CN105033287B - 尾架控制装置 - Google Patents

Abstract

一种尾架控制装置，其包括尾架参数设定单元，其预先接收尾架加速时间ta，尾架运动速率V，驱动力矩测量周期t，以及驱动力矩测量的次数n；计算单元，其从加速时间ta和运动速率V中计算加速区域距离La；计算单元，其从运动速率V、测量周期t和测量次数n中计算恒定速率区域距离Lb；驱动力矩检测单元，其检测伺服马达驱动力矩；以及控制单元，其将La+Lb设置成驱动力矩测量距离Lt，并从驱动力矩T中、以及从用于支撑工件所需的伺服马达力矩指令值τa中计算出伺服马达驱动力矩极限τc，所述驱动力矩T是当尾架在La+Lb上移动时通过驱动力矩检测单元所检测的驱动力矩T。

Description

尾架控制装置

优先权信息

本发明要求了2014年4月25日提交的申请号为2014-091859的日本专利申请作为优先权，该申请在此参考性引入。

技术领域

本发明涉及一种尾架控制装置，其利用尾架中心来控制支撑工件的尾架的驱动。

背景技术

在数字控制机床中，以前用于支撑工件的尾架一般为液压驱动，但近年来，已经使用了由伺服马达驱动和控制的电力驱动尾架。电力驱动尾架通过朝着工件的中心孔来推动安装于尾架上的尾架中心从而来支撑工件，该尾架由与伺服马达连接的供料螺丝来驱动。利用电力驱动尾架来支撑工件时，存在一个问题，就是通过考虑到驱动系统的传动比而提供的驱动力矩来仅仅驱动和控制伺服马达，以便获得尾架支撑推力是不可能获得稳定的支撑推力的，这是由于驱动系统的传动机构的传动效率所致。当尾架处于接近于工件的状态时，尾架中心以超过预设驱动力矩的恒定速率来进行驱动，该预设驱动力矩从不允许与工件接触的预设位置处测量距离，并检测该期间内伺服马达的驱动力矩。通过将检测的驱动力矩加上用于支撑工件所需的伺服马达的力矩指令值，以获得的力矩值用作伺服马达驱动力矩的极限值。

现在通过图4来讨论传统的技术。在尾架推动设置单元1中预设的尾架支撑推力在考虑到驱动系统的传动比时在力矩指令转化单元2中转化成力矩指令值τa。通过人工操作或机器程序（未图示）来启动支撑指令单元3，以产生支撑指令，并启动尾架控制单元5。该启动的尾架控制单元5通过伺服控制单元6和电功率放大单元10来控制伺服马达11的力矩，以此驱动和控制尾架，并使用由位置检测器12提供的位置反馈来执行进一步的位置控制。在此，在尾架控制单元5中，将平均力矩值τb加入用于支撑工件所需的伺服马达力矩指令值τa中，以此计算出力矩极限值τc。该平均力矩值τb为当尾架中心以恒定的速率V，从在尾架参数设定单元4中预设的，以及距离工件足够远的位置处（即：在尾架中心和工件之间的距离大于或等于驱动力矩测量距离的位置），在尾架参数设定单元4中预设的驱动力矩测量距离L上移动时，被驱动力矩检测单元9所检测的驱动力矩T。所计算的力矩极限值τc被存储到力矩指令值存储单元7中，并提供至伺服控制单元6。该伺服控制单元6执行用于伺服马达11的力矩极限控制，其中的力矩极限值τc用作上限。

根据上述的设置，驱动以及控制该用于驱动尾架的伺服马达11，使得安装于尾架的尾架中心适配到工件的中心孔内，并通过当驱动力矩T达到从伺服控制单元6输出的力矩极限值τc时停止该尾架的进料，工件通过预设的支撑推力推力来被支撑。

