專利名稱：數(shù)值控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于工作機(jī)械等的控制的執(zhí)行學(xué)習(xí)控制的數(shù)值控制裝置。
背景技術(shù)：
在重復(fù)同一指令模式發(fā)出指令并按照規(guī)定周期執(zhí)行同一動(dòng)作模式進(jìn)行加工的情況下，為了提高加工精度而采用學(xué)習(xí)控制。如日本公開專利特開平6-309021號(hào)公報(bào)示例，按照該規(guī)定周期重復(fù)同一模式的學(xué)習(xí)控制，對(duì)位置偏差進(jìn)行取樣并根據(jù)該位置偏差存儲(chǔ)一個(gè)周期的修正數(shù)據(jù)，然后使該修正數(shù)據(jù)中同一指令模式下對(duì)應(yīng)的取樣時(shí)的修正數(shù)據(jù)與本次取樣時(shí)的位置偏差相加來進(jìn)行修正。重復(fù)執(zhí)行該學(xué)習(xí)控制，依次更新修正值，最終使位置偏差收斂到接近于“0”。這樣，由于學(xué)習(xí)控制使位置偏差收斂到接近于“0”，因此可以實(shí)現(xiàn)高加工精度。
如上所述，學(xué)習(xí)控制重復(fù)執(zhí)行由同一指令模式產(chǎn)生同一動(dòng)作模式的加工，從而可以進(jìn)行高精度的加工，但目前該學(xué)習(xí)控制僅適用于同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的二元運(yùn)行，而在通常的NC程序(ISO/EIA格式)控制的運(yùn)行中，即使執(zhí)行同一NC程序也未必產(chǎn)生同一動(dòng)作模式，因而不適用于NC程序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種對(duì)通常的NC程序(ISO/EIA格式)也可以適用學(xué)習(xí)控制的數(shù)值控制裝置。
本發(fā)明的數(shù)值控制裝置具有根據(jù)同一動(dòng)作模式下的位置偏差生成并存儲(chǔ)修正數(shù)據(jù)，然后根據(jù)該修正數(shù)據(jù)修正同一動(dòng)作模式執(zhí)行時(shí)的位置偏差的學(xué)習(xí)控制功能。該數(shù)值控制裝置執(zhí)行NC程序的指令；從同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的產(chǎn)生開始位置執(zhí)行學(xué)習(xí)控制；然后在同一動(dòng)作模式結(jié)束位置停止學(xué)習(xí)控制。
本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的實(shí)施例具有以下功能。
預(yù)先存儲(chǔ)按NC程序的指令中同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的可學(xué)習(xí)控制的指令或不可學(xué)習(xí)控制的指令，根據(jù)該指令自動(dòng)判別是同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的產(chǎn)生開始位置還是學(xué)習(xí)控制斷開位置，從而對(duì)NC程序中同一動(dòng)作模式位置進(jìn)行學(xué)習(xí)控制。
設(shè)置指示學(xué)習(xí)控制開始位置和學(xué)習(xí)控制結(jié)束位置的代碼，用該代碼指示NC程序中的學(xué)習(xí)控制開始位置和學(xué)習(xí)控制結(jié)束位置，然后根據(jù)該指令碼從學(xué)習(xí)控制開始位置到學(xué)習(xí)控制結(jié)束位置進(jìn)行學(xué)習(xí)控制。
執(zhí)行NC程序，對(duì)所產(chǎn)生的多種同一動(dòng)作模式賦予識(shí)別碼來存儲(chǔ)學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)，然后根據(jù)該識(shí)別碼選擇學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)來分別執(zhí)行學(xué)習(xí)控制。
在學(xué)習(xí)控制開始和學(xué)習(xí)控制結(jié)束時(shí)，使修正位置偏差的修正值在學(xué)習(xí)控制開始時(shí)階梯式地增大，在學(xué)習(xí)控制結(jié)束時(shí)階梯式地減小。并且，對(duì)通過學(xué)習(xí)控制求出的修正值階梯式地改變與該修正值相乘的系數(shù)，由此用該系數(shù)與修正值的乘積修正位置偏差。
在加工條件改變時(shí)，使學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)自動(dòng)無效。
具有精度優(yōu)先時(shí)的學(xué)習(xí)控制的設(shè)定值和加工速度優(yōu)先時(shí)的學(xué)習(xí)控制優(yōu)先值，可以選擇精度優(yōu)先還是加工速度優(yōu)先。
分別存儲(chǔ)對(duì)一種加工物改變各種加工條件后執(zhí)行一個(gè)NC程序得到的學(xué)習(xí)控制修正數(shù)據(jù)，然后選擇任意修正數(shù)據(jù)來實(shí)施學(xué)習(xí)控制。
與學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)進(jìn)行該學(xué)習(xí)控制的NC程序信息，NC程序選擇時(shí)還自動(dòng)選擇設(shè)定學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)。
具有向外部通知學(xué)習(xí)控制狀態(tài)的功能。
所述NC程序的一部分或全部是記述時(shí)間與可動(dòng)軸位置或主軸旋轉(zhuǎn)角與可動(dòng)軸位置的關(guān)系的程序。
