轨迹控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方式的轨迹控制装置(10)是对多个电动机进行控制而控制可动部的轨迹的轨迹控制装置，其具有：插补·加减速运算部(1)，其对指令路径进行插补，并沿该指令路径执行加减速运算而求出加减速后插补路径；轴分配部(3)，其从加减速后插补路径生成各可动轴的位置指令；伺服响应运算部(51、52)，其基于位置指令，运算其伺服响应；切线方向伺服响应运算部(50)，其从加减速后插补路径求出切线方向伺服响应；基准点生成部(2)，其从切线方向伺服响应求出基准点；位置矢量校正部(4)，其通过基于伺服响应以及基准点而运算校正矢量，并以校正矢量对各可动轴的位置指令进行校正，而输出各可动轴的校正后位置指令；以及伺服控制部(6)、(7)，其向各可动轴的电动机分别输出电动机驱动扭矩，以使得各可动轴追随各自的校正后位置指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轨迹控制装置
本专利技术涉及一种在工作机械、激光加工机等控制装置中用于抑制轨迹误差并实现高速高精度加工的轨迹控制装置。
技术介绍
在使用工作机械、激光加工机等机械进行加工的情况下，进行控制，以使得加工工具相对于工件的位置沿着所指令的路径。该控制被称为轨迹控制，通常通过伺服控制实现，以使机械的各可动轴的实际位置追随根据指令路径求出的各可动轴的位置指令。作为进行轨迹控制时的问题点，由于各可动轴的控制系统的响应延迟等，存在实际的轨迹从所指令的路径偏离这样的问题。通常由于针对机械的各可动轴进行控制，所以各可动轴的控制系统的响应延迟等引起的误差，会导致各可动轴的伺服系统响应延迟于位置指令而移动。在如直线那样指令路径的移动方向不发生变化的情况下，即使各轴延迟地移动，作为伺服系统响应的轨迹也不会从指令路径上偏离。即，在指令路径的切线方向出现误差，但不会在指令路径的法线方向出现误差。另一方面，在如曲线、角形状等那样指令路径的移动方向发生变化的情况下，由于各轴的伺服控制系统的延迟，在指令路径的法线方向上会出现误差。以下，在伺服系统响应位置相对于位置指令的误差之中，将指令路径的切线方向的成分称为追随误差，将指令路径的法线方向的成分称为轨迹误差。通常，如果发生轨迹误差，则加工形状变为与本来的形状不一致，因此不是优选。作为用于抑制这些轨迹误差的方法，专利文献1中公开了一种方法，该方法基于预先读取程序而识别出的加工形状，运算出用于将误差抑制为一定值以下的最佳进给速度，并且运算出以该速度进行加工时的误差量，然后将用于消除该误差的校正矢量与原来的指令位置相加而对指令位置进行校正。此处，校正矢量的方向是与移动方向垂直的方向(法线方向)，校正矢量的长度是将法线方向加速度(将速度的平方除以曲率半径而得到的值)乘以规定的系数而得到的值。此外，在非专利文献1中公开有一种方法，该方法通过将伺服系统的响应误差分解到指令路径的切线方向和法线方向，使用对各个方向成分分别乘以不同的增益而得到的控制输入，进行反馈控制，从而独立地控制追随误差和轨迹误差。专利文献1：日本特开平6-282321号公报非专利文献1：精密工学会刊Vol.74.No.11.2008pp.1193-1198
技术实现思路
然而，在上述现有技术的方法中，存在下述问题，即，在指令点间的路径上的加速度由于加减速的影响而变化的情况、以微小线段指令对包含有3维形状的复杂形状进行近似并指令这样的情况下，不能对应。在指令路径的起点附近以及终点附近、在指令路径上指令进给速度发生变化的位置附近，如果进给速度突然改变，则会超过作为控制对象的机械的容许加速度，因此通常进行使进给速度逐渐增加或者逐渐减小的加减速。例如，在专利文献1中，基于进行加减速之前的指令点进行运算，进而运算出的误差量是进给速度处于恒定状态(稳态)下的误差量，所以存在下述问题，即，在如正进行加减速这样的进给速度变化的状态(过渡状态)下，所运算的误差量与实际产生的误差量不同，作为校正结果而得到的响应轨迹与原来的指令轨迹不同，响应轨迹的形状发生变形。此外，在非专利文献1的方法中，由于将控制输入设定在与指令路径垂直的方向或者与指令路径相同的方向上，所以在角形状的指令、包含3维形状的指令中，进行校正的方向、校正的大小剧烈地变化或者变得不确定。如果在如上述的状况下进行校正，则会存在对包含机械的驱动系统产生过大的负载、振动这样的问题。此外，在非专利文献1中，由于对伺服系统响应误差进行反馈，所以存在有可能控制系统变得不稳定这样的问题。本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于得到一种能够将轨迹误差抑制得充分小，且能够在高速下实现高精度加工的轨迹控制装置。为了解决上述课题并实现目的，本专利技术是一种轨迹控制装置，其通过同时控制多个可动轴的电动机而对可动部的轨迹进行控制，该轨迹控制装置的特征在于，具有：插补·加减速运算部，其通过对被供给的指令路径进行插补，并且沿着所述指令路径执行加减速运算，而求出加减速后插补路径；轴分配部，其根据所述加减速后插补路径，生成各可动轴的位置指令；伺服响应运算部，其基于各可动轴的所述位置指令，运算各可动轴的伺服响应；切线方向伺服响应运算部，其基于所述加减速后插补路径，求出切线方向移动量的切线方向伺服响应；基准点生成部，其根据所述切线方向伺服响应，求出校正基准点；位置矢量校正部，其基于各可动轴的所述伺服响应以及所述校正基准点而对用于抑制轨迹误差的校正矢量进行运算，并利用所述校正矢量对各可动轴的所述位置指令进行校正，由此输出各可动轴的校正后位置指令；以及伺服控制部，其向各可动轴的所述电动机分别输出电动机驱动扭矩，以使得各可动轴的位置分别追随各可动轴的所述校正后位置指令。