JPH02250768A - 平面研削盤 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、流体アクチュエータで駆動されるワークテー
ブルの位置がフィードバック制御される平面研削盤に関
する。

〈従来の技術〉 従来、この種の平面研削盤として、例えば第３図に示す
ようなものが知られている。この平面研削盤は、ワーク
テーブル２１を駆動する油圧シリンダ２２の両端のポー
トに、サーボ弁２３を介して油圧源２４からの作動油を
切換供給するとともに、油圧シリンダ２２のロッド２２
ａの変位を検出するポテンショメータ２５からの位置検
出信号Ｖｆと目標位置を表わす位置指令信号Ｖｏを演算
装置３２に人力し、演算装置３２で両信号の偏差Ｖ。

Ｖｆを求め、これに補償を施した位置制御信号Ｖ１を上
記サーボ弁２３のソレノイド２３ａに出力するものであ
る。

第４図は、上記平面研削盤の制御系のブロック線図を示
しており、図中の３１は、第３図のサーボ弁２３．油圧
シリンダ２２．ポテンショメータ２５からなって伝達関
数Ｇ、（Ｓ）をもち、入力信号■１に対して出力信号Ｖ
ｆを出力する制御対象ブロックである。また、上記演算
装置３２は、図中の破線で囲んだ各ブロックからなる。

即ち、演算装置３２は、第１減算器３３で位置指令信号
Ｖｏから位置検出信号■ｆを減算し、減算結果たる位置
偏差信号Ｖｅ（−Ｖｏ−Ｖｆ）を積分時間Ｔｉの積分器
３７で積分する一方、位置検出信号ｖｒを夫々比例ゲイ
ンＫｐの増幅器３５で増幅し、微分時間Ｔｄの微分器３
４で微分した後、両者を加算器３８で加え合わせる。そ
して、第２減算器３６で、上記積分器３７の出力信号か
ら加算器３８の出力信号を減算して、減算結果たる位置
制御信号■１を制御対象ブロック３１に出力するように
なっている。

なお、この制御系は、積分器３７を主とするいわゆるＩ
−ＰＤ制御方式を採用しており、各ブロックの信号処理
は、全てアナログで行なわれる。

〈発明か解決しようとする課題〉 さて、油圧シリンダ２２のロッド変位を検出するポテン
ショメータ２５は、通常、ノイズ等の影響を小さくする
ため両端に加える電圧を高くして大きな位置検出信号Ｖ
ｒを得るようにしている。

ところが、上記従来の演算装置３２は、このボテンンヨ
メータ２５からの大きな位置検出信号Ｖｒをマイナーフ
ィードバックループの増幅器３５で直接増幅する構成で
あるため、入力信号Ｖｆのレベルが増幅器の比例域を越
えてしまい、増幅特性の飽和により入力信号に比例した
正確な出力信号が得られなくなるという問題がある。そ
のため、この出力信号が加算器３８を経て第２減算器３
６で位置偏差信号Ｖｅから減算されることになり、減算
結果の位置制御信号Ｖ１も、実際のロッド変位を忠実に
反映しない不正確なものになる。従って、かかる位置制
御信号Ｖ１で制御されるサーボ弁２３を経る作動油で駆
動される油圧シリンダ２２即ちワークテーブル２Ｉは、
しばしば制動不足や不安定な状態となり、良好な位置制
御ができないという欠点がある。

そこで、本発明の目的はマイナーフィードバックループ
に設けられたアナログ信号処理を行なう演算装置の増幅
器を、位置検出器の絶対出力を直接増幅しない構成とす
ることによって、ワークテーブルを全動作範囲に亘って
良好に位置制御することができる平面研削盤を提供する
ことである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の平面研削盤は、第１
．３図に例示するように、ワークテーブル２１を駆動す
る流体アクチュエータ２２の位置検出器２５からの位置
検出信号Ｖｆを位置指令信号Ｖｏから減算して得た位置
偏差信号Ｖｅに、演算装置２で補償を施して位置制御信
号ｖ１とし、この位置制御信号ｖ１を上記流体アクチュ
エータ２２の圧力ラインに介設された制御弁２３に出力
するものにおいて、上記演算装置２は、上記位置検出器
２５からの位置検出信号ｖｆを微分する微分器４と、こ
の微分器４の出力信号を所定のゲインで増幅する増幅器
５と、この増幅器５の出力信号を上記位置偏差信号Ｖｅ
から減算する減算器６と、この減算器６の出力信号を積
分する積分器７を備え、この積分器７の出力信号に基づ
いて上記位置制御信号Ｖ１を出力するようにしたことを
特徴とする。

