JPS63261405A - Up/down positioning device - Google Patents
Up/down positioning deviceInfo
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- JPS63261405A JPS63261405A JP9554487A JP9554487A JPS63261405A JP S63261405 A JPS63261405 A JP S63261405A JP 9554487 A JP9554487 A JP 9554487A JP 9554487 A JP9554487 A JP 9554487A JP S63261405 A JPS63261405 A JP S63261405A
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/36—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission in which a servomotor forms an essential element
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
巖栗上皇五尻光互
本発明は、例えば産業用ロボット等で駆動源としてサー
ボモータを持つ昇降機構において、負荷に対するバラン
スシリンダの圧力が最適になるよう制御系を構成した昇
降位置決め装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] Iwaguri Retired Emperor Gojiri Kotou The present invention configures a control system to optimize the pressure of a balance cylinder with respect to the load in a lifting mechanism that uses a servo motor as a drive source in, for example, an industrial robot. This invention relates to a lifting positioning device.
従未立侠五
従来、産業用ロボット等の昇降機構に利用している昇降
位置決め装置においては、昇降軸を介してワーク等の上
昇、降下及び位置決め停止が行われている。上記昇降軸
には荷重が作用している場合と作用していない場合とが
あり、このように変化する負荷に対して、！Ｊ駆動源し
てサーボモータを選定する場合には、最大の負荷を許容
できるモータ出力を有するものを用意している。しかし
、上述するようにモータを選定した場合には、モータ自
体が不必要に大型化してしまうことになる。そこで、通
常は負荷に作用する重力と反対方向に、その重力と略同
程度の大きさを有する外力を作用させて負荷の重量を相
殺して、昇降運動を水平運動に近似することができるバ
ランサを配設するようにしている、前記バランサの一種
にエア圧又は油圧を利用したバランスシリンダがある。BACKGROUND ART Conventionally, in lifting positioning devices used in lifting mechanisms of industrial robots, etc., workpieces, etc. are raised, lowered, and positioned and stopped via lifting shafts. There are times when a load is acting on the above-mentioned lifting shaft and times when it is not, and in response to this changing load! When selecting a servo motor as the J drive source, a motor with a motor output that can tolerate the maximum load is prepared. However, if the motor is selected as described above, the motor itself will become unnecessarily large. Therefore, a balancer is used that can offset the weight of the load by applying an external force of approximately the same magnitude as the gravity in the opposite direction to the gravity that normally acts on the load, thereby making the vertical motion approximate to horizontal motion. One type of balancer is a balance cylinder that uses air pressure or oil pressure.
が解° しようとする間 。while trying to solve it.
上記パンラスシリンダを付設した昇降位置決め装置にお
いて、負荷自体が変動し、しかもその変動範囲も広い場
合には、バランスシリンダの圧力設定は、最大負荷に対
する固定した圧力か、または、負荷変動を予想しての圧
力切替を行う必要があった。ところが、負荷変動の想定
が難しかったり、負荷によっては想定することさえ困難
な場合もあることから、上記設定方式では対応できない
、従って、実際にはモータ出力にかなりの余裕のあるも
のを用意して対応することになるから、モータが已むを
得ず大型化してしまい、装置自体の小型化や省力化を難
しいものにしている。In the lifting positioning device equipped with the above-mentioned Panrus cylinder, if the load itself fluctuates and the fluctuation range is wide, the pressure setting of the balance cylinder should be a fixed pressure for the maximum load or a pressure that can be adjusted to predict load fluctuations. It was necessary to switch the pressure between the two. However, it is difficult to predict load fluctuations, or even difficult to predict depending on the load, so the above setting method cannot handle this. Therefore, in reality, it is necessary to prepare a motor with a considerable margin in output. As a result, the motor inevitably becomes larger, making it difficult to downsize the device itself and save labor.
