尾架控制裝置的制造方法
【專利說明】尾架控制裝置
[0001]優(yōu)先權信息
本發(fā)明要求了 2014年4月25日提交的申請?zhí)枮?014-091859的日本專利申請作為優(yōu)先權，該申請在此參考性引入。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種尾架控制裝置，其利用尾架中心來控制支撐工件的尾架的驅動。
【背景技術】
[0003]在數字控制機床中，以前用于支撐工件的尾架一般為液壓驅動，但近年來，已經使用了由伺服馬達驅動和控制的電力驅動尾架。電力驅動尾架通過朝著工件的中心孔來推動安裝于尾架上的尾架中心從而來支撐工件，該尾架由與伺服馬達連接的供料螺絲來驅動。利用電力驅動尾架來支撐工件時，存在一個問題，就是通過考慮到驅動系統(tǒng)的傳動比而提供的驅動力矩來僅僅驅動和控制伺服馬達，以便獲得尾架支撐推力是不可能獲得穩(wěn)定的支撐推力的，這是由于驅動系統(tǒng)的傳動機構的傳動效率所致。當尾架處于接近于工件的狀態(tài)時，尾架中心以超過預設驅動力矩的恒定速率來進行驅動，該預設驅動力矩從不允許與工件接觸的預設位置處測量距離，并檢測該期間內伺服馬達的驅動力矩。通過將檢測的驅動力矩加上用于支撐工件所需的伺服馬達的力矩指令值，以獲得的力矩值用作伺服馬達驅動力矩的極限值。
[0004]現(xiàn)在通過圖4來討論傳統(tǒng)的技術。在尾架推動設置單元I中預設的尾架支撐推力在考慮到驅動系統(tǒng)的傳動比時在力矩指令轉化單元2中轉化成力矩指令值Ta。通過人工操作或機器程序(未圖示)來啟動支撐指令單元3，以產生支撐指令，并啟動尾架控制單元5。該啟動的尾架控制單元5通過伺服控制單元6和電功率放大單元10來控制伺服馬達11的力矩，以此驅動和控制尾架，并使用由位置檢測器12提供的位置反饋來執(zhí)行進一步的位置控制。在此，在尾架控制單元5中，將平均力矩值Tb加入用于支撐工件所需的伺服馬達力矩指令值Ta中，以此計算出力矩極限值Tc。該平均力矩值Tb為當尾架中心以恒定的速率V，從在尾架參數設定單元4中預設的，以及距離工件足夠遠的位置處(即:在尾架中心和工件之間的距離大于或等于驅動力矩測量距離的位置)，在尾架參數設定單元4中預設的驅動力矩測量距離L上移動時，被驅動力矩檢測單元9所檢測的驅動力矩T。所計算的力矩極限值τ c被存儲到力矩指令值存儲單元7中，并提供至伺服控制單元6。該伺服控制單元6執(zhí)行用于伺服馬達11的力矩極限控制，其中的力矩極限值τ c用作上限。
[0005]根據上述的設置，驅動以及控制該用于驅動尾架的伺服馬達11，使得安裝于尾架的尾架中心適配到工件的中心孔內，并通過當驅動力矩T達到從伺服控制單元6輸出的力矩極限值τ c時停止該尾架的進料，工件通過預設的支撐推力推力來被支撐。
[0006]根據上述的【背景技術】，在從距離工件足夠遠的預設位置處的驅動力矩測量距離中，可檢測到負載狀態(tài)的驅動力矩，其對應于由于驅動系統(tǒng)的傳動機構中傳動效率導致的推動下降時的力矩值。為此，在該區(qū)域中，可支撐工件。對于當使得尾架中心以提供支撐時通過手來固定工件的情況下，可理想地從更接近工件的位置處啟動工件的驅動。然而，預設的驅動力矩測量距離在不管伺服特性的所有情況下都為統(tǒng)一的距離，并以長于實際驅動力矩測量所需的距離來進行設置，不利地，使得工件不可被支撐的區(qū)域過于大。

【發(fā)明內容】

