CN107866691A - 具备机械振动抑制功能的驱动装置以及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备机械振动抑制功能的驱动装置以及系统，其不需要复杂的同步指令，能够抑制伴随机械的动作而产生的振动。驱动装置具备：减振器侧线性电动机、驱动侧线性电动机、检测驱动侧线性电动机的可动部相对于机械基座的位置即第一位置的第一检测单元、检测减振器侧线性电动机的可动部相对于机械基座的位置即第二位置的第二检测单元、检测驱动侧线性电动机的可动部相对于减振器侧线性电动机的可动部的位置即第三位置的第三检测单元、基于第一位置和第三位置进行驱动侧线性电动机的控制的驱动侧控制单元、通过基于第二位置进行减振器侧线性电动机的控制来使减振器侧线性电动机作为减振器发挥功能的减振器侧控制单元。

Description

具备机械振动抑制功能的驱动装置以及系统
技术领域
本发明涉及一种具备抑制机械振动的机械振动抑制功能的驱动装置、以及具备抑制机械振动的机械振动抑制功能的系统。
背景技术
以往，为了使用于加工工件的被驱动体往复移动，广泛地使用组合了进行旋转运动的伺服电动机和将该旋转运动变换为直线运动的滚珠丝杠的机构。然而，近年来存在希望通过高的加速度使被驱动体往复移动的要求，根据这种情况一般使用能够通过高的加速度使被驱动体往复移动的线性电动机。
关于这一点，在通过线性电动机使被驱动体往复移动时，会有随着该往复移动产生噪音、或者产生振动的问题。特别是在由于产生的振动使被驱动体或工件摆动时，产生被驱动体与工件之间的位置关系发生变动，加工精度降低的问题。
考虑到该问题，专利文献1和专利文献2公开了用于抑制噪音和振动的产生的技术的一个例子。
在专利文献1公开的技术中，准备两个通过线性电动机驱动的滑块，并在基座上设置的直线延伸的轨道上背靠背地设置该两个滑块。并且，通过使两个滑块在轨道上互相反向地往复移动，使基于这两个滑块往复移动而产生的加速度的反作用力相互抵消。
具体来说，通过分别对两个滑块赋予指令，使两个滑块在轨道上向互相离开的方向同时移动，或者在轨道上向相互接近的方向同时移动。由此，两个滑块分别产生的反作用力相互抵消，因此能够降低两个滑块产生的反作用力，并能够抑制因两个滑块产生的反作用力而产生的噪音和振动。
另外，在专利文献2公开的技术中也与专利文献1一样，准备两个线性可动部，并赋予指令使得各个线性可动部向相互抵消力的方向移动。由此，能够抑制振动和噪音的产生。
如上所述，通过利用专利文献1和专利文献2公开的技术，能够抑制由于线性可动部的往复运动而产生的噪音和振动。然而，为了利用这些技术，需要持续赋予分别与两个线性可动部相对应的各自不同的两个指令。
例如，为了利用专利文献1公开的技术，需要分别针对两个滑块持续赋予用于使两个滑块向互相相反的方向移动的指令。而且，不是单纯地向相反方向移动，还需要使各个相反方向的移动同步，所以难以生成用于取得这样同步的同步指令来进行控制。
并且，在专利文献1公开的技术中，假设使两个相同结构的滑块这样的形状和重量相同的物体进行移动，但是在专利文献2公开的技术中，假设使平台和平板这样的形状和重量不同的物体移动。在这样重量等不同时，需要考虑重量比等来分别对平台和平板赋予同步指令，因此基于同步指令的控制更加困难。
专利文献1：专利第4638980号公报
专利文献2：特开2001-195130号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具备机械振动抑制功能的驱动装置以及具备机械振动抑制功能的系统，其不需要基于复杂的同步指令的控制，能够抑制伴随机械的动作而产生的振动。
(1)本发明的具备机械振动抑制功能的驱动装置(例如，后述的驱动装置1)具备：减振器侧线性电动机，其具有固定在机械基座(例如，后述的机械基座400)的固定部(例如，后述的减振器固定部230)、可动部(例如，后述的减振器可动部220)；驱动侧线性电动机，其具有在所述减振器侧线性电动机的可动部固定的固定部(例如，后述的线性固定部130)、可动部(例如，后述的线性可动部120)；第一检测单元(例如，后述的第一检测器310)，其检测所述驱动侧线性电动机的可动部相对于所述机械基座的位置即第一位置；第二检测单元(例如，后述的第二检测器320)，其检测所述减振器侧线性电动机的可动部相对于所述机械基座的位置即第二位置；第三检测单元(例如，后述的第三检测器330)，其检测所述驱动侧线性电动机的可动部相对于所述减振器侧线性电动机的可动部的位置即第三位置；驱动侧控制单元(例如，后述的线性侧控制部110)，其基于所述第一检测单元检测出的第一位置和所述第三检测单元检测出的第三位置进行所述驱动侧线性电动机的控制；减振器侧控制单元(例如，后述的减振器侧控制部210)，其通过基于所述第二检测单元检测出的第二位置进行所述减振器侧线性电动机的控制，使所述减振器侧线性电动机作为减振器发挥功能。
(2)在上述(1)记载的具备机械振动抑制功能的驱动装置中，可以设为所述减振器侧控制单元的响应频带是比所述驱动侧控制单元被赋予的指令频率的频带、或所述驱动侧控制单元的响应频带低的响应频带。
(3)在上述(1)或(2)记载的具备机械振动抑制功能的驱动装置中，可以设为能够根据所述驱动侧控制单元被赋予的指令频率的频带、或所述驱动侧控制单元的响应频带来调整所述减振器侧控制单元的响应频带。
(4)在上述(3)记载的具备机械振动抑制功能的驱动装置中，可以设为通过调整所述减振器侧控制单元为了进行所述减振器侧线性电动机的控制而使用的参数来进行所述调整。
(5)在上述(1)至(4)中的任意一项记载的具备机械振动抑制功能的驱动装置中，可以设为所述第三检测单元计算所述第一检测单元检测出的第一位置与所述第二检测单元检测出的第二位置之间的差，根据该计算出的差来检测所述第三位置。
(6)在上述(1)至(5)中的任意一项记载的具备机械振动抑制功能的驱动装置中，可以设为所述减振器侧线性电动机的重量重于所述驱动侧线性电动机的重量。
(7)在上述(1)至(6)中的任意一项记载的具备机械振动抑制功能的驱动装置中，可以设为通过驱动所述驱动侧线性电动机，使具备该机械振动抑制功能的驱动装置作为机床发挥功能。
(8)本发明的具备机械振动抑制功能的系统，其具备上述(1)至(7)中的任意一项记载的具备机械振动抑制功能的驱动装置以及上位控制装置，所述驱动侧控制单元、所述减振器侧控制单元分别是进行反馈控制的控制单元，所述上位控制装置对所述驱动侧控制单元赋予位置指令，但不对所述减振器侧控制单元赋予位置指令。
通过本发明，不需要基于复杂的同步指令的控制，能够抑制伴随机械的动作而产生的振动。
附图说明
图1表示本发明的实施方式整体的结构。
图2表示本发明的实施方式的各控制电路的结构以及信号的流动。
图3表示本发明的实施方式的应用例1。
图4表示本发明的实施方式的应用例2。
图5表示本发明的实施方式的变形例中的各控制电路的结构以及信号的流动。
具体实施方式
首先，对实施方式的概要进行说明。
本实施方式通过将线性电动机重叠为两层(以下，将上层称为“线性轴”。另外，将下层称为“减振器轴”)，通过减振器轴来吸收线性轴产生的力。由此，使得由于各线性电动机的往复运动而产生的反作用力不会传递到设置了线性电动机的机械基座。另外，特别是降低在线性轴的高频摆动中由于高速化成为高频运动时的由于高加速度导致的机械基座的振动。
关于这点，在专利文献1等公开的现有技术中，赋予指令来驱动相当于减振器轴的驱动系统，使其与相当于线性轴的驱动系统同步来相互抵消力。然而，难以对各个轴赋予如此用于同步地进行动作的同步指令。
另一方面，本实施方式将减振器轴的特性设为不对线性轴被赋予的高频摆动进行响应的低频特性，并且作为针对减振器轴的指令赋予零。另外，通过安装在机械基座上的检测器来进行线性轴的定位。由此，减振器轴能够对于高频摆动自由运动，对于低频能够定位在相同的位置。
结果，本实施方式无需对减振器轴赋予同步指令，不会对机械基座赋予线性轴驱动时的反作用力，因此能够抑制机械振动。即，本实施方式能够解决在上述发明内容部分中所述的“不需要基于复杂的同步指令的控制，抑制伴随机械的动作而产生的振动”这样的课题。
以上是本实施方式的概要。
接着，参照附图来详细说明本实施方式。首先，参照图1来说明本实施方式整体的结构。
如图1所示，在本实施方式的具备振动抑制功能的驱动装置即驱动装置1中，作为减振器轴具备设置在机械基座400上的线性电动机，即减振器固定部230以及沿着设置在减振器固定部230上的线性导轨在X轴方向上进行往复运动的减振器可动部220。另外，作为线性轴，具备设置在减振器可动部220上的线性电动机，即线性固定部130以及沿着设置在线性固定部130上的线性导轨在X轴方向上进行往复运动的线性可动部120。即，在本实施方式中，采取将成为线性轴的线性电动机与成为减振器轴的线性电动机双层重叠的结构。并且，驱动装置1具备控制线性轴的驱动的线性轴侧控制部110、控制减振器轴的驱动的减振器轴侧控制部210。
在此，如图中的右下所示，如上所述X轴是与线性可动部120以及减振器可动部220的往复运动的方向相对应的轴，Z轴是与X轴正交并在高度方向上延伸的轴，图1是将由这些X轴以及Z轴形成的XZ—平面视为平面的图。
