專利名稱：伺服驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制裝置中的控制運算部的結(jié)構(gòu)及其配置方法。
背景技術(shù)：
作為能夠定制(customize)控制裝置的控制運算部的伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一例，例如公知有專利文獻I及2的發(fā)明。專利文獻I中記載的發(fā)明關(guān)注于能夠通過矩陣計算實現(xiàn)控制運算部的處理，預(yù)先提供所有的矩陣計算中使用的各矩陣的各要素作為控制參數(shù)。并且，通過改變控制參數(shù)，能夠變更為任意的控制規(guī)則。專利文獻2中記載的發(fā)明通過主機檢測作用于各數(shù)值控制裝置的CPU的過大的負載，將一部分伺服馬達的驅(qū)動控制轉(zhuǎn)移到處理能力有富余的其他數(shù)值控制裝置，從而能夠減小過負載狀態(tài)的數(shù)值控制裝置的負載?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2002-312003號公報專利文獻2 :日本特開平9-305212號公報然而，專利文獻I中記載的發(fā)明是在控制伺服放大器的所謂伺服控制器中能夠定制控制運算部的裝置。伺服控制器的控制周期通常情況下比伺服放大器的控制周期長，因此伺服控制的控制響應(yīng)性不一定高。此外，專利文獻2中記載的發(fā)明實現(xiàn)各控制裝置的負載分散，沒有考慮到各控制裝置的各軸上的負載分散及功能分散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，以提供一種伺服驅(qū)動系統(tǒng)為課題，能夠提高伺服控制的控制響應(yīng)性，根據(jù)控制裝置的各軸的特性，將控制運算部分配于伺服放大器或伺服控制器。技術(shù)方案I所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括伺服放大器，驅(qū)動對每個軸設(shè)置的伺服馬達；和伺服控制器，控制多個伺服放大器，所述伺服驅(qū)動系統(tǒng)具有對每個軸控制伺服馬達的伺服控制部，其特征在于，伺服控制部包括特性參數(shù)文件(profile)生成部，生成伺服馬達的指令；位置控制部，控制伺服馬達的位置；速度控制部，控制伺服馬達的速度；以及電流控制部，控制伺服馬達的馬達電流，特性參數(shù)文件生成部、位置控制部、速度控制部及電流控制部分別對每個軸分配于伺服放大器或伺服控制器。技術(shù)方案2所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，在技術(shù)方案I中，伺服控制部還包括與伺服馬達的控制協(xié)作的附加控制部，特性參數(shù)文件生成部、位置控制部、速度控制部、電流控制部及附加控制部根據(jù)附加控制部的輸入對象及輸出對象，分別對每個軸分配于伺服放大器或伺服控制器。技術(shù)方案3所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，在技術(shù)方案I或2中，根據(jù)控制裝置的種類、軸的種類及設(shè)置于控制裝置的動作單元的種類中的至少I個信息，選擇伺服控制部的分配對象，將伺服控制部分別下載到伺服放大器或伺服控制器。技術(shù)方案4所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，在技術(shù)方案3中，能夠在控制裝置啟動時進行選擇及下載。技術(shù)方案5所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，在技術(shù)方案3或4中，伺服放大器與伺服控制器之間以能夠下載伺服控制部的方式經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)進行連接。根據(jù)技術(shù)方案I所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，伺服控制部分別對每個軸分配于伺服放大器或伺服控制器，因此能夠根據(jù)控制裝置的各軸的特性適當配置伺服控制部，能夠?qū)γ總€軸實現(xiàn)伺服控制部的功能分散。根據(jù)技術(shù)方案2所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，伺服控制部根據(jù)附加控制部的輸入對象 及輸出對象，分別對每個軸分配于伺服放大器或伺服控制器，因此能夠根據(jù)附加控制部所需要的控制響應(yīng)性適當配置伺服控制部。