CN116348823A

CN116348823A - 伺服控制装置

Info

Publication number: CN116348823A
Application number: CN202180068481.8A
Authority: CN
Inventors: 冈本高志; 森田有纪
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2023-06-27
Also published as: US20230305510A1; WO2022080216A1; DE112021004488T5; JPWO2022080216A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种即使在不具有主轴的加工机中进行摆动动作的情况下，也能够应用角度同步方式的学习控制的控制装置。该控制装置具备：相位数据生成部，其根据与从上位控制装置通知的没有反复性的通常的移动指令以及具有反复性的摆动指令的周期相关的数据和伺服控制装置的伺服控制周期，生成每个伺服控制周期的相位数据；以及学习控制部，其根据所述相位数据进行学习控制。通过该结构，即使在不具有主轴的加工机中也能够应用角度同步方式的学习控制。

Description

伺服控制装置

技术领域

本发明涉及一种伺服控制装置，尤其涉及一种应用基于角度同步方式的学习控制的伺服控制装置。

背景技术

以往，在由伺服制装置控制的机床中，为了在摆动动作中生成高精度的指令值，引入了学习控制。

在专利文献1中记载了：在进行摆动切削的机床的控制装置中，根据位置指令控制至少一个进给轴的进给轴控制部构成为基于将位置偏差和摆动指令相加而得到的合成指令来控制进给轴，并且具备基于根据摆动指令求出的摆动相位和合成指令来进行学习控制的学习控制部。而且，通过对摆动切削应用学习控制，能够对使工具或工件在加工进给方向上相对地摆动的周期性的动作指令进行高精度的控制。

在专利文献2中记载有：在基于具备多个控制轴的机床的各轴的分配指令和主轴的角度进行摆动动作的机床的伺服控制装置中，进行基于从位置偏差取出的摆动频率成分来计算摆动修正量的学习控制。而且，具有该结构的机床即使在利用较高的摆动频率的情况下，也能够进行高精度的摆动动作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-28597号公报

专利文献2：日本特开2017-182336号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，已知通过在进行摆动动作的机床的伺服控制装置中引入学习控制，能够进行高精度的控制。然而，专利文献1以及专利文献2的学习控制均是角度同步方式的学习控制，以能够从具备主轴的机床的主轴的频率取得相位数据的机床为前提。例如，在像具备电流镜结构的激光加工装置那样的不具备主轴的加工机中进行摆动动作的情况下，无法得到主轴的相位数据，因此，以往无法使用角度同步方式的控制，无法应用所述的学习控制。

在不具有主轴的加工机中进行摆动动作的情况下，为了能够进行高精度的控制，要求构建引入了学习控制的控制装置。如上所述，本公开的目的在于提供一种即使在不具有主轴的加工机中进行摆动动作的情况下，也能够应用角度同步方式的学习控制的控制装置。

用于解决课题的手段

为了解决所述的课题，本公开的伺服控制装置是控制伺服电动机的伺服控制装置，该伺服控制装置具备：相位数据生成部，其在从上位控制装置仅取得了具有反复性的摆动指令时，根据所述摆动指令的周期或频率的数据和所述伺服控制装置的伺服控制周期，生成每个所述伺服控制周期的相位数据，或者，在从上位控制装置取得了在没有反复性的移动指令上叠加了具有反复性的摆动指令而得的指令时，根据在没有反复性的移动指令上叠加了具有反复性的摆动指令而得的指令中的仅所述摆动指令的部分的周期或频率的数据和所述伺服控制装置的伺服控制周期，生成每个所述伺服控制周期的相位数据；以及学习控制部，其基于所述相位数据进行基于角度同步方式的学习控制。

发明效果

根据本公开的伺服控制装置，通过生成每个伺服控制周期的相位数据，并基于该相位数据进行学习控制的结构，即使在通过由于不具有主轴而无法从主轴的频率直接取得相位数据那样的加工机进行伴随摆动动作的加工的情况下，也能够应用角度同步方式的学习控制，能够进行高精度的控制。

