CN107302334B - 电动机控制装置以及电动机控制方法 - Google Patents

电动机控制装置以及电动机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电动机控制装置以及电动机控制方法，在适当的定时针对向电动机的位置指令相加齿隙修正量。电动机控制装置具备：第一位置检测部，其检测可动部的位置即第一位置；第二位置检测部，其检测被驱动部的位置即第二位置；位置误差计算部，其计算将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差；反转检测部，其检测位置指令生成部生成的位置指令的反转；位置误差变化量计算部，其计算检测出反转后的位置误差的变化量的绝对值；判定部，其判定位置误差的变化量的绝对值是否超过了预定的基准值；齿隙修正部，其在位置误差的变化量的绝对值超过了预定的基准值时相加齿隙修正量。

Description

电动机控制装置以及电动机控制方法
技术领域
本发明涉及一种具有修正齿隙的单元的电动机控制装置以及电动机控制方法。
背景技术
以前，在将物体的位置、方位、姿态等设为控制量的控制系统，例如机床或工业机械的控制系统中，使用了伺服电动机。在为了将伺服电动机的电动机轴的旋转传递到其他的主轴而使用的相互卡合的机械要素中，在该机械要素间的接触面上有意设置了间隙。通过该间隙的存在，例如螺钉或齿轮等机械要素能够在某种程度的范围内自由旋转。该间隙成为“齿隙”。
例如，在电动机和主轴等被驱动轴通过齿轮耦合时，由于存在齿轮的齿隙，在电动机反转时，被驱动轴的反转相对于电动机的反转产生延迟。为了修正该被驱动轴的反转延迟，以往存在对于向电动机的位置指令相加齿隙修正量的方法。
例如，专利文献1公开了在电动机和通过该电动机驱动的被驱动轴之间具有某种减速机构的结构中，作为改善电动机反转时的被驱动轴的反转行为的方法，公开了如下方法：在电动机反转的瞬间，赋予用于以减速机构所具有的机械齿隙量来快速移动的位置修正。
然而，专利文献1公开的方法始终是以在位置指令或电动机的反转时立即产生由于减速机构具有的齿隙而导致的被驱动部的反转延迟为前提的齿隙修正方法。
另一方面，当在电动机与被驱动轴之间的耦合中同时使用了齿轮和皮带时，由于皮带弹性的影响，会有从电动机的反转开始延迟产生由于齿轮的齿隙导致的被驱动轴的反转延迟的情况。在这种情况下，如果紧接电动机的反转之后相加齿隙修正量，则有修正无效，或者如后述那样，修正对于被驱动轴的反转动作造成不良影响的情况。
专利文献1：特开2014﹣54001号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种在适当的定时针对向电动机的位置指令相加齿隙修正量的电动机控制装置以及电动机控制方法。
(1)本发明的第一电动机控制装置(例如，后述的电动机控制装置10)修正由电动机驱动的可动部(例如，后述的电动机轴30)与由所述可动部驱动的被驱动部(例如，后述的主轴50)之间的齿隙，其具备：第一位置检测部(例如，后述的第一位置检测部101)，其检测所述可动部的位置即第一位置；第二位置检测部(例如，后述的第二位置检测部103)，其检测所述被驱动部的位置即第二位置；位置误差计算部(例如，后述的位置误差计算部104)，其计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测部检测出的第二位置检测值之间的偏差即位置误差，其中，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将所述第一位置检测部检测出的第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；位置指令生成部(例如，后述的位置指令生成部105)其生成位置指令；反转检测部(例如，后述的反转检测部106)，其检测所述位置指令的反转；位置误差变化量计算部(例如，后述的位置误差变化量计算部107)，其计算检测出反转后的所述位置误差的变化量的绝对值；判定部(例如，后述的判定部108)，其判定所述位置误差的变化量的绝对值是否超过了预定的基准值；以及齿隙修正部(例如，后述的齿隙修正部109)，其对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量，在所述位置误差的变化量的绝对值超过了所述预定的基准值时，相加所述齿隙修正量。
(2)本发明的第二电动机控制装置(例如，后述的电动机控制装置10A)修正由电动机驱动的可动部(例如，后述的电动机轴30)与由所述可动部驱动的被驱动部(例如，后述的主轴50)之间的齿隙，其具备：第一位置检测部(例如，后述的第一位置检测部101)，其检测所述可动部的位置即第一位置；第二位置检测部(例如，后述的第二位置检测部103)，其检测所述被驱动部的位置即第二位置；位置误差计算部(例如，后述的位置误差计算部104)，其计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测部检测出的第二位置检测值之间的偏差即位置误差，其中，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将所述第一位置检测部检测出的第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；位置指令生成部(例如，后述的位置指令生成部105)其生成位置指令；反转检测部(例如，后述的反转检测部106)，其检测所述位置指令的反转；位置误差变化率计算部(例如，后述的位置误差变化率计算部207)，其计算检测出反转后的所述位置误差的每单位时间的变化率的绝对值；判定部(例如，后述的判定部108)，其判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值；以及齿隙修正部(例如，后述的齿隙修正部109)，其对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量，在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，相加所述齿隙修正量。