〈作用〉 演算装置２の微分器４は、流体アクチュエータ２２の位
置検出器２５からの位置検出信号Ｖｒを微分し、次に増
幅器５がこの微分器４の出力信号を所定のゲインで増幅
し、増幅した信号を減算器６に出力する。このとき、ノ
イズ等の影響をなくすべく位置検出器２５のゲインが高
く設定され、高レベルの位置検出信号Ｖｆが出力されて
いても、増幅器５にはこの位置検出信号Ｖｆを微分した
信号が入力されるので、入力信号のレベルは増幅器５の
比例域内におさまり、人力信号に比例した正確な出力信
号が減算器６に出力される。次に、減算器６は、この出
力信号を、位置指令信号■０から上記位置検出信号Ｖ「
を減じて得られた位置偏差信号Ｖｅ（−Ｖｏ−ＶＤから
減算し、積分器７がこの減算結果を積分する。従って、
積分器７の出力信号は、流体アクチュエータ２２の実際
の位置を忠実に反映した正確なものになり、しかも上記
位置検出信号Ｖｆを増幅器３５を介して上記積分器７の
後段にフィードバックした場合と同様のＩ−Ｐ制御を行
なうことができる。よって、上記積分器７の出力信号に
基づいて出力される位置制御信号Ｖ１で制御される制御
弁２３を経る作動流体で駆動される流体圧アクチュエー
タ２２即ちワークテーブル２１は、増幅器の飽和に起因
する制動不足や不安定を生じることなく、全動作範囲に
亘って良好に位置制御される。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の演算装置を備えた平面研削盤の制御系
の一例を示すブロック線図であり、この制御系は、既述
の第３図と同じサーボ弁２３．油圧シリンダ２２．ポテ
ンショメータ２５を備えて伝達関数Ｇ、（Ｓ）をもち、
位置制御信号Ｖ、に対して位置検出信号Ｖｆを出力する
制御対象ブロックｌと、図中の破線で囲まれた各ブロッ
クを備えた演算装置２からなる。

上記演算装置２は、制御対象ブロック１のボテンンヨメ
ータ２５から直接フィードバックされる位置検出信号ｖ
ｒを位置指令信号Ｖｏから減算して、位置偏差信号Ｖｅ
（−Ｖｏ−Ｖｆ）を出力する第１減算器３と、上記位置
検出信号Ｖｆを微分する微分器４と、この微分器４の出
力信号を比例ゲインに’ｐで増幅する第１増幅器５と、
この第１増幅器５の出力信号を上記第１減算器３の出力
信号Ｖｅから減算する第２減算器６と、積分時間Ｔｉを
もち、第２減算器６の出力信号を積分する積分器７と、
上記微分器４の出力信号を比例ゲインＴｄで増幅する第
２増幅器８と、この第２増幅器８の出力信号を上記積分
器７の出力信号から減算して、減算結果を位置制御信号
■１として上記制御対象ブロックｌに出力する第３減算
器９から構成される。本発明の特許請求の範囲に記載の
増幅器は上記第１増幅器５に、減算器は上記第２減算器
６に夫々対応する。なお、上記第１増幅器５の比例ゲイ
ンに’Ｐは、第４図の従来の増幅器３５の比例ゲインＫ
ｐと上記積分器７の積分時間Ｔｉとの積に設定されてい
る。

上記構成の演算装置２による平面研削盤の制御について
次に述べる。

制御対象ブロック！内のポテンショメータ２５は、油圧
シリンダ２２即ちワークテーブル２Ｉの変位を検出して
、位置検出信号ｖｒを演算装置２の第１減算器３および
微分器４に出力する。第１減算器３は、この位置検出信
号■ｒを位置指令信号Ｖｏから減じて、位置偏差信号Ｖ
ｅ（−Ｖｏ−Ｖ　ｆ）を出力する。一方、微分器４は、
上記位置検出信号Ｖｆを微分し、次に第１増幅器５がこ
の微分器４の出力信号を比例ゲインに’ｐで増幅し、増
幅した信号を第２減算器６に出力する。このとき、ノイ
ズ等の影響をなくすべくポテンショメータ２５に高い電
圧が印加され、高レベルの位置検出信号ｖｒが出力され
ていても、第１増幅器５にはこの位置検出信号ｖｒを微
分した信号が入力されるので、入力信号のレベルは第１
増幅器５の比例域内におさまり、人力信号に比例した正
確な出力信号が第２減算器６に出力される。

