特許ウォッチ

公開番号2025048802
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2024162117
出願日2024-09-19
発明の名称制御装置、および制御方法
出願人国立大学法人東京大学,DMG森精機株式会社
代理人個人
主分類B23Q 5/22 20060101AFI20250326BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】ツインドライブ機構の駆動精度を従来よりも改善するための技術を提供する。
【解決手段】制御装置は、駆動機構は、第1,第2のモータと、第1,第2のモータの同時駆動によって同方向に駆動される駆動対象物とを備える。制御装置は、第1,第2のモータの角度に基づく重心位置の入力と、当該重心位置に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置を基準とする並進方向に係る電流指令値と、当該重心位置を基準とする回転方向に係る電流指令値とを生成する第1の制御部と、所定の変換行列に基づいて、並進方向に係る電流指令値と回転方向に係る電流指令値とを、第1,第2のモータ用の第1,第2の電流指令値に変換する変換部と、変換部による変換に伴う誤差を補正した上で、当該第1の電流指令値および当該第2の電流指令値のそれぞれを第1,第2のモータのそれぞれに出力する第2の制御部とを備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
駆動機構の制御装置であって、
前記駆動機構は、
第１のモータと、
第２のモータと、
前記第１のモータおよび前記第２のモータの同時駆動によって同方向に駆動される駆動対象物とを備え、
前記制御装置は、
前記第１のモータの角度と前記第２のモータの角度とに基づく重心位置の入力と、当該重心位置に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置を基準とする並進方向に係る電流指令値と、当該重心位置を基準とする回転方向に係る電流指令値とを生成する第１の制御部と、
所定の変換行列に基づいて、前記並進方向に係る電流指令値と前記回転方向に係る電流指令値とを、前記第１のモータ用の第１の電流指令値と前記第２のモータ用の第２の電流指令値とに変換する変換部と、
前記変換部による変換に伴う誤差を補正した上で、当該第１の電流指令値および当該第２の電流指令値のそれぞれを前記第１のモータおよび前記第２のモータのそれぞれに出力する第２の制御部とを備える、制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記並進方向に係る電流指令値は、前記重心位置が前記目標位置に近付くように生成され、
前記回転方向に係る電流指令値は、前記第１のモータの角度と前記第２のモータの角度との差分値がゼロに近付くように生成される、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記誤差を補正する処理は、
前記第１のモータの角速度に比例する第１の所定値を補正前の前記第１の電流指令値に加算する処理と、
前記第２のモータの角速度に比例する第２の所定値を補正前の前記第２の電流指令値に加算する処理とを含む、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１の所定値は、前記第１のモータの角速度に第１の係数を掛けた値に相当し、
前記第２の所定値は、前記第２のモータの角速度に第２の係数を掛けた値に相当し、
前記第１の係数および前記第２の係数は、前記第１のモータのイナーシャおよび前記第２のモータのイナーシャの比と、前記第１のモータの粘性係数および前記第２のモータの粘性係数の比とが等しくなるように決められている、請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第２の制御部は、さらに、
補正後の前記第１の電流指令値を前記第１のモータに出力したことに伴う前記第１のモータの第１の角度を算出する処理と、
補正後の前記第２の電流指令値を前記第２のモータに出力したことに伴う前記第２のモータの第２の角度を算出する処理と、
前記算出された第１の角度と、前記算出された第２の角度と、前記第１のモータの第１のイナーシャと、前記第２のモータの第２のイナーシャとに基づいて、前記重心位置を算出する処理と、
前記算出された重心位置を前記第１の制御部にフィードバックする処理とを実行する、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記第１の制御部は、前記算出された第１の角度と、前記算出された第２の角度との差分値に対して所定の比例ゲインを掛けることで、前記回転方向に係る電流指令値を生成する、請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
請求項１または２に記載の制御装置と、
前記駆動機構とを備えた、工作機械。
【請求項８】
前記駆動対象物は、ワークまたは工具を回転可能に保持するための主軸である、請求項７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記駆動対象物は、ワークを載置するためのテーブルである、請求項７に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記駆動対象物は、部材を搬送するためのローダである、請求項７に記載の工作機械。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御装置、および制御方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械の大型化が進んでいる。それに伴って、工作機械内における駆動対象の物体も大型化している。大型の物体を駆動するための機構として、ツインドライブ機構がある。ツインドライブ機構は、２つのモータで同方向に物体を駆動する機構である。
【０００３】
ツインドライブ機構においては、各モータの駆動軸間に干渉力が働く。この干渉力は、加工精度の低下の原因となっている。この問題を解決するための手段として、非特許文献１は、駆動機構の制御モデルを並進方向と回転方向とに分離することで駆動軸間の非干渉化を図る手法を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
R. Nakashima, S. Kaku, H. Honda, R. Oguro, H. Miyakawa, T. Tsuji: "The Position Control for Linear Slider with Twin Linear Drives", IEEJ Transactions on Industry Applications, Vol.123, No.3, pp.278-285 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に開示される手法は、ツインドライブのリニアスライダを対象としている。また、当該手法においては、スライダの重量を並進方向の運動方程式の慣性とし、スライダのイナーシャを回転方向の運動方程式の慣性とするモデル化が行われている。これは、スライダを剛体と仮定する近似に基づいている。一方で、大型の物体の駆動制御においては、ツインドライブ機構の弾性が駆動精度に影響する。
【０００６】
本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、ツインドライブ機構の駆動精度を従来よりも改善するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一例では、駆動機構の制御装置が提供される。上記駆動機構は、第１のモータと、第２のモータと、上記第１のモータおよび上記第２のモータの同時駆動によって同方向に駆動される駆動対象物とを備える。上記制御装置は、上記第１のモータの角度と上記第２のモータの角度とに基づく重心位置の入力と、当該重心位置に対する目標位置の入力とを受け、当該重心位置を基準とする並進方向に係る電流指令値と、当該重心位置を基準とする回転方向に係る電流指令値とを生成する第１の制御部と、所定の変換行列に基づいて、上記並進方向に係る電流指令値と上記回転方向に係る電流指令値とを、上記第１のモータ用の第１の電流指令値と上記第２のモータ用の第２の電流指令値とに変換する変換部と、上記変換部による変換に伴う誤差を補正した上で、当該第１の電流指令値および当該第２の電流指令値のそれぞれを上記第１のモータおよび上記第２のモータのそれぞれに出力する第２の制御部とを備える。
【０００８】
本開示の一例では、上記並進方向に係る電流指令値は、上記重心位置が上記目標位置に近付くように生成される。上記回転方向に係る電流指令値は、上記第１のモータの角度と上記第２のモータの角度との差分値がゼロに近付くように生成される。
【０００９】
本開示の一例では、上記誤差を補正する処理は、上記第１のモータの角速度に比例する第１の所定値を補正前の上記第１の電流指令値に加算する処理と、上記第２のモータの角速度に比例する第２の所定値を補正前の上記第２の電流指令値に加算する処理とを含む。
【００１０】
本開示の一例では、上記第１の所定値は、上記第１のモータの角速度に第１の係数を掛けた値に相当する。上記第２の所定値は、上記第２のモータの角速度に第２の係数を掛けた値に相当する。上記第１の係数および上記第２の係数は、上記第１のモータのイナーシャおよび上記第２のモータのイナーシャの比と、上記第１のモータの粘性係数および上記第２のモータの粘性係数の比とが等しくなるように決められている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許