[發明專利]控制裝置以及機器學習裝置

有效

• 申請號: 201811601640.2
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109960219B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 宇野宏祐
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;郝慶芬

本發明提供控制裝置以及機器學習裝置，控制裝置所具備的機器學習裝置能夠決定PID控制的參數，該PID控制的參數能夠不將循環時間增大到所要以上而延長工具的壽命該機器學習裝置具備：狀態觀測部，其將表示加工中的PID控制的參數的PID控制參數數據、表示上述加工的加工條件的加工條件數據以及與上述加工的加工環境有關的加工環境數據作為表示環境的當前狀態的狀態變量來進行觀測；判定數據取得部，其將表示加工中的上述工具壽命的消耗的適當與否判定結果的工具壽命判定數據以及表示加工的循環時間的適當與否判定結果的循環時間判定數據作為判定數據來進行取得；以及學習部，其將上述加工的加工條件以及加工環境與PID控制的參數關聯起來進行學習。

技術領域

本發明涉及控制裝置以及機器學習裝置。

背景技術

作為進行機床涉及的加工時的現有技術，有一種通過將主軸負載設為輸入值的PID控制來控制進給速度超馳的智能自適應控制的技術(例如日本特表平09-500331號公報)。通過使用該技術，如圖8所示，在負載低的部分，謀求超馳的增加、循環時間的短縮，在負載高的部分，減少超馳，防止工具破損、過熱。PID控制的輸出一般能夠通過數式1計算。另外，在數式1中將PID控制開始時的時刻設為t₀。

[數式1]

O(t)：輸出值

e_L(t)：控制對象的目標與當前(時刻t)的值的差分

K_p：PID控制的比例項的增益

K_i：PID控制的積分項的增益

K_d：PID控制的微分項的增益

C：PID控制的偏移

圖7表示使用了現有技術的PID控制的反饋控制的框圖的例子。在以主軸的負載成為恒定的方式控制進給速度的情況下，將輸出值O(t)設為進給速度(超馳)，將e_L(t)設為目標主軸負載與時刻t的主軸負載的差分，通過對常數設定適當的值，從而能夠使主軸負載接近目標。在沒有進行切削的狀態即主軸的空轉時，即使提高進給速度而主軸負載也不變動，因此希望只在切削中即主軸負載達到恒定值以上時進行控制。

在PID控制中，根據控制對象的狀態(在機床中，例如機器結構或工具的種類、工件材質、切入量等)來調整參數(數式1、圖7的K_p、K_i、K_d的增益等)，從而能夠進行符合該狀態的適當的反饋控制。PID控制是一般的反饋控制，因此想到多個例如極限靈敏度法等這種經驗增益的設定方法。另外，在日本特開平07-036506號公報、國際公開第2007/049412號中公開了一種為了補償PID控制的動作而使用神經網絡的技術。

在嘗試使用智能自適應控制將主軸負載保持為目標負載而延長工具壽命的情況下，需要變更PID控制的參數，并需要確認該參數的變更會給工具壽命怎樣帶來影響。但是，如果不實際使用到工具的壽命為止則無法了解參數變更的影響給工具壽命帶來的影響。另一方面，為了使PID控制的參數最優化，而需要重復以下作業，即該作業為熟練的作業人員根據經驗來設定參數，并嘗試使用所設定的參數來實際進行加工，觀察該結果而進一步調整參數的作業，成為作業人員的負擔的作業。并且，這樣的2個問題相結合，會產生必須要花費相應的時間直到能夠掌握PID控制的參數和工具壽命的關系的問題。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種能夠決定PID控制的參數的控制裝置以及機器學習裝置，該PID控制的參數不將循環時間增大到所需以上且能夠延長工具的壽命

本發明中，針對控制機床的控制裝置導入機器學習裝置，通過機器學習來學習及決定PID控制的參數，該PID控制的參數不會將機床的加工循環時間增大到所需以上且能夠延長工具壽命，由此解決上述問題。