CN104714486B

CN104714486B - 具有辅助参数调整的功能的参数调整辅助装置

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Publication number: CN104714486B
Application number: CN201410577657.4A
Authority: CN
Inventors: 手塚淳; 手塚淳一; 小川肇
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2034-10-24
Also published as: DE102014117733A1; JP5800885B2; JP2015114821A; US9436178B2; CN104714486A; US20150160647A1

Abstract

本发明提供一种具有辅助参数调整的功能的参数调整辅助装置，该参数调整辅助装置构成为即使是不熟练的操作员也能够高效地调整驱动轴的加减速参数。辅助装置具有：实际加减速特性取得部，其从数值控制装置或者其他外部存储装置取得与驱动轴的速度以及加速度相关的实际加减速特性曲线；参数设定部，其通过来自外部的输入来设定或变更加减速参数；加减速特性显示部，其根据设定或变更后的加减速参数，制作出与驱动轴的速度以及加速度相关的指令加减速特性曲线，并以能够对比的方式显示所取得的实际加减速特性曲线和制作出的指令加减速特性曲线；设定信息输出部，其将设定或变更后的加减速参数发送给数值控制装置。

Description

具有辅助参数调整的功能的参数调整辅助装置

技术领域

本发明涉及具有对马达的加减速参数的调整进行辅助的功能的参数调整辅助装置，所述马达用于驱动机床等的驱动轴。

背景技术

以往，在控制机床的驱动轴的数值控制装置中，一般对由NC程序给予的移动指令进行加减速控制处理。在该加减速控制处理中，以按照由加减速参数给予的指令加速度特性曲线来进行驱动轴的加减速的方式制作驱动轴的移动指令。

这里，需要适当地决定指令加速度，以使得对驱动轴的移动指令不会超过该驱动轴(用于驱动该驱动轴的马达)的能力。例如在日本特开2002－132349号公报中公开了能够应用于以高速方式进行定位的自动机械的加减速控制方法，这里设为去掉速度与加速度的关系是在低速部分和高速部分对称的条件，进行实际加速度曲线尽可能地沿着限制加速度曲线的加减速。

为了进行按照驱动轴的实际加速度特性的加减速，需要一边考虑驱动轴的最大加速度，一边以得到近似理想的特性的指令加减速特性曲线的方式将加减速参数设定为适当的值。但是以往在进行这样的设定时，由于操作员需要一边通过手动操作来反复调整多个加减速参数一边进行设定，因此需要大量的时间和精力。因此，如果不是具有熟练的技术和知识的操作员就不能高效地对参数进行调整。

另外，当移动指令超过驱动轴(驱动该驱动轴的马达)的能力时，由于马达(驱动轴)无法追从该驱动指令，因此需要在马达能力的范围内适当决定指令加速度。日本特开2002－132349号公报所记载的技术为如下技术：当符合高速区域来限制加减速性能时，就无法在低速区域发挥充分的加减速性能，因此，虽然按照马达的限制加速度曲线(指令加减速特性曲线)进行了加减速处理，但是不会对给予指令加减速特性曲线的加减速参数的调整进行辅助。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种即使是不熟练的操作员也能够高效地调整驱动轴的加减速参数的参数调整辅助装置。

为了达成上述目的，本发明提供一种与数值控制装置一起使用的、对加减速参数的调整进行辅助的参数调整辅助装置，所述数值控制装置使用由所述加减速参数预先给予的指令加减速特性曲线来制作驱动轴的移动指令，其特征在于，所述参数调整辅助装置具有：实际加减速特性取得部，其从所述数值控制装置或者外部存储装置取得与驱动轴的速度以及加速度相关的实际加减速特性曲线；参数设定部，其通过来自外部的输入来设定或变更加减速参数；加减速特性显示部，其根据在所述参数设定部中设定或变更后的加减速参数，制作出与所述驱动轴的速度以及加速度相关的指令加减速特性曲线，并以能够对比的方式显示所述实际加减速特性曲线和所述指令加减速特性曲线；以及设定信息输出部，其将在所述参数设定部中设定或变更后的加减速参数发送给所述数值控制装置。

在优选的实施方式中，所述参数设定部将与所述驱动轴的速度以及加速度相关的图表上的、指定的至少两个坐标设定或变更为加减速参数，所述加减速特性显示部在所述图表上描绘所述指定的至少两个坐标，并显示用线连接所描绘的至少两个坐标而成的指令加减速特性曲线。

