專利名稱：移動軌跡顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如在通過伺服電動機來驅動的機床以及電動壓力機、注塑 成形機、沖壓機等工業機械中適用的、對配置到級聯結構的一對進給軸上的移 動體的位置控制對象點的移動軌跡進行顯示的移動軌跡顯示裝置。
背景技術：
一般，作為對配置在進給軸上的工件臺或者刀架等移動體的位置控制對 象點的移動軌跡進行顯示的移動軌跡顯示裝置以及移動軌跡顯示方法的一例，
公知在特開2005—189215號公報中公開的移動軌跡顯示裝置以及移動軌跡顯 示方法。在該公報中，公開了通過在多個通道中取得的數據間的運算，來計算 作為與時間關聯的時間系列數據的規定的數據列，根據該數據列顯示位置控制 對象點的移動軌跡的方法。另外，該裝置以及方法，取時間數據為T(n),取 第一通道數據為X軸方向的位置數據X (n)，取第二通道數據為Y軸方向的 位置數據Y ( n )，能夠用X與Y合成的2維數據來顯示位置控制對象點的移 動軌跡。
此外，作為其他的現有技術例，在特開平5—1007365號公報中公開了用 接近實際動作的形狀來描述用多軸控制指令NC數據進行指令的工具軌跡的 方法，另外，在特開平8—16246號公報中公開了提高用主電動機以及子電動 機驅動 一對進給軸的級聯結構的動作穩定性的級聯控制方法。
在可通過進給軸來移動支持的工件臺或者刀架等移動體是大型設備、不 能使移動體響應性良好地加減速時，或者在伺服電動機和移動體之間的定位精 度差時，有時進行用兩個伺服電動機來驅動互相平行的一對進給軸的級聯控 制。級聯控制是在與主電動機和子電動機的兩個電動機連接的一對進給軸上使 可移動地支持于該一對進給軸上的移動體進行移動的控制方法。但是，在該級 聯控制中同步控制主電動機和子電動機，不過由于存在某程度的差以致主側的 進給軸和從動側的進給軸的位置有細微的差異，由此存在在一對進給軸之間產
生同步誤差的問題。在這樣的情況下，當移動體的位置控制對象點處于一對進 給軸之間時，位置控制對象點變得既不在主側的進給軸的位置也不在從動側的 進給軸的位置，由此存在不能正確地求位置控制對象點的問題。
在特開2005—189215號公報中公開的方法是根據在多個通道中取得的數 據計算規定的數據列的方法，不是處理如上述位置控制對象點那樣不能在規定 的通道中取得的數據的方法，因此，存在不能正確地顯示存在于一對進給軸之 間的移動體的位置控制對象點的移動軌跡的問題。例如，在移動體是可在2 維方向上移動的刀架、把固定在該刀架上的切削工具的切削刃作為位置控制對 象點時，成為通過刀具的切削刃來切削的被切削材料的實際加工輪廓與在機床 的顯示裝置上顯示的移動軌跡不同的結果，擔心不能正確地評價加工產品的尺 寸形狀這樣的不適當的情況。

發明內容
本發明鑒于上述問題提出，其目的在于提供一種能夠更準確地顯示級聯 結構的一對進給軸側的位置控制對象點的移動軌跡的移動軌跡顯示裝置。
為了實現上述目的，本發明是一種移動軌跡顯示裝置，其中，通過級聯 結構的一對進給軸在該進給軸方向上可移動地兩端支持的移動體，在以規定的 比率來內分所述一對進給軸間的軸間距離的點處具有位置控制對象點，所述移 動軌跡顯示裝置描繪該位置控制對象點的移動軌跡，特征是具有數據存儲部， 其在同步驅動所述一對進給軸時，對在各進給軸上^r測到的所述移動體的位置 數據進行存儲；數據運算部，其根據在該數據存儲部中存儲的所述各進給軸上 的所述位置數據來計算所述位置控制對象點的位置數據；和軌跡顯示部，其根 據由該數據運算部算出的所述位置數據，來描繪所述位置控制對象點的移動軌 跡。
在本發明的移動軌跡顯示裝置中，設所述位置控制對象點位于所述軸間 距離的內分點K、第一進給軸上的所述移動體的位置數據為Xm、第二進給軸 上的所述移動體的位置數據為Xs，并根據公式(l - k) x Xm + k x Xs來計算所 述位置控制對象點的所述位置數據。
在本發明的移動軌跡顯示裝置中，所述一對進給軸是主側的所述第一進 給軸和從動側的所述第二進給軸，所述位置控制對象點能夠以與所述第 一進給
軸以及所述第二進給軸正交的第三進給軸方向進行移動，并能夠將所述移動軌 跡描繪為曲線。
根據本發明，通過數據存儲部對在各進給軸上移動體的實際位置數據進 行存儲，通過數據運算部來計算位于一對進給軸之間的移動體的位置控制對象 點的位置數據，通過軌跡顯示部來描繪位置控制對象點的移動軌跡，所以即使 在級聯結構的一對進給軸上有同步誤差，也能夠正確地顯示位置控制對象點的 移動軌跡。由此，可正確地評價加工產品的尺寸形狀，可提高加工精度。
在把軸間距離的內分點作為K時，可通過簡單的比例計算來求位置控制
對象點的位置。
當使位置控制對象點能夠以與第 一進給軸和第二進給軸正交的第三進給 軸方向進行移動時，可以將在包含相互正交的軸的平面內的位置控制對象點的 移動軌跡描繪為曲線。由此可正確地顯示圓形、橢圓形或波形等移動軌跡，可 擴展使用范圍。


本發明的上述以及其他的目的、特征以及優點，通過與附圖相關的以下 優選實施形態而變得更加明了。在附圖中，
圖1是表示本發明的移動軌跡顯示裝置的第一實施形態的結構的框圖，
圖2是用于說明級聯結構的一對進給軸、和驅動該一對進給軸的伺服電 動機的控制方法的重要部分框圖，
圖3是表示用圖1所示的移動軌跡顯示裝置來描繪的位置控制對象點的 移動軌跡的圖，
圖4是表示本發明的移動軌跡顯示裝置的第二實施形態的結構的框圖， 圖5是表示本發明的移動軌跡顯示裝置的第三實施形態的結構的框圖。
具體實施例方式
以下使用附圖對本發明實施形態的具體例進行詳細地說明。圖1表示本 發明移動軌跡顯示裝置的第一實施形態的結構。本實施形態的移動軌跡顯示裝 置10安裝在多軸機床的控制器1上，其具有位置數據存儲部11、系數數據存 儲部12、位置數據運算部13和軌跡顯示部14。移動軌跡顯示裝置10的詳細 內容在后面進行敘述。 未圖示的才幾床具有在可沿進給軸上下方向(Z方向)移動的滑塊(ram) 上所具備的主軸(S軸)、和整體支持由安裝于主軸的切削工具來進行加工的 被切削材料(移動體)6并可在水平面內正交的2軸方向(X_Y方向)上移 動的工件臺(移動體)5。在使工件臺5移動的兩個進給軸中， 一個進給軸構 成為級聯結構的互相平行的一對第一進給軸15以及第二進給軸16。對第一進 給軸15以及第二進給軸16進行驅動的兩個伺服電動機，構成為主側的伺服電 動機18以及從動側的伺服電動機19,并通過控制器1來進行同步控制。
控制器1通過未圖示的共有存儲器與作為上位控制裝置的數值控制裝置 連接。與驅動各進給軸的伺服電動機相對的控制指令從數值控制裝置輸出。控 制器l具有由處理器、ROM、 RAM等構成的數字伺服電路20 (圖2)。數字 伺服電路20，是根據反饋信號對驅動級聯結構的一對進給軸(X軸)15、 16 的伺服電動機18、 19、驅動與該一對進給軸15、 16正交的進給軸(Y軸)的 伺服電動機、或用于旋轉驅動主軸的主軸電動機分別進行位置環路控制、速度 環路控制，并且根據來自晶體管變換器等放大器的電流反饋信號來進行電流環 路控制的電路。
圖2表示對于驅動第一進給軸15以及第二進給軸16的主側伺服電動機 18以及從動側伺服電動機19的控制流程。首先，從上位的數值控制裝置輸出 的每單位時間的移動(位置)指令，在分支點21向兩方向分支，其中一個移 動指令依然為與主側伺/i良電動機18相對的移動指令，另一個移動指令乘以一 定比率的換算系數K后成為與從動側伺服電動機19相對的位置指令。
在主側的進給軸電路22中，減去從作為主側的第一進給軸15的位置檢 測器的線性刻度器24輸出的位置反饋檢測值，來求位置偏差(位置環路控制)， 在位置控制處理部26中在位置偏差上乘以位置環路增益來求速度指令。接著 從該速度指令減去由檢測伺服電動機18的速度的速度檢測器輸出的速度反饋 檢測值來求速度偏差(速度環路控制)，對該速度偏差進行比例積分控制(PI 控制)，以求電流指令(轉矩指令)。然后，從該電流指令減去電流反饋的檢測 值求電流偏差(電流環路控制)，并通過放大器來驅動主側伺服電動機18。
