專利名稱：控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制裝置，其用于控制機(jī)床等加工機(jī)械中的被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度。
背景技術(shù)：
在機(jī)床等加工機(jī)械中，使刀具等工具相對于要加工的工件移動(dòng)來進(jìn)行加工。為控制該加工位置或速度，用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)體(工件，安裝工件的工作臺或者刀具等工具)，通常進(jìn)行位置反饋、速度反饋以及電流反饋控制，對被驅(qū)動(dòng)體的位置或速度進(jìn)行控制。
通過該位置、速度、電流的反饋控制，形成對加工位置、速度、加工轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行控制，但是在被驅(qū)動(dòng)體的速度、加速度急劇變化時(shí)，有時(shí)由于該急劇變化而引起在被驅(qū)動(dòng)體上發(fā)生振動(dòng)。特別在加工機(jī)械中，在通過向加工位置快速進(jìn)給被驅(qū)動(dòng)體來定位時(shí)，由于停止時(shí)急劇的速度變化發(fā)生振動(dòng)，定位后，如果立即開始切削加工等加工操作的話，則成為在被驅(qū)動(dòng)體(工件、工作臺、刀具等)正在振動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行加工等下一操作，不能高精度地實(shí)施下一操作。如果下一操作是切削加工的話，則不能進(jìn)行精度高的加工。另外，在定位操作后的下一操作是更換刀具的場合，則在定位操作中被驅(qū)動(dòng)體正在振動(dòng)的狀態(tài)下不能正常實(shí)施刀具更換。
因此，歷來，在從快速進(jìn)給動(dòng)作等定位操作轉(zhuǎn)移到切削加工等加工操作時(shí)，在定位后，在等待預(yù)先設(shè)定的等待時(shí)間后，開始進(jìn)行下一切削加工等操作。
另外，公知有設(shè)置檢測被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度傳感器，從通過速度反饋控制輸出的電流指令中減去來自該加速度傳感器的信號，修正電流反饋控制的電流指令并抑制被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)(參考特開平6-91482號公報(bào))。
在快速進(jìn)給被驅(qū)動(dòng)體等的定位操作后下一操作是切削加工等加工操作或者更換刀具等那樣的情況下，在等待設(shè)定規(guī)定的等待時(shí)間，振動(dòng)停止、成為穩(wěn)定的狀態(tài)后再轉(zhuǎn)移到下一切削加工或者更換刀具的現(xiàn)有的方法中，該等待時(shí)間的設(shè)定困難。等待時(shí)間長的話，整體的加工時(shí)間變長，反之，等待時(shí)間短的話，則在被驅(qū)動(dòng)體(工件、工作臺、刀具等)正在振動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)入切削加工操作或更換刀具操作，存在不能得到希望的加工精度或不能進(jìn)行正常的刀具更換這樣的問題，最適當(dāng)?shù)牡却龝r(shí)間的設(shè)定比較困難。
另外，在切削加工等加工操作的執(zhí)行中，在出現(xiàn)急劇的速度變換的場合，也有可能在被驅(qū)動(dòng)體上發(fā)生振動(dòng)，使加工精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種加工機(jī)械的控制裝置，其控制被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度。
本發(fā)明的控制裝置的第一形態(tài)，具有檢測被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的檢測單元；檢測被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；和停止判斷處理部，其在所述被驅(qū)動(dòng)體的定位指令結(jié)束后根據(jù)由所述加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值來判斷所述被驅(qū)動(dòng)體的停止。然后，在由所述停止判斷處理部判斷為停止后，進(jìn)行下一指令的操作處理。
在該形態(tài)的控制裝置中，也可以把所述被驅(qū)動(dòng)體的定位指令作為基于快速進(jìn)給指令的定位指令，所述停止判斷處理部僅在快速進(jìn)給指令結(jié)束后根據(jù)用所述加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值來判斷所述被驅(qū)動(dòng)體的停止。
所述停止判斷處理部也可以在所述加速度檢測值的絕對值成為小于等于預(yù)先決定的值時(shí)判斷為停止。
所述下一指令的操作處理，也可以作為用于切削加工的操作或者更換切削刀具的操作。
