CN103365242A - 控制驱动进给轴的伺服电动机的伺服电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

一种控制驱动进给轴的伺服电动机的伺服电动机控制装置。运算系数设定部，把反馈控制用运算系数设定为为切削进给动作而设定的第一反馈控制用运算系数值和比第一反馈控制用运算系数值小的快速进给动作用的第二反馈控制用运算系数值之间的值。运算系数变更部，在作为快速进给动作中的任意时刻的第一时刻预测在第一时刻后的第二时刻动作指令从快速进给动作指令向切削进给动作指令切换的情况下，经过第一时刻和第二时刻之间的第一期间或者在第一时刻后而且在第二时刻前的第三时刻和第二时刻之间的第二期间，把反馈控制用运算系数从第二反馈控制用运算系数值连续变更为第一反馈控制用运算系数值。

Description

控制驱动进给轴的伺服电动机的伺服电动机控制装置

技术领域

本发明涉及对驱动机床的进给轴的伺服电动机进行反馈控制的伺服电动机控制装置。

背景技术

在通过伺服电动机驱动的机床的进给轴的动作中，有在机床对于被加工对象的加工程序的动作指令是切削进给动作指令时一边进行被加工对象的切削一边使机床的进给轴移动的切削进给动作、和在机床对于被加工对象的加工程序的动作指令是快速进给动作指令时不进行被加工对象的切削地使机床的进给轴移动的快速进给动作。关于切削进给动作，与迅速地移动到目的位置相比准确的切削优先，与此相对，快速进给动作要求迅速移动到目的位置，所以切削进给动作中的进给轴的进给速度以及加速度比快速进给动作中的进给速度以及加速度设定得低。

在对驱动机床的进给轴的伺服电动机进行反馈控制的伺服电动机控制装置中，为抑制伺服电动机的振动，作为用于制作针对伺服电动机的速度指令以及转矩指令的位置控制增益、比例增益、积分增益等的运算系数，使用快速进给动作用的运算系数值和比快速进给动作用的运算系数值高的切削动作用的运算系数值的伺服电动机控制装置，例如在日本特开2000－277994号公报（JP2000－277994A）以及日本特开2003－216243号公报（JP2003－216243A）中被提出。在这种情况下，伺服电动机控制装置，在使进给轴的动作从快速进给动作向切削进给动作切换或者从切削进给动作向快速进给动作切换时，暂时停止伺服电动机，使运算系数从快速进给动作用的运算系数值向切削进给动作用的运算系数值或者从切削进给动作用的运算系数值向快速进给动作用的运算系数值不连续地变更。

在这样不连续地变更运算系数的伺服电动机控制装置中，在为缩短加工时间而不停止伺服电动机地不连续地变更运算系数的情况下，因为速度指令不连续所以转矩指令不连续，有伺服电动机的震动增大这样不合适的情况。

另一方面，在进行反馈控制的控制装置中，在两种模式之间连续变更运算系数的控制装置，例如在日本特开2000－39061号公报（JP2000－39061A）、日本特开2001－290501号公报（JP2001－290501A）、日本特开2009－303423号公报（JP2009－303423A）以及日本特许第4441493号公报（JP4441493B）中被提出。在把这样的控制装置应用于伺服电动机控制装置，使进给轴的动作从快速进给动作向切削进给动作切换或者从切削进给动作向快速进给动作切换的情况下，即使不停止伺服电动机，运算系数也连续地变化。由此，因为速度指令连续变化所以转矩指令不会不连续，能够避免伺服电动机的震动增大。

在两种模式之间连续变更运算系数的控制装置中，使进给轴的动作从快速进给动作向切削进给动作切换的情况下，在从快速进给动作向切削进给动作切换时开始运算系数的变更，在从切削进给动作开始起经过预定的时间时运算系数到达切削进给动作用的运算系数值。因此，从切削进给动作开始起到运算系数到达切削进给动作用的运算系数值之间，因为运算系数比切削进给动作用的运算系数值低，所以转矩指令的值变低，有时伺服电动机的转矩不充分。因此，有时在机床的进给轴从快速进给动作刚切换到切削进给动作之后加工精度恶化。

发明内容

作为本发明的一种方式，提供一种伺服电动机控制装置，其能够缩短机床对被加工对象的加工时间，而且在机床的进给轴刚从快速进给动作切换到切削进给动作之后加工精度不恶化。

根据本发明的一种方式，伺服电动机控制装置，为了在机床的被加工对象的加工程序的动作指令是切削进给动作指令时进行一边进行被加工对象的切削一边使机床的进给轴移动的切削进给动作、以及在机床的被加工对象的加工程序的动作指令是快速进给动作指令时进行不对被加工对象进行切削而使机床的进给轴移动的快速进给动作，而对驱动机床的进给轴的伺服电动机进行反馈控制，其中，具有：运算系数设定部，用于把反馈控制用运算系数设定为为切削进给动作而设定的第一反馈控制用运算系数值和比第一反馈控制用运算系数值小的快速进给动作用的第二反馈控制用运算系数值之间的值；运算系数变更部，用于在作为快速进给动作中的任意时刻的第一时刻预测在第一时刻后的第二时刻动作指令从快速进给动作指令切换为切削进给动作指令的情况下，经过第一时刻和第二时刻之间的第一期间或者在第一时刻后而且在第二时刻前的第三时刻和第二时刻之间的第二期间，把反馈控制用运算系数从第二反馈控制用运算系数值连续变更为第一反馈控制用运算系数值；和转矩指令生成部，用于根据针对伺服电动机的位置指令和速度指令中的至少一方、伺服电动机的位置偏差和速度偏差中的至少一方以及反馈控制用运算系数生成针对伺服电动机的转矩指令。

