DE102013103341B4

DE102013103341B4 - Servomotor-Regeleinrichtung zur Steuerung eines Servomotors, der für den Antrieb der Zufuhrachse in einer Werkzeugmaschine ausgelegt ist

Info

Publication number: DE102013103341B4
Application number: DE201310103341
Authority: DE
Inventors: Yasusuke Iwashita; Satoshi Ikai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-04-05
Also published as: DE102013103341A1; US8736217B2; JP5324679B1; CN103365242A; CN103365242B; JP2013218552A; US20130264988A1

Abstract

Eine Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit setzt Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für einen Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für einen Schnellverstellungsvorgang, der kleiner ist als der erste Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert. Eine Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit verändert den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert, und zwar in einer ersten Periode zwischen einem ersten Zeitpunkt, der ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs ist, und einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt, oder einer zweiten Periode zwischen einem dritten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt und vor dem zweiten Zeitpunkt, und dem zweiten Zeitpunkt, wenn zum ersten Zeitpunkt vorhergesagt wird, dass der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt vom Schnellverstellungsvorgangs-Befehl auf den Bearbeitungsvorschub-Befehl umschaltet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Servomotor-Regeleinrichtung zum Regeln eines Servomotors, der dafür ausgelegt ist, eine Vorschubachse einer Werkzeugmaschine anzutreiben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Zu den Betriebszuständen der Vorschubachse einer Werkzeugmaschine, die von einem Servomotor angetrieben wird, gehört der Bearbeitungsvorschub, bei dem die Vorschubachse der Werkzeugmaschine bewegt wird, während ein Werkstück bearbeitet wird, falls der Betriebsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Bearbeitungs-Vorschubbefehl ist, und ein Schnellverstellungsvorgang, durch den die Vorschubachse der Werkzeugmaschine ohne Bearbeitung eines Werkstücks bewegt wird, falls der Betriebsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Schnellverstellbefehl ist. Während beim Bearbeitungsvorschub die exakte Bearbeitung wichtiger ist als eine schnelle Bewegung zu einem Ziel, ist beim Schnellverstellungsvorgang eine rasche Bewegung zum Ziel erforderlich. Daher sind die Vorschubgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Vorschubachse während des Bearbeitungsvorschubs kleiner eingestellt als die Vorschubgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Vorschubachse während des Schnellverstellungsvorgangs.
In einer Servomotor-Kontrollvorrichtung, die eine Rückführregelung eines Servomotors vornimmt, der dafür ausgelegt ist, eine Vorschubachse einer Werkzeugmaschine anzutreiben, wird zum Kontrollieren der Schwingungen des Servomotors eine Servomotor-Kontrollvorrichtung vorgeschlagen, in der ein Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang und ein Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub, der größer ist als der Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang, als Berechnungskoeffizienten verwendet werden, beispielsweise als Positionsregelverstärkung, als Proportionalverstärkung, als Integralverstärkung usw., damit Geschwindigkeitsbefehle und Drehmomentbefehle für den Servomotor erzeugt werden. Dieser Vorschlag findet sich beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 2000-277994 ( JP2000-277994A ) und in der ungeprüften japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 2003-216243 ( JP2003-216243A ). Geht in diesem Fall der Betriebszustand der Vorschubachse aus dem Schnellverstellungsvorgang in den Bearbeitungsvorschub über oder aus dem Bearbeitungsvorschub in den Schnellverstellungsvorgang, so hält die Servomotor-Kontrollvorrichtung vorübergehend den Servomotor an, und sie verändert die Berechnungskoeffizienten sprunghaft von dem Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang auf den Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub, oder vom Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub auf den Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang.
Wird in einer Servomotor-Kontrollvorrichtung, die die Berechnungskoeffizienten wie beschrieben sprunghaft ändert, der Berechnungskoeffizient sprungartig geändert, ohne den Servomotor anzuhalten, um die Bearbeitungszeit des Werkstücks zu verkürzen, so springt der Drehmomentbefehl aufgrund des unstetigen Geschwindigkeitsbefehls. Es ist nachteilig, dass dadurch die Stöße des Servomotors zunehmen.
Dagegen wird als Kontrollvorrichtung, die eine Rückführregelung vornimmt, eine Kontrollvorrichtung vorgeschlagen, in der die Berechnungskoeffizienten kontinuierlich zwischen zwei Modi verändert werden, und zwar beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 2000-39061 ( JP2000-39061A ), in der ungeprüften japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 2001-290501 ( JP2001-290501A ), in der ungeprüften japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 2009-303423 ( JP2009-303423A ) und im japanischen Patent Nr. 4441493 ( JP4441493B ). Wird eine derartige Kontrollvorrichtung als Servomotor-Kontrollvorrichtung eingesetzt und geht der Betriebszustand der Vorschubachse vom Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub über oder aus dem Bearbeitungsvorschub auf den Schnellverstellungsvorgang, so ändern sich die Berechnungskoeffizienten auch dann kontinuierlich, wenn der Servomotor nicht angehalten wird. Dadurch ändert sich der Geschwindigkeitsbefehl kontinuierlich, und der Drehmomentbefehl springt nicht. Man kann also zunehmende Stöße des Servomotors vermeiden.
Wird in der Kontrollvorrichtung, die die Berechnungskoeffizienten kontinuierlich zwischen zwei Modi verändert, der Betriebszustand der Vorschubachse vom Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub umgeschaltet, so beginnt die Veränderung des Berechnungskoeffizienten beim Umschaltzeitpunkt aus dem Schnellverstellungsvorgang in den Bearbeitungsvorschub. Ist nach dem Beginn des Bearbeitungsvorschubs eine vorbestimmte Zeit verstrichen, so erreicht der Berechnungskoeffizient den Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub. Dadurch ist während der Periode vom Beginn des Bearbeitungsvorschubs bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Berechnungskoeffizient den Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub erreicht, der Berechnungskoeffizient kleiner als der Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub. Daher ist der Wert des Drehmomentbefehls klein, und es kann vorkommen, dass das Drehmoment des Servomotors nicht ausreicht. Dies hat zur Folge, dass es geschehen kann, dass die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine unmittelbar nach dem Übergang der Vorschubachse der Werkzeugmaschine vom Schnellverstellungsvorgang in den Bearbeitungsvorschub schlechter wird.
Die DE 199 00 140 A1 offenbart ein Positioniersteuerverfahren anhand von Sollwertvergleichen.
Die DE 38 51 387 T2 offenbart eine Geschwindigkeitsregelungsvorrichtung in einem Servolenksystem.
Die US 4,779,204 A offenbart ein Zufuhrsteuerungsverfahren in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung eine Servomotor-Kontrollvorrichtung bereit, bei der die Bearbeitungszeit eines durch eine Werkzeugmaschine zu bearbeitenden Werkstücks verkürzt wird und die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine unmittelbar nach dem Betriebsübergang der Vorschubachse aus dem Schnellverstellungsvorgang in den Bearbeitungsvorschub nicht schlechter wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine Servomotor-Kontrollvorrichtung, die eine Rückführregelung eines Servomotors vornimmt, der dafür ausgelegt ist, eine Vorschubachse einer Werkzeugmaschine anzutreiben, damit ausgeführt wird: ein Bearbeitungsvorschub zum Bewegen der Vorschubachse der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung eines Werkstücks, falls der Betriebsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Bearbeitungsvorschubbefehl ist; und ein Schnellverstellungsvorgang zum Bewegen der Vorschubachse der Werkzeugmaschine ohne dass ein Werkstück bearbeitet wird, falls der Betriebsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Schnellverstellbefehl ist:
eine Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang zu setzen, der kleiner ist als der erste Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert;
eine Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit, die dafür ausgelegt ist, den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten von dem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert kontinuierlich auf den ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert zu verändern, und zwar in einer ersten Periode zwischen einem ersten Zeitpunkt, der ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs ist, und einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt, oder einer zweiten Periode zwischen einem dritten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt und vor dem zweiten Zeitpunkt, und dem zweiten Zeitpunkt, wenn zum ersten Zeitpunkt vorhergesagt wird, dass der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt vom Schnellverstellungsvorgangs-Befehl auf den Bearbeitungsvorschub-Befehl umschaltet; und
eine Drehmomentbefehl-Erzeugungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Drehmomentbefehl für den Servomotor abhängig von mindestens einem Positionsbefehl für den Servomotor und einem Geschwindigkeitsbefehl für den Servomotor, mindestens einem Positionsfehler des Servomotors und einem Geschwindigkeitsfehler des Servomotors und dem Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten zu erzeugen.
