CN101000500A - 电动机控制*** - Google Patents

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Abstract

一种电动机控制装置，它不使用专用的连接器或者切换器等，能够输出数值控制装置内的电动机的控制用数据而且根据需要向数值控制装置输入控制用数据。该***具有：数值控制装置；通过串行通信线连接数值控制装置的多个放大器；通过放大器被分别驱动的伺服电动机等的电动机；和构成为能够把数值控制装置内的软件保存的电动机控制用数据、作为模拟数据或者数字数据进行输入输出的输入输出装置。输入输出装置，也可以把电动机控制用数据作为模拟数据或者数字数据向数值控制装置发送。

Description

电动机控制***
技术领域
本发明涉及包含控制多个电动机的数值控制装置、和用于输入输出电动机控制用的数据的数据输入输出装置的电动机控制***。
背景技术
在伺服电动机等电动机的数值控制中，为抽出放大器或者电动机本来具有的性能来以高速实现高精度的控制，进行伺服调整，把电动机控制用的参数调整为最佳值。为此，需要取出位于数值控制装置内的、进行电动机控制的软件保存的控制用数据(例如电动机的速度指令、转矩指令、电动机速度以及电动机位置)，使其在数值控制装置的显示器或者外部的示波器等上显示。
在使控制用数据在示波器上显示的场合，需要把该控制用数据变换为适于在示波器上观察的模拟数据，使用用于变换的数据输入输出装置。在现有技术中，这样的数据输入输出装置，与在数值控制装置或者伺服电动机的放大器内设置的专用的连接器连接、或者组装入放大器内来使用。
另一方面，在专利第3615596号公报中，公开了在串行通信线上连接了机械侧位置检测控制单元的数值控制装置。
在将电动机控制用的数据输入输出装置连接到或者组装入数值控制装置的场合，需要在上述的专用连接器上连接数值控制装置具有的全部电动机控制用处理器的输出线路。近年来，数值控制装置要控制的轴数(伺服电动机的数)增多的倾向强劲，故此，在那样多轴化的场合产生构成使用切换器等复杂电路的需要。但是即使使用切换器，在控制轴数达到数十～数百等多数的场合，也存在伴随布线面积或分支数的增大而成本上升、抗噪声性降低以及波形紊乱等问题。
另外，在数值控制装置的显示器上显示电动机控制用的数据的场合，也有在显示器上和电动机控制用的数据同时显示外部的定时信号或者传感器的输出的情况，但是仅向上述的数据输入输出装置追加了输入部，依然存在和上述同样的问题。这里，如果把数值控制装置连接到在一般的PLC(Programmable Logic Controller(可编程控制器))等中使用的现场总线上，从控制电动机的软件能够进行数据的输入输出的话，则可以经由PLC进行数据的输入输出。但是，因为该现场总线传送周期长，不能得到伺服调整所需要的、与伺服控制的高度的同步性。
另一方面，在把电动机控制用的数据输入输出装置连接到或者组装入伺服电动机的放大器内的场合，存在仅能处理对于安装或者组装了数据输入输出装置的放大器的电动机控制用数据的问题。因此，在该场合在全部放大器内准备输入输出装置，或者需要根据用途另安装输入输出装置的作业。
在专利第3615596号公报中，公开了在串行通信线上连接位置检测控制单元的结构，但是关于数据控制用的数据输入输出装置未记载，所以也没有记载在串行通信线上连接数据输入输出装置的效果。另外，位置检测控制单元对于串行通信线不是活线可插拔(亦即即使分开检测控制单元也能维持数值控制部和伺服放大器的连接)连接。所以虽然有可以削减连接器数等的效果，但是位置检测控制单元作为***不可缺的专用品就变成经常连接的状态。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种电动机控制装置，它不使用专用的连接器或者切换器等，就能够输出数值控制装置内的电动机的控制用数据而且根据需要向数值控制装置输入控制用数据。
为实现上述目的，本发明提供一种电动机控制***，其具有数值控制装置、多个构成为通过串行通信线接收来自该数值控制装置的指令的电动机放大器、分别通过该多个电动机放大器的各个驱动的多个电动机、和为进行用于该多个电动机的控制用数据的输入输出的输入输出装置，其中，所述数据输入输出装置，被构成为：能够经由所述串行通信线输入输出所述数值控制装置内的所述多个电动机的控制用数据。
从所述数据输入输出装置输出的所述数值控制装置内的所述多个电动机的控制用数据，可以包含电动机的速度指令、转矩指令、电动机速度以及电动机位置中的至少一个。
所述电动机也可以是伺服电动机，在这种场合电动机控制***，根据从所述数据输入输出装置输出的所述数值控制装置内的所述电动机的控制用数据，进行伺服调整。
所述数据输入输出装置，能够构成为：可以经由所述串行通信线向所述数值控制装置输入所述多个电动机的控制用数据。
所述电动机也可以是伺服电动机，在这种场合电动机控制***，根据通过所述数据输入输出装置的向所述数值控制装置的控制用数据的输入进行伺服调整。
