CN108723890B - 进行摇摆切割的机床的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种进行摇摆切割的机床的控制装置。机床的控制装置包括：位置指令生成部，其生成进给轴的摇摆指令；第一加法部，其将摇摆指令与位置指令和进给轴的检测位置之间的位置偏差相加并生成合成指令；标准化部，其将合成指令标准化；学习控制部，其基于由摇摆指令求出的摇摆相位和标准化后的合成指令来求出合成指令的修正量并与合成指令相加；逆标准化部，其将来自学习控制部的输出逆标准化；以及第二加法部，其将通过逆标准化部进行逆标准化后的输出与合成指令相加。

Description

进行摇摆切割的机床的控制装置

技术领域

本发明涉及一种进行摇摆切割的机床的控制装置。

背景技术

如果在通过机床的工具加工工件时连续产生切屑，则会有切屑缠绕工具的情况。因此，已知一种使工具摇摆来间歇切割工件的技术(例如参照日本专利第5033929号公报、日本专利第5139592号公报)。

但是，在日本专利第5033929号公报以及日本专利第5139592号公报中没有考虑到在预定的加工停止位置结束切割加工的情况。因此，会产生切割工具持续摇摆并超过预定的加工停止位置的问题。因此，在国际公开第2016/047485号中公开了如下情况，即“在上述切割工具到达上述加工进给方向的工件上的预定切割工具加工停止位置时，上述振幅控制单元随着对上述加工进给方向的进给动作，使上述振动单元进行的往返振动的振幅减少”。

发明内容

但是，在将学习控制应用于间歇切割时，即使在加工停止位置附近缩小摇摆运动的振幅，振幅也不会立刻变小。因此，有时无法解决切割工具超过加工停止位置的问题。另外，根据工件的形状，有可能在工件的加工停止位置附近使工件产生切口。

因此，优选即使在应用学习控制的情况下也能够提高跟踪性的机床的控制装置。

根据本公开的第一个方式，提供一种控制装置，其控制机床，该机床具备：使工件以及工具围绕上述工件的中心轴线相对旋转的主轴、以及沿着上述工件的外周面或内周面的母线对上述工具和上述工件相对地进行进给的至少一个进给轴，其中，该控制装置具备：位置指令生成部，其根据上述工件和上述工具的相对转速、以及上述工具和上述工件的相对的进给速度，来生成上述至少一个进给轴的位置指令；摇摆指令生成部，其根据上述转速以及上述位置指令来生成上述至少一个进给轴的摇摆指令，使得相对于上述转速成为正的非整数倍且由上述工具间歇切割上述工件；第一加法部，其生成将上述摇摆指令与上述位置指令和上述至少一个进给轴的实际位置之间的差即位置偏差相加后得到的合成指令；标准化部，其将上述合成指令标准化；学习控制部，其根据由上述摇摆指令求出的摇摆相位和标准化后的合成指令，来求出上述合成指令的修正量并与上述合成指令相加；逆标准化部，其将来自该学习控制部的输出逆标准化；以及第二加法部，其将通过该逆标准化部进行逆标准化后的输出与上述合成指令相加。

在第一个方式中，通过代表值、例如位置指令将合成指令标准化并输入给学习控制部，另外通过代表值、例如位置指令将来自学习控制部的输出逆标准化。因此，即使在输入学习控制部时的代表值与输出时的代表值不同的情况下，通过输出时的代表值进行逆标准化，因此可以容易地跟踪例如位置指令的变化。因此，即使是在应用学习控制的情况下也可以提高跟踪性。

附图说明

通过参照附图详细说明本发明典型的实施方式，能够进一步明确本发明的这些目的、特征以及优点以及其他目的、特征以及优点。

图1是包括基于第一实施方式的控制装置的系统图。

图2A是第一工件的截面图。

图2B是第二工件的截面图。

图2C是第三工件的截面图。

图2D是第四工件的截面图。

图3是表示基于典型的实施方式的控制装置的动作的流程图。

图4是包括基于第二实施方式的控制装置的系统图。

图5是表示进给量与旋转角度之间的关系的图。

图6A是表示现有技术中的时间与工具的位置之间的关系的图。

图6B是表示第一实施方式中的时间与工具的位置之间的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中对相同的部件标注相同的参照标记。为了容易理解，对这些附图适当变更比例尺。另外，附图所示的方式是用于实施本发明的一个例子，本发明不限于图示的方式。