本發(fā)明在通常的NC程序(ISO/EIA格式)控制的運(yùn)行過程中，在同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)控制，因而即使在通常的NC程序控制的加工中也可以進(jìn)行位置偏差小、精度高的加工。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)值控制裝置的概要圖。
圖2是在圖1所示數(shù)值控制裝置的伺服系統(tǒng)中，其處理器執(zhí)行的控制各伺服電機(jī)的伺服處理框圖的一部分。
圖3是圖1所示數(shù)值控制裝置的CNC系統(tǒng)的處理器在每個(gè)規(guī)定周期中執(zhí)行的前期處理的流程圖。
圖4是圖1所示數(shù)值控制裝置的CNC系統(tǒng)的處理器在每個(gè)規(guī)定周期中執(zhí)行的執(zhí)行處理的流程圖。
圖5是圖1所示數(shù)值控制裝置的伺服系統(tǒng)的處理器在每個(gè)規(guī)定周期中執(zhí)行的伺服系統(tǒng)的位置閉環(huán)處理和學(xué)習(xí)控制處理的流程圖。
圖6A～圖6F是階梯式式改變學(xué)習(xí)控制影響的理由及其動(dòng)作概要說明圖。
圖7是適用本發(fā)明的其它實(shí)施例中的程序示例。
具體實(shí)施例方式
參照附圖對(duì)以下實(shí)施例的說明可以明確本發(fā)明的上述及其它目的和特征。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)值控制裝置的概要圖。數(shù)值控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有數(shù)值控制裝置相同，因而在此進(jìn)行簡(jiǎn)單圖示。數(shù)值控制裝置10由CNC系統(tǒng)11、伺服系統(tǒng)12以及與CNC系統(tǒng)11和伺服系統(tǒng)12連接的接口17構(gòu)成。
CNC系統(tǒng)11包括數(shù)值控制用處理器13、由ROM、RAM和非易失性RAM等構(gòu)成的存儲(chǔ)器14、由CRT或液晶顯示器和鍵盤等輸入設(shè)備構(gòu)成的顯示器/輸入設(shè)備18。另外，CNC系統(tǒng)11經(jīng)接口連接有外部存儲(chǔ)器19。
伺服系統(tǒng)12構(gòu)成用于控制驅(qū)動(dòng)工作機(jī)械等的各軸的伺服電機(jī)的位置、速度、電流的伺服電路，并且包括主軸控制電路?？刂聘鬏S的伺服電機(jī)的伺服控制或主軸控制通過軟件進(jìn)行。伺服系統(tǒng)12包括伺服用處理器15和由ROM、RAM等構(gòu)成的存儲(chǔ)器16。該伺服系統(tǒng)12經(jīng)伺服放大器20連接有各軸的伺服電機(jī)M1～M4。而且，伺服系統(tǒng)12還經(jīng)主軸放大器21連接有主軸電機(jī)SM。
CNC系統(tǒng)11的處理器13讀出并執(zhí)行經(jīng)外部存儲(chǔ)器19或顯示器/輸入設(shè)備18輸入并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器14中的NC程序后，根據(jù)各功能塊所指示的移動(dòng)指令進(jìn)行各軸的分配插入處理，然后將對(duì)各軸的移動(dòng)指令通過接口17傳送到伺服系統(tǒng)12。伺服系統(tǒng)12的處理器15根據(jù)該移動(dòng)指令和設(shè)置在各伺服電機(jī)等中的位置/速度檢測(cè)器發(fā)出的位置/速度反饋信號(hào)進(jìn)一步根據(jù)電流反饋信號(hào)進(jìn)行位置、速度、電流的閉環(huán)處理，然后通過伺服放大器20驅(qū)動(dòng)控制各軸的伺服電機(jī)M1～M4。同樣，也對(duì)主軸電機(jī)SM進(jìn)行速度的反饋控制，使主軸速度保持在NC程序的指令值內(nèi)。
上述數(shù)值控制裝置10的結(jié)構(gòu)和作用與現(xiàn)有數(shù)值控制裝置相同，但在本實(shí)施例中，伺服系統(tǒng)12的處理器15還執(zhí)行學(xué)習(xí)控制的處理。
圖2是在伺服系統(tǒng)12中，處理器15執(zhí)行的控制各伺服電機(jī)M1～M4的伺服處理的框圖的一部分。特別是，本實(shí)施例中設(shè)置有進(jìn)行學(xué)習(xí)控制的學(xué)習(xí)控制器30。該學(xué)習(xí)控制器30屬于公知技術(shù)，但在本實(shí)施例中設(shè)置有用于對(duì)學(xué)習(xí)控制器30輸出的修正值實(shí)施階梯式處理(后述)的系數(shù)α的項(xiàng)35，在這一點(diǎn)上與現(xiàn)有的學(xué)習(xí)控制器不同。
在不實(shí)施學(xué)習(xí)控制時(shí)，用減法器36從CNC系統(tǒng)11發(fā)出的位置指令中減去位置/速度檢測(cè)器反饋的位置反饋量，求出位置偏差∈；再將該位置偏差與位置閉環(huán)增益Kp相乘，求出速度指令；然后將求出的速度指令指示給速度控制部。速度控制部根據(jù)該速度指令和反饋的速度反饋量進(jìn)行比例·積分等處理后，向電流控制部輸出電流指令。電流控制部根據(jù)接收的電流指令進(jìn)行電流的閉環(huán)控制，然后通過伺服放大器20驅(qū)動(dòng)控制伺服電機(jī)M1～M4。
如圖2所示，學(xué)習(xí)控制器30包括加法器31、為了使控制系統(tǒng)穩(wěn)定而設(shè)置的帶通濾波器32、存儲(chǔ)有與同一指令模式的一個(gè)周期的取樣數(shù)對(duì)應(yīng)數(shù)目的修正數(shù)值的延遲要素存儲(chǔ)器33、補(bǔ)償控制對(duì)象的相位延遲或增益降低的動(dòng)態(tài)特性修正要素34和系數(shù)α項(xiàng)35。
