DE102009038155A1

DE102009038155A1 - Servomotorsteuergerät

Info

Publication number: DE102009038155A1
Application number: DE102009038155A
Authority: DE
Inventors: Yasusuke Oshino Iwashita; Tadashi Oshino Okita; Hiroyuki Oshino Kawamura; Satoshi Oshino Ikai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2029-08-22
Also published as: JP4620148B2; DE102009038155B4; CN101729000A; CN101729000B; JP2010098822A

Abstract

Es wird ein Servomotorsteuergerät zur Kontrolle eines Servomotors offenbart. In dem Gerät erzeugt eine Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit in allen festgelegten Zeitabschnitten einen Geschwindigkeitssteuerbefehl für die Servomotoren. Eine Umkehrerkennungseinheit erkennt in einem bestimmten Zeitabschnitt die Umkehr der Servomotoren. Eine Umkehrkorrekturbetrag-Berechnungseinheit berechnet den Umkehrkorrekturbetrag, um die durch die Umkehr, die durch die Umkehrerkennungseinheit erkannt wird, verursachte Verzögerung der Servomotoren zu korrigieren. Eine Beschleunigungssteuerbefehl-Berechnungseinheit berechnet den Beschleunigungssteuerbefehl in allen festgelegten Zeitabschnitten, basierend auf den durch die Geschwindigkeitssteuer-Erzeugungseinheit erzeugten Geschwindigkeitssteuerbefehl. Eine Unmittelbar-Vor-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit und eine Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit halten den Beschleunigungssteuerbefehl unmittelbar vor und nach dem Erkest. Eine Anpasseinheit passt den Umkehrkorrekturbetrag an, basierend auf zwei ausgewählten Beschleunigungen, ausgewählt aus dem Beschleunigungssteuerbefehl, der Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr und der Beschleunigung unmittelbar nach der Umkehr. Der Bearbeitungsvorgang kann dabei gleichmäßig ausgeführt werden, sogar dann, wenn sich die Beschleunigung vor und nach der Umkehr der ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Fachgebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Servomotorsteuergerät zur Kontrolle eines Servomotors, insbesondere zweier Servomotoren die in einer Zweiachsen-Werkzeugmaschine verwendet werden.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Bei einer Zweiachsen-Werkzeugmaschine wird ein Arbeitstisch mit einem darauf montierten Werkstück oder ein Schneidewerkzeug in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen bewegt, um dadurch das Werkstück in die gewünschte Form zu bearbeiten. 8 ist ein Diagramm, das die Bearbeitungssteuerabweichung für den Fall dargestellt, in dem das Werkstück entlang einer gebogenen Ortslinie bearbeitet wird. In 8 ist der Mittelpunkt der gebogenen Ortslinie als Ursprung eingestellt. Außerdem wird in 8 der Arbeitstisch oder das Schneidewerkzeug (nachfolgend auch als ”Bearbeitungswerkzeug, etc.” bezeichnet) durch einen ersten Servomotor für X-Achsen-Bewegungen und einen zweiten Servomotor für Y-Achsen-Bewegungen im Uhrzeigersinn gedreht. In 8 bezeichnet die durchgehende Linie einen Positionssteuerbefehl der für das Schneidewerkzeug, etc. in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm für das Werkstück bestimmt wurde und die gestrichelte Linie die tatsächlich gemessenen Positionswerte.
Im ersten Sektor der 8 werden beispielsweise der erste und der zweite Servomotor derart gedreht, dass das Schneidewerkzeug, etc. in eine positive X-Richtung und eine negative Y-Richtung bewegt wird. Bei einer Bewegung von Sektor I in den Sektor IV wird der zweite Servomotor ähnlich angesteuert, während der erste Servomotor umgekehrt wird, um das Schneidewerkzeug, etc. in eine negative X-Richtung zu bewegen.
Bei diesem Vorgang wird der erste Servomotor unverzögert angehalten, daher wechselt die Abtriebswelle des ersten Servomotors von einem Gleitreibungszustand in einen Haftreibungszustand und wieder in einen Gleitreibungszustand. Zum Umkehrzeitpunkt durchläuft der erste Servomotor einen Haftreibungszustand mit einem großen Reibungskoeffizienten, während der erste Servomotor gleichzeitig durch den Nachlauf des Kraftübertragungssystems des Servomotors beeinträchtigt wird. Daher ist der Betrieb des ersten Servomotors reaktionsverzögert. Diese Reaktionsverzögerungen zum Umkehrzeitpunkt erscheinen in den tatsächlichen gemessenen Werten als sektoriale Vorsprünge P, so wie in 8 dargestellt. Daher ergibt sich, wenn das Werkstück entlang einer gebogenen Linie bearbeitet wird, das Problem, dass am Werkstück an allen mit den sektorialen Vorsprüngen P korrespondierenden Bearbeitungspunkten Vorsprünge verbleiben.
Wenn das Werkstück entlang einer gebogenen Linie bearbeitet wird, so wie in 8 dargestellt, bleibt die Beschleunigung des Schneidewerkzeugs, etc. konstant, sogar zum Umkehrzeitpunkt. Gemäß der internationalen Veröffentlichungsschrift WO 90/12448 wird ein Werkstück entlang einer gebogenen Linie mit einem Korrekturprozess derart bearbeitet, dass zum Umkehrzeitpunkt des Motors die die Geschwindigkeitskontrolleinheit bildenden Integrierelemente entsprechend einer vorbestimmten Funktion invertiert werden und deren Ausgangswert zu einem aktuellen Steuerbefehlwert addiert wird. Alternativ dazu wird, wenn die Beschleunigung des Schneidewerkzeugs, etc. konstant ist, der mit der Beschleunigung korrespondierende Korrekturwert mit einem festgelegten Wert multipliziert oder es wird nur der festgelegte Wert zum Geschwindigkeitssteuerbefehl des Servomotors addiert, um dadurch den Geschwindigkeitssteuerbefehl zu korrigieren. Diese Korrektur kann den Effekt des Nachlaufs, etc. zum Umkehrzeitpunkt reduzieren und dadurch den Bearbeitungsfehler an allen mit den sektorialen Vorsprüngen P korrespondierenden Punkten reduzieren.
