DE102016009127B4

DE102016009127B4 - Synchronisationssteuerung mit Funktion zur Vermeidung von in einem Synchronisationsstartblock erzeugtem Schock

Info

Publication number: DE102016009127B4
Application number: DE102016009127.4A
Authority: DE
Inventors: Noboru Hirose
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2036-07-28
Also published as: US20170364041A9; JP2017033345A; JP6333782B2; US20170038746A1; DE102016009127A1; CN106406243B; CN106406243A; US10394225B2

Abstract

Synchronisationssteuerung (1), eingerichtet, die Bewegung einer Nebenachse zu starten, wenn eine Hauptachse eine bestimmte Position passiert und sodann über eine vorgegebene Distanz zu bewegen, während die Hauptachse von der Position über eine vorgegebene Distanz bewegt wird, wobei die Synchronisationssteuerung (1) aufweist:eine Synchronbetriebsbefehlseinheit, eingerichtet zum Einstellen einer Position (Sp) der Hauptachse, bei welcher die Nebenachse beginnt, synchronisiert zu werden, eines Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm2) und eines Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds2);eine Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit, eingerichtet zum Einstellen des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds) unmittelbar vor der Synchronisation ab dem Start der Änderung eines Geschwindigkeitsverhältnisses der Nebenachse in Bezug auf die Synchronisation mit der Hauptachse mit einem voreingestellten Synchronisierungsverhältnis bis zum Ende der Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses;eine Synchronisationsparameterberechnungseinheit, eingerichtet zum Berechnen, vor dem Start einer Synchronisationsverstärkungsänderung, einer Synchronisationsverstärkung (αb) zu einem Zeitpunkt, zu dem die Änderung der Synchronisationsverstärkung abgeschlossen ist, eines Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm1) zum Zeitpunkt der Änderung der Synchronisationsverstärkung ab dem Start der Änderung eines Geschwindigkeitsverhältnisses der Nebenachse in Bezug auf die Synchronisation mit der Hauptachse mit einem voreingestellten Synchronisierungsverhältnis bis zum Ende der Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses, und eines Hauptachsenbewegungsbetrages (da) ab der Ist-Position der Hauptachse zu einem Start der Änderung der Synchronisationsverstärkung auf Basis des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds2), des Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm2) und der Position (Sp) der Hauptachse, bei welcher die Nebenachse beginnt, synchronisiert zu werden, welche durch die Synchronisationsbetriebsbefehlseinheit eingestellt sind, sowie des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds), welcher durch die Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit eingestellt ist;eine Positionsberechnungseinheit, eingerichtet zum Berechnen einer Neigung der Synchronisationsverstärkung, welche graphisch als lineare Funktion in Bezug auf die Position der Hauptachse dargestellt ist, und einer Position der Hauptachse, bei welcher die in einem Stoppzustand befindliche Nebenachse beginnt, betätigt zu werden, auf Basis eines Rechenergebnisses der Synchronisationsparameterberechnungseinheit zur Gewinnung der Synchronisationsverstärkung (ab) zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Änderung der Synchronisationsverstärkung abgeschlossen ist, wie durch die Synchronisationsparameterberechnungseinheit berechnet, zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Nebenachse die Bewegung um einen Bewegungsbetrag (Ds) abschließt, welcher durch die Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit eingestellt ist; undeine Nebenachsenbewegungsbetragsausgabeeinheit, eingerichtet zum Ausgeben eines Befehls an die Nebenachse entsprechend einer allmählichen Änderung der Neigung der Synchronisationsverstärkung in Bezug auf die Hauptachsengeschwindigkeit, ausgehend von einer Position der Hauptachse, bei welcher die Synchronisationsverstärkungsänderung gestartet wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Synchronisationssteuerung und insbesondere eine solche mit einer Funktion zum Vermeiden eines Schockes (Stoß, Erschütterung), welcher bei einer Synchronisationssteuerung in einem Synchronisationsstartblock erzeugt wird.
Zum Stand der Technik
In einer Maschine mit Synchronisationssteuerung beim Antrieb einer Mehrzahl von Achsen wird ein Bewegungsbetrag eingestellt für sowohl eine Hauptachse (Master-Achse) als Referenz, als auch eine Nebenachse (Slave-Achse), welche synchron mit der Hauptachse betrieben wird, wobei die Nebenachse unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen dem Hauptachsen-Bewegungsbetrag und dem NebenachsenBewegungsbetrag als Geschwindigkeitsverhältnis betrieben wird. Erfolgt dabei der Start der Synchronisation der Nebenachse in Bezug auf die Hauptachse, welche dabei gerade bewegt wird, versucht die Nebenachse, welche aus einem Stoppzustand kommt, mit starker Beschleunigung eine Geschwindigkeit zu erreichen, welche gewonnen wird durch Multiplikation der Geschwindigkeit der Hauptachse mit dem Geschwindigkeitsverhältnis. Dabei kann beim Start der Synchronisation ein Schock (eine Erschütterung) entstehen.
