專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)床中的控制裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)床中的控制裝置和控制方法，機(jī)床通過(guò)向其控制裝置發(fā)出速度或位置的指令達(dá)到控制心軸和次軸的速度或位置的目的。所述之控制裝置具有心軸和次軸的位置同步功能。
為簡(jiǎn)化敘述，在下面將以同步絲攻功能作為例子加以敘述，該功能可以認(rèn)為是調(diào)整心軸和次軸之間位置同步的代表性功能。

圖14、15和16畫(huà)出了心軸驅(qū)動(dòng)裝置和Z軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置。同時(shí)這些圖中的長(zhǎng)短間隔的虛線是指由軟件提供的參照號(hào)值。
圖14中，參照號(hào)1是表示一個(gè)控制裝置(以下稱(chēng)控制裝置或控制器)，它是能發(fā)出速度指令ωrs＊和位置指令θrs＊及θrz＊的控制裝置。參照號(hào)2和2a所表示的乃是心軸驅(qū)動(dòng)裝置和Z軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置(以后稱(chēng)Z軸驅(qū)動(dòng)裝置)，這二者分別與控制裝置1相連接。參照號(hào)3和3a分別表示了一個(gè)與心軸驅(qū)動(dòng)裝置2相連的心軸電機(jī)和一個(gè)與Z軸驅(qū)動(dòng)裝置相連的Z軸電機(jī)。參照號(hào)4和4a則分別表示了直接與心軸電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)連桿相連的心軸位置檢測(cè)器，該連桿可以產(chǎn)生例如256波動(dòng)/每1轉(zhuǎn)，以及一個(gè)Z軸位置檢測(cè)器，該檢測(cè)器與Z軸電機(jī)3a之旋轉(zhuǎn)連桿相連，同時(shí)產(chǎn)生例如2500脈沖/每1轉(zhuǎn)。
參照號(hào)17表示了一個(gè)心軸位置檢測(cè)電路它接受來(lái)自心軸位置檢測(cè)器4的輸出信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生位置檢測(cè)信號(hào)θrs，17a則表示了Z軸位置檢測(cè)電路它接受來(lái)自Z軸位置檢測(cè)器4a的輸出信號(hào)。同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)位置檢測(cè)信號(hào)θrz。參照號(hào)5則表示機(jī)床中之心軸以及由心軸電機(jī)3驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)連桿和由Z軸電機(jī)3a控制的垂直連桿(Z軸)。參照號(hào)5a是表示Z軸工作平臺(tái)，它可以使心軸5按垂直方向上下滑動(dòng)。參照號(hào)6是表示將心軸電機(jī)3與心軸5相連的齒輪，而參照號(hào)6a則表示將Z軸電機(jī)3a與Z軸工作平臺(tái)相連的Z軸齒輪。參照號(hào)7表示攻絲紋用的工具(絲攻)。參照號(hào)8是表示一個(gè)鑒別器，它接受位置檢測(cè)信號(hào)θrs和位置檢測(cè)信號(hào)θrz并加以鑒別，同時(shí)發(fā)出速度檢測(cè)信號(hào)ωrs和ωrz。
圖15中，參照號(hào)10和10a為比較器它們對(duì)位置檢測(cè)信號(hào)θrs＊，θrz＊與θrs，θrz作比較，同時(shí)輸出位置偏離信號(hào)△θrs，△θrz。參照號(hào)11，11a為二個(gè)位置循環(huán)增益電路，它們分別與比較器10和10a相連，同時(shí)又分別按照位置循環(huán)增益KPS，KPZ將位置偏離信號(hào)△θrs和△θrz作放大。參照號(hào)12則是模式選擇開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)打開(kāi)a接受速度指令ωrs＊，而打到b時(shí)則是接受來(lái)自位置循環(huán)增益電路11的信號(hào)。同時(shí)若要控制心軸5的旋轉(zhuǎn)速度則應(yīng)選擇觸點(diǎn)a，若要控制心軸5的旋轉(zhuǎn)位置則應(yīng)選擇b。
參照號(hào)13也表示一個(gè)比較器，它對(duì)輸出ωrs＊與速度檢測(cè)信號(hào)ωrs二者作比較，然后將速度偏差信號(hào)△ωrs作為它的輸出。參照號(hào)13a也是一個(gè)比較器，它對(duì)位置回路增益電路11a的輸出ωrz＊同速度檢測(cè)信號(hào)△ωrz作比較，同時(shí)輸出檢測(cè)信號(hào)△ωrz。參照號(hào)14，14a指出了一個(gè)速度回路增益電路，它分別按速度循環(huán)增益KVS，KVZ對(duì)速度偏離信號(hào)△ωrs，△ωrz作放大處理，同時(shí)它發(fā)出電流指令I(lǐng)s′＊，Iz′＊。參照號(hào)15，15a說(shuō)明是一個(gè)限流電路它對(duì)從速度循環(huán)增益電路14，14a的輸出Is′＊，Iz′＊分別限定到與電機(jī)的輸出特性相應(yīng)的電流值，同時(shí)分別以電流指令I(lǐng)s＊，Iz＊作為輸出。而參照號(hào)16，16a分別表示電流變換電路，它將限流電路15，15a之輸出分別提供給電機(jī)3和3a。
在下面的敘述中，將以往習(xí)慣上具有同步操作功能的機(jī)床之心軸驅(qū)動(dòng)裝置2和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置2a的操作分為二部分(1)正常心軸運(yùn)轉(zhuǎn)模式，(2)同步絲攻運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
(1)正常心軸運(yùn)轉(zhuǎn)模式在作正常心軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，同步絲攻是不進(jìn)行的。在心軸驅(qū)動(dòng)裝置2上的模式選擇開(kāi)關(guān)是打在a上。從控制裝置1中發(fā)出對(duì)應(yīng)于心軸5的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)的速度指令ωrs＊。接著，心軸驅(qū)動(dòng)裝置2對(duì)心軸電機(jī)3進(jìn)行速度控制按速度指令ωrs＊達(dá)到速度(ωrs)。即，通過(guò)比較器13將速度指令ωrs＊與速度檢測(cè)信號(hào)ωrs作比較，從比較器13中發(fā)出速度偏離信號(hào)△ωrs，再將△ωrs放大在速度回路增益電路14中作為電路指令I(lǐng)s′＊。然后在功率轉(zhuǎn)換電路16中將其功率轉(zhuǎn)換成足夠大以驅(qū)動(dòng)心軸電機(jī)3。心軸電機(jī)3就是這樣的操作以保持對(duì)速度指令ωrs＊的跟蹤。
同時(shí)在正常心軸運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，Z軸驅(qū)動(dòng)裝置2a的工作與心軸驅(qū)動(dòng)裝置2是無(wú)關(guān)的。在這種情況下，由比較器10a對(duì)位置指令θrz＊和位置檢測(cè)信號(hào)θrz作比較。由比較器10a發(fā)出位置偏離信號(hào)△θrz并在位置回路增益電路11a中加以放大，然后再輸入到比較器13a中去。接下去的操作與上述的心軸驅(qū)動(dòng)裝置2在正常心軸運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)的情況是相同的。這樣，Z軸平臺(tái)5a的位置就可以由Z軸電機(jī)3a按位置指令θrz＊加以調(diào)整。