Bevorzugt sagt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit vorher, ob der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt von dem Schnellverstellungsvorgangs-Befehl auf den Bearbeitungsvorschub-Befehl umschalten wird, und zwar abhängig von Betriebsbefehlsinformation, die sich auf den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt bezieht und von einer externen Kontrollvorrichtung zugeführt wird, die vorab den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt aus dem Bearbeitungsprogramm liest.
Bevorzugt weist die Servomotor-Kontrollvorrichtung zudem eine Betriebsbefehlsinformations-Erzeugungseinheit auf, die dafür ausgelegt ist, Betriebsbefehlsinformation zu erzeugen, die sich auf den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt bezieht, indem sie im Voraus den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt aus dem Bearbeitungsprogramm liest und die Betriebsbefehlsinformation an die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit liefert, wobei die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit abhängig von der Betriebsbefehlsinformation vorhersagt, ob der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt von dem Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub übergeht.
Bevorzugt weist die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit ferner eine Betriebsbefehlsinformations-Erzeugungseinheit auf, die dafür ausgelegt ist, Betriebsbefehlsinformation zu erzeugen, die sich auf den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt bezieht, und zwar durch das vorausgehende Lesen des Betriebsbefehls zum zweiten Zeitpunkt aus dem Bearbeitungsprogramm, und sie sagt abhängig von der Betriebsbefehlsinformation vorher, ob der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt von dem Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub übergeht.
Bevorzugt verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten linear von dem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert.
Wird vorhergesagt, dass der Betriebsbefehl vom Bearbeitungsvorschub-Befehl auf den Schnellverstellungsvorgangs-Befehl übergeht, so verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit bevorzugt den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert, und zwar in einer dritten Periode zwischen einem vierten Zeitpunkt, zu dem der Betriebsbefehl von dem Bearbeitungsvorschub-Befehl auf den Schnellverstellungsvorgangs-Befehl übergeht, und einem fünften Zeitpunkt, der ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs gemäß dem Schnellverstellungsvorgangs-Befehl nach dem vierten Zeitpunkt ist.
Bevorzugt verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten linear von dem ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert.
Eine weitere Servomotor-Kontrollvorrichtung der Erfindung, die eine Steuerung und eine Rückführregelung eines Servomotors vornimmt, der dafür ausgelegt ist, eine Vorschubachse einer Werkzeugmaschine anzutreiben, damit ausgeführt wird: ein Bearbeitungsvorschub zum Bewegen der Vorschubachse der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung eines Werkstücks, falls der Betriebsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Bearbeitungsvorschubbefehl ist; und ein Schnellverstellungsvorgang zum Bewegen der Vorschubachse der Werkzeugmaschine ohne dass ein Werkstück bearbeitet wird, falls der Betriebsbefehl des Bearbeitungsprogramms in einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Schnellverstellbefehl ist, enthält:
eine Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Steuerungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang zu setzen, der kleiner ist als der erste Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert;
eine Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit, die dafür ausgelegt ist, den Steuerungs-Berechnungskoeffizienten von dem zweiten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert kontinuierlich auf den ersten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert zu verändern, und zwar in einer ersten Periode zwischen einem ersten Zeitpunkt, der ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs ist, und einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt, oder einer zweiten Periode zwischen einem dritten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt und vor dem zweiten Zeitpunkt, und dem zweiten Zeitpunkt, wenn zum ersten Zeitpunkt vorhergesagt wird, dass der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt vom Schnellverstellungsvorgangs-Befehl auf den Bearbeitungsvorschub-Befehl umschaltet; und
eine Drehmomentbefehl-Erzeugungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Drehmomentbefehl für den Servomotor abhängig von mindestens einem Positionsbefehl für den Servomotor und einem Geschwindigkeitsbefehl für den Servomotor und dem Steuerungs-Berechnungskoeffizienten zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Bearbeitungszeit eines durch eine Werkzeugmaschine zu bearbeitenden Werkstücks verkürzt, und die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine unmittelbar nach dem Betriebsübergang der Vorschubachse der Werkzeugmaschine aus dem Schnellverstellungsvorgang in den Bearbeitungsvorschub wird nicht schlechter.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den folgenden Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen hervor.
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufweist;
2 ein Blockdiagramm, das die Einzelheiten der Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit in 1 darstellt;
3 ein Flussdiagramm der Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal-Erzeugungsverarbeitung einer Betriebsbefehlsinformations-Erzeugungseinheit in 1;
4 ein Flussdiagramm der Berechnungskoeffizienten-Veränderungsverarbeitung einer Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit in 1;
5 Kurven, die die Arbeitsweise der Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung in 1 erläutern;
6 ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung aufweist;
7 ein Flussdiagramm der Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal-Erzeugungsverarbeitung und einer Berechnungskoeffizienten-Veränderungsverarbeitung einer Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit und einer Betriebsbefehlsinformations-Erzeugungseinheit in 6; und
8 ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung einer dritten Ausführungsform der Erfindung aufweist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Anhand der Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung der Erfindung erklärt. In den Zeichnungen sind gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 der Zeichnungen zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Das System in 1 besitzt eine dreiphasige Wechselstromversorgung 1, einen Gleichrichter 2, einen Glättungskondensator 3, einen Wechselrichter 4, einen Servomotor 5, eine Positionserfassungseinheit 6, eine Geschwindigkeitserfassungseinheit 7, eine Servomotor-Kontrollvorrichtung 8, eine Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9, eine PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10, und eine übergeordnete Kontrollvorrichtung 11 als externe Kontrollvorrichtung.
Die dreiphasige Wechselstromversorgung 1 ist eine Netz-Wechselstromversorgung. Der Gleichrichter 2 besteht beispielsweise aus einer Anzahl Gleichrichterdioden (sechs Gleichrichterdioden im Fall der dreiphasigen Wechselstromversorgung) und zu den Gleichrichterdioden umgekehrt parallel geschalteten Transistoren. Der Gleichrichter wandelt von der dreiphasigen Wechselstromversorgung 1 gelieferten Wechselstrom in Gleichstrom um. Der Glättungskondensator 3 ist parallel zum Gleichrichter 2 geschaltet und glättet die von den Gleichrichterdioden des Gleichrichters 2 gleichgerichtete Spannung. Der Wechselrichter 4 ist parallel zum Glättungskondensator 3 geschaltet und besteht beispielsweise aus einer Anzahl Gleichrichterdioden (sechs Gleichrichterdioden im Fall der dreiphasigen Wechselstromversorgung) und zu den Gleichrichterdioden umgekehrt parallel geschalteten Transistoren. Der Wechselrichter wandelt vom Gleichrichter 2 umgesetzten Gleichstrom in Wechselstrom um, indem er die Transistoren gemäß eines PWM-Signals, das später erklärt wird, ein- und ausschaltet.