Zur Vermeidung eines solchen Schockes in der Nebenachse beim Start der Synchronisation beschreibt die JP 2006-164009 A den Einsatz eines Befehles, welcher allmählich eine Synchronisationsverstärkung zwischen Hauptachse und Nebenachse ändert. Dabei wird ein Schock, welcher erzeugt würde bei Start eines Antriebs mit einem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Hauptachse und Nebenachse, dadurch verhindert, dass die Synchronisationsverstärkung in Bezug auf die Hauptachse von Null allmählich angehoben wird, bis die Nebenachse eine gewünschte synchronisierte Geschwindigkeit erreicht auf Basis von Befehlen gemäß der Hauptachsenposition zu einem Zeitpunkt, zu dem die Nebenachse im Stoppzustand zu beschleunigen ist, eines Hauptachsen-Bewegungsbetrages und eines Nebenachsen-Bewegungsbetrages, welche eingesetzt werden für die allmähliche Beschleunigung auf die gewünschte Synchronisationsgeschwindigkeit, und auf Basis eines Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen der Hauptachse und der Nebenachse zu einem Zeitpunkt, zu dem die Beschleunigung endet.
6 erläutert mit einem Diagramm einen Betrieb bei Synchronisation der Nebenachse aus einem Stoppzustand mit der Hauptachse gemäß der JP 2006-164009 A .
Bei dieser Technik werden bezüglich eines Befehls zur Änderung einer Synchronisationsverstärkung fünf Parameter eingestellt einschließlich: einer anfänglichen Synchronisationsverstärkung αa (Null im Stoppzustand), einer abschließenden Synchronisationsverstärkung αb, einem Hauptachsenbewegungsbetrag Dm, einem Nebenachsenbewegungsbetrag Ds und einem Hauptachsenbewegungsbetrag da vor Start der Änderung der Synchronisationsverstärkung (wobei ein verbleibender Hauptachsenbewegungsbetrag db nach Änderung der Synchronisationsverstärkung Null ist). Weiterhin werden bezüglich des Synchronisationsbetriebsbefehls zwei Parameter eingestellt einschließlich eines Hauptachsenbewegungsbetrages Dm2 und eines Nebenachsenbewegungsbetrages Ds2.
Durch Einstellung der Parameter in den oben genannten zwei Befehlen (Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl und Synchronisationsbetriebsbefehl) wird eine Synchronisationssteuerung ausgeführt, in welcher ein Betrieb auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls erst dann startet, nachdem die Hauptachse um eine Distanz da bewegt ist, und die Synchronisationsverstärkung allmählich von Null auf αb ansteigt, wenn die Nebenachse sich vollständig um den Nebenachsenbewegungsbetrag Ds bewegt hat. Anschließend startet ein Betrieb auf Basis des Synchronisationsbetriebsbefehls, so dass die Nebenachse sich gemäß einer konstanten Synchronisationsverstärkung αb um eine Distanz Ds2 bewegt.
Bei einer solchen Synchronisationssteuerung wird die Nebenachse allmählich beschleunigt gemäß einem Betrieb auf Basis eines sich ändernden Synchronisationsverstärkungsbefehls und die Nebenachse gewinnt eine Synchronisationsgeschwindigkeit zur Startzeit des Synchronisationsbetriebsbefehls, wenn der Betrieb auf Basis des Befehls mit sich ändernder Synchronisationsverstärkung endet und somit kann der Start der Synchronisation der Nebenachse mit einer laufruhigen Beschleunigung erfolgen.
Wenn aber bei einem Befehl zum Ändern der Synchronisationsverstärkung für einen allmählichen Anstieg der Synchronisationsverstärkung in Bezug auf die Hauptachse, von Null ausgehend, der Nebenachsenbewegungsbetrag irrtümlich auf einen großen Wert in Bezug auf die Befehlswerte der Hauptachsenposition eingestellt wird, bei denen die Beschleunigung der Nebenachse im Stoppzustand beginnt, und in Bezug auf den Hauptachsenbewegungsbetrag, der erforderlich ist für eine allmähliche Beschleunigung auf die gewünschte Synchronisationsgeschwindigkeit, dann wird die Beschleunigung größer als eine gewünschte Beschleunigung und deshalb entsteht ein Problem bezüglich einer Schockerzeugung beim Start der Synchronisation.
Insbesondere: wird der Nebenachsenbewegungsbetrag Ds beim Befehl zur Änderung der Synchronisationsverstärkung falsch eingestellt, beispielsweise bei Einstellung des Nebenachsenbewegungsbetrages auf einen etwas zu großen Wert, entsteht ein Problem dahingehend, dass die Beschleunigung des Betriebs auf Basis des Befehls für die Änderung der Synchronisationsverstärkung gemäß 7A ansteigt. Wird der Nebenachsenbewegungsbetrag irrtümlich zu groß eingestellt, entsteht ein Problem dahingehend, dass die Geschwindigkeit des Betriebs auf Basis des Befehls für die Änderung der Synchronisationsverstärkung gemäß 7B mit einer übermäßig starken Beschleunigung oder Abbremsung erfolgt.
Da die Hauptachsenposition, in welcher die Nebenachse aus dem Stoppzustand beschleunigt wird, eingestellt wird durch den Befehl zur Änderung der Synchronisationsverstärkung mit allmählichem Anstieg der Synchronisationsverstärkung in Bezug auf die Hauptachse, von Null ausgehend, ist es nicht möglich, die Hauptachsenposition genau einzustellen; mit anderen Worten: die ursprüngliche Synchronisationsstartposition zu einem Zeitpunkt, zu welchem die eingestellte Synchronisationsverstärkung erreicht wird.
