DE102018202512A1

DE102018202512A1 - Servomotorsteuervorrichtung, Servomotorsteuerverfahren und Programm zur Servomotorsteuerung

Info

Publication number: DE102018202512A1
Application number: DE102018202512.6A
Authority: DE
Inventors: Shougo SHINODA; Satoshi Ikai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2018-08-30
Also published as: US20180246491A1; JP6457569B2; CN108508784A; US10261490B2; CN108508784B; JP2018139044A

Abstract

Bereitstellen einer Servomotorsteuervorrichtung, wodurch eine hochpräzise Positionssteuerung des angetriebenen Körpers möglich ist. Es sind vorgesehen: ein Servomotor 50, ein angetriebener Körper 70, der angepasst ist, durch den Servomotor angetrieben zu werden; ein Verbindungsmechanismus 601, 602 zum Verbinden des Servomotors und des angetriebenen Körpers, um Leistung des Servomotors auf den angetriebenen Körper zu übertragen; eine Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 zum Erzeugen eines Positionsbefehlswerts für den angetriebenen Körper; eine Motorsteuereinheit 20 zum Steuern des Servomotors unter Verwendung des Positionsbefehlswerts; eine Kraftschätzungseinheit 302 zum Abschätzen eines Kraftschätzwerts, der eine Antriebskraft ist, die auf den angetriebenen Körper an einem Verbindungsteil mit dem Verbindungsmechanismus wirkt; ein Kraftschätzwertausgabeteil 303 zum Entscheiden über das Widerspiegeln des Aktualisierens und Unterbrechen des Aktualisierens eines Kraftschätzwerts basierend auf dem Positionsbefehlswert, und zum Ausgeben entweder eines Kraftschätzwerts, der das Aktualisieren widerspiegelt, oder eines Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert; und ein Kompensationsbetragserzeugungsteil 301, das einen Kompensationsbetrag zum Kompensieren des Positionsbefehlswerts erzeugt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servomotorsteuervorrichtung, die eine Funktion der Kompensation der Position eines angetriebenen Körpers aufweist, der durch die Leistung eines Servomotors angetrieben wird, ein Servomotorsteuerverfahren und ein Programm zur Servomotorsteuerung.
Verwandter Stand der Technik
Herkömmlicherweise gibt es Servomotorsteuervorrichtungen, die ein Werkstück (Arbeit) auf einem Tisch lagern und den Tisch über einen Verbindungsmechanismus durch einen Servomotor dazu bringen, sich zu bewegen. Der Tisch und das Werkstück sind angetriebene Körper. Der Verbindungsmechanismus weist eine Kopplung, die mit dem Servomotor verbunden ist, und einen Kugelgewindetrieb auf, der an der Kopplung fixiert ist. Der Kugelgewindetrieb ist an eine Mutter geschraubt. Unter derartigen Servomotorsteuervorrichtungen gibt es eine Servomotorsteuervorrichtung, die eine Funktion der Kompensation der Position des angetriebenen Körpers (auch als beweglicher Körper bezeichnet) aufweist, der durch die Leistung des Servomotors angetrieben wird.
Beispielsweise beschreibt die Patentschrift 1 eine Servomotorsteuervorrichtung, die die Antriebskraft abschätzt, die auf einen angetriebenen Körper an einem Verbindungsteil eines Verbindungsmechanismus wirkt, und den Positionsbefehlswert basierend auf der geschätzten Antriebskraft kompensiert.
Die Patentschrift 2 beschreibt eine Servomotorsteuervorrichtung, die einen Ausfahr-/Einfahrbetrag eines Kugelgewindetriebs basierend auf dem Abstand vom Servomotor zu einem sich bewegenden Körper und einem Drehmomentbefehlswert berechnet, einen Positionskompensationsbetrag für den beweglichen Körper, der an den Kugelgewindetrieb geschraubt ist, basierend auf diesem Ausfahr-/Einfahrbetrag berechnet, und dann den Positionsbefehlswert in Abhängigkeit von diesem Positionskompensationsbetrag kompensiert.
Des Weiteren beschreibt die Patentschrift 3 eine Servomotorsteuervorrichtung, die den Ausfahr-/Einfahrbetrag des Kugelgewindetriebs basierend auf der Spannung, die auf die distale Seite von dem Servomotor des Kugelgewindetriebs wirkt, dem Abstand zwischen einem Paar Fixierteilen, die den Kugelgewindetrieb an beiden Enden lagern, dem Abstand von dem Fixierteil, der an der proximalen Seite des Servomotors vorgesehen ist, zum beweglichen Körper, und dem Drehmomentbefehl berechnet, der dem Servomotor gegeben wird, und berechnet dann den Positionskompensationsbetrag einer Zugspindel basierend auf dem berechneten Ausfahr-/Einfahrbetrag des Kugelgewindetriebs.

Patentschrift Nr. 1 Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2014-109785
Patentschrift Nr. 2 Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2014-13554
Patentschrift Nr. 3 Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2014-87880

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder im vorliegenden Fall haben herausgefunden, dass im Falle der Kompensation des Positionsbefehlswert beim Stopp oder bei Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit eine Kompensation auf den Positionsbefehlswert angewendet wird, die auf die geschätzte Antriebskraft reagiert und nicht in Bezug zum mechanischen Betrieb steht, wodurch eine Schwankung des Kompensationsbetrages auftritt. Die vorliegende Erfindung hat eine Aufgabe, eine Servomotorsteuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine oder eine industrielle Maschine, die zu einer Positionssteuerung eines angetriebenen Körpers mit höherer Position in der Lage ist, ein Servomotorsteuerverfahren und ein Programm zur Servomotorsteuerung bereitzustellen.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Servomotorsteuervorrichtung: einen Servomotor (z.B. den später beschriebenen Servomotor 50);

einen angetriebenen Körper (z.B. den später beschriebenen Tisch 70), der angepasst ist, durch den Servomotor angetrieben zu werden;
einen Verbindungsmechanismus (z.B. die Kopplung 601 und den Kugelgewindetrieb 602, die später beschrieben werden) zum Verbinden des Servomotors und des angetriebenen Körpers, um Leistung des Servomotors auf den angetriebenen Körper zu übertragen;
eine Positionsbefehlserzeugungseinheit (z.B. die später beschriebene Positionsbefehlserzeugungseinheit 10) zum Erzeugen eines Positionsbefehlswerts für den angetriebenen Körper;
eine Motorsteuereinheit (z.B. die später beschriebene Motorsteuereinheit 20) zum Steuern des Servomotors unter Verwendung des Positionsbefehlswerts;
eine Kraftschätzungseinheit (z.B. das später beschriebene Kraftschätzungsteil 302) zum Abschätzen eines Kraftschätzwerts, der die Antriebskraft ist, die auf den angetriebenen Körper an einem Verbindungsteil mit dem Verbindungsmechanismus wirkt;
eine Kraftschätzwertausgabeeinheit (z.B. das später beschriebene Kraftschätzwertausgabeteil 303) zum Entscheiden über das Widerspiegeln des Aktualisierens oder Unterbrechen des Aktualisierens des Kraftschätzwerts basierend auf dem Positionsbefehlswert, und zum Ausgeben entweder eines Kraftschätzwerts, der das Aktualisieren widerspiegelt, oder eines Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert; und
eine Kompensationsbetragserzeugungseinheit (z.B. das später beschriebene Kompensationsbetragserzeugungsteil 301) zum Erzeugen eines Kompensationsbetrags zum Kompensieren des Positionsbefehlswerts unter Verwendung der Ausgabe der Kraftschätzwertausgabeeinheit.

Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Servomotorsteuervorrichtung, wie sie im ersten Aspekt beschrieben wird, die Kraftschätzwertausgabeeinheit über die Unterbrechung des Aktualisierens des Kraftschätzwerts, der durch die Kraftschätzungseinheit abgeschätzt wurde, in einem Fall entscheiden, in dem eine Befehlsgeschwindigkeit des Positionsbefehlswerts oder eine Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts nicht mehr als ein vorgegebener Wert wird.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Servomotorsteuervorrichtung, wie sie im ersten oder zweiten Aspekt beschrieben wird, die Kraftschätzwertausgabeeinheit in einem Fall, in dem eine Befehlsgeschwindigkeit des Positionsbefehlswerts oder eine Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts nicht mehr als ein vorgegebener Wert wird, einen vorgegebenen Kraftschätzwertbereich mit einer Basis des Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, definieren, und wenn der Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzungseinheit ausgegeben wird, innerhalb des Kraftschätzwertbereichs liegt, den Kraftschätzwert davon ausgeben, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Servomotorsteuervorrichtung, wie sie in einem von dem ersten bis dritten Aspekt beschrieben wird, die Kompensationsbetragserzeugungseinheit als den Kompensationsbetrag eine Summe definieren, die besteht aus: einem Produkt eines ersten Koeffizienten und des Kraftschätzwerts, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wird; und einem Produkt des Kraftschätzwerts, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wird, eines Abstands von dem Servomotor zu dem Kopplungsteil und eines zweiten Koeffizienten.
Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Servomotorsteuervorrichtung, wie sie im dritten Aspekt beschrieben wird, der Kraftschätzwertbereich jeweils unterschiedliche Kraftschätzwertbereiche bezüglich ansteigender und abfallender Richtungen des Kraftschätzwerts bereitstellen, mit einer Basis des Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird.
Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Servomotorsteuervorrichtung, wie sie in einem von dem ersten bis fünften Aspekt beschrieben wird, des Weiteren umfassen: eine Umschalteinheit (z.B. den später beschriebenen Schalter 304), um von dem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wurde, auf einen Kraftschätzwert, der durch die Kraftschätzungseinheit abgeschätzt wurde, in einem Fall umzuschalten, in dem eine Befehlsgeschwindigkeit oder Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts, der durch die Positionsbefehlserzeugungseinheit erzeugt wurde, einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Servomotorsteuervorrichtung, wie sie in einem von dem ersten bis sechsten Aspekt beschrieben wird, wenn die Kraftschätzwertausgabeeinheit einen auszugebenden Kraftschätzwert zwischen einem Kraftschätzwert, der das Aktualisieren widerspiegelt, und einem Kraftschätzwert davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert umschaltet, oder wenn die Umschalteinheit einen auszugebenden Kraftschätzwert zwischen einem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wird, und einem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzungseinheit ausgegeben wird, umschaltet, ein Filter auf den Kompensationsbetrag filtern, der durch die Kompensationsbetragserzeugungseinheit erzeugt wird.
Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Servomotorsteuervorrichtung, wie sie in einem von dem ersten bis siebten Aspekt beschrieben wird, die Motorsteuereinheit ein Geschwindigkeitsbefehlserstellungsteil (z.B. das später beschriebene Geschwindigkeitsbefehlserstellungsteil 201) und ein Drehmomentbefehlserstellungsteil (z.B. das später beschriebene Drehmomentbefehlserstellungsteil 202) umfassen,
bei denen das Drehmomentbefehlserstellungsteil einen Integrator (z.B. den später beschriebenen Integrator 2021) zum Integrieren zumindest des Geschwindigkeitsfehlers aufweist, und
wenn die Kraftschätzwertausgabeeinheit einen auszugebenden Kraftschätzwert zwischen einem Kraftschätzwert, der das Aktualisieren widerspiegelt, und einem Kraftschätzwert davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert umschaltet, oder wenn die Umschalteinheit einen auszugebenden Kraftschätzwert zwischen einem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wird, und einem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzungseinheit ausgegeben wird, umschaltet, ein Überschreiben des Integrators durchgeführt werden kann.
Nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei einem Servomotorsteuerverfahren für eine Servomotorsteuervorrichtung, die umfasst: einen Servomotor (z.B. den später beschriebenen Servomotor 50);
einen angetriebenen Körper (z.B. den später beschriebenen Tisch 70), der angepasst ist, durch den Servomotor angetrieben zu werden; und
einen Verbindungsmechanismus (z.B. die Kopplung 601 und den Kugelgewindetrieb 602, die später beschrieben werden) zum Verbinden des Servomotors und des angetriebenen Körpers, um Leistung des Servomotors auf den angetriebenen Körper zu übertragen,
umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

Erzeugen eines Positionsbefehlswerts für den angetriebenen Körper;
Abschätzen eines Kraftschätzwerts, der eine Antriebskraft ist, die auf den angetriebenen Körper an einem Verbindungsteil mit dem Verbindungsmechanismus wirkt;
Entscheiden über das Widerspiegeln des Aktualisierens oder Unterbrechen des Aktualisierens des Kraftschätzwerts basierend auf dem Positionsbefehlswert, und Auswählen entweder eines Kraftschätzwerts, der das Aktualisieren widerspiegelt, oder eines Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert;
Kompensieren des so erzeugten Positionsbefehlswerts basierend auf dem so ausgewählten Kraftschätzwert; und
Steuern des Servomotors unter Verwendung des so kompensierten Positionsbefehlswerts.

Nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Programm zur Servomotorsteuerung, die einen Computer dazu bringt, eine Servomotorsteuerung einer Servomotorsteuervorrichtung auszuführen, die umfasst: einen Servomotor (z.B. den später beschriebenen Servomotor 50);

einen angetriebenen Körper (z.B. den später beschriebenen Tisch 70), der angepasst ist, durch den Servomotor angetrieben zu werden; und
einen Verbindungsmechanismus (z.B. die Kopplung 601 und den Kugelgewindetrieb 602, die später beschrieben werden) zum Verbinden des Servomotors und des angetriebenen Körpers,
um Leistung des Servomotors auf den angetriebenen Körper zu übertragen, wobei das Programm den Computer dazu bringt, die folgende Verarbeitung auszuführen:
- Erzeugen eines Positionsbefehlswerts für den angetriebenen Körper;
- Abschätzen eines Kraftschätzwerts, der eine Antriebskraft ist, die auf den angetriebenen Körper an einem Verbindungsteil mit dem Verbindungsmechanismus wirkt;
- Entscheiden über das Widerspiegeln des Aktualisierens oder Unterbrechen des Aktualisierens des Kraftschätzwerts basierend auf dem Positionsbefehlswert, und Auswählen entweder eines Kraftschätzwerts, der das Aktualisieren widerspiegelt, oder eines Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert;
- Kompensieren des so erzeugten Positionsbefehlswerts basierend auf dem so ausgewählten Kraftschätzwert; und
- Steuern des Servomotors unter Verwendung des so kompensierten Positionsbefehlswerts.

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine hochpräzise Positionssteuerung eines angetriebenen Körpers möglich, die eine Schwankung des Kompensationsbetrages unterdrückt, die aufgrund dessen auftritt, dass eine Kompensation, die auf die geschätzte Antriebskraft reagiert und nicht in Bezug zum mechanischen Betrieb steht, zu dem Positionsbefehlswert addiert wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als eine technische Voraussetzung dient;
2 ist ein Graph zur Erläuterung einer Schwankung eines Kompensationsbetrags;
3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Kraftschätzwertausgabeteils aus 3 zeigt;
5 ist ein Kennliniendiagramm, das den Betrieb der in 1 gezeigten Servomotorsteuervorrichtung zeigt;
6 ist ein Kennliniendiagramm, das den Betrieb der in 3 gezeigten Servomotorsteuervorrichtung zeigt;
7 ist ein Kennliniendiagramm, das den Betrieb der in 3 gezeigten Servomotorsteuervorrichtung zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die ein Ausbildungsbeispiel einer Positionsbefehlskompensationseinheit umfasst;
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausbildungsbeispiel einer Motorsteuereinheit und den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die ein Abstandsberechnungsteil umfasst, das die Länge eines Kugelgewindetriebs (Länge eines Federelements) erfasst;
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausbildungsbeispiel eines Geschwindigkeitsbefehlserstellungsteils zeigt;
11 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausbildungsbeispiel eines Drehmomentbefehlserstellungsteils zeigt;
12 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der in 3 gezeigten Servomotorsteuervorrichtung zeigt;
13 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient; und
14 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient;
15 ist eine Ansicht, die ein Filter und einen Auswahlschalter des Filters zeigt;
16 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Umschaltvorgang der Filter durch den Auswahlschalter zeigt;
17 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient;
18 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Drehmomentbefehlserstellungsteils zeigt; und
19 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Umschaltvorgang von Integratoren zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Hiernach wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen erläutert. Zunächst wird eine Servomotorsteuervorrichtung, die als eine technische Voraussetzung dient, vor der Erklärung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als die technische Voraussetzung dient. Die Servomotorsteuervorrichtung bewirkt über den Verbindungsmechanismus 60 mittels des Servomotors 50, dass sich der Tisch 70 bewegt. Ein Werkzeug bearbeitet das Werkstück (Arbeit), das auf dem Tisch 70 befestigt ist. Der Verbindungsmechanismus 60 weist eine Kopplung 601, die mit dem Servomotor 50 verbunden ist, und einen Kugelgewindetrieb 602 auf, der an der Kopplung 601 fixiert ist, wobei eine Mutter 603 mit dem Kugelgewindetrieb 602 verschraubt ist. Durch ein drehendes Antreiben des Servomotors 50 bewegt sich die Mutter 603, die auf den Kugelgewindetrieb 602 geschraubt ist, in der Axialrichtung des Kugelgewindetriebs 602. Die Mutter 603 dient als ein Verbindungsteil zwischen dem Verbindungsmechanismus 60 und dem Tisch 70.
Die Drehwinkelposition des Servomotors 50 wird durch einen Kodierer 40 detektiert, der mit dem Servomotor 50 assoziiert ist und als eine Positionsdetektionseinheit dient, und die detektierte Drehwinkelposition (die zu einem Positionsdetektionswert wird) wird als eine Positionsrückmeldung verwendet. Es ist zu beachten, dass der Kodierer 40 in der Lage ist, die Drehgeschwindigkeit zu detektieren, und die detektierte Geschwindigkeit (die zu einem Geschwindigkeitsdetektionswert wird) kann als eine Geschwindigkeitsrückmeldung verwendet werden. Die Servomotorsteuervorrichtung weist eine Positionsbefehlserzeugungseinheit 10, die einen Positionsbefehlswert für den Servomotor 50 nach einem Programm und/oder Befehl erstellt, die von einer nicht gezeigten übergeordneten Steuervorrichtung, externen Eingabevorrichtung usw. eingegeben wurden, ein Subtrahierglied 80 zum Erhalten einer Differenz zwischen dem Positionsbefehlswert, der durch die Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 erstellt wurde, und dem Positionsdetektionswert, der durch den Kodierer 40 detektiert wurde, ein Addierglied 90, das diese Differenz und den Kompensationswert addiert, der von der Positionsbefehlskompensationseinheit 30 ausgegeben wurde, eine Motorsteuereinheit 20, die einen Drehmomentbefehlswert für den Servomotor 50 unter Verwendung dieses Additionswerts erstellt, und ein Positionsbefehlskompensationsteil 306 auf.
Während des Antriebs des Servomotors 50 wirkt die Antriebskraft auf den Verbindungsmechanismus 60 und den Tisch 70, wodurch sich der Verbindungsmechanismus 60 und der Tisch 70 elastisch verformen. Da der Verbindungsmechanismus 60 verglichen mit dem Tisch 70, der als ein angetriebener Körper dient, eine geringe Steifigkeit aufweist, macht die elastische Verformung des Verbindungsglieds 60 einen Anteil aus, der der Großteil der gesamten elastischen Verformung ist. Wenn sich der Verbindungsmechanismus 60 elastisch verformt, tritt auch in einem Fall, in dem die Servomotorsteuervorrichtung bewirkt, dass sich der Servomotor 50 gemäß dem Befehlswert dreht, ein Fehler im Betrag des elastischen Verformungsbetrages bei der Position des Tisches 70 auf. Aus diesem Grund wird, um diesen Fehler zu beseitigen, der Positionsbefehlswert um den Betrag des elastischen Verformungsbetrages des Verbindungsmechanismus 60 kompensiert. Der elastische Verformungsbetrag des Verbindungsmechanismus 60 ist proportional zu der Antriebskraft, die auf den Tisch 70 an der Mutter 603 einwirkt, die als das Verbindungsteil zwischen dem Tisch 70 und dem Verbindungsmechanismus 60 dient, und die Antriebskraft kann durch das Antriebsdrehmoment ausgedrückt werden, das auf das Verbindungsteil einwirkt.
Die Positionsbefehlskompensationseinheit 30 weist ein Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 und ein Kraftschätzungsteil 302 auf. Das Kraftschätzungsteil 302 schätzt die Antriebskraft (das Antriebsdrehmoment), die auf den angetriebenen Körper am Verbindungsteil einwirkt, unter Verwendung des Drehmomentbefehlswerts ab. Die Kompensationsbetragserzeugungseinheit 301 erzeugt einen Kompensationsbetrag zum Kompensieren des Positionsfehlers basierend auf der Antriebskraft, die durch das Kraftschätzungsteil 302 abgeschätzt wurde, und gibt den Kompensationswert aus. Der Positionsfehler ist die Differenz zwischen dem Positionsbefehlswert, der durch die Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 erzeugt wird, und der Positionsrückmeldung.
Die Erfinder im vorliegenden Fall haben herausgefunden, dass es bei der Servomotorsteuervorrichtung, die die in 1 gezeigte technische Voraussetzung ist, auch beim Stopp oder bei Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit einen Fall gibt, in dem eine Kompensation, die auf die geschätzte Antriebskraft reagiert und nicht in Bezug zum mechanischen Betrieb steht, auf den Positionsbefehlswert angewendet wird, und es tritt eine Schwankung des Kompensationsbetrages auf, wie in 2 gezeigt. Die Erfinder im vorliegenden Fall haben herausgefunden, dass es möglich ist, die Schwankung des Kompensationsbetrages zu unterdrücken, wenn die Aktualisierung des Kraftschätzwerts, der von der Kraftschätzeinheit beim Stopp oder bei Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit ausgegeben wird, unterbrochen wird.
Hiernach wird ein Ausführungsbeispiel der Servomotorsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung erläutert, die die Schwankung des Kompensationsbetrages unterdrückt. Der Mechanismus, auf den die Servomotorsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, die unten erklärt wird, angewendet werden kann, ist eine Werkzeugmaschine, wie etwa eine Laserstrahlmaschine, eine elektrische Entladungsmaschine oder Schneidemaschine; jedoch ist die Servomotorsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform auf industrielle Maschinen usw. anwendbar, wie etwa Roboter.
(Erste Ausführungsform)
3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient. 4 ist eine Ansicht, die ein Ausbildungsbeispiel eines Kraftschätzwertausgabeteils zeigt. In 3 werden dieselben Bezugszeichen für konstituierende Elemente zugeteilt, die identisch zu konstituierenden Elementen der Servomotorsteuervorrichtung aus 1 sind, und Erläuterung hiervon entfallen. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Servomotorsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine Positionsbefehlskompensationseinheit 31 anstelle der Positionsbefehlskompensationseinheit 30, und umfasst ein Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100. Die Positionsbefehlskompensationseinheit 31 umfasst ein Kraftschätzwertausgabeteil 303, verglichen mit der Positionsbefehlskompensationseinheit 30, die in 1 gezeigt wird. Wie in 1 gezeigt wird, umfasst das Kraftschätzwertausgabeteil 303 einen Bestimmungsabschnitt 3032 und einen Schalter 3033.
