多个电动机驱动用伺服控制装置的制作方法

文档序号:12037318阅读:169来源:国知局
多个电动机驱动用伺服控制装置的制作方法

本发明涉及用于控制伺服电动机的伺服控制装置,特别是涉及进行在使用多个伺服电动机驱动被驱动体的情况下的控制的伺服控制装置。



背景技术:

以往,在机器人、机床、注射机以及压力机各种机械的驱动机构中,在作为移动对象的被驱动体为大型、且驱动该移动轴的伺服电动机为1个时,当不能进行加减速时、或由于连接到电动机的驱动轴的传递机构的机械元素与被驱动体之间的齿隙大而不能使被驱动体以稳定的状态进行移动时,利用串联控制(tandemcontrol)。

在该串联控制中,对于多个伺服电动机给予移动指令,并用多个伺服电动机驱动1个被驱动体。由此,可以驱动大型的被驱动体以稳定的状态移动被驱动体。

在像这样的串联控制中,多个伺服电动机中的某一个作为主伺服电动机(以下,适当称为“主控侧伺服电动机”。)来进行工作,其他伺服电动机作为子伺服电动机(以下,适当称为“从属侧伺服电动机”。)来进行工作,其中,主伺服电动机具有发挥作为连结到传递机构的主轴作用的驱动轴,子伺服电动机具有发挥作为连结到传递机构的从动轴作用的驱动轴。

在这种情况下,如果在主控侧以及从属侧的各个伺服电动机中反复加减速,则由于取入各伺服电动机中的速度反馈的时刻差等原因,有时各伺服电动机的速度控制部的积分元素的积分值互相背离。如果各伺服电动机的积分值如上所述地互相背离,则恐怕会以此为原因导致伺服电动机的控制性变差,或发出过大的扭矩指令使伺服电动机过热。

在日本专利文献1中公开有用于解决该问题的技术。在日本专利文献1所公开的技术中控制成使从属侧的速度积分器的积分值与主控侧的速度积分器的积分值一致。具体而言,使用针对主控侧伺服电动机的速度指令值与主控侧伺服电动机的速度之间的差分、即速度偏差的积分值,除了生成针对主控侧伺服电动机的扭矩指令值,还生成针对从属侧伺服电动机的扭矩指令值。由此,可以解决在上述的各伺服电动机之间的积分值背离的问题。

然而,如果始终如此如上所述地使主控侧以及从属侧的速度积分器各自的积分值一致,则针对在主要驱动从属侧伺服电动机时的、也就是针对主控侧伺服电动机的加速度为负值时的伺服电动机的位置指令值与伺服电动机的位置之间的位置偏差变大,对于伺服电动机的控制带来恶劣影响,控制变得不稳定。

鉴于这一点,在日本专利文献2中公开有进一步改良后的技术。在日本专利文献2所公开的技术中,为了解决在主要驱动从属侧伺服电动机时产生的上述问题,根据加速方向选择主控侧以及从属侧的速度积分器中的某一个,并使所选择出的速度积分器的积分值与其他速度积分器的积分值一致。也就是说,根据加速方向来切换是将积分值的复制源设为主控侧还是从属侧。

由此,在主要驱动从属侧伺服电动机时,可以使主控侧伺服电动机的速度积分器的积分值与从属侧伺服电动机的速度积分器的积分值一致,并可以解决由日本专利文献1中公开的结构所产生的上述问题。

专利文献1:日本专利第3537416号公报

专利文献2:日本专利第5642848号公报

专利文献3:日本特开2009-83074号公报



技术实现要素:

如上所述,通过利用日本专利文献2所公开的技术等,可以根据加速方向,使主控侧以及从属侧各自的速度积分器的积分值始终一致。

然而,如果不管进行快速的加减速动作而使积分值始终一致的话,在主控侧以及从属侧的两轴与被驱动体的机械结合刚性低时,由于被驱动体发生弹性变形,从而在被驱动体中产生“弯曲”、“扭转”的问题,并由于无法适当地控制被驱动体而成为问题。

因此,本发明的目的是提供一种能够一边保持对于被驱动体的控制性一边调整速度积分器的积分值的伺服电动机控制装置。

(1)本发明的伺服控制装置(例如,后述的速度控制部100)进行用于使用主轴的电动机(例如,后述的第1伺服电动机6-1)以及从动轴的电动机(例如,后述的第2伺服电动机6-2)来驱动一个被驱动体(例如,后述的被驱动体8)的控制,在该伺服控制装置中具备:计算所述主轴的速度偏差的积分值与所述从动轴的速度偏差的积分值之间的差的差分计算单元(例如,后述的减法器31);通过低通滤波器对所述差分进行滤波处理的滤波单元(例如,后述的低通滤波器32);以及将所述滤波处理的处理结果与所述从动轴的速度偏差的积分值相加的加法单元(例如,后述的加法器33),在所述主轴中使用该主轴的速度偏差的积分值来计算用于驱动该主轴的电动机的电流指令,在所述从动轴中使用由所述加法单元进行的加法后的积分值来计算用于驱动该从动轴的电动机的所述电流指令。

(2)在(1)所述的伺服控制装置中,还可以具备:主轴控制单元,其是与主轴的电动机相对应的主轴控制单元(例如,后述的减法器11、积分器12、比例增益的放大器13、积分增益的放大器14以及加法器15),根据在主轴以及从动轴中通用的速度指令和与自己的控制单元相对应的主轴的电动机的速度反馈,来计算与自己的控制单元相对应的主轴的电动机的速度偏差,并且计算以下两个值之和,来作为用于驱动与自己的控制单元相对应的主轴的电流指令,其中,所述两个值为:对该所计算出的速度偏差乘以比例增益而得的值;对该所计算出的速度偏差进行积分而得的积分值乘以积分增益而得的值;以及从轴控制单元,其是与所述从动轴的电动机相对应的从动轴控制单元(例如,后述的减法器21、积分器22、比例增益的放大器23、积分增益的放大器24以及加法器25),根据在所述主轴以及从动轴中通用的速度指令和与自己的控制单元相对应的从动轴的电动机的速度反馈,来计算与自己的控制单元相对应的从动轴的电动机的速度偏差,并且计算以下两个值之和,来作为用于驱动与自己的控制单元相对应的从动轴的电流指令,其中,所述两个值为:对该所计算出的速度偏差乘以比例增益而得的值;对由所述加法单元进行的加法后的积分值乘以积分增益而得的值。

(3)在(1)或(2)所述的伺服控制装置中,可以具备n个(n为2以上的自然数)所述从动轴,并且与该n轴的从动轴相对应地分别具备n个所述差分计算单元、n个所述滤波单元以及n个所述加法单元,所述n个所述差分计算单元分别计算所述主轴的所述积分值与对应于自己的差分计算单元的从动轴的所述积分值之间的差分,所述n个滤波单元分别通过低通滤波器对与自己的滤波单元相对应的从动轴的所述差分进行滤波处理,所述n个加法单元分别将与自己的加法单元相对应的从动轴的所述滤波处理的处理结果和与自己的加法单元相对应的从动轴的所述积分值相加,由此分别在所述n轴的从动轴中,使用与自己的从动轴相对应的所述加法单元进行的加法后的积分值,来计算用于驱动自己的从动轴的电动机的电流指令。

(4)在(1)~(3)中任一项所述的伺服控制装置中,更好的是还可以具备推测单元(例如,后述的刚性推测调整部40),其推测所述主轴以及所述从动轴间的机械结合刚性,根据该推测单元的推测结果,来调整所述低通滤波器的截止频率。

(5)在(4)所述的伺服控制装置中,更好的是可以当主轴与从动轴间的机械结合刚性高时,将所述低通滤波器的截止频率调高,当主轴与从动轴间的机械结合刚性低时,将所述低通滤波器的截止频率调低。

根据本发明,可以一边保持对于被驱动体的控制性一边调整速度积分器的积分值。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式整体结构的框图。

