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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern eines Motors, der mit einer Zugspindel (Vorschubwelle) einer Werkzeugmaschine oder einer anderen industriellen Maschine oder auch mit dem Arm eines industriellen Roboters verbunden ist.
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2. Zum Stand der Technik
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Im Stand der Technik wird ein Servomotor mit einer Welle (mechanisch bewegbare Komponente) verbunden, wie beispielsweise einer Vorschubwelle (Zugspindel) einer Werkzeugmaschine oder der Welle einer anderen industriellen Maschine, wie dem Arm eines industriellen Roboters. Die Drehung des Servomotors wird in eine Linearbewegung z. B. eines Tisches oder dergleichen umgesetzt durch Verwendung z. B. eines Kugelgewindetriebs oder dergleichen oder es wird die Übertragungsgeschwindigkeit des Servomotors durch einen Geschwindigkeitsreduzierer reduziert.
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Dabei treten Situationen auf, in denen eine Stopp-Position in Bezug auf eine bestimmte Stellung des Kugelgewindetriebs oder des Geschwindigkeitsreduzierers in positiver Richtung verschieden ist von der Stopp-Position in negativer Richtung. Im Allgemeinen wird dieser Unterschied als Totgang (Spiel) bezeichnet, welcher eine Verringerung der Positionsgenauigkeit bewirkt.
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Die 8A bis 8C erläutern ein solches Spiel. 8A zeigt ein bewegbares Teil WA, welches durch einen Motor (nicht gezeigt) bewegt wird, und ein angetriebenes Teil WB, welches durch das bewegbare Teil WA angetrieben wird. Das bewegbare Teil WA ist an beiden Enden mit Vorsprüngen A1 und A2 versehen und das angetriebene Teil WB ist an einer zentralen Stelle mit einem Vorsprung B versehen. Wird beispielsweise das bewegbare Teil WA nach rechts bewegt, schlägt das innere Ende des Vorsprungs A1 des bewegbaren Teils WA gegen eine Seite des Vorsprungs B des angetriebenen Teils WB. Im Ergebnis werden das bewegbare Teil WA und das angetriebene Teil WB zusammen nach rechts bewegt. Wird die Richtung des Motors umgekehrt, wird das bewegbare Teil WA von rechts nach links bewegt, wie 8B zeigt. Schlägt dann die Innenseite des anderen Vorsprungs A2 des bewegbaren Teils WA gegen die andere Seite des Vorsprungs B des angetriebenen Teils WB, wie 8C zeigt, werden das bewegbare Teil WA und das angetriebene Teil WB zusammen nach links bewegt.
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Daraus ergibt sich, dass bei Umkehr der Bewegung es für das bewegbare Teil WA erforderlich ist, sich um einen vorgegebenen Versatz zu bewegen, bevor das bewegbare Teil WA gegen das angetriebene Teil WB anschlägt und dieser Versatz wird als ”Totgang” oder ”Spiel” (nachfolgend: Spiel) bezeichnet. Das in den 8A und 8C gezeigte Spiel C kann die Positionsgenauigkeit der Arbeit reduzieren. Um das zu verhindern, wurde bei Umkehr der Bewegung eine Kompensation entsprechend dem Spiel C dem Positionsbefehl des Motors hinzugefügt.
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Eine halbgeschlossene Steuervorrichtung führt eine Positionssteuerung des angetriebenen Teils WB auf Basis von Positionsinformationen des Motors aus ohne Gewinnung von Positionsinformationen bezüglich des angetriebenen Teils WB. In einem solchen halbgeschlossenen Steuersystem wird dem Motor ein korrigierter Positionsbefehl gegeben, welcher gewonnen wird durch Addition der Spiellänge zum Bewegungsbefehl nach Umkehr des Geschwindigkeitsbefehls, wodurch das angetriebene Teil WB um einen Versatz bewegt wird, der dem Bewegungsbefehl entspricht.
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In einer Vorrichtung, in welcher sowohl Positionsinformation bezüglich des Motors als auch Positionsinformation bezüglich des angetriebenen Teils WB gewonnen werden können, d. h. in einem voll geschlossenen Steuerungssystem, ist es ausreichend, den gewünschten Wert als Bewegungsbefehl auszugeben, weil für das angetriebene Teil WB ein Sensor vorgesehen ist. In einem solchen voll geschlossenen Steuersystem beginnt bei Umkehr des Geschwindigkeitsbefehls das angetriebene Teil WB die Bewegung nachdem der Motor um einen Versatz entsprechend der Spiellänge bewegt worden ist, und es tritt dementsprechend eine Verzögerung bei der Bewegung auf. Deshalb kann bei einem voll geschlossenen Steuersystem eine Geschwindigkeitsbefehlskorrekturfunktion vorgesehen sein zur Beschleunigung des Motors nach Umkehr des Geschwindigkeitsbefehls.
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Bei den obigen zwei Arten der Steuerung erfolgt eine angemessene Kompensation in einer angemessenen Zeitfolge, wobei der Betrag der Kompensation und die Zeitfolge der Kompensation im Voraus bestimmt werden. Deshalb handelt es sich bei diesen beiden Typen einer Steuerung um eine Optimalwertsteuerung (Modellverfahren für Regelung).
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Im Unterschied dazu wird gemäß der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 2014-054001 die Position des Motors mit Spiel gewonnen und auf dieser Basis wird der Betrag einer Kompensation für das Spiel bestimmt. Da der Betrag der Kompensation des Spiels auf Basis der momentanen Position des ein Spiel aufweisenden Motors bestimmt wird, handelt es sich bei der Steuerung gemäß der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 2014-054001 um eine Rückkoppelsteuerung (”Feed-Back-Regelung”). Bei der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 2014-054001 wird eine Positionsabweichung zwischen dem bewegbaren Teil und dem angetriebenen Teil bei Eingriff des bewegbaren Teils in das angetriebene Teil als ”anfängliche Abweichung” bezeichnet. Der Betrag für die Kompensation wird berechnet durch Subtraktion der Positionsabweichung zwischen den momentanen Positionen des bewegbaren Teils und des angetriebenen Teils von der anfänglichen Abweichung.
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Bei der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 2014-054001 wird das Spiel ausschließlich verstanden als Lücke zwischen Zahnflächen. Bei herkömmlichen Maschinen aber treten Totgänge aufgrund von elastischen Deformationen durch zwischen dem bewegbaren Teil und dem angetriebenen Teil wirkende Kräfte auf, zusätzlich zu dem einfach als Lücke definierten Spiel. Eine solche elastische Deformation kann linear sein oder nicht linear.
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Wird gemäß der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 2014-054001 die anfängliche Abweichung gewonnen und enthält der Totgang (das Spiel) eine elastische Deformation, unterscheiden sich die Größen der am Totgang-Ende wirkenden Kraft und der bei Umkehr des Motors wirkenden Kraft voneinander und dementsprechend kann es vorkommen, dass der für die Kompensation berechnete Betrag verschieden ist vom erforderlichen Kompensationsbetrag.
