるものであった。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、機械的な連結によるものは、ギヤ系等の
伝達損失があり、2つの軸の駆動力が同じように発生せ
ず、また、ギヤ系のバックラッシュ等により完全な同期
制御を行うことができなかった。このため、ピン研削盤
の左右の主軸に用いたような場合に、加工寸法精度,面
性向などの精度に限界があるという問題点があった。ま
た、機械的連結機構を内蔵しなければならないので、機
械本体のテーブル等の剛性が十分高くできないという問
題も生じた。
また、電気的に同期させるものでは、ピン研削盤の左右
の主軸に用いたような場合に、2つのサーボモータが干
渉して不安定になることがあるという問題点があった。
これは、工作物を主軸に固定することにより左右の主軸
が結合され2つのサーボモータが互いに連結されること
になるため、一方のサーボモータの駆動力が他方に加わ
り、互いに干渉してスレーブ軸の補正値が変動し、軸の
ハンチング現象が比較的長時間持続することがあるとい
う問題である。
また、サーボモータ駆動回路への指令信号を補正する補
正値を、その都度検出された2軸の同期ずれ量のみに基
づいて算出した補正値としていると、同期ずれ量を完全
には零にすることが困難であるという問題点があった。
これは、2軸のサーボモータ剛性等の微妙な相違に起因
するものと考えられる。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、同期ずれ量の小さい精度の高い
同期制御を可能とすると共に、安定な動作をする同期制
御装置を提供することにある。
「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図に示す
様に、機械的に独立した2軸をそれぞれ駆動するサーボ
モータ20,21と、前記2軸の位置をそれぞれ検出する位
置検出器22,23と、前記各サーボモータ20,21をそれぞれ
の指令信号に従って駆動する駆動回路42,44と、前記2
軸の一方の軸(マスタ軸)の駆動回路42に与える指令信
号に補正値を加えたものを他方の軸(スレーブ軸)の駆
動回路の指令信号とする補正手段1と、を有する同期制
御装置において、前記2つの位置検出器22,23からの位
置信号のずれ量から前記指令値に加算する補正加算値を
算出する補正加算値演算手段2と、その算出された前記
補正加算値と所定の許容値とを比較し絶対値の小さい方
を最終補正加算値とする補正加算制限手段3と、その最
終補正加算値を前回の補正値に加えて今回の補正値とす
る補正値演算手段4と、前記所定の許容値を設定する許
容値設定手段5と、を備えることを特徴とする同期制御
装置が提供される。
「作用」 上記のように構成された同期制御装置では、同期ずれを
補正する補正値は補正加算値を累算した値になる。最初
の補正値は位置信号のずれ量から算出された補正加算値
そのものである。その第1回の補正により同期ずれ量が
0にならず、同期ずれが残留すれば、その残留した同期
ずれ量から算出された補正加算値が前回の補正値に加算
されて次回の補正値とされる。一回の補正で同期ずれが
解消せず残留することがあるのは、機械のスティフネ
ス,サーボ剛性など種々の要因が考えられる。次々に補
正値が積算されることにより、要因の如何を問わず同期
ずれは零に収束しようとする。なお、補正加算値は正負
いずれの値もとり得るもので、その符号により過大な補
正値を減少させる作用もする。
また、補正加算値の絶対値の最大値が所定許容値内に制
限されるので、補正値の急激な変動を抑制し、同期制御
の安定性を高める。
「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する。
第2図は本発明に係る同期制御装置を備えた円筒研削盤
を示す構成図である。この円筒研削盤はエンジンのクラ
ンク軸を加工するためのピン研削盤であり、クランク軸
のピン部を研削仕上げ加工するのに用いられる。
研削盤のベッド10の前方にはテーブル11が左右方向(Z
軸方向)に摺動可能に設けられ、ベッド10の側面に取付
けられたサーボモータ12により送りねじ13を介して移動
される。テーブル11上には左右に一対の主軸台14,15が
配設されている。各主軸台14,15には、偏心チャック装
置16,17を備えた主軸18,19が軸架され、それぞれサーボ
モータからなる主軸モータ20,21により回転駆動され
る。各主軸モータ20,21には回転エンコーダ22,23が取付
けられ、主軸18,19の回転位置を検出する。工作物Wで
あるエンジンのクランク軸は、軸端のジャーナル部を左
右の主軸18,19の偏心チャック16,17に把持され、研削加
工するピン部を回転中心にして回転駆動される。左側の
主軸18はマスタ軸を、右側の主軸19はスレーブ軸をな
し、右側の主軸モータ21は左側の主軸モータ20の回転に
追従して、あたかも一つの軸の如く回転駆動される。
一方、ベッド10の後方には砥石台25が主軸18の回転軸線
と直交する方向(X軸方向)に移動できるように案内さ
