伺服控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的伺服控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在FA領(lǐng)域中，進(jìn)行工作機(jī)械的驅(qū)動(dòng)控制，以使得對(duì)被加工物(工件)進(jìn)行固定的工作臺(tái)或刀具的動(dòng)作追隨指令。以使得刀具位置(準(zhǔn)確地說(shuō)，是刀具相對(duì)于工件的相對(duì)位置)準(zhǔn)確地追隨所指示的路徑(指令軌跡)的方式對(duì)機(jī)械進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制，被稱為軌跡控制(或輪廓運(yùn)動(dòng)控制)。軌跡控制使用數(shù)控裝置或附屬于數(shù)控裝置的伺服控制裝置而精密地進(jìn)行。作為控制對(duì)象的工作機(jī)械具有由伺服電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)的多個(gè)軸。各個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)分別利用伺服控制裝置受到驅(qū)動(dòng)。
[0003]在此，存在于機(jī)械系統(tǒng)中的摩擦、反向間隙(backlash)以及運(yùn)動(dòng)損失(lostmot1n)對(duì)于軌跡控制成為外部干擾。在進(jìn)給軸的移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)，這些外部干擾起作用的方向也反轉(zhuǎn)，其影響在軌跡的誤差中顯著地顯現(xiàn)。作為典型的誤差，存在下述誤差，即，在指示的是圓弧軌跡的情況下，在圓弧軌跡的象限切換部分處進(jìn)給軸的移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的追隨誤差。對(duì)于該追隨誤差，如果放大半徑方向的誤差量而進(jìn)行繪制，則軌跡形成為以凸起狀向外側(cè)突出的形狀，因此，稱為象限凸起。如果在加工中產(chǎn)生如象限凸起這樣的軌跡的追隨誤差，則加工結(jié)果會(huì)產(chǎn)生條紋、傷痕，并非優(yōu)選。
[0004]因此，進(jìn)行如下述的控制:將假想的進(jìn)給機(jī)構(gòu)內(nèi)置而根據(jù)假想的進(jìn)給機(jī)構(gòu)和實(shí)際的進(jìn)給機(jī)構(gòu)之間的扭矩指令信號(hào)之差運(yùn)算出校正指令并與實(shí)際的扭矩指令相加，或者，對(duì)在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)的前后所產(chǎn)生的摩擦力或摩擦扭矩進(jìn)行推定，提取電動(dòng)機(jī)扭矩誤差，并根據(jù)該誤差信號(hào)進(jìn)行扭矩補(bǔ)償(例如專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-49599號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)，在實(shí)際的扭矩與模型扭矩之間產(chǎn)生差之后顯現(xiàn)出校正指令的效果，因此，存在校正延遲起作用的問(wèn)題。另外，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)，基于位置指令的方向反轉(zhuǎn)，生成摩擦補(bǔ)償信號(hào)，但在全閉環(huán)控制的情況下，電動(dòng)機(jī)端和機(jī)械端之間的位置的偏移產(chǎn)生影響，因此，存在僅根據(jù)扭矩的補(bǔ)償不能充分地實(shí)現(xiàn)效果的問(wèn)題。而且，在全閉環(huán)控制的情況下，電動(dòng)機(jī)端和機(jī)械端之間的位置的偏移對(duì)移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)的追隨誤差的大小產(chǎn)生影響，因此，存在隨著指令路徑的不同，不能充分地實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)男Ч膯?wèn)題。
[0007]本發(fā)明就是鑒于上述問(wèn)題而提出的，目的在于得到一種伺服控制裝置，其即使在進(jìn)給軸的移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)，也能夠進(jìn)行抑制了機(jī)械端位置和指令位置之間的追隨誤差的全閉環(huán)控制。
[0008]為了解決上述課題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的特征在于，具有:伺服控制部，其將機(jī)械系統(tǒng)的位置即機(jī)械端位置的檢測(cè)值和對(duì)所述機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的位置即電動(dòng)機(jī)端位置的檢測(cè)值，作為位置反饋使用，運(yùn)算針對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的扭矩指令，以使得所述機(jī)械端位置追隨位置指令；模型響應(yīng)運(yùn)算部，其基于所述位置指令，對(duì)所述機(jī)械端位置的計(jì)算值進(jìn)行運(yùn)算；停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量測(cè)定部，其對(duì)停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