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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Erfindungsfeld
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung, ein Motorsteuerverfahren und ein Motorsteuerprogramm, die eine Einrichtung zum Korrigieren eines Spiels aufweisen.
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Stand der Technik
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In einem Steuersystem, in dem die Position, Ausrichtung, Haltung usw. eines Objekts gesteuerte Variablen sind, wie zum Beispiel einem Steuersystem einer Werkzeugmaschine oder industriellen Maschine werden herkömmlicherweise Servomotoren verwendet. An Maschinenelementen, die für das Übertragen der Drehung der Motorwelle eines Servomotors zu einer anderen Hauptspindel verwendet werden und miteinander verbunden sind, ist absichtlich ein Zwischenraum an den Verbindungsflächen zwischen diesen Maschinenelementen vorgesehen. Weil dieser Zwischenraum vorgesehen ist, können sich Maschinenelemente wie etwa Schrauben und Zahnräder frei innerhalb eines bestimmten Bereichs drehen. Dieser Zwischenraum wird als „Spiel“ bezeichnet.
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Wenn zum Beispiel ein Motor und eine angetriebene Welle wie etwa eine Spindel durch Zahnräder verbunden sind, wird aufgrund des Spiels der Zahnräder beim Umkehren des Motors das Umkehren der angetriebenen Welle relativ zu dem Umkehren des Motors verzögert. Um die Umkehrverzögerung der angetriebenen Welle zu korrigieren, besteht bereits ein Verfahren zum Addieren einer Spielkorrekturgröße zu einem Positionsbefehl für den Motor.
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Zum Beispiel gibt als ein Verfahren zum Verbessern des Umkehrverhaltens einer angetriebenen Welle während eines Umkehrens eines Motors in einer Konfiguration mit einer Art von Reduktionsmechanismus zwischen dem Motor und der durch diesen Motor angetriebenen Antriebswelle das Patentdokument 1 ein Verfahren an, das eine Korrektur der Position für ein schnelles Bewegen um die Größe des mechanischen Spiels des Reduktionsmechanismus zum Zeitpunkt des Umkehrens des Motors vorsieht.
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Patentdokument 2 betrifft eine Werkzeugmaschine umfassend einen Antriebsmechanismus, der so konfiguriert ist, dass er ein Steuerziel bewegt; einen Motor, der so konfiguriert ist, dass er den Antriebsmechanismus betreibt; einen ersten Codierer, der so konfiguriert ist, dass er eine Position des Steuerziels erfasst; einen zweiten Codierer, der so konfiguriert ist, dass er eine Position des Motors erfasst; eine Servosteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den Motor steuert; und eine numerische Steuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Fehler zwischen der Position des Steuerziels, die aus einem Erfassungsergebnis des ersten Codierers erhalten wird, und einer Position des Steuerziels, die aus einem Erfassungsergebnis des zweiten Codierers erhalten wird, von der Servosteuereinheit empfängt oder berechnet und einen Übertragungsfehler des Antriebsmechanismus auf der Grundlage eines Änderungsbetrags des Fehlers zwischen vor und nach der Umkehrung einer Bewegungsrichtung des Steuerziels abschätzt.
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Patentdokument 3 bezieht sich auf ein Regelsystem für einen Servomotor, das eine Überkompensation verhindert in Fällen, in denen eine Vorschubgeschwindigkeit z.B. sehr langsam ist, durch Integrieren jedes beweglichen Befehlswerts, nachdem die Richtung eines beweglichen Befehls umgekehrt wurde, und zu einem Zeitpunkt, zu dem der integrierte Wert größer als der Einstellwert wird, wobei eine spielbeschleunigende Kompensation gestartet wird. Wenn ein Code für einen beweglichen Befehl umgekehrt wird, erfolgt die Integration des Wertes des nachfolgenden beweglichen Befehls, und wenn eine Positionsabweichung auf Null kommt oder der Code umgekehrt wird, wird ein Spielzähler BC auf einen Einstellwert N gesetzt, wodurch eine Spielperiode gezählt wird, und wenn ein integrierter Wert des beweglichen Befehls, nämlich der Absolutwert eines Registers R2 größer als der Einstellwert XS wird, ein Spielbeschleunigungswert A auf ein Register R3 gesetzt wird und dieser Beschleunigungswert A zu einem mittels Positionsschleifenbehandlung berechneten Geschwindigkeitsbefehl VC addiert wird, durch den die Geschwindigkeitsschleifenbehandlung durchgeführt wird, wodurch eine Spielbeschleunigungskompensation gestartet wird. Anschließend erfolgt diese Spielbeschleunigungskompensation, bis der Spielzähler BC kleiner als Null wird.
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- Patentdokument 1: JP 2014-54001 A
- Patentdokument 2: US 9 298 177 B2
- Patentdokument 3: JP H04 - 8 451 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Verfahren des Patentdokuments 1 ist ein Spielkorrekturverfahren, in dem angenommen wird, dass die Umkehrverzögerung des angetriebenen Teils unmittelbar aufgrund des Spiels des Reduktionsmechanismus zum Zeitpunkt des Positionsbefehls oder der Umkehr des Motors auftritt. Wenn jedoch Zahnräder und ein Riemen gleichzeitig für den Eingriff zwischen dem Motor und der angetriebenen Welle verwendet werden, kann eine Umkehrverzögerung der angetriebenen Welle von der Umkehr des Motors aufgrund eines Spiels der Zahnräder durch die Elastizität des Riemens vorgesehen werden. Wenn in diesem Fall die Spielkorrekturgröße unmittelbar nach der Umkehr des Motors addiert wird, ist wie weiter unten beschrieben entweder kein Korrektureffekt gegeben oder wird die Umkehroperation der angetriebenen Welle durch die Korrektur beeinträchtigt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung, ein Motorsteuerverfahren und ein Motorsteuerprogramm anzugeben, die eine Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl für den Motor zum richtigen Zeitpunkt addieren.