(3)本发明的第三电动机控制装置(例如，后述的电动机控制装置10A)修正由电动机驱动的可动部(例如，后述的电动机轴30)与由所述可动部驱动的被驱动部(例如，后述的主轴50)之间的齿隙，其具备：第一位置检测部(例如，后述的第一位置检测部101)，其检测所述可动部的位置即第一位置；第二位置检测部(例如，后述的第二位置检测部103)，其检测所述被驱动部的位置即第二位置；位置误差计算部(例如，后述的位置误差计算部104)，其计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测部检测出的第二位置检测值之间的偏差即位置误差，其中，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将所述第一位置检测部检测出的第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；位置指令生成部(例如，后述的位置指令生成部105)其生成位置指令；反转检测部(例如，后述的反转检测部106)，其检测所述位置指令的反转；位置误差变化率计算部(例如，后述的位置误差变化率计算部207)，其计算检测出反转后的电动机的旋转角的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值；判定部(例如，后述的判定部108)，其判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值；以及齿隙修正部(例如，后述的齿隙修正部109)，其对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量，在所述位置误差的变化率超过了所述预定的基准值时，相加所述齿隙修正量。
(4)本发明的第四电动机控制装置(例如，后述的电动机控制装置10A)修正由电动机驱动的可动部(例如，后述的电动机轴30)与由所述可动部驱动的被驱动部(例如，后述的主轴50)之间的齿隙，其具备：第一位置检测部(例如，后述的第一位置检测部101)，其检测所述可动部的位置即第一位置；第二位置检测部(例如，后述的第二位置检测部103)，其检测所述被驱动部的位置即第二位置；位置误差计算部(例如，后述的位置误差计算部104)，其计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测部检测出的第二位置检测值之间的偏差即位置误差，其中，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将所述第一位置检测部检测出的第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；位置指令生成部(例如，后述的位置指令生成部105)其生成位置指令；反转检测部(例如，后述的反转检测部106)，其检测所述位置指令的反转；位置误差变化率计算部(例如，后述的位置误差变化率计算部207)，其计算检测出反转后的所述位置指令的累计值的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值；判定部(例如，后述的判定部108)，其判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值；以及齿隙修正部(例如，后述的齿隙修正部109)，其对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量，在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，相加所述齿隙修正量。
(5)在(1)至(4)中的任意一项所记载的电动机控制装置中，也可以通过齿轮与皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部和由所述可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合。
(6)本发明的第一电动机控制方法修正由电动机驱动的可动部与由所述可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，计算机执行如下步骤：检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；生成位置指令的步骤；检测所述位置指令的反转的步骤；计算检测出反转后的所述位置误差的变化量的绝对值的步骤；判定所述位置误差的变化量的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及在所述位置误差的变化量的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
(7)本发明的第二电动机控制方法修正由电动机驱动的可动部与由所述可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，由计算机执行如下步骤：检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；生成位置指令的步骤；检测所述位置指令的反转的步骤；计算检测出反转后的所述位置误差的每单位时间的变化率的绝对值的步骤；判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
(8)本发明的第三电动机控制方法修正由电动机驱动的可动部与由所述可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，由计算机执行如下步骤：检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；生成位置指令的步骤；检测所述位置指令的反转的步骤；计算检测出反转后的电动机的旋转角的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值的步骤；判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
(9)本发明的第四电动机控制方法修正由电动机驱动的可动部与由所述可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，由计算机执行如下步骤：检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；生成位置指令的步骤；检测所述位置指令的反转的步骤；计算检测出反转后的所述位置指令的累计值的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值的步骤；判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
(10)本发明的第一电动机控制程序是用于修正由电动机驱动的可动部与由所述可动部驱动的被驱动部之间的齿隙的电动机控制程序，其使计算机执行如下步骤：检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；生成位置指令的步骤；检测所述位置指令的反转的步骤；计算检测出反转后的所述位置误差的变化量的绝对值的步骤；判定所述位置误差的变化量的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及在所述位置误差的变化量的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
(11)本发明的第二电动机控制程序是用于修正由电动机驱动的可动部与由所述可动部驱动的被驱动部之间的齿隙的电动机控制程序，其使计算机执行如下步骤：检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；生成位置指令的步骤；检测所述位置指令的反转的步骤；计算检测出反转后的所述位置误差的每单位时间的变化率的绝对值的步骤；判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
(12)本发明的第三电动机控制程序是用于修正由电动机驱动的可动部与由所述可动部驱动的被驱动部之间的齿隙的电动机控制程序，其使计算机执行如下步骤：检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；生成位置指令的步骤；检测所述位置指令的反转的步骤；计算检测出反转后的电动机的旋转角的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值的步骤；判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
(13)本发明的第四电动机控制程序是用于修正由电动机驱动的可动部与由所述可动部驱动的被驱动部之间的齿隙的电动机控制程序，其使计算机执行如下步骤：检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；生成位置指令的步骤；检测所述位置指令的反转的步骤；计算检测出反转后的所述位置指令的累计值的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值的步骤；判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
通过本发明，能够在适当的定时针对向电动机的位置指令相加齿隙修正量。
附图说明
图1A是对于电动机反转时的各轴行为的说明图。
图1B是对于电动机反转时的各轴行为的说明图。
图1C是对于电动机反转时的各轴行为的说明图。
图1D是对于电动机反转时的各轴行为的说明图。
图2表示本发明的第一实施方式的电动机控制装置的结构。
图3是表示本发明的第一实施方式的电动机控制装置的处理的流程图。
图4表示本发明的第一实施方式的电动机控制装置的修正的定时。
图5A表示不进行修正时的电动机位置以及主轴位置的随时间变化和进行圆弧插值运动时的象限突起。
图5B表示紧接反转之后进行了修正时的电动机位置以及主轴位置的随时间变化和进行了圆弧插值运动时的象限突起。
图5C表示在反转后，在适当的定时进行了修正时的电动机位置以及主轴位置的随时间变化和进行了圆弧插值运动时的象限突起。
图6表示本发明的第二～第四实施方式的电动机控制装置的结构。
图7是表示本发明的第二～第四实施方式的电动机控制装置的处理的流程图。
图8表示本发明的第二实施方式的电动机控制装置的修正的定时。
图9表示本发明的第三实施方式的电动机控制装置的修正的定时。
图10表示本发明的第四实施方式的电动机控制装置的修正的定时。
图11表示图5中的圆弧测定时的偏心圆弧程序(圆弧条件)。
具体实施方式
以下，使用图1～图10来说明本发明的实施方式。
[发明概要]
图1是针对本发明概要的说明图。具体来说，图示了由齿轮以及皮带构成电动机与被驱动轴(主轴)之间的减速机构时的，电动机反转时的各轴行为。
