JP3217604B2 - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
- Publication number
- JP3217604B2 JP3217604B2 JP19165594A JP19165594A JP3217604B2 JP 3217604 B2 JP3217604 B2 JP 3217604B2 JP 19165594 A JP19165594 A JP 19165594A JP 19165594 A JP19165594 A JP 19165594A JP 3217604 B2 JP3217604 B2 JP 3217604B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration suppression
- vibration
- detector
- bed
- positioning 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、放電加工機、レーザ
加工機、工作機械等に用いられる位置決め装置に関し、
詳細には機械系の振動を抑制する位置決め装置に関する
ものである。
加工機、工作機械等に用いられる位置決め装置に関し、
詳細には機械系の振動を抑制する位置決め装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】まず、位置決め装置全体系について述べ
る。図３２及び図３３は、例えば「三菱形彫放電加工機
Ｖシリーズ取扱い説明書（機械編）」（ＢＲＮ−４１４
２７、１９９０年三菱電機株式会社発行）の８ページに
記載された従来の位置決め装置の全体の外観図であり、
図３２はその正面図、図３３はその側面図である。図３
２及び図３３において、７３は電極、１はこの電極７３
等の工具を保持するヘッド、２はこのヘッド１を支える
コラム、９は工作物、３はこの工作物９を取り付けるサ
ドル・テーブル、４はこのサドル・テーブル３やコラム
２を支えるベッド、５はベッド４を水平に支持するレベ
リングボルト、６はサドル・テーブル３を駆動するサー
ボモータ、７はこのサーボモータ６に取り付けられた回
転角度検出器、２１はＹ軸方向の位置検出器、２５６は
Ｘ軸サーボモータ、２５７はＸ軸角度検出器、２２１は
Ｘ軸位置検出器、３０６はＺ軸サーボモータ、３０７は
Ｚ軸角度検出器、３１４はＺ軸ボールねじ、３２１はＺ
軸位置検出器、８はサーボモータ６，Ｘ軸サーボモータ
２５６及びＺ軸サーボモータ３０６を制御する数値制御
装置、３４５はこの数値制御装置８の操作盤、３００は
数値制御装置８のディスプレイである。
る。図３２及び図３３は、例えば「三菱形彫放電加工機
Ｖシリーズ取扱い説明書（機械編）」（ＢＲＮ−４１４
２７、１９９０年三菱電機株式会社発行）の８ページに
記載された従来の位置決め装置の全体の外観図であり、
図３２はその正面図、図３３はその側面図である。図３
２及び図３３において、７３は電極、１はこの電極７３
等の工具を保持するヘッド、２はこのヘッド１を支える
コラム、９は工作物、３はこの工作物９を取り付けるサ
ドル・テーブル、４はこのサドル・テーブル３やコラム
２を支えるベッド、５はベッド４を水平に支持するレベ
リングボルト、６はサドル・テーブル３を駆動するサー
ボモータ、７はこのサーボモータ６に取り付けられた回
転角度検出器、２１はＹ軸方向の位置検出器、２５６は
Ｘ軸サーボモータ、２５７はＸ軸角度検出器、２２１は
Ｘ軸位置検出器、３０６はＺ軸サーボモータ、３０７は
Ｚ軸角度検出器、３１４はＺ軸ボールねじ、３２１はＺ
軸位置検出器、８はサーボモータ６，Ｘ軸サーボモータ
２５６及びＺ軸サーボモータ３０６を制御する数値制御
装置、３４５はこの数値制御装置８の操作盤、３００は
数値制御装置８のディスプレイである。
【０００３】次に動作について説明する。電極等の工具
を保持したヘッド１は、ヘッド駆動用のＺ軸サーボモー
タ３０６によって鉛直方向のＺ軸方向に駆動される。工
作物を保持したサドル・テーブル３は、サドル駆動用の
サーボモータ６とテーブル駆動用のＸ軸サーボモータ２
５６によって水平面内のＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動さ
れる。ここで、数値制御装置８は、各角度検出器７，２
５７，３０７及び位置検出器２１，２２１，３２１等の
信号を利用して適切な移動量をサーボモータ６，２５
６，３０６に指令する。制御装置８の指令によって、電
極７３などの工具と工作物の相対位置がＸＹＺに関する
３次元で位置決めされ、工作物９が所望の形状に加工さ
れることになる。このように位置決め装置全体は、ヘッ
ド１、コラム２、サドル・テーブル３、ベッド４、レベ
リングボルト５からなる機械系と、サーボモータ６，２
５６，３０６、回転角度検出器７，２５７，３０７、位
置検出器２１，２２１，３２１、数値制御装置８、操作
盤３４５、ディスプレイ３００からなる電気系とから構
成されている。以下、機械系の構造、電気系の制御方
式、機械系と電気系の整合性を取る方式などに関する従
来技術について述べる。
を保持したヘッド１は、ヘッド駆動用のＺ軸サーボモー
タ３０６によって鉛直方向のＺ軸方向に駆動される。工
作物を保持したサドル・テーブル３は、サドル駆動用の
サーボモータ６とテーブル駆動用のＸ軸サーボモータ２
５６によって水平面内のＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動さ
れる。ここで、数値制御装置８は、各角度検出器７，２
５７，３０７及び位置検出器２１，２２１，３２１等の
信号を利用して適切な移動量をサーボモータ６，２５
６，３０６に指令する。制御装置８の指令によって、電
極７３などの工具と工作物の相対位置がＸＹＺに関する
３次元で位置決めされ、工作物９が所望の形状に加工さ
れることになる。このように位置決め装置全体は、ヘッ
ド１、コラム２、サドル・テーブル３、ベッド４、レベ
リングボルト５からなる機械系と、サーボモータ６，２
５６，３０６、回転角度検出器７，２５７，３０７、位
置検出器２１，２２１，３２１、数値制御装置８、操作
盤３４５、ディスプレイ３００からなる電気系とから構
成されている。以下、機械系の構造、電気系の制御方
式、機械系と電気系の整合性を取る方式などに関する従
来技術について述べる。
【０００４】図３４は、図３２及び図３３に示した従来
の位置決め装置のレベリング部を示す構造図であり、図
３４において、５はベッド４に切られた雌ねじと嵌合す
るレベリングボルト、６５はこのレベリングボルト５と
嵌合するナット、６６はレベリングボルト５を保持する
パッド、６７はこのパッド６６を保持する床である。
の位置決め装置のレベリング部を示す構造図であり、図
３４において、５はベッド４に切られた雌ねじと嵌合す
るレベリングボルト、６５はこのレベリングボルト５と
嵌合するナット、６６はレベリングボルト５を保持する
パッド、６７はこのパッド６６を保持する床である。
【０００５】次に動作について説明する。機械全体を据
え付ける際に、ジャッキなどによりベッド４が予め持ち
上げられる。次いで、パッド６６がおおよそレベリング
ボルト５の下方に位置するように設置される。そして、
徐々にベッド４が下げられると、レベリングボルト５
は、ベッド４から伝わる機械構造体の自重によってパッ
ド６６に押し付けられる。レベリングボルト５の下端は
図中の破線で示したような球面状である。従って、レベ
リングボルト５の下端はパッド６６の図中の破線で示し
たようなすり鉢状のくぼみと線接触する。この接触部分
がレベリングボルト５の軸方向から見たときに円となる
ような位置に、パッド６６は床６７と水平方向に摺動し
て静止する。レベリングボルト５は、その中間部でベッ
ド４とねじ嵌合され、下端でパッドを介して床で保持さ
れる。この結果、床面に対してベッド４は一定の高さに
保持される。
え付ける際に、ジャッキなどによりベッド４が予め持ち
上げられる。次いで、パッド６６がおおよそレベリング
ボルト５の下方に位置するように設置される。そして、
徐々にベッド４が下げられると、レベリングボルト５
は、ベッド４から伝わる機械構造体の自重によってパッ
ド６６に押し付けられる。レベリングボルト５の下端は
図中の破線で示したような球面状である。従って、レベ
リングボルト５の下端はパッド６６の図中の破線で示し
たようなすり鉢状のくぼみと線接触する。この接触部分
がレベリングボルト５の軸方向から見たときに円となる
ような位置に、パッド６６は床６７と水平方向に摺動し
て静止する。レベリングボルト５は、その中間部でベッ
ド４とねじ嵌合され、下端でパッドを介して床で保持さ
れる。この結果、床面に対してベッド４は一定の高さに
保持される。
【０００６】レベリングボルト５は、パッド６６からの
摺動抵抗を受けるものの回転させることができる。レベ
リングボルト５の回転によってベッド４の床６７からの
高さが調整されることになる。ナット６５は、レベリン
グボルト５をベッド４に固定し、レベリングボルト５の
回転を防止する。図３４に示したレベリング部と同様な
機構がベッド４の５箇所（図示せず）に備えられてい
る。そして、床６７の凹凸に対してこれら５箇所のレベ
リングボルト５を調整することによってベッド４並びに
機械構造体全体が水平に設置される。
摺動抵抗を受けるものの回転させることができる。レベ
リングボルト５の回転によってベッド４の床６７からの
高さが調整されることになる。ナット６５は、レベリン
グボルト５をベッド４に固定し、レベリングボルト５の
回転を防止する。図３４に示したレベリング部と同様な
機構がベッド４の５箇所（図示せず）に備えられてい
る。そして、床６７の凹凸に対してこれら５箇所のレベ
リングボルト５を調整することによってベッド４並びに
機械構造体全体が水平に設置される。
【０００７】図３５は、例えば「数値制御装置、ＭＥＬ
ＤＡＳ、ＡＣサーボ、ＭＲ−Ｓ１０シリーズ」の保守説
明書（ＢＮＰ−Ａ２９３８Ｂ、１９８９年 三菱電機株
式会社発行）のＩ−２ページに示された位置決め装置の
システム構成図であり、図３５において、１７はサーボ
増幅器、６はサーボ増幅器１７によって駆動されるサー
ボモータ、７はサーボモータ６の軸に接続された回転角
度検出器、１８はサーボモータ６の軸端に接続されたカ
ップリングである。また、１９はこのカップリング１８
を介してサーボモータ６の軸に接続されたボールねじ、
２０はこのボールねじで駆動されるサドル・テーブル３
やヘッド１に相当する機械可動部、２１はこの機械可動
部２０に設置された位置検出器である。
ＤＡＳ、ＡＣサーボ、ＭＲ−Ｓ１０シリーズ」の保守説
明書（ＢＮＰ−Ａ２９３８Ｂ、１９８９年 三菱電機株
式会社発行）のＩ−２ページに示された位置決め装置の
システム構成図であり、図３５において、１７はサーボ
増幅器、６はサーボ増幅器１７によって駆動されるサー
ボモータ、７はサーボモータ６の軸に接続された回転角
度検出器、１８はサーボモータ６の軸端に接続されたカ
ップリングである。また、１９はこのカップリング１８
を介してサーボモータ６の軸に接続されたボールねじ、
２０はこのボールねじで駆動されるサドル・テーブル３
やヘッド１に相当する機械可動部、２１はこの機械可動
部２０に設置された位置検出器である。
【０００８】図３６は、「数値制御装置、ＭＥＬＤＡ
Ｓ、ＡＣサーボ、ＭＲ−Ｓ１０シリーズ」の仕様説明書
（ＢＮＰ−Ｂ３６１５Ｂ、１９８９年 三菱電機株式会
社発行）のIII −５７ページからIII −５８に示された
制御パラメータに基づく制御系のブロック線図の一例で
ある。図３６において、２２は位置指令信号、２３は位
置フィードバックゲイン乗算器、２４は速度指令信号、
２５は速度フィードバックゲイン乗算器、２６は位相遅
れ補償器、２７は位相進み補償器、２８はトルク指令信
号、２９はこのトルク指令をモータ軸の回転速度に伝達
する電流制御系とサーボモータ、３０はモータ軸の回転
速度検出信号、３１はモータ軸の回転速度を機械可動部
位置に伝達する機械系、３２は機械可動部の検出位置を
示す検出位置信号、３３，３４は比較器である。
Ｓ、ＡＣサーボ、ＭＲ−Ｓ１０シリーズ」の仕様説明書
（ＢＮＰ−Ｂ３６１５Ｂ、１９８９年 三菱電機株式会
社発行）のIII −５７ページからIII −５８に示された
制御パラメータに基づく制御系のブロック線図の一例で
ある。図３６において、２２は位置指令信号、２３は位
置フィードバックゲイン乗算器、２４は速度指令信号、
２５は速度フィードバックゲイン乗算器、２６は位相遅
れ補償器、２７は位相進み補償器、２８はトルク指令信
号、２９はこのトルク指令をモータ軸の回転速度に伝達
する電流制御系とサーボモータ、３０はモータ軸の回転
速度検出信号、３１はモータ軸の回転速度を機械可動部
位置に伝達する機械系、３２は機械可動部の検出位置を
示す検出位置信号、３３，３４は比較器である。
【０００９】次に動作について説明する。まず、サーボ
増幅器１７は、サーボモータ６を駆動し、同時に、回転
角度検出器７及び位置検出器２１からの各検出信号を受
けて所望の位置制御を行なう。また、このサーボモータ
６の軸の回転により、カップリング１８を介してボール
ねじ１９が回転し、機械可動部２０は直進移動する。
増幅器１７は、サーボモータ６を駆動し、同時に、回転
角度検出器７及び位置検出器２１からの各検出信号を受
けて所望の位置制御を行なう。また、このサーボモータ
６の軸の回転により、カップリング１８を介してボール
ねじ１９が回転し、機械可動部２０は直進移動する。
【００１０】このときの制御動作を図３６を参照してさ
らに詳しく述べる。比較器３３は、位置指令信号２２と
検出位置信号３２との差を取る。位置フィードバックゲ
イン乗算器２３は、その差に対してＫp 倍の比例増幅を
行い、速度指令信号２４を得る。比較器３４は、速度指
令信号２４とモータ軸の回転速度検出信号３０との差を
取り、速度フィードバックゲイン乗算器２５は、その差
に対してＫv 倍の比例増幅を行う。この増幅信号の低周
波域は、位相遅れ補償器２６と位相進み補償器２７とに
よってさらに増幅されトルク指令信号２８となる。
らに詳しく述べる。比較器３３は、位置指令信号２２と
検出位置信号３２との差を取る。位置フィードバックゲ
イン乗算器２３は、その差に対してＫp 倍の比例増幅を
行い、速度指令信号２４を得る。比較器３４は、速度指
令信号２４とモータ軸の回転速度検出信号３０との差を
取り、速度フィードバックゲイン乗算器２５は、その差
に対してＫv 倍の比例増幅を行う。この増幅信号の低周
波域は、位相遅れ補償器２６と位相進み補償器２７とに
よってさらに増幅されトルク指令信号２８となる。
【００１１】トルク指令信号２８は、サーボ増幅器内の
電流制御系でモータ巻線電流に変換される。モータ巻線
電流は、サーボモータ６によってトルクとなってモータ
軸を回転させる。回転角度検出器７は、回転速度検出信
号３０を検出する。モータ軸の回転はボールねじ１９な
どを介して機械可動部２０の直進運動となり、位置検出
器２１は、機械可動部の位置を検出し、検出位置信号３
２を得る。
電流制御系でモータ巻線電流に変換される。モータ巻線
電流は、サーボモータ６によってトルクとなってモータ
軸を回転させる。回転角度検出器７は、回転速度検出信
号３０を検出する。モータ軸の回転はボールねじ１９な
どを介して機械可動部２０の直進運動となり、位置検出
器２１は、機械可動部の位置を検出し、検出位置信号３
２を得る。
【００１２】このような位置決め制御系の周波数伝達特
性を模式的に示すと図３７に示すようになる。図３７は
機械可動部２０の検出位置信号３２から比較器３３への
フィードバックループを切った場合のいわゆる開ループ
伝達特性を示し、入力を位置指令信号２２、出力を機械
可動部２０の検出位置信号３２としている。横軸の周波
数は開ループ伝達特性のゲインが１すなわち０ｄＢとな
る交差周波数で正規化した無次元周波数である。
性を模式的に示すと図３７に示すようになる。図３７は
機械可動部２０の検出位置信号３２から比較器３３への
フィードバックループを切った場合のいわゆる開ループ
伝達特性を示し、入力を位置指令信号２２、出力を機械
可動部２０の検出位置信号３２としている。横軸の周波
数は開ループ伝達特性のゲインが１すなわち０ｄＢとな
る交差周波数で正規化した無次元周波数である。
【００１３】位置制御系の速応性や外乱抑制効果を高め
るには、位置フィードバックゲインＫp を大きくすれば
よい。しかし、位置フィードバックゲインＫp を大きく
すると、同時に交差周波数が高くなって機械共振周波数
に近接することになる。例えば、図３７に示す例では、
無次元周波数ｆが２付近に機械共振Ｒ１が、５付近に機
械共振Ｒ２があるため、位相が−１８０度を下回る周波
数におけるゲイン余裕を見ると−４ｄＢとなっており、
制御系が不安定であることがわかる。従って、この位置
決め制御系を安定にするには、位置フィードバックゲイ
ンＫp を４ｄＢ分すなわち０．６３倍に下げなければな
らないことになる。
るには、位置フィードバックゲインＫp を大きくすれば
よい。しかし、位置フィードバックゲインＫp を大きく
すると、同時に交差周波数が高くなって機械共振周波数
に近接することになる。例えば、図３７に示す例では、
無次元周波数ｆが２付近に機械共振Ｒ１が、５付近に機
械共振Ｒ２があるため、位相が−１８０度を下回る周波
数におけるゲイン余裕を見ると−４ｄＢとなっており、
制御系が不安定であることがわかる。従って、この位置
決め制御系を安定にするには、位置フィードバックゲイ
ンＫp を４ｄＢ分すなわち０．６３倍に下げなければな
らないことになる。
【００１４】図３８は、例えば特開昭５５−３４７１６
号公報に示された位置決め装置を示すブロック線図であ
る。図３８において、３５はサーボモータ６の軸に取り
付けられた回転速度検出器、３６は機械可動部２０に取
り付けられた速度検出器、３７は回転速度検出器３５の
出力信号と速度検出器３６の出力信号を比較する比較
器、３８はこの比較器３７の出力を比例増幅する増幅
器、３９はこの増幅器３８の出力とトルク指令２８を比
較する比較器である。なお、このほかの図３２、図３
３、図３５及び図３６に示したものと同一構成部分には
同一符号を付して、その重複する説明を省略する。
号公報に示された位置決め装置を示すブロック線図であ
る。図３８において、３５はサーボモータ６の軸に取り
付けられた回転速度検出器、３６は機械可動部２０に取
り付けられた速度検出器、３７は回転速度検出器３５の
出力信号と速度検出器３６の出力信号を比較する比較
器、３８はこの比較器３７の出力を比例増幅する増幅
器、３９はこの増幅器３８の出力とトルク指令２８を比
較する比較器である。なお、このほかの図３２、図３
３、図３５及び図３６に示したものと同一構成部分には
同一符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１５】次に図３８に示した振動抑制制御方式の動
作について説明する。位置決めの基本動作は、図３６に
示した制御系の制御動作と同様である。すなわち、制御
装置８Ａで生成された位置指令信号２２をもとに、回転
角度検出器７で検出されたモータ軸の回転角度及び回転
速度検出器３５で検出されたモータ軸の回転速度のフィ
ードバックによって機械可動部２０を所望の位置に移動
させる。このとき、図３７によって説明した機械共振に
よる制御系の不安定化を抑制するため、この従来例では
以下の振動抑制制御方式を提案している。
作について説明する。位置決めの基本動作は、図３６に
示した制御系の制御動作と同様である。すなわち、制御
装置８Ａで生成された位置指令信号２２をもとに、回転
角度検出器７で検出されたモータ軸の回転角度及び回転
速度検出器３５で検出されたモータ軸の回転速度のフィ
ードバックによって機械可動部２０を所望の位置に移動
させる。このとき、図３７によって説明した機械共振に
よる制御系の不安定化を抑制するため、この従来例では
以下の振動抑制制御方式を提案している。
【００１６】すなわち、機械可動部２０の速度が速度検
出器３６で検出され、モータ軸の回転速度が回転速度検
出器３５で検出される。これら両者の差が比較器３７で
求められる。そして、その差が増幅器３８で増幅された
信号が、比較器３９によって比較器３４の出力から減算
される。このようにして、位置フィードバックゲイン乗
算器２３や速度フィードバックゲイン乗算器２５の増幅
率を上げた場合に励起される機械系の振動に対処してい
る。
出器３６で検出され、モータ軸の回転速度が回転速度検
出器３５で検出される。これら両者の差が比較器３７で
求められる。そして、その差が増幅器３８で増幅された
信号が、比較器３９によって比較器３４の出力から減算
される。このようにして、位置フィードバックゲイン乗
算器２３や速度フィードバックゲイン乗算器２５の増幅
率を上げた場合に励起される機械系の振動に対処してい
る。
【００１７】図３９は、特開平２−１５８８０２号公報
に示された位置決め装置を示すブロック線図である。図
３９において、４０は位置と速度のサーボ制御を行なう
基本制御部、４１は制御対象の機構系、４２は機構系の
振動特性を補償する振動抑制制御器である。なお、この
ほかの図３６に示したものと同一の構成部分には同一符
号を付して、その重複する説明を省略する。
に示された位置決め装置を示すブロック線図である。図
３９において、４０は位置と速度のサーボ制御を行なう
基本制御部、４１は制御対象の機構系、４２は機構系の
振動特性を補償する振動抑制制御器である。なお、この
ほかの図３６に示したものと同一の構成部分には同一符
号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１８】次に動作について説明する。機構系４１を
位置決めするための基本動作は、図３６、図３８に示し
たものの動作と同様である。すなわち、位置フィードバ
ックゲイン乗算器２３は、位置指令信号２２から機構系
の検出位置信号３２を差し引いたものに位置フィードバ
ックゲインＫp を掛けて速度指令信号２４を得る。そし
て、速度フィードバックゲイン乗算器２５は、速度指令
信号２４から機構系の検出位置信号３２の微分を差し引
いたものに速度フィードバックゲインＫv を掛けて機構
系へのトルク指令信号２８を得る。
位置決めするための基本動作は、図３６、図３８に示し
たものの動作と同様である。すなわち、位置フィードバ
ックゲイン乗算器２３は、位置指令信号２２から機構系
の検出位置信号３２を差し引いたものに位置フィードバ
ックゲインＫp を掛けて速度指令信号２４を得る。そし
て、速度フィードバックゲイン乗算器２５は、速度指令
信号２４から機構系の検出位置信号３２の微分を差し引
いたものに速度フィードバックゲインＫv を掛けて機構
系へのトルク指令信号２８を得る。
【００１９】この位置決め装置の特徴は以下の振動抑制
制御動作にある。機構系４１へのトルク指令信号２８は
振動抑制制御器４２の入力となる。振動抑制制御器４２
の伝達関数における分母の２次の項と０次の項の係数と
して機構系４１のモード質量、モード剛性の値がそれぞ
れ使用される。伝達関数における分子の係数は、機構系
４１の固有モード成分を考慮して決定され、機構系４１
の振動特性を調整するものである。
制御動作にある。機構系４１へのトルク指令信号２８は
振動抑制制御器４２の入力となる。振動抑制制御器４２
の伝達関数における分母の２次の項と０次の項の係数と
して機構系４１のモード質量、モード剛性の値がそれぞ
れ使用される。伝達関数における分子の係数は、機構系
４１の固有モード成分を考慮して決定され、機構系４１
の振動特性を調整するものである。
【００２０】図４０は、特開平２−１０４４８９号公報
に示された位置決め装置を示す全体斜視図であり、図４
１はその位置決め装置の伝送ミラー系の構成図である。
これらの図において、４３はレーザ発振器、４４は複数
のベンドミラー４７を有し、レーザ発振器４３から発振
されたレーザビーム４６を伝送する伝送ミラー系、４５
はベンドミラー４７によって伝送されたレーザビーム４
６を集光させる集光レンズ（図示せず）を有する加工ヘ
ッド、１Ａはベンドミラー４７の大部分及び加工ヘッド
４５を備え、サーボモータ６及びボールねじ１９を有す
るＹ駆動部によってＹ方向に往復移動するＺ軸移動部、
３Ａは工作物９を着脱可能に保持して上記Ｙ駆動部と同
様にサーボモータ及びボールねじ（ともに図示せず）を
有するＸ駆動部によってＸ方向に往復移動するテーブ
ル、４８ａはレーザ発振器４３に最も近いベンドミラー
４７に装着された振動検出器、４８ｂはＺ軸駆動部１Ａ
に組み込まれているレーザ発振器４３から２番目以降の
ベンドミラー４７に装着された振動検出器であり、振動
検出器４８ａ，４８ｂはベンドミラー４７の反射面に対
するＸ、Ｙ方向の振動をそれぞれ検出するために２個が
１組として構成されている。
に示された位置決め装置を示す全体斜視図であり、図４
１はその位置決め装置の伝送ミラー系の構成図である。
これらの図において、４３はレーザ発振器、４４は複数
のベンドミラー４７を有し、レーザ発振器４３から発振
されたレーザビーム４６を伝送する伝送ミラー系、４５
はベンドミラー４７によって伝送されたレーザビーム４
６を集光させる集光レンズ（図示せず）を有する加工ヘ
ッド、１Ａはベンドミラー４７の大部分及び加工ヘッド
４５を備え、サーボモータ６及びボールねじ１９を有す
るＹ駆動部によってＹ方向に往復移動するＺ軸移動部、
３Ａは工作物９を着脱可能に保持して上記Ｙ駆動部と同
様にサーボモータ及びボールねじ（ともに図示せず）を
有するＸ駆動部によってＸ方向に往復移動するテーブ
ル、４８ａはレーザ発振器４３に最も近いベンドミラー
４７に装着された振動検出器、４８ｂはＺ軸駆動部１Ａ
に組み込まれているレーザ発振器４３から２番目以降の
ベンドミラー４７に装着された振動検出器であり、振動
検出器４８ａ，４８ｂはベンドミラー４７の反射面に対
するＸ、Ｙ方向の振動をそれぞれ検出するために２個が
１組として構成されている。
【００２１】また、４８ｃは水平な集光レンズ４９を有
する加工ヘッド４５の互いに直交する面に装着され、集
光レンズ４９の平面に対するＸ，Ｙ方向の振動をそれぞ
れ検出するための振動検出器、４８ｄはテーブル３Ａの
互いに直交する水平面に装着され、テーブル３Ａの水平
な上面に対するＸ，Ｙ方向の振動を検出するための振動
検出器である。振動検出器４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４
８ｄは加速度計から構成され、これらからの検出信号は
数値制御装置８に取り込まれる。
する加工ヘッド４５の互いに直交する面に装着され、集
光レンズ４９の平面に対するＸ，Ｙ方向の振動をそれぞ
れ検出するための振動検出器、４８ｄはテーブル３Ａの
互いに直交する水平面に装着され、テーブル３Ａの水平
な上面に対するＸ，Ｙ方向の振動を検出するための振動
検出器である。振動検出器４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４
８ｄは加速度計から構成され、これらからの検出信号は
数値制御装置８に取り込まれる。
【００２２】次に動作について説明する。数値制御装置
８は、Ｘ駆動部及びＹ駆動部を駆動する指令を出し、テ
ーブル３Ａ及びＺ軸移動部１ＡをＸ，Ｙ方向に任意距離
移動させる。また、レーザ発振器４３に発振指令を与え
る。レーザ発振器４３からのレーザビーム４６は、伝送
ミラー系４４のベンドミラー４７によって反射される。
反射光は、加工ヘッド４５に装着された集光レンズ４９
に伝送される。集光レンズ４９がテーブル３Ａ上に保持
された工作物９に集光することで、工作物９が所望の形
状にレーザ加工される。ベンドミラー４７に装着された
振動検出器４８ａ，４８ｂ、加工ヘッド４５に装着され
た振動検出器４８ｃ、テーブル３Ａに装着された振動検
出器４８ｄからの各検出信号は数値制御装置８に取り込
まれる。各検出信号は、数値制御装置８の１回の積分で
速度に変換され指令信号から差し引かれる。そして、検
出信号が考慮された指令信号がサーボモータ６に出力さ
れる。このようにして、レーザビーム４６及びテーブル
３Ａの振動を抑制する。
８は、Ｘ駆動部及びＹ駆動部を駆動する指令を出し、テ
ーブル３Ａ及びＺ軸移動部１ＡをＸ，Ｙ方向に任意距離
移動させる。また、レーザ発振器４３に発振指令を与え
る。レーザ発振器４３からのレーザビーム４６は、伝送
ミラー系４４のベンドミラー４７によって反射される。
反射光は、加工ヘッド４５に装着された集光レンズ４９
に伝送される。集光レンズ４９がテーブル３Ａ上に保持
された工作物９に集光することで、工作物９が所望の形
状にレーザ加工される。ベンドミラー４７に装着された
振動検出器４８ａ，４８ｂ、加工ヘッド４５に装着され
た振動検出器４８ｃ、テーブル３Ａに装着された振動検
出器４８ｄからの各検出信号は数値制御装置８に取り込
まれる。各検出信号は、数値制御装置８の１回の積分で
速度に変換され指令信号から差し引かれる。そして、検
出信号が考慮された指令信号がサーボモータ６に出力さ
れる。このようにして、レーザビーム４６及びテーブル
３Ａの振動を抑制する。
【００２３】図４２は、特開平１−２９６３０１号公報
に示された位置決め装置の制御方式を示すブロック線図
であり、図４３はその運動解析モデルである。図４２に
おいて、５０はトルク指令信号２８とモータ軸の回転速
度検出信号３０を入力として状態量を推定するオブザー
バ、５１，５２，５３はオブザーバで推定された推定値
Ｘ１ｅ，Ｘ２ｅ，Ｘ３ｅにゲインを掛ける増幅器であ
る。
に示された位置決め装置の制御方式を示すブロック線図
であり、図４３はその運動解析モデルである。図４２に
おいて、５０はトルク指令信号２８とモータ軸の回転速
度検出信号３０を入力として状態量を推定するオブザー
バ、５１，５２，５３はオブザーバで推定された推定値
Ｘ１ｅ，Ｘ２ｅ，Ｘ３ｅにゲインを掛ける増幅器であ
る。
【００２４】また、図４３において、５４はサーボモー
タのロータ、５５は産業用ロボットのアームであり、各
々、慣性をモデル化したものであり。５６，５７はロー
タ５４とアーム５５を接続するばねとダッシュポット
で、ロータ５４とアーム５５の間に介在する減速機５８
をモデル化したものである。なお、このほかの図３９に
示したものと同一の構成部分には同一符号を付して、そ
の重複する説明を省略する。
タのロータ、５５は産業用ロボットのアームであり、各
々、慣性をモデル化したものであり。５６，５７はロー
タ５４とアーム５５を接続するばねとダッシュポット
で、ロータ５４とアーム５５の間に介在する減速機５８
をモデル化したものである。なお、このほかの図３９に
示したものと同一の構成部分には同一符号を付して、そ
の重複する説明を省略する。
【００２５】次に動作について説明する。制御対象２９
を位置決めする基本動作は、図３６、図３８に示したも
のの動作と同様である。すなわち、位置フィードバック
ゲイン乗算器２３は、位置指令信号２２からロータの検
出位置を示す検出位置信号３２を差し引いたものに位置
フィードバックゲインＫp を掛けて速度指令信号２４を
得る。速度フィードバックゲイン乗算器２５は、速度指
令信号２４とロータの回転速度検出信号３０との差に速
度フィードバックゲインを掛けてトルク指令信号２８を
得る。オブザーバ５０は、図４６に示した運動解析モデ
ルに基づいてロータ５４の速度の推定値Ｘ１ｅ、ロータ
５４とアーム５５との速度差推定値Ｘ２ｅ、及びロータ
５４とアーム５５との変位差の推定値Ｘ３ｅを算出す
る。また、摩擦などの外乱トルクをその時間微分が零と
してモデル化して、この外乱トルクの推定値Ｘ４ｅを算
出する。推定値Ｘ１ｅ，Ｘ２ｅ，Ｘ３ｅは増幅器５１，
５２，５３によりゲインＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 が掛けられて
トルク指令信号２８から減算される。推定値Ｘ２ｅ，Ｘ
３ｅのフィードバックは、減速機５８に起因する１個の
機械共振系に対して減衰と剛性が増すように作用させよ
うとするものである。
を位置決めする基本動作は、図３６、図３８に示したも
のの動作と同様である。すなわち、位置フィードバック