线性可动部120例如具备车刀(省略图示)作为用于加工工件的工具。并且，随着线性可动部120在X轴方向进行往复运动，通过同样地在X轴方向上进行往复运动的车刀来加工工件。基于线性侧控制部110的控制来实现该往复运动。
为了进行该线性侧控制部110的控制，需要对线性侧控制部110通知线性可动部120相对于机械基座400的当前位置、线性可动部120相对于减振器可动部220的当前位置。
为此，线性可动部120具备第一线性刻度121。另外，在机械基座400上设置了第一检测器310，该第一检测器310通过读取该第一线性刻度121来检测线性可动部120相对于机械基座400的当前位置。然后，向线性侧控制部110输出第一检测器310检测出的线性可动部120相对于机械基座400的当前位置。
同样地，线性可动部120具备第三线性刻度123。另外，在机械基座400上设置了第三检测器330，该第三检测器330通过读取该第三线性刻度123来检测线性可动部120相对于减振器可动部220的当前位置。在这里，线性可动部120相对于减振器可动部220的当前位置相当于线性可动部120的磁极位置。然后，向线性侧控制部110输出第三检测器330检测出的线性可动部120相对于减振器可动部220的当前位置。
线性侧控制部110与上位控制装置111相连接。另外，线性侧控制部110具备线性侧位置速度部112以及线性侧电流驱动部113。
上位控制装置111是对线性侧位置速度部112赋予用于加工工件的位置指令来作为线性侧位置指令的装置。上位控制装置111例如通过数值控制装置(CNC：ComputerNumerical Control计算机数字控制)来实现。
线性侧位置速度部112通过从上位控制装置111所赋予的线性侧位置指令中减去从第一检测器310赋予的第一位置反馈来计算位置偏差量。然后，线性侧位置速度部112通过基于计算出的位置偏差量进行位置控制以及速度控制来生成线性侧电流指令。并且，线性侧位置速度部112对线性侧电流驱动部113输出所生成的线性侧电流指令。
线性侧电流驱动部113基于从线性侧位置速度部112赋予的线性侧电流指令、从第三检测器330赋予的第三位置反馈来生成线性侧驱动电流。然后，线性侧电流驱动部113通过生成的线性侧驱动电流，切换线性固定部130的磁极来实现线性可动部120的往复运动。
由此，线性可动部120能够通过与上位控制装置111赋予的线性侧位置指令相对应的位置以及速度进行移动，能够将工件加工为基于用户等的设定的期望的形状。
为了通过减振器轴吸收由线性轴产生的力，减振器可动部220进行往复运动从而产生消除线性可动部120的往复运动那样的反作用力。基于减振器侧控制部210的控制来实现该减振器可动部220的往复运动。
为了进行该减振器侧控制部210的控制，需要对减振器侧控制部210通知减振器可动部220相对于机械基座400的当前位置。
因此，减振器可动部220具备第二线性刻度222。另外，在机械基座400上设置了第二检测器320，该第二检测器320通过读取该第二线性刻度222来检测减振器可动部220相对于机械基座400的当前位置。然后，向减振器侧控制部210输出第二检测器320检测到的减振器可动部220相对于机械基座400的当前位置。
减振器侧控制部210具备减振器侧零值输出部211、减振器侧位置速度部212以及减振器侧电流驱动部213。
减振器侧零值输出部211输出减振器侧位置指令。然而，虽然在形式上称为减振器侧位置指令，但在本实施方式中，不生成并输出与状况相对应的减振器侧位置指令，而是作为减振器侧位置指令始终输出零。也就是说，在本实施方式中，不需要实质地生成减振器侧位置指令。即，不需要生成用于使线性轴与减振器轴同步的同步指令。这如本实施方式的说明的开头所述。此外，在图中，在与减振器侧零值输出部211对应的功能块中记载与输出相对应的零。
减振器侧位置速度部212通过从上位控制装置111所赋予的减振器侧位置指令(即，零)减去从第二检测器320赋予的第二位置反馈来计算位置偏差量。然后，减振器侧位置速度部212通过基于计算出的位置偏差量进行位置控制以及速度控制来生成减振器侧电流指令。并且，减振器侧位置速度部212对减振器侧电流驱动部213输出所生成的减振器侧电流指令。
减振器侧电流驱动部213基于从减振器侧位置速度部212赋予的减振器侧电流指令、从第二检测器320赋予的第二位置反馈来生成减振器侧驱动电流。然后，减振器侧电流驱动部213通过生成的减振器侧驱动电流切换减振器固定部230的磁极来实现减振器可动部220的往复运动。由此，能够通过减振器轴来吸收由线性轴产生的力。因此，能够抑制振动和噪音的发生。