根據(jù)技術(shù)方案3所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，根據(jù)控制裝置的種類、軸的種類及設(shè)置于控制裝置的動作單元的種類中的至少I個信息，選擇伺服控制部的分配對象并進行下載，因此能夠根據(jù)這些種類適當配置伺服控制部。根據(jù)技術(shù)方案4所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，能夠在控制裝置啟動時進行伺服控制部的分配對象的選擇及伺服控制部的下載，因此能夠與控制裝置的啟動對應(yīng)地進行伺服控制部6的分配，能夠自動進行控制裝置的啟動作業(yè)。根據(jù)技術(shù)方案5所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，伺服放大器與伺服控制器之間以能夠下載伺服控制部的方式經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)進行連接，因此能夠向多個伺服放大器高效地下載伺服控制部。因此，與單獨地下載伺服控制部的情況相比，作業(yè)效率提高，作業(yè)工序減少，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。


圖1是第I實施方式所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示在圖1中伺服控制部分別分配于伺服放大器或伺服控制器的狀態(tài)的一例的示意圖。
圖3是表示圖2所示的軸I的控制塊的一例的塊圖。
圖4是表示圖2所示的軸2的控制塊的一例的塊圖。
圖5是表示圖2所示的軸3的控制塊的一例的塊圖。
圖6涉及第2實施方式，是表示伺服控制部分別分配于伺服放大器或伺服控制器的狀態(tài)的一例的示意圖。
標號說明
I 伺服馬達
2 伺服放大器
3 伺服控制器
4 上位控制器
5 信息傳送路徑
6 伺服控制部
61:特性參數(shù)文件生成部62 :位置控制部63 :速度控制部
64 電流控制部65 附加控制部
具體實施例方式以下，根據(jù)

本發(fā)明的實施方式。對于各實施方式，對共同的部位標以共同的標號而對應(yīng)起來，從而省略重復(fù)的說明。另外，附圖是概念圖，不規(guī)定詳細結(jié)構(gòu)的尺寸。(I)第I實施方式(1-1)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖1是本實施方式所涉及的伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。伺服驅(qū)動系統(tǒng)100具備驅(qū)動對每個軸所設(shè)置的伺服馬達I的伺服放大器2、控制多個(該圖中為3個)伺服放大器2、2、2的伺服控制器3、以及向伺服控制器3提供控制對象的移動指令的上位控制器4。在伺服馬達I上設(shè)置有檢測伺服馬達I的位置的位置檢測器11，位置檢測器11能夠與伺服馬達I的旋轉(zhuǎn)同步地輸出伺服馬達I的位置信息。伺服馬達I及位置檢測器11可以使用數(shù)控設(shè)備中所采用的公知的伺服馬達及位置檢測器。例如有AC伺服馬達及編碼器等。在使用增量式編碼器的情況下，位置信息是對與伺服馬達I的旋轉(zhuǎn)位移量對應(yīng)的脈沖串進行計數(shù)得到的計數(shù)值。在使用絕對編碼器的情況下，位置信息是與伺服馬達I的旋轉(zhuǎn)位移量對應(yīng)的輸出碼。位置信息能夠包含伺服馬達I的錯誤信息等各種數(shù)據(jù)，按照預(yù)定的周期經(jīng)由信息傳送路徑5發(fā)送到伺服放大器2。伺服放大器2具有CPU20、存儲器21、輸入輸出接口 22及通信接口 23，能夠發(fā)送接收各種數(shù)據(jù)及控制信號地通過總線25進行連接。從位置檢測器11發(fā)送的位置信息經(jīng)由輸入輸出接口 22、總線25發(fā)送到存儲器21。CPU20能夠經(jīng)由總線25、通信接口 23向伺服控制器3發(fā)送伺服馬達I的位置信息。伺服控制器3具有CPU30、存儲器31及通信接口 32 35，能夠發(fā)送接收各種數(shù)據(jù)及控制信號地通過總線36進行連接。分別從3個伺服放大器2、2、2發(fā)送的位置信息經(jīng)由通信接口 32 34、總線36發(fā)送到存儲器31。CPU30能夠經(jīng)由總線36、通信接口 35向上位控制器4發(fā)送伺服馬達I的位置信息。