切换基准轴来进行学习控制的伺服控制装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种切换基准轴来进行学习控制的伺服控制装置，是根据位置指令对伺服电动机进行驱动控制，并使与基准轴同步的多个同步轴协调动作来进行加工的机械的伺服控制装置，其特征在于，具有：位置检测部，其检测伺服电动机的位置和被驱动体的位置中的至少一方；位置偏差运算部，其运算位置指令与由位置检测部检测出的位置之间的偏差；基准轴位置取得部，其取得多个基准轴的位置；基准轴选择部，其根据被驱动体的加工状况，从所取得的多个基准轴的位置中选择一个基准轴的位置；以及学习控制部，其根据偏差和所选择的基准轴的位置来进行角度同步方式的学习控制。
【专利说明】
切换基准轴来进行学习控制的伺服控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及对在机床等机械中使用的伺服电动机进行控制的伺服控制装置，特别地涉及在多个同步轴相对于基准轴同步地进行加工的情况下，根据加工状况切换基准轴来进行学习控制的伺服控制装置。
【背景技术】
[0002]—般地，学习控制中有时间同步方式和角度同步方式。两者的主要差别点是，时间同步方式是以进行学习控制的周期(学习周期)为基准(时间基准)，与此相对，角度同步方式是以基准轴的角度为基准(位置基准)。
[0003]在时间同步方式的情况下，通过学习控制而得到的修正值是时间的函数，因此，当基准轴的速度发生动态变化时学习周期发生变化。结果，在前次尝试中得到的修正值与本次尝试的修正值不对应，得不到学习控制的效果。另一方面，在角度同步方式的情况下，由于以角度为基准，因此即使基准轴的速度发生动态变化，学习周期也不会变化，能够得到学习控制的效果。
[0004]因此，在存在角度的变动这样的应用程序中，角度同步方式是有利的。(例如，日本专利4043996号公报)。
[0005]图1A和图1B表示使用角度同步方式时的加工方法的一例。如图1A的立体图所示，工件1002以旋转轴1001为中心旋转，利用工具1004对工件的一部分1003进行加工。这里，将作为基准的伺服轴(图1A的旋转轴1001)称为“基准轴”。图1A中，相对于基准轴，多个伺服轴(也称为“同步轴”。具体地，图1A、图1B中的X轴和Y轴)同步地进行加工。图1B是平面图，当工件1002以旋转轴1001为中心在箭头的方向上进行旋转时，工件的一部分1003移动到1003'的位置，同时，工件1004移动到I OOf的位置。
[0006]例如，在对图2这样的偏心的圆筒状工件1002进行磨削的机械中，通过与使工件1002旋转的伺服电动机1005的旋转轴1001同步地，使载置在工作台1009上的砂轮等工具1004移动的摇动轴1006来进行加工。在针对该机械应用角度同步方式的学习控制的情况下，以旋转轴1001的旋转角度为基准，利用摇动轴1006进行学习控制。
[0007]近年来，为了提高机床的生产能力，采用了如下方法:如图3这样使用2个旋转轴，利用一个轴进行加工，在该期间利用另一个轴进行工件的装卸等准备。如图3所示，在加工工序中，在利用伺服电动机1005使工件1002以第I旋转轴1001-1为中心旋转的同时，使第I旋转轴1001-1和摇动轴1006同步，利用工作台1009上的工具1004进行加工。
[0008]另一方面，在准备工序中进行如下作业:将在工件1002之后加工的工件1002,安装到以第2旋转轴1001-2为中心进行旋转的伺服电动机1005'上。在准备工序中不使用工作台10Y上的工具10f。
[0009]在工件1002的加工结束后，为了进行工件1002'的加工，如箭头1008所示地切换准备工序和加工工序，在利用伺服电动机1005,使工件1002,以第2旋转轴1001-2为中心旋转的同时，使第2旋转轴1001-2和摇动轴1006同步，利用工具10f进行加工。此时，根据被加工物即工件1002是处于加工工序还是处于准备工序这样的加工状况，如箭头1007所示，需要移动对伺服电动机1005进行控制的伺服控制装置(未图示)。此时，基准轴从第I旋转轴1001-1切换为第2旋转轴1001-2。
