CN110968036A - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数值控制装，其通过多轴同步控制使父轴与子轴按照预定的同步比进行往返动作，该数值控制装置具备：指令解读部，其解读包含多个指令程序块的指令；分配处理部，其根据上述指令程序块来生成电动机的每个控制周期的移动量即分配移动量；端点修正处理部，其执行第一修正处理和第二修正处理，上述第一修正处理修正上述分配移动量使得上述子轴的反馈位置到达上述往返动作的转折点即端点，上述第二修正处理恢复由于上述第一修正处理而失去的同步；以及电动机控制部，其根据修正后的上述分配移动量来驱动控制电动机。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及修正针对往返动作中的端点的指令的数值控制装置。
背景技术
已知一种具有多轴同步控制功能的数值控制装置。多轴同步控制是根据父轴的移动量来决定子轴的移动量的控制方式。根据多轴同步控制，例如针对在恒定方向(例如X轴方向)以恒定速度移动的父轴，使子轴在与父轴的移动方向垂直的方向(例如Y轴方向)上以恒定速度进行往返动作，由此能够描绘图1的指令波形所示的三角波状的轨迹。例如在使在传送带上流过的纤维与传送带速度同步地左右移动的无纺布交叉包装中进行这样的动作。在执行多轴同步控制时，将父轴的移动量与子轴的移动量之间的比指定为同步比率。由此，如果指定父轴的移动速度(以控制周期为单位的移动量)，则自动决定与父轴同步的子轴的移动速度(以控制周期为单位的移动量)。
但是，当子轴在多轴同步控制下进行往返动作时，如图1的反馈波形所示那样，会产生子轴无法到达端点的现象。这种现象的主要原因是针对往返动作指令的伺服延迟。
针对该原因，考虑通过将前馈控制激活来进行对应。但是，在多轴同步控制中子轴与父轴同步，因此不进行端点的加减速。因此，如果在往返动作中将前馈激活则震动变大，不太现实。
以解决多轴同步控制中的同样问题作为目标，具有日本特开平5-173619号公报以及日本专利5931289号公报记载的方法。
但是，日本特开平5-173619号公报以及日本专利第5931289号公报记载的方法需要一边重复移动动作一边通过试错来计算修正量。即，初始不进行适当的修正。因此，例如在无纺布交叉包装中会产生在初始阶段得不到均匀的带状等的问题。
另外，日本特开平5-173619号公报以及日本专利5931289号公报记载的方法没有公开在修正后用于恢复父轴与子轴的同步的具体方法。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于提供一种数值控制装置，其修正针对往返动作中的端点的指令。
本发明一实施方式的数值控制装置为通过多轴同步控制使父轴与子轴按照预定的同步比进行往返动作的数值控制装置，其具备：指令解读部，其解读包含多个指令程序块的指令；分配处理部，其根据上述指令程序块来生成电动机的每个控制周期的移动量即分配移动量；端点修正处理部，其执行第一修正处理和第二修正处理，第一修正处理用于修正上述分配移动量使得上述子轴的反馈位置到达上述往返动作的转折点即端点，第二修正处理用于恢复由于上述第一修正处理而失去的同步；以及电动机控制部，其根据修正后的上述分配移动量对电动机进行驱动控制。
在本发明一实施方式的数值控制装置中，上述端点修正处理部在上述第一修正处理中，对执行中的上述指令程序块的子轴的剩余移动量加上根据上述子轴的上述反馈位置和上述端点计算出的上述子轴的追加移动量Δc。
在本发明一实施方式的数值控制装置中，上述端点修正处理部在上述第一修正处理中，根据上述子轴的追加移动量Δc来修正上述同步比。
在本发明一实施方式的数值控制装置中，上述端点修正处理部在上述第二修正处理中，从下一个指令程序块的父轴的剩余移动量减去根据上述子轴的追加移动量Δc和同步比计算出的上述父轴的追加移动量Δp。
