專(zhuān)利名稱(chēng)：控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制機(jī)器裝置(例如機(jī)床)中驅(qū)動(dòng)部分的位置和/或速度的控制器。
背景技術(shù)：
在機(jī)器裝置(例如機(jī)床)中，在進(jìn)行加工時(shí)，工具相對(duì)要加工的工件移動(dòng)。為了控制加工的位置和速度，從動(dòng)元件(工件，工作臺(tái)，以及工具等)由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，并且它們的位置和速度通常由位置、速度和電流反饋控制。
隨著從動(dòng)元件由用于位置和速度控制的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，機(jī)器隨著連續(xù)的使用逐漸變得更容易晃動(dòng)。根據(jù)單個(gè)差異，機(jī)器在強(qiáng)度上減小，從而位置和速度的操作精度降低了。在機(jī)床的情況中，加工精度降低了。然而，難以檢測(cè)這些長(zhǎng)期的變化。
傳統(tǒng)地，根據(jù)來(lái)自附加的位置和速度檢測(cè)器的信號(hào)，對(duì)馬達(dá)的電流指令、電流檢測(cè)器檢測(cè)的實(shí)際電流值等來(lái)檢測(cè)機(jī)器的故障或者異常。在機(jī)床的情況下，例如，諸如工具磨損或破損的異常的發(fā)生、從動(dòng)元件和其它物體的碰撞或干擾等，由通過(guò)區(qū)分驅(qū)動(dòng)工具和工件的馬達(dá)的電流電平來(lái)檢測(cè)。
此外，如果從動(dòng)元件的速度和加速度突然變化，在某些情況下可能引起從動(dòng)元件振動(dòng)。在處理這個(gè)的已知方法中，提供了檢測(cè)從動(dòng)元件加速度的加速度檢測(cè)器，從速度反饋控制輸出的電流指令中減去來(lái)自加速度檢測(cè)器的信號(hào)，并以得到的差異值當(dāng)作電流反饋控制的電流指令來(lái)限制振動(dòng)(參見(jiàn)JP6-91482A)。
檢測(cè)機(jī)器晃動(dòng)或者由機(jī)器的長(zhǎng)期使用之后引起的機(jī)器強(qiáng)度的降低是困難的。
由于觀測(cè)機(jī)器情況的位置的限制，根據(jù)位置、速度、以及電流檢測(cè)器檢測(cè)的信息可能無(wú)法檢測(cè)到機(jī)器的故障或者異常，或者在負(fù)載估計(jì)誤差的影響下錯(cuò)誤地檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠檢測(cè)由強(qiáng)度降低等(由于加工裝置老化引起)引起的加工裝置操作中維修的需求或者異常的控制器。
本發(fā)明的控制器反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的位置和/或速度。根據(jù)本發(fā)明的一種形式，控制器包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度的平均值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
根據(jù)本發(fā)明還有的另一種形式，控制器包括位置/速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的位置和/或速度；加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于位置/速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的從動(dòng)元件的位置或速度值，估算加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的加速度與所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
在上述配置中，可以使用位置指令或速度指令來(lái)代替位置/速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的位置或速度。
根據(jù)本發(fā)明還有的另一種形式，控制器包括速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的速度；加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度值，估算該從動(dòng)元件的其上安裝有該加速度檢測(cè)裝置的那個(gè)部分的速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的速度與所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
在上述配置中，可以使用速度指令代替速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度。