ゲイン乗算器２３は、位置指令信号２２からロータの検
出位置を示す検出位置信号３２を差し引いたものに位置
フィードバックゲインＫp を掛けて速度指令信号２４を
得る。速度フィードバックゲイン乗算器２５は、速度指
令信号２４とロータの回転速度検出信号３０との差に速
度フィードバックゲインを掛けてトルク指令信号２８を
得る。オブザーバ５０は、図４６に示した運動解析モデ
ルに基づいてロータ５４の速度の推定値Ｘ１ｅ、ロータ
５４とアーム５５との速度差推定値Ｘ２ｅ、及びロータ
５４とアーム５５との変位差の推定値Ｘ３ｅを算出す
る。また、摩擦などの外乱トルクをその時間微分が零と
してモデル化して、この外乱トルクの推定値Ｘ４ｅを算
出する。推定値Ｘ１ｅ，Ｘ２ｅ，Ｘ３ｅは増幅器５１，
５２，５３によりゲインＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 が掛けられて
トルク指令信号２８から減算される。推定値Ｘ２ｅ，Ｘ
３ｅのフィードバックは、減速機５８に起因する１個の
機械共振系に対して減衰と剛性が増すように作用させよ
うとするものである。
【００２６】図４４は、例えば精密工学会誌５７巻９
号、平成３年９月発行、１６４７ページに示された従来
の位置決め装置の動特性測定法を示すブロック線図であ
り、図４４において、２４Ａはサーボモータ６に駆動電
流を与える制御系、５９は機械可動部２０に取り付けら
れた加速度計、６０は加速度計信号を電圧に変換するチ
ャージアンプ、６２はモータの電流モニタ、６１はこの
電流モニタの信号とチャージアンプ６０の出力を取り込
むＦＦＴアナライザである。なお、このほかの図３５及
び図３６に示したものと同一の部分には同一符号を付し
て、その重複する説明を省略している。
号、平成３年９月発行、１６４７ページに示された従来
の位置決め装置の動特性測定法を示すブロック線図であ
り、図４４において、２４Ａはサーボモータ６に駆動電
流を与える制御系、５９は機械可動部２０に取り付けら
れた加速度計、６０は加速度計信号を電圧に変換するチ
ャージアンプ、６２はモータの電流モニタ、６１はこの
電流モニタの信号とチャージアンプ６０の出力を取り込
むＦＦＴアナライザである。なお、このほかの図３５及
び図３６に示したものと同一の部分には同一符号を付し
て、その重複する説明を省略している。
【００２７】次に動作について説明する。制御系２４Ａ
の制御によってサーボモータ６のモータ軸が回転し、ボ
ールねじ１９を介して機械可動部２０が直進する基本動
作は図３９に示したものと同様である。このとき、制御
系２４Ａは、機械可動部２０が急停止するように駆動電
流を設定して、サーボモータ６によってインパルス的な
加振力を発生させる。この加振力で発生した振動は、加
速度計５９で検出され、チャージアンプ６０を介してＦ
ＦＴアナライザ６１に取り込まれる。同時に、電流モニ
タ６２によって検出されたサーボモータの駆動電流はＦ
ＦＴアナライザ６１に取り込まれ、駆動電流から加速度
までの伝達関数がＦＦＴアナライザ６１によって解析さ
れ、その結果がプロッタ６３に出力される。
の制御によってサーボモータ６のモータ軸が回転し、ボ
ールねじ１９を介して機械可動部２０が直進する基本動
作は図３９に示したものと同様である。このとき、制御
系２４Ａは、機械可動部２０が急停止するように駆動電
流を設定して、サーボモータ６によってインパルス的な
加振力を発生させる。この加振力で発生した振動は、加
速度計５９で検出され、チャージアンプ６０を介してＦ
ＦＴアナライザ６１に取り込まれる。同時に、電流モニ
タ６２によって検出されたサーボモータの駆動電流はＦ
ＦＴアナライザ６１に取り込まれ、駆動電流から加速度
までの伝達関数がＦＦＴアナライザ６１によって解析さ
れ、その結果がプロッタ６３に出力される。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】従来の位置決め装置は
以上のように構成されていたので、図３２及び図３３に
示す従来の位置決め装置のレベリング部が、床６７に対
する支持剛性が調整できず、床６７の性状によって機械
の据え付け剛性が影響されてしまうという問題点があっ
た。また、床６７を介して伝わる他の機械からの振動外
乱の軽減調整が困難であるなどの問題点があった。
以上のように構成されていたので、図３２及び図３３に
示す従来の位置決め装置のレベリング部が、床６７に対
する支持剛性が調整できず、床６７の性状によって機械
の据え付け剛性が影響されてしまうという問題点があっ
た。また、床６７を介して伝わる他の機械からの振動外
乱の軽減調整が困難であるなどの問題点があった。
【００２９】また、図３５に示す従来の位置決め装置
は、位置制御系の交差周波数に接近した周波数の機械共
振による位相遅れに対して、位相特性を改善する手段を
持たない。そのために、位置フィードバックゲインＫp
を大きくすると機械共振で制御系が不安定となる。よっ
て、位置フィードバックゲインＫp は機械共振の周波数
で制限され、位置決め制御系の速応性や外乱抑制性能が
低下するなどの問題点があった。
は、位置制御系の交差周波数に接近した周波数の機械共
振による位相遅れに対して、位相特性を改善する手段を
持たない。そのために、位置フィードバックゲインＫp
を大きくすると機械共振で制御系が不安定となる。よっ
て、位置フィードバックゲインＫp は機械共振の周波数
で制限され、位置決め制御系の速応性や外乱抑制性能が
低下するなどの問題点があった。
【００３０】図３８に示す従来の位置決め装置は、振動
抑制系の増幅率を増幅器３８によって１つだけ設定する
ために、位置決めに影響する機械共振が２個以上あると
きに、両方同時に振動抑制することが困難である。ま
た、機械共振の周波数が位置制御帯域の約２倍以内に接
近しているとき、増幅器３８の出力から機械共振までの
位相遅れが小さくなって、減衰として作用しなくなるた
め振動が抑制できないなどの問題点があった。
抑制系の増幅率を増幅器３８によって１つだけ設定する
ために、位置決めに影響する機械共振が２個以上あると
きに、両方同時に振動抑制することが困難である。ま
た、機械共振の周波数が位置制御帯域の約２倍以内に接
近しているとき、増幅器３８の出力から機械共振までの
位相遅れが小さくなって、減衰として作用しなくなるた
め振動が抑制できないなどの問題点があった。
【００３１】図３９に示す従来の位置決め装置は、モー
ドパラメータを利用しようとしているものの、振動抑制
制御器４２の伝達関数の分母が２次の項と０次の項のみ
であり減衰に相当する１次の項が考慮されていない。従
来の各位置決め装置に見られるように、速度フィードバ
ック乗算器２５によって位置決め制御を安定化し、機械
系に減衰を付加することは必要不可欠である。しかし、
その振動抑制制御方式では、機械系の特性を十分考慮し
たフィードバックができないという問題点があった。ま
た、仮に、その振動抑制制御方式において減衰項に相当
する伝達関数分母の１次項を考慮したとすれば、固有ベ
クトルが複素数となるために、制御則の実現が困難にな
るなどの問題点があった。
ドパラメータを利用しようとしているものの、振動抑制
制御器４２の伝達関数の分母が２次の項と０次の項のみ
であり減衰に相当する１次の項が考慮されていない。従
来の各位置決め装置に見られるように、速度フィードバ
ック乗算器２５によって位置決め制御を安定化し、機械
系に減衰を付加することは必要不可欠である。しかし、
その振動抑制制御方式では、機械系の特性を十分考慮し
たフィードバックができないという問題点があった。ま
た、仮に、その振動抑制制御方式において減衰項に相当
する伝達関数分母の１次項を考慮したとすれば、固有ベ
クトルが複素数となるために、制御則の実現が困難にな
るなどの問題点があった。
【００３２】図４０及び図４１に示す従来の位置決め装
置は、Ｘ軸方向４個、Ｙ軸方向４個の多数の振動検出器
を備え、それぞれの検出信号を速度並びに指令速度から
の相対値の速度に変換してサーボモータへ出力するとい
う基本構成となっている。しかし、それらの多数の振動
検出器の検出信号を複数の機械共振の抑制に利用するに
は各検出信号の合計８個のゲインを適切に設定する必要
があるが、複数の機械共振の抑制のためのゲイン設定の
具体的手段が提供されていないという問題点があった。
また、レーザビームを伝送するベンドミラー４７、Ｙ方
向可動の加工ヘッド４５、及びＸ方向可動のテーブル３
に振動検出器を装着し、レーザビーム伝送系と機械可動
部の振動を検出しているため、非可動の機械構造体の弾
性変形に起因する振動の検出が難しい。さらに、機械可
動部に振動検出器を装着するため、振動検出器とその配
線が動くことになり、振動検出器とその配線のノイズや
耐久性に関する信頼性が低下するなどの問題点もあっ
た。
置は、Ｘ軸方向４個、Ｙ軸方向４個の多数の振動検出器
を備え、それぞれの検出信号を速度並びに指令速度から
の相対値の速度に変換してサーボモータへ出力するとい
う基本構成となっている。しかし、それらの多数の振動
検出器の検出信号を複数の機械共振の抑制に利用するに
は各検出信号の合計８個のゲインを適切に設定する必要
があるが、複数の機械共振の抑制のためのゲイン設定の
具体的手段が提供されていないという問題点があった。
また、レーザビームを伝送するベンドミラー４７、Ｙ方
向可動の加工ヘッド４５、及びＸ方向可動のテーブル３
に振動検出器を装着し、レーザビーム伝送系と機械可動
部の振動を検出しているため、非可動の機械構造体の弾
性変形に起因する振動の検出が難しい。さらに、機械可
動部に振動検出器を装着するため、振動検出器とその配
線が動くことになり、振動検出器とその配線のノイズや
耐久性に関する信頼性が低下するなどの問題点もあっ
た。
【００３３】図４２に示す従来の位置決め装置の制御方
式では、１個の機械共振のみをモデル化しているため、
複数の機械共振が制御帯域に接近した位置決め装置にお
いては機械系の振動の推定誤差が大きくなり、振動の抑
制制御が困難となるなどの問題点があった。
式では、１個の機械共振のみをモデル化しているため、
複数の機械共振が制御帯域に接近した位置決め装置にお
いては機械系の振動の推定誤差が大きくなり、振動の抑
制制御が困難となるなどの問題点があった。
【００３４】図４４に示す従来の位置決め装置は、イン
パルス的な加振力を用いているため正弦波や白色雑音状
の加振信号に比べて振動の計測精度が低下する。また、
機械系に取り付けた加速度計５９の検出信号を検出する
ため制御系の安定性に最も密接に関係した位置フィード
バック信号の伝達特性の計測が間接的となって安全性解
析の精度が低下する。さらに、加速度計５９、チャージ
アンプ６０、電流モニタ６２、ＦＦＴアナライザ６１な
どの機器を別個に用意して、設備準備する必要があるた
めに測定に時間がかかるなどの問題点があった。
パルス的な加振力を用いているため正弦波や白色雑音状
の加振信号に比べて振動の計測精度が低下する。また、
機械系に取り付けた加速度計５９の検出信号を検出する
ため制御系の安定性に最も密接に関係した位置フィード
バック信号の伝達特性の計測が間接的となって安全性解
析の精度が低下する。さらに、加速度計５９、チャージ
アンプ６０、電流モニタ６２、ＦＦＴアナライザ６１な
どの機器を別個に用意して、設備準備する必要があるた
めに測定に時間がかかるなどの問題点があった。
【００３５】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、機械構造体全体の床面に
対する支持剛性を簡便に調整でき、機械共振の影響を低
コストで軽減でき、複数の機械共振に対して制御系を安
定にし、位置フィードバックゲインＫp の高ゲイン化を
可能とし、高速・高精度化が達成でき、さらに、サーボ
制御帯域に接近した複数の機械共振を抑制し、機械共振
の周波数が位置制御帯域の約２倍に接近した場合でも機
械共振に効果的な減衰を与えることのできる位置決め装
置を得ることを目的とする。
消するためになされたもので、機械構造体全体の床面に
対する支持剛性を簡便に調整でき、機械共振の影響を低
コストで軽減でき、複数の機械共振に対して制御系を安
定にし、位置フィードバックゲインＫp の高ゲイン化を
可能とし、高速・高精度化が達成でき、さらに、サーボ
制御帯域に接近した複数の機械共振を抑制し、機械共振
の周波数が位置制御帯域の約２倍に接近した場合でも機
械共振に効果的な減衰を与えることのできる位置決め装
置を得ることを目的とする。
【００３６】請求項２の発明は、複数の機械共振を独立
に安定して調整でき、フィードバックゲインを大幅に高
めることのできる位置決め装置を得ることを目的とす
る。
に安定して調整でき、フィードバックゲインを大幅に高
めることのできる位置決め装置を得ることを目的とす
る。
【００３７】請求項３の発明は、複数の機械共振を独立
に安定化調整でき、サーボゲインを大幅に高めて高速・
高度化を図った位置決め装置を得ることを目的とする。
に安定化調整でき、サーボゲインを大幅に高めて高速・
高度化を図った位置決め装置を得ることを目的とする。
【００３８】請求項４の発明は、機械系の振動特性を直
接検出でき、機械系の特性変化に対してロバストに振動
抑制できるとともに、加速度信号を積分することで高周
波域の機械共振の影響を軽減し、サーボゲインを高めて
高速・高度化を図った位置決め装置を得ることを目的と
する。
接検出でき、機械系の特性変化に対してロバストに振動
抑制できるとともに、加速度信号を積分することで高周
波域の機械共振の影響を軽減し、サーボゲインを高めて
高速・高度化を図った位置決め装置を得ることを目的と
する。
【００３９】請求項５の発明は、振動抑制制御器の動作
を現場で確認できるとともに機械特性に応じた制御器設
定が可能となり、サーボゲインを高めて高速・高度化を
図った位置決め装置を得ることを目的とする。
を現場で確認できるとともに機械特性に応じた制御器設
定が可能となり、サーボゲインを高めて高速・高度化を
図った位置決め装置を得ることを目的とする。
【００４０】請求項６の発明は、制御パラメータの人手
を介した設定が不用で、保守が容易な位置決め装置を得
ることを目的とする。
を介した設定が不用で、保守が容易な位置決め装置を得
ることを目的とする。
【００４１】請求項７の発明は、機械系の不良部位を容
易に判定できる位置決め装置を得ることを目的とする。
易に判定できる位置決め装置を得ることを目的とする。
【００４２】請求項８の発明は、作業者の振動検出器及
び振動検出器の信号線への接触を回避でき、信頼性と対
ノイズ性能が優れた振動抑制制御器を有する位置決め装
置を得ることを目的とする。
び振動検出器の信号線への接触を回避でき、信頼性と対
ノイズ性能が優れた振動抑制制御器を有する位置決め装
置を得ることを目的とする。
【００４３】請求項９の発明は、振動検出器を用いるこ
となく、複数の機械共振を独立に安定して調整でき、フ
ィードバックゲインを大幅に高めることのできる位置決
め装置を得ることを目的とする。
となく、複数の機械共振を独立に安定して調整でき、フ
ィードバックゲインを大幅に高めることのできる位置決
め装置を得ることを目的とする。
【００４４】請求項１０の発明は、振動検出器を用いる
ことなく、複数の機械共振を独立に安定化して調整で
き、しかも、位置検出信号による位置決め精度の向上効
果を損なうことなく、フィードバックゲインを大幅に高
めることのできる位置決め装置を得ることを目的とす
る。
ことなく、複数の機械共振を独立に安定化して調整で
き、しかも、位置検出信号による位置決め精度の向上効
果を損なうことなく、フィードバックゲインを大幅に高
めることのできる位置決め装置を得ることを目的とす
る。
【００４５】請求項１１の発明は、複数の機械共振に減
衰が付加でき、サーボゲインを高めて高速・高度化を図
るとともに、振動抑制用の回転角度検出器と電流指令作
成用の回転角度検出器とのいずれかが不要となり低コス
トで高性能化を図った位置決め装置を得ることを目的と
する。
衰が付加でき、サーボゲインを高めて高速・高度化を図
るとともに、振動抑制用の回転角度検出器と電流指令作
成用の回転角度検出器とのいずれかが不要となり低コス
トで高性能化を図った位置決め装置を得ることを目的と
する。
【００４６】請求項１２の発明は、鉛直方向駆動系のサ
ーボゲインをも高めて高速・高度化を図った位置決め装
置を得ることを目的とする。
ーボゲインをも高めて高速・高度化を図った位置決め装
置を得ることを目的とする。
【００４７】請求項１３の発明は、検出器を増やすこと
なく機械系の全状態量が推定でき、低コストで振動抑制
が可能であり、サーボゲインを高めることで高速・高度
化を図った位置決め装置を得ることを目的とする。
なく機械系の全状態量が推定でき、低コストで振動抑制
が可能であり、サーボゲインを高めることで高速・高度
化を図った位置決め装置を得ることを目的とする。
【００４８】請求項１４の発明は、着脱可能なカードを
設けないときにおいても位置決め制御などのサーボ増幅
器の動作を可能とし、その着脱可能なカードを装着した
場合には、振動抑制制御を行なうことができ、標準的な
サーボ増幅器を用いたまま振動抑制制御でき、低コスト
で高速・高度化を図った位置決め装置を得ることを目的
とする。
設けないときにおいても位置決め制御などのサーボ増幅
器の動作を可能とし、その着脱可能なカードを装着した
場合には、振動抑制制御を行なうことができ、標準的な
サーボ増幅器を用いたまま振動抑制制御でき、低コスト
で高速・高度化を図った位置決め装置を得ることを目的
とする。
【００４９】
【００５０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る位
置決め装置は、被位置決め物を支持するベッドや工具を
支持するコラムを含む非可動部と非可動部に支持される
可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み可動部
を所望の位置に設定するトルク生成手段と、可動部の位
置を検出して検出位置を出力する位置検出器と、サーボ
モータのモータ軸の回転角度を検出して角度を出力する
回転角度検出器と、検出位置から検出位置の時間変化率
を算出すると共に回転角度から角速度を算出する速度算
出部と、可動部の位置を指示するための位置指令信号、
並びに帰還された検出位置及び角速度からトルク生成手
段へのモータトルク指令を作成するサーボ系とを備えた
装置であって、振動に基づく非可動部の加速度を検出す
る振動検出器と、モータトルク指令に加算される振動抑
制制御トルク指令を、機械系の運動解析モデルに基づき
位置検出器及び振動検出器の出力を用いて生成する振動
抑制制御器とを備えたものである。
置決め装置は、被位置決め物を支持するベッドや工具を
支持するコラムを含む非可動部と非可動部に支持される
可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み可動部
を所望の位置に設定するトルク生成手段と、可動部の位
置を検出して検出位置を出力する位置検出器と、サーボ
モータのモータ軸の回転角度を検出して角度を出力する
回転角度検出器と、検出位置から検出位置の時間変化率
を算出すると共に回転角度から角速度を算出する速度算
出部と、可動部の位置を指示するための位置指令信号、
並びに帰還された検出位置及び角速度からトルク生成手
段へのモータトルク指令を作成するサーボ系とを備えた
装置であって、振動に基づく非可動部の加速度を検出す
る振動検出器と、モータトルク指令に加算される振動抑
制制御トルク指令を、機械系の運動解析モデルに基づき
位置検出器及び振動検出器の出力を用いて生成する振動
抑制制御器とを備えたものである。
【００５１】請求項２の発明に係る位置決め装置は、請
求項１の位置決め装置において、運動解析モデルが、ベ
ッドの弾性曲げ変形に関する１個の回転ばねと１個の回
転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを接続
し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールねじの
弾性変形に関する１個の並進ばねと１個の並進ダッシュ
ポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側とを接
続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリング
部の弾性変形に関する１個の回転ばねと１個の回転ダッ
シュポットとによって、又は、１個の回転ばね、１個の
並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１個の並進ダ
ッシュポットによってベッドと床とを接続した系による
モデルであり、振動抑制制御器が、回転角度検出器の出
力、回転角度検出器の出力と位置検出器の出力とから運
動解析モデルに基づいて算出した検出位置及びその時間
変化率、並びに振動検出器の出力から算出した非可動部
の回転角度及び角加速度を用いて振動抑制制御トルク指
令を生成する構成になっているものである。
求項１の位置決め装置において、運動解析モデルが、ベ
ッドの弾性曲げ変形に関する１個の回転ばねと１個の回
転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを接続
し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールねじの
弾性変形に関する１個の並進ばねと１個の並進ダッシュ
ポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側とを接
続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリング
部の弾性変形に関する１個の回転ばねと１個の回転ダッ
シュポットとによって、又は、１個の回転ばね、１個の
並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１個の並進ダ
ッシュポットによってベッドと床とを接続した系による
モデルであり、振動抑制制御器が、回転角度検出器の出
力、回転角度検出器の出力と位置検出器の出力とから運
動解析モデルに基づいて算出した検出位置及びその時間
変化率、並びに振動検出器の出力から算出した非可動部
の回転角度及び角加速度を用いて振動抑制制御トルク指
令を生成する構成になっているものである。
【００５２】請求項３の発明に係る位置決め装置は、請
求項１の位置決め装置において、運動解析モデルが、ベ
ッドの弾性曲げ変形に関する１個の回転ばねと１個の回
転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを接続
し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールねじの
弾性変形に関する１個の並進ばねと１個の並進ダッシュ
ポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側とを接
続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリング
部の弾性変形に関する１個の回転ばねと１個の回転ダッ
シュポットとによって、又は、１個の回転ばね、１個の
並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１個の並進ダ
ッシュポットによってベッドと床とを接続した系による
モデルであり、振動抑制制御器が、運動解析モデルに基
づく状態方程式における状態量を、モード行列が実数と
なるモード座標に変換した信号を用いて振動抑制制御ト
ルク指令を生成する手段を含むものである。
求項１の位置決め装置において、運動解析モデルが、ベ
ッドの弾性曲げ変形に関する１個の回転ばねと１個の回
転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを接続
し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールねじの
弾性変形に関する１個の並進ばねと１個の並進ダッシュ
ポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側とを接
続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリング
部の弾性変形に関する１個の回転ばねと１個の回転ダッ
シュポットとによって、又は、１個の回転ばね、１個の
並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１個の並進ダ
ッシュポットによってベッドと床とを接続した系による
モデルであり、振動抑制制御器が、運動解析モデルに基
づく状態方程式における状態量を、モード行列が実数と
なるモード座標に変換した信号を用いて振動抑制制御ト
ルク指令を生成する手段を含むものである。
【００５３】請求項４の発明に係る位置決め装置は、請
求項１の位置決め装置において、振動抑制制御器が、振
動検出器の出力信号を積分して非可動部の速度を得る積
分要素と、その速度を積分して非可動部の位置を得る積
分要素とを有し、各積分要素の出力を用いてその振動検
出器の出力信号を積分して振動抑制制御トルク指令を生
成する手段を含むものである。
求項１の位置決め装置において、振動抑制制御器が、振
動検出器の出力信号を積分して非可動部の速度を得る積
分要素と、その速度を積分して非可動部の位置を得る積
分要素とを有し、各積分要素の出力を用いてその振動検
出器の出力信号を積分して振動抑制制御トルク指令を生
成する手段を含むものである。
【００５４】請求項５の発明に係る位置決め装置は、請
求項１の位置決め装置において、機械系の予期される複
数の機械振動周波数と振動モードとを表示部で表示し、
その表示に応じて入力された指定に従って振動抑制制御
トルク指令生成時に使用される振動抑制制御ゲインを定
め、振動抑制制御ゲインを振動抑制制御器に供給する制
御装置をさらに備えたものである。
求項１の位置決め装置において、機械系の予期される複
数の機械振動周波数と振動モードとを表示部で表示し、
その表示に応じて入力された指定に従って振動抑制制御
トルク指令生成時に使用される振動抑制制御ゲインを定
め、振動抑制制御ゲインを振動抑制制御器に供給する制
御装置をさらに備えたものである。
【００５５】請求項６の発明に係る位置決め装置は、請
求項１の位置決め装置において、トルク生成手段に加振
を与えて機械系を振動させ、位置検出器及び回転角度検
出器の出力から機械系の固有振動数及び固有モードを推
定し、推定結果に基づいて振動抑制制御トルク指令生成
時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制制
御ゲインを振動抑制制御器に供給する制御装置をさらに
備えたものである。
求項１の位置決め装置において、トルク生成手段に加振
を与えて機械系を振動させ、位置検出器及び回転角度検
出器の出力から機械系の固有振動数及び固有モードを推
定し、推定結果に基づいて振動抑制制御トルク指令生成
時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制制
御ゲインを振動抑制制御器に供給する制御装置をさらに
備えたものである。
【００５６】請求項７の発明に係る位置決め装置は、請
求項６の位置決め装置において、制御装置が、推定した
固有振動数をもとに機械系の異常部位を判定する手段を
含むものである。
求項６の位置決め装置において、制御装置が、推定した
固有振動数をもとに機械系の異常部位を判定する手段を
含むものである。
【００５７】請求項８の発明に係る位置決め装置は、請
求項１から請求項７のうちのいずれかの位置決め装置に
おいて、振動検出器と、振動検出器から振動抑制制御器
に至るケーブルとが、非可動部の内側に設置されている
ものである。
求項１から請求項７のうちのいずれかの位置決め装置に
おいて、振動検出器と、振動検出器から振動抑制制御器
に至るケーブルとが、非可動部の内側に設置されている
ものである。
【００５８】請求項９の発明に係る位置決め装置は、可
動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位置と、
可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対速度と
を算出し、それら用いてモータトルク指令に加算される
振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制御器を備
えたものである。
動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位置と、
可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対速度と
を算出し、それら用いてモータトルク指令に加算される
振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制御器を備
えたものである。
【００５９】請求項１０の発明に係る位置決め装置は、
振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トルク指
令を表す信号の低周波成分を除去すべく、折れ点周波数
が振動抑制すべき周波数帯域よりも低くなるように構成
されたフィルタ手段を含むものである。
振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トルク指
令を表す信号の低周波成分を除去すべく、折れ点周波数
が振動抑制すべき周波数帯域よりも低くなるように構成
されたフィルタ手段を含むものである。
【００６０】請求項１１の発明に係る位置決め装置は、
請求項１から請求項１０のうちのいずれかの位置決め装
置において、サーボモータは交流モータであって、トル
ク生成手段が、その交流サーボモータと、位置決め用に
設けられている回転角度検出器からの角度を利用して交
流サーボモータへの電流指令を生成する電流制御器とを
備えたものである。
請求項１から請求項１０のうちのいずれかの位置決め装
置において、サーボモータは交流モータであって、トル
ク生成手段が、その交流サーボモータと、位置決め用に
設けられている回転角度検出器からの角度を利用して交
流サーボモータへの電流指令を生成する電流制御器とを
備えたものである。
【００６１】請求項１２の発明に係る位置決め装置は、
被位置決め物を支持するベッドや工具を支持するコラム
を含む非可動部とこの非可動部に支持される可動部とを
有する機械系と、被位置決め物に向けて鉛直方向に移動
するヘッドと、ヘッドを駆動する鉛直方向サーボモータ
を含みヘッドを所望の位置に設定する鉛直方向トルク生
成手段と、サーボモータを含み可動部を所望の位置に設
定するトルク生成手段と、可動部の位置を検出して検出
位置を出力する位置検出器と、サーボモータのモータ軸
の回転角度を検出して角度を出力する回転角度検出器
と、検出位置から検出位置の時間変化率を算出すると共
に回転角度から角速度を算出する速度算出部と、可動部
の位置を指示するための位置指令信号、検出位置及び角
速度を用いてトルク生成手段へのモータトルク指令を作
成するサーボ系とを備えた装置であって、検出位置の回
転角度からの相対位置と、検出位置の角速度に対する相
対速度とを用いて、モータトルク指令に加算される振動
抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制御器と、相対
位置と相対速度とを用いて、鉛直方向トルク生成手段に
対する鉛直方向モータトルク指令に加算される振動抑制
制御トルク指令を生成する鉛直方向振動抑制制御器とを
備えたものである。
被位置決め物を支持するベッドや工具を支持するコラム
を含む非可動部とこの非可動部に支持される可動部とを
有する機械系と、被位置決め物に向けて鉛直方向に移動
するヘッドと、ヘッドを駆動する鉛直方向サーボモータ
を含みヘッドを所望の位置に設定する鉛直方向トルク生