【发明内容】
[0010]以往，在这样的机械中，由于需要根据被加工物的加工状况来切换基准轴，因此存在无法应用角度同步方式的学习控制的问题。
[0011]本发明的一个实施例的伺服控制装置，根据位置指令对伺服电动机进行驱动控制，使与基准轴同步的多个同步轴协调动作来进行加工的机械的伺服控制装置，该伺服控制装置中，具有:位置检测部，其检测伺服电动机的位置和被驱动体的位置中的至少一方；位置偏差运算部，其运算位置指令与由位置检测部检测出的位置之间的偏差;基准轴位置取得部，其取得多个基准轴的位置;基准轴选择部，其根据被驱动体的加工状况，从所取得的多个基准轴的位置中选择一个基准轴的位置;学习控制部，其根据偏差和所选择的基准轴的位置来进行角度同步方式的学习控制。
【附图说明】
[0012]本发明的目的、特征以及优点，通过与附图关联的以下实施方式的说明而变得明确。在该附图中，
[0013]图1A是表示使用现有的角度同步方式的加工方法的立体图，该现有的角度同步方式以伺服电动机的旋转轴为基准轴使工具同步地进行加工；
[0014]图1B是表示使用现有的角度同步方式的加工方法的平面图，该现有的角度同步方式以伺服电动机的旋转轴为基准轴使工具同步地进行加工；
[0015]图2是表示现有的对偏心的圆筒工件进行磨削时的加工方法的图；
[0016]图3是表示现有的切换加工工序和准备工序而进行加工的加工方法的图；
[0017]图4是表示本发明实施例1的伺服控制装置的结构的框图；
[0018]图5是表示本发明实施例1的伺服控制装置中的基准轴选择部的结构的框图；
[0019]图6是表示本发明实施例1的伺服控制装置中的角度同步方式的学习控制部的结构的框图；
[0020]图7是用于说明本发明实施例1的伺服控制装置的动作顺序的流程图；
[0021 ]图8是表示本发明实施例2的伺服控制装置的结构的框图；
[0022]图9是表示本发明实施例2的伺服控制装置中的学习控制器选择部的结构的框图；
[0023]图10是用于说明本发明实施例2的伺服控制装置的动作顺序的流程图。
【具体实施方式】
[0024]以下，参照【附图说明】本发明的伺服控制装置。
[0025][实施例1]
[0026]首先，说明本发明实施例1的伺服控制装置。图4示出了表示本发明实施例1的伺服控制装置的结构的框图。本发明实施例1的伺服控制装置101是根据位置指令对伺服电动机30进行驱动控制，使与基准轴同步的多个同步轴协调动作来进行加工的机械的伺服控制装置，该伺服控制装置的特征在于，具备:位置检测部2，其检测伺服电动机30的位置和被驱动体(未图示)的位置之中的至少一方;位置偏差运算部4，其运算位置指令与由位置检测部2检测出的位置之间的偏差;基准轴位置取得部6，其取得多个基准轴的位置;基准轴选择部8，其根据被驱动体的加工状况，从所取得的多个基准轴的位置中选择一个基准轴的位置；学习控制部10，其根据偏差和所选择的基准轴的位置来进行角度同步方式的学习控制。
[0027]接着，说明本发明实施例1的伺服控制装置的动作。首先，从数值控制装置等上位控制装置20向伺服控制装置101输入位置指令。位置检测部2被设置在伺服电动机30的近旁，检测伺服电动机30的位置。根据该伺服电动机30的位置，可知由伺服电动机30驱动的被驱动体的位置。
[0028]向位置偏差运算部4输入从上位控制装置20所输入的位置指令和从位置检测部2所反馈的检测位置，从位置指令减去检测位置来计算位置偏差。
[0029]将所计算出的位置偏差输入到位置控制部12，进而向学习控制部10输入。学习控制部10如后述这样，根据基准轴选择部8基于由基准轴位置取得部6取得的基准轴的位置而选择的基准轴来进行学习控制。本发明的伺服控制装置采用了角度同步方式，根据基准轴取得角度(位置)信息。基准轴将该基准轴的“位置指令值”或“位置反馈值”发送给同步轴，由此进行位置取得。这与学习控制的开始连动地进行。更详细地，在基准轴与同步轴位于相同DSP(数字信号处理器，对伺服轴进行控制的CPU)的情况下，可以直接进行位置的取得。可以对I个DSP分配多个轴，在跨越不同DSP的情况下，主要通过基于DSP间的通信的数据发送接收来取得位置。此外，还可以另外通过经由图4所示的上位控制装置20来进行位置数据的发送。