图1是包括基于第一实施方式的控制装置的系统图。如图1所示，系统1包括：机床10、控制机床10的控制装置20、以及与控制装置20连接的上位控制装置30。机床10具有工具11，工具11对至少局部地围绕旋转轴线O旋转对称的工件W的外周面或内周面进行切割加工。另外，在图1等中，将工件W的旋转轴线设为Z轴，将相对于Z轴垂直的轴线设为X轴。

机床10的主轴M0使工件W围绕该旋转轴线O旋转。进一步地，机床10的进给轴M1沿着工件W的母线进给工具11。此外，如后述那样，也可以是两个以上的进给轴M1、M2沿着工件W的母线进给工具11的结构。

主轴M0包括主轴旋转机构和驱动该旋转机构的伺服电动机。同样地，进给轴M1、M2包括工具11的进给机构和驱动该进给机构的伺服电动机。而且，进给轴M1、M2与主轴M0进行协调动作，并且对工具11进给来切割加工工件W。此外，如果除去切割负荷能够通过惯性和指令的角加速度来推定主轴M0以及进给轴M1、M2的必要转矩，但是也可以分别具备用于检测主轴M0以及进给轴M1、M2的位置以及转矩的位置检测部T0、T1、T2。位置检测部T0、T1、T2可以是编码器。

上位控制装置30例如是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)，但是不限于此。作为工件W的加工条件，上位控制装置30例如生成使工件W旋转的主轴M0的转速例如转速指令Vc、以及进给工具11的进给轴M1、M2的位置指令Pc。换言之，上位控制装置30作为位置指令生成部来发挥作用，所述位置指令生成部根据工件W和工具11的相对转速以及工具11和工件W的相对进给速度来生成至少一个进给轴M1、M2的位置指令。由于位置指令Pc是每个单位时间的位置指令，所以位置指令Pc可以是一种速度指令。可以使用转速检测值作为主轴M0的转速。以下，主轴M0的转速为转速指令Vc。

控制装置20是具备CPU、存储器等的数字计算机，但不限于此。控制装置20包括：摇摆指令生成部23，其根据主轴M0的转速以及至少一个进给轴M1、M2的位置指令Pc来生成至少一个进给轴M1、M2的摇摆指令，使得相对于转速成为正的非整数倍且由工具11间歇切割工件W。摇摆指令包括摇摆频率和摇摆振幅。转速可以是主轴M0的转速指令Vc也可以是转速实际值。

此外，间歇切割表示工具11一边周期性地与工件W接触以及离开工件W，一边切割加工工件W，也称为摇摆切割或振动切割。另外，图1中工件W旋转并且工件11相对于工件W摇摆，但是也可以是工具11旋转并且工件W相对于工具11摇摆的结构。

进一步地，控制装置20包括：第一加法部24，其生成将摇摆指令与位置偏差△P相加后得到的合成指令Sc，该位置偏差△P是位置指令Pc与通过位置检测部T1、T2检测出的至少一个进给轴M1、M2的检测位置Pd(实际位置)之间的差。进一步地，控制装置20包括：标准化部25，其对加上摇摆指令后的位置偏差△P即合成指令Sc进行标准化；以及学习控制部26，其根据由摇摆指令求出的摇摆相位和标准化后的合成指令Sc’，求出合成指令Sc的修正量并与合成指令Sc相加。

学习控制部26根据由摇摆指令求出的摇摆相位和标准化后的合成指令重复求出修正量，修正合成指令，由此提高针对周期动作的跟踪性。学习控制是指通过至1个学期周期前为止的累积偏差来修正移动指令，由此提高对周期指令的跟踪性的控制。

进一步地，控制装置20包括将来自学习控制部26的输出进行逆标准化的逆标准化部27、以及将由逆标准化部27进行逆标准化后的输出与合成指令Sc相加的第二加法部28。进一步地，控制装置20包括：位置速度控制部29，其根据加上了逆标准化后的输出后的合成指令Sc”来生成用于进给轴M1、M2的速度指令以及转矩指令，并供给至进给轴M1、M2。控制装置20的CPU实现作为摇摆指令生成部23、第一加法部24、标准化部25、学习控制部26、逆标准化部27、第二加法部28以及位置速度控制部29的作用。

图2A～图2D是第一～第四工件的截面图。图2A所示的工件W包括圆筒形状部分W1、与圆筒形状部分W1结合的凸缘W2。在圆筒形状部分W1与凸缘W2之间形成截面呈大致直角的拐角部Q。对此，在图2B所示的工件W中，圆筒形状部分W1与凸缘W2之间的拐角部Q的截面是圆弧状。

