電動(dòng)機(jī)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)與機(jī)床和產(chǎn)業(yè)機(jī)械中的進(jìn)給軸以及產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的臂連結(jié)的電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)延遲進(jìn)行校正的電動(dòng)機(jī)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)床和產(chǎn)業(yè)機(jī)械中的進(jìn)給軸以及產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的臂等的軸(機(jī)械可動(dòng)部)上連結(jié)有伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過滾珠絲杠等被變換為工作臺(tái)等的直線運(yùn)動(dòng)，或者伺服電動(dòng)機(jī)的傳遞速度通過減速機(jī)而降低。
[0003]在這些滾珠絲杠或者減速機(jī)中存在如下情況:在向某個(gè)位置的正方向的停止位置與負(fù)方向的停止位置之間存在差。一般，這樣的差被稱作反向間隙(backlash)，成為使位置精度下降的原因。
[0004]圖6A?圖6C是用于說明反向間隙的圖。在圖6A中示出了通過未圖示的電動(dòng)機(jī)移動(dòng)的可動(dòng)部WA以及由可動(dòng)部WA驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)部WB?？蓜?dòng)部WA在其兩端具有突出部A1、A2，被驅(qū)動(dòng)部WB在其中央具有突起部B。因而，例如當(dāng)可動(dòng)部WA向右方移動(dòng)時(shí)，可動(dòng)部WA的一方的突出部A1的內(nèi)側(cè)端與被驅(qū)動(dòng)部WB的突起部B的一端卡合。由此，可動(dòng)部WA和被驅(qū)動(dòng)部WB —體地向右方移動(dòng)。
[0005]另外，在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)而可動(dòng)部WA從右方向左方移動(dòng)的情況下，如圖6B所示，可動(dòng)部WA向左方移動(dòng)。然后，如圖6C所示，當(dāng)可動(dòng)部WA的另一方的突出部A2的內(nèi)側(cè)端與被驅(qū)動(dòng)部WB的突起部B的另一端卡合時(shí)，可動(dòng)部WA和被驅(qū)動(dòng)部WB —體地向左方移動(dòng)。
[0006]這樣，在反轉(zhuǎn)時(shí)，可動(dòng)部WA在與被驅(qū)動(dòng)部WB卡合之前需要移動(dòng)被稱作反向間隙的規(guī)定的移動(dòng)量。圖6A和圖6C所示的反向間隙C有可能成為使位置精度下降的原因。因此，進(jìn)行如下處理:生成關(guān)于反向間隙C的校正量，在反轉(zhuǎn)時(shí)將該校正量與電動(dòng)機(jī)的位置指令相加。
[0007]無需得到被驅(qū)動(dòng)部WB的位置信息而基于電動(dòng)機(jī)的位置信息來進(jìn)行被驅(qū)動(dòng)部WB的位置控制的機(jī)械是半封閉控制機(jī)。在這樣的半封閉控制機(jī)中，向電動(dòng)機(jī)指示將速度指令反轉(zhuǎn)后的移動(dòng)指令與反向間隙長(zhǎng)度相加得到的校正位置指令，由此使被驅(qū)動(dòng)部WB移動(dòng)與移動(dòng)指令相應(yīng)的量。
[0008]另外，在能夠掌握電動(dòng)機(jī)的位置信息和被驅(qū)動(dòng)部WB的位置信息這兩者的機(jī)械即全封閉控制機(jī)中，具備被驅(qū)動(dòng)部WB的傳感器，因此只要施加期望值作為移動(dòng)指令就足夠。在這樣的全封閉控制機(jī)中，在速度指令反轉(zhuǎn)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)移動(dòng)反向間隙長(zhǎng)度之后，被驅(qū)動(dòng)部WB開始移動(dòng)，因此發(fā)生延遲。因此，全封閉控制機(jī)可能具有在速度指令反轉(zhuǎn)后使電動(dòng)機(jī)加速的速度指令校正功能。
[0009]在這兩個(gè)技術(shù)中，在適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ趧?dòng)作之前決定校正的量和校正的定時(shí)。因而，這兩個(gè)技術(shù)是前饋控制。