次に、第２減算器６は、この出力信号を、第１減算器３
から構成される装置偏差信号Ｖｅから減算し、さらに積
分器７かこの減算結果を積分し、積分結果を第３減算器
９に出力する。また、第２増幅器８は、微分器４の出力
信号を比例ゲインＴｄで増幅して、増幅した信号を上記
第３減算器９に出力する。このとき、上述と同様に高レ
ベルの位置検出信号Ｖｆが出力されていても、第２増幅
器８にはこれを微分した信号が入力されるので、入力信
号のレベルは第２増幅器８の比例域内におさまり、入力
信号に比例した正確な出力信号が第３減算器９に出力さ
れる。最後に、第３減算器９は、この第２増幅器８の出
力信号を上記積分器７の出力信号から減算して、減算結
果を位置制御信号Ｖ。

として上記制御対象ブロック１内のサーボ弁２３のソレ
ノイド２３ａに出力する。

このように、第２減算器６および第３減算器９には、従
来例の増幅器の飽和による不正確なフィードバック信号
でなく、油圧シリンダ２２の位置に正確に対応したフィ
ードバック信号が入力されるので、第３減算器９からサ
ーボ弁２３に出力される位置制御信号Ｖ１も、油圧シリ
ンダ２２の動きを忠実に反映した正確なものになり、サ
ーボ弁２３を経る作動油で駆動される油圧シリンダ２２
即ちワークテーブル２１は、従来例の増幅器の飽和に起
因する制動不足や不安定を生じることなく、全動作範囲
に亘って良好に位置制御される。なお、第４図で述べた
従来例が、位置検出信号Ｖｆを比例ゲインＫｐの増幅器
３５で直接増幅して積分器３７の後段の第２減算姦３６
にフィードバックしていたのに対して、本実施例は、位
置検出信号■ｆをまず微分器４で微分し、微分信号を比
例ゲインに’ｐ（＝Ｋｐ−Ｔｉ）の第１増幅器５で増幅
して積分器７の前段の第２減算器６にフィードバックし
ている。従って、本実施例は、正確なフィードバック信
号により従来例と等価な比例要素のフィードバックを行
なっていることになり、ワークテーブル２Ｉをその全動
作範囲に亘ってＩ−ＰＤ制御方式で良好に位置制御でき
るのである。

第２図は、第１図の制御系の制御対象ブロック１内の位
置検出器および演算装置２内の第１減算器３をデジタル
化した実施例のブロック線図であり、第１図と同じブロ
ックには同一番号を付して説明を省略する。

本実施例の制御対象ブロック２は、位置制御信号ｖ１で
制御されるサーボ弁２３と油圧シリンダ２２（第３図参
照）を備えて伝達関数Ｇ　ｔ（ｓ　）を有する。そして
、ロータリエンコーダ１５が油圧シリンダ２２のロッド
位置を検出し、位置に応じたデジタルのパルス信号Ｐｒ
を方向判別器１６に出力するようになっている。方向判
別器１６は、入力されたパルス信号Ｐｆをアナログの演
算装置１２にフィードバックするとともに、パルス信号
Ｐｆに基づいてロッドの進行方向を判別し、進行方向が
正ならアップパルスＰｆ’ｕを、負ならダウンパルスＰ
ｆｄを夫々偏差カウンタＩ３にフィードバックする。偏
差カウンタ１３は、デジタルのパルス信号として入力さ
れる位置指令信号Ｐｏｕ、Ｐｏｄからフィードバックさ
れる上記アップパルスＰ　ｆｕ。

ダウンパルスＰｆｄを減算し、減算結果をＤ／Ａ変換器
！７を介してアナログの位置偏差信号Ｖｅとして演算袋
Ｈ１２に出力する。さらに、演算装置１２は、方向判別
器１６から人力されるパルス信号Ｐｒをアナログの電圧
信号に変換して出力する微分器としての周波数−電圧変
換器１４と、このＦ／Ｖ変換器１４の出力信号を比例ゲ
インに’ｐ。

