CN117099060A - 伺服控制装置 - Google Patents
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Abstract
在机床的控制装置中,作为其控制指令,在得到对通常的移动指令叠加具有重复性的指令而成的控制指令时,还能够应对与通常的移动指令叠加的具有重复性的指令的波形是仅通过特征量无法表现的自由形状的情况。具有:重复性指令制作部,其从上位控制装置取得重复性指令波形的周期以及一周期份的指令数据,制作并输出具有重复性的指令;以及指令叠加部,其从所述上位控制装置取得移动指令,将所述重复性指令制作部输出的具有重复性的指令与所述移动指令叠加,由此,能够达成上述目的。
Description
技术领域
本发明涉及伺服控制装置,特别涉及通过包含具有重复性的动作指令的指令进行电动机控制的伺服控制装置。
背景技术
以往,在电动机等驱动装置的控制中,在其控制指令中,使用了这样的指令:该指令是根据需要对不具有重复性的移动指令叠加往复振动的指令(摆动指令)等具有重复性的指令而形成的指令。
在专利文献1中记载了如下的机床的控制技术:在通过对工件进行车削加工来执行螺纹切削加工的机床的控制中,为了切碎因车削加工而产生的切屑,在工具的加工动作中引入摆动动作,将适合于切屑的切碎的摆动振幅以及摆动方向的摆动动作有关的具有重复性的指令与为了车削加工而使工件与工具相对移动的移动指令相加(叠加)。
在专利文献2中,关于进行摆动切削的机床的控制装置,记载了如下的机床的控制装置:以降低由摆动切削引起的机床的负荷为目的,为了切碎因加工而产生的切屑,一边通过主轴与进给轴的协调动作使工具与工件相对摆动一边进行工件的加工。即,叠加工件与工具的相对摆动的指令,但在专利文献2的技术中,在加工条件表示基于多个进给轴中的一个进给轴的插补动作的加工的情况下,使工具以及工件在沿着加工路径的方向上相对摆动,在加工条件表示基于多个进给轴的同时插补动作的加工的情况下,相对于加工路径变更摆动方向或者使摆动停止。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-185355号公报
专利文献2:日本特开2020-9248号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上所述,已知如下的技术:在机床的控制装置中,在其控制指令中,除了不具有重复性的移动指令以外,还叠加包含往复振动的指令(摆动指令)等具有重复性的指令。
然而,在专利文献1中,当在控制装置(伺服控制装置)中生成摆动指令(具有重复性的指令)时,以摆动指令的波形为正弦波或三角波为前提。关于摆动指令,与如正弦波、三角波那样仅通过特征量就能够把握的波形不同,在其波形为呈复杂的形状而仅通过特征量无法表现的自由形状的摆动指令的情况下,没有应对。
另外,在专利文献2中,由上位的控制部制作摆动指令(具有重复性的指令),将制作出的摆动指令发送至控制部(伺服控制部),但其波形假设为余弦波状,未应对为仅通过特征量无法表现的自由形状的波形的指令。
随着机床等的生产加工技术的提高,期望加工精度、加工效率的进一步提高,预计今后叠加于基本的加工指令的摆动指令需要其波形是仅通过特征量无法表现的自由形状。该情况下,如上述的专利文献1、专利文献2那样,产生在以摆动指令为正弦波、余弦波、三角波为前提的装置中无法应对这样的技术课题。
本发明的目的在于提供一种伺服控制装置,在机床的控制装置中,在作为其控制指令而得到对通常的移动指令叠加具有重复性的指令而成的控制指令时,也能够应对与通常的移动指令叠加的具有重复性的指令的波形是仅通过特征量无法表现的自由形状的情况。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本公开的伺服控制装置进行伺服电动机的控制,其具有:重复性指令制作部,其从上位控制装置取得重复性指令波形的周期和一周期份的指令数据,制作并输出具有重复性的指令;以及指令叠加部,其从所述上位控制装置取得移动指令,将所述重复性指令制作部输出的具有重复性的指令与所述移动指令叠加。
发明效果
根据本公开的伺服控制装置,在进行伺服控制时,作为其控制指令,也能够应对具有重复性的指令的波形是仅通过特征量无法表现的自由形状的情况。并且,能够将仅通过特征量无法表现的自由形状的具有重复的指令与作为基本的移动指令叠加而形成自由形状的叠加指令的波形,由此,即使在要求进一步提高加工精度、加工效率而需要比当前更细致的应对的情况下,也能够实现对该要求的应对。
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是对本公开的通常的移动指令以及具有重复性的指令进行说明的图。
图3是表示具有重复性的指令(具有高频的重复性的指令)的图。
图4是表示作为不具有重复性的指令的一例的梯形的指令的图。
图5是表示作为不具有重复性的指令的一例的、由直线加减速部和恒定速度部构成的指令的图。
图6是表示具有低频的重复性的指令的图。
图7是表示具有重复性的指令中的周期T1的图。
图8是表示与具有重复性的指令对应的相位数据的图。
图9是等效于与具有重复性的指令对应的相位数据的图。
