CN105278456A

CN105278456A - 具有在同步控制中切换位置控制增益功能的数值控制装置

Info

Publication number: CN105278456A
Application number: CN201510329388.4A
Authority: CN
Inventors: 堀口幸一郎
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2035-06-15
Also published as: JP5897648B2; DE102015007360A1; DE102015007360B4; CN105278456B; US9541915B2; US20150362895A1; JP2016004435A

Abstract

本发明涉及一种具有在同步控制中切换位置控制增益功能的数值控制装置，为了进行使从轴的实际位置同步追随主轴的实际位置的从轴的位置控制，从主轴的实际位置向该从轴输出考虑了该从轴的伺服延迟的同步位置所对应的位置指令。并且，在同步控制中使从轴的位置控制的增益根据预定的物理量而变化，使针对向从轴的位置指令的补偿值根据该从轴的位置控制的增益的变化量而变动。

Description

具有在同步控制中切换位置控制增益功能的数值控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制机床、工业用机械的数值控制装置，特别涉及具有在同步控制中切换位置控制的增益的功能的数值控制装置。

背景技术

通过传感器等读取主轴的位置，在从轴与该主轴的位置同步的同步控制装置中，求出主轴的实际的位置(实际位置)，将与该实际位置同步的指令发送给从轴。如果以主轴的实际位置为基础对从轴进行同步指令，则会产生从轴的伺服电动机的延迟作为同步误差的情况。因此，为了消除该同步误差，以与从轴的位置控制的增益对应的时间预想前面的位置(预想位置)，进行同步指令，该同步指令是将针对上述预想的位置的指令发送给从轴的同步指令。

在日本特开2011-67016号公报中记载有以下技术，即在电子凸轮应用机械等中，通过在用于定位的伺服控制装置上附加被称为进角控制的进相电路，来补偿控制系统的延迟，降低位置指令值和位置检测值之间的差即位置偏差。另外，在日本特开昭60-5306号公报中公开了能够在控制中切换增益的技术。

当由于主轴的速度变化从轴的位置预想有偏差时，从轴的预想位置和从轴的同步位置之间的差变大。其结果，不能计算出从轴的准确同步位置而产生同步误差。即，当主轴的速度发生变化时，从轴不能准确地与主轴的动作同步。一般，预想时间越长预想位置和同步位置之间的差越容易变大。位置控制的增益越低预想时间越长，伴随此，预想位置和同步位置的差变大，同步误差也增大。

例如，在通过由主轴驱动的传送带进行搬运的箱子中，在通过由从轴驱动的把持装置进行装入的装箱机械中，通过传感器等取得传送带的位置，对应该传送带的箱子位置地进行驱动装箱用的轴的同步控制。如果没有准确地使装箱用的轴(从轴)的位置与驱动传送带的轴(主轴)的实际的位置(实际位置)同步，则装箱机械不能准确地进行装箱。

在该装箱机械中，为了使从轴的实际位置没有同步误差地与主轴的实际位置进行同步，对针对从轴的同步指令进行考虑了伺服延迟的补偿。例如仅以与从轴的位置控制的增益对应的时间预想前面的位置，通过将该预想的位置指示为同步位置而进行伺服延迟的补偿。

如果要同步的主轴的速度有变化，则该预想的位置和实际的同步位置偏离，其偏离量成为同步误差，导致同步性能降低。关于该预想，如上所述，预想时间根据位置控制的增益来决定，位置控制的增益越低，预想时间变得越长。一般，预想时间越长，预想的位置和同步位置之间的差越容易产生。即，增益越低，预想时间越长，同步误差也增大。

这里，考虑同步中从轴的位置控制的增益是固定的情况。在同步中的某个区间主轴进行振动的情况下，如果位置控制的增益高，则在振动区间外的同步性能良好，不过会有在振动区间内强烈受到振动的影响，从而产生同步误差的问题。另一方面，如果位置控制的增益低，则振动的影响小，但是会有由于主轴的速度变化而产生同步误差的问题。

发明内容

因此，本发明的目的为鉴于上述现有技术的问题点，提供一种具有在同步控制中适当切换位置控制的增益的功能的数值控制装置。

本发明的数值控制装置为了进行使从轴的实际位置同步追随主轴的实际位置的从轴的位置控制，而从上述主轴的实际位置向上述从轴输出考虑了该从轴的伺服延迟的同步位置所对应的位置指令。并且，该数值控制装置在同步控制中使上述从轴的位置控制的增益根据预定的物理量而变化，使针对向上述从轴的位置指令的补偿值根据该从轴的位置控制的增益的变化量而变动。

可以逐渐提高上述位置控制的增益，与此对应地逐渐减少补偿值，相反也可以逐渐降低增益，与此对应地逐渐增加补偿值。

上述预定的物理量可以是同步误差、来自外部的输入信号、从同步开始起的经过时间、主轴位置、从轴位置、主轴速度、从轴速度和从轴的伺服延迟中的任意一个信息。

根据本发明能够提供一种具有在同步控制中切换位置控制的增益的功能的数值控制装置。

附图说明

通过参照附图说明以下的实施例来明确本发明的上述以及其他目的和特征。

图1是表示在通过传送带运送的箱子中通过同步控制进行装瓶的装箱机械装置。

图2是表示在基于主轴速度变化时的预想补偿的同步中产生同步误差的例子的图。

图3是说明本发明的数值控制装置的第二方式的图。

图4是说明本发明的数值控制装置的第三方式的图。

图5是表示通过本发明的数值控制装置所执行的同步控制的处理的流程图。

具体实施方式

图1是表示在通过第一传送带M运送的箱子2中通过插入单元6装入由第二传送带S输送的瓶子4的装箱机械装置的图。

在图1的装箱机械装置中，通过与第二传送带S的驱动装置不同的驱动装置(未图示)驱动第一传送带M，通过由数值控制装置NC控制的伺服电动机Ms驱动第二传送带S。驱动第一传送带M的轴作为主轴，驱动第二传送带S的轴作为从轴，通过数值控制装置NC对该从轴进行同步控制，该从轴与主轴同步。能够通过安装在第一传送带M上的位置/速度检测器8来检测主轴的位置和速度。另外，能够通过安装在该从轴上的位置/速度检测器(未图示)来检测从轴的位置和速度。

数值控制装置NC由处理器(CPU)、ROM、RAM等存储器、输入输出电路、通信接口等构成。该数值控制装置NC通过来自传感器(未图示)的反馈信号来进行位置反馈控制，其中，上述传感器安装在伺服电动机Ms或由该伺服电动机Ms所驱动的第二传送带S上。

例如，在通过第一传送带M运送的箱子中装入由从轴(伺服电动机Ms)所驱动的第二传送带S输送的瓶子的图1所示的装箱机械中，通过传感器8等取得第一传送带M的位置和速度，对从轴进行同步控制，使得对应该第一传送带M的箱子位置而调整通过第二传送带S进行输送的瓶子的位置。装箱机械将第一传送带M的实际的位置(实际位置)读取为主轴的位置，通过使第二传送带S(从轴)的位置与该位置准确地同步而能够准确地进行装箱。

以下，说明用于解决本发明的课题的具有在同步控制中切换位置控制的增益的功能的数值控制装置的各个方式。

<数值控制装置的第一方式>

本发明的数值控制装置的第一方式，在同步控制中切换从轴的位置控制的增益，与此对应地使补偿值变化，因此在主轴的振动区间和振动区间外分别设定为合适的位置控制的增益。并且，进行与该设定的位置控制的增益对应的补偿，从而在抑制干扰的影响的同时，也能够提高对速度变化的追随性，抑制同步误差的增大。能够根据同步误差进行从轴的位置控制的增益切换的开始判定。

<数值控制装置的第二方式>

图2是根据从轴的停止中的状态说明与移动中的主轴同步的动作的图。图2中，横轴表示时间，纵轴表示位置。另外，实线(粗线)10表示主轴实际位置，虚线12表示从轴指令位置，实线(细线)14表示从轴实际位置，箭头16表示伺服延迟，另外，用四边形包围的区域18表示速度变化的区域，用椭圆包围的区域20表示同步误差。

主轴如表示主轴实际位置的实线(粗线)10所示那样，以一定速度移动，在区域18的弯曲点进行减速。另一方面，从轴为了降低同步动作开始时的紧急加速的机械冲击，将增益设定较低并开始同步。因此，在表示从轴指令位置的虚线12和表示从轴实际位置的实线(细线)14之间产生用箭头16表示的伺服延迟。

如在图2中用四边形包围的区域18(表示速度变化的区域)所示，如果在同步控制中主轴发生速度变化，则预想时间长，因此进行预想的补偿的从轴指令位置12不能够对应主轴的速度变动，从而在从轴实际位置14和主轴实际位置10之间产生同步误差20。如果预想量大，则该同步误差20变得更大。