成手段と、サーボモータを含み可動部を所望の位置に設
定するトルク生成手段と、可動部の位置を検出して検出
位置を出力する位置検出器と、サーボモータのモータ軸
の回転角度を検出して角度を出力する回転角度検出器
と、検出位置から検出位置の時間変化率を算出すると共
に回転角度から角速度を算出する速度算出部と、可動部
の位置を指示するための位置指令信号、検出位置及び角
速度を用いてトルク生成手段へのモータトルク指令を作
成するサーボ系とを備えた装置であって、検出位置の回
転角度からの相対位置と、検出位置の角速度に対する相
対速度とを用いて、モータトルク指令に加算される振動
抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制御器と、相対
位置と相対速度とを用いて、鉛直方向トルク生成手段に
対する鉛直方向モータトルク指令に加算される振動抑制
制御トルク指令を生成する鉛直方向振動抑制制御器とを
備えたものである。
【００６２】請求項１３の発明に係る位置決め装置は、
機械系の運動解析モデルに基づくオブザーバを用いて非
可動部の位置及び速度を推定し、位置検出器の出力、及
びオブザーバによる推定結果を用いて、モータトルク指
令に加算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動
抑制制御器を備えたものである。
機械系の運動解析モデルに基づくオブザーバを用いて非
可動部の位置及び速度を推定し、位置検出器の出力、及
びオブザーバによる推定結果を用いて、モータトルク指
令に加算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動
抑制制御器を備えたものである。
【００６３】請求項１４の発明に係る位置決め装置は、
請求項１、請求項９、請求項１０又は請求項１３の位置
決め装置において、振動抑制制御器が本体に着脱可能な
カードに収められたものである。
請求項１、請求項９、請求項１０又は請求項１３の位置
決め装置において、振動抑制制御器が本体に着脱可能な
カードに収められたものである。
【００６４】
【００６５】
【作用】請求項１及び請求項２の発明における振動抑制
制御器は、機械構造の各共振を考慮した運動解析モデル
に基づいて振動抑制制御トルク指令を作成し、そのトル
ク指令をモータトルク指令に帰還させて、高精度の位置
決めを可能にする。
制御器は、機械構造の各共振を考慮した運動解析モデル
に基づいて振動抑制制御トルク指令を作成し、そのトル
ク指令をモータトルク指令に帰還させて、高精度の位置
決めを可能にする。
【００６６】請求項３の発明における振動抑制制御器
は、通常の固有値解析では固有モードが複素数となる制
御対象に対して、ブロック対角化モード分離を行って実
数の固有ベクトルを得、固有ベクトルに基づいて複数の
機械共振を独立に抑制する。
は、通常の固有値解析では固有モードが複素数となる制
御対象に対して、ブロック対角化モード分離を行って実
数の固有ベクトルを得、固有ベクトルに基づいて複数の
機械共振を独立に抑制する。
【００６７】請求項４の発明における振動抑制制御器
は、振動検出器の出力信号を積分要素に通して非可動部
の振動による位置と速度とを得、高周波域のゲインを低
下させた位置信号と速度信号を得る。
は、振動検出器の出力信号を積分要素に通して非可動部
の振動による位置と速度とを得、高周波域のゲインを低
下させた位置信号と速度信号を得る。
【００６８】請求項５の発明における制御装置は、機械
構造の振動特性をモードごとに表示部に表示し、各機械
共振毎の制御パラメータの設定を容易にする。
構造の振動特性をモードごとに表示部に表示し、各機械
共振毎の制御パラメータの設定を容易にする。
【００６９】請求項６の発明における制御装置は、例え
ば、加振中の非可動部についての位置検出器や回転角度
検出器の検出信号とモータ駆動電流とを取り込んで、一
定時間収録し、この収録データを機械系の固有振動数、
減衰比、固有モードなどを推定し、機械構造の振動特性
をモード毎に例えばディスプレイに表示し、機械共振毎
に制御パラメータを調整することを可能にする。
ば、加振中の非可動部についての位置検出器や回転角度
検出器の検出信号とモータ駆動電流とを取り込んで、一
定時間収録し、この収録データを機械系の固有振動数、
減衰比、固有モードなどを推定し、機械構造の振動特性
をモード毎に例えばディスプレイに表示し、機械共振毎
に制御パラメータを調整することを可能にする。
【００７０】請求項７の発明における制御装置は、異常
な固有振動に関する機械系の部位を特定することを可能
にする。
な固有振動に関する機械系の部位を特定することを可能
にする。
【００７１】請求項８の発明における振動検出器及びそ
の配線は、例えば箱形の機械構造体の内側に装着され、
耐ノイズ性と耐久性を向上させる。
の配線は、例えば箱形の機械構造体の内側に装着され、
耐ノイズ性と耐久性を向上させる。
【００７２】請求項９の発明における振動抑制制御器
は、可動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位
置と、可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対
速度とを算出し、振動検出器を不要にする。
は、可動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位
置と、可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対
速度とを算出し、振動検出器を不要にする。
【００７３】請求項１０の発明におけるフィルタ手段
は、振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トル
ク指令を表す信号の低周波成分を除去する。可動部の静
的な位置決め精度は低周波成分に依存するので、これを
除去することにより位置精度が高まる。
は、振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トル
ク指令を表す信号の低周波成分を除去する。可動部の静
的な位置決め精度は低周波成分に依存するので、これを
除去することにより位置精度が高まる。
【００７４】請求項１１の発明におけるモータ軸の回転
角度検出器の出力信号は、交流サーボモータの巻線電流
の整流処理系に使用されるとともに、機械可動部とモー
タ軸の相対変位検出系においても同時に利用され、振動
抑制用にセンサを新たに付加することなく低コストに振
動抑制制御を実現する。
角度検出器の出力信号は、交流サーボモータの巻線電流
の整流処理系に使用されるとともに、機械可動部とモー
タ軸の相対変位検出系においても同時に利用され、振動
抑制用にセンサを新たに付加することなく低コストに振
動抑制制御を実現する。
【００７５】請求項１２の発明における水平方向駆動系
の位置検出器と水平方向駆動用モータの回転角度検出器
は、鉛直方向駆動で生じるベッド曲げに起因する機械共
振を検出し、鉛直方向振動抑制制御器及び鉛直方向トル
ク生成手段は、これに基づいてベッド曲げ機械共振を安
定化するトルクをベッドに与えることにより、鉛直方向
駆動系において新たなセンサを付加することなく低コス
トに振動抑制制御を実現する。
の位置検出器と水平方向駆動用モータの回転角度検出器
は、鉛直方向駆動で生じるベッド曲げに起因する機械共
振を検出し、鉛直方向振動抑制制御器及び鉛直方向トル
ク生成手段は、これに基づいてベッド曲げ機械共振を安
定化するトルクをベッドに与えることにより、鉛直方向
駆動系において新たなセンサを付加することなく低コス
トに振動抑制制御を実現する。
【００７６】請求項１３の発明における振動抑制制御器
は、機械構造の共振を網羅した運動解析モデルに基づい
たオブザーバによって機械系の状態量をセンサレスで推
定し、この状態量を用いて振動抑制制御が実行される。
は、機械構造の共振を網羅した運動解析モデルに基づい
たオブザーバによって機械系の状態量をセンサレスで推
定し、この状態量を用いて振動抑制制御が実行される。
【００７７】請求項１４の発明における振動抑制制御器
やサーボ系等を実現する部分は、振動抑制制御器を実現
する部分を別のカードとし、このカードのアドオンによ
って、汎用のサーボ系を共通化したままそれぞれの機械
系に応じた振動抑制制御を着脱することを可能にする。
やサーボ系等を実現する部分は、振動抑制制御器を実現
する部分を別のカードとし、このカードのアドオンによ
って、汎用のサーボ系を共通化したままそれぞれの機械
系に応じた振動抑制制御を着脱することを可能にする。
【００７８】
【００７９】
実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１は、この発明の第１の実施例による位置決め装
置の構成を示すブロック線図であり、７５はサーボモー
タ６を制御するサーボ系、７６はこのサーボ系７５によ
って制御される機械系、７７はこの機械系７６の振動を
検出する振動検出器系、７８はサーボ系７５からのトル
ク指令信号Ｔm 、機械系７６からのサーボモータ６のモ
ータ軸の角度検出値θ、機械系７６からの機械可動部の
位置検出値ｘl 、及び振動検出器系の信号に基づいて振
動抑制制御を行なう振動抑制制御器である。この実施例
による位置決め装置の外観は図３２及び図３３に示した
従来のものと同様である。位置決め装置内の位置検出器
２１の設置状況は図３５に示した従来のものと同様であ
る。
る。図１は、この発明の第１の実施例による位置決め装
置の構成を示すブロック線図であり、７５はサーボモー
タ６を制御するサーボ系、７６はこのサーボ系７５によ
って制御される機械系、７７はこの機械系７６の振動を
検出する振動検出器系、７８はサーボ系７５からのトル
ク指令信号Ｔm 、機械系７６からのサーボモータ６のモ
ータ軸の角度検出値θ、機械系７６からの機械可動部の
位置検出値ｘl 、及び振動検出器系の信号に基づいて振
動抑制制御を行なう振動抑制制御器である。この実施例
による位置決め装置の外観は図３２及び図３３に示した
従来のものと同様である。位置決め装置内の位置検出器
２１の設置状況は図３５に示した従来のものと同様であ
る。
【００８０】尚、サーボ増幅器１７は、例えばディジタ
ルシグナルプロセッサで実現されており、図１のサーボ
系７５及び振動抑制制御器７８は、サーボ増幅器１７の
プロセッサに実装されている。
ルシグナルプロセッサで実現されており、図１のサーボ
系７５及び振動抑制制御器７８は、サーボ増幅器１７の
プロセッサに実装されている。
【００８１】図１に示すように、サーボ系７５におい
て、７９は位置検出値ｘl を処理する回路の０次ホール
ダ、１３３は角速度検出値ｄθ／ｄｔを処理する回路の
０次ホールダ、８０は位置ループのディジタル演算処理
の無駄時間要素、１３４は速度ループのディジタル演算
処理の無駄時間要素、（ｘl ）e は位置ループのディジ
タル演算処理の無駄時間要素８０を経たディジタル処理
系における機械可動部の位置検出値、（ｄθ／ｄｔ）e
は速度ループのディジタル演算処理の無駄時間要素１３
４を経たディジタル処理系におけるモータ軸の角速度検
出値を示す。
て、７９は位置検出値ｘl を処理する回路の０次ホール
ダ、１３３は角速度検出値ｄθ／ｄｔを処理する回路の
０次ホールダ、８０は位置ループのディジタル演算処理
の無駄時間要素、１３４は速度ループのディジタル演算
処理の無駄時間要素、（ｘl ）e は位置ループのディジ
タル演算処理の無駄時間要素８０を経たディジタル処理
系における機械可動部の位置検出値、（ｄθ／ｄｔ）e
は速度ループのディジタル演算処理の無駄時間要素１３
４を経たディジタル処理系におけるモータ軸の角速度検
出値を示す。
【００８２】Ｔms * は位置ループ及び速度ループで生成
されるサーボトルク指令、Ｔm *はこのサーボトルク指令
Ｔms * と振動抑制制御器７８から出力される振動抑制制
御トルク指令Ｔv *の和で与えられるモータトルク指令を
示している。１９６はこのモータトルク指令Ｔm *に従っ
てトルクを生成するトルク生成手段である。Ｔm はトル
ク生成手段１９６で生成されたモータトルクを示す。
されるサーボトルク指令、Ｔm *はこのサーボトルク指令
Ｔms * と振動抑制制御器７８から出力される振動抑制制
御トルク指令Ｔv *の和で与えられるモータトルク指令を
示している。１９６はこのモータトルク指令Ｔm *に従っ
てトルクを生成するトルク生成手段である。Ｔm はトル
ク生成手段１９６で生成されたモータトルクを示す。
【００８３】なお、図１は機械系７６を含むｘ方向の制
御系をモデル化したものを示し、各ブロックの出力量は
各系から出力される物理量を示している。ｙ方向の制御
系も同様にモデル化でき、以下に述べる制御方法でｙ方
向についても同様に制御できる。
御系をモデル化したものを示し、各ブロックの出力量は
各系から出力される物理量を示している。ｙ方向の制御
系も同様にモデル化でき、以下に述べる制御方法でｙ方
向についても同様に制御できる。
【００８４】実際の位置決め装置では、サーボ系７５
は、サーボ増幅器１７の一部（位置ループ、速度ルー
プ、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e を算出する部分、及
び位置検出値（ｘl ）e を取り込む部分）及びサーボモ
ータ６に対応する。トルク生成手段１９６は、サーボ増
幅器１７の電流増幅部及びサーボモータ６に対応する。
機械系７６は、機械可動部、非可動部、位置検出器、回
転角度検出器、及びサーボ増幅器１７の一部（角速度検
出値ｄθ／ｄｔ及び位置検出値の時間変化率ｄｘl／ｄ
ｔを算出する部分）に対応する。振動検出器系７７は、
加速度計等の振動検出器とサーボ増幅器１７の一部（振
動検出器出力を取り込む部分）に対応する。
は、サーボ増幅器１７の一部（位置ループ、速度ルー
プ、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e を算出する部分、及
び位置検出値（ｘl ）e を取り込む部分）及びサーボモ
ータ６に対応する。トルク生成手段１９６は、サーボ増
幅器１７の電流増幅部及びサーボモータ６に対応する。
機械系７６は、機械可動部、非可動部、位置検出器、回
転角度検出器、及びサーボ増幅器１７の一部（角速度検
出値ｄθ／ｄｔ及び位置検出値の時間変化率ｄｘl／ｄ
ｔを算出する部分）に対応する。振動検出器系７７は、
加速度計等の振動検出器とサーボ増幅器１７の一部（振
動検出器出力を取り込む部分）に対応する。
【００８５】また、図３５に示すように、位置検出器２
１等は機械可動部２０に装着されており、モータ軸の回
転角度検出器７等がサーボモータ６に装着されている。
よって、実際の位置決め装置では、位置検出器２１が、
機械可動部２０の位置検出値ｘl をサーボ増幅器１７の
サーボ系７５を実現する部分に供給する。回転角度検出
器７は、サーボ増幅器１７の振動抑制制御器７８を実現
する部分にサーボモータ６のモータ軸の回転角度θを供
給する。
１等は機械可動部２０に装着されており、モータ軸の回
転角度検出器７等がサーボモータ６に装着されている。
よって、実際の位置決め装置では、位置検出器２１が、
機械可動部２０の位置検出値ｘl をサーボ増幅器１７の
サーボ系７５を実現する部分に供給する。回転角度検出
器７は、サーボ増幅器１７の振動抑制制御器７８を実現
する部分にサーボモータ６のモータ軸の回転角度θを供
給する。
【００８６】また、サーボ増幅器１７は、位置検出器２
１で検出される機械可動部２０の位置検出値ｘl から、
位置検出値の時間変化率ｄｘl ／ｄｔ（ｄｘl ／ｄｔは
機械系７６の物理量であるから、実際は（ｄｘl ／ｄ
ｔ）e として認識される。）を算出する。なお、図１に
おいて、機械系７６の位置検出値の時間変化率ｄｘl ／
ｄｔが、サーボ系７５では（ｄｘl ／ｄｔ）e として認
識されることが示されている。
１で検出される機械可動部２０の位置検出値ｘl から、
位置検出値の時間変化率ｄｘl ／ｄｔ（ｄｘl ／ｄｔは
機械系７６の物理量であるから、実際は（ｄｘl ／ｄ
ｔ）e として認識される。）を算出する。なお、図１に
おいて、機械系７６の位置検出値の時間変化率ｄｘl ／
ｄｔが、サーボ系７５では（ｄｘl ／ｄｔ）e として認
識されることが示されている。
【００８７】サーボ増幅器１７は、回転角度検出器７で
検出されるモータ軸の回転角度θから、回転角速度ｄθ
／ｄｔ（ｄθ／ｄｔは機械系７６の物理量であるから、
実際は（ｄθ／ｄｔ）e として認識される。）を算出す
る。
検出されるモータ軸の回転角度θから、回転角速度ｄθ
／ｄｔ（ｄθ／ｄｔは機械系７６の物理量であるから、
実際は（ｄθ／ｄｔ）e として認識される。）を算出す
る。
【００８８】図２は図１に示した機械系７６のブロック
線図である。すなわち、図３２に示すヘッド１、コラム
２、サドル・テーブル３、ベッド４及びレベリングボル
ト５による機械系７６のふるまいをモデル化して示した
ものである。８１，８２，８３，８４は機械系７６の構
成要素であって、各々、サーボモータのモータ軸系，ボ
ールねじ系，レベリング系，ベッド曲げ系を示し、８５
は機械系７６に装着された位置検出系を示す。位置検出
系８５は、機械可動部２０に装着された位置検出器２１
に対応する。モータ軸系８１において、８６はモータ軸
の慣性モーメントＪの逆数である係数要素、８７は積分
器を示している。
線図である。すなわち、図３２に示すヘッド１、コラム
２、サドル・テーブル３、ベッド４及びレベリングボル
ト５による機械系７６のふるまいをモデル化して示した
ものである。８１，８２，８３，８４は機械系７６の構
成要素であって、各々、サーボモータのモータ軸系，ボ
ールねじ系，レベリング系，ベッド曲げ系を示し、８５
は機械系７６に装着された位置検出系を示す。位置検出
系８５は、機械可動部２０に装着された位置検出器２１
に対応する。モータ軸系８１において、８６はモータ軸
の慣性モーメントＪの逆数である係数要素、８７は積分
器を示している。
【００８９】なお、このモデルは、ベッドの弾性曲げ変
形に関する１個の回転ばね及び１個の回転ダッシュポッ
トによってベッド４とコラム２とを接続し、ボールねじ
の弾性変形に関する１個の並進ばね及び１個の並進ダッ
シュポットによってボールねじの駆動側と被駆動側とを
接続し、レベリング部に関する１個の回転ばね及び１個
の回転ダッシュポットによって、又は、１個の回転ば
ね、１個の並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１
個の並進ダッシュポットによって、ベッド４と設置床と
を接続して構成される運動解析モデルに基づくものであ
る。
形に関する１個の回転ばね及び１個の回転ダッシュポッ
トによってベッド４とコラム２とを接続し、ボールねじ
の弾性変形に関する１個の並進ばね及び１個の並進ダッ
シュポットによってボールねじの駆動側と被駆動側とを
接続し、レベリング部に関する１個の回転ばね及び１個
の回転ダッシュポットによって、又は、１個の回転ば
ね、１個の並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１
個の並進ダッシュポットによって、ベッド４と設置床と
を接続して構成される運動解析モデルに基づくものであ
る。
【００９０】ボールねじ系８２において、８９はボール
ねじ１９のリード換算係数に関する係数要素、９０はボ
ールねじ系８２における機械可動部２０の質量に関する
定数Ｊt ／Ｊｍs に関する係数要素を示している。ただ
し、Ｊt ＝Ｊ＋ｍs Ｌ2 ／４π2 である。
ねじ１９のリード換算係数に関する係数要素、９０はボ
ールねじ系８２における機械可動部２０の質量に関する
定数Ｊt ／Ｊｍs に関する係数要素を示している。ただ
し、Ｊt ＝Ｊ＋ｍs Ｌ2 ／４π2 である。
【００９１】ｄｘn ／ｄｔはボールねじ１９の弾性変形
の時間変化量、ｘn はボールねじの弾性変形量を示して
いる。９３はボールねじ１９のばね定数ｋn に関する係
数要素、９４はボールねじの減衰定数ｃn に関する係数
要素、９５はベッド４の回転中心からボールねじ１９ま
での距離ｈb に関する係数要素、９６はコラム２の回転
中心からボールねじ１９までの距離ｈn に関する係数要
素である。
の時間変化量、ｘn はボールねじの弾性変形量を示して
いる。９３はボールねじ１９のばね定数ｋn に関する係
数要素、９４はボールねじの減衰定数ｃn に関する係数
要素、９５はベッド４の回転中心からボールねじ１９ま
での距離ｈb に関する係数要素、９６はコラム２の回転
中心からボールねじ１９までの距離ｈn に関する係数要
素である。
【００９２】レベリング系８３において、９７はボール
ねじの弾性変形量ｘn によって生じるベッド４へのモー
メントに関する定数ａ1 すなわち（Ｉg ｈb ＋Ｉpgｈ
n ）ｋn （ただしＩg 、Ｉpgはコラムとベッドに関する
慣性モーメント）に関する係数要素、９８はｄｘn ／ｄ
ｔによって生じるベッド４へのモーメントに関する定数
ａ1 すなわち（Ｉg ｈb ＋Ｉpgｈn ）ｃn に関する係数
要素、９９はベッドやコラムに関する慣性モーメントＩ
d すなわちＩp Ｉg −Ｉpg 2 の逆数に関する係数要素で
ある。
ねじの弾性変形量ｘn によって生じるベッド４へのモー
メントに関する定数ａ1 すなわち（Ｉg ｈb ＋Ｉpgｈ
n ）ｋn （ただしＩg 、Ｉpgはコラムとベッドに関する
慣性モーメント）に関する係数要素、９８はｄｘn ／ｄ
ｔによって生じるベッド４へのモーメントに関する定数
ａ1 すなわち（Ｉg ｈb ＋Ｉpgｈn ）ｃn に関する係数
要素、９９はベッドやコラムに関する慣性モーメントＩ
d すなわちＩp Ｉg −Ｉpg 2 の逆数に関する係数要素で
ある。
【００９３】ｄφ／ｄｔはベッド４のベッド回転角速
度、φはベッド４のベッド回転角度を示す。１０２はこ
のベッド回転角度φによって生じるベッド４へのモーメ
ントに関する定数ａ3 すなわち（ｋl ＋ｋb ＋ｋn ｈb 2
＋ｋc ｈls 2 ）Ｉg ＋（ｋb −ｋc ｈlsｈkc＋ｋn ｈn
ｈb ）Ｉpgに関する係数要素（ただしｋl はレベリング
ボルト５まわりの回転ばね定数、ｋb はベッド４の曲げ
変形に関するばね定数、ｋc はコラム３の下のレベリン
グボルト５のばね定数、ｈlsはｋb とｋl との幾何学的
関係に関する定数、ｈkcはｋc とｋb との幾何学的関係
に関する定数である）である。
度、φはベッド４のベッド回転角度を示す。１０２はこ
のベッド回転角度φによって生じるベッド４へのモーメ
ントに関する定数ａ3 すなわち（ｋl ＋ｋb ＋ｋn ｈb 2
＋ｋc ｈls 2 ）Ｉg ＋（ｋb −ｋc ｈlsｈkc＋ｋn ｈn
ｈb ）Ｉpgに関する係数要素（ただしｋl はレベリング
ボルト５まわりの回転ばね定数、ｋb はベッド４の曲げ
変形に関するばね定数、ｋc はコラム３の下のレベリン
グボルト５のばね定数、ｈlsはｋb とｋl との幾何学的
関係に関する定数、ｈkcはｋc とｋb との幾何学的関係
に関する定数である）である。
【００９４】１０３はベッド回転角速度ｄφ／ｄｔによ
って生じるベッド４へのモーメントに関する定数ａ4 す
なわち（ｃl ＋ｃb ＋ｃn ｈb 2＋ｃc ｈls 2 ）Ｉg ＋
（ｃb−ｃc ｈlsｈkc＋ｃn ｈn ｈb ）Ｉpgに関する係
数要素（ただしｃl はレベリングボルト５まわりの回転
減衰定数、ｃb はベッド４の曲げ変形に関する減衰定
数、ｃc はコラム３の下のレベリングボルト５の減衰定
数、ｈlsはｃc とｃl との幾何学関係に関する定数、ｈ
kcはｃc とｃb との幾何学的関係に関する定数である）
である。
って生じるベッド４へのモーメントに関する定数ａ4 す
なわち（ｃl ＋ｃb ＋ｃn ｈb 2＋ｃc ｈls 2 ）Ｉg ＋
（ｃb−ｃc ｈlsｈkc＋ｃn ｈn ｈb ）Ｉpgに関する係
数要素（ただしｃl はレベリングボルト５まわりの回転
減衰定数、ｃb はベッド４の曲げ変形に関する減衰定
数、ｃc はコラム３の下のレベリングボルト５の減衰定
数、ｈlsはｃc とｃl との幾何学関係に関する定数、ｈ
kcはｃc とｃb との幾何学的関係に関する定数である）
である。
【００９５】ベッド曲げ系８４において、１０４はボー
ルねじの弾性変形量ｘn によって生じるコラム２へのモ
ーメントに関する定数ａ7 すなわち（Ｉp ｈn ＋Ｉpgｈ
b ）ｋn に関する係数要素（ただしＩp はベッドに関す
る慣性モーメント）、１０５はｄｘn ／ｄｔによって生
じるコラム２へのモーメントに関する定数ａ8 すなわち
（Ｉp ｈn ＋Ｉpgｈb ）ｃn に関する係数要素である。
ルねじの弾性変形量ｘn によって生じるコラム２へのモ
ーメントに関する定数ａ7 すなわち（Ｉp ｈn ＋Ｉpgｈ
b ）ｋn に関する係数要素（ただしＩp はベッドに関す
る慣性モーメント）、１０５はｄｘn ／ｄｔによって生
じるコラム２へのモーメントに関する定数ａ8 すなわち
（Ｉp ｈn ＋Ｉpgｈb ）ｃn に関する係数要素である。
【００９６】レベリング系８３において、１０６はベッ
ド回転角度φによって生じるコラム２へのモーメントに
関する定数ａ9 すなわち（ｋb −ｋc ｈlsｈkc＋ｋn ｈ
n ｈb ）Ｉp ＋（ｋn ｈb 2＋ｋl ＋ｋb ＋ｋc ｈls 2 ）
Ｉpgに関する係数要素、１０７はベッド回転角速度ｄφ
／ｄｔによって生じるコラム２へのモーメントに関する
定数ａ10すなわち（ｃb −ｃc ｈlsｈkc＋ｃn ｈn ｈ
b ）Ｉp ＋（ｃn ｈb 2＋ｃl ＋ｃb ＋ｃc ｈls 2 ）Ｉpg
に関する係数要素である。
ド回転角度φによって生じるコラム２へのモーメントに
関する定数ａ9 すなわち（ｋb −ｋc ｈlsｈkc＋ｋn ｈ
n ｈb ）Ｉp ＋（ｋn ｈb 2＋ｋl ＋ｋb ＋ｋc ｈls 2 ）
Ｉpgに関する係数要素、１０７はベッド回転角速度ｄφ
／ｄｔによって生じるコラム２へのモーメントに関する
定数ａ10すなわち（ｃb −ｃc ｈlsｈkc＋ｃn ｈn ｈ
b ）Ｉp ＋（ｃn ｈb 2＋ｃl ＋ｃb ＋ｃc ｈls 2 ）Ｉpg
に関する係数要素である。
【００９７】ベッド曲げ系８４において、γはコラム２
のベッド４に対するコラム回転角度、ｄγ／ｄｔはコラ
ム２のベッド４に対するコラム回転角速度、１１０はコ
ラム回転角度γによって生じるコラム２へのモーメント
に関する定数ａ11すなわち（ｋb ＋ｋc ＋ｈkc 2 ＋ｋn
ｈn 2）Ｉp ＋（ｋb −ｋkcｈls＋ｋn ｈn ｈb ）Ｉpgに
関する係数要素である。１１１はコラム回転角速度ｄγ
／ｄｔによって生じるコラム２へのモーメントに関する
定数ａ12すなわち（ｃb ＋ｃc ｈkc 2 ＋ｃn ｈ n 2）Ｉp
＋（ｃb −ｃc ｈkcｈls＋ｃn ｈn ｈb ）Ｉpgに関する
係数要素、１１２はコラム回転角度γ１０９によって生
じるベッド４へのモーメントに関する定数ａ5 すなわち
（ｋb −ｋc ｈlsｈkc＋ｋn ｈn ｈb ）Ｉg ＋（ｋb ＋
ｋc ｈkc 2 ＋ｋn ｈn 2）Ｉpgに関する係数要素、１１３
はコラム回転角速度ｄγ／ｄｔによって生じるベッド４
へのモーメントに関する定数ａ6 すなわち（ｃb −ｃc
ｈlsｈkc＋ｃn ｈn ｈb ）Ｉg ＋（ｃb ＋ｃc ｈkc 2 ＋
ｃn ｈn 2）Ｉpgに関する係数要素ある。
のベッド４に対するコラム回転角度、ｄγ／ｄｔはコラ
ム２のベッド４に対するコラム回転角速度、１１０はコ
ラム回転角度γによって生じるコラム２へのモーメント
に関する定数ａ11すなわち（ｋb ＋ｋc ＋ｈkc 2 ＋ｋn
ｈn 2）Ｉp ＋（ｋb −ｋkcｈls＋ｋn ｈn ｈb ）Ｉpgに
関する係数要素である。１１１はコラム回転角速度ｄγ
／ｄｔによって生じるコラム２へのモーメントに関する
定数ａ12すなわち（ｃb ＋ｃc ｈkc 2 ＋ｃn ｈ n 2）Ｉp
＋（ｃb −ｃc ｈkcｈls＋ｃn ｈn ｈb ）Ｉpgに関する
係数要素、１１２はコラム回転角度γ１０９によって生
じるベッド４へのモーメントに関する定数ａ5 すなわち
（ｋb −ｋc ｈlsｈkc＋ｋn ｈn ｈb ）Ｉg ＋（ｋb ＋
ｋc ｈkc 2 ＋ｋn ｈn 2）Ｉpgに関する係数要素、１１３
はコラム回転角速度ｄγ／ｄｔによって生じるベッド４
へのモーメントに関する定数ａ6 すなわち（ｃb −ｃc
ｈlsｈkc＋ｃn ｈn ｈb ）Ｉg ＋（ｃb ＋ｃc ｈkc 2 ＋
ｃn ｈn 2）Ｉpgに関する係数要素ある。
【００９８】また、位置検出系８５において、１１４は
ベッド４と位置検出器２１の幾何学的関係に関する定数
ｈblに関する係数要素、１１５はコラム２と位置検出器
２１の幾何学的関係に関する定数ｈcsに関する係数要素
である。ｄ2 φ／ｄｔ2 はベッド４の回転角加速度であ
るベッド角加速度、ｄ2 γ／ｄｔ2 はコラム２のベッド
４に対する回転角加速度であるコラム角加速度を示す。
ベッド４と位置検出器２１の幾何学的関係に関する定数
ｈblに関する係数要素、１１５はコラム２と位置検出器
２１の幾何学的関係に関する定数ｈcsに関する係数要素
である。ｄ2 φ／ｄｔ2 はベッド４の回転角加速度であ
るベッド角加速度、ｄ2 γ／ｄｔ2 はコラム２のベッド
４に対する回転角加速度であるコラム角加速度を示す。
【００９９】図３は振動検出系７７の内容を示すブロッ
ク線図である。図において、１１８はベッド４に装着さ
れるベッド振動検出器１３６の幾何学的関係に関する定
数であるベッド振動検出器位置係数ｈlsa についての係
数要素、１２０は係数要素１１８の出力をＡ−Ｄ変換す
るＡ−Ｄ変換器、１１９はコラム２に装着されるコラム
振動検出器１３７の幾何学的関係に関する定数であるコ
ラム振動検出器位置係数ｈbtc についての係数要素、１
２１は係数要素１１９の出力をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変
換器である。αb はベッド４に装着されるベッド振動検
出器１３６で検出された加速度がディジタル化されたも
のであるベッド加速度、αc はコラム２に装着されるコ
ラム振動検出器１３７で検出された加速度がディジタル
化されたものであるコラム加速度を示す。すなわち、ベ
ッド振動検出器１３６及びコラム振動検出器１３７は、
実際の振動検出器に対応し、Ａ−Ｄ変換器１２０，１２
１はサーボ増幅器１７内のＡ−Ｄ変換器に対応する。
ク線図である。図において、１１８はベッド４に装着さ
れるベッド振動検出器１３６の幾何学的関係に関する定
数であるベッド振動検出器位置係数ｈlsa についての係
数要素、１２０は係数要素１１８の出力をＡ−Ｄ変換す
るＡ−Ｄ変換器、１１９はコラム２に装着されるコラム
振動検出器１３７の幾何学的関係に関する定数であるコ
ラム振動検出器位置係数ｈbtc についての係数要素、１
２１は係数要素１１９の出力をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変
換器である。αb はベッド４に装着されるベッド振動検
出器１３６で検出された加速度がディジタル化されたも
のであるベッド加速度、αc はコラム２に装着されるコ
ラム振動検出器１３７で検出された加速度がディジタル
化されたものであるコラム加速度を示す。すなわち、ベ
ッド振動検出器１３６及びコラム振動検出器１３７は、
実際の振動検出器に対応し、Ａ−Ｄ変換器１２０，１２
１はサーボ増幅器１７内のＡ−Ｄ変換器に対応する。
【０１００】図４は振動抑制制御器７８の内容を示すブ
ロック線図である。図において、１５０は角度の検出信
号処理系の０次ホールダ、１５１は位置ループにおける
角度処理系のディジタル演算処理の無駄時間要素、１５
２は位置検出信号の時間微分処理系の０次ホールダ、１
５３は速度ループにおける位置微分信号系の無駄時間要
素、１５４はベッド加速度αb の検出処理系の０次ホー
ルダ、１５５は速度ループにおける加速度αb 処理系の
無駄時間要素、１５６はコラム加速度αc の検出処理系
の０次ホールダ、１５７は速度ループにおける加速度α
c 処理系の無駄時間要素である。
ロック線図である。図において、１５０は角度の検出信