本發(fā)明的控制裝置的第二形態(tài)，具有檢測被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的檢測單元；檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；和變更單元，其在由所述加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值成為大于等于預(yù)先決定的閾值時(shí)降低被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率。
本發(fā)明的控制裝置的第三形態(tài)，具有檢測被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的檢測單元；檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；評價(jià)處理部，其為了評價(jià)加減速中以及加減速結(jié)束后在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)所述被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)狀況而進(jìn)行規(guī)定的運(yùn)算；和變更單元，其根據(jù)所述評價(jià)處理部計(jì)算出的評價(jià)值降低被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率。
在該形態(tài)的控制裝置中，代替所述加減速中以及加減速結(jié)束后預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，也可以取從加減速開始的預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時(shí)間。另外，所述變更單元，代替降低所述被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率，也可以降低對所述被驅(qū)動(dòng)體的速度指令。
本發(fā)明的控制裝置的第四形態(tài)，具有檢測被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的檢測單元；檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；和變更單元，其在加減速中以及加減速結(jié)束后預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，在由所述加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值成為大于等于預(yù)先決定的閾值時(shí)，降低被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率。
在該形態(tài)的控制裝置中，代替所述加減速中以及加減速結(jié)束后預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，也可以取從加減速開始的預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時(shí)間。另外，所述變更單元，代替降低所述被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率，也可以降低對所述被驅(qū)動(dòng)體的速度指令。
本發(fā)明的控制裝置的第五形態(tài)，具有檢測被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的位置/速度檢測單元；檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；和加速度估計(jì)單元，其根據(jù)來自所述位置/速度檢測單元的檢測值來求加速度估計(jì)值。然后，比較由所述加速度估計(jì)單元估計(jì)的加速度值和從所述加速度檢測單元得到的加速度檢測值，在其差的絕對值大于等于預(yù)先決定的閾值時(shí)，降低被驅(qū)動(dòng)體的速度指令或者速度指令的變化率。
在該形態(tài)的控制裝置中，所述加速度估計(jì)單元，代替來自檢測被驅(qū)動(dòng)體的位置或速度的單元的檢測值，也可以根據(jù)速度指令值求加速度估計(jì)值。
本發(fā)明，因?yàn)樵诙ㄎ恢噶罱Y(jié)束后，根據(jù)用加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值來檢測被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)停止，開始下一操作的切削加工或更換刀具作業(yè)，所以到定位指令結(jié)束后開始下一操作的切削加工或更換刀具作業(yè)的等待時(shí)間成為必要的充分的時(shí)間，不浪費(fèi)時(shí)間，而且可以提高加工精度等操作精度。另外，通過變更指令速度或者變化速度指令的變化率來抑制伴隨加減速時(shí)等速度變化所發(fā)生的被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)，可以抑制被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)，進(jìn)行更穩(wěn)定的操作控制。