在同步絲攻操作模式時(shí)，心軸的旋轉(zhuǎn)位置和Z軸的位置是同步的，尤其是在通過(guò)控制裝置1將輸入到心軸驅(qū)動(dòng)裝置2的指令撥至位置指令θrs＊時(shí)也是這樣。心軸驅(qū)動(dòng)裝置2檢測(cè)到該條件并將模式選擇開(kāi)關(guān)12撥至b點(diǎn)。由比較器10對(duì)位置指令θrs＊和位置檢測(cè)信號(hào)θrs作比較，再由比較器10發(fā)出位置偏離信號(hào)△θrs。同時(shí)由位置回路電路11對(duì)該信號(hào)放大后作為速度指令輸入到比較器13中去。下面的事情與上述的正常心軸運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)的情況是一樣的。因而，由心軸電機(jī)3可對(duì)心軸5進(jìn)行控制使其保持與位置指令θrs＊一致。
同樣在同步絲攻運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，Z軸驅(qū)動(dòng)裝置2a接受了由指令裝置1發(fā)出的Z軸位置指令θrz＊，它同如上所述之位置指令θrs＊至心軸驅(qū)動(dòng)裝置2是同步關(guān)系。因而，Z軸電機(jī)3a可對(duì)Z軸平臺(tái)5a作控制使其保持與位置指令θrz＊一致。
圖16為一方框圖，它是由圖15在結(jié)構(gòu)上稍作更改得到的。在圖16中，速度回路增益電路14和14a通過(guò)轉(zhuǎn)矩常數(shù)電路18與18a與轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kts，Kts相乘，并分別將其積作為轉(zhuǎn)矩指令T＊LS，T＊LZ。同樣還有二個(gè)比較器19和19a分別對(duì)轉(zhuǎn)矩指令T＊LS，T＊LZ與外部未調(diào)過(guò)的轉(zhuǎn)矩TLS′，TLZ′分別作比較。最后，由除法器20，20a對(duì)電機(jī)慣性JS′，TZ′作減法以及在積分器21上作積分運(yùn)算。
在如上所述的同步絲攻操作中，由于下面的理由(a)至(c)，使得心軸控制系統(tǒng)中的速度回路的響應(yīng)總是比Z軸系統(tǒng)中的慢。
(a)首先，電機(jī)(轉(zhuǎn)矩/慣性)值越大，則速度回路響應(yīng)越高，但是在Z軸電機(jī)中的這些值由于使用了同步電機(jī)比使用傳導(dǎo)電機(jī)的心軸電機(jī)的值大得多。同時(shí)各個(gè)不同的電機(jī)之間的響應(yīng)也存在有差異。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)電機(jī)部件在Z軸中之響應(yīng)比在心軸中之響應(yīng)速度高5至10倍。
(b)其次，在由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器中電機(jī)本身的慣性與其負(fù)載所具之慣性的比在Z軸中可以抑制至2倍，而在心軸系統(tǒng)中其范圍可能在1至5倍(L齒1至2倍，M齒2至3倍，H齒4至5倍)。在心軸中的速度回路增益中，特別使用M齒和H齒，因而就變成很低了。
(c)第三，即使上述之負(fù)載慣性是很大的，隨著上述的負(fù)載慣性的增加而增加的速度回路增益的響應(yīng)也不會(huì)下跌。然而，由于心軸齒輪間存有很大的后座力和齒輪隙，因此一旦增益提得過(guò)高會(huì)因不穩(wěn)定而產(chǎn)生振動(dòng)。正因?yàn)檫@個(gè)原因，即使負(fù)載慣性變得很大也不能提高速度回路增益。
心軸控制系統(tǒng)和Z軸控制系統(tǒng)之間的速度之差異有時(shí)在加速或減速時(shí)會(huì)引起二者的位置之間的誤差或由于外部負(fù)載之干擾會(huì)引起抖動(dòng)。由于在同步絲攻操作中上述情況都發(fā)生瞬時(shí)狀態(tài)，因而還可能會(huì)影響到螺紋的刻制。
如上所述，習(xí)慣上的做法時(shí)二者的位置差異在H齒時(shí)會(huì)變得很大。這樣就造成了絲攻螺紋刻制精度的問(wèn)題。因此以前一般只能使用L齒和M齒來(lái)完成同步絲攻。并且負(fù)載慣性也必須比較小。
有關(guān)本發(fā)明的技術(shù)文件包括日本專(zhuān)利公開(kāi)出版號(hào)No.191606/1984介紹了“同步操作系統(tǒng)”，日本專(zhuān)利公開(kāi)出版號(hào)No.16285/1989介紹了“轉(zhuǎn)換控制裝置”，日本專(zhuān)利公開(kāi)出版號(hào)No.27808/1989介紹了“參照號(hào)控制裝置”，以及日本專(zhuān)利公開(kāi)出版號(hào)No.89904/1988介紹了“參照號(hào)控制裝置”。
在一個(gè)如上所述的基于以往技術(shù)的基礎(chǔ)上具有同步絲攻功能的機(jī)床上的指令裝置中。在正常心軸操作模式和同步絲攻操作模式時(shí)都可以向Z軸控制裝置發(fā)出相似的位置指令。在未必要求心軸與Z軸作位置同步時(shí)的心軸操作模式時(shí)，二者之間的速度響應(yīng)差異不會(huì)引起任何特別的問(wèn)題，但是在要求位置同步的如上所述的同步絲攻操作模式時(shí)這二者之間的速度響應(yīng)的差異會(huì)影響絲攻刻制的精度。
為了提高精度，一般至少要求使二者的位置回路增益相等，這樣可以使位置軌跡相同。然而，此時(shí)由于發(fā)生速度響應(yīng)的差異也會(huì)引起相對(duì)位置誤差。同時(shí)，Z軸的位置回路增益要比心軸那邊的實(shí)際值設(shè)置得稍為低點(diǎn)，這樣，由于外部干擾與差異是成正比的，故Z軸的波動(dòng)就可以減少。另外，如果通過(guò)降低加速和減速的傳動(dòng)比來(lái)增大絲攻時(shí)間常數(shù)以達(dá)到減小心軸與Z軸之間的相對(duì)位置誤差的目的的話，則周期就變長(zhǎng)了，這樣就降低了生產(chǎn)率。
同樣，如上所述，使用以往的技術(shù)，一般不使用H齒來(lái)作同步絲攻的，為了提高精度和減小心軸和Z軸之間的速度差一般只使用L齒和M齒。但這樣做后在Z軸上就存在響應(yīng)延遲。另外，由于采用了L齒和M齒，在同步絲攻操作時(shí)機(jī)器的最高速度比起使用H齒時(shí)的最高速度要低，這樣就達(dá)不到高速絲攻周期，于是也降低了生產(chǎn)率。
上述問(wèn)題在以后的圖13中會(huì)具體說(shuō)明，其中波形(a)畫(huà)出了心軸和Z軸對(duì)時(shí)間的速度。如圖13(a)所示，心軸之速度線同Z軸之速度線不相重合，這是因?yàn)樾妮S為旋轉(zhuǎn)軸而Z軸是線性軸。因此，它們?cè)谙鄬?duì)位置及寬度范圍中有很大的不同。即在圖13中，波形(c)是進(jìn)行同步絲攻，一般來(lái)說(shuō)，在心軸控制系統(tǒng)中的速度回路響應(yīng)要比Z軸控制系統(tǒng)中的低。例如，由于負(fù)載GD2很大且電機(jī)慣性也較大。因而，即使位置回路增益是相同的，在Z軸上也要設(shè)置一個(gè)低于心軸的速度回路響應(yīng)或位置回路增益。所以，在比如速度急速變化(t4，t6，t7，t9，t10，等)或者在外部干擾急劇變化(t5，t8，t11，等)而引起的負(fù)載變化時(shí)就可能發(fā)生相對(duì)位置誤差。
本發(fā)明的目的在于對(duì)機(jī)床提供一種裝置和控制方法，使其在同步絲攻操作中能減小Z軸和心軸之間的相對(duì)位置誤差以提供絲攻精度，縮短絲攻的周期時(shí)間以及提高生產(chǎn)率。
結(jié)合下面所示之各圖例，本發(fā)明的其它目的和特點(diǎn)也能一目了然了。
圖1是一方框圖，說(shuō)明按本發(fā)明的機(jī)床控制裝置的總體結(jié)構(gòu)。
圖2是流程圖，說(shuō)明由圖1所示的機(jī)床控制裝置的操作。
圖3A、B、C三個(gè)框圖，說(shuō)明即使心軸與次軸之位置回路增益KPS，KPZ是不同的，二者的位置軌道也能是相同的。
圖4為一控制方框圖，說(shuō)明按本發(fā)明的機(jī)床控制裝置的總體結(jié)構(gòu)。
圖5為流程圖，說(shuō)明圖4所示的機(jī)床控制裝置的操作。
圖6是方框圖，說(shuō)明按本發(fā)明的機(jī)床控制裝置的總體結(jié)構(gòu)。