号処理系の０次ホールダ、１５１は位置ループにおける
角度処理系のディジタル演算処理の無駄時間要素、１５
２は位置検出信号の時間微分処理系の０次ホールダ、１
５３は速度ループにおける位置微分信号系の無駄時間要
素、１５４はベッド加速度αb の検出処理系の０次ホー
ルダ、１５５は速度ループにおける加速度αb 処理系の
無駄時間要素、１５６はコラム加速度αc の検出処理系
の０次ホールダ、１５７は速度ループにおける加速度α
c 処理系の無駄時間要素である。
【０１０１】また、θe は位置ループにおける角度処理
系のディジタル演算処理の無駄時間要素１５１を経たデ
ィジタル処理系の角度検出値、（ｄｘl ／ｄｔ）e は速
度ループにおける位置微分信号処理系の無駄時間要素１
５３を経たディジタル処理系の位置微分検出値、（α
b ）e は速度ループにおける加速度処理系の無駄時間要
素１５５を経たディジタル処理系のベッド加速度検出
値、（αc ）e は速度ループにおける加速度αc 処理系
の無駄時間要素１５７を経たディジタル処理系のコラム
加速度検出値、１２２はディジタル処理系のベッド加速
度検出値（αb ）eを入力とする積分器（積分要素）、
ｖb はこの積分器１２２の出力であるベッド速度、１２
４はこのベッド速度ｖb を入力とする積分器（積分要
素）、ｘb はこの積分器１２４の出力であるベッド位
置、１２６はディジタル処理系のコラム加速度検出値
（αc ）e を入力とする積分器（積分要素）、ｖc はこ
の積分器１２６の出力であるコラム速度、１２８はこの
コラム速度ｖc を入力とする積分器（積分要素）、ｘc
はこの積分器１２８の出力であるコラム位置である。
系のディジタル演算処理の無駄時間要素１５１を経たデ
ィジタル処理系の角度検出値、（ｄｘl ／ｄｔ）e は速
度ループにおける位置微分信号処理系の無駄時間要素１
５３を経たディジタル処理系の位置微分検出値、（α
b ）e は速度ループにおける加速度処理系の無駄時間要
素１５５を経たディジタル処理系のベッド加速度検出
値、（αc ）e は速度ループにおける加速度αc 処理系
の無駄時間要素１５７を経たディジタル処理系のコラム
加速度検出値、１２２はディジタル処理系のベッド加速
度検出値（αb ）eを入力とする積分器（積分要素）、
ｖb はこの積分器１２２の出力であるベッド速度、１２
４はこのベッド速度ｖb を入力とする積分器（積分要
素）、ｘb はこの積分器１２４の出力であるベッド位
置、１２６はディジタル処理系のコラム加速度検出値
（αc ）e を入力とする積分器（積分要素）、ｖc はこ
の積分器１２６の出力であるコラム速度、１２８はこの
コラム速度ｖc を入力とする積分器（積分要素）、ｘc
はこの積分器１２８の出力であるコラム位置である。
【０１０２】また、１３０はベッド振動検出器位置係数
ｈlsa の逆数に関する係数要素、１３１はコラム振動検
出器位置係数ｈbtc の逆数に関する係数要素、φe はベ
ッド回転角度の検出値、（ｄφ／ｄｔ）e はベッド回転
角速度の検出値、１４８はコラム回転角度の検出値γ
e 、（ｄγ／ｄｔ）e はコラム回転角速度の検出値、１
５８，１５９，１６０，１６１，１６２，１６３，１６
４，１６５は振動抑制ゲインである。上述したように、
振動抑制制御器７８は、サーボ増幅器１７のプロセッサ
で実現される。
ｈlsa の逆数に関する係数要素、１３１はコラム振動検
出器位置係数ｈbtc の逆数に関する係数要素、φe はベ
ッド回転角度の検出値、（ｄφ／ｄｔ）e はベッド回転
角速度の検出値、１４８はコラム回転角度の検出値γ
e 、（ｄγ／ｄｔ）e はコラム回転角速度の検出値、１
５８，１５９，１６０，１６１，１６２，１６３，１６
４，１６５は振動抑制ゲインである。上述したように、
振動抑制制御器７８は、サーボ増幅器１７のプロセッサ
で実現される。
【０１０３】次に、動作について説明する。図１に示し
たサーボ系７５の基本動作は従来例と同様である。すな
わち、数値制御装置（制御装置）８から送られる機械可
動部の移動されるべき位置を指示するための位置指令ｘ
l *から位置検出値（ｘl ）eを差し引く。この差にフィ
ードバックゲインＫp を掛けて速度指令（ｄθ／ｄｔ）
* を生成する。この速度指令（ｄθ／ｄｔ）* から角速
度検出値（ｄθ／ｄｔ）e を差し引き、この差に速度フ
ィードバックゲインＫv を掛けてサーボトルク指令Ｔms
* を生成する。
たサーボ系７５の基本動作は従来例と同様である。すな
わち、数値制御装置（制御装置）８から送られる機械可
動部の移動されるべき位置を指示するための位置指令ｘ
l *から位置検出値（ｘl ）eを差し引く。この差にフィ
ードバックゲインＫp を掛けて速度指令（ｄθ／ｄｔ）
* を生成する。この速度指令（ｄθ／ｄｔ）* から角速
度検出値（ｄθ／ｄｔ）e を差し引き、この差に速度フ
ィードバックゲインＫv を掛けてサーボトルク指令Ｔms
* を生成する。
【０１０４】このとき、サーボ系７５は、図３５に示す
サーボ増幅器１７内のディジタルシグナルプロセッサ上
にディジタル処理系として実装されているので、位置検
出値の０次ホールダ７９と角速度検出値の０次ホールダ
１３３、及び無駄時間要素８０で示される位置制御系の
演算時間と無駄時間要素１３４で示される速度制御系の
演算時間によって位相遅れが生ずる。この位相遅れが位
置検出値ｘl と角速度検出値ｄθ／ｄｔに対して影響与
えることになる。すなわち、実際には、位置検出値（ｘ
l ）e 、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e によってフィー
ドバック制御がなされる。
サーボ増幅器１７内のディジタルシグナルプロセッサ上
にディジタル処理系として実装されているので、位置検
出値の０次ホールダ７９と角速度検出値の０次ホールダ
１３３、及び無駄時間要素８０で示される位置制御系の
演算時間と無駄時間要素１３４で示される速度制御系の
演算時間によって位相遅れが生ずる。この位相遅れが位
置検出値ｘl と角速度検出値ｄθ／ｄｔに対して影響与
えることになる。すなわち、実際には、位置検出値（ｘ
l ）e 、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e によってフィー
ドバック制御がなされる。
【０１０５】速度フィードバックゲイン乗算器２５から
のサーボトルク指令Ｔms * と、振動抑制制御器７８から
の振動抑制制御トルク指令Ｔv *が加算されて、モータト
ルク指令Ｔm *が生成される。トルク生成手段１９６は、
モータトルク指令Ｔm *に従ってモータトルクＴm を発生
し、機械系７６を駆動する。
のサーボトルク指令Ｔms * と、振動抑制制御器７８から
の振動抑制制御トルク指令Ｔv *が加算されて、モータト
ルク指令Ｔm *が生成される。トルク生成手段１９６は、
モータトルク指令Ｔm *に従ってモータトルクＴm を発生
し、機械系７６を駆動する。
【０１０６】機械系７６は、ベッド回転角加速度ｄ2 φ
／ｄｔ2 、コラム回転角加速度ｄ2γ／ｄｔ2 を生ず
る。これらの角加速度は、振動検出器系７７によってベ
ッド加速度αb とコラム加速度αc に変換される。そし
て、ベッド加速度αb とコラム加速度αc とは、振動抑
制制御器７８に取り込まれる。振動抑制制御器７８は、
ディジタル処理系の位置検出値（ｘl ）e （すなわち、
位置検出器２１の出力がサーボ増幅器１７において処理
されたもの）、機械可動部２０の位置検出値の時間変化
率ｄｘl ／ｄｔ、モータ軸の回転角度値θ、角速度検出
値（ｄθ／ｄｔ）e （すなわち、回転角度検出器７の出
力がサーボ増幅器１７において処理されたもの）をも同
時に取り込み、これらの検出値に基づいて振動抑制制御
トルク指令Ｔv *を算出しこの振動抑制制御トルク指令Ｔ
v *をサーボ系７５に出力して、機械系７６の振動を軽減
する。
／ｄｔ2 、コラム回転角加速度ｄ2γ／ｄｔ2 を生ず
る。これらの角加速度は、振動検出器系７７によってベ
ッド加速度αb とコラム加速度αc に変換される。そし
て、ベッド加速度αb とコラム加速度αc とは、振動抑
制制御器７８に取り込まれる。振動抑制制御器７８は、
ディジタル処理系の位置検出値（ｘl ）e （すなわち、
位置検出器２１の出力がサーボ増幅器１７において処理
されたもの）、機械可動部２０の位置検出値の時間変化
率ｄｘl ／ｄｔ、モータ軸の回転角度値θ、角速度検出
値（ｄθ／ｄｔ）e （すなわち、回転角度検出器７の出
力がサーボ増幅器１７において処理されたもの）をも同
時に取り込み、これらの検出値に基づいて振動抑制制御
トルク指令Ｔv *を算出しこの振動抑制制御トルク指令Ｔ
v *をサーボ系７５に出力して、機械系７６の振動を軽減
する。
【０１０７】なお、振動抑制制御器７８の内部では、ｄ
ｘl ／ｄｔは、位置検出器２１の出力に基づいてサーボ
増幅器１７が算出した時間変化率（ｄｘl ／ｄｔ）e と
して扱われる。θは、取り込むための処理がなされた後
の回転角度値θe として扱われる。
ｘl ／ｄｔは、位置検出器２１の出力に基づいてサーボ
増幅器１７が算出した時間変化率（ｄｘl ／ｄｔ）e と
して扱われる。θは、取り込むための処理がなされた後
の回転角度値θe として扱われる。
【０１０８】図２に示した機械系７６のモータ軸系８１
は、サーボ系７５からのモータトルクＴm から機械系の
負荷トルクＴl を差し引いたトルクを入力する。そのト
ルクに係数要素８６によって慣性モーメントＪの逆数が
掛けられ、モータ軸の回転角加速度が得られる。そし
て、係数要素８６の出力が積分器８７で積分されて、モ
ータ軸の回転角速度ｄθ／ｄｔとなる。回転角速度ｄθ
／ｄｔは、もう１つの積分器８７を経てモータ軸の回転
角度θとなる。
は、サーボ系７５からのモータトルクＴm から機械系の
負荷トルクＴl を差し引いたトルクを入力する。そのト
ルクに係数要素８６によって慣性モーメントＪの逆数が
掛けられ、モータ軸の回転角加速度が得られる。そし
て、係数要素８６の出力が積分器８７で積分されて、モ
ータ軸の回転角速度ｄθ／ｄｔとなる。回転角速度ｄθ
／ｄｔは、もう１つの積分器８７を経てモータ軸の回転
角度θとなる。
【０１０９】図２に示したボールねじ系８、レベリング
系８３、ベッド曲げ系８４の動作は力学的であるため図
５に示す機械系の力学モデルを参照しながらその動作を
説明する。図５において、ｋn ，ｋc は並進ばね、ｋ，
ｋb は回転ばねを示している。また、回転ばねｋb を、
回転ばね及び回転ダッシュポットで置き換え、並進ばね
ｋc を、並進ばね及び並進ダッシュポットで置き換えも
よい。
系８３、ベッド曲げ系８４の動作は力学的であるため図
５に示す機械系の力学モデルを参照しながらその動作を
説明する。図５において、ｋn ，ｋc は並進ばね、ｋ，
ｋb は回転ばねを示している。また、回転ばねｋb を、
回転ばね及び回転ダッシュポットで置き換え、並進ばね
ｋc を、並進ばね及び並進ダッシュポットで置き換えも
よい。
【０１１０】ボールねじ系８２において、モータトルク
Ｔm はリードの換算係数要素８９によってリード換算係
数が掛けられてボールねじ１９の軸方向の推力となる。
図５に示すような方向にモータ軸の回転角度θとボール
ねじの弾性変形量ｘn の正方向を取っているため、リー
ド換算の係数要素８９の出力は、ボールねじの弾性変形
量ｘn に対して負方向にサーボモータ６側から作用す
る。同時に、ボールねじ１９と組み合わされるナット１
９３及びナット１９３のベッド取付部１９４側からもボ
ールねじの弾性変形量ｘn に寄与する支持系反力１９０
が加わる。この支持系反力１９０からリード換算の係数
要素８９の出力を差し引いた力に、係数要素９０によっ
て質量に関する定数Ｊt ／Ｊmsが掛けられる。係数要素
９０の出力は、積分器８７を介してボールねじ１９の弾
性変形の時間変化量ｄｘn ／ｄｔとなる。さらに、積分
器８７を介してボールねじの弾性変形量ｘn となる。ボ
ールねじの弾性変形量ｘn は、ボールねじばね定数ｋn
を掛ける係数要素９３を経て支持系反力１９０の一部と
なる。
Ｔm はリードの換算係数要素８９によってリード換算係
数が掛けられてボールねじ１９の軸方向の推力となる。
図５に示すような方向にモータ軸の回転角度θとボール
ねじの弾性変形量ｘn の正方向を取っているため、リー
ド換算の係数要素８９の出力は、ボールねじの弾性変形
量ｘn に対して負方向にサーボモータ６側から作用す
る。同時に、ボールねじ１９と組み合わされるナット１
９３及びナット１９３のベッド取付部１９４側からもボ
ールねじの弾性変形量ｘn に寄与する支持系反力１９０
が加わる。この支持系反力１９０からリード換算の係数
要素８９の出力を差し引いた力に、係数要素９０によっ
て質量に関する定数Ｊt ／Ｊmsが掛けられる。係数要素
９０の出力は、積分器８７を介してボールねじ１９の弾
性変形の時間変化量ｄｘn ／ｄｔとなる。さらに、積分
器８７を介してボールねじの弾性変形量ｘn となる。ボ
ールねじの弾性変形量ｘn は、ボールねじばね定数ｋn
を掛ける係数要素９３を経て支持系反力１９０の一部と
なる。
【０１１１】一方、ナット１９３のベッド取付部１９４
はベッド４の揺動により変位する。よって、ベッド回転
角速度ｄφ／ｄｔは、ベッド４の回転中心からボールね
じ１９までの距離ｈb に関する係数要素９５とボールね
じの減衰定数ｃn に関する係数要素９４を経、ベッド回
転角度φは幾何学定数ｈb ９５とボールねじばね定数ｋ
n に関する係数要素９３とを経て支持系反力１９０の一
部となる。
はベッド４の揺動により変位する。よって、ベッド回転
角速度ｄφ／ｄｔは、ベッド４の回転中心からボールね
じ１９までの距離ｈb に関する係数要素９５とボールね
じの減衰定数ｃn に関する係数要素９４を経、ベッド回
転角度φは幾何学定数ｈb ９５とボールねじばね定数ｋ
n に関する係数要素９３とを経て支持系反力１９０の一
部となる。
【０１１２】また、ナット１９３のベッド取付部１９４
は、図３では簡単のために図に示していないものの、ベ
ッド４の変形のためコラム回転によっても変位する。こ
のため、コラム回転角速度ｄγ／ｄｔは、コラム２の回
転中心からボールねじ１９までの距離ｈn に関する係数
要素９６とボールねじの減衰定数ｃn に関する係数要素
９４を経、コラム回転角度γは、係数要素９６とボール
ねじ１９のばね定数ｋn に関する係数要素９３を経て支
持系反力１９０の一部となる。
は、図３では簡単のために図に示していないものの、ベ
ッド４の変形のためコラム回転によっても変位する。こ
のため、コラム回転角速度ｄγ／ｄｔは、コラム２の回
転中心からボールねじ１９までの距離ｈn に関する係数
要素９６とボールねじの減衰定数ｃn に関する係数要素
９４を経、コラム回転角度γは、係数要素９６とボール
ねじ１９のばね定数ｋn に関する係数要素９３を経て支
持系反力１９０の一部となる。
【０１１３】図２に示すレベリング系８３に対して、サ
ーボモータ６の駆動力は、ボールねじ弾性変形速度ｄｘ
n ／ｄｔ、定数ａ1 、ボールねじの弾性変形量ｘn 及び
定数ａ2 を介してモーメントとして作用する。よって、
ベッド４が揺動することによってベッド回転角速度ｄφ
／ｄｔ及びベッド回転角度φが生じる。ベッド回転速度
ｄφ／ｄｔとベッド回転角度φとは、レベリングボルト
５まわりの回転減衰定数ｃl 、回転ばね定数ｋl 、コラ
ム２下のレベリングボルト５の減衰定数ｃc 及びばね定
数ｋc を含む定数ａ4 ，ａ3 を介してベッド４の揺動モ
ーメントとなる。また、コラム回転角速度ｄγ／ｄｔと
コラム回転角度γとは、ベッド曲げの減衰定数ｃb 及び
ばね定数ｋb を含む定数ａ6 ，ａ5 を介してベッド４に
対する揺動モーメントとなる。
ーボモータ６の駆動力は、ボールねじ弾性変形速度ｄｘ
n ／ｄｔ、定数ａ1 、ボールねじの弾性変形量ｘn 及び
定数ａ2 を介してモーメントとして作用する。よって、
ベッド４が揺動することによってベッド回転角速度ｄφ
／ｄｔ及びベッド回転角度φが生じる。ベッド回転速度
ｄφ／ｄｔとベッド回転角度φとは、レベリングボルト
５まわりの回転減衰定数ｃl 、回転ばね定数ｋl 、コラ
ム２下のレベリングボルト５の減衰定数ｃc 及びばね定
数ｋc を含む定数ａ4 ，ａ3 を介してベッド４の揺動モ
ーメントとなる。また、コラム回転角速度ｄγ／ｄｔと
コラム回転角度γとは、ベッド曲げの減衰定数ｃb 及び
ばね定数ｋb を含む定数ａ6 ，ａ5 を介してベッド４に
対する揺動モーメントとなる。
【０１１４】図２に示すベッド曲げ系８４に対し、サー
ボモータ６の駆動力はボールねじの弾性変形量ｘn 、定
数ａ7 、ボールねじ弾性変形の時間変化量ｄｘn ／ｄｔ
及び定数ａ8 を介してモーメントとして作用する。よっ
て、ベッド４に曲げ変形が生じることによって、コラム
回転角度γ及びコラム回転角速度ｄγ／ｄｔが生じる。
コラム回転角度γとコラム回転角速度ｄγ／ｄｔとは、
ベッド曲げの減衰定数ｃb 及びばね定数ｋb を含む定数
ａ12、ａ11を介してベッド４に対する曲げモーメントと
なる。また、ベッド回転角度φとベッド回転角速度ｄφ
／ｄｔとは、ベッド曲げの減衰定数ｃb 、ばね定数ｋb
を含む定数ａ9 ，ａ10を介してベッド４に対する曲げモ
ーメントとなる。
ボモータ６の駆動力はボールねじの弾性変形量ｘn 、定
数ａ7 、ボールねじ弾性変形の時間変化量ｄｘn ／ｄｔ
及び定数ａ8 を介してモーメントとして作用する。よっ
て、ベッド４に曲げ変形が生じることによって、コラム
回転角度γ及びコラム回転角速度ｄγ／ｄｔが生じる。
コラム回転角度γとコラム回転角速度ｄγ／ｄｔとは、
ベッド曲げの減衰定数ｃb 及びばね定数ｋb を含む定数
ａ12、ａ11を介してベッド４に対する曲げモーメントと
なる。また、ベッド回転角度φとベッド回転角速度ｄφ
／ｄｔとは、ベッド曲げの減衰定数ｃb 、ばね定数ｋb
を含む定数ａ9 ，ａ10を介してベッド４に対する曲げモ
ーメントとなる。
【０１１５】図２に示す位置検出系８５は、可動部をサ
ドル・テーブル３、固定部をベッド４に装着したリニア
エンコーダ（図示せず）に関する動特性をブロック線図
で表したものである。すなわち、位置検出系８５は、モ
ータ軸の回転角度θのリード換算値とボールねじの弾性
変数量ｘn とを加算したリニアエンコーダの可動部側の
移動量から、ベッド回転角度φにベッド４と位置検出器
２１の幾何学的関係に関する定数ｈblを乗じた値とコラ
ム回転角度γにコラム２と位置検出器２１の幾何学的関
係に関する定数ｈcsを乗じた値との差すなわちリニアエ
ンコーダの固定部側の移動量を差し引いた値ｘl を検出
することになる。
ドル・テーブル３、固定部をベッド４に装着したリニア
エンコーダ（図示せず）に関する動特性をブロック線図
で表したものである。すなわち、位置検出系８５は、モ
ータ軸の回転角度θのリード換算値とボールねじの弾性
変数量ｘn とを加算したリニアエンコーダの可動部側の
移動量から、ベッド回転角度φにベッド４と位置検出器
２１の幾何学的関係に関する定数ｈblを乗じた値とコラ
ム回転角度γにコラム２と位置検出器２１の幾何学的関
係に関する定数ｈcsを乗じた値との差すなわちリニアエ
ンコーダの固定部側の移動量を差し引いた値ｘl を検出
することになる。
【０１１６】このように機械系７６は、ボールねじ系８
２、レベリング系８３、ベッド曲げ系８４の３つの振動
系から構成されている。図１に示したサーボ系７５によ
って機械系７６を駆動すると、サーボモータ６の駆動力
はこれら３つの振動系に伝達されるため、図２７に示し
たように３つの機械共振が励起されることになる。そし
て、位置フィードバックゲインＫp を大きくすると、機
械共振Ｒ１及び機械共振Ｒ２が不安定化し、制御性能の
上限が制限される状況は従来技術の説明で述べたとおり
である。
２、レベリング系８３、ベッド曲げ系８４の３つの振動
系から構成されている。図１に示したサーボ系７５によ
って機械系７６を駆動すると、サーボモータ６の駆動力
はこれら３つの振動系に伝達されるため、図２７に示し
たように３つの機械共振が励起されることになる。そし
て、位置フィードバックゲインＫp を大きくすると、機
械共振Ｒ１及び機械共振Ｒ２が不安定化し、制御性能の
上限が制限される状況は従来技術の説明で述べたとおり
である。
【０１１７】この実施例では、機械共振を抑制するため
振動検出器系７７が機械系７６に装着される。そして、
振動検出器系７７や位置検出系８５の信号を振動抑制制
御器７８が処理することによって振動抑制制御される。
振動検出器系７７が機械系７６に装着される。そして、
振動検出器系７７や位置検出系８５の信号を振動抑制制
御器７８が処理することによって振動抑制制御される。
【０１１８】図３に示した振動検出器系７７は、機械系
７６に装着された振動検出器の動特性をブロック線図で
表したものである。ベッド振動検出器１３６及びＡ−Ｄ
変換器１２０は、ベッド回転角速度ｄ2 φ／ｄｔ2 に係
数要素１１８によるベッド振動検出器位置係数ｈlsa を
乗じたものをＡ−Ｄ変換したベッド加速度αb を出力す
る。コラム振動検出器１３７Ａ−Ｄ変換器１２１は、コ
ラム回転角加速度ｄ2γ／ｄｔ2 に係数要素１１９によ
るコラム振動検出器位置係数ｈbtc を乗じた値をベッド
加速度αb のアナログ値に加算し、加算値をＡ−Ｄ変換
したコラム加速度αc を出力する。
７６に装着された振動検出器の動特性をブロック線図で
表したものである。ベッド振動検出器１３６及びＡ−Ｄ
変換器１２０は、ベッド回転角速度ｄ2 φ／ｄｔ2 に係
数要素１１８によるベッド振動検出器位置係数ｈlsa を
乗じたものをＡ−Ｄ変換したベッド加速度αb を出力す
る。コラム振動検出器１３７Ａ−Ｄ変換器１２１は、コ
ラム回転角加速度ｄ2γ／ｄｔ2 に係数要素１１９によ
るコラム振動検出器位置係数ｈbtc を乗じた値をベッド
加速度αb のアナログ値に加算し、加算値をＡ−Ｄ変換
したコラム加速度αc を出力する。
【０１１９】図４に示した振動抑制制御器７８は、ま
ず、振動検出器系の出力であるベッド加速度αb とコラ
ム加速度αc とをラッチしてサーボ増幅器上のディジタ
ル処理系に取り込む。そして、ベッド加速度αb は、０
次ホールダ１５４及び無駄時間要素１５５を経てベッド
加速度検出値（αb ）e となる。また、コラム加速度α
c は、０次ホールダ１５６及び無駄時間要素１５７を経
てコラム加速度検出値（αc ）e となる。ベッド加速度
検出値（αb ）e は、積分器１２２よって積分されベッ
ド加速度検出値ｖb となる。コラム加速度検出値（α
c ）e は、積分器１２６によって積分されコラム速度検
出値ｖc となる。さらに、積分器１２４と積分器１２８
とによって、ベッド位置ｘb とコラム位置ｘc とが得ら
れる。ここで、積分器１２２，１２４，１２６，１２８
は１次のローパスフィルタになっていて、加速度検出値
（αb ）e 、（αc ）e に直流ドリフトが重畳した場合
においてもその出力が飽和しにくいように工夫されてい
る。
ず、振動検出器系の出力であるベッド加速度αb とコラ
ム加速度αc とをラッチしてサーボ増幅器上のディジタ
ル処理系に取り込む。そして、ベッド加速度αb は、０
次ホールダ１５４及び無駄時間要素１５５を経てベッド
加速度検出値（αb ）e となる。また、コラム加速度α
c は、０次ホールダ１５６及び無駄時間要素１５７を経
てコラム加速度検出値（αc ）e となる。ベッド加速度
検出値（αb ）e は、積分器１２２よって積分されベッ
ド加速度検出値ｖb となる。コラム加速度検出値（α
c ）e は、積分器１２６によって積分されコラム速度検
出値ｖc となる。さらに、積分器１２４と積分器１２８
とによって、ベッド位置ｘb とコラム位置ｘc とが得ら
れる。ここで、積分器１２２，１２４，１２６，１２８
は１次のローパスフィルタになっていて、加速度検出値
（αb ）e 、（αc ）e に直流ドリフトが重畳した場合
においてもその出力が飽和しにくいように工夫されてい
る。
【０１２０】ベッド位置ｘb とベッド速度ｖb とには、
それぞれ、係数要素１３０によって幾何学定数（ベッド
振動検出器位置係数の逆数１／ｈlsa ）が乗ぜられて、
ベッド回転角度検出値φe とベッド回転角速度検出値
（ｄφ／ｄｔ）e となる。コラム位置ｘc とコラム速度
ｖc とには、それぞれ、係数要素１３１によって幾何学
定数（コラム振動検出器位置係数の逆数１／ｈbtc ）が
乗ぜられて、コラム回転角度検出値γe とコラム回転角
速度検出値（ｄγ／ｄｔ）e となる。
それぞれ、係数要素１３０によって幾何学定数（ベッド
振動検出器位置係数の逆数１／ｈlsa ）が乗ぜられて、
ベッド回転角度検出値φe とベッド回転角速度検出値
（ｄφ／ｄｔ）e となる。コラム位置ｘc とコラム速度
ｖc とには、それぞれ、係数要素１３１によって幾何学
定数（コラム振動検出器位置係数の逆数１／ｈbtc ）が
乗ぜられて、コラム回転角度検出値γe とコラム回転角
速度検出値（ｄγ／ｄｔ）e となる。
【０１２１】また、位置検出値（ｘl ）e に対して、角
度検出値θe に減速比Ｌ／２πを乗じた値が減算され
る。さらに、コラム位置検出値γe に幾何学定数（ベッ
ド４と位置検出器２１の幾何学的関係に関する定数）ｈ
csを乗じた値が減算され、ベッド位置検出値φe に幾何
学定数ｈblを乗じた値が加算されてボールねじ弾性変形
検出値（ｘn ）e が得られる。また、位置微分検出値
（ｄｘl ／ｄｔ）e に対して、角速度検出値（ｄθ／ｄ
ｔ）e に減速比Ｌ／２πを乗じた値が減算される。
度検出値θe に減速比Ｌ／２πを乗じた値が減算され
る。さらに、コラム位置検出値γe に幾何学定数（ベッ
ド４と位置検出器２１の幾何学的関係に関する定数）ｈ
csを乗じた値が減算され、ベッド位置検出値φe に幾何
学定数ｈblを乗じた値が加算されてボールねじ弾性変形
検出値（ｘn ）e が得られる。また、位置微分検出値
（ｄｘl ／ｄｔ）e に対して、角速度検出値（ｄθ／ｄ
ｔ）e に減速比Ｌ／２πを乗じた値が減算される。
【０１２２】さらに、コラム回転角速度検出値（ｄγ／
ｄｔ）e に幾何学定数（コラム２と位置検出器２１の幾
何学的関係に関する定数）ｈcsを乗じた値が減算され、
ベッド回転角速度検出値（ｄφ／ｄｔ）e に幾何学定数
ｈblを乗じた値が加算されてボールねじ弾性変形速度検
出値（ｄｘn ／ｄｔ）e が得られる。このようにして、
結局、機械系７６の８個の状態量に対応する８個の検出
値（角度検出値θe 、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e 、
ボールねじ弾性変形速度検出値（ｄｘn ／ｄｔ）e 、ボ
ールねじ弾性変形検出値（ｘn ）e 、ベッド回転角度検
出値（φ）e 、ベッド回転角速度検出値（ｄφ／ｄｔ）
e 、コラム回転角度検出値（γ）e 、コラム回転角速度
検出値（ｄγ／ｄｔ）e ）が得られる。これらに振動抑
制制御ゲイン１５８〜１６５を乗じ、結果を加算するこ
とによって振動抑制制御トルク指令Ｔv *が得られる。
ｄｔ）e に幾何学定数（コラム２と位置検出器２１の幾
何学的関係に関する定数）ｈcsを乗じた値が減算され、
ベッド回転角速度検出値（ｄφ／ｄｔ）e に幾何学定数
ｈblを乗じた値が加算されてボールねじ弾性変形速度検
出値（ｄｘn ／ｄｔ）e が得られる。このようにして、
結局、機械系７６の８個の状態量に対応する８個の検出
値（角度検出値θe 、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e 、
ボールねじ弾性変形速度検出値（ｄｘn ／ｄｔ）e 、ボ
ールねじ弾性変形検出値（ｘn ）e 、ベッド回転角度検
出値（φ）e 、ベッド回転角速度検出値（ｄφ／ｄｔ）
e 、コラム回転角度検出値（γ）e 、コラム回転角速度
検出値（ｄγ／ｄｔ）e ）が得られる。これらに振動抑
制制御ゲイン１５８〜１６５を乗じ、結果を加算するこ
とによって振動抑制制御トルク指令Ｔv *が得られる。
【０１２３】このように、位置検出値（ｘl ）e から角
度検出値θe を差し引いた相対変位に相当するボールね
じ弾性変形検出値（ｘn ）e がサーボ系７５にフィード
バックされる。このフィードバックは、サーボ系７５の
交差周波数に近接した最も不安定な機械共振に対して減
衰を与えるように作用する。また、ボールねじ弾性変形
検出値（ｘn ）e から角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e を
差し引いた相対速度に相当するボールねじ弾性変形速度
検出値（ｄｘn ／ｄｔ）e がサーボ系７５にフィードバ
ックされる。このフィードバックは、相対変位のフィー
ドバックによって不安定化する第２の機械共振に対して
減衰を与えるように作用する。
度検出値θe を差し引いた相対変位に相当するボールね
じ弾性変形検出値（ｘn ）e がサーボ系７５にフィード
バックされる。このフィードバックは、サーボ系７５の
交差周波数に近接した最も不安定な機械共振に対して減
衰を与えるように作用する。また、ボールねじ弾性変形
検出値（ｘn ）e から角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e を
差し引いた相対速度に相当するボールねじ弾性変形速度
検出値（ｄｘn ／ｄｔ）e がサーボ系７５にフィードバ
ックされる。このフィードバックは、相対変位のフィー
ドバックによって不安定化する第２の機械共振に対して
減衰を与えるように作用する。
【０１２４】サーボ増幅器１７におけるプロセッサが図
４に示した振動抑制制御を実施する処理フローチャート
を図６に示す。以下、このフローチャートに従ってプロ
セッサの動作を説明する。
４に示した振動抑制制御を実施する処理フローチャート
を図６に示す。以下、このフローチャートに従ってプロ
セッサの動作を説明する。
【０１２５】まず、位置検出値（ｘl ）e 、速度検出値
（ｄｘl ／ｄｔ）e 、角度検出値θe 、角速度検出値
（ｄθ／ｄｔ）e 、ベッド加速度検出値（αb ）e 、コ
ラム加速度検出値（αc ）e を読み込み（ステップＳＴ
１０１）、ベッド加速度検出値（αb ）e に積分器１２
２，１２４によるローパスフィルタ処理を施し、ベッド
速度ｖb 、ベッド変位ｘb を算出する（ステップＳＴ１
０２）。
（ｄｘl ／ｄｔ）e 、角度検出値θe 、角速度検出値
（ｄθ／ｄｔ）e 、ベッド加速度検出値（αb ）e 、コ
ラム加速度検出値（αc ）e を読み込み（ステップＳＴ
１０１）、ベッド加速度検出値（αb ）e に積分器１２
２，１２４によるローパスフィルタ処理を施し、ベッド
速度ｖb 、ベッド変位ｘb を算出する（ステップＳＴ１
０２）。
【０１２６】次いで、コラム加速度検出値（αc ）e に
積分器１２６，１２８によるローパスフィルタ処理を施
し、コラム速度ｖc 、コラム変位ｘc を算出する（ステ
ップＳＴ１０３）。さらに、ベッド変位ｘb に１／ｈ
lsa を乗じてベッド回転角度検出値φe を算出するとと
もに、ベッド速度ｖb に１／ｈlsa を乗じてベッド回転
角速度検出値（ｄφ／ｄｔ）e を算出する（ステップＳ
Ｔ１０４）。
積分器１２６，１２８によるローパスフィルタ処理を施
し、コラム速度ｖc 、コラム変位ｘc を算出する（ステ
ップＳＴ１０３）。さらに、ベッド変位ｘb に１／ｈ
lsa を乗じてベッド回転角度検出値φe を算出するとと
もに、ベッド速度ｖb に１／ｈlsa を乗じてベッド回転
角速度検出値（ｄφ／ｄｔ）e を算出する（ステップＳ
Ｔ１０４）。
【０１２７】次いで、コラム変位ｘc からベッド変位ｘ
b を差し引いた後に１／ｈbtc を乗じてコラム回転角度
検出値γe を算出し、コラム速度ｖc からベッド速度ｖ
b を差し引いた後に１／ｈbtc を乗じてコラム回転角速
度検出値（ｄγ／ｄｔ）e を算出する（ステップＳＴ１
０５）。また、算出した位置検出値（ｘl ）e 、角度検
出値θe 、ベッド回転角度検出値φe 及びコラム回転角
度検出値γe から係数Ｌ／２π，ｈbl，ｈcsを考慮して
ボールねじ弾性変形検出値（ｘn ）e を算出する（ステ
ップＳＴ１０６）。
b を差し引いた後に１／ｈbtc を乗じてコラム回転角度
