CN106406243A - 具有消除同步开始块的震动的功能的同步控制装置 - Google Patents

具有消除同步开始块的震动的功能的同步控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有消除同步开始块的震动的功能的同步控制装置。在使从轴相对于主轴的移动量以某个比率进行移动的同步控制的同步动作指令中，参照同步动作指令的参数，决定在基于同步倍率变更指令的动作中使用的直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量等，以使基于同步倍率变更指令的动作在指定的同步开始主轴位置结束。由此，从通过同步动作指令指定的同步开始主轴位置起开始进行基于同步动作指令的同步控制。

Description

具有消除同步开始块的震动的功能的同步控制装置
技术领域
本发明涉及一种同步控制装置，尤其涉及一种具有消除同步控制中的同步开始块的震动的功能的同步控制装置。
背景技术
在正在进行同步控制即对多个轴同步地进行驱动控制的设备中，分别指定成为基准的主轴和与该主轴同步地进行动作的从轴的移动量，以这些指定的主轴的移动量与从轴的移动量之间的比为速度比率来使从轴动作。在该情况下，当从轴开始与移动中的主轴进行同步时，从轴想要以急加速方式从到目前为止的停止状态达到主轴的速度乘以速度比率而得的速度，因此有时在同步开始时出现震动。
为了在同步开始时不在从轴中发生这样的震动，在日本特开2006-164009号公报所公开的现有技术中，使用使主轴与从轴之间的同步比率逐渐变化的指令。指令从轴从到目前为止的停止状态开始进行加速时的主轴的位置、为了逐渐加速到所希望的同步速度的主轴的移动量、从轴的移动量、加速结束时的主轴与从轴的速度比，由此从轴从停止状态开始直到成为希望的同步速度为止将与主轴之间的同步比从0开始逐渐提高，在以主轴与从轴的速度比开始驱动时不会出现震动。
图6说明在上述的日本特开2006-164009号公报所公开的技术中，使停止状态的从轴与主轴同步时的动作。
在该技术中，针对变更同步倍率的指令，设定初始的同步比率αa(停止状态时为0)、最后的同步倍率αb、主轴移动量Dm、从轴移动量Ds、以及直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da(同步倍率变更后的主轴剩余移动量db＝0)这5个参数。此外，针对同步动作指令，设定主轴移动量Dm2以及从轴移动量Ds2这2个参数。
通过设定上述2个指令(同步倍率变更指令以及同步动作指令)中的参数来进行同步控制，从而在主轴移动了距离da的位置，首先开始基于同步倍率变更指令的动作，关于从轴使同步倍率从0开始逐渐上升，在从轴完成移动量Ds的移动时使同步倍率成为αb。接着，开始基于同步动作指令的动作，使从轴以固定的同步倍率αb移动距离Ds2。
通过这样的同步控制，从轴以基于同步倍率变更指令的动作逐渐加速，在基于该同步倍率变更指令的动作结束时成为同步动作指令开始时的同步速度，从轴能够以平滑的加速动作开始进行同步。
但是，在用于使与主轴的同步比从0开始逐渐上升的对同步倍率进行变更的指令中，当针对从轴从停止状态起开始进行加速的主轴的位置、用于逐渐加速到希望的同步速度为止的主轴的移动量的指令值，错误地进行从轴的移动量设定从而设为大的值时，变得比希望的加速度大，存在出现同步开始时的机械震动的问题。
即，在同步倍率变更指令中错误地设定了从轴的移动量Ds的情况下，例如，当错误地将从轴移动量设定得有些大时，如图7A所示，产生在基于同步倍率变更指令的动作中加速度变大的问题，或者当错误地将从轴移动量设定得大时，如图7B所示，产生在基于同步倍率变更指令的动作中速度过度地急加速或急减速的问题。
此外，在用于使与主轴的同步比从0开始逐渐上升的同步倍率变更指令中，指定了从轴从停止状态起开始进行加速时的主轴的位置，因此无法指定在成为所指定的同步比的时间点的主轴的位置，即无法指定本来的同步开始位置。