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In einer ersten Motorsteuervorrichtung (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Motorsteuervorrichtung 10) gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die eine Motorsteuervorrichtung ist zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Motorwelle 30), der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Spindel 50), die durch den beweglichen Teil angetrieben wird, umfasst die Vorrichtung: einen ersten Positionserfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen ersten Positionserfassungsteil 101), der eine erste Position erfasst, die eine Position des beweglichen Teils ist; einen zweiten Positionserfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen zweiten Positionserfassungsteil 103), der eine zweite Position erfasst, die eine Position des angetriebenen Teils ist; einen Positionsfehler-Berechnungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsfehler-Berechnungsteil 104), der einen Positionsfehler berechnet, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines durch den ersten Positionserfassungsteil erfassten ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem durch den zweiten Positionserfassungsteil erfassten zweiten Positionserfassungswert; einen Positionsbefehl-Erzeugungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsbefehl-Erzeugungsteil 105), der einen Positionsbefehl erzeugt; einen Umkehrerfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Umkehrerfassungsteil 106), der eine Umkehr des Positionsbefehls erfasst; einen Positionsfehlervariation-Berechnungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsfehlervariation-Berechnungsteil 107), der einen absoluten Wert für eine Variation des Positionsfehlers seit dem Erfassen der Umkehr berechnet; einen Bestimmungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Bestimmungsteil 108), der bestimmt, ob der absolute Wert für die Variation des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und einen Spielkorrekturteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Spielkorrekturteil 109), der eine Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler addiert, wobei die Spielkorrekturgröße addiert wird, wenn der absolute Wert für die Variation des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einer zweiten Motorsteuervorrichtung (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Motorsteuervorrichtung 10A) gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die eine Motorsteuervorrichtung ist zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Motorwelle 30), der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Spindel 50), der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, umfasst die Vorrichtung: einen ersten Positionserfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen ersten Positionserfassungsteil 101), der eine erste Position erfasst, die eine Position des beweglichen Teils ist; einen zweiten Positionserfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen zweiten Positionserfassungsteil 103), der eine zweite Position erfasst, die eine Position des angetriebenen Teils ist; einen Positionsfehler-Berechnungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsfehler-Berechnungsteil 104), der einen Positionsfehler berechnet, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines durch den ersten Positionserfassungsteil erfassten ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem durch den zweiten Positionserfassungsteil erfassten zweiten Positionserfassungswert; einen Positionsbefehl-Erzeugungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsbefehl-Erzeugungsteil 105), der einen Positionsbefehl erzeugt; einen Umkehrerfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Umkehrerfassungsteil 106), der eine Umkehr des Positionsbefehls erfasst; einen Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil 207), der einen absoluten Wert für eine Änderungsrate pro Einheitszeit des Positionsfehlers seit dem Erfassen der Umkehr berechnet; einen Bestimmungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Bestimmungsteil 108), der bestimmt, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und einen Spielkorrekturteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Spielkorrekturteil 109), der eine Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler addiert, wobei die Spielkorrekturgröße addiert wird, wenn der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einer dritten Motorsteuervorrichtung (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Motorsteuervorrichtung 10A) gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die eine Motorsteuervorrichtung ist zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Motorwelle 30), der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Spindel 50), der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, umfasst die Vorrichtung: einen ersten Positionserfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen ersten Positionserfassungsteil 101), der eine erste Position erfasst, die eine Position des beweglichen Teils ist; einen zweiten Positionserfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen zweiten Positionserfassungsteil 103), der eine zweite Position erfasst, die eine Position des angetriebenen Teils ist; einen Positionsfehler-Berechnungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsfehler-Berechnungsteil 104), der einen Positionsfehler berechnet, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines durch den ersten Positionserfassungsteil erfassten ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem durch den zweiten Positionserfassungsteil erfassten zweiten Positionserfassungswert; einen Positionsbefehl-Erzeugungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsbefehl-Erzeugungsteil 105), der einen Positionsbefehl erzeugt; einen Umkehrerfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Umkehrerfassungsteil 106), der eine Umkehr des Positionsbefehls erfasst; einen Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil 207), der einen absoluten Wert für eine Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitsvariation eines Motordrehwinkels seit dem Erfassen der Umkehr berechnet; einen Bestimmungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Bestimmungsteil 108), der bestimmt, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und einen Spielkorrekturteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Spielkorrekturteil 109), der eine Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler addiert, wobei die Spielkorrekturgröße addiert wird, wenn die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einer vierten Motorsteuervorrichtung (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Motorsteuervorrichtung 10A) gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die eine Motorsteuervorrichtung ist zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Motorwelle 30), der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil (zum Beispiel der weiter unten beschriebenen Spindel 50), der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, umfasst die Vorrichtung: einen ersten Positionserfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen ersten Positionserfassungsteil 101), der eine erste Position erfasst, die eine Position des beweglichen Teils ist; einen zweiten Positionserfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen zweiten Positionserfassungsteil 103), der eine zweite Position erfasst, die eine Position des angetriebenen Teils ist; einen Positionsfehler-Berechnungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsfehler-Berechnungsteil 104), der einen Positionsfehler berechnet, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines durch den ersten Positionserfassungsteil erfassten ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem durch den zweiten Positionserfassungsteil erfassten zweiten Positionserfassungswert; einen Positionsbefehl-Erzeugungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsbefehl-Erzeugungsteil 105), der einen Positionsbefehl erzeugt; einen Umkehrerfassungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Umkehrerfassungsteil 106), der eine Umkehr des Positionsbefehls erfasst; einen Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil 207), der einen absoluten Wert für eine Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitsvariation eines integrierten Werts des Positionsbefehls seit dem Erfassen der Umkehr berechnet; einen Bestimmungsteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Bestimmungsteil 108), der bestimmt, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und einen Spielkorrekturteil (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Spielkorrekturteil 109), der eine Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler addiert, wobei die Spielkorrekturgröße addiert wird, wenn der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung können in der Motorsteuervorrichtung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte der bewegliche Teil, der durch den Motor angetrieben wird, und der angetriebene Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, mechanisch durch eine Kombination aus Zahnrädern und einem Riemen verbunden sein.