Wenn das Werkstück entlang einer komplizierten Ortslinienform bearbeitet wird oder wenn zum Beispiel die Ortslinie aus einer Vielzahl von kleinen Liniensegmenten zusammengesetzt ist, wird der Servomotor häufig umgekehrt und die Beschleunigung ändert sich vor und nach der Umkehr.
Dann kann der Effekt des Nachlaufs, etc. zum Umkehrzeitpunkt durch die beschriebene Korrektur, die auf der Annahme basiert, dass die Beschleunigung konstant ist, nicht vollständig behoben werden. Daher ergibt sich das Problem, dass ein übermäßig kleiner Korrekturbetrag einen Vorsprung auf dem bearbeiteten Punkt des Werkstücks erzeugt oder ein übermäßig großer Korrekturbetrag und der daraus resultierende übermäßig große Bearbeitungsvorgang einen Schaden oder eine Einkerbung auf dem bearbeiteten Teil erzeugt. Insbesondere Schäden oder Einkerbungen sind nicht reparabel, wenn sie in einem bearbeiteten Teil erzeugt wurden, und das Werkstück ist fehlerhaft.
Diese Erfindung wurde im Licht des beschriebenen Sachverhalts gemacht und ihr Gegenstand ist das Bereitstellen eines Servomotorsteuergeräts, das dafür geeignet ist einen gleichmäßigen Bearbeitungsvorgang auszuführen, selbst dann, wenn sich die Beschleunigung vor und nach der Umkehr des Servomotors ändert, oder wenn zum Beispiel ein Werkstück entlang einer komplizierten Ortslinienform bearbeitet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, wird entsprechend eines ersten Aspekts der Erfindung ein Servomotorsteuergerät zum Steuern des Servomotors bereitgestellt. Das Servomotorsteuergerät umfasst: eine Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit, um in allen festgelegten Zeitabschnitten einen Geschwindigkeitssteuerbefehl für die Servomotoren zu erzeugen; eine Umkehrerkennungseinheit, um in allen festgelegten Zeitabschnitten ein Umkehren der Servomotoren zu erkennen; eine Umkehrkorrekturbetrag-Berechnungseinheit, um den Umkehrkorrekturbetrag zu berechnen, um damit die aus der – durch die Umkehrerkennungseinheit erkannten – Umkehr resultierende Verzögerung der Servomotoren zu korrigieren; eine Beschleunigungssteuerbefehl-Berechnungseinheit, um in allen festgelegten Zeitabschnitten basierend auf den – durch die Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit erzeugten – Geschwindigkeitssteuerbefehl einen Beschleunigungssteuerbefehle für den Servomotor zu berechnen; eine Unmittelbar-Vor-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit, um den Beschleunigungssteuerbefehl unmittelbar vor dem Erkennen der Umkehr der Servomotoren durch die Umkehrerkennungseinheit zu halten; eine Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit, um den Beschleunigungssteuerbefehl unmittelbar nach dem Erkennen der Umkehr der Servomotoren durch die Umkehrerkennungseinheit zu halten; und eine Anpasseinheit, um den Umkehrkorrekturbetrag basierend auf der Auswahl zweier der drei folgenden Beschleunigungen anzupassen, die Beschleunigungen umfassen: die durch die Beschleunigungssteuerbefehl-Berechnungseinheit berechnete Steuerbeschleunigung, die durch die Unmittelbar-Vor-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit festgehaltenen Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr, und die durch die Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit festgehaltenen Beschleunigung unmittelbar nach der Umkehr.
Basierend auf dem ersten Aspekt der Erfindung wird gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung ein Servomotorsteuergerät bereitgestellt, bei dem die Anpasseinheit den Umkehrkorrekturbetrag derart anpasst, dass der Beschleunigungswert unmittelbar nach der Umkehr durch den Beschleunigungswert unmittelbar vor der Umkehr geteilt wird und die Wurzel des resultierenden Quotienten mit dem Umkehrkorrekturbetrag multipliziert wird.
Basierend auf dem ersten Aspekt der Erfindung wird gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung ein Servomotorsteuergerät bereitgestellt, bei dem die Anpasseinheit den Umkehrkorrekturbetrag derart anpasst, dass der Beschleunigungswert unmittelbar nach der Umkehr durch den Beschleunigungswert unmittelbar vor der Umkehr geteilt wird und das Produkt aus dem resultierenden Quotienten und einer ersten Konstante, die größer als Null aber nicht größer als 1 ist, mit dem Umkehrkorrekturbetrag multipliziert wird.
Basierend auf dem ersten Aspekt der Erfindung wird gemäß eines vierten Aspekts der Erfindung ein Servomotorsteuergerät bereitgestellt, bei dem die Anpasseinheit den Umkehrkorrekturbetrag derart anpasst, dass der Beschleunigungssteuerbefehl durch den Beschleunigungswert unmittelbar vor der Umkehr geteilt wird und die Wurzel des resultierenden Quotienten mit dem Umkehrkorrekturbetrag multipliziert wird.
Basierend auf dem ersten Aspekt der Erfindung wird gemäß eines fünften Aspekts der Erfindung ein Servomotorsteuergerät bereitgestellt, bei dem die Anpasseinheit den Umkehrkorrekturbetrag derart anpasst, dass der Beschleunigungssteuerbefehl durch den Beschleunigungswert unmittelbar vor der Umkehr geteilt wird und das Produkt aus dem resultierenden Quotienten und einer zweiten Konstante, die größer als Null aber nicht größer als 1 ist, mit dem Umkehrkorrekturbetrag multipliziert wird.
Basierend auf dem zweiten bis fünften Aspekt der Erfindung wird gemäß eines sechsten Aspekts der Erfindung ein Servomotorsteuergerät bereitgestellt, bei dem die Anpasseinheit den Umkehrkorrekturbetrag dann anpasst, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl nicht größer als das Produkt aus dem Beschleunigungswert unmittelbar vor der Umkehr und einer dritten Konstante ist, die größer als Null aber nicht größer als 1 ist.