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Ist der Betrag der Kompensation zu klein, wird das Werkstück unzureichend geschnitten. Ist umgekehrt der Betrag der Kompensation zu groß, wird das Werkstück zu stark geschnitten, also zu stark abgetragen. Insbesondere dann, wenn der Betrag der Kompensation zu groß ist, ist der zu starke Abtrag auf der Schneidfläche des Werkstückes ein Fehler und dementsprechend besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das bearbeitete Werkstück als schlecht bearbeitet eingeordnet wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft die obigen Erörterungen und hat die Bereitstellung einer Motorsteuervorrichtung zum Ziel, welche eine zu starke Kompensation vermeiden kann durch Berücksichtigung elastischer Deformation.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Um obiges Ziel zu erreichen wird gemäß einer ersten Variante der Erfindung eine Motorsteuervorrichtung bereitgestellt mit einem bewegbaren Teil, welches von einem Motor angetrieben wird und einem angetriebenen Teil, welches durch das bewegbare Teil angetrieben wird, folgendes aufweisend:
einen ersten Positionsdetektor, welcher die Position des bewegbaren Teils detektiert, einen zweiten Positionsdetektor, welcher die Position des angetriebenen Teils detektiert, eine Abweichungsberechnungseinheit, welche die Abweichung zwischen einem ersten Positionsdetektionswert, detektiert durch den ersten Positionsdetektor, und einem zweiten Positionsdetektionswert, detektiert durch den zweiten Positionsdetektor, berechnet, eine Speichereinheit, welche die durch die Abweichungsberechnungseinheit berechnete Abweichung speichert, wenn das bewegbare Teil mit dem angetriebenen Teil in einer ersten Antriebsrichtung und in einer zweiten, der ersten Antriebsrichtung entgegengesetzten Antriebsrichtung in Kontakt kommt, als erste anfängliche Abweichung bzw. als zweite anfängliche Abweichung, und eine Kompensationsberechnungseinheit, welche den Betrag einer Kompensation berechnet zur Korrektur von Spiel zwischen dem bewegbaren Teil und dem angetriebenen Teil und einer elastischen Deformation aufgrund des Eingriffs des bewegbaren Teils mit dem angetriebenen Teil, wobei die Kompensationsberechnungseinheit eine Befehlsabweichung berechnet auf Basis der ersten anfänglichen Abweichung und der zweiten anfänglichen Abweichung, wie in der Speichereinheit abgespeichert, und einer vorgegebenen Konstanten, die größer ist als 0 und nicht größer als 1, wobei der Betrag der Kompensation berechnet wird durch Subtraktion der durch die Abweichungsberechnungseinheit berechneten momentanen Abweichung von der Befehlsabweichung.
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Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung, insbesondere in Kombination mit der ersten Variante, wird die Befehlsabweichung dann, wenn die Antriebsrichtung nach der Umkehr des Motors die erste Antriebsrichtung ist, ausgedrückt durch (erste anfängliche Abweichung × Konstante + zweite anfängliche Abweichung × (1 – Konstante)), und dann, wenn die Antriebsrichtung nach Umkehr des Motors die zweite Antriebsrichtung ist, wird die Befehlsabweichung ausgedrückt durch (erste anfängliche Abweichung × (1 – Konstante) + zweite anfängliche Abweichung × Konstante).
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Gemäß einer dritten Variante der Erfindung, insbesondere in Kombination mit der zweiten Variante, hat die Konstante einen Wert zwischen 0,75 und 0,95.
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Die obigen Ziele, Merkmale und Wirkungen sowie weitere Ziele, Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Erfindung.
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2 zeigt schematisch einen Kugelgewindetrieb entsprechend 1.
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3A ist eine schematische Teilansicht bei Bewegung des bewegbaren Teils nach links.
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3B ist eine schematische Teilansicht bei Bewegung des bewegbaren Teils nach rechts.
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4 ist ein Flussdiagramm eines Teils des Betriebs einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Erfindung.
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5 ist ein Flussdiagramm des verbleibenden Betriebs einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Erfindung.
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6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Verschiebung (Auslenkung) von Federn entsprechend einem ersten elastischen Deformationsteil und einem zweiten elastischen Deformationsteil und einer Kraft.
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7 zeigt schematisch eine Befehlsabweichung.
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8A ist eine erste erläuternde Darstellung eines Spiels.
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8B ist eine zweite erläuternde Darstellung eines Spiels.
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8C ist eine dritte erläuternde Darstellung eines Spiels.
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Beschreibung im Einzelnen
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Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. In den Figuren sind einander entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Klarheit können die Maßstäbe in den Figuren angemessen gewählt sein.
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1 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Erfindung. Gemäß 1 ist eine Schraubenmutter 52 in Eingriff mit einem Gewinde 51 eines Kugelgewindetriebs, der mit der Ausgangswelle des Motors M verbunden ist. Die Gewindemutter 52 ist mit einem Tisch 54 über eine Kupplung 52 verbunden. Die Position des Motors M wird mit einem ersten Positionsdetektor detektiert z. B. einem Codierer 11, der am Motor M angebracht ist. Der Codierer 11 detektiert auch einen Geschwindigkeitsdetektionswert DV auf Basis einer Vielzahl aufeinanderfolgender Stellungen des Motors M. Die Position des Tisches 54 wird durch einen zweiten Positionsdetektor detektiert, z. B. einen Maßstab 12, der parallel zum Tisch 54 angeordnet ist.
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2 zeigt schematisch den Kugelgewindemechanismus. Die Figur zeigt hauptsächlich ein bewegbares Teil WA, das an beiden Enden mit Vorsprüngen A1 und A2 versehen ist, und ein Eingriffsteil B, welches zwischen den Vorsprüngen A1 und A2 des bewegbaren Teils WA gleitet. Die untere Fläche des bewegbaren Teils WA ist mit einem Motor-Positionsteil 63 versehen, welches die Position des Motors M über ein erstes elastisch deformierbares Teil 61 anzeigt. Das Eingriffsteil B ist mit dem Tisch 54 über ein zweites elastisch deformierbares Teil 62 verbunden.
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Die 3A und 3B zeigen schematisch das bewegbare Teil bei Bewegung in die linke Richtung und in die rechte Richtung. Wird das Motor-Positionsteil 63 nach links bewegt, wird das erste elastisch deformierbare Teil 61 elastisch deformiert, sodass das bewegbare Teil WA mit einer geringen Verzögerung in Bezug auf das Motor-Positionsteil 63 nach links bewegt wird.
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Kommt das Eingriffsteil B mit dem Vorsprung A1 des bewegbaren Teils WA in Eingriff, wird das Eingriffsteil B zusammen mit dem bewegbaren WA bewegt. Eine weitere Bewegung des Eingriffsteils B nach links bewirkt eine elastische Deformation des zweiten elastisch deformierbaren Teils 62, sodass der Tisch 54 mit einer Verzögerung in Bezug auf das Eingriffsteil B nach links bewegt wird. Wie sich aus 3B ergibt, gilt das gleiche im Wesentlichen bei Bewegung des Motor-Positionsteils 63 nach rechts, weshalb eine nochmalige Beschreibung insoweit sich erübrigt.
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Wie 3A zeigt, gibt es bei Eingriff des Eingriffsteils B mit dem Vorsprung A1 des bewegbaren Teils WA ein Spiel C zwischen dem Eingriffsteil B und dem anderen Vorsprung A2 des bewegbaren Teils WA. Die Größe des Spiels C kann gewonnen werden durch Messung der Verschiebung des bewegbaren Teils WA mittels einer drei-dimensionalen Messeinrichtung oder dergleichen und durch Vergleich der gemessenen Verschiebung mit der Verschiebung des Motors M, also der Messung der Differenz der beiden Größen. Andererseits ist es möglich, die Größe des Spiels C durch Messung einer sogenannten Quadrantenprojektion zu erhalten, welche entsteht, wenn der Quadrant wechselt.
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Wie ein Vergleich der 1 und 2 zeigt, entsprechen der erste Positionsdetektor (Codierer) 11 und der Motor M gemäß 1 einem Linearaktuator 64, welcher gemäß 2 als ein Lineardetektor dient. Ähnlich entsprechen die Gewindestange 51 und die Schraubenmutter 52 in 1 dem bewegbaren Teil WA, dem angetriebenen Teil WB und dem ersten elastisch deformierbaren Teil 61. Die Kopplung 53 gemäß 1 entspricht dem zweiten elastisch deformierbaren Teil 62. In der nachfolgenden Beschreibung wird vorausgesetzt, dass der Kugelgewindemechanismus nach 1 ersetzt ist durch den Kugelgewindemechanismus, wie er schematisch in 2 gezeigt ist.
