位置控制装置制造方法及图纸

反映从动体的位置检测值Ｐ１与马达的位置检测值Ｐｍ之间差异的偏移量Ｐｓ被检测到。根据所述偏移量Ｐｓ，位置计算器比例常量Ｋｐ、对所述偏移量Ｐｓ进行输入的一阶滞后电路的时间常量Ｔｐ及对另一个差异进行输入的一阶滞后电路的时间常量Ｔｖ被改变。所述另一个差异是所述从动体的速度检测值Ｖ１与马达的速度检测值Ｖｍ之间的差异。

Position control device

An offset P1 that reflects the difference between the position detection value of the follower and the position detection value of the motor Ps Pm is detected. According to the position offset of Ps, Kp, the constant proportion calculator of the offset Ps first-order input lag circuit time constant of Tp and another difference input first-order lag circuit time constant Tv is changed. The other difference is the difference between the speed detection value V1 of the follower and the speed detection value Vm of the motor.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于机床的进给轴(即包括工作台、鞍座及主轴头的从动体)的位置控制装置，更具体地，本专利技术涉及一种改进的位置控制装置，其根据进给装置的偏移量来执行全封闭控制，用以控制从动体的位置与位置命令值之间的相对关系。
技术介绍
位置控制装置包括设置于机床的可移动部件上的线性刻度尺，用于检测从动体的位置。所述位置控制装置可以根据被检测到的从动体位置与命令值之间的比较来执行全封闭控制，进而反映了进给装置的偏移量。对上述位置控制装置来说，需要减小位置误差。例如，通过提高速度环路增益或位置环路增益，可以抑制瞬态响应中的位置误差。因此，当发生不可预测的负载变化或干扰时，如可移动部件的滑动阻力的突然改变或切削负载的改变时，从动体可以得到精确的控制。然而，驱动装置容易老化劣变，比如部件磨损及松动。在进给轴装置的连续运作过程中，滚珠螺杆的张力降低，而且，由于温度升高，滚珠螺杆发生膨胀。这样，该进给轴装置易受到刚度减小的影响，并且容易导致低频振动。图5展示了传统的全封闭控制系统。线性刻度尺11检测从动体12的位置检测值Pl。减法器2对位置命令值Pc与位置反馈值(即从上述线性刻度尺11发出的检测值Pl)之间的偏差进行运算。速度命令计算区域3根据上述位置偏差计算比例常量Kp，并输出速度命令值Vc。安装于马达10上的位置监测器9对位置检测值Pm进行检测。微分器14对上述位置检测值Pm进行微分运算并输出马达速度检测值Vm。减法器4获得上述速度命令值Vc与马达速度检测值Vm之间的偏差，并将该获得的偏差作为速度偏差而输出。速度偏差比例计算器5根据上述速度偏差及速度环路比例增益Pv而输出速度偏差比例分量。速度偏差积分器6根据上述速度偏差及速度环路积分增益Iv而输出速度偏差积分分量。加法器7对上述速度偏差比例分量与速度偏差积分分量进行相加，并输出扭矩命令值Tc。该扭矩命令值Tc被送入综合滤波及电流控制区8中。为方便描述，现在假定从速度命令值Vc到马达速度检测值Vm之间的传动率为1。在假定模式中，从动体的位置Pl与马达的位置Pm借助弹性系数为Kb的弹簧互相连接起来，所述从动体的重量为M，且该从动体内产生力矩F。图6所示框图展示了图5所示的全封闭控制系统。所述整体控制系统的传递函数可以用下列公式1表达，其中S表示拉普拉斯算子。Pc(S)/Pl(S)＝Kp·Kb/(MS3+FS2+Kb·S+Kp·Kb)------------(公式1)图9展示了当公式1满足Kp＜＜(Kb/M)1/2的条件时，所述整体控制系统的增益特性。近来在多种过滤技术/抑制振动控制及先进的速度环路技术方面的发展使得设置更高的位置及速度环路增益成为可能。然而，驱动装置容易老化劣变，比如部件磨损及松动。在进给轴装置的连续运作过程中，滚珠螺杆的张力降低，而且由于温度升高，滚珠螺杆容易发生膨胀。这样，该进给轴装置易受到刚度减小的影响。图10展示了该情况下用上述公式1表达的整体控制系统的增益特性。由于位置环路增益设置在较高水平，机械共振频率(Kb/M)1/2的增益裕度得到变小。从动体可能导致低频振动。为了克服上述问题，许多传统技术相应出现。