具有速度變動(dòng)的抑制部的數(shù)值控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠抑制位置偏差的急劇變化造成的速度變動(dòng)的數(shù)值控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備等的可動(dòng)部等控制軸，控制控制軸的位置的數(shù)值控制裝置中，通常進(jìn)行位置環(huán)控制。在位置環(huán)控制中，存在由于在位置控制中使用的位置偏差計(jì)數(shù)器的影響而使伺服電動(dòng)機(jī)緊急減速或緊急加速?gòu)亩鵁o(wú)法平穩(wěn)移動(dòng)的情況。因此，作為解決該問(wèn)題的手段之一，例如在日本特開(kāi)2007-172394號(hào)公報(bào)中已知一種技術(shù)，把在從伺服電動(dòng)機(jī)不流過(guò)電流的狀態(tài)(伺服關(guān)閉狀態(tài))切換為流過(guò)電流的狀態(tài)(伺服開(kāi)通狀態(tài))的時(shí)刻所取得的實(shí)際速度所對(duì)應(yīng)的位置偏差量與該切換時(shí)刻的初始的移動(dòng)指令輸出周期的向伺服電動(dòng)機(jī)的指令移動(dòng)量進(jìn)行相加，由此能夠進(jìn)行控制軸的平穩(wěn)移動(dòng)。
[0003]但是，在上述技術(shù)中，以將從伺服關(guān)閉狀態(tài)切換為伺服開(kāi)通狀態(tài)時(shí)的控制軸的實(shí)際速度設(shè)為初速度的方式，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)輸出指令移動(dòng)量。因此，當(dāng)在伺服開(kāi)通狀態(tài)下通過(guò)位置環(huán)控制對(duì)驅(qū)動(dòng)中的伺服電動(dòng)機(jī)施加外力等任意的負(fù)荷，在位置偏差累積后突然解除負(fù)荷時(shí)，為了要消除該累積的位置偏差伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)全扭矩緊急加速，結(jié)果無(wú)法消除速度不穩(wěn)定的問(wèn)題。
[0004]例如，如圖7所示，在通過(guò)等速度Vcmd控制基于每個(gè)分配周期的指令移動(dòng)量Pcmd的驅(qū)動(dòng)軸的速度時(shí)，通常在位置偏差計(jì)數(shù)器中累積的位置偏差Err為恒定，但是如果施加負(fù)荷驅(qū)動(dòng)軸的實(shí)際速度V0下降，則指示的移動(dòng)量和實(shí)際的驅(qū)動(dòng)軸的移動(dòng)量之間的偏離〈1>、〈2>、<3>變大，因此位置偏差Err增加。之后，如果負(fù)荷突然消除，則一口氣消除位置偏差Err，因此在下一個(gè)分配周期[A]驅(qū)動(dòng)軸的實(shí)際速度V0急劇變化，存在驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)作變得不穩(wěn)定的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)值裝置，當(dāng)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)施加負(fù)荷在位置偏差累積后突然消除負(fù)荷時(shí)，能夠防止為了消除該累積的位置偏差伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)全扭矩進(jìn)行緊急加速的情況。
[0006]本發(fā)明的數(shù)值控制裝置根據(jù)基于在每個(gè)移動(dòng)指令輸出周期由位置指令部輸出的指令移動(dòng)量的指令位置和檢測(cè)出的實(shí)際位置，通過(guò)位置偏差計(jì)數(shù)器求出位置偏差，根據(jù)該求出的位置偏差進(jìn)行位置環(huán)控制來(lái)對(duì)控制軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。該數(shù)值控制裝置具有指令移動(dòng)量調(diào)整部，其根據(jù)由上述位置指令部輸出的指令移動(dòng)量、從上述位置偏差計(jì)數(shù)器取得的位置偏差以及上述控制軸的實(shí)際速度，計(jì)算調(diào)整指令移動(dòng)量，將計(jì)算出的調(diào)整指令移動(dòng)量輸出給上述位置偏差計(jì)數(shù)器。
[0007]可以使上述指令移動(dòng)量調(diào)整部計(jì)算調(diào)整指令移動(dòng)量，以使上述調(diào)整指令移動(dòng)量不超過(guò)預(yù)定的最大指令移動(dòng)量。這時(shí)，上述預(yù)定的最大指令移動(dòng)量可以是被設(shè)定為上述數(shù)值控制裝置的參數(shù)的設(shè)定值，也可以是由上述數(shù)值控制裝置的程序指令的指令值，也可以是由向上述數(shù)值控制裝置的輸入信號(hào)指令的指令值。
[0008]可以使上述指令移動(dòng)量調(diào)整部根據(jù)決定上述調(diào)整指令移動(dòng)量的每個(gè)移動(dòng)指令輸出周期的變化率的指令加速度來(lái)計(jì)算調(diào)整指令移動(dòng)量。這時(shí)，上述指令加速度可以是被設(shè)定為上述數(shù)值控制裝置的參數(shù)的設(shè)定值，也可以是由上述數(shù)值控制裝置的程序指令的指令值，也可以是由向上述數(shù)值控制裝置的輸入信號(hào)指令的指令值。