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Gemäß 1 ist die Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Erfindung im Wesentlichen zusammengesetzt aus einer Positionsbefehl-Erzeugungseinheit 20, welche periodisch einen Positionsbefehl CP für das bewegbare Teil WA erzeugt, eine Geschwindigkeitsbefehl-Erzeugungseinheit 24, welche einen Geschwindigkeitsbefehl für das bewegbare Teil WA erzeugt, und eine Drehmomentbefehl-Erzeugungseinheit 26, welche einen Drehmomentbefehl für den Motor M erzeugt.
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Die Motorsteuervorrichtung 10 hat weiterhin eine Abweichungsberechnungseinheit 31, welche eine Abweichung ΔP zwischen dem ersten Positionsdetektionswert DP1, detektiert durch den ersten Positionsdetektor 11, und dem zweiten Positionsdetektionswert DP2, detektiert durch den zweiten Positionsdetektor 12, bestimmt. Weiterhin hat die Motorsteuervorrichtung 10 eine Beurteilungseinheit 32, welche feststellt, ob der Vorsprung A1 oder der Vorsprung A2 des bewegbaren Teils WA mit dem angetriebenen Teil WB in Eingriff steht, wenn das bewegbare Teil WA aus einer optionalen Anfangsposition in die erste Antriebsrichtung und in die zweite Antriebsrichtung, der ersten Antriebsrichtung entgegengesetzt, bewegt wird.
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Die Motorsteuervorrichtung 10 hat weiterhin eine Speichereinheit 33, welche die Abweichung ΔP, wie durch die Abweichungsberechnungseinheit 31 berechnet, als anfängliche Abweichung in Korrelation mit der ersten Antriebsrichtung oder der zweiten Antriebsrichtung abspeichert, wenn die Beurteilungseinheit 32 feststellt, dass das bewegbare Teil WA mit dem angetriebenen Teil WB in Eingriff ist. Die Speichereinheit 33 kann auch andere Daten, wie eine Geschwindigkeit etc. abspeichern. Die Motorsteuervorrichtung 10 hat weiterhin eine Kompensationsberechnungseinheit 34, welche den Betrag der Kompensation berechnet, die erforderlich ist zur Korrektur des Spiels zwischen dem bewegbaren Teil WA und dem angetriebenen Teil WB und den elastischen Deformationen des ersten elastisch deformierbaren Teils 61 und des zweiten elastisch deformierbaren Teils 62 bei Eingriff des bewegbaren Teil WA mit dem angetriebenen Teil WB.
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Die 4 und 5 zeigen Flussdiagramme des Betriebs der Motorsteuervorrichtung. Die Abläufe entsprechend den 4 und 5 werden gemäß einem vorgegebenen Steuerzyklus wiederholt. Der Betrieb der Motorsteuerung gemäß der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 näher beschrieben.
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Zunächst erzeugt die Positionsbefehl-Erzeugungseinheit 20 den Positionsbefehl CP. In den Schritten S11 und S12 gemäß 4 detektieren der erste Positionsdetektor 11 und der zweite Positionsdetektor 12 den ersten Positionsdetektionswert DP1 des bewegbaren Teils WA bzw. den zweiten Positionsdetektionswert DP2 des angetriebenen Teils WB.
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Danach berechnet gemäß Schritt S13 nach 4 die Abweichungsberechnungseinheit 31 eine Abweichung ΔP zwischen dem ersten Positionsdetektionswert DP1 und dem zweiten Positionsdetektionswert DP2. Die Abweichung ΔP wird sukzessive in der Speichereinheit 33 abgespeichert. Die abgespeicherten Abweichungen ΔP sind mit der Antriebsrichtung korreliert.