在從動側的進給軸側電路23中也和主側的進給軸電路22同樣，順次進 行位置環路控制、速度環路控制、電流環路控制，并通過放大器驅動從動側伺
月良電動才幾19。
基于上述數字伺服電路20的同步控制，基本上是與現有技術基本相同的 控制，但是在由進給軸的高剛性化引起的慣性慣量大的情況、或者進給軸高速 化等情況下，在僅利用數字伺服電路20的控制中位置偏差變大，所以可以設 置對級聯結構的一對進給軸15、 16間的同步誤差進行^f'務正的單元。此外，本 發明的特征之一是不設置修正同步誤差的單元就能夠計算位于一對進給軸
15、 16間的位置控制對象點A的正確位置，但是在具有修正同步誤差的單元 的情況下能夠更準確地求位置控制對象點A是不言而喻的。
如圖1所示，本實施形態的移動軌跡顯示裝置10的位置數據存儲部(數 據存儲部)11的功能為在驅動第一進給軸15以及第二進給軸16時，存儲通 過線性刻度器24、 25在各進給軸15、 16上進行檢測的工件臺5的各位置數據 Xm、 Xs。各位置數據Xm、 Xs,通過線性刻度器24、 25的各通道向位置數據 存儲部ll輸出。此外，在本實施形態中，作為位置檢測器使用線性刻度器24、 25，但是也可以把檢測伺服電動機的旋轉角的旋轉編碼器作為位置檢測器來進 行使用。
移動軌跡顯示裝置10的系數數據存儲部12的功能為將內分點K存儲為 系數數據，該內分點K是凈皮切削材料6的位置控制對象點A以規定的比率來 內分一對進給軸(X軸)15、 16之間的軸間距離而得出的點。內分點K,相 當于利用保持在機床主軸上的切削工具作出的被切削材料6上的加工點，可任 意采用0 ~ 1范圍內的數值。在通過切削工具對被切削材料6進行3維加工時， 還可以把內分點K表示為與一對進給軸15、 16正交的Y軸方向位置的函數。
移動軌跡顯示裝置10的位置數據運算部(數據運算部)13的功能為根據 在位置數據存儲部11中存儲的各進給軸15、 16上的位置數據Xm、 Xs以及在 系數數據存儲部12中存儲的內分點K來計算被切削材料6的位置控制對象點 A(圖2)的位置數據。在把位置控制對象點A的內分點作為K、把第一進給 軸15上的工件臺5的位置數據作為Xm、把第二進給軸16上的工件臺5的位 置數據作為Xs時，位于第一進給軸15和第二進給軸16之間的被切削材料6 的位置控制對象點A的位置數據Xk可以根據(l - k) x Xm + k x Xs的公式來計 算(參照圖2)。例如，在K為0的情況下位置控制對象點A的位置數據Xk
等于Xm,在K為1的情況下位置控制對象點A的位置數據Xk等于Xs，在 K為0.5的情況下位置控制對象點A的位置數據Xk作為Xm和Xs的算術平 均值來計算。
移動軌跡顯示裝置10的軌跡顯示部14是作為用于根據通過位置數據運 算部13算出的位置數據來描繪位置控制對象點A的移動軌跡的CRT或者液晶 顯示器來發揮功能的部分，在本實施形態中使用在控制器1內具備的CRT或 者液晶顯示器。移動軌跡根據內分點K進行變化，例如，如2維切削時那樣 在內分點K 一定時畫為直線，在如3維切削那樣內分點K進行變化時作為圓 形、橢圓形或波形等曲線來描繪。在圖3中，描繪出圓形的移動軌跡，位置控 制對象點A的移動軌跡在第一進給軸的移動軌跡和第二進給軸的移動軌跡之 間進行描繪。在軌跡顯示部14上顯示的移動軌跡相當于被切削材料6的加工 輪廓，所以通過移動軌跡能夠評價加工產品的加工效果或者尺寸形狀。
下面根據圖4以及圖5來說明本發明的移動軌跡顯示裝置的變形例。圖4 所示的移動軌跡顯示裝置10A是以個人計算機30的圖像顯示部來代用不包含 在控制器1中的構成部分的軌跡顯示部14的裝置。通過該變形例，可以在與 控制驅動源的控制器1連接的外部顯示裝置中顯示移動軌跡，所以能夠減輕圖 像處理所需要的控制器1的負擔，能夠避免在控制器1內的處理數據的沖突。 圖5所示的移動軌跡顯示裝置是用相當于個人計算機30的部分來代用作為不 包含在控制器1中的構成部分的系數數據存儲部12、位置數據運算部13、軌 跡顯示部14的裝置。根據該變形例，可避免受到取得數據的通道數的限制， 同時能夠進一步減輕控制驅動源的控制器1的負擔。
