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BEZUGNAHME AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
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Diese Patentanmeldung nimmt Bezug auf die
JP 2013-050817 , deren Inhalt hier insgesamt als in die Offenbarung eingeschlossen gilt.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerungsvorrichtung zum Steuern von zwei Motoren zum Antreiben eines einzigen angetriebenen Objektes.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bei Werkzeugmaschinen und dergleichen treten Fälle auf, bei denen ein motorgetriebenes Objekt nicht unter Verwendung eines einzigen Motors beschleunigt oder abgebremst werden kann weil das angetriebene Objekt zu groß ist. Es treten auch Fälle auf, in denen das angetriebene Objekt nicht in eine stabile Lage bewegt werden kann weil die Rückwirkung (und das Spiel) zwischen dem angetriebenen Objekt und dem Maschinenelement des Übertragungsmechanismus, der mit der Motorantriebswelle verbunden ist, groß ist. In solchen Fällen wird eine sogenannte Tandem-Steuerung eingesetzt, bei der zwei Motoren ein einziges angetriebenes Objekt antreiben (siehe hierzu beispielsweise die japanischen Patentveröffentlichungen
JP-A-8-174481 ,
JP-A-2003-79180 , oder
JP-A-2004-92859 ).
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Bei einer solchen Tandem-Steuerung fungiert einer der beiden Motoren als Hauptmotor mit einer Antriebswelle, die als Masterwelle wirkt und mit dem Transmissionsmechanismus verbunden ist. Der andere Motor dient als Sub-Motor und seine Antriebswelle wirkt als Folgewelle, die mit dem Transmissionsmechanismus verbunden ist.
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Auch wurde eine Motor-Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, die bei einer Tandem-Steuerung einen Vorlast-Drehmomentwert erzeugt, um eine Rückschlagwirkung bzw. ein Spiel zwischen dem angetriebenen Objekt und dem Maschinenelement des Transmissionsmechanismus zu vermeiden, welches mit der Motor-Antriebswelle verbunden ist (siehe zum Beispiel japanische Patentveröffentlichungen
JP-A-8-16246 oder
JP-A-2010-172054 ). Der Vorlast-Drehmomentwert ist ein Drehmomentwert, der im Voraus dem Drehmoment-Befehlswert zugeordnet wird derart, dass die Richtungen der Kraft, die an die Antriebswelle des Hauptmotors angelegt wird, und der Kraft, die an die Antriebswelle des Submotors angelegt wird, einander entgegengesetzt sind.
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Bei der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, mit der ein Vorlast-Drehmomentwert erzeugt wird, ist die Größe des Vorlast-Drehmomentwertes konstant, unabhängig von dem Betrag der Beschleunigung des Hauptmotors oder des Sub-Motors. Deshalb kann bei Beschleunigung/Verzögerung des Hauptmotors das an der Antriebswelle des Hauptmotors erforderlich Drehmoment für Beschleunigung/Verzögerung größer werden als der Vorlast-Drehmomentwert des Hauptmotors. Andererseits kann bei Beschleunigung/Verzögerung des Submotors das an der Antriebswelle des Submotors erforderliche Drehmoment bezüglich Beschleunigung/Verzögerung größer werden als der Vorlast-Drehmomentwert des Submotors.
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In solchen Fällen kann entweder die Richtung der an der Antriebswelle des Hauptmotors wirkenden Kraft oder die Richtung der an der Antriebswelle des Submotors wirkende Kraft der Richtung des Vorlast-Drehmomentes, welches eingesetzt wird, um den Rückschlag bzw. das Spiel zu unterdrücken, entgegengesetzt sein. Dies kann dazu führen, dass das Spiel bzw. der Rückschlag zwischen dem angetriebenen Teil und dem Maschinenelement, das im Transmissionsmechanismus mit der Motorwelle verbunden ist, nicht mehr unterdrückt werden kann.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Motorsteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die bei Antrieb eines einzigen angetriebenen Objekts unter Verwendung zweier Motoren auch bei Beschleunigung/Verzögerung des Motors das Spiel bzw. den Rückschlag unterdrücken kann, der zwischen dem angetriebenen Objekt und dem Maschinenelement des Transmissionsmechanismus, der mit der Motor-Antriebswelle verbunden ist, auftritt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Motorsteuerungsvorrichtung bereitgestellt zum Steuern eines ersten Motors und eines zweiten Motors zum Antreiben eines einzigen angetriebenen Objektes, wobei die Motorsteuereinrichtung folgendes aufweist: eine Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit, die einen ersten Drehmomentbefehlswert für den ersten Motor und einen zweiten Drehmomentbefehlswert für den zweiten Motor erzeugt, und zwar auf Basis von zumindest einem Daten-Satz, der ausgewählt ist aus einem Satz, der einen Positionsbefehlswert für den ersten Motor, eine Positionsinformation für den ersten Motor und eine Geschwindigkeitsinformation für den ersten Motor aufweist, eines Satzes, der einen Positionsbefehlswert für den zweiten Motor, eine Positionsinformation für den zweiten Motor und eine Geschwindigkeitsinformation für den zweiten Motor enthält, und eines Satzes, der einen Positionsbefehlswert für das angetriebene Objekt, eine Positionsinformation für das angetriebene Objekt und eine Geschwindigkeitsinformation bezüglich des angetriebenen Objektes aufweist; eine erste Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit, die eine erste Beschleunigung entsprechend der Beschleunigung des ersten Motors berechnet und einen ersten Vorlast-Drehmomentwert als Funktion der ersten Beschleunigung erzeugt, wobei der erste Vorlast-Drehmomentwert einen Drehmomentwert hat, der im Voraus dem ersten Drehmoment-Befehlswert zugeordnet wird, sodass die Richtung der Kraft, die an der Antriebswelle des ersten Motors wirkt, und die Richtung der Kraft, die an der Antriebswelle des zweiten Motors wirkt, einander entgegengesetzt sind; eine zweite Vorlast-Drehmomenterzeugungseinheit, die eine zweite Beschleunigung entsprechend der Beschleunigung des zweiten Motors berechnet und einen zweiten Vorlast-Drehmomentwert als Funktion der zweiten Beschleunigung erzeugt, wobei der zweite Vorlast-Drehmomentwert ein Drehmomentwert ist, der im Voraus dem zweiten Drehmomentbefehlswert zugeordnet wird, sodass die Richtung der an der Antriebswelle des ersten Motors wirkende Kraft und die Richtung der an der Antriebswelle des zweiten Motors wirkende Kraft einander entgegengesetzt sind; eine erste Motor-Antriebseinheit, die den ersten Motor basierend auf dem ersten Drehmomentbefehlswert und dem ersten Vorlast-Drehmomentwert antreibt; und eine zweite Motor-Antriebseinheit, welche den zweiten Motor entsprechend dem zweiten Drehmomentbefehlswert und dem zweiten Vorlast-Drehmomentwert antreibt.
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Vorzugsweise erzeugt die erste Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit dann, wenn die Größe der ersten Beschleunigung einen vorgegebenen Wert überschreitet, den ersten Vorlast-Drehmomentwert so, dass an der Antriebswelle des ersten Motors ein Ausgangsdrehmoment erzeugt wird, das größer ist als ein erstes Beschleunigungs-/Verzögerungsdrehmoment, das an der Antriebswelle des ersten Motors beim Beschleunigen/Verzögern des ersten Motors erforderlich ist, während dann, wenn die Größe der zweiten Beschleunigung einen vorgegebenen Wert überschreitet, die zweite Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit den zweiten Vorlast-Drehmomentwert so erzeugt, dass ein Ausgangsdrehmoment an der Antriebswelle des zweiten Motors erzeugt wird, das größer ist als ein zweites Beschleunigungs-/Verzögerungsdrehmoment, das an der Antriebswelle des zweiten Motors bei Beschleunigung/Verzögerung des zweiten Motors erforderlich ist.
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Vorzugsweise erzeugt die erste Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit dann, wenn die erste Beschleunigung einen vorgegebenen Wert übersteigt, einen ersten Vorlast-Drehmomentwert derart, dass an der Antriebswelle des ersten Motors ein Ausgangsdrehmoment erzeugt wird, das größer ist als ein erstes Drehmoment bezüglich Beschleunigung/Verzögerung, das an der Antriebswelle des ersten Motors beim Beschleunigen/Verzögern des ersten Motors erforderlich ist, und es erfolgt eine Modifizierung des erzeugten ersten Vorlast-Drehmomentwertes auf Basis einer vorgegebenen Zeitkonstante, und wenn die zweite Beschleunigung einen vorgegebenen Wert übersteigt, erzeugt die zweite Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit ein zweites Vorlast-Drehmoment derart, dass an der Antriebswelle des zweiten Motors ein Ausgangs-Drehmoment erzeugt wird, das größer ist als ein zweites Drehmoment bezüglich Beschleunigung/Verzögerung, das an der Antriebswelle des zweiten Motors beim Beschleunigen/Verzögern des zweiten Motors erforderlich ist und es erfolgt eine Modifikation des erzeugten Vorlast-Drehmomentwertes auf Basis einer vorgegebenen Zeitkonstante.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Spiel bzw. der Rückschlag, der zwischen dem angetriebenen Objekt und dem Maschinenelement des Transmissionsmechanismus, das an der Antriebswelle des Motors angebracht ist, unterdrückt beim Antreiben eines einzigen angetriebenen Objektes unter Verwendung zweiter Motoren, und zwar auch beim Beschleunigen/Verzögern des Motors.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser verständlich bei Lektüre der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Blick auf die Figuren:
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1 ist ein Blockdiagramm eines Systems unter Einschluss einer Motor-Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Motor-Steuereinheit gemäß 1;
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3A ist ein Diagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Faktors in dem Flussdiagramm gemäß 2;
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3B ist ein Diagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Faktors in dem Flussdiagramm gemäß 2;
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4 ist ein Beispiel einer Modifizierung des Flussdiagramms gemäß 2;
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5 erläutert die Berechnung eines Faktors in dem Flussdiagramm gemäß 4;
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6 erläutert den vorteilhaften Effekt einer Motor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist ein Blockdiagramm eines Systems unter Einschluss einer Motor-Steuervorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE IM EINZELNEN
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Ausführungsbeispiele von Motor-Steuervorrichtungen gemäß der Erfindung werden nachfolgend im Einzelnen mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche oder funktionsgleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen. 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems unter Einschluss einer Motor-Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das System gemäß 1 hat eine drei-phasige Wechselspannungsversorgung 1, einen Wandler 2 (Konverter), einen glättenden Kondensator 3, Inverter 4m und 4s, Stromsensoren 5m und 5s, einen Hauptmotor 6m als ersten Motor, einen Sub-Motor 6s als zweiten Motor, Transmissionsmechanismen 7m und 7s, ein angetriebenes Objekt 8, Motor-Positionssensoren 9m und 9s, Geschwindigkeitssensoren 10m und 10s, eine Motor-Steuereinrichtung 11, eine Host-Steuervorrichtung 12 (Hauptsteuervorrichtung), eine Erzeugungseinheit 13 für die Erzeugung eines anfänglichen Vorlast-Drehmomentwertes, einen Maschinen-Positionssensor 14, und einen Positionsselektor 15 (Auswähler).
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Die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 1 wird aus einer herkömmlichen Wechselspannungsquelle aufgebaut. Der Konverter (Wandler) 2 weist beispielsweise eine Mehrzahl von Gleichrichterdioden (sechs im Falle einer dreiphasigen Wechselspannung) und Transistoren auf, die mit den einzelnen Gleichrichterdioden umgekehrt parallel geschaltet sind und wandelt so die von der dreiphasigen Wechselspannungsversorgung 1 bereitgestellte Leistung in eine Gleichspannung um.
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Der glättende Kondensator 3 ist parallel zu dem Konverter 2 geschaltet und glättet die von dem Gleichrichterdioden des Konverters 2 gleichgerichtete Spannung. Die Inverter 4m und 4s sind jeweils parallel geschaltet zum glättenden Kondensator 3. Die Inverter 4m und 4s weisen jeweils beispielweise eine Mehrzahl von Gleichrichterdioden (sechs im Falle einer drei-phasigen Wechselspannung) sowie Transistoren auf, die umgekehrt parallel zu den Gleichrichterdioden geschaltet sind. Die Inverter 4m und 4s wandeln den Gleichstromausgang des Konverters 2 in Wechselspannung, und zwar durch Ein- und Ausschalten der Transistoren basierend auf PWM-Signalen Vm und Vs, die weiter unten beschrieben werden.
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Der Stromsensor 5m liegt in einer Ausgangsleitung des Inverters 4m, um den Wert Im' des durch den Hauptmotor 6m fließenden Stromes zu detektieren. Der Stromsensor 5s liegt in einer Ausgangsleitung des Inverters 4s, um den Wert Is' des durch den Sub-Motor 6s fließenden Stromes zu detektieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Stromsensoren 5m und 5s jeweils ein Hall-Element.
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Der Hauptmotor 6m hat eine Antriebswelle, die als Master-Antriebswelle mit dem Transmissionsmechanismus 4m verbunden ist und durch die im Glättungskondensator 3 gespeicherte Energie angetrieben wird. Der Sub-Motor 6m (Untermotor) hat eine Antriebswelle, die als Folgewelle („Slave”) mit dem Transmissionsmechanismus 4s verbunden ist und durch die im glättenden Kondensator 3 gespeicherte Energie angetrieben wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Hauptmotor 6m und der Folgemotor 6s jeweils beispielsweise aus einem rotierenden Servomotor gebildet, bei dem entweder der Rotor oder der Stator ein Permanentmagnet ist, oder aus einem linearen Servormotor, bei dem entweder der Stator oder der Gleiter ein Permanentmagnet ist, oder aus eine vibrierenden Servomotor, bei dem entweder der Stator oder der Vibrator ein Permanentmagnet ist, oder als ein Induktionsmotor, bei dem kein Permanentmagnet eingesetzt ist.
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Die Transmissionsmechanismen 7m und 7s sind mit dem angetriebenen Objekt 8 verbunden, um es entlang einer axialen Richtung der Transmissionsmechanismen 7m und 7s zu bewegen. Das angetriebene Objekt 8 ist beispielsweise eine Aufnahme bei einer Werkzeugmaschine oder ein Arm eines Industrieroboters.
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Der Motor-Positionssensor 9m ist in Form eines Dreh-Codierers, eines Hall-Elementes, eins Drehmelders, oder dergleichen aufgebaut und detektiert den Drehwinkel θm' des Hauptmotors 6m als Positionsinformation des ersten Motors. Der Motor-Positionssensor 9s kann aufgebaut sein in Form eines Dreh-Codierers, Hall-Elements, Drehmelders, oder dergleichen, und detektiert den Drehwinkel θs' des Sub-Motors 6s (auch als Folgemotor zu bezeichnen) als Positionsinformation des zweiten Motors.
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Der Geschwindigkeitssensor 10m empfängt als Eingangssignal den Drehwinkel θm' des Hauptmotors 6m von dem Motor-Positionssensor 9m, gewinnt die Drehgeschwindigkeit ωm' des Hauptmotors 6m als Geschwindigkeitsinformation des ersten Motors durch Bildung der ersten Ableitung des Rotationswinkels θm' über der Zeit und liefert die Rotationsgeschwindigkeit ωm' an die Motor-Steuerungsvorrichtung 11.
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Der Geschwindigkeitssensor 10s empfängt als Eingangssignal den Drehwinkel θs' des Submotors 6s vom Motor-Positionssensor 9s, gewinnt die Rotationsgeschwindigkeit ωs' des Submotors 6s als Geschwindigkeitsinformation des zweiten Motors durch Bildung der ersten Ableitung des Drehwinkels θs' über der Zeit und liefert die Rotationsgeschwindigkeit ωs' an die Motor-Steuervorrichtung 11.
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Die Motor-Steuervorrichtung 11 führt eine Tandemsteuerung aus durch Antrieb des angetriebenen Objektes 8 unter Verwendung des Hauptmotors 6m und des Submotors 6s, um Torsionen an der Antriebswelle des Hauptmotors 6m und Torsionen an der Antriebswelle des Submotors 6s zu verhindern und gleichzeitig das Spiel (den Rückschlag) zwischen dem angetriebenen Objekt 8 und den Maschinenelementen der Transmissionsmechanismen 7m und 7s zu reduzieren. Hierzu weist die Motor-Steuervorrichtung 11 zwei Einheiten 21m und 21s als Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheiten auf, sowie eine Einheit 22m als erste Vorlast-Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit, eine Einheit 22s als zweite Vorlast-Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit, eine Motor-Antriebseinheit 23m als erste Motorantriebseinheit, und eine Motorantriebseinheit 23s als zweite Motorantriebseinheit.
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Die Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 21m erzeugt einen Drehmomentbefehlswert Tm für den Hauptmotor 6m als ersten Drehmomentbefehlswert für den ersten Motor auf Basis eines Positionsbefehlswertes θm für den Hauptmotor 6m, der als Positionsbefehlswert für den ersten Motor von der Host-Steuereinrichtung 12 bereitgestellt wird, wobei auch der Rotationswinkel θm' berücksichtigt wird, der vom Motor-Positionssensor 9m bereitgestellt wird. Hierzu hat die Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 21m einen Subtraktor 31m, eine Positionssteuereinheit 32m, einen Subtraktor 33m und eine Geschwindigkeitssteuereinheit 34m.
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Der Subtraktor 31m hat einen Eingangsanschluss für den Minuenden, wo der Positionsbefehlswert θm von der Host-Steuervorrichtung 12 eingegeben wird, einen Eingangsanschluss für den Subtrahenden, wo der Rotationswinkel θm' vom Motor-Positionssensor 9m eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, wo der Positionsfehler θm–θm' an die Positions-Steuereinheit 32m abgeben wird.
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Um die Position des Hauptmotors 6m zu steuern, übernimmt die Positions-Steuereinheit 32m den Positionsfehler θm–θm' als Eingangssignal vom Subtraktor 31m und sucht eine Positions-Steuerverstärkung zur Verwendung für den Hauptmotor 6m in einem Speicher (nicht gezeigt). Sodann erzeugt die Positions-Steuereinheit 32m auf Basis des Positionsfehlers θm–θm' und der Positions-Steuerverstärkung für den Hauptmotor 6m einen Geschwindigkeitsbefehlswert ωm für den Hauptmotor 6m und liefert den erzeugten Geschwindigkeitsbefehlswert ωm an den Subtraktor 33m.
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Der Subtraktor 33m hat einen Eingangsanschluss für einen Minuenden, wo der Geschwindigkeitsbefehlswert ωm aus der Positions-Steuereinheit 32m eingegeben wird, einen Anschluss für einen Subtrahenden, wo die Rotationsgeschwindigkeit ωm' aus dem Geschwindigkeitssensor 10m eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, wo der Geschwindigkeitsfehler ωm–ωm' an die Geschwindigkeitssteuereinheit 34m abgegeben wird.
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Zur Steuerung der Geschwindigkeit des Hauptmotors 6m übernimmt die Geschwindigkeitssteuereinheit 34m den Geschwindigkeitsfehler ωm–ωm' als Eingangssignal vom Subtraktor 33m und ermittelt eine Proportionalverstärkung und eine Integralverstärkung aus einem Speicher (nicht gezeigt) zur Verwendung für den Hauptmotor 6m. Sodann erzeugt die Geschwindigkeitssteuereinheit 34m auf Basis des Geschwindigkeitsfehlers ωm–ωm' und der Proportionalverstärkung sowie der Integralverstärkung für den Hauptmotor 6m einen Drehmomentbefehlswert Tm und liefert den erzeugten Drehmomentbefehlswert Tm an die Motorantriebseinheit 23m.
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Die Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 21s erzeugt einen Drehmomentbefehlswert Ts für den Submotor 6s und einen zweiten Drehmomentbefehlswert für den zweiten Motor, und zwar auf Basis eines Positionsbefehlswertes θs für den Submotor 6s, welcher als Positionsbefehlswert für den zweiten Motor von der Host-Steuervorrichtung 12 abgegeben wird, und basierend auf dem Rotationswinkel θs', der von dem Motorpositionssensor 9s bereitgestellt wird. Hierfür hat die Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 21s einen Subtraktor 31s, eine Positionssteuereinheit 32s, einen Subtraktor 33s, und eine Geschwindigkeitssteuereinheit 34s.
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Der Subtraktor 31s hat einen Eingangsanschluss für einen Minuenden, wo der Motorpositionsbefehlswert θs von der Host-Steuereinrichtung 12 eingegeben wird, einen Eingangsanschluss für einen Subtrahenden, wo der Drehwinkel θs' vom Motor-Positionssensor 9s eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, wo der Positionsfehler θs–θs' an die Positionssteuereinheit 32s abgegeben wird.
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Zur Steuerung der Position des Submotors 6s übernimmt die Positionssteuereinheit 32s den Positionsfehler θs–θs' als Eingangssignal vom Subtraktor 31s und findet eine Positionssteuerverstärkung zur Verwendung für den Submotor 6s in einem Speicher (nicht gezeigt). Sodann erzeugt die Positionssteuereinheit 32s basierend auf dem Positionsfehler θs–θs' und der Positionssteuerverstärkung für den Submotor 6s einen Geschwindigkeitsbefehlswert ωs und liefert den erzeugten Geschwindigkeitsbefehlswert ωs an den Subtraktor 33s.
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Der Subtraktor 33s hat einen Eingangsanschluss für einen Minuenden, wo der Geschwindigkeitsbefehlswert ωs von der Positionssteuereinheit 32s eingegeben wird, einen Eingangsanschluss für einen Subtrahenden, wo die Rotationsgeschwindigkeit ωs' von dem Geschwindigkeitssensor 10s eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, wo der Geschwindigkeitsfehler ωs–ωs' an die Geschwindigkeitssteuereinheit 34s abgegeben wird.
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Zur Steuerung der Geschwindigkeit des Submotors 6s übernimmt die Geschwindigkeitssteuereinheit 34s den Geschwindigkeitsfehler ωs–ωs' als Eingangssignal vom Subtraktor 33s und findet eine Proportionalverstärkung und eine Integralverstärkung zur Verwendung für den Submotor 6s in einem Speicher (nicht gezeigt). Sodann erzeugt die Geschwindigkeitssteuereinheit 34s auf Basis des Geschwindigkeitsfehlers ωs–ωs' und der Proportionalverstärkung sowie der Integralverstärkung für den Submotor 6s einen Drehmomentbefehlswert Ts und liefert den erzeugten Drehmomentbefehlswert Ts an die Motorantriebseinheit 23s.
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Die Erzeugungseinheit 22m für den Vorlast-Drehmomentwert berechnet die Beschleunigung am für den Hauptmotor 6m als erste Motorbeschleunigung. Die Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit 22m erzeugt einen Vorlast-Drehmomentwert Tpm als Funktion der Beschleunigung am; wobei der Vorlast-Drehmomentwert Tpm ein Drehmomentwert ist, der im Voraus dem Drehmomentbefehlswert Tm zugeordnet wird, sodass die Richtung der an die Drehwelle des Hauptmotors 6m angelegten Kraft und die Richtung der an die Drehwelle des Submotors 6s angelegten Kraft einander entgegengesetzt sind. Zu diesem Zweck enthält die Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit 22m eine Beschleunigungsberechnungseinheit 41m, eine Faktor-Berechnungseinheit 42m, einen Multiplizierer 43m, und ein Tiefpassfilter (LPF) 44m.
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Die Beschleunigungsberechnungseinheit 41m übernimmt den Positionsbefehlswert θm als Eingang von der Host-Steuervorrichtung 12 und berechnet die Beschleunigung am durch Bildung der zweiten Ableitung des Positionsbefehlswertes θm über der Zeit. Die Beschleunigungsberechnungseinheit 41m übergibt die so berechnete Beschleunigung am an die Faktor-Berechnungseinheit 42m.
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Basierend auf der Beschleunigung am berechnet die Faktorenberechnungseinheit 42m den Faktor Xm, mit dem der anfängliche Vorlast-Drehmomentwert +Pr zu multiplizieren ist, welcher als voreingestellter Wert von der Anfangsvorlastdrehmomentwerterzeugungseinheit 13 abgegeben wird.
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Der Multiplizierer 43m übernimmt als Eingangssignale den anfänglichen Vorlastdrehmomentwert +Pr aus der Anfangsvorlastdrehmomentwerterzeugungseinheit 13 und den Faktor Xm von der Faktor-Berechnungseinheit 42m und erzeugt einen Zwischenvorlastwert TpOm als das Produkt des anfänglichen Vorlastdrehmomentwertes +Pr und des Faktors Xm.
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Das Tiefpassfilter 44m erzeugt den Vorlastdrehmomentwert Tpm durch Modifikation des Zwischenvorlastwertes TpOm auf Basis einer vorgegebenen Zeitkonstante τ, wobei es sich um einen vorgegebenen Wert handelt. Das Tiefpassfilter 44m gibt den so erzeugten Vorlastdrehmomentwert Tpm an die Motorantriebseinheit 23m.
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Die Vorlastdrehmomentwerterzeugungseinheit 22s berechnet die Beschleunigung as des Submotors 6s als zweite Motorbeschleunigung. Die Vorlastdrehmomentwerterzeugungseinheit 22s erzeugt einen Vorlastdrehmomentwert Tps als Funktion der Beschleunigung as; dabei ist der Vorlastdrehmomentwert Tps ein Drehmomentwert, der im Voraus dem Drehmomentbefehlswert Ts zugeordnet ist, sodass die Richtung der an der Antriebswelle des Hauptmotors 6m wirkenden Kraft und die Richtung der an der Antriebswelle des Submotors 6s wirkenden Kraft einander entgegengesetzt sind. Zu diesem Zweck hat die Vorlastdrehmomentwerterzeugungseinheit 22s eine Beschleunigungsberechnungseinheit 41s, eine Faktor-Berechnungseinheit 22s, einen Multiplizierer 43s und ein Tiefpassfilter (LPF) 44s.
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Die Beschleunigungsberechnungseinheit 41s nimmt als Eingangssignal den Positionsbefehlswert θs von der Host-Steuervorrichtung 12 und berechnet die Beschleunigung as durch Bildung der zweiten Ableitung des Positionsbefehlswertes θs über der Zeit. Die Beschleunigungsberechnungseinheit 41s übergibt die so berechnete Beschleunigung as an die Faktor-Berechnungseinheit 42s.
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Basierend auf der Beschleunigung as, berechnet die Faktor-Berechnungseinheit 42s den Faktor Xs, mit dem der anfängliche Vorlast-Drehmomentwert –Pr zu multiplizieren ist (d. h. der Vorlast-Drehmomentwert ist in der Größe gleich, jedoch im Vorzeichen entgegengesetzt dem anfänglichen Vorlast-Drehmomentwert +Pr), der als vorgegebener Wert von der Erzeugungseinheit 13 für den anfänglichen Vorlast-Drehmomentwert ausgegeben wird.
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Der Multiplizierer 43s übernimmt als Eingangssignale den anfänglichen Vorlast-Drehmomentwert –Pr von der anfänglichen Vorlast-Drehmomenterzeugungseinheit 13 und den Faktor Xs von der Faktor-Berechnungseinheit 42s und erzeugt einen Zwischenvorlastwert TpOs als Produkt aus dem anfänglichen Vorlast-Drehmomentwert –Pr und dem Faktor Xs.
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Das Tiefpassfilter 44s erzeugt den Vorlast-Drehmomentwert Tps durch Modifikation des Zwischenvorlastwertes TpOs auf Basis der Zeitkonstanten τ. Das Tiefpassfilter 44s gibt den so erzeugten Vorlast-Drehmomentwert Tps an die Motorantriebseinheit 23s.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechen der anfängliche Vorlastdrehmomentwert +Pr, der Zwischenvorlastwert TpOm und der Vorlast-Drehmomentwert Tpm dem ersten Vorlast-Drehmomentwert, und der anfängliche Vorlast-Drehmomentwert –Pr, der Zwischenvorlastwert TpOs und der Vorlastdrehmomentwert Tps dem zweiten Vorlast-Drehmomentwert.
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Die Motorantriebseinheit 23m treibt den Hauptmotor 6m entsprechend dem Drehmomentbefehlswert Tm und dem Vorlast-Drehmomentwert Tpm an. Hierzu hat die Motorantriebseinheit 23m einen Addierer 51m, einen Subtrahierer 52m und eine Stromsteuereinheit 53m.
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Der Addierer 51m hat einen Eingangsanschluss für einen ersten Addenden, wo der Drehmomentbefehlswert Tm von der Geschwindigkeitssteuereinheit 34m eingegeben wird, einen Eingangsanschluss für einen zweiten Addenden, wo der Vorlast-Drehmomentwert Tpm vom Tiefpassfilter 44m eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, wo die Summe des Drehmomentbefehlswertes Tm und des Vorlast-Drehmomentwertes Tpm als Strom-Befehlswert Im für den Hauptmotor 6m ausgegeben wird.
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Der Subtrahierer 52m hat einen Eingangsanschluss für einen Minuenden, wo der Strombefehlswert Im vom Addierer 51m eingegeben wird, einen Eingangsanschluss für einen Subtrahenden, wo der Stromwert Im' vom Stromsensor 5m eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, wo ein Stromfehler Im–Im' an die Stromsteuereinheit 53m ausgegeben wird, d. h. die Differenz zwischen dem Strombefehlswert Im und dem Stromwert Im'.
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Basierend auf dem Stromfehler Im–Im', der vom Subtrahierer 52m eingegeben wird, erzeugt die Stromsteuereinheit 53 ein PWM-Signal Vm als Spannungsbefehlswert für den Hauptmotor 6m. Die Stromsteuereinheit 53m liefert das erzeugte PWM-Signal Vm an den Inverter 4m.
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Die Motorantriebseinheit 23s treibt den Submotor 6s entsprechend dem Drehmomentbefehlswert Ts und dem Vorlast-Drehmomentwert Tps. Hierzu weist die Motorantriebseinheit 23s einen Addierer 51s, einen Subtrahierer 52s und eine Stromsteuereinheit 53s auf.
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Der Addierer 51s hat einen Eingangsanschluss für einen ersten Addenden, wo der Drehmomentbefehlswert Ts von der Geschwindigkeitssteuereinheit 34s eingegeben wird, einen Eingangsanschluss für einen zweiten Addenden, wo der Vorlast-Drehmomentwert Tps vom Tiefpassfilter 44s eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, wo die Summe des Drehmomentbefehlswertes Ts und des Vorlast-Drehmomentwertes Tps als Strombefehlswert Is für den Submotor 6s abgegeben wird.
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Der Subtrahierer 52s hat einen Eingangsanschluss für einen Minuenden, wo der Strombefehlswert Is vom Addierer 51s eingegeben wird, einen Eingangsanschluss für einen Subtrahenden, wo der Stromwert Is' vom Stromsensor 5s eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss, wo ein Stromfehler Is–Is' an die Stromstuereinheit 53s ausgegeben wird, d. h. die Differenz zwischen dem Strombefehlswert Is und dem Stromwert Is'.
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Basierend auf dem Stromfehler Is–Is', der vom Subtrahierer 53s eingegeben wird, erzeugt die Stromsteuereinheit 53s das PWM-Signal Vs als Strombefehlswert für den Submotor 6s. Die Stromsteuereinheit 53s liefert das erzeugte PWM-Signal Vs an den Inverter 4s.
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Die Host-Steuervorrichtung 12, bei der es sich beispielsweise um eine numerisch gesteuerte CNC-Vorrichtung oder dergleichen handeln kann, liefert den Positionsbefehlswert θm an den Subtrahierer 31m und die Beschleunigungsberechnungseinheit 41m sowie den Positionsbefehlswert θs an den Subtrahierer 31s und die Beschleunigungsberechnungseinheit 41s und darüber hinaus ein Anregungssignal Se zum Erzeugen der anfänglichen Vorlast-Drehmomentwerte +Pr und –Pr an die anfängliche Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit 13.
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Infolge des Anregungssignals Se von der Host-Steuervorrichtung 12 erzeugt die anfängliche Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit 13 die anfänglichen Vorlast-Drehmomentwerte +Pr und –Pr und liefert die so erzeugten anfänglichen Vorlast-Drehmomentwerte +Pr und –Pr an die Multiplizierer 43m bzw. 43s.
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Der Maschinenpositionssensor 14 ist skaliert zum Detektieren der Position der Maschine (nicht gezeigt), welche die Transmissionsmechanismen 7m und 7s aufweist. Dies ergibt die Positionsinformation. Der Positionsselektor 15 hat einen Schalter zum Verbinden des Eingangsanschlusses für den Subtrahenden des Subtrahierers 31m entweder mit dem Motorpositionssensor 9m oder dem Maschinenpositionssensor 14, entsprechend einem von der Betätigungseinheit (nicht gezeigt) erhaltenen Befehl.
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Bei dem in 1 gezeigten System ist der Selektor 15 eingerichtet, den Subtrahenden-Eingangsanschluss des Subtrahierers 31m mit dem Motorpositionssensor 9m zu verbinden und dieses Ausführungsbeispiel wurde beschrieben für den Fall, dass der Subtrahenden-Eingangsanschluss des Subrahierers 31m über den Positionsselektor 15 mit dem Motorpositionssensor 9m verbunden ist.
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Ist der Positionsselektor 15 eingerichtet, den Subtrahenden-Eingangsanschluss des Subtrahierers 31m mit Maschinenpositionssensor 14 zu verbinden, wird die Position der Maschine (nicht gezeigt), wie sie vom Maschinenpositionssensor 14 detektiert ist, als Positionsinformation des angetriebenen Objektes in den Subtrahenden-Eingangsanschluss des Subtrahierers 31m eingegeben. Die Geschwindigkeit des angetriebenen Objektes 8 wird mittels des Geschwindigkeitssensors 10m detektiert und als Geschwindigkeitsinformation des angetriebenen Objektes in den Subtrahenden-Eingangsanschluss des Subtrahierers 33m eingegeben. Die Host-Steuervorrichtung 12 gibt den Positionsbefehlswert für die Maschine (nicht gezeigt), welcher als Positionsbefehlswert für das angetriebene Objekt in den Minuenden-Eingangsanschluss des Subrahierers 33m eingegeben wird.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Geschwindigkeitssensoren 10m und 10s, die Motorsteuerung 11, und die anfängliche Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit 13 durch einen Prozessor implementiert, der mit Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen, einer Verbindungsschaltung, einem A/D-Konverter, einem Komparator etc. ausgerüstet ist, und der weiter unten zu beschreibende Prozess wird gemäß einem gespeicherten Programm durchgeführt (Speicher nicht gezeigt).
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2 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Motorsteuervorrichtung gemäß 1. Das Flussdiagramm wird ausgeführt unter Steuerung durch ein Verarbeitungsprogramm, welches von der Motorsteuervorrichtung 11 jedes Mal dann ausgeführt wird, wenn die anfängliche Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit 13 die anfänglichen Vorlast-Drehmomentwerte +Pr und –Pr entsprechend dem Anregungssignal Se erzeugt.
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Zunächst berechnet die Beschleunigungsberechnungseinheit 41m, 41s die Beschleunigungen am, as und gibt die berechneten Beschleunigungen am, as an die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s (Schritt S1). Danach bestimmt die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s, ob der berechnete Beschleunigungswert am, as im Wert negativ ist oder nicht (Schritt S2). Ist die Beschleunigung am, as im Wert negativ, bestimmt die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s, ob die Beschleunigung am, as kleiner ist als ein Schwellenwert –TH (TH ist ein positiver Wert), bei dem es sich um einen vorgegebenen Wert handelt (Schritt S3). Ist andererseits die Beschleunigung am, as nicht kleiner als null, bestimmt die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s, ob die Beschleunigung am, as größer ist als der Schwellenwert (TH) (Schritt S4).
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Ist die Beschleunigung am, as kleiner als der Schwellenwert –TH oder ist die Beschleunigung am, as größer als der Schwellenwert TH, berechnet die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s den Faktor Xm, Xs und liefert den berechneten Faktor Xm, Xs an den Multiplizierer 43m, 43s. Bei diesem Ausführungsbeispiel berechnet die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s dann, wenn die Beschleunigung am, as kleiner ist als der Schwellenwert –TH, den Faktor Xm, Xs unter Verwendung der Gleichung (1) bzw. (2): Xm = 1 + (am + TH)α(1) Xs = 1 + (as + TH)α(2)
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In den Gleichungen (1) bzw. (2) bedeutet α die weiter unten zu beschreibende Steigung (Neigung). Andererseits, wenn die Beschleunigung am, as größer ist als der Schwellenwert TH, berechnet die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s den Faktor Xm, Xs unter Verwendung der Formeln (3) bzw. (4): Xm = 1 + (am – TH)α (3) Xs = 1 + (as – TH)α (4)
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Sodann erzeugt der Multiplizierer 4m den Zwischenvorlastwert TpOm unter Verwendung des Produktes des anfänglichen Vorlast-Drehmomentwertes +Pr und des Faktors Xm und liefert den erzeugten Zwischenvorlastwert TpOm zum Tiefpassfilter 44m. Der Multiplizierer 4s erzeugt den Zwischenvorlastwert TpOs unter Verwendung des Produktes des anfänglichen Vorlast-Drehmomentwertes –Pr und des Faktors Xs und liefert den erzeugten Zwischenvorlastwert TpOs an das Tiefpassfilter 44s (Schritt S6).
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Das Tiefpassfilter 44m führt eine Filterung durch, um durch Modifikation des Zwischenvorlastwertes TpOm, basierend auf der Zeitkonstanten τ, den Vorlast-Drehmomentwert Tpm zu erzeugen und gibt den so erzeugten Vorlast-Drehmomentwert Tpm an den Addierer 51m. Das Tiefpassfilter 44s führt eine Filterung durch Modifikation des anfänglichen Vorlast-Drehmomentwertes TpOs, basierend auf der Zeitkonstanten τ (Schritt S7), aus, um den Vorlast-Drehmomentwert Tps zu erzeugen und gibt den so erzeugten Vorlast-Drehmomentwert Tps an den Addierer 51s (Schritt S8) wonach der Prozess beendet wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Vorlast-Drehmomentwert Tpm und Tps durch die folgenden Gleichungen (5) bzw. (6) ausgedrückt werden: Tpm = k·Tpm + (1 – k)Tp0m (5) Tps = k·Tps + (1 – k)Tp0s
k = 1 – e–(T/τ) (6) wobei T die Zeitspanne der Probennahme ist und k der auf Basis der Zeitkonstanten τ und der Probennahme T beim Filtern berechnete Koeffizient ist.
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Ist andererseits in Schritt S3 ermittelt, dass die Beschleunigung am, as nicht kleiner ist als der Schwellenwert –TH oder wird in Schritt S4 ermittelt, dass die Beschleunigung am, as nicht größer ist als der Schwellenwert TH, dann setzt die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s den Faktor Xm, Xs gleich eins (Schritt S9).
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Sodann multipliziert der Multiplizierer 43m den anfänglichen Vorlast-Drehmomentwert +Pr mit dem Faktor Xm, d. h. 1, und übergibt den Zwischenvorlastdrehmomentwert TpOm entsprechen dem Vorlast-Drehmomentwert +Pr an das Tiefpassfilter 44m. Der Multiplizierer 43s multipliziert den anfänglichen Vorlastdrehmomentwert –Pr mit dem Faktor Xs, d. h. 1, und liefert den Zwischenvorlastdrehmomentwert TpOs entsprechend dem anfänglichen Vorlast-Drehmomentwert –Pr an das Tiefpassfilter 44s (Schritt S10).
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Sodann setzt die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s den Filterkoeffizienten für das Tiefpassfilter 44m, 44s auf 1 (Schritt S11), wonach der Prozess zu Schritt S8 fortfährt.
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Die 3A und 3B sind Diagramme zur Erläuterung der Berechnung des Faktors gemäß Flussdiagramm nach 2. Hat die Beschleunigung einen negativen Wert, wird der Faktor auf 1 festgesetzt solange die Beschleunigung nicht kleiner ist als der Schwellenwert –TH, wie in 3A mit der durchgezogenen Linie gezeigt ist. Ist die Beschleunigung kleiner als der Schwellenwert –TH, dann steigt der Faktor entsprechend der Neigung α an, gemäß dem Abfall der Beschleunigung.
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Wenn andererseits die Beschleunigung gleich null ist oder positiv, wird der Faktor auf 1 festgesetzt, solange die Beschleunigung nicht größer ist als der Schwellenwert TH, wie in 3B mit durchgezogener Linie dargestellt ist; ist die Beschleunigung größer als der Schwellenwert TH, steigt der Faktor proportional gemäß der Steigung α mit ansteigender Beschleunigung.
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Durch diese Änderung des Faktors proportional gemäß der Neigung α erzeugt die Drehmomentwerterzeugungseinheit 21m dann, wenn die Beschleunigung kleiner wird als der Schwellenwert –TH oder größer wird als der Schwellenwert TH den Vorlast-Drehmomentwert Tpm, sodass ein Ausgangs-Drehmoment größer als das Beschleunigungs-Bremsdrehmoment, d. h. das erste Beschleunigungs-/Bremsdrehmoment, das an der Antriebswelle des Hauptmotors 6m beim Beschleunigen/Bremsen des Hauptmotors 6m erforderlich ist, an der Antriebswelle des Hauptmotors 6m erzeugt wird. Andererseits erzeugt die Drehmomentwerterzeugungseinheit 21s den Vorlast-Drehmomentwert Tps, sodass ein Ausgangsdrehmoment größer als das Beschleunigungs-/Bremsdrehmoment, d. h. das zweite Beschleunigungs-/Bremsdrehmoment, welches an der Antriebswelle des Submotors 6s beim Beschleunigen/Abbremsen des Submotors 6s erforderlich ist, an der Antriebswelle des Submotors 6s erzeugt wird.