圖7是流程圖畫(huà)出了圖6所示的機(jī)床的控制裝置。
圖8是控制方框圖，說(shuō)明按本發(fā)明的機(jī)床控制裝置的總體結(jié)構(gòu)。
圖9是流程圖，說(shuō)明由圖8所示的機(jī)床控制裝置的操作。
圖10是控制方框圖，說(shuō)明按本發(fā)明的機(jī)床控制裝置的總體結(jié)構(gòu)。
圖11是流程圖，說(shuō)明由圖10所示的機(jī)床控制裝置的操作。
圖12是時(shí)標(biāo)圖，說(shuō)明按本發(fā)明的機(jī)床控制裝置的模式選擇操作。
圖13是時(shí)標(biāo)圖，畫(huà)出了按本發(fā)明的機(jī)床控制裝置位置誤差波形之間的不同。
圖14是控制方框圖，說(shuō)明應(yīng)用以前技術(shù)的機(jī)床控制裝置的總體結(jié)構(gòu)。
圖15是控制方框圖，說(shuō)明應(yīng)用以前技術(shù)的另一臺(tái)機(jī)床控制裝置的總體結(jié)構(gòu)。
圖16是控制方框圖，說(shuō)明了圖15所示之機(jī)床經(jīng)修改以后的控制裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
結(jié)合有關(guān)的圖例，下面要描述按本發(fā)明設(shè)計(jì)的機(jī)床控制裝置的實(shí)施例。圖中與以前裝置技術(shù)中相同的部分采用相同的參照號(hào)，這些部分也不再贅述。圖1是控制方框圖，是按本發(fā)明設(shè)計(jì)的第一個(gè)實(shí)施例的控制裝置的總體結(jié)構(gòu)。在該圖中，參照號(hào)1a表示控制裝置，參照號(hào)22表示模式選擇開(kāi)關(guān)，它同模式選擇開(kāi)關(guān)12的開(kāi)關(guān)條件相同，參照號(hào)23是一個(gè)濾波裝置，它的功能是將分母部分上的心軸作轉(zhuǎn)換，同時(shí)也對(duì)分子上的次軸作轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)在對(duì)上述的機(jī)床控制器之操作作如下描述。
(1)正常心軸操作模式當(dāng)心軸按正常操作模式而不是同步絲攻時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)12和22置打在a一檔，則其運(yùn)行操作與一般的以前使用的技術(shù)是相同的。
(2)同步絲攻操作模式在心軸和Z軸同步化的情況進(jìn)行同步絲攻操作時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)12和22打在b一檔。在位置同步控制，即同步絲攻操作時(shí)僅僅Z軸將位置指令θrz＊送入濾波裝置23一次，控制器1a發(fā)出位置指令作為位置指令θrzo＊，同時(shí)將上述位置指令θrzo＊送入比較器10a，接下去的操作同上述的以前的機(jī)床控制器的操作相同。由于加上了濾波裝置23，即使心軸和Z軸的位置回路增益KPS，KPZ不相同，這二者的位置軌跡也可以是相同的，這一點(diǎn)下面作介紹。
圖2是流程圖，既說(shuō)明了正常心軸操作模式的運(yùn)行情況也說(shuō)明了在同步絲攻操作模式時(shí)運(yùn)行情況。首先，機(jī)床控制器作出決定即當(dāng)前操作是否是同步操作還是其它操作。若確定出當(dāng)前操作不是同步操作模式，則控制器1a將模式選擇開(kāi)關(guān)22置于a檔(S11a)，同時(shí)發(fā)出ωrs＊作為輸出并送到心軸(S12a)，發(fā)出θrz＊并輸出到Z軸(S13a)。同時(shí)心軸將模式選擇開(kāi)關(guān)也置于a檔(S14a)，再進(jìn)行速度控制(S15a)另外，Z軸按位置回路增益KPZ(S16b)進(jìn)行位置控制。圖3A-3C說(shuō)明了即使心軸和Z軸的位置回路增益KPS，KPZ是不相同的，但他們二者的位置軌跡還可以是相同的。在圖3A-3C中，參照號(hào)24，24a表示假設(shè)在電流回路和速度回路是無(wú)窮大的情況下對(duì)位置指令θrs＊，θrz＊，或θrzo＊轉(zhuǎn)換功能可以達(dá)到θrs，θrz。參照號(hào)25是按本發(fā)明設(shè)計(jì)的θrz和θrz＊之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)，它由與濾波裝置23相乘以后再在Z軸經(jīng)轉(zhuǎn)換函數(shù)24a而得到的。
圖3A是方框圖，假定在由圖15所示按傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的控制器中KVS和KVZ是無(wú)窮大的。該圖清楚地指出按位置指令至少要求條件KPS＝KPZ成立。圖3B也是一個(gè)方框圖。假設(shè)在圖1中所示的控制框圖中KVS，KVZ是無(wú)窮大的。而圖3C則是經(jīng)修改過(guò)后的框圖。從這些圖中可以看出，即使KPS不等于KPZ，心軸和Z軸還是有相同的轉(zhuǎn)換函數(shù)，即他們有相同的位置軌道。
現(xiàn)在，結(jié)合圖12來(lái)介紹當(dāng)操作模式從正常心軸操作模式轉(zhuǎn)換到同步絲攻操作模式時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。在該圖中，參照號(hào)30表示心軸5的速度，參照號(hào)31表示同步絲攻期，參照號(hào)32表示保持同步絲攻模式返回到初始的時(shí)間，同時(shí)參照號(hào)33表示模式選擇開(kāi)關(guān)12和22的接觸設(shè)置期。
如圖12所示，從波形(c)和(b)中可見(jiàn)，如果從控制器1a中發(fā)出一個(gè)選取同步絲攻操作模式的信號(hào)并在時(shí)標(biāo)t1時(shí)送入心軸驅(qū)動(dòng)器2，則心軸驅(qū)動(dòng)器2就從速度控制模式轉(zhuǎn)換至位置控制模式，這樣操作就返回到如圖12(c)所示的初始狀態(tài)。在返回原始的操作結(jié)束之前(時(shí)標(biāo)t2)。如圖12(d)所示，模式選擇開(kāi)關(guān)12和22就置成a。在時(shí)標(biāo)t2時(shí)返回原始操作結(jié)束時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)12和22被置成b，且一直維持在高位，直到t3時(shí)刻發(fā)出同步絲攻操作模式時(shí)為止。在此期間濾波器23只應(yīng)用于Z軸。
參考圖13的波形圖(a)，(b)和(d)下面再來(lái)描述本第一個(gè)實(shí)施例的效果。在圖中，參照號(hào)35表示了心軸速度和在同步絲攻操作時(shí)的Z心軸速度。參照號(hào)36表示由于在心軸和Z軸加載后的外部干擾而引起的負(fù)載波動(dòng)，參照號(hào)37表示心軸與Z軸之間(在傳統(tǒng)方法的控制器中)相對(duì)位置差。這個(gè)位置差的理想值應(yīng)為0，且若該位置差值越大，則同步絲攻的精度就越差。在上述37所描述的相對(duì)位置差中(以下稱(chēng)位差)圖13的波形(C)指出了在傳統(tǒng)的方法中由于上述的原因而產(chǎn)生較大的位差的道理。
與傳統(tǒng)方法相反，在本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中，因?yàn)閮H在同步絲攻操作模式對(duì)于位置指令在Z軸上加上了濾波裝置(包括對(duì)心軸和Z軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型)，由于在Z軸上的外部干擾引起的負(fù)載波動(dòng)的位置回路增益比起傳統(tǒng)方法的控制器來(lái)有較大的提高。因而，就減少了由于外部干擾引起的有關(guān)的負(fù)載波動(dòng)而產(chǎn)生的位差，從而解決了上述的問(wèn)題。如圖13中波形(d)所示。應(yīng)該指出的是濾波裝置23不適用于心軸的位置指令而僅適用于Z軸的位置指令的原因是一般來(lái)說(shuō)位置回路增益可以設(shè)置得比心軸的大。Z軸一邊的速度響應(yīng)也較高;因而位置回路響應(yīng)較低的心軸不能按響應(yīng)速度高的Z軸那樣來(lái)調(diào)整。