图10是表示每个伺服控制周期的相位数据的图。
图11是表示实施例中的具有重复性的指令的图。
图12是表示制作实施例中的具有重复性的指令的一周期份的指令数据的方法的图。
图13是表示本公开的实施例的流程图。
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通知与移动指令或重复性指令(具有重复性的指令)相关的数据,在伺服控制装置10中,制作重复性指令和相位数据,将重复性指令与移动指令叠加,另外,应用基于相位数据的学习控制,并且,在应用了位置速度电流控制之后,发送到放大器30,通过其输出对电动机40进行驱动控制。
伺服控制装置10具有:重复性指令和相位数据制作部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输送不具有重复性的移动指令等通常的移动指令的信号,并且向重复性指令和相位数据制作部11输送与具有重复性的指令的信号相关的数据。通常的移动指令例如有决定加工物的形状的基本设计用的指令等。在重复性指令和相位数据制作部11中,制作重复性指令并输送到第一加法器,并且制作每个伺服周期的相位数据且输送到学习控制部12。关于上述的“与具有重复性的指令的信号相关的数据”、“相位数据的制作”以及“重复性指令的制作”在后面进行详细叙述。另一方面,在第一加法器14中,将从上位控制装置20输送的移动指令与由重复性指令和相位数据制作部11制作出的重复性指令相加(叠加),形成叠加指令,并且求出该叠加指令与从电动机40反馈的信号的偏差,并分别输送到学习控制部12和第二加法器15。
在学习控制部12中,基于由重复性指令和相位数据制作部11制作出的相位数据,进行针对由第一加法器14求出的叠加指令与反馈信号的偏差的学习控制。基于相位数据的学习控制是这样的控制:利用到前1周期为止的累计偏差求出校正量,通过校正输入的指令(偏差)来提高对周期性的指令的跟随性,该技术本身是以往公知的技术,在此省略详细叙述。通过应用学习控制,能够实现高跟随性、高精度的动作。
由第一加法器14求出的由来自上位控制装置20的移动指令和来自重复性指令和相位数据制作部11的重复性指令叠加而得到的指令与从电动机40反馈的信号的偏差、和来自学习控制部12的输出信号在第二加法器15中相加,其输出被输送到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来计算电动机40的适当的驱动电压,并且通过由放大器30放大调整后的输出来驱动电动机40。
上位控制装置20将不具有重复性的移动指令等通常的移动指令21和与具有重复性的指令22相关的数据输出到伺服控制装置10。在本公开中,作为“与具有重复性的指令22相关的数据”,将重复性指令波形的周期以及一周期份的指令数据从上位控制装置20输出向伺服控制装置10。在此,输出一周期份的指令数据是为了能够应对仅通过特征量无法表现的自由形状的波形(而不是以往那样的正弦波、三角波、矩形波)的指令。
接着,在图2中,对通常的移动指令和具有重复性的指令进行说明。在图2的左侧,描绘了如下的动作(光栅动作):对具有重复性的指令叠加与基于该具有重复性的指令的往复动作的方向垂直的方向的通常的移动指令,使往复动作按每1周期在垂直方向上移动一定量来填充一定区域。
具有重复性的指令是重复进行往复动作的指令,例如有在图2的右侧作为代表图记载的波形(正弦波等)的指令。另外,在图3中,记载了其一例的高频的指令。通常的移动指令相当于不具有重复性的指令、具有低频的重复性的指令、以及它们的组合中的任一方。不具有重复性的指令例如除了在图2的右侧作为代表图记载的梯形的指令之外,还有在图4中作为代表图记载的由直线加减速部和恒定速度部构成的指令。具有低频的重复性的指令例如有在图5中作为代表图记载的波形(低频的正弦波等)的指令,是与以图2右侧的波形为代表的具有重复性的指令相比频率低的指令。将不具有重复性的指令和具有低频的重复性的指令组合而得到的指令例如有在图6中作为代表图记载的波形(将图4和图5的波形组合而得到的波形)。
接着,关于“相位数据的制作”,使用图7至图10对根据具有重复性的指令制作相位数据的方法进行说明。在图7中示出了具有重复性的指令中的周期T1。纵轴表示指令位置(距离),横轴表示经过的时间t。在图7的具有重复性的指令中,根据指令的重复性(往复性),每经过时间T1,指令位置就返回到原来的指令位置,可以说其周期是T1。
图8表示与图7的具有重复性的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。在具有重复性的指令的相位中,每经过一定的时间,就前进一定的相位,并且,每当经过周期T1的时间而相位前进360°,就返回到原来(0°)的相位。即,在周期T1的期间内,相位与时间t成比例。在图8中表示该情况。
在图8中,每经过周期T1的时间而相位前进360°,就返回到原来(0°)的相位,但也能够从360°起进一步加上相位。在经过周期T1的时间而相位前进360°后,若经过时间,则相位从360°起相加。该情况下,不限于周期T1的期间内,在整个期间中,相位与时间t成比例。该情形如图9所示。纵轴表示相位,横轴表示经过的时间t。
在图9的例子中,若设具有重复性的指令的周期为T1,设经过的时间为t,则相位θ作为时间t的函数θ(t)由下式(1)表示。
