[发明专利]用于根据材料重量优化加工性能的传动轴控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于根据材料重量优化加工性能的传动轴控制方法，特别是涉及用于防止根据材料重量产生的振动和噪音，从而优化加工性能的传动轴控制方法。

背景技术

一般，在材料重量重的情况下、即在与电机惯性（inertia）相比负载惯性相对较大的情况下，或者在如传动轴长的情况那样传动轴的刚性下降的情况下，当使载有材料的传动轴传动时，产生由谐振（resonance）引起的振动和噪音。

这种现象是由于传动轴控制系统的增益余量（gain margin）与负载对电机惯性比（load-to-motor inertia ratio）成正比地减小、结果使控制系统的相对的稳定性下降而发生的。即、负载对电机的惯性比越大的传动轴，越容易产生伴随控制稳定性下降的噪音和振动。由此，装备性能和加工等级下降，在严重的情况下，产生过多的错误报警等，使装备处于紧急停止状态。

为了解决这种问题，目前应用低通滤波器（low-pass filter）或者陷波滤波器（notch filter），或者使用降低控制增益（control gain）的方法，并且为了消除传动时对装备的冲击，应用了增加加减速时间常数的方法。

然而，在应用低通滤波器的情况下，在带宽（bandwidth）以上的频带内在控制系统中产生相位延迟（phase delay），从而存在有损系统的稳定性的问题。

并且，在应用陷波滤波器的情况下，在谐振频率固定的系统中，虽然有效性得到了验证，但是很难在材料重量等负载改变、从而谐振频率改变的一般的传动轴中应用。即、为了应对根据材料重量改变的谐振频率，陷波滤波器的中心频率也应自适应地改变，但这种使中心频率自适应地变化是很困难的。

并且，降低控制增益的方法存在使所有频带内的控制系统的性能下降的问题。

最后，增加加减速时间常数的方法不能解决停止时的振动和噪音问题，并引起加工时间增加等附带的问题。

发明内容

发明所要解决的问题

因此，本发明提供一种能够与材料重量无关地优化装备的加工性能的传动轴控制方法。

并且，本发明提供一种防止根据材料重量而有可能产生的噪音和振动，从而能够稳定地控制传动轴的传动轴控制方法。

解决问题的手段

为了达到上述目的，根据本发明的传动轴控制方法，其特征在于，包括：存储根据负载惯性设定了目标负载对电机的惯性比的查找表（look-up table）的过程；在使传动轴传动的同时检测电机加速度和扭矩指令数据的过程；利用所述检测到的电机加速度和扭矩指令数据，检测材料重量和由此产生的、在电机侧观察到的负载惯性的过程；利用所述查找表，对应于所述检测到的负载惯性计算出预先设定的目标负载对电机的惯性比的过程；以及使经过加速度反馈增益调节的负载对电机的惯性比，成为所述计算出的目标负载对电机的惯性比的过程。

并且，根据本发明的一例，其特征在于，所述计算过程还包括：当通过所述查找表对应于所述检测到的负载惯性而确认目标负载对电机的惯性比时，将所述已确认的目标负载对电机计算为目标负载对电机的过程；以及当没有通过所述查找表对应于所述检测到的负载惯性而确认出预先设定的目标负载对电机的惯性比时，利用线性插值法来计算目标负载对电机的惯性比的过程。

发明效果

本发明通过加速度反馈控制，变更电机惯性，实现目标负载对电机的惯性比，从而解决了在使载有与刚性相比相对较重的材料的传动轴传动的情况下发生的、传动轴控制系统的不稳定性和由此产生的噪音振动问题。

即、具有如下所述的优点：能够与材料重量无关地优化装备的加工性能，可防止根据材料重量而有可能产生的噪音和振动。

附图说明

图1是机床传动轴的被简化的框图。

图2是示出电机电流与电机速度之间的传递函数波特图的图表。

图3是示出实际复合加工机下部Z轴的扭矩指令与电机速度之间的传递函数的增益波特图的图表。

图4是传动轴传动时的速度、加速度、扭矩指令的图表。

图5是应用了本发明的加速度反馈控制框图。

图6是示出根据本发明的实施例的按照材料重量的目标负载对电机的惯性比的查找表。

图7是用于说明根据本发明的实施例的利用线性插值计算目标负载对电机的惯性比的方法的图。

图8是示出根据本发明的实施例的利用了查找表的目标负载对电机的惯性比计算过程的流程图。

图9是示出根据本发明的实施例的用于根据材料重量优化加工性能的传动轴控制过程的流程图。

具体实施方式