數(shù)控裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種數(shù)控裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法。本發(fā)明的數(shù)控裝置進(jìn)行沿交叉的X軸方向及Y軸方向、利用設(shè)于各軸的馬達(dá)使支撐工件的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)的控制。第一濾波器將在X軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為時(shí)間常數(shù)(T1)。第二濾波器將在Y軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為時(shí)間常數(shù)(T2)。數(shù)控裝置使馬達(dá)的速度指令信號(hào)通過第一濾波器及第二濾波器進(jìn)行平滑化，以抑制工作臺(tái)在X軸方向及Y軸方向上的振動(dòng)。
【專利說明】數(shù)控裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及進(jìn)行使支撐工件的工作臺(tái)沿交叉的兩軸方向驅(qū)動(dòng)的控制的數(shù)控裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)床能進(jìn)行各種加工。機(jī)床將從庫(kù)取出的工具安裝于主軸，來對(duì)工件進(jìn)行目標(biāo)加工，上述庫(kù)對(duì)工具進(jìn)行收容和搬運(yùn)。支撐工件的工作臺(tái)可利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿例如水平面內(nèi)的兩軸方向移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有伺服馬達(dá)。數(shù)控裝置通過對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制來使工作臺(tái)在各軸方向上移動(dòng)。日本專利公開特許公報(bào)2004年第0188541號(hào)公開了一種數(shù)控裝置，其包括對(duì)機(jī)床的動(dòng)作進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定器，并基于測(cè)定結(jié)果對(duì)與各軸的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。數(shù)控裝置對(duì)與各軸的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的加速度、位置環(huán)增益、前饋增益、濾波時(shí)間常數(shù)、轉(zhuǎn)角速度這五個(gè)參數(shù)個(gè)別地進(jìn)行調(diào)節(jié)。數(shù)控裝置在表示設(shè)備振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型上進(jìn)行模擬，來實(shí)施參數(shù)調(diào)節(jié)。數(shù)學(xué)模型在調(diào)節(jié)初期使用測(cè)定器來確認(rèn)參數(shù)。關(guān)于加減速濾波器的調(diào)節(jié)方法，數(shù)控裝置求出在各軸產(chǎn)生的不允許的振動(dòng)中最低的頻率。數(shù)控裝置求出頻率的倒數(shù)，并將其設(shè)為加減速濾波器的濾波時(shí)間常數(shù)。以往的數(shù)控裝置利用加減速濾波器除去在各軸產(chǎn)生的振動(dòng)中頻率最低的振動(dòng)，但在產(chǎn)生比該頻率更高的振動(dòng)的軸上，振動(dòng)依然殘留?？梢韵氲綄?duì)于各軸將加減速濾波器的時(shí)間常數(shù)設(shè)定為不同的值，但時(shí)間常數(shù)的不同會(huì)導(dǎo)致將各軸的加減速性能設(shè)定為不同的值，在沿著規(guī)定的路徑驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的情況下，需要進(jìn)行加減速性能的修正，存在驅(qū)動(dòng)控制變得復(fù)雜的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，在數(shù)控裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法中，沿交叉的兩軸方向，利用設(shè)于各軸的馬達(dá)使支撐工件的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)，能抑制各軸的振動(dòng)，還能使各軸的驅(qū)動(dòng)控制變得簡(jiǎn)單。
[0004]本發(fā)明的數(shù)控裝置進(jìn)行沿交叉的兩軸方向、利用設(shè)于各軸的馬達(dá)使支撐工件的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)的控制，其包括:第一濾波器，該第一濾波器將在上述兩軸方向中的一個(gè)軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為時(shí)間常數(shù)；以及第二濾波器，該第二濾波器將在上述兩軸方向中的另一個(gè)軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為時(shí)間常數(shù)，將使各上述馬達(dá)變速的變速信號(hào)通過上述第一濾波器及第二濾波器以進(jìn)行平滑化。因此，數(shù)控裝置能抑制工作臺(tái)在兩軸方向上的振動(dòng)。數(shù)控裝置在兩軸方向上均利用第一濾波器及第二濾波器對(duì)變速信號(hào)進(jìn)行濾波處理，因此驅(qū)動(dòng)控制變得簡(jiǎn)單。