參照附圖，從下面的實(shí)施例的說明可以明了本發(fā)明的上述以及其他的目的及特征。
圖1是本發(fā)明的控制裝置的主要單元的框圖。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的控制裝置(圖1的控制裝置的CPU)執(zhí)行的控制處理的流程圖。
圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)的控制裝置(圖1的控制裝置的CPU)執(zhí)行的控制處理的流程圖。
圖4是本發(fā)明的第三實(shí)施形態(tài)的控制裝置(圖1的控制裝置的CPU)執(zhí)行的控制處理的流程圖。
圖5是本發(fā)明的第四實(shí)施形態(tài)的控制裝置(圖1的控制裝置的CPU)執(zhí)行的控制處理的流程圖。
圖6是本發(fā)明的第五實(shí)施形態(tài)的控制裝置(圖1的控制裝置的CPU)執(zhí)行的控制處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
對于把本發(fā)明作為機(jī)床的控制裝置應(yīng)用于數(shù)值控制裝置時(shí)的例子，下面進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明的控制裝置的主要單元的框圖。CPU11是整體地控制執(zhí)行數(shù)值控制的控制裝置10的處理器。CPU11通過總線19讀出在ROM12中存儲的系統(tǒng)程序，遵照該系統(tǒng)程序控制控制裝置整體。在RAM13中臨時(shí)存儲計(jì)算數(shù)據(jù)或者顯示數(shù)據(jù)以及通過顯示器/手動(dòng)輸入設(shè)備單元20由操作員輸入的各種數(shù)據(jù)，該顯示器/手動(dòng)輸入設(shè)備單元20由用CRT或液晶等構(gòu)成的顯示器和用鍵盤等構(gòu)成的手動(dòng)輸入設(shè)備組成。CMOS存儲器14用未圖示的電池做后備，構(gòu)成為即使關(guān)斷控制裝置10的電源也能保持存儲狀態(tài)的非易失存性儲器。在CMOS存儲器14中，存儲通過接口15讀入的加工程序或者通過顯示器/手動(dòng)輸入設(shè)備單元20輸入的加工程序等。另外，在ROM12中，預(yù)先存儲各種系統(tǒng)程序。
接口15能夠連接控制裝置10和外部設(shè)備。PMC(可編程設(shè)備控制器)16按照在控制裝置10內(nèi)設(shè)置的系列程序通過I/O單元17向控制對象物的機(jī)床的輔助裝置(例如刀具更換裝置的致動(dòng)器等)輸出信號，再有，接收在作為由控制裝置10控制的控制對象物的機(jī)床主體上配備的操作盤的各種開關(guān)等的信號，進(jìn)行必要的信號處理，交付CPU11。
各軸(X，Y，Z)的軸控制電路30～32接收來自CPU11的各軸的移動(dòng)指令，分別向?qū)?yīng)的伺服放大器40～42輸出這些指令。伺服放大器40～42接收該指令，對機(jī)械(控制對象物)的各軸被驅(qū)動(dòng)體的伺服電動(dòng)機(jī)50～52進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。各軸的伺服電動(dòng)機(jī)50～52內(nèi)置位置/速度檢測器70～72，向軸控制電路30～32反饋來自該位置/速度檢測器70～72的位置、速度反饋信號，在各軸控制電路30～32上進(jìn)行位置/速度的反饋控制。該軸控制電路30～32由處理器和ROM、RAM等存儲器構(gòu)成，進(jìn)行位置、速度以及電流的反饋控制，控制各軸的伺服電動(dòng)機(jī)50～52的位置、速度、電流，控制由各軸伺服電動(dòng)機(jī)50～52驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體(工件、工作臺、刀具等)60～62的位置、速度。此外，也可以把位置/速度檢測器70～72不是分別安裝在各軸伺服電動(dòng)機(jī)上，而是設(shè)置在被驅(qū)動(dòng)體60～62上，直接檢測被驅(qū)動(dòng)體的位置、速度進(jìn)行反饋。另外，在圖1中，關(guān)于驅(qū)動(dòng)主軸的控制系統(tǒng)，省略其記述。
此外，上述各結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置以及用數(shù)值控制裝置控制的機(jī)械的結(jié)構(gòu)相同。在本實(shí)施形態(tài)中，另外在各軸的被驅(qū)動(dòng)體(工件、工作臺、刀具等)上分別配設(shè)加速度檢測單元80～82，向各軸控制電路30～32反饋這些加速度檢測單元80～82檢測到的加速度檢測值這一點(diǎn)，以及根據(jù)該反饋的加速度檢測值進(jìn)行后述的控制這一點(diǎn)，和現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置不同。