Wie oben mit Blick auf 6 beschrieben, wird im Befehl für die Änderung der Synchronisationsverstärkung der Hauptachsenbewegungsbetrag „da“ eingestellt vor dem Start der Änderung der Synchronisationsverstärkung, um die Bewegungsstartposition des Betriebs auf Basis des Befehls für die Synchronisationsverstärkungsänderung einzustellen. Beim anschließenden Synchronisationsbetriebsbefehl muss der Betrieb auf Basis des Synchronisationsbetriebsbefehls gestartet werden unmittelbar nach Abschluss des Betriebs auf Basis des Befehls für die Änderung der Synchronisationsverstärkung. Deshalb ermöglicht der Synchronisationsbetriebsbefehl zum Start der Synchronisation nicht eine direkte Einstellung der Position der Hauptachse (eine Position, welche in 6 durch „Sp“ gekennzeichnet ist).
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Synchronisationssteuerung mit einer Funktion zur Vermeidung eines Schockes (einer Erschütterung), welcher bei der Synchronisationssteuerung in einem Synchronisationsstartblock erzeugt werden könnte.
Eine Synchronisationssteuerung gemäß der Erfindung ist eingerichtet, die Bewegung einer Nebenachse zu starten, wenn eine Hauptachse eine bestimmte Position passiert, und sodann um eine vorgegebene Distanz zu bewegen, während die Hauptachse sich um eine vorgegebene Distanz aus der Position bewegt. Die Synchronisationssteuerung enthält: eine Synchronbetriebsbefehlseinheit, eingerichtet zum Einstellen einer Position der Hauptachse, in welcher die Nebenachse beginnt, synchronisiert zu werden, eines Hauptachsenbewegungsbetrages und eines Nebenachsenbewegungsbetrages; eine Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit, eingerichtet zum Einstellen des Nebenachsenbewegungsbetrages unmittelbar vor der Synchronisation; eine Synchronisationsparameterberechnungseinheit, eingerichtet zum Berechnen einer Synchronisationsverstärkung zu einem Zeitpunkt bei Abschluss der Änderung der Synchronisationsverstärkung, eines Hauptachsenbewegungsbetrages zum Zeitpunkt der Änderung der Synchronisationsverstärkung und eines Hauptachsenbewegungsbetrages vor Start der Änderung der Synchronisationsverstärkung auf Basis des Nebenachsenbewegungsbetrages, des Hauptachsenbewegungsbetrages und der Hauptachsenposition, bei welcher die Nebenachse beginnt synchronisiert zu werden, welche durch die Synchronbetriebsbefehlseinheit eingestellt wurden, sowie auch des Nebenachsenbewegungsbetrages, welcher durch die Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit eingestellt ist; eine Positionsberechnungseinheit, eingerichtet zum Berechnen einer Neigung der Synchronisationsverstärkung und einer Position der Hauptachse, in welcher die Nebenachse aus einem Stoppzustand gestartet wird, entsprechend einem Rechenergebnis der Synchronisationsparameterberechnungseinheit zum Gewinnen der Synchronisationsverstärkung zu einem Zeitpunkt, zu dem die Änderung der Synchronisationsverstärkung abgeschlossen ist, gemäß Berechnung durch die Synchronisationsparameterberechnungseinheit zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Nebenachse die Bewegung um den durch die Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit eingestellten Bewegungsbetrag abschließt; und eine Nebenachsenbewegungsbetragsausgabeeinheit, eingerichtet zum Ausgeben eines Befehls an die Nebenachse bei einer Position der Hauptachse, in welcher die Änderung der Synchronisationsverstärkung gestartet wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisationssteuerung ist die Positionsberechnungseinheit eingerichtet, eine Neigung (den Anstieg) der Synchronisationsverstärkung zu berechnen sowie eine Position der Hauptachse, in welcher der Betriebsstart der sich im Stoppzustand befindenden Nebenachse beginnt, und die Nebenachsenbewegungsbetragsabgabeeinheit eingerichtet ist, einen Befehl an die Nebenachse zu geben mit allmählicher Änderung der Neigung der Synchronisationsverstärkung in Bezug auf die Hauptachsengeschwindigkeit, ausgehend von einer Position der Hauptachse, in welcher der Synchronisationsverstärkungsänderungsbetrieb gestartet wird.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisationssteuerung ist die Positionsberechnungseinheit eingerichtet, die Position der Hauptachse zu berechnen, in welcher der Betrieb der Nebenachse aus einem Stoppzustand gestartet wird entsprechend einem eingestellten Muster der Synchronisationsverstärkungsänderung, während die Nebenachsenbewegungsbetragsabgabeeinheit eingerichtet ist, aus einer Position der Hauptachse, in welcher ein Synchronisationsverstärkungsänderungsbetrieb gestartet wird, einen Befehl an die Nebenachse abzugeben, während die Synchronisationsverstärkung geändert wird entsprechend einer Position der Hauptachse gemäß dem eingestellten Muster der Synchronisationsverstärkungsänderung.
Gemäß der Erfindung erfolgt ein glatter (stoßfreier) Beschleunigungsbetrieb auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls mit gradueller Steigerung der Synchronisationsverstärkung in Bezug auf die Hauptachse, ausgehend von Null, da die Hauptachsenposition, in welcher die Nebenachse aus dem Stoppzustand gestartet wird, eingestellt wird entsprechend dem eingestellten Nebenachsenbewegungsbetrag und somit ein beim Start der Synchronisation möglicherweise gegebener mechanischer Schock reduziert wird.
Da eine anfängliche Synchronisationsstartposition, welche die im Synchronisationsbetriebsbefehl eingestellte Synchronisationsverstärkung erreicht, direkt einstellbar ist und die Daten in dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl aus einer Vielzahl von Datensätzen auf nur einen Nebenachsenbewegungsbetrag reduziert sind, ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit, dass eine Bedienungsperson einen Parameter irrtümlich falsch einstellt, zu reduzieren.