[0007]根據本發(fā)明，提供了一種尾架控制裝置，其控制尾架的驅動，所述尾架通過伺服馬達來驅動，以朝著工件的中心孔來推動尾架中心，以便支撐工件。該尾架控制裝置包括:尾架參數設定單元，其預先接收尾架加速時間ta，尾架運動速率V，驅動力矩測量周期t，以及驅動力矩測量的次數η ;驅動力矩檢測單元，其檢測伺服馬達的驅動力矩；加速區(qū)域距離計算單元，該加速區(qū)域距離計算單元從設置的加速時間ta和運動速率V中計算用于驅動力矩測量的加速區(qū)域距離La ;恒定速率區(qū)域距離計算單元，其基于設置的運動速率V、測量周期t、以及測量的次數n，用于驅動力矩測量的尾架恒定速率區(qū)域距離Lb來進行計算；以及控制單元，其隨著驅動力矩測量距離Lt來設置由將加速區(qū)域距離La加上恒定速率區(qū)域距離Lb而獲得的值，并基于驅動力矩T，以及基于支撐工件所需的伺服馬達的力矩指令值τ a來計算用于伺服馬達驅動力矩的極限值τ c，該驅動力矩T在尾架于驅動力矩測量距離Lt上移動時由驅動力矩檢測單元所檢測。
[0008]根據本發(fā)明，用于測量驅動力矩的距離劃分成伺服馬達加速區(qū)域以及伺服馬達恒定速率區(qū)域。對于加速區(qū)域，在加速區(qū)域的運動距離La可基于尾架加速時間ta以及尾架運動速率V來計算。對于恒定速率區(qū)域，運動距離Lb可基于區(qū)域力矩測量周期t，驅動力矩測量次數n，以及尾架運動速率V來計算。通過這種設置，對于具有以短加速時間為特征的伺服馬達的機器來說，且在尾架運動速率較低的情況下，可減少驅動力矩測量距離。結果，有利地，在工件寬度上不可被支撐的距離可根據機器規(guī)格設置成最小距離，并可從更接近于工件的位置處啟動尾架的驅動。
【附圖說明】
[0009]以下通過附圖來詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0010]圖1為展示根據本發(fā)明實施例的尾架控制裝置結構的方塊圖；
圖2為尾架控制流動的流程圖；
圖3為展示驅動力矩測量區(qū)域中的運動速率以及驅動力矩的示例時間圖；
圖4為根據現(xiàn)有技術的尾架控制裝置結構的方塊圖。
【具體實施方式】
[0011]以下通過圖1和展示圖2中尾架控制的流程圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。對于等同于現(xiàn)有技術的內容將省略說明。
[0012]伺服參數設定單元8預先接收尾架運動速率V、尾架加速時間ta、驅動力矩測量周期t、以及驅動力矩測量的次數η。此外，在執(zhí)行支撐控制之前，尾架推動設置單元I預先接收用于支撐工件的尾架推動N的設置(步驟S10)。隨后，當支撐指令由人工操作或機器程序(未圖示)來給定時，尾架控制單元5通過支撐指令單元3來啟動(步驟S20)。為了以預設的支撐推力來支撐工件，啟動的尾架控制單元5使得力矩指令轉化單元2將設置在尾架推動設置單元I中的尾架推動N轉化成支撐工件所需要的伺服力矩指令值Ta (步驟S30)。
[0013]在驅動力矩測量距離計算單元20內的加速區(qū)域距離計算單元21讀取由伺服參數設定單元8提供的尾架運動速率V和尾架加速時間ta (步驟s40和步驟s50)，并從尾架運動速率V和尾架加速時間ta中計算加速區(qū)域距離La=taXV + 2(步驟s60)。在此使用公式La=taXV + 2，是因為當前的實施例假設速率在加速期間(即:加速恒定)成正比地增大，然而，用于計算加速區(qū)域距離La的該公式可根據尾架的規(guī)格以及類似物來改變。恒定速率區(qū)域距離計算單元22讀取驅動力矩測量周期t以及設置在尾架參數設定單元4中的驅動力矩測量次數η (步驟s70)，且從那些數值以及尾架運動速率中，計算出用于驅動力矩測量的恒定速率區(qū)域距離Lb=VXtXn (步驟s80)。此外，通過將計算的加速區(qū)域距離La和恒定速率區(qū)域距離Lb相加在一起而獲得的距離Lt=La+Lb設置成驅動力矩測量距離。
