DE102019006644A1

DE102019006644A1 - Servosteuereinrichtung

Info

Publication number: DE102019006644A1
Application number: DE102019006644.8A
Authority: DE
Inventors: Kouichi Etou
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-04-02
Also published as: CN110955195B; US20200103853A1; CN110955195A; US10860003B2; JP2020052829A; JP6845197B2

Abstract

Die Servosteuereinrichtung ist mit einer Befehlsempfangseinheit und einer Servosteuerberechnungseinheit ausgestattet. In einem Messmodus empfängt die Befehlsempfangseinheit zu jedem Befehlsempfangszeitraum asynchron einen Zähler, der zu jedem Befehlsaktualisierungszeitraum durch die Steuereinrichtung ausgegeben wird. Die Servosteuereinrichtung ist ferner mit einer Ereigniserfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, im Messmodus das Eintreten eines Ereignisses zu erfassen, das Schwankungen von Empfangsintervallen des Zählers verursacht, einer Abweichungsberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, basierend auf einem Eintrittszeitraum des Ereignisses und dem Befehlsempfangszeitraum im Messmodus einen Abweichungsbetrag zwischen jeweiligen Takten der Steuereinrichtung und der Servosteuereinrichtung zu berechnen, und einer Empfangszeitraumeinstelleinheit ausgestattet, die dazu eingerichtet ist, basierend auf dem Abweichungsbetrag in einem Betriebsmodus den Befehlsempfangszeitraum einzustellen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servosteuereinrichtung und insbesondere eine Servosteuereinrichtung, bei der Schwankungen von Befehlsempfangsintervallen verbessert werden können.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Es sind Bewegungssysteme zur asynchronen Kommunikation zwischen einer Steuereinrichtung als Bewegungssteuereinrichtung (z.B. eine numerische Steuereinrichtung) und einer Servosteuereinrichtung (z.B. ein Servoantrieb) bekannt, wie in 1 gezeigt (siehe die offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 2006-350768 und 2008-176673 ). Bei diesen Bewegungssystemen gibt die Steuereinrichtung in einem festgelegten Zeitraum einen Befehl aus und eine Befehlsempfangseinheit der Servosteuereinrichtung empfängt den Befehl in dem festgelegten Zeitraum. Eine Servosteuerberechnungseinheit treibt in Antwort auf den empfangenen Befehl einen Motor an. Ein Impulsgeber führt eine Position oder Drehzahl zur Servosteuerberechnungseinheit zurück.
Bei Bewegungssystemen dieser Art kann, obgleich die Steuereinrichtung in dem festgelegten Zeitraum eine Befehlsaktualisierung (oder Befehlsausgabe) durchführt, die Servosteuereinrichtung manchmal nicht dazu in der Lage sein, den Befehl in dem festgelegten Zeitraum zu empfangen. Im Besonderen tritt periodisch das Phänomen auf, dass der Befehlsempfangszeitpunkt um eine Spanne verschoben wird, die einem Betriebszyklus der Servosteuereinrichtung entspricht.
2 zeigt ein spezifisches Beispiel. Die Steuereinrichtung aktualisiert den Befehl entsprechend einem Befehlsaktualisierungszeitraum M periodisch. Die Servosteuereinrichtung versucht periodisch, den Befehl entsprechend einem Befehlsempfangszeitraum S zu empfangen. Wenn der Befehlsaktualisierungszeitraum M beispielsweise durch M = S (Befehlsempfangszeitraum) x 3 festgelegt ist, sollte die Servosteuereinrichtung theoretisch dazu in der Lage sein, den Befehl ausnahmslos bei jedem dritten Befehlsempfangszeitraum zu empfangen. Tatsächlich tritt jedoch, wie in 2 gezeigt, in jedem festgelegten Zeitraum das Phänomen auf, dass der Befehl beim vierten, nicht dritten, Befehlsempfangszeitraum empfangen wird.
