专利名称：伺服驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制装置中的控制运算部的结构及其配置方法。
背景技术：
作为能够定制(customize)控制装置的控制运算部的伺服驱动系统的一例，例如公知有专利文献I及2的发明。专利文献I中记载的发明关注于能够通过矩阵计算实现控制运算部的处理，预先提供所有的矩阵计算中使用的各矩阵的各要素作为控制参数。并且，通过改变控制参数，能够变更为任意的控制规则。专利文献2中记载的发明通过主机检测作用于各数值控制装置的CPU的过大的负载，将一部分伺服马达的驱动控制转移到处理能力有富余的其他数值控制装置，从而能够减小过负载状态的数值控制装置的负载。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2002-312003号公报专利文献2 :日本特开平9-305212号公报然而，专利文献I中记载的发明是在控制伺服放大器的所谓伺服控制器中能够定制控制运算部的装置。伺服控制器的控制周期通常情况下比伺服放大器的控制周期长，因此伺服控制的控制响应性不一定高。此外，专利文献2中记载的发明实现各控制装置的负载分散，没有考虑到各控制装置的各轴上的负载分散及功能分散。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，以提供一种伺服驱动系统为课题，能够提高伺服控制的控制响应性，根据控制装置的各轴的特性，将控制运算部分配于伺服放大器或伺服控制器。技术方案I所涉及的伺服驱动系统，包括伺服放大器，驱动对每个轴设置的伺服马达；和伺服控制器，控制多个伺服放大器，所述伺服驱动系统具有对每个轴控制伺服马达的伺服控制部，其特征在于，伺服控制部包括特性参数文件(profile)生成部，生成伺服马达的指令；位置控制部，控制伺服马达的位置；速度控制部，控制伺服马达的速度；以及电流控制部，控制伺服马达的马达电流，特性参数文件生成部、位置控制部、速度控制部及电流控制部分别对每个轴分配于伺服放大器或伺服控制器。技术方案2所涉及的伺服驱动系统，在技术方案I中，伺服控制部还包括与伺服马达的控制协作的附加控制部，特性参数文件生成部、位置控制部、速度控制部、电流控制部及附加控制部根据附加控制部的输入对象及输出对象，分别对每个轴分配于伺服放大器或伺服控制器。技术方案3所涉及的伺服驱动系统，在技术方案I或2中，根据控制装置的种类、轴的种类及设置于控制装置的动作单元的种类中的至少I个信息，选择伺服控制部的分配对象，将伺服控制部分别下载到伺服放大器或伺服控制器。技术方案4所涉及的伺服驱动系统，在技术方案3中，能够在控制装置启动时进行选择及下载。技术方案5所涉及的伺服驱动系统，在技术方案3或4中，伺服放大器与伺服控制器之间以能够下载伺服控制部的方式经由网络进行连接。根据技术方案I所涉及的伺服驱动系统，伺服控制部分别对每个轴分配于伺服放大器或伺服控制器，因此能够根据控制装置的各轴的特性适当配置伺服控制部，能够对每个轴实现伺服控制部的功能分散。根据技术方案2所涉及的伺服驱动系统，伺服控制部根据附加控制部的输入对象 及输出对象，分别对每个轴分配于伺服放大器或伺服控制器，因此能够根据附加控制部所需要的控制响应性适当配置伺服控制部。根据技术方案3所涉及的伺服驱动系统，根据控制装置的种类、轴的种类及设置于控制装置的动作单元的种类中的至少I个信息，选择伺服控制部的分配对象并进行下载，因此能够根据这些种类适当配置伺服控制部。根据技术方案4所涉及的伺服驱动系统，能够在控制装置启动时进行伺服控制部的分配对象的选择及伺服控制部的下载，因此能够与控制装置的启动对应地进行伺服控制部6的分配，能够自动进行控制装置的启动作业。根据技术方案5所涉及的伺服驱动系统，伺服放大器与伺服控制器之间以能够下载伺服控制部的方式经由网络进行连接，因此能够向多个伺服放大器高效地下载伺服控制部。因此，与单独地下载伺服控制部的情况相比，作业效率提高，作业工序减少，从而能够实现低成本化。
图1是第I实施方式所涉及的伺服驱动系统的结构图。
图2是表示在图1中伺服控制部分别分配于伺服放大器或伺服控制器的状态的一例的示意图。
图3是表示图2所示的轴I的控制块的一例的块图。
图4是表示图2所示的轴2的控制块的一例的块图。
图5是表示图2所示的轴3的控制块的一例的块图。
图6涉及第2实施方式，是表示伺服控制部分别分配于伺服放大器或伺服控制器的状态的一例的示意图。
