[发明专利]轴定位设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为2012-049211，2012年3月6日提交的日本专利申请的优先权，该申请的全部内容通过参考引入本文。

技术领域

本发明涉及使机床的轴停止在想要的位置的定位设备。

背景技术

对于转动的轴电机的定位和停止的定位技术，定位需要快速进行并且不能超调。为了达到这种技术，迄今进行了各种尝试。

图1展示了典型的轴定位设备的方框图。轴15被轴电机11通过传导机构12至14驱动从而旋转，所述传导机构12至14包括齿轮和传送带。速度检测器10检测轴电机11的速度，并且输出速度检测值Vm[min^-1]。减法器6用速度检测值作为速度反馈值，并输出与速度指令Vc[min^-1]的偏差Vd[min^-1]，而且，基于偏差Vd，速度控制器7计算并输出转矩指令Tc[Nm]。基于速度检测值Vm，磁通密度指令计算器8输出磁通密度指令φc。电流控制器9基于转矩指令Tc和磁通密度指令φc控制轴电机11的电流。

当速度检测值Vm变成小于或等于电机基本转动速度Vb时，加速度指令计算器32以一段时间T1[s]后检测到的速度检测值Vm(T1)用下面的等式(1)计算加速度“a”并将其输出到位置指令计算器2作为加速度“as”。在该时间T1期间，速度指令Vc为零(Vc=0),这相当于最大转矩时速度降低的状态。如此，等式(1)中的Ka设置为系数1或更小，从而提供加速指令，以该加速指令，定位减速期间不会发生转矩饱和。

当速度检测值Vm大于或等于轴电机基本转动速度Vb时，比较器31输出高水平轴电机速度状态Sv，当速度检测值Vm小于基本转动速度时，比较器31输出低水平轴电机速度状态Sv。加速度指令计算器32在高水平时输出控制模式切换指令Sc，使得当轴电机速度状态Sv处于高水平时或直到等式（1）平衡的时间内，控制模式设置为速度控制。另一方面，加速度指令计算器32在低水平时输出控制模式切换指令Sc，使得当轴电机速度状态Sv处于低水平时或等式（1）已经平衡后，控制模式设置为位置控制。此外，加速度指令计算器32将控制模式切换速度Vs输出至位置指令计算器2，在该控制模式切换速度Vs下，控制模式从速度控制切换至位置控制。控制模式切换速度Vs取任何低于Vb-Vm（T1）的值。当控制模式切换指令Sc在高水平时，控制模式切换开关5输出从主控制设备1输出的速度指令Vc，当控制模式切换指令Sc在低水平时，控制模式切换开关5输出从位置控制比例增益4输出的速度指令Vc。换句话说，当电机速度Vm大于或等于电机基本转动速度Vb或直到加速度指令计算器32完成加速度指令“as”的计算后，轴定位设备以速度控制模式运行，并且在已经完成加速度指令“as”的计算后，切换控制模式，从而在位置控制模式以控制模式切换速度Vs运行。基于从主控制设备1输出的加速度指令“as”（加速度“a”）和控制模式切换速度Vs，以及用于位于轴的一转内的位置的位置指令Pc[rad]，位置指令计算器2计算能满足以下不等式（2）并使不等式左边取得最小值的整数n。

基于用不等式(2)计算的整数n，使轴在位于轴的一转内的位置停止的位置α用下面的等式（3）计算。

基于加速度指令“as”，控制模式切换速度Vs，和用等式（3）计算的位置α，计算位置指令偏差ΔPc以提供图2所示的速度指令并输出位置指令偏差ΔPc。位置检测器16检测轴15的位置，并且输出位置检测值Pd。减法器3将位置检测值Pd用作位置反馈值，并由位置指令偏差ΔPc计算偏差。通过将减法器3的输出乘以比例增益，Kp，4，计算并输出速度指令Vc。基于速度指令Vc控制轴电机从而使其定位和停止。因为轴基于用等式（1）计算的加速度指令“as”而减速并且定位和停止，定位可在转矩不饱和，不超调的情况下快速进行。

如图2所示，为了使轴定位并停止在预定位置，在控制轴从而实现恒速期间的一段时间和在以预定加速度“a”减速期间的一段时间进行停止控制。加速度“a”为电机在制动期间能实现的最大加速度，其中在制动期间转动速度小于或等于基本转动速度。在下面的描述中，在速度为恒定的一段时间进行的控制被称为“恒速控制”，在以加速度“a”减速的一段时间进行的控制被称为“最大制动加速度控制”，并且上述恒速控制和最大制动加速度控制相继进行从而使轴定位并停止的控制被称为“停止控制”。