Basierend auf dem ersten Aspekt der Erfindung wird gemäß eines siebten Aspekts der Erfindung ein Servomotorsteuergerät bereitgestellt, bei dem die Anpasseinheit den Umkehrkorrekturbetrag dann anpasst, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl größer als das Produkt aus dem Beschleunigungswert unmittelbar nach der Umkehr und einer vierten Konstante ist, die größer als Null aber nicht größer als 1 ist.
Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Licht einer detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, so wie in den Zeichnungen dargestellt, deutlicher.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Werkzeugmaschine mit einem Servomotorsteuergerät gemäß dieser Erfindung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Teil des Servomotorsteuergeräts gemäß dieser Erfindung darstellt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Betriebs des Servomotorsteuergeräts gemäß des ersten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung darstellt.
4 ist ein Flussdiagramm, das die übrigen Teile des Betriebs des Servomotorsteuergeräts gemäß des ersten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm ähnlich zu dem der 4, das den Betrieb des Servomotorsteuergeräts gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm ähnlich zu dem der 4, das den Betrieb des Servomotorsteuergeräts gemäß des dritten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm ähnlich zu dem der 4, das den Betrieb des Servomotorsteuergeräts gemäß des vierten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung darstellt.
8 stellt die gesteuerte Bearbeitungsabweichung beim Bearbeiten des Werkstücks entlang einer gebogenen Ortslinie dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden ähnliche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Um das Verständnis zu erleichtern, wurde auch der Maßstab der Zeichnungen in geeigneter Weise angepasst.
1 ist eine schematische Darstellung, die eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit einem Servomotorsteuergerät darstellt. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Werkzeugmaschine 1 einen Arbeitstisch 19 und ein Schneidewerkzeug 18 zum Bearbeiten des Werkstücks W, das auf dem Arbeitstisch fixiert ist. Die in 1 gezeigte Werkzeugmaschine gehört zum Zweiachsentyp und umfasst, um den Arbeitstisch in X- und Y-Richtung zu bewegen, einen ersten Servomotor 11 und einen zweiten Servomotor 12.
Wie in 1 dargestellt, sind der erste Servomotor 11 und der zweite Servomotor 12 mit dem Servomotorsteuergerät 10 verbunden und werden durch das Servomotorsteuergerät 10 gesteuert. In 1 ist auch das Bearbeitungswerkzeug 18 mit dem Servomotorsteuergerät 10 verbunden. Das Schneidewerkzeug 18 kann zum Beispiel ein Bohrer oder ein Schweißbrenner sein. Im Übrigen kann auch ein Aufbau verwendet werden, in dem der Arbeitstisch 19 feststehend ist und das Schneidewerkzeug 18 in X- und Y-Richtung bewegt wird.
Außerdem umfassen der erste Servomotor 11 und der zweite Servomotor 12 entsprechende Messwertgeber 15, 16. Die Messwertgeber 15, 16 erkennen die Position der Abtriebswellen der Servomotoren 11, 12 in allen festgelegten Zeitabschnitten. Basierend auf den in allen festgelegten Zeitabschnitten erfassten Positionsdaten, wird die an der Abtriebswelle ermittelte Geschwindigkeit Dv bestimmt. Daher fungieren die Messwertgeber 15, 16 als Geschwindigkeitsdetektoren.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Teil des Servomotorsteuergeräts gemäß dieser Erfindung darstellt. Wie in 2 dargestellt, umfasst das Servomotorsteuergerät 10 eine Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit 21, um für den ersten und zweiten Servomotor 11,12 in allen festgelegten Zeitabschnitten einen Geschwindigkeitssteuerbefehl Dv zu erzeugen, und eine Umkehrerkennungseinheit 22, um in allen festgelegten Zeitabschnitten eine Umkehr der Rotationsrichtung des ersten und zweiten Servomotors 11, 12 zu erkennen.
Die Umkehrerkennungseinheit 22 erkennt, basierend auf der Änderung in den Vorzeichen des durch die Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit 21 erzeugten Geschwindigkeitssteuerbefehls Dv, die Umkehr der ersten und zweiten Servomotoren 11, 12. Alternativ dazu, kann die Umkehrerkennungseinheit 22 die Umkehr, zum Beispiel auch auf Basis der von den Messwertgebern 15, 16 ermittelten Geschwindigkeit Dv, erkennen.
Die Servomotoren 11, 12 werden durch den Nachlaufeffekt zum Umkehrzeitpunkt verzögert. Um diese Verzögerung zu korrigieren, umfasst das Servomotorsteuergerät 10 eine Umkehrkorrekturbetrag-Berechnungseinheit 27 zum Berechnen des Umkehrkorrekturbetrags A0, um die durch die Umkehr verursachte Verzögerung der Servomotoren 11, 12 zu korrigieren. Der durch die Umkehrbetrag-Berechnungseinheit 27 berechnete Umkehrkorrekturbetrag A0 ist zum Beispiel ein aus diversen Parametern ermittelter feststehender Wert oder das Produkt aus dem feststehenden Wert und eines auf der Beschleunigung der Servomotoren 11, 12 beruhenden Korrekturfaktors. Die Umkehrkorrekturbetrag-Berechnungseinheit 27 erzeugt den Umkehrkorrekturbetrag A0 basierend auf der Annahme, dass die Beschleunigung zum Umkehrzeitpunkt konstant ist.
Wie weiter in 2 dargestellt, umfasst das Servomotorsteuergerät 10 eine Beschleunigungssteuerbefehl-Berechnungseinheit 23, um den Beschleunigungssteuerbefehl Ca der Servomotoren 11, 12 für alle festgelegten Zeitabschnitte, basierend auf dem Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv, der durch die Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit 21 erzeugt wurde, zu berechnen; eine Unmittelbar-Vor-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit 25 zum Halten des Geschwindigkeitssteuerbefehls Cab unmittelbar bevor die Umkehrerkennungseinheit 22 die Umkehr der Servomotoren 11, 12 erkennt, und eine Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit 26 zum Halten des Beschleunigungssteuerbefehls Caa unmittelbar nach Erkennen der Umkehr.