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4 zeigt ein gegenüber 2 modifiziertes Beispiel eines Flussdiagramms. Der in diesem Flussdiagramm gezeigte Prozess wird ausgeführt unter Steuerung eines Prozessprogramms, das mit der Motorsteuervorrichtung 11 ausgeführt wird, und zwar jedes Mal dann, wenn die anfängliche Vorlast-Drehmomentwerterzeugungseinheit 13 die anfänglichen Vorlast-Drehmomentwerte +Pr und –Pr entsprechend dem Anregungssignal Se erzeugt.
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Gemäß dem in 2 gezeigten Flussdiagramm bestimmt nach Schritt S1 die Faktor-Berechnungseinheit 42m, 42s, ob der Absolutwert der berechneten Beschleunigung am, as größer ist als der Schwellenwert TH (Schritt S21). Ist der Absolutwert der Beschleunigung am, as größer als der Schwellenwert TH, geht der Prozess zu Schritt S5. Ist andererseits der Absolutwert der Beschleunigung am, as nicht größer als der Schwellenwert TH, geht der Prozess zu Schritt S9.
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5 zeigt in einem Diagramm, wie der Faktor im Flussdiagramm nach 4 berechnet wird. Ist der Absolutwert der Beschleunigung nicht größer als der Schwellenwert TH, wird der Faktor auf 1 festgesetzt, wie in 5 mit der durchgezogenen Linie gezeigt ist, und wenn der Absolutwert der Beschleunigung größer ist als der Schwellenwert TH, steigt der Faktor proportional gemäß der Steigung α an mit dem Anstieg des Absolutwertes der Beschleunigung.
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Wird auf diese Weise der Faktor proportional gemäß der Neigung α variiert wenn der Absolutwert der Beschleunigung größer wird als der Schwellenwert TH, erzeugt die Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 21m den Vorlast-Drehmomentwert Tpm, sodass ein Ausgangsdrehmoment größer als das Beschleunigungs-/Bremsdrehmoment, das an der Antriebswelle des Hauptmotors 6m beim Beschleunigen/Bremsen des Hauptmotors 6m erforderlich ist, an der Antriebswelle des Hauptmotors anliegt. Andererseits erzeugt die Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 21s den Vorlast-Drehmomentwert Tps derart, dass ein Ausgangsdrehmoment größer als das Beschleunigungs-/Bremsdrehmoment, das an der Antriebswelle des Submotors 6s beim Beschleunigen/Bremsen des Submotors erforderlich ist, an der Antriebswelle des Submotors 6s anliegt.
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6 ist ein Diagramm zur Erläuterung des vorteilhaften Effektes mit einer Motorsteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung. 6 zeigt von oben nach unten: einen Graphen, der zeigt, wie sich der Positionsfehler mit der Zeit ändert; einen Graphen, der zeigt, wie sich der Strom-Befehlswert Im für den Hauptmotor 6m mit der Zeit ändert; einen Graphen, der zeigt, wie sich der Strombefehlswert Is für den Submotor 6s mit der Zeit ändert; und einen Graphen, der zeigt, wie sich die Geschwindigkeit des Hauptmotors 6m mit der Zeit ändert.
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Wird ein konstanter Vorlast-Drehmomentwert erzeugt, unabhängig von möglichen Änderungen in der Motorbeschleunigung, dann ändern sich der Positionsfehler, der Strombefehlswert Im für den Hauptmotor 6m, und der Strombefehlswert Is für den Submotor 6s gemäß den gestrichelten Linien. Im Einzelnen bedeutet dies, dass beim Bremsen des Hauptmotors 6m über die Zeitspanne von t1 bis t2 und beim Bremsen des Hauptmotors 6m in der Zeitspanne von t3 bis t4 die Fluktuation des Positionsfehlers ansteigt, was die Unmöglichkeit zufolge hat, einen Rückschlag zwischen dem angetriebenen Objekt 8 und den Maschinenelementen im Transmissionsmechanismus 7m und 7s zu unterdrücken, die mit dem Hauptmotor 6m bzw. dem Submotor 6s verbunden sind.
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Wird hingegen der Vorlast-Drehmomentwert Tpm, Tps so erzeugt, dass Änderungen in der Beschleunigung am, as berücksichtigt werden, dann verhalten sich der Positionsfehler, der Strombefehlswert Im für den Hauptmotor 6m, und der Strombefehlswert Is für den Submotor 6s so, wie es mit durchgezogenen Linien dargestellt ist. Im Einzelnen bedeutet dies, dass während des Bremsens des Hauptmotors 6m in der Zeitspanne von t1 bis t2 und beim Bremsen des Hauptmotors 6m in der Zeitspanne von t3 bis t4 die Fluktuation des Positionsfehlers gering bleibt, wodurch es möglich wird, den Rückschlag zwischen dem angetriebenen Objekt 8 und den Maschinenelementen des Transmissionsmechanismus 7m, 7s, die mit dem Hauptmotor 6m bzw. dem Submotor 6s verbunden sind, zu unterdrücken.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rückschlag (d. h. der Totgang bzw. das Spiel) zwischen dem angetriebenen Objekt 8 und den Maschinenelementen der Transmissionsmechanismen 7m und 7s unterdrückt weil der Vorlast-Drehmomentwert Tpm, Tps so erzeugt wird, dass Änderungen in der Beschleunigung am, as berücksichtigt sind, und zwar sogar beim Beschleunigen/Bremsen des Hauptmotors 6m und des Submotors 6s beim Antreiben des angetriebenen Objektes 8 unter Verwendung des Hauptmotors 6m und des Submotors 6s.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Vorlast-Drehmomentwert Tpm, Tps auf einem konstanten Wert gehalten solange der Absolutwert der Beschleunigung am, as nicht größer wird als der Schwellenwert TH und wenn der Absolutwert der Beschleunigung am, as den Schwellenwert TH überschreitet, wird mit dem Anstieg des Absolutwertes der Beschleunigung am, as der Vorlast-Drehmomentwert Tpm, Tps erhöht. Dies hilft, eine Situation zu vermeiden, in der starke Vorlast-Drehmomentwerte Tpm und Tps zu den Drehmomentbefehlswerten Tm und Ts hinzugefügt und an den Ausgangswellen des Hauptmotors 6m bzw. des Submotors 6s anliegen wenn der Hauptmotor 6m und der Submotor 6s gestoppt werden oder wenn der Hauptmotor 6m und der Submotor 6s mit konstanter Geschwindigkeit laufen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Vorlast-Drehmomentwerte Tpm und Tps durch Modifikation der Zwischen-Vorlastdrehmomentwerte TpOm bzw. TpOs erzeugt, und zwar auf Basis der Zeitkonstanten τ. Deshalb kann der Stoß aufgrund des Rückschlages zwischen dem angetriebenen Objekt 8 und den Maschinenelementen des Transmissionsmechanismus 7m und 7s reduziert werden.
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7 ist ein Blockdiagramm eines Systems mit einer Motorsteuereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das in 7 gezeigte System hat eine drei-phasige Wechselspannungsquelle 1, einen Konverter 2, einen glättenden Kondensator 3, Inverter 4m und 4s, Stromsensoren 5m und 5s, einen Hauptmotor 6m als ersten Motor, einen Submotor 6s als zweiten Motor, Transmissionsmechanismen 7m und 7s, ein angetriebenes Objekt 8, einen Motor-Positionssensor 9m, einen Geschwindigkeitssensor 10m, eine Motorsteuervorrichtung 11', eine Host-Steuervorrichtung 12, eine anfängliche Vorlastdrehmomentwerterzeugungseinheit 13 (auch als Anfangsdrehmomentwerterzeugungseinheit zu bezeichnen), einen Maschinenpositionssensor 14, und einen Positionsselektor 15.