附图说明

图1是本公开的一实施方式的伺服控制装置的控制框图。

图2是说明本公开的通常的移动指令以及具有反复性的摆动指令的图。

图3是表示具有反复性的摆动指令的图。

图4是表示与具有反复性的摆动指令对应的相位数据的图。

图5是与具有反复性的摆动指令对应的相位数据等价的图。

图6是表示每个伺服控制周期的相位数据的图。

图7是表示本公开的实施例的流程图。

图8是表示本公开的另一实施例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是本公开的一实施方式的伺服控制装置的控制框图。如图1所示，在本公开的一实施方式的伺服控制装置中，从上位控制装置20向伺服控制装置10通知指令信号、与其周期相关的数据，在伺服控制装置10中应用学习控制，由放大器30进行输出的放大/调整，对电动机40进行驱动控制。

伺服控制装置10具备相位数据生成部11、学习控制部12、位置/速度/电流控制部13、第一加法器14以及第二加法器15。

从上位控制装置20向伺服控制装置10的第一加法器14发送指令信号，并且将与指令信号的周期或频率相关的数据转交给相位数据生成部11。在相位数据生成部11中，生成每个伺服周期的相位数据，并发送至学习控制部12。关于相位数据的生成将在后面详细叙述。另一方面，在第一加法器14中，求出从上位控制装置20发送来的指令信号和从电动机40反馈的信号的偏差，并发送至学习控制部12以及第二加法器15。

在学习控制部12中，基于由相位数据生成部11生成的相位数据，对由第一加法器14求出的来自上位控制装置20的指令信号和从电动机40反馈的信号的偏差进行学习控制。

学习控制通过到1个周期前为止的累计偏差来求出修正量并修正所输入的指令(偏差)，由此提高对周期性的指令的追随性，其本身是以往公知的。在本公开的实施方式中，采用角度同步方式的控制时，为了进行学习控制，需要基于主轴的频率的位置数据(相位数据)，以往，在不具有主轴的加工机中无法应用该学习控制。在本公开的实施方式中，为了在不具有主轴的加工机中也能够应用角度同步方式的学习控制，构成为在相位数据生成部11中生成每个伺服周期的相位数据并发送给学习控制部12。

由第一加法器14求出的来自上位控制装置20的指令信号与从电动机40反馈的信号的偏差以及来自学习控制部12的输出由第二加法器15相加，并输出至位置/速度/电流控制部13。在位置/速度/电流控制部13中，根据输入的位置指令/速度指令/电流指令计算电动机40的驱动电压，通过由放大器30放大/调整后的输出来驱动电动机40。

上位控制装置20向伺服控制装置10输出没有反复性的通常的移动指令21和具有反复性的摆动指令22的周期或频率的数据。没有反复性的通常的移动指令21和具有反复性的摆动指令22的周期或频率的数据既可以仅是具有反复性的摆动指令22的周期或频率的数据，也可以是在没有反复性的通常的移动指令21上叠加了具有反复性的摆动指令22而得的指令中的仅具有反复性的摆动指令22的部分的周期或频率的数据。

接着，在图2中，对通常的移动指令和具有反复性的摆动指令进行说明。在图2的左侧描绘有如下动作(光栅动作)：在具有反复性的摆动指令上叠加与基于该具有反复性的摆动指令的往复动作的方向垂直的方向的通常的移动指令，使往复动作每隔1个周期在垂直方向上移动一定量来填充一定区域。

通常的移动指令是没有反复性的指令，例如，就有在图2的右侧作为代表图而记载的梯形的指令。另外，具有反复性的摆动指令是反复进行往复的动作的指令，例如，具有在图2的右侧作为代表图而记载的波形(正弦波等)的指令。