上位控制器4具有CPU40、存儲器41及通信接口 42，能夠發(fā)送接收各種數(shù)據(jù)及控制信號地通過總線43進行連接。由CPU40運算得到的控制對象的移動指令經(jīng)由總線43、通信接口 42、35及總線36發(fā)送到伺服控制器3的存儲器31。在伺服控制器3及伺服放大器2、2、2中，能夠通過CPU20、30及存儲器21、31進行后述伺服控制的各種運算。逆變器等電力轉(zhuǎn)換器24經(jīng)由電力傳送路徑5M向伺服馬達I供給基于各種運算結(jié)果的馬達電流，從而能夠驅(qū)動伺服馬達I。通信接口 42、35之間、通信接口 32、23之間、通信接口 33、23之間及通信接口 34、23之間能夠發(fā)送接收各種數(shù)據(jù)及控制信號地分別通過信息傳送路徑5連接而構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。各種數(shù)據(jù)中包含伺服馬達I的位置信息及所述的各種運算結(jié)果。信息傳送路徑5上的通信單元、協(xié)議等沒有特別限定。網(wǎng)絡(luò)例如可以使用后述的伺服網(wǎng)絡(luò)。另外，也可以不構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，而是通過例如公知的串行通信(RS-232C)等單獨發(fā)送接收各種數(shù)據(jù)及控制信號。另外，伺服馬達I的位置信息等輸入輸出數(shù)據(jù)也可以通過直接存儲器存取(DMA)來發(fā)送。DMA能夠不經(jīng)由CPU20、30、40而在輸入輸出裝置與存儲器21、31、41之間發(fā)送接收各種數(shù)據(jù)。例如，能夠在位置檢測器11與存儲器21、31、41之間直接發(fā)送伺服馬達I的位置信息。(1-2)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)100若理解為伺服控制的控制塊，則對軸f軸3的每個軸具有控制伺服馬達I的伺服控制部6、6、6。伺服控制部6具有生成伺服馬達I的指令的特性參數(shù)文件生成部61、控制伺服馬達I的位置的位置控制部62、控制伺服馬達I的速度的速度控制部63、控制伺服馬達I的馬達電流的電流控制部64、及與伺服馬達I的控制協(xié)作的附加控制部65。圖2是表示在圖1中伺服控制部分別分配于伺服放大器或伺服控制器的狀態(tài)的一例的示意圖。如該圖2所示，在軸I上，特性參數(shù)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、電流控制部64及附加控制部65配置于伺服放大器2。在軸2上，特性參數(shù)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，電流控制部64及附加控制部65配置于伺服放大器2。在軸3上，特性參數(shù)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，電流控制部64配置于伺服放大器2。特性參數(shù)文件生成部61根據(jù)來自上位控制器4的移動指令運算各軸的伺服馬達I的位置指令。位置控制部62根據(jù)來自特性參數(shù)文件生成部61的位置指令與來自位置檢測器11的位置信息的偏差，生成速度指令。速度控制部63根據(jù)來自位置控制部62的速度指令與伺服馬達I的速度信息的偏差，生成電流指令(轉(zhuǎn)矩指令)。伺服馬達I的速度信息能夠根據(jù)位置信息的頻率計算出來。此外，伺服馬達I的速度信息還可以使用檢測伺服馬達I的速度的速度檢測器的檢測結(jié)果。位置控制及速度控制的方法沒有特別限定。例如，可以使用PID控制等公知的反饋控制。電流控制部64根據(jù)來自速度控制部63的電流指令(轉(zhuǎn)矩指令)與伺服馬達I的馬達電流的偏差，生成電力轉(zhuǎn)換器24的驅(qū)動信號。伺服馬達I的馬達電流可以使用伺服放大器2中所內(nèi)置的未圖示的電流檢測器的檢測結(jié)果。來自位置檢測器11的位置信息能夠用于調(diào)整功率因數(shù)。電力轉(zhuǎn)換器24的驅(qū)動信號能夠通過例如PWM控制中的脈沖的接通寬度與斷開寬度之比即占空比來表示。在PWM控制中，向與開關(guān)元件接通時對應(yīng)的相流動馬達電流，根據(jù)開關(guān)元件接通的時間(接通寬度)，馬達電流發(fā)生變化。即，接通寬度越長，馬達電流越大，接通寬度越短，馬達電流越小。