进一步地，图2C所示的工件W包括筒形状部分W1、凸缘W2、配置在筒形状部分W1与凸缘W2之间的锥形部分W3。在筒形状部分W1与锥形部分W3之间、以及在锥形部分W3与凸缘W2之间分别形成截面为钝角的拐角部Q。另外，图2D所示的工件W是圆筒形状，在其端面形成有圆锥台状凹部W4。在凹部W4的底部与内圆周面之间形成有截面为钝角的拐角部Q。

图2A～图2D所示的工件W的圆筒形状部分W1、锥形部分W3以及圆锥台状凹部W4围绕旋转轴线O而旋转对称。即，图2A～图2D所示的工件W包括围绕旋转轴线O而旋转对称的一部分。而且，工件W的拐角部Q存在于在沿着旋转轴线O的截面中比工件W的半径方向最外方部分更靠半径方向内侧处，这些拐角部Q在半径方向最外方部分上不连续。换言之，工件W在沿着旋转轴线O的截面中具有阶梯部。

图1所示的工具11对图2A～图2C所示的圆筒形状部分W1和锥形部分W3的外周面以及图2D所示的圆锥台状凹部W4的内周面进行切割加工。此外，凸缘W2不需要一定是旋转对称，也可以具备仅在半径方向延伸的突出部来代替凸缘W2。另外，也可以设置锥形部分来代替圆筒形状部分W1。

图3是表示基于典型的实施方式的控制装置的动作的流程图。为了容易理解的目的，针对工具11只切割加工工件W的圆筒形状部分W1的外周面的情况进行说明。图3所示的处理将按预定的控制周期重复实施。

首先，在图3的步骤S11中，摇摆指令生成部23根据从上位控制装置30供给的位置指令Pc和主轴转速指令Vc，来生成进给轴M1的摇摆指令。在图1所示的例子中，由于工具11只沿着与旋转轴线O平行的直线摇摆，因此生成仅用于进给轴M1的摇摆指令。

这里，图4是包括基于第二实施方式的其它系统的图。在图4所示的例子中，锥形部分W3与凸缘W2结合地配置。此时，工具11沿着锥形部分W3的母线向斜方向摇摆地切割加工锥形部分W3的外圆周面。由于工具11向X方向以及Z方向的合成方向移动，因此为了使工具11移动需要两个进给轴M1、M2。此时，在步骤S11中，分别生成用于两个进给轴M1、M2的摇摆指令。此外，进一步地，即使是通过多个进给轴进给工具11的结构也包括在本发明的范围内。另外，这种情况下，各进给轴中每一个都存在有图示的结构。

以下，如图1所示，对工具11只切割加工工件W的圆筒形状部分W1的外周面的情况进行说明。但是，以下的说明将理解为在图2A～图2D、图4所示的情况下也同样适用。

图5是表示进给量与旋转角度之间的关系的图。图5的横轴表示工件W的旋转角度，纵轴表示工件W的中心轴线的方向(即Z轴方向)上的工具11的进给量。图5中示出了向斜方向延伸的多条直线状虚线C1、C2、C3…。由图5可知，虚线C1与纵轴之间的交点的纵轴坐标相当于下一个虚线C2的开始点的纵轴坐标。同样地，虚线C2与纵轴之间的交点的纵轴坐标相当于下一条虚线C3的开始点的纵轴坐标。这些多条直线状虚线C1、C2、C3…表示在没有摇摆指令的情况下工件W上的工具11的轨迹。另一方面，图5所示的曲线A1、A2、A3……表示在有摇摆指令的情况下工件W上的工具11的轨迹。即，虚线C1、C2、C3等只表示加上摇摆指令之前的位置指令(原来的指令值)，曲线A1、A2、A3等表示加上摇摆指令之后的位置指令(合成指令)。因此，曲线A1、A2、A3表示余弦波状的摇摆指令与通过虚线C1、C2、C3表示的各个位置指令相加后得到的指令。

另外，曲线A1是工件W的第一次旋转的工具11的轨迹，曲线A2是工件W的第二次旋转的工具11的轨迹，曲线A3是工件W的第三次旋转的工具11的轨迹。出于简洁的目的，省略工件W的第四次旋转以后的工具11的轨迹的图示。这些曲线A1、A2、A3为将纵轴方向的进给量与以虚线C1、C2、C3为基准轴线的余弦波相加后得到的，并且相对于工件W的转速(旋转数)具有正的非整数倍的摇摆频率。