如图1所示那样，在作为可动部的电动机轴30上，固定了电动机轴齿轮35。在与电动机轴30分开设置的中间轴40上，固定了中间轴齿轮45。另外，通过电动机轴齿轮35的齿351与中间轴齿轮45的齿451啮合，在电动机轴30向顺时针方向旋转时，中间轴40向逆时针方向旋转，另一方面，在电动机轴30向逆时针方向旋转时，中间轴40向顺时针方向旋转。并且，在中间轴40的没有设置中间轴齿轮45的部分与作为被驱动部的主轴50之间架设了具有弹性的环状的皮带60。
由此，在中间轴40向顺时针方向旋转时，与此相伴，主轴50向顺时针方向旋转，另一方面，在中间轴40向逆时针方向旋转时，与此相伴，主轴50向逆时针方向旋转。由此，电动机轴30、中间轴40、以及主轴50的旋转联动。具体来说，在电动机轴30向顺时针方向旋转时，主轴50向逆时针方向旋转，另一方面，在电动机轴30向逆时针方向旋转时，主轴50向顺时针方向旋转。即，通过齿轮35、45与皮带60的组合，将通过电动机20驱动的电动机轴30与通过电动机轴30驱动的主轴50机械地耦合。
图1A表示电动机20反转前的电动机轴齿轮35以及中间轴齿轮45的位置、以及施加到皮带60的张力的情况。在这里，假设电动机轴30向顺时针方向旋转的情况。此外，本发明的实施方式并不限于此。
如上所述，电动机轴齿轮35与中间轴齿轮45啮合，图1A所示的电动机轴齿轮35的齿351与中间轴齿轮45的齿451相接触。因为电动机轴30向顺时针方向旋转，所以齿351成为向下按压齿451的状态。与此相伴，中间轴齿轮45、进而中间轴40向逆时针方向旋转。此外，在对电动机轴齿轮35的多个齿351进行共同的说明时，作为代表表现为“齿351”。
因为在中间轴40和主轴50之间架设了环状的皮带60，伴随中间轴40的逆时针方向的旋转，主轴50也同样向逆时针方向旋转。在中间轴40和主轴50之间，皮带60以沿着从两轴的外圆周而延长的两条外切线的方式具有两个非缠绕部分。在图1A中上侧的非缠绕部分向逆时针方向拉伸主轴50，使主轴50向逆时针方向旋转。即，上侧的非缠绕部分成为“张紧侧”，下侧的非缠绕部分为“放松侧”。在这里，当把上侧的非缠绕部分的张力设为F1，把下侧的非缠绕部分的张力设为F2时，F1＞F2。
接着，图1B表示紧接电动机20开始向逆时针方向反转之后的，电动机轴齿轮35以及中间轴齿轮45、以及施加到皮带60的张力的情况。
伴随电动机轴30向逆时针方向的反转，电动机轴齿轮35也向逆时针方向旋转，因此电动机轴齿轮35的齿351不再向下按压中间轴齿轮45的齿451，开始向上方移动。另一方面，在架设在中间轴40上的皮带60中，如上所述，由于在图1中上侧的非缠绕部分的张力F1大于下侧的非缠绕部分的张力F2，所以中间轴40开始向顺时针方向旋转。与此相伴，主轴50也开始向顺时针方向旋转。此时，电动机轴齿轮35的齿351不按压中间轴齿轮45的齿451。另外，随着中间轴齿轮45向顺时针方向的旋转，中间轴齿轮45的齿451在图1中向上方移动，因此继续与电动机轴齿轮35的齿351接触。即，在这个阶段，在电动机轴齿轮35的齿351与中间轴齿轮45的齿451之间还没有产生间隙，即还没有产生齿隙。
如上所述，在皮带60中由于上侧的非缠绕部分的张力F1大于下侧的非缠绕部分的张力F2，因此中间轴40以及主轴50向顺时针方向旋转。然后，随着继续向顺时针方向的旋转，两个张力F1与F2之间的差变小。
结果，如图1C所示，在张力F1与张力F2基本相等的阶段，中间轴40，进而主轴50的旋转停止。另一方面，因为电动机轴30继续向逆时针方向旋转，所以在电动机轴齿轮35的齿351与中间轴齿轮45的齿451之间产生间隙，即齿隙。
此后，如图1D所示，电动机轴齿轮35的齿中的位于上述齿351下侧的齿352在移动了上述齿隙的量后，从下侧与中间轴的齿451接触。由此，中间轴40，甚至主轴50再次开始向顺时针方向旋转。此外，在图1D中，各轴的旋转方向与图1A相反。
具体来说，在中间轴40与主轴50之间存在的皮带60的两个非缠绕部分中，在图1中下侧的非缠绕部分向顺时针方向拉伸主轴50，由此主轴向顺时针方向旋转。即，皮带60下侧的非缠绕部分为“张紧侧”，上侧的非缠绕部分为“放松侧”。在这里，在将皮带60的上侧的非缠绕部分的张力设为F1，将皮带60下侧的非缠绕部分的张力设为F2时，F1＜F2。
根据以上的情况，在电动机20与主轴50之间的减速机构由齿轮35、45以及皮带60构成时，换句话说，在通过电动机20驱动的电动机轴30与通过电动机轴30驱动的主轴50通过齿轮35、45和皮带60的组合来机械性地耦合时，成为以下的动作：虽然紧接电动机20的反转之后，主轴50立即开始反转，但是不久后主轴50的旋转暂时停止，此后再次开始主轴50的反转动作。
在这里，假设紧接电动机20的反转之后，进行齿隙修正使得电动机轴齿轮35的齿351能够迅速移动上述齿隙的量时，除了皮带60的张紧侧的张力以外，还施加齿隙修正的力，因此中间轴40急速反转。与此相伴，主轴50也急速反转，因此主轴50的位置前进到通过位置指令指示的位置之前。
为了防止该情况，不是紧接反转之后进行修正，而是使中间轴齿轮45自发地进行反转，在皮带60的张紧侧的张力放松的地方进行齿隙修正，这是作为本发明的基础的概念。
[第一实施方式]
图2表示第一实施方式的电动机控制装置10的结构。
电动机控制装置10主要具备：检测作为由电动机20驱动的可动部的电动机轴30的位置(也称为“第一位置”或“电动机位置”)的编码器等第一位置检测部101、检测作为由上述可动部(电动机轴30)驱动的被驱动部的主轴50的位置(也称为“第二位置”或“主轴位置”)的第二位置检测部103、计算上述第一位置与第二位置之间的偏差(也称为“位置误差”)的位置误差计算部104。此外，例如，上述“第一位置”或“电动机位置”是使用半闭环取得的位置，“第二位置”或“主轴位置”是使用全闭环取得的位置。