图2是表示本发明的第1实施方式中的速度控制部结构的框图。

图3是表示本发明的各实施方式中的主轴动作的流程图。

图4是表示本发明的各实施方式中的从动轴动作的流程图。

图5是表示本发明的第2实施方式整体结构的框图。

图6是表示本发明的第2实施方式中的速度控制部结构的框图。

图7是表示本发明的第3实施方式整体结构的框图。

图8是表示本发明的第3实施方式中的速度控制部结构的框图。

符号说明

1上位控制装置

2位置控制部

2-1第1位置控制部

2-2第2位置控制部

3-1第1电流控制部

3-2第2电流控制部

3-m第m电流控制部

4-1第1电流放大器

4-2第2电流放大器

4-m第m电流放大器

5-1第1速度检测器

5-2第2速度检测器

5-m第m速度检测器

6-1第1伺服电动机

6-2第2伺服电动机

6-m第m伺服电动机

7-1第1传递机构

7-2第2传递机构

7-m第m传递机构

8被驱动体

9位置检测器

11、21、31、m1减法器

12、22、m2积分器

13、23、m3比例增益的放大器

14、24、m4积分增益的放大器

15、25、m5、33加法器

32低通滤波器

40刚性推测调整部

41电流指令切换器

100、101、102速度控制部

具体实施方式

以下,针对本发明的实施方式参照附图进行说明。以下,针对作为本发明的实施方式的一个例子的3个实施方式进行说明。

第1实施方式作为3个实施方式的概要,是由1个主轴和1个从轴来驱动1个被驱动体的实施方式。

另外,第2实施方式是增加从动轴的数量,由1个主轴和多个从轴来驱动1个被驱动体的实施方式。

第3实施方式是推测主控侧以及从属侧两轴与被驱动体的机械结合刚性,并追加了根据推测结果调整低通滤波器的功能的实施方式。

<第1实施方式>

首先,针对第1实施方式进行说明。如图1所示,本实施方式具备上位控制装置1、位置控制部2、速度控制部100、第1电流控制部3-1、第1电流放大器4-1、第1速度检测器5-1、第1伺服电动机6-1、第1传递机构7-1、第2电流制御部3-2、第2电流放大器4-2、第2速度检测器5-2、第2伺服电动机6-2、第2传递机构7-2、被驱动体8以及位置检测器9。

在本实施方式中,通过第1伺服电动机6-1以及第2伺服电动机6-2的2个伺服电动机来进行驱动1个被驱动体8的驱动机构的串联控制。另外,伴随这一点,在速度控制部100中,通过进行本实施方式特有的处理,一边保持针对被驱动体的控制性,一边修改从动轴的速度积分器的积分值。此外,在以下的说明中,将第1伺服电动机6-1作为主控侧伺服电动机使用,将第2伺服电动机6-2作为从属侧伺服电动机使用。

上位控制装置1根据动作程序等,在每个预定周期对位置控制部2输出针对各轴伺服电动机的位置指令、或位置指令的差分即移动指令mcmd。

在本实施方式中,针对第1伺服电动机6-1以及第2伺服电动机6-2进行串联控制,作为针对这2个伺服电动机的位置指令、或移动指令mcmd进行同样的值的指令。

比位置控制部2靠后段的各部读取该位置指令、或移动指令mcmd,在每个预定周期进行位置控制、速度控制以及电流控制,经由第1电流放大器4-1、第2电流放大器4-2来驱动第1伺服电动机6-1以及第2伺服电动机6-2。此外,上位控制装置1可以例如通过数值控制装置(cnc:computernumericalcontrol)来实现。另外,在以下的说明中设为从上位控制装置1输出位置指令。

在上位控制装置1与位置控制部2之间配置减法器,通过该减法器,从上位制御装置1所输出的位置指令中减去后述的位置检测器9所检测出的位置反馈量(在图中将反馈量单纯地标记为“fb”。)。然后,减法器将减法计算后的值输出给位置控制部2。在这里,所涉及的减法计算后的值成为位置偏差量。然后,位置控制部2处理该位置偏差量并生成速度指令,将所生成的速度指令输出给速度控制部100。此时,所输出的速度指令被划分,分别被输入到速度控制部100内的主轴侧的速度控制部分和从动轴侧的速度控制部分。

如此,在本实施方式中,设为对于主轴侧以及从动轴侧双方输出通用的速度指令,因此仅配置1个位置检测器9,通过该1个位置检测器9所检测出的1个位置反馈量来进行减法计算。但是,这并不表示局限于将位置检测器9的数量仅设为1个,可以为了任意用途而配置多个位置检测器9。

速度控制部100从位置控制部2接收速度指令,并根据从速度指令中减去了由后述的第1速度检测器5-1所检测出的第1速度反馈量的速度偏差量,通过进行比例运算、积分运算的速度环处理来输出主轴侧的电流指令即第1电流指令。同样地,速度控制部100从位置控制部2接收速度指令,并根据从速度指令中减去由后述的第2速度检测器5-2所检测出的第2速度反馈量而得的速度偏差量,通过进行比例运算、积分运算的速度环处理来输出动轴侧的电流指令即第2电流指令。此外,电流指令也被称为扭矩指令。

另外,速度控制部100除了像这样的速度环处理,还通过进行本实施方式特有的处理,来调整从动轴侧的累计值。这一点是本实施方式的1个重点,因此在结束了参照图1的本说明之后,参照图2的功能框图和图3以及图4的流程图进行详细说明。

分别在速度控制部100、第1电流控制部3-1以及第2电流控制部3-2之间配置减法器,通过该减法器,从第1电流指令、第2电流指令中减去来自检测各伺服电动机的电动机电流的传感器(省略图示。)的电流反馈量。