Die Hauptursache des Auftretens eines solchen Phänomens kann darin bestehen, dass die Steuereinrichtung und die Servosteuereinrichtung ihre eigenen voneinander unabhängigen Takte haben. Obgleich es ideal ist, wenn die jeweiligen Takte der zwei Einrichtungen im Hinblick auf Referenzzeit- und Taktintervalle vollständig miteinander übereinstimmten, sind sie tatsächlich kleinen Abweichungen unterworfen. Wenn sich diese Abweichungen akkumulieren und wenn die akkumulierten Abweichungen den Befehlsempfangszeitraum S überschreiten, tritt unausweichlich das obige Phänomen auf.
Die Steuereinrichtung und die Servosteuereinrichtung führen basierend auf der Annahme, dass der Befehl in dem festgelegten Zeitraum aktualisiert und empfangen wird, eine Steuerung durch. Wenn der Befehlsempfang nicht in dem festgelegten Zeitraum in der Servosteuereinrichtung durchgeführt wird, stimmt daher die durch die Steuereinrichtung angewiesene Motordrehzahl oder -position nicht mit der Drehzahl oder Position des durch die Servosteuereinrichtung angetriebenen Motors überein, so dass sich die Positionierungsgenauigkeit unausweichlich verringert. Außerdem wird die Ansprechzeit von der Befehlsaktualisierung bis zum Empfang des Befehls und Antrieb des Motors durch die Servosteuereinrichtung in unerwünschter Weise verzögert.
3 zeigt das Ergebnis eines Vergleichs zwischen einer Motordrehzahl (durchgezogene Linie), die auf einem durch die Steuereinrichtung ausgegebenen Bewegungsbefehl basiert, und einer Motordrehzahl (gestrichelte Linie), die auf dem zu einem bestimmten Zeitpunkt durch die Servosteuereinrichtung empfangenen Befehl basiert. Wenn der Befehlsempfang in einem vollständig festgelegten Zeitraum in der Servosteuereinrichtung durchgeführt wird, das heißt, wenn der Befehlsaktualisierungszeitraum M genau ein ganzzahliges Vielfaches des Befehlsempfangszeitraums S ist, sollten die zwei Drehzahlen zunächst miteinander übereinstimmen. Wenn der Befehlsempfang in der Servosteuereinrichtung eine Abweichung von einem Zeitraum erfährt, wird zwischen der Motordrehzahl (durchgezogene Linie), die auf dem durch die Steuereinrichtung ausgegebenen Bewegungsbefehl basiert, und der Motordrehzahl (gestrichelte Linie), die auf dem durch die Servosteuereinrichtung empfangenen Befehl basiert, unausweichlich, wie durch die Einkreisung gezeigt, eine Differenz erzeugt, die (1 x Befehlsempfangszeitraum S) entspricht. Obgleich in 3 der Drehzahlbefehl als Beispiel angegeben ist, kann dasselbe Problem auch beim Positionsbefehl verursacht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um diese Probleme zu lösen, und hat das Ziel, eine Servosteuereinrichtung bereitzustellen, bei der Schwankungen von Befehlsempfangsintervallen verbessert werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Servosteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Servosteuereinrichtung, die eine Befehlsempfangseinheit, die dazu eingerichtet ist, zu jedem Befehlsempfangszeitraum asynchron einen Befehl zu empfangen, der zu jedem Befehlsaktualisierungszeitraum durch eine Steuereinrichtung ausgegeben wird, und eine Servosteuerberechnungseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, in Antwort auf den Befehl einen Motor zu steuern. In einem Messmodus empfängt die Befehlsempfangseinheit zu jedem Befehlsempfangszeitraum asynchron einen Zähler, der zu jedem Befehlsaktualisierungszeitraum durch die Steuereinrichtung ausgegeben wird. Die Servosteuereinrichtung umfasst eine Ereigniserfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, im Messmodus das Eintreten eines Ereignisses zu erfassen, das Schwankungen von Empfangsintervallen des Zählers verursacht, eine Abweichungsberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, basierend auf einem Eintrittszeitraum des Ereignisses und dem Befehlsempfangszeitraum im Messmodus einen Abweichungsbetrag zwischen jeweiligen Takten der Steuereinrichtung und der Servosteuereinrichtung zu berechnen, und eine Empfangszeitraumeinstelleinheit, die dazu eingerichtet ist, basierend auf dem Abweichungsbetrag in einem Betriebsmodus den Befehlsempfangszeitraum einzustellen.
