DE102020003273A1

DE102020003273A1 - Motorsteuervorrichtung und Industriemaschine zur Unterdrückung von Schwingungen

Info

Publication number: DE102020003273A1
Application number: DE102020003273.7A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Nakamura; Satoshi Ikai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-01-07
Also published as: JP2020198049A; JP7277265B2; US11559867B2; CN112054737A; US20200384593A1

Abstract

Eine Motorsteuervorrichtung umfasst einen Beschleunigungserfassungsabschnitt, der zum Erfassen einer Beschleunigung eines Steuerobjekts eingerichtet ist, und einen Beschleunigungssteuerabschnitt, der zum Steuern einer Beschleunigung eines Motors, der das Steuerobjekt antreibt, basierend auf der erfassten Beschleunigung eingerichtet ist, in welcher der Beschleunigungssteuerabschnitt einen Schwingungskomponentenextraktionsfilter enthält, der zum Extrahieren einer Schwingungskomponente eingerichtet ist, die zwischen dem Motor und dem Steuerobjekt erzeugt wird, und der Schwingungskomponentenextraktionsfilter eine Filterkennfrequenz entsprechend mindestens einer von einer Position und einer Masse des Steuerobjekts ändert.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung und eine Industriemaschine und insbesondere eine Motorsteuervorrichtung und eine Industriemaschine zur Unterdrückung von Schwingungen.
Beschreibung des Stands der Technik
Wenn ein Werkstück unter Verwendung einer Werkzeugmaschine bearbeitet wird, die niederfrequente Schwingungen erzeugt, beispielsweise Schwingungen in einem Frequenzband von 100 Hz oder weniger, war es ein Problem, dass sich als Reaktion auf die Schwingungen Streifen auf dem Werkstück bilden. Die folgenden Dokumente sind als Techniken zur Unterdrückung solcher Schwingungen bekannt.
JP 2017-138821 A offenbart eine Schwingungsunterdrückungsvorrichtung umfassend: einen Drehmomentanweisungsausgabeabschnitt, der eine Drehmomentanweisung basierend auf einer Bewegungsanweisung an einen Motor ausgibt; eine Drehmomentanweisungserzeugungseinrichtung, die eine Kompensationsdrehmomentanweisung erzeugt, die einer Schwingung entspricht, deren Phase jener der Schwingung entgegengesetzt ist, die in einer vom Motor angetriebenen mechanischen Vorrichtung erzeugt wird; und eine Additionseinrichtung, die die Ausgangsdrehmomentanweisung und die erzeugte Kompensationsdrehmomentanweisung addiert.
WO 2015/136696 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Vorschubwelle einer Werkzeugmaschine, bei der eine Beschleunigung basierend auf einem Ausgangssignal eines Zustandssensors erfasst wird, der an mindestens einer von einer Maschinenstruktur und einem Wellenvorschubmechanismus angebracht ist, und ein Beschleunigungsrückkopplungssignal, das durch Multiplizieren der erfassten Beschleunigung mit einer vorbestimmten ersten Verstärkung erhalten wird, von einer Drehmomentanweisung subtrahiert wird, die von einem Geschwindigkeitssteuerabschnitt ausgegeben wird.
WO 2011/039929 offenbart eine Positionierungssteuervorrichtung, bei der ein Amplitudenwert einer Restschwingung einer Maschine basierend auf den Betriebsbedingungen und der Information der Restschwingung vor Durchführung einer Positionierung vorhergesagt wird und dann, basierend auf dem Vorhersageergebnis, eine Auswahl zwischen einem ersten Servosteuerabschnitt, der eine Positionierungssteuerung ohne Berücksichtigung der Unterdrückung der Restschwingung der Maschine durchführt, und einem zweiten Servosteuerabschnitt, der die Unterdrückung der Restschwingung der Maschine berücksichtigt, automatisch durchführt.
JP 2006-158026 A offenbart eine Steuervorrichtung zum Steuern des Antriebs eines Servomotors, die eine Beschleunigungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Beschleunigung eines angetriebenen Körpers enthält und eine Korrekturverarbeitung in einer Geschwindigkeitssteuerverarbeitungsperiode ausführt, die länger als eine aktuelle Steuerverarbeitungsperiode ist, durch Korrigieren einer Geschwindigkeitsanweisung unter Verwendung eines Beschleunigungserfassungswerts, der durch die Beschleunigungserfassungseinrichtung erfasst wird, wodurch die zur Korrektur erforderliche Verarbeitungszeit verringert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei dem verwandten Verfahren zur Unterdrückung von Schwingungen ist es wahrscheinlich, dass eine Änderung der Schwingungsunterdrückungsfunktion in Bezug auf eine Änderung der Schwingungskenngröße verzögert wird, und es ist auch wahrscheinlich, dass die andere Komponente als die Zielschwingungskomponente unterdrückt wird, so dass die Motorsteuerung instabil werden kann.
Daher besteht ein Bedarf an einer Technik, um eine Schwingungsunterdrückungsfunktion schneller und genauer an eine Änderung einer Schwingungskenngröße anzupassen. Unter einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine Motorsteuervorrichtung bereitgestellt, umfassend: einen Beschleunigungserfassungsabschnitt, der zum Erfassen einer Beschleunigung eines Steuerobjekts eingerichtet ist; und einen Beschleunigungssteuerabschnitt, der zum Steuern einer Beschleunigung eines Motors, der das Steuerobjekt antreibt, basierend auf der erfassten Beschleunigung eingerichtet ist, in welcher der Beschleunigungssteuerabschnitt einen Schwingungskomponentenextraktionsfilter enthält, der zum Extrahieren einer Schwingungskomponente eingerichtet ist, die zwischen dem Motor und dem Steuerobjekt erzeugt wird, und der Schwingungskomponentenextraktionsfilter eine Filterkennfrequenz entsprechend mindestens einer von einer Position und einer Masse des Steuerobjekts ändert.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine Industriemaschine bereitgestellt, die einen Motor, eine eigene Welle, die vom Motor angetrieben wird, ein Steuerobjekt, das durch die eigene Welle beweglich ist, und die oben beschriebene Motorsteuereinrichtung umfasst.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine Industriemaschine bereitgestellt, die einen Motor, eine eigene Welle, die vom Motorangetrieben wird, eine andere Welle, die von einem vom Motor verschiedenen Motor angetrieben wird, ein Steuerobjekt, das durch mindestens eine der eigenen Welle und der anderen Welle beweglich ist, und die oben beschriebene Motorsteuervorrichtung umfasst.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsschaubild einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Konfigurationsschaubild einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
3A ist ein erläuterndes Schaubild, das eine Torsionsschwingungskenngröße einer Kugelumlaufspindel darstellt.
3B ist ein erläuterndes Schaubild, das eine Torsionsschwingungskenngröße einer Kugelumlaufspindel darstellt.
4 ist ein erläuterndes Schaubild, das eine Plattenfederschwingungskenngröße einer Kugelumlaufspindel darstellt.
5 ist ein Konfigurationsschaubild einer Industriemaschine mit einer eigenen Welle, die von einem Motor angetrieben wird.
6 ist ein Konfigurationsschaubild einer Industriemaschine mit einer anderen Welle, die von einem Motor angetrieben wird, der von dem oben beschriebenen Motor verschieden ist.