現(xiàn)在來(lái)介紹本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。圖4是控制方框圖說(shuō)明了第二實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)。在該圖中，參照號(hào)1b是控制器，參考參照字26是同轉(zhuǎn)換函數(shù)24相同的濾波裝置。參照號(hào)27為一比較器它將濾波裝置26的輸出與心軸的位置反饋θrs相比較，同時(shí)發(fā)出位置誤差θrzb＊，參照號(hào)28表示一個(gè)加法器它將比較器27的輸出θrzb＊與濾波裝置23的輸出θrza＊相加，然后將相加的和發(fā)出作為最后的位置指令θrzo＊。
現(xiàn)在介紹上述的控制器的操作。
(1)正常心軸操作模式首先，心軸按照正常速度指令操作模式旋轉(zhuǎn);該模式不進(jìn)行同步絲攻。模式選擇開(kāi)關(guān)12和22是置在a一檔，操作同圖15和16所示的傳統(tǒng)技術(shù)幾乎完全一樣。
(2)同步絲攻操作模式在與Z軸位置同步化時(shí)進(jìn)行同步絲攻操作，模式選擇開(kāi)關(guān)12和22打在b檔。在位置同步控制時(shí)，即同步絲攻操作模式，將由濾波裝置26對(duì)位置指令θrs＊進(jìn)行濾波后得到的輸出θrza＊和由心軸的位置反饋θrs得到的經(jīng)濾波裝置26對(duì)位置指令θrz＊進(jìn)行濾波后得到的θrb＊相加。并將其和通過(guò)指令器1b發(fā)出作為最后的位置指令θrzo＊，然后將上述的位置指令θrzo＊送入比較器10a。其它操作與上述實(shí)施例一中的相同。
圖5是流程圖以說(shuō)明正常心軸操作模式和同步絲攻操作模式;上面已作介紹。首先，確定當(dāng)前操作是否是周期操作模式(S20)，若當(dāng)前操作不是周期操作，控制器便將模式選擇開(kāi)關(guān)22打到a檔(S21a)，然后將ωrs＊發(fā)至心軸(S22a)將θrz＊發(fā)至Z軸(S23a)，心軸也將模式選擇開(kāi)關(guān)12打到a檔(S24a)，再進(jìn)行速度控制(S25a)。另外，Z軸按位置回路增益KPZ(S26a)進(jìn)行位置控制。
在上述第S20步中，若當(dāng)前操作被確定為周期操作模式，則控制器1b將模式選擇開(kāi)關(guān)22置成b檔(S21b)，并將θrs＊發(fā)至心軸(S22b)將θrzo＊(濾波裝置26的轉(zhuǎn)換函數(shù)θrs-θrz＊X+濾波裝置23的轉(zhuǎn)換函數(shù)θrz＊X)經(jīng)過(guò)濾波裝置23，濾波裝置26，比較器27及加法器28(S23b)發(fā)送出去。心軸同時(shí)也將模式選擇開(kāi)關(guān)12置成b檔(S24b)，同時(shí)按位置回路增益KPS(S25b)進(jìn)行位置控制。另外，Z軸按位置回路增益KPZ進(jìn)行位置控制(S26b)。
因此，作為心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模式輸出(即在理想的心軸位置和心軸對(duì)Z軸的位置指令的位置反饋之間加上一個(gè)補(bǔ)償差值)可應(yīng)用到實(shí)施例一上。這樣，即使位置回路增益KPS，KPZ相同，或者即使速度回路增益不是無(wú)窮大的，這二者的位置軌跡也可以是相同的。
現(xiàn)在來(lái)介紹本發(fā)明之第三個(gè)實(shí)施例。圖6是方框圖說(shuō)明了第三個(gè)實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)(配置)。在該圖中參照號(hào)1c是控制器，參照字38是模式選擇開(kāi)關(guān)，它同模式選擇開(kāi)關(guān)12和22的開(kāi)關(guān)條件相同。
現(xiàn)在對(duì)第三實(shí)施例作說(shuō)明。
(1)正常心軸操作模式首先，在正常速度指令操作模式時(shí)，此時(shí)心軸不執(zhí)行同步絲攻。模式開(kāi)關(guān)12，22及38均置在a檔，同圖15和16進(jìn)行的操作幾乎完全一樣。
(2)同步絲攻操作模式其次，在與Z軸同步化的情況下進(jìn)行同步絲攻時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)12，22和38都置成b檔。在同步絲攻操作模式，即在同步絲攻操作模式期間，將輸出θrza＊(該值僅在Z軸上同位置指令θrz＊相同)和θrzb＊(該值是通過(guò)濾波裝置26從心軸的位置反饋θrs作相減和濾波后得到的)相加，并將其和通過(guò)指令器1c作為最后的位置指令θrzo＊發(fā)送出去。再將該位置指令θrzo＊送到比較器10a中去。同時(shí)，由模式選擇開(kāi)關(guān)38將Z軸驅(qū)動(dòng)器2a的位置回路增益從KPS轉(zhuǎn)換到KPZ。其它的操作又同上述實(shí)施例一的相同。
圖7為其流程圖，說(shuō)明了上述的正常心軸操作模式和同步絲攻操作模式的運(yùn)行。首先，要確定當(dāng)前操作是否為周期操作模式(S30)。若當(dāng)前操作不是周期操作，則控制器1c將模式選擇開(kāi)關(guān)22打到a檔(S31a)，再發(fā)出ωrs＊送至心軸(S32a)。同時(shí)心軸也將模式選擇開(kāi)關(guān)12打到a檔(S33a)，并執(zhí)行速度控制(S34a)。另外，Z軸再將模式選擇開(kāi)關(guān)38置成a檔(S35a)且按位置回路增益KPZ執(zhí)行位置控制(S36a)。
在上述第S30步時(shí)，若確定當(dāng)前操作是周期操作模式，則控制器1c將模式選擇開(kāi)關(guān)22置成b檔(S31b)，并發(fā)出θrs＊送至心軸(S32b)，再通過(guò)濾波裝置26，比較器27，和加法器28發(fā)出θrzo＊(θrs-θrz＊的X濾波裝置26之轉(zhuǎn)換函數(shù)+θrz＊)(S37)。心軸也將模式選擇開(kāi)關(guān)12置到b檔(S33b)，并按位置回路增益KPS進(jìn)行位置控制(S34b)。另外，Z軸將模式選擇開(kāi)關(guān)38也置到b(S35b)同時(shí)按位置回路增益KPS對(duì)位置進(jìn)行控制(S36b)。
因此，不僅僅是因?yàn)樾妮S的位置回路增益KPS和Z軸的位置回路增益可以是相同，而且也由于將心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸出加到了上述實(shí)施例一中去(即在理想的心軸位置和心軸對(duì)Z軸的位置指令獲取的位置反饋之間加一個(gè)補(bǔ)償?shù)姆椒?，因此即使位置回路增益KPS，KPZ不相同，且不是無(wú)窮大，但二者的位置軌道還能是相同的。
現(xiàn)在介紹本發(fā)明之第四個(gè)實(shí)施例。圖8為控制方框圖說(shuō)明了第四個(gè)實(shí)施例的基本配置。在該圖中，參照號(hào)1d為控制器，參照號(hào)39為一比較器，它對(duì)Z軸的位置反饋θrz與θrs位置反饋?zhàn)鞅容^并且發(fā)出相對(duì)位差θrzc＊。參照號(hào)40為一個(gè)加法器，它將比較器39的輸出與同位置信號(hào)θrz＊有相同值的θrza＊相加。
下面描述第四個(gè)實(shí)施例。
(1)正常心軸操作模式首先，在正常速度指令操作模式時(shí)，心軸不進(jìn)行同步絲攻操作。模式選擇開(kāi)關(guān)12，22和38均置在a檔。它同圖15和圖16所示之操作幾乎完全相同。
(2)同步絲攻操作模式其次，在與Z軸位置同步化的情況下進(jìn)行同步絲攻操作。模式選擇開(kāi)關(guān)12，22和38均被置成b檔。在位置同步控制時(shí)，即同步絲攻操作模式時(shí)，將輸出θrza＊(該值僅在Z軸上與位置指令θrz＊相同)和θrzc＊(由心軸的位置反饋θrs減去Z軸的反饋而得到的)相加同時(shí)通過(guò)控制器1d發(fā)送出去。其和被送到比較器10a。同時(shí)，由模式選擇開(kāi)關(guān)38將Z軸驅(qū)動(dòng)器2a的位置回路增益從KPZ轉(zhuǎn)換到KPS。其余的操作均與實(shí)施例一相同。