量進(jìn)行測(cè)定，該停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量是所述機(jī)械端位置的計(jì)算值從成為零值起至成為零值以外的值為止的期間的所述電動(dòng)機(jī)端位置的檢測(cè)值的位移量；以及誤差校正量運(yùn)算部，其基于參數(shù)、所述機(jī)械端位置的計(jì)算值和所述停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量，對(duì)誤差校正量進(jìn)行運(yùn)算，其中，在該參數(shù)中預(yù)先設(shè)定有進(jìn)給軸的移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)所述機(jī)械端位置和所述電動(dòng)機(jī)端位置之間的偏差的最大變化量，所述伺服控制部使用所述誤差校正量，對(duì)所述扭矩指令進(jìn)行運(yùn)算。
[0009]發(fā)明的效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明，使用基于進(jìn)給軸的移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械端位置與電動(dòng)機(jī)端位置之間的偏差的最大變化量而運(yùn)算出的誤差校正量，運(yùn)算扭矩指令，因此，在電動(dòng)機(jī)端位置與機(jī)械端位置的偏差在移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)急劇地變化的情況下，能夠抑制在移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的、機(jī)械端位置相對(duì)于指令位置的追隨誤差。另外，誤差校正量是考慮了停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量而計(jì)算出的，因此，即使收到了在移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)前暫時(shí)停止這樣的指令的情況下，也能夠抑制在移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的、機(jī)械端位置相對(duì)于指令位置的追隨誤差。另外，誤差校正量是考慮停止中的電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量而計(jì)算出的，因此，在電動(dòng)機(jī)端位置與機(jī)械端位置的偏差在移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)緩慢地變化這樣的情況下，能夠預(yù)防以下?tīng)顩r，即，誤差校正量過(guò)早地起作用而在移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)后位置的校正過(guò)大，導(dǎo)致產(chǎn)生軌跡誤差。即，根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得一種伺服控制裝置，其即使在進(jìn)給軸的移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)，也能夠進(jìn)行抑制了機(jī)械端位置和指令位置之間的追隨誤差的全閉環(huán)控制。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是表示實(shí)施方式I的伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0012]圖2是表示電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0013]圖3是表示模型響應(yīng)運(yùn)算部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0014]圖4是表示誤差校正量運(yùn)算部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖5是表示伺服控制部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0016]圖6是表示在移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的追隨誤差的例子的圖。
[0017]圖7是表示在移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的追隨誤差的例子的圖。
[0018]圖8是表示移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)的、誤差校正量和與其相關(guān)聯(lián)的信號(hào)隨時(shí)間的變化的圖。
[0019]圖9是表示本實(shí)施方式2的伺服控制裝置所具備的伺服控制部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0020]圖10是說(shuō)明電動(dòng)機(jī)端位置、機(jī)械端位置與位置反饋之間的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面，基于附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的伺服控制裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此夕卜，本發(fā)明并不限定于該實(shí)施方式。
[0022]實(shí)施方式1.