合适的是，运算系数变更部，根据从预先从加工程序读入第二时刻的动作指令的外部控制装置供给的关于第二时刻的动作指令的动作指令信息，预测是否在第二时刻动作指令从快速进给动作指令切换到切削进给动作指令。

合适的是，伺服电动机控制装置还具有动作指令信息制作部，用于预先从加工程序读入第二时刻的动作指令，制作关于第二时刻的动作指令的动作指令信息，提供给运算系数变更部，运算系数变更部，根据动作指令信息预测是否在第二时刻动作指令从快速进给动作指令切换到切削进给动作指令。

合适的是，运算系数变更部还具有动作指令信息制作部，用于预先从加工程序读入第二时刻的动作指令，制作关于第二时刻的动作指令的动作指令信息，运算系数变更部根据动作指令信息预测是否在第二时刻动作指令从快速进给动作指令切换到切削进给动作指令。

合适的是，运算系数变更部，线性地进行反馈控制用运算系数的从第二反馈控制用运算系数值向第一反馈控制用运算系数值的变更。

合适的是，运算系数变更部，在预测动作指令从切削进给动作指令切换到快速进给动作指令的情况下，经过动作指令从切削进给动作指令切换到快速进给动作指令的第四时刻和在第四时刻后的作为遵照该快速进给动作指令的快速进给动作中的任意时刻的第五时刻之间的第三期间，把反馈控制用运算系数从第一反馈控制用运算系数值连续变更为第二反馈控制用运算系数值。

合适的是，运算系数变更部，线性地进行反馈控制用运算系数的从第一反馈控制用运算系数值向第二反馈控制用运算系数值的变更。

本发明的另一种伺服电动机控制装置，为了在机床的被加工对象的加工程序的动作指令是切削进给动作指令时进行一边进行被加工对象的切削一边使机床的进给轴移动的切削进给动作、以及在机床的被加工对象的加工程序的动作指令是快速进给动作指令时进行不对被加工对象进行切削而使机床的进给轴移动的快速进给动作，而对驱动机床的进给轴的伺服电动机进行前馈控制以及反馈控制，其中具有：运算系数设定部，用于把前馈控制用运算系数设定为为切削进给动作而设定的第一前馈控制用运算系数值和比第一前馈控制用运算系数值小的快速进给动作用的第二前馈控制用运算系数值之间的值；运算系数变更部，用于在作为快速进给动作中的任意时刻的第一时刻预测在上述第一时刻后的第二时刻动作指令从快速进给动作指令向切削进给动作指令切换的情况下，经过第一时刻和上述第二时刻之间的第一期间或者在第一时刻后而且在第二时刻前的第三时刻和第二时刻之间的第二期间，把前馈控制用运算系数从第二前馈控制用运算系数值连续变更为第一前馈控制用运算系数值；和转矩指令生成部，用于根据针对伺服电动机的位置指令和速度指令中的至少一方以及前馈控制用运算系数生成针对伺服电动机的转矩指令。

根据本发明的一种方式，能够缩短机床对被加工对象的加工时间，而且在机床的进给轴从快速进给动作刚切换到切削进给动作之后加工精度不恶化。

附图说明

从以下关联附图对于实施方式的说明可以更加明了本发明的目的、特征以及优点。附图中：

图1是具有本发明的第一实施方式的伺服电动机驱动控制装置的系统的框图。

图2是详细表示图1的运算系数设定部的框图。

图3是图1的动作指令信息制作部的运算系数变更信号的制作处理的流程图。

图4是图1的运算系数变更部的运算系数变更处理的流程图。

图5是用于说明图1的伺服电动机驱动控制装置的动作的图表。

图6是具有本发明的第二实施方式的伺服电动机驱动控制装置的系统的框图。

图7是图6的运算系数变更部以及动作指令信息制作部的运算系数变更信号的制作处理以及运算系数变更处理的流程图。

图8是具有本发明的第三实施方式的伺服电动机驱动控制装置的系统的框图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的伺服电动机驱动控制装置的实施方式。此外，附图中，给同一结构要素附以同一符号。

参照附图，图1是具有本发明的第一实施方式的伺服电动机驱动控制装置的系统的框图。图1表示的系统具有三相交流电源1、变换器2、滤波电容器3、逆变器4、伺服电动机5、位置检测部6、速度检测部7、伺服电动机控制装置8、电压指令生成部9、PWM信号生成部10、和作为外部控制装置的上位控制装置11。

三相交流电源1通过商用交流电源构成。变换器2例如通过多个（在三相交流的情况下为6个）整流二极管以及和这些整流二极管的各个反并联连接的三极管构成，把从三相交流电源1供给的交流电力变换为直流电力。滤波电容器3为了滤波通过变换器2的整流二极管整流后的电压而与变换器2并联连接。逆变器4与滤波电容器3并联连接，例如通过多个（在三相交流的情况下为6个）整流二极管以及和这些整流二极管的各个反并联连接的三极管构成，通过根据后面要说明的PWM信号进行晶体管的导通关断动作，把通过变换器2变换后的直流电力变换为交流电力。

伺服电动机5为了在机床的被加工对象的加工程序（例如NC程序）12的动作指令是切削进给动作指令时进行一边进行被加工对象的切削一边使机床的进给轴移动的切削进给动作、以及在机床的被加工对象的加工程序12的动作指令是快速进给动作指令时进行不对被加工对象进行切削而使机床的进给轴移动的快速进给动作而驱动机床的进给轴。此外，作为伺服电动机5，使用在转子和定子中的某一方上设置永久磁铁的旋转型伺服电动机、在定子和滑块中的某一方上设置永久磁铁的线性伺服电动机、在定子和振子中的某一方上设置永久磁铁的振动型伺服电动机等。此外，在图1中表示出一个伺服电动机5，但是也可以使伺服电动机5的个数为两个以上，驱动使机床的工作台或者刀具移动的互相正交的至少两个进给轴。

位置检测部6通过编码器、霍尔元件、分相器等构成，检测伺服电动机5即进给轴的位置，把进给轴的位置信息向速度检测部7以及伺服电动机控制装置8输出。速度检测部7，被输入进给轴的位置信息，通过以时间对进给轴的位置进行微分检测进给轴的进给速度，向伺服电动机控制装置8输出进给轴的速度信息。

伺服电动机控制装置8，对伺服电动机进行前馈控制和反馈控制两者。为此，伺服电动机控制装置8具有转矩指令生成部101、微分器102、103、运算系数变更部104、积分器105、和运算系数设定部106。

转矩指令生成部101，根据进给轴的位置指令和速度指令的两方、伺服电动机的位置偏差和速度偏差的两方以及后面要说明的前馈控制用运算系数和反馈控制用运算系数两方，生成针对伺服电动机5的后面要说明的转矩指令。为此，转矩指令生成部101具有位置控制部111和速度控制部112。

位置控制部111使用进给轴的位置指令以及位置信息控制进给轴的位置。为此，位置控制部111具有减法器111a和加法器111b。减法器111a具有从上位控制装置11输入进给轴的位置指令的＋输入端子、从位置检测部6输入进给轴的位置信息的－输入端子、向运算系数设定部106输出进给轴的位置指令值和进给轴的位置的值的位置偏差的输出端子。加法器111b具有输入来自运算系数设定部106的信号的第一＋输入端子以及第二＋输入端子、根据输入的信号生成进给轴的速度指令，向速度控制部112输出的输出端子。

速度控制部112使用进给轴的速度指令以及速度信息控制进给轴的速度。因此，速度控制部112具有减法器112a和加法器112b、112c。减法器112a具有从加法器111b的输出端子输入进给轴的速度指令的＋输入端子、从速度检测部7输入进给轴的速度信息的－输入端子、和向运算系数设定部106输出进给轴的速度指令值和进给轴的速度的值的速度偏差的输出端子。加法器112b具有输入来自运算系数设定部106的信号的第一＋输入端子以及第二＋输入端子、和向加法器112c输出这信信号的和的输出端子。加法器112c具有输入来自加法器112b的输出端子的信号的第一＋输入端子、输入来自运算系数设定部106的信号的第二＋输入端子、和根据输入的信号生成转矩指令后向电压指令生成部9输出的输出端子。

微分器102从上位控制装置11输入进给轴的位置指令，以时间对进给轴的位置指令的值进行1阶微分，向微分器103以及运算系数设定部106输入对进给轴的位置指令的值进行1阶微分的结果（1阶微分位置指令值）。微分器103从微分器102输入1阶微分位置指令值，向运算系数设定部106输入对进给轴的位置指令的值进行2阶微分的结果（2阶微分位置指令值）。

运算系数变更部104，如后面要说明的那样，在为切削进给动作而设定的第一前馈控制用运算系数值和比第一前馈控制用运算系数值小的快速进给动作用的第二前馈控制用运算系数值之间连续变更前馈控制用运算系数，在为切削进给动作而设定的第一反馈控制用运算系数值和比第一反馈控制用运算系数值小的快速进给动作用的第二反馈控制用运算系数值之间连续变更反馈控制用运算系数。积分器105对从加法器112a供给的速度偏差的值进行1阶积分，向运算系数设定部106输出对速度偏差进行1阶积分的结果（1阶积分速度偏差）。

运算系数设定部106，在为切削进给动作而设定的第一前馈控制用运算系数值和比第一前馈控制用运算系数值小的快速进给动作用的第二前馈控制用运算系数值之间设定前馈控制用运算系数，在为切削进给动作而设定的第一反馈控制用运算系数值和比第一反馈控制用运算系数值小的快速进给动作用的第二反馈控制用运算系数值之间设定反馈控制用运算系数。因此，运算系数设定部106，如图2所示，具有位置前馈系数设定部106a、速度前馈系数设定部106b、位置控制增益设定部106c、比例增益设定部106d、和积分增益设定部106e。

位置前馈系数设定部106a，把作为前馈控制用运算系数的位置前馈系数设定为为了切削进给动作而设定的第一位置前馈系数值和比第一位置前馈系数值小的快速进给动作用的第二位置前馈系数值之间的值。为设定位置前馈系数，运算系数变更部104在第一位置前馈系数值和第二位置前馈系数值之间连续变更位置前馈系数。另外，位置前馈系数设定部106a，从微分器102输入1阶微分位置指令值，向加法器111b的第一＋输入端子输入设定的位置前馈系数和1阶微分位置指令值的积。

速度前馈系数设定部106b，把作为前馈控制用运算系数的速度前馈系数设定为为切削进给动作而设定的第一速度前馈系数值和比第一速度前馈系数值小的快速进给动作用的第二速度前馈系数值之间的值。为设定速度前馈系数，运算系数变更部104在第一速度前馈系数值和第二速度前馈系数值之间连续变更速度前馈系数。另外，速度前馈系数设定部106b，从微分器103输入2阶微分位置指令值，向加法器112b的第一＋输入端子输入设定的速度前馈系数和2阶微分位置指令值的积。

位置控制增益设定部106c，把作为反馈控制用运算系数的位置控制增益设定为为切削进给动作而设定的第一位置控制增益值和比第一位置控制增益值小的快速进给动作用的第二位置控制增益值之间的值。为设定位置控制增益，运算系数变更部104在第一位置控制增益值和第二位置控制增益值之间连续变更位置控制增益。另外，位置控制增益设定部106c，从减法器111a输入位置偏差，向加法器111b的第二＋输入端子输入设定的位置控制增益和位置偏差的积。

比例增益设定部106d，把作为反馈控制用运算系数的比例增益设定为为切削进给动作而设定的第一比例增益值和比第一比例增益值小的快速进给动作用的第二比例增益值之间的值。为设定比例增益，运算系数变更部104在第一比例增益值和第二比例增益值之间连续变更比例增益。另外，比例增益设定部106d，从减法器112a输入速度偏差，向加法器112b的第二＋输入端子输入设定的比例增益和速度偏差的积。

积分增益设定部106e，把作为反馈控制用运算系数的积分增益设定为为切削进给动作而设定的第一积分增益值和比第一积分增益值小的快速进给动作用的第二积分增益值之间的值。为设定积分增益，运算系数变更部104在第一积分增益值和第二积分增益值之间连续变更积分增益。另外，积分增益设定部106e，从积分器105输入1阶积分速度偏差，向加法器112c的第二＋输入端子输入设定的积分增益和1阶积分速度偏差的积。

此外，在以下的说明中，运算系数意味位置前馈系数、速度前馈系数、位置控制增益、比例增益以及积分增益的全部，第一运算系数值意味第一位置前馈系数值、第一速度前馈系数值、第一位置控制增益值、第一比例增益值以及第一积分增益值的全部，第二运算系数值意味第二位置前馈系数值、第二速度前馈系数值、第二位置控制增益值、第二比例增益值以及第二积分增益值的全部。

电压指令生成部9把转矩指令变换为电流指令，根据电流指令的值和伺服电动机5的电流值的电流偏差生成电压指令。PWM信号生成部10把电压指令变换为PWM信号，向逆变器4输出PWM信号。

在本实施方式中，速度检测部7、伺服电动机控制装置8、电压指令生成部9以及PWM信号生成部10，通过具有输入输出端口、串行通信电路、A/D变换器、计数器等的处理器实现，遵照在未图示的存储器中存储的处理程序执行要在后面说明的处理。

上位控制装置11通过CNC（数值控制装置）等构成，解析加工程序12，向伺服电动机控制装置8输出要在后面说明的模式切换信号以及位置指令。因此，上位控制装置11具有动作指令信息制作部11a以及位置指令制作部11b。

动作指令信息制作部11a，在进给轴的当前的动作是快速进给动作中的情况下，预先读入加工程序12的从当前起经过预定的期间后的动作指令，在进给轴的当前的动作是切削进给动作中的情况下，解析加工程序的当前的动作指令。然后，动作指令信息制作部11a，根据预先读入的或者解析的动作指令，向运算系数变更部104输出高或低的运算系数变更信号。因此，运算系数变更部104在运算系数变更信号从低切换到高的时刻把运算系数从第二运算系数值连续变更为第一运算系数值，在运算系数变更信号从高切换到低的时刻把运算系数从第一运算系数值连续变更为第二运算系数值。这样通过向运算系数变更部104输入高或低的运算系数变更信号，向运算系数变更部104提供关于加工程序12的当前或者从当前起经过预定的期间后的动作指令的动作指令信息。