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Sodann wird in Schritt S14 geprüft, ob die Antriebsrichtung die erste Antriebsrichtung ist oder nicht. In dieser Beschreibung sind die rechte Richtung und die linke Richtung gemäß 2 etc. die erste Antriebsrichtung bzw. die zweite Antriebsrichtung. Die Antriebsrichtung ergibt sich jeweils aus dem Vorzeichen (Plus oder Minus) der Differenz des von der Positionsbefehl-Erzeugungseinheit 20 abgegebenen Positionsbefehls. Wird festgestellt, dass die Antriebsrichtung die erste Antriebsrichtung ist, geht das Verfahren zu Schritt S15. In Schritt S15 prüft die Beurteilungseinheit 32, ob der Vorsprung A1 des bewegbaren Teils WA mit dem angetriebenen Teil WB in der ersten Antriebsrichtung in Eingriff ist. Steht der Vorsprung A1 des bewegbaren Teils WA mit dem angetriebenen Teil WB in Eingriff, wird die momentane Abweichung ΔP als erste anfängliche Abweichung ΔP1 zusammen mit der Antriebsrichtung in Schritt S16 in der Speichereinheit 33 abgelegt.
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Beispielsweise bestimmt die Beurteilungseinheit 32, dass der Vorsprung A1 am bewegbaren Teil WA mit dem angetriebenen Teil WB in Eingriff ist, wenn der Tisch 54 mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird oder in der ersten Antriebsrichtung beschleunigt wird nachdem eine vorgegebene Zeitspanne nach Beginn des Betriebs des Motors M vergangen ist. Dementsprechend beinhaltet die erste anfängliche Abweichung ΔP1 elastische Deformationen des ersten elastisch deformierbaren Teils 61 und des zweiten elastisch deformierbaren Teils 62 in der ersten Antriebsrichtung. Es versteht sich, dass es auch mit anderen Verfahren und Mitteln möglich ist, zu ermitteln, dass der Vorsprung A1 des bewegbaren Teils WA mit dem angetriebenen Teil WB in Eingriff ist.
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Wird in Schritt S14 festgestellt, dass die Antriebsrichtung die zweite Antriebsrichtung ist, geht das Steuerverfahren zu Schritt S17. In Schritt S17 prüft die Beurteilungseinheit 32, ob der Vorsprung A2 des bewegbaren Teils WA mit dem angetriebenen Teil WB in der zweiten Antriebsrichtung in Eingriff ist. Die Beurteilung erfolgt im Wesentlichen in gleicher Weise wie oben beschrieben. Ist der Vorsprung A2 des bewegbaren Teils WA in Eingriff mit dem angetriebenen Teil WB, wird die momentane Abweichung ΔP als zweite anfängliche Abweichung ΔP2 zusammen mit der Antriebsrichtung in der Speichereinheit 33 in Schritt S18 abgespeichert. Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dass die zweite anfängliche Abweichung ΔP2 elastische Deformationen des ersten elastisch deformierbaren Teils 61 und des zweiten elastisch deformierbaren Teils 62 in der zweiten Antriebsrichtung beinhaltet.
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In Schritt S19 wird geprüft, ob das bewegbare Teil WA mit dem anderen Vorsprung des angetriebenen Teils WB nach Inversion des Geschwindigkeitsbefehls auf der gegenüberliegenden Seite in Eingriff ist. Ist das bewegbare Teil WA mit dem anderen Vorsprung des angetriebene Teils WB auf der gegenüberliegenden Seite in Eingriff, ist keine Kompensation erforderlich und dementsprechend das Verfahren beendet.
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In Schritt S20 wird geprüft, ob sowohl die erste als auch die zweite Abweichung ΔP1 bzw. ΔP2 in der Speichereinheit 33 abgelegt sind. Ist eine oder sind beide der ersten und zweiten anfänglichen Abweichungen ΔP1 und ΔP2 nicht abgespeichert, ist es nicht möglich, eine Befehlsabweichung zu berechnen, was weiter unten noch näher beschrieben wird. Danach ist das Verfahren beendet.