Bei der Servosteuereinrichtung gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Einstellzeit des Befehlsempfangszeitraums durch die Empfangszeitraumeinstelleinheit ein ganzzahliges Vielfaches eines Mindesttaktwerts der Servosteuereinrichtung.
Bei der Servosteuereinrichtung gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Phase des Befehlsempfangszeitraums nach dessen Einstellung durch die Empfangszeitraumeinstelleinheit im Wesentlichen um eine halbe Zeitraumlänge von derjenigen vor der Einstellung verschoben.
Die Servosteuereinrichtung gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine Abweichungspuffereinheit, die dazu eingerichtet ist, den Abweichungsbetrag zu speichern.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Servosteuereinrichtung bereitgestellt werden, bei der Schwankungen von Befehlsempfangsintervallen verbessert werden können.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Offenbarung gehen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen aus der Beschreibung der Ausführungsformen hervor. Es zeigt:

1 eine Darstellung, die den Aufbau eines Bewegungssystems zeigt, das eine Servosteuereinrichtung umfasst;
2 eine Darstellung, die den Betrieb eines Bewegungssystems zeigt, das eine herkömmliche Servosteuereinrichtung umfasst;
3 eine Darstellung, die den Betrieb des Bewegungssystems zeigt, das die herkömmliche Servosteuereinrichtung umfasst;
4 eine Darstellung, die ein Verfahren zeigt, bei dem die Servosteuereinrichtung Abweichungsbeträge berechnet;
5 eine Darstellung, die ein Verfahren zeigt, bei dem die Servosteuereinrichtung Abweichungsbeträge berechnet;
6 eine Darstellung, die den Betrieb eines Bewegungssystems zeigt, das eine Servosteuereinrichtung gemäß Beispiel 1 umfasst;
7 eine Darstellung, die den Betrieb des Bewegungssystems zeigt, das die Servosteuereinrichtung gemäß Beispiel 1 umfasst;
8 eine Darstellung, die den Betrieb eines Bewegungssystems zeigt, das eine Servosteuereinrichtung gemäß Beispiel 2 umfasst;
9 eine Darstellung, die den Betrieb des Bewegungssystems zeigt, das die Servosteuereinrichtung gemäß Beispiel 2 umfasst;
10 eine Darstellung, die den Aufbau eines Bewegungssystems zeigt, das eine Servosteuereinrichtung umfasst; und
11 eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel für den Aufbau des Bewegungssystems zeigt, das die Servosteuereinrichtung umfasst.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es folgt eine Beschreibung des Betriebs einer Servosteuereinrichtung 100 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Servosteuereinrichtung 100 umfasst eine Einrichtung zum Erfassen und Korrigieren von Schwankungen von Befehlsempfangsintervallen. Die Servosteuereinrichtung 100 weist zwei Betriebsarten auf, einen Messmodus und einen Betriebsmodus.