并且，电动机控制装置10具备：位置指令生成部105、反转检测部106、位置误差变化量计算部107、判定部108、齿隙修正部109和加法运算器110。位置指令生成部105作成向上述电动机20的位置指令。反转检测部106检测上述位置指令的反转。位置误差变化量计算部107计算检测出反转后的上述位置误差的变化量。判定部108判定上述位置误差的变化量是否超过了预定的基准值。齿隙修正部109在上述位置误差的变化量超过了预定的基准值时，计算齿隙修正量，并使用加法运算器110来对上述位置指令相加该齿隙修正量。
通过控制部11向电动机20发送相加了上述齿隙修正量后的位置指令。
此外，上述位置误差计算部104计算上述第一位置与第二位置的偏差来作为位置误差。具体来说。通过对上述第一位置检测值乘以转换系数102，计算换算为被驱动部的位置(主轴位置)的值的换算后第一位置检测值，计算该换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差来作为位置误差。例如，能够使用可动部(电动机轴30)与被驱动部(主轴50)之间的转速比来作为该转换系数102。
另外，能够使用上述第一位置以及第二位置中的任意一方或双方，例如，使用第一位置以及第二位置的相对的位置关系或上述位置误差，根据众所周知的方法来计算上述的齿隙修正量。作为一个例子，可以使用专利文献1所记载的方法来计算。
接着，使用图3部分重复地说明上述的电动机控制装置10的动作流程。
首先，反转检测部106监视通过位置指令生成部105生成的位置指令的反转(S101)。在检测到反转时(S101，是)，位置误差变化量计算部107将位置误差的变化量初始化为0(S102)。然后，位置误差变化量计算部107计算位置误差的变化量的绝对值(S103)。另一方面，在没有检测出位置指令的反转时(S101，否)，不再经过S102的初始化步骤，位置误差变化量计算部107计算位置误差的变化量的绝对值。
接着，判定部108将上述位置误差的变化量的绝对值与预定的基准值进行比较(S104)。在该绝对值超过了基准值时(S104，是)，齿隙修正部109对位置指令相加齿隙修正量。即，电动机控制装置10将齿隙修正设为开启(S105)。在上述绝对值没有超过基准值时(S104，否)，齿隙修正部109不对位置指令相加齿隙修正量。即，电动机控制装置10将齿隙修正设为关闭(S106)。
图4表示判定部108在将位置误差的变化量的绝对值与预定的基准值进行比较时的位置误差的变化量的绝对值的连续变化(Successive change)以及修正的定时。当在S101中检测到反转时，如上所述将位置误差的绝对值初始化为0，所以如图4所示，位置误差的绝对值的图表描绘相对于时间轴垂直向下的轨迹，直至点A。此后，位置误差的绝对值增加，在超过了基准值的阶段，即在与图4的点B对应的S105中，对位置指令相加齿隙修正量。此外，在图4的图表中，位置误差的绝对值在点A以前的阶段维持固定值，经由点B后不久，再次维持相同的固定值。这是由于电动机轴齿轮的齿与中间轴齿轮的齿相啮合而导致的。
图5A～图5C表示不进行齿隙修正的情况，紧接电动机的反转之后进行了齿隙修正的情况，以及使用本实施方式的电动机控制装置在适当的定时进行了齿隙修正的情况的电动机位置以及主轴位置的连续变化、使用该电动机进行了圆弧插值运动时的象限突起。
图5A是不进行修正时的图，图5B是紧接电动机的反转之后进行了齿隙修正时的图，图5C是使用本实施方式的电动机控制装置在适当的定时进行了齿隙修正时的图。
另外，图5A、图5B以及图5C各自左侧的图表示电动机位置以及主轴位置的连续变化，虚线表示主轴位置，一点划线表示电动机位置。另外，图5A、图5B以及图5C各自右侧的图表示将具有使用了齿轮和皮带的减速机构的本控制轴用于旋转轴，通过其与不同的直线轴的插值，进行了图11所示的偏心圆弧插值运动时的象限突起。
图11表示图5A～图5C中的圆弧测定时的偏心圆弧程序(圆弧条件)。坐标的中心对应于主轴的表的中心。通过将从表的中心离开了340mm的点设为中心描绘半径50mm的圆的方式进行切削。通过主轴(C轴)的旋转，切削点在虚拟C轴方向上移动。通过伺服轴等进给轴(X轴)，切削点在X轴方向移动。通过偏心圆弧程序使主轴以及进给轴运动，由此能够使切削点如上述的圆弧状地移动。
图5A左侧的图表示不进行齿隙修正时的电动机位置以及主轴位置的连续变化。如虚线的圆内所示，反转后片刻之后与电动机位置相比主轴的位置延迟。另外，与此对应地，在图5A右侧的图也如虚线的圆内所示，描绘了由于主轴的反转延迟导致的象限突起。
图5B左侧的图表示紧接电动机反转之后进行了齿隙修正时的电动机位置以及主轴位置的连续变化。由于在电动机轴齿轮的齿在齿隙内开始移动之前进行了修正，如虚线的圆内所示，在反转时产生了大的下凹。该下凹是因为除了修正导致的向反转方向的力以外，还施加了由于张紧侧的皮带导致的向反转方向的张力，因此向反转方向进行大的移动而产生。另外，与此对应地，图5B右侧的图也如虚线的椭圆内所示那样，产生了圆弧的下凹。并且，还留有主轴的反转延迟导致的象限突起。
图5C左侧的图表示使用本实施方式的电动机控制装置在适当的定时进行了齿隙修正时的电动机位置以及主轴位置的连续变化。通过与图5A左侧的图进行比较可知，从主轴位置相比于电动机位置开始延迟后，直到双方的角速度成为相同的值为止的时间(直到双方图表的倾斜变得相同为止的时间)，图5C比图5A短(d1＞d2)。并且，在中间的左图中看到的下凹也没有产生。另外，与此对应地，如图5C右侧的图所示，也没有产生向圆弧的下凹，并且如虚线的圆内所示，抑制了象限突起。
通过将这些图进行比较，可知通过第一实施方式的电动机控制装置，能够在适当的定时针对向电动机的位置指令相加齿隙修正量。
[第二实施方式]
图6表示第二实施方式的电动机控制装置10A的结构。此外，针对与第一实施方式的电动机控制装置10相同的结构要素，使用相同的符号，并省略其具体的说明。
第二实施方式的电动机控制装置10A在具备位置误差变化率计算部207来替代第一实施方式的电动机控制装置10中的位置误差变化量计算部107的这点上不同。第一实施方式的电动机控制装置10在位置误差的变化量超过了预定的基准值时，开启齿隙修正，第二实施方式的电动机控制装置10A在位置误差的变化率超过了预定的基准值时，开启齿隙修正。