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In einem ersten Verfahren zum Steuern eines Motors gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil, der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, die durch einen Computer ausgeführt werden: Erfassen einer ersten Position, die eine Position des beweglichen Teils ist; Erfassen einer zweiten Position, die eine Position des angetriebenen Teils ist; Berechnen eines Positionsfehlers, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem zweiten Positionserfassungswert; Erzeugen eines Positionsbefehls; Erfassen einer Umkehr des Positionsbefehls; Berechnen eines absoluten Werts für eine Variation des Positionsfehlers seit dem Erfassen der Umkehr; Bestimmen, ob der absolute Wert für die Variation des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und Addieren einer Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler, wenn der absolute Wert für die Variation des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einem zweiten Verfahren zum Steuern eines Motors gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil, der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, die durch einen Computer ausgeführt werden: Erfassen einer ersten Position, die eine Position des beweglichen Teils ist; Erfassen einer zweiten Position, die eine Position des angetriebenen Teils ist; Berechnen eines Positionsfehlers, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem zweiten Positionserfassungswert; Erzeugen eines Positionsbefehls; Erfassen einer Umkehr des Positionsbefehls; Berechnen eines absoluten Werts für eine Änderungsrate pro Einheitszeit des Positionsfehlers seit dem Erfassen der Umkehr; Bestimmen, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und Addieren einer Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler, wenn der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einem dritten Verfahren zum Steuern eines Motors gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil, der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, die durch einen Computer ausgeführt werden: Erfassen einer ersten Position, die eine Position des beweglichen Teils ist; Erfassen einer zweiten Position, die eine Position des angetriebenen Teils ist; Berechnen eines Positionsfehlers, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem zweiten Positionserfassungswert; Erzeugen eines Positionsbefehls; Erfassen einer Umkehr des Positionsbefehls; Berechnen eines absoluten Werts für eine Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitsvariation des Motordrehwinkels seit dem Erfassen der Umkehr; Bestimmen, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und Addieren einer Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler, wenn der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einem vierten Verfahren zum Steuern eines Motors gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil, der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, die durch einen Computer ausgeführt werden: Erfassen einer ersten Position, die eine Position des beweglichen Teils ist; Erfassen einer zweiten Position, die eine Position des angetriebenen Teils ist; Berechnen eines Positionsfehlers, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem zweiten Positionserfassungswert; Erzeugen eines Positionsbefehls; Erfassen einer Umkehr des Positionsbefehls; Berechnen eines absoluten Werts für eine Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitsvariation eines integrierten Werts des Positionsbefehls seit dem Erfassen der Umkehr; Bestimmen, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und Addieren einer Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler, wenn der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einem ersten Motorsteuerprogramm gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil, der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, veranlasst das Programm einen Computer zum Ausführen der folgenden Schritte: Erfassen einer ersten Position, die eine Position des beweglichen Teils ist; Erfassen einer zweiten Position, die eine Position des angetriebenen Teils ist; Berechnen eines Positionsfehlers, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswerts, der durch das Wandeln eines ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem zweiten Positionserfassungswert; Erzeugen eines Positionsbefehls; Erfassen einer Umkehr des Positionsbefehls; Berechnen eines absoluten Werts für die Variation des Positionsfehlers seit dem Erfassen der Umkehr; Bestimmen, ob der absolute Wert für die Variation des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und Addieren einer Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler, wenn der absolute Wert für die Variation des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einem zweiten nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung, auf dem ein Motorsteuerprogramm aufgezeichnet ist, dient das Motorsteuerprogramm zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil, der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, und veranlasst einen Computer zum Ausführen der folgenden Schritte: Erfassen einer ersten Position, die eine Position des beweglichen Teils ist; Erfassen einer zweiten Position, die eine Position des angetriebenen Teils ist; Berechnen eines Positionsfehlers, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem zweiten Positionserfassungswert; Erzeugen eines Positionsbefehls; Erfassen einer Umkehr des Positionsbefehls; Berechnen eines absoluten Werts für eine Änderungsrate pro Einheitszeit des Positionsfehlers seit dem Erfassen der Umkehr; Bestimmen, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und Addieren einer Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler, wenn der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einem dritten nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung, auf dem ein Motorsteuerprogramm aufgezeichnet ist, dient das Motorsteuerprogramm zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil, der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, und veranlasst einen Computer zum Ausführen der folgenden Schritte: Erfassen einer ersten Position, die eine Position des beweglichen Teils ist; Erfassen einer zweiten Position, die eine Position des angetriebenen Teils ist; Berechnen eines Positionsfehlers, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem zweiten Positionserfassungswert; Erzeugen eines Positionsbefehls; Erfassen einer Umkehr des Positionsbefehls; Berechnen eines absoluten Werts für eine Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitsvariation des Motordrehwinkels seit dem Erfassen der Umkehr; Bestimmen, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und Addieren einer Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler, wenn der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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In einem vierten nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, auf dem ein Motorsteuerprogramm aufgezeichnet ist, dient das Motorsteuerprogramm zum Korrigieren eines Spiels zwischen einem beweglichen Teil, der durch einen Motor angetrieben wird, und einem angetriebenen Teil, der durch den beweglichen Teil angetrieben wird, und veranlasst einen Computer zum Ausführen der folgenden Schritte: Erfassen einer ersten Position, die eine Position des beweglichen Teils ist; Erfassen einer zweiten Position, die eine Position des angetriebenen Teils ist; Berechnen eines Positionsfehlers, der eine Abweichung ist zwischen einem gewandelten ersten Positionserfassungswert, der durch das Wandeln eines ersten Positionserfassungswerts zu einem Wert einer Position des angetriebenen Teils gemäß einem Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil und dem angetriebenen Teil erhalten wird, und einem zweiten Positionserfassungswert; Erzeugen eines Positionsbefehls; Erfassen einer Umkehr des Positionsbefehls; Berechnen eines absoluten Werts für eine Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitsvariation eines integrierten Werts des Positionsbefehls seit dem Erfassen der Umkehr; Bestimmen, ob der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat; und Addieren einer Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl basierend auf dem Positionsfehler, wenn der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl für einen Motor zum richtigen Zeitpunkt addiert werden.
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Figurenliste
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- 1A ist eine erläuternde Zeichnung für das Verhalten jeder Welle während der Umkehr eines Motors.
- 1 B ist eine erläuternde Zeichnung für das Verhalten jeder Welle während der Umkehr eines Motors.
- 1C ist eine erläuternde Zeichnung für das Verhalten jeder Welle während der Umkehr eines Motors.
- 1D ist eine erläuternde Zeichnung für das Verhalten jeder Welle während der Umkehr eines Motors.
- 2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 4 ist eine Ansicht, die die Korrektur in der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 5A ist eine Ansicht, die eine zeitabhängige Änderung der Motorposition und Spindelposition sowie eine Quadrantenprojektion beim Vollziehen einer kreisförmigen Interpolationsbewegung für den Fall zeigt, dass keine Korrektur durchgeführt wird.
- 5B ist eine Ansicht, die eine zeitabhängige Änderung der Motorposition und Spindelposition sowie eine Quadrantenprojektion beim Vollziehen einer kreisförmigen Interpolationsbewegung für den Fall zeigt, dass eine Korrektur unmittelbar nach der Umkehr durchgeführt wird.
- 5C ist eine Ansicht, die eine zeitabhängige Änderung der Motorposition und Spindelposition sowie eine Quadrantenprojektion beim Vollziehen einer kreisförmigen Interpolationsbewegung für den Fall zeigt, dass eine Korrektur nach der Umkehr zum richtigen Zeitpunkt durchgeführt wird.
- 6 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung gemäß zweiten bis vierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 7 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten bis vierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 8 ist eine Ansicht, die den Zeitpunkt der Korrektur in der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 9 ist eine Ansicht, die den Zeitpunkt der Korrektur in der Motorsteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 10 ist eine Ansicht, die den Zeitpunkt der Korrektur in der Motorsteuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 11 ist eine Ansicht, die ein Exzentrischer-Bogen-Programm (Bogenbedingungen) während einer Bogenmessung in 5 zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 10 erläutert.
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(Zusammenfassung der Erfindung)
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1 ist eine erläuternde Ansicht, die die vorliegende Erfindung zusammenfasst und insbesondere das Verhalten jeder Welle während der Umkehr eines Motors zeigt, wenn ein Reduktionsmechanismus zwischen dem Motor und einer angetriebenen Welle (Spindel) durch Zahnräder und einen Riemen gebildet wird.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Motorwellenzahnrad 35 an der Motorwelle 30 fixiert und dient als ein beweglicher Teil. Ein Zwischenwellenzahnrad 45 ist an einer Zwischenwelle 40, die separat zu der Motorwelle 30 vorgesehen ist, fixiert. Und indem Zähne 351 des Motorwellenzahnrads 35 und Zähne 451 des Zwischenwellenzahnrads 45 ineinander eingreifen, dreht sich bei einer Drehung der Motorwelle 30 im Uhrzeigersinn die Zwischenwelle 40 gegen den Uhrzeigersinn und dreht sich bei einer Drehung der Motorwelle 30 gegen den Uhrzeigersinn die Zwischenwelle 40 im Uhrzeigersinn. Weiterhin ist ein endloser Riemen 60 mit einer Elastizität zwischen einem Teil der Zwischenwelle 40, an dem das Zwischenwellenzahnrad 45 nicht vorgesehen ist, und der als ein angetriebener Teil dienenden Spindel 50 vorgesehen.
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Bei einer Drehung der Zwischenwelle 40 im Uhrzeigersinn dreht sich also auch die Spindel 50 gegen den Uhrzeigersinn, und bei einer Drehung der Zwischenwelle 40 gegen den Uhrzeigersinn dreht sich die Spindel 50 auch gegen den Uhrzeigersinn. Die Drehungen der Motorwelle 30, der Zwischenwelle 40 und der Spindel 50 sind also miteinander gekoppelt. Insbesondere wenn sich die Motorwelle 30 im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich die Spindel 50 gegen den Uhrzeigersinn. Und wenn sich die Motorwelle 30 gegen den Uhrzeigersinn dreht, dreht sich die Spindel 50 im Uhrzeigersinn. Mit anderen Worten werden die durch den Motor 20 angetriebene Motorwelle 30 und die durch die Motorwelle 30 angetriebene Spindel 50 mechanisch durch die Kombination aus den Zahnrädern 35, 45 und dem Riemen 60 verbunden.
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1A zeigt einen Aspekt der Positionen des Motorwellenzahnrads 35 und des Zwischenwellenzahnrads 45 vor der Umkehr des Motors 20 und die auf den Riemen 60 wirkende Spannung. Dabei wird angenommen, dass sich die Motorwelle 30 im Uhrzeigersinn dreht. Es ist jedoch zu beachten, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt sind.
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Wie oben genannt, greifen das Motorwellenzahnrad 35 und das Zwischenwellenzahnrad 45 ineinander ein und sind der Zahn 351 des Motorwellenzahnrads 35 und der Zahn 451 des Zwischenwellenzahnrads 45 wie in 1A gezeigt miteinander in Kontakt. Weil sich die Motorwelle 30 im Uhrzeigersinn dreht, wird ein Zustand geschaffen, in dem der Zahn 351 den Zahn 451 nach unten drückt. Daraufhin drehen sich das Zwischenwellenzahnrad 45 und somit die Zwischenwelle 40 gegen den Uhrzeigersinn. Es ist zu beachten, dass nicht nur ein Zahn 351 des Motorwellenzahnrads 35, sondern eine Vielzahl von Zähnen 351 vorgesehen sind.
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Weil sich der endlose Riemen 60 zwischen der Zwischenwelle 40 und der Spindel 50 erstreckt, dreht sich die Spindel 50 gegen den Uhrzeigersinn, wenn sich die Zwischenwelle 40 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Der Riemen 60 umfasst zwei nicht-gewundene Teile, die zwei sich von den Außenumfängen der beiden Wellen erstreckenden Tangenten folgen, zwischen der Zwischenwelle 40 und der Spindel 50. Der nicht-gewundene Teil auf der oberen Seite in 1A zieht die Spindel 50 gegen den Uhrzeigersinn, sodass sich die Spindel 50 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Mit anderen Worten ist der nicht-gewundene Teil auf der oberen Seite eine „gespannte Seite“ und ist der nicht-gewundene Teil auf der unteren Seite eine „lockere Seite“. Wenn hier die Spannung des nicht-gewundenen Teils auf der oberen Seite als F1 definiert ist und die Spannung des nicht-gewundenen Teils auf der unteren Seite als F2 definiert ist, ist F1 größer als F2.
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Weiterhin zeigt 1B einen Aspekt der Positionen des Motorwellenzahnrads 35 und des Zwischenwellenzahnrads 45 und die auf den Riemen 60 wirkende Spannung, unmittelbar nachdem der Motor 20 mit dem Umkehren gegen den Uhrzeigersinn beginnt.
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Weil sich das Motorwellenzahnrad 35 beim Umkehren der Motorwelle 30 zu der Richtung gegen den Uhrzeigersinn ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn dreht, drückt der Zahn 351 des Motorwellenzahnrads 35 den Zahn 451 des Zwischenwellenzahnrads 45 nicht mehr nach unten und beginnt sich nach oben zu bewegen. Und weil in dem sich zu der Zwischenwelle 40 erstreckenden Riemen 60 die Spannung F1 des nicht-gewundenen Teils auf der oberen Seite größer wird als die Spannung F2 des nicht-gewundenen Teils auf der unteren Seite in 1, beginnt sich wie weiter oben genannt die Zwischenwelle 40 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Dabei beginnt auch die Spindel 50 ihre Drehung im Uhrzeigersinn. Deshalb wird der Zahn 451 des Zwischenwellenzahnrads 45 nicht gegen den Zahn 351 des Motorwellenzahnrads 35 gedrückt. Außerdem kontaktiert bei der Drehung des Zwischenwellenzahnrads 45 im Uhrzeigersinn der Zahn 451 des Zwischenwellenzahnrads 45 weiterhin den Zahn 351 des Motorwellenzahnrads 35, weil er sich in 1 nach oben bewegt. Mit anderen Worten ist in diesem Zustand noch kein Zwischenraum zwischen den Zähnen 351 des Motorwellenzahnrads 35 und den Zähnen 451 des Zwischenwellenzahnrads 45 und damit noch kein Spiel aufgetreten.
