轨迹控制装置制造方法及图纸

为了获得一种对加工机的可动部的轨迹进行控制以使得在指令路径上准确地进行追随的轨迹控制装置，该轨迹控制装置具有：合成长度运算部(2)，其对沿指令路径从开始位置起累加的长度即指令合成长度进行运算；模拟伺服响应滤波器部(3)，其使模拟出多个轴的伺服响应的第1滤波器作用于指令合成长度而对响应合成长度进行运算；基准响应运算部(4)，其对从开始位置起沿指令路径的长度与响应合成长度相等的指令路径上的位置即基准响应位置进行运算；响应补偿部(6)及(7)，其使具有多个轴的伺服响应的反向特性的第2滤波器作用于基准响应位置处的多个轴各自的坐标值，对多个轴的各个校正后指令位置进行运算；以及伺服控制部(11)，其通过输出驱动扭矩以使得多个轴的各个位置追随校正后指令位置，从而分别控制多个轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在加工机的控制装置中用于控制轨迹而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、激光加工机等加工机进行加工的情况下，控制为，搭载有与作为加工的对象物的工作物(工件)对应的刀具或激光喷嘴的加工头的位置沿所指定的路径进行动作。该控制被称为轨迹控制，通常通过进行伺服控制而实现，以使得机械的各可动轴的实际的位置追随根据指令路径求出的各可动轴的指令位置。在轨迹控制中同时控制的可动轴的轴数根据加工机的用途而不同，但通常为2轴至5轴。另外，并不限定于此，也存在可动轴的轴数大于或等于6轴的情况。作为2轴的例子，已知金属板激光加工机。这种金属板激光加工机在板状的材料的表面之上使搭载有激光喷嘴的加工头使用2个直线进给轴进行2维扫描，在由加工程序所指定的定时使激光束进行照射，从而对工作物构建出规定的形状。接下来，作为3轴的代表性的例子，可列举立式加工中心。这种立式加工中心沿铅垂方向把持搭载有立铣刀等刀具的加工头，一边通过主轴电动机使其进行旋转、一边使用3个直线进给轴使其在3维空间内进行移动，从而构建模具、部件等的规定的3维形状。并且，5轴加工机是在3轴的立式加工中心中添加了2个旋转轴的加工机，在刀具的3维空间内的位置的基础上，还能够控制刀具的姿态。在任意轴数的加工机中，均为数控装置读取加工程序，在由加工程序所指定的各点之间进行插补而生成每个控制周期的各可动轴的指令位置。通过各可动轴所分别具有的伺服控制装置进行伺服控制，以使得各可动轴的实际的位置追随各个可动轴的指令位置。下面，
将数控装置和各可动轴的伺服控制装置统称为轨迹控制装置。作为进行轨迹控制时的问题点，可列举由于各可动轴的伺服控制系统的响应延迟而导致实际的路径从所指定的路径偏离的问题点。通常对机械的每个可动轴进行控制，因此由于由各可动轴的控制系统的响应延迟等引起的误差，导致各可动轴的伺服系统响应相比于指令位置发生延迟而移动。在例如像直线那样指令路径的移动方向不发生变化的情况下，即使各轴延迟地进行移动，作为伺服控制系统响应的轨迹也不会从指令路径上偏离。即，虽然在指令路径的切线方向出现误差，但不会出现指令路径的法线方向的误差。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会出现误差。下面，在伺服控制系统中的响应位置的相对于指令位置的误差之中，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，如果存在轨迹误差，则加工形状变得与原本的形状不一致，因此不优选。为了抑制这些轨迹误差，在专利文献1中，基于预读取程序而识别出的加工形状，运算用于将误差抑制为小于或等于固定值的最佳进给速度。对以该速度进行加工时的误差量进行运算，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。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所得出的值)乘以规定的系数所得出的值。另外，在专利文献2中，在机器人的指尖位置的控制中，对规定的采样时间前的指尖的位置进行推定，按照从推定出的指尖位置下降至目标轨道上的垂线矢量的大小而对指令位置进行校正。由此，控制为一边容许时间延迟、一边使指尖位置在目标轨道上进行移动。专利文献1：日本特开平6-282321号公报(第4页～第5页，图1)专利文献2：日本特开2006-15431号公报(第5页～第6页，图3)
技术实现思路