接着，使用图7一部分重复地说明上述的电动机控制装置10A的动作流程。
首先，反转检测部106监视通过位置指令生成部105生成的位置指令的反转(S201)。在检测到反转时(S201，是)，位置误差变化率计算部207开始位置误差的每单位时间的变化率的监视(S202)。然后，位置误差变化率计算部207计算位置误差的每单位时间的变化率的绝对值(S203)。另一方面，在没有检测出位置指令的反转时(S201，否)，不再经过S202的开始监视的步骤，位置误差变化率计算部207计算位置误差的每单位时间的变化率的绝对值。
接着，判定部108将上述位置误差的每单位时间的变化率的绝对值与预定的基准值进行比较(S204)。在该绝对值超过了基准值时(S204，是)，齿隙修正部109对位置指令相加齿隙修正量。即，电动机控制装置10A将齿隙修正设为开启(S205)。在上述绝对值没有超过基准值时(S204，否)，齿隙修正部109不对位置指令相加齿隙修正量。即，电动机控制装置10A将齿隙修正设为关闭(S206)。
图8表示判定部108将位置误差的每单位时间的变化率的绝对值与预定的基准值进行比较时的位置误差的每单位时间的变化率的绝对值的连续变化以及修正的定时。当在与S201对应的点C检测到反转后，变化率的绝对值增加，在超过了基准值的阶段，即与图8的点D对应的S205中，齿隙修正部109对位置指令相加齿隙修正量。
在第二实施方式的电动机控制装置中，也与第一实施方式的电动机控制装置同样地，能够在适当的定时针对向电动机20的位置指令相加齿隙修正量。
[第三实施方式]
图9表示第三实施方式的电动机控制装置在将位置误差的变化率的绝对值与基准值进行比较时的该位置误差的变化率的绝对值的变化以及修正的定时。此外，第三实施方式的电动机控制装置与第二实施方式的电动机控制装置10A为相同的结构，因此省略其说明。另外，第三实施方式的电动机控制装置的动作流程也基本上与第二实施方式的电动机控制装置10A相同，因此省略说明。
在第二实施方式中，将每单位时间的位置误差的变化率的绝对值与预定的基准值进行了比较，在第三实施方式中，将电动机的旋转角的每单位变化量的位置误差的变化率的绝对值与预定的基准值进行比较。
在图9中也与图8相同，在对应于S201的点E检测到反转后，变化率的绝对值增加，在超过了基准值的阶段，即在与图9的点F对应的S205中，齿隙修正部109对位置指令相加齿隙修正量。
在第三实施方式的电动机控制装置中，也与第一以及第二实施方式的电动机控制装置相同，能够在适当的定时针对向电动机20的位置指令相加齿隙修正量。
[第四实施方式]
图10表示第四实施方式的电动机控制装置将位置误差的变化率的绝对值与基准值进行比较时的该位置误差的变化率的绝对值的变化以及修正的定时。此外，第四实施方式的电动机控制装置与第二实施方式的电动机控制装置10A以及第三实施方式的电动机控制装置为相同的结构，因此省略其说明。另外，第四实施方式的电动机控制装置的动作流程也基本上与第二实施方式的电动机控制装置10A以及第三实施方式的电动机控制装置相同，因此省略说明。
在第二实施方式中，将每单位时间的位置误差的变化率的绝对值与预定的基准值进行了比较。另外，在第三实施方式中，将电动机的旋转角的每单位变化量的位置误差的变化率的绝对值与预定的基准值进行比较。另一方面，在第四实施方式中，将位置指令的累计值的每单位变化量的位置误差的变化率的绝对值与预定的基准值进行比较。
在图10中也与图8以及图9相同，在对应于S201的点G中检测到反转后，变化率的绝对值增加，在超过了基准值的阶段，即在与图10的点H对应的S205中，齿隙修正部109对位置指令相加齿隙修正量。
在第四实施方式的电动机控制装置中，也与第一～第三实施方式的电动机控制装置10、10A一样，能够在适当的定时针对向电动机20的位置指令相加齿隙修正量。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述的实施方式。另外，本实施方式中记载的效果只是举例说明了本发明所产生的最佳效果，本发明的效果并不限于本实施方式所记载的内容。
电动机控制装置10、10A的控制方法通过软件来实现。在通过软件来实现的情况下，将构成该软件的程序安装到计算机(电动机控制装置10、10A)。另外，这些程序可以记录到可移动介质来分配给用户，也可以经由网络下载到用户的计算机中来分配。并且，也可以不下载这些程序，而是作为经由网络的Web服务来提供给用户的计算机(电动机控制装置10、10A)。
符号的说明
10、10A：电动机控制装置
20：电动机
30：电动机轴(可动部)
35：电动机轴齿轮
40：中间轴
45：中间轴齿轮
50：主轴(被驱动部)
60：皮带
101：第一位置检测部
102：转换系数
103：第二位置检测部
104：位置误差计算部
105：位置指令生成部
106：反转检测部
107：位置误差变化量计算部
108：判定部
109：齿隙修正部
110：加法运算器
111：控制部
207：位置误差变化率计算部
351：齿
352：齿
451：齿。

Claims (8)

1.一种电动机控制装置，其修正由电动机驱动的可动部与由该可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，其特征在于，
通过齿轮与具有弹性的皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部与由该可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合，
所述电动机控制装置具备：
第一位置检测部，其检测所述可动部的位置即第一位置；
第二位置检测部，其检测所述被驱动部的位置即第二位置；