在本发明一实施方式的数值控制装置中，上述端点修正处理部在上述第二修正处理中，在预定的时间内变更下一个指令程序块的上述同步的比率。
通过本发明能够提供一种数值控制装置，其修正针对往返动作中的端点的指令。
附图说明
通过参照附图对以下实施例进行说明，本发明上述以及其他的目的和特征变得明确。这些附图中：
图1表示多轴同步控制中的问题。
图2表示实施方式1的端点修正处理部的动作。
图3表示实施方式1的端点修正处理部的动作。
图4表示实施方式2的端点修正处理部的动作。
图5表示实施方式2的端点修正处理部的动作。
图6表示实施方式1以及2的端点修正处理部的动作。
图7表示数值控制装置的硬件结构例。
图8表示数值控制装置的功能结构例。
具体实施方式
＜实施方式1＞
实施方式1的数值控制装置1通过以下的方法使子轴反馈位置移动到端点。
(1)在指令程序块的最终分配时，计算子轴的反馈位置到达端点为止的移动量。
(2)将指令程序块延长在上述(1)中计算出的移动量，继续同步来进行移动。
(3)在上述(2)之后，在成为转折的下一个程序块的最初的固定期间进行加速，恢复相对于父轴延迟的位置。
图7是表示实施方式1的数值控制装置1的主要部分的概略硬件结构图。数值控制装置1是进行包含机床的工业用设备的控制的装置。数值控制装置1具有CPU11、ROM12、RAM13、非易失性存储器14、总线10、轴控制电路16、伺服放大器17、接口18。将伺服电动机50、输入输出装置60连接到数值控制装置1。
CPU11是整体控制数值控制装置1的处理器。CPU11经由总线10读出存储在ROM12中的系统程序，并按照系统程序来控制整个数值控制装置1。
ROM12预先存储了例如用于执行无纺布交叉包装、机床等工业用设备的各种控制的系统程序。
在RAM13中临时存储临时的计算数据和显示数据、操作员经由输入输出装置60输入的数据和程序等。
非易失性存储器14例如通过未图示的电池进行支援，即使数值控制装置1的电源被切断也保持存储状态。非易失性存储器14存储从输入输出装置60输入的数据、程序等。在非易失性存储器14中存储的程序和数据在执行时以及使用时可以在RAM13中展开。
轴控制电路16控制工业用设备的动作轴。轴控制电路16接受CPU11输出的轴的移动指令量，并将动作轴的移动指令输出给伺服放大器17。
伺服放大器17接受轴控制电路16输出的轴的移动指令，来驱动伺服电动机50。
伺服电动机50通过伺服放大器17进行驱动来使工业用设备的动作轴运动。伺服电动机50典型地内置位置速度检测器。位置速度检测器输出位置速度反馈信号，将该信号反馈给轴控制电路16，由此进行位置速度的反馈控制。
另外，在图7中轴控制电路16、伺服放大器17以及伺服电动机50各自只表示了一个，但是实际上按照成为控制对象的工业用设备所具备的轴的数量进行准备。例如，在控制父轴、子轴这2个轴时，准备2组的轴控制电路16、伺服放大器17以及伺服电动机50。
输入输出装置60是具备显示器、硬件按键等的数据输入输出装置，典型的是MDI或操作盘。输入输出装置60将经由接口18从CPU11接受的信息显示在显示器中。输入输出装置60将从硬件按键等输入的指令和数据等经由接口18传递给CPU11。
图8是表示数值控制装置1的功能结构的框图。典型的数值控制装置1具有指令解读部101、分配处理部102、端点修正处理部103以及电动机控制部104。
指令解读部101将包含多个指令程序块的指令(典型地为NC程序等)例如从非易失性存储器14读入到RAM13进行分析。
分配处理部102根据指令解读部101的分析结果，生成成为控制对象的伺服电动机50的每个控制周期的移动量即分配移动量。
端点修正处理部103修正分配处理部102生成的分配移动量，生成子轴的反馈位置到达端点的分配移动量。将修正后的分配移动量输出给电动机控制部104。
电动机控制部104根据从端点修正处理部103输入的修正后的分配移动量来驱动控制伺服电动机50。
