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JPS60213456A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

Info

Publication number
JPS60213456A
JPS60213456A JP59067225A JP6722584A JPS60213456A JP S60213456 A JPS60213456 A JP S60213456A JP 59067225 A JP59067225 A JP 59067225A JP 6722584 A JP6722584 A JP 6722584A JP S60213456 A JPS60213456 A JP S60213456A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
feed screw
positioning
controller
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP59067225A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Shiba
柴　和男
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.)
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Holdings Co Ltd, Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Holdings Co Ltd
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Priority to GB08508531A priority patent/GB2157988B/en
Priority to US06/719,218 priority patent/US4669359A/en
Publication of JPS60213456A publication Critical patent/JPS60213456A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-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 programme 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 programme 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
    • G05B19/39—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 programme 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 using a combination of the means covered by at least two of the preceding groups G05B19/21, G05B19/27 and G05B19/33
    • 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
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37275—Laser, interferometer
    • 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
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49271—Air bearing slide, hydraulic, electromagnetic bearing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T82/00—Turning
    • Y10T82/25—Lathe
    • Y10T82/2531—Carriage feed
    • Y10T82/2549—Feedscrews and rods

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  • Human Computer Interaction (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工作機械等に用いられる位置決め装置に関する
ものである。
〔発明の背景〕
工作機械等で用いられる位置決め装置では高速かつ微細
に位置決めを行なう事が要求されている。
特に超精密加工や半導体製造装置においてはサブミクロ
ンの位置決めを必要とするものが多い。
〔従来技術と問題点〕
従来位置決め装置に用いられる位置決め機構としては送
りねじがある。また前記送りねじの駆動にはパルスモー
タ、ＤＣモータが多く用いられている。
送りねじとパルスモータを組み合わせた位置決め装置で
は最小設定単位にパルスモータの最高応答周波数を掛げ
た値が最大送り速度になる。通常最小設定単位を０１μ
ｍとすると送り速度は６Ｑ　Ｑ　ＩＨｚ　／　１１１１
１１位しか上げられない。
またサーボモータと送りねじを組み合わせた位置決め装
置ではモータ駆動回路の速度制御範囲や移動テーブル等
の磨擦により制限を受けるので微細な位置決めと高速の
駆動を両立させるのは難かしい。通常減速機をモータと
送りねじの間に装入し最大送り速度を下げて最小送り量
を得る様にする。しかし減速機はノくツクラッシュを持
つものカーはとんどでクローズトループで制御する場合
に（ま発振の原因となりオープンル−プ制御の場合に（
まテーブルの反転時にバンクラッシュとなる。さらにバ
ンクラッシュの少ない減速機では適当な減速比が得られ
ない事が多い。
さらに油圧プリング−を用いた位置決め装置では使用す
るサーボ弁の定格流量とピストン面積で最大速度が、制
御し得る流量の最小値より最小移動量が決まるので同様
に高速かつ微細な位置決めを行なう事は難かしい。
〔発明の目的〕
本発明は前記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、最速で微細な位置決めが可能な位置決め装置
を提供することにある。
〔発明の構成〕
前記目的を達成するために１本発明は、モータと送りね
じによる位置決めに加えて静圧スラスト軸受の対向した
静圧パッドの圧力を制御することにより送りねじを微小
量移動させることを特徴とするＯ 〔発明の実施例〕 以下１図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の実施例による位置決め装置である。
位置決め対象であるテーブル１０１は装置を支持する本
体１０２に形成された案内面１０６に沿って移動する。
テーブル１０１にはナツト１０４が固定されている♂、
ナツト１０４は静圧ラジアル軸受１０５，１０６及び静
圧スラスト軸受１０７により軸支された送りねじ１０８
に螺合している。
送りねじ１０８はカンプリング１０９によりＤＣモータ
１１０に結合されている。カップリング１０９は送りね
じ１０８が軸方向へ微小量動く事を可能に１−る形式の
ものである。ＤＣモータ１１０はコントローラ１１１の
指令に応じる様モータ駆動装置１１２により制御される
。テーブル１０１の変位はレーザー測長器１１６及びテ
ーブル１０１に固着した反射鏡１１４により測定されコ
ントローラ１１１にフィードバックされろ。サーボアン
プ１１５はコントローラ１１１０指令値を増ｒｊ］Ｌサ
ーボ弁１１６に出力する。サーボ弁１１６はサーボアン
プ１１５の出力に応じた圧力差が静圧スラスト軸受の対
向したポケット１０７ａ、１０７ｂに生じる様に供給圧
力ｐｓを配分する。
次に動作について説明する。コントローラ１１１はテー
ブル１０１の移動指令値に応じた制御信号１−１ｃ、を
モータ駆動装置１１２に出力する。
モータ駆動装置１１２は制御信号１−１（ｌ、に比例し
た回転数になる様にＤＣモータ１１０を駆動する。
ＤＣモータ１１０が回転すると送りねじ１０８も回転し
、送りねじ１０８上に螺合したナツト１０４はテーブル
１０１に固着され、案内面１０３により案内されている
のでテーブル１０１及びナツト１０４は案内面１０６に
沿って移動する。テーブル１０１の移動量はレーザ測長
器１１６により測定されコントローラ１１１にフィード
バンクされる。コントローラ１１１は目標値との差をめ
制御信号Ｈ６，を変化させる。テーブル１０１が目標値
に対しＤＣモータでの最小位置決め量以下になったら制
御信号１−１ｃ、をゼロにしてＤＣモータを止める。
次にコントローラ１１１は目標値とテーブル位置の差を
制御信号１−１　ｃ２としてサーボアンプ１１５に出力
する。（この場合目標値とテーブル位置の差はＤＣモー
タの最小位置決め量以下である。）サーボアンプ１１５
は制御信号Ｉ（ｃ２を増巾しサーボ弁１１７に出力する
。サーボ弁１１７は供給圧力ＰＳをサーボアンプ１１５
の出力に比例した圧力差になる様に静圧スラスト軸受１
０７０対向したポケット１０７ａ、１０７ｂに配分する
。送りねじ１０８は圧力の低いポケット側に移動するの
で、テーブル１０１も送りねじ１０８と同方向に移動す
る。移動量はレーザー測長器１１５で測定されコントロ
ーラ１１１ヘフイードバツクされる。
テーブル１０１が目標値迄移動するとＨＯ２はぼＯとな
り静圧スラスト軸受１０７のポケット１０７ａ、１０７
ｂはテーブル１０１を目標値に保つための圧力差に保た
れる。
以上述べた様にＤＣモータで粗い位置決めを行ない静圧
スラスト軸受への供給圧力を制御する事（すきま制御）
により微小位置決めを行なうので高速で微小な位置決め
を行なう事が出来る。さらにテーブルの位置をフィード
バックしているのでテーブルの送り方向の剛性が増す。
第２図は本発明の他の実施例である。位置決め対象であ
るテーブル２０１は装置を支持する本体２０２に形成さ
れた案内面２０６に沿って移動する。テーブル２０１に
はナツト２０４が固定されている。ナツト２０４は静圧
ラジアル軸受２０５．２０６及び静圧スラスト軸受２０
７により軸支された送りねじ２０８に螺合している。送
りねじ２０８はカンプリング２０９によりＤＣモータ２
１０に軸方向に微小量移動可能に結合されている。ＤＣ
モータ２１０はコントローラ２１１０指令に応じる様に
モータ駆動装置２１２により制御される。ＤＣモータ２
１０の回転角すなわちテーブルの移動量はＤＣモータ２
１０に取り付けられ一体で回転するエンコーダ２１６に