検出値γe を算出し、コラム速度ｖc からベッド速度ｖ
b を差し引いた後に１／ｈbtc を乗じてコラム回転角速
度検出値（ｄγ／ｄｔ）e を算出する（ステップＳＴ１
０５）。また、算出した位置検出値（ｘl ）e 、角度検
出値θe 、ベッド回転角度検出値φe 及びコラム回転角
度検出値γe から係数Ｌ／２π，ｈbl，ｈcsを考慮して
ボールねじ弾性変形検出値（ｘn ）e を算出する（ステ
ップＳＴ１０６）。
【０１２８】また、速度検出値（ｄｘl ／ｄｔ）e 、角
速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e 、ベッド回転角速度検出値
（ｄφ／ｄｔ）e 、コラム回転角速度検出値（ｄγ／ｄ
ｔ）e から係数Ｌ／２π，ｈbl，ｈcsを考慮してボール
ねじ弾性変形速度変化検出値（ｄｘn ／ｄｔ）e を算出
する（ステップＳＴ１０７）。
速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e 、ベッド回転角速度検出値
（ｄφ／ｄｔ）e 、コラム回転角速度検出値（ｄγ／ｄ
ｔ）e から係数Ｌ／２π，ｈbl，ｈcsを考慮してボール
ねじ弾性変形速度変化検出値（ｄｘn ／ｄｔ）e を算出
する（ステップＳＴ１０７）。
【０１２９】次いで、位置検出値（ｘl ）e 、角度検出
値θe 、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e 、速度検出値
（ｄｘn ／ｄｔ）e 、ボールねじ弾性変形検出値（ｘ
n ）e 、ベッド回転角度検出値φe 、ベッド回転角速度
検出値（ｄφ／ｄｔ）e 、コラム回転角度検出値γe 、
コラム回転角速度検出値（ｄγ／ｄｔ）e に係数Ｋm0〜
Ｋm8を掛けた後、それらの和をとり振動抑制制御トルク
指令Ｔv *を算出する（ステップＳＴ１０８）。以上の制
御によって、機械共振は従来の場合に比べてより抑制さ
れ、その結果、サーボ系７５の位置ループにおける位置
フィードバックゲインＫp 、及び速度ループにおける速
度フィードバックゲインＫv をより高くすることができ
る。
値θe 、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e 、速度検出値
（ｄｘn ／ｄｔ）e 、ボールねじ弾性変形検出値（ｘ
n ）e 、ベッド回転角度検出値φe 、ベッド回転角速度
検出値（ｄφ／ｄｔ）e 、コラム回転角度検出値γe 、
コラム回転角速度検出値（ｄγ／ｄｔ）e に係数Ｋm0〜
Ｋm8を掛けた後、それらの和をとり振動抑制制御トルク
指令Ｔv *を算出する（ステップＳＴ１０８）。以上の制
御によって、機械共振は従来の場合に比べてより抑制さ
れ、その結果、サーボ系７５の位置ループにおける位置
フィードバックゲインＫp 、及び速度ループにおける速
度フィードバックゲインＫv をより高くすることができ
る。
【０１３０】実施例２．振動抑制制御ゲイン１５８〜１
６５の設定方法について説明する。図２に示した機械系
７６を状態方程式で表せば、以下のようになる。 ｄｘm ／ｄｔ＝Ａm ｘm ＋ｂm Ｔm …（１） ここで、 ｘm ＝｛ｘn ，ｄｘn ／ｄｔ，θ，ｄθ／ｄｔ，φ，ｄ
φ／ｄｔ，γ，ｄγ／ｄｔ｝T であり、システム行列Ａm 、入力ベクトルｂm は図７に
示すとおりである。
６５の設定方法について説明する。図２に示した機械系
７６を状態方程式で表せば、以下のようになる。 ｄｘm ／ｄｔ＝Ａm ｘm ＋ｂm Ｔm …（１） ここで、 ｘm ＝｛ｘn ，ｄｘn ／ｄｔ，θ，ｄθ／ｄｔ，φ，ｄ
φ／ｄｔ，γ，ｄγ／ｄｔ｝T であり、システム行列Ａm 、入力ベクトルｂm は図７に
示すとおりである。
【０１３１】図１に示した速度ループの無駄時間要素１
３４と０次ホールダ１３３の動特性を１次のパデ近似で
式（２）のように表す。 （ｄθ／ｄｔ）a ＝｛１／（１＋τv ｓ／２）｝・ｄθ／ｄｔ …（２） ここで、（ｄθ／ｄｔ）a はパデ近似モデルにおける角
速度検出値である。
３４と０次ホールダ１３３の動特性を１次のパデ近似で
式（２）のように表す。 （ｄθ／ｄｔ）a ＝｛１／（１＋τv ｓ／２）｝・ｄθ／ｄｔ …（２） ここで、（ｄθ／ｄｔ）a はパデ近似モデルにおける角
速度検出値である。
【０１３２】また、図１に示した位置ループの無駄時間
要素８０と０次ホールダ７９の動特性を２次のパデ近似
で式（３）のように表す。 （ｘl ）a ＝｛１／（１＋τp ｓ／２＋τp 2ｓ2 ／１２）｝・ｄθ／ｄｔ …（３） ここで、（ｘl ）a はパデ近似モデルにおける位置検出
値である。
要素８０と０次ホールダ７９の動特性を２次のパデ近似
で式（３）のように表す。 （ｘl ）a ＝｛１／（１＋τp ｓ／２＋τp 2ｓ2 ／１２）｝・ｄθ／ｄｔ …（３） ここで、（ｘl ）a はパデ近似モデルにおける位置検出
値である。
【０１３３】式（１），（２），（３）を用いて、機械
系７６の可動部とサーボ系７５とを合わせた系の動特性
をを状態方程式で記述すれば、式（４）で示される。 ｄｘp ／ｄｔ＝Ａp ｘp ＋Ｂp ｕp …（４） ここで、 ｘp ＝｛ｘn ，ｄｘn ／ｄｔ，θ，ｄθ／ｄｔ，φ，ｄ
φ／ｄｔ，γ，ｄγ／ｄｔ，（ｄθ／ｄｔ）a ，（ｘ
l ）a ，（ｘl ）b ｝T であり、（ｘl ）b は式（２）の２次のパデ近似式を状
態空間で表現したときに派生した変数である。
系７６の可動部とサーボ系７５とを合わせた系の動特性
をを状態方程式で記述すれば、式（４）で示される。 ｄｘp ／ｄｔ＝Ａp ｘp ＋Ｂp ｕp …（４） ここで、 ｘp ＝｛ｘn ，ｄｘn ／ｄｔ，θ，ｄθ／ｄｔ，φ，ｄ
φ／ｄｔ，γ，ｄγ／ｄｔ，（ｄθ／ｄｔ）a ，（ｘ
l ）a ，（ｘl ）b ｝T であり、（ｘl ）b は式（２）の２次のパデ近似式を状
態空間で表現したときに派生した変数である。
【０１３４】また、 ｕp ＝｛ｘl *，Ｔm ｝ である。
【０１３５】式（４）のシステム行列Ａp をモード座標
系で非連成化するため、スペクトル分解すれば式（５）
に示すようになる。 Ａp ＝Ｅp Λp Ｅp -1 …（５） ここで、Λp は固有値の対角行列、Ｅp はモード行列で
あり、各行列の要素には実数と複素数が混在する。
系で非連成化するため、スペクトル分解すれば式（５）
に示すようになる。 Ａp ＝Ｅp Λp Ｅp -1 …（５） ここで、Λp は固有値の対角行列、Ｅp はモード行列で
あり、各行列の要素には実数と複素数が混在する。
【０１３６】制御則の実装のため実固有ベクトルを得る
べく、システム行列Ａp をブロック対角行列Ａp に分解
すれば、式（６）に示すようになる。 Ａp ＝Ｅb Ａb Ｅb -1 …（６） ここで、 Ｅb ＝Ｒe ｛Ｅp ｝＋Ｉm ｛Ｅp ｝ である。ブロック対角行列Ａb のブロック対角行列要素
は最大２×２であり、１次系と２次系に非連成化された
ことになる。２次系は１自由度振動系に相当するので、
この非連成化によって振動抑制制御が容易になる。
べく、システム行列Ａp をブロック対角行列Ａp に分解
すれば、式（６）に示すようになる。 Ａp ＝Ｅb Ａb Ｅb -1 …（６） ここで、 Ｅb ＝Ｒe ｛Ｅp ｝＋Ｉm ｛Ｅp ｝ である。ブロック対角行列Ａb のブロック対角行列要素
は最大２×２であり、１次系と２次系に非連成化された
ことになる。２次系は１自由度振動系に相当するので、
この非連成化によって振動抑制制御が容易になる。
【０１３７】左実モード行列Ｅb -1 により、式（４）の
物理座標系の状態ベクトルｘp は、式（７）に示すよう
にモード座標系の状態ベクトルｘm に変換でき、 ｘm ＝Ｅb -1 ｘp …（７） 式（４）をモード座標で表せば、式（８）に示すように
なる。 ｄｘm ／ｄｔ＝Ａb ｘm ＋Ｂb ｕp …（８） ここで、 Ｂb ＝Ｅb -1 Ｂp である。
物理座標系の状態ベクトルｘp は、式（７）に示すよう
にモード座標系の状態ベクトルｘm に変換でき、 ｘm ＝Ｅb -1 ｘp …（７） 式（４）をモード座標で表せば、式（８）に示すように
なる。 ｄｘm ／ｄｔ＝Ａb ｘm ＋Ｂb ｕp …（８） ここで、 Ｂb ＝Ｅb -1 Ｂp である。
【０１３８】さらに、非連成化した２次系をモード毎に
回転座標変換する。変換行列Ｔr として、その次元がＡ
b と等しい正方のブロック対角行列であって、ブロック
対角要素はＡb の相当要素がブロック行列のとき回転角
度θj の回転変換行列、Ａbの相当要素がスカラー対角
要素のとき１であるものを設定する。ここで、添え字j
は整数であり、θj は式（９）で与えられる。 θj ＝ｔａｎ-1｛（Ａb,jjＢb,2j＋Ａb,j+1,j Ｂj,2,j+1 ）／ （Ａb,j+1,j Ｂb,2j−Ａb,jjＢb,2,j+1 ）｝…（９） ここで、Ａb 、Ｂb の下付き添え字j は各行列の要素を
示すものである。
回転座標変換する。変換行列Ｔr として、その次元がＡ
b と等しい正方のブロック対角行列であって、ブロック
対角要素はＡb の相当要素がブロック行列のとき回転角
度θj の回転変換行列、Ａbの相当要素がスカラー対角
要素のとき１であるものを設定する。ここで、添え字j
は整数であり、θj は式（９）で与えられる。 θj ＝ｔａｎ-1｛（Ａb,jjＢb,2j＋Ａb,j+1,j Ｂj,2,j+1 ）／ （Ａb,j+1,j Ｂb,2j−Ａb,jjＢb,2,j+1 ）｝…（９） ここで、Ａb 、Ｂb の下付き添え字j は各行列の要素を
示すものである。
【０１３９】この変換行列Ｔr とＥb によってｘm をｘ
v に式（１０）によって変換すれば、 ｘv ＝（Ｅb Ｔr ）-1ｘm …（１０） ｘv の第ｊ要素はモータトルクＴm に対して機械共振周
波数で位相が９０度遅れた速度相当の信号となり、これ
にゲインを掛けてモータトルク指令値を足し込むことで
振動抑制制御ができることになる。例えば、ｎ個の機械
共振を同時に抑制制御するとき、振動抑制制御トルク指
令Ｔv *は式（１１）で与えられる。 Ｔv *＝Σm=1 nＫsmｘv,jm …（１１） ここで、Ｋsm（ｍ＝１〜ｎ）は機械共振ごとに振動抑制
の度合に応じて設定される振動抑制制御ゲインであり、
ｘv の下付き添え字jmは抑制する機械共振に対応した速
度相当信号の要素番号である。
v に式（１０）によって変換すれば、 ｘv ＝（Ｅb Ｔr ）-1ｘm …（１０） ｘv の第ｊ要素はモータトルクＴm に対して機械共振周
波数で位相が９０度遅れた速度相当の信号となり、これ
にゲインを掛けてモータトルク指令値を足し込むことで
振動抑制制御ができることになる。例えば、ｎ個の機械
共振を同時に抑制制御するとき、振動抑制制御トルク指
令Ｔv *は式（１１）で与えられる。 Ｔv *＝Σm=1 nＫsmｘv,jm …（１１） ここで、Ｋsm（ｍ＝１〜ｎ）は機械共振ごとに振動抑制
の度合に応じて設定される振動抑制制御ゲインであり、
ｘv の下付き添え字jmは抑制する機械共振に対応した速
度相当信号の要素番号である。
【０１４０】結局、式（１０）、式（１１）より、物理
座標系の状態量ｘm と振動抑制制御トルク指令Ｔv *の関
係が式（１２）のように定められる。 Ｔv *＝ｋt0（ｘl ）a ＋Ｋt1θ＋Ｋt2ｄθ／ｄｔ＋Ｋt3ｘn ＋Ｋt4ｄｘn ／ｄｔ＋Ｋt5φ＋Ｋt6ｄφ／ｄｔ ＋Ｋt7γ＋Ｋt8ｄγ／ｄｔ＋Ｋt9ｄθ／ｄｔ …（１２） なお、式（１２）は機械共振が３の場合を示している。
制御系の実動作においては、式（１２）の物理座標系の
状態量を図４に示した検出値（位置検出値（ｘl）e 、
角度検出値θe 、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e 、ボー
ルねじ弾性変形検出値（ｘn ）e 、ボールねじ弾性変形
速度検出値（ｄｘn ／ｄｔ）e 、ベッド回転角度検出値
（φ）e 、ベッド回転角速度検出値（ｄφ／ｄｔ）e 、
コラム回転角度検出値（γ）e 、コラム回転角速度検出
値（ｄγ／ｄｔ）e ）で置き換え、図４に示した振動抑
制制御ゲイン１５８〜１６６を式（１２）のＫt0〜Ｋt8
によって与える。ただし、振動抑制制御ゲイン１５９は
Ｋt2とＫt9との和で与えられる。
座標系の状態量ｘm と振動抑制制御トルク指令Ｔv *の関
係が式（１２）のように定められる。 Ｔv *＝ｋt0（ｘl ）a ＋Ｋt1θ＋Ｋt2ｄθ／ｄｔ＋Ｋt3ｘn ＋Ｋt4ｄｘn ／ｄｔ＋Ｋt5φ＋Ｋt6ｄφ／ｄｔ ＋Ｋt7γ＋Ｋt8ｄγ／ｄｔ＋Ｋt9ｄθ／ｄｔ …（１２） なお、式（１２）は機械共振が３の場合を示している。
制御系の実動作においては、式（１２）の物理座標系の
状態量を図４に示した検出値（位置検出値（ｘl）e 、
角度検出値θe 、角速度検出値（ｄθ／ｄｔ）e 、ボー
ルねじ弾性変形検出値（ｘn ）e 、ボールねじ弾性変形
速度検出値（ｄｘn ／ｄｔ）e 、ベッド回転角度検出値
（φ）e 、ベッド回転角速度検出値（ｄφ／ｄｔ）e 、
コラム回転角度検出値（γ）e 、コラム回転角速度検出
値（ｄγ／ｄｔ）e ）で置き換え、図４に示した振動抑
制制御ゲイン１５８〜１６６を式（１２）のＫt0〜Ｋt8
によって与える。ただし、振動抑制制御ゲイン１５９は
Ｋt2とＫt9との和で与えられる。
【０１４１】以上に述べたブロック対角化モード分離に
基づく振動抑制制御の動作状況をシミュレーションで求
めた結果を図８に示す。図８は位置指令値ｘl *から位置
検出値（ｘl ）e までの周波数伝達特性を表している。
図中破線は振動抑制制御がないときのもので、無次元周
波数２付近で機械共振Ｒ１のためにゲインが大きくなっ
ている。この機械共振Ｒ１のみを抑制するように振動抑
制制御した結果を実線で示している。機械共振Ｒ１のゲ
インが軽減され、位相の変化が緩やかになって安定化で
きていることがわかる。これに対して、機械共振Ｒ０、
Ｒ２はほとんど変化していない。機械共振Ｒ０、Ｒ２は
機械共振Ｒ１にかなり接近しているにもかかわらず、機
械共振Ｒ１のみが選択的に安定化され、この実施例にお
ける振動抑制制御の有効性が確認できる。
基づく振動抑制制御の動作状況をシミュレーションで求
めた結果を図８に示す。図８は位置指令値ｘl *から位置
検出値（ｘl ）e までの周波数伝達特性を表している。
図中破線は振動抑制制御がないときのもので、無次元周
波数２付近で機械共振Ｒ１のためにゲインが大きくなっ
ている。この機械共振Ｒ１のみを抑制するように振動抑
制制御した結果を実線で示している。機械共振Ｒ１のゲ
インが軽減され、位相の変化が緩やかになって安定化で
きていることがわかる。これに対して、機械共振Ｒ０、
Ｒ２はほとんど変化していない。機械共振Ｒ０、Ｒ２は
機械共振Ｒ１にかなり接近しているにもかかわらず、機
械共振Ｒ１のみが選択的に安定化され、この実施例にお
ける振動抑制制御の有効性が確認できる。
【０１４２】実施例３．図９はこの発明の第３の実施例
による位置決め装置における数値制御装置のプロセッサ
の動作を示すフローチャートである。以下、上記したモ
ード制御の制御ゲインを設定する数値制御装置８の動作
について述べる。
による位置決め装置における数値制御装置のプロセッサ
の動作を示すフローチャートである。以下、上記したモ
ード制御の制御ゲインを設定する数値制御装置８の動作
について述べる。
【０１４３】まず、機械系７６の質量に関する係数要素
８６，９０，９９における定数１／Ｊ，Ｊt ／Ｊｍs ，
Ｉd 、剛性に関する係数要素９３，９７，１０２，１１
２，１０４，１０６，１１０における定数Ｋn ，ａ1 ，
ａ3 ，ａ5 ，ａ7 ，ａ9 ，ａ11、減衰に関する係数要素
９４，９８，１０３，１１３，１０５，１０７，１１１
における定数ｃn ，ａ1 ，ａ4 ，ａ6 ，ａ8 ，ａ10，ａ
12、幾何学的形状に関する係数要素９５，９６，８９，
１１４，１１５における定数ｈb ，ｈn ，Ｌ／２π，ｈ
b1，ｈcsなどが操作盤３４５（図３２）から入力される
（ステップＳＴ２０１）。すると、数値制御装置８のプ
ロセッサは、式（５）、式（７）、式（８）に基づいて
Ａb ，Ｂb ，Ｅb-1 ，θJ を算出する（ステップＳＴ２
０２）。
８６，９０，９９における定数１／Ｊ，Ｊt ／Ｊｍs ，
Ｉd 、剛性に関する係数要素９３，９７，１０２，１１
２，１０４，１０６，１１０における定数Ｋn ，ａ1 ，
ａ3 ，ａ5 ，ａ7 ，ａ9 ，ａ11、減衰に関する係数要素
９４，９８，１０３，１１３，１０５，１０７，１１１
における定数ｃn ，ａ1 ，ａ4 ，ａ6 ，ａ8 ，ａ10，ａ
12、幾何学的形状に関する係数要素９５，９６，８９，
１１４，１１５における定数ｈb ，ｈn ，Ｌ／２π，ｈ
b1，ｈcsなどが操作盤３４５（図３２）から入力される
（ステップＳＴ２０１）。すると、数値制御装置８のプ
ロセッサは、式（５）、式（７）、式（８）に基づいて
Ａb ，Ｂb ，Ｅb-1 ，θJ を算出する（ステップＳＴ２
０２）。
【０１４４】次いで、機械共振周波数と振動モードを操
作盤３４５のディスプレイ３００に表示し、振動モード
（機械共振）に対して、例えば機械共振周波数が低い方
から順番に番号を付す。使用者が抑制したい機械共振の
番号ｍを操作盤３４５から入力すると（ステップＳＴ２
０３）、振動抑制制御の対象となる機械共振が設定され
る。設定された振動モードのモード座標での速度相当状
態量ｘvjに関して、モータトルクＴm からの周波数伝達
特性（周波数応答）をボード線図でディスプレイ３００
に表示する（ステップＳＴ２０４）。
作盤３４５のディスプレイ３００に表示し、振動モード
（機械共振）に対して、例えば機械共振周波数が低い方
から順番に番号を付す。使用者が抑制したい機械共振の
番号ｍを操作盤３４５から入力すると（ステップＳＴ２
０３）、振動抑制制御の対象となる機械共振が設定され
る。設定された振動モードのモード座標での速度相当状
態量ｘvjに関して、モータトルクＴm からの周波数伝達
特性（周波数応答）をボード線図でディスプレイ３００
に表示する（ステップＳＴ２０４）。
【０１４５】ボード線図において、ループゲイン（振動
抑制制御効果のゲイン）が０ｄＢとなる直線を表示す
る。使用者は、所望の抑制の度合と周波数伝達特性とか
ら定まるループゲインを操作盤３４５から入力する（ス
テップＳＴ２０５）。すると、数値制御装置８のプロセ
ッサは、指定されたループゲインから振動抑制制御ゲイ
ンＫsmを決定する（ステップＳＴ２０６）。
抑制制御効果のゲイン）が０ｄＢとなる直線を表示す
る。使用者は、所望の抑制の度合と周波数伝達特性とか
ら定まるループゲインを操作盤３４５から入力する（ス
テップＳＴ２０５）。すると、数値制御装置８のプロセ
ッサは、指定されたループゲインから振動抑制制御ゲイ
ンＫsmを決定する（ステップＳＴ２０６）。
【０１４６】さらに、他の機械共振も振動抑制制御する
か否かをディスプレイ３００に表示する（ステップＳＴ
２０７）。使用者は、それに応じて操作盤３４５からＹ
ｅｓ／Ｎｏを入力する。「Ｙｅｓ」が入力されると、ス
テップＳＴ２０３に戻る。「Ｎｏ」であれば、振動抑制
制御ゲインＫsmをサーボ増幅器１７に転送する（ステッ
プＳＴ２０８）。以上のようにして、振動抑制制御器７
８における振動抑制制御ゲインＫsmを操作盤３４５から
設定することができる。
か否かをディスプレイ３００に表示する（ステップＳＴ
２０７）。使用者は、それに応じて操作盤３４５からＹ
ｅｓ／Ｎｏを入力する。「Ｙｅｓ」が入力されると、ス
テップＳＴ２０３に戻る。「Ｎｏ」であれば、振動抑制
制御ゲインＫsmをサーボ増幅器１７に転送する（ステッ
プＳＴ２０８）。以上のようにして、振動抑制制御器７
８における振動抑制制御ゲインＫsmを操作盤３４５から
設定することができる。
【０１４７】なお、数値制御装置８のプロセッサには、
例えばモトローラ社の６８０３０などを使用することが
できる。このプロセッサの能力はこの実施例の計算を十
分実行できるものであり、この実施例による位置決め装
置を実現するために、高能力プロセッサを採用する必要
はない。また、ここでは第１の実施例又は第２の実施例
に示した制御を実行する数値制御装置８に適用されるも
のについて述べたが、後述する第６の実施例における相
対変位・相対速度フィードバックに基づく振動抑制制御
器についても適用可能である。
例えばモトローラ社の６８０３０などを使用することが
できる。このプロセッサの能力はこの実施例の計算を十
分実行できるものであり、この実施例による位置決め装
置を実現するために、高能力プロセッサを採用する必要
はない。また、ここでは第１の実施例又は第２の実施例
に示した制御を実行する数値制御装置８に適用されるも
のについて述べたが、後述する第６の実施例における相
対変位・相対速度フィードバックに基づく振動抑制制御
器についても適用可能である。
【０１４８】実施例４．図１０はこの発明の第４の実施
例による位置決め装置による振動抑制制御ゲインＫsmの
自動設定動作及び機械系の自動診断動作を実行する位置
決め装置の動作を示すフローチャートである。上記した
第３の実施例では、使用者が対話的に振動抑制制御ゲイ
ンＫsmを入力する場合について説明したが、この実施例
の位置決め装置は、機械系７６の振動特性を測定し、機
械系７６の異常を診断するとともに、振動抑制制御器７
８における振動抑制制御ゲインＫsmを自動設定するよう
に構成されている。
例による位置決め装置による振動抑制制御ゲインＫsmの
自動設定動作及び機械系の自動診断動作を実行する位置
決め装置の動作を示すフローチャートである。上記した
第３の実施例では、使用者が対話的に振動抑制制御ゲイ
ンＫsmを入力する場合について説明したが、この実施例
の位置決め装置は、機械系７６の振動特性を測定し、機
械系７６の異常を診断するとともに、振動抑制制御器７
８における振動抑制制御ゲインＫsmを自動設定するよう
に構成されている。
【０１４９】この実施例による装置構成は、図３２、図
３３及び図３５に示す構成と同様であり、また、図１に
示す制御系を含んでいる。そして、この場合には、数値
制御装置８は、以下の処理を行うゲイン設定部を有する
ものとなっている。
３３及び図３５に示す構成と同様であり、また、図１に
示す制御系を含んでいる。そして、この場合には、数値
制御装置８は、以下の処理を行うゲイン設定部を有する
ものとなっている。
【０１５０】まず、使用者は、駆動軸Ｘ，Ｙ，Ｚの選択
や加振周波数範囲の指定などの定数を数値制御装置８の
操作盤３４５から入力する（ステップＳＴ３０１）。数
値制御装置８のゲイン設定部は、使用者の入力に従って
サーボ増幅器１７に加振信号を出力して、機械系７６を
加振する。そして、位置検出器２１や回転角度検出器７
の検出信号及びモータ駆動電流をサーボ増幅器１７を介
して取り込む（ステップＳＴ３０２）。
や加振周波数範囲の指定などの定数を数値制御装置８の
操作盤３４５から入力する（ステップＳＴ３０１）。数
値制御装置８のゲイン設定部は、使用者の入力に従って
サーボ増幅器１７に加振信号を出力して、機械系７６を
加振する。そして、位置検出器２１や回転角度検出器７
の検出信号及びモータ駆動電流をサーボ増幅器１７を介
して取り込む（ステップＳＴ３０２）。
【０１５１】ここで、数値制御装置８からサーボ増幅器
１７に与えられる加振信号は、例えば周波数が１０Ｈｚ
／ｍｉｎで増える正弦波を１Ｈｚから１ｋＨｚまで与え
るものであってもよいし、また、周波数帯域が１Ｈｚか
ら１ｋＨｚの白色雑音であってもよい。また、この加振
信号を位置指令値ｘl *として与えることができ、速度指
令（ｄθ／ｄｔ）* やモータトルク指令Ｔm *に加算する
ように与えてもよい。さらに、加振に際して位置ループ
や速度ループを開閉して機械系７６とサーボ系７５の相
互作用を調べることもできる。検出信号及びモータ駆動
電流は、数値制御装置８において、一定時間分収録され
る。
１７に与えられる加振信号は、例えば周波数が１０Ｈｚ
／ｍｉｎで増える正弦波を１Ｈｚから１ｋＨｚまで与え
るものであってもよいし、また、周波数帯域が１Ｈｚか
ら１ｋＨｚの白色雑音であってもよい。また、この加振
信号を位置指令値ｘl *として与えることができ、速度指
令（ｄθ／ｄｔ）* やモータトルク指令Ｔm *に加算する
ように与えてもよい。さらに、加振に際して位置ループ
や速度ループを開閉して機械系７６とサーボ系７５の相
互作用を調べることもできる。検出信号及びモータ駆動
電流は、数値制御装置８において、一定時間分収録され
る。
【０１５２】次いで、数値制御装置８のゲイン設定部
は、加振信号と収録データとから周波数伝達特性を求
め、この周波数伝達特性から機械系７６の固有振動数、
減衰比、固有モード等を同定する（ステップＳＴ３０
３）。同定した固有振動数が設計許容値を下回った場
合、その固有振動数に係る機械系の部位に異常があると
判定する（ステップＳＴ３０４）。その内容を数値制御
装置８内に保存したデータベースと照合して想定される
原因とともにディスプレイ３００に表示する。このよう
な診断結果を表示した後、処理の継続若しくは中止の入
力をディスプレイ３００の表示によって使用者に求める
（ステップＳＴ３０５）。使用者は継続若しくは中止を
操作盤３４５から入力する。
は、加振信号と収録データとから周波数伝達特性を求
め、この周波数伝達特性から機械系７６の固有振動数、
減衰比、固有モード等を同定する（ステップＳＴ３０
３）。同定した固有振動数が設計許容値を下回った場
合、その固有振動数に係る機械系の部位に異常があると
判定する（ステップＳＴ３０４）。その内容を数値制御
装置８内に保存したデータベースと照合して想定される
原因とともにディスプレイ３００に表示する。このよう
な診断結果を表示した後、処理の継続若しくは中止の入
力をディスプレイ３００の表示によって使用者に求める
（ステップＳＴ３０５）。使用者は継続若しくは中止を
操作盤３４５から入力する。
【０１５３】中止が入力された場合はそのまま処理を終
了し、継続が入力された場合は、ステップＳＴ３０３で
求めた伝達特性、固有振動数、固有モードからモデルを
同定し、例えば第３の実施例に示したような方法で制御
系を設定する（ステップＳＴ３０６）。なお、白色雑音
で加振した場合にはＡＲモデルなどの時間領域でのデー
タ処理によって固有振動数、固有モード、モデルの同定
を行なうことができる。
了し、継続が入力された場合は、ステップＳＴ３０３で
求めた伝達特性、固有振動数、固有モードからモデルを
同定し、例えば第３の実施例に示したような方法で制御
系を設定する（ステップＳＴ３０６）。なお、白色雑音
で加振した場合にはＡＲモデルなどの時間領域でのデー
タ処理によって固有振動数、固有モード、モデルの同定
を行なうことができる。
【０１５４】実施例５．図１１はこの発明の第５の実施
例による位置決め装置における振動検出器の機械系７６
への取付状態を示したものである。コラム２とベッド４
はＸ方向の左右対称断面（ＹＺ面内）で示されるている
が、コラム２とベッド４は鋳物の箱形構造体であるため
図に示すように中空構造となっている。図において、１
７４はコラム２に内側から取り付けられた振動検出器、
１６７は振動検出器１７４の信号ケーブル、１６８はベ
ッド４に内側取り付けられた振動検出器、１６９は振動
検出器１６８の信号ケーブルである。
例による位置決め装置における振動検出器の機械系７６
への取付状態を示したものである。コラム２とベッド４
はＸ方向の左右対称断面（ＹＺ面内）で示されるている
が、コラム２とベッド４は鋳物の箱形構造体であるため
図に示すように中空構造となっている。図において、１
７４はコラム２に内側から取り付けられた振動検出器、
１６７は振動検出器１７４の信号ケーブル、１６８はベ
ッド４に内側取り付けられた振動検出器、１６９は振動
検出器１６８の信号ケーブルである。
【０１５５】次に動作について説明する。ベッド４の内
側には、リブ１７０が配置されているが、これらのリブ
１７０には穴が設けられている。信号ケーブル１６９は
各穴を通り、ベッド後面の穴１７１からベッド４を出て
サーボ増幅器１７に接続される。同様に、コラム２の内
側にはリブ１７２が配置されているが、これらのリブ１
７２に穴が設けられている。そして、信号ケーブル１６
７は各穴を通り、コラム２の後面の穴１７３からコラム
２を出てサーボ増幅器１７に接続される。
側には、リブ１７０が配置されているが、これらのリブ
１７０には穴が設けられている。信号ケーブル１６９は
各穴を通り、ベッド後面の穴１７１からベッド４を出て
サーボ増幅器１７に接続される。同様に、コラム２の内
側にはリブ１７２が配置されているが、これらのリブ１
７２に穴が設けられている。そして、信号ケーブル１６
７は各穴を通り、コラム２の後面の穴１７３からコラム
２を出てサーボ増幅器１７に接続される。
【０１５６】そして、サーボ増幅器１７のプロセッサ
は、第１の実施例で説明した動作を実行し、位置決め処
理を行う。この場合には、特に、振動検出器とその信号
ケーブルが構造の内側に配置されているので、外部から
の接触や衝撃を少なくすることができ、信号ケーブル１
６７，１６９の断線や振動検出器１７４，１６８の許容
加速度オーバによる故障などを防止することができる。
さらに、振動検出器１７４，１６８が非可動部に配置さ
れているので、従来例の図４１に示したように可動部に
振動検出器を配置した装置に比べて、ケーブルの移動が
ない分、耐ノイズ性能や信頼性が向上する特徴がある。
は、第１の実施例で説明した動作を実行し、位置決め処
理を行う。この場合には、特に、振動検出器とその信号
ケーブルが構造の内側に配置されているので、外部から
の接触や衝撃を少なくすることができ、信号ケーブル１
６７，１６９の断線や振動検出器１７４，１６８の許容
加速度オーバによる故障などを防止することができる。
さらに、振動検出器１７４，１６８が非可動部に配置さ
れているので、従来例の図４１に示したように可動部に
振動検出器を配置した装置に比べて、ケーブルの移動が
ない分、耐ノイズ性能や信頼性が向上する特徴がある。
【０１５７】実施例６．図１２はこの発明の第６の実施
例による位置決め装置における振動抑制制御器を示すブ
ロック線図である。第１の実施例、第２の実施例、第３
の実施例では振動検出器を用いて振動抑制制御を行なっ
ているが、振動検出器を用いることなく位置検出器２１
とサーボモータ６のモータ軸に取りつけられた回転角度
検出器７のみを用いて振動抑制制御することも可能であ
る。この実施例による位置決め装置は、そのような振動
抑制制御器を用いたものであり、図１に示した振動検出
器系７７を省略し、振動抑制制御器７８の内部構成を変
更したものである。
例による位置決め装置における振動抑制制御器を示すブ
ロック線図である。第１の実施例、第２の実施例、第３
の実施例では振動検出器を用いて振動抑制制御を行なっ
ているが、振動検出器を用いることなく位置検出器２１
とサーボモータ６のモータ軸に取りつけられた回転角度
検出器７のみを用いて振動抑制制御することも可能であ
る。この実施例による位置決め装置は、そのような振動
抑制制御器を用いたものであり、図１に示した振動検出
器系７７を省略し、振動抑制制御器７８の内部構成を変
更したものである。
【０１５８】図１２において、ｘr は位置検出値（ｘ
l ）e から角度検出値θe を差し引いた相対変位、ｖr
は機械可動部の位置検出値の時間変化率ｄｘl ／ｄｔか
らモータ軸の回転角度検出値（ｄθ／ｄｔ）e を差し引
いた相対速度、１８１は相対変位ｘr に相対変位フィー
ドバックゲインＫrdをかける相対変位フィードバックゲ
イン乗算器、１８０は相対速度ｖr に相対速度フィード
バックゲインＫrvをかける相対速度フィードバックゲイ
ン乗算器、Ｔvrv は相対速度ｖr に相対速度フィードバ
ックゲインＫrvが掛けられたものである相対速度制御ト
ルク、Ｔvrd は相対変位ｘr に相対変位フィードバック
ゲインＫrdが掛けられたものである相対変位制御トル
ク、Ｔvr * はこの場合の振動抑制制御器の出力である振
動抑制制御トルク指令である。
l ）e から角度検出値θe を差し引いた相対変位、ｖr
は機械可動部の位置検出値の時間変化率ｄｘl ／ｄｔか
らモータ軸の回転角度検出値（ｄθ／ｄｔ）e を差し引
いた相対速度、１８１は相対変位ｘr に相対変位フィー
ドバックゲインＫrdをかける相対変位フィードバックゲ