在图3的步骤S11中，摇摆指令生成部23如以下那样生成摇摆指令。首先，在上位控制装置30中，决定进给轴M1的位置指令Pc的虚线C1、C2、C3。由于摇摆指令生成部23生成分别以虚线C1、C2、C3作为基准轴线的曲线A1、A2、A3的指令，因此决定余弦波状的摇摆指令的摇摆频率。后述的数学式(1)的S/60×I的项的值为摇摆频率。

在决定上述的摇摆频率时，如图5所示，以某条虚线、例如虚线C2作为基准轴线的余弦波状的曲线A2的初始相位优选相对于以前一条虚线、例如虚线C1作为基准轴线的余弦波状的曲线A1偏离半个周期。其理由是，由于在偏离了半个周期的情况下，能够将摇摆指令的摇摆振幅设为最小限，其结果是能够最有效地切断切屑。

接着，摇摆指令生成部23为了生成分别以虚线C1、C2、C3作为基准轴线的曲线A1、A2、A3的指令，决定上述的摇摆指令的摇摆振幅。后述的数学式(1)中的K×F/2的项的值成为摇摆振幅。图5所示的曲线A1和曲线A2在旋转角度约为0度的位置B1与旋转角度约为240度的位置B2中相互重叠。由图5可知，在位置B1、B2针对虚线C1的曲线A1的最大值大于针对虚线C2的曲线A2的最小值。换言之，摇摆指令生成部23优选决定摇摆振幅以使之前的曲线A1与之后的曲线A2部分相互重叠。此外，在曲线A1、A2、A3上，由于进给速度恒定，因此各摇摆指令的摇摆振幅也全部相同。

在该重叠的位置B1、B2，在工具11以曲线A2的轨迹进行加工时，工具11从工件W上离开，因此工件W没有被加工。在本实施方式中，由于会周期性地产生这样重叠的位置，因此可以进行所谓的间歇切割。在图5所示的例子中，由于按照了曲线A2的动作因而在位置B1、B2分别产生切屑。即，在第二次旋转的曲线A2上产生2个切屑。由于周期性地进行这样的间歇切割，因此可以进行振动切割。

进一步地，相对于虚线C3形成的曲线A3的形状与曲线A1相同。曲线A2和曲线A3在旋转角度约为120°的位置B3和约为360°的位置B4重叠。由于按照了曲线A3的动作因而在位置B3、B4分别产生切屑。即，在第三次旋转的曲线A3上产生2个切屑。以后，工件每进行一次旋转就会产生2个切屑。但是，在第一次旋转中没有产生切屑。

通过这样决定摇摆频率和摇摆振幅，从而摆指令生成部23生成摇摆指令(步骤S11)。例如用于得到如图5所示的曲线A1、A2、A3等那样的工具11的轨迹的摇摆指令被如下数学式所表示。

摇摆指令＝(K×F/2)×cos(2л×S/60×I×t)-(K×F/2)……数学式(1)，

在数学式(1)中，K是摇摆振幅倍率，F是工件W每旋转一次的工具11的移动量、即每次旋转的进给量[mm/rev]，S是围绕工件W的中心轴线的转速[min-1]或者[rpm]，I是摇摆频率倍率。这里，上述的摇摆频率相当于数学式(1)的S/60×I的项，上述摇摆振幅相当于数学式(1)的K×F/2的项。但是，摇摆振幅倍率设为1以上的数，摇摆频率倍率I设为比零大的非整数(例如0.5、0.8、1.2、1.5、1.9、2.3、或2.5……等正的非整数)。摇摆振幅倍率K以及摇摆频率倍率I是常数(图5的例子中，I是1.5)。

不将摇摆频率倍率I设为整数的理由是因为在与围绕工件W的中心轴线的转速完全相同的摇摆频率的情况下，无法产生上述重复的位置B1、B2、B3、B4等，从而不会得到基于摇摆切割的切屑的切碎效果。

另外，根据数学式(1)，摇摆指令成为针对以表示位置指令的各虚线C1、C2、C3作为基准轴线的余弦波减去作为偏移值的(K×F/2)的项后得到的指令。由此，可以将在工具11的加工进给方向上基于位置指令的位置作为上限，并控制基于将摇摆指令与位置指令相加后得到的指令值的工具11的位置轨迹。因此，图5的曲线A1、A2、A3等在+Z轴方向(即工具11的加工进给方向)上不会超过虚线C1、C2、C3等。