然而，在专利文献1的方法中，校正矢量的运算仅基于对移动进行指示的指令值的法线方向加速度等移动指令的信息，未考虑实际的伺服响应。因此，在如直线与圆弧相连续的情况那样移动指令的法线方向加速度非稳态地发生变化的情况下，或者在通过微小线段指令对还包含3维形状在内的复杂的形状进行近似并进行指定这样的情况下，存在不能正确地运算出校正矢量这样的问题。在移动指令中的指令值的法线方向加速度固定的情况下，能够根据法线方向加速度推定轨迹误差量。另外，在法线方向加速度发生变化的状态(非稳态的状态)下，在基于移动指令的法线方向加速度推定的轨迹误差量与实际产生的轨迹误差量之间会产生差异。因此，在使用了基于推定出的轨迹误差量而运算出的校正矢量时的响应轨迹与原来的指令轨迹之间会产生轨迹误差，作为结果，响应轨迹的形状发生畸变。接下来，在专利文献2的方法中，利用实际的指尖的位置即响应位置对指令位置进行校正，但响应延迟时间设为固定，将固定时间前的响应作为基准而决定校正量。因此，在如指令的移动方向时时刻刻发生变化那样的情况下，存在下述问题，即，未正确地对响应延迟时间非稳态地变化进行校正，响应轨迹从指令轨迹偏离。另外，在专利文献2中，需要对向目标轨道的垂线进行运算，但在如移动方向时时刻刻发生变化那样的复杂的指令形状中，存在下述问题，即，根据目标轨道与响应位置的关系而存在多条向目标轨道的垂线，无法唯一地确定校正量。例如，想到构成为长方形中的角部等、2个边形成规定的角度的指令形状。在该情况下，在控制对象的位置处在上述规定的角度的平分线上的时刻，垂足分别存在于2个边，从而不能唯一地决定校正量。另外，在垂线的方向或长度急剧地变化的情况下，存在下述问题，即，校正量急剧地变化，对机械造成冲击而引起振动。并且，在专利文献2中，为了对响应位置进行运算而需要运算出全部的各可动轴的伺服响应，存在运算量变多这样的问题。这个问
题在5轴加工机等可动轴的数量多的情况下特别地显著。另外，在专利文献1及2中，为了对指令位置的校正量进行运算而需要预读取移动指令，运算处理变得复杂。并且，因为由数控装置逐次地处理加工程序，所以存在下述课题，即，为了进行预读取，需要使动作停止预读取所需的时间，读取所需量的移动指令，加工时间会相应地延长。本专利技术就是为了解决上面所述的课题而提出的，其目的在于获得一种轨迹控制装置，该轨迹控制装置即使在移动指令的法线方向加速度非稳态地发生变化的情况下、或者在移动指令的移动方向时时刻刻发生变化的情况下，也控制加工机的可动部的轨迹以使得在所指定的路径上准确地进行追随。本专利技术涉及的轨迹控制装置对由多个轴驱动的加工机的可动部的轨迹进行控制，其特征在于，具有：合成长度运算部，其对沿指令路径从开始位置起累加的长度即指令合成长度进行运算，该指令路径是作为分别针对多个轴的指令位置的履历而确定的；模拟伺服响应滤波器部，其使模拟出多个轴的伺服响应的第1滤波器作用于指令合成长度而对响应合成长度进行运算；基准响应运算部，其对从开始位置起沿指令路径的长度与响应合成长度相等的指令路径上的位置即基准响应位置进行运算；响应补偿部，其使具有多个轴的伺服响应的反向特性的第2滤波器作用于基准响应位置处的多个轴各自的坐标值，对多个轴的各个校正后指令位置进行运算；以及伺服控制部，其通过输出驱动扭矩以使得多个轴的各个位置追随校正后指令位置，从而分别控制所述多个轴。专利技术的效果根据本专利技术，即使在移动指令的法线方向加速度非稳态地发生变化的情况下、或者在如移动指令的移动方向时时刻刻发生变化这样的情况下，也能够基于响应合成长度而求出基准响应位置及校正后指令位置，控制可动部的轨迹以使得校正后的响应位置在所指定的路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨迹控制装置，其对由多个轴驱动的加工机的可动部的轨迹进行控制，其特征在于，具有：合成长度运算部，其对沿指令路径从开始位置起累加的长度即指令合成长度进行运算，该指令路径是作为分别针对所述多个轴的指令位置的履历而确定的；模拟伺服响应滤波器部，其使模拟出所述多个轴的伺服响应的第1滤波器作用于所述指令合成长度而对响应合成长度进行运算；基准响应运算部，其对从所述开始位置起沿所述指令路径的长度与所述响应合成长度相等的所述指令路径上的位置即基准响应位置进行运算；响应补偿部，其使具有所述多个轴的所述伺服响应的反向特性的第2滤波器作用于所述基准响应位置处的所述多个轴各自的坐标值，对所述多个轴的各个校正后指令位置进行运算；以及伺服控制部，其通过输出驱动扭矩以使得所述多个轴的各个位置追随所述校正后指令位置，从而分别控制所述多个轴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.07 JP 2014-0009791.一种轨迹控制装置，其对由多个轴驱动的加工机的可动部的轨迹进行控制，其特征在于，具有：合成长度运算部，其对沿指令路径从开始位置起累加的长度即指令合成长度进行运算，该指令路径是作为分别针对所述多个轴的指令位置的履历而确定的；模拟伺服响应滤波器部，其使模拟出所述多个轴的伺服响应的第1滤波器作用于所述指令合成长度而对响应合成长度进行运算；基准响应运算部，其对从所述开始位置起沿所述指令路径的长度与所述响应合成长度相等的所述指令路径上的位置即基准响应位置进行运算；响应补偿部，其使具有所述多个轴的所述伺...

【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