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Sind sowohl die erste als auch die zweite Abweichung ΔP1 und ΔP2 in der Speichereinheit 33 abgespeichert, geht das Steuerverfahren zu Schritt S21, wo geprüft wird, ob es sich bei der Antriebsrichtung um die erste Antriebsrichtung handelt. Ist die Antriebsrichtung die erste Antriebsrichtung geht das Steuerverfahren zu Schritt S22. In Schritt S33 berechnet die Kompensationsberechnungseinheit 34 eine Befehlsabweichung auf Basis der nachfolgenden Gleichung (1): Befehlsabweichung ← ΔP1·α + ΔP2·(1 – α) (1)
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In Gleichung (1) und Gleichung (2), welche anschließend beschrieben wird, ist α eine Konstante größer als 0, aber nicht größer als 1. Die Konstante α kann experimentell durch eine Bedienungsperson bestimmt werden und wird vorzugsweise in der Speichereinheit 33 abgelegt. Die berechnete Befehlsabweichung wird zeitweise in der Kompensationsberechnungseinheit 34 abgespeichert.
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Handelt es sich bei der Antriebsrichtung um die zweite Antriebsrichtung, geht das Steuerverfahren zu Schritt S23. In Schritt S23 berechnet die Kompensationsberechnungseinheit 34 eine Befehlsabweichung auf Basis der nachfolgenden Gleichung (2): Befehlsabweichung ← ΔP1·(1 – α) + ΔP2·α (2)
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Sodann berechnet in Schritt S24 die Kompensationsberechnungseinheit 34 die Größe der Kompensation auf Basis der nachfolgenden Gleichung (3): Größe der Kompensation = G × (Befehlsabweichung – momentane Abweichung) (3)
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In Gleichung (3) bedeutet G eine Verstärkung und die ”momentane Abweichung” bedeutet die zuletzt in Schritt S13 berechnete Abweichung. Die Verfahren entsprechend den 4 und 5 werden gemäß einem vorgegebenen Steuerzyklus wiederholt.
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Gemäß 1 wird der erste Detektionspositionswert DP1 durch den ersten Positionsdetektor 11 detektiert und vom Positionsbefehl CP abgezogen (subtrahiert), der durch die Positionsbefehl-Erzeugungseinheit 20 erzeugt ist; hierzu dient ein Subtrahierer 21. Die Größe der durch die Kompensationsberechnungseinheit 34 erzeugten Kompensation wird mit einem Addierer 22 zum Positionsbefehl CP addiert und das Ergebnis wird in die Geschwindigkeitsbefehl-Erzeugungseinheit 24 eingegeben. Die Geschwindigkeitsbefehl-Erzeugungseinheit 24 erzeugt einen Geschwindigkeitsbefehlswert CV.
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Der von dem ersten Positionsdetektor 11 detektierte Geschwindigkeitsdetektionswert DV wird mit dem Subtrahierer 25 von dem Geschwindigkeitsbefehlswert CV subtrahiert und das Ergebnis wird in die Drehmoment-Erzeugungseinheit 26 eingegeben. Der mit der Drehmomentbefehl-Erzeugungseinheit 26 erzeugte Drehmomentbefehl wird zum Antrieb in den Motor M eingegeben.
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6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Verschiebung (Auslenkung) einer Feder und einer Kraft. Die Feder entspricht dem ersten elastisch deformierbaren Teil 61 und dem zweiten elastisch deformierbaren Teil 62. Wie sich aus 6 ergibt, wird zugrunde gelegt, dass die Feder entsprechend den ersten und zweiten elastisch deformierbaren Teilen 61 und 62 aus zwei Federelementen besteht, die unterschiedliche Federkonstanten haben, und die in Reihe geschaltet sind. Mit anderen Worten: Die Verschiebung (Auslenkung) ist relativ groß, wenn die Kraft zwischen Null und F0 liegt, zeigt jedoch eine Änderung, wenn die Kraft F0 überschreitet.