[0005]本發(fā)明的數(shù)控裝置還包括第三濾波器，該第三濾波器基于不超過上述馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩的加速時(shí)間(Ts)、上述第一濾波器的時(shí)間常數(shù)、上述第二濾波器的時(shí)間常數(shù)來設(shè)定時(shí)間常數(shù)，使上述變速信號(hào)通過該第三濾波器。因此，數(shù)控裝置能根據(jù)第三濾波器的時(shí)間常數(shù)在不超過馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)對(duì)變速信號(hào)的加速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0006]在本發(fā)明的數(shù)控裝置中，上述第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器各自的時(shí)間常數(shù)是可變的，上述數(shù)控裝置包括:存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部對(duì)與工件的種類相對(duì)應(yīng)的上述第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器各自的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)；讀取部，該讀取部從上述存儲(chǔ)部讀取出與支撐于上述工作臺(tái)的工件的種類相對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)；以及設(shè)定部，該設(shè)定部將上述讀取部讀取出的時(shí)間常數(shù)設(shè)定于上述第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器。因此，數(shù)控裝置能根據(jù)工件的重量等設(shè)定第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器的時(shí)間常數(shù)，能抑制振動(dòng)。
[0007]在本發(fā)明的數(shù)控裝置中，上述存儲(chǔ)部按工件的種類存儲(chǔ)該工件的重量，當(dāng)在上述存儲(chǔ)部中沒有存儲(chǔ)有與支撐于上述工作臺(tái)的工件的重量一致的重量的工件時(shí)，對(duì)第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器的時(shí)間常數(shù)之和與存儲(chǔ)于上述存儲(chǔ)部的工件的重量中、比支撐于上述工作臺(tái)的工件的重量重且與該工件的重量最接近的重量的工件的種類所對(duì)應(yīng)的第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器的時(shí)間常數(shù)之和一致。因此，數(shù)控裝置進(jìn)行的馬達(dá)加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)控制也能應(yīng)對(duì)存儲(chǔ)部中沒有存儲(chǔ)的工件。
[0008]本發(fā)明的數(shù)控裝置包括對(duì)分別產(chǎn)生于上述兩軸方向的振動(dòng)的波形進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定部。因此，數(shù)控裝置能根據(jù)測(cè)定出的振動(dòng)的波形求出振動(dòng)的頻率。
[0009]本發(fā)明的數(shù)控裝置包括基于上述測(cè)定部測(cè)定出的波形來求出各軸方向的振動(dòng)頻率的計(jì)算部。因此，數(shù)控裝置能根據(jù)計(jì)算出的振動(dòng)頻率求出時(shí)間常數(shù)。
[0010]本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)控制方法進(jìn)行沿交叉的兩軸方向、利用設(shè)于各軸的馬達(dá)使支撐工件的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)的控制，其包括:第一時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟，在該第一時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟中，將在上述兩軸方向中的一個(gè)軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為第一濾波器的時(shí)間常數(shù)；第二時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟，在該第二時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟中，將在上述兩軸方向中的另一個(gè)軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為第二濾波器的時(shí)間常數(shù)；以及平滑化處理步驟，在該平滑化處理步驟中，使變速信號(hào)通過利用上述第一時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟及第二時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟分別設(shè)定好時(shí)間常數(shù)的上述第一濾波器及第二濾波器，以進(jìn)行平滑化，上述變速信號(hào)使各上述馬達(dá)變速。因此，驅(qū)動(dòng)控制方法能抑制工作臺(tái)在兩軸方向上的振動(dòng)。驅(qū)動(dòng)控制方法在兩軸方向上均利用第一濾波器及第二濾波器對(duì)變速信號(hào)進(jìn)行濾波處理，因此驅(qū)動(dòng)控制變得簡(jiǎn)單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是機(jī)床的立體圖。
[0012]圖2是機(jī)床的主軸部分的主視圖。
[0013]圖3是表示機(jī)床的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。
[0014]圖4是表示驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的功能框圖。
[0015]圖5A是說明濾波器的時(shí)間常數(shù)的示意圖。
[0016]圖5B是說明濾波器的時(shí)間常數(shù)的示意圖。
[0017]圖6是表示驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)中的工作臺(tái)移動(dòng)路徑的圖表。
[0018]圖7是表示通過P2點(diǎn)時(shí)的振動(dòng)的圖表。
[0019]圖8是表示通過P2點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變遷的圖表。
[0020]圖9是表示通過P2點(diǎn)時(shí)的振動(dòng)的圖表。
[0021]圖10是表示通過P2點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變遷的圖表。
