降低机械前端点的挠曲的伺服控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种降低机械前端点的挠曲的伺服控制装置，具备位置控制部和速度控制部，控制电动机的位置和速度，进行机床的机械前端点的控制，该伺服控制装置具备：位置检测部，其检测电动机的位置；第一位置偏差计算部，其根据对电动机的位置指令和来自位置检测部的位置反馈，求出第一位置偏差；扭曲推定部，其求出机械前端点的扭曲量；第二位置偏差计算部，其将第一位置偏差和所推定的扭曲量相加来求出第二位置偏差；系数适应部，其决定前馈控制的系数，使得第二位置偏差为最小；高阶前馈控制部，其使用所决定的系数和位置指令，进行前馈控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对使用了电动机的机床等的机械进行控制的控制装置，特别涉及一种控制装置，其降低通过工具加工工件时的加工点即位于电动机所驱动的被驱动体上的工具前端部分(机械前端点)的“挠曲”。
技术介绍
在一般的机床中，作为通过电动机进行驱动的轴的控制系统，有通过电动机所具备的检测器进行控制的半封闭系统、在工具前端部分(以下称为“机械前端点”)附近有另外的检测器的全封闭系统。根据一般的成本要求，作为前者的半封闭系统被广泛使用。在该系统中在电动机和机械前端点之间的刚性低的情况下，会有以下问题，即通过机械的弹性形变而产生“挠曲”或“扭曲”，机械前端点的运动相对于指令具有偏差。另一方面，在需要更高精度的控制的机床中，使用全封闭系统。通过在机械前端点的附近配置检测器，能够减小指令与机械前端点的运动之间的偏差。但是，一般很难在工具前端部等更接近机械前端点的位置配置检测器，即使是全封闭系统，也会有机械前端点的运动相对于指令具有偏差的情况。如上所述，机械的刚性低，不仅是半封闭系统，即使是全封闭系统也会有由于机械的弹性形变造成的“挠曲”或“扭曲”而使机械前端点的运动相对于指令具有偏差的情况。如果产生这样的偏差，则加工精度恶化，因此寻求偏差为最小的控制。目前，对于由于这样的弹性形变造成的机械前端点的“挠曲”或“扭曲”，大致提出2个方法。一个是使用了反馈的控制方法，即使用电动机所具有的检测器的反馈、能够在离机械前端点更近的位置进行配置的加速度传感器的反馈，推定机械前端点的运动，使用该推定结果来控制电动机的方法。另一个是使用了前馈的控制方法，即根据机械刚性预测“挠曲”或“扭曲”而修正指令的方法、限制指令的加速度而使得机械前端点不会挠曲地修正指令的方法。例如，已知一种方法，即在机械前端点的附近配置加速度传感器，根据其反馈来推定机械前端点的“挠曲”或“扭曲”，使用学习控制，进行使指令和机械前端点的运动之间的偏差成为最小的控制(例如，参照日本特开2006-172149号公报)。进而还公开一种方法，即不使用加速度传感器而根据电动机所具有的检测器的反馈来推定机械前端点的“挠曲”或“扭曲”，使用学习控制，进行使指令和机械前端点的运动之间的偏差成为最小的控制。在该现有技术中，作为减小偏差的方法而使用学习控制，因此上述任意的方法都需要指令的重复性，因此存在无法在通常的指令中使用的问题。
技术实现思路
在一个侧面中，本专利技术的目的为提供一种伺服控制装置，其将使用了反馈的控制方法和使用了前馈的控制方法进行组合，由此即使是在通常的指令中也能够降低机械前端点的“挠曲”或“扭曲”，缩小指令和机械前端点的运动之间的偏差。本专利技术实施例中的伺服控制装置具备位置控制部和速度控制部，控制电动机的位置、速度，进行机床的机械前端点的控制，该控制装置具有：位置检测部，其检测由电动机驱动的被驱动体或电动机的位置；第一位置偏差计算部，其根据对电动机的位置指令和来自位置检测部的位置反馈，求出第一位置偏差；扭曲推定部，其求出机械前端点的扭曲量；第二位置偏差计算部，其将第一位置偏差和所推定的扭曲量相加来求出第二位置偏差；系数适应部，其决定前馈控制的系数，使得第二位置偏差为最小；高阶前馈控制部，其使用所决定的系数和对电动机的位置指令，进行前馈控制。根据本专利技术实施例的伺服控制装置，在机械前端点的附近配置加速度传感器，根据其反馈来推定机械前端点的“挠曲”或“扭曲”，使用该推定结果和赋予电动机的指令，使用最小二乘法或最速下降法等方法适应地决定高阶的前馈控制的系数，使得“挠曲”或“扭曲”为最小。该高阶的前馈控制以限制指令的加速度的方式进行工作，结果能够降低“挠曲”或“扭曲”。