接着，参照图2对本实施方式的更详细结构进行说明。图2更详细地记载了图1所示的各控制电路的结构以及信号的流动。
在这里，图2的线性侧位置控制部11、线性侧速度控制部13以及线性侧微分电路19是相当于图1的线性侧位置速度部112的部分。另外，图2的线性侧电流控制部15以及线性侧电流放大器16是相当于图1的线性侧电流驱动部113的部分。
另外，同样地，图2的减振器侧位置控制部21、减振器侧速度控制部23以及减振器侧微分电路29是相当于图1的减振器侧位置速度部212的部分。另外，图2的减振器侧电流控制部25以及减振器侧电流放大器26是相当于图1的减振器侧电流驱动部213的部分。
首先，对于线性轴进行说明。上位控制装置111基于动作程序等在每个预定周期针对线性侧位置控制部11输出线性侧位置指令。
线性侧位置控制部11后级的各部读取该线性侧位置指令，在每个预定周期进行位置控制、速度控制以及电流控制，并切换线性固定部130的磁极来驱动线性可动部120。
在上位控制装置111与线性侧位置控制部11之间配置减法运算器10。然后，通过该减法运算器10从上位控制装置111输出的位置指令中减去第一检测器310检测出的线性侧位置反馈。在这里，第一检测器310检测出的线性侧位置反馈是参照图1如上所述的“线性可动部120相对于机械基座400的当前位置”。此外，在图中将反馈简单地标记为“FB”。
另外，该减法运算器10对线性侧位置控制部11输出减法运算后的值。在这里，该减法运算后的值为线性侧位置偏差量。
然后，线性侧位置控制部11基于该线性侧位置偏差量，通过进行比例运算这样的位置环处理生成线性侧速度指令，并针对线性侧速度控制部13输出所生成的线性侧速度指令。
在线性侧位置控制部11与线性侧速度控制部13之间配置减法运算器12。然后，通过该减法运算器12从线性侧位置控制11所输出的线性侧速度指令中减去后述的线性侧微分电路19输出的线性侧速度反馈。另外，该减法运算器12针对线性侧速度控制部13输出减法运算后的值。在这里，该减法运算后的值为线性侧速度偏差量。
线性侧速度控制部13基于该线性侧速度偏差量，通过进行比例运算或积分运算这样的速度环处理来输出线性侧电流指令。此外，电流指令也被称为转矩指令。
在线性侧速度控制部13与线性侧电流控制部15之间配置减法运算器14。通过该减法运算器14从线性侧速度控制部13所输出的线性侧电流指令中减去来自后述的线性侧电流放大器16的电流反馈。由此来实现电流环控制。另外，该减法运算器14针对线性侧电流控制部15输出减法运算后的值。在这里，该减法运算后的值为线性侧电流偏差量。
线性侧电流控制部15基于该线性侧电流偏差量和第三检测器330检测出的线性侧磁极位置来生成线性侧电压指令。在这里，第三检测器330检测出的线性侧磁极位置是参照图1如上所述的“线性可动部120相对于减振器可动部220的当前位置”。
然后，线性侧电流控制部15针对线性侧电流放大器16输出所生成的线性侧电压指令。
线性侧电流放大器16基于该线性侧电压指令，切换线性固定部130的磁极来形成用于驱动线性可动部120的线性侧驱动电流，并针对线性固定部130输出该线性侧驱动电流。在图中，线性侧驱动电流作为向包含有线性固定部130的线性侧机构部18输出的电流，以后进行说明。
此外，另一方面，线性侧电流放大器16基于自身输出的线性侧驱动电流来生成线性侧电流反馈。然后，线性侧电流放大器16针对线性侧速度控制部13与线性侧电流控制部15之间的减法运算器14输出所生成的线性侧电流反馈。
接着对线性侧机构部18进行说明。对线性侧机构部18输出的(即，对线性固定部130输出的)线性侧驱动电流产生用于驱动线性可动部120的力即推力F1。
在这里，能够通过将推力常数Kt与线性侧驱动电流的值i相乘来计算推力F1。该推力常数Kt是每单位电流产生的推力的大小，由线性电动机的种类来决定。
推力F1进行分支被输出到线性固定部130和减振器侧机构部28。此外，在这里推力F1被输出到减振器侧机构部28是表示推力F1针对减振器轴作为反作用力起作用。
另外，在推力F1的分支点与线性固定部130之间配置减法运算器17。然后，通过该减法运算器17从推力F1减去干扰FLoad。另外，该减法运算器17向线性固定部130输出该减法运算后的值。然后，线性固定部130通过该减法运算后的推力来使线性可动部120进行动作。
在这里，对线性侧机构部18进行了如上那样的说明，但是线性侧机构部18包含用于图示说明本实施方式的概念部分，所以对该点进行说明。