Der Servomotor 5 treibt die Vorschubachse einer Werkzeugmaschine für einen Bearbeitungsvorschub an, damit die Vorschubachse der Werkzeugmaschine während des Bearbeitens eines Werkstücks bewegt wird, falls der Betriebsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm (beispielsweise einem NC-Programm) 12 zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Bearbeitungsvorschub-Befehl ist, und damit ein Schnellverstellungsvorgang erfolgt, der die Vorschubachse der Werkzeugmaschine bewegt, ohne dass ein Werkstück bearbeitet wird, falls der Betriebsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm 12 zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Schnellverstellungsvorgangs-Befehl ist. Der Servomotor 5 kann ein rotierender Servomotor sein, in dem sich ein Permanentmagnet entweder im Läufer oder im Ständer befindet, ein Linear-Servomotor, in dem sich ein Permanentmagnet entweder im Ständer oder im Läufer befindet, ein Vibrations-Servomotor, in dem sich ein Permanentmagnet entweder im Läufer oder im Schwinger befindet, usw. In 1 ist ein Servomotor 5 dargestellt. Man kann jedoch auch zwei oder mehr Servomotoren 5 bereitstellen, um mindestens zwei Vorschubachsen anzutreiben, die senkrecht zueinander stehen, damit der Tisch oder das Werkzeug der Werkzeugmaschine bewegt werden.
Die Positionserfassungseinheit 6 besteht aus einem Geber, einem Lochbauteil, einem Resolver usw. und erfasst die Position des Servomotors 5, d. h. der Vorschubachse, und gibt die Positionsinformation der Vorschubachse an die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7 und die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 aus. Die Positionsinformation der Vorschubachse wird in die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7 eingegeben. Die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7 erfasst die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubachse durch das Differenzieren der Position der Vorschubachse bezüglich der Zeit, und sie gibt die Geschwindigkeitsinformation der Vorschubachse an die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 aus.
Die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 führt sowohl eine Steuerung als auch eine Rückführregelung des Servomotors aus. Hierzu umfasst die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 eine Drehmomentbefehls-Erzeugungseinheit 101, Differenzierer 102 und 103, eine Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104, einen Integrierer 105 und eine Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106.
Die Drehmomentbefehls-Erzeugungseinheit 101 erzeugt einen Drehmomentbefehl, der später erklärt wird, für den Servomotor 5 ausgehend von einem Positionsbefehl der Vorschubachse und von einem Geschwindigkeitsbefehl der Vorschubachse, von einem Positionsfehler des Servomotors und von einem Geschwindigkeitsfehler des Servomotors, und von Steuerungs-Berechnungskoeffizienten und einem Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten, die später erklärt werden. Hierzu weist die Drehmomentbefehls-Erzeugungseinheit 101 eine Positionsregeleinheit 111 und eine Geschwindigkeitsregeleinheit 112 auf.
Die Positionsregeleinheit 111 regelt die Position der Vorschubachse mit Hilfe des Positionsbefehls und der Positionsinformation der Vorschubachse. Zu diesem Zweck besitzt die Positionsregeleinheit 111 einen Subtrahierer 111a und einen Addierer 111b. Der Subtrahierer 111a hat einen positiven Eingangsanschluss, an den der Positionsbefehl der Vorschubachse von der übergeordneten Kontrollvorrichtung 11 eingegeben wird, einen negativen Eingangsanschluss, an den die Positionsinformation der Vorschubachse von der Positionserfassungseinheit 6 eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, der den Positionsfehler zwischen dem Positionsbefehlswert der Vorschubachse und dem Wert der Position der Vorschubachse an die Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 ausgibt. Der Addierer 111b hat einen ersten und einen zweiten positiven Eingangsanschluss, an den Signale von der Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 eingegeben werden, und einen Ausgangsanschluss, der einen Geschwindigkeitsbefehl der Vorschubachse abhängig von den Eingangssignalen erzeugt und den Geschwindigkeitsbefehl an die Geschwindigkeitsregeleinheit 112 ausgibt.
Die Geschwindigkeitsregeleinheit 112 regelt die Geschwindigkeit der Vorschubachse mit Hilfe des Geschwindigkeitsbefehls und der Geschwindigkeitsinformation der Vorschubachse. Hierzu besitzt die Geschwindigkeitsregeleinheit 112 einen Subtrahierer 112a und Addierer 112b und 112c. Der Subtrahierer 112a hat einen positiven Eingangsanschluss, an den ein Geschwindigkeitsbefehl der Vorschubachse vom Ausgangsanschluss des Addierers 111b angelegt wird, einen negativen Eingangsanschluss, an den Geschwindigkeitsinformation der Vorschubachse von der Geschwindigkeitserfassungseinheit 7 angelegt wird, und einen Ausgangsanschluss, der den Geschwindigkeitsfehler zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert der Vorschubachse und dem Wert der Geschwindigkeit der Vorschubachse an die Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 ausgibt. Der Addierer 112b hat einen ersten und einen zweiten positiven Eingangsanschluss, an die Signale von der Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 eingegeben werden, und einen Ausgangsanschluss, der die Summe dieser Signale an den Addierer 112c ausgibt. Der Addierer 112c hat einen ersten positiven Eingangsanschluss, an den ein Signal vom Ausgangsanschluss des Addierers 112b angelegt wird, einen zweiten positiven Eingangsanschluss, an den ein Signal von der Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 angelegt wird, und einen Ausgangsanschluss, der einen Drehmomentbefehl aus diesen Eingangssignalen erzeugt, die in den Addierer 112c eingegeben werden, und er gibt den Drehmomentbefehl an die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9 aus.
Der Positionsbefehl der Vorschubachse wird von der übergeordneten Kontrollvorrichtung 11 in den Differenzierer 102 eingegeben. Der Differenzierer 102 bestimmt die erste Ableitung des Werts des Positionsbefehls der Vorschubachse bezüglich der Zeit und gibt die erste Ableitung des Werts des Positionsbefehls der Vorschubachse (erste Ableitung des Positionsbefehlswerts) in den Differenzierer 103 und die Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 ein. Die erste Ableitung des Positionsbefehlswerts wird von dem Differenzierer 102 in den Differenzierer 103 eingegeben. Der Differenzierer 103 gibt eine zweite Ableitung des Werts des Positionsbefehls der Vorschubachse (zweite Ableitung des Positionsbefehlswerts) in die Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 ein.
Wie im Folgenden erklärt wird, verändert die Berechnungskoeffizienten-Koeffizientenveränderungseinheit 104 kontinuierlich den Steuerungs-Berechnungskoeffizienten zwischen einem ersten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang, der kleiner ist als der erste Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert, und sie verändert den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten kontinuierlich zwischen einem ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang, der kleiner ist als der erste Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert. Der Integrierer 105 ermittelt das erste Integral des Werts des Geschwindigkeitsfehlers (erstes Integral des Geschwindigkeitsfehlers), der von dem Subtrahierer 112a geliefert wird, und gibt das erste Integral des Geschwindigkeitsfehlers in die Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 ein.
Die Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 stellt den Steuerungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen dem ersten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und dem zweiten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang ein, der kleiner ist als der erste Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert, und sie stellt den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert auf einen Wert zwischen dem ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und dem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang ein, der kleiner ist als der erste Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert. Hierzu, siehe 2, besitzt die Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit 106 eine Positionssteuerungskoeffizienten-Einstelleinheit 106a, eine Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten-Einstelleinheit 106b, eine Positionsregelverstärkungs-Einstelleinheit 106c, eine Proportionalverstärkungs-Einstelleinheit 106d und eine Integralverstärkungs-Einstelleinheit 106e.