イン乗算器、１８０は相対速度ｖr に相対速度フィード
バックゲインＫrvをかける相対速度フィードバックゲイ
ン乗算器、Ｔvrv は相対速度ｖr に相対速度フィードバ
ックゲインＫrvが掛けられたものである相対速度制御ト
ルク、Ｔvrd は相対変位ｘr に相対変位フィードバック
ゲインＫrdが掛けられたものである相対変位制御トル
ク、Ｔvr * はこの場合の振動抑制制御器の出力である振
動抑制制御トルク指令である。
【０１５９】次に動作について説明する。図１３は、サ
ーボ増幅器１７のプロセッサが実行する振動抑制制御の
処理フローチャートである。プロセッサが処理する信号
は、物理量が位置、角度検出器やＡ−Ｄ変換器の分解能
を介して量子化された値であるため、ここでは、中括弧
“｛｝”を付して物理量と区別して表している。また、
振動抑制制御を実施する処理ルーチンは速度ループ処理
と同期した一定の時間間隔で繰り返し実行されるので、
実行時点を、現時刻の処理をｎ回目として中括弧の下付
き添え字で表示している。
ーボ増幅器１７のプロセッサが実行する振動抑制制御の
処理フローチャートである。プロセッサが処理する信号
は、物理量が位置、角度検出器やＡ−Ｄ変換器の分解能
を介して量子化された値であるため、ここでは、中括弧
“｛｝”を付して物理量と区別して表している。また、
振動抑制制御を実施する処理ルーチンは速度ループ処理
と同期した一定の時間間隔で繰り返し実行されるので、
実行時点を、現時刻の処理をｎ回目として中括弧の下付
き添え字で表示している。
【０１６０】機械系７６に取り付けられている位置検出
器２１及び回転角度検出器７から振動抑制制御器すなわ
ちサーボ増幅器１７のプロセッサには対して、回転角度
θ、各速度検出値（ｄθ／ｄｔ）、位置検出値（ｘl ）
e 及び位置検出値の時間変化率ｄｘl ／ｄｔが供給され
る。まず、サーボ増幅器１７のプロセッサは、位置検出
値｛（ｘl ）e ｝n を読み込み（ステップＳＴ４０
１）、角度検出値｛θe ｝n を読み込む（ステップＳＴ
４０２）。次いで、今回読み込んだ位置検出値｛（ｘ
l ）e ｝n から前回読み込んだ位置検出値｛（ｘl ）
e ｝n-1 を差し引いて時間変化率｛（ｄｘl ／ｄｔ）
e ｝n を算出し（ステップＳＴ４０３）、今回読み込ん
だ角度検出値｛θe ｝n から前回読み込んだ角度検出値
｛θe ｝n-1 を差し引いて角速度検出値｛（ｄθ／ｄ
ｔ）e ｝n を算出する（ステップＳＴ４０４）。
器２１及び回転角度検出器７から振動抑制制御器すなわ
ちサーボ増幅器１７のプロセッサには対して、回転角度
θ、各速度検出値（ｄθ／ｄｔ）、位置検出値（ｘl ）
e 及び位置検出値の時間変化率ｄｘl ／ｄｔが供給され
る。まず、サーボ増幅器１７のプロセッサは、位置検出
値｛（ｘl ）e ｝n を読み込み（ステップＳＴ４０
１）、角度検出値｛θe ｝n を読み込む（ステップＳＴ
４０２）。次いで、今回読み込んだ位置検出値｛（ｘ
l ）e ｝n から前回読み込んだ位置検出値｛（ｘl ）
e ｝n-1 を差し引いて時間変化率｛（ｄｘl ／ｄｔ）
e ｝n を算出し（ステップＳＴ４０３）、今回読み込ん
だ角度検出値｛θe ｝n から前回読み込んだ角度検出値
｛θe ｝n-1 を差し引いて角速度検出値｛（ｄθ／ｄ
ｔ）e ｝n を算出する（ステップＳＴ４０４）。
【０１６１】さらに、位置検出値｛（ｘl ）e ｝n から
ボールねじリードの量子化換算値Ｌ’を乗じた角度検出
値｛θe ｝n を差し引いて相対変位｛ｘr ｝n を算出し
（ステップＳＴ４０５）、位置検出値の時間変化率
｛（ｄｘl ／ｄｔ）e ｝n から量子化換算値Ｌ’を乗じ
た角速度検出値｛（ｄθ／ｄｔ）e ｝n を差し引いて相
対速度｛ｖr ｝n を算出する（ステップＳＴ４０６）。
ボールねじリードの量子化換算値Ｌ’を乗じた角度検出
値｛θe ｝n を差し引いて相対変位｛ｘr ｝n を算出し
（ステップＳＴ４０５）、位置検出値の時間変化率
｛（ｄｘl ／ｄｔ）e ｝n から量子化換算値Ｌ’を乗じ
た角速度検出値｛（ｄθ／ｄｔ）e ｝n を差し引いて相
対速度｛ｖr ｝n を算出する（ステップＳＴ４０６）。
【０１６２】次いで、相対変位｛ｘr ｝n に量子化換算
した相対変位フィードバックゲインＫrd’を乗じて相対
変位制御トルク｛Ｔvrd ｝n を算出し（ステップＳＴ４
０７）、相対速度｛ｖr ｝n に量子化換算した相対変位
フィードバックゲインＫrv’を乗じて相対速度制御トル
ク｛Ｔvrv ｝n を算出する（ステップＳＴ４０８）。
した相対変位フィードバックゲインＫrd’を乗じて相対
変位制御トルク｛Ｔvrd ｝n を算出し（ステップＳＴ４
０７）、相対速度｛ｖr ｝n に量子化換算した相対変位
フィードバックゲインＫrv’を乗じて相対速度制御トル
ク｛Ｔvrv ｝n を算出する（ステップＳＴ４０８）。
【０１６３】また、相対変位制御トルク｛Ｔvrd ｝n と
相対速度制御トルク｛Ｔvrv ｝n とを加算して振動抑制
制御トルク指令｛Ｔvr * ｝n を算出する（ステップＳＴ
４０９）。サーボ増幅器１７のプロセッサすなわち振動
抑制制御器は、振動抑制制御トルク指令｛Ｔvr * ｝n を
サーボ系７５に出力する。サーボ系７５では、振動抑制
制御トルク指令｛Ｔvr * ｝n とサーボトルク指令Ｔms *
とが加算されてモータトルク指令Ｔm *が算出される。そ
して、トルク生成手段１９６は、サーボモータ６に相当
トルクを発生させる電流制御を行なう。以上の制御によ
って、機械系７６の振動が抑制される。
相対速度制御トルク｛Ｔvrv ｝n とを加算して振動抑制
制御トルク指令｛Ｔvr * ｝n を算出する（ステップＳＴ
４０９）。サーボ増幅器１７のプロセッサすなわち振動
抑制制御器は、振動抑制制御トルク指令｛Ｔvr * ｝n を
サーボ系７５に出力する。サーボ系７５では、振動抑制
制御トルク指令｛Ｔvr * ｝n とサーボトルク指令Ｔms *
とが加算されてモータトルク指令Ｔm *が算出される。そ
して、トルク生成手段１９６は、サーボモータ６に相当
トルクを発生させる電流制御を行なう。以上の制御によ
って、機械系７６の振動が抑制される。
【０１６４】この実施例に基づいた振動抑制制御の実験
を行なった結果を図１４に示す。図１４は位置指令値ｘ
l *から位置検出値（ｘl ）e までの周波数伝達特性を表
している。振動抑制制御がないときの伝達特性を破線
で、振動抑制制御したときの伝達特性を実線で示してい
る。図１４に示すように振動抑制制御によって機械共振
Ｒ１のゲインが約１０ｄＢ軽減され、機械共振Ｒ２のゲ
インが約５ｄＢ軽減されている。すなわち、この実施例
における振動抑制制御の有効性が確認できる。
を行なった結果を図１４に示す。図１４は位置指令値ｘ
l *から位置検出値（ｘl ）e までの周波数伝達特性を表
している。振動抑制制御がないときの伝達特性を破線
で、振動抑制制御したときの伝達特性を実線で示してい
る。図１４に示すように振動抑制制御によって機械共振
Ｒ１のゲインが約１０ｄＢ軽減され、機械共振Ｒ２のゲ
インが約５ｄＢ軽減されている。すなわち、この実施例
における振動抑制制御の有効性が確認できる。
【０１６５】実施例７．図１５は、この発明の第７の実
施例による位置決め装置におけるサーボ増幅器１７のプ
ロセッサが実施する振動抑制制御の他の例を示すフロー
チャートである。すなわち、図１５は第６の実施例とは
異なる振動抑制制御器の動作を示すフローチャート図で
ある。
施例による位置決め装置におけるサーボ増幅器１７のプ
ロセッサが実施する振動抑制制御の他の例を示すフロー
チャートである。すなわち、図１５は第６の実施例とは
異なる振動抑制制御器の動作を示すフローチャート図で
ある。
【０１６６】まず、サーボ増幅器１７のプロセッサは、
位置検出値｛（ｘl ）e ｝n 、角度検出値｛θe ｝n を
読み込む（ステップＳＴ５０１，ＳＴ５０２）。次い
で、この場合には、位置検出値｛（ｘl ）e ｝n からボ
ールねじリードの量子化換算値Ｌを乗じた角度検出値
｛θe ｝n を読み込む。さらに、位置検出値｛（ｘl ）
e｝n からボールねじリードの量子化換算値Ｌ’を乗じ
た角度検出値｛θe ｝n を差し引いて相対変位｛ｘr ｝
n を算出する（ステップＳＴ５０３）。このようにして
算出した現時刻の相対変位｛ｘr ｝n から前回算出した
相対変位｛ｘr ｝n- 1 を差し引いて相対速度｛ｖr ｝n
を算出する（ステップＳ５０４）。
位置検出値｛（ｘl ）e ｝n 、角度検出値｛θe ｝n を
読み込む（ステップＳＴ５０１，ＳＴ５０２）。次い
で、この場合には、位置検出値｛（ｘl ）e ｝n からボ
ールねじリードの量子化換算値Ｌを乗じた角度検出値
｛θe ｝n を読み込む。さらに、位置検出値｛（ｘl ）
e｝n からボールねじリードの量子化換算値Ｌ’を乗じ
た角度検出値｛θe ｝n を差し引いて相対変位｛ｘr ｝
n を算出する（ステップＳＴ５０３）。このようにして
算出した現時刻の相対変位｛ｘr ｝n から前回算出した
相対変位｛ｘr ｝n- 1 を差し引いて相対速度｛ｖr ｝n
を算出する（ステップＳ５０４）。
【０１６７】以下、ステップＳＴ５０５〜ステップＳＴ
５０８で、図１６におけるステップＳＴ４０７〜ＳＴ４
１０と同様にして、振動抑制制御トルク指令｛Ｔvr * ｝
n 算出してこれをサーボ系７５に出力する。
５０８で、図１６におけるステップＳＴ４０７〜ＳＴ４
１０と同様にして、振動抑制制御トルク指令｛Ｔvr * ｝
n 算出してこれをサーボ系７５に出力する。
【０１６８】この実施例を第６の実施例と比較すると、
相対変位｛ｘr ｝n-1 を格納するメモリが増えるものの
処理手順が２ステップ少なくなる利点がある。
相対変位｛ｘr ｝n-1 を格納するメモリが増えるものの
処理手順が２ステップ少なくなる利点がある。
【０１６９】実施例８．図１６は、この発明の第８の実
施例による位置決め装置における振動抑制制御器７８を
示すブロック図であり、図において、図１２における参
照符号と同一の符号は同一若しくは同様な構成要素を表
しており、１８７はハイパスフィルタ（フィルタ手
段）、Ｔvrh *は低周波数帯域を濾波した振動抑制制御ト
ルクである。この実施例による振動抑制制御器７８は、
第７の実施例におけるものにハイパスフィルタ１８７を
さらに追加したものに相当する。
施例による位置決め装置における振動抑制制御器７８を
示すブロック図であり、図において、図１２における参
照符号と同一の符号は同一若しくは同様な構成要素を表
しており、１８７はハイパスフィルタ（フィルタ手
段）、Ｔvrh *は低周波数帯域を濾波した振動抑制制御ト
ルクである。この実施例による振動抑制制御器７８は、
第７の実施例におけるものにハイパスフィルタ１８７を
さらに追加したものに相当する。
【０１７０】図１６に示すように、ハイパスフィルタ１
８７は、ラプラス演算子ｓを用いて次式で表わされる伝
達特性を有している。 Ｇh （ｓ）＝τh ｓ／（τh ｓ＋１） …（１３） 一方、サンプル周期をＴとすれば、双一次変換は次式と
なり、 ｓ＝２（１−ｚ-1）／Ｔ（１＋ｚ-1） …（１４） 式（１３）に式（１４）を代入すれと、離散系でのハイ
パスフィルタの伝達特性Ｇh （ｚ）は次式で与えられ
る。 Ｇh （ｚ）＝２τh （１−ｚ-1）／（２τh ＋Ｔ） ｛１−（２τh −Ｔ）ｚ-1／（２τh ＋Ｔ）｝…（１５）
８７は、ラプラス演算子ｓを用いて次式で表わされる伝
達特性を有している。 Ｇh （ｓ）＝τh ｓ／（τh ｓ＋１） …（１３） 一方、サンプル周期をＴとすれば、双一次変換は次式と
なり、 ｓ＝２（１−ｚ-1）／Ｔ（１＋ｚ-1） …（１４） 式（１３）に式（１４）を代入すれと、離散系でのハイ
パスフィルタの伝達特性Ｇh （ｚ）は次式で与えられ
る。 Ｇh （ｚ）＝２τh （１−ｚ-1）／（２τh ＋Ｔ） ｛１−（２τh −Ｔ）ｚ-1／（２τh ＋Ｔ）｝…（１５）
【０１７１】上式（１５）をブロック図で表わすと図１
７のようになる。図１７において、６０１は振動抑制制
御トルク指令｛Ｔvr * ｝n にゲイン｛２τh ・２b1／
（２τh ＋Ｔ）｝を掛けるゲイン乗算器、｛Ｘ＿１｝n
はこのゲイン乗算器６０１の出力、６０２は｛ＸＳ＿
０｝n を前回の処理ルーチンでの値｛ＸＳ＿０｝n-1 に
する変換器、６０４は｛ＸＳ＿０｝n-1 を２-b2 倍する
ゲイン乗算器、６０５はゲイン乗算器６０４の出力｛Ｘ
＿ＴＭ｝n にゲイン｛（２τh −Ｔ）・２b2／（２τh
＋Ｔ）｝を掛けるゲイン乗算器、６０３は上記｛ＸＳ＿
０｝n-1 から｛ＸＦ＿１｝n を引いたものを２-b1 倍し
て｛Ｔvrh *｝n を出力するゲイン乗算器である。また、
｛ＸＳ＿０｝n 及び｛ＸＦ＿１｝n はゲイン乗算器６０
１の出力｛Ｘ＿１｝n とゲイン乗算器６０５の出力の和
である。
７のようになる。図１７において、６０１は振動抑制制
御トルク指令｛Ｔvr * ｝n にゲイン｛２τh ・２b1／
（２τh ＋Ｔ）｝を掛けるゲイン乗算器、｛Ｘ＿１｝n
はこのゲイン乗算器６０１の出力、６０２は｛ＸＳ＿
０｝n を前回の処理ルーチンでの値｛ＸＳ＿０｝n-1 に
する変換器、６０４は｛ＸＳ＿０｝n-1 を２-b2 倍する
ゲイン乗算器、６０５はゲイン乗算器６０４の出力｛Ｘ
＿ＴＭ｝n にゲイン｛（２τh −Ｔ）・２b2／（２τh
＋Ｔ）｝を掛けるゲイン乗算器、６０３は上記｛ＸＳ＿
０｝n-1 から｛ＸＦ＿１｝n を引いたものを２-b1 倍し
て｛Ｔvrh *｝n を出力するゲイン乗算器である。また、
｛ＸＳ＿０｝n 及び｛ＸＦ＿１｝n はゲイン乗算器６０
１の出力｛Ｘ＿１｝n とゲイン乗算器６０５の出力の和
である。
【０１７２】次に動作について説明する。図１８は、サ
ーボ増幅器１７のプロセッサが実行するハイパスフィル
タ１８７の処理を示すフローチャートであり、図１７に
示したブロック図の演算を実行するものである。初め
に、図１２ないし図１５の処理の結果生成された振動抑
制制御トルク｛Ｔvr * ｝n を読み込む（ステップＳＴ７
０１）。そして、この振動抑制制御トルク指令｛Ｔ
vr * ｝n にゲイン｛２τh ・２b1／（２τh ＋Ｔ）｝を
掛けて｛Ｘ＿１｝n を算出する（ステップＳＴ７０
２）。次に、｛ＸＳ＿０｝n-1 を２-b2 倍して｛Ｘ＿Ｔ
Ｍ｝n を算出する（ステップＳＴ７０３）。さらに、
｛Ｘ＿ＴＭ｝n にゲイン｛（２τh −Ｔ）・２b2／（２
τh ＋Ｔ）｝を掛けて、これに｛Ｘ＿１｝n を足して
｛ＸＦ＿１｝n を算出する（ステップＳＴ７０４）。そ
して、｛ＸＳ＿０｝n-1 から｛ＸＦ＿１｝n を引き、２
-b1 倍して｛Ｔvrh *｝n を算出する（ステップＳＴ７０
５）。｛ＸＦ＿１｝n を｛ＸＳ＿０｝n に保存して（ス
テップＳＴ７０６）、｛Ｔvrh *｝n を電流ループに出力
する（ステップＳＴ７０７）。
ーボ増幅器１７のプロセッサが実行するハイパスフィル
タ１８７の処理を示すフローチャートであり、図１７に
示したブロック図の演算を実行するものである。初め
に、図１２ないし図１５の処理の結果生成された振動抑
制制御トルク｛Ｔvr * ｝n を読み込む（ステップＳＴ７
０１）。そして、この振動抑制制御トルク指令｛Ｔ
vr * ｝n にゲイン｛２τh ・２b1／（２τh ＋Ｔ）｝を
掛けて｛Ｘ＿１｝n を算出する（ステップＳＴ７０
２）。次に、｛ＸＳ＿０｝n-1 を２-b2 倍して｛Ｘ＿Ｔ
Ｍ｝n を算出する（ステップＳＴ７０３）。さらに、
｛Ｘ＿ＴＭ｝n にゲイン｛（２τh −Ｔ）・２b2／（２
τh ＋Ｔ）｝を掛けて、これに｛Ｘ＿１｝n を足して
｛ＸＦ＿１｝n を算出する（ステップＳＴ７０４）。そ
して、｛ＸＳ＿０｝n-1 から｛ＸＦ＿１｝n を引き、２
-b1 倍して｛Ｔvrh *｝n を算出する（ステップＳＴ７０
５）。｛ＸＦ＿１｝n を｛ＸＳ＿０｝n に保存して（ス
テップＳＴ７０６）、｛Ｔvrh *｝n を電流ループに出力
する（ステップＳＴ７０７）。
【０１７３】ハイパスフィルタ１８７を上記のように構
成し、Ｔvr * からＴvrh *までの伝達特性を実験で求めた
結果を図１９に示す。横軸は１／τh で正規化した無次
元周波数である。デジタルのプロセッサにより離散系で
実装したが、式（１３）に示した元の連続系の伝達特性
が得られている。すなわち、折点周波数１／τh でゲイ
ンが−３ｄＢであり、位相は４５度進んでいる。折点周
波数より低い周波数では、２０ｄＢ／ｄｅｃの傾きでゲ
インが下がり、低周波の信号を除去する。たとえば、無
次元周波数が０．１では、ゲインは−２０ｄＢとなる。
また、折れ点周波数より高い周波数では、ゲインはほぼ
０ｄＢとなり、入力信号をそのまま伝える。
成し、Ｔvr * からＴvrh *までの伝達特性を実験で求めた
結果を図１９に示す。横軸は１／τh で正規化した無次
元周波数である。デジタルのプロセッサにより離散系で
実装したが、式（１３）に示した元の連続系の伝達特性
が得られている。すなわち、折点周波数１／τh でゲイ
ンが−３ｄＢであり、位相は４５度進んでいる。折点周
波数より低い周波数では、２０ｄＢ／ｄｅｃの傾きでゲ
インが下がり、低周波の信号を除去する。たとえば、無
次元周波数が０．１では、ゲインは−２０ｄＢとなる。
また、折れ点周波数より高い周波数では、ゲインはほぼ
０ｄＢとなり、入力信号をそのまま伝える。
【０１７４】次にこの実施例の作用及び効果について説
明する。前述の第６及び第７の実施例の振動抑制制御に
おいて、すなわち、この実施例の要件であるハイパスフ
ィルターを用いない場合、位置検出値値（ｘl）eからト
ルク指令値Ｔm *へのゲインは、次式で与えられる。 Ｇld＝（Ｔm *）／（Ｘl）e ＝−（Ｌ／２π）Ｋp Ｋv ＋Ｋrd …（１６） 一方、角度検出値（θ）e からトルク指令値（Ｔm *）へ
のゲインは、次式で与えられる。 Ｇed＝（Ｔm *）／（θ）e ＝−Ｋrd …（１７） 位置検出値からトルク指令値へのゲインと角度検出値か
らトルク指令値へのゲインとの比は、式（１６）、式
（１７）より、次のようになる。 Ｇed／Ｇld＝−Ｋrd／｛Ｋrd−（Ｌ／２π）Ｋp Ｋv ｝ …（１８）
明する。前述の第６及び第７の実施例の振動抑制制御に
おいて、すなわち、この実施例の要件であるハイパスフ
ィルターを用いない場合、位置検出値値（ｘl）eからト
ルク指令値Ｔm *へのゲインは、次式で与えられる。 Ｇld＝（Ｔm *）／（Ｘl）e ＝−（Ｌ／２π）Ｋp Ｋv ＋Ｋrd …（１６） 一方、角度検出値（θ）e からトルク指令値（Ｔm *）へ
のゲインは、次式で与えられる。 Ｇed＝（Ｔm *）／（θ）e ＝−Ｋrd …（１７） 位置検出値からトルク指令値へのゲインと角度検出値か
らトルク指令値へのゲインとの比は、式（１６）、式
（１７）より、次のようになる。 Ｇed／Ｇld＝−Ｋrd／｛Ｋrd−（Ｌ／２π）Ｋp Ｋv ｝ …（１８）
【０１７５】式（１７）は図３２に示すサドル・テーブ
ル３の位置に関係する二つの信号、位置検出値（Ｘl ）
e 及び角度検出値（θ）e のトルク指令値に対する寄与
度を表している。そして、相対位置フィードバックゲイ
ンＫrdが（Ｌ／２π）Ｋp Ｋv に近い値になるとＧed／
Ｇldは大きな値になり、位置検出値の寄与度が零に近づ
く。しかし、位置検出値（Ｘl ）e は角度検出値（θ）
e よりもサドル・テーブル３の実際の位置に近い値であ
ることが多いので、この傾向は望ましくない。特に、静
的な位置決め精度は低周波数帯域に依存するので、低周
波数帯域での位置検出値（Ｘl ）e のトルク指令値への
寄与度を保存すれば、位置精度が高まる。そこで、この
実施例では、ハイパスフィルタ１８７を設けることによ
り、式（１８）の影響を取り除いた。
ル３の位置に関係する二つの信号、位置検出値（Ｘl ）
e 及び角度検出値（θ）e のトルク指令値に対する寄与
度を表している。そして、相対位置フィードバックゲイ
ンＫrdが（Ｌ／２π）Ｋp Ｋv に近い値になるとＧed／
Ｇldは大きな値になり、位置検出値の寄与度が零に近づ
く。しかし、位置検出値（Ｘl ）e は角度検出値（θ）
e よりもサドル・テーブル３の実際の位置に近い値であ
ることが多いので、この傾向は望ましくない。特に、静
的な位置決め精度は低周波数帯域に依存するので、低周
波数帯域での位置検出値（Ｘl ）e のトルク指令値への
寄与度を保存すれば、位置精度が高まる。そこで、この
実施例では、ハイパスフィルタ１８７を設けることによ
り、式（１８）の影響を取り除いた。
【０１７６】この実施例におけるシミュレーション結果
を図２０に示す。位置指令値から位置検出値までの閉ル
ープ伝達特性である。実線はこの実施例による結果、破
線は第６の実施例による結果、一点鎖線は振動抑制制御
なしの従来例による結果を示している。従来の実施例に
比べて、この実施例及び第６の実施例では機械共振Ｒ１
が大幅に安定化できており、共振の振動振幅が１０ｄＢ
以上低減できている。また、この実施例は、第６の実施
例に比べて、振動抑制効果がわずかに低下しているもの
の、従来例に比べれば大幅に振動を抑制できることがわ
かる。なお、本シミュレーションにおいて、ハイパスフ
ィルタ１８７の折点周波数１／τh は機械共振Ｒ１の周
波数の１／１０に設定している。
を図２０に示す。位置指令値から位置検出値までの閉ル
ープ伝達特性である。実線はこの実施例による結果、破
線は第６の実施例による結果、一点鎖線は振動抑制制御
なしの従来例による結果を示している。従来の実施例に
比べて、この実施例及び第６の実施例では機械共振Ｒ１
が大幅に安定化できており、共振の振動振幅が１０ｄＢ
以上低減できている。また、この実施例は、第６の実施
例に比べて、振動抑制効果がわずかに低下しているもの
の、従来例に比べれば大幅に振動を抑制できることがわ
かる。なお、本シミュレーションにおいて、ハイパスフ
ィルタ１８７の折点周波数１／τh は機械共振Ｒ１の周
波数の１／１０に設定している。
【０１７７】この実施例による加工機位置決めテーブル
の真円精度実測試験を実施した。その結果を従来例と比
較したものを図２１に示す。図２１（ａ）はこの実施例
による試験結果、図２１（ｂ）は、従来例による試験結
果である。図２１（ａ）及び（ｂ）に示す結果は、テー
ブルを水平面内で移動させ円軌跡を描かせたものであ
る。試験ではｘ軸とｙ軸の２軸でテーブルの位置決めを
行っている。従来例では、角度検出値のフィードバック
で位置決めした。この実施例による位置決め装置によれ
ば、図２１（ａ）に示すように滑らかな円軌跡が得られ
た。これに対して、図２１（ｂ）に示すように、従来例
では各軸の速度の符号が切り替わる象現切り替え時に突
起が生じていることがわかる。この実験結果から、この
実施例では、ハイパスフィルタにより位置検出値のフィ
ードバック効果が維持されて、高い精度の位置決めがで
きていることがわかる。
の真円精度実測試験を実施した。その結果を従来例と比
較したものを図２１に示す。図２１（ａ）はこの実施例
による試験結果、図２１（ｂ）は、従来例による試験結
果である。図２１（ａ）及び（ｂ）に示す結果は、テー
ブルを水平面内で移動させ円軌跡を描かせたものであ
る。試験ではｘ軸とｙ軸の２軸でテーブルの位置決めを
行っている。従来例では、角度検出値のフィードバック
で位置決めした。この実施例による位置決め装置によれ
ば、図２１（ａ）に示すように滑らかな円軌跡が得られ
た。これに対して、図２１（ｂ）に示すように、従来例
では各軸の速度の符号が切り替わる象現切り替え時に突
起が生じていることがわかる。この実験結果から、この
実施例では、ハイパスフィルタにより位置検出値のフィ
ードバック効果が維持されて、高い精度の位置決めがで
きていることがわかる。
【０１７８】この実施例を形彫放電加工機に適用し、加
工試験を実施した。その加工試験における極間電圧の時
間波形を図２２に示す。図２２においての上の図はこの
実施例によるものであり、下の図は振動抑制制御のない
従来例によるものである。従来例では、極間電圧が無次
元時間の２あたりからハンチングしているが、これは機
械系の振動のためである。これに対して、この実施例に
よる位置決め装置を用いた場合、このようなハンチング
は生じておらず、安定な放電が保たれていることがわか
る。これにより、加工速度が向上し、試験の結果、この
実施例による位置決め装置を用いた場合の加工速度は、
従来例の加工速度の２倍以上に達することが明らかにな
った。試験によれば、形彫放電加工機の横単軸仕上げ加
工の速度が最大で２．７倍になり、電極消耗の重量比が
１／９に向上した。
工試験を実施した。その加工試験における極間電圧の時
間波形を図２２に示す。図２２においての上の図はこの
実施例によるものであり、下の図は振動抑制制御のない
従来例によるものである。従来例では、極間電圧が無次
元時間の２あたりからハンチングしているが、これは機
械系の振動のためである。これに対して、この実施例に
よる位置決め装置を用いた場合、このようなハンチング
は生じておらず、安定な放電が保たれていることがわか
る。これにより、加工速度が向上し、試験の結果、この
実施例による位置決め装置を用いた場合の加工速度は、
従来例の加工速度の２倍以上に達することが明らかにな
った。試験によれば、形彫放電加工機の横単軸仕上げ加
工の速度が最大で２．７倍になり、電極消耗の重量比が
１／９に向上した。
【０１７９】実施例９．図２３はこの発明の第９の実施
例による位置決め装置におけるサーボモータ６が３相モ
ータの場合のトルク生成手段１９６の構成を示す図であ
り、図において、２００は電流制御器、２０４は電流増
幅器、２０５，２０６は、各々、ｕ相、ｖ相の電流検出
器である。
例による位置決め装置におけるサーボモータ６が３相モ
ータの場合のトルク生成手段１９６の構成を示す図であ
り、図において、２００は電流制御器、２０４は電流増
幅器、２０５，２０６は、各々、ｕ相、ｖ相の電流検出
器である。
【０１８０】上記した第６から第８の実施例において、
相対変位や相対速度を検出するためにサーボモータ６の
モータ軸にとりつけられた回転角度検出器７を用いた
が、この回転角度検出器７をサーボモータ６の電流制御
に用いることができる。
相対変位や相対速度を検出するためにサーボモータ６の
モータ軸にとりつけられた回転角度検出器７を用いた
が、この回転角度検出器７をサーボモータ６の電流制御
に用いることができる。
【０１８１】また、図２４は図２３に示した電流制御器
２００の構成を示すブロック線図であり、図２４におい
て、２１０は相電流検出値（Ｉu ）e ，（Ｉv ）e ，
（Ｉw）e と角度検出値θe を入力とし、モータトルク
Ｔm 、ｄ相電流Ｉd 、電気角θd を出力とする回転ｄｑ
変換手段、２１１はｄ相電流のＰＩＤ補償器、２１２は
トルク偏差ＴmeのＰＩＤ補償器、２１３はｄ相電流指令
Ｉd *、ｑ相電流指令Ｉd *、及び電気角θd を入力とし、
３相電流指令Ｉu *、Ｉv *、Ｉw *を出力とする２相３相変
換手段である。
２００の構成を示すブロック線図であり、図２４におい
て、２１０は相電流検出値（Ｉu ）e ，（Ｉv ）e ，
（Ｉw）e と角度検出値θe を入力とし、モータトルク
Ｔm 、ｄ相電流Ｉd 、電気角θd を出力とする回転ｄｑ
変換手段、２１１はｄ相電流のＰＩＤ補償器、２１２は
トルク偏差ＴmeのＰＩＤ補償器、２１３はｄ相電流指令
Ｉd *、ｑ相電流指令Ｉd *、及び電気角θd を入力とし、
３相電流指令Ｉu *、Ｉv *、Ｉw *を出力とする２相３相変
換手段である。
【０１８２】次に動作について説明する。図２３に示し
たように、モータトルク指令Ｔm *、角度検出値θe 、ｕ
相の電流検出値（Ｉu ）e 、及びｖ相の電流検出値（Ｉ
v ）e を入力とし、３相電流指令Ｉu *、Ｉv *、Ｉw *を出
力する電流制御器２００の動作は、例えばサーボ増幅器
１７のプロセッサによって実行される。この電流制御器
２００のブロック線図は図２４に示されているが、プロ
セッサが実施する処理内容をフローチャートで表すと図
２５のようになる。
たように、モータトルク指令Ｔm *、角度検出値θe 、ｕ
相の電流検出値（Ｉu ）e 、及びｖ相の電流検出値（Ｉ
v ）e を入力とし、３相電流指令Ｉu *、Ｉv *、Ｉw *を出
力する電流制御器２００の動作は、例えばサーボ増幅器
１７のプロセッサによって実行される。この電流制御器
２００のブロック線図は図２４に示されているが、プロ
セッサが実施する処理内容をフローチャートで表すと図
２５のようになる。
【０１８３】図２５に示すように、電流制御器２００
は、まず、角度検出値θe 、ｕ相の電流検出値（Ｉu ）
e 、ｖ相の電流検出値（Ｉv ）e をそれぞれ読み込む
（ステップＳＴ６０１，ＳＴ６０２，ＳＴ６０３）。次
いで、ｕ相、ｖ相の電流検出値（Ｉu ）e 、（Ｉv ）e
を、符号を反転した後に加算することでｗ相の電流検出
値（Ｉw ）e を算出する（ステップＳＴ６０４）。ま
た、角度検出値θe にサーボモータ６の極対数ｐを乗じ
て電気角θd を算出する（ステップＳＴ６０５）。
は、まず、角度検出値θe 、ｕ相の電流検出値（Ｉu ）
e 、ｖ相の電流検出値（Ｉv ）e をそれぞれ読み込む
（ステップＳＴ６０１，ＳＴ６０２，ＳＴ６０３）。次
いで、ｕ相、ｖ相の電流検出値（Ｉu ）e 、（Ｉv ）e
を、符号を反転した後に加算することでｗ相の電流検出
値（Ｉw ）e を算出する（ステップＳＴ６０４）。ま
た、角度検出値θe にサーボモータ６の極対数ｐを乗じ
て電気角θd を算出する（ステップＳＴ６０５）。
【０１８４】次いで、ｕ相、ｖ相、ｗ相の電流検出値
（Ｉu ）e 、（Ｉv ）e 、（Ｉw ）eから式（１９）、
式（２０）に従ってｑ相電流Ｉq 、ｄ相電流Ｉd を算出
する（ステップＳＴ６０６，ＳＴ６０７）。 Ｉq ＝（２／３）｛（Ｉu ）e ｃｏｓθd ＋（Ｉv ）e （ｃｏｓθd − （２／３）π）＋（Ｉw ）e （ｃｏｓθd ＋（２／３）π）｝ …（１９） Ｉq ＝（２／３）｛（Ｉu ）e ｓｉｎθd ＋（Ｉv ）e （ｓｉｎθd − （２／３）π）＋（Ｉw ）e （ｓｉｎθd ＋（２／３）π）｝ …（２０）
（Ｉu ）e 、（Ｉv ）e 、（Ｉw ）eから式（１９）、
式（２０）に従ってｑ相電流Ｉq 、ｄ相電流Ｉd を算出
する（ステップＳＴ６０６，ＳＴ６０７）。 Ｉq ＝（２／３）｛（Ｉu ）e ｃｏｓθd ＋（Ｉv ）e （ｃｏｓθd − （２／３）π）＋（Ｉw ）e （ｃｏｓθd ＋（２／３）π）｝ …（１９） Ｉq ＝（２／３）｛（Ｉu ）e ｓｉｎθd ＋（Ｉv ）e （ｓｉｎθd − （２／３）π）＋（Ｉw ）e （ｓｉｎθd ＋（２／３）π）｝ …（２０）
【０１８５】さらに、ｑ相電流Ｉq にトルク定数Ｋi を
乗じてモータトルク検出値Ｔmdを算出する（ステップＳ
Ｔ６０８）。モータトルク指令Ｔm *を読み込み（ステッ
プＳＴ６０９）、モータトルク指令Ｔm *からモータトル
ク検出値Ｔmdを差し引いてトルク偏差Ｔmeを算出する
（ステップＳＴ６１０）。
乗じてモータトルク検出値Ｔmdを算出する（ステップＳ
Ｔ６０８）。モータトルク指令Ｔm *を読み込み（ステッ
プＳＴ６０９）、モータトルク指令Ｔm *からモータトル
ク検出値Ｔmdを差し引いてトルク偏差Ｔmeを算出する
（ステップＳＴ６１０）。
【０１８６】電流制御器２００は、さらに、トルク偏差
ＴmeをＰＩＤ補償してｑ相電流指令Ｉq *を設定し（ステ
ップＳＴ６１１）、ｄ相電流Ｉd をＰＩＤ補償してｄ相
電流指令Ｉd *を設定する（ステップＳＴ６１２）。次い
で、Ｉq*，Ｉd*，θd から式（２１），式（２２），式
（２３）に従って３相電流指令Ｉu *，Ｉv *，Ｉw *を算出
し（ステップＳＴ６１３，ＳＴ６１４，ＳＴ６１５）、
これらの３相電流指令Ｉu *，Ｉv *，Ｉw *を電流増幅器２
０４に出力する（ステップＳＴ６１６）。 Ｉu *＝Ｉq *ｃｏｓθd ＋Ｉd *ｓｉｎθd …（２１） Ｉv *＝Ｉq *ｃｏｓ（θd −（２／３）π） ＋Ｉd *ｓｉｎ（θd ＋（２／３）π） …（２２） Ｉw *＝Ｉq *ｃｏｓ（θd ＋（２／３）π） ＋Ｉd *ｓｉｎ（θd ＋（２／３）π） …（２３）
ＴmeをＰＩＤ補償してｑ相電流指令Ｉq *を設定し（ステ
ップＳＴ６１１）、ｄ相電流Ｉd をＰＩＤ補償してｄ相