圖9為一流程圖，說(shuō)明了上述的正常心軸操作模式和同步絲攻操作模式。首先，確定當(dāng)前操作是否為周期操作模式(S40)，若當(dāng)前操作不是周期操作，則控制器1d將模式選擇開(kāi)關(guān)22置成a檔(S41a)同時(shí)向心軸發(fā)出ωrs＊(S42a)。心軸也將模式選擇開(kāi)關(guān)12置成a檔(S43a)，并執(zhí)行速度控制(S44a)。另外，Z軸將模式選擇開(kāi)關(guān)38置成a檔(S45a)，同時(shí)按位置回路增益控制位置(S46a)。
在上述第S40步中，若確定當(dāng)前操作為周期操作模式，控制器1d便將模式選擇開(kāi)關(guān)22置成b檔(S41b)。向Z軸發(fā)出θrs＊，同時(shí)將θrz＊通過(guò)比較器39和加法器40，并將θrzo＊(θrz＊+θrs-θrz)輸出送至Z軸(S47)。心軸也將模式選擇開(kāi)關(guān)12置成b檔(S43b)，同時(shí)按位置回路增益KPS控制位置(S44b)。另外，Z軸將模式選擇開(kāi)關(guān)38置成b檔(S45b)，又按位置回路增益KPZ控制位置(S46b)。
因此，可以使心軸的位置回路增益KPS與Z軸的位置回路增益KPZ相同，作為補(bǔ)償方法，將由心軸產(chǎn)生的位置反饋和由Z軸產(chǎn)生的位置反饋之間的差加到Z軸的位置指令上。因而，即使位置回路增益不相同，并且不是無(wú)窮大的然而二者的位置軌道還可以是相同的。
下面介紹本發(fā)明實(shí)施例五，圖10為一控制方框圖說(shuō)明了實(shí)施例五的基本配置。在該圖中，參照號(hào)1e是控制器，參照號(hào)23表示一濾波裝置，它同實(shí)施例一中所述的相同。參照號(hào)39，40組成一比較器，對(duì)實(shí)施例4中的位置反饋θrs與Z軸的位置反饋θrz作比較，并且發(fā)出相對(duì)位差信號(hào)θrzc＊。最后，還有一個(gè)加法器它將從比較器39輸出的值加上θrza＊。這個(gè)值與位置指令θrz＊相同。
現(xiàn)在對(duì)實(shí)施例五作說(shuō)明(1)正常心軸操作模式首先，心軸是按正常速度指令操作模式運(yùn)轉(zhuǎn)而不作同步絲攻，模式開(kāi)關(guān)12，22均被置成a檔，操作同圖15和16所示的幾乎完全相同。
(2)同步絲攻操作模式其次，與Z軸同步化的情況下進(jìn)行同步絲攻。模式選擇開(kāi)關(guān)12，22均置成b檔。在位置同步控制時(shí)，即在同步絲攻操作模式時(shí)，將輸出θrza＊(由濾波裝置23對(duì)位置θrz＊作濾波而得到的)和θrzc＊(從心軸的位置反饋θrs中減去Z軸的反饋而得到的)相加，且由控制器1e發(fā)出作為最后的位置指令θrzo＊，同時(shí)再將該位置指令θrzo＊發(fā)送到比較器10a中去。其余操作均與實(shí)施例一相同。
圖11為一流程圖，說(shuō)明了上述的正常心軸操作模式和同步絲攻操作模式。首先，確定當(dāng)前操作是否為一周期操作(S50)，若不是周期操作，則控制器1e將模式選擇開(kāi)關(guān)22置成a(S51a)，同時(shí)向心軸發(fā)出ωrs＊。心軸也將模式選擇開(kāi)關(guān)12置成a(S53a)且進(jìn)行速度控制(S54a)。另外，Z軸按位置回路增益KPZ控制位置(S55a)。
在上述第S50步中，若確定當(dāng)前的操作為周期操作模式，則控制器1e將模式開(kāi)關(guān)22置成b檔(S51b)，向心軸發(fā)出θrs＊(S52b)同時(shí)使θrz＊通過(guò)濾波裝置23，比較器39以及加法器40。最后，將θrzo＊(θrz＊X濾波器23的轉(zhuǎn)換函數(shù)+θrs-θrz)輸出至Z軸(S56)。心軸也將模式選擇開(kāi)關(guān)12置成b檔(S53b)，且按位置回路增益KPS控制位置(S54b)。另外，Z軸按位置回路增益KPZ控制位置(S55b)。
因此，作為補(bǔ)償方法，由心軸的位置反饋同Z軸的位置指令之間差再次被引進(jìn)。因而，即使位置回路增益KPS和KPZ不是無(wú)窮大且二者又是不相同的，但是可以使這二者的位置軌道相同。
現(xiàn)在參考圖13(e)來(lái)看一下實(shí)施例2至5的效果。如圖13的波形(C)所示，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上作同步絲攻時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的相對(duì)位差。
在實(shí)施例一中已經(jīng)描述的，在考慮到心軸和Z軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的基礎(chǔ)上僅在同步絲攻模式的Z軸的位置指令上加上一個(gè)濾波裝置，這樣由于速度的變化和因外部干擾引起的負(fù)載波動(dòng)而產(chǎn)生的差(這也是需要解決的問(wèn)題)可以被減小，如圖13的波形圖(d)所示。然而，在實(shí)施例一中假設(shè)的條件，即速度回路增益必須是無(wú)窮大的這一假設(shè)實(shí)際上是辦不到的，正因?yàn)檫@一點(diǎn)，有時(shí)就因?yàn)樵谕浇z攻操作時(shí)，心軸與Z軸之間速度回路響應(yīng)的差而難以消除相對(duì)位差。
在上述的實(shí)施例2至實(shí)施例5中，因?yàn)閆軸的位置指令是按實(shí)時(shí)形式，使用心軸和Z軸的位置反饋?zhàn)餮a(bǔ)償?shù)?，這個(gè)補(bǔ)償功能不僅在對(duì)由于外部干擾而引起負(fù)載波動(dòng)有效，而且對(duì)加速和減速操作時(shí)也同樣有效。由于這個(gè)原因，在上述如圖13，波形(e)所述那樣，可以在實(shí)施例一中的心軸與Z軸之間的位差降低不少。事實(shí)上，在上述實(shí)施例二到實(shí)施例五來(lái)看，各實(shí)施例中的相對(duì)位差波形可能都有一點(diǎn)不同的，但是每個(gè)實(shí)施例提供的實(shí)效幾乎是相同的。圖13的波形(e)是一個(gè)代表性的波形。
下面，要介紹在日本專(zhuān)利公開(kāi)出版號(hào)No.191606/1984中發(fā)表的“同步操作系統(tǒng)”。在該“同步操作系統(tǒng)”中，有一個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，心軸位置與次軸位置之差與次軸位置相加。雖然該系統(tǒng)與上述各例極相似。系統(tǒng)中也是將心軸位置與次軸位置之差與次軸位置相加，但是“同步操作系統(tǒng)”有其不同的特點(diǎn)下面就來(lái)描述這一點(diǎn)。
在上述的實(shí)施例4中，在一種操作模式中，心軸和次軸(Z軸)之間的同步也未必一定需要，Z軸按照位置回路增益KPS(KPZ＞KPS)將模式選擇開(kāi)關(guān)12，22和38都置到a檔，以形成位置回路。相反，在上述的“同步操作系統(tǒng)”中不設(shè)置增益開(kāi)關(guān)裝置，它主要是使次軸的位置回路增益一直與心軸的位置回路增益保持一致這樣心軸與次軸之間的同步就能被維持不變。由于這個(gè)原因，經(jīng)過(guò)上述的實(shí)施例與上述的“同步操作系統(tǒng)”相比較后可以得出在位置同步模式時(shí)上述二個(gè)實(shí)施例所提供的效果幾乎相同，但是在具有增益開(kāi)關(guān)函數(shù)的本實(shí)施例中次軸的響應(yīng)性要高于不設(shè)置位置同步的上述“同步操作系統(tǒng)”的響應(yīng)性。