电动机控制***，也可以进一步具有测定通过所述电动机驱动的构成单元的举动的传感器、包含定时来比较该传感器的检测数据和所述数据输入输出装置的输出数据的数据处理装置。
所述数据输入输出装置，能够构成为：可以任意的定时切换输入输出所述多个电动机的哪一个的控制用数据。
电动机控制***，也可以进一步具有从所述输入输出装置接收表示所述电动机的负荷的输出数据、根据该输出数据按需向所述输入输出装置发送所述电动机的负荷减低信号的数据处理装置。
理想的是，所述数据输入输出装置可带电插拔地被连接到所述串行通信线上。
所述数据输入输出装置，在结构上也可以和所述数值控制装置或者所述电动机放大器做成一体化。
所述数据输入输出装置，也可以被连接在可同步运行地连接所述数值控制装置以及所述电动机放大器的串行通信线，由此，电动机的输入输出变得可同步动作。
附图说明
本发明的上述以及其他目的、特征以及优点，通过参照附图说明以下合适的实施形态，就会更加明了。
图1是表示本发明的电动机控制***的概略结构的图。
图2a～2c是作为本发明的第一实施形态说明齿隙加速量的调整的图线，分别表示不需要参数调整的状态、参数过小的状态以及参数过大的状态。
图3是表示作为本发明的第二实施形态的传送带装置的概略图。
图4是表示使通过图3的传送带的印刷板的传送速度的变化与传送带上的传送方向位置对应表示的图线。
图5是表示作为本发明的第三实施形态的旋转式分度装置的概略图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明。图1是表示本发明的电动机控制***1的概略结构的图。此外***1的具体例后述。如图1所示，***1，具有：数值控制装置10；通过串行通信线20与数值控制装置10连接的多个(图示例子中为两个)放大器30a以及30b；通过放大器30a以及30b分别被驱动的伺服电动机等的电动机32a以及32b；构成为能够把数值控制装置10内的软件的保存的电动机控制用数据、作为模拟数据或者数字数据输入输出的输入输出装置40。另外输入输出装置40也可以把电动机控制用数据作为模拟数据或者数字数据向数值装置10发送。
另外，理想的是数据输入输出装置40可带电插拔地连接串行线20。在这种场合输入输出装置40，在维持与数值控制装置10和放大器30a以及30b可通信的状态下可以从***1分离。因此输入输出装置40，可以仅在必要时与***1连接使用，在***1中不使用时也可以进行连接其他的***来使用那样的到处使用。
但是，输入输出装置40，如果是实质上连接串行通信线20，则也可以在结构上与数值控制装置或者放大器做成一体化(例如组装入到放大器30的框体内)。但是在这种场合，输入输出装置40，不仅能和所组装的放大器而且也能和其他的放大器或者数值控制装置进行数据的输入输出。
数值控制装置10可以包含：包含用于进行***全体的控制的软件13的主处理器12；包含进行电动机的控制的软件15的电动机控制处理器14以及控制通过串行通信线20的通信的串行通信控制设备16等。另外，在数值控制装置10中，可以连接显示***1的各种操作或者得到的数据的显示器50。另外，在输入输出装置40上，也可以连接为从外部输入数据的PLC(Programmable Logic Controller)60或者PC(个人计算机)62等数据处理装置。再者，在输入输出装置10上还可以连接检测电动机32a以及32b的位置等的传感器70。此外传感器70被连接到输入输出装置40上。
***1中的电动机控制，大体上如下进行。亦即，遵照主处理器12计算出来的电动机的移动指令，电动机控制处理器14，在速度控制周期内计算电动机旋转的速度，对于每一电流控制周期计算为此必要的转矩即电流指令值，进而计算开关对于电动机的电流的伺服放大器内的晶体管的导通/关断信息。电动机控制处理器14，把计算出来的导通/关断信息，经由串行通信控制设备16作为分组数据向在串行通信线20上连接的伺服放大器30a以及30b发送，接着，伺服放大器30a以及30b，对于电动机32a以及32b送出指令的电流，使电动机32a以及32b旋转。此外，在要求高速而且高精度的伺服电动机控制中，电流控制周期亦即数据的更新速度例如为16kHz，非常高的速度，所以向串行通信线20发送的导通/关断信息的数据的更新，具有和电动机控制处理器14的电流控制周期的高精度的同步性。
根据本发明的电动机控制***，在包含上述三种实施形态的各种机械***中，能够进行机械精度、同步运行精度以及电动机负荷的确认。例如，从上述的数据输入输出装置40，把在数值控制装置10内的电动机控制处理器14保存的电动机控制用数据，经由串行通信控制设备16输出，另一方面，通过用PC 62比较从位置传感器70来的信号或者数据，这样，例如对于某机床具有的伺服电动机的位置信息，比较从输入输出装置40来的反馈和从位置传感器70来的反馈，能够包含定时来进行机械精度的确认、监视或者解析等。