電流指令Ｉd *を設定する（ステップＳＴ６１２）。次い
で、Ｉq*，Ｉd*，θd から式（２１），式（２２），式
（２３）に従って３相電流指令Ｉu *，Ｉv *，Ｉw *を算出
し（ステップＳＴ６１３，ＳＴ６１４，ＳＴ６１５）、
これらの３相電流指令Ｉu *，Ｉv *，Ｉw *を電流増幅器２
０４に出力する（ステップＳＴ６１６）。 Ｉu *＝Ｉq *ｃｏｓθd ＋Ｉd *ｓｉｎθd …（２１） Ｉv *＝Ｉq *ｃｏｓ（θd −（２／３）π） ＋Ｉd *ｓｉｎ（θd ＋（２／３）π） …（２２） Ｉw *＝Ｉq *ｃｏｓ（θd ＋（２／３）π） ＋Ｉd *ｓｉｎ（θd ＋（２／３）π） …（２３）
【０１８７】図２３に示した電流増幅器２０４は、ＰＷ
Ｍ回路、ベース駆動回路及び主回路で構成され、３相電
流指令Ｉu *，Ｉv *，Ｉw *に従って、３相電流Ｉu ，Ｉ
v ，Ｉw を生成する。この３相電流Ｉu ，Ｉv ，Ｉw に
よってサーボモータ６はモータトルクＴm を発生し、機
械系７６を駆動する。また、ｕ相の電流Ｉu 、ｖ相の電
流Ｉv は電流検出器２０５，２０６で検出されて電流検
出値（Ｉu ）e ，（Ｉv）e と変換して電流制御器２０
０に取り込まれる。
Ｍ回路、ベース駆動回路及び主回路で構成され、３相電
流指令Ｉu *，Ｉv *，Ｉw *に従って、３相電流Ｉu ，Ｉ
v ，Ｉw を生成する。この３相電流Ｉu ，Ｉv ，Ｉw に
よってサーボモータ６はモータトルクＴm を発生し、機
械系７６を駆動する。また、ｕ相の電流Ｉu 、ｖ相の電
流Ｉv は電流検出器２０５，２０６で検出されて電流検
出値（Ｉu ）e ，（Ｉv）e と変換して電流制御器２０
０に取り込まれる。
【０１８８】ＡＣサーボモータを使用する際には、巻線
電流とモータ発生トルクの関係がモータ軸の回転角度に
基づいて算出される。従って、モータ軸の回転角度を検
出しなければならない。この実施例のように、相対変位
を検出するためのモータ軸の回転角度検出器７をモータ
駆動のための角度検出器に兼用することでモータ駆動用
の角度検出器を削減できる。逆に、モータ駆動のための
角度検出器が設置されている場合には、振動抑制の相対
変位の算出にその角度検出器を利用してもよい。その場
合には、振動抑制制御用の回転角度検出器７を省略でき
ることになる。
電流とモータ発生トルクの関係がモータ軸の回転角度に
基づいて算出される。従って、モータ軸の回転角度を検
出しなければならない。この実施例のように、相対変位
を検出するためのモータ軸の回転角度検出器７をモータ
駆動のための角度検出器に兼用することでモータ駆動用
の角度検出器を削減できる。逆に、モータ駆動のための
角度検出器が設置されている場合には、振動抑制の相対
変位の算出にその角度検出器を利用してもよい。その場
合には、振動抑制制御用の回転角度検出器７を省略でき
ることになる。
【０１８９】また、角度検出器の削減は、第４の実施例
や第５の実施例による相対変位と相対速度とを利用した
振動抑制制御に適用できるだけでなく、第１の実施例や
第２の実施例に示したモード制御による振動抑制制御に
も適用できる。
や第５の実施例による相対変位と相対速度とを利用した
振動抑制制御に適用できるだけでなく、第１の実施例や
第２の実施例に示したモード制御による振動抑制制御に
も適用できる。
【０１９０】実施例１０．第６の実施例や第７の実施例
において、相対変位ｘr と相対速度ｖr とを、Ｚ軸方向
にヘッド１を駆動するサーボモータにフィードバックし
てもよい。ヘッド１をＺ軸方向に駆動することによっ
て、ヘッド１の慣性力によりベッド４は曲げモーメント
を受けて弾性変形し、機械共振Ｒ１が生じる。この弾性
変形は、Ｙ軸の相対変位ｘr と相対速度ｖr としても検
出される。よって、Ｙ軸の相対変位ｘr と相対速度ｖr
とをヘッド１を駆動するサーボモータにフィードバック
することによって、第６の実施例や第７の実施例の場合
と同様にして機械共振Ｒ１を低減することができる。
において、相対変位ｘr と相対速度ｖr とを、Ｚ軸方向
にヘッド１を駆動するサーボモータにフィードバックし
てもよい。ヘッド１をＺ軸方向に駆動することによっ
て、ヘッド１の慣性力によりベッド４は曲げモーメント
を受けて弾性変形し、機械共振Ｒ１が生じる。この弾性
変形は、Ｙ軸の相対変位ｘr と相対速度ｖr としても検
出される。よって、Ｙ軸の相対変位ｘr と相対速度ｖr
とをヘッド１を駆動するサーボモータにフィードバック
することによって、第６の実施例や第７の実施例の場合
と同様にして機械共振Ｒ１を低減することができる。
【０１９１】図３２，図３３に示されているように、ヘ
ッド１は、鉛直方向にヘッド１を駆動するＺ軸サーボモ
ータ３０６で駆動され、そのＺ軸サーボモータ３０６
は、図３２，図３３には明示されていないが、図１に示
したものと同様のトルク生成手段で駆動される。また、
そのサーボモータを制御するサーボ増幅器が設けられて
いる。そのサーボ増幅器は、図１に示したものと同様の
サーボ系と振動抑制制御器とを実現する。
ッド１は、鉛直方向にヘッド１を駆動するＺ軸サーボモ
ータ３０６で駆動され、そのＺ軸サーボモータ３０６
は、図３２，図３３には明示されていないが、図１に示
したものと同様のトルク生成手段で駆動される。また、
そのサーボモータを制御するサーボ増幅器が設けられて
いる。そのサーボ増幅器は、図１に示したものと同様の
サーボ系と振動抑制制御器とを実現する。
【０１９２】ヘッド１とコラム２との間に取り付けられ
た位置検出器３２１とヘッド１を駆動するＺ軸サーボモ
ータ３０６にとりつけた角度検出器３０７とから、Ｚ軸
の相対変位や相対速度を検出し、これらをサーボモータ
３０６にフィードバックすることで、第６の実施例や第
７の実施例における機械共振Ｒ２に相当するＺ軸ボール
ねじ３１４の弾性変形に起因する機械共振を抑制するこ
とができる。さらに、Ｙ軸の相対変位や相対速度のフィ
ードバックと合わせて実施してもよい。
た位置検出器３２１とヘッド１を駆動するＺ軸サーボモ
ータ３０６にとりつけた角度検出器３０７とから、Ｚ軸
の相対変位や相対速度を検出し、これらをサーボモータ
３０６にフィードバックすることで、第６の実施例や第
７の実施例における機械共振Ｒ２に相当するＺ軸ボール
ねじ３１４の弾性変形に起因する機械共振を抑制するこ
とができる。さらに、Ｙ軸の相対変位や相対速度のフィ
ードバックと合わせて実施してもよい。
【０１９３】実施例１１．図２６はこの発明の第１１の
実施例による位置決め装置におけるオブサーバの構成を
示すブロック図である。第１の実施例や第２の実施例で
は、振動検出器によるベッド角加速度ｄ2 φ／ｄｔ2 及
びコラム角加速度ｄ2 ／ｄｔ2 に基づいて、振動抑制制
御器７８が、ベッド回転角度の検出値φe 、ベッド回転
角速度の検出値（ｄφ／ｄｔ）e 、コラム回転角度の検
出値γe 、及びコラム回転角速度の検出値（ｄγ／ｄ
ｔ）e を算出したが、この実施例では、オブザーバを用
いてこれらの非可動部の振動に関する状態量を推定す
る。
実施例による位置決め装置におけるオブサーバの構成を
示すブロック図である。第１の実施例や第２の実施例で
は、振動検出器によるベッド角加速度ｄ2 φ／ｄｔ2 及
びコラム角加速度ｄ2 ／ｄｔ2 に基づいて、振動抑制制
御器７８が、ベッド回転角度の検出値φe 、ベッド回転
角速度の検出値（ｄφ／ｄｔ）e 、コラム回転角度の検
出値γe 、及びコラム回転角速度の検出値（ｄγ／ｄ
ｔ）e を算出したが、この実施例では、オブザーバを用
いてこれらの非可動部の振動に関する状態量を推定す
る。
【０１９４】図２６において、ｚは検出信号であり、式
（２４）で表される。 ｚ＝｛（ｘl ）e ，（ｄｘl ／ｄｔ）e ，θe ，（ｄθ／ｄｔ）e ｝T …（２４） また、Ｃm は出力であり、次式で表される。
（２４）で表される。 ｚ＝｛（ｘl ）e ，（ｄｘl ／ｄｔ）e ，θe ，（ｄθ／ｄｔ）e ｝T …（２４） また、Ｃm は出力であり、次式で表される。
【０１９５】
【数１】
【０１９６】また、ここでのＬは、８行４列の行列でオ
ブザーバゲインであり、図２６に示したオブザーバの極
が安定になるように選ぶ。ここで、ｘg は状態量ｘm の
推定値であり、式（２６）で表される。 ｘg ＝｛（ｘn ）g ，（ｄｘn ／ｄｔ）g ，θg ，（ｄθ／ｄｔ）g ，φ g ，（ｄφ／ｄｔ）g ，γ，（ｄγ／ｄｔ）g ｝T …（２６） 式（２６）のｘg のφg 、（ｄφ／ｄｔ）g 、γ、（ｄ
γ／ｄｔ）g を図７に示した振動抑制制御器におけるφ
e 、（ｄφ／ｄｔ）e 、γ、（ｄγ／ｄｔ）e として与
えることで、振動検出器を用いない位置決め装置が構成
できる。
ブザーバゲインであり、図２６に示したオブザーバの極
が安定になるように選ぶ。ここで、ｘg は状態量ｘm の
推定値であり、式（２６）で表される。 ｘg ＝｛（ｘn ）g ，（ｄｘn ／ｄｔ）g ，θg ，（ｄθ／ｄｔ）g ，φ g ，（ｄφ／ｄｔ）g ，γ，（ｄγ／ｄｔ）g ｝T …（２６） 式（２６）のｘg のφg 、（ｄφ／ｄｔ）g 、γ、（ｄ
γ／ｄｔ）g を図７に示した振動抑制制御器におけるφ
e 、（ｄφ／ｄｔ）e 、γ、（ｄγ／ｄｔ）e として与
えることで、振動検出器を用いない位置決め装置が構成
できる。
【０１９７】実施例１２．図２７は、振動抑制制御器７
８を実装したディジタル回路を含むサーボ増幅器１７の
外観を示す正面図であり、図２８はその側面図である。
図２７及び図２８において、４２０，４２２はメインカ
ード、４２４は振動抑制アドオンカード、４２６はこの
振動抑制アドオンカード４２４上の演算プロセッサであ
る。振動抑制アドオンカード４２４はメインカード４２
２に対して着脱可能であり、振動抑制制御器７８に係る
演算を行なう。メインカード４２０，４２２は、振動抑
制アドオンカード４２４が装着されていない場合におい
て振動抑制制御を行なわないサーボ系７５のみの動作を
実現する。
８を実装したディジタル回路を含むサーボ増幅器１７の
外観を示す正面図であり、図２８はその側面図である。
図２７及び図２８において、４２０，４２２はメインカ
ード、４２４は振動抑制アドオンカード、４２６はこの
振動抑制アドオンカード４２４上の演算プロセッサであ
る。振動抑制アドオンカード４２４はメインカード４２
２に対して着脱可能であり、振動抑制制御器７８に係る
演算を行なう。メインカード４２０，４２２は、振動抑
制アドオンカード４２４が装着されていない場合におい
て振動抑制制御を行なわないサーボ系７５のみの動作を
実現する。
【０１９８】また、振動抑制アドオンカード４２４が装
着されている場合には、この振動抑制アドオンカード４
２４と協調して、サーボ系７５の動作と振動抑制アドオ
ンカード４２４上で実行される振動抑制制御器７８の動
作を実行する。振動抑制制御器７８の動作は、第１の実
施例や第２の実施例、又は第６の実施例や第７の実施例
等で説明したとおりである。
着されている場合には、この振動抑制アドオンカード４
２４と協調して、サーボ系７５の動作と振動抑制アドオ
ンカード４２４上で実行される振動抑制制御器７８の動
作を実行する。振動抑制制御器７８の動作は、第１の実
施例や第２の実施例、又は第６の実施例や第７の実施例
等で説明したとおりである。
【０１９９】参考例． 本願発明の実施例ではないが、これに関連する参考例に
ついて説明する。 図２９は参考例による位置決め装置に
おけるレベリングボルトまわりの構造を示す正面図であ
り、図３０はＡ−Ａ断面図である。図２９及び図３０に
おいて、５１２はレベリングボルト５と嵌合するナッ
ト、５１４はベッド４とナット５１２との間に介在する
スペーサである。図３１はスペーサ５１４の形状を示す
正面図及び上面図である。他の部位は従来例の図３４に
示したものと同等である。
ついて説明する。 図２９は参考例による位置決め装置に
おけるレベリングボルトまわりの構造を示す正面図であ
り、図３０はＡ−Ａ断面図である。図２９及び図３０に
おいて、５１２はレベリングボルト５と嵌合するナッ
ト、５１４はベッド４とナット５１２との間に介在する
スペーサである。図３１はスペーサ５１４の形状を示す
正面図及び上面図である。他の部位は従来例の図３４に
示したものと同等である。
【０２００】次に動作について説明する。レベリングボ
ルト５は下側からベッド４に挿入される。そして、下側
に設けられた６角部がスパナ（図示せず）などによって
回されることによりベッド４を水平にする。レベリング
ボルト５は、ベッド４の下面よりも高い位置でベッド４
と嵌合し、水平方向の弾性が増す。レベリングボルト５
とベッド４の間にはスペーサ５１４が挿入され、スペー
サ５１４がナット５１２で締め付けられる。床６７の凹
凸によってレベリングボルト５のベッド４からの突き出
し量は変化するが、このスペーサの個数を調節すること
で、５箇所のレベリングボルトの剛性を均一化できる。
なお、レベリングボルト５とナット５１２は、位置決め
装置出荷時にあらかじめ挿入され、スペーサ５１４は、
図２４に示した切り欠き部からレベリングボルト５に横
方向から挿入される。
ルト５は下側からベッド４に挿入される。そして、下側
に設けられた６角部がスパナ（図示せず）などによって
回されることによりベッド４を水平にする。レベリング
ボルト５は、ベッド４の下面よりも高い位置でベッド４
と嵌合し、水平方向の弾性が増す。レベリングボルト５
とベッド４の間にはスペーサ５１４が挿入され、スペー
サ５１４がナット５１２で締め付けられる。床６７の凹
凸によってレベリングボルト５のベッド４からの突き出
し量は変化するが、このスペーサの個数を調節すること
で、５箇所のレベリングボルトの剛性を均一化できる。
なお、レベリングボルト５とナット５１２は、位置決め
装置出荷時にあらかじめ挿入され、スペーサ５１４は、
図２４に示した切り欠き部からレベリングボルト５に横
方向から挿入される。
【０２０１】上述のようにしてレベリングボルト５を長
くすると横方向の弾性が増し、位置決め装置全体が揺動
及び並進するような振動が増す。この振動によってモー
タ駆動の反作用が吸収されるため、機械系７６の弾性変
形を軽減でき、位置決め動作を不安定にする機械共振が
軽減されることになる。
くすると横方向の弾性が増し、位置決め装置全体が揺動
及び並進するような振動が増す。この振動によってモー
タ駆動の反作用が吸収されるため、機械系７６の弾性変
形を軽減でき、位置決め動作を不安定にする機械共振が
軽減されることになる。
【０２０２】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、位置決め装置を、振動に基づく非可動部の加速度を
検出する振動検出器と、モータトルク指令に加算される
振動抑制制御トルク指令を、機械系の運動解析モデルに
基づき位置検出器及び振動検出器の出力を用いて、生成
する振動抑制制御器とを備えるように構成したので、複
数の機械共振を独立に安定して調整でき、フィードバッ
クゲインを大幅に高めることのできるものが得られる効
果がある。また、位置検出値からモータ軸に設けられた
回転角度検出器の角度検出値とを差し引いた相対変位、
及び位置検出値より演算で求めた速度信号から角度検出
値より演算処理で求めた角速度信号とを差し引いた相対
速度をサーボモータに同時にフィードバックするように
構成することにより、複数の機械共振に効果的に減衰が
付加でき、サーボゲインを高めて位置決めの高速・高精
度化が図れる。
ば、位置決め装置を、振動に基づく非可動部の加速度を
検出する振動検出器と、モータトルク指令に加算される
振動抑制制御トルク指令を、機械系の運動解析モデルに
基づき位置検出器及び振動検出器の出力を用いて、生成
する振動抑制制御器とを備えるように構成したので、複
数の機械共振を独立に安定して調整でき、フィードバッ
クゲインを大幅に高めることのできるものが得られる効
果がある。また、位置検出値からモータ軸に設けられた
回転角度検出器の角度検出値とを差し引いた相対変位、
及び位置検出値より演算で求めた速度信号から角度検出
値より演算処理で求めた角速度信号とを差し引いた相対
速度をサーボモータに同時にフィードバックするように
構成することにより、複数の機械共振に効果的に減衰が
付加でき、サーボゲインを高めて位置決めの高速・高精
度化が図れる。
【０２０３】請求項２の発明によれば、位置決め装置
を、ベッドの弾性曲げ変形に関する１個の回転ばねと１
個の回転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを
接続し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールね
じの弾性変形に関する１個の並進ばねと１個の並進ダッ
シュポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側と
を接続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリ
ング部の弾性変形に関する１個の回転ばねと１個の回転
ダッシュポットとによって、又は、１個の回転ばね、１
個の並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１個の並
進ダッシュポットによってベッドと床とを接続した系に
よる運動解析モデルを用い、回転角度検出器の出力、回
転角度検出器の出力と位置検出器の出力とから運動解析
モデルに基づいて算出した検出位置及びその時間変化
率、並びに振動検出器の出力から算出した非可動部の回
転角度及び角加速度を用いて振動抑制制御トルク指令を
生成するように構成したので、複数の機械共振を独立に
安定して調整でき、フィードバックゲインを大幅に高め
ることのできるものが得られる効果がある。
を、ベッドの弾性曲げ変形に関する１個の回転ばねと１
個の回転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを
接続し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールね
じの弾性変形に関する１個の並進ばねと１個の並進ダッ
シュポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側と
を接続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリ
ング部の弾性変形に関する１個の回転ばねと１個の回転
ダッシュポットとによって、又は、１個の回転ばね、１
個の並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１個の並
進ダッシュポットによってベッドと床とを接続した系に
よる運動解析モデルを用い、回転角度検出器の出力、回
転角度検出器の出力と位置検出器の出力とから運動解析
モデルに基づいて算出した検出位置及びその時間変化
率、並びに振動検出器の出力から算出した非可動部の回
転角度及び角加速度を用いて振動抑制制御トルク指令を
生成するように構成したので、複数の機械共振を独立に
安定して調整でき、フィードバックゲインを大幅に高め
ることのできるものが得られる効果がある。
【０２０４】請求項３の発明によれば、位置決め装置
を、ベッドの弾性曲げ変形に関する１個の回転ばねと１
個の回転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを
接続し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールね
じの弾性変形に関する１個の並進ばねと１個の並進ダッ
シュポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側と
を接続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリ
ング部の弾性変形に関する１個の回転ばねと１個の回転
ダッシュポットとによって、又は、１個の回転ばね、１
個の並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１個の並
進ダッシュポットによってベッドと床とを接続した系に
よる運動解析モデルを用い、運動解析モデルに基づく状
態方程式における状態量を、モード行列が実数となるモ
ード座標に変換した信号を用いて振動抑制制御トルク指
令を生成するように構成したので、複数の機械共振を独
立に安定化調整でき、サーボゲインを大幅に高めて位置
決め装置の高速・高度化が図れるものが得られる効果が
ある。
を、ベッドの弾性曲げ変形に関する１個の回転ばねと１
個の回転ダッシュポットとによってベッドとコラムとを
接続し、サーボモータのモータ軸に接続されたボールね
じの弾性変形に関する１個の並進ばねと１個の並進ダッ
シュポットとによってボールねじの駆動側と被駆動側と
を接続し、前記ベッドの床からの高さを調整するレベリ
ング部の弾性変形に関する１個の回転ばねと１個の回転
ダッシュポットとによって、又は、１個の回転ばね、１
個の並進ばね、１個の回転ダッシュポット及び１個の並
進ダッシュポットによってベッドと床とを接続した系に
よる運動解析モデルを用い、運動解析モデルに基づく状
態方程式における状態量を、モード行列が実数となるモ
ード座標に変換した信号を用いて振動抑制制御トルク指
令を生成するように構成したので、複数の機械共振を独
立に安定化調整でき、サーボゲインを大幅に高めて位置
決め装置の高速・高度化が図れるものが得られる効果が
ある。
【０２０５】請求項４の発明によれば、位置決め装置
を、振動検出器の出力信号を積分して非可動部の速度を
得る積分要素と、その速度を積分して非可動部の位置を
得る積分要素とを有し、各積分要素の出力を用いてその
振動検出器の出力信号を積分して振動抑制制御トルク指
令を生成するように構成したので、機械系の振動特性を
直接検出でき、機械系の特性変化に対してロバストに振
動抑制できるとともに、加速度信号を積分することで高
周波域の機械共振の影響を軽減し、サーボゲインを高め
て位置決め装置の高速・高度化が図れる効果がある。
を、振動検出器の出力信号を積分して非可動部の速度を
得る積分要素と、その速度を積分して非可動部の位置を
得る積分要素とを有し、各積分要素の出力を用いてその
振動検出器の出力信号を積分して振動抑制制御トルク指
令を生成するように構成したので、機械系の振動特性を
直接検出でき、機械系の特性変化に対してロバストに振
動抑制できるとともに、加速度信号を積分することで高
周波域の機械共振の影響を軽減し、サーボゲインを高め
て位置決め装置の高速・高度化が図れる効果がある。
【０２０６】請求項５の発明によれば、位置決め装置
を、予期される機械系の複数の機械振動周波数と振動モ
ードとを表示部で表示し、その表示に応じて入力された
指定に従って振動抑制制御トルク指令生成時に使用され
る振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制制御ゲインを振
動抑制制御器に供給する制御装置を備えるように構成し
たので、振動抑制制御器の動作を現場で確認できるとと
もに機械特性に応じた制御器設定が可能となり、サーボ
ゲインを高めて位置決め装置の高速・高度化が図れる効
果がある。
を、予期される機械系の複数の機械振動周波数と振動モ
ードとを表示部で表示し、その表示に応じて入力された
指定に従って振動抑制制御トルク指令生成時に使用され
る振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制制御ゲインを振
動抑制制御器に供給する制御装置を備えるように構成し
たので、振動抑制制御器の動作を現場で確認できるとと
もに機械特性に応じた制御器設定が可能となり、サーボ
ゲインを高めて位置決め装置の高速・高度化が図れる効
果がある。
【０２０７】請求項６の発明によれば、位置決め装置
を、位置指令信号を出力する装置であってトルク生成手
段に加振を与えて機械系を振動させ、位置検出器及び回
転角度検出器の出力から機械系の固有振動数及び固有モ
ードを推定し、推定結果に基づいて振動抑制制御トルク
指令生成時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振
動抑制制御ゲインを振動抑制制御器に供給する制御装置
を備えるように構成したので、制御パラメータの人手を
介した設定が不用で、保守が容易な位置決め装置が得ら
れる効果がある。
を、位置指令信号を出力する装置であってトルク生成手
段に加振を与えて機械系を振動させ、位置検出器及び回
転角度検出器の出力から機械系の固有振動数及び固有モ
ードを推定し、推定結果に基づいて振動抑制制御トルク
指令生成時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振
動抑制制御ゲインを振動抑制制御器に供給する制御装置
を備えるように構成したので、制御パラメータの人手を
介した設定が不用で、保守が容易な位置決め装置が得ら
れる効果がある。
【０２０８】請求項７の発明によれば、位置決め装置
を、制御装置が推定した固有振動数をもとに機械系の異
常部位を判定するように構成したので、機械系の不良部
位を容易に判定できる効果がある。
を、制御装置が推定した固有振動数をもとに機械系の異
常部位を判定するように構成したので、機械系の不良部
位を容易に判定できる効果がある。
【０２０９】請求項８の発明によれば、位置決め装置に
おいて、振動検出器と、振動検出器から振動抑制制御器
に至るケーブルとが非可動部の内側に設置されるように
構成したので、作業者の振動検出器及び振動検出器の信
号線への接触を回避でき、信頼性と対ノイズ性能が優れ
た振動抑制制御器を有する位置決め装置が得られる効果
がある。
おいて、振動検出器と、振動検出器から振動抑制制御器
に至るケーブルとが非可動部の内側に設置されるように
構成したので、作業者の振動検出器及び振動検出器の信
号線への接触を回避でき、信頼性と対ノイズ性能が優れ
た振動抑制制御器を有する位置決め装置が得られる効果
がある。
【０２１０】請求項９の発明によれば、位置決め装置
を、可動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位
置と、可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対
速度とを算出し、それらを用いてモータトルク指令に加
算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制
御器を備えるように構成したので、振動検出器を用いる
ことなく、複数の機械共振を独立に安定して調整でき、
フィードバックゲインを大幅に高めることのできるもの
が得られる効果がある。
を、可動部の検出位置のモータ軸回転角度からの相対位
置と、可動部の検出位置のモータ軸角速度に対する相対
速度とを算出し、それらを用いてモータトルク指令に加
算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制
御器を備えるように構成したので、振動検出器を用いる
ことなく、複数の機械共振を独立に安定して調整でき、
フィードバックゲインを大幅に高めることのできるもの
が得られる効果がある。
【０２１１】請求項１０の発明によれば、位置決め装置
を、振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トル
ク指令を表す信号の低周波成分を除去すべく、折れ点周
波数が振動抑制すべき周波数帯域よりも低くなるように
構成されたフィルタ手段を備えるように構成したので、
振動検出器を用いることなく、複数の機械共振を独立に
安定化して調整でき、しかも、位置検出信号による位置
決め精度の向上効果を損なうことなく、フィードバック
ゲインを大幅に高めることのできるものが得られる効果
がある。
を、振動抑制制御器により生成された振動抑制制御トル
ク指令を表す信号の低周波成分を除去すべく、折れ点周
波数が振動抑制すべき周波数帯域よりも低くなるように
構成されたフィルタ手段を備えるように構成したので、
振動検出器を用いることなく、複数の機械共振を独立に
安定化して調整でき、しかも、位置検出信号による位置
決め精度の向上効果を損なうことなく、フィードバック
ゲインを大幅に高めることのできるものが得られる効果
がある。
【０２１２】請求項１１の発明によれば、位置決め装置
のトルク生成手段を、交流サーボモータと、位置決め用
に設けられている回転角度検出器からの角度を利用して
交流サーボモータへの電流指令を生成する電流制御器と
を備えるように構成したので、複数の機械共振に減衰が
付加でき、サーボゲインを高めて位置決め装置の高速・
高度化が図れるとともに、振動抑制用の回転角度検出器
と電流指令作成用の回転角度検出器とのいずれかが不要
となり低コストで位置決め装置の高性能化が図れる効果
がある。
のトルク生成手段を、交流サーボモータと、位置決め用
に設けられている回転角度検出器からの角度を利用して
交流サーボモータへの電流指令を生成する電流制御器と
を備えるように構成したので、複数の機械共振に減衰が
付加でき、サーボゲインを高めて位置決め装置の高速・
高度化が図れるとともに、振動抑制用の回転角度検出器
と電流指令作成用の回転角度検出器とのいずれかが不要
となり低コストで位置決め装置の高性能化が図れる効果
がある。
【０２１３】請求項１２の発明によれば、位置決め装置
を、検出位置の回転角度からの相対位置と検出位置の角
速度に対する相対速度とを用いてモータトルク指令に加
算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制
御器と、相対位置と相対速度とを用いて、鉛直方向トル
ク生成手段に対する鉛直方向モータトルク指令に加算さ
れる振動抑制制御トルク指令を生成する鉛直方向振動抑
制制御器とを備えるように構成したので、鉛直方向駆動
系のサーボゲインをも高めて位置決め装置の高速・高度
化が図れる効果がある。
を、検出位置の回転角度からの相対位置と検出位置の角
速度に対する相対速度とを用いてモータトルク指令に加
算される振動抑制制御トルク指令を生成する振動抑制制
御器と、相対位置と相対速度とを用いて、鉛直方向トル
ク生成手段に対する鉛直方向モータトルク指令に加算さ
れる振動抑制制御トルク指令を生成する鉛直方向振動抑
制制御器とを備えるように構成したので、鉛直方向駆動
系のサーボゲインをも高めて位置決め装置の高速・高度
化が図れる効果がある。
【０２１４】請求項１３の発明によれば、位置決め装置
を、機械系の運動解析モデルに基づくオブザーバを用い
て非可動部の位置及び速度を推定し、位置検出器の出
力、及びオブザーバによる推定結果を用いて、モータト
ルク指令に加算される振動抑制制御トルク指令を生成す
る振動抑制制御器を備えるように構成したので、検出器
を増やすことなく機械系の全状態量が推定でき、低コス
トで振動抑制が可能であり、サーボゲインを高めること
で高速・高度化が図れる効果がある。
を、機械系の運動解析モデルに基づくオブザーバを用い
て非可動部の位置及び速度を推定し、位置検出器の出
力、及びオブザーバによる推定結果を用いて、モータト
ルク指令に加算される振動抑制制御トルク指令を生成す
る振動抑制制御器を備えるように構成したので、検出器
を増やすことなく機械系の全状態量が推定でき、低コス
トで振動抑制が可能であり、サーボゲインを高めること
で高速・高度化が図れる効果がある。
【０２１５】請求項１４の発明によれば、位置決め装置
において、振動抑制制御器が本体に着脱可能なカードに
収められるように構成したので、着脱可能なカードを設
けないときにおいても位置決め制御などのサーボ増幅器
の動作を可能とし、その着脱可能なカードを装着した場
合には、振動抑制制御を行なうことができ、標準的なサ
ーボ増幅器を用いたまま振動抑制制御でき、低コストで
高速・高度化が図れるものが得られる効果がある。
において、振動抑制制御器が本体に着脱可能なカードに
収められるように構成したので、着脱可能なカードを設
けないときにおいても位置決め制御などのサーボ増幅器
の動作を可能とし、その着脱可能なカードを装着した場
合には、振動抑制制御を行なうことができ、標準的なサ