根據(jù)本發(fā)明還有的另一種形式，控制器包括位置檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的位置；加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度值，估算該從動(dòng)元件的其上安裝有該加速度檢測(cè)裝置的那個(gè)部分的位置；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的位置與所述位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的位置之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
在上述配置中，可以使用位置指令代替位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的位置。
根據(jù)本發(fā)明還有的另一種形式，控制器包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)支撐從動(dòng)元件的車(chē)床的加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
根據(jù)本發(fā)明還有的另一種形式，控制器包括多個(gè)加速度檢測(cè)裝置，用于單獨(dú)地檢測(cè)從動(dòng)元件的不同部分的加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度的兩個(gè)值之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
在上述任何配置中，當(dāng)判斷加工裝置異常的時(shí)候可以產(chǎn)生異常狀況或警告信息。進(jìn)一步地，當(dāng)判斷加工裝置異常的時(shí)候可以進(jìn)行減慢停止，緊急停止或后退操作。
由于基于附加在從動(dòng)元件等上的加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度值檢測(cè)從動(dòng)元件的振動(dòng)等，可以精確檢測(cè)異常。進(jìn)一步地，通過(guò)將加速度檢測(cè)裝置置于任何最佳位置，可以更精確地檢測(cè)必要位置的振動(dòng)等?；诩铀俣葯z測(cè)裝置檢測(cè)的加速度值，可以判斷機(jī)器執(zhí)行維護(hù)的時(shí)間，從而可以防止機(jī)器故障停機(jī)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制器的示意性框圖。
圖2為一流程圖，其說(shuō)明了單獨(dú)軸控制電路的各處理器根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行的處理。
圖3的流程圖說(shuō)明了單獨(dú)軸控制電路的各處理器根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行的處理。
圖4的流程圖說(shuō)明了單獨(dú)軸控制電路的各處理器根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行的處理。
圖5的流程圖說(shuō)明了單獨(dú)軸控制電路的各處理器根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行的處理。
圖6的流程圖說(shuō)明了單獨(dú)軸控制電路的各處理器根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行的處理。
圖7的流程圖說(shuō)明了單獨(dú)軸控制電路的各處理器根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行的處理。
圖8的流程圖說(shuō)明了單獨(dú)軸控制電路的各處理器根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行的處理。
圖9的流程圖說(shuō)明了單獨(dú)軸控制電路的各處理器根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行的處理。
具體實(shí)施例方式
下面描述的例子中本發(fā)明應(yīng)用于作為機(jī)床的控制器的數(shù)字控制器。
圖1的示意框圖說(shuō)明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。CPU 11為用于常規(guī)控制控制器10的處理器。CPU 11通過(guò)總線(xiàn)19讀取ROM 12中的系統(tǒng)程序并根據(jù)系統(tǒng)程序控制整個(gè)控制器。在RAM 13中存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)，以及操作者通過(guò)顯示/手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入單元20輸入的各種數(shù)據(jù)，該顯示/手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入單元20由顯示設(shè)備和手動(dòng)輸入裝置構(gòu)成。顯示設(shè)備由CRT或液晶形成，而手動(dòng)輸入裝置由鍵盤(pán)之類(lèi)構(gòu)成。CMOS存儲(chǔ)器14為非易失性存儲(chǔ)器，由電池(未顯示)支持，從而即使在控制器10關(guān)閉的時(shí)候也可以保持其存儲(chǔ)狀態(tài)。CMOS存儲(chǔ)器14存儲(chǔ)通過(guò)接口15讀取的機(jī)器程序，通過(guò)顯示/手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入單元20輸入的機(jī)器程序等。此外，ROM 12預(yù)先加載了各種系統(tǒng)程序。
接口15使得控制器10能夠連接到外部設(shè)備。PC(可編程控制器)16通過(guò)I/O單元17輸出用于控制的信號(hào)到機(jī)床(作為控制器10中順序程序的控制對(duì)象)的輔助設(shè)備(例如，工具變換器的制動(dòng)器等)。此外，PC 16接收來(lái)自控制面板(該控制面板附加在控制器10所要控制的機(jī)床的機(jī)體上)上各種開(kāi)關(guān)的信號(hào)，執(zhí)行必要的信號(hào)處理，并接著將信號(hào)發(fā)送給CPU 11。
用于單個(gè)軸的軸控制電路30到32接收軸移動(dòng)指令并輸出軸指令到伺服放大器40到42。在接收到這些指令時(shí)，伺服放大器40到42分別驅(qū)動(dòng)作為機(jī)床(控制對(duì)象)單獨(dú)軸從動(dòng)元件的伺服馬達(dá)50到52。單獨(dú)軸伺服馬達(dá)50到52包括位置/速度檢測(cè)器70到72。來(lái)自位置/速度檢測(cè)器70到72的位置/速度反饋信號(hào)分別反饋到軸控制電路30到32，軸控制電路30到32據(jù)此進(jìn)行位置/速度反饋控制。每個(gè)由處理器和存儲(chǔ)器(例如ROM，RAM等)形成的軸控制電路30到32執(zhí)行位置，速度和電流的反饋控制。具體而言，其控制單獨(dú)軸伺服馬達(dá)50到52的位置，速度以及電流和由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)元件(工件，工作臺(tái)，以及工具軸)60到62的位置和速度。位置/速度檢測(cè)器70到72可以提供在從動(dòng)元件60到62中來(lái)代替附加在伺服馬達(dá)上，從而它們可以直接檢測(cè)并反饋從動(dòng)元件的位置和速度。圖1未顯示用于驅(qū)動(dòng)主軸的控制系統(tǒng)。
上述配置與傳統(tǒng)數(shù)字控制器和由該數(shù)字控制器控制的機(jī)器的配置相同。本實(shí)施例與傳統(tǒng)數(shù)字控制器的不同之處在于單獨(dú)軸的從動(dòng)元件(工件，工作臺(tái)，以及工具軸)上提供了加速度檢測(cè)裝置80到82，由加速度檢測(cè)裝置80到82檢測(cè)的檢測(cè)加速度值分別反饋到軸控制電路30到32，并且根據(jù)以這種方式反饋的檢測(cè)的加速度值執(zhí)行異常檢測(cè)處理(后面會(huì)提到)。
圖2為一流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，控制電路30到32的各處理器在每個(gè)位置/速度控制周期要執(zhí)行的處理。
在第一實(shí)施例中，控制電路30到32判斷由其對(duì)應(yīng)的伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)元件是否受到會(huì)引起異常操作的振動(dòng)。在異常情況下，異常信號(hào)輸出到作為主機(jī)處理器的CPU 11。
控制電路30到32的每個(gè)處理器從執(zhí)行數(shù)字控制處理(例如移動(dòng)指令分配)的CPU 11讀取移動(dòng)指令值Pc，從位置/速度檢測(cè)器70到72讀取位置反饋信號(hào)Pf，并通過(guò)位置回路處理(位置反饋處理)(獲取速度指令Vc步驟a1，a2以及a3)。此外，每個(gè)處理器從位置/速度檢測(cè)器70到72中相關(guān)的那個(gè)中讀取速度反饋信號(hào)Vf，由速度回路處理(速度反饋處理)基于讀取的速度反饋值Vf和獲取的速度指令Vc獲取電流指令，并輸出電流指令到電流回路處理(步驟a4，a5以及a6)。獲取電流指令并將它們輸出到電流回路處理的處理與傳統(tǒng)軸控制電路的處理(位置/速度回路處理)相同。電流回路處理也和傳統(tǒng)的相同。
接著，在當(dāng)前實(shí)施例中，讀取從加速度檢測(cè)裝置80到82中相關(guān)的那個(gè)輸出的檢測(cè)加速度值αf(步驟a7)，并判斷所讀取檢測(cè)加速度值αf是否不小于預(yù)定閾值αs(步驟a8)。如果加速度值αf小于閾值αs，則終結(jié)該位置/速度控制周期所涉及的處理。然而，如果加速度值αf不小于閾值αs，則異常信號(hào)以及加速度值αf輸出到作為主機(jī)處理器的CPU 11，該CPU11執(zhí)行包括移動(dòng)指令分配的數(shù)字控制處理。從而，終結(jié)該位置/速度控制周期所涉及的處理(步驟a9)。