Die Unmittelbar-Vor-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit 25 und die Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit 26 können zum Beispiel ein RAM sein, das dafür ausgelegt ist, die Beschleunigungsbefehle Ca unmittelbar vor und nach dem Erkennen der Umkehr vorläufig zu speichern. Der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor dem Erkennen der Umkehr ist ein Beschleunigungssteuerbefehl Ca, der in dem Zeitabschnitt vor dem Erkennen der Umkehr ausgegeben wurde. Alternativ dazu kann der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor dem Erkennen der Umkehr, basierend auf dem Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv zum Zeitpunkt des Erkennens der Umkehr und dem Geschwindigkeitsbefehl Cv einen Zeitabschnitt vor dem Erkennen der Umkehr, erneut berechnet werden.
Der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr ist der Beschleunigungssteuerbefehl Ca einen Zeitabschnitt nach dem Erkennen der Umkehr. Wenn der zukünftige Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv bereits zum Zeitpunkt des Erkennens der Umkehr berechnet wurde, wird der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach der Umkehr aus einer Vielzahl von zukünftigen Geschwindigkeitssteuerbefehlen Cv berechnet. Alternativ dazu kann der Beschleunigungssteuerbefehl Ca, der nach dem Ablauf einer festgelegten Zeit nach dem Erkennen der Umkehr erzeugt wurde, als der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr verwendet werden.
Außerdem umfasst das Servomotorsteuergerät 10 eine Anpasseinheit 28 zur Ausgabe des angepassten Umkehrkorrekturbetrags A1 durch Anpassen des Korrekturbetrags A0, basierend auf zwei beliebigen der drei folgenden Steuerbefehle: der Beschleunigungssteuerbefehl Ca, der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr, und der Beschleunigungsbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr.
Wie der 2 entnommen werden kann, kann außerdem der von der Anpasseinheit ausgegebene angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 zu dem Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv hinzugefügt werden, um dadurch die Reaktionsverzögerung zum Umkehrzeitpunkt zu korrigieren. Dann wird die Geschwindigkeitsabweichung ΔV zwischen der ermittelten Geschwindigkeit Dv und dem neuen Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv in die Geschwindigkeitssteuerschleife 29 eingegeben. Die Geschwindigkeitssteuerschleife 29 erzeugt mit einem bekannten Verfahren die aktuellen Steuerbefehle I für die Servomotoren 11, 12. Basierend auf den aktuellen Steuerbefehlen I werden die Servomotoren 11, 12 entsprechend angesteuert.
Insbesondere wird in der Geschwindigkeitsteuerschleife 29 die Geschwindigkeitsabweichung ΔV mit der Geschwindigkeitssteuerschleife-Proportionalitätsverstärkung multipliziert, um den Geschwindigkeitssteuerschleife-Proportionalitätsterm zu berechnen, und der integrierte Wert der Geschwindigkeitsabweichung ΔV wird mit der Geschwindigkeitssteuerschleife-Integrierverstärkung multipliziert, um dadurch den Geschwindigkeitssteuerschleife-Integrierterm zu berechnen. Aus der Summe des Geschwindigkeitssteuerschleife-Proportionalitätsterms und des Geschwindigkeitssteuerschleife-Integrierterms werden entsprechend die aktuellen Steuerbefehle I für die Servomotoren 11, 12 erzeugt.
Die 3 und 4 sind Flussdiagramme, die einen Teil des Betriebs des Servomotorsteuergeräts gemäß des ersten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung darstellen. Das Ablaufprogramm 100, dargestellt in den 3 und 4, wurde zuvor in einer Speichereinheit (nicht dargestellt) des Servomotorsteuergeräts 10 gespeichert. Außerdem wird, wenn das Arbeitsstück W auf der Werkzeugmaschine 1 bearbeitet wird, das Ablaufprogramm 100 für die Servomotoren 11, 12 mehrmals ausgeführt. Mit Bezug auf die 3 und 4 wird das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung im Folgenden erklärt.
In Schritt 101 des Ablaufprogramms erzeugt die Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit 21 in allen festgelegten Zeitabschnitten die Geschwindigkeitssteuerbefehle Cv für die Servomotoren 11, 12. Die Daten, die den Ablauf des Bearbeitungsvorganges des Werkstückes angeben, werden im Vorfeld als Bearbeitungsprogramm im Servomo torsteuergerät 10 gespeichert und daher können die Geschwindigkeitssteuerbefehle Cv für die Servomotoren 11, 12 in Übereinstimmung mit dem Ablauf des Bearbeitungsvorgangs des Werkstücks W erzeugt werden.
In Schritt 102 berechnet dann die Beschleunigungssteuerbefehl-Berechnungseinheit 23 basierend auf den Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv für alle festgelegten Zeitabschnitte den Beschleunigungssteuerbefehl Ca für die Servomotoren 11, 12. In Schritt 103 ermittelt die Umkehrerkennungseinheit 22, basierend auf dem Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv, die Umkehr der Servomotoren 11, 12.
Wird die Umkehr erkannt, wird der Prozess in Schritt 104 fortgeführt, indem das Umkehrerkennungs-Flag gesetzt wird, während gleichzeitig eine ”0” in den Nach-Umkehr-Zähler N eingegeben wird. Der Nach-Umkehr-Zähler N wird benötigt, um den Umkehrkorrekturbetrag A0 (wie später beschrieben) nur innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts nach dem Erkennen der Umkehr anzupassen (Schritt 120). Danach berechnet in Schritt 105 die Umkehrkorrekturbetrag-Berechnungseinheit 27 mit dem oben beschriebenen Verfahren den Umkehrkorrekturbetrag A0. Ferner hält die Unmittelbar-Vor-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit 25 den Beschleunigungsbefehl Ca, der einen Zeitabschnitt vor dem Erkennen der Umkehr anliegt, als Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr fest, währen die Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit 26 den Beschleunigungssteuerbefehl Ca, der einen Zeitabschnitt nach dem Erkennen der Umkehr anliegt, als den Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr festhält (Schritte 106, 107). Im Übrigen wird, wenn in Schritt 103 keine Umkehr erkannt wird, der Ablauf mit dem auf den Schritt 107 folgenden Schritt fortgeführt.
