CN111381564A - 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置，在主从模式下进行多个单元间的轴同步控制，其在预定的区间进行基于速度的同步控制，在其他区间进行基于位置的同步控制。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，尤其涉及一种能够高精度地同步多个单元的数值控制装置。
背景技术
使多个工业用机械的位置同步地进行加工的系统被广泛利用。在单元间同步的系统中，从主控单元向从属单元周期性地转发同步信息(位置指令)，使用所转发的同步信息使动作同步。然而，在单元间不同步的系统中，不容易使用同步信息使动作高精度地同步。
关于其理由，使用图1进行说明。图1是表示从主控单元(也简称为主单元)向从属单元(也简称为从单元)的同步信息的转发定时与主单元及从单元中的驱动部的位置的对应关系的一例的图表。
通常，主单元和从单元分别按照预定的时钟间隔执行同步信息的发送和接收。但是，由于单元间的时钟间隔的不同、转发抖动(通信定时的波动)的影响，主单元以及从单元的通信定时有时会产生偏差。这成为主单元-从单元之间的同步精度降低的一个原因。
在时刻Tm1，主单元生成位置指令。主单元根据位置指令来决定自己的驱动部的位置，并且将相同位置指令作为同步信息S1发送给从单元。同步信息S1在时刻Ts1(＞Tm1)由从单元接收，从单元的驱动部的位置与主单元同步。
在时刻Tm2，主单元生成新的位置指令。主单元根据新的位置指令来更新自己的驱动部的位置，并且将相同位置指令作为同步信息S2发送给从单元。这里，假设由于转发抖动等的影响，从单元侧的接收定时变为Ts2(<Tm2)。在该情况下，从单元侧无法接收新的同步信息，因此驱动部的位置维持之前的状态，产生与主单元的同步偏差。另外，从单元在下一个接收定时Ts3接收同步信号S2，更新驱动部的位置。因此，在主单元-从单元之间存在约1个更新周期量的同步偏差。
在时刻Tm3，主单元生成新的位置指令。主单元根据新的位置指令来更新自己的驱动部的位置，并且将相同位置指令作为同步信息S3发送给从单元。这里，假设由于转发抖动等的影响，从单元侧的接收定时变为Ts3(<Tm3)。在该情况下，从单元侧无法接收新的同步信息，因此驱动部的位置维持之前的状态，产生与主单元的同步偏差。
在时刻Tm4，主单元生成新的位置指令。主单元根据新的位置指令来更新自己的驱动部的位置，并且将相同位置指令作为同步信息S4发送给从单元。本次，从单元侧的接收定时为Ts4(>Tm4)，从单元在Ts4接收同步信号S4。此外，在Ts4，从单元也接收同步信号S3，但根据较新的同步信号S4同步。这种较大的位置变动有时会成为振动的原因。
这样，在进行基于位置的同步的现有技术中，如果想要在非同步的单元间交换同步信息来进行同步，则由于在主单元-从单元间转发的同步信息的更新定时的偏差或变动，有时会暂时产生同步偏差。虽然同步偏差不久会被消除，但此时有可能产生振动。
另一方面，如图2所示，也可以不基于位置而基于速度进行同步。在图2的例子中，代替图1的位置指令S，将速度指令V(V1、V2、…)作为同步信息从主控单元周期性地转发给从属单元。通过基于速度进行同步，不需要勉强地对准位置，因此，与基于位置的同步相比，能够抑制同步控制时的振动。但是，在基于速度的同步中无法消除位置的同步误差(位置偏差)。
以往已知如下技术：在预定的区间中，在主从模式下进行基于速度指令的同步控制，在该区间以外取消主从模式并向各单元并行地输入位置指令，由此使位置同步。例如，日本特开平10-277791号公报。
上述发明以同一单元内的同步为前提，与使用同步信息来提高非同步的单元间的同步精度的技术的课题不同。另外，该技术除了将速度指令输入主控单元的结构之外，还需要用于将位置指令并行地输入到各单元的上位指令装置等结构，因此硬件结构复杂化。
发明内容
因此，期望一种能够高精度地同步作为非同步的系统的多个单元的数值控制装置。
作为本公开的一个方式的数值控制装置，在主从模式下进行作为非同步系统的多个单元间的轴同步控制，在预定的区间进行基于速度的同步控制，在其他区间进行基于位置的同步控制。
作为本公开的一个方式的数值控制装置，是在主从模式下使从属单元同步的主控单元的数值控制装置，其具备同步信号发送部，该同步信号发送部在预定的区间将基于速度的同步信号发送到所述从属单元，在其他区间将基于位置的同步信号发送到所述从属单元。
