电动机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对与机床和产业机械中的进给轴以及产业用机器人的臂连结的电动机的反转延迟进行校正的电动机控制装置。
【背景技术】
[0002]在机床和产业机械中的进给轴以及产业用机器人的臂等的轴(机械可动部)上连结有伺服电动机。伺服电动机的旋转通过滚珠丝杠等被变换为工作台等的直线运动，或者伺服电动机的传递速度通过减速机而降低。
[0003]在这些滚珠丝杠或者减速机中存在如下情况:在向某个位置的正方向的停止位置与负方向的停止位置之间存在差。一般，这样的差被称作反向间隙(backlash)，成为使位置精度下降的原因。
[0004]图6A?图6C是用于说明反向间隙的图。在图6A中示出了通过未图示的电动机移动的可动部WA以及由可动部WA驱动的被驱动部WB。可动部WA在其两端具有突出部A1、A2，被驱动部WB在其中央具有突起部B。因而，例如当可动部WA向右方移动时，可动部WA的一方的突出部A1的内侧端与被驱动部WB的突起部B的一端卡合。由此，可动部WA和被驱动部WB —体地向右方移动。
[0005]另外，在电动机反转而可动部WA从右方向左方移动的情况下，如图6B所示，可动部WA向左方移动。然后，如图6C所示，当可动部WA的另一方的突出部A2的内侧端与被驱动部WB的突起部B的另一端卡合时，可动部WA和被驱动部WB —体地向左方移动。
[0006]这样，在反转时，可动部WA在与被驱动部WB卡合之前需要移动被称作反向间隙的规定的移动量。图6A和图6C所示的反向间隙C有可能成为使位置精度下降的原因。因此，进行如下处理:生成关于反向间隙C的校正量，在反转时将该校正量与电动机的位置指令相加。
[0007]无需得到被驱动部WB的位置信息而基于电动机的位置信息来进行被驱动部WB的位置控制的机械是半封闭控制机。在这样的半封闭控制机中，向电动机指示将速度指令反转后的移动指令与反向间隙长度相加得到的校正位置指令，由此使被驱动部WB移动与移动指令相应的量。
[0008]另外，在能够掌握电动机的位置信息和被驱动部WB的位置信息这两者的机械即全封闭控制机中，具备被驱动部WB的传感器，因此只要施加期望值作为移动指令就足够。在这样的全封闭控制机中，在速度指令反转时，在电动机移动反向间隙长度之后，被驱动部WB开始移动，因此发生延迟。因此，全封闭控制机可能具有在速度指令反转后使电动机加速的速度指令校正功能。
[0009]在这两个技术中，在适当的定时进行适当的校正，在动作之前决定校正的量和校正的定时。因而，这两个技术是前馈控制。
[0010]与此相对，在日本特开2014-054001号公报中，掌握产生反向间隙时的电动机的位置，决定反向间隙校正量。在该情况下，使用产生反向间隙时的电动机当前的位置来决定反向间隙校正量，因此日本特开2014-054001号公报的技术是反馈控制。在日本特开2014-054001号公报中，将可动部与被驱动部卡合时的可动部与被驱动部之间的偏差作为初始偏差。而且，从初始偏差减去可动部与被驱动部的当前的位置之间的偏差来计算校正量。
[0011]在日本特开2014-054001号公报中，将反向间隙解释为齿面间的单纯的间隙。然而，在通常的机械中，反向间隙是将单纯的间隙与通过作用在可动部和被驱动部之间的力产生的弹性变形合起来的。另外，根据机械不同，还存在几乎没有前述的间隙而基于弹性变形的空程(lost mot1n)占主导的情况。此外，弹性变形是由于将电动机与滚珠丝杠结合的联轴器、特别是树脂制联轴器的扭曲、滚珠丝杠的伸缩而发生的。
[0012]在产生了基于弹性变形的空程的情况下，在日本特开2014-054001号公报中产生以下可能性:在求出初始偏差时施加在反向间隙端的力的大小与电动机反转时所需的力的大小不同，从而计算出的校正量与所要求的校正量不同。
[0013]在校正量过多或过少的情况下，工件的形状精度变差。具体地说，在加工工件的凸的部分时校正量过小的情况以及在加工工件的凹的部分时校正量过大的情况下，存在工件处产生突起的可能性。反之，在加工工件的凸的部分时校正量过大的情况以及在加工工件的凹的部分时校正量过小的情况下，存在工件处产生切口的可能性。特别是，在校正量过大的情况下，工件的加工面处的切口看起来像伤痕，因此工件被判断为加工不良的可能性高，屡次被视为问题。