该情况下，所述参数设定部能够将针对预定速度的加速度设定或变更为加减速参数，所述加减速特性显示部在与所述驱动轴的速度以及加速度相关的图表上至少描绘两个针对所述预定速度设定或变更后的加速度，并显示用线段连接所描绘的坐标而成的指令加减速特性曲线。

更进一步，所述加减速特性显示部可以构成为在所述实际加减速特性曲线中显示考虑了预定余量的第二实际加减速特性曲线。

在优选的实施方式中，所述参数设定部将表示所述指令加减速特性曲线的数学式设定或变更为加减速参数，所述加减速特性显示部根据所述数学式来制作指令加减速特性曲线并进行显示。

在优选的实施方式中，所述参数设定部根据使用外部输入装置变更后的、指令加减速特性曲线的描绘点的位置或连接该描绘点的线段的位置，来自动更新所述加减速参数，其中，所述外部输入装置是从包括触摸面板、鼠标以及键盘在内的组中选择出的。

在优选的实施方式中，所述参数设定部构成为能够分别对所述驱动轴的加速时以及减速时、或者分别对所述驱动轴的移动方向不同的情况设定不同的加减速参数，所述加减速特性显示部分别对所述驱动轴的加速时以及减速时、或者分别对所述驱动轴的移动方向不同的情况，以能够对比的方式显示所述实际加减速特性曲线与所述指令加减速特性曲线。

附图说明

通过一边参照附图一边对以下的优选实施方式进行说明，可以进一步明确本发明的上述或者其它目的、特征以及优点。

图1是将本发明的实施方式涉及的参数调整辅助装置、与机床以及数值控制装置一起进行表示的功能框图。

图2是表示使用了图1的参数调整辅助装置的处理的一个例子的流程图。

图3是说明加减速参数的第一设定例的图表。

图4是说明加减速参数的第二设定例的图表。

图5是说明加减速参数的第三设定例的图表。

图6是说明加减速参数的第四设定例的图表。

图7a是说明加减速参数的第五设定例的图表，表示驱动轴进行钻孔动作的情况。

图7b是说明加减速参数的第五设定例的图表，表示驱动轴进行拔出动作的情况。

具体实施方式

图1是本发明的实施方式涉及的参数调整辅助装置(以后，简单地称为辅助装置)的功能框图。辅助装置10是与数值控制装置(NC)16关联起来使用的装置，所述数值控制装置16对机床和多关节机器人(机构部)等机械12具有的至少一个驱动轴14进行控制。数值控制装置16具有如下功能：对由NC程序等给予的预定的移动指令进行加减速控制处理，并且按照由加减速参数预先给予的指令加减速特性曲线来制作出驱动轴14的移动指令(位置指令)。

辅助装置10是与数值控制装置16一起使用的、用于辅助操作员进行加减速参数的调整的装置，辅助装置10具有：实际加减速特性取得部20，其从数值控制装置16或者其他外部存储装置18取得与驱动轴14的速度以及加速度相关的实际加减速特性曲线；参数设定部22，其通过来自外部(通常是操作员)的输入对加减速参数进行设定或者变更；加减速特性显示部24，其根据在参数设定部22中设定或变更后的加减速参数，制作出与驱动轴14的速度以及加速度相关的指令加减速特性曲线，并以能够对比的方式显示所取得的实际加减速特性曲线与制作出的指令加减速特性曲线；设定信息输出部26，其将在参数设定部22中设定或变更后的加减速参数发送给数值控制装置16。

另外，在上述的实施方式中，将辅助装置10与数值控制装置16作为独立的装置进行图示和说明，但是也可以将具有与辅助装置10实际相同功能的装置一体地组装到数值控制装置16内，这样的方式也包含在本申请发明内。

另外，在本申请说明书中，所谓“实际加速度特性曲线”意味着表示驱动轴(或者驱动该驱动轴的伺服马达等马达)实际上能够动作的极限的加速度特性的曲线。一般地，根据马达的最大输出转矩以及负载的惯性(Inertia)来确定加速度的上限值。另外，通常由于与马达的输出转矩(输出特性)关联的参数是固定值而不变化，因此实际加速度特性也可以理解为是固定值。另外，还可以根据实际驱动驱动轴时的实际测量值来制作实际加速度特性曲线。或者，也可以不实际测量而是根据马达输出特性等将实际加速度特性曲线制作(计算)为理想的特性曲线。