電力轉(zhuǎn)換器24經(jīng)由電力傳送路徑5M向伺服馬達I供給基于由電流控制部64生成的驅(qū)動信號的馬達電流，從而能夠驅(qū)動伺服馬達I。附加控制部65是與伺服馬達I的控制協(xié)作的任意的控制部。附加控制部65只要是與伺服馬達I的控制協(xié)作的控制，則沒有特別限定。作為附加控制部65的一例，例如有齒槽效應(yīng)補償器(- O補償器)。齒槽效應(yīng)補償器根據(jù)伺服馬達I的位置信息，提供抵消齒槽轉(zhuǎn)矩的電流指令(轉(zhuǎn)矩指令)。附加控制部65除此之外還能夠補償伺服控制系統(tǒng)的模型化誤差、摩擦、干擾等。此外，附加控制部65還可以根據(jù)控制裝置的用戶來設(shè)定成單獨的控制規(guī)格。例如，在伺服馬達I的輸出由于控制裝置的時效老化而下降的情況下，附加控制部65還能夠在電流指令(轉(zhuǎn)矩指令)上追加該下降量，補償伺服馬達I的輸出(轉(zhuǎn)矩補償器)。附加控制部65的輸入可以根據(jù)附加控制部65的控制內(nèi)容來從特性參數(shù)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生成的電流指令(轉(zhuǎn)矩指令)及來自位置檢測器11的位置信息中的至少I個任意選擇。附加控制部65的輸出可以根據(jù)附加控制部65的控制內(nèi)容，與特性參數(shù)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生成的電流指令(轉(zhuǎn)矩指令)相加或相減。另外，附加控制部65也可以是反饋控制、前饋控制中的任一種控制。此外，附加控制部65也可以在I個伺服放大器2或I個伺服控制器3中設(shè)置有多個。圖3是表示圖2所示的軸I的控制塊的一例的塊圖。向附加控制部65輸入來自位置檢測器11的位置信息，附加控制部65的輸出與特性參數(shù)文件生成部61的輸出即伺服馬達I的位置指令相加。在軸I上，假設(shè)附加控制部65的控制需要高速的響應(yīng)的情況。在此，“需要高速的響應(yīng)”是指，需要以與比伺服控制器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來控制附加控制部65的情況。相反，“不需要高速的響應(yīng)”是指，以與伺服控制器3的控制周期相同的控制周期來控制附加控制部65就足夠的情況。因此，在軸I上，附加控制部65需要配置于伺服放大器2。軸I的附加控制部65的輸出對象為位置控制部62。為了以與伺服放大器2的控制周期相同的控制周期來進行附加控制部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的輸出被輸入到速度控制部63，速度控制部63的輸出被輸入到電流控制部64，因此速度控制部63及電流控制部64也需要配置于伺服放大器2。此時，特性參數(shù)文件生成部61可以配置于伺服放大器2或伺服控制器3中的任一個。圖2及圖3表示特性參數(shù)文件生成部61配置于伺服控制器3的情況。此外，軸I的附加控制部65的輸入對象為位置檢測器11，因此通過將位置控制部62、速度控制部63、電流控制部64及附加控制部65配置于伺服放大器2，這些控制部能夠以相同的控制周期使用來自位置檢測器11的位置信息。圖4是表示圖2所示的軸2的控制塊的一例的塊圖。該控制塊表示例如附加控制部65為上述齒槽效應(yīng)補償器的情況。此時，向附加控制部65輸入來自位置檢測器11的位置信息，附加控制部65的輸出與速度控制部63的輸出即伺服馬達I的電流指令(轉(zhuǎn)矩指令)相加。與軸I的情況同樣地，設(shè)軸2的附加控制部65的控制需要高速的響應(yīng)。因此，在軸2上，附加控制部65需要配置于伺服放大器2。軸2的附加控制部65的輸出對象為電流控制部64。為了以與伺服放大器2的控制周期相同的控制周期來進行附加控制部65的控制，電流控制部64需要配置于伺服放大器2。此時，特性參數(shù)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中的任一個。圖2及圖4表示特性參數(shù)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的情況。此外，軸2的附加控制部65的輸入對象為位置檢測器11，因此通過將電流控制部64及附加控制部65配置于伺服放大器2，這些控制部能夠以相同的控制周期使用來自位置檢測器11的位置信息。圖5是表示圖2所示的軸3的控制塊的一例的塊圖。該控制塊表示例如附加控制部65為上述的針對控制裝置的時效老化的轉(zhuǎn)矩補償器的情況。