[0014]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够通过考虑弹性变形来避免生成过大的校正量的电动机控制装置。
【发明内容】
[0015]为了达到前述的目的，根据第一方式，提供如下一种电动机控制装置:具备由电动机驱动的可动部以及由该可动部驱动的被驱动部，该电动机控制装置具备:转矩指令生成部，其生成针对上述电动机的转矩指令值；第一位置检测部，其检测上述可动部的位置；第二位置检测部，其检测上述被驱动部的位置；偏差计算部，其计算上述第一位置检测部所检测出的第一位置检测值与上述第二位置检测部所检测出的第二位置检测值之间的偏差；保持部，其将由该偏差计算部计算出的上述偏差作为初始偏差与上述转矩指令值相关联地进行保持；以及校正量计算部，其计算对上述可动部与上述被驱动部之间的弹性体的弹性变形量进行校正的校正量，其中，上述校正量计算部基于由上述保持部保持的上述初始偏差、与上述初始偏差相关联地被保持的上述转矩指令值以及在上述电动机反转时上述转矩指令生成部所生成的转矩指令值来计算上述校正量。
[0016]根据第二方式，在第一方式中，上述校正量计算部根据由上述保持部保持的上述初始偏差以及与上述初始偏差相关联地被保持的上述转矩指令值来求出上述弹性体的弹簧常数，通过将在上述电动机反转时上述转矩指令生成部所生成的转矩指令值除以上述弹簧常数并减去当前的偏差，来计算上述校正量。
[0017]根据第三方式，在第一方式或第二方式中，在上述可动部正在加速或以等速移动时，上述保持部将上述偏差作为上述初始偏差来与上述转矩指令值相关联地进行保持。
[0018]本发明的这些目的、特征及优点以及其它目的、特征及优点通过附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明会变得更加明确。
【附图说明】
[0019]图1是基于本发明的电动机控制装置的功能框图。
[0020]图2是示意性地表示图1的滚珠丝杠机构部的图。
[0021]图3A是可动部向左方移动的情况下的局部示意图。
[0022]图3B是可动部向右方移动的情况下的局部示意图。
[0023]图4是表示本发明的电动机控制装置的动作的流程图。
[0024]图5是表示弹簧的位移与力之间的关系的图。
[0025]图6A是用于说明反向间隙的第一图。
[0026]图6B是用于说明反向间隙的第二图。
[0027]图6C是用于说明反向间隙的第三图。
【具体实施方式】
[0028]下面，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的附图中对于相同的构件标注相同的参照标记。为了容易理解，适当地变更这些图的比例尺。
[0029]图1是基于本发明的电动机控制装置的功能框图。如图1所示，在安装于电动机Μ的输出轴的滚珠丝杠机构部的螺杆51上螺纹接合有螺母52。而且，螺母52经由结合构件53连结于工作台54。由安装于电动机Μ的第一位置检测部、例如编码器11检测电动机Μ的位置。设编码器11还基于连续的多个电动机Μ的位置来检测速度检测值DV。并且，由与工作台54平行地配置的第二位置检测部、例如标尺12检测工作台54的位置。
[0030]图2是示意性地表示滚珠丝杠机构部的图。在图2中主要示出截面为大致U字形状的可动部WA以及与可动部WA嵌合的卡合构件D。而且，可动部WA的下表面经由第一弹性变形部61连结于表示电动机Μ的位置的电动机位置构件63。另外，卡合构件D经由第二弹性变形部62连结于工作台54。在图2中，卡合构件D、第二弹性变形部62以及工作台54相当于被驱动部WB。
[0031]图3Α和图3Β是可动部分别向左方和右方移动的情况下的局部示意图。当电动机位置构件63向左方移动时，第一弹性变形构件61发生弹性变形，由此可动部WA比电动机位置构件63略微延迟地向左方移动。
[0032]然后，当与可动部WA嵌合的卡合构件D向左方移动时，第二弹性变形构件62发生弹性变形，由此工作台54比卡合构件D延迟地向左方移动。此外，如图3Β所示，在电动机位置构件63向右方移动的情况下也大致相同，因此省略说明。
[0033]在此，比较图1和图2可知，图1的第一位置检测部(编码器)11及电动机Μ与在图2中兼做直线型检测器的直线型致动器64对应。并且，图1的螺杆51及螺母52与可动部WA、卡合构件D以及能够弹性变形的第一弹性变形部61对应。而且，图1的结