具体而言,从第1电流指令中减去第1伺服电动机6-1的电动机电流即第1电流反馈量。然后,减法器对第1电流御部3-1输出减法计算后的值。

另外,同样地从第2电流指令中减去第2伺服电动机6-2的电动机电流即第2电流反馈量。然后,减法器对第2电流控制部3-2输出减法计算后的值。

在这里,这些减法计算后的值分别成为电流偏差量。然后,第1电流控制部3-1对所接收的电流偏差量进行处理并生成第1电压指令,对第1电流放大器4-1输出所生成的第1电压指令。

另外,同样地,然后第2电流控制部3-2对所接收的电流偏差量进行处理并生成第2电压指令,对第2电流放大器4-2输出所生成的第2电压指令。

第1电流放大器4-1根据所接收的第1电压指令,形成驱动第1伺服电动机6-1的驱动电流,并通过该驱动电流来驱动第1伺服电动机6-1。另外,同样地,第2电流放大器4-2根据所接收的第2电压指令,形成驱动第2伺服电动机6-2的驱动电流,并通过该驱动电流来驱动第2伺服电动机6-2。

在这里,连接到第1伺服电动机6-1的第1传递机构7-1和连接到第2伺服电动机6-2的第2传递机构7-2与被驱动体8相连接,通过这2个电动机的输出扭矩的合力来驱动被驱动体8。例如,通过滚珠丝杆实现第1传递机构7-1和第2传递机构7-2,通过该滚珠丝杆与安装在被驱动体8中的滚珠螺母进行螺合,可以实现与被驱动体8的连接。

另外,第1伺服电动机6-1以及第2伺服电动机6-2分别可以通过以下来实现:例如,在转子与定子中的某一个中设置有永久磁铁的旋转型伺服电动机、在定子与滑动器中的某一个中设置有永久磁铁的直线伺服电动机、在定子与振动器中的某一个中设置有永久磁铁的振动型伺服电动机、以及不使用永久磁铁的感应电动机等。另外,可以通过例如机床的工件台、工业用机器人手臂等实现被驱动体8。

另一方面,在第1伺服电动机6-1中,安装有第1速度检测器5-1,并对速度控制部100的主轴侧的速度控制部分输出第1速度检测器5-1所检测出的第1速度反馈量。进而同样地,在第2伺服电动机6-2中,安装有第2速度检测器5-2,并对速度控制部200的从动轴侧的速度控制部分输出第2速度检测器5-2所检测出的第2速度反馈量。

位置检测器9被配置为可以检测第1伺服电动机6-1侧的被驱动体8的位置。所涉及的位置检测器9也可以安装在被驱动体8中。但是,由于刚性等条件,也可以不安装在被驱动体8中,而设置在第1伺服电动机6-1的输出轴中。

即,位置检测器9有时安装在被驱动体中以便直接检测被驱动体的移动,有时则被安装在电动机的输出轴等中,通过检测电动机的旋转位置来检测被驱动体的位置。该位置检测器9还可以由例如线性标尺构成,也可以由旋转编码器构成。

以上,根据参照图1所说明的结构,可以读取来自上位控制装置1的位置指令或移动指令mcmd,并在每个预定周期中进行位置控制、速度控制以及电流控制,经由第1电流放大器4-1、第2电流放大器4-2来驱动第1伺服电动机6-1以及第2伺服电动机6-2。

接下来,针对速度控制部100的结构以及在速度控制部100中的处理,参照图2的功能框图和图3以及图4的流程图进行说明。

在这里,如图2所示,速度控制部100作为主轴侧的速度控制部分,具备减法器11、积分器12、比例增益的放大器13、积分增益的放大器14以及加法器15。另外,速度控制部100作为从动轴侧的速度控制部分,具备减法器21、积分器22、比例增益的放大器23、积分增益的放大器24以及加法器25。速度控制部100还作为用于调整从动轴侧的积分值的结构,具备减法器31、低通滤波器32以及加法器33。速度控制部100通过进行pi控制生成电流指令。

接下来,在这些各结构元素的处理中,参照图3针对主轴侧的速度控制部分的动作进行说明。

首先,在减法器11中通过从速度指令值中减去第1速度反馈量来计算主轴侧的速度偏差。然后,减法器11对积分器12以及比例增益的放大器13输出所计算出的主轴侧的速度偏差(步骤s11)。

接下来,比例增益的放大器13对所输入的主轴侧的速度偏差与用于放大该速度偏差的比例增益的乘积进行计算,并对加法器15输出计算结果(步骤s12)。设比例增益的值被预先设定给比例增益的放大器13。

