具有速度變動的抑制部的數(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的數(shù)值控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在通過伺服電動機驅(qū)動設(shè)備等的可動部等控制軸，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數(shù)器的影響而使伺服電動機緊急減速或緊急加速從而無法平穩(wěn)移動的情況。因此，作為解決該問題的手段之一，例如在日本特開2007-172394號公報中已知一種技術(shù)，把在從伺服電動機不流過電流的狀態(tài)(伺服關(guān)閉狀態(tài))切換為流過電流的狀態(tài)(伺服開通狀態(tài))的時刻所取得的實際速度所對應(yīng)的位置偏差量與該切換時刻的初始的移動指令輸出周期的向伺服電動機的指令移動量進行相加，由此能夠進行控制軸的平穩(wěn)移動。
[0003]但是，在上述技術(shù)中，以將從伺服關(guān)閉狀態(tài)切換為伺服開通狀態(tài)時的控制軸的實際速度設(shè)為初速度的方式，對伺服電動機輸出指令移動量。因此，當(dāng)在伺服開通狀態(tài)下通過位置環(huán)控制對驅(qū)動中的伺服電動機施加外力等任意的負荷，在位置偏差累積后突然解除負荷時，為了要消除該累積的位置偏差伺服電動機通過全扭矩緊急加速，結(jié)果無法消除速度不穩(wěn)定的問題。
[0004]例如，如圖7所示，在通過等速度Vcmd控制基于每個分配周期的指令移動量Pcmd的驅(qū)動軸的速度時，通常在位置偏差計數(shù)器中累積的位置偏差Err為恒定，但是如果施加負荷驅(qū)動軸的實際速度V0下降，則指示的移動量和實際的驅(qū)動軸的移動量之間的偏離〈1>、〈2>、<3>變大，因此位置偏差Err增加。之后，如果負荷突然消除，則一口氣消除位置偏差Err，因此在下一個分配周期[A]驅(qū)動軸的實際速度V0急劇變化，存在驅(qū)動軸的動作變得不穩(wěn)定的問題。

【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)對伺服電動機施加負荷在位置偏差累積后突然消除負荷時，能夠防止為了消除該累積的位置偏差伺服電動機通過全扭矩進行緊急加速的情況。
[0006]本發(fā)明的數(shù)值控制裝置根據(jù)基于在每個移動指令輸出周期由位置指令部輸出的指令移動量的指令位置和檢測出的實際位置，通過位置偏差計數(shù)器求出位置偏差，根據(jù)該求出的位置偏差進行位置環(huán)控制來對控制軸進行驅(qū)動控制。該數(shù)值控制裝置具有指令移動量調(diào)整部，其根據(jù)由上述位置指令部輸出的指令移動量、從上述位置偏差計數(shù)器取得的位置偏差以及上述控制軸的實際速度，計算調(diào)整指令移動量，將計算出的調(diào)整指令移動量輸出給上述位置偏差計數(shù)器。
[0007]可以使上述指令移動量調(diào)整部計算調(diào)整指令移動量，以使上述調(diào)整指令移動量不超過預(yù)定的最大指令移動量。這時，上述預(yù)定的最大指令移動量可以是被設(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指令的指令值。
[0008]可以使上述指令移動量調(diào)整部根據(jù)決定上述調(diào)整指令移動量的每個移動指令輸出周期的變化率的指令加速度來計算調(diào)整指令移動量。這時，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指令的指令值。
[0009]通過本發(fā)明，通過位置反饋控制對移動中的伺服電動機施加任意的負荷，在位置偏差累積后，突然消除該負荷時，伺服電動機能夠不進行緊急加速地恢復(fù)為目標(biāo)位置、目標(biāo)速度。由此，例如在通過伺服電動機驅(qū)動的輸送設(shè)備的操作部夾持工件等障礙物從而對伺服電動機施加了負荷的影響下動作速度下降后，去除了障礙物時，能夠防止設(shè)備突然高速地進行動作，并且能夠迅速地恢復(fù)到用于達到所指示的目標(biāo)位置、目標(biāo)速度的正常的控制狀態(tài)。
【附圖說明】
[0010]通過參照【附圖說明】以下的實施例，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是說明圖2的數(shù)值控制裝置的指令移動量調(diào)整部所執(zhí)行的指令移動量調(diào)整處理的第一例的驅(qū)動軸電動機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量調(diào)整部所執(zhí)行的指令移動量調(diào)整處理的第一例的流程圖。
[0015]圖5是說明圖2的數(shù)值控制裝置的指令移動量調(diào)整部所執(zhí)行的指令移動量調(diào)整處理的第二例的驅(qū)動軸電動機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量調(diào)整部所執(zhí)行的指令移動量調(diào)整處理的第二例的流程圖。