另外，在本申请说明书中，所谓“指令加速度特性曲线”意味着表示指示马达的加速度特性的曲线，根据加减速参数来确定与速度对应的指令加速度。也就是说，能够根据本发明中的“加减速参数”来去定指令加速度(指令加速度特性曲线)。

以下，参照图2的流程图来说明辅助装置10的作用。

首先，在步骤S1中，实际加减速特性取得部20取得预先存储在数值控制装置16或外部存储装置18的、由速度以及加速度表示的驱动轴14的实际加减速特性曲线。实际加减速特性曲线表示实际驱动驱动轴14时的、各速度中的最大加速度，换言之表示驱动轴14的加速性能。这里，如果将惯性乘算成加速性能则获得实际转矩输出特性，因此，也可以代替实际加减速特性曲线，而取得实际转矩输出特性曲线。

接下来，在步骤S2中，参数设定部22根据外部输入(通常是操作员进行的数字键等的输入操作)的信息，对驱动轴的加减速参数进行设定或变更(更新)。表1以及表3表示加减速参数的第一设定例，这里，将与驱动轴14的速度以及加速度相关的图表上的、指定的至少两个坐标(本例中是P0～P4这五个)设定为加减速参数。

【表1】

表1

接下来，在步骤S3中，例如图3所示，加减速特性显示部24根据加减速参数设定部22设定(变更)后的加减速参数制作出指令加减速特性曲线28、将制作出的指令加减速特性曲线28、与实际加减速特性取得部20取得的实际加减速特性曲线30显示到适当的显示器上，以便操作员在表示驱动轴的速度以及加速度的关系的图表32上容易地对比两曲线。另外，当在步骤S1中代替实际加减速特性曲线而取得实际转矩输出特性曲线时，在步骤S3中也优选使用将惯性乘以指令加减速特性而得的指令转矩输出特性曲线来代替指令加减速特性曲线。分别使用实际转矩输出特性曲线以及指令转矩输出特性曲线来代替实际加减速特性曲线以及指令加减速特性曲线在本发明中获得实际相同的作用效果，因此，这样的方式也包含在本发明的范围内。

接下来，在步骤S4中，判断加减速特性显示部24显示的指令加减速特性曲线28是否是最佳化的。具体来说，操作员对指令加减速特性曲线28是否有超过实际加减速特性曲线30的部分、或者是否有在指令加减速特性曲线28中相对于实际加减速特性曲线30过低的部分进行判断。当判断为指令加减速特性曲线28没有被最佳化时(例如，指令加减速特性曲线28局部超过实际加减速特性曲线30时、指令加减速特性曲线28的一部分相对于实际加减速特性曲线30过低时)，返回到步骤S2，进行加减速参数的变更(更新)。此时，加减速特性显示部24根据更新后的加减速参数再次制作和再次描绘指令加减速特性曲线。

另一方面，当判断为指令加减速特性曲线28被最佳化时，设定信息输出部26将最新的加减速参数发送给数值控制装置16(步骤S5)。该发送能够自动进行。数值控制装置16根据来自设定信息输出部26的最新加减速参数来制作指令加减速特性曲线、并制作用于驱动轴14的适当的移动指令。另外，设定信息输出部26输出的加减速参数也可以在数值控制装置16的处理中适当变换为适当的数值等输送给数值控制装置16，这样的方式也包含在本发明中。

在表1以及图3所示的示例中，将以横轴为速度、以纵轴为加速度的图表32上的描绘点(P0～P4)的坐标指定为加减速参数、描绘指令加减速特性曲线28。操作员能够一边将显示的实际加减速特性曲线30与指令加减速特性曲线28进行比较，一边以使指令加减速特性曲线28为所希望的形状的方式来设定加减速参数。如上所述，如果指定至少两个以上的描绘点的坐标，则该信息被设定为加减速参数。另外，在图3的图表32中，将速度(横轴)的单位设为rpm，将加速度(纵轴)的单位设为百分比，对于加速度来说，根据马达的最大允许电流值和额定转矩等其他限制条件将预先设定的最大加速度设为100％(用虚线34显示)。但是，在图表32的横轴以及纵轴中也可以使用其他单位。例如加速度也可以使用[m/s²]等一般的加速度单位。