Die Positionssteuerungskoeffizienten-Einstelleinheit 106a setzt einen Positionssteuerungskoeffizienten als Steuerungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Positionssteuerungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Positionssteuerungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang, der kleiner ist als der erste Positionssteuerungskoeffizientenwert. Zum Einstellen des Positionssteuerungskoeffizienten verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 kontinuierlich den Positionssteuerungskoeffizienten zwischen dem ersten Positionssteuerungskoeffizientenwert und dem zweiten Positionssteuerungskoeffizientenwert. Zudem wird die erste Ableitung des Positionsbefehlswerts vom Differenzierer 102 in die Positionssteuerungskoeffizienten-Einstelleinheit 106a eingegeben. Die Positionssteuerungskoeffizienten-Einstelleinheit 106a gibt das Produkt aus dem Positionssteuerungskoeffizienten, der wie beschrieben eingestellt wird, und der ersten Ableitung des Positionsbefehlswerts in den ersten positiven Eingangsanschluss des Addierers 111b ein.
Die Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten-Einstelleinheit 106b stellt einen Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten als Steuerungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Geschwindigkeitssteuerungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Geschwindigkeitssteuerungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang ein, der kleiner ist als der erste Geschwindigkeitssteuerungskoeffizientenwert. Zum Einstellen des Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 kontinuierlich den Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten zwischen dem ersten Geschwindigkeitssteuerungskoeffizientenwert und dem zweiten Geschwindigkeitssteuerungskoeffizientenwert. Zudem wird die zweite Ableitung des Positionsbefehlswerts von dem Differenzierer 103 in die Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten-Einstelleinheit 106b eingegeben, und die Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten-Einstelleinheit 106b gibt das Produkt aus dem Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten, der wie beschrieben eingestellt wird, und der zweiten Ableitung des Positionsbefehlswerts in den ersten positiven Eingangsanschluss des Addierers 112b ein.
Die Positionsregelverstärkungs-Einstelleinheit 106c setzt eine Positionsregelverstärkung als Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Positionsregelverstärkungswert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Positionsregelverstärkungswert für den Schnellverstellungsvorgang, der kleiner ist als der erste Positionsregelverstärkungswert. Zum Einstellen der Positionsregelverstärkung verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 kontinuierlich die Positionsregelverstärkung zwischen dem ersten Positionsregelverstärkungswert und dem zweiten Positionsregelverstärkungswert. Zudem wird der Positionsfehler vom Subtrahierer 111a in die Positionsregelverstärkungs-Einstelleinheit 106c eingegeben. Die Positionsregelverstärkungs-Einstelleinheit 106c gibt das Produkt aus der Positionsregelverstärkung, die wie beschrieben eingestellt wird, und dem Positionsfehler in den zweiten positiven Eingangsanschluss des Addierers 111b ein.
Die Proportionalverstärkungs-Einstelleinheit 106d stellt eine Proportionalverstärkung als Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Proportionalverstärkungswert, der für den Bearbeitungsvorschub einzustellen ist, und einem zweiten Proportionalverstärkungswert für den Schnellverstellungsvorgang ein, der kleiner ist als der erste Proportionalverstärkungswert. Zum Einstellen der Proportionalverstärkung verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 kontinuierlich die Proportionalverstärkung zwischen dem ersten Proportionalverstärkungswert und dem zweiten Proportionalverstärkungswert. Ferner wird der Geschwindigkeitsfehler vom Subtrahierer 112a in die Proportionalverstärkungs-Einstelleinheit 106d eingegeben, und die Proportionalverstärkungs-Einstelleinheit 106d gibt das Produkt aus der Proportionalverstärkung, die wie beschrieben eingestellt wird, und dem Geschwindigkeitsfehler in den zweiten positiven Eingangsanschluss des Addierers 112b ein.
Die Integralverstärkungs-Einstelleinheit 106e stellt eine Integralverstärkung als Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Integralverstärkungswert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Integralverstärkungswert für den Schnellverstellungsvorgang ein, der kleiner ist als der erste Integralverstärkungswert. Zum Einstellen der Integralverstärkung verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 kontinuierlich die Integralverstärkung zwischen dem ersten Integralverstärkungswert und dem zweiten Integralverstärkungswert. Zudem wird das erste Integral des Geschwindigkeitsfehlers vom Integrierer 105 in die Integralverstärkungs-Einstelleinheit 106e eingegeben, und die Integralverstärkungs-Einstelleinheit 106e gibt das Produkt aus der Integralverstärkung, die wie beschrieben eingestellt wird, und dem ersten Integral des Geschwindigkeitsfehlers in den zweiten positiven Eingangsanschluss des Addierers 112c ein.
In der folgenden Erklärung steht der Begriff Berechnungskoeffizient für den Positionssteuerungskoeffizienten, den Geschwindigkeitssteuerungskoeffizienten, die Positionsregelverstärkung, die Proportionalverstärkung und die Integralverstärkung. Der erste Berechnungskoeffizientenwert steht für den ersten Positionssteuerungskoeffizientenwert, den ersten Geschwindigkeitssteuerungskoeffizientenwert, den ersten Positionsregelverstärkungswert, den ersten Proportionalverstärkungswert und den ersten Integralverstärkungswert. Der zweite Berechnungskoeffizientenwert steht für den zweiten Positionssteuerungskoeffizientenwert, den zweiten Geschwindigkeitssteuerungskoeffizientenwert, den zweiten Positionsregelverstärkungswert, den zweiten Proportionalverstärkungswert und den zweiten Integralverstärkungswert.
Die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9 wandelt einen Drehmomentbefehl in einen Strombefehl um, und sie erzeugt einen Spannungsbefehl aus dem Stromfehler zwischen dem Wert des Strombefehls und dem Stromwert des Servomotors 5. Die PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10 wandelt den Spannungsbefehl in ein PWM-Signal um und gibt das PWM-Signal an den Wechselrichter 4 aus.
In dieser Ausführungsform sind die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7, die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8, die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9 und die PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10 durch einen Prozessor implementiert, der einen Eingabe/Ausgabe-Port, eine serielle Kommunikationsschaltung, einen A/D-Umsetzer, einen Zähler usw. umfasst und eine später erläuterte Verarbeitung gemäß den Verarbeitungsprogrammen ausführt, die in einem Speicher abgelegt sind, der in Skizze nicht dargestellt ist.
Die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11 wird von einer CNC (numerische Computersteuerung) usw. gebildet. Sie überprüft das Bearbeitungsprogramm 12 und gibt ein Modusumschaltsignal und einen Positionsbefehl, die später erklärt werden, an die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 aus. Hierzu besitzt die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11 eine Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a und eine Positionsbefehls-Erzeugungseinheit 11b.
Die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a liest vorab den Betriebsbefehl des Bearbeitungsprogramms für eine ab dem momentanen Zeitpunkt verstreichende vorbestimmte Periode, falls die momentane Operation der Vorschubachse der Schnellverstellungsvorgang ist, oder sie untersucht den aktuellen Betriebsbefehl des Bearbeitungsprogramms, falls die momentane Operation der Vorschubachse der Bearbeitungsvorschub ist. Anschließend gibt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a ein Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal mit dem Wert High oder Low an die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 aus, und zwar gemäß dem Betriebsbefehl, der wie beschrieben vorab gelesen oder untersucht wird. Folglich verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 kontinuierlich den Berechnungskoeffizienten vom zweiten Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert, wenn das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal von Low auf High umschaltet, und sie verändert den Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom ersten Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Berechnungskoeffizientenwert, wenn das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal von High auf Low umschaltet. Durch das Eingeben des Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignals mit dem Wert High oder Low in die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 wie beschrieben, wird die Betriebsbefehlsinformation, die sich auf den aktuellen Betriebsbefehl im Bearbeitungsprogramm 12 bezieht oder auf den Betriebsbefehl nach einer vorbestimmten Periode ab dem momentanen Zeitpunkt, an die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 geliefert.
Die genannte ”vorbestimmte Periode” ist beispielsweise die kürzeste Periode der Perioden, während denen der erste Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Berechnungskoeffizientenwert verändert wird. Diese Perioden sind so eingestellt, dass ein vom Servomotor 5 erzeugter Stoß von der Werkzeugmaschine bewältigt wird.
Die Positionsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11b untersucht den momentanen Betriebsbefehl des Bearbeitungsprogramms 12 und gibt den Positionsbefehl in den positiven Eingangsanschluss des Subtrahierers 111a ein.
3 zeigt ein Flussdiagramm der Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal-Erzeugungsverarbeitung einer Betriebsbefehlsinformations-Erzeugungseinheit in 1. Dieses Flussdiagramm wird während der Verarbeitung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine ausgeführt und von Verarbeitungsprogrammen kontrolliert, die die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11 ausführt.
Zuerst stellt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a fest, ob sich die Vorschubachse im Schnellverstellungsvorgang befindet, und zwar anhand des vorhergehenden Betriebsbefehls im Bearbeitungsprogramm 12, das vorher analysiert wurde, d. h. anhand des Befehls, der entweder bewirkt, dass ein Schnellverstellungsvorgang oder ein Bearbeitungsvorschub ausgeführt wird (Schritt S1).
Ist die Operation der Vorschubachse der Schnellverstellungsvorgang, so liest die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a vorab den Betriebsbefehl, der ausgeführt wird, nachdem eine vorbestimmte Periode ab dem momentanen Zeitpunkt verstrichen ist, in dem Bearbeitungsprogramm 12, um festzustellen, ob der Betriebszustand der Vorschubachse vom Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub übergeht, nachdem die vorbestimmte Periode verstrichen ist (Schritt S2). Ist hingegen der Betriebszustand der Vorschubachse nicht der Schnellverstellungsvorgang, d. h., ist der Betriebszustand der Vorschubachse der Bearbeitungsvorschub, so untersucht die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a den aktuellen Betriebsbefehl im Bearbeitungsprogramm 12, um festzustellen, ob der Betriebszustand der Vorschubachse sofort vom Bearbeitungsvorschub auf den Schnellverstellungsvorgang übergeht (Schritt S3).
Nach dem Schritt S2 oder dem Schritt S3 stellt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a fest, ob der Betriebsbefehl, der vorab gelesen oder untersucht wird, der Schnellverstellungsvorgang ist (Schritt S4). Ist der Betriebsbefehl, der vorab gelesen oder untersucht wird, der Schnellverstellungsvorgang, so überträgt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal mit dem Wert Low an die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 (Schritt S5). Anschließend verlässt die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11 den Verarbeitungsfluss. Ist dagegen der Betriebsbefehl, der vorab gelesen oder untersucht wird, nicht der Schnellverstellungsvorgang, d. h., ist der Betriebsbefehl, der vorab gelesen oder untersucht wird, der Bearbeitungsvorschub-Befehl, so überträgt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal mit dem Wert High an die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 (Schritt S6). Anschließend verlässt die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11 den Verarbeitungsfluss.
Der aktuelle Betriebsbefehl wird von der übergeordneten Kontrollvorrichtung 11 an die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 geliefert, und zwar beispielsweise durch das Zuführen eines Signals, dem ein Flag zugefügt ist, aus der übergeordneten Kontrollvorrichtung 11 an die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8, und Information, die sich auf den aktuellen Betriebsbefehl bezieht, wird in einem Speicher (in der Skizze nicht dargestellt) abgelegt, der in die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 eingebettet ist. Die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 kann den Betriebszustand der Vorschubachse durch Lesen der im Speicher hinterlegten Information feststellen, die den aktuellen Betriebsbefehl betrifft.
4 zeigt ein Flussdiagramm der Berechnungskoeffizienten-Veränderungsverarbeitung einer Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit in 1. Dieses Flussdiagramm wird immer dann ausgeführt, wenn die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal während der Bearbeitungsverarbeitung eines Werkstücks durch die Werkzeugmaschine empfängt, die von Bearbeitungsprogrammen kontrolliert wird, die die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 ausführt.
Zuerst stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal, das derzeit empfangen wird, den Wert Low hat (Schritt S11). Hat das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal, das derzeit empfangen wird, den Wert Low, so stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert Low hat (Schritt S12). Hat das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert Low, so inkrementiert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Zählerstand des Zählers, der in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 enthalten ist, um eins (Schritt S13). Hat dagegen das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal nicht den Wert Low, d. h. hat das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert High, so löscht die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Zählerstand in dem Zähler auf den Wert 0 (Schritt S14).
Nach dem Schritt S13 oder Schritt S14 stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob der Zählerstand in dem Zähler, der in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 enthalten ist, kleiner als 1 ist (Schritt S15). Ist der Zählerstand nicht kleiner als 1, so stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, dass die Vorschubachse weiterhin den Schnellverstellungsvorgang ausführt und behält den Berechnungskoeffizienten mit dem zweiten Berechnungskoeffizientenwert bei (Schritt S16). Anschließend verlässt die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 den Verarbeitungsablauf. Ist dagegen der Zählerstand kleiner als 1, so sagt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 vorher, dass der Betriebszustand der Vorschubachse nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Periode aus dem Schnellverstellungsvorgang in den Bearbeitungsvorschub übergeht, und sie verändert den Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom zweiten Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert (Schritt S17). Anschließend verlässt die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 den Verarbeitungsablauf.
Wird dagegen im Schritt S11 festgestellt, dass das derzeit empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert Low hat, so stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert Low hat (Schritt S18). Hat das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert Low, so löscht die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Zählerstand in dem Zähler, der in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 enthalten ist, auf den Wert 0 (Schritt S19). Hat dagegen das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal nicht den Wert Low, d. h. hat das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert High, so inkrementiert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Zählerstand des Zählers um eins (Schritt S20).
Nach dem Erhöhen des Zählerstands um eins oder dem Zurücksetzen des Zählerstands auf 0 stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob der Zählerstand in dem Zähler, der in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 enthalten ist, kleiner als 1 ist (Schritt S21). Ist der Zählerstand nicht kleiner als 1, so stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, dass die Vorschubachse weiterhin den Bearbeitungsvorschub ausführt und behält den Berechnungskoeffizienten mit dem zweiten Berechnungskoeffizientenwert bei (Schritt S22). Anschließend verlässt die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 den Verarbeitungsablauf. Ist dagegen der Zählerstand kleiner als 1, so sagt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 vorher, dass der Betriebszustand der Vorschubachse augenblicklich aus dem Bearbeitungsvorschub in den Schnellverstellungsvorgang übergeht, und sie verändert den Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom ersten Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Berechnungskoeffizientenwert (Schritt S23). Anschließend verlässt die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8 den Verarbeitungsablauf.
5 zeigt Kurven, die die Arbeitsweise der Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung in 1 erläutern. 5 zeigt von oben nach unten eine Kurve, die die zeitliche Veränderung des Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignals darstellt, eine Kurve, die die zeitliche Veränderung des Berechnungskoeffizienten darstellt, eine Kurve, die die zeitliche Veränderung des Geschwindigkeitsbefehls darstellt, und eine Kurve, die die zeitliche Veränderung des Drehmomentbefehls darstellt.
In 5 sagt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 zu einem Zeitpunkt t1 als einem ersten Zeitpunkt, der ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs ist, voraus, dass der Betriebsbefehl im Bearbeitungsprogramm 12 zu einem Zeitpunkt t2, der ein zweiter Zeitpunkt nach dem Zeitpunkt t1 ist, von dem Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub übergeht, und zwar abhängig von einem Betriebsbefehl für den Zeitpunkt t2, den die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11 vorab liest. Danach verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 kontinuierlich den Berechnungskoeffizienten von dem zweiten Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert, und zwar in einer Periode zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 (erste Periode). Es ist auch möglich, den Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom zweiten Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert zu verändern, und zwar in einer Periode zwischen dem Zeitpunkt t3, der ein dritter Zeitpunkt nach dem Zeitpunkt t1 und vor dem Zeitpunkt t2 ist, und dem Zeitpunkt t2 (zweite Periode). Zudem erfolgt in 5 die kontinuierliche Veränderung vom zweiten Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert in linearer Weise, d. h. sie erfolgt durch eine lineare Interpolation mit einer Zeitkonstante der ersten Periode oder der zweiten Periode. Die kontinuierliche Veränderung muss jedoch nicht linear sein. Sie kann beispielsweise eine exponentielle Veränderung sein.
Wie beschrieben wird durch das kontinuierliche Verändern des Berechnungskoeffizienten vom zweiten Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert während der ersten Periode oder der zweiten Periode der Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub gesetzt, und zwar zum Zeitpunkt t2, zu dem der Bearbeitungsvorschub beginnt. Dadurch wird die Bearbeitungsgenauigkeit unmittelbar nach dem Übergang des Betriebszustands der Vorschubachse der Werkzeugmaschine vom Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub nicht verschlechtert. Durch die kontinuierliche Veränderung des Berechnungskoeffizienten vom zweiten Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert während der ersten Periode oder der zweiten Periode wird zudem der Drehmomentbefehl auch dann nicht unstetig, wenn der Geschwindigkeitsbefehl des Servomotors 5 nicht auf null gesetzt ist. Daher tritt am Servomotor 5 kein Stoß auf. Folglich ist es nicht mehr nötig, den Servomotor 5 während des Bearbeitens eines Werkstücks mit der Werkzeugmaschine anzuhalten, und es ist möglich, die Bearbeitungszeit des Werkstücks mit der Werkzeugmaschine zu verkürzen.
Die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 sagt vorher, dass der Betriebsbefehl zu einem Zeitpunkt t4, der ein vierter Zeitpunkt ist, vom Bearbeitungsvorschubbefehl auf den Schnellverstellungsvorgangs-Befehl übergeht. Danach verändert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom ersten Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Berechnungskoeffizientenwert, und zwar während einer Periode zwischen dem Zeitpunkt t4 und einem Zeitpunkt t5, der ein fünfter Zeitpunkt ist und ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs gemäß dem Schnellverstellungsvorgangs-Befehl nach dem Zeitpunkt t4 sein kann (dritte Periode). Geht der Vorschubvorgang der Vorschubachse aus dem Bearbeitungsvorschub in den Schnellverstellungsvorgang über, so beginnt dadurch die Veränderung des Berechnungskoeffizienten vom ersten Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Berechnungskoeffizientenwert unmittelbar, und dadurch wird der Berechnungskoeffizient während des Bearbeitungsvorschubs der Vorschubachse stets auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert eingestellt.
Folglich wird gemäß der Ausführungsform die Bearbeitungszeit eines mit der Werkzeugmaschine zu bearbeitenden Werkstücks verkürzt, und die Bearbeitungsgenauigkeit wird unmittelbar nach dem Übergang der Vorschubachse der Werkzeugmaschine aus dem Schnellverstellungsvorgang in Bearbeitungsvorschub nicht beeinträchtigt.
6 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Das System in 6 besitzt die dreiphasige Wechselstromversorgung 1, den Gleichrichter 2, den Glättungskondensator 3, den Wechselrichter 4, den Servomotor 5, die Positionserfassungseinheit 6, die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7, eine Servomotor-Kontrollvorrichtung 8', die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9, die PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10 und eine übergeordnete Kontrollvorrichtung 11' als externe Kontrollvorrichtung.
In 6 sind die dreiphasige Wechselstromversorgung 1, der Gleichrichter 2, der Glättungskondensator 3, der Wechselrichter 4, der Servomotor 5, die Positionserfassungseinheit 6, die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7, die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9 und die PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10 genau so aufgebaut wie die dreiphasige Wechselstromversorgung 1, der Gleichrichter 2, der Glättungskondensator 3, der Wechselrichter 4, der Servomotor 5, die Positionserfassungseinheit 6, die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7, die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9 und die PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10 der ersten Ausführungsform nach 1. Sie werden daher nicht nochmals erklärt.
In der Ausführungsform in 6 weist die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' zudem eine Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 auf, die die gleiche Funktion hat wie die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a in 1. Die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11' besitzt anstelle der Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 11a der ersten Ausführungsform in 1 eine Bearbeitungsprogramm-Bereitstellungseinheit 11a', die dafür ausgelegt ist, das Bearbeitungsprogramm 12 zu erfassen und es an die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 zu liefern.
7 zeigt ein Flussdiagramm der Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal-Erzeugungsverarbeitung und der Berechnungskoeffizienten-Veränderungsverarbeitung der Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit und der Betriebsbefehlsinformations-Erzeugungseinheit in 6. Dieses Flussdiagramm wird während der Verarbeitung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine ausgeführt und von Verarbeitungsprogrammen kontrolliert, die die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' ausführt.
Zuerst stellt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 fest, ob sich die Vorschubachse im Schnellverstellungsvorgang befindet, und zwar anhand des vorhergehenden Betriebsbefehls im Bearbeitungsprogramm 12, das vorher analysiert wurde, d. h. anhand des Befehls, der entweder bewirkt, dass ein Schnellverstellungsvorgang oder ein Bearbeitungsvorschub ausgeführt wird (Schritt S31).
Führt die Vorschubachse den Schnellverstellungsvorgang aus, so liest die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 vorab den Betriebsbefehl, der ausgeführt wird, nachdem eine vorbestimmte Periode ab dem momentanen Zeitpunkt verstrichen ist, in dem Bearbeitungsprogramm 12, um festzustellen, ob der Betriebszustand der Vorschubachse vom Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub übergeht, nachdem die vorbestimmte Periode verstrichen ist (Schritt S32). Ist hingegen der Betriebszustand der Vorschubachse nicht der Schnellverstellungsvorgang, d. h., ist der Betriebszustand der Vorschubachse der Bearbeitungsvorschub, so untersucht die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 den aktuellen Betriebsbefehl im Bearbeitungsprogramm 12, um festzustellen, ob der Betriebszustand der Vorschubachse sofort vom Bearbeitungsvorschub auf den Schnellverstellungsvorgang übergeht (Schritt S33).