另一方面,积分器12通过基于所输入的主轴侧的速度偏差进行积分,来计算主轴侧的速度偏差的积分值。对积分增益的放大器14以及减法器31输出所计算出的主轴侧的速度偏差的积分值(步骤s13)。

接下来,积分增益的放大器14对所输入的主轴侧的速度偏差的积分值与用于放大该积分值的积分增益的乘积进行计算,并对加法器15输出计算结果(步骤s14)。设积分增益的值被预先设定给积分增益的放大器14。

此外,为了方便进行图示,记载了在进行了步骤s12之后,再进行步骤s13以及步骤s14,但是实际上,是在相同时刻并列地进行步骤s12和步骤s13以及步骤s14。

加法器15通过将所输入的、主轴侧的速度偏差与比例增益的乘积和主轴侧的速度偏差的积分值与积分增益的乘积相加,来生成第1电流指令。然后,加法器15对第1电流控制部3-1输出所生成的第1电流指令(步骤s15)。所输出的第1电流指令在通过如上所述的存在于与第1电流控制部3-1之间的减法器减去第1电流反馈量之后,被输入到第1电流控制部3-1。

接下来,参照图4针对通过从动轴侧的速度控制部分的动作以及减法器31、低通滤波器32以及加法器33所进行的积分值的调整动作进行说明。

首先,在减法器21中通过从速度指令值中减去第2速度反馈量来计算主轴侧的速度偏差。然后,积分器22向积分器22以及比例增益的放大器23输出所计算出的主轴侧的速度偏差(步骤s21)。此外,在位置控制部2的说明时也进行了描述,输入到减法器11中的速度指令和输入到减法器21中的速度指令是相同的。

接下来,比例增益的放大器23对所输入的从动轴侧的速度偏差与用于放大该速度偏差的比例增益的乘积进行计算,将计算结果输出给加法器25(步骤s22)。设比例增益的值被预先设定给比例增益的放大器23。

另一方面,积分器22通过基于所输入的从动轴侧的速度偏差进行积分,来计算从动轴侧的速度偏差的积分值。对积分增益的放大器24以及减法器31输出所计算出的从动轴侧的速度偏差的积分值(步骤s23)。

减法器31通过从由积分器12所输入的主轴的积分值中减去由积分器22所输入的从动轴的积分值,来计算积分值的差分,将计算出的积分值的差分输出给低通滤波器32(步骤s24)。

在低通滤波器32中进行如下滤波处理:如果所输入的积分值的差分是比通过本身的时间常数所决定的截止频率低的频率则使其通过,如果是比截止频率高的频率则使其衰减。然后,对加法器33输出滤波处理的处理结果(步骤s25)。

在这里,可以根据从动轴与主轴间的、经由了第1传递机构7-1、第2传递机构7-2以及被驱动体8的机械结合刚性(以下,适当称为“机械结合刚性”。)来决定由低通滤波器32的时间常数所决定的截止频率。例如,当所涉及的机械结合刚性高时可以使截止频率高,与此相比,当所涉及的机械结合刚性低时可以使截止频率低。这可以通过利用成为期望的截止频率的时间常数的低通滤波器32来实现。另外,也可以不进行上述内容而利用具备了调整器的低通滤波器32,该调整器将时间常数调整成成为期望的截止频率的时间常数。

接下来,加法器33通过由低通滤波器32所输入的滤波处理的处理结果与由积分器22所输入的从动轴侧的速度偏差的积分值进行相加,来计算调整后的积分值。对积分增益的放大器24输出所计算出的调整后的积分值(步骤s26)。

然后,积分增益的放大器24对所输入的调整后的积分值与用于放大该积分值的积分增益的乘积进行计算,并对加法器25输出计算结果(步骤s27)。设积分增益的值被预先设定给积分增益的放大器24。

此外,为了方便进行图示,记载了在进行了步骤s22之后,再进行步骤s23到步骤s26,但是实际上是在相同时刻并行地进行步骤s22和步骤s23到步骤s26。

加法器25通过将所输入的、从动轴侧的速度偏差与比例增益的乘积和调整后的积分值与积分增益的乘积相加,来生成第2电流指令。然后,加法器25对第2电流控制部3-2输出所生成的第2电流指令(步骤s28)。所输出的第2电流指令在通过如上所述的存在于与第2电流控制部3-2之间的减法器减去第2电流反馈量之后,被输入到第2电流控制部3-2。