Das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 empfängt einen Positionsbefehlswert, der durch die Positionsbefehlserstellungseinheit 10 erstellt wird, und erzeugt eine Befehlsgeschwindigkeit des Positionsbefehlswerts (die zu einer Positionsbefehlsgeschwindigkeit wird). Das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 beurteilt, ob der Absolutwert für die erzeugte Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als ein vorgegebener Wert (einschließlich 0) ist, und sendet ein Anweisungssignal an einen Speicherabschnitt 3031 und einen Bestimmungsabschnitt 3032 des Kraftschätzwertausgabeteils 303. Wenn der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als der vorgegebene Wert (einschließlich 0) ist, ist es möglich, zu urteilen, dass die Servomotorsteuervorrichtung eine Steuerung für Stopp oder niedrige Geschwindigkeit durchführt. Es ist zu beachten, dass, obwohl das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 hier beurteilt, ob der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als ein vorgegebener Wert (einschließlich 0) ist, das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 nur die Erzeugung der Befehlsgeschwindigkeit durchführen kann, und der Bestimmungsabschnitt 3032 und der Speicherabschnitt 3031 beurteilen können, ob der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als ein vorgegebener Wert (einschließlich 0) ist, basierend auf der von dem Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 empfangenen Befehlsgeschwindigkeit. Einer von dem Bestimmungsabschnitt 3032 und dem Speicherabschnitt 3031 kann beurteilen, ob der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als der vorgegebene Wert (einschließlich 0) ist, basierend auf der von dem Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 empfangenen Befehlsgeschwindigkeit, und das Anweisungssignal an den anderen von ihnen senden.
Das Kraftschätzwertausgabeteil 303 beurteilt das Widerspiegeln des Aktualisierens oder Unterbrechen des Aktualisierens des Kraftschätzwerts von dem Kraftschätzungsteil 3032 basierend auf dem Anweisungssignal, und gibt entweder den Kraftschätzwert, der das Aktualisieren widerspiegelt (Kraftschätzwert, der von dem Kraftschätzungsteil 302 ausgegeben wird) oder den Kraftschätzwert davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Anweisungssignal (Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist) aus. Falls der Speicherabschnitt 3031 des Kraftschätzwertausgabeteils 303 das Anweisungssignal von dem Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 empfängt, speichert er den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 (das zum Schätzlastmoment wird), wenn das Anweisungssignal anzeigt, dass der Absolutwert für die erzeugte Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als der vorgegebene Wert ist. Der gespeicherte Kraftschätzwert entspricht dem Kraftschätzwert bei Stopp oder niedriger Geschwindigkeit.
Der Bestimmungsabschnitt 3032 empfängt das Anweisungssignal von dem Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100, und wenn das Anweisungssignal anzeigt, dass der Absolutwert für die erzeugte Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als der vorgegebene Wert ist, legt er einen vorgegebenen Kraftschätzwertbereich (Bereich einer vorgegebenen Totzone) mit dem Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 (der ungefähr zum selben Kraftschätzwert wie der im Speicherabschnitt 3031 gespeicherte Kraftschätzwert wird) als Basis fest. Anschließend bestimmt der Bestimmungsabschnitt 3032, ob der Kraftschätzwert, der als nächstes von dem Kraftschätzungsteil 302 eingegeben wird, innerhalb des vorgegebenen Kraftschätzwertbereichs liegt. Wenn der Kraftschätzwert innerhalb des vorgegebenen Kraftschätzwertbereichs liegt, schaltet der Bestimmungsabschnitt 3032 den Schalter 3033 um, so dass die Eingabeseite des Speicherabschnitts 3031 und die Ausgabeseite des Kraftschätzungsteils 302 verbunden sind, und gibt das Ausgabeanweisungssignal an den Speicherabschnitt 3031 aus. Der Speicherabschnitt 3031, der das Ausgabeanweisungssignal empfangen hat, gibt den gespeicherten Kraftschätzwert an das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 aus.
Wenn andererseits der eingegebene Kraftschätzwert nicht innerhalb des vorgegebenen Kraftschätzwertbereichs liegt, schaltet der Bestimmungsabschnitt 3032 den Schalter 3033 um, so dass die Eingabeseite des Kompensationsbetragserzeugungsteils 301 und die Ausgabeseite des Kraftschätzungsteils 302 verbunden sind. Der Kraftschätzwert, der in den Schalter 3033 eingegeben wurde, wird dann an das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 ausgegeben. Wenn das Anweisungssignal anzeigt, dass der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit nicht nicht mehr als der vorgegebene Wert ist (Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit übersteigt den vorgegebenen Wert), schaltet der Bestimmungsabschnitt 3032 den Schalter 3033 um, so dass die Eingabeseite des Kompensationsbetragserzeugungsteils 301 und die Ausgabeseite des Kraftschätzungsteils 302 verbunden sind.
Durch einen derartigen Aufbau erzeugt in dem Fall, dass der Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 (der zum Schätzlastmoment wird) innerhalb des vorgegebenen Kraftschätzwertbereichs liegt (innerhalb des Bereichs der Totzone), das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 einen Kompensationsbetrag für die Kompensation der elastischen Verformung und gibt ihn an das Addierglied 90 aus, mit dem Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, als Schätzlastmoment. Andererseits erzeugt die Kompensationsbetragserzeugungseinheit 301 in dem Fall, dass der Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 (der zum Schätzlastmoment wird) außerhalb des vorgegebenen Kraftschätzwertbereichs liegt, einen Kompensationsbetrag für die Kompensation der elastischen Verformung und gibt ihn an das Addierglied 90 aus, mit dem Kraftschätzwert, der in Echtzeit von dem Kraftschätzungsteil 302 erfasst wird, als Schätzlastmoment.
Die Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts kann anstelle der Befehlsgeschwindigkeit des Positionsbefehlswerts verwendet werden, und in diesem Fall wird das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 durch ein Positionsbefehlsbeschleunigungsbeurteilungsteil ersetzt, das den Positionsbefehlswert empfängt, der durch die Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 erstellt wird, und eine Befehlsbeschleunigung für den Positionsbefehlswert (Positionsbefehlsbeschleunigung) erzeugt. Die Funktionen des Positionsbefehlsbeschleunigungsbeurteilungsteils sind dieselben wie die Funktionen der Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungseinheit 100, mit Ausnahme des Punkts des Ersetzens der Befehlsgeschwindigkeit durch die Befehlsbeschleunigung. Es ist zu beachten, dass, obwohl der Schalter 3033 hier basierend auf der Positionsbefehlsgeschwindigkeit oder der Positionsbefehlsbeschleunigung umgeschaltet wird, so lange wie ein Stopp oder ein Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit basierend auf dem Positionsbefehl detektiert werden kann, der Schalter 3033 unter Verwendung eines Positionsbefehls anstelle der Positionsbefehlsgeschwindigkeit oder der Positionsbefehlsbeschleunigung umgeschaltet werden kann. Das Kraftschätzungsteil 302 schätzt die Antriebskraft (das Antriebsdrehmoment), die auf den angetriebenen Körper am Verbindungsteil einwirkt, unter Verwendung des Drehmomentbefehlswerts, der von der Motorsteuereinheit 20 ausgegeben wird, ab und gibt sie aus, wie bereits erläutert. Der Wert dieses Schätzlastmoments ist der Kraftschätzwert. Es ist zu beachten, dass die Abschätzung der Antriebskraft nicht darauf beschränkt ist, und das Kraftschätzungsteil die Antriebskraft dadurch abschätzen kann, dass Beschleunigungs-/Abbremsdrehmoment, Stördrehmoment usw. hinzuaddiert werden, oder die Antriebskraft dadurch abschätzen kann, dass es das Motordrehmoment unter Verwendung der Ausgabe eines Detektionsteils für elektrischen Strom, das den Motorstrom detektiert, anstelle des Drehmomentbefehlswerts berechnet.
Hiernach werden die Aktionen der Servomotorsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung der Kennliniendiagramme der 5, 6 und 7 erläutert. In dem Fall, in dem die in 1 gezeigte Servomotorsteuervorrichtung die Länge des Kugelgewindetriebs nicht berücksichtigt, stehen das Lastmoment und der Kompensationsbetrag in einer proportionalen Beziehung, wie in 5 gezeigt, und der Positionskompensationsbetrag wird durch die Gleichung Positionskompensationsbetrag = Koeffizient x Lastmoment erhalten; wenn das Lastmoment sich beim Stopp der Befehle ändert, ändert sich daher auch der Positionskompensationsbetrag.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird im Falle dessen, dass die Befehlsgeschwindigkeit oder Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts nicht mehr als ein vorgegebener Wert wird, die vorgegebene Totzone mit der Basis des Lastmomentwerts (der ein Kraftschätzwert wird) zu dem Moment, zu dem er nicht mehr als der vorgegebene Wert wird, d.h. der Lastmomentwert beim Stopp oder bei niedriger Geschwindigkeit, relativ zu dem Lastmoment vorgesehen, das von dem Kraftschätzungsteil 302 ausgegeben wird. In dieser Totzone führt das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 eine Kompensation basierend auf dem Schätzwert (Lastmoment) beim Stopp oder bei niedriger Geschwindigkeit aus, der von dem Speicherabschnitt 3031 des Kraftschätzwertausgabeteils 303 ausgegeben wird. Es werden somit unnötige Veränderungen beim Kompensationsbetrag aufgrund kleiner Veränderungen des Lastmoments beim Stopp oder bei niedriger Geschwindigkeit verhindert. In einem Fall, in dem eine die vorgegebene Totzone überschreitende Veränderung im Lastmoment auftritt, das von dem Kraftschätzungsteil 302 ausgegeben wird, führt das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 eine Kompensation des Positionsbefehls basierend auf dem Kraftschätzwert aus, der von dem Kraftschätzungsteil 302 ausgegeben wird. Wenn das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 eine Kompensation des Positionsbefehls basierend auf dem Kraftschätzwert ausführt, der von dem Kraftschätzteil 302 ausgegeben wird, wird im Falle dessen, das er ein Lastmoment wird, der wieder in die Breite der Totzone fällt, die vorgegebene Totzone relativ zu dem Lastmoment vorgesehen, das von dem Kraftschätzungsteil 302 ausgegeben wird. Diese Wiederholung wird durchgeführt. Es kann sein, dass die Breite der Totzone nicht gleich relativ zu der ansteigenden/abfallenden Richtung von dem Lastmomentwert beim Stopp oder bei niedriger Geschwindigkeit ist. Mit anderen Worten kann die Breite T1, T2 relativ zu der ansteigenden/abfallenden Richtung von dem Lastmomentwert beim Stopp oder bei niedriger Geschwindigkeit T1 = T2, T1 > T2 oder T1 < T2 sein. Obwohl es Fälle gibt, in denen sich das Vorzeichen des Lastmomentwerts beim Stopp oder bei niedriger Geschwindigkeit aufgrund irgendeines Einflusses ändert (beispielsweise ändert sich der Lastmomentwert von positiv zu negativ), ändert sich auch in diesem Fall das Vorzeichen des Schätzlastmoments beim Stopp oder bei niedriger Geschwindigkeit nicht, wie in 7 gezeigt wird.