[0017]圖7是說明現(xiàn)有技術(shù)的伺服電動機速度控制的問題點的圖。
【具體實施方式】
[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中存儲臨時的計算數(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狀態(tài)的非易失性存儲器。該CM0S14中存儲經(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、用于自動運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，將其存儲在CMOS存儲器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在外部存儲部中。
[0023]可編程序機床控制器(PMC) 16通過內(nèi)置在數(shù)值控制裝置10中的時序程序經(jīng)由1/0單元17向機床側(cè)的輔助裝置(例如工具更換用機械手這樣的執(zhí)行器)輸出信號來對其進行控制。另外，接收在機床本體上配備的操作盤的各種開關(guān)等的信號，在進行必要的處理后轉(zhuǎn)交給處理器11。
[0024]顯示器/MDI單元70是具備顯示器和鍵盤等的手動數(shù)據(jù)輸入裝置，接口 18接收來自顯示器/MDI單元70的鍵盤的指令、數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)交給CPU11。接口 19與具備手動脈沖發(fā)生器等的操作盤71連接。
[0025]各軸的軸控制電路30、31接收來自CPU11的各軸的移動指令量，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，對驅(qū)動軸電動機50和從動軸51進行驅(qū)動。各軸具備內(nèi)置有位置/速度檢測器的伺服電動機，將來自該位置/速度檢測器的位置/速度反饋信號反饋給軸控制電路30、31，進行位置/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、指令移動量調(diào)整部120、指令移動量調(diào)整偏差累積部130，伺服控制部200具備位置偏差計數(shù)器210。
[0028]位置指令部110根據(jù)加工程序指令的移動指令、操作員指令的移動指令、從指令移動量調(diào)整偏差累積部130取得的剩余移動量，計算并輸出驅(qū)動軸電動機50應(yīng)該進行移動的指令移動量。
[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具有指令移動量調(diào)整部120。該指令移動量調(diào)整部120執(zhí)行后述的指令移動量調(diào)整處理，根據(jù)從位置指令部110輸出的指令移動量、從伺服控制部200的位置偏差計數(shù)器210取得的位置偏差、從驅(qū)動軸電動機50反饋的速度反饋的值，計算移動指令輸出周期的調(diào)整指令移動量，將計算出的調(diào)整指令移動量輸出到位置偏差計數(shù)器210和指令移動量調(diào)整偏差累積部130。
[0030]指令移動量調(diào)整偏差累積部130向剩余移動量累積從指令移動量調(diào)整部120取得的調(diào)整指令移動量，將該累積的值輸出給位置指令部110。
[0031]位置偏差計數(shù)器210從來自指令移動量調(diào)整部120的調(diào)整移動指令量減去來自驅(qū)動軸電動機50所具備的未圖示的位置/速度檢測器的位置反饋量來求出位置偏差。并且，在伺服控制部220，根據(jù)該位置偏差計數(shù)器210求出的位置偏差來控制驅(qū)動軸電動機50的速度。關(guān)于該伺服控制部200的基于位置偏差的驅(qū)動軸電動機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行的眾所周知的處理，所以省略這以上的說明。
[0032]首先，使用圖3和圖4說明圖2的指令移動量調(diào)整部120所執(zhí)行的指令移動量調(diào)整處理的第一例的概要。
[0033]圖3是說明圖2的驅(qū)動軸電動機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那樣的以超過驅(qū)動軸電動機50的極限速度Vlim的速度移動分配周期中的對驅(qū)動軸50指令的移動量的狀況下(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與通過外部負荷進行減速后的實際速度V0之間的差(Vcmd — VO)，如圖3所示，計算調(diào)整指令移動量Pout從而通過極限速度Vlim限制驅(qū)動軸電動機50的實際速度，然后對伺服控制部200進行指令。向指令移動量調(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)，作為剩余移動量進行累積。
[0035]圖4是表示指令移動量調(diào)整部120所執(zhí)行的指令移動量調(diào)整處理的第一例的流程圖。按照每個步驟說明該流程圖。
[0036][步驟S4