在现实中，当直接向线性固定部130供给线性侧驱动电流，由此想要通过推力F1来驱动线性可动部120时，由于干扰FLoad，该推力F1受到物理影响，通过受到该影响的推力来驱动线性可动部120。在这里，干扰FLoad是由于伴随线性可动部120的驱动而被驱动的工具与工件发生接触，从而作用于线性可动部120的反作用力。
即，并非是线性侧驱动电流自身直接成为推力F1，并通过实际存在的减法运算器从中减去干扰FLoad后输入到线性固定部130。然而，在图2中为了容易地进行说明，图示了概念性地设置分支点使推力F1作为反作用力作用于减振器轴的情况、概念性地设置减法运算器来受到干扰FLoad的影响的情况。
无论如何，由于干扰FLoad，通过受到了影响的推力对线性可动部120进行驱动。于是，与之相伴，还驱动线性可动部120具备的第一线性刻度121和第三线性刻度123。
于是，第三检测器330检测驱动后的新的线性侧磁极位置。对在线性侧速度控制部13与线性侧电流控制部15之间配置的减法运算器14输出检测出的新的线性侧磁极位置。
另一方面，第一检测器310检测驱动后的新的线性侧位置反馈。将检测出的新的线性侧位置反馈输出到在上位控制装置111与线性侧位置控制11之间配置的减法运算器10。由此，实现位置环控制。
另外，在减法运算器10的前级将线性侧位置反馈分支，输出到线性侧微分电路19。
线性侧微分电路19通过对该线性侧位置反馈进行微分来生成新的线性侧速度反馈。然后，线性侧微分电路19向在线性侧位置控制部11与线性侧速度控制部13之间配置的减法运算器12输出所生成的新的线性侧速度反馈。由此，实现速度环控制。
如上所述，通过在每个预定周期进行位置环控制、速度环控制以及电流环控制，能够根据线性侧位置指令来驱动线性可动部120。
接着，对减振器轴进行说明。此外，对于与上述的线性轴重复的内容省略部分说明。
首先，减振器侧零值输出部211输出减振器侧位置指令。参照图1如上所述，该减振器侧位置指令始终为零。即，在减振器侧控制部210中，不实质性地赋予位置指令，减振器可动部220不进行与位置指令相对应的主动移动，而停留在预定的位置。由此，在通过与线性侧的移动相伴的应力使减振器轴进行了移动时，减振器轴要返回到原来的位置。
在减振器侧零值输出部211与减振器侧位置控制部21之间配置减法运算器20。然后，通过该减法运算器20从减振器侧零值输出部211所输出的位置指令中减去第二检测器320检测出的减振器侧位置反馈。在这里，第二检测器320检测出的减振器侧位置反馈是参照图1如上所述的“减振器可动部220相对于机械基座400的当前位置”。
另外，该减法运算器20针对减振器侧位置控制部21输出减法运算后的值。在这里，该减法运算后的值成为减振器侧位置偏差量。
然后，减振器侧位置控制部21基于该减振器侧位置偏差量，通过进行比例运算这样的位置环处理来生成减振器侧速度指令，并针对减振器侧速度控制部23输出所生成的减振器侧速度指令。
接着，因为减振器侧位置控制部21、减法运算器22、减振器侧速度控制部23以及减法运算器23的动作与上述的线性侧位置控制部11、减法运算器12、线性侧速度控制部13以及减法运算器14的动作相同所以省略说明。
减振器侧电流控制部25基于减法运算器24输出的减振器侧电流偏差量、第二检测器320检测出的减振器侧磁极位置来生成减振器侧电压指令。在这里，第二检测器320检测出的减振器侧磁极位置是参照图2如上所述的“减振器可动部220相对于机械基座400的当前位置”。
然后，减振器侧电流控制部25针对减振器侧电流放大器26输出所生成的减振器侧电压指令。
减振器侧电流放大器26基于该减振器侧电压指令，切换减振器固定部230的磁极来形成用于驱动减振器可动部220的减振器侧驱动电流，并针对减振器固定部230输出该减振器侧驱动电流。在图中，减振器侧驱动电流作为向包含有减振器固定部230的减振器侧机构部28输出的电流，以后进行说明。
此外，另一方面，减振器侧电流放大器26基于自身输出的减振器侧驱动电流生成减振器侧电流反馈。然后，减振器侧电流放大器26针对减振器侧速度控制部23与减振器侧电流控制部25之间的减法运算器24输出所生成的减振器侧电流反馈。
接着对减振器侧机构部28进行说明。针对减振器侧机构部28输出的(即，针对减振器固定部230输出的)减振器侧驱动电流产生用于驱动减振器可动部220的力即推力F2。
在这里，推力F2与推力F1相同能够通过将推力常数Kt与减振器侧驱动电流的值i相乘来计算。将推力F2输出到减振器固定部230。
在减振器侧电流放大器26与减振器固定部230之间配置减法运算器27。然后，通过该减法运算器27从推力F2减去推力F1。这表示推力F1针对减振器轴作为反作用力起作用。
另外，该减法运算器27向减振器固定部230输出该减法运算后的值。然后，减振器固定部230通过该减法运算后的推力来使减振器可动部220进行动作。
此外，减振器侧机构部28也如线性侧机构部18那样，包含用于图示本实施方式的概念性部分，所以对于该点进行说明。
在现实中，当直接向减振器固定部230供给减振器侧驱动电流，由此想要通过推力F2来驱动减振器可动部220时，由于通过推力F1进行动作的线性轴，该推力F2受到物理影响，通过受到该影响后的推力对减振器可动部220进行驱动。
即，并不是减振器侧驱动电流自身直接成为推力F2，并通过实际存在的减法运算器从中减去推力F1后输入到减振器固定部230。然而，为了在图2中容易地进行说明，图示概念性地设置减法运算器来受到推力F1的影响的情况。
无论如何，由于推力F1，通过受到了影响的推力对减振器可动部220进行驱动。于是，与此相伴，还驱动减振器可动部220具备的第二线性刻度222。
于是，第二检测器320检测减振器可动部220相对于机械基座400的驱动后的新的当前位置。并将检测到的新的当前位置作为减振器侧位置反馈输出给在减振器侧零值输出部211与减振器侧位置控制部21之间配置的减法运算器20。由此，实现位置环控制。
另外，检测出的新的当前位置在减法运算器20的前级进行分支，第二检测器320将其作为减振器侧磁极位置反馈输出给减振器侧电流控制部25。
除此之外，检测出的新的当前位置在减法运算器20的前级进行分支，第二检测器320将其还输出给减振器侧微分电路29。
减振器侧微分电路29通过对该减振器侧位置反馈进行微分来生成新的减振器侧速度反馈。然后，减振器侧微分电路29向在减振器侧位置控制部21
与减振器侧速度控制部23之间配置的减法运算器22输出所生成的新的减振器侧速度反馈。由此，实现速度环控制。
如上所述，通过在每个预定周期进行位置环控制、速度环控制以及电流环控制，能够通过减振器轴来吸收由线性轴产生的力。
具体来说，不是将与线性轴的推力F1产生的反作用力相伴随的振动直接传递到机械基座400，而是将与通过减振器轴的推力F2相减后的反作用力相伴的振动传递到机械基座400，因此起到能够抑制传递到机械基座400的振动的效果。并且，在这种情况下，因为作为位置指令继续赋予零，所以起到不需要生成复杂的同步指令来进行控制这样的效果。
另外，因为不需要生成复杂的同步指令，所以在线性轴与减振器轴的重量不同的情况下，不会产生如专利文献2所公开的技术那样必须考虑线性轴与减振器轴之间的重量比来生成复杂的同步指令的问题。因此，例如通过使减振器轴的重量大于线性轴的重量，能够容易地实现通过减振器轴更容易地吸收由线性轴产生的力。
接着，说明将减振器轴的特性设为不对线性轴被赋予的高频进行响应的低频率特性的情况。即，设为如下频率特性：对于低频通过高增益进行响应，针对超过预定基准的高频通过低增益进行响应。
通过将减振器轴的特性设为这样的频率特性，减振器轴相对于高频摆动为自由运动。因此，例如相比于通过100Hz等高频进行摆动的减振器轴向相反的方向运动，所以通过减振轴更容易吸收由线性轴产生的力。
另一方面，因为针对低频通过高增益进行响应所以能够定位在相同的位置。因此，减振器可动部220停留在特定的位置。另外，在为低频时，减振器轴通过低加速度进行移动所以振动非常微小。因此，与此相对即使减振器轴通过高增益进行响应来停留在特定的位置也不会引起在机械基座400中产生振动这样的问题。
为了设为这样的频率特性，通过减振器侧控制部210调整用于决定位置控制、电流控制以及速度控制的控制环的特性的参数来成为这样的频率特性即可。例如，调整位置环控制中的比例增益来成为这样的频率特性即可。此外，位置环控制中的比例增益也被称为位置增益。
另外，除此以外例如也可以调整速度环控制中的积分增益或比例增益。
如此，在本实施方式中，通过调整参数来变更频率特性，由此能够使减振器轴成为作为减振器所期望的特性。因此，例如与通过弹簧等机构实现减振器的情况相比，能够得到自由度高的减振器特性。原因在于，在通过弹簧等机构实现减振器时，需要取出弹簧等变更为其他的弹簧等，而在本实施方式中只变更参数就足够了。
此外，以上对于减振器轴的频率特性进行了说明，但是如果从线性轴的观点来看，线性轴与减振器轴相比，设为对于高频通过高增益进行响应的频率特性。
即，综上所述，可以将减振器侧控制部210通过高增益进行响应的频率频带(相当于本发明的“减振器侧控制单元的响应频带”)设为比线性侧控制部110被赋予的指令频率的频带(相当于本发明的“驱动侧控制单元被赋予的指令频率的频带”)、或者线性侧控制部110通过高增益进行响应的频率频带(相当于本发明的“驱动侧控制单元的响应频带”)低的响应频带。