在该第二实施方式中，如图3所示，在同步控制中提高位置控制的增益，与此对应减少预想的补偿，从而即使在主轴的速度变动时也能够提高同步追随性，抑制同步误差。图3中用椭圆包围的区域22表示由于增益低而顺利地开始同步的情况。另外，用圆包围的区域24表示提高增益减少伺服延迟的补偿(换言之，使指令位置接近实际位置)的情况。

根据该方式，通过在同步开始时抑制从轴的位置控制的增益，使始动变得顺利，在同步控制中例如从同步误差在预定值以下的地方逐渐提高位置控制的增益(参照区域24)，与此对应减少预想的补偿，由此也能够提高对主轴的动作的同步追随性。

<数值控制装置的第三方式>

在考虑在主轴的移动中同步结束的情况时，如果在位置控制的增益高的状态下结束同步，则从轴紧急停止，发生机械的冲击。

因此，在该方式下，如图4所示，在同步控制结束前位置控制的增益逐渐下降，与此对应逐渐增加伺服延迟的补偿，由此即使在主轴的移动中结束同步，从轴也能够顺利地停止。图4中用圆包围的区域26表示使增益下降，增加伺服延迟的补偿(换言之，使指令位置离开实际位置)的情况。另外，用椭圆包围的区域28表示由于增益低，因此从轴顺利停止的情况。

<数值控制装置的第四方式>

在该方式中，代替同步误差，而根据来自外部的输入信号、从同步开始起的经过时间、主轴位置、从轴位置、主轴速度、从轴速度、从轴的伺服延迟中的任意一个信息来进行从轴的位置控制的增益切换的开始判定。

图5是表示通过本发明的数值控制装置执行的同步控制的处理的流程图。以下按照各个步骤进行说明。

[步骤sa01]判断是否切换位置控制增益，如果切换(是)，转到步骤sa02，如果不切换(否)，转到步骤sa04。位置控制增益的切换判定能够将同步误差、来自外部的输入信号、从同步开始起的经过时间、主轴位置、从轴位置、主轴速度、从轴速度或从轴的伺服延迟作为判定基准。

[步骤sa02]使位置控制增益变化预定量。

[步骤sa03]根据位置控制增益计算出针对从轴的补偿值，例如通过增益而延迟的时间量的补偿。

[步骤sa04]考虑以主轴的实际位置为基础针对从轴的补偿值，计算从轴的同步指令位置。

[步骤sa05]求出从从轴的同步指令位置到从轴的指令位置之间的差值，求出从轴的输出移动量。

[步骤sa06]将在步骤sa05求出的输出移动量与从轴的指令位置相加，将相加结果作为从轴的指令位置。

[步骤sa07]输出在步骤sa05求出的输出移动量。

[步骤sa08]判断是否继续同步控制，如果继续同步控制(是)，转到步骤sa01，如果不继续同步控制(否)，结束处理。同步控制的继续的判定例如能够根据程序的指令、来自外部的指令而进行。

另外，在上述的流程图的处理中，可以在从轴的同步控制中根据需要进行箝位控制、加减速控制。

如上所述，本发明的数值控制装置能够具有在同步控制中切换位置控制的增益的功能。另外，通过提高位置控制的增益而减少从轴的伺服延迟，因此预想量变小，即使在主轴的速度变动时同步误差也变小。同步开始时通过抑制位置控制的增益而能够使从轴的始动变得顺利，从同步状态稳定的地方提高位置控制的增益，从而能够机敏地追踪主轴的动作，提高同步性能。例如，当主轴在一定速度状态等主从之间的同步状态为稳定时，位置控制的增益逐渐上升，从同步指令逐渐减去基于预想的补偿。

Claims

1.一种数值控制装置，为了进行使从轴的实际位置同步追随主轴的实际位置的从轴的位置控制，而从上述主轴的实际位置向上述从轴输出考虑了该从轴的伺服延迟的同步位置所对应的位置指令，该数值控制装置的特征在于，

在同步控制中使上述从轴的位置控制的增益根据预定的物理量而变化，使针对向上述从轴的位置指令的补偿值根据该从轴的位置控制的增益的变化量而变动。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

逐渐提高上述位置控制的增益，与此对应地逐渐减少补偿值。

3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

逐渐降低上述位置控制的增益，与此对应地逐渐增加补偿值。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的数值控制装置，其特征在于，

上述预定的物理量是同步误差、来自外部的输入信号、从同步开始起的经过时间、主轴位置、从轴位置、主轴速度、从轴速度和从轴的伺服延迟中的任意一个信息。