接着，关于相位数据的生成，使用图3至图6对根据具有反复性的摆动指令生成相位数据的方法进行说明。在图3中示出了具有反复性的摆动指令。纵轴表示指令位置(距离)，横轴表示经过的时间t。在图3的具有反复性的摆动指令中，由于指令的反复性(往复性)，每当经过时间T1时指令位置返回原来的指令位置，周期为T1。

图4表示与图3的具有反复性的摆动指令对应的相位数据。纵轴表示相位，横轴表示经过的时间t。在具有反复性的摆动指令的相位中，每经过一定的时间就会前进一定的相位，然后，每当经过周期T1的时间而相位前进360°时，返回原来(0°)的相位。即，在周期T1的期间内相位与时间t成比例。图4示出了该情形。

在图4中，每当经过周期T1的时间而相位前进360°时，返回到原来(0°)的相位，但也可以从360°进一步加上相位。在经过周期T1的时间而相位前进360°之后，若经过时间，则相位从360°相加。在该情况下，并不限定于周期T1的期间内，在整个期间内，相位与时间t成比例。该情形如图5所示。纵轴表示相位，横轴表示经过的时间t。

在图5的例子中，若将具有反复性的摆动指令的周期设为T1，将经过的时间设为t，则相位θ作为时间t的函数θ(t)由下式(1)表示。

[数式1]

θ(t)＝360×(t/T1)……式(1)

在此，若将伺服控制装置中的伺服控制周期设为Ts，则在伺服控制周期的每1周期经过时间ts，因此，经过伺服控制周期的1周期时的相位θ(t)代入t＝Ts而成为式(2)。

[数式]

θ(Ts)＝360×(Ts/T1)……式(2)

并且，经过了伺服控制周期的n周期(n＝1，2，3……)时的相位θ作为周期n的函数θ(n)，成为式(3)。

[数式3]

θ(n)＝360×(n·Ts/T1)……式(3)

将该情况示于图6。纵轴表示相位，横轴表示经过的时间t。

在上述记载中，以从上位控制装置通知具有反复性的摆动指令的周期T1的数据为前提，但也可能存在从上位控制装置通知在没有反复性的通常的移动指令上叠加了具有反复性的摆动指令而得的指令中的仅摆动指令的周期T2的数据的情况。在该情况下，同样地，经过了伺服控制周期的n周期(n＝1，2，3……)时的相位θ(n)为式(4)。

[数式4]

θ(n)＝360×(n·Ts/T2)……式(4)

接着，使用图7的流程图对本公开的伺服控制的1个实施方式进行说明。首先，伺服制控制装置从上位控制装置接收具有反复性的摆动指令的频率(步骤S11)。该数据被输入到伺服控制装置中的相位数据生成部。

接着，根据在步骤S11中接收到的频率和控制周期，生成成为校正数据的生成基准的相位数据(步骤S12)。如上所述，若将接收到的频率的周期设为T1，将伺服控制周期设为Ts，将经过的伺服控制周期的数量设为n(n＝1，2，3……)，则作为该校正数据的生成基准的相位数据由相位θ(n)＝360×(n·Ts/T1)求出。

最后，以在步骤S12中生成的相位数据为基础应用学习控制(步骤S13)，结束该流程。在本公开的实施方式中，即使在无法根据主轴的转速取得相位数据那样的加工机中，也根据从上位控制装置通知的具有反复性的摆动指令的频率(周期)和控制周期，生成成为校正数据的生成基准的相位数据，由此能够应用学习控制。

接着，使用图8的流程图对本公开的伺服控制的另一实施方式进行说明。首先，在上位控制装置中，生成对没有反复性的通常的移动指令叠加了具有反复性的摆动指令的移动指令(步骤S21)。