使用图2以及图3来说明用于实现上述(1)至(3)的端点修正处理部103的动作。图2表示通过该处理进行修正的指令波形以及反馈波形。粗的实线表示修正后的反馈波形，粗的虚线表示修正前的反馈波形。图3表示通过该修正处理生成的分配移动量(子轴分配脉冲)。端点修正处理部103在指令位置到达端部紧前，如(a)那样修正原来的(即为基于分配处理部102生成的分配移动量的)指令波形，使得子轴的实际位置到达两端。另外，在指令位置到达修正后的位置紧后，执行用于返回原来的指令波形的修正(b)。
具体说明(a)的修正处理即为使子轴到达端部的修正处理。在子轴到达端部紧前进行该处理。
[1]在执行程序块N的指令结束时，计算为了使当前的子轴的反馈位置到达端部而需要追加的指令上的移动量(Δc)。另外，后面描述Δc的计算方法。
[2]根据执行程序块N的同步比率(α＝子轴移动量/父轴移动量)以及在上述[1]中计算出的移动量Δc来计算父轴移动量(Δp)。
[3]向执行程序块N的剩余移动量反映(对其相加)在上述[1]、[2]中计算出的移动量Δc以及Δp。即，如下那样变更当前执行中的指令程序块N的剩余移动量。
·子轴的剩余移动量＝当前的子轴的剩余移动量+Δc
·父轴的剩余移动量＝当前的父轴的剩余移动量+Δp
具体说明(b)的修正处理即用于恢复同步关系的处理。在子轴到达端部紧后进行该处理。
[1]在子轴到达端部后，从执行程序块N+1的父轴的剩余移动量减去Δp。即，如下那样变更从到达端点开始的转折后的执行程序块N+1(子轴向反方向的移动)的剩余移动量。
·子轴的剩余移动量＝下一个程序块的子轴的指令移动量
·父轴的剩余移动量＝下一个程序块的父轴的指令移动量-Δp
[2]在子轴到达端部后，子轴位于相对于父轴的位置延迟了(2×Δc)的位置。为了恢复该延迟，在通过参数等指定的时间内对根据执行程序块N+1的子轴移动量和父轴移动量计算出的控制周期单位的子轴移动量施加修正(加速)。即，在直到恢复延迟为止的固定时间内变更同步比率。
使用图6说明Δc的计算方法。端点修正处理部103在指令程序块N的最终分配时进行以下的预测，计算Δc。
[1]假设在下一个控制周期开始(即Δc＝0)指令程序块N+1(子轴向与指令程序块N相反方向的移动)。
[2]根据假设的Δc、速度指令、位置循环增益以及指令程序块N的最终分配时的位置反馈值(实际位置)，计算下一个周期及其以后的速度反馈的预测值(预测实际速度)。判定在速度反馈的预测值符号反转的时间点的位置反馈的预测值(预测实际位置)是否到达端部。
[3]在上述[2]中预测出的位置反馈如果在端部之前，修正假设使得将指令程序块N延长(对Δc相加预定量)，再次进行[2]的判定。另一方面，如果在上述[2]中预测出的位置反馈到达端部，则采用该时间点的Δc来作为在上述修正处理(a)(b)中使用的移动量Δc。
另外，端点修正处理部103可以简便地采用在假设为Δc＝0时预测出的位置反馈与端部之间的差(不足的量)来作为在上述修正处理(a)(b)中使用的移动量Δc。
＜实施方式2＞
实施方式2与实施方式1相比，在下一个程序块N+1的开始定时不会偏离这一点上有特长。实施方式2的数值控制装置1通过以下方法使子轴反馈位置移动到端点。
(1)在到达端部前的适当时间点，计算子轴的反馈位置到达端部为止的移动量。
(2)将上述(1)中计算出的移动量在固定期间内进行分割来相加。即为增加速度。
(3)在上述(2)之后，在成为转折的下一个程序块的最初的固定期间进行加速，恢复相对于父轴延迟的位置。
实施方式2的数值控制装置1的硬件结构以及功能结构与实施方式1相同，因此省略说明。