根据上述的背景技术，在从距离工件足够远的预设位置处的驱动力矩测量距离中，可检测到负载状态的驱动力矩，其对应于由于驱动系统的传动机构中传动效率导致的推动下降时的力矩值。为此，在该区域中，可支撑工件。对于当使得尾架中心以提供支撑时通过手来固定工件的情况下，可理想地从更接近工件的位置处启动工件的驱动。然而，预设的驱动力矩测量距离在不管伺服特性的所有情况下都为统一的距离，并以长于实际驱动力矩测量所需的距离来进行设置，不利地，使得工件不可被支撑的区域过于大。

发明内容

根据本发明，提供了一种尾架控制装置，其控制尾架的驱动，所述尾架通过伺服马达来驱动，以朝着工件的中心孔来推动尾架中心，以便支撑工件。该尾架控制装置包括：尾架参数设定单元，其预先接收尾架加速时间ta ，尾架运动速率V ，驱动力矩测量周期t，以及驱动力矩测量的次数n；驱动力矩检测单元，其检测伺服马达的驱动力矩；加速区域距离计算单元，该加速区域距离计算单元从设置的加速时间ta和运动速率V中计算用于驱动力矩测量的加速区域距离La；恒定速率区域距离计算单元，其基于设置的运动速率V、测量周期t、以及测量的次数n，用于驱动力矩测量的尾架恒定速率区域距离Lb来进行计算；以及控制单元，其随着驱动力矩测量距离Lt来设置由将加速区域距离La加上恒定速率区域距离Lb而获得的值，并基于驱动力矩T，以及基于支撑工件所需的伺服马达的力矩指令值τa来计算用于伺服马达驱动力矩的极限值τc，该驱动力矩T在尾架于驱动力矩测量距离Lt上移动时由驱动力矩检测单元所检测。

根据本发明，用于测量驱动力矩的距离划分成伺服马达加速区域以及伺服马达恒定速率区域。对于加速区域，在加速区域的运动距离La可基于尾架加速时间ta以及尾架运动速率V来计算。对于恒定速率区域，运动距离Lb可基于区域力矩测量周期t，驱动力矩测量次数n，以及尾架运动速率V来计算。通过这种设置，对于具有以短加速时间为特征的伺服马达的机器来说，且在尾架运动速率较低的情况下，可减少驱动力矩测量距离。结果，有利地，在工件宽度上不可被支撑的距离可根据机器规格设置成最小距离，并可从更接近于工件的位置处启动尾架的驱动。

附图说明

以下通过附图来详细地说明本发明的优选实施例。

图1为展示根据本发明实施例的尾架控制装置结构的方块图；

图2为尾架控制流动的流程图；

图3为展示驱动力矩测量区域中的运动速率以及驱动力矩的示例时间图；

图4为根据现有技术的尾架控制装置结构的方块图。

具体实施方式

以下通过图1和展示图2中尾架控制的流程图来详细说明本发明的实施例。对于等同于现有技术的内容将省略说明。

伺服参数设定单元8预先接收尾架运动速率V 、尾架加速时间ta、驱动力矩测量周期t、以及驱动力矩测量的次数n。此外，在执行支撑控制之前，尾架推动设置单元1预先接收用于支撑工件的尾架推动N的设置（步骤S10）。随后，当支撑指令由人工操作或机器程序（未图示）来给定时，尾架控制单元5通过支撑指令单元3来启动（步骤S20）。为了以预设的支撑推力来支撑工件，启动的尾架控制单元5使得力矩指令转化单元2将设置在尾架推动设置单元1中的尾架推动N转化成支撑工件所需要的伺服力矩指令值τa （步骤s30）。

在驱动力矩测量距离计算单元20内的加速区域距离计算单元21 读取由伺服参数设定单元8提供的尾架运动速率V 和尾架加速时间ta （步骤s40和步骤s50），并从尾架运动速率V和尾架加速时间ta中计算加速区域距离La=ta×V÷2（步骤s60）。在此使用公式La=ta×V÷2，是因为当前的实施例假设速率在加速期间（即：加速恒定）成正比地增大，然而，用于计算加速区域距离La的该公式可根据尾架的规格以及类似物来改变。恒定速率区域距离计算单元22读取驱动力矩测量周期t以及设置在尾架参数设定单元4中的驱动力矩测量次数n（步骤s70），且从那些数值以及尾架运动速率中，计算出用于驱动力矩测量的恒定速率区域距离Lb=V×t×n （步骤s80）。此外，通过将计算的加速区域距离La和恒定速率区域距离Lb相加在一起而获得的距离Lt=La+Lb设置成驱动力矩测量距离。