[°°22]圖11是表不工件彳目息的圖表。
[0023]圖12是說明機(jī)床的調(diào)節(jié)及加工階段的示意圖。
[0024]圖13是表示CPU進(jìn)行的濾波器設(shè)定處理的步驟的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的數(shù)控裝置進(jìn)行說明。在以下的說明中，使用圖中箭頭所表示的上下左右前后。機(jī)床I的左右方向、前后方向、上下方向分別為X軸方向、Y軸方向、Z軸方向。操作者在前方對(duì)機(jī)床I進(jìn)行操作，進(jìn)行工件的裝拆。參照?qǐng)D1和圖2，對(duì)機(jī)床I的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。機(jī)床I包括基座11、立柱12、主軸頭13、工具更換裝置14、工作臺(tái)15、控制單元16等?；?1固定于地面上。立柱12靠基座11的上部后方豎立設(shè)置。主軸頭13可沿立柱12的前表面在Z軸方向(上下方向)上升降。主軸頭13的主軸13a可安裝工具保持件17。工具保持件17對(duì)工具17b進(jìn)行保持。主軸13a在主軸驅(qū)動(dòng)部61 (參照?qǐng)D3)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)。工具更換裝置14包括工具庫(kù)14a和工具更換臂14b。工具庫(kù)14a收納有多個(gè)保持工具17b的工具保持件17。工具庫(kù)14a具有搬運(yùn)裝置(未圖示)，該搬運(yùn)裝置例如將環(huán)狀的鏈條掛在一對(duì)鏈輪上，并沿著鏈條設(shè)置罐(pod)，在該罐中保持工具保持件17并進(jìn)行搬運(yùn)。搬運(yùn)裝置被庫(kù)驅(qū)動(dòng)部62 (參照?qǐng)D3)驅(qū)動(dòng)。工具更換臂14b把持著安裝于主軸13a的工具保持件17及收納于工具庫(kù)14a的其他工具保持件17進(jìn)行搬運(yùn)，來進(jìn)行工具更換。工具更換臂14b被臂驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未圖示)驅(qū)動(dòng)。主軸頭13在設(shè)于立柱12上部的Z軸馬達(dá)52 (參照?qǐng)D3)的驅(qū)動(dòng)下而沿上下方向移動(dòng)。主軸13a隨著主軸頭13的上下移動(dòng)而在上方的工具更換位置與下方的加工位置之間移動(dòng)。當(dāng)主軸13a位于上方的工具更換位置時(shí)，工具更換臂14b將安裝于主軸13a的工具保持件17更換為收納于工具庫(kù)14a的其他工具保持件17。主軸13a朝下方的加工位置移動(dòng)，對(duì)利用工作臺(tái)15支撐的工件進(jìn)行加工。工作臺(tái)15靠近基座11的上部前方配置。工作臺(tái)15位于主軸頭13的下方。工作臺(tái)15能利用夾緊夾具等以可裝拆的方式對(duì)工件進(jìn)行固定。工作臺(tái)15能利用X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)18沿X軸方向(左右方向)移動(dòng)，且能利用Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)19沿Y軸方向(前后方向)移動(dòng)。X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)18被X軸馬達(dá)32 (參照?qǐng)D3)驅(qū)動(dòng)，Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)19被Y軸馬達(dá)42 (參照?qǐng)D3)驅(qū)動(dòng)。X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)18和Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)19例如是由直線引導(dǎo)件和滾珠絲杠構(gòu)成的直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)。控制單元16配置于立柱12的背面?zhèn)??？刂茊卧?6呈箱狀且在其內(nèi)部收容有對(duì)機(jī)床I的動(dòng)作進(jìn)行控制的數(shù)控裝置2 (以下記作NC裝置2)等。
[0026]參照?qǐng)D3，對(duì)機(jī)床I的電氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。NC裝置2包括CPU21(讀取部、設(shè)定部)、R0M22、RAM23、EEPR0M24(存儲(chǔ)部)、LAN接口 25 (以下記作LAN I/F25)、輸入輸出部26、操作部27，并將這些結(jié)構(gòu)通過總線連接在一起。CPU21將存儲(chǔ)于R0M22的控制程序讀取到RAM23并執(zhí)行，從而進(jìn)行工件的加工處理及工具更換處理等。R0M22是掩膜ROM或EEPROM等非易失性的存儲(chǔ)元件，其對(duì)CPU21執(zhí)行的控制程序及處理所需的各種數(shù)據(jù)等進(jìn)行預(yù)先存儲(chǔ)。RAM23是SRAM或DRAM等存儲(chǔ)元件，其對(duì)從R0M22讀取出的控制程序及在處理過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)等進(jìn)行臨時(shí)存儲(chǔ)。EEPR0M24是能進(jìn)行數(shù)據(jù)改寫的非易失性的存儲(chǔ)元件，其對(duì)處理所需的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。EEPR0M24存儲(chǔ)有加工程序、與工具有關(guān)的工具信息、與工件有關(guān)的工件信息等，在上述加工程序中記載了對(duì)工件的加工步驟及加工條件等。也可以使用閃速存儲(chǔ)器等非易失性存儲(chǔ)元件來代替EEPR0M24。LANI/F25與外部輸入裝置60之間進(jìn)行通信。外部輸入裝置60例如是個(gè)人計(jì)算機(jī)，其是能生成及保存加工程序的裝置。外部輸入裝置60將所生成的加工程序輸出到NC裝置2。NC裝置2從LAN I/F25獲取來自外部輸入裝置60的加工程序，并將其存儲(chǔ)于EEPROM24。