Wie oben beschrieben wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform der vorgegebene Kraftschätzwertbereich (Bereich oder vorgegebene Totzone) beim Motorstopp oder bei niedriger Geschwindigkeit relativ zu dem Schätzlastmoment zum Berechnen der elastischen Verformung des Mechanismus, wie etwa des Kugelgewindetriebs, vorgesehen, und in dem Fall, in dem der Kraftschätzwert von der Kraftschätzungseinheit 302 in diesem vorgegebenen Kraftschätzwertbereich liegt, wird das Aktualisieren des Lastmoments unterbrochen. Das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 erzeugt den Kompensationsbetrag unter Verwendung des vorgegebenen Kraftschätzwerts (des Kraftschätzwerts, der im Speicherbereich gespeichert ist), für den das Aktualisieren unterbrochen wurde, und vermeidet eine übermäßige Korrektur. Nach der vorliegenden Ausführungsform ist die Servomotorsteuervorrichtung in der Lage, nur eine Kompensation durchzuführen, die sich auf Leerlauf bezieht, ohne Veränderungen bei kleinen Kompensationsbeträgen während des Stoppens oder bei niedriger Geschwindigkeit widerzuspiegeln, die keinen Bezug zum Betrieb des Servomotors aufweisen.
8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die ein Ausbildungsbeispiel der Positionsbefehlskompensationseinheit umfasst. Das Schätzlastmomentberechnungsteil 308 der Positionsbefehlskompensationseinheit 32 in 8 entspricht dem Kraftschätzungsteil 302 in 3, und das Torsionskonstantenmultiplikationsteil 305, das Kugelgewindetriebslängenmultiplikationsteil 307, Formfaktormultiplikationsteil 306 und Additionsteil 309 in 7 entsprechen dem Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 in 3. Der Formfaktor zeigt den Ausfahrbetrag pro Längeneinheit des Kugelgewindetriebs an. Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Positionsbefehlskompensationseinheit 32 die elastische Torsionsverformung um die Drehachse und die elastische Verformung beim Dehnen/Zusammenziehen in der Axialrichtung, die im Verbindungsmechanismus (Kopplung und Kugelgewindetrieb) auftritt, basierend auf dem Schätzlastmoment oder einem festen Wert, und kompensiert den Leerlauf, der durch die elastische Verformung im Positionsbefehlswert verursacht wird. Da das Kraftschätzwertausgabeteil 303, das auf der Eingangsseite des Kugelgewindetriebslängenmultiplikationsteils 307 vorgesehen ist, die Verarbeitung der Unterbrechung der Aktualisierung des Kraftschätzwerts durchführt, kann bei diesem Beispiel der Positionskompensationsbetrag eine Abhängigkeit von der Länge des Kugelgewindetriebs aufweisen. Zu diesem Zeitpunkt hängt die elastische Verformung in der Axialrichtung vom Abstand vom Servomotor 50 zum angetriebenen Körper ab, und dieser Abstand wird in Abhängigkeit von dem integrierten Wert der Bewegungsposition abgeschätzt.
Werden das Schätzlastmoment als T und die Torsionskonstante als α bezeichnet, wird der Kompensationsbetrag, der sich auf die Torsion des Kopplungsteils bezieht, zu α·T, und werden das Schätzlastmoment als T, die Länge des Kugelgewindetriebs als d und der Formfaktor als β bezeichnet, wird der Kompensationsbetrag, der sich auf die Längenausdehnung des Kugelgewindetriebs bezieht, zu d×β×T. Dann wird der Kompensationsbetrag, der die Summe aus der Addition dieser Kompensationen durch das Additionsteil 309 ist, zu α×T + d×β×T. Die Länge d des Kugelgewindetriebs ist die Länge des Kugelgewindetriebs vom Servomotor 50 zum Verbindungsteil, und verändert sich in Abhängigkeit von der Position des Tisches.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausbildungsbeispiel der Motorsteuereinheit 20 und den Aufbau der Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die das Abstandsberechnungsteil 130 umfasst, das die Länge des Kugelgewindetriebs (Länge eines Federelements) erfasst. Die Länge des Kugelgewindetriebs (Länge des Federelements), die durch das Kugelgewindetriebslängenmultiplizierteil 307 in 8 multipliziert wird, wird durch das Abstandsberechnungsteil 130 berechnet. Die Motorsteuereinheit 20 in 8 weist ein Geschwindigkeitsbefehlserstellungsteil 201, ein Subtrahierteil und ein Drehmomentbefehlserstellungsteil 202 auf.
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausbildungsbeispiel des Geschwindigkeitsbefehlserstellungsteils 201 zeigt. Wie in 8 gezeigt, erstellt die Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 einen Positionsbefehlswert, das Subtrahierglied 80 erfasst die Differenz zwischen dem Positionsbefehlswert und der detektierten Position, die bezüglich der Position zurückgemeldet wurde, und das Addierglied 90 addiert den Kompensationsbetrag zu dieser Differenz. Die Differenz, zu der der Kompensationsbetrag addiert wurde, wird in das Differenzierglied 2011 und die Positionssteuerverstärkung 2013 eingegeben, die in 10 gezeigt werden. Das Koeffiziententeil 2012 multipliziert den Koeffizienten mit dem Ausgang des Differenzierglieds 2011. Das Addierglied 2014 gibt den Additionswert der Ausgabe des Koeffizientenabschnitts 2012 und der Positionssteuerverstärkung 2013 als den Geschwindigkeitsbefehlswert aus. Das Subtrahierglied 120 erfasst die Differenz aus der detektierten Geschwindigkeit, die bezüglich der Geschwindigkeit zurückgemeldet wurde, und gibt diese Differenz als den Geschwindigkeitsbefehlswert aus.
11 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausbildungsbeispiel des Drehmomentbefehlserstellungsteils 202 zeigt. Das Drehmomentbefehlserstellungsteil 202 umfasst eine Proportionalverstärkung 2023 und einen Integrator 2021, die mit dem Subtrahierglied 120 verbunden sind, eine Integrationsverstärkung 2022, die mit dem Integrator 2021 verbunden ist, und ein Addierglied 2024, das die Ausgabe der Proportionalverstärkung 2023 und die Ausgabe der Integrationsverstärkung 2022 addiert und an den Servomotor 50 als Drehmomentbefehl ausgibt. Der Integrator 2021 integriert die Eingabe. Die Integrationsverstärkung 2022 multipliziert einen Koeffizienten mit der Ausgabe des Integrators 2021, und die Proportionalverstärkung 2023 multipliziert einen Koeffizienten mit der Eingabe. Es ist zu beachten, dass die Anordnungsabfolge der Integrationsverstärkung 2022 und der Integrator 2021 verändert werden kann.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der in 3 gezeigten Servomotorsteuervorrichtung zeigt. In Schritt S101 berechnet das Kraftschätzungsteil 302 das Schätzlastmoment (Kraftschätzwert). In Schritt S102 beurteilt das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100, ob der Absolutwert für die erzeugte Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als ein vorgegebener Wert ist, und im Falle dessen, dass der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als ein vorgegebener Wert ist (Fall JA in Schritt S102), sendet es ein Anweisungssignal an das Kraftschätzwertausgabeteil 303. Der Speicherabschnitt 3031 des Kraftschätzwertausgabeteils 303 speichert den Kraftschätzwert davon, wenn es das Anweisungssignal empfängt, und der Bestimmungsabschnitt 3032 legt den Bereich der Totzone mit einer Basis des Kraftschätzwerts beim Empfang des Anweisungssignals fest (Schritt S103). Andererseits stellt das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 im Falle einer Beurteilung, dass der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als ein vorgegebener Wert sein kann (Fall NEIN in Schritt S102), die Bearbeitung auf den Schritt S102 zurück.