圖2是圖1的控制裝置10的CPU11實(shí)施的控制處理的第一形態(tài)的流程圖。該第一形態(tài)，在定位操作被驅(qū)動(dòng)體(工件、工作臺、刀具等)60～62后，用加速度檢測單元80～82判斷振動(dòng)平息，執(zhí)行下面的操作。
CPU11，從開頭每次一塊地讀出在CMOS存儲器14中預(yù)先存儲的加工程序(步驟a1)，判斷是否是程序結(jié)束指令(步驟a2)，如果不結(jié)束，則判斷前一塊的指令是否是定位指令(步驟a3)。如果不是定位指令，則轉(zhuǎn)移到步驟a6，執(zhí)行由讀出的塊所指令的操作(步驟a6～a8)，在結(jié)束該塊中的指令的執(zhí)行后(步驟a9)，返回到步驟a1，讀出并執(zhí)行下一塊。
在圖2中，到步驟a6～a9，對應(yīng)讀出的塊的執(zhí)行處理，但是在該圖2中，以塊的指令是移動(dòng)指令的情況為中心進(jìn)行說明。亦即，在移動(dòng)指令的情況下，根據(jù)該讀出的塊內(nèi)的指令進(jìn)行向各軸的移動(dòng)指令的分配處理(步驟a6)，而且進(jìn)行加減速處理(步驟a7)向各軸的軸控制電路30～32輸出(步驟a8)。然后判斷到由讀出的塊所指令的位置為止移動(dòng)指令的分配是否結(jié)束(步驟a9)，在分配結(jié)束之前，重復(fù)執(zhí)行從步驟a6到步驟a9的該處理，分配結(jié)束后，返回到步驟a1。
此外，如果讀出的塊的指令不是移動(dòng)指令的話，則步驟a6～a9的處理變?yōu)樵撟x出的指令的處理。例如，如果讀出的塊的指令是更換刀具指令，則執(zhí)行更換刀具處理。
這樣，從加工程序讀1塊，執(zhí)行由該讀出的塊所指令的處理。然后，執(zhí)行結(jié)束后，讀出下一塊，執(zhí)行該塊的處理。
另一方面，在步驟a3，在前塊的指令是定位指令時(shí)，從步驟a3轉(zhuǎn)移到步驟a4，CPU11，通過各軸控制電路30～32讀取由在各軸的被驅(qū)動(dòng)體(工件、工作臺、刀具等)上安裝的加速度檢測單元80～82檢測反饋來的加速度檢測值。然后，判斷各軸的加速度檢測值是否不大于閾值αs(步驟a5)。在以定位操作進(jìn)給被驅(qū)動(dòng)體，其定位進(jìn)給的移動(dòng)指令的分配結(jié)束的狀態(tài)下，被驅(qū)動(dòng)體有可能正在振動(dòng)，因?yàn)檎谡駝?dòng)的話意味著發(fā)生被驅(qū)動(dòng)體的速度變化，產(chǎn)生加速度，所以加速度檢測單元80～82檢測到的加速度檢測值不是“0”，而有某一值。
因此，讀出由加速度檢測單元80～82檢測到的各軸的被驅(qū)動(dòng)體的加速度檢測值，在各加速度檢測值成為小于等于閾值αs之前等待。例如，如果取該閾值αs為“0”，則可以檢測各加速度檢測值成為“0”完全停止的狀態(tài)。然后，確認(rèn)各加速度檢測值成為小于等于閾值，在步驟a1開始讀出的指令的處理。
因此，在進(jìn)行定位操作進(jìn)行切削進(jìn)給的場合，因?yàn)樵诙ㄎ恢噶罘峙浣Y(jié)束各加速度檢測值成為小于等于閾值αs后才開始進(jìn)行切削進(jìn)給的移動(dòng)指令的分配，所以在被驅(qū)動(dòng)體(工件、工作臺、刀具等)的振動(dòng)停止后開始切削進(jìn)給。因此，可以執(zhí)行精度高的加工，而且不需要無謂的等待時(shí)間。另外，是更換刀具指令時(shí)，也是在各加速度檢測值成為小于等于閾值αs后才開始更換刀具的操作處理，所以可以穩(wěn)定地更換刀具。
此外，在該第一形態(tài)(圖2的處理)中，也可以在定位操作后，僅對下一操作是切削進(jìn)給或者更換刀具指令等需要被驅(qū)動(dòng)體振動(dòng)停止后開始操作的操作指令執(zhí)行步驟a4、a5的處理。在這一場合，也可以在步驟a2后判斷讀出的塊的指令是否是需要判斷振動(dòng)停止的指令，在必要時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟a4，不必要時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟a6。
另外，停止時(shí)振動(dòng)可能發(fā)生最多的是通過快速進(jìn)給指令引起的定位操作時(shí)。因此，也可以用前塊是否是快速進(jìn)給指令的判斷代替步驟a3，僅對前塊是快速進(jìn)給指令時(shí)進(jìn)行步驟a4、a5的處理，進(jìn)行振動(dòng)是否停止的判斷。另外，因?yàn)榘l(fā)生振動(dòng)是在進(jìn)給操作快的場合，所以也可以在步驟a4、a5中僅讀入前塊中快速進(jìn)給的軸的加速度檢測值，判別該加速度檢測值是否不大于閾值αs。
圖3是圖1的控制裝置10的CPU11實(shí)施的控制處理的第二形態(tài)的流程圖。該第二形態(tài)的特征是在被驅(qū)動(dòng)體的加減速中以及加減速結(jié)束后規(guī)定時(shí)間監(jiān)視振動(dòng)發(fā)生，進(jìn)行抑制、防止振動(dòng)發(fā)生的控制。