[0027]機(jī)床I包括X軸放大器31、Y軸放大器41、Z軸放大器51、主軸驅(qū)動(dòng)部61及庫(kù)驅(qū)動(dòng)部62。各放大器31、41、51和各驅(qū)動(dòng)部61、62連接于NC裝置2的輸入輸出部26。X軸放大器31、Y軸放大器41、Z軸放大器51分別朝X軸馬達(dá)32、Y軸馬達(dá)42、Z軸馬達(dá)52供給電流，來使各馬達(dá)32、42、52動(dòng)作。X軸馬達(dá)32和Y軸馬達(dá)42分別驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)15沿X軸方向和Y軸方向移動(dòng)。NC裝置2的CPU21經(jīng)由輸入輸出部26將指令信號(hào)輸出到各馬達(dá)32、42、52。Z軸馬達(dá)52驅(qū)動(dòng)主軸頭13在Z軸方向上升降。主軸驅(qū)動(dòng)部61具有放大器和馬達(dá)，其驅(qū)動(dòng)主軸13a旋轉(zhuǎn)。庫(kù)驅(qū)動(dòng)部62具有放大器和馬達(dá)，其對(duì)設(shè)于工具庫(kù)14a的搬運(yùn)裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。NC裝置2的CPU21經(jīng)由輸入輸出部26將指令信號(hào)輸出到主軸驅(qū)動(dòng)部61和庫(kù)驅(qū)動(dòng)部62。X軸編碼器33、Y軸編碼器43、Z軸編碼器53是分別對(duì)X軸馬達(dá)32、Y軸馬達(dá)42、Z軸馬達(dá)52的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)的角度檢測(cè)器。X軸編碼器33、Y軸編碼器43、Z軸編碼器53分別將檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)角度輸入到X軸放大器31、Y軸放大器41、Z軸放大器51。X軸編碼器33、Y軸編碼器43、Z軸編碼器53將檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)角度輸入到輸入輸出部26。輸入輸出部26將X軸編碼器33、Y軸編碼器43、Z軸編碼器53所輸入的旋轉(zhuǎn)角度傳輸?shù)紺PU21。X軸放大器31、Y軸放大器41、Z軸放大器51分別將各馬達(dá)32、42、52的驅(qū)動(dòng)電流值輸入到輸入輸出部26。輸入輸出部26將X軸放大器31、Y軸放大器41、Z軸放大器51所輸入的驅(qū)動(dòng)電流值傳輸?shù)紺PU21。操作部27包括顯示面板、數(shù)據(jù)輸入鍵、控制鍵等(未圖示)，其接收加工程序的手動(dòng)輸入、機(jī)床I的手動(dòng)操作。顯示面板顯示與操作相關(guān)的畫面。操作者通過對(duì)數(shù)據(jù)輸入鍵進(jìn)行操作，能一邊確認(rèn)在顯示面板中顯示的信息，一邊進(jìn)行程序的生成。顯示面板顯示出工件信息，操作者能一邊確認(rèn)顯示內(nèi)容，一邊進(jìn)行加工控制所需的參數(shù)(例如后述的濾波器時(shí)間常數(shù)等)的選擇及手動(dòng)輸入?？刂奇I接收例如主軸頭13的上升、下降、庫(kù)驅(qū)動(dòng)等動(dòng)作，使得操作者可進(jìn)行機(jī)床I的手動(dòng)操作。
[0028]參照?qǐng)D4，對(duì)各馬達(dá)32、42的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行說明。NC裝置2的CPU21基于EEPR0M24中存儲(chǔ)的加工程序，將為對(duì)工件進(jìn)行定位而使工作臺(tái)15沿X軸方向和Y軸方向移動(dòng)的指令信號(hào)分別輸出到X軸放大器31和Y軸放大器41。CPU21根據(jù)加工程序來確定X軸馬達(dá)32及Y軸馬達(dá)42各自的目標(biāo)速度Vx及Vy。CPU21將階梯狀的速度指令信號(hào)Vx及Vy(參照?qǐng)D5A)分別轉(zhuǎn)換為具有用于加速至目標(biāo)速度的傾角的速度指令信號(hào)(參照?qǐng)D5B)。具有傾角的速度指令信號(hào)通過使用構(gòu)成為三級(jí)的濾波器28a?28c及濾波器29a?29c來進(jìn)行。濾波器28a (第一濾波器)、濾波器28b (第二濾波器)、濾波器28c (第三濾波器)分別是時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3的移動(dòng)平均濾波器。濾波器29a(第一濾波器)、濾波器29b (第二濾波器)、濾波器29c (第三濾波器)分別是與濾波器28a、28b、28c相同的濾波器。另外，速度指令信號(hào)Vx及Vy還是變速信號(hào)。
[0029]如圖5B所示，在使用了濾波器28a?28c、29a?29c時(shí)，達(dá)到目標(biāo)速度的加速時(shí)間Ts是各濾波器28a?28c、29a?29c的時(shí)間常數(shù)Tl、T2、T3之和。若加速時(shí)間Ts較短則加速度變大，指示的轉(zhuǎn)矩有時(shí)會(huì)超過X軸馬達(dá)32和Y軸馬達(dá)42的最大轉(zhuǎn)矩。因此，在上述情況下，各馬達(dá)32、42無法追隨速度指令信號(hào)。相反地，若加速時(shí)間Ts較長(zhǎng)則工件定位費(fèi)時(shí)間，加工效率會(huì)降低。因此，根據(jù)工件重量，通過試驗(yàn)將加速時(shí)間Ts調(diào)節(jié)到不超過最大轉(zhuǎn)矩的最小的值。NC裝置2的CPU21通過位置轉(zhuǎn)換部28d、29d將通過濾波器28a?28c、29a?29c后的X軸及Y軸的速度指令信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為位置指令信號(hào)。NC裝置2的CPU21將轉(zhuǎn)換后的X軸和Y軸的位置指令信號(hào)分別輸入到X軸放大器31和Y軸放大器41。X軸放大器31具有位置控制部31a、速度控制部31b、電流控制部31c。位置控制部31a對(duì)X軸編碼器33輸出的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行反饋控制，使其能追隨CPU21輸出的位置指令信號(hào)。速度控制部31b進(jìn)行使X軸馬達(dá)32的旋轉(zhuǎn)速度加減速的控制，使其能追隨通過位置指令信號(hào)的微分得到的速度指令信號(hào)。電流控制部31c進(jìn)行使電流值增減的控制，以使X軸馬達(dá)32的旋轉(zhuǎn)速度加減速。X軸馬達(dá)32的輸出轉(zhuǎn)矩取決于電流控制部31c驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)32的驅(qū)動(dòng)電流值。