此時，向附加控制部65輸入來自特性參數(shù)文件生成部61的位置指令，附加控制部65的輸出與速度控制部63的輸出即伺服馬達I的電流指令(轉(zhuǎn)矩指令)相加。設(shè)軸3的附加控制部65的控制不需要高速的響應(yīng)。由于軸3的附加控制部65的控制不需要高速的響應(yīng)，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的輸入對象為特性參數(shù)文件生成部61，附加控制部65的輸出與速度控制部63的輸出相加。因此，為了以與伺服控制器3的控制周期相同的控制周期來進行附加控制部65的控制，特性參數(shù)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。此時，電流控制部64可以配置于伺服放大器2或伺服控制器3中的任一個，但考慮到需要高速響應(yīng)的電流控制的特性，電流控制部64配置于伺服放大器2。在本實施方式中，伺服控制部6對每個軸分別配置于伺服放大器2或伺服控制器3，因此能夠根據(jù)控制裝置的各軸的特性適當配置伺服控制部6，能夠?qū)γ總€軸實現(xiàn)伺服控制部6的功能分散。此外，伺服控制部6根據(jù)附加控制部65的輸入對象及輸出對象，對每個軸分別分配于伺服放大器2或伺服控制器3，因此能夠根據(jù)附加控制部65所需要的控制響應(yīng)性適當配置伺服控制部6。(變形方式)在第I實施方式中，以控制裝置的軸的數(shù)量為3個的情況為例進行了說明，但軸的數(shù)量不限定于此。此外，伺服控制部6的分配也不限定于上述實施方式。表I表示與上述實施方式不同的伺服控制部6的分配的一例。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括伺服放大器，驅(qū)動對每個軸設(shè)置的伺服馬達；和伺服控制器，控制多個所述伺服放大器，所述伺服驅(qū)動系統(tǒng)具有對每個所述軸控制所述伺服馬達的伺服控制部，其特征在于， 所述伺服控制部包括特性參數(shù)文件生成部，生成所述伺服馬達的指令；位置控制部，控制所述伺服馬達的位置；速度控制部，控制所述伺服馬達的速度；以及電流控制部，控制所述伺服馬達的馬達電流， 所述特性參數(shù)文件生成部、所述位置控制部、所述速度控制部及所述電流控制部分別對每個所述軸分配于所述伺服放大器或所述伺服控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其中， 所述伺服控制部還包括與所述伺服馬達的控制協(xié)作的附加控制部， 所述特性參數(shù)文件生成部、所述位置控制部、所述速度控制部、所述電流控制部及所述附加控制部根據(jù)所述附加控制部的輸入對象及輸出對象，分別對每個所述軸分配于所述伺服放大器或所述伺服控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其中， 根據(jù)控制裝置的種類、軸的種類及設(shè)置于所述控制裝置的動作單元的種類中的至少I個信息，選擇所述伺服控制部的分配對象，將所述伺服控制部分別下載到所述伺服放大器或所述伺服控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其中， 能夠在所述控制裝置啟動時進行所述選擇及所述下載。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其中， 所述伺服放大器與所述伺服控制器之間以能夠下載所述伺服控制部的方式經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)進行連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種伺服驅(qū)動系統(tǒng)，能夠提高伺服控制的控制響應(yīng)性，根據(jù)控制裝置的各軸的特性，將控制運算部分配到伺服放大器或伺服控制器。本發(fā)明的伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，對每個軸控制伺服馬達的伺服控制部具有生成伺服馬達的指令的特性參數(shù)文件生成部、控制伺服馬達的位置的位置控制部、控制伺服馬達的速度的速度控制部、以及控制伺服馬達的馬達電流的電流控制部，特性參數(shù)文件生成部、位置控制部、速度控制部及電流控制部分別對每個軸分配于伺服放大器或伺服控制器。
文檔編號G05B19/418GK103019169SQ201210359219
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者名桐啟祐, 加藤尚宏 申請人:富士機械制造株式會社