在上述實(shí)施例五中，在不需要心軸和次軸之間的同步的模式中，Z軸按照位置回路增益KPZ(KPZ＞KPS)將模式選擇開(kāi)關(guān)12，22置成a檔，以形成位置回路。同時(shí)，心軸中的位置指令的響應(yīng)可以同次軸的響應(yīng)相等，只要通過(guò)濾波器23使模式選擇開(kāi)關(guān)12，22置成b檔即可，這樣一來(lái)由于在對(duì)次軸中受外部干擾而產(chǎn)生的負(fù)載波動(dòng)的響應(yīng)高于心軸中的。而相反，前述的“同步操作系統(tǒng)”有一增益開(kāi)關(guān)裝置，因此，它主要能一直保持次軸的位置回路增益同心軸的相同以維持心軸和次軸之間的同步。由于這個(gè)原因，就上述的實(shí)施例五和“同步操作系統(tǒng)”而言，次軸的響應(yīng)性比“同步操作系統(tǒng)”的要高。同時(shí)，在一種心軸和次軸之間不需要同步的模式中也可以提高對(duì)指令和外部干擾作出的響應(yīng)。
在上述每一實(shí)施例中，控制器1包含了諸如模式選擇開(kāi)關(guān)22，濾波裝置23，26，比較器27，28，加法器28，40和相對(duì)位差增益電路41等軟件，但是也可以用硬件來(lái)實(shí)施上述所有功能。
上述每一實(shí)施例都是引入了“半閉環(huán)”系統(tǒng)來(lái)描述，作為同步絲攻系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)電機(jī)的邊緣。但是使用類(lèi)似方法也可建立一個(gè)“全封閉環(huán)”系統(tǒng)以檢測(cè)機(jī)器的邊緣。另外，如上所述每個(gè)實(shí)施例中都在控制器中應(yīng)用了濾波器，同樣也可以在Z軸控制器中應(yīng)用濾波器以獲取相同的效果。
再者，這里為了方便起見(jiàn)只是用同步絲攻功能作為例子來(lái)加以說(shuō)明。然而，也可以用類(lèi)似的方法構(gòu)造其它的功能，比如按同步模式的心軸驅(qū)動(dòng)器和次軸驅(qū)動(dòng)器以及使用二個(gè)以上的心軸驅(qū)動(dòng)器以驅(qū)動(dòng)二個(gè)以上的機(jī)床系統(tǒng)的同步操作功能等。
按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的機(jī)床控制器是通過(guò)向控制器發(fā)出速度指令或位置指令來(lái)控制心軸和次軸的速度和位置的，這種機(jī)床在心軸和其它的次軸之間帶有位置同步指令。這種控制器有一種開(kāi)關(guān)裝置它可以使系統(tǒng)在正常心軸操作模式與位置同步操作模式之間作轉(zhuǎn)換，其中心軸和次軸是位置同步的，有一個(gè)濾波器它適用于前述的開(kāi)關(guān)裝置，一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)模型將心軸和次軸模型化成只有在位置同步操作模式時(shí)才發(fā)出的位置指令。
按本發(fā)明設(shè)計(jì)的機(jī)床控制方法，通過(guò)向機(jī)床控制器發(fā)布速度指令或位置指令來(lái)控制心軸或次軸的速度或位置的。這種控制器具有心軸和次軸之間的位置同步功能?？梢源_定當(dāng)前操作是否是在心軸的正常操作模式還是在心軸和次軸是位置同步的位置同步操作模式。同時(shí)，若確定出當(dāng)前操作為位置同步操作模式時(shí)，則推導(dǎo)出一個(gè)符合心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)的模型并對(duì)次軸發(fā)送出位置指令。
按本發(fā)明的另外的實(shí)施例設(shè)計(jì)的機(jī)床控制器，它通過(guò)向控制器發(fā)送速度指令或位置指令來(lái)控制心軸和次軸的速度和位置。這種機(jī)床具有心軸和其它次軸之間的同步指令，這種控制器有開(kāi)關(guān)裝置，它可以在正常心軸操作模式和心軸和次軸是位置同步的位置同步操作模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有一個(gè)濾波裝置它適用于將心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型轉(zhuǎn)換成僅在前述的開(kāi)關(guān)裝置的位置同步操作模式時(shí)，才發(fā)出的位置指令，以及一個(gè)補(bǔ)償裝置，它將心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型之輸出和心軸的位置反饋之間的差同上述濾波裝置發(fā)出的位置指令相加。
按本發(fā)明的前述實(shí)施例的機(jī)床控制方法，通過(guò)向機(jī)床控制器發(fā)送速度指令和位置指令對(duì)心軸的速度或位置或次軸的速度或位置加以控制，該控制器具有心軸和次軸之間位置同步功能。確定出當(dāng)前操作是否是在心軸正常操作模式還是在心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式。若確定出當(dāng)前操作為位置同步操作模式，則將心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型應(yīng)用于發(fā)至次軸的位置指令，同時(shí)將由心軸轉(zhuǎn)換函數(shù)輸出值和心軸的位置反饋之間的差與位置指令相加。
按本發(fā)明的不同實(shí)施例的機(jī)床控制器，通過(guò)向具有心軸和次軸之間位置同步指令的機(jī)床中的控制器發(fā)布速度指令或位置指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)心軸和次軸的速度和位置的控制。該控制器有一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置可以在如下二種模式間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即在正常心軸操作模式和心軸與次軸在位置同步情況下的位置同步操作模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一個(gè)補(bǔ)償裝置將由心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的輸出值與由心軸的位置反饋之差與要發(fā)送至僅在前述開(kāi)關(guān)裝置一起的位置同步操作中次軸的位置指令相加，以及一個(gè)設(shè)置裝置將次軸的位置回路增益設(shè)置成與心軸的具有相同的值。
按本發(fā)明的各不同的前述的實(shí)施例的機(jī)床控制方法通過(guò)向具有心軸和次軸之間位置同步功能的機(jī)床中的控制器發(fā)布速度指令和位置指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)心軸和次軸的速度和位置的控制。確定出當(dāng)前操作是否是在心軸正常操作模式還是在心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式，若確定出當(dāng)前操作是位置同步操作模式，則將由心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的輸出值與由心軸的位置反饋之差與要發(fā)送至次軸的位置指令相加，同時(shí)，將次軸的位置回路增益設(shè)置成與心軸的具有相同的值。
按本發(fā)明的進(jìn)一步的不同的實(shí)施例的機(jī)床控制器通過(guò)向具有心軸和次軸之間位置同步指令的機(jī)床中的控制器發(fā)布速度指令和位置指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)心軸和次軸的速度和位置的控制。該控制器有一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，它可以在正常心軸操作模式同心軸和次軸是位置同步的位置同步操作模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一個(gè)補(bǔ)償裝置，它將由心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的輸出值與由心軸的位置反饋之差與發(fā)送至僅在位置同步模式時(shí)的次軸的位置指令相加，以及一個(gè)設(shè)置裝置，它將次軸的位置回路增益設(shè)置成與心軸的具有相同的值。
按本發(fā)明的進(jìn)一步的不同實(shí)施例的機(jī)床控制方法，通過(guò)向具有心軸和次軸之間的位置同步指令的機(jī)床中的控制器發(fā)布速度和位置指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)心軸和次軸的速度和位置的控制。確定出當(dāng)前操作是否為心軸正常操作模式，還是為心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式。若確定出當(dāng)前操作是位置同步操作模式，將心軸的位置反饋和次軸的位置反饋值之差與發(fā)至次軸的位置指令相加，同時(shí)將次軸的位置回路增益的值設(shè)置成圓心軸的值一樣。
按發(fā)明的另一些不同的實(shí)施例的機(jī)床控制器，通過(guò)向具有心軸和次軸之間位置同步指令的機(jī)床中的控制器發(fā)布速度和位置指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)心軸和次軸的速度和位置的控制。該控制器有一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，它可以在正常心軸操作模式同心軸和次軸是位置同步時(shí)的位置同步操作模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，和一個(gè)補(bǔ)償裝置。它將心軸的反饋和次軸的反饋之差同前述的濾波裝置中發(fā)出的位置指令相加。
按本發(fā)明的另一些不同的實(shí)施例的機(jī)床控制方法，通過(guò)向具有心軸和次軸之間位置同步指令的機(jī)床中的控制器發(fā)布速度和位置指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)心軸和次軸的速度和位置的控制。確定出當(dāng)前操作是否為心軸正常操作模式，還是心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式，若確定出當(dāng)前操作是位置同步操作模式，則推導(dǎo)出一個(gè)心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型，并對(duì)次軸發(fā)出位置指令，同時(shí)將心軸的位置反饋和次軸反饋的位置反饋與位置指令相加。
按本發(fā)明的機(jī)床控制器和控制方法，確定當(dāng)前操作是否是心軸正常操作模式，還是心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式。若確定出當(dāng)前操作是位置同步操作模式，則推導(dǎo)出心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型，并對(duì)次軸發(fā)出位置指令。
按本發(fā)明另一些實(shí)施例的機(jī)床控制器和控制方法，確定當(dāng)前操作是否是心軸正常操作模式還是心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式。若確定當(dāng)前操作是位置同步操作模式，則將心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型應(yīng)用于發(fā)至次軸的位置指令，同時(shí)，將心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型之輸出值與心軸的位置反饋之差同發(fā)至次軸的位置指令相加。
按本發(fā)明的一個(gè)不同實(shí)施例的機(jī)床控制器及控制方法，確定當(dāng)前操作是否是心軸正常操作模式還是心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式。若確定出當(dāng)前操作是位置同步操作模式，則將心軸轉(zhuǎn)換函數(shù)模型之輸出值與心軸的位置反饋之間的差同發(fā)至次軸的位置指令相加，同時(shí)將次軸的位置回路增益設(shè)置成同心軸的值相等。
按本發(fā)明前一步的不同實(shí)施例的機(jī)床控制器和控制方法，確定當(dāng)前操作是否是心軸正常操作模式還是心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式。若確定出當(dāng)前操作是位置同步操作模式，則將心軸之位置反饋和次軸的位置反饋之差與發(fā)至次軸的位置指令相加，并同時(shí)將次軸的位置回路增益設(shè)置成同心軸的值相等。
按本發(fā)明的另一實(shí)施例的機(jī)床控制器和控制方法，確定當(dāng)前操作是否是心軸正常操作模式還是心軸和次軸位置同步的位置同步操作模式。若確定出當(dāng)前操作是位置同步操作模式，則將心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型應(yīng)用于發(fā)至次軸的位置指令同時(shí)將心軸的位置反饋與次軸的位置反饋之差與位置指令相加。
按本發(fā)明的機(jī)床控制器和機(jī)床控制方法，首先確定當(dāng)前操作是否是正常心軸操作，還是心軸和次軸之間保持同步的位置同步操作模式，若確定為位置同步操作模式，則將心軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型和次軸的模型應(yīng)用于發(fā)至次軸的位置指令，這樣可以提高絲攻之精度，減少加工周期因而也就提高了生產(chǎn)率。
確定當(dāng)前操作是否是正常心軸操作模式，還是心軸和次軸之間保持同步的位置同步操作模式，若確定為位置同步操作模式，則將心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型應(yīng)用于發(fā)至次軸的位置指令，同時(shí)將心軸轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的輸出值與心軸位置反饋的差值同位置指令相加，這樣可以提高絲攻之精度，減少加工周期因而也就提高了生產(chǎn)率。
確定當(dāng)前操作是否為正常心軸操作模式，還是心軸和次軸之間同步的位置同步操作模式，若確定為位置同步操作模式，則將心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型之輸出值與心軸位置反饋的差值同位置指令相加，同時(shí)將心軸之位置回路增益設(shè)置成與次軸的值相同。這樣可以提高絲攻之精度，減少加工周期因而也就提高了生產(chǎn)率。
另外，確定當(dāng)前操作是否是正常心軸操作模式，還是心軸和次軸同步的位置同步操作模式。若確定當(dāng)前操作為位置同步操作模式，則將心軸之位置反饋同次軸之位置反饋的差與發(fā)至次軸的位置指令相加，同時(shí)將次軸的位置回路增益設(shè)置成與心軸的值相同，這樣可以提高絲攻精度，減少加工周期和提高生產(chǎn)率。
進(jìn)一步確定當(dāng)前操作是否是正常心軸操作還是位置同步操作。若確定當(dāng)前操作是位置同步操作，則將心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型應(yīng)用于發(fā)往次軸的位置指令，這樣提高了絲攻之精度，縮短加工周期，因而也提高了生產(chǎn)率。
雖然本發(fā)明是以具體實(shí)施例加以說(shuō)明的以求得完整和清晰的揭示，然而所附的權(quán)利要求就不限于此了，根據(jù)上述內(nèi)容，本領(lǐng)域的熟練人員可以對(duì)此進(jìn)行各種修改和結(jié)構(gòu)上的變換等。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)床控制裝置，其特征在于包括一個(gè)控制器，它通過(guò)給具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床輸出位置指令以控制所述的第一軸和所述的第二軸的位置，其中每一軸均分別有不同的速度回路響應(yīng)；以及一個(gè)濾波器將所述第一軸與所述第二軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型在所述第一軸與所述第二軸之間同步的位置同步操作模式時(shí)施用于被輸出至所述第二軸的所述位置指令上。