接着，伺服控制装置从上位控制装置接收在步骤S21中生成的叠加指令(中的仅摆动指令)的频率(步骤S22)。该数据被输入到伺服控制装置中的相位数据生成部。

接着，根据在步骤S22中接收到的频率和控制周期，生成成为校正数据的生成基准的相位数据(步骤S23)。如上所述，若将接收到的叠加指令中的仅摆动指令的频率的周期设为T2，将伺服控制周期设为Ts，将经过的伺服控制周期的数量设为n(n＝1，2，3……)，则成为该校正数据的生成基准的相位数据由相位θ(n)＝360×(n·Ts/T2)求出。

最后，以在步骤S23中生成的相位数据为基础应用学习控制(步骤S24)，结束该流程。在本公开的实施方式中，即使在无法根据主轴的转速取得相位数据那样的加工机中，也根据从上位控制装置通知的具有反复性的摆动指令和通常的移动指令的叠加指令中的仅摆动指令的频率(周期)和控制周期，生成成为校正数据的生成基准的相位数据，由此能够应用学习控制。

在本公开的发明的伺服控制装置中，通过生成每个伺服控制周期的相位数据并基于该相位数据进行学习控制的结构，即使在通过由于不具有主轴而无法从主轴的频率直接取得相位数据那样的加工机进行伴随摆动动作的加工的情况下，也能够应用角度同步方式的学习控制，能够提高对周期性的指令的追随性。因此，通过本公开的发明的伺服控制装置，能够期待不具有主轴的机床中的高精度的控制。

另外，在本公开的发明的伺服控制装置中，在从上位控制装置向伺服控制装置通知没有反复性的通常的移动指令以及具有反复性的摆动指令的周期或者频率的数据的装置中，即使在单独地通知通常的移动指令和具有反复性的摆动指令的周期或者频率的数据的情况下，在对通常的移动指令叠加了具有反复性的摆动指令的指令的周期或者频率的数据进行通知的情况下也能够应对，通用性会提高。

以上，关于本发明的实施，对实施方式进行了说明，但本发明丝毫不限定于这样的实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内以各种方式实施。

附图标记的说明

10伺服控制装置、

11相位数据生成部、

12学习控制部、

13位置/速度/电流控制部、

14第一加法器、

15第二加法器、

20上位控制装置、

21通常的移动指令、

22具有反复性的摆动指令、

30放大器、

40电动机。

Claims

1.一种伺服控制装置，控制伺服电动机，其特征在于，

该伺服控制装置具备：

相位数据生成部，其在从上位控制装置仅取得了具有反复性的摆动指令时，根据所述摆动指令的周期或频率的数据和所述伺服控制装置的伺服控制周期，生成每个所述伺服控制周期的相位数据，或者，

在从上位控制装置取得了在没有反复性的移动指令上叠加了具有反复性的摆动指令而得的指令时，根据在没有反复性的移动指令上叠加了具有反复性的摆动指令而得的指令中的仅所述摆动指令的部分的周期或频率的数据和所述伺服控制装置的伺服控制周期，生成每个所述伺服控制周期的相位数据；以及

学习控制部，其根据所述相位数据进行基于角度同步方式的学习控制。

2.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其特征在于，

在从上位控制装置仅取得了具有反复性的摆动指令时，在将具有反复性的摆动指令的周期设为T1，将伺服控制装置中的伺服控制周期设为Ts，将经过的伺服控制周期的数量设为n时，所述相位数据生成部通过式1求出每个所述伺服控制周期的相位θ(n)，其中，n＝1，2，3……，

[数式1]

θ(n)＝360×(n·Ts/T1)……式1。

3.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其特征在于，

在从上位控制装置取得了在没有反复性的移动指令上叠加了具有反复性的摆动指令而得的指令时，在将在没有反复性的移动指令上叠加了具有反复性的摆动指令而得的叠加指令中的仅所述摆动指令的部分的周期设为T2，将伺服控制装置中的伺服控制周期设为Ts，将经过的伺服控制周期的数量设为n时，所述相位数据生成部通过式2求出每个所述伺服控制周期的相位θ(n)，其中，n＝1，2，3……，

[数式2]

θ(n)＝360×(n·Ts/T2)……式2。