Figurenliste
Obige sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Blick auf die Figuren:

1 erläutert einen Betrieb einer Synchronisationssteuerung gemäß der Erfindung;
2 erläutert eine Synchronisationsverstärkungsänderungsoperation bei einer Synchronisationssteuerung gemäß der Erfindung;
3 erläutert eine Synchronisationsverstärkungsänderungsoperation bei der Synchronisationssteuerung gemäß der Erfindung auf Basis einer quadratischen Funktion;
4 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Synchronisationssteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Synchronisationssteuerung gemäß 4;
6 erläutert den Betrieb einer Synchronisationssteuerung gemäß dem Stand der Technik; und
7A und 7B erläutern den Betriebsablauf einer herkömmlichen Synchronisationssteuerung bei einem fehlerhaften Einstellwert.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE IM EINZELNEN
Gemäß der Erfindung gibt eine Synchronisationssteuerung zum Bewegen einer Nebenachse in einem bestimmten Verhältnis in Bezug auf einen Hauptachsenbewegungsbetrag einen Befehl zum graduellen Beschleunigen der Nebenachse vor einem Synchronisationsbetriebsbefehl, so dass ein mechanischer Schock vermieden wird, wenn die Nebenachse ein bestimmtes Geschwindigkeitsverhältnis erreicht, wobei die Nebenachse mit einem bestimmten Geschwindigkeitsverhältnis betrieben wird, wenn die Hauptachse eine vorgegebene Position passiert. Da die Hauptachsenposition, bei welcher die Nebenachse aus einem Stoppzustand beschleunigt wird, eingestellt wird entsprechend einem eingestellten Nebenachsenbewegungsbetrag, wird mit solchen Befehlen ein möglicher mechanischer Schock beim Start der Synchronisation reduziert.
Im Einzelnen: die Parameter im Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl zum graduellen Anstieg der Synchronisationsverstärkung bezüglich der Hauptachse, bei Null ausgehend, stellen nur ab auf den Nebenachsenbewegungsbetrag und die anderen erforderlichen Informationen werden im Synchronisationsbetriebsbefehl gegeben, der unmittelbar nach dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl ausgeführt wird. Die im Synchronisationsbetriebsbefehl eingestellten Parameter enthalten eine Position der Hauptachse, bei welcher die Synchronisation der Nebenachse mit der Hauptachse gestartet wird, und einen Hauptachsenbewegungsbetrag sowie einen Nebenachsenbewegungsbetrag zur Verwendung beim Synchronbetrieb. Sodann werden aus diesen Parametern die Hauptachsenposition, bei welcher die Nebenachse aus dem Stoppzustand beschleunigt wird, und der Hauptachsenbewegungsbetrag für die graduelle (allmähliche) Beschleunigung auf eine gewünschte Synchronisationsgeschwindigkeit berechnet, so dass ein Geschwindigkeitsverhältnis an einem Endpunkt der Operation auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls zum graduellen Anstieg der Synchronisationsverstärkung bezüglich der Hauptachse von Null ausgehend gleich wird einem Geschwindigkeitsverhältnis zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Operation auf Basis des sich anschließenden Synchronbetriebsbefehls startet, woraufhin dann der Betrieb auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls entsprechend den berechneten Werten gesteuert wird.
Die 1 bis 3 erläutern grundlegende Merkmale der Synchronisationssteuerung gemäß der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird nur ein Nebenachsenbewegungsbetrag Ds unter den Parametern, welche in den Befehlen nach der JP 2006-164009 A eingestellt sind, als Parameter im Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl eingestellt. Es werden eine anfängliche Synchronisationsverstärkung αa (= 0), eine abschließende Synchronisationsverstärkung αb, ein Hauptachsenbewegungsbetrag Dm, und ein Hauptachsenbewegungsbetrag da vor Start der Synchronisationsverstärkungsänderung berechnet auf Basis einer Hauptachsenposition Sp bei Synchronisationsstart, eines Hauptachsenbewegungsbetrages Dm2 und eines Nebenachsenbewegungsbetrages Ds2 als im Synchronisationsbetriebsbefehl eingestellte Parameter.
Erfindungsgemäß werden in dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl der Hauptachsenbewegungsbetrag da vor Start der Synchronisationsverstärkungsänderung nicht eingestellt und es wird nur der Nebenachsenbewegungsbetrag Ds eingestellt. Sodann wird der Hauptachsenbewegungsbetrag da vor Start der Synchronisationsverstärkungsänderung, welcher beim Betrieb auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls eingesetzt wird, bestimmt durch Rückgriff auf Parameter des Synchronisationsbetriebsbefehls, so dass der Betrieb auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls an der Position Sp des Synchronisationsstarts der Hauptachse endet, welche im Synchronisationsbetriebsbefehl eingestellt ist. Auf diese Weise startet eine Synchronisationssteuerung auf Basis des Synchronisationsbetriebsbefehls an der Position Sp des Starts der Hauptachsensynchronisation, welche im Synchronisationsbetriebsbefehl enthalten ist.
Nunmehr wird ein Verfahren zum Berechnen der abschließenden Synchronisationsverstärkung αb, des Hauptachsenbewegungsbetrages Dm und des Hauptachsenbewegungsbetrages da vor dem Start der Synchronisationsverstärkungsänderung auf Basis der Parameter näher beschrieben, welche im Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl und im Synchronisationsbetriebsbefehl eingestellt sind, vgl. 1.