ーボ増幅器を用いたまま振動抑制制御でき、低コストで
高速・高度化が図れるものが得られる効果がある。
【０２１６】
【図１】 この発明の第１の実施例による位置決め装置
の構成を示すブロック線図である。
の構成を示すブロック線図である。
【図２】 図１に示した実施例における機械系を示すブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図３】 図１に示した実施例における振動検出系を示
すブロック線図である。
すブロック線図である。
【図４】 図１に示した実施例における振動抑制制御器
を示すブロック線図である。
を示すブロック線図である。
【図５】 図１に示した実施例における機械系のモデル
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図６】 図７に示した振動抑制制御器の動作を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図７】 この発明による位置決め装置の一実施例にお
ける機械系の状態方程式の行列の表した説明図である。
ける機械系の状態方程式の行列の表した説明図である。
【図８】 この発明の第２の実施例による振動抑制制御
の動作状況をシミュレーションで求めた結果を示すボー
ド線図である。
の動作状況をシミュレーションで求めた結果を示すボー
ド線図である。
【図９】 この発明による位置決め装置の一実施例にお
ける数値制御装置のプロセッサの動作を示すフローチャ
ートである。
ける数値制御装置のプロセッサの動作を示すフローチャ
ートである。
【図１０】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける制御器の自動設定動作及び機械系の自動診断動作
を示すフローチャートである。
おける制御器の自動設定動作及び機械系の自動診断動作
を示すフローチャートである。
【図１１】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける振動検出器の取付状態を示す断面図である。
おける振動検出器の取付状態を示す断面図である。
【図１２】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける振動抑制制御器を示すブロック線図である。
おける振動抑制制御器を示すブロック線図である。
【図１３】 図１２に示す振動抑制制御器の処理を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図１４】 図１２に示す振動抑制制御器の実験結果を
示すボード線図である。
示すボード線図である。
【図１５】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける振動抑制制御の動作の他の例を示すフローチャー
トである。
おける振動抑制制御の動作の他の例を示すフローチャー
トである。
【図１６】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける振動抑制制御器を示すブロック線図である。
おける振動抑制制御器を示すブロック線図である。
【図１７】 図１６に示した振動抑制制御器のハイパス
フィルタの伝達特性を示すブロック図である。
フィルタの伝達特性を示すブロック図である。
【図１８】 図１６に示した振動抑制制御器のハイパス
フィルタの処理を示すフローチャートである。
フィルタの処理を示すフローチャートである。
【図１９】 図１６に示した振動抑制制御器のハイパス
フィルタの実験結果を示すグラフ図である。
フィルタの実験結果を示すグラフ図である。
【図２０】 図１６に示した振動抑制制御器のシミュレ
ーション結果を示すグラフ図である。
ーション結果を示すグラフ図である。
【図２１】 図１６に示した振動抑制制御器による加工
機位置決めテーブルの真円精度実測試験結果を示す図で
ある。
機位置決めテーブルの真円精度実測試験結果を示す図で
ある。
【図２２】 図１６に示した振動抑制制御器を形彫放電
加工機に適用した場合の加工試験結果を示す図である。
加工機に適用した場合の加工試験結果を示す図である。
【図２３】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるトルク生成手段の構成を示すブロック線図であ
る。
おけるトルク生成手段の構成を示すブロック線図であ
る。
【図２４】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける電流制御器の構成を示すブロック線図である。
おける電流制御器の構成を示すブロック線図である。
【図２５】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おける電流制御器の処理を示すフローチャートである。
おける電流制御器の処理を示すフローチャートである。
【図２６】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるオブサーバの構成を示すブロック線図である。
おけるオブサーバの構成を示すブロック線図である。
【図２７】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるサーボ増幅器の全体構成を示す正面図である。
おけるサーボ増幅器の全体構成を示す正面図である。
【図２８】 この発明による位置決め装置の一実施例に
おけるサーボ増幅器の全体構成を示す側面図である。
おけるサーボ増幅器の全体構成を示す側面図である。
【図２９】 参考例におけるレベリングボルト部を示す
正面図である。
正面図である。
【図３０】 図２９に示したもののＡ−Ａ断面図であ
る。
る。
【図３１】 参考例による位置決め装置の一実施例にお
けるスペーサを示す正面図及び上面図である。
けるスペーサを示す正面図及び上面図である。
【図３２】 従来の位置決め装置の全体構成を示す正面
図である。
図である。
【図３３】 従来の位置決め装置の全体構成を示す側面
図である。
図である。
【図３４】 従来の位置決め装置のレベリング部を示す
構成図である。
構成図である。
【図３５】 従来の位置決め装置のシステムを示す構成
図である。
図である。
【図３６】 従来の位置決め装置の制御パラメータに基
づく制御系のブロック線図である。
づく制御系のブロック線図である。
【図３７】 従来の位置決め装置の位置決め制御系の周
波数伝達特性を模式的にした図である。
波数伝達特性を模式的にした図である。
【図３８】 従来の位置決め装置のブロック線図であ
る。
る。
【図３９】 従来のモード制御を用いた位置決め装置を
示すブロック線図である。
示すブロック線図である。
【図４０】 従来の位置決め装置を示す全体斜視図であ
る。
る。
【図４１】 従来の位置決め装置の伝送ミラー系の構成
図である。
図である。
【図４２】 従来の位置決め装置の制御方式を示すのブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図４３】 従来の位置決め装置の運動解析を示す模式
図である。
図である。
【図４４】 従来の位置決め装置の動特性測定法を示す
ブロック線図である。
ブロック線図である。
１ ヘッド、２ コラム、４ ベッド、５ レベリング
ボルト、６ サーボモータ、７ 回転角度検出器、８
数値制御装置（制御装置）、２１ 位置検出器、７５
サーボ系、７６ 機械系、７８ 振動抑制制御器、１２
２，１２４，１２６，１２８ 積分器（積分要素）、１
６８，１７４ 振動検出器、１８７ ハイパスフィルタ
（フィルタ手段）、１９６ トルク生成手段、２００
電流制御器、３０６ Ｚ軸サーボモータ（鉛直方向サー
ボモータ）。
ボルト、６ サーボモータ、７ 回転角度検出器、８
数値制御装置（制御装置）、２１ 位置検出器、７５
サーボ系、７６ 機械系、７８ 振動抑制制御器、１２
２，１２４，１２６，１２８ 積分器（積分要素）、１
６８，１７４ 振動検出器、１８７ ハイパスフィルタ
（フィルタ手段）、１９６ トルク生成手段、２００
電流制御器、３０６ Ｚ軸サーボモータ（鉛直方向サー
ボモータ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 種田 淳 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三 菱電機株式会社 名古屋製作所内 (72)発明者 永田 敏也 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三 菱電機株式会社 名古屋製作所内 (72)発明者 金谷 隆史 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三 菱電機株式会社 名古屋製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−59509（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−154635（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭49−1909（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05D 19/02 B23Q 1/00 - 1/30 B23Q 11/00 - 13/00
Claims (14)
- 【請求項１】 被位置決め物を支持するベッドや工具を
支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持され
る可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み前記
可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段と、前記
可動部の位置を検出して検出位置を出力する位置検出器
と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を検出して
角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位置から検
出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度から角速
度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置を指示す
るための位置指令信号、並びに帰還された前記検出位置
及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモータトル
ク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め装置にお
いて、振動による前記非可動部の加速度を検出する振動
検出器と、前記モータトルク指令に加算される振動抑制
制御トルク指令を、前記機械系の運動解析モデルに基づ
き前記位置検出器及び前記振動検出器の出力を用いて生
成する振動抑制制御器とを備えたことを特徴とする位置
決め装置。 - 【請求項２】 前記運動解析モデルは、ベッドの弾性曲
げ変形に関する１個の回転ばねと１個の回転ダッシュポ
ットとによってベッドとコラムとを接続し、サーボモー
タのモータ軸に接続されたボールねじの弾性変形に関す
る１個の並進ばねと１個の並進ダッシュポットとによっ
てボールねじの駆動側と被駆動側とを接続し、前記ベッ
ドの床からの高さを調整するレベリング部の弾性変形に
関する１個の回転ばねと１個の回転ダッシュポットとに
よって、又は、１個の回転ばね、１個の並進ばね、１個
の回転ダッシュポット及び１個の並進ダッシュポットに
よって前記ベッドと前記床とを接続した系によるモデル
であり、前記振動抑制制御器は、前記回転角度検出器の
出力、前記回転角度検出器の出力と前記位置検出器の出
力とから前記運動解析モデルに基づいて算出した検出位
置及びその時間変化率、並びに前記振動検出器の出力か
ら算出した前記非可動部の回転角度及び角加速度を用い
て前記振動抑制制御トルク指令を生成する手段を含むこ
とを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。 - 【請求項３】 前記運動解析モデルは、ベッドの弾性曲
げ変形に関する１個の回転ばねと１個の回転ダッシュポ
ットとによってベッドとコラムとを接続し、サーボモー
タのモータ軸に接続されたボールねじの弾性変形に関す
る１個の並進ばねと１個の並進ダッシュポットとによっ
てボールねじの駆動側と被駆動側とを接続し、前記ベッ
ドの床からの高さを調整するレベリング部の弾性変形に
関する１個の回転ばねと１個の回転ダッシュポットとに
よって、又は、１個の回転ばね、１個の並進ばね、１個
の回転ダッシュポット及び１個の並進ダッシュポットに
よって前記ベッドと前記床とを接続した系によるモデル
であり、前記振動抑制制御器は、前記運動解析モデルに
基づく状態方程式における状態量を、モード行列が実数
となるモード座標に変換した信号を用いて前記振動抑制
制御トルク指令を生成する手段を含むことを特徴とする
請求項１に記載の位置決め装置。 - 【請求項４】 前記振動抑制制御器は、前記振動検出器
の出力信号を積分して前記非可動部の速度を得る積分要
素と、その速度を積分して前記非可動部の位置を得る積
分要素とを有し、各積分要素の出力を用いて前記振動検
出器の出力信号を積分して前記振動抑制制御トルク指令
を生成する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載
の位置決め装置。 - 【請求項５】 前記機械系の予期される複数の機械振動
周波数と振動モードとを表示部で表示し、その表示に応
じて入力された指定に従って振動抑制制御トルク指令生
成時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制
制御ゲインを前記振動抑制制御器に供給する制御装置を
含むことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。 - 【請求項６】 前記トルク生成手段に加振を与えて機械
系を振動させ、前記位置検出器及び前記回転角度検出器
の出力から前記機械系の固有振動数及び固有モードを推
定し、推定結果に基づいて振動抑制制御トルク指令生成
時に使用される振動抑制制御ゲインを定め、振動抑制制
御ゲインを前記振動抑制制御器に供給する制御装置を含
むことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。 - 【請求項７】 前記制御装置は、推定した固有振動数を
基に機械系の異常部位を判定する手段を含むことを特徴
とする請求項６に記載の位置決め装置。 - 【請求項８】 前記振動検出器と、前記振動検出器から
前記振動抑制制御器に至るケーブルとが、非可動部の内
側に設置されたことを特徴とする請求項１から請求項７
のうちのいずれか１項に記載の位置決め装置。 - 【請求項９】 被位置決め物を支持するベッドや工具を
支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持され
る可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み前記
可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段と、前記
可動部の位置を検出して検出位置を出力する位置検出器
と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を検出して
角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位置から検
出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度から角速
度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置を指示す
るための位置指令信号、並びに帰還された前記検出位置
及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモータトル
ク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め装置にお
いて、前記検出位置の前記回転角度からの相対位置と前
記検出位置の前記角速度に対する相対速度とを、前記検
出位置、前記変化率、前記角度及び前記角速度を用いて
算出し、算出された相対位置及び相対速度を用いて前記
モータトルク指令に加算される振動抑制制御トルク指令
を生成する振動抑制制御器を備えたことを特徴とする位
置決め装置。 - 【請求項１０】 前記振動抑制制御器により生成された
振動抑制制御トルク指令を表す信号の低周波成分を除去
すべく、折れ点周波数が振動抑制すべき周波数帯域より
も低くなるように構成されたフィルタ手段を含むことを
特徴とする請求項９に記載の位置決め装置。 - 【請求項１１】 サーボモータは交流サーボモータであ
り、トルク生成手段は、その交流サーボモータと、位置
決め用に設けられている回転角度検出器からの角度を利
用して前記交流サーボモータへの電流指令を生成する電
流制御器とを含むことを特徴とする請求項１から請求項
１０のうちのいずれか１項に記載の位置決め装置。 - 【請求項１２】 被位置決め物を支持するベッドや工具
を支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持さ
れる可動部とを有する機械系と、前記被位置決め物に向
けて鉛直方向に移動するヘッドと、前記ヘッドを駆動す
る鉛直方向サーボモータを含み前記ヘッドを所望の位置
に設定する鉛直方向トルク生成手段と、サーボモータを
含み前記可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段
と、前記可動部の位置を検出して検出位置を出力する位
置検出器と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を
検出して角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位
置から検出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度
から角速度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置
を指示するための位置指令信号、並びに帰還された前記
検出位置及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモ
ータトルク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め
装置において、前記検出位置の前記回転角度からの相対
位置と前記検出位置の前記角速度に対する相対速度とを
用いて、前記モータトルク指令に加算される振動抑制制
御トルク指令を生成する振動抑制制御器と、前記相対位
置及び前記相対速度を用いて、前記鉛直方向トルク生成
手段に対する鉛直方向モータトルク指令に加算される振
動抑制制御トルク指令を生成する鉛直方向振動抑制制御
器とを備えたことを特徴とする位置決め装置。 - 【請求項１３】 被位置決め物を支持するベッドや工具
を支持するコラムを含む非可動部と該非可動部に支持さ
れる可動部とを有する機械系と、サーボモータを含み前
記可動部を所望の位置に設定するトルク生成手段と、前
記可動部の位置を検出して検出位置を出力する位置検出
器と、前記サーボモータのモータ軸の回転角度を検出し
て角度を出力する回転角度検出器と、前記検出位置から
検出位置の時間変化率を算出すると共に前記角度から角
速度を算出する速度算出部と、前記可動部の位置を指示
するための位置指令信号、並びに帰還された前記検出位
置及び前記角速度から前記トルク生成手段へのモータト
ルク指令を作成するサーボ系とを備えた位置決め装置に
おいて、前記機械系の運動解析モデルに基づくオブザー
バを用いて前記非可動部の位置及び速度を推定し、前記
位置検出器の出力、及び前記オブザーバによる推定結果
を用いて、前記モータトルク指令に加算される振動抑制
制御トルク指令を生成する振動抑制制御器を備えたこと
を特徴とする位置決め装置。 - 【請求項１４】 前記振動抑制制御器は本体に着脱可能
なカードに収められた請求項１、請求項９、請求項１２
又は請求項１３のうちのいずれか１項に記載の位置決め
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19165594A JP3217604B2 (ja) | 1993-08-20 | 1994-08-15 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-206733 | 1993-08-20 | ||
| JP20673393 | 1993-08-20 | ||
| JP19165594A JP3217604B2 (ja) | 1993-08-20 | 1994-08-15 | 位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110716A JPH07110716A (ja) | 1995-04-25 |
| JP3217604B2 true JP3217604B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=26506830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19165594A Expired - Fee Related JP3217604B2 (ja) | 1993-08-20 | 1994-08-15 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217604B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112007002902T5 (de) | 2006-11-30 | 2009-09-17 | Mitsubishi Electric Corp. | Vibrationsisolationssteuerungssystem |
| JP4819665B2 (ja) * | 2006-12-18 | 2011-11-24 | オークマ株式会社 | 非真円形状加工装置 |
| JP5280132B2 (ja) * | 2008-08-26 | 2013-09-04 | 日本電産サンキョー株式会社 | 産業用ロボット |
| JP5308249B2 (ja) | 2009-06-22 | 2013-10-09 | 三菱重工業株式会社 | サーボ制御装置 |
| JP5507409B2 (ja) * | 2010-10-20 | 2014-05-28 | オークマ株式会社 | 工作機械のモニタ方法及びモニタ装置、工作機械 |
| JP2012232370A (ja) | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Seiko Epson Corp | ロボットコントローラー、簡易設置型ロボット、及び簡易設置型ロボットの制御方法 |
| DE102011089998A1 (de) * | 2011-12-27 | 2013-06-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Stellung eines Stellglieds eines Stellgebers |
| JP6727018B2 (ja) * | 2016-04-22 | 2020-07-22 | 三菱電機株式会社 | 機械装置、および機械装置の振動制御方法 |
| JP6456434B2 (ja) * | 2017-05-23 | 2019-01-23 | Dmg森精機株式会社 | 振動源推定装置 |
| JP2020022260A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 東洋電機製造株式会社 | 機械異常予知装置 |
| JP6605185B1 (ja) * | 2019-04-08 | 2019-11-13 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置およびびびり振動の発生判定方法 |
| WO2020217282A1 (ja) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | 三菱電機株式会社 | サーボ制御装置 |
| CN111443735B (zh) * | 2020-03-25 | 2023-10-24 | 浙江大华技术股份有限公司 | 一种车载云台摄像机姿态保持的方法、装置及系统 |
| JP2023128472A (ja) * | 2022-03-03 | 2023-09-14 | 住友重機械工業株式会社 | 振動処理装置、ステージ駆動装置、振動処理方法、振動処理プログラム |
| CN119421761B (zh) * | 2023-04-24 | 2025-06-03 | 发那科株式会社 | 加工模拟装置以及加工模拟方法 |
-
1994
- 1994-08-15 JP JP19165594A patent/JP3217604B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07110716A (ja) | 1995-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3217604B2 (ja) | 位置決め装置 | |
| US10564032B2 (en) | Vibration mode determining apparatus | |
| JP4581096B2 (ja) | 摩擦補償方法、摩擦補償器及びモータ制御装置 | |
| Vaughan et al. | Control of tower cranes with double-pendulum payload dynamics | |
| Karim et al. | Analysis of the dynamic behavior of a six-axis industrial robot within the entire workspace in respect of machining tasks | |
| García-Herreros et al. | Model-based decoupling control method for dual-drive gantry stages: A case study with experimental validations | |
| Sato et al. | Analysis of the coupled vibration between feed drive systems and machine tool structure | |
| CN100441374C (zh) | 用于机床的位置控制设备和位置控制方法 | |
| Rauf et al. | Experimental results on kinematic calibration of parallel manipulators using a partial pose measurement device | |
| Hosseinabadi et al. | Modeling and active damping of structural vibrations in machine tools | |
| CN105814502B (zh) | 轨迹测定装置、数控装置以及轨迹测定方法 | |
| JP2019153085A (ja) | 振動抑制装置と振動抑制方法 | |
| JP3072687B2 (ja) | 固有振動数の算出方法 | |
| Liegeois et al. | Learning and control for a compliant computer-controlled manipulator | |
| Gordaninejad et al. | Magneto-rheological fluid dampers for control of bridges | |
| US20230152074A1 (en) | Repeated determination of a position of a movable part of a coordinate measuring machine | |
| M’Closkey et al. | System identification of a MEMS gyroscope | |
| Taati et al. | Experimental identification and analysis of the dynamics of a phantom premium 1.5 a haptic device | |
| JPH06250723A (ja) | ロボットの振動低減装置 | |
| JP4598617B2 (ja) | 数値制御機械の位置制御装置 | |
| Wang et al. | Three-dimensional modeling for predicting the vibration modes of twin ball screw driving table | |
| Verdonck et al. | Experimental robot identification: Advantages of combining internal and external measurements and of using periodic excitation | |
| Huang et al. | Research on dominant vibration mode analysis of machining process of machine tools | |
| JP7694315B2 (ja) | 数値制御装置と制御方法 | |
| JP2012056005A (ja) | パラメータ設定方法およびパラメータ設定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070803 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080803 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080803 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090803 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090803 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100803 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110803 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110803 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120803 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120803 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130803 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |