CN109491269A - 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，在电动机驱动装置中，能够一边抑制齿隙一边将被驱动体迅速地定位到目的位置。电动机控制装置具备：运转指令生成部，其生成用于第1以及第2电动机使被驱动体移动的第1运转指令以及第2运转指令；预负荷指令生成部，其生成对第1运转指令附加的第1预负荷指令以及对第2运转指令附加的第2预负荷指令，使得第1以及第2电动机的驱动轴对被驱动体施加反方向的力；以及预负荷指令调整部，其在操作量超过了预先决定的阈值时，调整第1预负荷指令或者第2预负荷指令，使得上述力的绝对值减小。

Description

电动机控制装置以及电动机控制方法
技术领域
本发明涉及电动机控制装置以及电动机控制方法。
背景技术
在进行多个电动机的控制(所谓的串联控制)从而通过该多个电动机来驱动被驱动体的电动机控制装置中，已知为了防止该多个电动机与该被驱动体之间的齿隙，对该被驱动体施加预负荷的技术(例如，日本特开2014-178753号公报)。在上述那样的电动机驱动装置中，需求能够一边抑制上述齿隙，一边将被驱动体迅速地定位到目的位置的技术。
发明内容
在本公开的一个方式中，用于控制向同一方向驱动被驱动体的第1电动机以及第2电动机的电动机控制装置具备：运转指令生成部，其生成用于使第1电动机与第2电动机协作来使被驱动体移动的第1运转指令以及用于使第2电动机与第1电动机协作来使被驱动体移动的第2运转指令；预负荷指令生成部，其生成对第1运转指令附加的第1预负荷指令，并且生成对第2运转指令附加的第2预负荷指令，使得第1电动机的驱动轴和第2电动机的驱动轴对被驱动体施加反方向的力；以及预负荷指令调整部，其在从第1运转指令以及第2运转指令中的至少一方得到的操作量超过了预先决定的阈值时，调整第1预负荷指令或第2预负荷指令，使得力的绝对值减小。
在本公开的另一方式中，用于控制向同一方向驱动被驱动体的第1电动机以及第2电动机的方法具备以下步骤：生成用于使第1电动机与第2电动机协作来使被驱动体移动的第1运转指令以及用于使第2电动机与第1电动机协作来使被驱动体移动的第2运转指令；生成对第1运转指令附加的第1预负荷指令，并且生成对第2运转指令附加的第2预负荷指令，使得第1电动机的驱动轴和第2电动机的驱动轴对被驱动体施加反方向的力；以及在从第1运转指令以及第2运转指令中的至少一方得到的操作量超过了预先决定的阈值时，调整第1预负荷指令或第2预负荷指令，使得力的绝对值减小。
根据本公开，在被驱动体静止时，对被驱动体施加预负荷，由此防止齿隙。另一方面，在为了使被驱动体移动而增加了操作量时，能够减少对被驱动体施加的预负荷。由此，能够将被驱动体迅速地定位到目的位置。
附图说明
图1是一实施方式的电动机系统的框图。
图2是图1所示的电动机系统的框图，表示电动机控制装置的详细的功能。
图3是表示预负荷指令的变更方法的一个例子的曲线图。
图4是预负荷指令的变更方法的其他例子的曲线图。
图5是预负荷指令的变更方法的另一其他例子的曲线图。
图6是预负荷指令的变更方法的另一其他例子的曲线图。
图7是表示图1所示的电动机系统的动作流程的一个例子的流程图。
图8是其他实施方式的电动机系统的框图。
图9是另一其他实施方式的电动机系统的框图。
图10是另一其他实施方式的电动机系统的框图。
图11是另一其他实施方式的电动机系统的框图。
具体实施方式
以下，根据附图对本公开的实施方式进行详细说明。此外，在以下说明的各种各样的实施方式中，对同样的要素赋予相同的符号，并省略重复的说明。首先，参照图1以及图2来对一实施方式的电动机系统10进行说明。
图1是概要性地表示电动机系统10的功能的框图。电动机系统10具备电动机12以及14、位置检测器16、伺服放大器18以及20、以及电动机控制装置50。
各个电动机12以及14例如是伺服电动机，相互协作来向同一方向驱动被驱动体A。电动机12具有定子、由该定子可旋转地支承的转子(均未图示)以及旋转检测器23。
旋转检测器23例如具有编码器或霍尔元件，用于检测电动机12的转子的旋转位置。旋转检测器23通过对检测出的旋转位置进行时间微分来取得电动机12的转子的旋转速度，并作为速度反馈VFBM发送至电动机控制装置50。
电动机14具有定子、由该定子可旋转地支承的转子(均未图示)以及旋转检测器24。旋转检测器24例如具有编码器或霍尔元件，用于检测电动机14的转子的旋转位置。旋转检测器24通过对检测出的旋转位置进行时间微分来取得电动机14的转子的旋转速度，并作为速度反馈VFBS发送至电动机控制装置50。
位置检测器16例如具有线性标尺，与驱动体A(图2)相接近地进行配置。位置检测器16检测被驱动体A的位置，并作为位置反馈PFB发送至电动机控制装置50。