进一步地，通过设为通过数学式(1)表示的摇摆指令，由此根据图5的曲线A1可知，在工具11的加工开始点(横轴的0°位置)在工具11的进给方向不会从最初发出较大的摇摆指令。

此外，在决定摇摆频率和摇摆振幅时所调整的各参数(数学式(1)的K、I)的初始值在机床10运转之前被存储在上位控制装置30中。工件W的转速Vc作为加工条件被事先存储在上位控制装置30中。根据该转速Vc和由上位控制装置30所生成的位置指令来求出每个旋转进给量F。

接着，在图3的步骤S12中，位置检测部T1检测进给轴M1的实际位置作为检测位置Pd。接着，在步骤S13中，计算位置指令Pc与检测位置Pd之间的位置偏差△P。然后，在步骤S14中，在第一加法部24中将摇摆指令与位置偏差△P相加并生成合成指令Sc。

之后，在步骤S15中，标准化部25通过代表值将加上了摇摆指令后的位置偏差△P即合成指令Sc进行标准化。代表值根据工件W的被切割部位的形状而不同。如图1所示，当工具11切割圆筒形状部分W1的外周面时，代表值是位置指令Pc。

如图4所示，当工具11切割锥形部分W3的外周面时，代表值可以是位置指令Pc，也可以是主轴转速指令Vc或主轴转速实际值。其理由为，因为主轴转速指令Vc等在切割圆筒形状部分W1时是固定的，但是在切割锥形部分W3时是根据其切割位置的锥形部分W3的旋转半径而发生变化的。

具体地说，主轴转速指令Vc等以使切割位置的锥形部分W3的圆周方向速度为恒定的方式发生变化。因此，随着锥形部分W3的旋转半径变大，主轴转速指令Vc等变小。如图2D所示，切割圆锥台状凹部W4的内周面的情况也相同。或者，也可以通过位置指令Pc以及主轴转速指令Vc等双方、或通过位置指令Pc以及主轴转速指令Vc等的积将合成指令Sc进行标准化。

此外，在标准化的一个方法中，例如使用作为代表值的位置指令Pc来除以合成指令Sc。或者可以以均方根为1的方式进行比例转换，或者可以以平均为0、分散为1的方式进行线形转换。这样进行标准化后的合成指令Sc’不依赖于单位系统。然后，将标准化后的合成指令Sc’供给至学习控制部26。

另外，当工具11的驱动机构部有反弹时或该驱动结构部的刚性低时，为了提高伺服的应答性而较高地设定控制增益，此时会产生振动，工具11的位置精度有时会不稳定。例如，即使基于与曲线A1、A2、A3等对应的指令值来驱动主轴M0以及进给轴M1，有时工具11的实际位置也不会完全地跟踪曲线A1、A2、A3等。此时，当在图5所示的重叠位置B1、B2、B3、B4等处工具11的实际位置与曲线A1、A2、A3等的指令值不一致时，不会引起间歇切割，其结果是不会良好地形成切屑。

因此，在本实施方式中，如图3的步骤S16所示，使用学习控制来提高对摇摆指令的跟踪性。学习控制是提高针对“重复模式已被决定的周期指令”的跟踪性的控制方式，可以如从第一周期到第二周期，从第二周期到第三周期……这样随着周期增加而减少位置偏差。具体地说，对工件W以及工具11的预定数量的摇摆周期的位置偏差进行学习并设为修正量，由此抑制由摇摆指令造成的周期性的位置偏差的增加。

其结果为，工具11的实际位置逐渐接近指令值的曲线A1、A2、A3等，最终与指令值的曲线A1、A2、A3等一致。此时，由于指令值的曲线A1、A2、A3等具有上述的重叠位置B1、B2、B3、B4等，所以能够切实地引起间歇切割，并能够切实地形成被切碎的切屑。

另外，由于将摇摆指令作为学习的对象，因此学习频带依赖于摇摆指令的摇摆频率。用于进行学习控制的学习频带有上限，当摇摆频率超过上限时，学习不收敛而剩余有位置偏差。其结果是不能良好地形成切屑。因此，在本实施方式中，需要在能够实施学习控制的范围内求出最优的摇摆频率以及摇摆振幅。