Nach dem Schritt S32 oder dem Schritt S33 stellt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 fest, ob der Betriebsbefehl, der vorab gelesen oder untersucht wird, der Schnellverstellungsvorgang ist (Schritt S34). Ist der Betriebsbefehl, der vorab gelesen oder untersucht wird, der Schnellverstellungsvorgang, so überträgt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal mit dem Wert Low an die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 (Schritt S35). Ist dagegen der Betriebsbefehl, der vorab gelesen oder untersucht wird, nicht der Schnellverstellungsvorgang, d. h., ist der Betriebsbefehl, der vorab gelesen oder untersucht wird, der Bearbeitungsvorschub-Befehl so überträgt die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal mit dem Wert High an die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 (Schritt S36).
Nach dem Schritt S35 oder dem Schritt S36 stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal, das derzeit empfangen wird, den Wert Low hat (Schritt S37). Hat das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal, das derzeit empfangen wird, den Wert Low, so stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal, das beim letzten Mal empfangen wurde, den Wert Low hat (Schritt S38). Hat das Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal, das beim letzten Mal empfangen wurde, den Wert Low, so inkrementiert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Zählerstand des Zählers, der in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' enthalten ist, um eins (Schritt S39). Hat dagegen das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal nicht den Wert Low, d. h. hat das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert High, so löscht die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Zählerstand in dem Zähler auf den Wert 0 (Schritt S40).
Nach dem Schritt S39 oder Schritt S40 stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob der Zählerstand in dem Zähler, der in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' enthalten ist, kleiner als 1 ist (Schritt S41). Ist der Zählerstand nicht kleiner als 1, so stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, dass die Vorschubachse weiterhin den Schnellverstellungsvorgang ausführt und behält den Berechnungskoeffizienten mit dem zweiten Berechnungskoeffizientenwert bei. Anschließend verlässt die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' den Verarbeitungsablauf (Schritt S42). Ist dagegen der Zählerstand kleiner als 1, so sagt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 vorher, dass der Betriebszustand der Vorschubachse nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Periode aus dem Schnellverstellungsvorgang in den Bearbeitungsvorschub übergeht, und sie verändert den Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom zweiten Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Berechnungskoeffizientenwert (Schritt S43). Anschließend verlässt die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' den Verarbeitungsablauf.
Wird dagegen im Schritt S37 festgestellt, dass das derzeit empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert Low hat, so stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert Low hat (Schritt S44). Hat das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert Low, so löscht die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Zählerstand in dem Zähler, der in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' enthalten ist, auf den Wert 0 (Schritt S45). Hat dagegen das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal nicht den Wert Low, d. h. hat das beim letzten Mal empfangene Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal den Wert High, so inkrementiert die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 den Zählerstand des Zählers um eins (Schritt S46).
Nach dem Schritt S45 oder dem Schritt S46 stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, ob der Zählerstand in dem Zähler, der in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' enthalten ist, kleiner als 1 ist (Schritt S47). Ist der Zählerstand nicht kleiner als 1, so stellt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 fest, dass die Vorschubachse weiterhin den Bearbeitungsvorschub ausführt und behält den Berechnungskoeffizienten mit dem zweiten Berechnungskoeffizientenwert bei (Schritt S48). Anschließend verlässt die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' den Verarbeitungsablauf. Ist dagegen der Zählerstand kleiner als 1, so sagt die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 vorher, dass der Betriebszustand der Vorschubachse augenblicklich aus dem Bearbeitungsvorschub in den Schnellverstellungsvorgang übergeht, und sie verändert den Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom ersten Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Berechnungskoeffizientenwert (Schritt S49). Anschließend verlässt die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' den Verarbeitungsablauf.
Gemäß der Ausführungsform ist es möglich, den Betriebsbefehl im Bearbeitungsprogramm 12, nachdem eine vorbestimmte Periode verstrichen ist, vorab in der Servomotor-Kontrollvorrichtung 8' zu lesen.
8 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das eine Servomotor-Antriebskontrollvorrichtung einer dritten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Das System in 8 besitzt die dreiphasige Wechselstromversorgung 1, den Gleichrichter 2, den Glättungskondensator 3, den Wechselrichter 4, den Servomotor 5, die Positionserfassungseinheit 6, die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7, eine Servomotor-Kontrollvorrichtung 8'', die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9, die PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10, und die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11' als externe Kontrollvorrichtung.
In 8 sind die dreiphasige Wechselstromversorgung 1, der Gleichrichter 2, der Glättungskondensator 3, der Wechselrichter 4, der Servomotor 5, die Positionserfassungseinheit 6, die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7, die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9, die PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10 und die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11' genau so aufgebaut wie die dreiphasige Wechselstromversorgung 1, der Gleichrichter 2, der Glättungskondensator 3, der Wechselrichter 4, der Servomotor 5, die Positionserfassungseinheit 6, die Geschwindigkeitserfassungseinheit 7, die Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 9, die PWM-Signal-Erzeugungseinheit 10 und die übergeordnete Kontrollvorrichtung 11' der zweiten Ausführungsform nach 6. Sie werden daher nicht nochmals erklärt.
In der Ausführungsform in 8 weist die Servomotor-Kontrollvorrichtung 8'' eine Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104' auf, die eine Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107' anstelle der Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit 104 und der Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 besitzt. Die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107' hat die gleiche Funktion wie die Betriebsbefehls-Informationserzeugungseinheit 107 in 6.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es nicht mehr erforderlich, ein Berechnungskoeffizienten-Veränderungssignal zu senden oder zu empfangen, um die Operation des Bearbeitungsprogramms 12 vorherzusagen, die nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Periode ausgeführt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt. Man kann gewisse Abwandlungen und Modifikationen vornehmen. Anstelle der dreiphasigen Wechselstromversorgung 1 aus dem Wechselstromnetz kann man auch eine mehrphasige Wechselstromquelle, die nicht die dreiphasige Wechselstromversorgung ist, als Netz-Wechselstromversorgung verwenden.
Es wird beschrieben, dass sowohl der Steuerungs-Berechnungskoeffizient als auch der Rückführregelungs-Berechnungskoeffizient auf einen Wert zwischen dem ersten Berechnungskoeffizientenwert und dem zweiten Berechnungskoeffizientenwert gesetzt werden. Man kann die Erfindung jedoch auf einen Fall anwenden, in dem entweder der Steuerungs-Berechnungskoeffizient oder der Rückführregelungs-Berechnungskoeffizient auf einen Wert zwischen dem ersten Berechnungskoeffizientenwert und dem zweiten Berechnungskoeffizientenwert gesetzt werden.
Zudem wird beschrieben, dass der Positionssteuerungskoeffizient, der Geschwindigkeitssteuerungskoeffizient, die Positionsregelverstärkung, die Proportionalverstärkung und die Integralverstärkung als Berechnungskoeffizienten verwendet werden. Man kann die Erfindung jedoch auf einen Fall anwenden, in dem zumindest entweder der Positionssteuerungskoeffizient oder der Geschwindigkeitssteuerungskoeffizient oder die Positionsregelverstärkung oder die Proportionalverstärkung oder die Integralverstärkung als Berechnungskoeffizienten verwendet werden. Man kann die Erfindung auch auf einen Fall anwenden, in dem ein Berechnungskoeffizient, der nicht der Positionssteuerungskoeffizient oder der Geschwindigkeitssteuerungskoeffizient oder die Positionsregelverstärkung oder die Proportionalverstärkung oder die Integralverstärkung ist, als Berechnungskoeffizient verwendet wird.
Ferner wird beschrieben, dass sowohl der Positionsbefehl als auch der Geschwindigkeitsbefehl dazu verwendet werden, einen Drehmomentbefehl zu erzeugen. Man kann die Erfindung jedoch auf einen Fall anwenden, in dem entweder der Positionsbefehl oder der Geschwindigkeitsbefehl dazu verwendet werden, einen Drehmomentbefehl zu erzeugen.