Y軸放大器41的結(jié)構(gòu)與X軸放大器31的結(jié)構(gòu)相同，為了簡(jiǎn)化而省略對(duì)其說明。濾波器28a?28c和濾波器29a?29c的時(shí)間常數(shù)是可變的。各時(shí)間常數(shù)是根據(jù)工件的種類通過時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72設(shè)定的。時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72設(shè)定的時(shí)間常數(shù)是利用時(shí)間常數(shù)分析部71(測(cè)定部、計(jì)算部)對(duì)X軸和Y軸的振動(dòng)進(jìn)行分析而計(jì)算出的。在沿X軸和Y軸方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)15時(shí)，加速后速度會(huì)因設(shè)備振動(dòng)而波動(dòng)，路徑會(huì)不穩(wěn)定。參照?qǐng)D6?圖8，對(duì)速度因驅(qū)動(dòng)而波動(dòng)的情況進(jìn)行說明。如圖6所示，工作臺(tái)15在XY平面內(nèi)沿著從PO出發(fā)、通過P1、P2、P3并返回PO的菱形路徑移動(dòng)(參照實(shí)線箭頭)。例如，在P2處，以Y軸方向的速度保持恒定的狀態(tài)通過，但X軸方向的速度從負(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎瑫?huì)產(chǎn)生設(shè)備振動(dòng)。
[0030]參照?qǐng)D7，對(duì)使P2處的坐標(biāo)系順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后得到的圖表進(jìn)行觀察，可知實(shí)際的工作臺(tái)15的移動(dòng)路徑在大幅波動(dòng)地振動(dòng)。如圖8所示，通過P2時(shí)的設(shè)備振動(dòng)導(dǎo)致X軸馬達(dá)32的輸出轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)振動(dòng)。時(shí)間常數(shù)分析部71通過分析求出因工作臺(tái)15的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的X軸及Y軸的振動(dòng)頻率，并將頻率的倒數(shù)設(shè)定為濾波器的時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)分析部71求出X軸的振動(dòng)頻率的倒數(shù)，并將其設(shè)定為濾波器28a及濾波器29a各自的時(shí)間常數(shù)Tl。時(shí)間常數(shù)分析部71求出Y軸的振動(dòng)頻率的倒數(shù)，并將其設(shè)定為濾波器28b及濾波器29b各自的時(shí)間常數(shù)T2。時(shí)間常數(shù)分析部71將計(jì)算出的時(shí)間常數(shù)Tl和T2輸入到時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72。時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72具有作為規(guī)定值的加速時(shí)間Ts，時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72從Ts中減去Tl及T2來計(jì)算出T3。時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72將時(shí)間常數(shù)T1、T2及Τ3設(shè)定于各濾波器28a?28c和濾波器29a?29c。參照?qǐng)D9和圖10，對(duì)利用濾波器28a?28c和濾波器29a?29c進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況進(jìn)行說明，上述濾波器28a?28c和濾波器29a?29c中設(shè)定有基于X軸及Y軸的振動(dòng)頻率的時(shí)間常數(shù)。如圖9所示,對(duì)使P2處的坐標(biāo)系順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后得到的圖表進(jìn)行觀察，可知實(shí)際的工作臺(tái)15的移動(dòng)路徑的振動(dòng)得到了抑制。如圖10所示，可知通過P2時(shí)X軸馬達(dá)32的輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的振動(dòng)得到了抑制。工作臺(tái)15的設(shè)備振動(dòng)頻率因工作臺(tái)15所支撐的工件的重量而變化。因此，根據(jù)工件的種類來設(shè)定時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3。參照?qǐng)D11，對(duì)工件信息進(jìn)行說明。工件信息包括與表示工件種類的工件型號(hào)相對(duì)應(yīng)的工件重量、時(shí)間常數(shù)Τ1、Τ2、Τ3的值。EEPR0M24存儲(chǔ)有工件信息。
[0031]參照?qǐng)D12對(duì)機(jī)床I的調(diào)節(jié)階段和加工階段進(jìn)行說明。在機(jī)床調(diào)節(jié)階段，通過驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｊ?A)，對(duì)應(yīng)于工件型號(hào)，對(duì)賦予給濾波器28a?28c及濾波器29a?29c的時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3進(jìn)行分析。在驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｊ街?，將各型?hào)的工件固定于工作臺(tái)15，進(jìn)行沿X軸方向和Y軸方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)15的初始驅(qū)動(dòng)。工作臺(tái)15的移動(dòng)路徑例如設(shè)定為圖6所示的路徑。作為初始驅(qū)動(dòng)中的時(shí)間常數(shù)，可以將時(shí)間常數(shù)Τ3的值設(shè)為加速時(shí)間Ts，將時(shí)間常數(shù)T1、T2設(shè)為O (零)。也可以將時(shí)間常數(shù)Tl及T2設(shè)定為在設(shè)計(jì)上分析得到的值(例如振動(dòng)頻率40Hz的倒數(shù)即0.025秒)，將時(shí)間常數(shù)T3設(shè)定為從加速時(shí)間Ts減去Tl和T2后得到的值。