In Schritt S104 bestimmt der Bestimmungsabschnitt 3032, ob der Kraftschätzwert, der nachfolgend von dem Kraftschätzungsteil 302 eingegeben wird, im festgelegten Bereich der Totzone liegt. Im Falle dessen, dass der eingegebene Kraftschätzwert im festgelegten Bereich der Totzone liegt (Fall JA in Schritt S104), schaltet der Bestimmungsabschnitt 3032 den Schalter 3033 um und gibt das Ausgabeanweisungssignal an den Speicherabschnitt 3031 aus. In Schritt S106 erzeugt das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 einen Positionskompensationsbetrag basierend auf dem Lastmoment, das im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, und kompensiert die Differenz zwischen dem Positionsbefehlswert von der Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 und der detektierten Position der Positionsrückmeldung mit dem Positionskompensationsbetrag, der durch das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 berechnet wurde. Dann steuert die Motorsteuereinheit 20 den Servomotor 50 basierend auf der kompensierten Differenz zwischen dem Positionsbefehlswert und dem detektierten Wert. Im Falle dessen, dass der eingegebene Kraftschätzwert nicht im festgelegten Bereich der Totzone liegt (Fall NEIN in Schritt S104), schaltet andererseits der Bestimmungsabschnitt 3032 den Schalter 3033 um. Somit wird der Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 an das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 ausgegeben. In Schritt S105 erzeugt das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 einen Positionskompensationsbetrag basierend auf dem Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302, und gibt den Positionskompensationsbetrag an das Addierglied 90 aus. Das Addierglied 90 kompensiert die Differenz zwischen dem Positionsbefehlswert von der Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 und der detektierten Position der Positionsrückmeldung mit dem Positionskompensationsbetrag, der durch das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 berechnet wurde. Dann steuert die Motorsteuereinheit 20 den Servomotor 50 basierend auf der kompensierten Differenz zwischen dem Positionsbefehlswert und der detektierten Position.
(Zweite Ausführungsform)
13 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient. Wie in 13 gezeigt, wird bei der Servomotorsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform in der Positionsbefehlskompensationseinheit 32 ein Schalter 304, der als das Umschaltteil dient, der Positionsbefehlskompensationseinheit 31 der Servomotorsteuervorrichtung hinzugefügt, die in 3 gezeigt wird, und der Schalter 304 wird in Abhängigkeit von einem Umschaltsignal von dem Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 umgeschaltet.
Das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 sendet, wenn der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit nicht mehr als ein vorgegebener Wert ist (einschließlich 0), ein Umschaltsignal an den Schalter 304, so dass der Eingabeanschluss des Kompensationsbetragserzeugungsteils 301 mit dem Ausgabeanschluss des Kraftschätzwertausgabeteils 303 verbunden wird. Ferner sendet das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100, wenn der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet, ein Umschaltsignal an den Schalter 304, so dass der Eingabeanschluss des Kompensationsbetragserzeugungsteils 301 mit dem Ausgabeanschluss des Kraftschätzungsteils 302 verbunden wird. Die Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts kann anstelle der Befehlsgeschwindigkeit des Positionsbefehlswerts verwendet werden, und in diesem Fall wird das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 durch ein Positionsbefehlsbeschleunigungsbeurteilungsteil ersetzt, das den Positionsbefehlswert empfängt, der durch die Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 erstellt wird, und eine Befehlsbeschleunigung für den Positionsbefehlswert (Positionsbefehlsbeschleunigung) erzeugt. Die Funktionen des Positionsbefehlsbeschleunigungsbeurteilungsteils sind dieselben wie die Funktionen des Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteils 100, mit Ausnahme des Punkts des Ersetzens der Befehlsgeschwindigkeit durch die Befehlsbeschleunigung. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet, schaltet das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 den Schalter 304 um, so dass der Eingabeanschluss des Kompensationsbetragserzeugungsteils 301 mit dem Ausgabeanschluss des Kraftschätzungsteils 302 verbunden wird. Aus diesem Grund ist es möglich, einen Umschaltvorgang schnell durchzuführen, ohne eine Beurteilung darüber durchzuführen, ob der Kraftschätzwert im vorgegebenen Kraftschätzwertbereich liegt oder nicht, wie bei der ersten Ausführungsform. Obwohl der Schalter 304 in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, muss, solange die Ausbildung derart ist, dass der Bestimmungsabschnitt 3032 in 4 den Schalter 3033 umschaltet und die Eingabeseite des Kompensationsbetragserzeugungsteils 301 und die Ausgabeseite des Kraftschätzungsteils 302 verbunden sind, wenn der Absolutwert für die Befehlsgeschwindigkeit den vorgegebenen Wert überschreitet, der Schalter 304 nicht notwendigerweise vorgesehen werden.
(Dritte Ausführungsform)
Wenn bei der Servomotorsteuervorrichtung der ersten Ausführungsform der Bestimmungsabschnitt 3032 vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert umschaltet, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, oder vom Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umschaltet, kann der Kompensationsbetrag sich während des Umschaltens diskontinuierlich verändern. Der diskontinuierliche Kompensationsbetrag wird zu einem diskontinuierlichen Geschwindigkeitsbefehl, und bewirkt somit, dass ein diskontinuierlicher Drehmomentbefehl erzeugt wird. Um diese Diskontinuität bei dem Kompensationsbetrag zu verhindern, wird ein Filter 110 an der Ausgabe der Positionsbefehlskompensationseinheit 31 vorgesehen. Indem der Kompensationsbetrag durch den Filter 110 durchgeschickt wird, wird bewirkt, dass ein diskontinuierlicher Wert sanft folgt. 14 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient. Die Ausbildung der Servomotorsteuervorrichtung in 14 ist dieselbe wie die Ausbildung der Servomotorsteuervorrichtung in 3, mit Ausnahme des Punktes, dass der Filter 110 vorgesehen ist, und dieselben Bezugszeichen werden für identische konstituierende Elemente angefügt, und Erläuterungen für diese entfallen. Der Filter 110 kann einen Tiefpassfilter nutzen.
Wie oben erwähnt, kann eine Diskontinuität bei dem Kompensationsbetrag verhindert werden, indem der Filter 110 zwischen das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 und das Addierglied 90 geschaltet wird. Jedoch kann der Auswahlschalter 111, der in 15 gezeigt wird, zwischen einem Fall des Nichtgebrauchs des Filters 110 und einem Fall des Gebrauchs des Filters 110 umschalten. Nur wenn der Bestimmungsabschnitt 3032 vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert umschaltet, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, oder vom Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umschaltet, wobei er den Schalter 3033 verwendet, schaltet der Auswahlschalter 111 den Filter 110 zwischen das Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 und das Addierglied 90. Nach dem Schalten mittels des Schalters 3033 verbindet dann der Auswahlschalter 111 zwischen dem Kompensationsbetragserzeugungsteil 301 und dem Addierglied 90, um nicht durch den Filter 110 zu gehen. Das Umschalten des Auswahlschalters 111 wird basierend auf dem Anweisungssignal von dem Bestimmungsabschnitt 3022 durchgeführt, der in 4 gezeigt wird. 16 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Umschaltvorgang des Filters 110 durch den Auswahlschalter 111 zeigt. In Schritt S201 bestimmt der Bestimmungsabschnitt 3032, ob der Kraftschätzwert umgeschaltet werden soll, und im Falle des Umschaltens des Kraftschätzwerts (JA in Schritt S201) wird der Auswahlschalter 111 in Schritt S202 umgeschaltet, um somit den Filter anzuwenden, und nachfolgend, wenn die Diskontinuität bei dem Kompensationsbetrag beseitigt wurde, wird der Auswahlschalter 111 in Schritt S203 so umgeschaltet, dass der Filter nicht angewendet wird. In dem Fall, in dem der Bestimmungsabschnitt 3032 den Kraftschätzwert umschaltet, gibt es einen Fall, in dem vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert umgeschaltet wird, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, und einen Fall, in dem vom Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umgeschaltet wird.
Obwohl die obige Erklärung ein Beispiel erläutert, in dem der Filter oder der Filter und der Auswahlschalter der Ausbildung der Servomotorsteuervorrichtung in 3 hinzugefügt wird, kann der Filter oder der Filter und der Auswahlschalter der Servomotorsteuervorrichtung in 13 hinzugefügt werden. In diesem Fall gibt es zwei Fälle als Fälle des Vorsehens eines Filters. Der erste Fall ist ein Fall, in dem der Bestimmungsabschnitt 3032 vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert umschaltet, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, oder vom Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umschaltet, wobei er den Schalter 3033 verwendet. Der zweite Fall ist ein Fall, in dem das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzwertausgabeteil 303 auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umschaltet, oder vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzwertausgabeteil 303 umschaltet, wobei es den Schalter 304 verwendet. Wenn der Filter und der Auswahlschalter hinzugefügt werden, wird das Umschalten des Auswahlschalters 111 basierend auf dem Anweisungssignal von dem Bestimmungsabschnitt 3032, der in 4 gezeigt wird, oder dem Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 durchgeführt. Das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 kann durch ein Positionsbefehlsbeschleunigungsbeurteilungsteil ersetzt werden, das den Positionsbefehlswert empfängt, der durch die Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 erstellt wird, und eine Befehlsbeschleunigung für den Positionsbefehlswert (Positionsbefehlsbeschleunigung) erzeugt.
(Vierte Ausführungsform)