そこで、本発明の主要な目的は、負荷の変動にバランス
シリンダの圧力を追従させることにより必要最小限のモ
ータ出力を有するサーボモータで対応できる昇降位置決
め装置を提供することにある。Therefore, the main object of the present invention is to provide a lifting/lowering positioning device that can respond to changes in load with a servo motor having the minimum necessary motor output by making the pressure of a balance cylinder follow the fluctuations in load.
ｔ＋ 壱を ′するための
本発明は上記問題点に鑑みて提案されたちので、上記目
的を達成するための技術的手段は、負荷との釣合をとる
バランスシリンダを付設したサーボモータによって駆動
する昇降位置決め装置において、上記サーボモータのモ
ータ電流又は回転数を検出する検出部と、前記検出部か
らの検出信号を圧力切替え信号に変換する圧力切替コン
パレータと、前記圧力切替コンパレータからの切替を信
号に基づいて上記シリンダの圧力を調整する操作部とを
順次介装したことである。The present invention has been proposed in view of the above problems, and the technical means for achieving the above object is to drive the motor by a servo motor equipped with a balance cylinder to balance the load. In the vertical positioning device, a detection unit detects a motor current or rotation speed of the servo motor, a pressure switching comparator that converts a detection signal from the detection unit into a pressure switching signal, and a switching signal from the pressure switching comparator. An operating section for adjusting the pressure of the cylinder based on the above-mentioned pressure is successively installed.
務里 次に作用を第２図及び第３図を参照して以下説明する。Muri Next, the operation will be explained below with reference to FIGS. 2 and 3.
第２図はサーボモータの回転速度対トルク特性を示し、
定電圧時のもとで回転速度が高くなると逆起電力は増加
し、アーマチュアにかかる電圧を相殺するので流れる電
流は減少する。一方、第３図はサーボモータの回転速度
対電流特性を示し、トルクは電流に比例するから、回転
速度が高くなるとトルクも減少する。Figure 2 shows the rotational speed vs. torque characteristics of the servo motor.
When the rotation speed increases under constant voltage, the back electromotive force increases and cancels out the voltage applied to the armature, so the flowing current decreases. On the other hand, FIG. 3 shows the rotational speed vs. current characteristic of the servo motor. Since torque is proportional to current, as the rotational speed increases, the torque also decreases.
従って、サーボモータに定電流制御を行った場合には、
負荷の変動として負荷が増大すれば電圧を減少させて回
転数を低下させることによってトルクを増加させる。ま
た、定回転制御を行った場合には、負荷が増大すれば電
圧を増加させて電流を増加させることによってトルクを
増加させる。Therefore, when constant current control is applied to the servo motor,
If the load increases due to load fluctuations, the voltage is decreased and the rotational speed is lowered, thereby increasing the torque. Further, when constant rotation control is performed, if the load increases, the torque is increased by increasing the voltage and increasing the current.
上述するように、負荷の変動に対するサーボモータの特
性を利用して、モータ電流又は回転数のいずれか一方を
監視しておいて、それらの変動を検出しバランスシリン
ダの圧力を最適に追従させるように制御系を構成すれば
、負荷変動に容易に対処することができる。As mentioned above, the servo motor's characteristics with respect to load fluctuations are used to monitor either the motor current or the rotation speed, detect these fluctuations, and optimally follow the balance cylinder pressure. By configuring the control system, it is possible to easily deal with load fluctuations.