[0010]與此相對(duì)，在日本特開2014-054001號(hào)公報(bào)中，掌握產(chǎn)生反向間隙時(shí)的電動(dòng)機(jī)的位置，決定反向間隙校正量。在該情況下，使用產(chǎn)生反向間隙時(shí)的電動(dòng)機(jī)當(dāng)前的位置來決定反向間隙校正量，因此日本特開2014-054001號(hào)公報(bào)的技術(shù)是反饋控制。在日本特開2014-054001號(hào)公報(bào)中，將可動(dòng)部與被驅(qū)動(dòng)部卡合時(shí)的可動(dòng)部與被驅(qū)動(dòng)部之間的偏差作為初始偏差。而且，從初始偏差減去可動(dòng)部與被驅(qū)動(dòng)部的當(dāng)前的位置之間的偏差來計(jì)算校正量。
[0011]在日本特開2014-054001號(hào)公報(bào)中，將反向間隙解釋為齒面間的單純的間隙。然而，在通常的機(jī)械中，反向間隙是將單純的間隙與通過作用在可動(dòng)部和被驅(qū)動(dòng)部之間的力產(chǎn)生的彈性變形合起來的。另外，根據(jù)機(jī)械不同，還存在幾乎沒有前述的間隙而基于彈性變形的空程(lost mot1n)占主導(dǎo)的情況。此外，彈性變形是由于將電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠結(jié)合的聯(lián)軸器、特別是樹脂制聯(lián)軸器的扭曲、滾珠絲杠的伸縮而發(fā)生的。
[0012]在產(chǎn)生了基于彈性變形的空程的情況下，在日本特開2014-054001號(hào)公報(bào)中產(chǎn)生以下可能性:在求出初始偏差時(shí)施加在反向間隙端的力的大小與電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)所需的力的大小不同，從而計(jì)算出的校正量與所要求的校正量不同。
[0013]在校正量過多或過少的情況下，工件的形狀精度變差。具體地說，在加工工件的凸的部分時(shí)校正量過小的情況以及在加工工件的凹的部分時(shí)校正量過大的情況下，存在工件處產(chǎn)生突起的可能性。反之，在加工工件的凸的部分時(shí)校正量過大的情況以及在加工工件的凹的部分時(shí)校正量過小的情況下，存在工件處產(chǎn)生切口的可能性。特別是，在校正量過大的情況下，工件的加工面處的切口看起來像傷痕，因此工件被判斷為加工不良的可能性高，屢次被視為問題。
[0014]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種能夠通過考慮彈性變形來避免生成過大的校正量的電動(dòng)機(jī)控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了達(dá)到前述的目的，根據(jù)第一方式，提供如下一種電動(dòng)機(jī)控制裝置:具備由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的可動(dòng)部以及由該可動(dòng)部驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)部，該電動(dòng)機(jī)控制裝置具備:轉(zhuǎn)矩指令生成部，其生成針對(duì)上述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值；第一位置檢測(cè)部，其檢測(cè)上述可動(dòng)部的位置；第二位置檢測(cè)部，其檢測(cè)上述被驅(qū)動(dòng)部的位置；偏差計(jì)算部，其計(jì)算上述第一位置檢測(cè)部所檢測(cè)出的第一位置檢測(cè)值與上述第二位置檢測(cè)部所檢測(cè)出的第二位置檢測(cè)值之間的偏差；保持部，其將由該偏差計(jì)算部計(jì)算出的上述偏差作為初始偏差與上述轉(zhuǎn)矩指令值相關(guān)聯(lián)地進(jìn)行保持；以及校正量計(jì)算部，其計(jì)算對(duì)上述可動(dòng)部與上述被驅(qū)動(dòng)部之間的彈性體的彈性變形量進(jìn)行校正的校正量，其中，上述校正量計(jì)算部基于由上述保持部保持的上述初始偏差、與上述初始偏差相關(guān)聯(lián)地被保持的上述轉(zhuǎn)矩指令值以及在上述電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)上述轉(zhuǎn)矩指令生成部所生成的轉(zhuǎn)矩指令值來計(jì)算上述校正量。
[0016]根據(jù)第二方式，在第一方式中，上述校正量計(jì)算部根據(jù)由上述保持部保持的上述初始偏差以及與上述初始偏差相關(guān)聯(lián)地被保持的上述轉(zhuǎn)矩指令值來求出上述彈性體的彈簧常數(shù)，通過將在上述電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)上述轉(zhuǎn)矩指令生成部所生成的轉(zhuǎn)矩指令值除以上述彈簧常數(shù)并減去當(dāng)前的偏差，來計(jì)算上述校正量。