CPU11，從加工程序的開頭讀出1塊(步驟b1)，判斷是否是程序結(jié)束指令(步驟b2)，如果不結(jié)束，則執(zhí)行由讀出的塊所指令的處理。該圖3也以指令是移動(dòng)指令的場合為中心進(jìn)行說明。在讀出的指令是非移動(dòng)指令的指令的場合，由步驟b3代替步驟b13，和以往一樣執(zhí)行該讀出的指令的處理，在步驟b14判別該處理是否結(jié)束，結(jié)束后，成為返回到步驟b1和以往同樣的處理。圖3詳細(xì)說明讀出的指令是移動(dòng)指令的場合，而且，在該移動(dòng)指令的場合中的處理和以往不同。
讀出的塊的指令是移動(dòng)指令的話，則開始該移動(dòng)指令向各軸的分配處理，向各軸控制電路30～32輸出進(jìn)行加減速處理后的移動(dòng)指令(步驟b3～b5)。接著，比較向加減速處理輸出的分配指令和加減速處理后的輸出即加減速處理的輸入和輸出，判斷兩者是否一致(步驟a6)。如果加減速處理的輸入和輸出不一致的話則正在加減速處理中，如果一致，則加減速結(jié)束。
在移動(dòng)指令的分配開始時(shí)，向加減速處理的輸入和輸出不一致，因?yàn)槭窃诩訙p速進(jìn)行中，所以轉(zhuǎn)移到步驟b15，把表示加減速值監(jiān)視中的標(biāo)志F置為“1”的同時(shí)，把計(jì)時(shí)加減速結(jié)束后的時(shí)間(分配周期數(shù))的計(jì)數(shù)器C置為“0”，前進(jìn)到步驟b10，讀取用各軸加速度檢測單元80～82檢測到的加速度檢測值，進(jìn)行各軸的加速度檢測值的評價(jià)處理(步驟b11)。
作為評價(jià)處理，進(jìn)行各種平均化處理等。然后判斷各評價(jià)值(各軸中的加速度檢測值的平均值等)是否超過預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值(步驟b12)，如果任何一軸中評價(jià)值都不超過基準(zhǔn)值的話則轉(zhuǎn)移到步驟b14。另外，在任何一軸的評價(jià)值超過基準(zhǔn)值的場合，作為加速度過大發(fā)生振動(dòng)，把倍率值(over ride)降低規(guī)定量(步驟b13)，轉(zhuǎn)移到步驟b14。
移動(dòng)指令的分配處理，因?yàn)槭窃谟杉庸こ绦蛩噶畹乃俣壬铣艘员堵手祱?zhí)行，所以使倍率值降低規(guī)定量的話，則速度指令值變得比程序指令低，變成對應(yīng)該降低的速度進(jìn)行移動(dòng)指令的分配。
在步驟b14中，判定讀出的塊的移動(dòng)指令的分配是否結(jié)束，如果未結(jié)束，則返回到步驟b3執(zhí)行上述處理。在每一周期重復(fù)執(zhí)行步驟b3～b6、步驟b15、步驟b10～b14的處理的過程中，加減速結(jié)束，在步驟b6加減速處理的輸入和輸出成為相同后，從步驟b6轉(zhuǎn)移到步驟b7，判斷標(biāo)志F是否是“0”。因?yàn)樵摌?biāo)志F在步驟b15被設(shè)定為“1”，所以轉(zhuǎn)移到步驟b8后將計(jì)數(shù)器增加“1”，判斷該計(jì)數(shù)器C的值是否大于等于預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值C0，如果達(dá)不到設(shè)定值C0，則轉(zhuǎn)移到步驟b10，執(zhí)行上述步驟b10以后的處理。
接著，在每一分配周期進(jìn)行步驟b3～步驟b14的處理，如果在步驟b9檢測到計(jì)數(shù)器C的值成為大于等于C0的值，則把標(biāo)志F置為“0”(步驟b16)，轉(zhuǎn)移到步驟b14。其后，執(zhí)行步驟b3～步驟b7的處理，因?yàn)闃?biāo)志F是“0”，所以從步驟b7轉(zhuǎn)移到步驟b14。
另外，如果減速開始、在步驟b6向加減速處理的輸入和輸出不一致時(shí)，則從步驟b6前進(jìn)到步驟b15，設(shè)定標(biāo)志F為“1”，設(shè)定計(jì)數(shù)器C為“0”，如前所述，開始加速度值的監(jiān)視和評價(jià)。
于是，讀出的塊的移動(dòng)指令的分配結(jié)束后(步驟b11)，就返回到b1，讀出下一塊，執(zhí)行上述步驟b1以下的處理。這樣，加減速中以及加減速結(jié)束后規(guī)定時(shí)間，讀出由各軸的加速度檢測單元80～82檢測出的加速度檢測值，進(jìn)行評價(jià)，在評價(jià)值要超過設(shè)定基準(zhǔn)值的場合，因?yàn)槭贡堵手禍p少規(guī)定量，使指令速度降低，所以不發(fā)生過渡的速度變更，可以防止振動(dòng)發(fā)生。
此外，在上述第二形態(tài)中，在步驟b11、步驟b12中評價(jià)處理加速度檢測值，根據(jù)評價(jià)結(jié)果進(jìn)行振動(dòng)是否發(fā)生等的判斷，但是也可以沒有步驟b11的評價(jià)處理，在步驟b12中進(jìn)行在步驟b10檢測到的加速度評價(jià)值是否不超過設(shè)定基準(zhǔn)值的判斷的評價(jià)處理。
圖4是圖1的控制裝置10的CPU11實(shí)施的控制處理的第三形態(tài)的流程圖。該第三形態(tài)和上述第二形態(tài)同樣，不過第二形態(tài)變更倍率值，而第三形態(tài)通過變化加減速時(shí)間常數(shù)即通過變化速度指令的變化率，來抑制被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)。