位置误差计算部，其计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测部检测出的第二位置检测值之间的偏差即位置误差，其中，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将所述第一位置检测部检测出的第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；
位置指令生成部，其生成位置指令；
反转检测部，其检测所述位置指令的反转；
位置误差变化量计算部，其计算检测出反转后的所述位置误差的变化量的绝对值；
判定部，其判定所述位置误差的变化量的绝对值是否超过了预定的基准值；以及
齿隙修正部，其对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量，
所述齿隙修正部在所述位置误差的变化量的绝对值超过了所述预定的基准值时，相加所述齿隙修正量。
2.一种电动机控制装置，其修正由电动机驱动的可动部与由该可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，其特征在于，
通过齿轮与具有弹性的皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部与由该可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合，
所述电动机控制装置具备：
第一位置检测部，其检测所述可动部的位置即第一位置；
第二位置检测部，其检测所述被驱动部的位置即第二位置；
位置误差计算部，其计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测部检测出的第二位置检测值之间的偏差即位置误差，其中，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将所述第一位置检测部检测出的第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；
位置指令生成部，其生成位置指令；
反转检测部，其检测所述位置指令的反转；
位置误差变化率计算部，其计算检测出反转后的所述位置误差的每单位时间的变化率的绝对值；
判定部，其判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值；以及
齿隙修正部，其对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量，
所述齿隙修正部在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，相加所述齿隙修正量。
3.一种电动机控制装置，其修正由电动机驱动的可动部与由该可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，其特征在于，
通过齿轮与具有弹性的皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部与由该可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合，
所述电动机控制装置具备：
第一位置检测部，其检测所述可动部的位置即第一位置；
第二位置检测部，其检测所述被驱动部的位置即第二位置；
位置误差计算部，其计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测部检测出的第二位置检测值之间的偏差即位置误差，其中，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将所述第一位置检测部检测出的第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；
位置指令生成部，其生成位置指令；
反转检测部，其检测所述位置指令的反转；
位置误差变化率计算部，其计算检测出反转后的电动机的旋转角的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值；
判定部，其判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值；以及
齿隙修正部，其对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量，
所述齿隙修正部在所述位置误差的变化率超过了所述预定的基准值时，相加所述齿隙修正量。
4.一种电动机控制装置，其修正由电动机驱动的可动部与由该可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，其特征在于，
通过齿轮与具有弹性的皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部与由该可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合，
所述电动机控制装置具备：
第一位置检测部，其检测所述可动部的位置即第一位置；
第二位置检测部，其检测所述被驱动部的位置即第二位置；
位置误差计算部，其计算换算后第一位置检测值与所述第二位置检测部检测出的第二位置检测值之间的偏差即位置误差，其中，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将所述第一位置检测部检测出的第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；
位置指令生成部，其生成位置指令；
反转检测部，其检测所述位置指令的反转；