[0017]根據(jù)第三方式，在第一方式或第二方式中，在上述可動(dòng)部正在加速或以等速移動(dòng)時(shí)，上述保持部將上述偏差作為上述初始偏差來與上述轉(zhuǎn)矩指令值相關(guān)聯(lián)地進(jìn)行保持。
[0018]本發(fā)明的這些目的、特征及優(yōu)點(diǎn)以及其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)通過附圖所示的本發(fā)明的典型的實(shí)施方式的詳細(xì)說明會(huì)變得更加明確。
【附圖說明】
[0019]圖1是基于本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的功能框圖。
[0020]圖2是示意性地表示圖1的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)部的圖。
[0021]圖3A是可動(dòng)部向左方移動(dòng)的情況下的局部示意圖。
[0022]圖3B是可動(dòng)部向右方移動(dòng)的情況下的局部示意圖。
[0023]圖4是表示本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0024]圖5是表示彈簧的位移與力之間的關(guān)系的圖。
[0025]圖6A是用于說明反向間隙的第一圖。
[0026]圖6B是用于說明反向間隙的第二圖。
[0027]圖6C是用于說明反向間隙的第三圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下的附圖中對(duì)于相同的構(gòu)件標(biāo)注相同的參照標(biāo)記。為了容易理解，適當(dāng)?shù)刈兏@些圖的比例尺。
[0029]圖1是基于本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的功能框圖。如圖1所示，在安裝于電動(dòng)機(jī)Μ的輸出軸的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)部的螺桿51上螺紋接合有螺母52。而且，螺母52經(jīng)由結(jié)合構(gòu)件53連結(jié)于工作臺(tái)54。由安裝于電動(dòng)機(jī)Μ的第一位置檢測(cè)部、例如編碼器11檢測(cè)電動(dòng)機(jī)Μ的位置。設(shè)編碼器11還基于連續(xù)的多個(gè)電動(dòng)機(jī)Μ的位置來檢測(cè)速度檢測(cè)值DV。并且，由與工作臺(tái)54平行地配置的第二位置檢測(cè)部、例如標(biāo)尺12檢測(cè)工作臺(tái)54的位置。
[0030]圖2是示意性地表示滾珠絲杠機(jī)構(gòu)部的圖。在圖2中主要示出截面為大致U字形狀的可動(dòng)部WA以及與可動(dòng)部WA嵌合的卡合構(gòu)件D。而且，可動(dòng)部WA的下表面經(jīng)由第一彈性變形部61連結(jié)于表示電動(dòng)機(jī)Μ的位置的電動(dòng)機(jī)位置構(gòu)件63。另外，卡合構(gòu)件D經(jīng)由第二彈性變形部62連結(jié)于工作臺(tái)54。在圖2中，卡合構(gòu)件D、第二彈性變形部62以及工作臺(tái)54相當(dāng)于被驅(qū)動(dòng)部WB。
[0031]圖3Α和圖3Β是可動(dòng)部分別向左方和右方移動(dòng)的情況下的局部示意圖。當(dāng)電動(dòng)機(jī)位置構(gòu)件63向左方移動(dòng)時(shí)，第一彈性變形構(gòu)件61發(fā)生彈性變形，由此可動(dòng)部WA比電動(dòng)機(jī)位置構(gòu)件63略微延遲地向左方移動(dòng)。
[0032]然后，當(dāng)與可動(dòng)部WA嵌合的卡合構(gòu)件D向左方移動(dòng)時(shí)，第二彈性變形構(gòu)件62發(fā)生彈性變形，由此工作臺(tái)54比卡合構(gòu)件D延遲地向左方移動(dòng)。此外，如圖3Β所示，在電動(dòng)機(jī)位置構(gòu)件63向右方移動(dòng)的情況下也大致相同，因此省略說明。
[0033]在此，比較圖1和圖2可知，圖1的第一位置檢測(cè)部(編碼器)11及電動(dòng)機(jī)Μ與在圖2中兼做直線型檢測(cè)器的直線型致動(dòng)器64對(duì)應(yīng)。并且，圖1的螺桿51及螺母52與可動(dòng)部WA、卡合構(gòu)件D以及能夠彈性變形的第一彈性變形部61對(duì)應(yīng)。而且，圖1的結(jié)