比較圖3所示第二形態(tài)的流程圖和圖4所示的第三形態(tài)的流程圖的話，圖3的步驟b1～b16與圖4的步驟c1～c16對應(yīng)，但是圖3的步驟b13的“倍率值的變更”處理在圖4中變化為步驟c13的“加減速時(shí)間常數(shù)的變更”處理。
在加速度檢測值的評價(jià)值超過設(shè)定基準(zhǔn)值時(shí)，變更加減速時(shí)間常數(shù)(使時(shí)間常數(shù)增長規(guī)定量)，使速度變化減小。步驟c4的加減速處理，以設(shè)定的加減速時(shí)間常數(shù)來執(zhí)行加減速處理，但是加減速時(shí)間常數(shù)變更的話，因?yàn)槌蔀橐猿蔀樵撟兏募訙p速時(shí)間常數(shù)來執(zhí)行加減速處理，所以加減速時(shí)間常數(shù)增長規(guī)定量時(shí)，加減速時(shí)的速度變化率減小，成為緩慢的速度變化，所以可以抑制振動(dòng)。
在上述第二、第三形態(tài)中，在加減速中以及加減速結(jié)束后到規(guī)定設(shè)定時(shí)間，讀出加速度值，根據(jù)讀出的加速度值判斷是否超過基準(zhǔn)值，判斷振動(dòng)是否發(fā)生，但是也可以僅在從加減速開始規(guī)定的設(shè)定時(shí)間之間執(zhí)行讀出該加速度值并判別是否是不發(fā)生振動(dòng)。在該場合，在圖2、圖3中，可以把步驟b15、c15的處理變?yōu)樵O(shè)定標(biāo)志F為“1”同時(shí)增加計(jì)數(shù)器C“1”的處理，把步驟b16、c16的處理變?yōu)樵O(shè)定標(biāo)志F為“0”同時(shí)設(shè)定計(jì)數(shù)器C為“0”的處理。
亦即，在加減速開始時(shí)，因?yàn)橄蚣訙p速處理的輸入和輸出不一致，所以從步驟b6、c6轉(zhuǎn)移到步驟b15、c15，實(shí)施把標(biāo)志F設(shè)定為“1”同時(shí)增加計(jì)數(shù)器C“1”的處理，其后，讀出加速度值，進(jìn)行評價(jià)判斷。然后，計(jì)數(shù)器C的值成為大于等于設(shè)定值C0時(shí)，在步驟b16、c16中，設(shè)定標(biāo)志F為“0”、計(jì)數(shù)器C也為“0”，不執(zhí)行加速度值的讀出以及評價(jià)判斷。然后開始減速，加減速處理的輸入和輸出不一致的話，通過再次在步驟b15、c15實(shí)施把標(biāo)志F設(shè)定為“1”以及計(jì)數(shù)器C的增加(count up)，執(zhí)行上述加速度值的讀出以及評價(jià)判斷。
此外，在從加減速開始時(shí)增加計(jì)數(shù)器C，在根據(jù)該計(jì)數(shù)器值是否達(dá)到規(guī)定值C0以上來判斷讀出加減速值后判斷振動(dòng)發(fā)生等的區(qū)間時(shí)，變更圖4所示的加減速時(shí)間常數(shù)，在長的場合，因?yàn)榧訙p速時(shí)間變長，與此聯(lián)動(dòng)，也使設(shè)定值C0變長。
另外，也可以不限于加減速時(shí)而是始終讀出加速度值來判斷振動(dòng)是否發(fā)生。在這一場合，在圖3的流程圖中，也可以不需要步驟b6～b9以及步驟b15、b16，從步驟b5轉(zhuǎn)移到步驟b10。另外，在圖4的流程圖中，也可以不需要步驟c6～c9以及步驟c15、c16，從步驟c5轉(zhuǎn)移到步驟c10。
圖5是圖1的控制裝置10的CPU11實(shí)施的控制處理的第四形態(tài)的流程圖。該第四形態(tài)，各軸控制電路30～32的處理器判斷自己的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體上是否未發(fā)生振動(dòng)，在判斷為發(fā)生振動(dòng)時(shí)，向進(jìn)行移動(dòng)指令的分配等的數(shù)值控制部(CPU11)輸出倍率的變更、或者加減速時(shí)間常數(shù)的變更指令。
各軸控制電路30～32的處理器，讀取來自CPU11的移動(dòng)指令值Pc，而且讀入來自位置/速度檢測器70～72的位置反饋值Pf，進(jìn)行位置環(huán)處理(位置反饋處理)，求速度指令Vc(步驟d1，d2，d3)，該CPU11執(zhí)行移動(dòng)指令的分配處理等數(shù)值控制處理。另外讀入來自位置/速度檢測器70～72的速度反饋值Vf，根據(jù)該速度反饋值Vf和求得的速度指令Vc，進(jìn)行速度環(huán)處理(速度反饋處理)，求電流指令，向電流環(huán)處理輸出(步驟d4，d5，d6)。此外，求電流指令到向電流環(huán)處理輸出的這一處理和使用現(xiàn)有的軸控制電路進(jìn)行的處理(位置、速度環(huán)處理)相同。另外，電流環(huán)處理也和現(xiàn)有的相同。