Der Messmodus ist ein Modus zum Berechnen des Abweichungsbetrags zwischen den jeweiligen Takten einer Steuereinrichtung 200 und der Servosteuereinrichtung 100 vor einem auf einem tatsächlichen Befehl basierenden Betrieb. Es wird davon ausgegangen, dass die folgende Beziehung zwischen den jeweiligen Befehlsaktualisierungszeiträumen dieser zwei Einrichtungen vorab in der Servosteuereinrichtung 100 gespeichert wird. $Befehlsaktualisierungszeitraum M = Befehlsempfangszeitraum S \times a (a = 1,2,3 \dots)$
Ein Verfahren zum Berechnen des Abweichungsbetrags zwischen den jeweiligen Takten der zwei Einrichtungen ist unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. Die Steuereinrichtung 200 gibt anstelle des Befehls periodisch ein Signal aus, das als Zähler bezeichnet wird. Der Zeitraum der Zählerausgabe ist der Befehlsaktualisierungszeitraum M. Die Servosteuereinrichtung 100 versucht periodisch, den Zähler zu empfangen. Der Zeitraum des Empfangsversuchs ist der Befehlsempfangszeitraum S. In den meisten Fällen empfängt die Servosteuereinrichtung 100 den Zähler bei jedem einer Anzahl Empfangsversuche. Wenn sich die Taktabweichung akkumuliert, tritt jedoch das Phänomen (nachstehend als „Ereignis“ bezeichnet) auf, dass der Zähler nicht bei jedem einer Anzahl Empfangsversuche empfangen werden kann. Im Besonderen empfängt die Servosteuereinrichtung 100 beim Eintreten des Ereignisses den Zähler bei einem (a + 1)-ten (siehe 4) oder einem (a - 1)-ten (siehe 5) Empfangsversuch seit dem letzten Empfang. Das Eintreten des Ereignisses weist eine Periodizität auf und sein Zeitraum wiederholt sich bei jeder Anzahl x von Zähleraktualisierungen. Die Servosteuervorrichtung 100 misst diesen Zeitraum x. Ein Abweichungsbetrag t wird anhand des Ereigniseintrittszeitraums x und des Befehlsempfangszeitraums S gemäß den folgenden Gleichungen berechnet. Der Abweichungsbetrag t stellt das Fortschreiten der Zeit bei jedem Befehlsempfangszeitraum S dar, der durch den Takt der Servosteuereinrichtung 100 in Bezug auf eine durch den Takt der Steuereinrichtung 200 angegebenen Zeit angegeben wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der Takt der Servosteuereinrichtung 100 schneller ist, wenn der Abweichungsbetrag t positiv ist, und langsamer ist, wenn der Abweichungsbetrag t negativ ist.
In dem Fall, in dem die Servosteuereinrichtung 100 den Zähler empfängt, wenn bei jeder Anzahl x Zähleraktualisierungen eine Anzahl (a + 1) Empfangsversuche durchgeführt wird (siehe 4), lässt sich der Abweichungsbetrag t durch die folgende Gleichung darstellen: $t = S / (x \times a) (Empfangsintervall > a) .$
In dem Fall, in dem die Servosteuereinrichtung 100 den Zähler empfängt, wenn bei jeder Anzahl x Zähleraktualisierungen eine Anzahl (a - 1) Empfangsversuche durchgeführt wird (siehe 5), lässt sich der Abweichungsbetrag t durch die folgende Gleichung darstellen: $t = - S / (x \times a) (Empfangsintervall < a) .$
Der Betriebsmodus ist ein Modus, bei dem der Betrieb basierend auf dem tatsächlichen Befehl ausgeführt wird, der durch die Steuereinrichtung 200 ausgegeben wird. Basierend auf dem im Messmodus berechneten Taktabweichungsbetrag stellt die Servosteuereinrichtung 100 den Befehlsempfangszeitraum S ein, so dass das Ereignis nicht mehr bei jedem Befehlsempfang eintritt. Im Besonderen ändert die Servosteuereinrichtung 100 die Länge des Befehlsempfangszeitraums S.
Abweichungsbeträge D_n bei einem n-ten Befehlsempfang in der Servosteuereinrichtung 100 lassen sich durch die folgende Gleichung darstellen: $D_{n} = t + R_{n - 1},$
wobei t ein Abweichungsbetrag für jeden Befehlsempfangszeitraum S ist und R_n-1 Abweichungsbeträge (nachstehend als „Übertragszeiten“ (carry-over times) bezeichnet) darstellt, die nicht beim letzten oder (n - 1)-ten Befehlsempfang eingestellt werden konnten.
Von den Beträgen D_n ist ein Abweichungsbetrag (nachstehend als „Einstellzeit“ bezeichnet), der beim n-ten Befehlsempfang eingestellt werden kann, von einem Mindesttaktwert T abhängig. Der Mindesttaktwert T ist eine Taktperiode, die den Zeitpunkt jeder Verarbeitung der Servosteuereinrichtung 100 definiert, und stellt eine Mindestzeiteinheit für die Einstellung der Länge des Befehlsempfangszeitraums S dar. Somit ist die Einstellzeit ein ganzzahliges Vielfaches des Mindesttaktwerts T und lässt sich wie folgt darstellen: $Einstellzeit = Q_{n} \times T,$
wobei Q_n ein ganzzahliger Anteil des Quotienten von D_n/T ist.
Die Servosteuereinrichtung 100 addiert die berechnete Einstellzeit zum Befehlsempfangszeitraum S. Danach wird die Länge des Befehlsempfangszeitraums S eingestellt. Die Abweichungsbeträge, die beim n-ten Befehlsempfang nicht eingestellt werden konnten, werden beim nächsten oder (n + 1)-ten Befehlsempfang als Übertragszeiten behandelt. Übertragszeiten R_n für den (n + 1)-ten Befehlsempfang lassen sich wie folgt darstellen: $R_{n} = D_{n} - (Q_{n} \times T) .$
Gemäß diesen Verarbeitungsschritten wird der Empfangszeitraum bei jedem Befehlsempfang in Einheiten des Mindesttaktwerts T eingestellt. Dadurch wird die Akkumulation des Abweichungsbetrags t zwischen den jeweiligen Takten der Steuereinrichtung 200 und der Servosteuereinrichtung 100 erforderlichenfalls beseitigt, so dass das Eintreten des Ereignisses unterdrückt wird.
Da sich der Abweichungsbetrag t auch dann nicht ändert, wenn ein Bewegungssystem 1, das die Servosteuereinrichtung 100 umfasst, neu gestartet wird, ist eine Neuberechnung unnötig. Der Zeitpunkt des Verarbeitungsstarts ändert sich jedoch. Nach dem Neustart sollte daher der Zeitpunkt des Eintretens des nächsten Ereignisses im Messmodus einmal vorhergesagt werden, der zum Einstellen des Befehlsempfangszeitraums S in den Betriebsmodus umzuschalten ist.
10 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Bewegungssystems 1 zeigt, das eine Servosteuereinrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Das Bewegungssystem 1 umfasst die Servosteuereinrichtung 100, eine Steuereinrichtung 200, einen Motor 300 und einen Impulsgeber 310.
Die Steuereinrichtung 200 ist eine Host-Steuereinrichtung, wie etwa eine numerische Steuereinrichtung oder PLC (Programmable Logic Controller/programmierbare Logiksteuereinrichtung). Die Steuereinrichtung 200 gibt im Messmodus einen Zähler und im Betriebsmodus Positions- und Drehzahlbefehle an die Servosteuereinrichtung 100 aus.
Die Servosteuereinrichtung 100 umfasst eine Befehlsempfangseinheit 110, eine Ereigniserfassungseinheit 111, eine Abweichungsberechnungseinheit 112, eine Abweichungspuffereinheit 113, eine Empfangszeitraumeinstelleinheit 114 und eine Servosteuerberechnungseinheit 120.
Die Befehlsempfangseinheit 110 empfängt den Zähler oder die Befehle, wie etwa die Positions- und Drehzahlbefehle, die durch die Steuereinrichtung 200 ausgegeben werden.
Im Messmodus erfasst die Ereigniserfassungseinheit 111 das Eintreten des Ereignisses in der Servosteuereinrichtung 100.
Im Messmodus berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 112 den relativen Abweichungsbetrag t zwischen den jeweiligen internen Takten der Steuereinrichtung 200 und der Servosteuereinrichtung 100 basierend auf dem Ereigniseintrittszeitraum x (in dem das Ereignis bei jeder Anzahl x von Zähleraktualisierungen eintritt) und dem Befehlsempfangszeitraum S.