２鳳貫
本発明に係る昇降位置決め装置の実施例を第１図を参照
して以下説明する。同図に示す昇降位置決め装置Ｆ （
１）に於て、（２）は回転数を検出するエンコーダ（３
）が装着されたサーボモータで、その回転軸にギヤボッ
クス（４）を介して昇降軸としてのボールネジ（５）が
連結されており、サーボモータ（２）を上方側に配置し
て、ボールネジ（５）ばその軸線を垂直に配した状態で
保持されている。（６）は上記ボールネジ（５）に螺装
したポールナツト、（７）はポールナツト（６）に固着
した移動ステージ、（８）は移動ステージ（７）上に載
置された負荷で、その質量は任意に変動するものとする
、（９）はサーボモータ（２）に並設されたバランスシ
リンダで、そのピストンロンドの先端がブラケット（９
ａ）を介して移動ステージ（７）に固着してあり、移動
ステージ（７）に、上方へ引き上げる外力を作用させて
上記負荷（８）の重量を相殺している。 （１０）は
上記サーボモータ（２）のモータ電流又は回転数を検出
する検出部で、電源（１０ａ）と、電源（１０ａ）から
の電圧を増幅してサーボモータ（２）に供給するサーボ
アンプ（１０ｂ）と、エンコーダ（３）を介してモータ
（２）の回転数を監視してサーボアンプ（１０ｂ）に速
度指令の信号を送出する位置決めコントローラ（１０ｃ
）とで構成しである。 （１１）は上記サーボアンプ
（１０ｂ）に連結された圧力切換コンパレータで、上記
検出部（１０）からのモータ電流に基づく検出信号を予
め設定された目標値と比較して圧力切換信号に変換し、
高圧又は低圧信号を送出する。（１２）は上記圧力切換
コンパレータ（１１）に連結された操作部で、バランス
シリンダ（９）の先端側のボートに連結された電磁弁等
の二段階の切換弁（１２ａ）と、エア供給：ａ（１２ｂ
）からのエア圧を高圧又は低圧に変換する高圧及び低圧
設定器（１２ｃ ） （１２ａ ）を備えた圧力設定
器（１３）とで構成され、圧力切換コンパレータ（１１
）からの信号に基づいて切換弁（１２ａ）を作動させて
、バランスシリンダ（９）の圧力を高圧か又は低圧に設
定する。2. An embodiment of the elevating and lowering positioning device according to the present invention will be described below with reference to FIG. Elevating and lowering positioning device F (
In 1), (2) is an encoder (3) that detects the rotation speed.
) is installed, and a ball screw (5) as a lifting shaft is connected to its rotating shaft via a gear box (4).The servo motor (2) is placed on the upper side and the ball screw ( 5) The axis of the bar is held vertically. (6) is the pole nut screwed onto the ball screw (5), (7) is the moving stage fixed to the pole nut (6), and (8) is the load placed on the moving stage (7), whose mass is (9) is a balance cylinder installed in parallel with the servo motor (2), and the tip of its piston rond is connected to the bracket (9).
It is fixed to the moving stage (7) via a), and an external force that pulls it upward is applied to the moving stage (7) to offset the weight of the load (8). (10) is a detection unit that detects the motor current or rotation speed of the servo motor (2), and includes a power supply (10a) and a servo amplifier that amplifies the voltage from the power supply (10a) and supplies it to the servo motor (2). (10b), and a positioning controller (10c) that monitors the rotation speed of the motor (2) via the encoder (3) and sends a speed command signal to the servo amplifier (10b).
). (11) is a pressure switching comparator connected to the servo amplifier (10b), which compares the detection signal based on the motor current from the detection section (10) with a preset target value and converts it into a pressure switching signal. ,
Sends out high or low pressure signals. (12) is an operating unit connected to the pressure switching comparator (11), which includes a two-stage switching valve (12a) such as a solenoid valve connected to a boat on the tip side of the balance cylinder (9), and an air supply: a(12b
) and a pressure setting device (13) equipped with a high pressure and low pressure setting device (12c) (12a) for converting the air pressure from the air pressure into high pressure or low pressure.
), the switching valve (12a) is operated to set the pressure in the balance cylinder (9) to either high pressure or low pressure.