使用图4以及图5来说明用于实现上述(1)至(3)的端点修正处理部103的动作。图4表示通过该处理进行修正的指令波形以及反馈波形。粗的实线表示修正后的反馈波形，粗的虚线表示修正前的反馈波形。图5表示通过该修正处理生成的分配移动量(子轴分配脉冲)。端点修正处理部103在指令位置到达端部之前(预先设定的时间前的时间点)，如(a’)那样修正原来的(即为基于分配处理部102生成的分配移动量的)指令波形，使得子轴的实际位置到达两端。另外，在指令位置到达修正后的位置紧后，执行用于返回原来的指令波形的修正(b’)。
具体说明(a’)的修正处理即用于使子轴到达端部的修正处理。在子轴到达端部之前的适当时间点进行该处理。
[1]在从执行程序块N的指令结束开始由参数等预先指定的时间前的时间点，计算为了使当前的子轴的反馈位置到达端部而需要追加的指令上的移动量(Δc)。另外，关于Δc的计算方法如实施方式1中所述那样。
[2]向执行程序块N的同步比率(α＝子轴移动量/父轴移动量)的子轴移动量反映(对其加上)在上述[1]中计算出的移动量Δc，如下那样变更同步比率。
α’＝(子轴移动量+Δc)/父轴移动量
[3]向执行程序块N的剩余移动量反映(对其加上)在上述[1]中计算出的移动量Δc。即，如下那样变更当前执行中的指令程序块N的剩余移动量。
·子轴的剩余移动量＝当前的子轴的剩余移动量+Δc
具体说明(b’)的修正处理即用于恢复同步关系的处理。在子轴到达端部紧后进行该处理。
[1]在子轴到达端部后，子轴位于相对于父轴的位置延迟了(Δc)的位置。为了恢复该延迟，在由参数等指定的时间内对根据执行程序块N+1的子轴移动量和父轴移动量计算出的控制周期单位的子轴移动量实施修正(加速)。即，在直到恢复延迟为止的固定时间内变更同步比率。
根据这些实施方式，端点修正处理部103在子轴到达端点之前计算为了到达端点而需要的追加的移动量Δc，进行用于实现Δc的指令的修正。由此，无需进行试错能够适当地修正多轴同步控制下的往返动作。
另外，根据这些实施方式，端点修正部103在实施修正处理后，进行用于恢复父轴与子轴的同步的控制。由此，即使通过修正处理暂时地成为非同步也会立刻恢复同步，所以例如在无纺布交叉包装中不会损害均匀的带状。
以上说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以其他方式来实施。

Claims (5)

1.一种数值控制装置，其通过多轴同步控制使父轴与子轴按照预定的同步比进行往返动作，其特征在于，
上述数值控制装置具备：
指令解读部，其解读包含多个指令程序块的指令；
分配处理部，其根据上述指令程序块来生成电动机的每个控制周期的移动量即分配移动量；
端点修正处理部，其执行第一修正处理和第二修正处理，上述第一修正处理用于修正上述分配移动量使得上述子轴的反馈位置到达上述往返动作的转折点即端点，上述第二修正处理用于恢复由于上述第一修正处理而失去的同步；以及
电动机控制部，其根据修正后的上述分配移动量对电动机进行驱动控制。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述端点修正处理部在上述第一修正处理中，对执行中的上述指令程序块的子轴的剩余移动量加上根据上述子轴的上述反馈位置和上述端点计算出的上述子轴的追加移动量Δc。
3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述端点修正处理部在上述第一修正处理中，根据上述子轴的追加移动量Δc来修正上述同步比。
4.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于，
上述端点修正处理部在上述第二修正处理中，从下一个指令程序块的父轴的剩余移动量减去根据上述子轴的追加移动量Δc和同步比计算出的上述父轴的追加移动量Δp。
5.根据权利要求1或4所述的数值控制装置，其特征在于，
上述端点修正处理部在上述第二修正处理中，在预定的时间内变更下一个指令程序块的上述同步的比率。
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