れ、ベッド10後面に固着されたサーボモータ26により送
りねじ27を介して移動されるようになっている。砥石台
25には砥石車Gが主軸18の軸線と平行に軸架されてお
り、砥石駆動用モータ28によって回転駆動される。
また、ベッド10前方の砥石車Gと対向する位置には、レ
スト装置30が設けられている。レスト装置30の接触子31
は砥石車Gに向かう方向(I軸方向)に移動できるよう
にされ、サーボモータ32により前進後退されるようにな
っている。レスト装置30の接触子31は工作物Wの研削面
に押し当てられ、工作物Wの振れを止める。
各軸サーボモータ12,26,32及び左右の主軸モータ20,21
は、各サーボモータ駆動回転41〜45に接続されており、
数値制御装置(NC装置)50からの指令信号に応じて回転
される。
数値制御装置50は、研削盤を制御するためのメインCPU5
1,制御プログラムを記憶したROM52,NCデータ等を記憶す
るRAM53を備え、テープリーダ61,CRTディスプレイ62,キ
ーボード63,操作盤64からの信号がインターフェース54
を介して入力される。数値制御装置50はメインCPU51の
他に、サーボ制御用のドライブCPU56を備え、ドライブC
PU56のRAM57を介してメインCPU51と接続されている。ま
た、ドライブCPU56には主軸18,19の回転位置を検出する
回転エンコーダ22,23からの信号がインターフェース55
を介して入力される。ドライブCPU56はD/A変換回路58を
介して各サーボモータ駆動回路41〜45に指令信号を出力
する。
本実施例では、スレーブ軸(右主軸)19の駆動回路44に
与える指令信号に補正を加える補正手段1、位置信号の
ずれ量から補正加算値を算出する補正加算算出手段2、
補正加算値の最大値を制限する補正加算値制限手段3及
びその補正加算値から今回の補正値を算出する補正値演
算手段4はドライブCPU56の処理として実現される。ま
た、補正加算値の最大値を決める所定の許容値はキーボ
ード63から設定され、メインCPU51によりドライブCPU56
用のRAM57に設定記憶される。ここでは、キーボード63
が許容値設定手段5をなす。
第3図は同期制御を実現するドライブCPU56での処理を
示すフローチャートである。
この同期処理はたとえば10ms毎に繰り返し実行される。
同期制御処理(ステップ100)が開始されると、指令値
が読込まれ(ステップ101)、各位置検出器(回転エン
コーダ)22,23からの位置信号が読込まれる(ステップ1
02)。そして、マスタ軸をなす左主軸18とスレーブ軸を
なす右主軸19のそれぞれの位置偏差が演算される(ステ
ップ103,104)。次に、左主軸18と右主軸19の同期ずれ
量を補正する補正値を演算が行われる(ステップ10
5)。
ステップ106では、指令値に上記演算された補正値を加
え、右主軸モータ21(スレーブ軸)を回転駆動する駆動
回路44に与える指令値が補正される。ステップ106の処
理は補正手段1をなす。そして、ステップ107では、も
との指令値(補正値を加える前の指令値)を左主軸モー
タ20(マスタ軸)の駆動回路42にD/A変換器58を介して
出力し、ステップ108では、補正を加えた指令値を右主
軸モータ21(スレーブ軸)の駆動回路44にD/A変換器58
を介して出力する。上記第3図に示す処理は同期制御に
おいて一般的に行われるものであり、従来のものと変わ
りない。本実施例では、ステップ105における補正値演
算処理に特徴がある。
第4図は補正値演算処理105の詳細を示すフローチャー
トである。この補正値演算処理では、従前の補正値に同
期ずれ量から算出された補正加算値を加えることにより
今回の補正値が演算される。すなわち、前記ステップ10
2で読込んだ位置検出器(回転エンコーダ)22,23からの
位置信号から左主軸18を右主軸19の同期ずれ量が算出さ
れる(ステップ202)。そして、その同期ずれ量に従っ
て補正加算値が算出される(ステップ203)。補正加算
値はたとえば同期ずれ量に所定係数を乗じて算出される
値であり、正負いずれの値をもとり得る。ステップ202
及び203の処理は、補正加算値演算手段2をなす。
ステップ204では、その算出された補正加算値と所定の
許容値との絶対値の大小が比較される。所定の許容値
は、予めキーボード63からメインCPU51によりRAM57に設
定された値であり、補正値の変動の許容最大値を示す値
である。算出された補正加算値が許容値より大であれ
ば、制限を超えているのでステップ205に進み、補正加
算値の値を算出された値ではなく、所定の許容値に置き
換えて最終の補正加算値とする。一方、算出された補正
加算値が所定の許容値より小さければ、何も実行せずス
テップ204からステップ206に進み、その算出された補正
加算値を最終の補正加算値とする。すなわち、ステップ
204,205の処理は、最終補正加算値の値を制限する補正
加算値制限手段3をなす。
ステップ206では、前回の補正値に上記最終の補正加算
値を加え、新たな補正値とする。ステップ206は補正値
演算手段4をなす。このようにして演算された補正値