具体地说，与转矩的降低方法同样地，如后述那样调整切屑的长度(增长)，由此可以较低地抑制摇摆指令的摇摆频率，可以控制在学习频带内。当然，如果能够变更加工条件，也可以降低进给速度。

另外，在本实施方式的摇摆切割中，由于求出最优的摇摆频率以及摇摆振幅，因此能够将必要转矩最小化。另一方面，即使能够必要最小化，仍能够引起转矩饱和的现象，从而需要回避。进一步地，如果应用学习控制，则转矩增大，处于更容易饱和的倾向。因此，在本实施方式中，需要在不引起转矩饱和的范围内求出最优的摇摆频率以及摇摆振幅。

具体地说，如后述那样调整切屑的长度(增长)，由此能够较低地抑制摇摆指令的摇摆频率并能够降低必要转矩。当然，如果能够变更加工条件，也可以降低进给速度。

另外，摇摆振幅优选尽量地小，当摇摆频率低时，形成更长的切屑。此时，主轴M0以及进给轴M1、M2所要求的转矩也小。对此，当摇摆振幅大时，进给轴M1、M2等所要求的转矩也变大。当摇摆频率高时，切屑的长度变短，进给轴M1、M2等所要求的转矩也变大。

当操作者希望所期望长度的切屑时，操作者将切屑的期望长度输入给摇摆指令生成部23。由此，摇摆指令生成部23基于切屑的期望长度来生成摇摆频率和摇摆振幅。例如当要求较短的切屑时能够避免工件W损伤，当要求长的切屑时能够抑制转矩以及学习频带并降低施加给工具11的负荷，并且易于使学习收敛。

再次参照图3，此时在步骤S16中，学习控制部26如上述那样实施学习控制。来自学习控制部26的输出被供给至逆标准化部27。在步骤S17中，来自学习控制部26的输出在逆标准化部27中被逆标准化。

当然，逆标准化所使用的代表值与标准化部25所使用的代表值相同。例如在标准化部25中在使用位置指令Pc作为代表值时，即使是在逆标准化部27中也使用位置指令Pc。同样地，当在标准化部25中使用位置指令Pc以及主轴转速指令Vc等的积作为代表值时，即使是在逆标准化部27中也使用位置指令Pc以及主轴转速指令Vc等的积。

然后，在步骤S18中，第二加法部28将被逆标准化后的学习控制的输出作为修正量并与合成指令Sc相加。之后，位置速度控制部29根据加上了逆标准化后的输出后的合成指令Sc”，来生成速度指令以及转矩指令，供给至进给轴M1。根据这样的指令来控制进给轴M1。

图6A以及图6B是分别表示现有技术以及第一实施方式中的时间与工具的位置之间的关系的图。在这些附图中，横轴表示时间(秒)，纵轴表示工具或进给轴M1的位置(mm)。纵轴与图1以及图4所示的Z方向相对应。

另外，虚线表示位置指令Pc，正弦波状的实线曲线表示合成指令Sc”。但是，图6A所示的合成指令Sc”的实线曲线不接受标准化部25以及逆标准化部27的处理。进一步地，正弦波状的虚线曲线表示检测位置Pd。此外，在现有技术中，主要在没有使用标准化部25以及逆标准化部27的方面与上述实施方式不同。

在这些附图中，表示圆筒形状部分W1的终端位置Pz的直线被示于位置为50mm的位置。终端位置Pz与圆筒形状部分W1和凸缘W1之间的拐角部Q相对应。

在图6A以及图6B中，以不超过终端位置Pz的方式生成合成指令Sc”。然而，如图6A所示，现有技术中检测位置Pd的曲线在局部上变得比终端位置Pz大。在这种情况下，由于工具11越过终端位置Pz并局部地进行移动，因此在与圆筒形状部分W1结合的凸缘W2上形成有切口。因此，在现有技术中，可以说针对合成指令Sc”的检测位置Pd的跟踪性较低。

在图6B所示的第一实施方式中，接受标准化部25以及逆标准化部27的处理。由图6B等可知，在终端位置Pz之前，位置指令Pc的变化率慢慢变小。换言之，在终端位置Pz之前，在来自学习控制部26的输出被供给至逆标准化27时的位置指令Pc的值比合成指令Sc”被输入至学习控制部26时的位置指令Pc的值要小。

如上所述，学习控制部26求出修正量并进行存储，将该修正量应用于1个摇摆周期后或预定数量的摇摆周期后的合成指令Sc。然后，在逆标准化部27中，使用来自学习控制部26的输出(修正量)被供给至逆标准化部27时的位置指令Pc的值，来将上述的输出逆标准化。