在接收到該異常信號(hào)時(shí)，CPU 11在顯示/手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入單元20的顯示設(shè)備上顯示警告信息，發(fā)出該異常信號(hào)的軸等。此外，CPU 11將機(jī)器置于減慢停止或緊急停止。此外，檢測(cè)到的加速度值αf以及機(jī)器異常信號(hào)發(fā)送到CPU11，并且也顯示加速度值αf。如果從動(dòng)元件受到由于長(zhǎng)期使用導(dǎo)致的機(jī)械力降低引起的振動(dòng)，檢測(cè)到的加速度值αf超過(guò)閾值αs。如果從動(dòng)元件與其它物體碰撞或者任何部件(例如機(jī)床)破損，檢測(cè)到的加速度值αf變大?；谠陲@示設(shè)備顯示的檢測(cè)加速度值，因此，判斷異常是否需要機(jī)器維護(hù)或者是由于工具或任何部件破損引起的。
圖3的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，控制電路30到32的各處理器在每個(gè)位置/速度控制周期要執(zhí)行的處理。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的差別僅在于獲取檢測(cè)的加速度值αf的平均值αa，并且基于平均值αa判斷異常。
執(zhí)行與圖2所示步驟a1到a7相同的步驟b1到b7。此后，檢測(cè)到的加速度值αf添加到累加器A，并且把計(jì)數(shù)器C加一(步驟b8和b9)。
接著，判斷計(jì)數(shù)器C的值是否不小于設(shè)定值Cs(步驟b10)。如果計(jì)數(shù)器值小于設(shè)定值Cs，則終結(jié)該位置/速度控制周期所涉及的處理。此后，對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行步驟b1到b10的處理。如果在步驟b10判斷計(jì)數(shù)器C的值達(dá)到了設(shè)定值Cs，則通過(guò)將累加器A的數(shù)值除以計(jì)數(shù)器C的值來(lái)獲取檢測(cè)加速度值αf的平均值αa(步驟b11)。接著，將累加器A和計(jì)數(shù)器C清零(步驟b12)，并判斷檢測(cè)的加速度值的平均值αa是否不小于預(yù)定閾值αs(步驟b13)。如果平均值αa小于閾值αs，則終結(jié)該周期所涉及的處理。另一方面，如果平均值αa不小于閾值αs，則將異常信號(hào)以及獲得的檢測(cè)的加速度值的平均值αa發(fā)送到CPU 11。
當(dāng)接收到異常信號(hào)時(shí)，在顯示設(shè)備顯示指示異常發(fā)生的信息等。此外，顯示發(fā)送的檢測(cè)加速度值平均值αa從而操作員獲知異常。此外，機(jī)器接受減慢停止或者緊急停止。
圖4的流程圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例，控制電路30到32的各處理器在每個(gè)位置/速度控制周期要執(zhí)行的處理。在該第三實(shí)施例中，由位置/速度檢測(cè)器70到72檢測(cè)并反饋的速度反饋值估算加速度，并且通過(guò)估算的加速度值和檢測(cè)的加速度值αf之間的差值檢測(cè)異常。
具體而言，加速度檢測(cè)裝置80到82檢測(cè)的加速度代表了加速度檢測(cè)裝置80到82安裝位置的加速度。由速度反饋值估算的加速度代表了速度檢測(cè)器位于的位置的加速度。如果速度檢測(cè)器附加在驅(qū)動(dòng)從動(dòng)元件的伺服馬達(dá)上，則代表了伺服馬達(dá)的加速度。另一方面，如果速度檢測(cè)器附加在從動(dòng)元件上，則代表了從動(dòng)元件的加速度。這樣，估算的加速度和檢測(cè)的加速度之間的差值表示了加速度根據(jù)從動(dòng)元件位置變化以及從動(dòng)元件發(fā)生了異常，例如振動(dòng)。在該實(shí)施例中，當(dāng)基于從動(dòng)元件位置的加速度之間的差值超過(guò)給定數(shù)值的時(shí)候檢測(cè)到異常。這樣，加速度檢測(cè)裝置80到82位于對(duì)于影響加工或操作的從動(dòng)元件的最佳選擇位置。
在圖4中，步驟c1到c7與第一實(shí)施例的步驟a1到a7以及第二實(shí)施例的步驟b1到b7相同。
在步驟c8，通過(guò)從步驟c4中獲取的速度反饋值Vf中減去存儲(chǔ)在寄存器中的前一周期的速度反饋值R(Vf)來(lái)獲取速度差值，并通過(guò)將該速度差值除以速度控制周期AT來(lái)獲取估算的加速度αc。接著，將所涉及周期檢測(cè)的速度反饋值Vf載入寄存器并作為前一周期的速度反饋值R(Vf)來(lái)存儲(chǔ)(步驟c9)。判斷由加速度檢測(cè)裝置80到82在步驟c7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值αf與估算的加速度αc之間的差值的絕對(duì)值是否不小于預(yù)定閾值αs(步驟c10)。如果絕對(duì)值小于閾值αs，則保持原樣終結(jié)所涉及周期的處理。如果絕對(duì)值不小于閾值αs，則向CPU 11輸出異常信號(hào)(步驟c11)。進(jìn)一步地，步驟c7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值αf以及檢測(cè)加速度值αf和估算的加速度值αc之間的差值也輸出到CPU 11。當(dāng)接收到異常信號(hào)，CPU 11使得顯示設(shè)備將檢測(cè)加速度值αf以及檢測(cè)加速度值αf和估算的加速度值αc之間的差值的絕對(duì)值等，與異常信息一起顯示，從而將它們通知給操作員。進(jìn)一步地，機(jī)器接受減慢停止或者緊急停止。