Da die abschließende (letztendliche) Synchronisationsverstärkung αb der Betriebssteuerung auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls ein Verhältnis ist zwischen dem Hauptachsenbewegungsbetrag Dm2 und dem Nebenachsenbewegungsbetrag Ds2 in der Synchronisationssteuerung auf Basis des Synchronisationsbetriebsbefehls, kann die abschließende Synchronisationsverstärkung mit der nachfolgenden Gleichung (1) berechnet werden. $α b = \frac{D s 2}{D m 2}$
Der Hauptachsenbewegungsbetrag Dm1, welcher für die Nebenachse im Stoppzustand erforderlich ist, um das Geschwindigkeitsverhältnis (die Synchronisationsverstärkung) αb in Bezug auf die Hauptachse in der Betriebssteuerung auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls zu erreichen, wird durch die nachfolgende Gleichung (2) bestimmt. $D m 1 = \frac{2 D s}{α b}$
Der Hauptachsenbewegungsbetrag da vor dem Start der Synchronisationsverstärkungsänderung wird durch die nachfolgende Gleichung (3) bestimmt unter Verwendung des Hauptachsenbewegungsbetrages Dm als Bewegungsbetrag aus der momentanen Hauptachsenposition zur Position Sp des Startes der Hauptachsensynchronisation gemäß dem Synchronisationsbetriebsbefehl. $d a = D m - D m 1$
Sodann wird der Hauptachsenbewegungsbetrag da vor dem Start der Synchronisationsverstärkungsänderung berechnet auf Basis der nachfolgenden Gleichung (4) unter Anwendung der obigen Gleichungen (1) und (2) auf die Gleichung (3). $d a = D m - 2 D s \times \frac{D m 2}{D s 2}$
Durch Einsatz der auf diese Weise berechneten Werte startet die Synchronisationssteuerung die Betriebssteuerung auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls zum Zeitpunkt, zu dem die Hauptachse sich aus der momentanen Position um eine Distanz da bewegt hat und steuert die Nebenachse so, dass die Synchronisationsverstärkung graduell (allmählich) von Null ansteigt und zur Synchronisationsverstärkung αb gelangt, wenn sich die Nebenachse vollständig über den Nebenachsenbewegungsbetrag Ds bewegt hat.
Anschließend startet die Synchronisationssteuerung die Synchronisationssteuerung auf Basis des Synchronisationsbetriebsbefehls und steuert die Nebenachse so, dass sie sich über eine Distanz Ds2 mit der konstanten Synchronisationsverstärkung αb bewegt.
Somit wird die Nebenachse durch die Betriebssteuerung allmählich beschleunigt entsprechend dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl, um die Synchronisationsgeschwindigkeit zum Startpunkt der Synchronisationssteuerung auf Basis des Synchronisationsbetriebsbefehls zu erreichen, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem die Betriebssteuerung auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls endet.
Dementsprechend kann der Start der Synchronisation der Nebenachse mit einer schockfreien (laufruhigen) Beschleunigung erfolgen.
Durch die oben beschriebene Einstellung von Parametern kann die Synchronisationsstarthauptachsenposition Sp im Synchronisationsbetriebsbefehl, welcher die Synchronisation anfänglich startet, direkt als Parameter eingestellt werden.
Auch wenn der Nebenachsenbewegungsbetrag Ds irrtümlich mit dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl zu groß eingestellt wurde, erfolgt eine laufruhige Beschleunigung aufgrund einer Einstellung mit geringerem Hauptachsenbewegungsbetrag da vor dem Start der Synchronisationsverstärkungsänderung gemäß 2 und somit wird ein mechanischer Schock durch eine fehlerhafte Eingabe einer Bedienungsperson bis zu einem gewissen Ausmaß vermieden.
Mit der Erfindung kann die Beschleunigungsbetriebssteuerung auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls laufruhiger ausgeführt werden durch eine weitere Änderung der Beschleunigungssynchronisationsverstärkung unter Verwendung einer Funktion n-ter Ordnung.
Ist beispielsweise der Verlauf der Synchronisationsverstärkungsänderung im Beschleunigungszustand durch eine quadratische Funktion bestimmt, startet die Betriebssteuerung auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls zu einem Zeitpunkt, zu dem sich die Hauptachse um eine Distanz da bewegt hat und es wird der Nebenachsenbewegungsbetrag in Bezug auf die Hauptachsenposition, berechnet aus der quadratischen Funktion mit einer Synchronisationsverstärkung von Null am Anfang, berechnet. Sodann wird die Geschwindigkeit der Nebenachse allmählich gesteigert gemäß der gewonnenen Synchronisationsverstärkung und die Synchronisationsverstärkung αb wird erreicht, wenn die Nebenachse sich vollständig um den Nebenachsenbewegungsbetrag Ds bewegt hat. Auf diese Weise kann die Betriebssteuerung erfolgen.
Sodann wird die Synchronisationssteuerung auf Basis des anschließenden Synchronisationsbetriebsbefehls gestartet und die Nebenachse bewegt sich über eine Distanz Ds2 mit der konstanten Synchronisationsverstärkung αb.
Nunmehr wird mit Bezug auf 3 ein Verfahren näher beschrieben zum Berechnen der abschließenden Synchronisationsverstärkung αb, des Hauptachsenbewegungsbetrages Dm und des Hauptachsenbewegungsbetrages da vor dem Start der Synchronisationsverstärkungsänderung auf Basis der in dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl und dem Synchronisationsbetriebsbefehl eingestellten Parameter mittels der Synchronisationsverstärkungsänderungssteuerung unter Verwendung der oben beschriebenen quadratischen Funktion.
Da die abschließende Synchronisationsverstärkung αb der Betriebssteuerung auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls ein Verhältnis ist zwischen dem Hauptachsenbewegungsbetrag Dm2 und dem Nebenachsenbewegungsbetrag Ds2 bei der Synchronisationssteuerung auf Basis des Synchronisationsbetriebsbefehls, wird die abschließende Synchronisationsverstärkung mit der obigen Gleichung (1) berechnet.
Wird die Beziehung zwischen der Synchronisationsverstärkung α und dem Hauptachsenbewegungsbetrag p in Bezug auf den Nebenachsenbewegungsbetrag in der Betriebssteuerung auf Basis des Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehls mit einer quadratischen Funktion α = f (p) ausgedrückt und ist der Hauptachsenbewegungsbetrag, welcher erforderlich ist für eine Änderung der Synchronisationsverstärkung von Null auf αb durch Ip gegeben, dann ist der Wert, welcher gewonnen wird durch Integration von f (p) der Hauptachsenbewegung von Null auf Ip gleich dem Nebenachsenbewegungsbetrag Ds, welcher im Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl eingestellt ist. Folglich ergibt sich die nachfolgende Gleichung (5). $\int_{0}^{l p} f (p) d p = D s$
Der Hauptachsenbewegungsbetrag Dm ergibt sich als Bewegungsbetrag aus der momentanen Hauptachsenposition in die Synchronisationsstarthauptachsenposition Sp im Synchronisationsbetriebsbefehl und der Hauptachsenbewegungsbetrag da vor Start der Synchronisationsverstärkungsänderung kann durch die nachfolgende Gleichung (6) gewonnen werden. $d a = D m - l p$
Somit kann der Hauptachsenbewegungsbetrag Ip, welcher erforderlich ist für eine Änderung der Synchronisationsverstärkung von Null auf αb, und der Hauptachsenbewegungsbetrag da vor dem Start der Synchronisationsverstärkungsänderung, gewonnen werden durch die obigen Gleichungen (5) bzw. (6).
Die Relation zwischen der Hauptachsenposition oder dem Bewegungsbetrag und der Synchronisationsverstärkung kann im voraus in einer Tabelle abgelegt werden anstelle der Verwendung der obigen Funktion n-ter Ordnung und die Synchronisationsverstärkung kann geändert werden entsprechend der Tabelle. Auch auf diese Weise erfolgt eine laufruhige Beschleunigung.
Die obige Beschreibung betrifft die Grundsätze der Erfindung. Nachfolgend werden weitere Einzelheiten anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
4 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels für eine Synchronisationssteuervorrichtung, welche die oben beschriebene Synchronisationssteuerung ausführt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine numerische Steuerung als Synchronisationssteuerung eingesetzt. Eine CPU (zentraler Prozessor) 10 der Synchronisationssteuerung 1 steuert den gesamten Ablauf. Die CPU 10 liest ein Systemprogramm über einen Bus 19 aus einem ROM 11 und steuert die gesamte Synchronisationssteuerung gemäß dem ausgelesenen Systemprogramm. Ein RAM 12 speichert zeitweise Rechendaten oder Anzeigedaten sowie unterschiedliche Daten, die von einer Bedienungsperson über eine Anzeige-/MDI-Einheit 20 eingegeben werden. Ein nichtflüchtiger Speicher 13 wie ein SRAM oder dergleichen wird durch eine Batterie (nicht gezeigt) gestützt und hält einen Speicherzustand auch nach Ausschalten der Synchronisationssteuerung 1. Der nicht-flüchtige Speicher 13 speichert ein Betriebsprogramm, welches über eine Schnittstelle 14 ausgelesen wird, oder ein Betriebsprogramm, welches über die Anzeige-/MDI-Einheit 20 eingegeben wird.
Die Schnittstelle 14 ist eingerichtet, die Synchronisationssteuerung 1 an eine externe Einrichtung anzuschließen, wie einen Adapter. Ein Betriebsprogramm oder dergleichen wird aus der externen Einrichtung ausgelesen. Eine programmierbare Maschinensteuerung (PMC) 15 gibt ein Signal an Hilfseinrichtungen der Maschine über eine I/O (Eingabe/Ausgabe)-Einheit 16 gemäß einem in der Synchronisationssteuerung 1 abgespeicherten Ablaufprogramm, um die Hilfseinrichtungen der Maschine zu steuern.
Die Anzeige-/MDI-Einheit 20 ist eine manuelle Dateneingabeeinrichtung mit einer Anzeige oder einer Tastatur und eine Schnittstelle 17 empfängt einen Befehl oder Daten über die Tastatur und überträgt diese zur CPU 10.
Achsensteuerschaltungen 30 und 31 für jeweils zugeordnete Achsen empfangen Bewegungsbetragsbefehle für die jeweiligen Achsen von der CPU und geben Befehle bezüglich der jeweils zugeordneten Achsen an Servoverstärker 40 und 41. Die Servoverstärker 40 und 41 empfangen diese Befehle und treiben einen Servomotor 50 der Hauptachse bzw. einen Servomotor 51 der Nebenachse an. Die Servomotoren 50 und 51 für die jeweiligen Achsen enthalten Positions-/Geschwindigkeitsdetektoren und es werden Rückmeldungssignale bezüglich Position/Geschwindigkeit von den Positions-/Geschwindigkeitsdetektoren an die Achsensteuerschaltungen 30 und 31 rückgemeldet, um eine Regelung hinsichtlich Position/Geschwindigkeit auszuführen. In 4 ist der Einfachheit halber die Rückmeldung bezüglich Position/Geschwindigkeit nicht dargestellt.