图7展示了另一种传统的全封闭控制系统。在该图7中，与图5中相似的元件用相同的标号表示，并且以下不再描述这些元件。图7中的控制系统包括位置检测值计算区域20。该区域20接收从动体位置检测值Pl及马达位置检测值Pm，并输出用下述公式2表达的位置反馈值Pd。在该公式2中，Tp表示一阶滞后电路17的时间常量，而S表示拉普拉斯算子。Pd＝Pm+(Pl-Pm)/(l+Tp·S)---------------------------------(公式2)在该公式2中，(l+Tp·S)表示一阶滞后，而图7中的一阶滞后电路17计算公式2中的第二项。在图11中，点划线表示当公式2满足Tp＞＞(Kb/M)1/2的条件时，图7所示整体控制系统的增益特性。当机械共振频率为(Kb/M)1/2时，可以获得较大的增益裕度。另外，在图11中，实线表示当进给轴装置的刚度劣变时所述整体控制系统的增益特性。因此，图7所示控制系统能够解决前述存在于图5所示的传统技术中的问题(即低频振动)。在图11中，交替出现的长短点划线表示图10所示的增益特性。图8展示了另一种传统的全封闭控制系统，其包括速度检测值计算器25。在图8中，与图5中相似的元件用相同的标号表示，以下不再描述这些元件。微分器21对从动体位置检测值Pl进行微分运算，并输出从动体速度检测值Vl。所述速度检测值计算区域25基于从动体速度检测值Vl及马达速度检测值Vm而输出用下列公式3表达的速度反馈值Vm。在公式3中，Tv表示一阶滞后电路23的时间常量，而S表示拉普拉斯算子。Vd＝Vm+(Vl-Vm)/(l+Tv·S)---------------------------------(公式3)在该公式3中，(l+Tv·S)表示一阶滞后，而图8中的一阶滞后电路23计算公式3中的第二项。在图11中，点划线表示当公式3满足Tv＞＞(Kb/M)1/2的条件时，图8所示整体控制系统的增益特性。当机械共振频率为(Kb/M)1/2时，可以获得较大的增益裕度。另外，在图11中，实线表示当进给轴装置的刚度劣变时所述整体控制系统的增益特性。因此，图8所示控制系统能够解决前述存在于图5所示的传统技术中的问题(即低频振动)。在图7、8所示的传统系统中，由于机械老化劣变的原因，进给轴驱动装置的刚度逐渐劣化。在大规模加工中心中，从动体上可能安装过重的工件。在这种情况下，机械共振频率为(Kb/M)1/2时的增益裕度变小，并且发生低频振动。另外，当进给轴驱动装置的刚性因机械故障而劣化时，发生故障的机床可能还在连续运转。而且，当发生低频振动时，进给轴装置的部件(如轴承)可能损坏。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种位置控制装置，其执行全封闭控制，以便控制由马达驱动的从动体的位置。该装置包括马达位置检测器；用于检测从动体位置的从动体位置检测器；用于计算偏移量的减法器，该偏移量反映了来自马达位置检测器的位置检测值与来自从动体位置检测器的位置检测值之间的差异；及用于根据上述偏移量来改变速度命令计算器的比例常量的偏移检测器。本专利技术的另一个目的是提供一种位置控制装置，其执行全封闭控制，以便控制由马达驱动的从动体的位置。该装置包括马达位置检测器；用于检测从动体位置的从动体位置检测器；用于计算偏移量的减法器，该偏移量反映了来自马达位置检测器的位置检测值与来自从动体位置检测器的位置检测值之间的差异；位置检测值计算器，其将一阶滞后电路的输出与来自马达位置检测器的位置检测值进行相加运算，并输出位置反馈值，所述一阶滞后电路对所述偏移量进行输入；及用于根据上述偏移量来改变所述位置检测值计算器的一阶滞后电路时间常量的偏移检测器。本专利技术的又一个目的是提供一种位置控制装置，其执行全封闭控制，以便控制由马达驱动的从动体的位置。该装置包括马达位置检测器；用于检测从动体位置的从动体位置检测器；用计算偏移量的减法器，该偏移量反映了来自马达位置检测器的位置检测值与来自从动体位置检测器的位置检测值之间的差异；用于将一阶滞后电路的输出与马达速度检测值进行相加并输出速度反馈值的速度检测值计算器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种执行全封闭控制以便控制由马达驱动的从动体位置的位置控制装置，其包括：马达位置检测器；用于检测从动体位置的从动体位置检测器；用于计算偏移量的减法器，该偏移量反映了来自马达位置检测器的位置检测值与来自从动体位置检测器 的位置检测值之间的差异；及用于根据上述偏移量来改变速度命令计算器的比例常量的偏移检测器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柴田知宏，亀山智寿，
申请(专利权)人：欧库马株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]