In Schritt 110 der 4 wird dann entschieden, ob das Umkehrerkennungs-Flag ”1” ist oder nicht. Wenn das Umkehr-Flag ”0” ist, ist ein bestimmtes Zeitintervall seit dem Erkennen der Umkehr abgelaufen und die Neuberechnung des Umkehrkorrekturbetrags A1 wird beendet.
Im Gegensatz dazu wird in Schritt 110, wenn das Umkehrerkennungs-Flag ”1” ist, wodurch angezeigt wird, dass ein bestimmtes Zeitintervall nach dem Erkennen der Umkehr noch nicht abgelaufen ist, der Ablauf mit Schritt 120 fortgesetzt, um den Umkehrkorrekturbetrag A0 durch die Anpasseinheit 28 anzupassen. In Schritt 120 wird der Umkehrkorrekturbetrag A0 durch die Anpasseinheit 28 angepasst, basierend auf zwei beliebigen der folgenden drei Beschleunigungssteuerbefehle, um dadurch den angepassten Umkehrkorrekturbetrag A1 zu berechnen: der Beschleunigungssteuerbefehl Ca, der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr und der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr.
Nun werden vier Verfahren zum Berechnen des angepassten Umkehrkorrekturbetrags A1 erklärt.
Im ersten Verfahren, dargestellt durch Gleichung (1), wird der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr durch den Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr dividiert, und die Wurzel des resultierenden Quotienten mit dem Umkehrkorrekturbetrag A0 multipliziert, um somit den angepassten Umkehrkorrekturbetrag A1 zu berechnen. A1 = A0 × √(Caa/Cab) (1)
Daher ist, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr größer ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr, der angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 größer als der nicht angepasste Korrekturbetrag A0. Wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr, ist der angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 kleiner als der nicht angepasste Umkehrkorrekturbetrag A0. Beim letzteren Fall, bei dem der Bearbeitungsvorgang mit einem großen Umkehrkorrekturbetrag A0 übermäßig ausgeführt werden würde, würde das Werkstück W gemäß dem Stand der Technik beschädigt oder eingekerbt, Dies kann durch ein vergleichsweise einfaches Verfahren vermieden werden.
Gemäß des zweiten Verfahrens, wie durch Gleichung (2) dargestellt, wird der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr durch den Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr dividiert und der resultierende Quotient wird mit einer ersten Konstante K1 (0 < K1 ≤ 1) und dem Umkehrkorrekturbetrag A0 multipliziert, um somit den angepassten Umkehrkorrekturbetrag A1 zu berechnen. A1 = A0 × (Caa/Cab) × K1 (2)
Ähnlich zum ersten Verfahren ist, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr größer ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar der Umkehr, der angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 größer als der nicht angepasste Umkehrkorrekturbetrag A0. Wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr, wird der angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 kleiner als der nicht angepasste Umkehrkorrekturbetrag A0. Daher kann auch mit dem zweiten Verfahren einem im Wesentlichen ähnlichen Effekt im Vergleich zum ersten Verfahren erzielt werden.
Gemäß des dritten Verfahrens, wie durch Gleichung (3) dargestellt, wird der aktuelle Beschleunigungssteuerbefehl Ca durch den Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr dividiert und die Wurzel des resultierenden Quotienten mit dem Umkehrkorrekturbetrag A0 multipliziert, um somit den angepassten Umkehrkorrekturbetrag A1 zu berechnen. A1 = A0 × √(Ca/Cab) (3)
Wenn die Ortsslinie, entlang der das Werkstück W bearbeitet wird, zum Beispiel aus einer Vielzahl von kleinen Liniensegmenten besteht, ändert sich der Beschleunigungssteuerbefehl Ca fortlaufend, sogar nach dem Erkennen der Umkehr. Daher kann durch die Verwendung des Beschleunigungssteuerbefehls Ca zum Zeitpunkt der Anpassung des Umkehrkorrekturbetrags A0 der Umkehrkorrekturbetrag A0 fortlaufend in Übereinstimmung mit dem aktuellsten Beschleunigungssteuerbefehl Ca entsprechend der bearbeiteten Ortslinie angepasst werden. Daher kann das dritte Verfahren besonders dann vorteilhaft angewandt werden, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca sich sehr häufig ändert, oder wenn zum Beispiel die bearbeitete Ortslinie aus einer Vielzahl von kleinen Liniensegmenten besteht.
Gemäß des vierten Verfahrens, wie durch Gleichung (4) dargestellt, wird der aktuelle Beschleunigungssteuerbefehl Ca durch den Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr dividiert und der erhaltene Quotient wird mit einer zweiten Konstante (0 < K2 ≤ 1) und dem Umkehrkorrekturbetrag A0 multipliziert, um somit den angepassten Umkehrkorrekturbetrag A1 zu berechnen. Im Übrigen kann die zweite Konstante K2 den gleichen Wert wie die erste Konstante K1 aufweisen. A1 = A0 × (Ca/Cab) × K2 (4)
In diesem Fall wird der aktuelle Beschleunigungssteuerbefehl Ca verwendet und es ist klar, dass ein im Wesentlichen ähnlicher Effekt wie mit dem dritten Verfahren erzielt wird.
Sobald der angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 mit einem der oben beschriebenen Verfahren eins bis vier berechnet worden ist, wird in Schritt 121 entschieden, ob der Zählerstand im Nach-Umkehr-Zähler N größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert NA oder nicht. Wenn der Zählerstand im Nach-Umkehr-Zähler N größer ist als der Schwellenwert NA, wird entschieden, dass eine ausreichende Zeit zum Einsatz des angepassten Umkehrkorrekturbetrags A1 abgelaufen ist, und daher wird das Umkehrerkennungs-Flag in Schritt 122 gelöscht. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Zählerstand im Nach-Umkehr-Zähler N kleiner ist als der Schwellenwert NA, das Umkehrerkennungs-Flag nicht gelöscht, und der Zählerstand im Nach-Umkehr-Zähler N wird in Schritt 125 um ”1” erhöht.