在每個(gè)取樣周期(位置/速度閉環(huán)處理周期)求出位置偏差。另一方面，在每個(gè)取樣周期從延遲要素存儲(chǔ)器33讀出同一指令模式下與本次取樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的修正數(shù)據(jù)，并在對(duì)讀出的修正數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性修正元素34的處理后與系數(shù)α相乘(不進(jìn)行后述的階梯式處理時(shí)該系數(shù)α為1。或者不設(shè)置該系數(shù)α項(xiàng)35)，從而作成學(xué)習(xí)控制器30的輸出(修正值)。然后用加法器37使學(xué)習(xí)控制器30的輸出與前述位置偏差相加，相加后的值與位置閉環(huán)增益Kp相乘，從而求出速度指令Vc。求出的速度指令Vc被輸入到速度控制部39。
另一方面，加法器31將本次取樣時(shí)從延遲要素存儲(chǔ)器33讀出的修正數(shù)據(jù)與位置偏差相加，并對(duì)相加后得到的值進(jìn)行帶通濾波器32的處理。然后使延遲元素存儲(chǔ)器33的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)移動(dòng)一位，將該帶通濾波器32的輸出(修正數(shù)據(jù))存儲(chǔ)在存儲(chǔ)最新數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域中。
如上所述，在學(xué)習(xí)控制中，讀出根據(jù)以前實(shí)施的同一指令模式的處理中各取樣時(shí)的位置偏差求出的修正數(shù)據(jù)當(dāng)中執(zhí)行該同一指令模式時(shí)本次取樣時(shí)的修正數(shù)據(jù)。然后利用以所讀出的修正數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的修正值修正位置偏差，同時(shí)將該修正數(shù)據(jù)作為執(zhí)行下一同一指令模式時(shí)對(duì)應(yīng)取樣時(shí)的修正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在延遲要素存儲(chǔ)器中，從而更新延遲要素存儲(chǔ)器33內(nèi)的修正數(shù)據(jù)。即，執(zhí)行學(xué)習(xí)控制是以同一指令模式生成同一動(dòng)作模式為前提的。
但是，在重復(fù)執(zhí)行通常的NC程序(ISO/EIA格式)時(shí)，未必產(chǎn)生同一動(dòng)作模式。在進(jìn)行扭斷加工或有M碼等指令的情況下，在NC程序的各次執(zhí)行中動(dòng)作時(shí)序發(fā)生偏差，各NC程序執(zhí)行時(shí)不以同一動(dòng)作模式執(zhí)行。另一方面，NC程序具有以連續(xù)指令執(zhí)行程序時(shí)重復(fù)產(chǎn)生同一動(dòng)作模式的區(qū)間。例如，在直線插入指令或圓弧插入指令等連續(xù)的區(qū)間中，各NC程序執(zhí)行時(shí)，該區(qū)間中只要加工條件不變加工時(shí)序就是同一的，因而重復(fù)產(chǎn)生同一動(dòng)作模式。
因此，在本發(fā)明中，對(duì)于按NC程序執(zhí)行的處理，僅對(duì)執(zhí)行同一動(dòng)作模式的區(qū)間自動(dòng)地或通過程序指令進(jìn)行學(xué)習(xí)控制。
以下首先說明用NC程序指令判斷是否是可學(xué)習(xí)控制的指令來自動(dòng)確定進(jìn)行學(xué)習(xí)控制的區(qū)間的實(shí)施例。
預(yù)先將根據(jù)指令開始處理后按同一時(shí)序重復(fù)執(zhí)行同一指令(動(dòng)作)模式的NC程序指令設(shè)定為可學(xué)習(xí)控制的指令并存儲(chǔ)起來。例如，在直線插入或圓弧插入等的指令連續(xù)進(jìn)行的區(qū)間內(nèi)，同一指令模式按同一時(shí)序執(zhí)行并且產(chǎn)生同一動(dòng)作模式，因此這些直線插入或圓弧插入等指令作為可學(xué)習(xí)控制的指令設(shè)定并存儲(chǔ)在NC程序中。與此相反，也可以將不可學(xué)習(xí)控制的指令設(shè)定并存儲(chǔ)在NC程序中，從而可將沒有設(shè)定并存儲(chǔ)的指令判斷為可學(xué)習(xí)控制的指令。
圖3是CNC系統(tǒng)11的處理器13在每個(gè)周期(每個(gè)前期處理周期)中執(zhí)行的前期處理的流程圖。
首先從NC程序中讀入一個(gè)程序塊(步驟a1)，判斷該程序塊中的指令是否為程序尾(步驟a2)，如果不是程序尾，則判斷是否有加工條件變更指令輸入(步驟a3)。在變更程序或各種參數(shù)、偏移量、進(jìn)給速度的過載值等，而使加工條件變更的情況下，指令模式(動(dòng)作模式)不同，因而到目前為止已執(zhí)行的學(xué)習(xí)控制所產(chǎn)生的修正數(shù)據(jù)沒有意義，因此將在步驟a4中存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)控制器30的延遲要素存儲(chǔ)器33中的修正數(shù)據(jù)輸出到要清零的伺服系統(tǒng)12。
如果加工條件沒有變更，判斷是否設(shè)定有使學(xué)習(xí)控制自動(dòng)判斷有效的參數(shù)(步驟a5)，如果未在學(xué)習(xí)控制自動(dòng)判斷模式下設(shè)定參數(shù)，則進(jìn)行當(dāng)前程序塊的解析處理(步驟a9)，然后返回步驟a1。以下重復(fù)不實(shí)施該學(xué)習(xí)控制的處理。
另一方面，在步驟a5中判斷設(shè)定有使學(xué)習(xí)控制自動(dòng)判斷有效進(jìn)行的參數(shù)時(shí)，判別表示學(xué)習(xí)控制開通的標(biāo)志F是否有效(步驟a6)，如果不是在學(xué)習(xí)控制當(dāng)中，則判斷在步驟a1中讀入的指令是否為可學(xué)習(xí)控制的指令(步驟a10)。即判斷讀入的指令是否是設(shè)定的可學(xué)習(xí)控制的指令當(dāng)中的一個(gè)。如果不是可學(xué)習(xí)控制的指令，則轉(zhuǎn)移到步驟a9，執(zhí)行前述的常規(guī)處理。