Weiterhin wird beschrieben, dass sowohl die Positionsinformation als auch die Geschwindigkeitsinformation dazu verwendet werden, einen Drehmomentbefehl zu erzeugen. Man kann die Erfindung jedoch auf einen Fall anwenden, in dem entweder die Positionsinformation oder die Geschwindigkeitsinformation dazu verwendet werden, einen Drehmomentbefehl zu erzeugen.
Zudem wird beschrieben, dass sowohl eine Steuerung als auch eine Rückführregelung vorgenommen werden. Man kann die Erfindung jedoch auf einen Fall anwenden, in dem nur eine Rückführregelung vorgenommen wird.
Die Erfindung ist anhand der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Einem Fachmann ist geläufig, dass man Abwandlungen und Modifikationen vornehmen kann, ohne den offenbarten Bereich der Ansprüche zu verlassen.

Claims

Servomotor-Kontrollvorrichtung (8, 8', 8''), die eine Rückführregelung eines Servomotors (5) vornimmt, der dafür ausgelegt ist, eine Vorschubachse einer Werkzeugmaschine anzutreiben, damit ausgeführt wird: ein Bearbeitungsvorschub zum Bewegen der Vorschubachse der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung eines Werkstücks, falls der Betriebsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Bearbeitungsvorschubbefehl ist; und ein Schnellverstellungsvorgang zum Bewegen der Vorschubachse der Werkzeugmaschine ohne dass ein Werkstück bearbeitet wird, falls der Betriebsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Schnellverstellbefehl ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Servomotor-Kontrollvorrichtung umfasst: eine Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit (106), die dafür ausgelegt ist, einen Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang zu setzen, wobei der zweite Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert kleiner ist als der erste Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert; eine Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit (104, 104'), die dafür ausgelegt ist, den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten von dem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert kontinuierlich auf den ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert zu verändern, und zwar in einer ersten Periode zwischen einem ersten Zeitpunkt (t1), der ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs ist, und einem zweiten Zeitpunkt (t2) nach dem ersten Zeitpunkt, oder einer zweiten Periode zwischen einem dritten Zeitpunkt (t3) nach dem ersten Zeitpunkt und vor dem zweiten Zeitpunkt, und dem zweiten Zeitpunkt, wenn zum ersten Zeitpunkt vorhergesagt wird, dass der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt vom Schnellverstellungsvorgangs-Befehl auf den Bearbeitungsvorschub-Befehl umschaltet; und eine Drehmomentbefehl-Erzeugungseinheit (101), die dafür ausgelegt ist, einen Drehmomentbefehl für den Servomotor abhängig von mindestens einem Positionsbefehl für den Servomotor und einem Geschwindigkeitsbefehl für den Servomotor, mindestens einem Positionsfehler des Servomotors und einem Geschwindigkeitsfehler des Servomotors und dem Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten zu erzeugen.
Servomotor-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit vorhersagt, ob der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt von dem Schnellverstellungsvorgangs-Befehl auf den Bearbeitungsvorschub-Befehl umschalten wird, und zwar abhängig von Betriebsbefehlsinformation, die sich auf den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt bezieht und von einer externen Kontrollvorrichtung zugeführt wird, die vorab den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt aus dem Bearbeitungsprogramm liest.
Servomotor-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, zudem umfassend eine Betriebsbefehlsinformations-Erzeugungseinheit (11a), die dafür ausgelegt ist, Betriebsbefehlsinformation zu erzeugen, die sich auf den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt bezieht, indem sie im Voraus den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt aus dem Bearbeitungsprogramm liest und die Betriebsbefehlsinformation an die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit liefert, wobei die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit abhängig von der Betriebsbefehlsinformation vorhersagt, ob der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt von dem Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub übergeht.
Servomotor-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit ferner eine Betriebsbefehlsinformations-Erzeugungseinheit (107, 107') aufweist, die dafür ausgelegt ist, Betriebsbefehlsinformation zu erzeugen, die sich auf den Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt bezieht, und zwar durch das vorausgehende Lesen des Betriebsbefehls zum zweiten Zeitpunkt aus dem Bearbeitungsprogramm, und sie abhängig von der Betriebsbefehlsinformation vorhersagt, ob der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt von dem Schnellverstellungsvorgang auf den Bearbeitungsvorschub übergeht.
Servomotor-Kontrollvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten linear von dem zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert auf den ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert verändert.
Servomotor-Kontrollvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: wenn vorhergesagt wird, dass der Betriebsbefehl vom Bearbeitungsvorschub-Befehl auf den Schnellverstellungsvorgangs-Befehl übergeht, die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten kontinuierlich vom ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert verändert, und zwar in einer dritten Periode zwischen einem vierten Zeitpunkt (t4), zu dem der Betriebsbefehl von dem Bearbeitungsvorschub-Befehl auf den Schnellverstellungsvorgangs-Befehl übergeht, und einem fünften Zeitpunkt (t5), der ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs gemäß dem Schnellverstellungsvorgangs-Befehl nach dem vierten Zeitpunkt ist.
Servomotor-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit den Rückführregelungs-Berechnungskoeffizienten linear von dem ersten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert auf den zweiten Rückführregelungs-Berechnungskoeffizientenwert verändert.
Servomotor-Kontrollvorrichtung (8, 8', 8''), die eine Steuerung und eine Rückführregelung eines Servomotors (5) vornimmt, der dafür ausgelegt ist, eine Vorschubachse einer Werkzeugmaschine anzutreiben, damit ausgeführt wird: ein Bearbeitungsvorschub zum Bewegen der Vorschubachse der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung eines Werkstücks, falls der Betriebsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Bearbeitungsvorschubbefehl ist; und ein Schnellverstellungsvorgang zum Bewegen der Vorschubachse der Werkzeugmaschine ohne dass ein Werkstück bearbeitet wird, falls der Betriebsbefehl des Bearbeitungsprogramms in einem Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks mit Hilfe der Werkzeugmaschine ein Schnellverstellbefehl ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Servomotor-Kontrollvorrichtung umfasst: eine Berechnungskoeffizienten-Einstelleinheit (106), die dafür ausgelegt ist, einen Steuerungs-Berechnungskoeffizienten auf einen Wert zwischen einem ersten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Bearbeitungsvorschub und einem zweiten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert für den Schnellverstellungsvorgang zu setzen, wobei der zweite Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert kleiner ist als der erste Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert; eine Berechnungskoeffizienten-Veränderungseinheit (104, 104'), die dafür ausgelegt ist, den Steuerungs-Berechnungskoeffizienten von dem zweiten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert kontinuierlich auf den ersten Steuerungs-Berechnungskoeffizientenwert zu verändern, und zwar in einer ersten Periode zwischen einem ersten Zeitpunkt, der ein beliebiger Zeitpunkt während des Schnellverstellungsvorgangs ist, und einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt, oder einer zweiten Periode zwischen einem dritten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt und vor dem zweiten Zeitpunkt, und dem zweiten Zeitpunkt, wenn zum ersten Zeitpunkt vorhergesagt wird, dass der Betriebsbefehl zum zweiten Zeitpunkt vom Schnellverstellungsvorgangs-Befehl auf den Bearbeitungsvorschub-Befehl umschaltet; und eine Drehmomentbefehl-Erzeugungseinheit (101), die dafür ausgelegt ist, einen Drehmomentbefehl für den Servomotor abhängig von mindestens einem Positionsbefehl für den Servomotor und einem Geschwindigkeitsbefehl für den Servomotor und dem Steuerungs-Berechnungskoeffizienten zu erzeugen.