[0009]通過(guò)本發(fā)明，通過(guò)位置反饋控制對(duì)移動(dòng)中的伺服電動(dòng)機(jī)施加任意的負(fù)荷，在位置偏差累積后，突然消除該負(fù)荷時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)能夠不進(jìn)行緊急加速地恢復(fù)為目標(biāo)位置、目標(biāo)速度。由此，例如在通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸送設(shè)備的操作部夾持工件等障礙物從而對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)施加了負(fù)荷的影響下動(dòng)作速度下降后，去除了障礙物時(shí)，能夠防止設(shè)備突然高速地進(jìn)行動(dòng)作，并且能夠迅速地恢復(fù)到用于達(dá)到所指示的目標(biāo)位置、目標(biāo)速度的正常的控制狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]通過(guò)參照【附圖說(shuō)明】以下的實(shí)施例，本發(fā)明的上述以及其他的目的和特征變更明確。在這些附圖中:
[0011]圖1是本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的主要部分的框圖。
[0012]圖2是通過(guò)功能框圖表示圖1的數(shù)值控制裝置的功能的圖。
[0013]圖3是說(shuō)明圖2的數(shù)值控制裝置的指令移動(dòng)量調(diào)整部所執(zhí)行的指令移動(dòng)量調(diào)整處理的第一例的驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)的速度變化的概要的圖。
[0014]圖4是表示圖2的數(shù)值控制裝置的指令移動(dòng)量調(diào)整部所執(zhí)行的指令移動(dòng)量調(diào)整處理的第一例的流程圖。
[0015]圖5是說(shuō)明圖2的數(shù)值控制裝置的指令移動(dòng)量調(diào)整部所執(zhí)行的指令移動(dòng)量調(diào)整處理的第二例的驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)的速度變化的概要的圖。
[0016]圖6是表示圖2的數(shù)值控制裝置的指令移動(dòng)量調(diào)整部所執(zhí)行的指令移動(dòng)量調(diào)整處理的第二例的流程圖。
[0017]圖7是說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的伺服電動(dòng)機(jī)速度控制的問(wèn)題點(diǎn)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1是本發(fā)明的數(shù)值控制裝置10的主要部分的框圖。
[0019]CPU 11經(jīng)由總線20讀出存儲(chǔ)在R0M12中的系統(tǒng)程序，根據(jù)該讀出的系統(tǒng)程序整體地控制數(shù)值控制裝置10。RAM13中存儲(chǔ)臨時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)以及操作者經(jīng)由顯示器/MDI單元70所輸入的各種數(shù)據(jù)等。
[0020]CMOS 14由未圖示的電池進(jìn)行支持，構(gòu)成為即使數(shù)值控制裝置10的電源被切斷也能保持存儲(chǔ)狀態(tài)的非易失性存儲(chǔ)器。該CM0S14中存儲(chǔ)經(jīng)由接口 15讀入的加工程序、經(jīng)由顯示器/MDI單元70輸入的加工程序等。另外，在R0M12中預(yù)先寫(xiě)入了用于執(zhí)行加工程序的生成和編輯所需要的編輯模式的處理、用于自動(dòng)運(yùn)行的處理的各種系統(tǒng)程序。
[0021]能夠經(jīng)由接口 15、顯示器/MDI單元70輸入執(zhí)行本發(fā)明的加工程序等各種加工程序，將其存儲(chǔ)在CMOS存儲(chǔ)器14中。
[0022]接口 15能夠?qū)?shù)值控制裝置10和適配器等外部設(shè)備72連接。從外部設(shè)備72側(cè)讀入加工程序和各種參數(shù)等。另外，能夠經(jīng)由外部設(shè)備72把在數(shù)值控制裝置100內(nèi)編輯的加工程序存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)部中。
[0023]可編程序機(jī)床控制器(PMC) 16通過(guò)內(nèi)置在數(shù)值控制裝置10中的時(shí)序程序經(jīng)由1/0單元17向機(jī)床側(cè)的輔助裝置(例如工具更換用機(jī)械手這樣的執(zhí)行器)輸出信號(hào)來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制。另外，接收在機(jī)床本體上配備的操作盤(pán)的各種開(kāi)關(guān)等的信號(hào)，在進(jìn)行必要的處理后轉(zhuǎn)交給處理器11。
[0024]顯示器/MDI單元70是具備顯示器和鍵盤(pán)等的手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入裝置，接口 18接收來(lái)自顯示器/MDI單元70的鍵盤(pán)的指令、數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)交給CPU11。接口 19與具備手動(dòng)脈沖發(fā)生器等的操作盤(pán)71連接。