Ｔｄで夫々増幅する第１図と同じ第１．第２増幅器５．
８と、第１図と同じ第２．第３減算器６．９および積分
器７で構成される。

上記構成において、ロータリエンコーダ１５゜方向判別
器１６．偏差カウンタ１３．Ｄ／Ａ変換器１７は、第１
図の制御対象ブロック１内のポテンショメータ２５と第
１減算器３が行なう処理と同じ処理をデジタルで行ない
、Ｆ／Ｖ変換器Ｉ４は、第１図の微分器４と同じ処理を
行なうので、本実施例は、第１図で述べた実施例と同様
に動作し、同様の効果を奏する。即ち、ロークリエンコ
ーダ１５の検出精度を上げるべくその検出パルス密度を
上げても、第【、第２増幅器５．８に人力される信号の
レベルは、Ｆ／■変換器１４で微分されて低く、増幅器
の比例域内におさまるので、油圧シリンダ２２の動きを
忠実に反映した正確なフィードバック信号により、ワー
クテーブル２１をその全動作範囲に亘って１−ＰＤ制御
方式で良好に位置制御できるのである。また、上記実施
例では、Ｆ／Ｖ変換器１４でＤ／Ａ変換と微分動作を同
時に行なっているので、演算装置を安価かつコンパクト
に作ることができる。なお、第２図のロータリエンコー
ダ１５に代えてリニアスケール等のデジタル検出器を用
いることもできる。

なお、本発明が図示の実施例に限られないのはいうまで
もない。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の平面研削盤は、
ワークテーブルを駆動する流体アクチュエータの位置検
出器からの位置検出信号を、演算装置の微分器でまず微
分し、微分信号を増幅器を介して積分器の萌段の減算器
にマイナーフィードバックするとともに、この減算器に
、位置指令信号とメインフィードバックされる上記位置
検出信号との差である位置偏差信号を人力し、後者から
前者を減じて積分器に入力し、この積分器の出力信号に
基づいて上記流体アクチュエータの圧力ラインに介設さ
れた制御弁に位置制御信号を出力するようにしているの
で、微分器を介することにより増幅器に入力される信号
レベルを増幅器の比例域内に抑えることができ、流体ア
クチュエータの位置に正確に対応したマイナーフィード
バック信号に基プく正確な位置制御信号により、制動不
足や不安定を生じることなく、ワークテーブルをその全
動作範囲に亘って良好に位置制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の演算装置を備えた平面研削盤の制御系
の一例を示すブロック線図、第２図は第１図の制御系の
メインフィードバックループをデジタル化した制御系の
一例を示すブロック線図、第３図は平面研削盤の一般的
構成を示す図、第４図は平面研削盤の従来の制御系を示
すブロック線図である。 １、！！・・・制御対象ブロック、 ２．１２・・・演算装置、４・・・微分器、５・・・第
１増幅器、６・・・第２減算器、７・・・積分器、１４
・・・Ｆ／ｖ変換器、 １５・・・ロータリエンコーダ、 ２１・・・ワークテーブル、２２・・・油圧シリンダ、
２３・・・サーボ弁、２４・・・油圧源、２５・・・ポ
テンショメータ、 Ｖ　ｆ、　Ｐ　ｆ・・・位置検出信号、Ｖ　ｏ、　Ｐ　
ｏｕ、　Ｐ　ｏｄ−位置指令信号、Ｖｅ・・・位置偏差
信号、Ｖｌ・・・位置制御信号。 特　許　出　願　人　　ダイキン工業株式会社代　理　
人　弁理士　　青白　葆　ほか１名第４図 ・３２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークテーブル（２１）を駆動する流体アクチュ
   エータ（２２）の位置検出器（２５）からの位置検出信
   号（Ｖｆ）を位置指令信号（Ｖｏ）から減算して得た位
   置偏差信号（Ｖｅ）に、演算装置（２）で補償を施して
   位置制御信号（Ｖ＿１）とし、この位置制御信号（Ｖ＿
   １）を上記流体アクチュエータ（２２）の圧力ラインに
   介設された制御弁（２３）に出力する平面研削盤におい
   て、 上記演算装置（２）は、上記位置検出器（２５）からの
   位置検出信号（Ｖｆ）を微分する微分器（４）と、この
   微分器（４）の出力信号を所定のゲインで増幅する増幅
   器（５）と、この増幅器（５）の出力信号を上記位置偏
   差信号（Ｖｅ）から減算する減算器（６）と、この減算
   器（６）の出力信号を積分する積分器（７）を備え、こ
   の積分器（７）の出力信号に基づいて上記位置制御信号
   （Ｖ＿１）を出力するようにしたことを特徴とする平面
   研削盤。
2. （２）請求項１に記載の平面研削盤において、上記位置
   検出器は、デジタルのパルス信号を出力するデジタル検
   出器（１５）であり、上記演算装置（１２）の微分器は
   、上記パルス信号をアナログの電圧信号に変換する周波
   数−電圧変換器（１４）である平面研削盤。