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Wie weiter oben genannt, drehen sich die Zwischenwelle 40 und die Spindel 50 im Uhrzeigersinn, weil die Spannung F1 an dem nicht-gewundenen Teil auf der oberen Seite des Riemens 60 größer als die Spannung F2 an dem nicht-gewundenen Teil auf der unteren Seite ist. Mit der fortgesetzten Drehung im Uhrzeigersinn wird die Differenz zwischen den zwei Spannungen F1 und F2 kleiner.
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Bald danach stoppt wie in 1C gezeigt die Drehung der Zwischenwelle 40 und damit der Spindel 50 in einem Zustand, in dem die Spannung F1 und die Spannung F2 im Wesentlichen gleich werden. Und weil die Motorwelle 30 die Umkehr zu der Richtung gegen den Uhrzeigersinn fortsetzt, tritt ein Zwischenraum zwischen dem Zahn 351 des Motorwellenzahnrads 35 und dem Zahn 451 des Zwischenwellenzahnrads 45 und damit ein Spiel auf.
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Dann bewegt sich wie in 1D gezeigt ein Zahn 352 unterhalb des oben genannten Zahns 351 innerhalb der Zähne des Motorwellenzahnrads 35 um die oben genannte Spielgröße und kontaktiert dann den Zahn 451 der Zwischenwelle von der unteren Seite. Die Zwischenwelle 40 und damit die Spindel 50 beginnen sich wieder im Uhrzeigersinn zu drehen. Es ist zu beachten, dass in 1D die Drehrichtung jeder Welle derjenigen von 1A entgegengesetzt ist.
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Insbesondere dreht sich, was die zwei nicht-gewundenen Teile des Riemens 60 zwischen der Zwischenwelle 40 und der Spindel 50 betrifft, die Spindel 50 im Uhrzeigersinn aufgrund des nicht-gewundenen Teils auf der unteren Seite von 1, der die Spindel 50 in der Richtung im Uhrzeigersinn dreht. Mit anderen Worten ist der nicht-gewundenen Teil auf der unteren Seite des Riemens 60 die „gespannte Seite“ und ist der nicht-gewundene Teils auf der oberen Seite die „lockere Seite“. Wenn die Spannung an dem nicht-gewundenen Teil auf der oberen Seite des Riemens 60 als F1 definiert wird und die Spannung an dem nicht-gewundenen Teil auf der unteren Seite des Riemens 60 als F2 definiert wird, ist F1 kleiner als F2.
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In dem Reduktionsmechanismus zwischen dem Motor 20 und der Spindel 50, der durch die Zahnräder 35, 45 und den Riemen 60 gebildet wird und in dem die durch den Motor 20 angetriebene Motorwelle 30 und die durch die Motorwelle 30 angetriebene Spindel 50 mechanisch durch die Kombination aus den Zahnrädern 35, 45 und dem Riemen 60 verbunden sind, beginnt die Spindel 50 zwar unmittelbar nach dem Umkehren des Motors 20 mit der Umkehr, wobei jedoch die Drehung der Spindel 50 kurz danach vorübergehend stoppt und die Bewegung erneut aufnimmt, sodass die Umkehroperation der Spindel 50 erst dann richtig begonnen wird.
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Wenn hier angenommen wird, dass die Spielkorrektur derart durchgeführt wird, dass der Zahn 351 des Motorwellenzahnrads 35 unmittelbar nach der Umkehr des Motors 20 schnell um die oben genannte Spielgröße bewegt werden kann, wirkt zusätzlich zu der Spannung auf der gespannten Seite des Riemens 60 die Kraft der Spielkorrektur und kehrt die Zwischenwelle 40 plötzlich um. Dabei würde auch die Spindel 50 plötzlich umkehren und würde die Position der Spindel 50 über die gemäß dem Positionsbefehl angewiesene Position hinaus vorgeschoben werden.
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Um dies zu verhindern, sieht das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Konzept vor, dass die Korrektur nicht unmittelbar nach der Umkehr durchgeführt wird, sondern dass eine Spielkorrektur durchgeführt wird, indem eine Umkehr spontan an dem Zwischenwellenzahnrad 45 für einen Moment durchgeführt wird und die Spannung auf der gespannten Seite des Riemens 60 gelockert wird.
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(Erste Ausführungsform)
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2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
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Die Motorsteuervorrichtung 10 umfasst vor allem: einen ersten Positionserfassungsteil 101 wie etwa einen Codierer, der die Position der Motorwelle 30 (als „erste Position“ oder „Motorposition“ bezeichnet) erfasst, die als der bewegliche Teil, der durch den Motor 20 angetrieben wird, dient; einen zweiten Positionserfassungsteil 103, der die Position der Spindel 50 (als „zweite Position“ oder „Spindelposition“ bezeichnet) erfasst, der der angetriebene Teil ist, der durch den oben genannten beweglichen Teil (Motorwelle 30) angetrieben wird; und einen Positionsfehler-Berechnungsteil 104, der die Abweichung zwischen der oben genannten ersten Position und der oben genannten zweiten Position (als „Positionsfehler“ bezeichnet) berechnet. Es ist zu beachten, dass die oben genannte „erste Position“ oder „Motorposition“ eine Position ist, die unter Verwendung einer halb geschlossenen Schleife erhalten wird, und dass die „zweite Position“ oder „Spindelposition“ eine Position ist, die unter Verwendung einer vollständig geschlossenen Schleife erhalten wird.
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Weiterhin enthält die Motorsteuervorrichtung 10 einen Positionsbefehl-Erzeugungsteil 105, einen Umkehrerfassungsteil 106, einen Positionsfehlervariation-Berechnungsteil 107, einen Bestimmungsteil 108, einen Spielkorrekturteil 109 und einen Addierer 110. Der Positionsbefehl-Erzeugungsteil 105 erzeugt einen Positionsbefehl für den oben genannten Motor 20. Der Umkehrerfassungsteil 106 erfasst eine Umkehr des oben genannten Positionsbefehls. Der Positionsfehlervariation-Berechnungsteil 107 berechnet die Variation in dem oben genannten Positionsfehler, nachdem die Umkehr erfasst wurde. Der Bestimmungsteil 108 bestimmt, ob die Variation in dem oben genannten Positionsfehler einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat. Der Spielberechnungsteil 109 berechnet die Spielkorrekturgröße, wenn die Variation des oben genannten Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschreitet, und addiert diese Spielkorrekturgröße zu dem oben genannten Positionsbefehl unter Verwendung des Addierers 110.