另一方面，如果讀入的指令是可學(xué)習(xí)控制的指令，則使對(duì)識(shí)別碼進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的值加1，將該值作為該指令的識(shí)別碼，與程序塊一起存儲(chǔ)起來(步驟a11)。最開始將對(duì)識(shí)別碼進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的值設(shè)定為“0”，然后使學(xué)習(xí)控制開通的標(biāo)志有效，與該程序塊一起存儲(chǔ)學(xué)習(xí)控制開通(步驟a12)，然后轉(zhuǎn)移到步驟a9，進(jìn)行該程序塊的解析處理并返回到步驟a1，進(jìn)行前述處理(步驟a1～a6)，但在步驟a6中，由于在上次的步驟a12的處理中學(xué)習(xí)控制開通的標(biāo)志有效(F＝1)，因此從步驟a6轉(zhuǎn)移到步驟a7，判斷在步驟a1中讀出的指令是否為不可學(xué)習(xí)控制的指令。即判斷讀入的指令是否是設(shè)定為可學(xué)習(xí)控制的指令的指令。如果不是不可學(xué)習(xí)控制的指令(可學(xué)習(xí)控制的指令)，則轉(zhuǎn)移到步驟a9，維持學(xué)習(xí)控制開通的狀態(tài)。
以下只要沒有讀入不可學(xué)習(xí)控制的指令，就維持學(xué)習(xí)控制開通的狀態(tài)。當(dāng)在步驟a7中判斷讀入的指令為不可學(xué)習(xí)控制的指令時(shí)，使表示學(xué)習(xí)控制開通的標(biāo)志無效，與該程序塊一起存儲(chǔ)學(xué)習(xí)控制斷開(步驟a8)，然后轉(zhuǎn)移到步驟a9。
以下重復(fù)執(zhí)行步驟a1～a6、a10和a9的處理，直到下次讀入可學(xué)習(xí)控制的指令。當(dāng)再次讀入可學(xué)習(xí)控制的指令時(shí)，從步驟a10轉(zhuǎn)移到步驟a11、a12的處理，與該程序塊一起存儲(chǔ)識(shí)別碼和學(xué)習(xí)控制開通，使學(xué)習(xí)控制開通標(biāo)志有效，然后執(zhí)行上述處理。在讀入各程序塊的過程中讀入不可學(xué)習(xí)控制的指令后(步驟a7)，使學(xué)習(xí)控制開通標(biāo)志無效(步驟a8)，與該程序塊一起存儲(chǔ)學(xué)習(xí)控制斷開。
如上所述，在NC程序的前期處理階段，當(dāng)讀入可學(xué)習(xí)控制的指令時(shí)，與當(dāng)前模塊一起存儲(chǔ)識(shí)別碼和學(xué)習(xí)控制開通，而當(dāng)讀入不可學(xué)習(xí)控制的指令時(shí)，與當(dāng)前模塊一起存儲(chǔ)學(xué)習(xí)控制斷開。
當(dāng)NC程序讀入程序尾時(shí)，對(duì)識(shí)別碼進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器清零(步驟a13)，結(jié)束該NC程序的前期處理。
圖4是CNC系統(tǒng)11的處理器13在每個(gè)周期(每個(gè)執(zhí)行處理周期)中執(zhí)行的執(zhí)行處理的流程圖。
如前所述，在前期處理階段，根據(jù)由NC程序指令解析并處于可執(zhí)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)各軸的分配插入處理。在該實(shí)施例中，為了緩和學(xué)習(xí)控制開始和結(jié)束時(shí)可能產(chǎn)生的機(jī)械震動(dòng)，可以選擇是否進(jìn)行階梯式地增加或減小學(xué)習(xí)控制影響的處理(“階梯式處理”)。即可以選擇進(jìn)行階梯式地改變圖2所示系數(shù)α值的處理或者將其固定為“1”(或者是進(jìn)行沒有該系數(shù)α項(xiàng)的學(xué)習(xí)控制器30的處理)。
首先說明階梯式改變?cè)搶W(xué)習(xí)控制影響的處理(階梯式處理；階梯式地改變系數(shù)α的處理)。
圖6A～圖6F是階梯式地改變學(xué)習(xí)控制影響的理由及其動(dòng)作的概要說明圖。
輸出圖6A所示的位置指令，圖6A的橫軸表示時(shí)間，縱軸表示(每隔一定時(shí)間的)指令移動(dòng)量(即指令速度)。不進(jìn)行學(xué)習(xí)控制時(shí)，產(chǎn)生圖6B所示的位置偏差，圖6B的橫軸表示時(shí)間，縱軸表示位置偏差。
因此，如圖6C所示，設(shè)從時(shí)刻t1到t2開通學(xué)習(xí)控制。學(xué)習(xí)控制是將以同一指令模式下先期實(shí)施的模式的動(dòng)作中產(chǎn)生的位置偏差為基礎(chǔ)的值作為修正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，并且根據(jù)所存儲(chǔ)的修正數(shù)據(jù)來修正執(zhí)行本次模式時(shí)的位置偏差(參照?qǐng)D2)，從而使位置偏差收斂至接近于“0”。因此，如圖6D所示，學(xué)習(xí)控制在時(shí)刻t1開通時(shí)，位置偏差急速減小，在時(shí)刻t2學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)，位置偏差急劇增大。速度指令是將位置閉環(huán)增益Kp乘以位置偏差的指令，因而如果位置偏差急劇變化，則速度指令也相應(yīng)地急劇變化。結(jié)果，機(jī)械隨著急劇的速度指令變化而產(chǎn)生震動(dòng)。
因此，在本實(shí)施例中，如圖6E所示，使學(xué)習(xí)控制的影響階梯式地變化。如圖2所示，在學(xué)習(xí)控制器30中設(shè)置系數(shù)α項(xiàng)并使該系數(shù)α的值階梯式地增大或減小，可以緩和學(xué)習(xí)控制的修正的影響。結(jié)果，如圖6F所示，位置偏差階梯式地減小或增大而使震動(dòng)緩和。