位置误差变化率计算部，其计算检测出反转后的所述位置指令的累计值的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值；
判定部，其判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值；以及
齿隙修正部，其对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量，
所述齿隙修正部在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，相加所述齿隙修正量。
5.一种电动机控制方法，其修正由电动机驱动的可动部与由该可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，其特征在于，
通过齿轮与具有弹性的皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部与由该可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合，
由计算机执行如下步骤：
检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；
检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；
计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；
生成位置指令的步骤；
检测所述位置指令的反转的步骤；
计算检测出反转后的所述位置误差的变化量的绝对值的步骤；
判定所述位置误差的变化量的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及
在所述位置误差的变化量的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
6.一种电动机控制方法，其修正由电动机驱动的可动部与由该可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，其特征在于，
通过齿轮与具有弹性的皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部与由该可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合，
由计算机执行如下步骤：
检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；
检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；
计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；
生成位置指令的步骤；
检测所述位置指令的反转的步骤；
计算检测出反转后的所述位置误差的每单位时间的变化率的绝对值的步骤；
判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及
在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
7.一种电动机控制方法，其修正由电动机驱动的可动部与由该可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，其特征在于，
通过齿轮与具有弹性的皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部与由该可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合，
由计算机执行如下步骤：
检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；
检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；
计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；
生成位置指令的步骤；
检测所述位置指令的反转的步骤；
计算检测出反转后的电动机的旋转角的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值的步骤；
判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及
在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
8.一种电动机控制方法，其修正由电动机驱动的可动部与由该可动部驱动的被驱动部之间的齿隙，其特征在于，
通过齿轮与具有弹性的皮带的组合来将由所述电动机驱动的所述可动部与由该可动部驱动的所述被驱动部机械性地耦合，
由计算机执行如下步骤：
检测所述可动部的位置即第一位置的步骤；
检测所述被驱动部的位置即第二位置的步骤；
计算换算后第一位置检测值与第二位置检测值之间的偏差即位置误差的步骤，换算后第一位置检测值是根据所述可动部与所述被驱动部之间的转速比将第一位置检测值换算为被驱动部的位置的值而得到的；
生成位置指令的步骤；
检测所述位置指令的反转的步骤；
计算检测出反转后的所述位置指令的累计值的每单位变化量的所述位置误差的变化率的绝对值的步骤；
判定所述位置误差的变化率的绝对值是否超过了预定的基准值的步骤；以及
在所述位置误差的变化率的绝对值超过了所述预定的基准值时，对所述位置指令相加基于所述位置误差的齿隙修正量的步骤。
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