[数学式1]
θ(t)=360×(t/T1)…式(1)
在此,若设伺服控制装置10中的伺服控制周期为Ts,则由于在伺服控制周期的每1周期经过时间Ts,因此,关于经过伺服控制周期的一周期时的相位θ(t),代入t=Ts,而成为
[数学式2]
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作为周期的数量n的函数θ(n),而成为
[数学式3]
θ(n)=360×(n·Ts/T1)…式(3)。
在图10中表示该情形。纵轴表示相位,横轴表示经过的时间t。
接着,关于“重复性指令的制作”,使用图11和图12对针对仅通过振幅等特征量无法表现的自由形状的波形的具有重复性的指令取得一周期份的指令数据的方法进行说明。在图11中,作为具有重复性的指令,表示仅通过振幅等特征量无法表现的自由形状的波形的指令的一例。图12是从图11的具有重复性的指令仅取出一周期份的指令数据,用点表示每伺服周期Ts的指令的波中的位移(位置)的图。在上位控制装置20中,根据图11的具有重复性的指令,仅将图12的一周期份的指令数据输送到伺服控制装置10。为了实现高频的重复性指令,期望尽可能抑制上位控制装置20与伺服控制装置10之间的通信量,使从上位控制装置20输送到伺服控制装置10的数据仅为一周期份的指令数据。
接下来,使用图13的流程图对本公开的伺服控制的一个实施方式进行说明。首先,在伺服控制装置中,从上位控制装置接收具有重复性的指令的周期和一周期份的指令数据(步骤S1)。通过完整地接收具有重复性的指令的一周期份的数据,能够应对仅通过特征量无法表现的自由形状的波形的指令。
接着,根据伺服控制装置接收到的信息和控制周期,制作重复性指令和成为校正数据制作基准的相位数据(步骤S2)。重复性指令通过将图12所示那样的具有重复性的指令的一周期份的指令数据按一周期进行接合,从而制作为图11所示那样的具有重复性的指令。另外,如上所述,当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…)时,相位数据通过相位θ(n)=360×(n·Ts/T1)求出。
接着,将重复性指令与通常的移动指令叠加。此外,根据来自上位控制装置的信号,开始、中断或者结束指令的叠加(步骤S3)。在此,如上所述,求出将重复性指令叠加于通常的移动指令而得到的叠加指令与从电动机反馈的信号的偏差,根据求出的偏差的信号来驱动控制电动机。
最后,以在步骤S3中制作出的相位数据为基础应用学习控制(步骤S4),结束该流程。通过应用学习控制,与将具有高频的重复性的指令叠加于移动指令而得到的叠加指令对应的跟随性提高,另外,能够进行更高精度的控制。
在本公开的发明的伺服控制装置中,通过从上位控制装置取得具有重复性的指令的周期和一周期份的指令数据这样的结构,还能够应对具有重复性的指令的波形是仅通过特征量无法表现的自由形状的情况。并且,具有如下显著效果:能够将仅通过特征量无法表现的自由形状的具有重复的指令叠加于作为基本的移动指令而形成自由形状的叠加指令的波形,由此,即使在要求进一步提高加工精度、加工效率而需要比当前更细致的应对的情况下,也能够实现对该要求的应对。
另外,通过应用学习控制,能够实现更高的跟随性、更高精度的控制动作。
以上,关于本发明的实施,对实施方式进行了说明,但本发明并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。
符号说明
10 伺服控制装置
11 重复性指令和相位数据制作部
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 具有重复性的摆动指令
30 放大器
40 电动机。
Claims (5)
1.一种进行伺服电动机的控制的伺服控制装置,其特征在于,该伺服控制装置具有:
重复性指令制作部,其从上位控制装置取得重复性指令波形的周期和一周期份的指令数据,制作并输出具有重复性的指令;以及
指令叠加部,其从所述上位控制装置取得移动指令,将所述重复性指令制作部输出的具有重复性的指令与所述移动指令叠加。
2.根据权利要求1所述的伺服控制装置,其特征在于,
所述移动指令是不具有重复性的指令、具有低频的重复性的指令、以及不具有重复性的指令与具有低频的重复性的指令的组合指令中的任一方。
3.根据权利要求1或2所述的伺服控制装置,其特征在于,
所述重复性指令制作部还具有:相位数据制作部,其根据从所述上位控制装置取得的、所述具有重复性的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,制作每个所述伺服控制周期的相位数据。
4.根据权利要求3所述的伺服控制装置,其特征在于,
所述伺服控制装置还包含:学习控制部,其以由所述相位数据制作部制作的相位数据为基础,进行学习控制。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的伺服控制装置,其特征在于,
所述指令叠加部根据来自所述上位控制装置的信号,开始、中断或结束指令的叠加。
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