圖5的流程圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例，控制電路30到32的各處理器在每個(gè)位置/速度控制周期要執(zhí)行的處理。在該第四實(shí)施例中，基于由加速度檢測(cè)裝置80到82檢測(cè)的檢測(cè)加速度值αf估算速度，并且通過(guò)估算的速度和位置/速度檢測(cè)裝置70到72檢測(cè)的檢測(cè)速度判斷異常。在該實(shí)施例中，當(dāng)加速度檢測(cè)裝置80到82所位于的從動(dòng)元件的位置處的速度和速度檢測(cè)裝置所位于的位置處的速度之間的差值達(dá)到給定數(shù)值時(shí)，確定異常?；趶膭?dòng)元件的位置的速度差值表示在從動(dòng)元件中振動(dòng)等的發(fā)生，并且該現(xiàn)象被檢測(cè)為異常。同時(shí)，在該實(shí)施例中，加速度檢測(cè)裝置80到82位于對(duì)于影響加工或操作的從動(dòng)元件的最佳位置。
在圖5中，步驟d1到d7與第一實(shí)施例步驟a1到a7相同。在步驟d8的處理中，通過(guò)在用于累加檢測(cè)加速度的寄存器中累加步驟d7獲得的檢測(cè)加速度值αf來(lái)獲得估算的速度V(αf)。接著，判斷估算的速度V(αf)與在步驟d4獲得的、通過(guò)位置/速度檢測(cè)器70到72檢測(cè)的實(shí)際速度的速度反饋值之間的差值的絕對(duì)值是否不小于閾值Vs(步驟d9)。如果絕對(duì)值小于閾值Vs，則保持原樣終結(jié)所涉及周期的處理。如果絕對(duì)值不小于閾值Vs，則向CPU 11輸出異常信號(hào)。進(jìn)一步地，步驟d7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值αf也輸出到CPU 11(步驟d10)。當(dāng)接收到異常信號(hào)，CPU 11使得顯示設(shè)備將檢測(cè)加速度值αf等與異常信息一起顯示，從而將它們通知給操作員。進(jìn)一步地，機(jī)器接受減慢停止或者緊急停止。
圖6的流程圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例，控制電路30到32的各處理器在每個(gè)位置/速度控制周期要執(zhí)行的處理。在該第五實(shí)施例中，基于由加速度檢測(cè)裝置80到82檢測(cè)的檢測(cè)加速度值αf估算位置，并且通過(guò)估算的位置和位置檢測(cè)器檢測(cè)的檢測(cè)位置之間差值的絕對(duì)值判斷異常。同時(shí)，在該實(shí)施例中，加速度檢測(cè)裝置80到82位于對(duì)于影響加工或操作的從動(dòng)元件的最佳位置?；诩铀俣葯z測(cè)裝置獲取的加速度值的估算位置與位置檢測(cè)器獲取的位置之間的差值表示在從動(dòng)元件中例如振動(dòng)等的異常。這樣，通過(guò)該現(xiàn)象檢測(cè)到異常。
在圖6中，步驟e1到e3以及步驟e5到e8與第一實(shí)施例步驟a1到a3和步驟a4到a7相同。在該實(shí)施例中額外提供步驟e3，通過(guò)在寄存器R(Pf)累加位置反饋值Pf來(lái)獲取位置。
在步驟e9，通過(guò)在用于獲取估算速度的寄存器累加檢測(cè)加速度值αf來(lái)獲取估算速度V(αf)。進(jìn)一步地，通過(guò)在用于獲取估算位置的寄存器累加估算速度V(αf)來(lái)獲取估算位置P(αf)(步驟e10)。判斷估算位置P(αf)與步驟e3獲取的位置R(pf)之間的差值的絕對(duì)值是否不小于閾值Ps(步驟e11)。如果絕對(duì)值小于閾值Ps，則保持原樣終結(jié)當(dāng)前周期的處理。如果絕對(duì)值不小于閾值Ps，則向CPU 11輸出異常信號(hào)。進(jìn)一步地，步驟e8檢測(cè)的檢測(cè)加速度值αf等也輸出到CPU 11(步驟e12)。當(dāng)接收到異常信號(hào)，CPU 11使得顯示設(shè)備將檢測(cè)加速度值αf等與異常信息一起顯示，從而將它們通知給操作員。進(jìn)一步地，機(jī)器接受減慢停止或者緊急停止。
在上述第三到第五實(shí)施例(圖4到6)中，使用了速度反饋或位置反饋信息。然而，也可以使用速度指令或位置指令來(lái)代替位置或速度反饋。在圖4所示的第三實(shí)施例中，可以通過(guò)使用速度指令Vc代替速度反饋Vf來(lái)獲取估算加速度αc。此外在圖5所示的第四實(shí)施例中，可以通過(guò)使用速度指令Vc代替速度反饋Vf來(lái)執(zhí)行步驟d9的判斷。進(jìn)一步地，在圖6所示的第五實(shí)施例中，可以通過(guò)累加移動(dòng)指令值Pc獲得指令位置來(lái)代替通過(guò)累加位置反饋值獲得的位置R(Pf)。
在上述第一到第五實(shí)施例中，加速度檢測(cè)裝置80到82分別附加在由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)元件60到62上，并根據(jù)加速度檢測(cè)裝置80到82檢測(cè)的檢測(cè)加速度值等檢測(cè)機(jī)器異常。然而，在下面將描述的第六實(shí)施例中，通過(guò)附加在車(chē)床上的加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)機(jī)器異常，從動(dòng)元件安裝在該車(chē)床上并在其上移動(dòng)。
如果機(jī)器任何部分受到由于機(jī)器長(zhǎng)期使用導(dǎo)致的長(zhǎng)期變化而機(jī)械力降低，支撐從動(dòng)元件的車(chē)床有時(shí)會(huì)隨著從動(dòng)元件移動(dòng)而振動(dòng)。此外，如果從動(dòng)元件與其它物體碰撞或者干擾，其也會(huì)引起機(jī)器振動(dòng)。在第六實(shí)施例中，檢測(cè)這種振動(dòng)來(lái)檢測(cè)機(jī)器異常。
在第六實(shí)施例中，加速度檢測(cè)裝置(未顯示)附加在機(jī)器車(chē)床上，并且通過(guò)接口獲取它們的輸出到控制器10中。控制器10的CPU 11通過(guò)獲取的檢測(cè)加速度αf判斷機(jī)器異常。
圖7的流程圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第6實(shí)施例，CPU 11在每個(gè)指定周期要執(zhí)行的機(jī)器異常判斷處理。
CPU 11通過(guò)接口讀取從加速度檢測(cè)裝置輸出的檢測(cè)加速度αf(步驟f1)，并判斷檢測(cè)加速度值αf的絕對(duì)值是否不小于預(yù)定閾值αs(步驟f2)。如果絕對(duì)值小于閾值αs，則終結(jié)所涉及周期的處理。如果絕對(duì)值不小于閾值αs，則輸出異常信號(hào)，接著檢測(cè)加速度值αf與異常信息一起在顯示/手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入單元20的顯示設(shè)備上顯示。從而機(jī)器接受減慢停止或者緊急停止。這樣，通過(guò)加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)了機(jī)器機(jī)床振動(dòng)以及該振動(dòng)引起的加速度，并且當(dāng)加速度達(dá)到閾值αs或更大數(shù)值的時(shí)候檢測(cè)到機(jī)器異常。
圖8的流程圖說(shuō)明了本發(fā)明的第七實(shí)施例。在第該七實(shí)施例中，加速度檢測(cè)元件單獨(dú)附加在從動(dòng)元件的不同部分，從而檢測(cè)機(jī)器異常。如果從動(dòng)元件振動(dòng)，振動(dòng)產(chǎn)生的加速度根據(jù)從動(dòng)元件上的位置而不同。這樣，根據(jù)在從動(dòng)元件上不同位置的加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的單獨(dú)檢測(cè)加速度值，檢測(cè)從動(dòng)元件振動(dòng)來(lái)檢測(cè)機(jī)器異常。在該第七實(shí)施例中，兩個(gè)加速度檢測(cè)裝置單獨(dú)附加在從動(dòng)元件的相反端部分，通過(guò)來(lái)自?xún)蓚€(gè)加速度檢測(cè)裝置的檢測(cè)加速度值判斷機(jī)器異常。
圖8的流程圖說(shuō)明了用于單獨(dú)軸地驅(qū)動(dòng)從動(dòng)元件的伺服馬達(dá)的控制電路30到32的各處理器在每個(gè)位置/速度控制周期要執(zhí)行的處理。然而，在本實(shí)施例中，該處理由CPU 11作為控制器10的主處理器在每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行。在機(jī)床等中，固定工件的工作臺(tái)由X軸和Y軸伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。加速度檢測(cè)裝置附加在由用于X軸和Y軸的多個(gè)伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最終從動(dòng)元件上，而不是附加在由X軸和Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)元件上。這樣，可以檢測(cè)在其位置和速度最終要進(jìn)行控制的從動(dòng)元件上產(chǎn)生的振動(dòng)。為了達(dá)到這樣，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置這樣配置從而其輸出通過(guò)接口獲取進(jìn)入控制器10。
CPU 11讀取從兩個(gè)加速度檢測(cè)裝置發(fā)出的檢測(cè)加速度值αf1和αf2(步驟g1)，并判斷兩個(gè)檢測(cè)加速度值之間的差值的絕對(duì)值|αf1-αf2|是否不小于閾值δs(步驟g2)。如果絕對(duì)值小于閾值δs，則終結(jié)該處理。如果絕對(duì)值不小于閾值δs，則輸出異常信號(hào)，接著檢測(cè)加速度值αf1和αf2與異常信息一起在顯示/手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入單元20的顯示設(shè)備上顯示。進(jìn)一步地，機(jī)器接受減慢停止或者緊急停止。這樣，檢測(cè)了機(jī)器從動(dòng)元件振動(dòng)，從而檢測(cè)了機(jī)器異常。
在前面的實(shí)施例中，當(dāng)判斷機(jī)器異常的時(shí)候在顯示/手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入單元20的顯示設(shè)備上顯示警報(bào)信息等，作為操作員信息，從而機(jī)器接受減慢停止或者緊急停止。然而，可選擇的，當(dāng)檢測(cè)到異常的時(shí)候可以執(zhí)行回退操作。
圖9的流程圖顯示了當(dāng)執(zhí)行回退操作時(shí)控制器10的CPU 11對(duì)于每個(gè)指定周期要執(zhí)行的處理。首先，預(yù)先設(shè)定表示是否執(zhí)行回退操作的參數(shù)。
CPU 11判斷是否輸入了異常信號(hào)(第一到第五實(shí)施例的情況)或者檢測(cè)到了異常(第六到第七實(shí)施例的情況)(步驟h1)。如果沒(méi)有檢測(cè)到異常，則保持原樣終結(jié)所涉及周期的處理。另一方面，如果檢測(cè)到任何異常，則判斷是否設(shè)定了執(zhí)行回退操作(步驟h2)。如果設(shè)定了執(zhí)行回退操作，則執(zhí)行傳統(tǒng)警報(bào)顯示并執(zhí)行回退操作(步驟h3)。另一方面，如果未設(shè)定執(zhí)行回退操作，則顯示警報(bào)并且機(jī)器接受減慢停止或者緊急停止(步驟h4)。
權(quán)利要求
1.一種控制器，用于反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的位置和/或速度，其包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
2.一種控制器，用于反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的位置和/或速度，其包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度的平均值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
3.一種控制器，用于反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的位置和/或速度，其包括位置/速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的位置和/或速度；加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于位置/速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的從動(dòng)元件的位置或速度值，估算加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的加速度與所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
4.一種控制器，用于根據(jù)位置指令和/或速度指令反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的位置和/或速度，其包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于位置指令或速度指令的值估算加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的加速度與所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
5.一種控制器，用于反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的速度，其包括速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的速度；加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度值，估算該從動(dòng)元件的其上安裝有該加速度檢測(cè)裝置的那個(gè)部分的速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的速度與所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