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Der Positionsbefehl, zu dem die oben genannte Spielkorrekturgröße addiert wurde, wird von einer Steuereinheit 111 zu dem Motor 20 gesendet.
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Es ist zu beachten, dass der oben genannte Positionsfehler-Berechnungsteil 104 die Abweichung zwischen der oben genannten ersten Position und der oben genannten zweiten Position als den Positionsfehler berechnet. Indem insbesondere ein Umwandlungsfaktor 102 mit dem oben genannten ersten Positionserfassungswert multipliziert wird, wird ein gewandelter erster Positionserfassungswert, der durch das Wandeln zu dem Wert der Position des angetriebenen Teils (Spindelposition) erhalten wird, berechnet und wird die Abweichung zwischen diesem gewandelten ersten Positionserfassungswert und dem zweiten Positionserfassungswert als der Positionsfehler berechnet. Als dieser Umwandlungsfaktor 102 kann zum Beispiel das Drehverhältnis zwischen dem beweglichen Teil (Motorwelle 30) und dem angetriebenen Teil (Spindel 50) verwendet werden.
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Außerdem kann die oben genannte Spielkorrekturgröße gemäß einem bekannten Verfahren berechnet werden, wobei die oben genannte erste Position und/oder die oben genannte zweite Position und zum Beispiel eine relative Positionsbeziehung zwischen der ersten Position und der zweiten Position oder der oben genannte Positionsfehler verwendet werden. In einem Beispiel kann die Spielkorrekturgröße unter Verwendung des in dem Patentdokument 1 beschriebenen Verfahrens berechnet werden.
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Im Folgenden wird der Operationsfluss der oben genannten Motorsteuervorrichtung 10 teilweise wiederholt mit Bezug auf 3 erläutert.
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Zuerst überwacht der Umkehr-Erfassungsteil 106 eine Umkehr des durch den Positionsbefehl-Erzeugungsteil 105 erzeugten Positionsbefehls 105 (Schritt S101). Wenn eine Umkehr erfasst wird (S101: JA), initialisiert der Positionsfehlervariation-Berechnungsteil 107 die Variation des Positionsfehlers zu 0 (Schritt S102). Dann berechnet der Positionsfehlervariation-Berechnungsteil 107 den absoluten Wert für die Variation des Positionsfehlers (Schritt S103). Und wenn keine Umkehr des Positionsbefehls erfasst wird (S101: NEIN), berechnet der Positionsfehlervariation-Berechnungsteil 107, anstatt erneut den Initialisierungsschritt von S102 zu durchlaufen, den absoluten Wert für die Variation des Positionsfehlers.
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Dann vergleicht der Bestimmungsteil 108 den absoluten Wert für die Variation des oben genannten Positionsfehlers mit einem vorbestimmten Bezugswert (Schritt S104). Wenn dieser absolute Wert den Bezugswert überschritten hat (S104: JA), addiert der Spielkorrekturteil 109 die Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl. Mit anderen Worten setzt die Motorsteuervorrichtung 10 die Spielkorrektur auf EIN (Schritt S105). Wenn der oben genannte absolute Wert den Bezugswert nicht überschreitet (S104: NEIN), addiert der Spielkorrekturteil 109 die Spielkorrekturgröße nicht zu dem Positionsbefehl. Mit anderen Worten setzt die Motorsteuereinheit 10 die Spielkorrektur zu AUS (Schritt S106).
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4 ist eine Ansicht, die die kontinuierliche Änderung des absoluten Werts für die Variation des Positionsfehlers und den zeitlichen Ablauf der Korrektur beim Vergleichen des absoluten Werts für die Variation des Positionsfehlers mit dem vorbestimmten Bezugswert zeigt. Wenn eine Umkehrung in Schritt S101 erfasst wird, zieht die Kurve des absoluten Werts für den Positionsfehler, weil der absolute Wert für den Positionsfehler wie oben beschrieben auf 0 initialisiert wird, eine vertikal nach unten gerichtete Bahn relativ zu der Zeitachse und erreicht den Punkt A wie in 4 gezeigt. Und obwohl der absolute Wert für den Positionsfehler nicht größer wird, wird die Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl in einem den Bezugswert überschreitenden Zustand, d.h. in Schritt S105 in Entsprechung zu dem Punkt B in 4, addiert. Es ist zu beachten, dass in der Kurve von 4 der absolute Wert für den Positionsfehler in dem Zustand vor dem Punkt A einen konstanten Wert beibehält und kurz nach dem Hindurchgehen durch den Punkt B wiederum den gleichen konstanten Wert beibehält. Der Grund hierfür ist, dass die Zähne des Motorwellenzahnrads und die Zähne des Zwischenwellenzahnrads ineinander greifen.
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5A bis 5C sind Ansichten, die die aufeinander folgende Änderungen in der Motorposition und Spindelposition und eine Quadrantenprojektion beim Durchführen einer kreisrunden Interpolationsbewegung unter Verwendung dieses Motors jeweils für einen Fall, in dem keine Spielkorrektur durchgeführt wird, für einen Fall, in dem eine Spielkorrektur direkt nach der Umkehr des Motors durchgeführt wird, und in einem Fall, in dem eine Spielkorrektur zum richtigen Zeitpunkt unter Verwendung der Motorsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform durchgeführt wird. 5A ist eine Ansicht für den Fall, dass keine Korrektur durchgeführt wird. 5B ist eine Ansicht für den Fall, dass eine Spielkorrektur unmittelbar nach der Umkehr des Motors durchgeführt wird. Und 5C ist eine Ansicht für den Fall, dass eine Spielkorrektur zum richtigen Zeitpunkt unter Verwendung der Motorsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform durchgeführt wird.
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Außerdem ist das Kurvendiagramm auf der linken Seite jeweils in 5A, 5B und 5C eine Kurve, die aufeinander folgende Änderungen der Motorposition und der Spindelposition zeigt, wobei die gepunktete Linie die Spindelposition wiedergibt und die einfach gepunktete Strichlinie die Motorposition wiedergibt. Außerdem ist die Zeichnung auf der rechten Seite jeweils in 5A, 5B und 5C eine Zeichnung, die die Quadrantenprojektion beim Vollziehen der exzentrischen kreisrunden Interpolationsbewegung von 11 zeigt, wobei eine Steuerachse, die einen Reduktionsmechanismus mit Zahnrädern und einem Riemen aufweist, als die Drehachse gemäß einer Interpolation zwischen dieser und einer anderen linearen Achse verwendet wird.