[0030]学习控制部10通过学习控制来计算修正量，并将计算出的修正量输出到位置控制部12。位置控制部12根据来自学习控制部10的修正量对位置偏差进行修正，将修正后的位置偏差乘以位置增益(posit1n gain)来求取速度指令。
[0031]速度控制部14根据所求出的速度指令和从速度检测器(未图示)反馈的速度的差即速度偏差来求取电流指令，该速度检测器检测伺服电动机30或被驱动体的速度。
[0032]电流控制部16根据所求出的电流指令和从设置于放大器18中的电流检测器(未图示)反馈的电流值来计算驱动电压。放大器18按照所计算出的驱动电压来驱动伺服电动机30 ο
[0033]图5表示本发明实施例1的伺服控制装置中的基准轴选择部8的结构。如图5所示，基准轴选择部8根据加工状况从多个基准轴(基准轴1、基准轴2、...、基准轴η)中选择一个基准轴。加工状况，由伺服控制装置101利用信号等直接取得或者从上位控制装置20取得，用于基准轴的切换的判断。具体地，由于在本实施例表示的情况中，加工状况与工件轴的切换相当，因此，为了取得加工状况，使用工件切换的信号。因此，通过由伺服控制装置101取得工件切换的信号，或者由图4所示的上位控制装置20取得工件切换的信号，能够取得加工状况。
[0034]图6表示本发明实施例1的伺服控制装置中的角度同步方式的学习控制部10的结构。首先，学习控制部10以预定的取样周期取得位置偏差。接着，利用时间-位置变换部21将该位置偏差从时间变换为角度，利用频带限制滤波器22进行滤波处理等，将其保存在延迟存储器23中。再次利用位置-时间变换部24将延迟存储器23中保存的修正从角度变换为时间，并经由动态特性补偿部25而输出。这里，频带限制滤波器22和延迟存储器23在角度区域中动作，其他模块在时间区域中动作。
[0035]接着，使用图7所示的流程图说明本发明实施例1的伺服控制装置的动作顺序。首先，在步骤SlOl中，根据指令和反馈来计算偏差。具体地，位置偏差运算部4(参照图4)根据从上位控制装置20所输入的位置指令和从位置检测部2所反馈的位置数据来计算位置偏差。
[0036]接着，在步骤S102中，取得多个基准轴的位置。接着，在步骤S103中，从机械和上位控制装置中的一方取得加工状况。具体地，伺服控制装置101可以从机械直接取得加工状况，或者也可以从上位控制装置20取得加工状况。
[0037]接着，在步骤S104中，根据加工状况从多个基准轴中选择一个基准轴。具体地，基准轴选择部8根据被驱动体的加工状况从所取得的多个基准轴的位置中选择一个基准轴的位置。
[0038]接着，在步骤S105中，根据偏差、基准轴的位置，使用学习控制部进行学习控制。具体地，学习控制部10根据偏差和所选择的基准轴的位置来进行角度同步方式的学习控制。
[0039]如以上说明的，根据本发明实施例1的伺服控制装置，能够根据加工状况来选择合适的基准轴，并能够进行与加工对应的有效果的学习控制。结果，能够实现高精度的加工。
[0040][实施例2]
[0041]接着，说明本发明实施例2的伺服控制装置。图8示出了表示本发明实施例2的伺服控制装置的结构的框图。本发明实施例2的伺服控制装置102与实施例1的伺服控制装置101的差别点是，学习控制部10包含与多个基准轴对应的多个学习控制器(10-1、10-2、...、10-n(参照图9))，还具备根据加工状况来选择多个学习控制器中的一个学习控制器的学习控制器选择部11，所选择的学习控制器根据偏差和所选择的基准轴的位置来进行角度同步方式的学习控制。实施例2的伺服控制装置102的其他结构与实施例1的伺服控制装置101中的结构相同，因此省略详细说明。