返回圖4所示的執(zhí)行處理。與現(xiàn)有技術(shù)一樣，CNC系統(tǒng)11的處理器13根據(jù)由圖3所示的前期處理解析的程序塊數(shù)據(jù)進(jìn)行移動(dòng)指令對(duì)各軸的分配處理(步驟b1)。然后判斷是否設(shè)定有參數(shù)使階梯處理有效(步驟b2)，如果未設(shè)定參數(shù)使階梯處理有效，則轉(zhuǎn)移到步驟b13，與現(xiàn)有技術(shù)的通常處理一樣，將分配處理后的數(shù)據(jù)輸出到伺服系統(tǒng)12。但在程序塊中附加有識(shí)別碼和學(xué)習(xí)控制開通/斷開標(biāo)志的信號(hào)時(shí)，該識(shí)別碼和學(xué)習(xí)控制開通或斷開信號(hào)也輸出到伺服系統(tǒng)12。
另一方面，在階梯處理有效的情況下，判斷解析后的程序塊中是否附有學(xué)習(xí)控制斷開數(shù)據(jù)(步驟b3)。
沒有讀入學(xué)習(xí)控制斷開數(shù)據(jù)時(shí)，接著判斷是否讀入學(xué)習(xí)控制開通數(shù)據(jù)(步驟b4)，如果該數(shù)據(jù)也沒有讀入，則判斷表示學(xué)習(xí)控制開通的標(biāo)志F1是否為“1”(步驟b5)，如果該標(biāo)志F1不為“1”，則轉(zhuǎn)移到步驟b13。即當(dāng)前處于還沒有讀入可學(xué)習(xí)控制的指令的狀態(tài)，因此與現(xiàn)有技術(shù)的通常處理一樣，將步驟b1中分配處理后的數(shù)據(jù)輸出到伺服系統(tǒng)12。
另一方面，在步驟b4中判斷讀入了學(xué)習(xí)控制開通數(shù)據(jù)時(shí)，將表示學(xué)習(xí)控制開通中的標(biāo)志F1設(shè)為“1”(由初始化設(shè)定將該標(biāo)志“F1”設(shè)定為“0”)，并將計(jì)時(shí)器T1復(fù)位后啟動(dòng)(步驟b14)。而且，將為進(jìn)行階梯式地改變學(xué)習(xí)控制影響的處理(階梯處理)而設(shè)定的時(shí)間設(shè)置在計(jì)時(shí)器T2中(步驟b15)，然后轉(zhuǎn)移到步驟b13。此時(shí)因?yàn)樽x入了學(xué)習(xí)控制開通的數(shù)據(jù)，因此在步驟b13的處理中，將該學(xué)習(xí)控制開通的數(shù)據(jù)以及與該數(shù)據(jù)共同存儲(chǔ)的識(shí)別碼與步驟b1中分配處理后的數(shù)據(jù)一起輸出到伺服系統(tǒng)12。
然后，在下一周期中，因?yàn)楸硎緦W(xué)習(xí)控制開通的標(biāo)志F1被設(shè)為“1”，因此從步驟b5轉(zhuǎn)移到步驟b6，判斷計(jì)時(shí)器T1的計(jì)時(shí)時(shí)間是否到達(dá)與當(dāng)前執(zhí)行中的學(xué)習(xí)控制的識(shí)別碼對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)的學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)的階梯處理開始位置。后述步驟b17、b18的處理將該階梯處理開始位置與識(shí)別碼對(duì)應(yīng)起來存儲(chǔ)，而在NC程序第1次執(zhí)行時(shí)(初始執(zhí)行時(shí))還未進(jìn)行存儲(chǔ)，因此該步驟b6的判斷為“否”并前進(jìn)到步驟b7。
在步驟b7中判斷步驟b15中設(shè)定為計(jì)時(shí)器T2的時(shí)間是否計(jì)滿，如果沒有計(jì)滿，則從計(jì)時(shí)器T2中減去設(shè)定的規(guī)定量(步驟b8)。然后判斷表示學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)的階梯處理正在執(zhí)行中的標(biāo)志F2是否為“1”。因?yàn)樵摌?biāo)志F2初始設(shè)定為“0”，因此前進(jìn)到步驟b10，算出與學(xué)習(xí)控制開通時(shí)的階梯處理有關(guān)的系數(shù)α。設(shè)在步驟b15中設(shè)定的設(shè)定值為ts、在步驟b8中減法運(yùn)算后的計(jì)時(shí)器T2的當(dāng)前值為t，該系數(shù)α＝(ts-t)/ts。
將如此求出的系數(shù)α作為與學(xué)習(xí)控制器30的修正數(shù)據(jù)相乘的值輸出并設(shè)定在伺服系統(tǒng)12中。然后轉(zhuǎn)移到步驟b13，將分配處理數(shù)據(jù)輸出到伺服系統(tǒng)12。
以下每個(gè)周期都進(jìn)行步驟b1～b10、b12、b13的處理，使系數(shù)α慢慢增大，當(dāng)系數(shù)α為“1”、計(jì)時(shí)器T2計(jì)滿時(shí)，從步驟b7轉(zhuǎn)移到步驟b13，停止系數(shù)α的輸出，將系數(shù)α固定要素?cái)?shù)據(jù)于“1”。以后重復(fù)步驟b1～步驟b7、步驟b13的處理。
然后，在步驟b3中判斷讀入了學(xué)習(xí)控制斷開數(shù)據(jù)時(shí)，從計(jì)時(shí)器T1的當(dāng)前值減去設(shè)定時(shí)間，算出從下次開始執(zhí)行NC程序時(shí)利用的學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)的階梯處理開始位置(從開始學(xué)習(xí)控制起經(jīng)過的時(shí)間)(步驟b17)，將求出的階梯處理開始位置與識(shí)別碼一起存儲(chǔ)(步驟b18)。并且將標(biāo)志F1和F2均設(shè)為“0”(步驟b19)。然后轉(zhuǎn)移到步驟b13，輸出分配處理數(shù)據(jù)，但這種情況下將學(xué)習(xí)控制斷開數(shù)據(jù)輸出到伺服系統(tǒng)12。