因此，适当地修正来自学习控制部26的输出，使得与来自学习控制部26的输出(修正量)被供给至逆标准化部27时的位置指令Pc的值相匹配。其结果为，即使在应用学习控制的情况下，也能够提高跟踪性。因此如图6B所示，检测位置Pd的曲线不会变得比终端位置Pz大，因此能够防止在凸缘W2上形成切口。

在如上述那样切割具有锥形部分W3的工件W时，使用位置指令Pc以及/或主轴转速指令Vc，将合成指令Sc’标准化。因此，在步骤S18中使用来自学习控制部26的输出(修正量)被供给至逆标准化部27时的位置指令Pc以及/或主轴转速指令Vc的值，来将输出(修正量)逆标准化。

如上所述，位置指令Pc以及/或主轴转速指令Vc的值在合成指令Sc被输入至学习控制部26中时，与来自学习控制部26的输出被供给至逆标准化部27时不同。在第二实施方式中，能够配合来自学习控制部输出时的位置指令Pc以及/或主轴转速指令Vc的值，来修正输出，从而提高跟踪性。进一步地，可以知道当通过位置指令Pc以及主轴转速指令Vc双方或位置指令Pc以及主轴转速指令Vc的积进行标准化时，能够进一步提高跟踪性。

本公开的方式

根据第一方式，提供一种控制装置20，其控制机床10，该机床10具备使工件W以及工具11围绕上述工件的中心轴而相对旋转的主轴M0、以及沿着上述工件的外周面或内周面的母线对上述工具和上述工件相对地进行进给的至少一个进给轴M1、M2，其中，该控制装置20具备：位置指令生成部30，其基于上述工件和上述工具的相对转速、以及上述工具和上述工件的相对的进给速度，来生成上述至少一个进给轴的位置指令；摇摆指令生成部23，其基于上述转速以及上述位置指令，来生成上述至少一个进给轴的摇摆指令，使得相对于上述转速成为正的非整数倍且由上述工具间歇切割上述工件；第一加法部24，其生成将上述摇摆指令与上述位置指令和上述至少一个进给轴的实际位置之间的差即位置偏差相加后得到的合成指令；标准化部25，其将上述合成指令标准化；学习控制部26，其根据由上述摇摆指令求出的摇摆相位和标准化后的合成指令，来求出上述合成指令的修正量并与上述合成指令相加；逆标准化部27，其将来自该学习控制部的输出逆标准化；以及第二加法部28，其将通过该逆标准化部进行逆标准化后的输出与上述合成指令相加。

根据第二方式，在第一方式中，上述摇摆指令生成部根据上述转速计算上述摇摆指令的上述摇摆频率，并且根据上述位置指令计算上述摇摆指令的摇摆振幅。

根据第三方式，在第一或第二方式中，上述标准化部使用上述位置指令以及上述转速中的至少一方将上述合成指令标准化。

根据第四方式，在第三方式中，上述逆标准化部使用上述标准化部所使用的上述位置指令以及上述转速中的至少一个将上述学习控制部的输出逆标准化。

根据第五方式，在第一～第四方式中的任意一个方式中，上述摇摆指令生成部生成对余弦波的基准轴线减去作为偏移值的上述摇摆振幅后的上述摇摆指令。

根据第六方式，在第一～第五方式中的任意一个方式中，上述摇摆指令生成部根据上述转速，以使上述工件或上述工具每旋转一次偏离半个周期的方式生成上述摇摆指令的摇摆频率，并且根据上述进给速度来生成上述摇摆指令的上述摇摆振幅。

根据第七方式，在第一～第六方式中的任意一个方式中，上述摇摆指令生成部生成上述摇摆频率和上述摇摆振幅，使得上述至少一个进给轴的转矩不超过预定值。

根据第八方式，在第一～第七方式中的任意一个方式中，上述摇摆指令生成部基于上述学习控制的控制频带来生成上述摇摆频率和上述摇摆振幅，使得学习收敛。

根据第九方式，在第一～第八方式中的任意一个方式中，上述摇摆指令生成部基于上述工具加工上述工件而由此产生的切屑的期望长度来生成上述摇摆频率和上述摇摆振幅。

根据第十方式，在第一～第九方式中的任意一个方式中，上述工件至少局部地旋转对称，在沿着上述旋转轴线的截面中具有阶梯部。

方式的效果

在第一方式中，通过代表值、例如位置指令将合成指令标准化并输入给学习控制部，另外通过代表值、例如位置指令将来自学习控制部的输出进行逆标准化。因此，即使在对学习控制部的输入时的代表值与输出时的代表值不同的情况下，通过输出时的代表值进行逆标准化，因此可以容易地跟踪代表值的变化。代表值例如是位置指令。因此，即使在应用学习控制的情况下也能够提高跟踪性。

在第二方式中，适当地求出摇摆频率以及摇摆振幅。

在第三方式中，当工件具有圆筒形部分时通过位置指令进行标准化。因此，即使在输入到学习控制部时的位置指令与从学习控制部输出时的位置指令不同的情况下，也能够配合与从学习控制部输出时的位置指令来修正输出，从而提高跟踪性。进一步地，当工件具有圆锥形或圆锥台形部分时通过位置指令及/或主轴转速来进行标准化。因此即使在输入到学习控制部时的位置指令及/或主轴转速与从学习控制部输出时的位置指令及/或主轴转速不同的情况下，也能够配合与从学习控制部输出时的位置指令及/或主轴转速来修正输出，从而提高跟踪性。在通过位置指令以及主轴转速双方进行标准化时，将进一步提高跟踪性。

在第四方式中，通过与标准化部所使用的代表值相同的代表值进行逆标准化，由此能够适当地将来自学习控制部的输出逆标准化。

在第十方式中，能够防止在工件上形成切口。

虽然使用典型的实施方式说明了本发明，但如果是本领域技术人员则能够理解能够不脱离本发明的范围地进行上述变更以及各种其他的变更、省略、追加。

Claims (8)

1.一种控制装置，其控制机床，该机床具备使工件以及工具围绕上述工件的中心轴线相对旋转的主轴、以及沿着上述工件的外周面或内周面的母线对上述工具以及上述工件相对地进行进给的至少一个进给轴，其特征在于，

上述控制装置具备：

位置指令生成部，其基于上述工件和上述工具的相对转速、以及上述工具和上述工件的相对进给速度，来生成上述至少一个进给轴的位置指令；

至少一个位置检测部，其检测上述至少一个进给轴的实际位置；

摇摆指令生成部，其基于上述转速以及上述位置指令，来生成上述至少一个进给轴的摇摆指令，使得上述主轴每旋转一周的上述工具的摇摆次数成为正的非整数倍，且由上述工具间歇切削上述工件；

第一加法部，其生成对上述位置指令与上述至少一个位置检测部检测出的上述至少一个进给轴的实际位置之间的差即位置偏差相加上述摇摆指令而得到的合成指令；

标准化部，其通过代表值将上述合成指令标准化来生成不依赖于单位系统的标准化后的合成指令，上述代表值为上述至少一个进给轴的位置指令以及上述主轴的转速指令中的至少一方，

上述控制装置还具备：

学习控制部，其基于根据上述摇摆指令求出的摇摆相位和标准化后的合成指令，来求出上述合成指令的修正量并与上述合成指令相加；

逆标准化部，其通过与上述标准化部使用的代表值相同的代表值将来自该学习控制部的输出逆标准化；以及

第二加法部，其将通过该逆标准化部进行逆标准化后的输出与上述合成指令相加。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

上述摇摆指令生成部根据上述转速计算上述摇摆指令的摇摆频率，并且根据上述位置指令计算上述摇摆指令的摇摆振幅。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，

上述摇摆指令生成部生成对余弦波的基准轴线减去作为偏移值的上述摇摆振幅后的上述摇摆指令。

4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，

上述摇摆指令生成部根据上述转速，以使上述工件或上述工具每旋转一周偏离半个周期的方式生成上述摇摆指令的上述摇摆频率，并且根据上述进给速度来生成上述摇摆指令的上述摇摆振幅。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

上述摇摆指令生成部生成上述摇摆频率和上述摇摆振幅，使得上述至少一个进给轴的转矩不超过预定值。

6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

上述摇摆指令生成部基于上述学习控制的控制频带来生成上述摇摆频率和上述摇摆振幅，使得学习收敛。

7.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

上述摇摆指令生成部基于上述工具加工上述工件而由此产生的切屑的期望长度来生成上述摇摆频率和上述摇摆振幅。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的控制装置，其特征在于，

上述工件至少局部地旋转对称，在沿着旋转轴线的截面中具有阶梯部。

Images