[0042]图9表示本发明实施例2的伺服控制装置中的学习控制器选择部11的结构。实施例2的伺服控制装置102特征在于:具备多个(例如η个)学习控制器(第I学习控制器10-1、第2学习控制器10-2、...、第η学习控制器10-n)，与从多个基准轴(第I基准轴、第2基准轴、…、第η基准轴)中选择一个基准轴的基准轴切换同步地也切换学习控制器。图9所示的例子表示学习控制器选择部11被划分为偏差输入侧的学习控制器选择部I Ia和修正输出侧的学习控制器选择部Ilb的结构。在选择了第I基准轴的情况下，切换偏差输入侧的学习控制器选择部Ila和修正输出侧的学习控制器选择部Ilb各自的开关，使得选择第I学习控制器10-1。以下同样地，在选择了第η基准轴的情况下，切换偏差输入侧的学习控制器选择部Ila和修正输出侧的学习控制器选择部Ilb各自的开关，使得选择第η学习控制器10-n。
[0043]接着，使用图10所示的流程图说明本发明实施例2的伺服控制装置的动作顺序。
[0044]首先，在步骤S201中，根据指令和反馈计算偏差。具体地，位置偏差运算部4(参照图8)根据从上位控制装置20所输入的位置指令和从位置检测部所反馈的位置数据来计算位置偏差。
[0045]接着，在步骤S202中，取得多个基准轴的位置。接着，在步骤S203中，从机械和上位控制装置中的一方取得加工状况。具体地，伺服控制装置102可以从机械直接取得加工状况，或者也可以从上位控制装置20取得加工状况。
[0046]接着，在步骤S204中，根据加工状况从多个基准轴中选择一个基准轴。具体地，基准轴选择部8根据被驱动体的加工状况从所取得的多个基准轴的位置中选择一个基准轴的位置。
[0047]接着，在步骤S205中，根据加工状况从多个学习控制器中选择一个学习控制器。具体地，学习控制器选择部11根据被加工物的加工状况来选择多个学习控制器(第I学习控制器10-1、第2学习控制器10-2、...、第η学习控制器10-n)中的一个学习控制器。
[0048]接着，在步骤S206中，根据偏差、基准轴的位置，使用学习控制器进行学习控制。具体地，学习控制器根据偏差和所选择的基准轴的位置来进行角度同步方式的学习控制。加工状况，由伺服控制装置102利用信号等直接取得，或者从上位控制装置20取得，并用于基准轴的切换的判断。
[0049]如以上说明的，根据本发明实施例2的伺服控制装置，通过与基准轴的切换同步地来切换学习控制器，能够保存与加工对应地生成的修正量。结果，能够缩短从学习开始直到修正生成的时间，结果能够提高生产能力。
[0050]根据本发明实施例的伺服控制装置，能够根据加工状况来选择合适的基准轴，并能够进行与加工对应的有效果的学习控制。结果，能够实现高精度的加工。
【主权项】
1.一种伺服控制装置，是根据位置指令对伺服电动机进行驱动控制，并使与基准轴同步的多个同步轴协调动作来进行加工的机械的伺服控制装置，其特征在于， 该伺服控制装置具有: 位置检测部，其检测所述伺服电动机的位置和被驱动体的位置中的至少一方； 位置偏差运算部，其运算所述位置指令与由所述位置检测部检测出的位置之间的偏差; 基准轴位置取得部，其取得多个基准轴的位置； 基准轴选择部，其根据被驱动体的加工状况，从所取得的所述多个基准轴的位置中选择一个基准轴的位置;以及 学习控制部，其根据所述偏差和所选择的基准轴的位置来进行角度同步方式的学习控制。2.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其特征在于， 所述学习控制部包含与多个基准轴对应的多个学习控制器， 所述伺服控制装置还具备:根据被驱动体的加工状况，选择所述多个学习控制器中的一个学习控制器的学习控制器选择部， 所选择的所述学习控制器根据所述偏差和所选择的所述基准轴的位置来进行角度同步方式的学习控制。3.根据权利要求1或2所述的伺服控制装置，其特征在于， 从机械和上位控制装置中的一方取得所述加工状况。
【文档编号】G05B19/414GK106054816SQ201610178977
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年3月25日 公开号201610178977.1, CN 106054816 A, CN 106054816A, CN 201610178977, CN-A-106054816, CN106054816 A, CN106054816A, CN201610178977, CN201610178977.1
【发明人】龟田幸季, 园田直人
【申请人】发那科株式会社