| 円弧の縮小/軌跡の内回りとサーボ系 | ||||||||||||||||||||
| 円弧精度と位置ループゲイン | ||||||||||||||||||||
| レーザ加工、高精度搬送、塗布、カッティング、精密実装などでは、高精度な輪郭制御が 必要です。ところが、高速でコーナを回ると、サーボ系の遅れによる内周りや円弧の縮小が 生じ、軌跡誤差となります。 内回りや円弧縮小の度合いを推定する近似式をご紹介します。また、テクノのTPCロギング による円弧縮小の実測で、理論値との比較も簡単です。 改善のための対策案もあり、各々の実機に応じて、定量解析をしながら、最適な調整が 可能です。 |
||||||||||||||||||||
| ■円弧の縮小 | TPC解析(円弧縮小) | |||||||||||||||||||
| 位置ループゲインが低いと円弧の 縮小(内回り)が大きくなります 約20μmの縮小の事例です。 |
|
|||||||||||||||||||
| ■円弧のひずみ | TPC解析(ゲイン違い) | |||||||||||||||||||
| お互いの軸の「位置ループゲイン」が違うと 45度に傾いた誤差が生じます |
|
|||||||||||||||||||
| ■円弧縮小の関係式 | ■円弧縮小とゲイン・半径・速度 | |||||||||||||||||||
Kp:100r/sの半径縮小(μm)
|
![]() |
|||||||||||||||||||
Kp:50r/sの半径縮小(μm)
|
||||||||||||||||||||
| 半径の縮小の近似式 ΔR= 0.5×F2/(Kp2×R) F:送り速度 Kp:位置ループゲインr/s R:半径 参考 メカトロニクスのためのサーボ技術 入門 日刊工業新聞社 25ページの(61)式をもとに近似計算式 を算出 |
||||||||||||||||||||
| ■真円精度の向上(内回りのない軌跡) | ■コーナ軌跡の改善 | |||||||||||||||||||
| ◆位置ループゲインは同じ値 →バランスが最重要 ◆補間加減速の時定数を小さく →むしろゼロが望ましい ◆位置ループゲインを上げる →応答性を上げる ◆形状補正機能 →サーボ遅れを補償 ◆補間前加減速 →送り速度を自動調整 ◆送り速度を下げる →現実的 (タクト低減) ※サーボアンプのフィードフォワード制御 も期待できます。 |
![]() |
|||||||||||||||||||
| ■位置ループゲイン(サーボ系の応答)を高める |
||||||||||||||||||||
| 内回りを小さくするには、機構の剛性を高めて、サーボの速度ループゲインや 位置ループゲインを高める事が重要です。 機構の剛性の向上 ◆バックラッシュなどの不感帯なし ◆機構のたわみやバネ要素を小さく ◆慣性や重量を小さく ◆摩擦などの外乱も小さく |
||||||||||||||||||||
| ■速度ループゲインと位置ループゲインの関係 | ||||||||||||||||||||
| 一般には速度ループが位置ループの6倍〜8倍程度の応答性が良いです。 例 速度Kv:200hz(1250R/S)→位置Kp:150〜200R/S ただし、フルクローズ制御では、Kpが上がらない傾向があります。 |
||||||||||||||||||||
| ■位置ループゲインのバランス(一致)が最重要 | ||||||||||||||||||||
| 多軸軌跡制御では、お互いの位置ループゲインが一致していることが前提です。 各軸の位置ループゲインが異なると、非常に大きな軌跡誤差が生じます。 また、位置ループゲインを限界以上にすると、発振などの異常動作となるため、 各軸の位置ループゲインの最小値に合わせる事になります。つまり補間動作させ る全ての軸で、機構剛性を高め、十分に位置ループゲインを上げられることが重要です。 |
||||||||||||||||||||
| ■補間加減速も影響 |
||||||||||||||||||||
| 補間加減速の時定数も位置ループの遅れと同様な影響があります。 ゲイン(r/s)=1/時定数(s) 例:時定数20msec→Kp:50r/s相当の遅れ 軌跡精度を優先させる場合は、以下の順番で検討し、加減速の時定数も最小にして ください。 @補間時定数=0msec A直線型補間加減速 A指数型補間加減速 同じ時定数でも、直線型の場合、指数型加減速に比べて、軌跡の内周りへの影響が 小さいです。 |
||||||||||||||||||||
| ■補間前加減速(自動コーナオーバライド)による改善 | ||||||||||||||||||||
| 補間の連続での速度変化(加速度)の度合いに応じて、自動的に最適な減速/加速をします。 速度変化が小さいコーナでは、減速しません。 詳細は、PLMC−MUEXマニュアル 機能編 5−19 TB00-0900E を参照下さい。 SLMやPLMC40では、カスタム対応です。 |
||||||||||||||||||||
| ■形状補正機能による改善 | ||||||||||||||||||||
| サーボ系の遅れを補償した指令をします。フォードフォワード制御に似た機能です。 SLMやPLMC40では、オプション機能です。 SLM4000 ユーザーズマニュアル 機能編 4−18−4 TB00-0800E PLMC40 ユーザーズマニュアル 機能編 5−18−4 TB00-0810E PLMC−MUEXでは、カスタム対応です。 |
||||||||||||||||||||
| (株)テクノ http://www.open-mc.com TEL04-2964-3677 FAX04-2964-3322 Email mail@open-mc.com | ||||||||||||||||||||
| TOPへ戻る |