电动机控制装置50由具有至少1个处理器以及至少1个存储器(RAM、ROM等)的计算机构成。电动机控制装置50具备动作指令部51、运转指令生成部52、预负荷指令生成部54以及预负荷指令调整部56。
运转指令生成部52生成运转指令CM以及运转指令CS。为了使电动机12与电动机14进行协作来使被驱动体A向移动方向(图2中的方向C或者D)移动，向该电动机12发送运转指令CM。另一方面，为了使电动机14与电动机12进行协作来使被驱动体A向移动方向移动，向电动机14发送运转指令CS。
预负荷指令生成部54生成预负荷指令CPM以及预负荷指令CPS。为了使电动机12的驱动轴12a对被驱动体A施加预负荷力FPM，对运转指令CM附加预负荷指令CPM。
为了使电动机14的驱动轴14a对被驱动体A施加预负荷力FPS，对运转指令CS附加预负荷指令CPS，上述预负荷力FPS向与电动机12产生的预负荷力FPM相反的方向作用。
当从运转指令CM以及CS中的至少一方得到的操作量E超过了预先决定的阈值Eα时，预负荷指令调整部56调整预负荷指令CPM或者预负荷指令CPS，以使预负荷力FPM以及FPS中的至少一方的绝对值减小。
此外，稍后对于这些运转指令生成部52、预负荷指令生成部54以及预负荷指令调整部56的功能进行叙述。电动机控制装置50取得被驱动体A、驱动轴12a或驱动轴14a的加速度α、运转指令CM或运转指令CS来作为操作量E。
接着，参照图2针对电动机控制装置50进行进一步说明。图2是表示电动机控制装置50的详细的功能的框图。电动机控制装置50具有速度指令生成部60以及70、转矩指令生成部62以及72、以及电流控制部64以及74。
动作指令部51分别向速度指令生成部60以及70发送位置指令CA。通过减法器58，从动作指令部51发送给速度指令生成部60的位置指令CA中减去从位置检测器16发送的位置反馈PFB。
速度指令生成部60根据从位置指令CA减去了位置反馈PFB而得到的值来生成速度指令CVM，并发送至转矩指令生成部62。通过减法器66从该速度指令CVM减去从旋转检测器23发送的速度反馈VFBM。
转矩指令生成部62根据从速度指令CVM减去了速度反馈VFBM而得到的值来生成转矩指令CτM，并发送至电流控制部64。通过加法器68对该转矩指令CτM相加通过预负荷指令生成部54生成的预负荷指令CPM。即、在本实施方式中，生成预负荷指令CPM来作为转矩指令。
电流控制部64根据转矩指令CτM与预负荷指令CPM之和，生成电压信号CIM(例如PWM控制信号)，并发送至伺服放大器18。在本实施方式中，电压信号CIM包含与转矩指令CτM对应的转矩成分以及与预负荷指令CPM对应的预负荷成分。
伺服放大器18具有逆变器(未图示)等，向电动机12供给与电压信号CIM对应的交流电力，由此来驱动该电动机12。
在电动机12的驱动轴12a上连结了齿轮26，该齿轮26与在被驱动体A形成的齿部B啮合。这样，电动机12的驱动轴12a经由齿轮26对被驱动体A施加力，向图2所示的方向C或者与该方向C相反的方向D驱动该被驱动体A。
另一方面，通过减法器76从动作指令部51发送给速度指令生成部70的位置指令CA减去从位置检测器16发送的位置反馈PFB。速度指令生成部70根据从位置指令CA减去了位置反馈PFB而得到的值来生成速度指令CVS，并发送至转矩指令生成部72。
如此，在本实施方式中，发送给速度指令生成部60以及速度指令生成部70的位置指令CA是公共的，并且发送至减法器58以及76的位置反馈PFB是公共的。因此，速度指令CVM与速度指令CVS成为实质相同的值。通过减法器78从速度指令CVS减去从旋转检测器24发送的速度反馈VFBS。
转矩指令生成部72根据从速度指令CVS除去了速度反馈VFBS而得到的值来生成转矩指令CτS，并发送至电流控制部74。通过加法器80，对转矩指令CτS相加通过预负荷指令生成部54生成的预负荷指令CPS。即，在本实施方式中，生成预负荷指令CPS来作为转矩指令。
电流控制部74根据转矩指令CτS与预负荷指令CPS之和来生成电压信号CIS(例如PWM控制信号)，并发送至伺服放大器20。在本实施方式中，电压信号CIS具有与转矩指令CτS对应的转矩成分以及与预负荷指令CPS对应的预负荷成分。
伺服放大器20具有逆变器(未图示)等，向电动机14供给与电压信号CIS对应的交流电力，由此来驱动该电动机14。
在电动机14的驱动轴14a上连结了齿轮28，该齿轮28与被驱动体A的齿部B啮合。这样，电动机14的驱动轴14a经由齿轮28对被驱动体A施加力，向与电动机12相同的方向C或D驱动该被驱动体A。如此，电动机12以及14相互协作来向方向C或D驱动被驱动体A。
如上所述，电动机12根据动作指令部51、速度指令生成部60、转矩指令生成部62以及电流控制部64分别生成的位置指令CA、速度指令CVM、转矩指令CτM以及电压信号CIM，使被驱动体A向方向C或D移动。因此，位置指令CA、速度指令CVM、转矩指令CτM以及电压信号CIM构成运转指令CM。
另外，电动机14根据动作指令部51、速度指令生成部70、转矩指令生成部72以及电流控制部74分别生成的位置指令CA、速度指令CVS、转矩指令CτS以及电压信号CIS，使被驱动体A向与电动机12相同的方向C或D移动。因此，位置指令CA、速度指令CVS、转矩指令CτS以及电压信号CIS构成运转指令CS。
另外，动作指令部51、速度指令生成部60以及70、转矩指令生成部62以及72、以及电流控制部64以及74构成用于生成运转指令CM以及运转指令CS的运转指令生成部52。
当电动机12以及14协作来向方向C或者D驱动被驱动体A时，运转指令CM以及CS分别以相同的方向并且大致相同的转矩来使电动机12以及14旋转。
电动机控制装置50的处理器承担运转指令生成部52的功能，生成运转指令CM以及运转指令CS。在这种情况下，电动机控制装置50的第1处理器可以承担动作指令部51、速度指令生成部60、转矩指令生成部62以及电流控制部64的功能，另一方面，电动机控制装置50的第2处理器可以承担速度指令生成部70、转矩指令生成部72以及电流控制部74的功能。
另外，电动机控制装置50的处理器承担预负荷指令生成部54的功能，生成预负荷指令CPM以及预负荷指令CPS。
如上所述，在本实施方式中，通过使用加法器68将预负荷指令CPM与转矩指令CτM相加，来对运转指令CM附加预负荷指令CPM。根据该预负荷指令CPM，电动机12的驱动轴12a对被驱动体A施加向方向C作用的预负荷力FPM。
另一方面，通过使用加法器80将预负荷指令CPS与转矩指令CτS相加，来对运转指令CS附加预负荷指令CPS。根据该预负荷指令CPS，电动机14的驱动轴14a对被驱动体A施加向方向D作用的预负荷力FPS。
如此，通过施加相互向相反方向作用的预负荷力FPM以及FPS，对该被驱动体A施加将被驱动体A拉长那样的预负荷，由此，防止齿轮26与齿部B之间的齿隙以及齿轮28与齿部B之间的齿隙(所谓防齿隙模式)。
如上所述，电动机控制装置50取得加速度α、运转指令CM或运转指令CS来作为操作量E。作为一个例子，当取得被驱动体A的加速度α时，电动机控制装置50的处理器通过以时间对从位置检测器16接收到的位置反馈PFB进行二阶微分，来计算加速度α(＝d2PFB/dt2)。
作为其他的例子，当取得驱动轴12a(或者14a)的加速度α时，电动机控制装置50的处理器通过以时间对来自旋转检测器23的速度反馈VFBM(或者VFBS)进行一阶微分，来计算加速度α(＝dVFBM/dt或dVFBS/dt)。
这些加速度α根据运转指令CM以及运转指令CS而变化，因此能够视为从运转指令CM以及运转指令CS得到的参数。电动机控制装置50的处理器将计算出的加速度α存储至电动机控制装置50的存储器。
作为其他的例子，电动机控制装置50取得构成运转指令CM的位置指令CA或转矩指令CτM来作为操作量E。具体而言，电动机控制装置50的处理器取得从动作指令部51或转矩指令生成部62输出的位置指令CA或转矩指令CτM，并存储至电动机控制装置50的存储器。
作为另一其他的例子，电动机控制装置50取得构成运转指令CS的转矩指令CτS来作为操作量E。具体而言，电动机控制装置50的处理器取得从转矩指令生成部72输出的转矩指令CτS，并存储至电动机控制装置50的存储器。
电动机控制装置50的处理器承担作为预负荷指令调整部56的功能，当取得的操作量E超过了预先决定的阈值Eα(即E＞Eα)时，调整预负荷指令CPM或者CPS，使得预负荷力FPM以及FPS中的向与被驱动体A的移动方向C或D相反的方向作用的一方减小。
该阈值Eα由用户预先决定。此外，可以将阈值Eα决定为比预负荷指令CPM或者CPS大的值。具体而言，当取得转矩指令CτM(或转矩指令CτS)来作为操作量E时，将阈值Eα决定为比预负荷指令CPM(或预负荷指令CPS)大的值。
以下，参照图3～图6来说明预负荷指令调整部56对预负荷指令CPM或CPS进行调整的方法。在图3～图6中，纵轴表示作用于被驱动体A的预负荷力FP，横轴表示操作量E。另外，图3～图6中的实线表示预负荷力FPM，单点划线表示预负荷力FPS。
纵轴的正的区域表示在图2中的方向C上作用的预负荷力FP的大小，另一方面，纵轴的负的区域表示在图2中的方向D上作用的预负荷力FP的大小。另外，横轴的正的区域表示向图2中的方向C的操作量E(例如，加速度α、位置指令CA、转矩指令CτM或转矩指令CτS)的大小，横轴的负的区域表示向图2中的方向D的操作量E的大小。
例如，当操作量E是转矩指令CτM，且该操作量E是图3中的正的值时，该操作量E表示为向方向C驱动被驱动体A时针对电动机12的转矩指令CτM。
在图3所示的例子中，在操作量E为零时，预负荷指令生成部54生成用于使电动机12产生在方向C作用的预负荷力FPM的预负荷指令CPM。此时的预负荷力FPM的绝对值是FP0。
并且，预负荷指令生成部54生成用于使电动机14产生在方向D作用的预负荷力FPS的预负荷指令CPS。此时的预负荷力FPS的绝对值是与预负荷力FPM相同的FP0。
在操作量E向图3中的正的方向变化(即，朝向方向C的操作量E增加)，并超过了预先决定的阈值Eα时，预负荷指令调整部56变更预负荷指令CPS，使得与方向C相反地作用的预负荷力FPS的绝对值随着操作量E增加而减小。
结果，在成为操作量E＝Eβ(＞Eα)时，预负荷力FPS成为零(即，预负荷指令CPS＝0)。此时，电动机12通过与转矩指令CτM对应的力与预负荷力FPM的合力，向方向C驱动被驱动体A，另一方面，电动机14通过与转矩指令CτS对应的力向方向C驱动被驱动体A。
相反地，当操作量E从Eβ向零逐渐变化时，预负荷指令调整部56变更针对电动机14的预负荷指令CPS，使得向方向D作用的预负荷力FPS的绝对值随着操作量E减少而增大。
另一方面，在操作量E从零向图3中的负的方向变化(即，朝向方向D的操作量E增加)，且超过了预先决定的阈值-Eα时，预负荷指令调整部56变更针对电动机12的预负荷指令CPM，使得与方向D相反地作用的预负荷力FPM随着操作量E的绝对值增加而减小。
结果，在成为操作量E＝﹣Eβ时，预负荷力FPM为零(即，预负荷指令CPM＝0)。此时，电动机12通过与转矩指令CτM对应的力，向方向D驱动被驱动体A，另一方面，电动机14通过与转矩指令CτS对应的力与预负荷力FPS的合力向方向D驱动被驱动体A。
相反地，当操作量E从-Eβ向零逐渐变化时，预负荷指令调整部56变更转矩指令CτM，使得向方向C作用的预负荷力FPM随着操作量E的绝对值减少而增大。
如此，在图3所示的例子中，当被驱动体A静止时(即，操作量E＝0)，通过相互在相反的方向上作用的预负荷力FPM以及预负荷力FPS，对被驱动体A施加预负荷来防止齿隙。
另一方面，在为了使被驱动体A向方向C或D移动，而使操作量E增加从而成为|E|＞Eα时，能够使向与被驱动体A的移动方向C或D相反的方向作用的预负荷力FPM或FPS减小。由此，能够将被驱动体A迅速地定位到目的位置。
另外，在图3所示的例子中，随着操作量E超过阈值Eα并增加，使在与移动方向C或D相反的方向上作用的预负荷力FPM或FPS逐渐减小。根据该结构，在减小预负荷力FPM或FPS时，能够减低对被驱动体A施加的机械震动。
在图4所示的例子中，在操作量E向正的方向变化并超过了阈值Eα时，预负荷指令调整部56变更预负荷指令CPS，使得与移动方向C相反地作用的预负荷力FPS的绝对值阶段性地减小。
具体而言，在操作量E向正的方向变化并超过了阈值Eα时，预负荷指令调整部56使预负荷力FPS的绝对值从FP0向FP1(|FP0|＞|FP1|)阶段性地减小。
然后，在操作量E向正的方向进一步变化而成为E＝Eβ时，预负荷指令调整部56使预负荷力FPS的绝对值从FP1向零阶段性地减小。
相反地，当操作量E从Eβ向零变化时，预负荷指令生成部54变更预负荷指令CPS，使得根据操作量E来阶段性地增大在方向D作用的预负荷力FPS的绝对值。
另一方面，在操作量E向负的方向变化并超过阈值﹣Eα时，预负荷指令调整部56使与移动方向D相反地作用的预负荷力FPM从FP0向FP1阶段性地减小。然后，在操作量E向负的方向进一步变化并成为E＝﹣Eβ时，预负荷指令生成部54使预负荷力FPM从FP1向零阶段性地减小。
相反地，当操作量E从﹣Eβ向零变化时，预负荷指令生成部54变更预负荷指令CPS，使得在方向C作用的预负荷力FPM以与操作量E的绝对值成反比例的方式阶段性地增大。
在图4所示的例子中，也能够使在与被驱动体A的移动方向C或D相反的方向作用的预负荷力FPM或FPS减小，因此能够迅速地将被驱动体A定位到目的位置。
在图5所示的例子中，在操作量E向正方向变化并超过阈值Eα时，预负荷指令调整部56调整预负荷指令CPM以及CPS，使得预负荷力FPM以及FPS双方的绝对值相互同步地减小。
具体而言，在操作量E向正的方向变化并超过了阈值Eα时，预负荷指令生成部54使与移动方向C相反地作用的预负荷力FPS的绝对值随着操作量E增加而逐渐减小，并在成为操作量E＝Eβ时使预负荷力FPS的绝对值成为零。
预负荷指令生成部54与预负荷力FPS的逐渐减小同步地使在移动方向C作用的预负荷力FPM随着操作量E增加而逐渐减小，并在成为操作量E＝Eβ时使预负荷力FPM成为零。
相反地，当操作量E从Eβ向零变化时，预负荷指令调整部56调整预负荷指令CPM以及CPS，使得预负荷力FPM以及FPS双方的绝对值相互同步地增大。
另一方面，在操作量E从零向负的方向变化并超过了阈值﹣Eα时，预负荷指令调整部56调整预负荷指令CPM以及CPS，使得预负荷力FPM以及FPS双方的绝对值相互同步地逐渐减小。
相反地，当操作量E从-Eβ向零变化时，预负荷指令调整部56调整预负荷指令CPM以及CPS，使得预负荷力FPM以及FPS双方的绝对值相互同步地增大。
如此，在图5所示的例子中，预负荷指令生成部54使在与被驱动体A的移动方向C或D相反的方向作用的预负荷力FPM或FPS减少，并且使在被驱动体A的移动方向C或D作用的预负荷力FPM或FPS也减少。
根据该结构，能够防止在操作量E的绝对值超过了阈值Eα之后，产生对被驱动体A施加的预负荷力FPM与FPS之间的差，因此能够防止由于预负荷力FPM与FPS之间的差而使被驱动体A歪曲。
另外，对被驱动体A施加的预负荷其本身成为使被驱动体A产生变形的原因。因此，如图5所示的例子那样，使在被驱动体A的移动方向C或D作用的预负荷力以及在与移动方向C或D相反的方向作用的预负荷力双方都减小，这对于防止被驱动体A的变形是有效的。
另外，在图5所示的例子中，预负荷指令生成部54使在与被驱动体A的移动方向C或D相反的方向作用的预负荷力FPM或FPS以及在被驱动体A的移动方向C或D作用的预负荷力FPM或FPS相互同步地减小。通过这样针对2个方向的预负荷力赋予相同的时间变化，能够可靠地防止被驱动部A的变形变得失衡。
在图6所示的例子中，在操作量E向正的方向变化并超过了阈值Eα时，与图3以及图5的例子同样地，预负荷指令调整部56变更预负荷指令CPS，使得与移动方向C相反地作用的预负荷力FPS的大小随着操作量E增加而减小，并且在成为操作量E＝Eβ时使其成为零。
然后，在预负荷力FPS成为零(预负荷指令CPS＝0)之后，当操作量E超过阈值Eβ向正的方向进一步变化时，预负荷指令生成部54生成追加力指令CAS，并向电动机14的转矩指令CτS附加该追加力指令CAS。
该追加力指令CAS是输入给电动机14的指令，其用于使电动机14的驱动轴14a向移动方向C对被驱动体A施加追加力FAS。然后，预负荷指令调整部56调整追加力指令CAS，使得在方向C作用的追加力FAS与操作量E成比例地增大。
结果，在成为操作量E＝Eγ时，追加力FAS成为在移动方向C作用的大小FP0的力。此时，电动机12通过与转矩指令CτM对应的力与预负荷力FPM的合力向方向C驱动被驱动体A，电动机14通过与转矩指令CτS对应的力与追加力FAS的合力向方向C驱动被驱动体A。
相反地，当操作量E从Eγ向阈值Eβ减少时，预负荷指令调整部56变更追加力指令CAS，使得在方向C作用的追加力FAS的绝对值与操作量E一起减小。
接着，当操作量E超过Eβ向零减少时，预负荷指令生成部54再次生成针对电动机14的预负荷指令CPS，预负荷指令调整部56调整预负荷指令CPS，使得预负荷力FPS的绝对值随着操作量E减少而增大。
另一方面，在操作量E从零向负的方向变化并超过了阈值﹣Eα时，与图3以及图5的例子同样地，预负荷指令调整部56变更预负荷指令CPM，使得与移动方向D相反地作用的预负荷力FPM的绝对值随着操作量E的绝对值增加而减小。
然后，在预负荷力FPM成为零(预负荷指令CPM＝0)之后，在操作量E超过阈值﹣Eβ向负的方向进一步变化时，预负荷指令生成部54生成追加力指令CAM，并向电动机12的转矩指令CτM附加该追加力指令CAM。
该追加力指令CAM是输入至电动机12的指令，其用于使电动机12的驱动轴12a向移动方向D对被驱动体A施加追加力FAM。然后，预负荷指令调整部56调整追加力指令CAM，使得向移动方向D作用的追加力FAM的绝对值与操作量E的绝对值一同增加。
结果，在成为操作量E＝﹣Eγ时，追加力FAM成为在移动方向D作用的大小FP0的力。此时，电动机12通过与转矩指令CτM对应的力与追加力FAM的合力向方向D驱动被驱动体A，电动机14通过与转矩指令CτS对应的力与预负荷力FPS的合力向方向D驱动被驱动体A。
相反地，当操作量E从﹣Eγ向﹣Eβ变化时，预负荷指令调整部56变更追加力指令CAM，使得向移动方向D作用的追加力FAM的绝对值与操作量E的绝对值一同减小。
接着，当操作量E超过﹣Eβ并向零变化时，预负荷指令生成部54再次生成针对电动机12的预负荷指令CPM，预负荷指令调整部56调整预负荷指令CPM，使得预负荷力FPM的绝对值随着操作量E减少而增大。
在图6所示的例子中，当操作量E的绝对值大于Eβ时，对被驱动体A进一步施加在被驱动体A的移动方向C或D作用的追加力FAM或追加力FAM。根据该结构，能够使从电动机12以及14对被驱动体A施加的移动方向C或者D的合力增大。因此，能够增大将被驱动体A定位在目的位置时的被驱动体A的加速度，能够缩短定位所需的时间。
接着，参照图7，针对电动机系统10的动作流程进行说明。在动作指令部51的处理器从操作者或计算机程序接受了对被驱动体A进行定位的定位指令时，开始图7所示的流程。
在步骤S1中，电动机控制装置50对被驱动体A施加预负荷。具体而言，预负荷指令生成部54生成预负荷指令CPM以及CPS，并分别发送至加法器68以及80。
在该时间点，动作指令部51未发送位置指令CA，因此输入给电流控制部64以及74的指令仅为预负荷指令CPM以及预负荷指令CPS。
因此，电动机12以及14分别对被驱动体A赋予与预负荷指令CPM对应的预负荷力FPM以及与预负荷指令CPS对应的预负荷力FPS，由此，对该被驱动体A施加预负荷。
在步骤S2中，电动机控制装置50开始取得操作量E。具体而言，电动机控制装置50取得上述加速度α、运转指令CM(例如，转矩指令CτM)或运转指令CS(例如，转矩指令CτS)。例如，电动机控制装置50按照周期T(例如，T＝0.2秒)来反复取得操作量E。
在步骤S3中，电动机控制装置50判定是否执行轮廓控制。该轮廓控制是指通过电动机12以及14在对被驱动体A施加了预负荷的状态(即，防齿隙模式)下，使该被驱动体A向目的位置进行加工动作的控制。
作为一个例子，电动机控制装置50的处理器判定前不久取得的操作量E是否超过了阈值E0(E＞E0)。该阈值E0由用户预先决定，并存储在电动机控制装置50的存储器。例如，可以将阈值E0设定为上述阈值Eα以下的值(即，E0≤Eα)。
当E＞E0时，电动机控制装置50的处理器判定为执行轮廓控制(即，是)，并前进至步骤S4。另一方面，当操作量E未超过阈值E0时，电动机控制装置50的处理器判定为不执行轮廓控制(即，否)，并前进至步骤S5。
作为其他的例子，在计算机程序中包含轮廓控制指令。该轮廓控制指令是使电动机控制装置50执行轮廓控制的指令。电动机控制装置50的处理器在接受了在计算机程序中包含的轮廓控制指令时，判定为是，并前进至步骤S4。另一方面，当计算机程序中不包含轮廓控制指令时，电动机控制装置50的处理器判定为否，并前进至步骤S5。
在步骤S4中，电动机控制装置50执行轮廓控制。具体而言，电动机控制装置50驱动电动机12以及14，来使被驱动体A在防齿隙模式下向目的位置进行加工动作。由此，在由电动机12以及14施加了预负荷力FPM以及预负荷力FPS的状态下，通过电动机12以及14来驱动被驱动体A。
在步骤S5中，电动机控制装置50执行将被驱动体A向目的位置进行定位的定位动作。具体而言，动作指令部51生成用于将被驱动体A向目的位置定位的位置指令CA，并发送至运转指令生成部52(具体而言，速度指令生成部60以及70)。
例如，动作指令部51按照计算机程序来生成位置指令CA。可将该计算机程序预先存储在动作指令部51的存储器中。
当接收到位置指令CA时，运转指令生成部52使用上述方法来生成运转指令CM以及运转指令CS，并经由伺服放大器18以及20分别发送给电动机12以及电动机14。如此，电动机12以及电动机14向根据动作指令部51生成的位置指令CA而决定的移动方向C或D来驱动被驱动体A。
在步骤S6中，电动机控制装置50的处理器判定不久前取得的操作量E是否超过了阈值Eα(E＞Eα)。当电动机控制装置50的处理器判定为E＞Eα时(即，是)，前进至步骤S7。另一方面，当电动机控制装置50的处理器判定为操作量E未超过阈值Eα时(即，否)，前进至步骤S9。
在步骤S7中，预负荷指令调整部56执行对预负荷指令CPM以及预负荷指令CPS中的至少一个进行调整的方案。具体而言，预负荷指令调整部56按照使用图3～图6叙述的上述方法，根据操作量E来变更预负荷指令CPM以及预负荷指令CPS中的至少一个。
如此，电动机控制装置50当在步骤S3中判定为否，并且在步骤S6中判定为是时，在未对被驱动体A施加预负荷的状态(所谓负荷分担模式)下，通过电动机12以及14向驱动方向C或D驱动该被驱动体A。
在步骤S8中，电动机控制装置50的处理器判定将被驱动体A定位到目的位置的动作是否已完成。具体而言，在位置指令CA与位置反馈PFB之差成为零时，判定为将被驱动体A定位到目的位置的动作已完成(即，是)。电动机控制装置50的处理器当判定为是时，结束图7所示的流程。
当在该步骤S8中电动机控制装置50的处理器判定为是时，操作量E为零，如图3～图6所示，对被驱动体A施加大小FP0的预负荷力FPM以及预负荷力FPS。另一方面，当电动机控制装置50的处理器判定为将被驱动体A定位到目的位置的动作未完成时(即，否)，返回至步骤S7。
当在步骤S6中判定为否时，在步骤S9中，电动机控制装置50的处理器与上述步骤S8同样地，判定将被驱动体A定位到目的位置的动作是否完成。当电动机控制装置50的处理器判定为是时，结束图7所示的流程，当判定为否时，返回至步骤S6。
此外，在上述实施方式中，描述了对转矩指令CτM以及CτS分别附加了预负荷指令CPM以及CPS的情况。然而，并不限于此，也可以对位置指令CA附加预负荷指令CPM以及CPS。
以下，参照图8，针对这样的实施方式进行说明。在图8所示的电动机系统10’的电动机控制装置50’中，通过加法器58将预负荷指令生成部54生成的预负荷指令CPM与从动作指令部51输出的位置指令CA相加。