接着，参照图3以及图4来说明本实施方式的应用例子。
在图3中，图示了线性固定部500、线性可动部510、车刀511、活塞600以及旋转机构700。线性固定部500相当于线性固定部130。线性可动部510相当于线性可动部120。在线性可动部510安装了用于加工工件即活塞600的车刀511。线性可动部510在X轴方向高速摆动，与之相伴车刀511也在X轴方向上高速摆动。另一方面，在旋转机构700上安装活塞600。并且，通过旋转机构700在与X轴正交且在高度方向上延伸的轴即Z轴方向上进行上下移动。另外，以Z轴为轴以恒定的速度高速地进行旋转。通过数值控制装置等的控制进行这样的线性可动部510在X轴方向的高速摆动、在Z轴方向的上下移动、以Z轴为轴的高速旋转，由此能够对活塞600进行加工。
接着，对于在X轴方向进行高速摆动的理由进行说明。假如如图中虚线所示，活塞600的截面为正圆形状，则能够始终以预定的距离维持车刀511与活塞600的距离来使活塞600旋转，由此能够以固定的深度来加工活塞600的侧面。然而，例如在如图4所示活塞600的截面为椭圆形时，为了以固定的深度进行加工，需要在活塞600每次高速地旋转一周时使线性可动部510在X轴方向往复移动两次。因此，需要使线性可动部510在X轴方向高速摆动。
然而，在使线性可动部510在X轴方向上高速摆动时产生振动，该振动传递到机械基座。因此，通过将上述那样的设置了减振器轴的本实施方式的结构用于图3以及图4的结构，能够抑制振动向机械基座的传递。
如此，本实施方式能够用于任意的用途，例如特别适合用于图3以及图4那样的要求线性可动部高速摆动的用途。
此外，作为这样的使线性可动部510在X轴方向高速摆动的用途，例如除此以外还举出筒状的管子的内径螺纹加工等。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。上述的实施方式是本发明的优选实施方式，但是本发明的范围并不仅限于上述实施方式，还能够在不脱离本发明主旨的范围内以施加各种变更的方式来实施。
对于各种变更的一个例子参照图5来进行说明。在上述的实施方式中，如参照图1或图2说明的那样，利用第三线性刻度123和第三检测器330来检测线性可动部120相对于减振器可动部220的当前位置(即，线性侧磁极位置)。
然而，通过对上述的实施方式进行变形，能够省略第三线性刻度123和第三检测器330。对于该结构参照图5来进行说明。
如图5所示，在本变形例中省略了第三线性刻度123和第三检测器330。另一方面，新追加减法运算器30，并且第一检测器310和第二检测器320各自的输出分支后输出到减法运算器30。
然后，减法运算器30通过从第一检测器310的输出中减去第二检测器320的输出来计算两者的差，代替第三检测器330的输出将该差输出到线性侧电流控制部15。
即，在本实施方式中，将第一检测器310检测出的“线性可动部120相对于机械基座400的当前位置”与第二检测器320检测出的“减振器可动部220相对于机械基座400的当前位置”之间的差作为第三检测器330检测的“线性可动部120相对于减振器可动部220的当前位置(即，线性侧磁极位置)”来处理。
由此，成为省略了第三线性刻度123和第三检测器330的结构，同时能够进行与上述实施方式相同的控制。
另外，以上说明的实施方式能够通过硬件、软件或它们的组合来实现。在这里，通过软件来实现意味着通过计算机读取并执行程序来实现。当由硬件构成时，各实施方式的一部分或全部，例如，能够由LSI(Large Scale Integrated circuit，大规模集成电路)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、门阵列、FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)等集成电路(IC)构成。
另外，在通过软件和硬件的组合来构成各实施方式的一部分或全部时，在通过总线将存储了用于记载流程图所示的伺服控制装置的全部动作或一部分动作的程序的硬盘、ROM等存储部、存储运算所需要的数据的DRAM、CPU以及各部件相连接而构成计算机中，能够将运算所需要的信息存储到DRAM，通过CPU运行该程序来实现。
程序能够使用各种类型的计算机可读介质(Computer Readable Medium)来存储。计算机可读介质包含各种类型的具有实体的记录介质(Tangible Storage Medium，有形存储介质)。作为计算机可读介质的例子，包含磁记录介质(例如，软磁盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、CD-ROM(Read Only Memory，只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩模ROM、PROM(Programmable ROM，可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM，可擦写PROM)、闪速ROM、RAM(Random Access Memory，随机存储存储器))。
符号的说明
1：驱动装置
10、12、14、17、20、22、24、27、30：减法运算器
11：线性侧位置控制部
13：线性侧速度控制部
15：线性侧电流控制部
16：线性侧电流放大器
18：线性侧机构部
19：线性侧微分电路
21：减振器侧位置控制部
23：减振器侧速度控制部
25：减振器侧电流控制部
26：减振器侧电流放大器
28：减振器侧机构部
29：减振器侧微分电路
110：线性侧控制部
111：上位控制装置
112：线性侧位置速度部
113：线性侧电流驱动部
121：第一线性刻度
123：第三线性刻度
120：线性可动部
130：线性固定部
210：减振器侧控制部
211：减振器侧零值输出部
212：减振器侧位置速度部
213：减振器侧电流驱动部
222：第二线性刻度
220：减振器可动部
230：减振器固定部
310：第一检测器
320：第二检测器
330：第三检测器
400：机械基座
500：线性固定部
510：线性可动部
511：车刀
600：活塞
700：旋转机构。

Claims (8)

1.一种具备机械振动抑制功能的驱动装置，其特征在于，具备：
减振器侧线性电动机，其具有固定部和可动部，所述固定部被固定在机械基座；
驱动侧线性电动机，其具有可动部和在所述减振器侧线性电动机的可动部固定的固定部；
第一检测单元，其检测所述驱动侧线性电动机的可动部相对于所述机械基座的位置即第一位置；
第二检测单元，其检测所述减振器侧线性电动机的可动部相对于所述机械基座的位置即第二位置；
第三检测单元，其检测所述驱动侧线性电动机的可动部相对于所述减振器侧线性电动机的可动部的位置即第三位置；
驱动侧控制单元，其基于所述第一检测单元检测出的第一位置、所述第三检测单元检测出的第三位置进行所述驱动侧线性电动机的控制；
减振器侧控制单元，其通过基于所述第二检测单元检测出的第二位置进行所述减振器侧线性电动机的控制，使所述减振器侧线性电动机作为减振器发挥功能。
2.根据权利要求1所述的具备机械振动抑制功能的驱动装置，其特征在于，
所述减振器侧控制单元的响应频带是比所述驱动侧控制单元被赋予的指令频率的频带、或所述驱动侧控制单元的响应频带低的响应频带。
3.根据权利要求1或2所述的具备机械振动抑制功能的驱动装置，其特征在于，
能够根据所述驱动侧控制单元被赋予的指令频率的频带、或所述驱动侧控制单元的响应频带来调整所述减振器侧控制单元的响应频带。
4.根据权利要求3所述的具备机械振动抑制功能的驱动装置，其特征在于，
通过调整所述减振器侧控制单元为了进行所述减振器侧线性电动机的控制而使用的参数来进行所述调整。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的具备机械振动抑制功能的驱动装置，其特征在于，
所述第三检测单元计算所述第一检测单元检测出的第一位置与所述第二检测单元检测出的第二位置之间的差，根据该计算出的差来检测所述第三位置。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的具备机械振动抑制功能的驱动装置，其特征在于，
所述减振器侧线性电动机的重量重于所述驱动侧线性电动机的重量。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的具备机械振动抑制功能的驱动装置，其特征在于，
通过驱动所述驱动侧线性电动机，使具备该机械振动抑制功能的驱动装置作为机床发挥功能。
8.一种具备机械振动抑制功能的系统，其具备权利要求1至7中的任意一项所述的具备机械振动抑制功能的驱动装置以及上位控制装置，其特征在于，
所述驱动侧控制单元、所述减振器侧控制单元分别是进行反馈控制的控制单元，
所述上位控制装置对所述驱动侧控制单元赋予位置指令，但不对所述减振器侧控制单元赋予位置指令。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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