Die Abweichungspuffereinheit 113 speichert den im Messmodus durch die Abweichungsberechnungseinheit 112 berechneten Abweichungsbetrag t zwischen.
Im Betriebsmodus stellt die Empfangszeitraumeinstelleinheit 114 den Befehlsempfangszeitraum S basierend auf dem durch die Abweichungspuffereinheit 113 gespeicherten Abweichungsbetrag t ein, wodurch das Eintreten des Ereignisses unterdrückt wird.
Die Servosteuerberechnungseinheit 120 gibt in Antwort auf einen Befehl für den Motor 300 ein Befehlsimpulssignal aus. Der Motor 300 wird mit einem Drehwinkel und einer Drehzahl angetrieben, die dem Befehlsimpulssignal entsprechen. Der Impulsgeber 310 erfasst den Drehwinkel und die Drehzahl der Achse des Motors 300 und führt diese als Gebersignale an die Servosteuerberechnungseinheit 120 zurück. Die Servosteuerberechnungseinheit 120 führt basierend auf den Gebersignalen eine Rückführungsregelung durch, wodurch das Befehlsimpulssignal eingestellt wird.
Ein spezifisches Betriebsbeispiel der Servosteuereinrichtung 110 ist als Beispiel offenbart.
Beispiel 1
Der Betrieb eines Bewegungssystems 1, das eine Servosteuereinrichtung 100 gemäß Beispiel 1 umfasst, ist unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Im Messmodus gibt die Steuereinrichtung 200, wie in 6 gezeigt, im Befehlsaktualisierungszeitraum M ≈ 1 ms Zähler aus. Vor der Einstellung oder im Messmodus hat die Servosteuereinrichtung 100 versucht, die Zähler im Befehlsempfangszeitraum S = 250 µs zu empfangen. Folglich sind Ereignisse mit langen Befehlsempfangsintervallen periodisch eingetreten, was zu x = 5.000 und a = 4 führt. Somit hat die Befehlsempfangseinheit 110 den Zähler in den meisten Fällen bei jedem vierten Empfangsversuch, in seltenen Fällen jedoch beim fünften Empfangsversuch (Ereigniseintritt) empfangen. Ein Ereignis trat bei jeder 5.000sten Befehlsaktualisierung auf. Folglich hat die Abweichungsberechnungseinheit 112 den Abweichungsbetrag t für jeden Befehlsempfangszeitraum S mit 12,5 berechnet.
Im Betriebsmodus hat die Empfangszeitraumeinstelleinheit 114 der Servosteuereinrichtung 100 bei jedem Befehlsempfang den Abweichungsbetrag D_n , den Einstellbetrag Q_n und die Übertragszeit R_n berechnet. 7 zeigt Veränderungen des berechneten Abweichungsbetrags D_n , des Einstellbetrags Q_n und der Übertragszeit R_n . In Befehlsempfangszyklen (durch Sterne gekennzeichnet) mit dem Einstellbetrag Q_n von 1 wurde der Befehlsempfangszeitraum S in Einheiten des Mindesttaktwerts T = 20 ns eingestellt, so dass die Akkumulation des Abweichungsbetrags teilweise beseitigt wurde. Es versteht sich daher, dass der Abweichungsbetrag D_n im nächsten Befehlsempfangszyklus reduziert war.
Wie in 6 gezeigt, hat die Servosteuereinrichtung 100 nach der Einstellung oder im Betriebsmodus in den durch die Sterne gekennzeichneten Befehlsempfangszyklen den Befehlsempfangszeitraum S auf 250 µs + 20 ns eingestellt. Da in den nicht gekennzeichneten Befehlsempfangszyklen keine Einstellung vorgenommen wird, bleibt der Befehlsempfangszeitraum S bei 250 µs. Die Akkumulation des Taktabweichungsbetrags t wurde durch diese Einstellung erforderlichenfalls beseitigt. Somit ist im Betriebsmodus kein Ereignis eingetreten.