即，如参照图6说明的那样，首先在同步倍率变更指令中，指定直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da，由此指定基于同步倍率变更指令的动作的移动开始位置，在后续的同步动作指令中，在完成基于同步倍率变更指令的动作后，需要立即开始基于同步动作指令的动作。因此，在开始进行同步的同步动作指令中，无法直接指定进行同步开始的主轴的位置(图6中的Sp所示的位置)。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有消除同步控制中的同步开始块的震动的功能的同步控制装置。
在本发明的同步控制装置中，以主轴经过某个位置为起点，在从这里开始将该主轴移动所指定的距离的期间，将从轴移动所指定的距离。该同步控制装置具备：同步动作指令单元，其指定上述从轴开始同步时的上述主轴的位置、上述主轴的移动量以及上述从轴的移动量；同步倍率变更指令单元，其指定同步紧前的上述从轴的移动量；同步参数计算单元，其根据由上述同步动作指令单元指定的上述从轴开始同步的上述主轴的位置、上述主轴的移动量、上述从轴的移动量、以及由上述同步倍率变更指令单元指定的上述从轴的移动量，计算同步倍率变更完成时的同步倍率、同步倍率变更时的主轴移动量以及直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量；位置计算单元，其根据上述同步参数计算单元的计算结果，计算上述从轴从停止状态起开始进行动作的主轴的位置，以便在上述从轴移动完由上述同步倍率变更指令单元指定的移动量的时间点，成为上述同步参数计算单元计算出的同步倍率变更完成时的同步倍率；以及从轴移动量输出单元，其从开始同步倍率变更动作的上述主轴的位置开始，输出向上述从轴的指令。
并且，在本发明的同步控制装置的第1方式中，上述位置计算单元在计算上述从轴从停止状态起开始进行动作的主轴的位置的同时，还计算同步倍率的斜率，上述从轴移动量输出单元从开始同步倍率变更动作的上述主轴的位置开始，按照上述斜率使与上述主轴的速度之间的同步倍率逐渐变化，来输出向上述从轴的指令。
另一方面，在本发明的同步控制装置的第2方式中，上述位置计算单元与所指定的同步倍率的变化模式对应地计算上述从轴从停止状态起开始进行动作的主轴的位置，上述从轴移动量输出单元从开始同步倍率变更动作的上述主轴的位置开始，按照所指定的同步倍率的上述变化模式，使同步倍率与上述主轴的位置对应地进行变化来输出向上述从轴的指令。
通过本发明，在基于使与主轴的同步比从0开始逐渐上升的同步倍率变更指令的动作中，与所指定的从轴的移动量对应地调整从轴从停止状态起开始进行加速的主轴的位置，因此成为平滑的加速动作，降低同步开始时的机械性的震动。
此外，能够直接指定成为在同步动作指令中指定的同步比的本来的同步开始的位置，并且通过同步倍率变更指令指定的数据的个数从多个减少为仅从轴的移动量的1个数据，因此能够期待减少作业人员针对参数的设定错误。
附图说明
参照附图对以下的实施例进行说明，本发明的上述以及其他的目的和特征会变得明确。在这些附图中：
图1是说明本发明的同步控制装置的动作原理的图。
图2是说明本发明的同步控制装置的同步倍率变更动作的图。
图3是说明本发明的同步控制装置的使用二次函数的同步倍率变更动作的图。
图4是本发明的一实施方式的同步控制装置的概要框图。
图5是表示图4的同步控制装置的动作流程的流程图。
图6是说明现有技术的同步控制装置的动作的图。
图7A和图7B是说明现有技术的基于错误的设定值的同步控制装置的动作的图。
具体实施方式
在本发明中，在使从轴相对于主轴的移动量以某个比率进行移动的同步控制装置中，当在该主轴经过指定的位置时，使从轴以某个速度比进行动作的情况下，在同步动作指令前输入使从轴逐渐加速的指令，从而在从轴成为该速度比时不会产生机械性震动。在该指令中，与所指定的从轴的移动量对应地调整从轴从停止状态起开始进行加速的主轴的位置，由此能够减少同步开始时的机械性震动。
更具体地说，在本发明中，将用于使与主轴之间的同步比从0开始逐渐上升的同步倍率变更指令中指定的参数看作从轴的移动量，通过同步倍率变更指令紧后的同步动作指令指定除此以外所需要的信息。在该同步动作指令中指定的参数包括从轴开始与主轴进行同步的主轴位置、进行同步动作的主轴的移动量以及从轴的移动量。然后，根据这些参数计算从轴从停止状态起开始加速时的主轴的位置、逐渐加速至希望的同步速度的主轴的移动量，以使基于同步倍率变更指令的动作的终点的速度比与基于后续的同步动作指令的动作开始时的速度比相同，按照这些计算值控制基于同步倍率变更指令的动作，其中上述同步倍率变更指令用于使与主轴之间的同步比从0开始逐渐上升。