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11 ist eine Ansicht, die ein exzentrisches Bogenprogramm (Bogenbedingungen) während einer Bogenmessung in 5A bis 5C zeigt. Die Mitte der Koordinaten entspricht der Mitte der Tafel einer Spindel. Es wird ein Kreis mit einem Durchmesser von 50 mm gezeigt, wobei der Punkt durch 340 mm von der Mitte der Tafel als der Mitte entfernt ist. Durch eine Drehung der Spindel (C-Achse) bewegt sich der Schnittpunkt in der Richtung der virtuellen C-Achse. Gemäß der Zuführwelle (X-Achse) wie etwa einer Servowelle bewegt sich der Schnittpunkt in der X-Achsenrichtung. Indem die Spindel und die Zuführwelle gemäß dem exzentrischen Bogenprogramm bewegt werden, kann der Schnittpunkt in der Bogenform wie oben beschrieben bewegt werden.
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Das Kurvendiagramm auf der linken Seite in 5A ist ein Kurvendiagramm, das die aufeinander folgenden Änderungen in der Motorposition und Spindelposition für den Fall zeigt, dass keine Spielkorrektur durchgeführt wird. Wie in dem Kreis der gepunkteten Linie gezeigt, ist die Position der Spindel im Vergleich zu der Motorposition kurz nach der Umkehr verzögert. Außerdem wird, wie in den Kreisen der gepunkteten Linie in der Zeichnung auf der rechten Seite von 5A gezeigt, die Quadrantenprojektion gemäß der Umkehrverzögerung der Spindel in Entsprechung dazu gezogen.
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Das Kurvendiagramm auf der linken Seite in 5B zeigt die aufeinander folgenden Änderungen in der Motorposition und Spindelposition für den Fall, dass eine Spielkorrektur unmittelbar nach der Umkehr des Motors durchgeführt wird. Wenn eine Korrektur durchgeführt wird, bevor sich die Zähne des Motorwellenzahnrads innerhalb des Spiels zu bewegen beginnen, tritt ein großer Keil während der Umkehr auf, wie durch den Kreis der gepunkteten Linie gezeigt. Dieser Keil tritt aufgrund einer großen Bewegung in der Umkehrrichtung auf, weil die Spannung in der Umkehrrichtung von dem Riemen auf der gespannten Seite zusätzlich zu der Kraft in der Umkehrrichtung von der Korrektur wirkt. Außerdem tritt wie in der Ellipse der gepunkteten Linie gezeigt in der Zeichnung auf der rechten Seite von 5B gezeigt ein entsprechender Bogenkeil auf. Weiterhin bleibt auch die Quadrantenprojektion von der Umkehrverzögerung der Spindel bestehen.
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Das Kurvendiagramm auf der linken Seite in 5C ist ein Kurvendiagramm, das die aufeinander folgenden Änderungen in der Motorposition und Spindelposition für den Fall zeigt, dass eine Spielkorrektur zum richtigen Zeitpunkt unter Verwendung der Motorsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform durchgeführt wird. Wie aus einem Vergleich mit dem Kurvendiagramm auf der linken Seite in 5A deutlich wird, ist die Zeit von dem Beginn des Zurückfallens der Spindelposition hinter der Motorposition bis zum Erreichen des gleichen Werts durch die Winkelgeschwindigkeiten (die Zeit bis zum Angleichen der Steigungen der beiden Kurven) in 5C kürzer als in 5A (d1>d2). Weiterhin tritt kein Keil wie etwa in dem linken Kurvendiagramm in der mittleren Phase auf. Außerdem tritt kein Keil in einem Bogen wie in der Zeichnung auf der rechten Seite von 5C gezeigt auf und wird auch die Quadrantenprojektion wie in dem Kreis der gepunkteten Linie gezeigt in Entsprechung dazu unterdrückt.
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Aus einem Vergleich dieser Zeichnungen wird deutlich, dass die die Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Spielkorrekturgröße zum richtigen Zeitpunkt zu dem Positionsbefehl für den Motor addieren kann.
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(Zweite Ausführungsform)
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6 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung 10A gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Es ist zu beachten, dass gleiche Bezugszeichen für identische Elemente wie in der Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden und hier auf wiederholte spezifische Erläuterungen derselben verzichtet wird.
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Die Motorsteuervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass sie einen Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil 207 anstelle des Positionsfehlervariation-Berechnungsteils 107 der Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform enthält. Die Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform setzt die Spielkorrektur zu EIN, wenn die Variation des Positionsfehlers den vorbestimmten Bezugswert überschritten hat. Und die Motorsteuervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform setzt die Spielkorrektur zu EIN, wenn die Änderungsrate des Positionsfehlers einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat.
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Im Folgenden wird der Operationsfluss der oben genannten Motorsteuervorrichtung 10A teilweise wiederholt mit Bezug auf 7 erläutert.
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Zuerst überwacht der Umkehrerfassungsteil 106 eine Umkehr des durch den Positionsbefehl-Erzeugungsteil 105 erzeugten Positionsbefehls (Schritt S201). Wenn eine Umkehr erfasst wird (S201: JA), beginnt der Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil 207 mit dem Überwachen der Änderungsrate pro Einheitszeit des Positionsfehlers (Schritt S202). Dann berechnet der Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil 207 den absoluten Wert für die Änderungsrate pro Einheitszeit des Positionsfehlers (Schritt S203). Wenn dagegen keine Umkehr des Positionsbefehls erfasst wird (S201: NEIN), berechnet der Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil 207 den absoluten Wert für die Änderungsrate pro Einheitszeit des Positionsfehlers, ohne erneut den Überwachungsstartschritt S202 zu durchlaufen.
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Dann vergleicht der Bestimmungsteil 108 den absoluten Wert für die Änderungsrate in dem oben genannten Positionsfehler mit einem vorbestimmten Bezugswert (Schritt S204). Wenn dieser absolute Wert den Bezugswert überschritten hat (S204: JA), addiert der Spielkorrekturteil 109 die Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl. Mit anderen Worten setzt die Motorsteuervorrichtung 10A die Spielkorrektur zu EIN (Schritt S205). Wenn der oben genannte absolute Wert den Bezugswert nicht überschreitet (S204: NEIN), addiert der Spielkorrekturteil 109 die Spielkorrekturgröße nicht zu dem Positionsbefehl. Mit anderen Worten setzt die Motorsteuervorrichtung 10A die Spielkorrektur zu AUS (Schritt S206).