此外，上述“预定的期间”，例如取从机床允许在伺服电动机5中产生的震动那样设定的第一运算系数值变更到第二运算系数值的期间中的最短期间。

动作指令信息制作部11b，从加工程序12解析当前的位置指令，向加法器111a的＋输入端子输入位置指令。

图3是图1的动作指令信息制作部的运算系数变更信号的制作处理的流程图。该流程图，在机床对被加工对象的加工处理中执行，通过在上位控制装置11中执行的处理程序来控制。

首先，动作指令信息制作部11a，根据上次解析的加工程序12的上次的动作指令即进行快速进给动作和切削进给动作的某一个动作的指令，判断进给轴是否在快速进给动作中（步骤S1）。

在进给轴在快速进给动作中的情况下，为了判断进给轴的动作在经过预定期间后是否从快速进给动作向切削进给动作切换，动作指令信息制作部11a，预先读入加工程序12的从当前起经过预定的期间后的动作指令（步骤S2）。与此相反，在进给轴不在快速进给动作中，即进给轴在切削进给动作中的情况下，为判断进给轴的动作是否立即从切削进给动作向快速进给动作切换，动作指令信息制作部11a解析加工程序12的当前的动作指令（步骤S3）。

在步骤S2或者S3之后，动作指令信息制作部11a判断预先读入的或者解析的动作指令是否是快速进给动作指令（步骤S4）。在预先读入或者解析的动作指令是快速进给动作指令的情况下，动作指令信息制作部11a向运算系数变更部104发送低的运算系数变更信号（步骤S5），结束处理流程。与此相反，在预先读入或者解析的动作指令不是快速进给动作指令，即预先读入或者解析的动作指令是切削进给动作指令的情况下，动作指令信息制作部11a向运算系数变更部104发送高的运算系数变更信号（步骤S6），结束处理流程。

此外，当前的动作指令，例如通过从上位控制装置11向伺服电动机控制装置8供给带有标志的信号，从上位控制装置11供给伺服电动机控制装置8，与当前的动作指令相关的信息，被存储在在伺服电动机控制装置8中内置的存储器（未图示）中。伺服电动机控制装置8，通过读出在存储器内存储的与当前的动作指令相关的信息，能够判断进给轴的动作状态。

图4是图1的运算系数变更部的运算系数变更处理的流程图。该流程图在机床对被加工对象的加工处理中在运算系数变更部104每次接收运算系数变更信号时执行，通过在伺服电动机控制装置8中执行的处理程序控制。

首先，运算系数变更部104判断此次接收的运算系数变更信号是否是低信号（步骤S11）。在此次接收的运算系数变更信号是低信号的情况下，运算系数变更部104判断上次接收的运算系数变更信号是否是低信号（步骤S12）。在上次接收的运算系数变更信号是低信号的情况下，运算系数变更部104使在伺服电动机控制装置8中内置的计数器的计数器值增加1（步骤S13）。与此相反，在上次接收的运算系数变更信号不是低信号，即上次接收的运算系数变更信号是高信号的情况下，运算系数变更部104使该计数器的计数器值清零（步骤S14）。

在步骤S13或者步骤S14后，运算系数变更部104判断在伺服电动机控制装置8中内置的计数器的计数器值是否小于1（步骤S15）。在计数器值不小于1的情况下，运算系数变更部104判断为进给轴继续快速进给动作，使运算系数维持第二运算系数值原样不变（步骤S16），结束处理流程。与此相反，在计数器值小于1的情况下，运算系数变更部104预测进给轴的动作在经过预定的期间后要从快速进给动作向切削进给动作切换，使运算系数从第二运算系数值连续变更为第一运算系数值（步骤S17），结束处理流程。

另一方面，在步骤S11中判断为此次接收的运算系数变更信号是低信号的情况下，运算系数变更部104判断上次接收的运算系数变更信号是否是低信号（步骤S18）。在上次接收的运算系数变更信号是低信号的情况下，运算系数变更部104把在伺服电动机控制装置8中内置的计数器的计数器值清零（步骤S19）。与此相反，在上次接收的运算系数变更信号不是低信号，即上次接收的运算系数变更信号是高信号的情况下，运算系数变更部104使该计数器的计数器值增加1（步骤S20）。

在使计数器值增加1或者使计数器值清零后，运算系数变更部104判断在伺服电动机控制装置8中内置的计数器的计数器值是否小于1（步骤S21）。在计数器值不小于1的情况下，运算系数变更部104判断为进给轴继续切削进给动作，使运算系数维持第二运算系数值原样不变（步骤S22），结束处理流程。与此相反，在计数器值小于1的情况下，运算系数变更部104预测进给轴的动作立即要从切削进给动作向快速进给动作切换，使运算系数从第一运算系数值连续变更为第二运算系数值（步骤S23），结束处理流程。

图5是用于说明图1的伺服电动机驱动控制装置的动作的图表。在图5中，从上顺次表示表示运算系数变更信号的时间变化的图表、表示运算系数的时间变化的图表、表示速度指令的时间变化的图表以及转矩指令的时间变化的图表。

在图5中，运算系数变更部104，在作为快速进给动作中的任意时刻的第一时刻的时刻t1，根据通过上位控制装置11预先读入的作为在时刻t1后的第二时刻的时刻t2的动作命令，预测在时刻t2加工程序12的动作指令从快速进给动作指令向切削进给动作指令切换。其后，运算系数变更部104，经过时刻t1和时刻t2之间的期间（第一期间）把运算系数从第二运算系数值连续变更为第一运算系数值。此外，也可以在作为时刻t1后而且时刻t2前的第三时刻的时刻t3和时刻t2之间的期间（第二期间）进行运算系数的从第二运算系数值向第一运算系数值的连续的变更。另外，在图5中，从第二运算系数值向第一运算系数值的连续的变更，线性地即把第一期间或者第二期间作为时间常数的直线插补进行，但是连续的变更不必要是线性的变更，也可以把连续的变更设为例如指数函数的变更。

这样，通过经过第一期间或者第二期间把运算系数从第二运算系数值连续变更为第一运算系数值，在作为切削进给动作开始时的时刻t2把运算系数设定为切削进给动作用的第一运算系数值，所以在机床的进给轴刚从快速进给动作切换为切削进给动作之后加工精度不恶化。另外，通过把运算系数经过第一期间或者第二期间从第二运算系数值连续变更为第一运算系数值，因为伺服电动机5的速度指令即使不为零转矩指令也不会不连续，所以不发生伺服电动机5的震动。因此，在机床对被加工对象的加工中不需要使伺服电动机5停止，能够缩短机床对被加工对象的加工时间。

另外，运算系数变更部104预测在作为第四时刻的时刻t4动作指令从切削进给动作指令向快速进给动作指令切换。其后，运算系数变更部104，经过时刻t4和时刻t4后的遵照该快速进给动作指令的快速进给动作中的任意时刻的第五时刻的t5之间的期间（第三期间），把运算系数从第一运算系数值连续变更为第二运算系数值。由此，因为进给轴的进给动作从切削进给动作切换为快速进给动作就立即开始运算系数的从第一运算系数值向第二运算系数值的变更，所以在进给轴的切削进给动作时运算系数总是设定为第一运算系数值。

因此，根据本实施方式，能够缩短机床对被加工对象的加工时间，而且在机床的进给轴刚从快速进给动作切换为切削进给动作之后加工精度不恶化。

图6是具有本发明的第二实施方式的伺服电动机驱动控制装置的系统的框图。图6表示的系统，具有三相交流电源1、变换器2、滤波电容器3、逆变器4、伺服电动机5、位置检测部6、速度检测部7、伺服电动机控制装置8’、电压指令生成部9、PWM信号生成部10、和作为外部控制装置的上位控制装置11’。

在图6中，三相交流电源1、变换器2、滤波电容器3、逆变器4、伺服电动机5、位置检测部6、速度检测部7、电压指令生成部9以及PWM信号生成部10，具有和图1表示的第一实施方式的三相交流电源1、变换器2、滤波电容器3、逆变器4、伺服电动机5、位置检测部6、速度检测部7、电压指令生成部9以及PWM信号生成部10相同的结构，所以省略它们的说明。

在图6表示的实施方式中，伺服电动机控制装置8’还具有具有和图1的动作指令信息制作部11a相同功能的动作指令信息制作部107。另外，上位控制装置11’，代替图1表示第一实施方式的动作指令信息制作部11a，具有取得加工程序12后向动作指令信息制作部107提供的加工程序提供部11a’。

图7是图6的运算系数变更部以及动作指令信息制作部的运算系数变更信号的制作处理以及运算系数变更处理的流程图。该流程图在机床对被加工对象的加工处理中被执行，通过在伺服电动机控制装置8’中执行的处理程序被控制。

首先，动作指令信息制作部107根据上次解析的加工程序12的上次的动作指令即执行快速进给动作和切削进给动作中的某一个动作的指令，判断进给轴是否在快速进给动作中（步骤S31）。

在进给轴在快速进给动作中的情况下，为判断进给轴的动作在经过预定期间后是否从快速进给动作向切削进给动作切换，动作指令信息制作部107预先读入加工程序12的从当前起经过预定时间后的动作指令（步骤S32）。与此相反，在进给轴不在快速进给动作中、即进给轴在切削进给动作中的情况下，为判断进给轴的动作是否立即从切削进给动作向快速进给动作切换，动作指令信息制作部107解析加工程序12的当前的动作指令（步骤S33）。

在步骤S32或者步骤S33之后，动作指令信息制作部107判断预先读入的或者解析的动作指令是否是快速进给动作指令（S34）。在预先读入的或者解析的动作指令是快速进给动作指令的情况下，动作指令信息制作部107向运算系数变更部104发送低的运算系数变更信号（步骤S35）。与此相反，在预先读入的或者解析的动作指令不是快速进给动作指令、即预先读入的或者解析的动作指令是切削进给动作指令的情况下，动作指令信息制作部107向运算系数变更部104发送高的运算系数变更信号（步骤S36）。

在步骤S35或者步骤S36之后，运算系数变更部104判断此次接收的运算系数变更信号是否是低信号（步骤S37）。在此次接收的运算系数变更信号是低信号的情况下，运算系数变更部104判断上次接收的运算系数变更信号是否是低信号（步骤S38）。在上次接收的运算系数变更信号是低信号的情况下，运算系数变更部104使伺服电动机控制装置8’中内置的计数器的计数器值增加1（步骤S39）。与此相反，在上次接收的运算系数变更信号不是低信号，即上次接收的运算系数变更信号是高信号的情况下，运算系数变更部104使该计数器的计数器值清零（步骤S40）。

在步骤S39或者步骤S40之后，运算系数变更部104判断在伺服电动机控制装置8’中内置的计数器的计数器值是否小于1（步骤S41）。在计数器值不小于1的情况下，运算系数变更部104判断为进给轴继续快速进给动作，使运算系数维持第二运算系数值原样不变（步骤S42），结束处理流程。与此相反，在计数器值小于1的情况下，运算系数变更部104预测进给轴的动作在经过预定的期间后要从快速进给动作向切削进给动作切换，把运算系数从第二运算系数值连续变更为第一运算系数值（步骤S43），结束处理流程。

另一方面，在步骤S37中判断为此次接收的运算系数变更信号是低信号的情况下，运算系数变更部104判断上次接收的运算系数变更信号是否是低信号（步骤S44）。在上次接收的运算系数变更信号是低信号的情况下，运算系数变更部104把在伺服电动机控制装置8’中内置的计数器的计数器值清零（步骤S45）。与此相反，在上次接收的运算系数变更信号不是低信号、即上次接收的运算系数变更信号是高信号的情况下，运算系数变更部104使该计数器的计数器值增加1（步骤S46）。

在步骤S45或者步骤S46之后，运算系数变更部104判断在伺服电动机控制装置8’中内置的计数器的计数器值是否小于1（步骤S47）。在计数器值不小于1的情况下，运算系数变更部104判断为进给轴继续切削进给动作，使运算系数维持第二运算系数值原样不变（步骤S48），结束处理流程。与此相反，在计数器值小于1的情况下，运算系数变更部104预测进给轴的动作立即要从切削进给动作向快速进给动作切换，把运算系数从第一运算系数值连续变更为第二运算系数值（步骤S49），结束处理流程。

根据本实施方式，能够在伺服电动机控制装置8’内进行加工程序12的经过预定的期间后的动作指令的预先读入。

图8是具有本发明的第三实施方式的伺服电动机驱动控制装置的系统的框图。图8表示的系统，具有三相交流电源1、变换器2、滤波电容器3、逆变器4、伺服电动机5、位置检测部6、速度检测部7、伺服电动机控制装置8”、电压指令生成部9、PWM信号生成部10、和作为外部控制装置的上位控制装置11’。

在图8中，三相交流电源1、变换器2、滤波电容器3、逆变器4、伺服电动机5、位置检测部6、速度检测部7、电压指令生成部9、PWM信号生成部10以及上位控制装置11’，具有和图6表示的第二实施方式的三相交流电源1、变换器2、滤波电容器3、逆变器4、伺服电动机5、位置检测部6、速度检测部7、电压指令生成部9、PWM信号生成部10以及上位控制装置11’相同的结构，所以省略它们的说明。

在图8表示的实施方式中，伺服电动机控制装置8”，代替运算系数变更部104以及动作指令信息制作部107，具有具有动作指令信息制作部107’的运算系数变更部104’，动作指令信息制作部107’具有和图6的动作指令信息制作部107相同的功能。

根据本实施方式，为预测加工程序12的经过预定期间后的动作，不需要收发运算系数变更信号。

本发明不限于上述实施方式，能够进行若干变更以及变形。例如，作为商用交流电源使用了三相交流电源3，但是也可以把三相以外的多相交流电源作为商用交流电源使用。

另外，对于在第一运算系数值和第二运算系数值之间设定前馈用运算系数和反馈用运算系数两者的情况进行了说明，但是在第一运算系数值和第二运算系数值之间设定前馈用运算系数和反馈用运算系数中的某一方的情况下也可以应用本发明。

另外，对于作为运算系数使用位置前馈系数、速度前馈系数、位置控制增益、比例增益以及积分增益的情况进行了说明，但是对于作为运算系数使用这些位置前馈系数、速度前馈系数、位置控制增益、比例增益以及积分增益中的至少一个的情况、作为运算系数使用位置前馈系数、速度前馈系数、位置控制增益、比例增益以及积分增益以外的运算系数的情况下，也能够应用本发明。

另外，对于为生成转矩指令使用位置指令和速度指令两者的情况进行了说明，但是对于为生成转矩指令使用位置指令和速度指令中的某一方的情况也能够应用本发明。

另外，对于为生成转矩指令而提供位置信息和速度信息两者的情况进行了说明，但是对于为生成转矩指令而使用位置信息和速度信息中的某一方的情况也能够应用本发明。

进而，对于使用前馈控制和反馈控制两者的情况进行了说明，但是对于仅进行反馈控制的情况也能够应用本发明。

以上，关联本发明的合适的实施方式说明了本发明，但是本领域技术人员理解，不脱离后述的请求专利保护的范围能够进行各种修正及变更。

Claims (8)

1.一种伺服电动机控制装置（8、8’、8”），其为了在机床的被加工对象的加工程序的动作指令是切削进给动作指令时进行一边进行被加工对象的切削一边使机床的进给轴移动的切削进给动作、以及在机床的被加工对象的加工程序的动作指令是快速进给动作指令时进行不对被加工对象进行切削而使机床的进给轴移动的快速进给动作，而对驱动机床的进给轴的伺服电动机（5）进行反馈控制，其特征在于，具有：

运算系数设定部（106），用于把反馈控制用运算系数设定为为切削进给动作而设定的第一反馈控制用运算系数值和比上述第一反馈控制用运算系数值小的、用于快速进给动作的第二反馈控制用运算系数值之间的值；

运算系数变更部（104、104’），用于在作为快速进给动作中的任意时刻的第一时刻（t1）预测在上述第一时刻后的第二时刻（t2）动作指令从快速进给动作指令切换为切削进给动作指令的情况下，经过上述第一时刻和上述第二时刻之间的第一期间或者在上述第一时刻后而且在上述第二时刻前的第三时刻（t3）和上述第二时刻之间的第二期间，把上述反馈控制用运算系数从上述第二反馈控制用运算系数值连续变更为上述第一反馈控制用运算系数值；和

转矩指令生成部（101），用于根据针对伺服电动机的位置指令和速度指令中的至少一方、伺服电动机的位置偏差和速度偏差中的至少一方以及上述反馈控制用运算系数生成针对伺服电动机的转矩指令。

2.根据权利要求1所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

上述运算系数变更部，根据从预先从加工程序读入上述第二时刻的动作指令的外部控制装置供给的关于上述第二时刻的动作指令的动作指令信息，预测是否在上述第二时刻动作指令从快速进给动作指令切换到切削进给动作指令。

3.根据权利要求1所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

还具有动作指令信息制作部（11a），用于预先从加工程序读入上述第二时刻的动作指令，制作关于上述第二时刻的动作指令的动作指令信息，提供给上述运算系数变更部，

上述运算系数变更部，根据上述动作指令信息预测是否在上述第二时刻动作指令从快速进给动作指令切换到切削进给动作指令。

4.根据权利要求1所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

上述运算系数变更部还具有动作指令信息制作部（107、107’），用于预先从加工程序读入上述第二时刻的动作指令，制作关于上述第二时刻的动作指令的动作指令信息，

上述运算系数变更部，根据上述动作指令信息预测是否在上述第二时刻动作指令从快速进给动作指令切换到切削进给动作指令。

5.根据权利要求1到4中任何一项所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

上述运算系数变更部，线性地进行上述反馈控制用运算系数的从上述第二反馈控制用运算系数值向上述第一反馈控制用运算系数值的变更。

6.根据权利要求1到5中任何一项所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

上述运算系数变更部，在预测动作指令从切削进给动作指令切换到快速进给动作指令的情况下，经过动作指令从切削进给动作指令切换到快速进给动作指令的第四时刻（t4）和在上述第四时刻后的作为遵照该快速进给动作指令的快速进给动作中的任意时刻的第五时刻（t5）之间的第三期间，把上述反馈控制用运算系数从上述第一反馈控制用运算系数值连续变更为上述第二反馈控制用运算系数值。

7.根据权利要求6所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

上述运算系数变更部，线性地进行上述反馈控制用运算系数的从上述第一反馈控制用运算系数值向上述第二反馈控制用运算系数值的变更。

8.一种伺服电动机控制装置（8、8’、8”），为了在机床的被加工对象的加工程序的动作指令是切削进给动作指令时进行一边进行被加工对象的切削一边使机床的进给轴移动的切削进给动作、以及在机床的被加工对象的加工程序的动作指令是快速进给动作指令时进行不对被加工对象进行切削而使机床的进给轴移动的快速进给动作，而对驱动机床的进给轴的伺服电动机（5）进行前馈控制以及反馈控制，其特征在于，具有：

运算系数设定部（106），用于把前馈控制用运算系数设定为为切削进给动作而设定的第一前馈控制用运算系数值和比上述第一前馈控制用运算系数值小的快速进给动作用的第二前馈控制用运算系数值之间的值；

运算系数变更部（104、104’），用于在作为快速进给动作中的任意时刻的第一时刻预测在上述第一时刻后的第二时刻动作指令从快速进给动作指令切换到切削进给动作指令的情况下，经过上述第一时刻和上述第二时刻之间的第一期间或者在上述第一时刻后而且在上述第二时刻前的第三时刻和上述第二时刻之间的第二期间，把上述前馈控制用运算系数从上述第二前馈控制用运算系数值连续变更为上述第一前馈控制用运算系数值；和

转矩指令生成部（101），用于根据针对伺服电动机的位置指令和速度指令中的至少一方以及上述前馈控制用运算系数生成针对伺服电动机的转矩指令。

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