在步驟b18中將學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)的階梯處理開始位置與識(shí)別碼一起存儲(chǔ)起來，因此在下次執(zhí)行NC程序時(shí)，在步驟b6中判斷計(jì)時(shí)器T1的值是否到達(dá)與當(dāng)前識(shí)別碼對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)的階梯處理開始位置，到達(dá)時(shí)將表示學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)的階梯處理正在執(zhí)行中的標(biāo)志F2設(shè)為“1”(步驟b16)，并將設(shè)定時(shí)間設(shè)置在計(jì)時(shí)器T2中(步驟b15)。然后從下一周期開始在執(zhí)行步驟b1～步驟b9的處理后，在該步驟b9中檢測(cè)出標(biāo)志F2為“1”，因而轉(zhuǎn)移到步驟b11，算出學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)的系數(shù)α并輸出到伺服系統(tǒng)12(步驟b12)。
設(shè)在步驟b15中設(shè)定的設(shè)定值為ts、在步驟b8中進(jìn)行減運(yùn)算后的計(jì)時(shí)器T2的當(dāng)前值為t，該停止時(shí)的系數(shù)α可由α＝t/ts求出。讀出學(xué)習(xí)控制斷開數(shù)據(jù)后，從步驟b3轉(zhuǎn)移到步驟b17并進(jìn)行前述處理。
如上所述，求出用于使學(xué)習(xí)控制的影響階梯式地增加或減小的系數(shù)α，并送往伺服系統(tǒng)12。
另一方面，伺服系統(tǒng)12的處理器15每隔規(guī)定周期(位置/速度閉環(huán)處理周期)執(zhí)行圖5所示處理。
首先判斷CNC系統(tǒng)11送來的數(shù)據(jù)中是否有學(xué)習(xí)控制開通數(shù)據(jù)(步驟c1)，如果沒有送來學(xué)習(xí)控制開通數(shù)據(jù)，則判斷是否送來學(xué)習(xí)控制斷開數(shù)據(jù)(步驟c12)，如果該數(shù)據(jù)也沒有送來，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，根據(jù)送來的指令位置和位置反饋量進(jìn)行求出位置偏差∈的處理(步驟c4)。
然后，判斷學(xué)習(xí)控制執(zhí)行中標(biāo)志是否為“1”(步驟c5)，如果不為“1”，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，使該位置偏差∈與位置閉環(huán)增益Kp相乘求出速度指令Vc(步驟c10)，然后將該速度指令Vc輸出到速度控制部。速度控制部根據(jù)該速度指令Vc和速度反饋信號(hào)執(zhí)行比例、積分等速度閉環(huán)處理。在這一點(diǎn)上與現(xiàn)有技術(shù)相同，因而省略說明。
以上是不進(jìn)行學(xué)習(xí)控制時(shí)的伺服系統(tǒng)12的位置閉環(huán)處理。而在步驟c1一讀入學(xué)習(xí)控制開通數(shù)據(jù)，就讀入對(duì)應(yīng)于與該數(shù)據(jù)一起送來的識(shí)別碼存儲(chǔ)的一組修正數(shù)據(jù)(步驟c2)。即為圖2中的學(xué)習(xí)控制器30的延遲要素存儲(chǔ)器33中存儲(chǔ)的一組修正數(shù)據(jù)(與一個(gè)周期的取樣數(shù)對(duì)應(yīng)數(shù)目的修正數(shù)據(jù))，并對(duì)每個(gè)識(shí)別碼以先入先出方式(FIFO)存儲(chǔ)。在第一次執(zhí)行NC程序時(shí)(初始執(zhí)行時(shí))，還沒有生成一組修正數(shù)據(jù)，因此在這種情況下，只要準(zhǔn)備針對(duì)識(shí)別碼存儲(chǔ)修正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器即可。然后將學(xué)習(xí)控制執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)為“1”(步驟c3)，根據(jù)送來的指令位置和位置反饋量求出位置偏差∈(步驟c4)。
因?yàn)閷W(xué)習(xí)控制執(zhí)行中標(biāo)志被設(shè)定為“1”(步驟c5)，因而從步驟c2中讀入的修正數(shù)據(jù)中讀出初始修正數(shù)據(jù)(所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)當(dāng)中最先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(最老的數(shù)據(jù)))，與現(xiàn)有技術(shù)同樣，進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性補(bǔ)償處理并求出修正值y(步驟c6)。
另外，把CNC系統(tǒng)11輸出并存儲(chǔ)的系數(shù)α與修正值y相乘，求出階梯修正值y’(步驟c7)。將在步驟c4中求出的位置偏差∈與讀出的修正值y相加，用圖2的帶通濾波器32對(duì)相加后的值(∈+y)進(jìn)行處理后求出修正數(shù)據(jù)，然后作為最新修正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來。如此進(jìn)行一組修正數(shù)據(jù)的更新(步驟c8)。
將在步驟c4中求出的位置偏差∈與步驟c7中求出的階梯修正數(shù)據(jù)y’相加，作為學(xué)習(xí)控制修正后的位置偏差(步驟c9)，并使修正后的位置偏差與位置閉環(huán)增益Kp相乘來求出速度指令Vc(步驟c10)，然后將求出的速度指令Vc輸出到速度控制部。
從下一周期開始重復(fù)執(zhí)行步驟c1、c12、c4、c5～c11的處理。然后，在讀入學(xué)習(xí)控制斷開數(shù)據(jù)后，從步驟c12轉(zhuǎn)移到步驟c13，將學(xué)習(xí)控制執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)置為“0”，然后轉(zhuǎn)移到步驟c4，進(jìn)行步驟c4、步驟c5、步驟c10～c11的處理。從下一周期開始，因?yàn)閷W(xué)習(xí)控制執(zhí)行中標(biāo)志為“0”，因而執(zhí)行步驟c1、步驟c12、步驟c4、c5、步驟c10、c11的處理。