[0032]NC裝置2的CPU21通過初始驅(qū)動(dòng)從X軸編碼器33和Y軸編碼器43獲取各馬達(dá)32,42的旋轉(zhuǎn)角度的時(shí)間變遷數(shù)據(jù)(參照?qǐng)D7)。NC裝置2的CPU21分別從X軸放大器31和Y軸放大器41獲取各馬達(dá)32、42的驅(qū)動(dòng)電流值的時(shí)間變遷數(shù)據(jù)(參照?qǐng)D8)。時(shí)間常數(shù)分析部71為了分析振動(dòng)頻率也可使用旋轉(zhuǎn)角度的時(shí)間變遷數(shù)據(jù)及驅(qū)動(dòng)電流值的時(shí)間變遷數(shù)據(jù)中的任一個(gè)。時(shí)間常數(shù)分析部71將時(shí)間變遷數(shù)據(jù)及對(duì)時(shí)間變遷數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析(spectrum analysis)后的結(jié)果顯示于設(shè)于操作部27等的顯示面板。操作者基于顯示面板所顯示的頻譜分析結(jié)果，按X軸及Y軸從功率譜密度為峰值的多個(gè)頻率中選取最低的頻率，并通過設(shè)于操作部27等的數(shù)據(jù)輸入鍵將頻率的值輸入。時(shí)間常數(shù)分析部71通過操作者輸入的頻率的倒數(shù)計(jì)算出時(shí)間常數(shù)Tl和T2，并將其輸出到時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72。時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72從加速時(shí)間Ts中減去時(shí)間常數(shù)Tl和T2來設(shè)定時(shí)間常數(shù)T3。使用通過初始驅(qū)動(dòng)設(shè)定的時(shí)間常數(shù)Tl、T2、T3來進(jìn)行確認(rèn)驅(qū)動(dòng)。與初始驅(qū)動(dòng)同樣地，時(shí)間常數(shù)分析部71將通過確認(rèn)驅(qū)動(dòng)獲取的時(shí)間變遷數(shù)據(jù)及對(duì)時(shí)間變遷數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析后的結(jié)果顯示于設(shè)于操作部27等的顯示面板。操作者基于時(shí)間變遷數(shù)據(jù)等確認(rèn)振動(dòng)是否得到了抑制，若得到了抑制，則為存儲(chǔ)時(shí)間常數(shù)而對(duì)操作部27進(jìn)行操作。CPU21基于操作者的操作,將利用時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72設(shè)定的時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3與工件型號(hào)相對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)于EEPR0M24上的工件信息。在驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｊ较拢醇庸すぜ墓ぜ吞?hào)將時(shí)間常數(shù)Tl、Τ2、Τ3作為工件信息加以存儲(chǔ)。
[0033]在加工階段，設(shè)置時(shí)間常數(shù)手動(dòng)設(shè)定模式(BI)、時(shí)間常數(shù)自動(dòng)設(shè)定模式(Β2)等，在因工件更換而導(dǎo)致工件重量改變時(shí)，設(shè)定并變更濾波器的時(shí)間常數(shù)Τ1、Τ2、Τ3。在時(shí)間常數(shù)手動(dòng)設(shè)定模式(BI)下，CPU21在更換工件時(shí)將存儲(chǔ)于EEPR0M24的工件信息顯示于操作部27等的顯示面板，操作者觀察顯示內(nèi)容，來輸入與更換工件后的工件重量相對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)Tl、Τ2、Τ3。在時(shí)間常數(shù)自動(dòng)設(shè)定模式下，CPU21通過檢索來從存儲(chǔ)于EEPR0M24的工件信息中獲取與更換工件后的工件重量相對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)Τ1、Τ2、Τ3，并將其輸入到時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72，以設(shè)定濾波器28a?28c、29a?29c的時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3。CPU21也可以在工件更換工序中獲取工件的重量，還可以通過操作者的操作來獲取工件的重量。CPU21也可以獲取固定于工作臺(tái)15的工件的重量測(cè)定值，將其與存儲(chǔ)于EEPR0M24的工件信息中的工件重量進(jìn)行比較，并將具有最接近重量的工件型號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)Tl、Τ2、Τ3輸入到時(shí)間常數(shù)設(shè)定部72。也可以在加工階段設(shè)置時(shí)間常數(shù)獲取設(shè)定模式(C)，以應(yīng)對(duì)更換為在EEPR0M24上的工件信息中不存在相一致工件重量的工件的情況。在時(shí)間常數(shù)獲取設(shè)定模式(C)下，CPU21獲取固定于工作臺(tái)15的工件的重量測(cè)定值，當(dāng)更換為在EEPR0M24上沒有存儲(chǔ)的工件重量時(shí)，將具有比所固定工件的重量重且與該固定工件的重量最接近的重量的工件型號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)Τ1、Τ2、Τ3之和設(shè)為Ts。然后，只需通過與驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｊ?A)同樣的方法來獲取時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3即可。CPU21將獲取的時(shí)間常數(shù)存儲(chǔ)于EEPR0M24上的工件信息。在時(shí)間常數(shù)手動(dòng)設(shè)定模式(BI)、時(shí)間常數(shù)自動(dòng)設(shè)定模式(Β2)及時(shí)間常數(shù)獲取設(shè)定模式(C)下設(shè)定好濾波器28a?28c、29a?29c的時(shí)間常數(shù)Τ1、Τ2、Τ3之后，CPU21轉(zhuǎn)移到工件加工模式(D)來進(jìn)行加工。
[0034]參照?qǐng)D13，對(duì)NC裝置2的CPU21進(jìn)行的濾波器設(shè)定處理的步驟的一例進(jìn)行說明。NC裝置2的CPU21在圖12所示的加工階段，從EEPR0M24讀入工件信息(步驟SI)。CPU21判斷是否是時(shí)間常數(shù)手動(dòng)設(shè)定模式(BI)(步驟S2)。在判斷為是時(shí)間常數(shù)手動(dòng)設(shè)定模式(BI)時(shí)(S2:是)，CPU21將工件信息顯示于操作部27等的顯示面板(步驟S3)，接收通過操作者的操作進(jìn)行的時(shí)間常數(shù)的手動(dòng)設(shè)定，并將其設(shè)定于濾波器28a?28c及濾波器29a?29c (步驟S4)，然后結(jié)束處理。
[0035]在判斷為不是時(shí)間常數(shù)手動(dòng)設(shè)定模式(BI)時(shí)(S2:否)，為了自動(dòng)設(shè)定時(shí)間常數(shù)，CPU21獲取固定于工作臺(tái)15的工件的重量(步驟S5)，并判斷工件信息中是否存在與工件重量一致的工件型號(hào)(步驟S6)。在判斷為存在與工件重量一致的工件型號(hào)時(shí)66:是)，CPU21將與工件型號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)設(shè)定于濾波器28a?28c及濾波器29a?29c (步驟S7)，然后結(jié)束處理。在判斷為不存在與工件重量對(duì)應(yīng)的工件型號(hào)時(shí)(S6:否)，CPU21將具有比獲取的工件的重量重且與該獲取的工件的重量最接近的重量的工件型號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3之和設(shè)為Ts (步驟S8)。CPU21轉(zhuǎn)移到驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，來獲取時(shí)間常數(shù)(步驟S9)。CPU21在通過驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｊ将@取了時(shí)間常數(shù)之后，將獲取的時(shí)間常數(shù)設(shè)定于濾波器28a?28c及濾波器29a?29c (步驟S7)，然后結(jié)束處理。
[0036]以上，根據(jù)本實(shí)施方式，進(jìn)行利用分別設(shè)于X軸和Y軸的X軸馬達(dá)32和Y軸馬達(dá)42來使支撐工件的工作臺(tái)15沿交叉的X軸方向和Y軸方向驅(qū)動(dòng)的控制。濾波器28a和29a將產(chǎn)生于兩軸方向中例如X軸方向的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為時(shí)間常數(shù)Tl。濾波器28b和29b將產(chǎn)生于兩軸方向中例如Y軸方向的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為時(shí)間常數(shù)T2。使X軸馬達(dá)32變速的變速信號(hào)即速度指令信號(hào)Vx通過濾波器28a和28b，使Y軸馬達(dá)42變速的變速信號(hào)即速度指令信號(hào)Vy通過濾波器29a和2%，從而進(jìn)行平滑化。因此，NC裝置2能抑制工作臺(tái)15在X軸方向和Y軸方向上的振動(dòng)。NC裝置2在X軸方向和Y軸方向上均利用具有相同時(shí)間常數(shù)的兩個(gè)濾波器進(jìn)行平滑化處理，因此，驅(qū)動(dòng)控制變得簡(jiǎn)單。
[0037]根據(jù)本實(shí)施方式，還具有濾波器28c和29c，使速度指令信號(hào)Vx和Vy分別通過濾波器28c和29c。因此，NC裝置2能根據(jù)濾波器28c和29c的時(shí)間常數(shù)T3，在不超過馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)，對(duì)速度指令信號(hào)Vx和Vy的加速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0038]根據(jù)本實(shí)施方式，濾波器28a?28c和濾波器29a?29c各自的時(shí)間常數(shù)是可變的。EEPR0M24將與工件的種類相對(duì)應(yīng)的各濾波器28a?28c、29a?29c的時(shí)間常數(shù)Tl、T2、T3作為工件信息加以存儲(chǔ)。CPU21從EEPR0M24中讀取與支撐于工作臺(tái)15的工件的種類相對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3，并將讀取出的時(shí)間常數(shù)設(shè)定于濾波器28a?28c和濾波器29a?29c。因此，NC裝置2能根據(jù)工件的種類來設(shè)定各濾波器28a?28c、29a?29c的時(shí)間常數(shù)T1、T2、T3，并能抑制振動(dòng)。
[0039]根據(jù)本實(shí)施方式，在更換為沒有存儲(chǔ)于EEPR0M24的工件的情況下，對(duì)時(shí)間常數(shù)Tl、T2、T3進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使時(shí)間常數(shù)Tl、T2、T3之和與具有比所更換工件的重量重且與該更換工件的重量最接近的重量的工件型號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)Tl、T2、T3之和一致。因此，NC裝置2進(jìn)行的馬達(dá)加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)控制也能應(yīng)對(duì)沒有存儲(chǔ)于EEPR0M24的工件。
[0040]根據(jù)本實(shí)施方式，由于時(shí)間常數(shù)分析部71對(duì)分別在X軸方向和Y軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的波形進(jìn)行測(cè)定，因此能根據(jù)測(cè)定出的振動(dòng)的波形求出振動(dòng)的頻率。
[0041]根據(jù)本實(shí)施方式，由于基于時(shí)間常數(shù)分析部71測(cè)定出的波形，通過頻譜分析以功率譜密度的峰值計(jì)算出各軸方向的振動(dòng)頻率，因此通過對(duì)計(jì)算出的振動(dòng)頻率的倒數(shù)進(jìn)行計(jì)算，就能求出時(shí)間常數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控裝置(2)，其進(jìn)行沿交叉的兩軸方向、利用設(shè)于各軸的馬達(dá)(32、42)使支撐工件的工作臺(tái)(15)驅(qū)動(dòng)的控制，其特征在于，包括: 第一濾波器(28a、29a)，該第一濾波器將在所述兩軸方向中的一個(gè)軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為時(shí)間常數(shù)；以及 第二濾波器(28b、29b)，該第二濾波器將在所述兩軸方向中的另一個(gè)軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為時(shí)間常數(shù)， 所述數(shù)控裝置使變速信號(hào)通過所述第一濾波器及第二濾波器以進(jìn)行平滑化，所述變速信號(hào)使各所述馬達(dá)變速。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 還包括第三濾波器(28c、29c)， 所述第三濾波器基于不超過所述馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩的加速時(shí)間(Ts)、所述第一濾波器的時(shí)間常數(shù)、所述第二濾波器的時(shí)間常數(shù)來設(shè)定時(shí)間常數(shù)， 使所述變速信號(hào)通過所述第三濾波器。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 所述第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器各自的時(shí)間常數(shù)是可變的， 所述數(shù)控裝置包括: 存儲(chǔ)部(24)，該存儲(chǔ)部對(duì)與工件的種類相對(duì)應(yīng)的所述第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器各自的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)； 讀取部(21)，該讀取部從所述存儲(chǔ)部讀取出與支撐于所述工作臺(tái)的工件的種類相對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)；以及 設(shè)定部(21)，該設(shè)定部將所述讀取部讀取出的時(shí)間常數(shù)設(shè)定于所述第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 所述存儲(chǔ)部按工件的種類存儲(chǔ)該工件的重量， 當(dāng)在所述存儲(chǔ)部中沒有存儲(chǔ)有與支撐于所述工作臺(tái)的工件的重量一致的重量的工件時(shí)，對(duì)第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器的時(shí)間常數(shù)之和與存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)部的工件的重量中、比支撐于所述工作臺(tái)的工件的重量重且與該工件的重量最接近的重量的工件的種類所對(duì)應(yīng)的第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器的時(shí)間常數(shù)之和一致。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 包括對(duì)分別產(chǎn)生于所述兩軸方向的振動(dòng)的波形進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定部(71)。
6.如權(quán)利要求4所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 包括對(duì)分別產(chǎn)生于所述兩軸方向的振動(dòng)的波形進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定部。
7.如權(quán)利要求5所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 包括基于所述測(cè)定部測(cè)定出的波形來求出各軸方向的振動(dòng)頻率的計(jì)算部(71)。
8.如權(quán)利要求6所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 包括基于所述測(cè)定部測(cè)定出的波形來求出各軸方向的振動(dòng)頻率的計(jì)算部。
9.一種驅(qū)動(dòng)控制方法，其進(jìn)行沿交叉的兩軸方向、利用設(shè)于各軸的馬達(dá)使支撐工件的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)的控制，其特征在于，包括:第一時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟，在該第一時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟中，將在所述兩軸方向中的一個(gè)軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為第一濾波器的時(shí)間常數(shù)； 第二時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟，在該第二時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟中，將在所述兩軸方向中的另一個(gè)軸方向上產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率的倒數(shù)設(shè)為第二濾波器的時(shí)間常數(shù)；以及 平滑化處理步驟，在該平滑化處理步驟中，使變速信號(hào)通過利用所述第一時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟及第二時(shí)間常數(shù)設(shè)定步驟分別設(shè)定好時(shí)間常數(shù)的所述第一濾波器及第二濾波器以進(jìn)行平滑化，所述變 速信號(hào)使各所述馬達(dá)變速。
【文檔編號(hào)】B23Q15/00GK104070411SQ201310548880
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】阿久澤智規(guī) 申請(qǐng)人:兄弟工業(yè)株式會(huì)社