[0023]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，伺服控制裝置100與電動(dòng)機(jī)5以及機(jī)械系統(tǒng)6連接。
[0024]圖2是表不電動(dòng)機(jī)5以及機(jī)械系統(tǒng)6的結(jié)構(gòu)的圖。電動(dòng)機(jī)5具有伺服電動(dòng)機(jī)51以及對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)51的電動(dòng)機(jī)端位置(電動(dòng)機(jī)5的位置)進(jìn)行檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)端位置檢測(cè)器52。作為電動(dòng)機(jī)端位置檢測(cè)器52例如使用旋轉(zhuǎn)編碼器。伺服電動(dòng)機(jī)51和機(jī)械系統(tǒng)6連接，該機(jī)械系統(tǒng)6具有滾珠絲杠61、螺母62以及與螺母62成為一體而可動(dòng)的工作臺(tái)63。在工作臺(tái)63安裝有機(jī)械端位置檢測(cè)器64，該機(jī)械端位置檢測(cè)器64將工作臺(tái)63的位置(機(jī)械系統(tǒng)6的位置)作為機(jī)械端位置進(jìn)行檢測(cè)。作為機(jī)械端位置檢測(cè)器64例如使用線性標(biāo)尺。此外，由電動(dòng)機(jī)端位置檢測(cè)器52直接檢測(cè)的位置是電動(dòng)機(jī)5的旋轉(zhuǎn)角度，但能夠通過(guò)對(duì)該角度乘以電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)I圈的工作臺(tái)移動(dòng)距離即滾珠絲杠導(dǎo)程并除以電動(dòng)機(jī)I周的角度2π [rad]，從而換算為工作臺(tái)63的移動(dòng)方向的長(zhǎng)度。在以下的說(shuō)明中，設(shè)為電動(dòng)機(jī)端位置采用換算為工作臺(tái)移動(dòng)方向的長(zhǎng)度后的值。
[0025]伺服控制裝置100被輸入位置指令，并且，被輸入由機(jī)械端位置檢測(cè)器64檢測(cè)出的機(jī)械端位置和由電動(dòng)機(jī)端位置檢測(cè)器52檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)端位置。伺服控制裝置100將機(jī)械端位置的檢測(cè)值和電動(dòng)機(jī)端位置的檢測(cè)值作為位置反饋使用，同時(shí)以使得機(jī)械端位置的檢測(cè)值追隨位置指令的方式生成電動(dòng)機(jī)5的扭矩指令值。而且，伺服控制裝置100將所生成的扭矩指令值向電動(dòng)機(jī)5輸出。
[0026]伺服控制裝置100具有模型響應(yīng)運(yùn)算部1、誤差校正量運(yùn)算部2、伺服控制部3以及停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量測(cè)定部4作為用于生成扭矩指令值的結(jié)構(gòu)要素。
[0027]模型響應(yīng)運(yùn)算部I輸入位置指令，將對(duì)機(jī)械系統(tǒng)6針對(duì)位置指令的響應(yīng)進(jìn)行模擬得到的結(jié)果(模型響應(yīng))輸出。在此輸出的模型響應(yīng)是基于位置指令生成的機(jī)械端位置的模擬值(計(jì)算值)。
[0028]圖3是表示模型響應(yīng)運(yùn)算部I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。模型響應(yīng)運(yùn)算部I具有位置控制模擬部41以及積分器42。位置控制模擬部41針對(duì)由位置指令指示的位置與由積分器42輸出的模型響應(yīng)的差值進(jìn)行與后述的位置控制部31相同的運(yùn)算處理，輸出機(jī)械端位置的速度指令。積分器42通過(guò)對(duì)位置控制模擬部41的輸出進(jìn)行積分，計(jì)算出模型響應(yīng)，并輸出。
[0029]停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量測(cè)定部4從電動(dòng)機(jī)5輸入電動(dòng)機(jī)端位置的檢測(cè)值，從模型響應(yīng)運(yùn)算部I輸入模型響應(yīng)。停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量測(cè)定部4對(duì)模型響應(yīng)停止的期間的電動(dòng)機(jī)端位置的位移量(停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量)進(jìn)行測(cè)定，并輸出。
[0030]更詳細(xì)而言，停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量測(cè)定部4以下述方式對(duì)停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。即，停止中電動(dòng)機(jī)端移動(dòng)量測(cè)定部4在模型速度(對(duì)模型響應(yīng)進(jìn)行時(shí)間微分得到的)成為O時(shí)，對(duì)該時(shí)刻的電動(dòng)機(jī)端位置進(jìn)行臨時(shí)