如上所述，從NC程序讀出可學(xué)習(xí)控制的指令時(shí)，如果設(shè)定為從該指令開始自動(dòng)地開始學(xué)習(xí)控制并且進(jìn)行階梯處理，則學(xué)習(xí)控制開通時(shí)學(xué)習(xí)控制的修正值階梯式地增大，而學(xué)習(xí)控制斷開時(shí)學(xué)習(xí)控制修正值階梯式地減小。
上述實(shí)施例根據(jù)程序指令的種類自動(dòng)地判斷由NC程序指令開始學(xué)習(xí)控制還是結(jié)束學(xué)習(xí)控制，但也可以不是用所編程的各種指令進(jìn)行自動(dòng)判斷，而是在NC程序中預(yù)先指示出學(xué)習(xí)控制開通指令(例如Gaaa)、學(xué)習(xí)控制斷開指令(例如Gbbb)(G碼中的aaa或bbb為數(shù)值)，并且與學(xué)習(xí)控制開通指令(Gaaa)一起指示識(shí)別碼(識(shí)別碼也可以如前述實(shí)施例所述設(shè)置計(jì)數(shù)器并根據(jù)從NC程序初始時(shí)開始的學(xué)習(xí)控制開通指令的數(shù)目來確定)。這種情況下，以圖3的步驟7、步驟10中的判斷代替是學(xué)習(xí)控制斷開指令還是學(xué)習(xí)控制開通指令的判斷。
另外，上述實(shí)施例中，在圖3的步驟a3中當(dāng)進(jìn)給速度或偏移值等加工條件變更時(shí)，在步驟a4的處理中將學(xué)習(xí)控制修正數(shù)據(jù)清零，因而可以自動(dòng)生成新的加工條件下的學(xué)習(xí)控制修正數(shù)據(jù)。而且也可以將各種加工條件下生成的學(xué)習(xí)控制修正數(shù)據(jù)傳送到CNC系統(tǒng)11的存儲(chǔ)器中并存儲(chǔ)起來，在必要時(shí)讀出與加工條件對(duì)應(yīng)的修正數(shù)據(jù)，并在傳送到伺服系統(tǒng)12后利用該修正數(shù)據(jù)。而且，該修正數(shù)據(jù)也可以輸出到外部存儲(chǔ)器19保存起來。另外，將所保存的修正數(shù)據(jù)輸入到數(shù)值控制裝置10并加以利用，就可以縮短學(xué)習(xí)時(shí)間。對(duì)于進(jìn)行學(xué)習(xí)控制的同一動(dòng)作模式，賦予其識(shí)別碼并存儲(chǔ)其學(xué)習(xí)控制修正數(shù)據(jù)，因而指定識(shí)別碼就可以僅對(duì)指定識(shí)別碼的動(dòng)作模式進(jìn)行學(xué)習(xí)控制。
而且，只要對(duì)識(shí)別碼附加因該學(xué)習(xí)時(shí)的加工條件等不同而不同的信息，在加工同種工件時(shí)，由外部信號(hào)或NC參數(shù)等指定與此時(shí)的加工條件對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)控制修正數(shù)據(jù)，就可以直接執(zhí)行學(xué)習(xí)控制。
另外，由于實(shí)施該學(xué)習(xí)控制的NC程序的信息也與識(shí)別碼一起存儲(chǔ)，因此在選擇了要執(zhí)行的NC程序時(shí)，也可以在該NC程序選擇的同時(shí)選擇學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)。
學(xué)習(xí)控制是通過重復(fù)執(zhí)行同一指令模式來使位置偏差收斂到0附近，但在粗加工或高速加工等干擾大的情況下，會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)控制不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在這樣的情況下，改變將學(xué)習(xí)控制器30的帶通濾波器32的頻帶寬度向穩(wěn)定的方向切換等學(xué)習(xí)控制的設(shè)定，在粗加工或高速加工中也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工。這樣，在進(jìn)行粗加工或高速加工的加工速度優(yōu)先和進(jìn)行要求精度的精度優(yōu)先的情況下，可以改變學(xué)習(xí)控制的設(shè)定。只要改變?cè)搶W(xué)習(xí)控制的設(shè)定(例如帶通濾波器32的設(shè)定)能變更系數(shù)α就可以。
另外，也可以將學(xué)習(xí)控制開通/斷開的狀態(tài)或位置偏差狀態(tài)從伺服系統(tǒng)12讀出到CNC系統(tǒng)11，然后將讀出的數(shù)據(jù)顯示在顯示器/輸入設(shè)備18的顯示器屏幕上。而且，也可以預(yù)先設(shè)定位置偏差的范圍，并監(jiān)視位置偏差是否處于該范圍內(nèi)。
上述實(shí)施例中，可以在通常的NC程序中將執(zhí)行同一動(dòng)作模式的部分從NC程序中區(qū)分出來，對(duì)該部分適用學(xué)習(xí)控制，但除了這樣的NC程序之外，在執(zhí)行如圖7所示的與對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)角的進(jìn)給軸的例如X、Z軸的位置相對(duì)應(yīng)起來記述的程序時(shí)，也可以適用本發(fā)明的學(xué)習(xí)控制。
在圖7中，<PATH TABLE>是程序名，S01、S11等是主軸的旋轉(zhuǎn)位置，X01、X11等是作為可動(dòng)軸的X軸的位置，Z01、Z11等表示作為可動(dòng)軸的Z軸的位置?！癝11、X11、Z11”表示主軸的旋轉(zhuǎn)角度為S11時(shí)，可動(dòng)軸X軸的位置為X11、可動(dòng)軸Z軸的位置為Z11。