图1至图3是说明本发明的同步控制装置的动作原理的图。
在本发明中，在通过日本特开2006-164009号公报中的各指令中指定的参数内，作为同步倍率变更指令中的参数仅指定从轴移动量Ds。此外，根据在同步动作指令中指定的参数，即同步开始主轴位置Sp、主轴移动量Dm2以及从轴移动量Ds2来计算初始的同步比率αa(＝0)、最后的同步倍率αb、主轴移动量Dm以及直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da。
在本发明中，在同步倍率变更指令中不设定直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da等，仅设定从轴移动量Ds。并且，参照同步动作指令的参数来决定在基于同步倍率变更指令的动作中使用的直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da等，以使基于同步倍率变更指令的动作在同步动作指令中所指定的同步开始主轴位置Sp结束。如此，从在同步动作指令中指定的同步开始主轴位置Sp起开始基于同步动作指令的同步控制。
以下，参照图1说明基于通过同步倍率变更指令、同步动作指令指定的参数设定的最后的同步倍率αb、主轴移动量Dm以及直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da的计算方法。
根据基于同步动作指令的同步控制中的主轴移动量Dm2和从轴移动量Ds2的比率，通过下式(1)计算基于同步倍率变更指令的动作控制的最后的同步倍率αb。
此外，通过下式(2)计算基于同步倍率变更指令的动作控制中的从轴从停止状态开始直到成为与主轴之间的速度比(同步倍率)αb为止的主轴的移动量Dm1。
并且，使用从当前的主轴的位置开始直到基于同步动作指令的同步开始主轴位置Sp为止的移动量即主轴移动量Dm，通过下式(3)来表示直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da。
da＝Dm-Dm1……(3)
并且，通过将上式(1)和上式(2)代入到式(3)，通过下式(4)计算直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da。
使用这样计算出的各计算值，本发明的同步控制装置进行控制，从而在主轴从当前位置移动了da的时间点开始进行基于同步倍率变更指令的动作控制，关于从轴使同步倍率从同步倍率0开始逐渐上升，在从轴移动量Ds的移动完成时同步倍率成为αb。
接着，同步控制装置进行控制，从而开始进行基于同步动作指令的同步控制，同步倍率αb恒定使从轴移动距离Ds2。
由此，从轴在基于同步倍率变更指令的动作控制下逐渐加速，在基于同步倍率变更指令的动作控制结束的时间点，成为基于同步动作指令的同步控制开始时的同步速度。由此，从轴能够通过平稳的加速动作开始进行同步。
通过采用以上的参数设定，可以将本来开始进行同步的基于同步动作指令的同步开始主轴位置Sp直接指定为参数。
此外，即使通过同步倍率变更指令错误地将从轴移动量Ds设定得大，也会如图2所示那样进行调整以使直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da变小，设定平缓的加速度，因此某种程度上能够防止因作业者的设定错误而造成的机械震动的发生。
在本发明中，还使用指定的n次函数使加速时的同步倍率的变化模式发生变化，由此能够更平稳地进行基于同步倍率变更指令的加速动作控制。
例如，如下那样进行控制即可：通过二次函数定义加速时的同步倍率的变化模式，在主轴移动了距离da的时间点开始基于同步倍率变更指令的动作控制，计算相对于主轴位置的从轴的移动量，其中主轴位置通过根据同步倍率0定义的二次函数来进行计算，通过作为结果而求出的同步倍率使从轴的速度逐渐提高，在从轴移动量Ds的移动完成时同步倍率成为αb。
然后，接着开始进行基于同步动作指令的同步控制，同步倍率αb恒定使从轴移动距离Ds2。
参照图3说明基于上述二次函数的同步倍率变更控制中的、基于通过同步倍率变更指令和同步动作指令指定的参数设定的最后的同步倍率αb、主轴移动量Dm以及直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da的计算方法。
根据基于同步动作指令的同步控制中的主轴移动量Dm2与从轴移动量Ds2之间的比率，通过上式(1)计算基于同步倍率变更指令的动作控制的最后的同步倍率αb。
此外，使用α＝f(p)的二次函数表示基于同步倍率变更指令的动作控制中的相对于从轴移动量的主轴移动量p与同步倍率α之间的关系，在将同步倍率从0成为αb所需要的主轴移动量设为lp的情况下，f(p)的主轴移动量从0到lp为止的积分值成为与通过同步倍率变更指令指定的从轴移动量Ds相同的值，因此下式(5)成立。
并且，主轴移动量Dm成为从当前的主轴位置开始直到基于同步动作指令的同步控制的开始主轴位置Sp为止的移动量，此外，可以通过下式(6)表示直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da。
da＝Dm-lp……(6)
因此，通过上式(5)和(6)，能够求出同步倍率从0成为αb所需要的主轴移动量lp和直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da。
另外，不登录n阶函数，而是作为表信息预先登录主轴位置或移动量与同步比率的关系，按照该表信息使同步倍率变化，由此能够同样地进行平稳的加速动作。
以上是本发明的各实施方式的动作原理的说明。以下，对本发明的一实施方式进行说明。
图4是执行上述同步控制的同步控制装置的一实施方式的框图。
在该实施方式中，作为同步控制装置可以使用数值控制装置。同步控制装置1的CPU10为整体控制同步控制装置1的处理器。CPU10经由总线19读出在ROM11中存储的系统程序，按照该读出的系统程序控制整个同步控制装置。在RAM12中存储临时的计算数据、显示数据以及操作员经由显示器/MDI单元20输入的各种数据。由SRAM等构成的非易失性存储器13通过电池(未图示)进行支援，构成为即使断开同步控制装置1的电源也保持存储状态的非易失性存储器。在非易失性存储器13中存储经由接口14读入的动作程序、经由显示器/MDI单元20输入的动作程序等。
接口14能够将同步控制装置1与适配器等外部设备连接。从外部设备侧读入动作程序。可编程序机床控制器(PMC)15通过内置于同步控制装置1中的顺序程序，经由I/O单元16向设备的辅助装置输出信号来进行控制。
显示器/MDI单元20是具备显示器、键盘等的手动数据输入装置，接口17接受来自显示器/MDI单元20的键盘的指令或数据并将其交给CPU10。
各轴的轴控制电路30、31接受来自CPU10的各轴的移动指令量，向伺服放大器40、41输出各轴的指令。伺服放大器40、41接受该指令，驱动各轴的主轴的伺服电动机50、从轴的伺服电动机51。各轴的伺服电动机50、51内置位置/速度检测器，向轴控制电路30、31反馈来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号，进行位置/速度的反馈控制。在图4中，省略了位置/速度的反馈。
图4所示的同步控制装置1作为对主轴和从轴这2个轴进行同步控制的装置，具备对主轴和从轴的伺服电动机50、51进行控制的轴控制电路30、31以及伺服放大器40、41，并且在还控制其他轴的情况下，与这些轴对应的轴控制电路或伺服放大器、伺服电动机与总线19相连接。
图5是在本发明的一实施方式中，以CPU10执行动作程序从而在每个预定周期进行的移动指令的分配处理中的、同步倍率的变更处理为中心的处理的流程图。以下，对各步骤进行说明。
[步骤SA01]判定当前是否正在执行与同步倍率变更指令有关的处理。当正在执行与同步倍率变更指令相关的处理时，向步骤SA02前进，在未正在执行时保持同步倍率α不变向步骤SA09前进。
[步骤SA02]使用在同步倍率变更指令和下个块的同步动作指令中指定的各参数，根据上述关系式，计算最后的同步倍率αb、主轴移动量Dm以及直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da。