Die in 4 gezeigte Synchronisationssteuerung 1 hat Servoverstärker 40 und 41 sowie die Achsensteuerschaltungen 30 und 31, welche die Servomotoren 50 und 51 für die Hauptachse und die Nebenachse steuern durch Ausführung einer Synchronisationssteuerung bezüglich der beiden Achsen, also der Hauptachse und der Nebenachse. Wenn weitere Achsen zu steuern sind, werden Achsensteuerschaltungen, Servoverstärker oder Servomotoren entsprechend an den Bus 19 angeschlossen.
5 ist ein Flussdiagramm für das Verfahren und betrifft hauptsächlich den Synchronisationsverstärkungsänderungsprozess bei der Abgabe von Bewegungsbefehlen, welcher durch das Betriebsprogramm der CPU bei diesem Ausführungsbeispiel nach jeder vorgegebenen Periode ausgeführt wird. Nachfolgend wird der Prozess mit Blick auf die einzelnen Schritte erläutert.
[Schritt SA01] Es wird ermittelt, ob ein Prozess gemäß einem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl ausgeführt wird oder nicht. Wird der Prozess gemäß einem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl ausgeführt, geht das Verfahren zu Schritt SA02. Wird der Prozess nicht ausgeführt, geht das Verfahren zu Schritt SA09, ohne dass die Synchronisationsverstärkung α aufrechterhalten bleibt wie sie ist.
[Schritt SA02] Die abschließende Synchronisationsverstärkung αb, der Hauptachsenbewegungsbetrag Dm und der Hauptachsenbewegungsbetrag da vor Start der Synchronisationsverstärkungsänderung werden berechnet durch Auswertung der im Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl eingestellten Parameter und dem Synchronisationsbetriebsbefehl des nachfolgenden Blockes gemäß den oben beschriebenen Gleichungen.
[Schritt SA03] Es wird ein Hauptachsenbewegungsbetrag nach Start des Prozesses gemäß dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl berechnet. Der Hauptachsenbewegungsbetrag wird berechnet durch Integration des verteilten Hauptachsenbewegungsbetrages für jede Periode nach dem Start des Prozesses entsprechend dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl.
[Schritt SA04] Es wird geprüft, ob der Hauptachsenbewegungsbetrag nach Start des Prozesses gemäß dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl den Hauptachsenbewegungsbetrag vor dem Start der Synchronisationsverstärkungsänderung überschreitet oder nicht. Überschreitet der Hauptachsenbewegungsbetrag den Hauptachsenbewegungsbetrag da, geht das Verfahren zu Schritt SA05; andernfalls geht das Verfahren zu Schritt SA06.
[Schritt SA05] Es wird geprüft, ob der Hauptachsenbewegungsbetrag nach Start des Prozesses gemäß dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl den Hauptachsenbewegungsbetrag Dm überschreitet oder nicht. Überschreitet der Hauptachsenbewegungsbetrag den Hauptachsenbewegungsbetrag Dm, geht das Verfahren zu Schritt SA08; andernfalls geht das Verfahren zu Schritt SA07.
[Schritt SA06] Die Synchronisationsverstärkung α zwischen der Hauptachse und der Nebenachse wird auf Null eingestellt und das Verfahren geht zu Schritt SA09.
[Schritt SA07] Die Synchronisationsverstärkung α zwischen der Hauptachse und der Nebenachse wird berechnet unter Verwendung des Hauptachsenbewegungsbetrages nach Start des Prozesses gemäß dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl und das Verfahren geht zu Schritt SA09. Wenn beispielsweise die Synchronisationsverstärkung α gemäß einer primären Funktion ansteigt, kann die momentane Synchronisationsverstärkung α gewonnen werden auf Basis der Werte von αb und des Verhältnisses des Hauptachsenbewegungsbetrages nach Start des Prozesses gemäß dem Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehl zu dem Hauptachsenbewegungsbetrag Dm1.
[Schritt SA08] Die Synchronisationsverstärkung α zwischen der Hauptachse und der Nebenachse wird auf αb gesetzt und das Verfahren geht zu Schritt SA09.
[Schritt SA09] Der verteilte Nebenachsenbewegungsbetrag wird berechnet auf Basis der Synchronisationsverstärkung α und des verteilten Hauptachsenbewegungsbetrages der laufenden Periode.
[Schritt SA10] Der verteilte Hauptachsenbewegungsbetrag und der verteilte Nebenachsenbewegungsbetrag in der laufenden Periode werden ausgegeben.