此外,在每个预定周期中反复执行图3以及图4所示的各步骤。

通过进行像这样的处理,在本实施方式中可以使从动轴侧的积分值与主轴侧的积分值一致。

不过,本实施方式中并不是如日本专利文献1、日本专利文献2所公开的技术那样,使从轴侧的积分值与主轴侧的积分值始终一致。针对这一点在以下进行说明。

如在低通滤波器32的说明中所描述的,如果输入到低通滤波器32中的积分值的差分是比截止频率低的频率则使该积分值的差分通过低通滤波器32。因此,该累计值的差在加法器33中与由积分器22所输入的从动轴侧的积分值相加。即,调整从动轴侧的积分值,而成为与主轴侧的积分值一致的积分值。

另一方面,如果输入到低通滤波器32中的积分值的差分是比截止频率高的频率则通过低通滤波器32使该积分值的差衰减。因此,该累计值的差在加法器33中不与由积分器22所输入的从动轴侧的积分值相加。即,不调整从动轴侧的积分值,而成为与主轴侧的积分值不同的积分值。

在这里,当像通过驱动第1伺服电动机6-1、第2伺服电动机6-2以加减速等快速运动来驱动被驱动体8时那样、主轴侧的积分值与从轴侧的积分值的差分变大时,如果调整从动轴侧的积分值使其为与主轴侧的积分值一致的积分值的话,则尤其在从动轴与主轴间的机械结合刚性低时,可能会在被驱动体8中发生“扭转”等导致控制性变差。因此,在本实施方式中,通过利用低通滤波器32,在像主轴侧的积分值与从动轴侧的积分值的差较大那样的情况下,不调整积分器22所输出的从动轴侧的积分值,而是根据积分器22所输出的从动轴侧的积分值来生成第2电流指令。由此,可以防止在机械结合刚性低时,在被驱动体8中发生“扭转”等导致控制性变差。

另一方面,当像缓慢驱动第1伺服电动机6-1、第2伺服电动机6-2时或使第1伺服电动机6-1、第2伺服电动机6-2停止时那样、主轴侧的积分值与从动轴侧的积分值的差分变小时,调整从轴侧的积分值使其为与主轴侧的积分值一致的积分值。由此,可以调整从动轴侧的积分值来抑制主轴侧的积分值背离,并防止在积分值发生了背离时所产生的扭矩指令增大这样的问题。

另外,如上所述,根据从动轴与主轴间的机械结合刚性来决定低通滤波器32的截止频率,由此可以在不发生“扭转”的范围中,调整从动轴侧的积分值而使其与主轴侧的积分值一致。

因此,本实施方式有如下效果:可以调整从动轴侧的积分值而使其与主轴侧的积分值一致,并且可以防止如果调整从动轴侧的积分值始终使其为与主轴侧的积分值一致的积分值而导致产生“扭转”等弊端。

<第2实施方式>

接下来,参照附图对将上述的第1实施方式进行了变形而得的第2实施方式进行说明。在这里,在第1实施方式中,通过1个主轴和1个从动轴来驱动1个被驱动体。另一方面,在第2实施方式中不同点在于:将从动轴的数量增加为n轴(n是2以上的自然数。),通过1个主轴和n轴从动轴来驱动1个被驱动体。

此外,在其他基本的结构、处理中,第1实施方式与第2实施方式是通用的。因此,在以下的说明中,主要针对与第1实施方式的不同点进行说明,对于相同点的说明与第1实施方式重复,因此省略。

如果参照图5,则本实施方式除了具备与主轴相对应的第1电流控制部3-1、第1电流放大器4-1、第1速度检测器5-1、第1伺服电动机6-1以及第1传递机构7-1,还具备与n轴从动轴相对应的数量的这些结构元素。在图中,对第m电流控制部3-m(m=n+1。)、第m电流放大器4-m、第m速度检测器5-m、第m伺服电动机6-m以及第m传递机构7-m进行图示。

另外,与此相应地,将速度控制部100置换为速度控制部101。另外,除了对速度控制部101输入第1速度反馈量,还输入从第2速度反馈量到第m速度反馈量。

接下来,参照图6针对速度控制部101的结构进行说明。如图6所示,本实施方式的速度控制部101除了具备主轴侧的速度控制部分,还具备对应于n轴数量的从动轴的从动轴侧的速度控制部分。在图中,作为从动轴侧的速度控制部分,对减法器m1、积分器m2、比例增益的放大器m3、积分增益的放大器m4以及加法器m5进行图示。另外,与此相应地,速度控制部101作为用于调整从轴侧的积分值的结构,具备n个减法器31、n个低通滤波器32以及n个加法器33。也就是说,对于每一个n轴从动轴,都具备减法器31、低通滤波器32以及加法器33。