作为本公开的一个方式的数值控制装置，是在主从模式下与主控单元同步的从属单元的数值控制装置，其具备：同步信号接收部，其在预定的区间从上述主控单元接收基于速度的同步信号，在其他区间从上述主控单元接收基于位置的同步信号；伺服电动机控制部，其根据上述同步信号来驱动伺服电动机。
根据本公开的一个方式，可以提供一种能够高精度地同步作为非同步的系统的多个单元的数值控制装置。
附图说明
图1是说明以往的主从模式下的基于位置的同步控制的图。
图2是说明现有的主从模式下的基于速度的同步控制的图。
图3是表示数值控制装置M1及数值控制装置S1的硬件结构的图。
图4是表示数值控制装置M1及数值控制装置S1的结构的图。
图5是表示数值控制装置M1及数值控制装置S1的动作的图。
图6是表示一实施方式的图。
具体实施方式
图3是表示实施方式的数值控制装置M1以及数值控制装置S1的主要部分的硬件结构图。数值控制装置M1以及数值控制装置S1均为进行工业用机械(以下，也简称为机械。典型地包含图6所示那样的冲压机械等)的控制的装置，数值控制装置M1作为控制对象的机械在主从模式下作为主控单元进行动作，数值控制装置S1作为控制对象的机械在主从模式下作为从属单元进行动作。
数值控制装置M1以及数值控制装置S1分别具有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。在数值控制装置M1上连接主控单元的伺服电动机50以及输入输出装置60。在数值控制装置S1上连接从属单元的伺服电动机50以及输入输出装置60。
CPU11是整体控制数值控制装置M1或数值控制装置S1的处理器。CPU11经由总线10读出存储在ROM12中的系统程序，按照系统程序对数值控制装置M1或数值控制装置S1整体进行控制。
ROM12例如预先存储有用于执行机械的各种控制的系统程序。
RAM13暂时存储临时的计算数据、显示数据、操作员经由输入输出装置60输入的数据、程序等。
非易失性存储器14例如由未图示的电池备份供电，即使数值控制装置M1或数值控制装置S1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。存储在非易失性存储器14中的程序、数据在执行时以及利用时也可以在RAM13中展开。
轴控制电路16控制机械的动作轴。轴控制电路16接受CPU11输出的轴的移动指令量，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，驱动主控单元的伺服电动机50。
伺服电动机50由伺服放大器17驱动而使机械的动作轴动作。在本实施方式中，通过伺服电动机50进行主轴移动。伺服电动机50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，通过将该信号反馈给轴控制电路16，进行位置速度的反馈控制。
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，典型地是MDI或操作盘。输入输出装置60将经由接口18从CPU11接收到的信息显示于显示器。输入输出装置60将从硬件按键等输入的指令、数据等经由接口18传递给CPU11。
图4是表示数值控制装置M1以及数值控制装置S1的主从模式下的特征性的功能结构的框图。数值控制装置M1具有同步信号发送部102、伺服电动机控制部103、指令生成部104。数值控制装置S1具有同步模式控制部201、同步信号接收部202、伺服电动机控制部203、指令生成部204。
在从属单元采取切换进行(以速度为基准值的)基于速度的同步控制和(以位置作为基准值的)基于位置的同步控制的同步控制方式的情况下，同步信号发送部102将速度指令(来自主控单元的伺服电动机50的速度反馈信号)和速度指令(来自主控单元的伺服电动机50的速度反馈信号)作为同步控制所需的同步信号，发送到从属单元的同步信号接收部202。同步信号发送部102发送的同步信号可以根据从属单元中使用的同步控制方式适当变更。在从属单元中使用(以转矩为基准值的)基于转矩的同步控制的情况下，也可以发送转矩指令(以压力为基准值)。在使用基于压力的同步控制的情况下，也可以发送压力指令。
指令生成部104生成与在加工程序中记述的指令等对应的控制指令(速度指令、位置指令、转矩指令、压力指令等)，并发送至伺服电动机控制部103。
伺服电动机控制部103根据从指令生成部104接收到的控制指令(速度指令、位置指令、转矩指令、压力指令等)来驱动主控单元的伺服电动机50。