Danach wird in Schritt 123 der angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 zum Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv hinzugefügt, um dadurch den Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv zu korrigieren. Dann wird der aktuelle Steuerbefehl I basierend auf dem neuen Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv erzeugt und die Servomotoren 11, 12 werden basierend auf den einzelnen aktuellen Steuerbefehlen angesteuert. Danach kehrt der Prozess zu Schritt 101 zurück und der soeben beschriebene Ablauf wird solange wiederholt, bis das Werkstück W vollständig bearbeitet ist.
Wie oben beschrieben wurde, wird entsprechend dieser Erfindung der angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 zumindest unter Verwendung des Beschleunigungssteuerbefehls Cab unmittelbar vor Umkehr und des Beschleunigungssteuerbefehls Caa unmittelbar nach Umkehr berechnet. Daher kann selbst dann, wenn das Werkstück entlang einer komplizierten Ortslinienform mit wechselnden Beschleunigungen vor und nach der Umkehr des Servomotors bearbeitet wird, der optimal angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 entsprechend den Beschleunigungswechseln zum Umkehrzeitpunkt der Servomotoren ermittelt werden. Daher kann, solange die Servomotoren 11, 12 basierend auf dem neuen Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv mit dem hinzugefügten angepassten Umkehrkorrekturbetrag A1 angesteuert werden, der Effekt des Nachlaufs, etc. zum Umkehrzeitpunkt reduziert werden. Deshalb kann gemäß dieser Erfindung das Werkstück W gleichmäßig bearbeitet werden, ohne irgendwelche Vorsprünge, Einkerbungen oder Schäden an den bearbeiteten Teilen des Werkstücks W zu verursachen.
5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Servomotorsteuergeräts gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung darstellt. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Prozessschritte 101 bis 107 im Wesentlichen ähnlich zu den korrespondierenden oben beschriebenen Prozessschritten, und werden daher weder nochmals dargestellt noch erklärt.
Wenn in der Realität der von der Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit 21 erzeugte Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv erzeugt wurde, bevor der Prozessschritt 101 der 1 ausgeführt wird und der Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv anschließend in einer Speichereinheit (nicht dargestellt) gespeichert wird, dann können sowohl der Beschleunigungs steuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr und der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr zum Umkehrzeitpunkt verwendet werden. Wie auch immer, wenn in der Realität der Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv in Schritt 101, dargestellt in 3, erzeugt wird, können die Beschleunigungssteuerbefehle Caa unmittelbar nach Umkehr nicht unmittelbar nach dem Erkennen der Umkehr verwendet werden.
Dann wird in Schritt 108 des zweiten Ausführungsbeispiels entschieden, ob der aktuelle Prozess der n-te Ablauf nach dem Erkennen der Umkehr ist oder nicht. Insbesondere wird im zweiten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Wiederholungen der Schrittfolge von „Start” bis „Ende” die nach dem Erkennen der Umkehr ausgeführt werden festgestellt.
Wenn der Prozess eine bestimmte Anzahl n-mal ausgeführt worden ist, wird der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr, basierend auf dem Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv, zum bestimmten Zeitpunkt erzeugt und in der Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit 26 festgehalten (Schritt 109). Die vorbestimmte Anzahl n ist die Anzahl der Wiederholungen, die eine Entscheidung darüber ermöglicht, dass ausreichend Zeit vergangen ist, um den Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv zu erzeugen, der verwendet wird, den Geschwindigkeitssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr zu erhalten. Die vorbestimmte Anzahl n wird im Vorfeld anhand der Rechenleistung, etc. des Servomotorsteuergeräts 10 bestimmt. Im Übrigen wird der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr, falls er bereits in Schritt 107 festgehalten worden ist, zum neuen Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr in Schritt 109 aktualisiert.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der aktuelle Ablauf ein anderer als der den vorbestimmten Anzahl n-te entsprechende Ablauf nach dem Erkennen der Umkehr in Schritt 108 ist, der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr unverändert in Schritt 107 verwendet. Die verbleibenden Schritte 110 bis 126 sind ähnlich zu den korrespondierenden Schritten des ersten Ausführungsbeispiels, und werden daher nicht nochmals erklärt. Das zweite Ausführungsbeispiel erzeugt einen ähnlichen Effekt wie das erste Ausführungsbeispiel. Ferner ist es ersichtlich, dass das zweite Ausführungsbeispiel dann vorteilhaft ist, wenn in der Realität der Geschwindigkeitssteuerbefehl Cv nicht vorher erzeugt worden ist.
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Servomotorsteuergeräts gemäß des dritten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung darstellt. Im dritten Ausführungsbeispiel sind die Prozessschritte 101 bis 107 im Wesentlichen ähnlich zu den korrespondierenden oben beschriebenen Prozessschritten, und werden daher weder nochmals dargestellt noch erklärt.
Vergleiche zwischen einer Abwärtsanpassung des Umkehrkorrekturbetrags A0 und der Aufwärtsanpassung des Umkehrkorrekturbetrags A0 zeigen, dass die Aufwärtsanpassung des Umkehrkorrekturbetrags A0 dafür anfällig ist, Schäden oder Einkerbungen in der Oberfläche des Werkstücks W zu erzeugen. Entsprechend dem in 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel wird in Schritt 111 das Produkt aus dem Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr und einer dritten Konstante K3 (0 < K3 ≤ 1) mit dem Beschleunigungssteuerbefehl Ca verglichen.
Die dritte Konstante K3 hat einen Wert zum Beispiel zwischen 0,9 und 1 und ist idealerweise 1. Wie auch immer, wenn die Abweichung zwischen dem Beschleunigungssteuerbefehl Ca oder dem Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr und deren Idealwert relativ groß ist, ist die dritte Konstante K3 vorzugsweise ungefähr 0,75. Somit wird der Effekt der Abweichung beseitigt und eine Entscheidung in Schritt 111 wird ermöglicht.