[0014]尾架控制單元5讀取加速區(qū)域距離La和驅動力矩測量距離的恒定速率區(qū)域距離Lb，并使得尾架(更精確地，尾架中心)以大于或等于驅動力矩測量距離Lt的距離位于遠離工件處。從該位置，可啟動尾架的運動。直到從尾架運動開始的尾架軸運動距離L積累(量)達到加速區(qū)域距離La，僅執(zhí)行運動，而沒有執(zhí)行驅動力矩測量(步驟s90)。在運動距離達到加速區(qū)域距離La之后，直到尾架軸運動距離L額外地達到恒定速率區(qū)域距離Lb (即:直到L彡La+Lb變成真實)時，可檢測到驅動力矩T，且在達到此之后，計算出驅動力矩T的平均值Tb (步驟sl00-sl20)。隨后，在尾架控制單元5中，用于支撐工件所需要的伺服馬達力矩指令值τ a與驅動力矩平均值τ b加在一起，以計算力矩極限值τ c= τ a+ τ b (步驟sl30)。該力矩極限值Tc存儲在力矩指令值存儲單元7中，并隨后提供至伺服控制單元6處。該伺服控制單元6執(zhí)行用于伺服馬達11的力矩極限控制，其中該力矩極限值Tc用作上限(步驟S140-sl60)。
[0015]關于用于測量驅動力矩平均值τ b，的上述操作，根據圖3給出了補充說明。圖3A展示了驅動尾架的伺服馬達的驅動力矩τ的改變。圖3Β展示了從穿過加速區(qū)域和恒定速率區(qū)域的尾架運動開始時的尾架運動速率V的改變示例。從圖3中可以看到，在加速時間ta(從時間tl到t2)期間的加速區(qū)域內的運動距離La等于La=(VlX (t2-tl))/2。在該運動距離La上的運動期間，并沒有執(zhí)行驅動力矩測量。在運動時間(從時間tl到t2)的恒定速率區(qū)域內，在運動距離Lb的運動期間內(其從測量周期t，測量次數n，以及運動速率V中進行計算)，進行數次驅動力矩的測量，并計算驅動力矩平均值ib=(Tl+T2+T3+...τη1+τη)/η。在該恒定速率區(qū)域中的運動距離Lb等于Lb=VlXtXn。
【主權項】
1.尾架控制裝置，其控制由伺服馬達驅動的尾架的驅動，以朝著工件的中心孔推動尾架，以便支撐所述工件，所述尾架控制裝置包括: 尾架參數設定單元，其預先接收尾架加速時間ta、尾架運動速率V、驅動力矩測量周期t以及驅動力矩測量次數η的設定； 驅動力矩檢測單元，其檢測伺服馬達的驅動力矩； 加速區(qū)域距離計算單元，其從設定的加速時間ta和運動速率V來計算用于驅動力矩測量的尾架加速區(qū)域距離La ； 恒定速率區(qū)域距離計算單元，其從設定的運動速率V、測量周期t以及測量次數η中計算用于驅動力矩測量的尾架恒定速率區(qū)域距離Lb ;以及 控制單元，其將通過使加速區(qū)域距離La和恒定速率區(qū)域距離Lb相加而獲得的值作為驅動力矩測量距離Lt，并從當尾架在驅動力矩測量距離Lt上移動時由驅動力矩檢測單元檢測的驅動力矩T中、以及從用于支撐工件所需的伺服馬達的力矩指令值τ a中來計算用于伺服馬達驅動力矩的極限值TC。2.根據權利要求1所述的尾架控制裝置，其特征在于，該控制單元通過將力矩指令值Ta和驅動力矩T的力矩平均值Tb加起來而計算出極限值Tc，所述驅動力矩T為當尾架在對應于驅動力矩測量距離Lt內的恒定速率區(qū)域距離Lb的區(qū)域中移動時所檢測到的驅動力矩T。
【專利摘要】一種尾架控制裝置，其包括尾架參數設定單元，其預先接收尾架加速時間ta，尾架運動速率V，驅動力矩測量周期t，以及驅動力矩測量的次數n；計算單元，其從加速時間ta和運動速率V中計算加速區(qū)域距離La；計算單元，其從運動速率V、測量周期t和測量次數n中計算恒定速率區(qū)域距離Lb；驅動力矩檢測單元，其檢測伺服馬達驅動力矩；以及控制單元，其將La+Lb設置成驅動力矩測量距離Lt，并從驅動力矩T中、以及從用于支撐工件所需的伺服馬達力矩指令值τa中計算出伺服馬達驅動力矩極限τc，所述驅動力矩T是當尾架在La+Lb上移動時通過驅動力矩檢測單元所檢測的驅動力矩T。
【IPC分類】B23B23/00
【公開號】CN105033287
【申請?zhí)枴緾N201510203877
【發(fā)明人】市川義一
【申請人】大隈株式會社
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年4月27日
【公告號】US20150306671