Bevorzugt sollte die Servosteuereinrichtung 100, wie in 6 gezeigt, die Phase des Befehlsempfangszeitraums nach der Einstellung um ungefähr a/2 von derjenigen vor der Einstellung durch Unterbrechung verschieben, wenn der Messmodus in den Betriebsmodus übergeht, das heißt, wenn die Einstellung gestartet wird. Auf diese Weise kann der Befehlsempfang zu einem Zeitpunkt gestartet werden, zu dem ein Ereignis am wenigsten droht einzutreten. Außerdem sollte diese Unterbrechung bevorzugt zu einem Zeitpunkt einen Zyklus oder mehr vor einem Befehlsempfangszyklus durchgeführt werden, in dem das Eintreten des Ereignisses erwartet wird. Dadurch kann eine Verarbeitungszeit für die Einstellung des Befehlsempfangszeitraums S sichergestellt werden, so dass der Modus problemlos in den Betriebsmodus umgeschaltet werden kann.
Beispiel 2
Der Betrieb eines Bewegungssystems 1, das eine Servosteuereinrichtung 100 gemäß Beispiel 2 umfasst, ist unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben. Im Messmodus gibt die Steuereinrichtung 200, wie in 8 gezeigt, im Befehlsaktualisierungszeitraum M ≈ 1 ms Zähler aus. Vor der Einstellung oder im Messmodus hat die Servosteuereinrichtung 100 versucht, die Zähler im Befehlsempfangszeitraum S = 250 µs zu empfangen. Folglich sind Ereignisse mit kurzen Befehlsempfangsintervallen periodisch eingetreten, was zu x = 5.000 und a = 4 führt. Somit hat die Befehlsempfangseinheit 110 den Zähler in den meisten Fällen bei jedem vierten Empfangsversuch, in seltenen Fällen jedoch beim dritten Empfangsversuch (Ereigniseintritt) empfangen. Ein Ereignis trat bei jeder 5.000sten Befehlsaktualisierung auf. Folglich hat die Abweichungsberechnungseinheit 112 den Abweichungsbetrag t für jeden Befehlsempfangszeitraum S mit 12,5 berechnet.
Im Betriebsmodus hat die Empfangszeitraumeinstelleinheit 114 der Servosteuereinrichtung 100 bei jedem Befehlsempfang den Abweichungsbetrag D_n , den Einstellbetrag Q_n und die Übertragszeit R_n berechnet. 9 zeigt Veränderungen des berechneten Abweichungsbetrags D_n , des Einstellbetrags Q_n und der Übertragszeit R_n . In Befehlsempfangszyklen (durch Sterne gekennzeichnet) mit dem Einstellbetrag Q_n von -1 wurde der Befehlsempfangszeitraum S in Einheiten des Mindesttaktwerts T = 20 ns eingestellt, so dass die Akkumulation des Abweichungsbetrags teilweise beseitigt wurde. Es versteht sich daher, dass der Absolutwert des Abweichungsbetrags D_n im nächsten Befehlsempfangszyklus reduziert war.
Wie in 8 gezeigt, hat die Servosteuereinrichtung 100 nach der Einstellung oder im Betriebsmodus in den durch die Sterne gekennzeichneten Befehlsempfangszyklen den Befehlsempfangszeitraum S auf 250 µs - 20 ns eingestellt. Da in den nicht gekennzeichneten Befehlsempfangszyklen keine Einstellung vorgenommen wird, bleibt der Befehlsempfangszeitraum S bei 250 µs. Die Akkumulation des Taktabweichungsbetrags t wurde durch diese Einstellung erforderlichenfalls beseitigt. Somit ist im Betriebsmodus kein Ereignis eingetreten.