Claims

Synchronisationssteuerung (1), eingerichtet, die Bewegung einer Nebenachse zu starten, wenn eine Hauptachse eine bestimmte Position passiert und sodann über eine vorgegebene Distanz zu bewegen, während die Hauptachse von der Position über eine vorgegebene Distanz bewegt wird, wobei die Synchronisationssteuerung (1) aufweist: eine Synchronbetriebsbefehlseinheit, eingerichtet zum Einstellen einer Position (Sp) der Hauptachse, bei welcher die Nebenachse beginnt, synchronisiert zu werden, eines Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm2) und eines Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds2); eine Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit, eingerichtet zum Einstellen des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds) unmittelbar vor der Synchronisation ab dem Start der Änderung eines Geschwindigkeitsverhältnisses der Nebenachse in Bezug auf die Synchronisation mit der Hauptachse mit einem voreingestellten Synchronisierungsverhältnis bis zum Ende der Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses; eine Synchronisationsparameterberechnungseinheit, eingerichtet zum Berechnen, vor dem Start einer Synchronisationsverstärkungsänderung, einer Synchronisationsverstärkung (αb) zu einem Zeitpunkt, zu dem die Änderung der Synchronisationsverstärkung abgeschlossen ist, eines Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm1) zum Zeitpunkt der Änderung der Synchronisationsverstärkung ab dem Start der Änderung eines Geschwindigkeitsverhältnisses der Nebenachse in Bezug auf die Synchronisation mit der Hauptachse mit einem voreingestellten Synchronisierungsverhältnis bis zum Ende der Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses, und eines Hauptachsenbewegungsbetrages (da) ab der Ist-Position der Hauptachse zu einem Start der Änderung der Synchronisationsverstärkung auf Basis des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds2), des Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm2) und der Position (Sp) der Hauptachse, bei welcher die Nebenachse beginnt, synchronisiert zu werden, welche durch die Synchronisationsbetriebsbefehlseinheit eingestellt sind, sowie des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds), welcher durch die Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit eingestellt ist; eine Positionsberechnungseinheit, eingerichtet zum Berechnen einer Neigung der Synchronisationsverstärkung, welche graphisch als lineare Funktion in Bezug auf die Position der Hauptachse dargestellt ist, und einer Position der Hauptachse, bei welcher die in einem Stoppzustand befindliche Nebenachse beginnt, betätigt zu werden, auf Basis eines Rechenergebnisses der Synchronisationsparameterberechnungseinheit zur Gewinnung der Synchronisationsverstärkung (ab) zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Änderung der Synchronisationsverstärkung abgeschlossen ist, wie durch die Synchronisationsparameterberechnungseinheit berechnet, zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Nebenachse die Bewegung um einen Bewegungsbetrag (Ds) abschließt, welcher durch die Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit eingestellt ist; und eine Nebenachsenbewegungsbetragsausgabeeinheit, eingerichtet zum Ausgeben eines Befehls an die Nebenachse entsprechend einer allmählichen Änderung der Neigung der Synchronisationsverstärkung in Bezug auf die Hauptachsengeschwindigkeit, ausgehend von einer Position der Hauptachse, bei welcher die Synchronisationsverstärkungsänderung gestartet wird.
Synchronisationssteuerung (1), eingerichtet, eine Nebenachse zu starten, wenn eine Hauptachse eine bestimmte Position passiert, und über eine vorgegebene Distanz zu bewegen während die Hauptachse sich von der Position um eine vorgegebene Distanz bewegt, wobei die Synchronisationssteuerung (1) aufweist: eine Synchronbetriebsbefehlseinheit, eingerichtet, eine Position (Sp) der Hauptachse einzustellen, bei welcher die Nebenachse beginnt, synchronisiert zu werden, eines Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm2) und eines Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds2); eine Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit, eingerichtet zum Einstellen des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds) unmittelbar vor der Synchronisation ab dem Start der Änderung eines Geschwindigkeitsverhältnisses der Nebenachse in Bezug auf die Synchronisation mit der Hauptachse mit einem voreingestellten Synchronisierungsverhältnis bis zum Ende der Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses; eine Synchronisationsparameterberechnungseinheit, eingerichtet zum Berechnen, vor dem Start eines Synchronisationsverstärkungsänderungsbetriebs, einer Synchronisationsverstärkung (αb) zum Zeitpunkt, zu dem die Änderung der Synchronisationsverstärkung abgeschlossen ist, eines Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm1) zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Synchronisationsverstärkung ab dem Start der Änderung eines Geschwindigkeitsverhältnisses der Nebenachse in Bezug auf die Synchronisation mit der Hauptsache mit einem voreingestellten Synchronisierungsverhältnis bis zum Ende der Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses geändert wird, und eines Hauptachsenbewegungsbetrages (da) ab der Ist-Position der Hauptachse zu einem Start der Änderung der Synchronisationsverstärkung auf Basis des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds2), des Hauptachsenbewegungsbetrages (Dm2) und der Position (Sp) der Hauptachse, bei welcher die Nebenachse beginnt, synchronisiert zu werden, welche durch die Synchronisationsbetriebsbefehlseinheit eingestellt wurden, sowie des Nebenachsenbewegungsbetrages (Ds), eingestellt durch die Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit; eine Positionsberechnungseinheit, eingerichtet zum Berechnen einer Position der Hauptachse, bei welcher die Nebenachse aus einem Stoppzustand gemäß einem eingestellten Synchronisationsverstärkungsänderungsverlauf betätigt wird auf Basis eines Rechenergebnisses der Synchronisationsparameterberechnungseinheit zur Gewinnung der Synchronisationsverstärkung (αb) zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Änderung der Synchronisationsverstärkung abgeschlossen ist, wie durch die Synchronisationsparameterberechnungseinheit berechnet, zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Nebenachse die Bewegung über den Bewegungsbetrag abgeschlossen hat, welcher durch die Synchronisationsverstärkungsänderungsbefehlseinheit eingestellt ist; und eine Nebenachsenbewegungsbetragsausgabeeinheit, um aus einer Position der Hauptachse, bei welcher der Synchronisationsverstärkungsänderungsbetrieb gestartet wird, einen Befehl an die Nebenachse zu geben, während die Synchronisationsverstärkung in Reaktion auf eine Position der Hauptachse geändert wird entsprechend dem eingestellten Synchronisationsverstärkungsänderungsverlauf.