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Die Motorsteuervorrichtung 11' hat eine einzige Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 21m als Drehmomentbefehlswerteinheit, eine Vorlast-Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 22m, eine Vorlast-Drehmomentbefehlswerterzeugungseinheit 22s, eine Motorantriebseinheit 23m und eine Motorantriebseinheit 23s.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von der Geschwindigkeitssteuereinheit 43m der Drehmomentbefehlswert Tm für den Hauptmotor 6m und den Submotor 6s an die Addierer 51m und 51s als erste Drehmomentbefehlswerte für den ersten Motor bzw. als zweite Drehmomentbefehlswerte für den zweiten Motor gegeben.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Motorsteuervorrichtung selbst und das diese beinhaltende System vereinfacht werden, um die Motorsteuervorrichtung nach der Erfindung zu implementieren.
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Die hier beschriebene Erfindung ist nicht beschränkt auf die obigen besonderen Ausführungsbeispiele und Änderungen sowie Modifikationen können an den Ausführungsbeispielen vorgenommen werden. Beispielsweise wurden die obigen Ausführungsbeispiele beschrieben für den Fall, wo die Beschleunigung am, as berechnet wird auf Basis des Positionsbefehlswertes θm, θs, jedoch kann die Beschleunigung am, as auch berechnet werden aufgrund des Drehwinkels θm', θs'.
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Bei den obigen Ausführungsbeispielen weist der Aufbau Tiefpassfilter 44m und 44s auf. Jedoch können diese Tiefpassfilter auch weggelassen werden.
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Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurden die Beschleunigungswerte am und as berechnet und die Faktoren Xm und Xs wurden unter Verwendung zugehöriger Beschleunigungswert am und as berechnet, jedoch kann die Erfindung auch verwirklicht werden wenn nur der eine oder der andere der Beschleunigungswerte am oder as berechnet wird und die Faktoren Xm und Xs unter Verwendung dieses einen berechneten Wertes berechnet werden.
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Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurden die Drehmomentbefehlswerte Tm und Ts mit zwei Daten-Sätzen erzeugt, wobei ein Satz den Positionsbefehlswert θm, den Drehwinkel θm' und die Rotationsgeschwindigkeit ω und die Rotationsgeschwindigkeit ωm' und der andere Satz den Positionsbefehlswert θs, den Drehwinkel θs', und die Rotationsgeschwindigkeit ωs' aufwiesen, und weiterhin wurde der Fall vorausgesetzt, bei dem die Drehmomentbefehlswerte Tm und Ts erzeugt wurden aufgrund einen Datensatzes mit dem Positionsbefehlswert θm, dem Drehwinkel θm', und der Rotationsgeschwindigkeit ωm'. Jedoch können die Drehmomentbefehlswerte Tm und Ts auch erzeugt werden aufgrund zumindest eines Datensatzes, der ausgewählt ist aus einem der folgenden Sätze: einem Datensatz mit dem Positionsbefehlswert θm, dem Drehwinkel θm', und der Rotationsgeschwindigkeit ωm', einem Datensatz mit dem Positionsbefehlswert θs, dem Drehwinkel θs', und der Rotationsgeschwindigkeit ωs', sowie einem Datensatz mit dem Positionsbefehl für die (nicht gezeigte) Maschine, der Positionsinformation für die (nicht gezeigte) Maschine, und der Geschwindigkeitsinformation bezüglich des angetriebenen Objektes
8. BEZUGSZEICHENLISTE FIG. 1
| 2 | KONVERTER |
| 4m | INVERTER |
| 4s | INVERTER |
| 6m | HAUPTMOTOR |
| 6s | SUBMOTOR |
| 8 | ANGETRIEBENES OBJEKT |
| 9m | MOTORPOSITIONSSENSOR |
| 9s | MOTORPOSITIONSENSOR |
| 10m | GESCHWINDIGKEITSSENSOR |
| 10s | GESCHWINDIGKEITSSENSOR |
| 12 | HOST-STEUERVORRICHTUNG |
| 13 | ANFÄNGLICHE VORLAST-DREHMOMENTWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 14 | MASCHINENPOSITIONSSENSOR |
| 21m | DREHMOMENTBEFEHLSWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 21s | DREHMOMENTBEFEHLSWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 22m | VORLAST-DREHMOMENTWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 22s | VORLAST-DREHMOMENTWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 23m | MOTORANTRIEBSEINHEIT |
| 23s | MOTORANTRIEBSEINHEIT |
| 32m | POSITIONSSTEUEREINHEIT |
| 32s | POSITIONSSTEUREINHEIT |
| 34s | GESCHWINDIGKEITSSTEUEREINHEIT |
| 41m | BESCHLEUNIGUNGSBERECHNUNGSEINHEIT |
| 41s | BESCHLEUNIGUNGSBERECHNUNGSEINHEIT |
| 42m | FAKTORBERECHNUNGSEINHEIT |
| 42s | FAKTORBERECHNUNGSEINHEIT |
| 53m | STROMSTEUEREINHEIT |
| 53s | STROMSTEUEREINHEIT |
FIG. 7
| 2 | KONVERTER |
| 4m | INVERTER |
| 4s | INVERTER |
| 6m | HAUPTMOTOR |
| 6s | SUBMOTOR |
| 8 | ANGETRIEBENES OBJEKT |
| 9m | MOTORPOSITIONSSENSOR |
| 10m | GESCHWINDIGKEITSSENSOR |
| 11' | MOTOR-STEUERVORRICHTUNG |
| 12 | HOST-STEUERVORRICHTUNG |
| 13 | ANFÄNGLICHE VORLAST-DREHMOMENTWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 14 | MASCHINENPOSITIONSSENSOR |
| 21m | DREHMOMENTBEFEHLSWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 22m | VORLAST-DREHMOMENTWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 22s | VORLAST-DREHMOMENTWERTERZEUGUNGSEINHEIT |
| 23m | MOTORANTRIEBSEINHEIT |
| 23s | MOTORANTRIEBSEINHEIT |
| 32m | POSITIONSSTEUREINHEIT |
| 34m | GESCHWINDIGKEITSSTEUEREINHEIT |
| 41m | BESCHLEUNIGUNGSBERECHNUNGSEINHEIT |
| 41s | BESCHLEUNIGUNGSBERECHNUNGSEINHEIT |
| 42m | FAKTOR-BERECHNUNGSEINHEIT |
| 42s | FAKTOR-BERECHNUNGSEINHEIT |
| 53m | STROMSTEUEREINHEIT |
| 53s | STROMSTEUEREINHEIT |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013-050817 [0001]
- JP 8-174481 A [0003]
- JP 2003-79180 A [0003]
- JP 2004-92859 A [0003]
- JP 8-16246 A [0005]
- JP 2010-172054 A [0005]