操作员指定的坐标值被存储为加减速参数，在显示部24中制作和显示用直线或曲线连接指定的坐标值而成的指令加减速特性曲线28。同样地，如图3所示，将实际加减速特性取得部20取得的实际加减速特性曲线30以能够与指令加减速特性曲线对比的方式(通常在同一图表上)进行显示。因此，操作员能够一边将指令加减速特性曲线28和实际加减速特性曲线30进行比较，一边决定(调整)最佳的加减速参数。另外，操作员虽然可以任意地设定图表上的坐标，但也可以针对预定(固定)速度只设定或变更加速度。

大多情况下，在驱动轴14中由于切削等加工时的负载和摩擦力作用，所以如果预先知道相当于该负载和摩擦力的转矩(或者加速度)的话，通过使用将这些考虑为余量(margin)的第二实际加减速特性曲线，即使操作员不重复参数调整也能够容易地决定最佳的加减速参数。作为该具体示例，图4表示考虑了上述余量的、加减速参数的第二设定例。如图4的图表36所示，将与驱动轴14的切削负载和摩擦力相关的余量设定为相对于最大加速度(100％)的比例(这里是20％)，对上述的实际加减速特性曲线30制作和显示第二实际加减速特性曲线38。因此，操作员能够以指令加减速特性曲线28适合于第二实际加减速特性曲线38的方式决定加减速参数。该情况下，操作员针对预先给予的速度设定和变更考虑了余量的加速度。

另外，在根据实际驱动驱动轴14时的成效获得实际加减速特性曲线30的情况下，由于该实际加减速特性曲线中包括摩擦量，因此在余量的设定中不需要考虑摩擦量。另一方面，在实际加减速特性曲线30并非实际测量而是根据马达输出特性等制作(计算)出的理想的实际加减速特新曲线的情况下，优选也将摩擦力考虑为余量。

表2以及图5例示了加减速参数的第三设定例。这里，如图2所示，将表示应该制作的指令加减速特性曲线的数学式指定为加减速参数，来代替指定以横轴为速度、以纵轴为加速度的图表40上的描绘点的坐标。在表2的例子中，根据速度值(V)将指令加减速特性曲线42分割为两个区间42a以及42b，在各区间中，通过设定斜率与截距能够制作和显示图5所示那样的指令加减速特性曲线42。

【表2】

表2

区间	截距	斜率
			0rpm≤V≤1500rpm	80％	0％/rpm
1500rpm＜V≤6000rpm	100％	-0.013％/rpm

表3以及图6例示了加减速参数的第四设定例。在表1以及图3所示的第一设定例中，按照由参数设定部20设定的信息(数值)来制作和显示指令加减速特性曲线，但是在第四设定例中，通过触摸面板、鼠标、键盘等外部输入装置46(图1中概略图示)使以横轴为速度、以纵轴为加速度的图表44上的描绘点、连接描绘点间的直线或曲线在画面上移动，由此变更加减速参数。

【表3】

表3

例如，如图6所示，在通过上述的外部输入装置46使指令加减速特性曲线28上的两个点P0以及P1分别移动到P0’以及P1’时，如表3所示，自动变更加减速参数的信息。另外，与此相伴地，如图6所示，显示更新后的指令加减速特性曲线48。这样，操作员即使没有输入具体的数值，也能够可视地进行最佳的参数调整。

在应用本发明涉及的辅助装置10的机械12是对主轴进行加减速的同时进行螺纹孔加工、进行所谓的攻螺丝加工的机床的情况下，在钻孔时和钻孔结束后的拔出时，作用于主轴(驱动轴)的切削负载不同。另外，有时在加速时和减速时加减速特性也不同。像这样，在分别针对驱动轴的加速时以及减速时、或者分别针对驱动轴的移动方向不同时而应设定不同的加减速参数的情况下，向表4以及图7a、7b所示的第五设定例那样，能够按条件来设定加减速参数、并显示图表。

【表4】

表4

具体来说，如表4所示，能够在驱动轴的移动方向不同时(钻孔时(+方向)与拔出时(－方向)，分别对与预定的速度值对应的五个描绘点P0～P4设定驱动轴的加速度，进一步能够针对各移动方向在驱动轴的减速时和加速时的情况下的共计四个条件，设定驱动轴的加速度。