此外，本發明不限于上述實施形態，可以釆用各種變形來實施。在本實 施形態中，顯示可整體支持在工件臺上的被切削的位置控制對象點的移動軌 跡，但是在級聯結構的一對進給軸被設置在切削工具的固定的刀架側時，也可 以把切削工具的切削刃位置作為位置控制對象點，顯示其移動軌跡。另外，具 有一對進給軸的級聯結構，即使是具備于電動壓力機或者注塑成形機的可動部 上，也可以如本實施形態那樣地顯示位置控制對象點的移動軌跡。
權利要求
1.一種移動軌跡顯示裝置(10)，其中，通過級聯結構的一對進給軸(15，16)在該進給軸方向上可移動地兩端支持的移動體(6)，在以規定的比率來內分所述一對進給軸(15，16)之間的軸間距離的點處具有位置控制對象點(A)，所述移動軌跡顯示裝置描繪該位置控制對象點(A)的移動軌跡，其特征在于，具有數據存儲部(11)，其在同步驅動所述一對進給軸(15，16)時，對在各進給軸(15，16)上檢測到的所述移動體(6)的位置數據進行存儲；數據運算部(13)，其根據在該數據存儲部(11)中存儲的所述各進給軸(15，16)上的所述位置數據來計算所述位置控制對象點(A)的位置數據；和軌跡顯示部(14)，其根據由該數據運算部(13)算出的所述位置數據，來描繪所述位置控制對象點(A)的移動軌跡。
2. 根據權利要求1所述的移動軌跡顯示裝置(10)，其中， 設所述位置控制對象點(A)位于所述軸間距離的內分點K， 設第一進給軸(15)上的所述移動體(6)的位置數據為Xm， 設第二進給軸(16)上的所述移動體(6)的位置數據為Xs, 根據公式(l - k) x Xm + k x Xs來計算所述位置控制對象點(A)的所述位置數據。
3. 根據權利要求1或者2所述的移動軌跡顯示裝置(10 ),其中， 所述一對進給軸(15， 16)是主側的第一進給軸(15)和從動側的第二進給軸(16)，所述位置控制對象點(A)能夠以與所述第一進給軸(15)以 及所述第二進給軸(16)正交的第三進給軸方向進行移動，并將所述移動軌跡 描繪為曲線。
4. 根據權利要求1或者2所述的移動軌跡顯示裝置(10 )，其中， 所述軌跡顯示部(14)是對所述一對進給軸(15， 16)的驅動源(18，19)進行控制的控制器(1)的顯示部。
5. 根據權利要求1或者2所述的移動軌跡顯示裝置(10 ),其中，所述軌跡顯示部(14 )是與控制所述一對進給軸(15， 16 )的驅動源(18,19)的控制器(1)進行連接的外部顯示裝置。
6.根據權利要求1或者2所述的移動軌跡顯示裝置，其中， 與控制所述一對進給軸(15， 16)的驅動源(18， 19)的控制器(1)進行連接的個人計算機(30 )作為所述數據運算部來作用，與該個人計算機(30 )進行連接的顯示裝置作為所述軌跡顯示部(14)來作用。
全文摘要
一種移動軌跡顯示裝置，其中，通過級聯結構的一對進給軸在該進給軸方向上可移動地兩端支持的移動體，在以規定的比率來內分所述一對進給軸之間的軸間距離的點處具有位置控制對象點，所述移動軌跡顯示裝置描繪該位置控制對象點的移動軌跡，特征是具有在同步驅動所述一對進給軸時存儲在各進給軸上檢測到的所述移動體的位置數據的數據存儲部；根據在該數據存儲部中存儲的所述各進給軸上的所述位置數據來計算所述位置控制對象點的位置數據的數據運算部；和根據由該數據運算部算出的所述位置數據來描繪所述位置控制對象點的移動軌跡的軌跡顯示部。
文檔編號G05B19/18GK101183254SQ200710192719
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月16日 優先權日2006年11月17日
發明者巖下平輔, 杉山和之, 河村宏之, 置田肇 申請人:發那科株式會社