专利技术的效果根据本专利技术，能够实现下述效果，即，得到一种即使指令形状是3维形状，或者由微小线段构成，也能够正确地求出校正矢量，能够将轨迹误差抑制得充分小且能够在高速下实现高精度加工的轨迹控制装置。附图说明图1是表示出本专利技术的实施方式1涉及的轨迹控制装置的结构的框图。图2是表示本专利技术的实施方式1涉及的伺服控制部的结构的框图。图3-1是对本专利技术的实施方式1涉及的加减速运算的详细内容进行说明的图。图3-2是表示出本专利技术的实施方式1涉及的切线方向速度q’(t)的加减速图案的图。图3-3是表示出本专利技术的实施方式1涉及的由加减速后插补点形成的加减速后插补路径的图。图4是对本专利技术的实施方式涉及的位置矢量校正部的动作进行说明的图。图5是表示本专利技术的实施方式2涉及的轨迹控制装置的结构的框图。具体实施方式以下，基于附图，对本专利技术涉及的轨迹控制装置的实施方式进行详细说明。此外，本专利技术并不限定于本实施方式。实施方式1图1是表示出本专利技术的实施方式1涉及的轨迹控制装置10的结构的框图。将指令路径以NC程序等形式作为机械的可动部轨迹的轨迹上的坐标值而供给至插补·加减速运算部1。此外，也将所指令的坐标值间的插补方法(直线·圆弧·样条曲线等)以及沿轨迹方向的移动速度即进给速度利用NC程序等而同时供给至插补·加减速运算部1。在插补·加减速运算部1中，通过用所指定的方法对所指令的坐标值间进行插补，并且，进行沿着指令路径以另行指定的规定的加速度或者加减速时间常数进行加速以及减速的运算，从而对加减速后插补路径进行运算。此外，被供给加减速后插补路径的轴分配部3对机械的各可动轴的位置指令进行运算，以使得机械的可动部经过加减速后插补路径。在本实施方式中设为有2个可动轴，作为对第1轴以及第2轴的位置指令而运算第1轴位置指令以及第2轴位置指令。例如，将机械的X轴设为第1可动轴(第1轴)、将机械的Y轴设为第2可动轴(第2轴)。第1轴伺服响应运算部51以及第2轴伺服响应运算部52分别根据第1轴位置指令和第2轴位置指令运算并输出第1轴伺服响应和第2轴伺服响应。切线方向伺服响应运算部50根据加减速后插补路径的切线方向移动量，运算并输出切线方向伺服响应。基准点生成部2根据切线方向伺服响应，求出并输出基准点的位置。并且，在位置矢量校正部4中，根据第1轴伺服响应、第2轴伺服响应以及基准点的位置求出校正矢量，将校正矢量的各可动轴方向的成分与作为各可动轴的位置指令的第1轴位置指令以及第2轴位置指令相加，从而运算第1轴校正后位置指令以及第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨迹控制装置，其通过同时控制多个可动轴的电动机而对可动部的轨迹进行控制，该轨迹控制装置的特征在于，具有：插补·加减速运算部，其通过对被供给的指令路径进行插补，并且沿着所述指令路径执行加减速运算，而求出加减速后插补路径；轴分配部，其根据所述加减速后插补路径，生成各可动轴的位置指令；伺服响应运算部，其基于各可动轴的所述位置指令，运算各可动轴的伺服响应；切线方向伺服响应运算部，其基于所述加减速后插补路径，求出切线方向移动量的切线方向伺服响应；基准点生成部，其根据所述切线方向伺服响应，求出校正基准点；位置矢量校正部，其基于各可动轴的所述伺服响应以及所述校正基准点而对用于抑制轨迹误差的校正矢量进行运算，并利用所述校正矢量对各可动轴的所述位置指令进行校正，由此输出各可动轴的校正后位置指令；以及伺服控制部，其向各可动轴的所述电动机分别输出电动机驱动扭矩，以使得各可动轴的位置分别追随各可动轴的所述校正后位置指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.21 JP 2012-0640581.一种轨迹控制装置，其通过同时控制多个可动轴的电动机而对可动部的轨迹进行控制，该轨迹控制装置的特征在于，具有：插补及加减速运算部，其通过对被供给的指令路径进行插补，并且沿着所述指令路径执行加减速运算，而求出加减速后插补路径；轴分配部，其根据所述加减速后插补路径，生成各可动轴的位置指令；各可动轴的伺服响应运算部，其基于各可动轴的所述位置指令，运算各可动轴的伺服响应；切线方向伺服响应运算部，其基于所述加减速后插补路径，求出切线方向移动量的切线方向伺服响应；基准点生成部，其根据所述切线方向伺服响应，求出校正基准点；位置矢量校正部，其基于各可动轴的所述各可动轴的伺服响应以及所述校正基准点而对用于抑制轨迹误差的校正矢量进行运算，并利用所述校正矢量对各可动轴的所述位置指令进行校正，由此输出各可动轴的校正后位置指令；以及伺服控制部，其向各可动轴的所述电动机分别输出电动机驱动扭矩，以使得各可动轴的位置分别追随各可动轴的所述校正后位置指令。2.根据权利要求1所述的轨迹控制装置，其特征在于，所述各可动轴的伺服响应运算部针对每个所述可动轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：长冈弘太朗，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP