DE102009044358A1

DE102009044358A1 - Motorregler für Tandemregelung

Info

Publication number: DE102009044358A1
Application number: DE102009044358A
Authority: DE
Inventors: Kazuomi Maeda; Yukio Toyozawa; Yasusuke Iwashita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP2010172054A; JP4677037B2; US8436565B2; US20100181955A1; DE102009044358B4; CN101794136A; CN101794136B

Abstract

In einer Positions-Tandemregelung, in der ein bewegliches Teil von zwei Motoren angetrieben wird, wird ein Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem für einen Motor auf das Integrierelement der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem für den anderen Motor kopiert. Eine Vorbelastung wird zu einem Drehmomentbefehl addiert, den jede Geschwindigkeitsregeleinheit in den Motorregelsystemen für die beiden Motoren ausgibt, so dass Drehmomente in einander entgegengesetzten Richtungen erzeugt werden, um ein Spiel zwischen Zahnrädern zu unterdrücken.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Motorregler, der eine Tandemregelung ausführt, bei der ein angetriebener Körper von zwei Motoren angetrieben wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Kann in einem Antriebsmechanismus, beispielsweise einem Roboter oder einer Werkzeugmaschine, die Bewegungsachse nicht durch einen Motor beschleunigt oder verzögert werden, weil der zu bewegende angetriebene Körper zu groß ist, oder kann ein angetriebener Körper nicht stabil bewegt werden, weil das Spiel zwischen dem Motor und dem angetriebenen Körper zu umfangreich ist, so verwendet man eine Tandemregelung, bei der zwei Motoren Befehle erhalten und einen angetriebenen Körper antreiben. Man kennt zwei Arten von Tandemregelung, nämlich die Drehmoment-Tandemregelung und die Positions-Tandemregelung.
Im US-Patent 5,646,495 ist das Stabilisieren (Schlagkorrektur) einer Drehmoment-Tandemregelung offenbart, bei der eine Achse von zwei Motoren angetrieben wird, sowie das Zufügen einer Vorbelastung zum Unterdrücken des Spiels. 14 zeigt ein Blockdiagramm, das die Hauptteile eines Motorreglers für die Drehmoment-Tandemregelung darstellt. Der Hauptmotor (nicht dargestellt) und der Hilfsmotor (nicht dargestellt) werden über Spannungsbefehle von zugehörigen Stromregeleinheiten angesteuert.
Der Hauptmotor wird durch einen Drehmomentbefehl Tc1' geregelt, den man erhält, indem man ein Vorbelastungsdrehmoment Tp1' zu einem Drehmomentbefehl addiert, den eine Geschwindigkeitsregeleinheit sendet, und den man in eine Stromregeleinheit 13 des Hauptmotors eingibt. Der Hilfsmotor wird dadurch geregelt, dass man ein Vorbelastungsdrehmoment Tp2' zu einem Drehmomentbefehl addiert, den die Geschwindigkeitsregeleinheit sendet, und indem man einen Drehmomentbefehl Tc2', den man durch eine Umkehreinheit erhält, in eine Stromregeleinheit 23 des Hilfsmotors eingibt.
Das Vorbelastungsdrehmoment Tp1' und das Vorbelastungsdrehmoment Tp2' sind Drehmomentzuschläge, die zu den Drehmomentbefehlen zu addieren sind, die die Geschwindigkeitsregeleinheiten berechnen und ausgeben, damit die Spannung zwischen einem vom Hauptmotor angetriebenen Zahnrad und dem anderen vom Hilfsmotor angetriebenen Zahnrad erhalten bleibt.
In der veröffentlichten japanischen Patentschrift Nr. 7-110714 ist ein Verfahren zum Regeln einer Position, einer Geschwindigkeit und eines Drehmoments offenbart, falls ein bewegliches Teil von mehreren Motoren angetrieben wird. Einer dieser Motoren ist ein Servomotor, der die Position und die Geschwindigkeit des beweglichen Teils regelt. Die anderen Motoren sind Motoren, die das Drehmoment regeln können, und die von einem Satz gegebener Drehmomentbefehle angesteuert werden.
In der veröffentlichten japanischen Patentschrift Nr. 2003-79180 ist ein Motorregler offenbart, der eine Tandemregelung vornimmt, bei der ein bewegliches Teil von einem Masterachsenmotor und einem Slaveachsenmotor bewegt wird, wobei ein willkürlicher Drehmomentwert durch Tiefpassfiltern einer Differenz zwischen einem Drehmomentbefehl für den Masterachsenmotor und einem Drehmomentbefehl für den Slaveachsenmotor berechnet wird. Der durch die Berechnung erhaltene willkürliche Drehmomentwert wird zum Drehmomentbefehl für den Slaveachsenmotor addiert, so dass der Drehmomentbefehl für den Slaveachsenmotor allmählich auf den Drehmomentbefehl für den Masterachsenmotor korrigiert wird.
Im US-Patent 6,809,493 ist ein Servoregler offenbart, der eine Tandemregelung vornimmt, in der ein angetriebener Körper von mehreren Motoren angetrieben wird. Dieser Servoregler, siehe 13, enthält Positionsregeleinheiten 11 und 21, Geschwindigkeitsregeleinheiten 12 und 22, Stromregeleinheiten 13 und 23, Stromverstärker 14 und 24, und Geschwindigkeitsdetektoren 17 und 27 für jeden Motor. Der Servoregler umfasst zudem eine Vorrichtung 5 für die gemeinsame Verwendung des Geschwindigkeitsintegrierers, der den Ausgabewert eines Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit 12 an den Ausgabewert eines Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit 22 angleicht. In die Regelsysteme für die zwei Motoren 15 und 25, die für die Tandemregelung verwendet werden, wird der gleiche Befehl eingegeben, und die Ausgabewerte der Integrierelemente der Geschwindigkeitsregeleinheiten 12 und 22 werden von der Vorrichtung 5 für die gemeinsame Verwendung des Geschwindigkeitsintegrierers im Wesentlichen miteinander identisch gehalten.
Bei der Vorgehensweise zum Addieren eines Vorbelastungsdrehmoments, die in im US-Patent 5,646,495 offenbart ist, wird, wenn das Spiel zwischen den Zahnrädern einer Werkzeugmaschine oder einer ähnlichen Vorrichtung zu groß ist, bei der Drehmoment-Tandemregelung dem Mastermotor und dem Slavemotor ein Vorbelastungsdrehmoment zuaddiert, um das Spiel zu unterdrücken. In dieser Patentschrift wird jedoch das Vorbelastungsdrehmoment sprungartig zuaddiert, so dass beim Zufügen oder Wegnehmen des Vorbelastungsdrehmoments ein mechanischer Stoß auftreten kann.
Wird in der Positions-Tandemregelung, siehe 15, ein Vorbelastungsdrehmoment zugefügt, so wird im Geschwindigkeitsintegrierer der Kehrwert des Vorbelastungsdrehmoments akkumuliert, und das Ausgabedrehmoment nimmt den Wert 0 an. Es ist damit nicht möglich, das Spiel zwischen Zahnrädern zu unterdrücken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Motorregler bereitzustellen, der eine Tandemregelung vornimmt, bei der ein angetriebener Körper von zwei Motoren angetrieben wird, und der das Spiel zwischen den Zahnrädern einer Werkzeugmaschine oder einer ähnlichen Vorrichtung unterdrückt, indem dem Drehmomentbefehl für jeden der zwei Motoren ein Vorbelastungsdrehmoment zuaddiert wird.
Der Motorregler der Erfindung weist zwei Motoren zum Antreiben eines angetriebenen Körpers auf, einen Positionsdetektor, der eine Position des angetriebenen Körpers erfasst, und einen Geschwindigkeitsdetektor, der eine Geschwindigkeit des angetriebenen Körpers oder des Motors erfasst.
Der Motorregler umfasst ein Regelsystem für jeden der beiden Motoren, das enthält:
eine Positionsregeleinheit, die einen Wert des Geschwindigkeitsbefehls errechnet, und zwar abhängig von einem Positionsabweichungswert, der eine Differenz zwischen einem identischen Positionsbefehlswert, der von einem Hostcontroller eingegeben wird, und einem Positionsrückführwert ist, den der Positionsdetektor zurückführt, und die den berechneten Geschwindigkeitsbefehlswert ausgibt;
eine Geschwindigkeitsregeleinheit, die den Geschwindigkeitsbefehlswert empfängt, den die Positionsregeleinheit ausgibt, und die einen Drehmomentbefehl ausgehend von dem derart erhaltenen Geschwindigkeitsbefehlswert und einem Geschwindigkeitsrückführwert berechnet, den der Geschwindigkeitsdetektor zurückführt, und zwar mit Hilfe eines Integrierelements und eines Proportionalelements, und die den berechneten Drehmomentbefehlswert ausgibt; und
eine Stromregeleinheit, die einen Motoransteuerungsstrom abhängig von dem Drehmomentbefehlswert regelt, den die Geschwindigkeitsregeleinheit ausgibt.
Der Motorregler umfasst ferner ein Mittel, das einen Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem für einen der beiden Motoren an einen Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem für den anderen der beiden Motoren angleicht; und eine Kompensiereinheit, die einen Vorbelastungsdrehmomentwert zu jedem der Drehmomentbefehlswerte addiert, die die Geschwindigkeitsregeleinheiten in den Regelsystemen für die beiden Motoren ausgeben, damit ein Spiel zwischen den beiden Motoren unierdrückt wird.
Die Kompensiervorrichtung kann eine Zeitkonstantenschaltung aufweisen, die es erlaubt, den zu addierenden Vorbelastungsdrehmomentwert abhängig von einer vorgeschriebenen Zeitkonstante allmählich zu erhöhen.
Die Vorrichtung, die die Ausgabewerte der Integrierelemente aneinander angleicht, kann eine Integrierelement-Kopiervorrichtung sein, die den Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem für einen der beiden Motoren auf den Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem für den anderen der beiden Motoren kopiert.
In dem Motorregler der Erfindung, der eine Tandemregelung vornimmt, bei der zwei Motoren einen angetriebenen Körper antreiben, wird ein Vorbelastungsdrehmoment zu jedem Drehmomentbefehl addiert, den die Geschwindigkeitsregeleinheiten in den Regelsystemen für die beiden Motoren ausgeben, und zwar in einer Weise, dass Drehmomente in einander entgegengesetzten Richtungen erzeugt werden, wodurch ein Spiel verhindert wird. Obwohl das Addieren des Vorbelastungsdrehmoments bewirken kann, dass sich der Kehrwert des Vorbelastungsdrehmoments im Geschwindigkeitsintegrierer akkumuliert und das Ausgabedrehmoment dadurch den Wert null annimmt, wodurch es schwierig wird, das Spiel zwischen Zahnrädern zu eliminieren, kann man diese Schwierigkeit beseitigen, indem man in der Erfindung ein Ausgabesignal des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem für einen Motor auf das Integrierelement der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem für den anderen Motor kopiert.
Zusätzlich unterdrückt das Addieren eines Vorbelastungsdrehmoments, das abhängig von einer vorbestimmten Zeitkonstante allmählich anwächst, einen mechanischen Stoß, der durch das Zufügen des Vorbelastungsdrehmoments verursacht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nun die Vorteile und Zwecke der Erfindung einschließlich der oben beschriebenen durch eine Beschreibung der Ausführungsform mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erklärt. Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Motorreglers, in dem ein Vorbelastungsdrehmoment zugefügt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Beispiel für das gemeinsame Verwenden eines Integrierers in einer Geschwindigkeitsregeleinheit in einem ersten Motorregelsystem und einer Geschwindigkeitsregeleinheit in einem zweiten Motorregelsystem;
3A bis 3C das allmähliche Hinzufügen eines Vorbelastungsdrehmoments ausgehend von einer vorgeschriebenen Zeitkonstante;
4A bis 4D die zeitlichen Änderungen in einem Vorbelastungsdrehmomentwert, den die Kompensiervorrichtung in 1 erzeugt;
5 ein Blockdiagramm des Motorreglers, der die Positions-Tandemregelung wie in 1 dargestellt vornimmt;
6 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur erläutert, die ein Prozessor (CPU) einer digitalen Servoschaltung des Motorreglers in 5 in jedem Positions- bzw. Geschwindigkeitsregelzyklus vornimmt, wenn die Vorrichtung zum gemeinsamen Verwenden eines Geschwindigkeitsintegrierers (siehe 1) mit der digitalen Servoschaltung verwendet wird;
7 ein Flussdiagramm eines Algorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment rampenförmig ansteigt, siehe 4B;
8 ein Flussdiagramm eines Algorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment rampenförmig abfällt;
9 ein Flussdiagramm eines Algorithmus, der ein Vorbelastungsdrehmoment in zweifach geradliniger Form addiert, siehe 4C;
10 ein Flussdiagramm eines Algorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment exponentiell ansteigt, siehe 4D;
11 ein Flussdiagramm eines Algorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment exponentiell abfällt;
12 ein Flussdiagramm eines Algorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment gemäß einer Exponentialfunktion ansteigt oder abfällt, wobei der Anstieg bzw. Abfall des Vorbelastungsdrehmoments in einfacher Weise berechnet wird;
13 eine herkömmliche Positions-Tandemregelung;
14 eine herkömmlich Drehmoment-Tandemregelung;
15 das Zufügen einer Vorbelastung in einer herkömmlichen Positions-Tandemregelung;
16 das Zufügen eines Vorbelastungsdrehmoments, wobei die integrierten Geschwindigkeitswerte aneinander angeglichen sind, und zwar in einer Positions-Tandemregelung durch den Motorregler der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Motorreglers, in dem ein Vorbelastungsdrehmoment zugefügt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dieser Motorregler fügt bei der Positions-Tandemregelung ein Vorbelastungsdrehmoment hinzu und steuert einen angetriebenen Körper 4 an, der ein bewegliches Teil ist, und zwar mit Hilfe von zwei Motoren, nämlich einem ersten Motor 15 und einem zweiten Motor 25.
Ein Regelsystem zum Regeln des ersten Motors 15 weist eine Positionsregeleinheit 11 für die Positionsregelschleife auf, eine Geschwindigkeitsregeleinheit 12 für die Geschwindigkeitsregelschleife, eine Stromregeleinheit 13 und einen Servoverstärker 14. Zusätzlich umfasst der erste Motor 15 einen Geschwindigkeitsdetektor 17, der die Drehgeschwindigkeit des Motors erfasst, und einen Positionsdetektor 18, der die Position des angetriebenen Körpers 4 erfasst und der am angetriebenen Körper 4 an der Seite des ersten Motors 15 angebracht ist.
Ein Regelsystem zum Regeln des zweiten Motors 25 weist eine Positionsregeleinheit 21 für die Positionsregelschleife auf, eine Geschwindigkeitsregeleinheit 22 für die Geschwindigkeitsregelschleife, eine Stromregeleinheit 23 und einen Servoverstärker 24. Zusätzlich umfasst der zweite Motor 25 einen Geschwindigkeitsdetektor 27, der die Drehgeschwindigkeit des Motors erfasst, und einen Positionsdetektor 28, der die Position des angetriebenen Körpers 4 erfasst und der am angetriebenen Körper 4 an der Seite des zweiten Motors 25 angebracht ist.
Der Positionsdetektor 18 oder der Positionsdetektor 28 oder beide Detektoren können an einem anderen Ort als dem angetriebenen Körper 4 montiert sein, weil der angetriebene Körper 4 nicht ausreichend steif ist, oder aus anderen Gründen. Man kann statt dessen die Geschwindigkeitsdetektoren 17 und 27 verwenden. In manchen Fällen kann nur einer der Positionsdetektoren 18 und 28 montiert sein. D. h., für jeden der für die Tandemregelung verwendeter Motoren kann ein Positionsdetektor angebracht sein, oder es kann nur ein Positionsdetektor für alle Motoren angebracht sein. Zudem kann der Positionsdetektor an einer Motorabtriebswelle oder einem ähnlichen Teil angeordnet sein, damit er die Position des angetriebenen Körpers 4 durch das Erfassen der Drehposition des Motors feststellt, oder der Positionsdetektor kann direkt an dem angetriebenen Körper 4 befestigt sein, damit er dessen Bewegung erfasst. Man kann als Positionsdetektor eine geradlinige Skala oder einen rotierenden Geber verwenden.
Die Positionsregeleinheiten 11 und 21 empfangen von einem (nicht dargestellten) Hostcontroller das gleiche (gemeinsame) Positionskommando, das ein Befehlsverteiler 3 verteilt. Sie subtrahieren Positionsrückführgrößen (Position FB1 und Position FB2), die die am angetriebenen Körper 4 montierten Positionsdetektoren 18 und 28 zurückführen, von dem empfangenen Positionsbefehl, um Positionsabweichungsgrößen zu bestimmen, und sie berechnen aus den gewonnenen Positionsabweichungsgrößen Geschwindigkeitsbefehle und geben sie aus. Ist für den angetriebenen Körper 4 nur ein Positionsdetektor vorgesehen, so werden die Positionsrückführung 1 und die Positionsrückführung 2 einander gleichgesetzt.
Die Geschwindigkeitsregeleinheiten 12 bzw. 22 empfangen Geschwindigkeitsbefehle von den Positionsregeleinheiten 11 bzw. 21. Sie subtrahieren von den empfangenen Geschwindigkeitsbefehlen Geschwindigkeitsrückführgrößen (Geschwindigkeit FB1 und FB2), die die am Motor befestigten Geschwindigkeitsdetektoren 17 und 27 zurückführen, um Geschwindigkeitsabweichungsgrößen zu gewinnen. Sie nehmen eine Geschwindigkeitsschleifenverarbeitung vor, beispielsweise das Bilden eines proportionalen Werts für die gewonnenen Positionsabweichungsgrößen oder eine Integration, und sie geben die Ergebnisse aus. Die Geschwindigkeitsrückführgrößen (Geschwindigkeit FB1 und FB2), die an die Geschwindigkeitsregeleinheiten 12 und 22 zurückgeführt werden, können Erfassungswerte von einer Geschwindigkeitsdetektorvorrichtung (nicht dargestellt) sein, die die Bewegungsgeschwindigkeit des angetriebenen Körpers 4 direkt misst.
Die Stromregeleinheiten 13 und 23 empfangen Drehmomentbefehle von den Geschwindigkeitsregeleinheiten 12 bzw. 22 und subtrahieren von den erhaltenen Drehmomentbefehlen Stromrückführgrößen, die die Sensoren zum Erfassen von Mo torströmen zurückführen, um Stromabweichungsgrößen zu erhalten. Sie berechnen aus den erhaltenen Stromabweichungsgrößen Spannungsbefehle und geben diese aus. Die Stromrückführung ist in 1 nicht dargestellt.
Die Servoverstärker 14 und 24 empfangen Strombefehle von den Stromregeleinheiten 13 und 23, und sie erzeugen Ansteuerströme zum Ansteuern der zugehörigen Motoren 15 und 25, und sie steuern die Motoren 15 und 25 an. Der angetriebene Körper 4 bewegt sich, wenn die Motoren 15 und 25 die Ritzel 16 und 26 drehen.
Wie beschrieben nehmen die Motoren 15 und 25 die Schleifenregelung für die Position, die Geschwindigkeit und den Strom vor, und zwar ausgehend von einem gemeinsamen Positionsbefehl für die beiden Motoren, und sie treiben den angetriebenen Körper 4 durch die resultierende Kraft der Ausgabedrehmomente der beiden Motoren an.
Eine Vorrichtung 5 für die gemeinsame Verwendung des Geschwindigkeitsintegrierers dient dazu, den Ausgabewert eines Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit 12 im ersten Motorregelsystem an den Ausgabewert eines Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit 22 im zweiten Motorregelsystem anzugleichen. Ein Verfahren zum Angleichen des Ausgabewerts eines Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit 12 an den Ausgabewert der Geschwindigkeitsregeleinheit 22 besteht beispielsweise darin, dass man 1) den Integralwert eines in der Geschwindigkeitsregeleinheit 22 des zweiten Motorregelsystems enthaltenen Integrierers auf den Integralwert eines in der Geschwindigkeitsregeleinheit 12 des ersten Motorregelsystems enthaltenen Integrierers umschaltet, oder dass man 2) den Integrierer nur in der Geschwindigkeitsregeleinheit 12 des ersten Motorregelsystems vorsieht und den Ausgabewert des Integrierers in die Geschwindigkeitsregeleinheit 22 des zweiten Motorregelsystems eingibt.
Im Weiteren wird der Grund für den Einsatz der Vorrichtung 5 für die gemeinsame Verwendung des Geschwindigkeitsintegrierers in der Erfindung beschrieben. Wird in der Positions-Tandemregelung eine Beschleunigung bzw. Verzögerung wiederholt, so weicht durch eine Differenz in der Zeiterfassung der Geschwindigkeitsrückführdaten (Geschwindigkeit FB1 und Geschwindigkeit FB2) oder durch Quantisierungsprobleme eines der Integrierelemente der Geschwindigkeitsregeleinheiten 12 und 22 allmählich in der Plus-Richtung ab, wogegen das andere Integrierelement allmählich in der Minus-Richtung abweicht. Dadurch werden überschießende Drehmomentbefehle erzeugt.
Ist nur ein Positionsdetektor bereitgestellt und werden die Positionsrückführgrößen für die Motoren 15 und 25 aneinander angeglichen (Position FB1 = Position FB2), so gilt:

1) liegt nur eine geringe Differenz zwischen der Motoransteuerungsposition und der vom Positionsdetektor erfassten Position vor, weil beispielsweise der Positionsdetektor an der Motordrehwelle befestigt ist oder nahe am Motoransteuerungsmechanismus, so wird ein Drehmomentbefehl ausgegeben, der auf dem Wert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit im Motorregelsystem beruht, und der vom Positionsdetektor dieser Art festgestellte Erfassungswert wird als Positionsrückführung. zurückgeführt, wodurch die Abweichung der Integrierelemente beseitigt wird;
2) in einem Regelsystem, das vom unter 1) beschriebenen Motor abweicht, bewirkt das Zurückführen des Positionsrückführsignals jedoch nicht das Auslöschen dieser Abweichung, falls das Integrierelement der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem Regelsystem in der Plus- oder Minus-Richtung abweicht, wodurch die Abweichung im Integralwert des Integrierelements erhalten bleibt und sich die Regelung verschlechtert, wodurch in manchen Fällen der Motor überhitzt. Um dieses Problem anzugehen wird die Vorrichtung 5 für die gemeinsame Verwendung des Geschwindigkeitsintegrierers dazu benutzt, die Abweichung des Integralwerts des Integrierelements in der Geschwindigkeitsregeleinheit zu verbessern und dazu, eine Verschlechterung der Motorregelung durch die Abweichung des Integralwerts oder eine auftretende Überhitzung zu verhindern.

2 zeigt ein Beispiel für das gemeinsame Verwenden eines Integrierers in der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem ersten Motorregelsystem und der Geschwindigkeitsregeleinheit in dem zweiten Motorregelsystem.
Ein Ausgabewert eines Integrierers 121 der Geschwindigkeitsregeleinheit 12 im ersten Motorregelsystem, siehe 2, wird in einen Integrierverstärker 222 der Geschwindigkeitsregeleinheit 22 im zweiten Motorregelsystem eingegeben. In dieser Anordnung kann man einen Integralwert in der Geschwindigkeitsregeleinheit 12 im ersten Motorregelsystem und in der Geschwindigkeitsregeleinheit 22 im zweiten Motorregelsystem gemeinsam verwenden.
Der Integrierer 121 integriert eine Geschwindigkeitsabweichung VER1, die die Differenz zwischen einem Geschwindigkeitsbefehl VCMD1 (Ausgabewert der Positionsregeleinheit 11 im ersten Motorregelsystem) und dem Geschwindigkeitsrückführwert (Geschwindigkeit FB1) ist. Ein Verstärker 122 mit der Integrierverstärkung Ki verstärkt ein Ausgabesignal des Integrierers 121. Ein Verstärker 123 mit der Proportionalverstärkung Kp verstärkt die Geschwindigkeitsabweichung VER1.
Ein Verstärker 222 mit der Integrierverstärkung Ki in der Geschwindigkeitsregeleinheit 22 im zweiten Motorregelsystem verstärkt ein Ausgabesignal des Integrierers 121. Ein Verstärker 223 mit der Proportionalverstärkung Kp verstärkt eine Geschwindigkeitsabweichung VER2, die eine Differenz zwischen einem Geschwindigkeitsbefehl VCMD2 (Ausgabewert der Positionsregeleinheit 21 im zweiten Motorregelsystem) und dem Geschwindigkeitsrückführwert (Geschwindigkeit FB2) ist.
In 1 erzeugt eine Kompensiervorrichtung 6 einen Vorbelastungsdrehmomentwert abhängig von einem Erregungssignal aus einem Hostcontroller. Sie addiert einen positiven Vorbelastungsdrehmomentwert +Pre zu einem Drehmomentbefehlswert, den die Geschwindigkeitsregeleinheit 12 im ersten Motorregelsystem ausgibt, und sie addiert einen negativen Vorbelastungsdrehmomentwert –Pre zu einem Drehmomentbefehlswert, den die Geschwindigkeitsregeleinheit 22 im zweiten Motorregelsystem ausgibt.
Der erste Motor 15 wird durch die Eingabe des Drehmomentbefehlswerts (Tc1 + Pre), den man durch das Addieren des Vorbelastungsdrehmomentwerts +Pre zum Drehmomentbefehlswert Tc1 erhält, den die Geschwindigkeitsregeleinheit 12 ausgibt, in die Stromregeleinheit 13 geregelt. Der zweite Motor 25 wird durch die Eingabe eines Drehmomentbefehlswerts (Tc2 – Pre), den man durch das Addieren des Vorbelastungsdrehmomentwerts –Pre zum Drehmomentbefehlswert Tc2 erhält, den die Geschwindigkeitsregeleinheit 22 ausgibt, in die Stromregeleinheit 23 geregelt.
Die Vorbelastungsdrehmomentwerte +Pre und –Pre sind festliegende Zuschläge, die zu den Drehmomentwerten Tc1 bzw. Tc2 zu addieren sind, die die Geschwindigkeitsregeleinheiten 12 und 22 ausgeben, damit eine Spannung zwischen einem vom ersten Motor 15 angetriebenen Zahnrad und dem anderen vom zweiten Motor 25 angetriebenen Zahnrad erhalten bleibt. Drehen sich der erste Motor 15 und der zweite Motor 25 in der gleichen Richtung, siehe das Beispiel in 1, so besitzen die Vorbelastungsdrehmomentwerte, die als Zuschläge zu den Ausgabedrehmomentwerten Tc1 und Tc2 zu addieren sind, voneinander verschiedene Vorzeichen (ein Vorbelastungswert ist positiv, der andere Vorbelastungswert ist negativ). Drehen sich der erste Motor 15 und der zweite Motor 25 in einander entgegengesetzte Richtungen, so haben die Vorbelastungsdrehmomentwerte, die als Zuschläge zu den Ausgabedrehmomentwerten Tc1 und Tc2 zu addieren sind, das gleiche Vorzeichen.
Die Vorbelastungsdrehmomentwerte können sprunghaft zu den Ausgabedrehmomentwerten Tc1 und Tc2 addiert werden, oder sie können beim Addieren gemäß einer vorgeschriebenen Zeitkonstante allmählich zunehmen. Werden die Vorbelastungs drehmomentwerte beim Addieren gemäß einer vorgeschriebenen Zeitkonstante allmählich vergrößert, so lässt sich ein mechanischer Stoß vermeiden. Daher weist die Kompensiervorrichtung 6 eine Zeitkonstantenschaltung auf, die es erlaubt, die Vorbelastungsdrehmomentwerte so zu addieren, dass sie gemäß einer vorgeschriebenen Zeitkonstante allmählich zunehmen.
3A bis 3C zeigen das Hinzufügen der Vorbelastungsdrehmomentwerte ausgehend von einer vorgeschriebenen Zeitkonstante. 3A zeigt einen Zustand, in dem die Ritzel 16 und 26 den angetriebenen Körper 4 nicht berühren und die zu addierenden Vorbelastungsdrehmomentwerte +Pre und –Pre klein sind. 3B zeigt einen Zustand, in dem die Ritzel 16 und 26 gerade beginnen, den angetriebenen Körper 4 zu berühren und die zu addierenden Vorbelastungsdrehmomentwerte +Pre und –Pre noch klein sind. 3C zeigt einen Zustand, in dem die Ritzel 16 und 26 in den angetriebenen Körper 4 eingreifen und die zu addierenden Vorbelastungsdrehmomentwerte +Pre und –Pre größer sind. Werden die zu addierenden Vorbelastungsdrehmomentwerte in dieser Weise ausgehend von einer Zeitkonstante nach und nach vergrößert, so lässt sich der mechanische Stoß abmildern, der auftritt, wenn die Ritzel 16 und 26 den angetriebenen Körper 4 berühren.
4A bis 4D zeigen die zeitlichen Änderungen in einem Vorbelastungsdrehmomentwert, den die Kompensiervorrichtung 6 in 1 erzeugt.
4A zeigt ein Beispiel, bei dem ein Vorbelastungsdrehmoment sprungartig hinzugefügt wird. 4B zeigt ein Beispiel, bei dem ein Vorbelastungsdrehmoment rampenförmig hinzugefügt wird. 4C zeigt ein Beispiel, bei dem ein Vorbelastungsdrehmoment in zweifach geradliniger Form hinzugefügt wird. 4D zeigt ein Beispiel, bei dem ein Vorbelastungsdrehmoment exponentiell hinzugefügt wird. Die in 4B bis 4D dargestellten Vorbelastungsdrehmomente erhält man, indem man die Zeltkonstantenschaltung für die Kompensiervorrichtung 6 bereitstellt (siehe 1).
Nimmt man die Vorbelastungsdrehmomente weg, so fallen die Kurvenverläufe in 4A bis 4D abgebildet ab; dies ist nicht dargestellt.
5 zeigt ein Blockdiagramm des Motorreglers, der die beschriebene Positions-Tandemregelung (in 1) vornimmt. Die Abbildung zeigt die Anordnung nur skizzenhaft, da sich die Konfiguration nicht von herkömmlichen Servocontrollern unterscheidet.
Der Motorregler besitzt eine numerische Steuerung (CNC) 100 als Hostcontroller, einen gemeinsam genutzten Speicher 101 und eine digitale Servoschaltung 102, die einen Prozessor (CPU), ein ROM, ein RAM und weitere Komponenten enthält. Die Servoverstärker 14 und 24, die die Tandemregelung vornehmen, und die Transistorwechselrichter und weitere Komponenten enthalten, empfangen einen Spannungsbefehl von der digitalen Servoschaltung 102 und liefern einen Motoransteuerstrom für die Servomotoren 15 und 25. Die Erfassungswerte aus den Geschwindigkeitsdetektoren 17 und 27, die an den Servomotoren 15 und 25 befestigt sind, und die Erfassungswerte aus den Positionsdetektoren 18 und 28, die die Position des angetriebenen Körpers (bewegliches Teil) oder die Positionen der Servomotoren 15 und 25 erfassen, werden auf die digitale Servoschaltung 102 zurückgeführt.
Die numerische Steuerung 100 gibt als Hostcontroller einen Positionsbefehl oder einen Bewegungsbefehl MCMD, der eine Differenz zwischen Positionsbefehlen ist, aus und schreibt ihn in den gemeinsam genutzten Speicher 101, und zwar für den Servomotor einer jeden Achse in jedem vorgeschriebenen Zyklus abhängig von einem Betriebsprogramm oder einer ähnlichen Vorgabe.
Führt der Motorregler in 5 die Tandemregelung der Servomotoren 15 und 25 aus, so wird der Wert des Positionsbefehls oder Bewegungsbefehls MCMD für einen Servomotor 15 dem Wert des Positionsbefehls oder Bewegungsbefehls MCMD für den anderen Servomotor angeglichen. Der Prozessor (CPU) der digitalen Servoschaltung 102 liest den Positionsbefehl oder den Bewegungsbefehl MCMD, nimmt die genannte Positionsregelung, Geschwindigkeitsregelung und Stromregelung in jedem vorgeschriebenen Zyklus vor und steuert die Servomotoren 15 und 25 über die Servoverstärker 14 und 24 an.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Prozedur erläutert, die der Prozessor (CPU) der digitalen Servoschaltung 102 in 5 in jedem Positions- bzw. Geschwindigkeitsregelzyklus vornimmt, wenn die Vorrichtung 5 zum gemeinsamen Verwenden eines Geschwindigkeitsintegrierers (siehe 1) mit der digitalen Servoschaltung 102 verwendet wird. Im Weiteren wird die Verarbeitung in jedem Schritt beschrieben.
[Schritt S1] Der vom Hostcontroller 100 spezifizierte Bewegungsbefehl MCMD wird gelesen, die Positionsrückführwerte (Position FB1 und Position FB2) von den Positionsdetektoren 18 und 28 werden gelesen, und die Positionsschleifenverarbeitung erfolgt in herkömmlicher Weise, damit man die Geschwindigkeitsbefehle VCMD1 und VCMD2 für die Motoren 15 und 25 erhält.
[Schritt S2] Die Geschwindigkeitsrückführgrößen (Geschwindigkeit FB1 und Geschwindigkeit FB2), die die Geschwindigkeitsdetektoren 17 und 27 zurückführen, werden als VFB1 bzw. VFB2 gespeichert.
[Schritt S3] Die Geschwindigkeitsrückführgrößen VFB1 und VFB2 werden von den Geschwindigkeitsbefehlen VCMD1 und VCMD2 subtrahiert, die man in der Positionsregelung im Schritt S1 erhält, um die Geschwindigkeitsabweichungen VER1 und VER2 zu bestimmen.
[Schritt S4] Die im Schritt S3 erhaltene Geschwindigkeitsabweichung VER1 (die Geschwindigkeitsabweichung des ersten Motorregelsystems) wird zu dem Register addiert, das die Summe (den Integralwert IVER1 des ersten Motorregelsystems) der Geschwindigkeitsabweichungen VER1 speichert, die früher ermittelt wurden, d. h. der Wert des Registers wird aktualisiert.
[Schritt S5] Der Integralwert IVER2 des zweiten Motorregelsystems wird durch den Registerwert (Integralwert IVER1) überschrieben, der im vorhergehenden Schritt S4 aktualisiert wurde.
[Schritt S6] Den Drehmomentbefehl (Strombefehl) TCMD1 des ersten Motorregelsystems erhält man durch den Ausdruck TCMD1 = Ki·IVER1 + Kp·VER1, den Drehmomentbefehl (Strombefehl) TCMD2 des zweiten Motorregelsystems erhält man durch den Ausdruck TCMD2 = Ki·IVER2 + Kp·VER2. Die erhaltenen Strombefehle TCMD1 und TCMD2 werden an eine Stromschleifenverarbeitung geliefert, und die Verarbeitung im aktuellen Positions- bzw. Geschwindigkeitsregelzyklus ist abgeschlossen. Die Verarbeitung im Schritt S5 gleicht den Integralwert IVER2 des zweiten Motorregelsystems an den Integralwert IVER1 des ersten Motorregelsystems an.
Im Folgenden wird anhand von 7 bis 12 ein Verarbeitungsalgorithmus beschrieben, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment gemäß einer vorgeschriebenen Zeitkonstante steigt oder fällt, wobei die digitale Servoschaltung 102 in 5 verwendet wird.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verarbeitungsalgorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment rampenförmig ansteigt, siehe 4B, 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verarbeitungsalgorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment rampenförmig abfällt. Die Verarbeitung in 7 beginnt damit, dass die Kompensiervorrichtung 6 (siehe 1) ein Erregungssignal von einem Hostcontroller erhält. Die Verarbeitung in 8 beginnt, wenn die Kompensiervorrichtung 6 das Erregungssignal nicht mehr empfängt.
Es wird nun zuerst anhand des Flussdiagramms in 7 die Verarbeitung beschrieben, die bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment rampenförmig ansteigt.
[Schritt SA1] Ein Index i wird auf den Wert 1 initialisiert.
[Schritt SA2] Eine Zeitkonstante τ wird durch eine Abtastzeit T dividiert, damit man eine Anzahl der Wiederholungen KNT erhält.
[Schritt SA3] Der Einstellwert Set Value, der der Absolutwert des Maximalwerts eines Vorbelastungsdrehmoments ist, wird aus der digitalen Servoschaltung 102 gelesen. Dieser Einstellwert Set Value ist in einer Speichervorrichtung der digitalen Servoschaltung 102 abgelegt.
[Schritt SA4] Es wird festgestellt, ob der Index i größer ist als die Anzahl der Wiederholungen KNT; ist er größer, so geht die Verarbeitung zum Schritt SA8 über. Andernfalls fährt die Verarbeitung mit dem Schritt SA5 fort.
[Schritt SA5] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird mit Hilfe des Ausdrucks Preload = (i/KNT)·(Set Value) berechnet, wobei ”i” der Wert des Index i ist, KNT die Anzahl der Wiederholungen und Set Value der im Schritt SA3 gelesene Wert.
[Schritt SA6] Der im Schritt SA5 oder SA8 erhaltene Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird ausgegeben.
[Schritt SA7] Der vorhergehende Index i wird um 1 erhöht, d. h. (i + 1) ist der neue aktuelle Index i, und die Verarbeitung kehrt zum Schritt SA3 zurück.
[Schritt SA8] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird auf den im Schritt SA3 gelesenen Einstellwert Set Value gesetzt. Überschreitet also der Index i die Anzahl Wiederholungen KNT, so wird der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload auf den im Schritt SA3 gelesenen Wert Set Value gesetzt.
Es wird nun anhand des Flussdiagramms in 8 die Verarbeitung beschrieben, die bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment rampenförmig fällt.
[Schritt SB1] Ein Index j wird auf den Wert 1 initialisiert.
[Schritt S62] Die Zeitkonstante τ wird durch die Abtastzeit T dividiert, damit man die Anzahl der Wiederholungen KNT erhält.
[Schritt SB3] Der Einstellwert Set Value, der der Absolutwert des Maximalwerts des Vorbelastungsdrehmoments ist, wird aus der Speichervorrichtung der digitalen Servoschaltung 102 gelesen.
[Schritt SB4] Es wird festgestellt, ob der Index j größer ist als die Anzahl der Wiederholungen KNT; ist er größer, so geht die Verarbeitung zum Schritt SB8 über. Andernfalls fährt die Verarbeitung mit dem Schritt SB5 fort.
[Schritt SB5] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird mit Hilfe des Ausdrucks Preload = ((KNT – j)/KNT)·(Set Value) berechnet, wobei ”j” der Wert des Index j ist, KNT die Anzahl der Wiederholungen und Set Value der im Schritt SB3 gelesene Wert.
[Schritt SB6] Der im Schritt SB5 oder SB8 erhaltene Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird ausgegeben.
[Schritt S67] Der vorhergehende Index j wird um 1 erhöht, d. h. (j + 1) ist der neue aktuelle Index j, und die Verarbeitung kehrt zum Schritt SB3 zurück.
[Schritt SB8] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird auf 0 gesetzt. Überschreitet also der Index j die Anzahl der Wiederholungen KNT, so wird der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload auf 0 gesetzt.
Im Weiteren wird die Vorgehensweise zum Zufügen eines Vorbelastungsdrehmoments in zweifach geradliniger Form anhand des Flussdiagramms in 9 beschrieben.
[Schritt SC1] N Sätze erster Register Pi (i = 1 bis N) und M Sätze zweiter Register Qi (I = 1 bis M) werden mit 0 initialisiert, wobei N plus M gleich der Anzahl der Wiederholungen KNT ist (= Zeitkonstante τ/Abtastzeit T).
[Schritt SC2] Der Einstellwert Set Value, der der Absolutwert des Maximalwerts eines Vorbelastungsdrehmoments ist, wird aus der Speichervorrichtung der digitalen Servoschaltung 102 gelesen.
[Schritt SC3] Die in den ersten Registern Pi (N = N – 1 bis 1) gespeicherten Datenelemente werden in die Register Pi + 1 geschoben, wobei jedes Register einen Index hat, der um 1 größer ist als der Index der Quelle, und zwar in absteigender Reihenfolge des Index. D. h., das Datenelement im Register PN-1 wird in das benachbarte Register PN geschoben, das Datenelement im Register PN-2 in das Register PN-1, ..., das Datenelement im Register P1 in das Register P2.
[Schritt SC4] Es wird festgestellt, ob ein Erregungssignal, das das Addieren einer Vorbelastung spezifiziert, ausgegeben wird. Wird das Signal ausgegeben, so geht die Verarbeitung mit dem Schritt SC5 weiter. Andernfalls geht die Verarbeitung im Schritt SC10 weiter.
[Schritt SC5] Der im Schritt SC2 gelesene Einstellwert Set Value wird im Register P1 gespeichert, und die Verarbeitung schreitet zum Schritt SC6 fort.
[Schritt SC6] Die in den zweiten Registern Qi (i = M – 1 bis 1) abgefegten Datenelemente werden in die Register Qi + 1 verschoben, wobei jedes Register einen Index hat, der um 1 größer ist als der Index der Quelle, und zwar in absteigender Reihenfolge des Index. D. h., das Datenelement im Register QM11 wird in das Register QM geschoben, das Datenelement im Register QM-2 in das Register QM-1, ..., das Datenelement im Register Q1 in das Register Q2.
[Schritt SC7] Die in den ersten Registern Pi (1 = 1 bis N) abgelegten Datenelemente werden aufsummiert, und das Ergebnis wird durch N dividiert, d. h. durch die Anzahl der ersten Register, damit man die Daten erhält, die im zweiten Register Q1 zu speichern sind. D. h., man erhält Q1 durch die Gleichung Q1 = [P1 + P2 ... + PN]/N.
[Schritt SC8] Die in den zweiten Registern Qi (1 = 1 bis M) abgelegten Datenelemente werden aufsummiert, und das Ergebnis wird durch M dividiert, d. h. durch die Anzahl der zweiten Register, damit man den Vorbelastungsdrehmomentwert Preload erhält.
[Schritt SC9] Der im Schritt SC8 erhaltene Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird ausgegeben, und die Verarbeitung kehrt zum Schritt SC2 zurück.
[Schritt SC10] im Register P1 wird ein Wert von 0 gespeichert.
10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verarbeitungsalgorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment exponentiell ansteigt, siehe 4D. 11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verarbeitungsalgorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment exponentiell abfällt. Die Verarbeitung in 10 beginnt, wenn die Kompensiervorrichtung 6 (siehe 1) ein Erregungssignal von einem Hostcontroller empfängt. Die Verarbeitung in 11 beginnt, sobald die Kompensiervorrichtung 6 das Erregungssignal nicht mehr empfängt.
Es wird zuerst die Verarbeitung beschrieben, die bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment exponentiell ansteigt, und zwar anhand des Flussdiagramms in 10.
[Schritt SD1] Der Index i wird auf den Wert 1 initialisiert.
[Schritt SD2] Die Zeitkonstante τ wird durch die Abtastzeit T dividiert, damit man die Anzahl der Wiederholungen KNT erhält.
[Schritt SD3] Der Einstellwert Set Value, der der Absolutwert des Maximalwerts des Vorbelastungsdrehmoments ist, wird aus der Speichervorrichtung der digitalen Servoschaltung 102 gelesen.
[Schritt SD4] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird mit Hilfe der Gleichung Preload = (1 – exp(–i/KNT))·(Set Value) berechnet, wobei Set Value der im Schritt SD3 gelesene Wert ist, ”i” der Wert des Index i, und KNT die im Schritt SD2 berechnete Anzahl der Wiederholungen.
[Schritt SD5] Der im Schritt SD4 berechnete Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird ausgegeben.
[Schritt SD6] Der vorhergehende Index i wird um 1 erhöht, d. h. (i + 1) ist der neue aktuelle Index i, und die Verarbeitung kehrt zum Schritt SD3 zurück.
Im Weiteren wird die Verarbeitung beschrieben, die bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment exponentiell abfällt, und zwar anhand des Flussdiagramms in 11.
[Schritt SE1] Der Index j wird auf den Wert 1 initialisiert.
[Schritt SE2] Die Zeitkonstante τ wird durch die Abtastzeit T dividiert, damit man die Anzahl der Wiederholungen KNT erhält.
[Schritt SE3] Der Einstellwert Set Value, der der Absolutwert des Maximalwerts des Vorbelastungsdrehmoments ist, wird aus der Speichervorrichtung der digitalen Servoschaltung 102 gelesen.
[Schritt SE4] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird mit Hilfe der Gleichung Preload = exp(–j/KNT)·(Set Value) berechnet, wobei Set Value der im Schritt SE3 gelesene Wert ist, ”j” der Wert des Index j, und KNT die im Schritt SE2 berechnete Anzahl der Wiederholungen.
[Schritt SE5] Der im Schritt SE4 berechnete Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird ausgegeben.
[Schritt SE6] Der vorhergehende Index j wird um 1 erhöht, d. h. (j + 1) ist der aktuelle Index j, und die Verarbeitung kehrt zum Schritt SE3 zurück.
12 zeigt ein Flussdiagramm eines Verarbeitungsalgorithmus, der bewirkt, dass ein Vorbelastungsdrehmoment gemäß einer Exponentialfunktion ansteigt oder abfällt, wobei der Anstieg bzw. Abfall des Vorbelastungsdrehmoments in einfacher Weise berechnet wird.
[Schritt SF1] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload und das Register zum Speichern des vorhergehenden Werts Previous Value werden mit 0 initialisiert.
[Schritt SF2] Der Einstellwert Set Value, der der Absolutwert des Maximalwerts eines Vorbelastungsdrehmoments ist, wird aus der Speichervorrichtung der digitalen Servoschaltung 102 gelesen.
[Schritt SF3] Es wird festgestellt, ob ein Erregungssignal, das das Addieren einer Vorbelastung spezifiziert, ausgegeben wird. Wird das Signal ausgegeben, so geht die Verarbeitung mit dem Schritt SF4 weiter. Andernfalls geht die Verarbeitung im Schritt SF7 weiter.
[Schritt SF4] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird mit Hilfe der Gleichung Preload = k·(Previous Value) + (1 – k)·(Set Value) berechnet, wobei Set Value der im Schritt SF2 gelesene Wert ist, Previous Value der momentane Wert von Previous Value ist, und ”k” ein vorgeschriebener Koeffizient ist (0 < k < 1).
[Schritt SF5] Der im Schritt SF4 berechnete Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird ausgegeben.
[Schritt SF6] Das Register, in dem der vorhergehende Wert Previous Value abgelegt ist, wird auf den Vorbelastungsdrehmomentwert Preload gesetzt, der im Schritt SF5 ausgegeben wurde, und die Verarbeitung kehrt zum Schritt SF2 zurück.
[Schritt SF7] Der Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird berechnet, indem der aktuelle Wert von Previous Value mit dem genannten Koeffizienten k multipliziert wird.
[Schritt SF8] Der im Schritt SF7 erhaltene Vorbelastungsdrehmomentwert Preload wird ausgegeben.
[Schritt SF9] Das Register, in dem der vorhergehende Wert Previous Value abgelegt ist, wird auf den Vorbelastungsdrehmomentwert Preload gesetzt, der im Schritt SF8 ausgegeben wurde, und die Verarbeitung kehrt zum Schritt SF2 zurück.
Drehen sich der Motor 15 im ersten Regelsystem und der Motor 25 im zweiten Regelsystem bei der Verarbeitung gemäß den Flussdiagrammen in 7 bis 12 in der gleichen Richtung, so werden positive bzw. negative Drehmomentwerte (Pre+ und Pre–) an die Stromregelschleifen (Stromregeleinheiten 13 und 23) ausgegeben, damit eine Spannung zwischen den Zahnrädern erhalten bleibt, die von den Motoren 15 und 25 angetrieben werden. Drehen sich der Motor 15 im ersten Regelsystem und der Motor 25 im zweiten Regelsystem in einander entgegengesetzten Richtungen, so werden Drehmomentwerte mit dem gleichen Vorzeichen (Pre+ und Pre+ oder Pre– und Pre–) an die Stromregelschleifen (Stromregeleinheiten 13 und 23) ausgegeben. In der in 1 dargestellten Ausführungsform drehen sich der Motor 15 im ersten Regelsystem und der Motor 25 im zweiten Regelsystem in der gleichen Richtung, so dass sich das Vorzeichen des Vorbelastungsdrehmomentwerts, der an die Stromregeleinheit 13 des ersten Regelsystems zu liefern ist, vom Vorzeichen des Vorbelastungsdrehmomentwerts unterscheidet, der an die Stromregeleinheit 23 des zweiten Regelsystems zu liefern ist.
Zusätzlich kann in einem Motorregler, der die Tandemregelung nach 14 vornimmt, die Kompensiervorrichtung 6 mit der Zeitkonstantenschaltung auch dazu verwendet werden, ein Spiel zu verhindern.
Wird eine Vorbelastung in einem Status addiert, in dem die Geschwindigkeitsintegralwerte bei einer Positions-Tandemregelung nach 16 aneinander angeglichen werden, so wird gemäß der Erfindung ein Ausgabedrehmoment nicht auf 0 gesetzt, wodurch man am Spiel zwischen Zahnrädern von Werkzeugmaschinen oder ähnlichen Vorrichtungen verhindern kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5646495 [0003, 0009]
- JP 7-110714 [0006]
- JP 2003-79180 [0007]
- US 6809493 [0008]

Claims

Motorregler, umfassend zwei Motoren (15, 25) zum Antreiben eines angetriebenen Körpers (4), einen Positionsdetektor (18, 28), der eine Position des angetriebenen Körpers (4) erfasst, und einen Geschwindigkeitsdetektor (17, 27), der eine Geschwindigkeit des angetriebenen Körpers (4) oder des Motors erfasst, wobei der Motorregler enthält: ein Regelsystem für jeden der beiden Motoren (15, 25), das beinhaltet: eine Positionsregeleinheit (11, 21), die einen Wert des Geschwindigkeitsbefehls errechnet, und zwar abhängig von einem Positionsabweichungswert, der eine Differenz zwischen einem identischen Positionsbefehlswert, der von einem Hostcontroller (100) eingegeben wird, und einem Positionsrückführwert ist, den der Positionsdetektor (18, 28) zurückführt, und die den berechneten Geschwindigkeitsbefehlswert ausgibt; eine Geschwindigkeitsregeleinheit (12, 22), die den Geschwindigkeitsbefehlswert empfängt, den die Positionsregeleinheit (11, 21) ausgibt, und die einen Drehmomentbefehl ausgehend von dem derart erhaltenen Geschwindigkeitsbefehlswert und von einem Geschwindigkeitsrückführwert berechnet, den der Geschwindigkeitsdetektor (17, 27) zurückführt, und zwar mit Hilfe eines Integrierelements und eines Proportionalelements, und die den berechneten Drehmomentbefehlswert ausgibt; und eine Stromregeleinheit (13, 23), die einen Motoransteuerungsstrom abhängig von dem Drehmomentbefehlswert regelt, den die Geschwindigkeitsregeleinheit (12, 22) ausgibt; ein Mittel, das einen Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit (12, 22) in dem Regelsystem für einen der beiden Motoren (15, 25) an einen Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit (12, 22) in dem Regelsystem für den anderen der beiden Motoren (15, 25) angleicht; und eine Kompensiereinheit (6), die einen Vorbelastungsdrehmomentwert zu jedem der Drehmomentbefehlswerte addiert, die die Geschwindigkeitsregeleinheiten (12, 22) in den Regelsystemen für die beiden Motoren (15, 25) ausgeben, damit ein Spiel zwischen den beiden Motoren unterdrückt wird.
Motorregler nach Anspruch 1, wobei die Kompensiervorrichtung (6) eine Zeitkonstantenschaltung aufweist, die es erlaubt, den zu addierenden Vorbelastungsdrehmomentwert abhängig von einer vorgeschriebenen Zeitkonstante allmählich zu erhöhen.
Motorregler nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (5), die die Ausgabewerte der Integrierelemente aneinander angleicht, eine Integrierelement-Kopiervorrichtung ist, die den Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit (12, 22) in dem Regelsystem für einen der beiden Motoren (15, 25) auf den Ausgabewert des Integrierelements der Geschwindigkeitsregeleinheit (12, 22) in dem Regelsystem für den anderen der beiden Motoren (15, 25) kopiert.