[0025]各軸的軸控制電路30、31接收來(lái)自CPU11的各軸的移動(dòng)指令量，向伺服放大器40、41輸出各軸的指令。伺服放大器40、41接收該指令，對(duì)驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50和從動(dòng)軸51進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。各軸具備內(nèi)置有位置/速度檢測(cè)器的伺服電動(dòng)機(jī)，將來(lái)自該位置/速度檢測(cè)器的位置/速度反饋信號(hào)反饋給軸控制電路30、31，進(jìn)行位置/速度的反饋控制。另外，在圖1的框圖中，省略關(guān)于位置/速度的反饋的結(jié)構(gòu)的圖示。
[0026]圖2是通過(guò)功能框圖表示圖1的數(shù)值控制裝置的功能的圖。
[0027]數(shù)值控制裝置10主要由數(shù)值控制部100和伺服控制部200構(gòu)成，數(shù)值控制部100具備位置指令部110、指令移動(dòng)量調(diào)整部120、指令移動(dòng)量調(diào)整偏差累積部130，伺服控制部200具備位置偏差計(jì)數(shù)器210。
[0028]位置指令部110根據(jù)加工程序指令的移動(dòng)指令、操作員指令的移動(dòng)指令、從指令移動(dòng)量調(diào)整偏差累積部130取得的剩余移動(dòng)量，計(jì)算并輸出驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50應(yīng)該進(jìn)行移動(dòng)的指令移動(dòng)量。
[0029]本發(fā)明的特征在于數(shù)值控制裝置10的數(shù)值控制部100具有指令移動(dòng)量調(diào)整部120。該指令移動(dòng)量調(diào)整部120執(zhí)行后述的指令移動(dòng)量調(diào)整處理，根據(jù)從位置指令部110輸出的指令移動(dòng)量、從伺服控制部200的位置偏差計(jì)數(shù)器210取得的位置偏差、從驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50反饋的速度反饋的值，計(jì)算移動(dòng)指令輸出周期的調(diào)整指令移動(dòng)量，將計(jì)算出的調(diào)整指令移動(dòng)量輸出到位置偏差計(jì)數(shù)器210和指令移動(dòng)量調(diào)整偏差累積部130。
[0030]指令移動(dòng)量調(diào)整偏差累積部130向剩余移動(dòng)量累積從指令移動(dòng)量調(diào)整部120取得的調(diào)整指令移動(dòng)量，將該累積的值輸出給位置指令部110。
[0031]位置偏差計(jì)數(shù)器210從來(lái)自指令移動(dòng)量調(diào)整部120的調(diào)整移動(dòng)指令量減去來(lái)自驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50所具備的未圖示的位置/速度檢測(cè)器的位置反饋量來(lái)求出位置偏差。并且，在伺服控制部220，根據(jù)該位置偏差計(jì)數(shù)器210求出的位置偏差來(lái)控制驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50的速度。關(guān)于該伺服控制部200的基于位置偏差的驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50的控制處理，是在控制設(shè)備等的數(shù)值控制裝置中目前進(jìn)行的眾所周知的處理，所以省略這以上的說(shuō)明。
[0032]首先，使用圖3和圖4說(shuō)明圖2的指令移動(dòng)量調(diào)整部120所執(zhí)行的指令移動(dòng)量調(diào)整處理的第一例的概要。
[0033]圖3是說(shuō)明圖2的驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50的速度變化的概要的圖。
[0034]在數(shù)值控制裝置10中，在圖7那樣的以超過(guò)驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50的極限速度Vlim的速度移動(dòng)分配周期中的對(duì)驅(qū)動(dòng)軸50指令的移動(dòng)量的狀況下(圖7的[A]的分配周期)，消除指令速度Vcmd以上的在位置偏差計(jì)數(shù)器210中積蓄的位置偏差(<1>+〈2>+〈3>)以及指令速度Vcmd與通過(guò)外部負(fù)荷進(jìn)行減速后的實(shí)際速度V0之間的差(Vcmd — VO)，如圖3所示，計(jì)算調(diào)整指令移動(dòng)量Pout從而通過(guò)極限速度Vlim限制驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)50的實(shí)際速度，然后對(duì)伺服控制部200進(jìn)行指令。向指令移動(dòng)量調(diào)整偏差累積部130輸出這些消除的位置偏差(<1>+〈2>+〈3>)和速度差(Vcmd — V0)，作為剩余移動(dòng)量進(jìn)行累積。
[0035]圖4是表示指令移動(dòng)量調(diào)整部120所執(zhí)行的指令移動(dòng)量調(diào)整處理的第一例的流程圖。按照每個(gè)步驟說(shuō)明該流程圖。
[0036][步驟S4