Bevorzugt sollte die Servosteuereinrichtung 100 auch beim Beispiel 2, wie in 8 gezeigt, die Phase des Befehlsempfangszeitraums nach der Einstellung um ungefähr a/2 von derjenigen vor der Einstellung durch Unterbrechung verschieben, wenn der Messmodus in den Betriebsmodus übergeht, das heißt, wenn die Einstellung gestartet wird. Auf diese Weise kann der Befehlsempfang zu einem Zeitpunkt gestartet werden, zu dem ein Ereignis am wenigsten droht einzutreten. Außerdem sollte diese Unterbrechung bevorzugt zu einem Zeitpunkt einen Zyklus oder mehr vor einem Befehlsempfangszyklus durchgeführt werden, in dem das Eintreten des Ereignisses erwartet wird. Dadurch kann eine Verarbeitungszeit für die Einstellung des Befehlsempfangszeitraums S sichergestellt werden, so dass der Modus problemlos in den Betriebsmodus umgeschaltet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Servosteuereinrichtung 100 selbst dann den Abweichungsbetrag zwischen den jeweiligen Takten dieser zwei Einrichtungen und stellt den Befehlsempfangszeitraum basierend auf dem Abweichungsbetrag ein, wenn die Befehlsaktualisierung durch die Steuereinrichtung 200 und der Befehlsempfang durch die Servosteuereinrichtung 100 asynchron sind. Somit kann die Servosteuereinrichtung 100 die Schwankungen der Befehlsempfangsintervalle unterdrücken. Folglich kann eine Nichtübereinstimmung zwischen dem durch die Steuereinrichtung 200 ausgegebenen Befehl und dem durch die Servosteuereinrichtung 100 auszugebenden tatsächlichen Befehl reduziert werden, so dass die Ansprechempfindlichkeit verbessert wird. Des Weiteren wird die Positionierungsgenauigkeit verbessert. Außerdem wird die Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung verbessert, um die Defektrate zu reduzieren, so dass die Produktivität gesteigert wird. Darüber hinaus kann eine Prüfeinrichtung stabil betrieben werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und es können zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Wie in 11 gezeigt, kann beispielsweise eine Mehrzahl Servosteuereinrichtungen 100 mit der Steuereinrichtung 200 verbunden werden. In diesem Fall wird die in Verbindung mit der vorstehenden Ausführungsform beschriebene Verarbeitung zwischen der Steuereinrichtung 200 und den einzelnen Servosteuereinrichtungen 100 durchgeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006350768 [0002]
JP 2008176673 [0002]

Claims

Servosteuereinrichtung, die eine Befehlsempfangseinheit, die dazu eingerichtet ist, zu jedem Befehlsempfangszeitraum asynchron einen Befehl zu empfangen, der zu jedem Befehlsaktualisierungszeitraum durch eine Steuereinrichtung ausgegeben wird, und eine Servosteuerberechnungseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, in Antwort auf den Befehl einen Motor zu steuern, - wobei die Befehlsempfangseinheit in einem Messmodus zu jedem Befehlsempfangszeitraum asynchron einen Zähler empfängt, der zu jedem Befehlsaktualisierungszeitraum durch die Steuereinrichtung ausgegeben wird, - wobei die Servosteuereinrichtung umfasst: - eine Ereigniserfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, im Messmodus das Eintreten eines Ereignisses zu erfassen, das Schwankungen von Empfangsintervallen des Zählers verursacht, - eine Abweichungsberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, basierend auf einem Eintrittszeitraum des Ereignisses und dem Befehlsempfangszeitraum im Messmodus einen Abweichungsbetrag zwischen jeweiligen Takten der Steuereinrichtung und der Servosteuereinrichtung zu berechnen, und - eine Empfangszeitraumeinstelleinheit, die dazu eingerichtet ist, basierend auf dem Abweichungsbetrag in einem Betriebsmodus den Befehlsempfangszeitraum einzustellen.
Servosteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einstellzeit des Befehlsempfangszeitraums durch die Empfangszeitraumeinstelleinheit ein ganzzahliges Vielfaches eines Mindesttaktwerts der Servosteuereinrichtung ist.
Servosteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Phase des Befehlsempfangszeitraums nach dessen Einstellung durch die Empfangszeitraumeinstelleinheit im Wesentlichen um eine halbe Zeitraumlänge von derjenigen vor der Einstellung verschoben wird.
Servosteuereinrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Abweichungspuffereinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, den Abweichungsbetrag zu speichern.