上述するようにモータ電流に基づいてバランスシリンダ
（９）の圧力が高圧又は低圧の二段階に切換ねるように
制御系を構成した昇降位置決め装置（１）において、定
電圧のもので負荷（８）を一定速度で上昇させており、
バランスシリンダ（９）には低圧のエアが供給されてい
るものとする。この状態で、外乱等により負荷（８）の
重量が大幅に増大すると、サーボモータ（２）のモータ
電流の変動が検出部（１０）により検出される。この検
出信号に基づいて圧力切換コンパレータ（１１）では、
高圧信号を操作部（１２）に送出して切換弁（１２ａ）
を作動させてバランスシリンダ（９）に供給されている
エアを低圧から高圧に切換える。バランスシリンダ（９
）に供給するエアが高圧になると、前記シリンダ（９）
によって作用する外力が増大し、負荷（８）の重量の変
化に即座に対応する。As described above, in the lifting/lowering positioning device (1) whose control system is configured so that the pressure of the balance cylinder (9) can be switched between high pressure and low pressure based on the motor current, the load (8) is of constant voltage. is rising at a constant speed,
It is assumed that low pressure air is supplied to the balance cylinder (9). In this state, when the weight of the load (8) increases significantly due to a disturbance or the like, a variation in the motor current of the servo motor (2) is detected by the detection unit (10). Based on this detection signal, the pressure switching comparator (11)
A high pressure signal is sent to the operating section (12) and the switching valve (12a)
to switch the air supplied to the balance cylinder (9) from low pressure to high pressure. Balance cylinder (9
) When the air supplied to the cylinder (9) becomes high pressure, the air supplied to the cylinder (9)
The external force acting on the load (8) increases and immediately responds to changes in the weight of the load (8).
従って、負荷（８）の変動はバランスシリンダ（９）の
エア圧の変動に即座に対応するから、定電圧のもとてサ
ーボモータ（９）のモータ電流及び回転数は元の状態に
収束して安定することになる。Therefore, fluctuations in the load (8) immediately correspond to fluctuations in the air pressure in the balance cylinder (9), so the motor current and rotation speed of the servo motor (9) converge to the original state under constant voltage. It will become stable.
上述するように、サーボモータ（９）の動作中は負荷（
８）に応じてバランスシリンダ（９）のエア圧は二段階
で切換わるものであるが、サーボモータ（９）の起動及
び停止時にはモータ電流が瞬間的に大きくなる為、この
ような電流変化にもサーボモータ（９）の圧力を対応さ
せると切換が頻繁に行われて好ましくない。そこで、上
記圧力切換コンパレータ（１１）に、検出部（１０）か
らの検出信号を大きな積分要素に通す等して起動、停止
時での電流変化をキャンセルさせる機能を持たせて頻繁
な切換は起こらないようにしている。As mentioned above, while the servo motor (9) is operating, the load (
8), the air pressure in the balance cylinder (9) changes in two stages, but when the servo motor (9) starts and stops, the motor current momentarily increases, so such current changes However, if the pressure of the servo motor (9) is matched, switching will occur frequently, which is undesirable. Therefore, the pressure switching comparator (11) is provided with a function that cancels current changes during startup and shutdown by passing the detection signal from the detection section (10) through a large integral element, thereby preventing frequent switching. I try not to.
尚、上記実施例では、検出部（１０）でモータ電流を検
出した場合について記載したが、これに限定されず、サ
ーボモータ（９）に電流フィードバックで高速内部ルー
プが組込まれている定電流制御では、回転数の変動をエ
ンコーダ（３）から検出して、回転変動に基づいてバラ
ンスシリンダ（８）の圧力を切換えるようにすることも
可能である。また、２段階の圧力切換を行う場合に限定
されず、圧力が連続的に多段に切換ねるようにすること
も可能である。一方、上記昇降位置決め装置（１）にお
ける昇降軸としてはボールネジ（５）に限定されず、ラ
ック＆ピニオン等であって良く、昇降軸自体が昇降動す
るものでも勿論適用可能である。Although the above embodiment describes the case in which the motor current is detected by the detection unit (10), the present invention is not limited to this, and constant current control in which a high-speed internal loop is incorporated in the servo motor (9) with current feedback is possible. In this case, it is also possible to detect fluctuations in the rotation speed using the encoder (3) and switch the pressure in the balance cylinder (8) based on the fluctuations in rotation. Further, the pressure is not limited to two-stage switching, and it is also possible to continuously switch the pressure in multiple stages. On the other hand, the elevating shaft in the elevating and lowering positioning device (1) is not limited to the ball screw (5), but may be a rack and pinion or the like, and it is of course applicable to a device in which the elevating shaft itself moves up and down.