より検出される。サーボアンプ２１４はコントローラ２
１１０指令値と送りねじ２０８のスラスト方向の変位を
測定する変位計２１５の出力の差を増巾しサーボ弁２１
６に出力する。サーボ弁２１６はチーボア　、ンプ２１
４の出力に応じた圧力差が静圧スラスト軸受の対向した
ポケッ）２０７ａ、２０７ｂに生じる様に供給圧力ＰＳ
を配分する。
次に動作について説明する。コントローラ２１１はテー
ブル２０１の移動指令値に応じた制御信号Ｈ（１をモー
タ駆動装置２１２に出力する。
モータ駆動装置２１２は制御信号Ｈｃ１に比例した回転
数になる様ＤＣモータ２１０を駆動する。
ＤＣモータ２１０が回転すると送りねじ２０８も回転し
、送りねじ２０８に螺合したナンド２０４はテーブル２
０１に固着され、案内面２０６により案内されているの
でテーブル２０１及びナツト２０４は案内面２０６に沿
って移動する。テーブル２０１の移動量はエンコーダ２
１６により検出されコントローラ２１１にフィードバッ
クされる。
テーブル２０１が移動指令値に達すると動作が完了する
。
コントローラ２１１は同時にＤＣモータ２１０による最
小移動量すなわちエンコーダ２１６の分解能以下の移動
量を制御信号１−１ｃ２としてサーボアンプ２１４に出
力する。サーボアンプ２１４は制御信号１−１ｃ２と変
位側２１５の出力の差を増巾しサーボ弁２１６に出力す
る。サーボ弁２１６は供給圧力Ｉ）　Ｓをサーボアンプ
２１４の出力に比例した圧力差となる様に静圧スラスト
軸受２０７０対向したポケット２０７ａ、２０７ｂに配
分する。送りねじ２０８は圧力の低いポケット側に移動
するのでテープ）Ｌ／２０１も送りねじ２０８と同方向
に移動する。移動量は変位計２１５により検出されサー
ボアンプ２１４にフィードバックされる。制御信号Ｈｃ
２と変位計２１５の出力が等しくなる様に静圧スラスト
軸受２０７０対向するポケット１０７ａ、１０７ｂの圧
力差が保たれる。同時に位置決めが完了する。
以上の例ではＤＣモータで説明したが、パルスモータや
ＡＣモータとしても全く同じ効果が得られる。
第１図のレザー測長器はガラススケール等リニアスケー
ルを用いても同様の効果が得られる。
また第２図で変位計を省略してコントローラの指令信号
に比例した圧力差を与える事によっても精度的には劣る
が微細な位置決めを行なう事が可能である。
／ 〔発明の効果〕 以上説明した様に、本発明によれば、送りねじとモータ
により高速の位置決めを行ない、送りねじの静圧スラス
ト軸受の対向するポケットへの供給圧力を制御するいわ
ゆる隙間制御を行なう事により微細な位置決めを行なう
ので、高速で微細な位置決めが可能となる。またモータ
と送りねじを用いて微細な位置決めを行なう場合に必要
とされる減速機を省く事も出来る。
【図面の簡単な説明】
第１，２図は本発明の実施例による位置決め装置の説明
図である。 １０１．２０１・・・・・・テーブル、１０６．２０６
・・・・・・案内面、 １０４．２０４・・・・・・ナツト。 １０５．１０６．２０５．２０６・・・・・・静圧ラジ
アル軸受、 １０７．２０７・・・・・・静圧スラスト軸受、１０８
．２０８・・・・・・送りねじ。 １１０．２１０・・・・・・ＤＣモータ、１１１Ｊ２１
１・・・・・・コントローラ。 １１２．２１２・・・・・・モータ駆動装置。 １１５．２１４・・・・・・サーボアンプ、１１６．２
１６・・・・・・サーボ弁、１１６・・・・・・レーザ
測長器。 ２１６・・・・・・エンコーダ、 ２１５・・・・・・変位計。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）送りねじとモータにより位置決め対象を移動し位
    置決めする位置決め装置において、前記送りねじを静圧
    軸受で支持し、前記軸受の内スラスト軸受の対向するポ
    ケットへの供給圧力を差圧的に制御する事により、前記
    送りねじを軸方向に微少量送る事により微細な送りを、
    前記送りねじと前記モータの回転により高速の送りを行
    なう事を特徴とする位置決め装置。
  2. （２）位置決め対象の位置を測定する検出器により位置
    決め対象の位置をフィードバックして、設定された値以
    下になる迄は送りねじとモータにより位置決めを行ない
    、しかる後、目標値と前記検出器による位置が一致する
    様に前記送りねじを微小量スラスト方向に移動する事を
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置決め装置。
  3. （３）　送りねじとモータと前記モータに取り付けられ
    た検出器により設定値以下に位置決めを行ない、前記設
    定値以下は前記送りねじを微小量動かす事を特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の位置決め装置。
JP59067225A 1984-04-04 1984-04-04 位置決め装置 Pending JPS60213456A (ja)

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JP59067225A JPS60213456A (ja) 1984-04-04 1984-04-04 位置決め装置
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