Obwohl bei der Servomotorsteuervorrichtung der dritten Ausführungsform der Filter 110 an der Ausgabe der Positionsbefehlskompensationseinheit 31 vorgesehen wird, um eine Diskontinuität beim Kompensationsbetrag zu verhindern, kann sie so ausgebildet werden, dass der Drehmomentbefehlswert kontinuierlich wird, indem ein Überschreiben des Integrators 2021 des Drehmomentbefehlserstellungsteils 202, das in 11 gezeigt wird, anstelle des Filters durchgeführt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform können sowohl das Überschreiben des Integrators 2021 als auch das Bereitstellen des Filters 110 an der Ausgabe der Positionsbefehlskompensationseinheit 31 durchgeführt werden. Wenn ein Kompensationsbetrag zum Kompensieren des Positionsbefehlswerts eingegeben wird, wenn der Bestimmungsabschnitt 3032 den Schalter 3033 verwendet und vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert umschaltet, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, oder vom Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umschaltet, tritt eine Veränderung beim Geschwindigkeitsbefehlswert auf. Damit der Drehmomentbefehlswert sich nicht aufgrund dieser Veränderung des Geschwindigkeitsbefehlswerts verändert, kann er so ausgebildet werden, dass ein Überschreiben des Integrators durchgeführt wird, und der Drehmomentbefehlswert wird kontinuierlich.
17 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Servomotorsteuervorrichtung zeigt, die als eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient. Die Ausbildung der Servomotorsteuervorrichtung in 17 ist dieselbe wie die Ausbildung der Servomotorsteuervorrichtung in 9, mit Ausnahme des Punktes, dass der Bestimmungsabschnitt 3032, der in 4 gezeigt wird, eine Überschreibanweisung des Integrators an das Drehmomentbefehlserstellungsteil 202 sendet, und somit werden dieselben Bezugszeichen für identische konstituierende Elemente angefügt, und eine Erläuterung für diese entfällt. 18 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Drehmomentbefehlserstellungsteils 202 zeigt. Wie in 18 gezeigt, wird die Überschreibanweisung an den Integrator 2021 gesendet.
Die Überschreibanweisung wird gesendet, wenn der Bestimmungsabschnitt 3032, der in 4 gezeigt wird, vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert umschaltet, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, oder vom Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umschaltet. Das Überschreiben des Integrators 2021 wird wie folgt basierend auf der Überschreibanweisung durchgeführt. Der Drehmomentbefehlswert TCMD wird durch die Formel 1 ausgedrückt, wenn Vcmd als Geschwindigkeitsbefehlswert, Vfb als detektierte Geschwindigkeit, kp als Proportionalverstärkung und ki als Integrationsverstärkung definiert werden. $TCMD = Σ (Vcmd - Vfb) \times ki + (Vcmd - Vfb) \times kp$
Wenn die Aktualisierung des Kompensationsbetrags von der Unterbrechung der Aktualisierung des Kompensationsbetrags erneut gestartet wird, wird der Drehmomentbefehlswert TCMD zu TCMD (2) aus TCMD (1). $\begin{array}{l} TCMD (1) = Σ (Vcmd (1) - Vfb (1)) \times ki + (Vcmd (1) - Vfb (1)) \times kp \\ \begin{array}{l} TCMD (2) = Σ (Vcmd (2) - Vfb (2)) \times ki + (Vcmd (2) - Vfb (2)) \times kp = (TCMD (1) + (Vcmd (2) - \\ V fb (2))) \times ki+ (Vcmd (2) - Vfb (2)) \times kp \end{array} \end{array}$
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird TCMD(1) + (Vcmd(2) - Vfb(2)) des Drehmomentbefehlswerts TCMD(2) durch die folgende Formel 3 überschrieben. $(TCM (2) - (Vcmd (2) - Vfb (2)) \times kp) / ki$
Wenn dies durchgeführt wurde, ist der überschriebene Drehmomentbefehlswert TCMD'(2) derselbe wie TCMD(1), und eine Diskontinuität des Drehmomentbefehls tritt nicht auf.
19 ist ein Ablaufdiagramm, das den Umschaltvorgang des Integrators 2021 zeigt. Der Bestimmungsabschnitt 3032 beurteilt, ob der Kraftschätzwert in Schritt S301 umgeschaltet werden soll, und führt im Falle des Umschaltens des Kraftschätzwerts (JA in Schritt S301) ein Überschreiben des Integrators 2021 im Schritt S302 durch. Wenn die Diskontinuität des Kompensationsbetrags beseitigt ist, setzt der Bestimmungsabschnitt 3032 das Überschreiben des Integrators in Schritt S303 zurück. In dem Fall, in dem der Bestimmungsabschnitt 3032 den Kraftschätzwert umschaltet, gibt es einen Fall, in dem vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert umgeschaltet wird, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, und einen Fall, in dem vom Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umgeschaltet wird.
Die obige Erläuterung der vorliegenden Ausführungsform erklärt ein Beispiel der Ausbildung der Servomotorsteuervorrichtung in 9, bei dem der Bestimmungsabschnitt 3032 des Kraftschätzwertausgabeteils 303 der Positionsbefehlskompensationseinheit 32 die Überschreibanweisung des Integrators an das Drehmomentbefehlserstellungsteil 202 sendet; jedoch kann die Ausbildung der vorliegenden Ausführungsform auch auf einen Fall angewendet werden, in dem das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 und der Schalter 304 der Servomotorsteuervorrichtung in 13 zu der Ausbildung der Servomotorsteuervorrichtung in 9 hinzugefügt werden. In diesem Fall gibt es zwei Fälle als Fall des Sendes der Überschreibanweisung des Integrators 2021. Der erste Fall ist ein Fall, in dem der Bestimmungsabschnitt 3032 vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert umschaltet, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, oder vom Kraftschätzwert, der im Speicherabschnitt 3031 gespeichert ist, auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umschaltet, wobei er den Schalter 3033 verwendet. Der zweite Fall ist ein Fall, in dem das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzwertausgabeteil 303 auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 umschaltet, oder vom Kraftschätzwert von dem Kraftschätzungsteil 302 auf den Kraftschätzwert von dem Kraftschätzwertausgabeteil 303 umschaltet, wobei es den Schalter 304 verwendet.
Die Überschreibanweisung des Integrators wird basierend auf dem Anweisungssignal von dem Bestimmungsabschnitt 3032, der in 4 gezeigt wird, oder dem Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 durchgeführt. Das Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100 kann durch ein Positionsbefehlsbeschleunigungsbestimmungsteil ersetzt werden, das den Positionsbefehlswert empfängt, der durch die Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 erstellt wird, und eine Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts (Positionsbefehlsbeschleunigung) erzeugt.
Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben erläutert wurden, können die Funktionen der Servomotorsteuervorrichtung vollständig oder teilweise durch Hardware, Software oder eine Kombination daraus verwirklicht werden. Hierbei zeigt „durch Software verwirklicht“ eine Verwirklichung dadurch an, dass ein Computer Programme ausliest und ausführt. Im Falle der Ausbildung durch Hardware kann ein Teil oder die Gesamtheit des Kompensationsbetragserzeugungsteils 301, des Kraftschätzungsteils 302, des Kraftschätzwertausgabeteils 303, der Positionsbefehlserzeugungseinheit 10 und der Motorsteuereinheit 20 der Servomotorsteuervorrichtung durch Schaltungen ausgebildet werden, z.B. integrierte Schaltungen (IC), wie etwa LSI (Large Scale Integrated Circuit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung), Gate-Array und FPGA (Field Programmable Gate Array).
Im Falle der Verwirklichung durch Software kann ein Teil oder die Gesamtheit der Servomotorsteuervorrichtung durch einen Computer ausgebildet werden, der eine CPU und Speichereinheiten umfasst, wie etwa eine Festplatte und ROM, die Programme speichern. Indem die bei der Berechnung benötigte Information in einer zweiten Speichereinheit, wie etwa einem RAM, gespeichert wird und ein Computer die Verarbeitung gemäß den Blockdiagrammen der 3, 4 und 8 bis 11 und einem Programm ausführt, das dem Ablaufdiagramm der 12 folgt, gemäß einem Programm, das dem Blockdiagramm von 13 folgt, oder mit den Blockdiagrammen der 14 und 15 und einem Programm, das dem Ablaufdiagramm von 16 folgt, oder gemäß den Blockdiagrammen der 17 und 18 und einem Programm, das dem Ablaufdiagramm von 19 folgt, ist es dann möglich, einen Teil oder die Gesamtheit der Operationen der Servomotorsteuervorrichtung auszuführen. Die Programme können in eine Speichereinheit, wie etwa eine Festplatte, von einem externen Speichermedium ausgelesen werden, wie etwa einer CD-ROM, einer DVD oder einem Flashspeicher, auf denen die Programme aufgezeichnet sind.
Die Programme können unter Verwendung von verschiedenen Typen von computerlesbarem Medium gespeichert werden und einem Computer zugeführt werden. Das Computerlesbare Aufzeichnungsmedium umfasst verschiedene Typen greifbarer Speichermedien und umfasst nicht-transitorische computerlesbare Speichermedien. Beispiele von nicht-transitorischen computerlesbaren Aufzeichnungsmedien umfassen magnetische Medien (zum Beispiel Floppydisks, Festplattenlaufwerke), magnetooptische Aufzeichnungsmedien (beispielsweise eine magnetooptische Disk), CD-ROM (Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher), CD-R, CD-R/W und Halbleiterspeicher (beispielsweise Masken-ROM, PROM (programmierbares ROM), EPROM (Erasable PROM, löschbares PROM), Flash-ROM, RAM (Random Access Memory, Direktzugriffsspeicher).
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die vorgenannten jeweiligen Ausführungsformen beschränkt werden, und verschiedene Änderungen und Modifikationen daran sind möglich.
Bezugszeichenliste