接著，讀出作為加速度檢測單元80～82的輸出的加速度檢測值αf，從在步驟d4求得的速度反饋值Vf，減去在寄存器R(Vf)中存儲的前一周期中求得的速度反饋，用該位置/速度處理周期ΔT除來求估計(jì)加速度(步驟d8)。在寄存器R(Vf)中存儲在當(dāng)前周期中檢測到的速度Vf(步驟d9)。然后，判斷從速度反饋求得的估計(jì)加速度α和用加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值αf的差的絕對值是否大于等于規(guī)定設(shè)定量Δα(步驟d10)。
通過速度反饋求得的估計(jì)加速度α和用加速度檢測單元求得的實(shí)際的加速度αf的差比設(shè)定規(guī)定量Δα大這樣的情況，意味著在被驅(qū)動(dòng)體上發(fā)生振動(dòng)，該振動(dòng)的影響變大，估計(jì)加速度α和實(shí)際加速度αf的差變大，此時(shí)，向數(shù)值控制部(CPU11)指令進(jìn)行倍率值的變更(使倍率值降低規(guī)定量)、或者加減速處理中的加減速時(shí)間常數(shù)的變更(使加減速時(shí)間常數(shù)增長規(guī)定量)(步驟d11)。以下，各軸的軸控制電路30～32的處理器在每一位置、速度控制處理周期執(zhí)行上述步驟d1～d11的處理。
進(jìn)行移動(dòng)指令分配處理等數(shù)值控制處理的CPU11，從各軸控制電路30～32接收倍率值變更指令或者加減速時(shí)間常數(shù)變更指令，如在第二、第三形態(tài)(圖3，圖4)中所述，使倍率值降低、使指令速度降低地進(jìn)行移動(dòng)指令的分配處理。另外，增大加減速處理的加減速時(shí)間常數(shù)，減小加減速時(shí)的速度變化率。由此，因?yàn)樗俣茸兓冃。钥梢砸种票或?qū)動(dòng)體的振動(dòng)。
此外，在上述第四形態(tài)中，根據(jù)速度反饋值Vf求估計(jì)加速度值α，但是也可以根據(jù)位置反饋Pf來求。把這一場合作為第五形態(tài)在圖6的流程圖中表示。
在該形態(tài)中，進(jìn)行到圖5的步驟d1～d7的處理，用位置、速度處理周期ΔT除當(dāng)前周期的位置反饋量Pf，估計(jì)當(dāng)前周期中的速度V(步驟e1)，從該估計(jì)速度V中減去在前一周期中求得并存儲在寄存器R(V)中的前一周期的估計(jì)速度，用位置、速度處理周期ΔT除該差，求估計(jì)加速度值α(步驟e2)。接著在寄存器R(V)中存儲在當(dāng)前周期的步驟e1中求得的估計(jì)速度V，返回到圖5的步驟d10。
以下，在每一位置、速度控制處理周期重復(fù)執(zhí)行圖5的步驟d1～d7、圖6的步驟e1～e3、圖5的步驟d10、d11的處理。
此外，在第四、第五形態(tài)中，根據(jù)速度反饋Vf、位置反饋Pf求估計(jì)加速度值α，但是也可以根據(jù)速度指令Vc的當(dāng)前周期和上一周期的差求估計(jì)加速度值α，再有，也可以代替位置反饋Pf使用位置指令Pc求估計(jì)加速度值α。
另外，上述各形態(tài)的各控制裝置，說明了控制被驅(qū)動(dòng)體60～62(或者伺服電動(dòng)機(jī)50～52)的位置、速度的例子，本發(fā)明也可以適用于只進(jìn)行位置控制、只進(jìn)行速度控制的情況。
權(quán)利要求
1.一種加工機(jī)械的控制裝置，其用于控制被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度，其具有檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的檢測單元；檢測被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；和停止判斷處理部，其在所述被驅(qū)動(dòng)體的定位指令結(jié)束后，根據(jù)由所述加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值來判斷所述被驅(qū)動(dòng)體的停止，在由所述停止判斷處理部判斷為停止后，進(jìn)行下一指令的操作處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，把所述被驅(qū)動(dòng)體的定位指令作為基于快速進(jìn)給指令的定位指令，所述停止判斷處理部僅在快速進(jìn)給指令結(jié)束后根據(jù)用所述加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值來判斷所述被驅(qū)動(dòng)體的停止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述停止判斷處理部在所述加速度檢測值的絕對值成為小于等于預(yù)先決定的值時(shí)判斷為停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述下一指令的操作處理是用于切削加工的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述下一指令的操作處理是用于更換切削刀具的操作。