[步骤SA03]计算开始与同步倍率变更指令有关的处理后的主轴的移动量。通过累计开始与同步倍率变更指令有关的处理后的各周期的主轴的分配移动量来计算主轴的移动量。
[步骤SA04]判定开始与同步倍率变更指令有关的处理后的主轴的移动量是否超过直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量da。在超过的情况下向步骤SA05前进，在没有超过的情况下向步骤SA06前进。
[步骤SA05]判定开始与同步倍率变更指令有关的处理后的主轴的移动量是否超过了主轴移动量Dm。在超过的情况下向步骤SA08前进，在没有超过的情况下向步骤SA07前进。
[步骤SA06]将主轴与从轴的同步倍率α设定为0并向步骤SA09前进。
[步骤SA07]使用开始与同步倍率变更指令有关的处理后的主轴的移动量来计算主轴与从轴的同步倍率α，向步骤SA09前进。例如，在通过一次函数使同步倍率α增加的情况下，根据开始与同步倍率变更指令有关的处理后的主轴的移动量相对于主轴的移动量Dm1的比例和αb值来求出当前的同步倍率α即可。
[步骤SA08]将主轴与从轴的同步倍率α设定为αb并向步骤SA09前进。
[步骤SA09]根据同步倍率α和主轴的当前周期的分配移动量，计算从轴的分配移动量。
[步骤SA10]输出主轴与从轴的当前周期的分配移动量。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方式的例子，通过增加适当的变更能够以各种方式实施。

Claims (2)

1.一种同步控制装置，其以主轴经过某个位置为起点，在从这里开始将该主轴移动所指定的距离的期间，将从轴移动所指定的距离，该同步控制装置的特征在于，具备：
同步动作指令单元，其指定上述从轴开始同步时的上述主轴的位置、上述主轴的移动量以及上述从轴的移动量；
同步倍率变更指令单元，其指定同步紧前的上述从轴的移动量；
同步参数计算单元，其根据由上述同步动作指令单元指定的上述从轴开始同步的上述主轴的位置、上述主轴的移动量、上述从轴的移动量、以及由上述同步倍率变更指令单元指定的上述从轴的移动量，计算同步倍率变更完成时的同步倍率、同步倍率变更时的主轴移动量以及直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量；
位置计算单元，其根据上述同步参数计算单元的计算结果，计算同步倍率的斜率和上述从轴从停止状态起开始进行动作的主轴的位置，以便在上述从轴移动完由上述同步倍率变更指令单元指定的移动量的时间点，成为上述同步参数计算单元计算出的同步倍率变更完成时的同步倍率；以及
从轴移动量输出单元，其从开始同步倍率变更动作的上述主轴的位置开始，按照上述斜率使与上述主轴的速度之间的同步倍率逐渐变化，来输出向上述从轴的指令。
2.一种同步控制装置，其以主轴经过某个位置为起点，在从这里开始将上述主轴移动所指定的距离的期间，将从轴移动所指定的距离，该同步控制装置的特征在于，具备：
同步动作指令单元，其指定上述从轴开始同步时的上述主轴的位置、上述主轴的移动量以及上述从轴的移动量；
同步倍率变更指令单元，其指定同步紧前的上述从轴的移动量；
同步参数计算单元，其根据由上述同步动作指令单元指定的上述从轴开始同步的上述主轴的位置、上述主轴的移动量、上述从轴的移动量、以及由上述同步倍率变更指令单元指定的上述从轴的移动量，计算同步倍率变更完成时的同步倍率、同步倍率变更时的主轴移动量、以及直到同步倍率变更开始为止的主轴的移动量；
位置计算单元，其根据上述同步参数计算单元的计算结果，与所指定的同步倍率的变化模式对应地计算上述从轴从停止状态起开始进行动作的主轴的位置，以便在上述从轴移动完由上述同步倍率变更指令单元指定的移动量的时间点，成为上述同步参数计算单元计算出的同步倍率变更完成时的同步倍率；以及
从轴移动量输出单元，其从开始同步倍率变更动作的上述主轴的位置开始，按照所指定的同步倍率的上述变化模式，使同步倍率与上述主轴的位置对应地进行变化来输出向上述从轴的指令。
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