又所■四困
本発明によれば、変動する負荷に対してバランスシリン
ダの圧力を切換えるようにしたから、負荷との平衡状態
を常時安定的に維持することが可能となる。従って、負
荷の変動を予め考慮に入れた上でのサーボモータの選定
を行う必要がなくなり、負荷に対する必要最小限のモー
タ出力を有するサーボモータの選定が行える。Furthermore, according to the present invention, the pressure of the balance cylinder is changed in response to a changing load, so that it is possible to maintain a stable state of equilibrium with the load at all times. Therefore, it is no longer necessary to select a servo motor by taking load fluctuations into consideration in advance, and a servo motor having the minimum necessary motor output for the load can be selected.
その結果、サーボモータの小型化及び省電力化が実現さ
れ、昇降機構自体も大幅にコンパクト化できるから、コ
スト的、設備的に非常に有利な昇降位置決め装置が提供
される。As a result, the servo motor can be made more compact and power-saving, and the elevating mechanism itself can also be made much more compact, providing an elevating and lowering positioning device that is very advantageous in terms of cost and equipment.
第１図は本発明に係る昇陣位に決め装置を示す概略構成
図、第２図及び第３図はサーボモータの回転特性を示す
図である。
（１） −昇降位置決め装置、
（２）・−サーボモータ、 （８） −負荷、（９
） −・バランスシリンダ、（１０）−検出部、（１１
）・−圧力切換コンパレータ、
（１２）−操作部。
特許 出願人 三洋機工株式会社ニー−代 理
人 江 原 省 吾１．−り
第 ２ 図
回転技
第 ３ 図
回箪ス＠（FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an ascending position determining device according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams showing rotation characteristics of a servo motor. (1) - Lifting positioning device, (2) - Servo motor, (8) - Load, (9
) - Balance cylinder, (10) - Detection section, (11
)・-Pressure switching comparator, (12)-Operation section. Patent Applicant: Sanyo Kiko Co., Ltd.
People Shogo Ebara 1. -ri 2nd figure rotation technique 3rd figure rotation technique @(
Claims (1)
サーボモータによって駆動する昇降位置決め装置におい
て、 上記サーボモータのモータ電流又は回転数を検出する検
出部と、前記検出部からの検出信号を圧力切替え信号に
変換する圧力切替コンパレータと、前記圧力切替コンパ
レータからの切替信号に基づいて上記シリンダの圧力を
調整する操作部とを順次介装したことを特徴とする昇降
位置決め装置。(1) In a lifting positioning device driven by a servo motor equipped with a balance cylinder for balancing the load, a detection section detects the motor current or rotation speed of the servo motor, and a detection signal from the detection section is transmitted to the An elevating and lowering positioning device characterized in that a pressure switching comparator for converting into a switching signal and an operating section for adjusting the pressure of the cylinder based on the switching signal from the pressure switching comparator are successively installed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9554487A JPS63261405A (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | Up/down positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9554487A JPS63261405A (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | Up/down positioning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63261405A true JPS63261405A (en) | 1988-10-28 |
Family
ID=14140511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9554487A Pending JPS63261405A (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | Up/down positioning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63261405A (en) |
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-
1987
- 1987-04-17 JP JP9554487A patent/JPS63261405A/en active Pending
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