由此,在各从动轴侧的速度控制部分中,可以将自己的从动轴的速度偏差乘以比例增益。另外,可以将自己的从动轴的速度偏差与主轴的速度偏差之间的差分,与自己的从动轴的速度偏差进行相加之后再乘以积分增益。然后,可以将这些相乘后的值加起来,来计算电流指令。

即,每一个n轴从动轴可以计算基于自己的从动轴、而不是其他从动轴的速度偏差的电流指令。由此,本实施方式有如下效果:可以分别在各从动轴中进行分别适用于各从动轴的控制。

<第3实施方式>

接下来,参照附图针对第3实施方式进行说明。此外,以下针对将第1实施方式进行变形来作为第3实施方式的情况进行说明,但是也可以视为将上述的第2实施方式的从动轴设为n轴的结构进行变形来作为第3实施方式。

在这里,本实施方式是追加了如下功能的实施方式:推测从动轴与主轴间的、经由了第1传递机构7-1、第2传递机构7-2以及被驱动体8的机械结合刚性,并根据该推测结果来调整由低通滤波器的时间常数所决定的截止频率。

此外,在其他的基本的结构、处理中,本实施方式与第1实施方式、第2实施方式是通用的。因此,在以下的说明中,针对与第1实施方式、第2实施方式的不同点进行主要地说明,由于关于相同点的说明与第1实施方式、第2实施方式的说明重复,因此省略。

如果参照图7,在本实施方式中,为了推测从动轴与主轴间的机械结合刚性,不仅在主轴侧,在从动轴侧也设置位置检测器9。具体而言,如图所示,设置第1位置检测器9-1作为主轴侧的位置检测器9,设置第2位置检测器9-2作为主轴侧的位置检测器9。此外,第1位置检测器9-1以及第2位置检测器9-2的功能与位置检测器9相同。另外,速度控制部100被置换为追加了进行从动轴与主轴间的机械结合刚性的推测的功能的速度控制部102。还设置第1位置控制部2-1作为主轴侧的位置控制部2,设置第2位置控制部2-2作为从动轴侧的位置控制部2,以使第1位置检测器9-1以及第2位置检测器9-2分别与所检测的2个位置反馈量相对应。此外,第1位置控制部2-1以及第2位置控制部2-2的功能与位置控制部2相同。

然后,为了推测从动轴与主轴间的机械结合刚性,通过第1位置检测器9-1所检测出的位置反馈量作为第1位置反馈量被输入到速度控制部102内的主轴侧的速度控制部分中。另外,通过第2位置检测器9-2所检测出的位置反馈量作为第2位置反馈量被输入到速度控制部102内的主轴侧的速度控制部分中。

另外,从上位控制装置1对第1位置控制部2-1以及第2位置控制部2-2给予通用的位置指令,但是在上位控制装置1与第1位置控制部2-1以及第2位置控制部2-2之间分别配置减法器,通过该减法器,从上位控制装置1所输出的位置指令中减去各个位置反馈量。然后,各减法器将减法计算后的值输出给第1位置控制部2-1和第2位置控制部2-2。

具体而言,主轴侧的减法器将从位置指令中减去了第1位置反馈量的值输出给第1位置控制部2-1。另外,从动轴侧的减法器将从位置指令中减去了第2位置反馈量的值输出给第2位置控制部2-2。在这里,所涉及的减法计算后的值分别为主轴侧的位置偏差量和从动轴侧的位置偏差量。

然后,第1位置控制部2-1以及第2位置控制部2-2分别对自身所接收的位置偏差量进行处理,分别生成速度指令,并将所生成的速度指令对速度控制部100进行输出。具体而言,将第1位置控制部2-1所输出的速度指令作为第1速度指令,输入到速度控制部102内的主轴侧的速度控制部分中。另外,将第2位置控制部2-2所输出的速度指令作为第2速度指令,输入到速度控制部102内的从动轴侧的速度控制部分中。

此外,代替图7所示的结构,在本实施方式中,可以使主轴侧以及从轴侧的速度指令为通用的。也就是说,不设置第1位置控制部2-1和第2位置控制部2-2,而是与第1实施方式、第2实施方式同样地设置1个位置控制部2。然后,可以只将从上位控制装置1所输出的位置指令中减去了第1位置反馈量或者第2反馈量的某一个的值输入到位置控制部2中,来使主轴侧以及从动轴侧的速度指令为通用的。

接下来,参照图8针对速度控制部102的结构进行说明。如图8所示,速度控制部102除了具备速度控制部100的结构,还具备刚性推测调整部40和电流指令切换器41。

刚性推测调整部40推测从动轴与主轴间的机械结合刚性,并根据推测出的机械结合刚性来调整由低通滤波器32的时间常数所决定的截止频率。

电流指令切换器41是用于进行以下切换的开关:将速度控制部102对第1电流控制部3-1输出的第1电流指令设为加法器15输出的位置控制用第1电流指令与刚性推测调整部40输出的刚性推测用第1电流指令中的某一个。另外,电流指令切换器41同样地进行以下切换:将速度控制部102对第2电流控制部3-2输出的第2电流指令设为加法器25输出的位置控制用第2电流指令与刚性推测调整部40输出的刚性推测用第4电流指令中的某一个。

此外,位置控制用第1电流指令与实施方式1、实施方式2中的第1电流指令相同,但是为了区别于刚性推测调整部40输出的刚性推测用第1电流指令,为了方便而附加“位置控制用”的内容。位置控制用第2电流指令与实施方式1、实施方式2中的第2电流指令相同,但是由于同样的原因,为了方便而附加“位置控制用”的内容。

接下来,针对由刚性推测调整部40进行的从动轴与主轴间的机械结合刚性的推测方法来进行说明。刚性推测调整部40例如推测扭转刚性来作为从动轴与主轴间的机械的结合刚性。这一点,扭转刚性的推测方法可以通过例如日本专利文献3所公开的方法来进行。

具体而言,刚性推测调整部40为了切断位置控制来进行刚性推测,切换电流指令切换器41,输出刚性推测用第1电流指令和刚性推测用第2电流指令,代替位置控制用第1电流指令、位置控制用第2电流指令。在这里,刚性推测用第1电流指令和刚性推测用第2电流指令是用于在被驱动体8中产生扭转的电流指令,例如,是将特定频率的正弦波状的测定扭矩作为电流指令。

然后,如果通过刚性推测用第1电流指令和刚性推测用第2电流指令6-1来驱动第1伺服电动机以及第2伺服电动机6-2,则由此驱动被驱动体8,并且在被驱动体8中产生扭转。

在这种情况下,对刚性推测调整部40输入通过第1位置检测器9-1以及第2位置检测器9-2所检测出的第1位置反馈量以及第2位置反馈量。

刚性推测调整部40根据基于第1位置反馈量与第2位置反馈量之间的差分所计算出的被驱动体8的扭转角和刚性推测用第1电流指令以及刚性推测用第2电流指令的各个值,来推测被驱动体8的扭转刚性值。然后,根据推测出的扭转刚性值来调整由低通滤波器32的时间常数所决定的截止频率。在这里,虽然是调整的基准,但是如实施方式1的说明中所描述的那样,例如,当该机械结合刚性高时,可以使截止频率也高,与此相比,当该机械结合刚性低时,可以使截止频率也低。

由此,在本实施方式中,可以根据所推测出的、扭转刚性等机械结合刚性,来调整截止频率。因此,本实施方式有如下效果:可以防止截止频率值不合适,并防止使从动轴的积分值与主轴的积分值一致而产生扭转的情况。

以上,针对本发明的实施方式进行了说明。上述的实施方式是适合本发明的实施方式,但是本发明的范围不局限于上述实施方式,在不脱离本发明精神的范围内,可以以施加了多种变更的方式来实施。

另外,以上所说明的各实施方式可以通过硬件、软件或者其组合来实现。在这里,通过软件来实现,意味着通过计算机读入程序进行执行来实现。由硬件来构成时,可以例如由lsi(largescaleintegratedcircuit,大规模集成电路)、asic(applicationspecificintegratedcircuit,专用集成电路)、门阵列、fpga(fieldprogrammablegatearray,现场可编程门阵列)等集成电路(ic)来构成各实施方式的一部分或者全部。

另外,关于对描述了在流程图中所示的伺服控制装置的动作的全部或者一部分的程序进行了存储的硬盘、rom等存储部、存储运算所需的数据的dram、cpu、以及连接各部的总线,在由以上各部分所构成的计算机中,当由软件与硬件的组合来构成各实施方式的一部分或者全部时,可以通过将运算所需的信息存储在dram中,并通过cpu运行该程序来实现。

可以使用各种类型的计算机可读介质(computerreadablemedium)来存储程序,并提供给计算机。计算机可读介质包括多种类型的有形记录介质(tangiblestoragemedium)。计算机可读介质的例子包括磁性记录介质(例如,软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如,磁光盘)、cd-rom(readonlymemory)、cd-r、cd-r/w、半导体存储器(例如,掩膜rom(maskrom)、prom(programmablerom,可编程只读存储器)、eprom(erasableprom,可擦写可编程只读存储器)、闪存rom、ram(randomaccessmemory,随机存取存储器))。

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