Wenn in Schritt 111 der Beschleunigungssteuerbefehl Ca nicht größer ist als das Produkt aus dem Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr und der dritten Konstante K3, wird der Prozess in Schritt 120 fortgesetzt, um den Umkehrkorrekturbetrag A0 mit den oben beschriebenen Verfahren anzupassen. Im Gegensatz dazu wird, wenn in Schritt 111 der Beschleunigungssteuerbefehl Ca größer ist als das Produkt aus dem Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr und der dritten Konstante K3, der Prozess in Schritt 121 ohne eine Anpassung des Umkehrkorrekturbetrags A0 fortgesetzt. Die übrigen Schritte ähneln den Schritten 120 bis 126 des ersten Ausführungsbeispiels, und werden daher nicht nochmals erklärt.
Gemäß der dritten Ausführungsform wird der Umkehrkorrekturbetrag A0 nur dann angepasst, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar nach Umkehr. Obwohl die Eigenschaften des Stands der Technik so weit wie möglich beibehalten werden, wird daher der Umkehrkorrekturbetrag A0 nur dann reduziert, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr. Somit wird ein Werkstück W davor bewahrt, übermäßig bearbeitet zu werden, und ein Schaden oder eine Einkerbung auf der Oberfläche des Werkstücks W kann verhindert werden.
Wie oben beschrieben wurde, stellt das dritte Ausführungsbeispiel einen ähnlichen Effekt wie das erste Ausführungsbeispiel bereit. Ferner ist auch ersichtlich, dass gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Oberfläche des Werkstücks W davor bewahrt wird, dass sich ein Schaden oder eine Einkerbung entwickelt, selbst dann, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Cab unmittelbar vor Umkehr.
7 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Servomotorsteuergeräts gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung darstellt. Im vierten Ausführungsbeispiel sind die Prozessschritte 101 bis 107 im Wesentlichen ähnlich zu den korrespondierenden oben beschriebenen Prozessschritten, und werden daher weder nochmals dargestellt noch erklärt.
Wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr, wird angenommen, dass die Abtriebswellen der Servomotoren 11, 12 aus dem Verzögerungszustand in den Beschleunigungszustand und wieder in den Verzögerungszustand umgekehrt werden. Diese Situation tritt dann auf, wenn die bearbeitete Ortslinie aus einer Vielzahl von kleinen Liniensegmenten besteht und die Umkehr fortlaufend erkannt wird. Dabei kommt es vor, dass die Servomotoren 11, 12 erneut umgekehrt werden, unmittelbar nach dem die Umkehr erkannt worden ist. Daher kann ein gleichmäßiger Bearbeitungsvorgang erreicht werden, ohne das der Umkehrkorrekturbetrag A0 angepasst wird.
In Schritt 120 des vierten Ausführungsbeispiels, dargestellt in 7, wird das Produkt aus dem Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr und der vierten Konstante K4 (0 < K4 < 1) mit dem Beschleunigungssteuerbefehl Ca verglichen. Wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca nicht kleiner ist als das Produkt aus dem Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr und der vierten Konstante K4, wird der Prozess in Schritt 120 fortgesetzt, um den Umkehrkorrekturbetrag A0 anzupassen.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca kleiner ist als das Produkt aus dem Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr und der vierten Konstante K4, das Produkt aus dem Umkehrkorrekturbetrag A0 und Null als angepasster Umkehrkorrekturbetrag A1 in Schritt 113 verwendet. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca wesentlich kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr, der angepasste Umkehrkorrekturbetrag A1 auf Null gesetzt, mit dem Ergebnis, dass der Umkehrkorrekturbetrag A0 nicht angepasst wird. Daher wird ein einen Schaden oder eine Einkerbung im Werkstoff W verursachender Bearbeitungsvorgang vermieden.
Im Übrigen verhindert die vierte Konstante K4, dass der Umkehrkorrekturbetrag A0 mit Null multipliziert wird, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl Ca nur unwesentlich kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl Caa unmittelbar nach Umkehr. Daher ist der Wert der vierten Konstante K4 vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,2 bis 0,5 oder so ungefähr.
Das vierte Ausführungsbeispiel erzielt einen ähnlichen Effekt wie das erste Ausführungsbeispiel. Ferner ist ersichtlich, dass das vierte Ausführungsbeispiel insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die zu bearbeitende Ortslinie aus einer Vielzahl von kleinen Liniensegmenten besteht.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Gemäß des ersten Aspekts der Erfindung wird zumindest die Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr oder die Beschleunigung unmittelbar nach der Umkehr verwendet, um dadurch den optimalen Umkehrkorrekturbetrag korrespondierend zu der Umkehr der Servomotoren zu erhalten. Daher kann sogar dann, wenn sich die Beschleunigung vor oder nach der Umkehr des Servomotors ändert, ein gleichmäßiger Bearbeitungsvorgang ausgeführt werden.
Gemäß des zweiten und dritten Aspekts der Erfindung kann der Umkehrkorrekturbetrag dann reduziert werden, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl unmittelbar nach Umkehr kleiner ist als der Beschleunigungssteuerbefehl unmittelbar vor Umkehr. Daher kann der Fall, in dem eine Beschädigung oder eine Einkerbung durch einen übermäßigen Bearbeitungsvorgang erzeugt wird, mit einem vergleichsweise einfachen Verfahren verhindert werden.
Gemäß des vierten und fünften Aspekts der Erfindung wird der aktuellste Beschleunigungssteuerbefehl verwendet. Daher wird, wenn sich der Beschleunigungssteuerbefehl nach dem Erkennen der Umkehr ändert, der Umkehrkorrekturbetrag fortlaufend in Übereinstimmung mit dem Beschleunigungssteuerbefehl angepasst. Der vierte und fünfte Aspekt der Erfindung ist besonders dann vorteilhaft, wenn sich der Beschleunigungssteuerbefehl häufig ändert, oder wenn zum Beispiel die zu bearbeitende Ortslinie aus einer Vielzahl von kleinen Liniensegmenten besteht.
Wenn der Umkehrkorrekturbetrag aufwärts angepasst wird, kann das Werkstück beschädigt werden oder es kann sich eine Einkerbung entwickeln. Wie auch immer, gemäß des sechsten Aspekts der Erfindung wird der Umkehrkorrekturbetrag nur dann angepasst, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl kleiner ist als die Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr. Daher wird ein übermäßiger Bearbeitungsvorgang der Schäden oder Einkerbungen auf dem Werkstück verursachen kann vermieden. Im Übrigen liegt, wenn die Abweichung zwischen dem Beschleunigungssteuerbefehl oder der Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr und deren idealer Wert klein ist, die dritte Konstante vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,9 und 1, während demgegenüber der Wert der dritten Konstante vorzugsweise ungefähr 0,75 beträgt, wenn die Abweichung groß ist.