标号说明
I 伺服马达
2 伺服放大器
3 伺服控制器
4 上位控制器
5 信息传送路径
6 伺服控制部
61:特性参数文件生成部62 :位置控制部63 :速度控制部
64 电流控制部65 附加控制部
具体实施例方式以下，根据
本发明的实施方式。对于各实施方式，对共同的部位标以共同的标号而对应起来，从而省略重复的说明。另外，附图是概念图，不规定详细结构的尺寸。(I)第I实施方式(1-1)伺服驱动系统的结构图1是本实施方式所涉及的伺服驱动系统的结构图。伺服驱动系统100具备驱动对每个轴所设置的伺服马达I的伺服放大器2、控制多个(该图中为3个)伺服放大器2、2、2的伺服控制器3、以及向伺服控制器3提供控制对象的移动指令的上位控制器4。在伺服马达I上设置有检测伺服马达I的位置的位置检测器11，位置检测器11能够与伺服马达I的旋转同步地输出伺服马达I的位置信息。伺服马达I及位置检测器11可以使用数控设备中所采用的公知的伺服马达及位置检测器。例如有AC伺服马达及编码器等。在使用增量式编码器的情况下，位置信息是对与伺服马达I的旋转位移量对应的脉冲串进行计数得到的计数值。在使用绝对编码器的情况下，位置信息是与伺服马达I的旋转位移量对应的输出码。位置信息能够包含伺服马达I的错误信息等各种数据，按照预定的周期经由信息传送路径5发送到伺服放大器2。伺服放大器2具有CPU20、存储器21、输入输出接口 22及通信接口 23，能够发送接收各种数据及控制信号地通过总线25进行连接。从位置检测器11发送的位置信息经由输入输出接口 22、总线25发送到存储器21。CPU20能够经由总线25、通信接口 23向伺服控制器3发送伺服马达I的位置信息。伺服控制器3具有CPU30、存储器31及通信接口 32 35，能够发送接收各种数据及控制信号地通过总线36进行连接。分别从3个伺服放大器2、2、2发送的位置信息经由通信接口 32 34、总线36发送到存储器31。CPU30能够经由总线36、通信接口 35向上位控制器4发送伺服马达I的位置信息。上位控制器4具有CPU40、存储器41及通信接口 42，能够发送接收各种数据及控制信号地通过总线43进行连接。由CPU40运算得到的控制对象的移动指令经由总线43、通信接口 42、35及总线36发送到伺服控制器3的存储器31。在伺服控制器3及伺服放大器2、2、2中，能够通过CPU20、30及存储器21、31进行后述伺服控制的各种运算。逆变器等电力转换器24经由电力传送路径5M向伺服马达I供给基于各种运算结果的马达电流，从而能够驱动伺服马达I。通信接口 42、35之间、通信接口 32、23之间、通信接口 33、23之间及通信接口 34、23之间能够发送接收各种数据及控制信号地分别通过信息传送路径5连接而构成网络。各种数据中包含伺服马达I的位置信息及所述的各种运算结果。信息传送路径5上的通信单元、协议等没有特别限定。网络例如可以使用后述的伺服网络。另外，也可以不构成网络，而是通过例如公知的串行通信(RS-232C)等单独发送接收各种数据及控制信号。另外，伺服马达I的位置信息等输入输出数据也可以通过直接存储器存取(DMA)来发送。DMA能够不经由CPU20、30、40而在输入输出装置与存储器21、31、41之间发送接收各种数据。例如，能够在位置检测器11与存储器21、31、41之间直接发送伺服马达I的位置信息。(1-2)伺服驱动系统的控制伺服驱动系统100若理解为伺服控制的控制块，则对轴f轴3的每个轴具有控制伺服马达I的伺服控制部6、6、6。伺服控制部6具有生成伺服马达I的指令的特性参数文件生成部61、控制伺服马达I的位置的位置控制部62、控制伺服马达I的速度的速度控制部63、控制伺服马达I的马达电流的电流控制部64、及与伺服马达I的控制协作的附加控制部65。图2是表示在图1中伺服控制部分别分配于伺服放大器或伺服控制器的状态的一例的示意图。如该图2所示，在轴I上，特性参数文件生成部61配置于伺服控制器3，位置控制部62、速度控制部63、电流控制部64及附加控制部65配置于伺服放大器2。在轴2上，特性参数文件生成部61、位置控制部62及速度控制部63配置于伺服控制器3，电流控制部64及附加控制部65配置于伺服放大器2。在轴3上，特性参数文件生成部61、位置控制部62、速度控制部63及附加控制部65配置于伺服控制器3，电流控制部64配置于伺服放大器2。特性参数文件生成部61根据来自上位控制器4的移动指令运算各轴的伺服马达I的位置指令。位置控制部62根据来自特性参数文件生成部61的位置指令与来自位置检测器11的位置信息的偏差，生成速度指令。速度控制部63根据来自位置控制部62的速度指令与伺服马达I的速度信息的偏差，生成电流指令(转矩指令)。伺服马达I的速度信息能够根据位置信息的频率计算出来。此外，伺服马达I的速度信息还可以使用检测伺服马达I的速度的速度检测器的检测结果。位置控制及速度控制的方法没有特别限定。例如，可以使用PID控制等公知的反馈控制。电流控制部64根据来自速度控制部63的电流指令(转矩指令)与伺服马达I的马达电流的偏差，生成电力转换器24的驱动信号。伺服马达I的马达电流可以使用伺服放大器2中所内置的未图示的电流检测器的检测结果。来自位置检测器11的位置信息能够用于调整功率因数。电力转换器24的驱动信号能够通过例如PWM控制中的脉冲的接通宽度与断开宽度之比即占空比来表示。在PWM控制中，向与开关元件接通时对应的相流动马达电流，根据开关元件接通的时间(接通宽度)，马达电流发生变化。即，接通宽度越长，马达电流越大，接通宽度越短，马达电流越小。电力转换器24经由电力传送路径5M向伺服马达I供给基于由电流控制部64生成的驱动信号的马达电流，从而能够驱动伺服马达I。附加控制部65是与伺服马达I的控制协作的任意的控制部。附加控制部65只要是与伺服马达I的控制协作的控制，则没有特别限定。作为附加控制部65的一例，例如有齿槽效应补偿器(- O補償器)。齿槽效应补偿器根据伺服马达I的位置信息，提供抵消齿槽转矩的电流指令(转矩指令)。附加控制部65除此之外还能够补偿伺服控制系统的模型化误差、摩擦、干扰等。此外，附加控制部65还可以根据控制装置的用户来设定成单独的控制规格。例如，在伺服马达I的输出由于控制装置的时效老化而下降的情况下，附加控制部65还能够在电流指令(转矩指令)上追加该下降量，补偿伺服马达I的输出(转矩补偿器)。附加控制部65的输入可以根据附加控制部65的控制内容来从特性参数文件生成部61生成的位置指令、位置控制部62生成的速度指令、速度控制部63生成的电流指令(转矩指令)及来自位置检测器11的位置信息中的至少I个任意选择。附加控制部65的输出可以根据附加控制部65的控制内容，与特性参数文件生成部61生成的位置指令、位置控制部62生成的速度指令或速度控制部63生成的电流指令(转矩指令)相加或相减。另外，附加控制部65也可以是反馈控制、前馈控制中的任一种控制。此外，附加控制部65也可以在I个伺服放大器2或I个伺服控制器3中设置有多个。图3是表示图2所示的轴I的控制块的一例的块图。向附加控制部65输入来自位置检测器11的位置信息，附加控制部65的输出与特性参数文件生成部61的输出即伺服马达I的位置指令相加。在轴I上，假设附加控制部65的控制需要高速的响应的情况。在此，“需要高速的响应”是指，需要以与比伺服控制器3的控制周期短的伺服放大器2的控制周期相同的控制周期来控制附加控制部65的情况。相反，“不需要高速的响应”是指，以与伺服控制器3的控制周期相同的控制周期来控制附加控制部65就足够的情况。因此，在轴I上，附加控制部65需要配置于伺服放大器2。轴I的附加控制部65的输出对象为位置控制部62。为了以与伺服放大器2的控制周期相同的控制周期来进行附加控制部65的控制，位置控制部62需要配置于伺服放大器2。如上所述，位置控制部62的输出被输入到速度控制部63，速度控制部63的输出被输入到电流控制部64，因此速度控制部63及电流控制部64也需要配置于伺服放大器2。此时，特性参数文件生成部61可以配置于伺服放大器2或伺服控制器3中的任一个。图2及图3表示特性参数文件生成部61配置于伺服控制器3的情况。此外，轴I的附加控制部65的输入对象为位置检测器11，因此通过将位置控制部62、速度控制部63、电流控制部64及附加控制部65配置于伺服放大器2，这些控制部能够以相同的控制周期使用来自位置检测器11的位置信息。图4是表示图2所示的轴2的控制块的一例的块图。该控制块表示例如附加控制部65为上述齿槽效应补偿器的情况。此时，向附加控制部65输入来自位置检测器11的位置信息，附加控制部65的输出与速度控制部63的输出即伺服马达I的电流指令(转矩指令)相加。与轴I的情况同样地，设轴2的附加控制部65的控制需要高速的响应。因此，在轴2上，附加控制部65需要配置于伺服放大器2。轴2的附加控制部65的输出对象为电流控制部64。为了以与伺服放大器2的控制周期相同的控制周期来进行附加控制部65的控制，电流控制部64需要配置于伺服放大器2。此时，特性参数文件生成部61、位置控制部62及速度控制部63可以配置于伺服放大器2或伺服控制器3中的任一个。图2及图4表示特性参数文件生成部61、位置控制部62及速度控制部63配置于伺服控制器3的情况。此外，轴2的附加控制部65的输入对象为位置检测器11，因此通过将电流控制部64及附加控制部65配置于伺服放大器2，这些控制部能够以相同的控制周期使用来自位置检测器11的位置信息。图5是表示图2所示的轴3的控制块的一例的块图。该控制块表示例如附加控制部65为上述的针对控制装置的时效老化的转矩补偿器的情况。此时，向附加控制部65输入来自特性参数文件生成部61的位置指令，附加控制部65的输出与速度控制部63的输出即伺服马达I的电流指令(转矩指令)相加。设轴3的附加控制部65的控制不需要高速的响应。由于轴3的附加控制部65的控制不需要高速的响应，因此附加控制部65配置于伺服控制器3。此外，附加控制部65的输入对象为特性参数文件生成部61，附加控制部65的输出与速度控制部63的输出相加。因此，为了以与伺服控制器3的控制周期相同的控制周期来进行附加控制部65的控制，特性参数文件生成部61、位置控制部62及速度控制部63需要配置于伺服控制器3。此时，电流控制部64可以配置于伺服放大器2或伺服控制器3中的任一个，但考虑到需要高速响应的电流控制的特性，电流控制部64配置于伺服放大器2。在本实施方式中，伺服控制部6对每个轴分别配置于伺服放大器2或伺服控制器3，因此能够根据控制装置的各轴的特性适当配置伺服控制部6，能够对每个轴实现伺服控制部6的功能分散。此外，伺服控制部6根据附加控制部65的输入对象及输出对象，对每个轴分别分配于伺服放大器2或伺服控制器3，因此能够根据附加控制部65所需要的控制响应性适当配置伺服控制部6。(变形方式)在第I实施方式中，以控制装置的轴的数量为3个的情况为例进行了说明，但轴的数量不限定于此。此外，伺服控制部6的分配也不限定于上述实施方式。表I表示与上述实施方式不同的伺服控制部6的分配的一例。[表 I]
权利要求
1.一种伺服驱动系统，包括伺服放大器，驱动对每个轴设置的伺服马达；和伺服控制器，控制多个所述伺服放大器，所述伺服驱动系统具有对每个所述轴控制所述伺服马达的伺服控制部，其特征在于， 所述伺服控制部包括特性参数文件生成部，生成所述伺服马达的指令；位置控制部，控制所述伺服马达的位置；速度控制部，控制所述伺服马达的速度；以及电流控制部，控制所述伺服马达的马达电流， 所述特性参数文件生成部、所述位置控制部、所述速度控制部及所述电流控制部分别对每个所述轴分配于所述伺服放大器或所述伺服控制器。
2.根据权利要求1所述的伺服驱动系统，其中， 所述伺服控制部还包括与所述伺服马达的控制协作的附加控制部， 所述特性参数文件生成部、所述位置控制部、所述速度控制部、所述电流控制部及所述附加控制部根据所述附加控制部的输入对象及输出对象，分别对每个所述轴分配于所述伺服放大器或所述伺服控制器。
3.根据权利要求1或2所述的伺服驱动系统，其中， 根据控制装置的种类、轴的种类及设置于所述控制装置的动作单元的种类中的至少I个信息，选择所述伺服控制部的分配对象，将所述伺服控制部分别下载到所述伺服放大器或所述伺服控制器。
4.根据权利要求3所述的伺服驱动系统，其中， 能够在所述控制装置启动时进行所述选择及所述下载。
5.根据权利要求3或4所述的伺服驱动系统，其中， 所述伺服放大器与所述伺服控制器之间以能够下载所述伺服控制部的方式经由网络进行连接。
全文摘要
本发明提供一种伺服驱动系统，能够提高伺服控制的控制响应性，根据控制装置的各轴的特性，将控制运算部分配到伺服放大器或伺服控制器。本发明的伺服驱动系统中，对每个轴控制伺服马达的伺服控制部具有生成伺服马达的指令的特性参数文件生成部、控制伺服马达的位置的位置控制部、控制伺服马达的速度的速度控制部、以及控制伺服马达的马达电流的电流控制部，特性参数文件生成部、位置控制部、速度控制部及电流控制部分别对每个轴分配于伺服放大器或伺服控制器。
文档编号G05B19/418GK103019169SQ201210359219
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月24日 优先权日2011年9月27日
发明者名桐启祐, 加藤尚宏 申请人:富士机械制造株式会社