另外，通过加法器76，对于从动作指令部51输出的位置指令CA相加预负荷指令生成部54生成的预负荷指令CPS。在该实施方式的情况下，生成预负荷指令CPM以及预负荷指令CPS来作为位置指令。
在这里，如果将被驱动体A的位移认为是弹簧的弹性变形，则根据胡克定律(F＝kx)，在预负荷力FPM以及FPS作用的被驱动体A的部分，能够视为位置与力实质上等价。因此，通过对位置指令CA附加预负荷指令CPM以及预负荷指令CPS，能够对被驱动体A施加预负荷。
然后，在操作量E(例如，位置指令CA)超过了阈值Eα时，预负荷指令调整部56通过上述方法来调整预负荷指令CPM或预负荷指令CPS。
此外，在上述实施方式中，针对电动机控制装置50具备1个预负荷指令生成部54，电动机控制装置50的处理器承担该预负荷指令生成部54的功能的情况进行了描述。
然而，并不限于此，电动机控制装置50也可以具备2个预负荷指令生成部。图9表示了这样的实施方式。在图9所示的电动机系统10”的电动机控制装置50”中，预负荷指令生成部54具有主预负荷指令生成部54A与副预负荷指令生成部54B。
主预负荷指令生成部54A生成预负荷指令CPM，并发送至加法器68。另一方面，副预负荷指令生成部54B生成预负荷指令CPS，并发送至加法器80。
电动机控制装置50”的第1处理器可以承担主预负荷指令生成部54A的功能，另一方面电动机控制装置50”的第2处理器可以承担副预负荷指令生成部54B的功能。
另外，在上述实施方式中，针对电动机控制装置50、50’或50”具备转矩指令生成部62以及72的情况进行了描述。然而，并不限于此，电动机控制装置50、50’或50”可以具备加速度指令生成部或电流指令生成部来代替转矩指令生成部62以及72。图10以及图11表示了这样的实施方式。
图10所示的电动机系统10”'的电动机控制装置50”'具备加速度指令生成部82以及84来代替转矩指令生成部62以及72。加速度指令生成部82根据从速度指令CVM减去速度反馈VFBM而得到的值来生成加速度指令CBM，并发送至电流控制部64。预负荷指令生成部54生成预负荷指令CPM来作为加速度指令，并通过加法器68，将生成的预负荷指令CPM与加速度指令CBM相加。
另一方面，加速度指令生成部84根据从速度指令CVS减去速度反馈VFBS而得到的值来生成加速度指令CBS，并发送至电流控制部74。预负荷指令生成部54生成预负荷指令CPS来作为加速度指令，并通过加法器80将生成的预负荷指令CPS与加速度指令CBS相加。
图11所示的电动机系统10””的电动机控制装置50””具备电流指令生成部86以及88来代替转矩指令生成部62以及72。电流指令生成部86根据从速度指令CVM减去速度反馈VFBM而得到的值来生成电流指令CCM，并发送至电流控制部64。预负荷指令生成部54生成预负荷指令CPM来作为电流指令，并通过加法器68，将生成的预负荷指令CPM与电流指令CCM相加。
另一方面，电流指令生成部88根据从速度指令CVS减去速度反馈VFBS而得到的值来生成电流指令CCS，并发送至电流控制部74。预负荷指令生成部54生成预负荷指令CPS来作为加速度指令，并通过加法器80将生成的预负荷指令CPS与电流指令CCS相加。
此外，在上述实施方式中，针对电动机控制装置50、50'、50”、50”'以及50””具备动作指令部51的情况进行了描述。然而，动作指令部51可以作为与电动机控制装置50、50'、50”、50”'或者50””不同的要素，被设置在该电动机控制装置50、50'、50”、50”'或50””的外部。
另外，伺服放大器18以及20可以被安装在电动机控制装置50、50'、50”、50”'或50””中。另外，电动机控制装置50、50'、50”、50”'或50””还能够省略电流控制部64以及74。另外，电动机系统10、10'、10”、10”'或10””还能够省略伺服放大器18以及20。
另外，在上述实施方式中，针对电动机控制装置50、50'、50”、50”'、50””取得加速度α、运转指令CM或运转指令CS来作为操作量E的情况进行了描述。然而，并不限于此，电动机控制装置50、50'、50”、50”'或50””可以取得加速度α、运转指令CM以及运转指令CS中的至少2个来作为操作量E。
此时，预负荷指令生成部54在第1操作量E1(例如，加速度α)超过了针对该第1操作量E1设定的第1阈值E1α以及/或者第2操作量E2(例如，运转指令CM)超过了针对该第2操作量E2设定的第2阈值E2α时，可以变更预负荷指令CPM或者CPS，使得与移动方向相反地作用的预负荷力FPM或FPS减小。
另外，电动机控制装置50、50'、50”、50”'或50””可以取得构成运转指令CM的位置指令CA以及转矩指令CVM双方来作为操作量E。或者，电动机控制装置50、50'、50”、50”'或50””可以取得构成运转指令CS的位置指令CA以及转矩指令CτS双方来作为操作量E。
另外，电动机系统10、10'、10”、10”'或者10””可以具备第1位置检测器16A以及第2位置检测器16B。此时，第1位置检测器16A可以向减法器58发送第1速度反馈PFB1，另一方面，第2位置检测器16B可以向减法器76发送第2速度反馈PFB2。另外，电动机系统10、10'、10”、10”'或10””可以省略位置检测器16。
另外，在上述实施方式中，对于位置指令CA对于运转指令CM以及运转指令CS来说是公共的情况进行了描述，但是并不限于此，也可以使位置指令CA以及速度指令CV为公共的。
此时，可以省略速度指令生成部70、减法器76以及78，从减法器66将从速度指令生成部60输出的速度指令CV减去速度反馈VFBM而得到的指令分别发送至转矩指令生成部62以及72。
同样地，可以使位置指令CA、速度指令CV以及转矩指令Cτ对于运转指令CM以及运转指令CS来说是公共的。另外，电动机12以及电动机14也可以是同步电动机、感应电动机或线性电动机等任意类型的电动机。
以上通过实施方式对本公开进行了说明，但是上述实施方式并非限定权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动机控制装置，其控制向同一方向驱动被驱动体的第1电动机以及第2电动机，其特征在于，
所述电动机控制装置具备：
运转指令生成部，其生成用于使所述第1电动机与所述第2电动机协作来使所述被驱动体移动的第1运转指令以及用于使所述第2电动机与所述第1电动机协作来使所述被驱动体移动的第2运转指令；
预负荷指令生成部，其生成对所述第1运转指令附加的第1预负荷指令，并且生成对所述第2运转指令附加的第2预负荷指令，使得所述第1电动机的驱动轴和所述第2电动机的驱动轴对所述被驱动体施加反方向的力；以及
预负荷指令调整部，其在从所述第1运转指令以及所述第2运转指令中的至少一方得到的操作量超过了预先决定的阈值时，调整所述第1预负荷指令或所述第2预负荷指令，使得所述力的绝对值减小。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
对所述第1运转指令附加所述第1预负荷指令，使得所述第1电动机的所述驱动轴向所述同一方向对所述被驱动体施加第1所述力，
对所述第2运转指令附加所述第2预负荷指令，使得所述第2电动机的所述驱动轴向与所述同一方向相反的方向对所述被驱动体施加第2所述力，
所述预负荷指令调整部在所述操作量超过了所述阈值时，调整所述第2预负荷指令使得所述第2力减小。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述预负荷指令调整部调整所述第2预负荷指令，使得所述第2力随着所述操作量增加而减小。
4.根据权利要求2或3所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述预负荷指令调整部调整所述第2预负荷指令，使得所述第2力逐渐减小或者阶段性地减小。
5.根据权利要求2～4中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述预负荷指令生成部在所述第2力成为零时，生成用于使所述第2电动机的所述驱动轴向所述同一方向对所述被驱动体施加追加力的追加力指令，并对所述第2运转指令附加该追加力指令。
6.根据权利要求2～5中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述预负荷指令调整部调整所述第1预负荷指令，使得所述第1力减小。
7.根据权利要求6所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述预负荷指令调整部调整所述第1预负荷指令，使得所述第1力与所述第2力同步减小。
8.一种方法，其用于控制向同一方向驱动被驱动体的第1电动机以及第2电动机，其特征在于，
所述方法具备以下步骤：
生成用于使所述第1电动机与所述第2电动机协作来使所述被驱动体移动的第1运转指令以及用于使所述第2电动机与所述第1电动机协作来使所述被驱动体移动的第2运转指令；
生成对所述第1运转指令附加的第1预负荷指令，并且生成对所述第2运转指令附加的第2预负荷指令，使得所述第1电动机的驱动轴和所述第2电动机的驱动轴对所述被驱动体施加反方向的力；以及
在从所述第1运转指令以及所述第2运转指令中的至少一方得到的操作量超过了预先决定的阈值时，调整所述第1预负荷指令或所述第2预负荷指令，使得所述力的绝对值减小。
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