Wenn der Beschleunigungssteuerbefehl kleiner ist als die Beschleunigung unmittelbar nach Umkehr, wird die Abtriebswelle der Servomotoren aus einem Verzögerungszustand in einen Beschleunigungszustand und wiederum in einen Verzögerungszustand umgekehrt. Dabei kann die Umkehrung unmittelbar nach dem Erkennen einer Umkehrung erneut auftreten, und der Bearbeitungsvorgang kann gleichmäßig ohne die Anpassung des Umkehrkorrekturbetrags ausgeführt werden. Daher wird gemäß des siebten Aspekts der Erfindung, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl wesentlich kleiner ist als die Beschleunigung unmittelbar nach Umkehr, der Umkehrkorrekturbetrag nicht angepasst, um dadurch einen Bearbeitungsvorgang, der möglicherweise einen Schaden oder eine Einkerbung auf dem Werkstück erzeugen kann, zu vermeiden. Der siebte Aspekt der Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Werkstück entlang einer komplizierten Ortslinienform bearbeitet wird, wobei die Servomotoren fortlaufend umgekehrt werden. Im Übrigen weist die vierte Konstante vorzugsweise einen vergleichsweise kleinen Wert auf, zum Beispiel einen Wert im Bereich zwischen 0,2 und 0,5.
Obwohl die Erfindung mit beispielhaften Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben worden ist, ist für einen Fachmann ersichtlich, dass im Vorangehenden diverse Änderungen, Streichungen und Ergänzungen durchgeführt werden können, ohne von dem Geist und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 90/12448 [0005]

Claims

Servomotorsteuergerät (10) zum Steuern von Servomotoren (11, 12), umfassend: eine Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit (21), um in allen festgelegten Zeitabschnitten einen Geschwindigkeitsteuerbefehl für die Servomotoren (11, 12) zu erzeugen; eine Umkehrerkennungseinheit (22), um in allen festgelegten Zeitabschnitten ein Umkehren der Servomotoren (11, 12) zu erkennen; eine Umkehrkorrekturbetrag-Berechnungseinheit (27), um den Umkehrkorrekturbetrag zu berechnen, um damit die aus der – durch die Umkehrerkennungseinheit (22) erkannten – Umkehr resultierende Verzögerung der Servomotoren (11, 12), zu korrigieren; eine Beschleunigungssteuerbefehl-Berechnungseinheit (23), um in allen Zeitabschnitten basierend auf den – durch die Geschwindigkeitssteuerbefehl-Erzeugungseinheit (21) erzeugten – Beschleunigungssteuerbefehl für die Servomotoren (11, 12) zu berechnen; eine Unmittelbar-Vor-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit (25), um den Beschleunigungssteuerbefehl unmittelbar vor dem Erkennen der Umkehr der Servomotoren durch die Umkehrerkennungseinheit (22) zu halten; eine Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit (26), um den Beschleunigungssteuerbefehl unmittelbar nach dem Erkennen der Umkehr der Servomotoren durch die Umkehrerkennungseinheit (22) zu halten; und eine Anpasseinheit (28), um den Umkehrkorrekturbetrag basierend auf der Auswahl von zwei der drei Beschleunigungen anzupassen, wobei die Beschleunigungen umfassen: den durch die Beschleunigungssteuerbefehl-Berechnungseinheit (23) berechneten Beschleunigungssteuerbefehl, die durch die Unmittelbar-Vor-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit (25) gehaltene Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr und die durch die Unmittelbar-Nach-Der-Umkehr-Anliegenden-Beschleunigungssteuerbefehl-Halteeinheit (26) gehaltene Beschleunigung unmittelbar nach der Umkehr.
Servomotorsteuergerät nach Anspruch 1, wobei die Anpasseinheit (28) den Umkehrkorrekturbetrag derart anpasst, dass die Beschleunigung unmittelbar nach der Umkehr durch die Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr geteilt wird und die Wurzel des resultierenden Quotienten mit dem Umkehrkorrekturbetrag multipliziert wird.
Servomotorsteuergerät nach Anspruch 1, wobei die Anpasseinheit (28) den Umkehrkorrekturbetrag derart anpasst, dass die Beschleunigung unmittelbar nach der Umkehr durch die Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr geteilt wird und das Produkt aus dem resultierenden Quotienten und einer ersten Konstante, die größer als Null aber nicht größer als 1 ist, mit dem Umkehrkorrekturbetrag multipliziert wird.
Servomotorsteuergerät nach Anspruch 1, wobei die Anpasseinheit (28) den Umkehrkorrekturbetrag derart anpasst, dass der Beschleunigungssteuerbefehl durch die Beschleunigung vor der Umkehr dividiert wird und die Wurzel des resultierenden Quotienten mit dem Umkehrkorrekturbetrag multipliziert wird.
Servomotorsteuergerät nach Anspruch 1, wobei die Anpasseinheit (28) den Umkehrkorrekturbetrag derart anpasst, dass der Beschleunigungssteuerbefehl durch die Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr dividiert wird und das Produkt des resultierenden Quotienten und einer zweiten Konstante, die größer als Null aber nicht größer als 1 ist, mit dem Umkehrkorrekturbetrag multipliziert wird.
Servomotorsteuergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Anpasseinheit (28) den Umkehrkorrekturbetrag dann anpasst, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl nicht größer ist als das Produkt der Beschleunigung unmittelbar vor der Umkehr und einer dritten Konstante, die größer als Null aber kleiner als 1 ist.
Servomotorsteuergerät nach Anspruch 1, wobei die Anpasseinheit (28) den Umkehrkorrekturbetrag dann mit Null multipliziert, wenn der Beschleunigungssteuerbefehl größer ist als das Produkt der Beschleunigung unmittelbar nach der Umkehr und einer vierten Konstante, die größer als Null aber kleiner als 1 ist.