另外，也可以以時(shí)間為基準(zhǔn)指示各可動(dòng)軸的位置來代替該主軸的旋轉(zhuǎn)位置。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)值控制裝置，具有根據(jù)同一動(dòng)作模式下的位置偏差生成并存儲(chǔ)修正數(shù)據(jù)，然后根據(jù)該修正數(shù)據(jù)修正同一動(dòng)作模式執(zhí)行時(shí)的位置偏差的學(xué)習(xí)控制功能，其特征在于執(zhí)行NC程序的指令，從同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的產(chǎn)生開始位置執(zhí)行學(xué)習(xí)控制，在同一動(dòng)作模式結(jié)束位置停止學(xué)習(xí)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于預(yù)先存儲(chǔ)NC程序指令中同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的可學(xué)習(xí)控制的指令或不可學(xué)習(xí)控制的指令，根據(jù)該指令自動(dòng)判別是同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的產(chǎn)生開始位置還是學(xué)習(xí)控制停止位置，從而對(duì)NC程序中的同一動(dòng)作模式位置進(jìn)行學(xué)習(xí)控制。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于設(shè)置指令學(xué)習(xí)控制開始位置和學(xué)習(xí)控制結(jié)束位置的指令代碼，利用該代碼指令NC程序中的學(xué)習(xí)控制開始位置和學(xué)習(xí)控制結(jié)束位置，并根據(jù)該指令代碼從學(xué)習(xí)控制開始位置到學(xué)習(xí)控制結(jié)束位置進(jìn)行學(xué)習(xí)控制。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于執(zhí)行NC程序，對(duì)所產(chǎn)生的多種同一動(dòng)作模式賦予識(shí)別碼來存儲(chǔ)學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)，并根據(jù)該識(shí)別碼選擇學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)分別執(zhí)行學(xué)習(xí)控制。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于在學(xué)習(xí)控制開始和學(xué)習(xí)控制結(jié)束時(shí)，使修正位置偏差的修正值在學(xué)習(xí)控制開始時(shí)階梯式地增大，在學(xué)習(xí)控制結(jié)束時(shí)階梯式地減小。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于對(duì)由學(xué)習(xí)控制所求出來的修正值階梯式地改變與該修正值相乘的系數(shù)，然后利用該系數(shù)與修正值相乘的值修正位置偏差。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于在加工條件改變時(shí)，使學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)自動(dòng)無效。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于具有精度優(yōu)先時(shí)的學(xué)習(xí)控制的設(shè)定值和加工速度優(yōu)先時(shí)的學(xué)習(xí)控制的設(shè)定值，可以選擇精度優(yōu)先還是加工速度優(yōu)先。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于分別存儲(chǔ)對(duì)一種加工物改變各種加工條件后執(zhí)行一個(gè)NC程序得到的學(xué)習(xí)控制修正數(shù)據(jù)，然后選擇任意修正數(shù)據(jù)來實(shí)施學(xué)習(xí)控制。
10.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于與學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)進(jìn)行該學(xué)習(xí)控制的NC程序信息，在選擇NC程序時(shí)也自動(dòng)選擇設(shè)定學(xué)習(xí)控制的修正數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于具有向外部通知學(xué)習(xí)控制狀態(tài)的功能。
12.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于所述NC程序的一部分或全部是記述時(shí)間與可動(dòng)軸位置或主軸旋轉(zhuǎn)角與可動(dòng)軸位置的關(guān)系的程序。
全文摘要
具有學(xué)習(xí)控制功能的數(shù)值控制裝置執(zhí)行NC程序的指令，從同一動(dòng)作模式產(chǎn)生的產(chǎn)生開始位置執(zhí)行學(xué)習(xí)控制，然后在同一動(dòng)作模式結(jié)束位置停止學(xué)習(xí)控制。只要在NC程序中設(shè)定可學(xué)習(xí)控制的指令，就可以自動(dòng)地確定進(jìn)行學(xué)習(xí)控制的區(qū)間。
文檔編號(hào)G05B13/02GK1609739SQ20041008375
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者中里友美, 遠(yuǎn)藤貴彥 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社