该情况下，像图7a所示的图表50那样，在钻孔时(驱动轴沿+方向移动)的、减速时以及加速时各情况下，分别显示实际加减速特性曲线52a以及52b，同时与此对应的指令加减速特性曲线54a以及54b也分别以能够对比的方式来显示。同样地，像图7b所示的图表56那样，在拔出时(驱动轴沿－方向移动)的、减速时以及加速时各情况下，分别显示实际加减速特性曲线58a以及58b，同时与此对应的指令加减速特性曲线60a以及60b也分别以能够对比的方式来显示。另外，表4中也在某一条件下针对各速度值设定不同的加速度值，但当然也能够按条件来变更速度。

另外，与图3一样，也在图4～图7b的图表中将速度(横轴)的单位设为rpm、将加速度(纵轴)的单位(设根据预定限制条件而预先设定的最大加速度为100％)设为百分比，但也可以使用其他的单位。例如，加速度也可以使用[m/s²]等一般的加速度单位。

根据本发明，由于以能够对比的方式来显示驱动轴的实际加减速特性曲线和指令加减速特性曲线，因此即使是技术和知识不足的操作员也能够用少的精力和时间容易地调整用于决定指令加减速特性曲线的加减速参数。另外，由于操作员调整后的加减速参数能够自动地输送给数值控制装置，因此能够高效地进行基于调整后的参数的驱动轴的加减速控制。

Claims

1.一种与数值控制装置(16)一起使用的、对加减速参数的调整进行辅助的参数调整辅助装置(10)，该参数调整辅助装置具备：实际加减速特性取得部(20)，其从所述数值控制装置或者外部存储装置(18)取得与驱动轴的速度以及加速度相关的实际加减速特性曲线；以及设定信息输出部(26)，其将在参数设定部中设定或变更后的加减速参数发送给所述数值控制装置，其中，所述数值控制装置(16)使用由所述加减速参数预先给予的指令加减速特性曲线来制作驱动轴(14)的移动指令，

其特征在于，

所述参数调整辅助装置具有：

参数设定部(22)，其通过来自外部的输入来设定或变更加减速参数；以及

加减速特性显示部(24)，其根据在所述参数设定部中设定或变更后的加减速参数，制作出与所述驱动轴的速度以及加速度相关的指令加减速特性曲线，并以能够对比的方式显示所述实际加减速特性曲线和所述指令加减速特性曲线。

2.根据权利要求1所述的参数调整辅助装置，其特征在于，

所述参数设定部(22)将与所述驱动轴的速度以及加速度相关的图表上的、指定的至少两个坐标设定或变更为加减速参数，

所述加减速特性显示部(24)在所述图表上描绘所述指定的至少两个坐标，并显示用线连接所描绘的至少两个坐标而成的指令加减速特性曲线。

3.根据权利要求2所述的参数调整辅助装置，其特征在于，

所述参数设定部(22)将针对预定速度的加速度设定或变更为加减速参数，

所述加减速特性显示部(24)在与所述驱动轴的速度以及加速度相关的图表上至少描绘两个针对所述预定速度设定或变更后的加速度，并显示用线段连接所描绘的坐标而成的指令加减速特性曲线。

4.根据权利要求2或3所述的参数调整辅助装置，其特征在于，

所述加减速特性显示部(24)构成为在所述实际加减速特性曲线中显示考虑了预定余量的第二实际加减速特性曲线。

5.根据权利要求1所述的参数调整辅助装置，其特征在于，

所述参数设定部(22)将表示所述指令加减速特性曲线的数学式设定或变更为加减速参数，

所述加减速特性显示部(24)根据所述数学式来制作指令加减速特性曲线并进行显示。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的参数调整辅助装置，其特征在于，

所述参数设定部(22)根据使用外部输入装置(46)变更后的、指令加减速特性曲线的描绘点的位置或连接该描绘点的线段的位置，来自动更新所述加减速参数，其中，所述外部输入装置(46)是从包括触摸面板、鼠标以及键盘在内的组中选择出的。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的参数调整辅助装置，其特征在于，

所述参数设定部(22)构成为能够分别对所述驱动轴的加速时以及减速时、或者分别对所述驱动轴的移动方向不同的情况设定不同的加减速参数，

所述加减速特性显示部(24)分别对所述驱动轴的加速时以及减速时、或者分别对所述驱动轴的移动方向不同的情况，以能够对比的方式显示所述实际加减速特性曲线与所述指令加减速特性曲线。