6.一種控制器，用于根據(jù)速度指令反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的速度，其包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度值，估算該從動(dòng)元件的其上安裝有該加速度檢測(cè)裝置的那個(gè)部分的速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的速度與速度指令之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
7.一種控制器，用于反饋控制加工裝置從動(dòng)元件的位置，其包括位置檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的位置；加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度值，估算該從動(dòng)元件的其上安裝有該加速度檢測(cè)裝置的那個(gè)部分的位置；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的位置與所述位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的位置之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
8.一種控制器，用于根據(jù)位置指令反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的位置，其包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)從動(dòng)元件的加速度；估算裝置，基于加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度值，估算該從動(dòng)元件的其上安裝有該加速度檢測(cè)裝置的那個(gè)部分的位置；以及判斷裝置，當(dāng)所述估算裝置估算的位置與位置指令之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
9.一種控制器，用于反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的位置和/或速度，其包括加速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)支撐從動(dòng)元件的車(chē)床的加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
10.一種控制器，用于反饋控制加工裝置的從動(dòng)元件的位置和/或速度，其包括多個(gè)加速度檢測(cè)裝置，用于單獨(dú)地檢測(cè)從動(dòng)元件的不同部分的加速度；以及判斷裝置，當(dāng)所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度的兩個(gè)值之間的差值的絕對(duì)值不小于預(yù)定閾值的時(shí)候，判斷加工裝置異常。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10所述任一控制器，其中，當(dāng)判斷加工裝置異常的時(shí)候，發(fā)出異常狀況或警告信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到10所述任一控制器，其中，當(dāng)判斷加工裝置異常的時(shí)候進(jìn)行減慢停止，緊急停止或后退操作。
全文摘要
揭示了用于檢測(cè)機(jī)器由于長(zhǎng)期改變導(dǎo)致力量降低而引起的維護(hù)需求以及異常操作等。加速度檢測(cè)裝置附加在由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)元件上。用于反饋控制伺服馬達(dá)位置和速度的各軸控制電路的處理器對(duì)每個(gè)位置/速度控制周期執(zhí)行位置和速度反饋控制處理，從而獲取電流指令，并將指令輸出到電流回路處理。從加速度檢測(cè)裝置讀取檢測(cè)加速度值αf。當(dāng)檢測(cè)加速度值不小于閾值αs時(shí)，輸出異常信號(hào)，從而顯示警告并停止機(jī)器工作。由于直接通過(guò)加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)從動(dòng)元件加速度，可以安全地檢測(cè)機(jī)器異常，例如由于機(jī)器老化引起的常見(jiàn)振動(dòng)，從動(dòng)元件與其它物體的碰撞，或者元件的破損。
文檔編號(hào)B23Q15/00GK1781658SQ20051012337
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者巖下平輔, 置田肇, 河村宏之, 豬飼聰史 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社