6.一種加工機(jī)械的控制裝置，其用于控制被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度，其具有檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的檢測單元；檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；和變更單元，其在由所述加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值成為大于等于預(yù)先決定的閾值時(shí)，降低被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率。
7.一種加工機(jī)械的控制裝置，其用于控制被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度，其具有檢測被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的檢測單元；檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；評價(jià)處理部，其為了評價(jià)加減速中以及加減速結(jié)束后在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)所述被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)狀況而進(jìn)行規(guī)定的運(yùn)算；和變更單元，其根據(jù)所述評價(jià)處理部計(jì)算出的評價(jià)值降低被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率。
8.一種加工機(jī)械的控制裝置，其用于控制被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度，其具有檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的檢測單元；檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；和變更單元，其在加減速中以及加減速結(jié)束后預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，在由所述加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值成為大于等于預(yù)先決定的閾值時(shí)，降低被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的控制裝置，其中，代替所述加減速中以及加減速結(jié)束后預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，取從加減速開始的預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其中，所述變更單元，代替降低所述被驅(qū)動(dòng)體的速度指令的變化率，降低對所述被驅(qū)動(dòng)體的速度指令。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制裝置，其中，所述變更單元，在變更所述加減速時(shí)的時(shí)間常數(shù)時(shí)，使從所述加減速開始的所設(shè)定的規(guī)定時(shí)間對應(yīng)時(shí)間常數(shù)的增加也一起增加。
12.一種加工機(jī)械的控制裝置，其用于控制被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度，其具有檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的位置和/或速度的位置/速度檢測單元；檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的加速度的加速度檢測單元；和加速度估計(jì)單元，其根據(jù)來自所述位置/速度檢測單元的檢測值求加速度估計(jì)值，比較由所述加速度估計(jì)單元估計(jì)的加速度值和從所述加速度檢測單元得到的加速度檢測值，在其差的絕對值大于等于預(yù)先決定的閾值時(shí)，降低被驅(qū)動(dòng)體的速度指令或者速度指令的變化率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制裝置，其中，所述加速度估計(jì)單元，代替來自檢測所述被驅(qū)動(dòng)體的位置或速度的單元的檢測值，根據(jù)速度指令值求加速度估計(jì)值。
全文摘要
在被驅(qū)動(dòng)體上安裝檢測加速度的加速度檢測單元。在前塊是定位指令時(shí)，在該定位指令的移動(dòng)指令分配結(jié)束后，等待直到使用加速度檢測單元檢測到的加速度檢測值成為小于等于αs。加速度檢測值成為小于等于αs后，開始下一塊的移動(dòng)指令的分配。因?yàn)樵诩铀俣葯z測值成為小于等于αs、振動(dòng)停止后，開始切削進(jìn)給，所以可以進(jìn)行高精度加工。
文檔編號G05B19/4155GK1781659SQ200510124338
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者巖下平輔, 置田肇, 河村宏之, 豬飼聰史 申請人:發(fā)那科株式會(huì)社