同步模式控制部201是决定使从属单元与主控单元同步的方式(基于速度、基于位置、基于转矩或基于压力等)的从属单元侧的结构要素。在本实施方式中，同步模式控制部201根据从属单元的轴位置(如果是图6所示那样的冲压机械，则是Z坐标)变更同步控制方式。例如，在冲压加工中要求更高精度的下止点附近的区间中进行基于速度的同步控制，在其他区间中为了消除位置偏差而进行基于位置的同步控制。另外，用于消除位置偏差的同步控制(基于位置的同步控制)除了冲压中(下止点附近的区间)以外，可以在任意定时进行。例如，可以仅在冲压前的滑块下降中(去程)进行，也可以仅在冲压后的滑块上升中(回程)进行，或者也可以在去程和回程两方中进行。决定同步控制方式时的轴位置的阈值(或范围)既可以作为固定值提供，也可以通过某些运算来决定。
另外，同步模式控制部201也可以基于轴位置以外的各种信息来决定同步控制方式的切换位置或定时。例如，也可以在输入了外部信号(切断传感器的输出信号等)的定时切换同步控制方式。或者，也可以根据从预定的基准时刻(加工轴从预定的基准位置开始移动的时刻等)起的经过时间来切换同步控制方式。经过时间的长度既可以作为固定值提供，也可以通过某些运算来决定。
同步信号接收部202是接收从同步信号发送部102发送的同步信号(速度指令、位置指令、转矩指令、压力指令等)的从属单元侧的处理部。
同步信号接收部202将接收到的同步信号输出到指令生成部204。
指令生成部204将从同步信号接收部202接收到的同步信号作为控制指令发送给伺服电动机控制部203。
伺服电动机控制部203根据从指令生成部204接收到的控制指令(速度指令、位置指令、转矩指令、压力指令等)来驱动从属单元的伺服电动机50。
图5是表示本实施方式的数值控制装置M1和数值控制装置S1的主从模式的动作的图表。数值控制装置M1以及数值控制装置S1在下止点前后的预定区间进行基于速度的同步控制，在其他区间进行基于位置的同步控制。在第1循环的开头、滑块下降中的基于位置的同步控制区间中，主控单元与从属单元之间的位置偏差极小。在接下来的基于速度的同步控制区间中，产生几个位置偏差。取而代之，能够抑制在消除位置偏差时可能产生的振动。该区间在冲压的执行过程中，能够通过振动抑制进行高精度的冲压加工。在第1循环的后段、冲压执行后的滑块上升中的基于位置的同步控制区间中，位置偏差被逐渐消除，位置的同步状态被恢复。以下，对每个循环重复同样的控制。
根据本实施方式，在单元间不同步的系统中，通过根据目的切换同步控制方式，能够兼顾高加工精度和位置偏差的抑制。具体而言，通过在冲压加工的下止点附近等进行基于速度的同步控制，能够抑制由振动引起的加工精度的恶化。另外，通过在滑块的上升或下降中进行基于位置的同步控制，能够抑制位置的同步误差的累积。
此外，本实施方式并不限定于上述的实施方式，只要不损害本实施方式的主旨，则能够适当变更。例如，在上述的实施方式中，主要以冲压机中的同步控制为例进行了记载，但本发明的适用范围并不限定于冲压机，也能够应用于具有经由动力传递机构由电动机驱动的轴的任意的工业机械、输送装置等。
另外，在上述的实施方式中，以从属单元为一个的情况为例进行了说明，但并不限定于此，也能够应用于如图6所示那样从属单元为多个的情况。

Claims (4)

1.一种数值控制装置，其在主从模式下进行作为非同步系统的多个单元间的轴同步控制，其特征在于，
在预定的区间进行基于预定的基准值的同步控制，在其他区间进行基于其他基准值的同步控制。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
在预定的区间进行基于速度的同步控制，在其他区间进行基于位置的同步控制。
3.一种数值控制装置，其是在主从模式下使从属单元同步的主控单元的数值控制装置，其特征在于，
该数值控制装置具备：
同步信号发送部，其将在所述从属单元中使用的多种基准值作为同步信号，发送给所述从属单元。
4.一种数值控制装置，其是在主从模式下与主控单元同步的从属单元的数值控制装置，其特征在于，
该数值控制装置具备：
同步信号接收部，其从所述主控单元接收包含多种基准值的同步信号；以及
伺服电动机控制部，其在预定的区间基于所述同步信号中包含的预定的基准值来驱动伺服电动机，在其他区间基于所述同步信号中包含的其他基准值来驱动伺服电动机。
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