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8 ist ein Kurvendiagramm, das die sukzessive Änderung in dem absoluten Wert für die Änderungsrate pro Einheitszeit des Positionsfehlers und den Zeitpunkt der Korrektur zeigt, wenn die Bestimmungseinheit 108 den absoluten Wert für die Änderungsrate pro Einheitszeit des Positionsfehlers mit dem vorbestimmten Bezugswert vergleicht. Obwohl der absolute Wert für die Änderungsrate größer wird, nachdem eine Umkehr an dem Punkt C in Entsprechung zu dem Schritt S201 erfasst wurde, addiert der Spielkorrekturteil 109 in dem den Bezugswert überschreitenden Zustand, d.h. in Schritt S205 in Entsprechung zu dem Punkt D in 8, die Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl.
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Auch in der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform kann die Spielkorrekturgröße ähnlich wie in der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum richtigen Zeitpunkt zu dem Positionsbefehl für den Motor 20 addiert werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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9 ist ein Kurvendiagramm, das die Änderung in dem absoluten Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers und den Zeitpunkt für eine Korrektur zeigt, wenn eine Motorsteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform den absoluten Wert für die Änderungsrate dieses Positionsfehlers mit einem Bezugswert vergleicht. Es ist zu beachten, dass die gleichen Bezugszeichen für Bestandselemente wie in der Motorsteuervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet werden und hier auf eine wiederholte spezifische Beschreibung derselben verzichtet wird. Und weil der Operationsfluss der Motorsteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform im Grunde gleich demjenigen der Motorsteuervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform ist, wird hier auf eine wiederholte Beschreibung desselben verzichtet.
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Während in der zweiten Ausführungsform der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitszeit mit dem vorbestimmten Bezugswert verglichen wird, wird in der dritten Ausführungsform der absolute Wert für die Änderungsrate in dem Positionsfehler pro Einheitsvariation des Motordrehwinkels mit einem vorbestimmten Bezugswert verglichen.
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Ähnlich wie in 8 wird der absolute Wert für die Änderungsrate größer, nachdem eine Umkehr an dem Punkt E in Entsprechung zu dem Schritt S201 in 9 erfasst wurde. In dem den Bezugswert überschreitenden Zustand, d.h. in Schritt S205 in Entsprechung zu dem Punkt F in 9 addiert der Spielkorrekturteil 109 die Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl.
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Auch in der Motorsteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform kann die Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl für den Motor 20 zum richtigen Zeitpunkt ähnlich wie bei den Motorsteuervorrichtungen gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen addiert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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10 ist ein Kurvendiagramm, das die Änderung im absoluten Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers und den Zeitpunkt der Korrektur zeigt, wenn die Motorsteuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform den absoluten Wert für die Änderungsrate in diesem Positionsfehler mit einem Bezugswert vergleicht. Es ist zu beachten, dass, weil die Motorsteuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform die gleiche Konfiguration aufweist wie die Motorsteuervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform und die Motorsteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, hier auf eine wiederholte Beschreibung derselben verzichtet wird. Und weil der Operationsfluss der Motorsteuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform im Grunde identisch mit demjenigen der Motorsteuervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform und demjenigen der dritten Ausführungsform ist, wird hier auf eine wiederholte Beschreibung desselben verzichtet.
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In der zweiten Ausführungsform wird der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitszeit mit dem vorbestimmten Bezugswert verglichen. Außerdem wird in der dritten Ausführungsform der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitsvariation des Motordrehwinkels mit dem vorbestimmten Bezugswert verglichen. Weiterhin wird in der vierten Ausführungsform der absolute Wert für die Änderungsrate des Positionsfehlers pro Einheitsvariation in dem integrierten Wert des Positionsbefehls mit einem vorbestimmten Bezugswert verglichen.
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Ähnlich wie in 8 und 9 wird der absolute Wert für die Änderungsrate größer, nachdem eine Umkehr in Punkt G in Entsprechung zu dem Schritt S201 auch in 10 erfasst wurde, wobei jedoch in dem den Bezugswert überschreitenden Zustand, d.h. in Schritt S205 in Entsprechung zu dem Punkt H in 10 der Spielkorrekturteil 109 die Spielkorrekturgröße zu dem Positionsbefehl addiert.
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Also auch in der Motorsteuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform kann ähnlich wie in den Motorsteuervorrichtungen 10, 10A gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen die Spielkorrekturgröße zum richtigen Zeitpunkt zu dem Positionsbefehl für den Motor 20 addiert werden.
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Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Außerdem stellen die in den beschriebenen Ausführungsformen genannten Effekte die am meisten bevorzugten Effekte der vorliegenden Erfindung dar, wobei die Effekte gemäß der Erfindung jedoch nicht auf die hier für die Ausführungsformen beschriebenen Effekte beschränkt sind.
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Das Steuerverfahren der Motorsteuervorrichtungen 10, 10A wird durch eine Software realisiert. Bei einer Realisierung durch Software werden Softwareprogramme auf einem Computer (Motorsteuervorrichtung 10, 10A) installiert. Außerdem können diese Programme an Benutzer verteilt werden, indem sie auf entfernbaren Medien aufgezeichnet werden, oder können verteilt werden, indem sie auf den Computer des Benutzers über ein Netzwerk heruntergeladen werden. Weiterhin können diese Programme für den Computer (Motorsteuervorrichtung 10, 10A) des Benutzers als ein Web-Dienst über ein Netzwerk bereitgestellt werden, ohne heruntergeladen zu werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10A
- Motorsteuervorrichtung
- 20
- Motor
- 30
- Motorwelle (beweglicher Teil)
- 35
- Motorwellenzahnrad
- 40
- Zwischenwelle
- 45
- Zwischenwellenzahnrad
- 50
- Spindel (angetriebener Teil)
- 60
- Riemen
- 101
- erster Positionserfassungsteil
- 102
- Umwandlungsfaktor
- 103
- zweiter Positionserfassungsteil
- 104
- Positionsfehler-Berechnungsteil
- 105
- Positionsbefehl-Erzeugungsteil
- 106
- Umkehrerfassungsteil
- 107
- Positionsfehlervariation-Berechnungsteil
- 108
- Bestimmungsteil
- 109
- Spielkorrekturteil
- 110
- Addierer
- 101
- Steuereinheit
- 207
- Positionsfehleränderungsrate-Berechnungsteil
- 351
- Zahn
- 352
- Zahn
- 451
- Zahn