尾架控制单元5读取加速区域距离La和驱动力矩测量距离的恒定速率区域距离Lb，并使得尾架（更精确地，尾架中心）以大于或等于驱动力矩测量距离Lt的距离位于远离工件处。从该位置，可启动尾架的运动。直到从尾架运动开始的尾架轴运动距离L积累（量）达到加速区域距离La， 仅执行运动，而没有执行驱动力矩测量（步骤s90）。在运动距离达到加速区域距离La之后，直到尾架轴运动距离L额外地达到恒定速率区域距离Lb （即：直到L≥La+Lb变成真实）时，可检测到驱动力矩T ，且在达到此之后，计算出驱动力矩T的平均值τb （步骤s100-s120）。随后，在尾架控制单元5中，用于支撑工件所需要的伺服马达力矩指令值τa与驱动力矩平均值τb加在一起,以计算力矩极限值τc=τa+τb（步骤s130）。该力矩极限值τc存储在力矩指令值存储单元7中，并随后提供至伺服控制单元6处。该伺服控制单元6执行用于伺服马达11的力矩极限控制，其中该力矩极限值τc用作上限（步骤s140-s160）。

关于用于测量驱动力矩平均值τb，的上述操作，根据图3给出了补充说明。图3A展示了驱动尾架的伺服马达的驱动力矩τ的改变。图3B展示了从穿过加速区域和恒定速率区域的尾架运动开始时的尾架运动速率V的改变示例。从图3中可以看到，在加速时间ta（从时间t1到t2）期间的加速区域内的运动距离La等于La=(V1×(t2-t1))/2。在该运动距离La上的运动期间，并没有执行驱动力矩测量。在运动时间（从时间t1到t2）的恒定速率区域内，在运动距离Lb的运动期间内（其从测量周期t，测量次数n，以及运动速率v中进行计算），进行数次驱动力矩的测量，并计算驱动力矩平均值τb=(τ1+τ2+τ3+...τ_n-1+τ_n)/n。在该恒定速率区域中的运动距离Lb等于Lb=V1×t×n。

Claims (2)

1.尾架控制装置，其控制由伺服马达驱动的尾架的驱动，以朝着工件的中心孔推动尾架，以便支撑所述工件，其特征在于，所述尾架控制装置包括：

尾架参数设定单元，其预先接收尾架加速时间ta、尾架运动速率V、驱动力矩测量周期t以及驱动力矩测量次数n的设定；

驱动力矩检测单元，其检测伺服马达的驱动力矩；

加速区域距离计算单元，其从设定的加速时间ta和运动速率V来计算用于驱动力矩测量的尾架加速区域距离La；

恒定速率区域距离计算单元，其从设定的运动速率V、测量周期t以及测量次数n中计算用于驱动力矩测量的尾架恒定速率区域距离Lb；以及

控制单元，其将通过使加速区域距离La和恒定速率区域距离Lb相加而获得的值作为驱动力矩测量距离Lt，并从当尾架在驱动力矩测量距离Lt上移动时由驱动力矩检测单元检测的驱动力矩T中、以及从用于支撑工件所需的伺服马达的力矩指令值τa中来计算用于伺服马达驱动力矩的极限值τc。

2.根据权利要求1所述的尾架控制装置，其特征在于，该控制单元通过将力矩指令值τa和驱动力矩T的力矩平均值τb加起来而计算出极限值τc，所述驱动力矩T为当尾架在对应于驱动力矩测量距离Lt内的恒定速率区域距离Lb的区域中移动时所检测到的驱动力矩T。