が、前記第3図に示すスナップ106で用いられ、駆動回
路44に与える指令値が補正され、左右の主軸18,19の同
期がとられる。
第5図(a),(b)は上述の処理による同期ずれ量及
び補正値の変化を示す波形図である。同期ずれ量を補正
する補正値の更新は所定周期毎に行われる。
初め、補正値が0であり同期ずれ量がA0と大きかったと
する。この同期ずれ量A0からステップ203で算出される
最終補正値D0は大きなものになる。しかし、ステップ20
4,205の処理により、最終の補正加算値は許容値L0に制
限され、最終の補正値C0は許容値L0の値になる。この補
正値C0により同期ずれ量はA0からA1に減少する。しか
し、なおその同期ずれ量A1から算出される補正加算値B1
は大であり、許容値L0が2回目の最終補正加算値として
採用され、従前の補正値C0に許容値L0を加えた値が今回
の補正値C1とされる。この補正値C1により同期ずれ量は
A1からA2にさらに減少する。
第3回目の補正では、同期ずれ量A2から算出される補正
加算値B2が許容値L0より小であるため、そのまま最終補
正加算値として採用され、前回の補正値C1に今回の補正
加算値B2を加えたものが今回の補正値C2とされる。すな
わち、C2=C1+B2である。
このようにして、補正加算値B2が積算されて、そのとき
の補正値C2が演算される。たとえば、補正値C2はC2=D0
=(L0+L0+B2)として算出される。補正値C0〜C2には
補正加算値B1,B2が同期ずれが0になるまで次々に積算
されるから、補正値C0〜C2は同期ずれを0にする値に収
束する。補正値C0〜C2が過大であれば負の補正加算値に
より調整される。
この図面に示すような補正値C2を可能とすることによ
り、機械のスティフネス,サーボ剛性などの種々の要因
による同期ずれの残留を解消することが可能になり、同
期精度が向上する。
また、本実施例では、補正値C0〜C2の変動の最大値が許
容値L0内に制限されているから、大きな同期ずれを生じ
ている場合にも補正が徐々に行われ、主軸モータ21に過
大なじょう乱を与えることがない。このため、同期制御
の安定性を高め、主軸モータ20,21のハンチングを防止
し、主軸モータ20,21の損傷、ワークWの損傷を防止す
る。
以上述べた実施例では、ピン研削を行う円筒研削盤の左
右の主軸の同期制御を例に説明したが、本発明が歯車研
削盤,カム研削盤などにおいて砥石と工作物とを同期回
転させて加工を行う、同期制御軸が互いに機械的に結合
されない装置の同期制御にも適用できることは明らかで
ある。
「発明の効果」 本発明は、上記の構成を有し周期制御の補正値として補
正加算値を積算した値を用いるものであるから、同期ず
れの残留を引き起こすサーボ剛性等の種々の要因の存在
にかかわらず、同期ずれ量を極めて小さくすることがで
き、同期精度が向上するという効果がある。また、補正
加算値制限手段により補正値の急激な変動が抑制される
から、同期制御の安定度が向上する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図は発明の構成を示
すブロック図、第2図は円筒研削盤を示す構成図、第3
図及び第4図はドライブCPUでの処理を示すフローチャ
ート、第5図(a),(b)は補正による同期ずれ量及
び補正値の変化を示す波形図である。 1……補正手段、2……補正加算値演算手段、3……補
正加算値制限手段、4……補正値演算手段、18……左主
軸(マスタ軸)、19……右主軸(スレーブ軸)、20,21
……主軸モータ(サーボモータ)、22,23……回転エン
コーダ(位置検出器)、42,44……駆動回路、50……数
値制御装置、56……ドライブCPU、58……D/A変換器、63
……キーボード(許容値設定手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機械的に独立した2軸をそれぞれ駆動する
    サーボモータと、 前記2軸の位置をそれぞれ検出する位置検出器と、 前記各サーボモータをそれぞれの指令信号に従って駆動
    する駆動回路と、 前記2軸の一方の軸(マスタ軸)の駆動回路に与える指
    令信号に補正値を加えたものを他方の軸(スレーブ軸)
    の駆動回路の指令信号とする補正手段と、 を有する同期制御装置において、 前記2つの位置検出器からの位置信号のずれ量から前記
    指令値に加算する補正加算値を算出する補正加算値演算
    手段と、 その算出された前記補正加算値と所定の許容値とを比較
    し絶対値の小さい方を最終補正加算値とする補正加算値
    制限手段と、 その最終補正加算値を前回の補正値に加えて今回の補正
    値とする補正値演算手段と、 前記所定の許容値を設定する許容値設定手段と、 を備えることを特徴とする同期制御装置。
JP1058563A 1989-03-02 1989-03-10 同期制御装置 Expired - Fee Related JPH0763226B2 (ja)

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