另外，也可以从输入输出装置40，把在数值控制装置10内的电动机控制处理器14保存的电动机控制用数据、例如转矩命令(TCMD)，经由串行通信控制设备16输出，并向PC 62发送，在某期间内监视电动机的负荷，在负荷大的场合，也可以从PC 62向输入输出装置40发送减低负荷信号，来进行自动降低加工速度等的处理。在该场合，例如如图1所示，也可以通过I/O设备82在PC 62上连接起动开关80，把起动开关80的导通/关断信号作为触发信号在PC 62中取入电动机负荷的数据。
下面，说明使用上述的***1的本发明的优选的具体例。首先，作为第一实施形态，在通过上述***1控制的电动机是伺服电动机的场合，可以使用***1有利地进行齿隙的加速的调整。在机械***中在齿隙或者摩擦等的影响大时，电动机反转时有时产生延迟，例如在把被加工物切削成圆弧状时成为所谓的象限突起的原因。用于改善该象限突起的功能是齿隙加速功能。根据本发明，通过后述的步骤，调整用于齿隙加速的参数，可以改善象限突起。
首先，执行圆弧切削的程序，在上述的电动机控制处理器14中包含的电动机控制软件15保存的数据中，使用输入输出装置40输出速度指令(VCMD)，并进行观察。在观察中，可以使用周知的示波器等。这里注意电动机反转时(速度指令通过GND时)的VCMD的波形，如果修正适当、进行适当的切削的话，则波形成为如图2(a)所示。另一方面，在实际产生了上述的象限突起时，波形成为如图2(b)那样，在这种场合通过来自输入输出装置40的输入，把在数值控制装置10中内置的关于齿隙加速量的参数重新设定为更大的值。反之，在被加工物中不是象限突起而产生了切口时，波形成为如图2(c)那样，在该场合还是通过来自输入输出装置40的输入，把上述参数重新设定为更小的值。这样，通过使用输入输出装置40，就能够适当实现伺服电动机的最佳的驱动。
下面，作为使用本发明的电动机控制***的第二实施形态，说明如图3所示的用条形码阅读器读取在传送带上传送的印刷板的条形码的传送带装置。该装置，具有传送像印刷板这样的被传送物100的传送带102；检测印刷板100的位置的传感器70a、70c以及70c；读取在印刷板100上形成的条形码(未图示)条形码阅读器104。假定传送带装置，为了尽可能用高速传送印刷板100，仅在条形码阅读器104读取条形码期间，在可读取的速度以下传送印刷板100，在此之外以较高速度(例如传送带102的最高传送速度)传送。此外，位置传感器70a、70c以及70c，相当于上述的传感器70，被构成为：分别检测印刷板100到达条形码读取区间S跟前的减速开始位置P1、条形码读取区间S的始点P2以及终点P3。
图4是使通过传送带102的印刷板100的传送速度的变化与传送带上的传送方向位置对应起来表示的图线。印刷板100在到减速开始位置P1之前以超过可读取速度v0的速度v1传送，如果传感器70a检测到印刷板100到达了P1，则传送带开始减速，在印刷板100到达读取区间S的始点P2前减速到可读取速度v0以下的速度v2。如果传感器70b检测到印刷板100进入了读取区间S，则把该检测信号输入到输入输出装置40，输入输出装置40将该信号向数值控制装置10传送。数值控制装置10，在显示器50上描绘得到的检测信号以及电动机的速度指令(传送带的速度)的波形，操作者据此就可以确认读取区间S内的速度是否在v0以下。如果传感器70c检测到印刷板100通过了读取区间S，则传送带102再次被加速到速度v1。因此，通过在PC 62中反馈处理来自数据输入输出装置40以及位置传感器70a～70c的信号或者数据，就能够对于驱动传送带的伺服电动机的位置信息，比较来自输入输出装置40的反馈和来自位置传感器70a～70c的反馈，包含定时来进行机械精度的确认、监视或者解析等。
下面，作为使用了本发明的电动机控制***的第三实施形态，说明图5所示的、具有多个加工工位的旋转式分度装置200。装置200，具有大体成圆形配置的多个(在图示的例子中为8个)工位201～208，进行工件(未图示)的1周期的加工(亦即把工件1从工位201到208顺序加工)。在这样的装置中，在1周期结束后判明工件上有加工不良的场合，为确定是在哪个工位上有问题，必须在每一工位上进行加工及其确认，非常费工费时。一般，工位上的加工不良或者精度不良，因为可由工具过度切割工件或者可动部分与周围设备干涉而产生，所以大多认为是在各工位上使用的伺服电动机的转矩命令的变化(异常)而引起的。如果使用本发明，则可以进行下面的操作：在某一加工周期中，首先在进行工位201上的加工期间使用输入输出装置40，输出工位201的伺服电动机的转矩数据，如果加工移动到了工位202则切换到工位202的伺服电动机的转矩数据的输出。这样，把加工中的工位的伺服电动机的转矩数据向外部输出，与加工的进行一致把数据输出依次切换为下一工位并进行监视，这样，就能够仅抽出异常判定所需要的信息，同时，如果在加工周期中发生了异常则能够立即确定异常部位。
再有，在用传感器监视工件的加工状态、加工工件到了某位置时给伺服器新的命令的***中，当来自传感器的输入与伺服器轴的控制不同步时，因为在每次加工中在来自传感器的输入定时中产生偏离，给予伺服器的命令的定时也不一定，有可能降低工件的加工精度。但是，在使用串行通信线构成的***中，因为能够采用可保持各伺服器轴的控制的同步的通信方法，所以也能使从在串行通信线上连接的数据输入输出装置来的输入信号仍然与伺服器轴的控制同步。因此，通过向数据输入输出装置输入来自传感器的信号，作为给伺服器的命令，就能够使定时成为恒定，提高工件的加工精度。
根据本发明的电动机控制***，不需要用于数据输入输出装置的专用连接器或者切换器等，能够抑制***全体的成本升高或者占有据区域的增加。另外能够用一个数据输入输出装置进行多个电动机的控制用数据的输入输出，而且***的精度监视和异常检测也变得容易。再有，通过数据输入输出装置可带电插拔地连接到传信通信线，在不需要控制用数据的输入输出的场合，可以取下数据输入输出装置在其他***中使用等，可期望进一步降低成本。
参照为进行说明而选定的特定的实施形态对本发明进行了说明，但是专业人员明了，在不脱离本发明的基本概念及范围的情况下可以进行多种变更。

Claims (11)

1.一种电动机控制***，其特征在于，
具有：
数值控制装置(10)；
被构成为通过串行通信线(20)接收来自该数值控制装置(10)的指令的多个电动机放大器(30a，30b)；
分别通过该多个电动机放大器(30a，30b)的各个驱动的多个电动机(32a，32b)；和
用于进行该多个电动机(32a，32b)用的控制用数据的输入输出的输入输出装置(40)；其中，
所述数据输入输出装置(40)，被构成为能够经由所述串行通信线(20)输入输出所述数值控制装置(10)内的所述多个电动机(32a，32b)的控制用数据。
2.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
从所述数据输入输出装置(40)输出的所述数值控制装置(10)内的所述多个电动机(32a，32b)的控制用数据，包含电动机的速度指令、转矩指令、电动机速度以及电动机位置中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
所述电动机(32a，32b)是伺服电动机，根据从所述数据输入输出装置(40)输出的所述数值控制装置(10)内的所述电动机(32a，32b)的控制用数据进行伺服调整。
4.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
所述数据输入输出装置(40)，被构成为可以经由所述串行通信线(20)向所述数值控制装置(10)输入所述多个电动机(32a，32b)的控制用数据。
5.根据权利要求4所述的电动机控制***，其中，
所述电动机(32a，32b)是伺服电动机，根据向通过所述数据输入输出装置(40)的所述数值控制装置(10)的控制用数据的输入进行伺服调整。
6.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
还具有：
测定通过所述电动机(32a，32b)驱动的构成单元的行为的传感器(70)；和
包含定时来比较该传感器(70)的检测数据和所述数据输入输出装置(40)的输出数据的数据处理装置(60，62)。
7.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
所述数据输入输出装置(40)，被构成为可以任意的定时切换输入输出所述多个电动机(32a，32b)的哪个的控制用数据。
8.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
还具有从所述输入输出装置(40)接收表示所述电动机(32a，32b)的负荷的输出数据、根据该输出数据按需要向所述输入输出装置(40)发送所述电动机(32a，32b)的负荷减低信号的数据处理装置(62)。
9.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
所述数据输入输出装置(40)被可带电插拔地连接到所述串行通信线(20上。
10.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
所述数据输入输出装置(40)，在结构上和所述数值控制装置(10)或者所述电动机放大器(30a，30b)被做成一体化。
11.根据权利要求1所述的电动机控制***，其中，
将所述数据输入输出装置(40)连接在可同步运行地连接所述数值控制装置(10)以及所述电动机放大器(30a，30b)的串行通信线(20)上，由此，数据的输入输出就可同步动作。
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