10: Positionsbefehlserzeugungseinheit
20: Motorsteuereinheit
30, 31, 32: Positionsbefehlskompensationseinheit
40: Kodierer
50: Servomotor
60: Verbindungsmechanismus
70: Tisch
100: Positionsbefehlsgeschwindigkeitsbeurteilungsteil 100
110: Filter
301: Kompensationsbetragserzeugungsteil
302: Kraftschätzungsteil
303: Kraftschätzwertausgabeteil
304: Schalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014109785 [0005]
JP 2014013554 [0005]
JP 2014087880 [0005]

Claims

Servomotorsteuervorrichtung, umfassend: einen Servomotor (50); einen angetriebenen Körper (70), der angepasst ist, durch den Servomotor angetrieben zu werden; einen Verbindungsmechanismus (601, 602) zum Verbinden des Servomotors und des angetriebenen Körpers, um Leistung des Servomotors auf den angetriebenen Körper zu übertragen; eine Positionsbefehlserzeugungseinheit (10) zum Erzeugen eines Positionsbefehlswerts für den angetriebenen Körper; eine Motorsteuereinheit (20) zum Steuern des Servomotors unter Verwendung des Positionsbefehlswerts; eine Kraftschätzungseinheit (302) zum Abschätzen eines Kraftschätzwerts, der die Antriebskraft ist, die auf den angetriebenen Körper an einem Verbindungsteil mit dem Verbindungsmechanismus wirkt; eine Kraftschätzwertausgabeeinheit (303) zum Entscheiden über das Widerspiegeln des Aktualisierens oder Unterbrechen des Aktualisierens des Kraftschätzwerts basierend auf dem Positionsbefehlswert, und zum Ausgeben entweder eines Kraftschätzwerts, der das Aktualisieren widerspiegelt, oder eines Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert; und eine Kompensationsbetragserzeugungseinheit (301) zum Erzeugen eines Kompensationsbetrags zum Kompensieren des Positionsbefehlswerts unter Verwendung der Ausgabe der Kraftschätzwertausgabeeinheit.
Servomotorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kraftschätzwertausgabeeinheit über die Unterbrechung des Aktualisierens des Kraftschätzwerts, der durch die Kraftschätzungseinheit abgeschätzt wurde, in einem Fall entscheidet, in dem eine Befehlsgeschwindigkeit des Positionsbefehlswerts oder eine Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts nicht mehr als ein vorgegebener Wert wird.
Servomotorsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftschätzwertausgabeeinheit in einem Fall, in dem eine Befehlsgeschwindigkeit des Positionsbefehlswerts oder eine Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts nicht mehr als ein vorgegebener Wert wird, einen vorgegebenen Kraftschätzwertbereich mit einer Basis des Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, definiert, und wenn der Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzungseinheit ausgegeben wird, innerhalb des Kraftschätzwertbereichs liegt, den Kraftschätzwert davon ausgibt, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird.
Servomotorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kompensationsbetragserzeugungseinheit als den Kompensationsbetrag eine Summe definiert, die besteht aus: einem Produkt eines ersten Koeffizienten und des Kraftschätzwerts, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wird; und einem Produkt des Kraftschätzwerts, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wird, eines Abstands von dem Servomotor zu dem Kopplungsteil und eines zweiten Koeffizienten.
Servomotorsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Kraftschätzwertbereich jeweils unterschiedliche Kraftschätzwertbereiche bezüglich ansteigender und abfallender Richtungen des Kraftschätzwerts bereitstellt, mit einer Basis des Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird.
Servomotorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die des Weiteren eine Umschalteinheit (304) umfasst, um von dem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wurde, auf einen Kraftschätzwert, der durch die Kraftschätzungseinheit abgeschätzt wurde, in einem Fall umzuschalten, in dem eine Befehlsgeschwindigkeit oder Befehlsbeschleunigung des Positionsbefehlswerts, der durch die Positionsbefehlserzeugungseinheit erzeugt wurde, einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Servomotorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, wenn die Kraftschätzwertausgabeeinheit einen auszugebenden Kraftschätzwert zwischen einem Kraftschätzwert, der das Aktualisieren widerspiegelt, und einem Kraftschätzwert davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert umschaltet, oder wenn die Umschalteinheit einen auszugebenden Kraftschätzwert zwischen einem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wird, und einem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzungseinheit ausgegeben wird, umschaltet, ein Filter (110) auf den Kompensationsbetrag filtert, der durch die Kompensationsbetragserzeugungseinheit erzeugt wird.
Servomotorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Motorsteuereinheit ein Geschwindigkeitsbefehlserstellungsteil (201) und ein Drehmomentbefehlserstellungsteil (202) umfasst, wobei das Drehmomentbefehlserstellungsteil einen Integrator (2021) zum Integrieren zumindest des Geschwindigkeitsfehlers aufweist, und wobei, wenn die Kraftschätzwertausgabeeinheit einen auszugebenden Kraftschätzwert zwischen einem Kraftschätzwert, der das Aktualisieren widerspiegelt, und einem Kraftschätzwert davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert umschaltet, oder wenn die Umschalteinheit einen auszugebenden Kraftschätzwert zwischen einem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzwertausgabeeinheit ausgegeben wird, und einem Kraftschätzwert, der von der Kraftschätzungseinheit ausgegeben wird, umschaltet, ein Überschreiben des Integrators durchgeführt wird.
Servomotorsteuerverfahren für eine Servomotorsteuervorrichtung, die umfasst: einen Servomotor (50); einen angetriebenen Körper (70), der angepasst ist, durch den Servomotor angetrieben zu werden; und einen Verbindungsmechanismus (601, 602) zum Verbinden des Servomotors und des angetriebenen Körpers, um Leistung des Servomotors auf den angetriebenen Körper zu übertragen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Erzeugen eines Positionsbefehlswerts für den angetriebenen Körper; Abschätzen eines Kraftschätzwerts, der eine Antriebskraft ist, die auf den angetriebenen Körper an einem Verbindungsteil mit dem Verbindungsmechanismus wirkt; Entscheiden über das Widerspiegeln des Aktualisierens oder Unterbrechen des Aktualisierens des Kraftschätzwerts basierend auf dem Positionsbefehlswert, und Auswählen entweder eines Kraftschätzwerts, der das Aktualisieren widerspiegelt, oder eines Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert; Kompensieren des so erzeugten Positionsbefehlswerts basierend auf dem so ausgewählten Kraftschätzwert; und Steuern des Servomotors unter Verwendung des so kompensierten Positionsbefehlswerts.
Programm zur Servomotorsteuerung, die einen Computer dazu bringt, eine Servomotorsteuerung einer Servomotorsteuervorrichtung auszuführen, die umfasst: einen Servomotor (50); einen angetriebenen Körper (70), der angepasst ist, durch den Servomotor angetrieben zu werden; und einen Verbindungsmechanismus (601, 602) zum Verbinden des Servomotors und des angetriebenen Körpers, um Leistung des Servomotors auf den angetriebenen Körper zu übertragen, wobei das Programm den Computer dazu bringt, die folgende Verarbeitung auszuführen: Erzeugen eines Positionsbefehlswerts für den angetriebenen Körper; Abschätzen eines Kraftschätzwerts, der eine Antriebskraft ist, die auf den angetriebenen Körper an einem Verbindungsteil mit dem Verbindungsmechanismus wirkt; Entscheiden über das Widerspiegeln des Aktualisierens oder Unterbrechen des Aktualisierens des Kraftschätzwerts basierend auf dem Positionsbefehlswert, und Auswählen entweder eines Kraftschätzwerts, der das Aktualisieren widerspiegelt, oder eines Kraftschätzwerts davon, wenn das Aktualisieren unterbrochen wird, basierend auf dem Positionsbefehlswert; Kompensieren des so erzeugten Positionsbefehlswerts basierend auf dem so ausgewählten Kraftschätzwert; und Steuern des Servomotors unter Verwendung des so kompensierten Positionsbefehlswerts.