2.一種機(jī)床控制方法，其特征在于通過(guò)對(duì)具有第一軸和第二軸之間的位置同步函數(shù)的機(jī)床輸出位置指令以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一軸和所述第二軸之控制，每一軸均有各自不同的速度回路響應(yīng)，所述方法包括下面步驟確定當(dāng)前操作是否為所述第一軸的正常操作模式，還是在所述第一軸和所述第二軸之間同步情況下的位置同步操作模式，以及若確定了當(dāng)前操作是所述位置同步操作模式，則將所述第一軸和所述第二軸之轉(zhuǎn)換函數(shù)模型均應(yīng)用于所述第二軸上。
3.一種機(jī)床控制裝置，其特征在于包括一個(gè)控制器，它通過(guò)給具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床輸出位置指令以控制所述的第一軸和所述第二軸的位置，其中每一個(gè)軸均有各自不同的速度回路響應(yīng);一個(gè)濾波器將所述第一軸與所述第二軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的所述第一軸與所述第二軸之間同步的位置同步操作模式時(shí)施用于被輸出至所述第二軸的所述位置指令上;以及一個(gè)補(bǔ)償裝置，它將所述第一軸的所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的輸出和所述第一軸的位置反饋之間的差與所述濾波器輸出的位置指令相加。
4.一種機(jī)床控制方法，其特征在于通過(guò)對(duì)具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床輸出位置指令的辦法控制所述第一軸和所述第二軸的位置，其中每一個(gè)軸均有各自不同的速度回路響應(yīng)，所述方法包括如下各步驟確定當(dāng)前操作是否是所述第一軸的正常操作模式，還是在所述第一軸和所述第二軸之間同步情況下的位置同步操作模式;若確定了當(dāng)前操作是所述位置同步操作模式，則將所述第一軸與所述第二軸之轉(zhuǎn)換函數(shù)模型均應(yīng)用于所述第二軸上;以及將所述第一軸之所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的輸出值與所述第一軸之位置反饋之差同所述位置指令相加。
5.一種機(jī)床控制裝置，其特征在于包括一個(gè)控制器，它通過(guò)給具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床輸出位置指令，以控制所述第一軸和所述第二軸之位置。其中每一軸均有各自不同的速度回路響應(yīng);一個(gè)補(bǔ)償裝置，它將所述第一軸的所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的輸出和所述第一軸的位置反饋之間的差與所述濾波器輸出的位置指令相加;以及一個(gè)設(shè)置裝置，用來(lái)將所述第二軸之位置回路增益設(shè)置成同第一軸的相應(yīng)值相等。
6.一種機(jī)床控制方法，其特征在于通過(guò)對(duì)具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床輸出位置指令的辦法控制所述第一軸和所述第二軸的位置，其中每一軸均有各自不同的速度回路響應(yīng)，所述方法包括確定當(dāng)前操作是否是所述第一軸的正常操作模式，還是在所述第一軸和所述第二軸之間同步情況下的位置同步操作模式;若確定了當(dāng)前操作是所述位置同步操作模式，則將所述第一軸的所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模型的輸出和所述第一軸的位置反饋之間的差與所述位置指令相加;以及將所述第二軸之位置回路增益設(shè)置成同所述第一軸之相應(yīng)值相等。
7.一種機(jī)床控制裝置，其特征在于包括一個(gè)控制器，它通過(guò)給具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床輸出位置指令，以控制所述第一軸和所述第二軸之位置。其中，每一軸均有各自不同的速度回路響應(yīng);一個(gè)補(bǔ)償裝置，它將所述第一軸的位置反饋和所述第二軸的位置反饋之間的差同輸出到第二軸的位置指令相加，此時(shí)第二軸是在所述第一軸與所述第二軸之間為同步情況下以位置同步操作模式時(shí)的形式。一個(gè)設(shè)置裝置，用來(lái)將所述第二軸之位置回路增益設(shè)置成同第一軸的相應(yīng)值相等。
8.一種機(jī)床控制方法，其特征在于通過(guò)對(duì)具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床發(fā)出位置指令的辦法達(dá)到控制所述第一軸和所述第二軸的位置之目的，其中每一軸均有各自不同的速度回路響應(yīng)，所述方法包括確定當(dāng)前操作是否是所述第一軸的正常操作模式，還是在所述第一軸和所述第二軸之間同步情況下的位置同步操作模式;若確定了當(dāng)前操作為所述位置同步操作模式，則將所述第一軸之位置反饋和所述第二軸之位置反饋之間的差與輸出至所述第二軸上的位置指令相加;以及將所述第二軸的位置回路增益設(shè)置成與所述第一軸的相應(yīng)值相等。
9.一種機(jī)床控制裝置，其特征在于包括一個(gè)控制器，它通過(guò)給具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床發(fā)出位置指令以控制所述第一軸和所述第二軸的位置，其中每一軸均有各自不同的速度回路響應(yīng);一個(gè)濾波器，將所述第一軸與所述第二軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型在所述第一軸與所述第二軸之間為同步的位置同步操作模式時(shí)施用于被輸出至所述第二軸的所述位置指令上;以及一個(gè)補(bǔ)償裝置，它將所述第一軸的位置反饋與所述第二軸的位置反饋之間的差與所述的濾波輸出的位置指令相加。
10.一種機(jī)床控制方法，其特征在于通過(guò)對(duì)具有第一軸和第二軸之間的位置同步功能的機(jī)床輸出位置指令的方法對(duì)所述第一軸和所述第二軸的位置加以控制，其中每一軸均有各自不同的速度回路響應(yīng)，所述方法包括如下步驟確定當(dāng)前操作是否是所述第一軸的正常操作模式，還是在所述第一軸和所述第二軸之間同步情況下的位置同步操作模式;若確定了當(dāng)前操作是所述位置同步操作模式，則將所述第一軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型和所述第二軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型應(yīng)用于所述第二軸上去;以及將所述第一軸的位置反饋和所述第二軸的位置反饋之間的差同輸出至所述第二軸上去的所述位置指令相加。
全文摘要
一種機(jī)床控制裝置和一種機(jī)床控制方法，其中當(dāng)前操作可能是正常操作模式，也可以是一種心軸和次軸作位置同步的位置同步操作模式。若一旦確定了當(dāng)前操作為位置同步操作模式，就推導(dǎo)出心軸和次軸的轉(zhuǎn)換函數(shù)模型從而送到發(fā)至次軸的位置指令。
文檔編號(hào)B23Q15/00GK1103967SQ9411583
公開(kāi)日1995年6月21日 申請(qǐng)日期1994年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月2日
發(fā)明者林田隆洋 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社