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Im Stand der Technik wurde der Betrag der Kompensation berechnet durch Subtraktion der laufenden (momentanen) Abweichung von einer abgespeicherten anfänglichen Abweichung. Ist beispielsweise in 6 die Kraft, mit der die anfängliche Abweichung abgespeichert ist, größer als F0, ist die Verschiebung etwas größer als L0. Ist die Kraft nach Umkehr kleiner als F0, dann sollte die Verschiebung deutlich kleiner sein als L0. Wenn aber in diesem Falle die Größe der Kompensation auf Basis einer Verschiebung berechnet wird, die etwas größer ist als L0, und diese Kompensation verwendet wird, dann wird sie exzessiv und dies ergibt die Gefahr eines zu starken Abtrags am Werkstück.
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Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung die Befehlsabweichung berechnet auf Basis der ersten anfänglichen Abweichung ΔP1, der zweiten anfänglichen Abweichung ΔP2, und der vorgegebenen Konstanten α unter Verwendung der Gleichungen (1) und (2), wie anhand der Schritte S22 und S23 erläutert wurde. Unter Verwendung der Gleichung (3) wird die laufende (momentane) Abweichung von der Befehlsabweichung subtrahiert, um die Größe der Kompensation zu gewinnen. 7 zeigt schematisch die Befehlsabweichung und macht deutlich, dass die Befehlsabweichung einem internen Teilungspunkt entspricht, an dem die Summe der anfänglichen Abweichung ΔP1 in der ersten Richtung und der anfänglichen Abweichung ΔP2 in der zweiten Richtung im Verhältnis steht wie α:(1 – α).
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Werden die elastischen Deformationen des ersten elastisch deformierbaren Teils 61 und des zweiten elastisch deformierbaren Teils 62 berücksichtigt, ist es möglich, zu verhindern, dass der Betrag der Kompensation exzessiv wird. Deshalb kann bei Einsatz der vorliegenden Erfindung das Werkstück nicht exzessiv bearbeitet werden, also kein zu großer Abtrag auf der Oberfläche des Werkstücks erfolgen. Es kann also die Wahrscheinlichkeit gesenkt werden, dass Werkstücke als unbrauchbar eingeordnet werden.
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Vorzugsweise nimmt die Konstante α Werte an zwischen 0,75 und 0,95. Damit ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Produktes weiter zu senken. Beträgt die Konstante α 0,75 oder Werte in der Nähe, ist es möglich, sehr stark die Wahrscheinlichkeit eines zu starken Abtrags an der Oberfläche des Werkstückes zu reduzieren.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird der Betrag der Kompensation berechnet durch Subtraktion der laufenden Abweichung von der Befehlsabweichung, entsprechend einer Berechnung auf Basis der ersten anfänglichen Abweichung, der zweiten anfänglichen Abweichung und der vorgegebenen Konstanten. Da dabei die elastische Deformation berücksichtigt ist, kommt es nicht zu einer zu großen (exzessiven) Kompensation. Deshalb erfolgt keine zu starke Bearbeitung des Werkstückes und es erfolgt kein zu großer Abtrag an der Oberfläche des Werkstückes. Damit kann die Wahrscheinlichkeit von fehlerhaften Produkten gesenkt werden.
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Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Wahrscheinlichkeit eines defekten Produktes weiter gesenkt werden.
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Zwar wurde oben die Erfindung anhand repräsentativer Ausführungsbeispiele erläutert, jedoch versteht sich, dass obige sowie weitere Abwandlungen, Weglassungen oder Hinzufügungen für den Fachmann möglich sind, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird.
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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 2014-054001 [0009, 0009, 0009, 0010, 0011]