附图说明通过参照以下的附图，能够更明确地理解本专利技术。图1是本专利技术实施例1的伺服控制装置的结构图。图2是表示本专利技术实施例1的伺服控制装置所具备的高阶前馈控制器的结构的图。图3是用于说明本专利技术实施例1的伺服控制装置的动作步骤的流程图。图4是本专利技术实施例2的伺服控制装置的结构图。图5是表示本专利技术实施例2的伺服控制装置所具备的扭曲推定部的结构的图。图6是对向本专利技术实施例2的伺服控制装置输入了正弦波状的指令时的指令和机械前端点的运动之间的偏差进行了数值仿真的结果。图7是用于说明本专利技术实施例2的伺服控制装置的动作步骤的流程图。图8是本专利技术实施例3的伺服控制装置的结构图。图9是用于说明本专利技术实施例3的伺服控制装置的动作步骤的流程图。具体实施方式以下参照附图说明本专利技术的伺服控制装置。但是，需要注意本专利技术的技术范围不限定于这些实施方式，还涉及专利请求范围所记载的专利技术及其等同物。[实施例1]首先，使用附图说明本专利技术的实施例1的伺服控制装置。图1是本专利技术实施例1的伺服控制装置的结构图。本专利技术实施例1中的伺服控制装置101具备位置控制部1和速度控制部2，控制电动机20的位置、速度并进行机床的机械前端点30的控制，该控制装置还具备位置检测部3、第一位置偏差计算部4、扭曲推定部5、第二位置偏差计算部6、系数适应部7以及高阶前馈控制部8。作为控制对象的机械前端点30由电动机20进行控制，需要考虑扭曲21和摩擦22。位置检测部3设置在电动机20的附近，检测通过电动机20进行驱动的被驱动体或电动机20的位置，并作为位置反馈输出到第一位置偏差计算部4。第一位置偏差计算部4根据对电动机20的位置指令和来自位置检测部3的位置反馈，求出第一位置偏差。扭曲推定部5求出机械前端点30的扭曲量。后面描述扭曲量的计算方法。第二位置偏差计算部6将第一位置偏差和所推定的扭曲量相加，求出第二位置偏差。系数适应部7取得第二位置偏差，使用所取得的第二位置偏差和位置指令，使用最小二乘法或最速下降法等方法决定高阶的前馈控制的系数，使得第二位置偏差为最小。高阶前馈控制部8使用由系数适应部7决定的系数和对电动机2的位置指令，进行前馈控制。通过高阶前馈控制8计算出的修正值通过加法器10与在位置控制部1相乘了位置增益的位置偏差相加，减去使用来自位置检测部3的位置反馈在速度计算部9计算出的速度反馈，计算速度指令。速度控制部2取得计算出的速度指令，对放大器11输出转矩指令。放大器11根据转矩指令驱动电动机20。作为扭曲量的推定方法考虑各种方法。在实施例1的伺服控制装置中，具备检测机械前端点30的加速度的加速度检测部12，扭曲推定部5根据从加速度检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服控制装置，具备位置控制部和速度控制部，控制电动机的位置和速度，进行机床的机械前端点的控制，该伺服控制装置的特征在于，具备：位置检测部，其检测由电动机驱动的被驱动体或电动机的位置；第一位置偏差计算部，其根据对电动机的位置指令和来自上述位置检测部的位置反馈，求出第一位置偏差；扭曲推定部，其求出机械前端点的扭曲量；第二位置偏差计算部，其将上述第一位置偏差和所推定的上述扭曲量相加，求出第二位置偏差；系数适应部，其决定前馈控制的系数，使得上述第二位置偏差为最小；高阶前馈控制部，其使用所决定的上述系数和对电动机的位置指令，进行前馈控制。

【技术特征摘要】
2014.06.05 JP 2014-1170391.一种伺服控制装置，具备位置控制部和速度控制部，控制电动机的位
置和速度，进行机床的机械前端点的控制，该伺服控制装置的特征在于，具备：
位置检测部，其检测由电动机驱动的被驱动体或电动机的位置；
第一位置偏差计算部，其根据对电动机的位置指令和来自上述位置检测部
的位置反馈，求出第一位置偏差；
扭曲推定部，其求出机械前端点的扭曲量；
第二位置偏差计算部，其将上述第一位置偏差和所推定的上述扭曲量相
加，求出第二位置偏差；
系数适应部，其决定前馈控制的系数，使得上述第二位置偏差为最小；
高阶前馈控制部，其使用所决定的上述系数和对电动机的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：园田直人，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP