CN104076737A - 使两轴相互同步的同步控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使两轴相互同步的同步控制装置。在同步控制装置（1）的第一同步方式中，移动指令制作部（9）制作的使第一电机（23）以及第二电机（13）相互同步的移动指令分别通过第一通信线路（11）以及第二通信线路（21）提供给第一放大器（22）以及第二放大器（12），在从第一同步方式切换的第二同步方式中，第一电机（23）根据减速指令制作部（29）制作的减速指令进行减速，并且第二电机（13）根据基于通过第三通信线路（31）提供给第二放大器（12）的以第一电机（23）控制的位置反馈值而制作的移动令值，与第一电机（23）同步地进行减速。

Description

使两轴相互同步的同步控制装置
技术领域
本发明涉及使机床，例如齿轮加工机中的两轴相互同步的同步控制装置。
背景技术
机床，例如齿轮加工机，包括具备刀具的刀具轴和把持工件的工件轴。刀具通过刀具轴电机而绕刀具轴旋转，并且工件通过工件轴电机而绕工件轴旋转。有必要使这些工件轴以及工作轴相互同步地驱动。
为了使两轴相互同步，存在NC指令同步方式和主/从同步方式。图6为NC指令同步方式的同步控制装置的框图。图6中，控制装置100制作的移动指令通过第二通信线路210提供给刀具轴放大器220，然后提供给刀具轴电机230。并且，移动指令在被乘以同步比后，通过第一通信线路110提供给工件轴放大器120，然后提供给工件轴电机130。即，NC指令同步方式中，从控制装置将为了同步运转而制作的刀具轴电机用移动指令以及工件轴电机用移动指令分别提供给刀具轴电机以及工件轴电机。
图7为主/从同步方式的同步控制装置的框图。图7中，控制装置100制作的移动指令通过第二通信线路210提供给刀具轴放大器220，然后提供给刀具轴电机230。并且，刀具轴电机230的位置反馈值通过第三通信线路310从刀具轴放大器220提供给工件轴放大器120。工件轴放大器120中，位置反馈值被乘以同步比后提供给工件轴电机130。这样，主/从同步方式中，移动指令仅从NC控制装置提供给刀具轴（主轴）。然后，将与刀具轴的位置反馈值成比例的移动指令提供给工件轴（从轴）。并且，工件轴为主轴，刀具轴为从轴的情况也大致相同。
施加了比较大的低频率的切削干扰的机床中，大多采用主/从同步方式。其理由为，干扰的频率较低时，即使主轴侧的位置反馈值因干扰发生变化，从轴（slave）侧也会以跟踪主轴的方式进行运动，容易保持同步。
与此相反，当切削干扰的频率较高时，采用NC指令同步方式。其理由为，即使采用主/从同步方式将主轴的位置反馈值提供给从轴，从轴也无法跟踪主轴，只通过振动的移动指令振动从轴，反而会降低同步精度。
日本专利第3853908号公报中公开的伺服压装机（servo press），高速动作时采用NC指令同步方式，低速动作时则采用主/从同步方式。
然而，当控制装置中发生了故障时或者控制装置和两个放大器之间的通信线路中发生了异常时，无法向两个轴提供移动指令，无法维持同步。
鉴于上述的问题点而提出本发明，其目的在于提供一种即使控制装置中发生了故障或者控制装置和两个放大器之间的通信线路发生了异常时，也能够使两轴同步的同步控制装置。
发明内容
为了达到上述目的，根据第一方式提供了一种同步控制装置，其中，包括：第一电机以及驱动该第一电机的第一放大器；第二电机以及驱动该第二电机的第二放大器；与所述第一放大器以及第二放大器相连接的控制装置；连接所述第一放大器和所述控制装置的第一通信线路；连接所述第二放大器和所述控制装置的第二通信线路；连接所述第一放大器和所述第二放大器的第三通信线路；配置在所述控制装置中，制作所述第一电机以及所述第二电机中的至少一方的移动指令的移动指令制作部；对所述第一通信线路中的通信进行监视的第一通信监视部；对所述第二通信线路中的通信进行监视的第二通信监视部；包含在所述第一放大器内，制作所述第一电机的减速指令的减速指令制作部；当所述第一通信监视部检测到所述第一通信线路中的通信异常时或者所述第二通信监视部检测到所述第二通信线路中的通信异常时，从第一同步方式切换成第二同步方式的切换部；在所述第一同步方式中，所述移动指令制作部制作的使所述第一电机以及所述第二电机相互同步的移动指令，分别通过所述第一通信线路以及所述第二通信线路提供给所述第一放大器以及所述第二放大器；在所述第二同步方式中，所述第一电机根据所述减速指令制作部制作的所述减速指令被减速，并且所述第二电机根据移动指令，与所述第一电机同步地被减速，该移动指令是基于通过所述第三通信线路提供给所述第二放大器的以所述第一电机控制的位置反馈值而制作的。
根据第二方式，在第一方式中，当所述第一通信监视部检测到所述第一通信线路中的通信异常时，所述第一通信监视部将所述第一通信线路的异常传达给所述第二放大器，当所述第二通信监视部检测到所述第二通信线路中的通信异常时，所述第二通信监视部将所述第二通信线路的异常传达给所述第一放大器，由此，所述第一电机以及第二电机双方同时被减速。
根据第三方式，在第一或者第二方式中，在所述第二同步方式中，将以所述第一电机控制的位置反馈值提供给第二放大器后，在以所述第一电机控制的位置反馈值上乘以预定的同步比，由此，制作所述第二电机的移动指令。
根据第四方式，在第一或者在第二方式中，在所述第二同步方式中，在以所述第一电机控制的位置反馈值上乘以预定的同步比后，将其乘法运算值提供给第二放大器，由此，制作所述第二电机的移动指令。
通过对附图所示的本发明的典型实施方式进行详细的说明，使本发明的这些目的、特征及优点，以及其他的目的、特征及优点更加明确。
附图说明
图1为通过基于本发明的同步控制装置驱动的齿轮加工机的概念图。
图2为基于本发明的一个实施方式的同步控制装置的框图。
图3A为表示图2所示的同步控制装置的刀具轴放大器的动作的流程图。
图3B为表示图2所示的同步控制装置的工件轴放大器的动作的流程图。
图4为基于本发明的其他实施方式的同步控制装置的框图。
图5为基于本发明的另外的其他实施方式的同步控制装置的框图。
图6为NC指令同步方式的同步控制装置的框图。
图7为主/从同步方式的同步控制装置的框图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下的附图中，对相同部件附加了相同的参考符号。为了便于理解，这些附图适当地变更了比例尺。
图1为通过基于本发明的同步控制装置驱动的齿轮加工机的概念图。齿轮加工机主要包含：使刀具41，例如砂轮、铣刀（cutter）旋转的刀具轴电机23；使工件51，例如要加工的齿轮、螺旋齿轮（Helical Gear）旋转的工件轴电机13。另外，本说明书中将刀具41的旋转轴称为刀具轴40，将工件51的旋转轴称为工件轴30。图1中，这些刀具轴40以及工件轴30形成预定的角度，例如90度。
图2为基于本发明的一个实施方式的同步控制装置的框图。图2中，工件轴电机13驱动工件轴30，并且刀具轴电机23驱动刀具轴40。如图2所示，通过工件轴放大器12控制工件轴电机13，通过刀具轴放大器22控制刀具轴电机23。这些工件轴放大器12以及刀具轴放大器22分别通过第一通信线路11以及第二通信线路21与上位控制器10相连接。上位控制器10对所有的轴进行控制。
在此，同步控制装置1的上位控制器10包括移动指令制作部9，其制作使工件轴30以及刀具轴40相互同步的移动指令。图2中，通过在移动指令制作部9内预先考虑同步比，针对工件轴30以及刀具轴40制作了各自的移动指令。然而，也可以如后述的图4及图5所示，通过在用于刀具轴40的移动指令上乘上同步比8，制作用于工件轴30的移动指令。
另外，工件轴电机13具备的位置检测传感器14或者工件轴30本身具备的位置检测传感器14’检测出工件轴30的位置，并反馈给工件轴放大器12的控制部18。同样，刀具轴电机23具备的位置检测传感器24或者刀具轴40本身具备的位置传感器24’检测出刀具轴40的位置，并反馈给刀具轴放大器22的控制部28。下面对使用位置检测传感器14、24的情况进行说明。然而，使用位置传感器14’、24’的情况也是相同的。
如图2所示，本发明中，第三通信线路31直接连接工件轴放大器12和刀具轴放大器22。第三通信线路31为通信总线，在两个放大器12、22之间数据可以高速地通信。
并且，工件轴放大器12包括移动指令接收部15，其从移动指令制作部9通过第一通信线路11接收工件轴电机13的移动指令。另外，工件轴放大器12包括第一通信监视部16，其对第一通信线路11中的移动指令的通信进行监视。并且，工件轴放大器12包括切换部17，其在第一通信监视部16检测到第一通信线路11中的通信异常时切换成使用第三通信线路31。通常，切换部17被设定成连接移动指令接收部15和控制部18。
同样，刀具轴放大器22包括移动指令接收部25，其从移动指令制作部9通过第二通信线路21接收刀具轴电机23的移动指令。另外，刀具轴放大器22包括第二通信监视部26，其对第二通信线路21中的移动指令的通信进行监视。并且，刀具轴放大器22包括切换部27，其在第二通信监视部26检测到第二通信线路21中的通信异常时切换成使用第三通信线路31。通常，切换部27被设定成连接移动指令接收部25和控制部28。另外，刀具轴放大器22包括减速指令制作部29，其在同步控制装置1发生异常而需要停止刀具轴电机23的情况下，制作刀具轴电机23的减速指令。
当同步控制装置1正常工作时，由上位控制器10的移动指令制作部9分别制作用于工件轴电机13以及刀具轴电机23的移动指令。这些移动指令被预先设定成使工件轴电机13以及刀具轴电机23相互同步。
然后，工件轴电机13的移动指令，从移动指令制作部9通过第一通信线路11后由工件轴放大器12的移动指令接收部15接收。另外，刀具轴电机23的移动指令，从移动指令制作部9通过第二通信线路21后由刀具轴放大器22的移动指令接收部25接收。
接下来，将这些移动指令分别提供给控制部18、28。在控制部18、28中输入由位置检测传感器14、24检测到的工件轴、刀具轴的实际位置。从而，控制部18、28进行预定的位置反馈处理，分别驱动工件轴电机13以及刀具轴电机23。由此，工件轴30以及刀具轴40相互同步地动作。
图3A以及图3B分别为表示图2所示的同步控制装置的刀具轴放大器以及工件轴放大器的动作的流程图。假定按每个预定的控制周期同步地执行图3A以及图3B的内容。
在图3A的步骤S11中，第二通信监视部26判断是否不能进行第二通信线路21中的通信。当不能进行第二通信线路21中的通信时，在步骤S12中，第二通信监视部26将不能进行第二通信线路21中的通信的状态通过第三通信线路31传达给工件轴放大器12。
另外，当并非不能进行第二通信线路21中的通信时，进入步骤S13。步骤S13中，第一通信监视部16判断是否不能进行第一通信线路11中的通信。然后，当不能进行第一通信线路11中的通信时，进入步骤S14。与此相反，当并非不能进行第一通信线路11中的通信时，进入步骤S16，继续原封不动地使用移动指令制作部9制作的移动指令。
在此，参考图3B时，在步骤S21中，第一通信监视部16判断是否不能进行第一通信线路11中的通信。当不能进行第一通信线路11中的通信时，在步骤S22中，第一通信监视部16将不能进行第一通信线路11中的通信的状态通过第三通信线路31传达给刀具轴放大器22。
另外，当并非不能进行第一通信线路11中的通信时，进入步骤S23。步骤S23中，第二通信监视部26判断是否不能进行第二通信线路21中的通信。然后，当不能进行第二通信线路21中的通信时，进入步骤S24。与此相反，当并非不能进行第二通信线路21中的通信时，进入步骤S26，继续原封不动地使用移动指令制作部9制作的移动指令。
当不能进行第一通信线路11以及第二通信线路21中的至少一方的通信时进入步骤S14以及步骤S24。该情况为切断了第一通信线路11以及第二通信线路21中的至少一方，或者上位控制器10的移动指令制作部9不能制作移动指令的情况。当像这样同步控制装置1发生异常时，在步骤S14中，切换部27切换为连接减速指令制作部29和控制部28。同样，步骤24中，切换部17切换为连接第三通信线路31和控制部18。
然后，在步骤14中，减速指令制作部29制作刀具轴电机23的减速指令，将该减速指令应用于刀具轴电机23。制作减速指令是为了使刀具轴电机23停止。因此，假定制作了速度指令值按照预定的函数逐步变小的减速指令。
接下来，在步骤S15中，将位置检测传感器24检测到的刀具轴的位置从刀具轴放大器22通过第三通信线路31提供给工件轴放大器12的控制器18。
并且，在步骤S24中，在从刀具轴放大器22通过第三通信线路31提供的位置反馈值上乘以预定的同步比（刀具轴40和工件轴30的转速比）。作为工件轴电机13的移动指令采用了该值，并且控制部18对工件轴电机13进行控制。
之后，在步骤S17、S27中执行位置控制。当如上所述那样切换了切换部17、27时，刀具轴电机23通过减速指令被减速并停止。然后，控制部18根据通过第三通信线路31提供的刀具轴40的位置反馈值制作工件轴电机13的移动指令。因此，工件轴30跟踪刀具轴40的减速动作，在保持同步的同时被减速。由此，在本发明中，可以在使工件轴30以及刀具轴40相互同步的同时，使这些轴安全地停止。
并且，在本发明中，将第一通信线路11以及第二通信线路21中的一方的通信线路中的异常通过第三通信线路31迅速传达给另一方的通信线路的控制器12、22。因此，本发明中，同时进行切换部17、27的切换动作，使工件轴电机13以及刀具轴电机23同步地进行减速。
图4为基于本发明的其他实施方式的同步控制装置的框图。图4中，在工件轴放大器12内表示出同步比19。图4所示的实施方式中，也由于同步控制装置1的异常将切换部27切换成连接减速指令制作部29和控制部28，并且将切换部17切换成连接第三通信线路31和控制部18。
这样的情况下，将刀具轴40的位置反馈值从刀具轴放大器22通过第三通信线路31传达给工件轴放大器12。然后，在工件轴放大器12内，在刀具轴电机23的位置反馈值上乘以同步比19后提供给控制部18。即，图4所示的实施方式中，刀具轴40的位置反馈值在没有乘以同步比19的状态下，从刀具轴放大器22传达给工件轴放大器12。之后，在工件轴放大器12内乘以同步比19。
图5为基于本发明的另外的其他实施方式的同步控制装置的框图。图5中，在刀具轴放大器22内表示出同步比32。图5所示的实施方式中，也由于同步控制装置1的异常将切换部27切换成连接减速指令制作部29和控制部28，并且将切换部17切换成连接第三通信线路31和控制部18。
这样的情况下，在刀具轴40的位置反馈值上乘以同步比32。然后，该乘法运算值从刀具轴放大器22通过第三通信线路31提供给工件轴放大器12的控制部18。即，图5所示的实施方式中，刀具轴40的位置反馈值在乘以同步比32后从刀具轴放大器22传达给工件轴放大器12。在上述的任何情况下，都可以得到所述的效果。并且，当工件轴为主轴，刀具轴为从轴时，显然也可以与本发明同样地应用。
第一方式中，当控制装置中发生了故障或者控制装置和电机之间的通信线路中发生了异常时，第一电机（例如刀具轴电机）根据减速指令进行减速。然后，根据通过第三通信线路提供的第一电机的位置反馈值制作的移动指令，驱动第二电机（例如工件轴电机）。因此，第二电机跟踪第一电机的减速动作，在保持同步的同时被减速。由此，在使第一电机以及第二电机相互同步的同时，停止这些电机。
第二方式中，将第一通信线路以及第二通信线路中的一方的通信线路中的异常传达给另一方的放大器，并进行切换部的切换动作。因此，使第一电机以及第二电机同步地同时进行减速。
使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但如果是本技术领域的技术人员，则能够理解在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行所述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。

Claims (4)

1.一种同步控制装置（1），其特征在于，包括：
第一电机（23）以及驱动该第一电机的第一放大器（22）；
第二电机（13）以及驱动该第二电机的第二放大器（12）；
与所述第一放大器以及所述第二放大器相连接的控制装置（10）；
连接所述第一放大器和所述控制装置的第一通信线路（11）；
连接所述第二放大器和所述控制装置的第二通信线路（21）；
连接所述第一放大器和所述第二放大器的第三通信线路（31）；
配置在所述控制装置中，制作所述第一电机以及所述第二电机中的至少一方的移动指令的移动指令制作部（9）；
对所述第一通信线路中的通信进行监视的第一通信监视部（16）；
对所述第二通信线路中的通信进行监视的第二通信监视部（26）；
包含在所述第一放大器内，制作所述第一电机的减速指令的减速指令制作部（29）;以及
切换部（27），其在所述第一通信监视部检测到所述第一通信线路中的通信异常时或者所述第二通信监视部检测到所述第二通信线路中的通信异常时，从第一同步方式切换成第二同步方式；
在所述第一同步方式中，所述移动指令制作部制作的使所述第一电机以及所述第二电机相互同步的移动指令，分别通过所述第一通信线路以及所述第二通信线路提供给所述第一放大器以及所述第二放大器，
在所述第二同步方式中，所述第一电机根据所述减速指令制作部制作的所述减速指令被减速，并且所述第二电机根据移动指令，与所述第一电机同步地被减速，该移动指令是基于通过所述第三通信线路提供给所述第二放大器的以所述第一电机控制的位置反馈值而制作的。
2.根据权利要求1所述的同步控制装置，其特征在于，
当所述第一通信监视部检测到所述第一通信线路中的通信异常时，所述第一通信监视部将所述第一通信线路的异常传达给所述第二放大器，当所述第二通信监视部检测到所述第二通信线路中的通信异常时，所述第二通信监视部将所述第二通信线路的异常传达给所述第一放大器，由此，所述第一电机以及第二电机双方同时被减速。
3.根据权利要求1或2所述的同步控制装置，其特征在于，
在所述第二同步方式中，将以所述第一电机控制的位置反馈值提供给所述第二放大器后，在以所述第一电机控制的位置反馈值上乘以预定的同步比，由此，制作所述第二电机的移动指令。
4.根据权利要求1或2所述的同步控制装置，其特征在于，
在所述第二同步方式中，在以所述第一电机控制的位置反馈值上乘以预定的同步比后，将其乘法运算值提供给所述第二放大器，由此，制作所述第二电机的移动指令。
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