Ausführliche Beschreibung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In jeder Zeichnung werden dieselben oder ähnliche Komponenten mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Zusätzlich sollen die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen den technischen Umfang der Erfindung oder die Bedeutung der in den Ansprüchen dargelegten Begriffe nicht einschränken.
1 zeigt eine Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Motorsteuervorrichtung 1 umfasst einen Positionsanweisungsabschnitt 10, der eine Positionsanweisung für das Steuerobjekt 3 erzeugt, einen Positionserfassungsabschnitt 13, der eine Position eines Motors 2 erfasst, und einen Servosteuerabschnitt 12, der den Motor 2 basierend auf der erzeugten Positionsanweisung und der erkannten Position des Motors steuert. Ein Steuerobjekt 3 umfasst beispielsweise einen Tisch, einen Hauptspindelkopf, einen Förderer oder dergleichen einer Industriemaschine wie zum Beispiel einer Werkzeugmaschine und einer Transportmaschine. Der Positionserfassungsabschnitt 13 umfasst einen Drehverschiebungssensor, der direkt an dem Motor angebracht ist, wie beispielsweise einen Codierer, einen Koordinatenwandler und einen Hall-Sensor. Der Servosteuerabschnitt 12 führt eine Rückkopplungssteuerung von mindestens einer von einer Position, einer Drehzahl und einem Drehmoment des Motors 2 durch.
Die Motorsteuervorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst ferner einen Beschleunigungserfassungsabschnitt 14, der eine Beschleunigung des Steuerobjekts 3 erfasst, und einen Beschleunigungssteuerabschnitt 11, der eine Beschleunigung des Motors 2 basierend auf der erfassten Beschleunigung steuert. Der Beschleunigungserfassungsabschnitt 14 umfasst einen Beschleunigungssensor von beispielsweise einem piezoelektrischen Typ, einem Piezowiderstandstyp oder einem Kapazitätstyp und ist an einer Industriemaschine angebracht. Der Beschleunigungssteuerabschnitt 11 umfasst einen Differenzierer 20, einen Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a, einen Subtrahierer 22, eine Beschleunigungssteuerung 23 und einen Addierer 24. Der Beschleunigungssteuerabschnitt 11 kann einen Prozessor wie zum Beispiel eine Zentraleinheit (CPU) und ein feldprogrammierbares Gatterfeld (FPGA) enthalten.
Der Differenzierer 20 differenziert zweimal die Positionsanweisung, die durch den Positionsanweisungsabschnitt 10 erzeugt wird, um eine Beschleunigungsanweisung zu erzeugen. Der Differenzierer 20 kann jedoch eine Beschleunigungsanweisung erzeugen, indem er die vom Servosteuerabschnitt 12 erzeugte Geschwindigkeitsanweisung einmal differenziert. Der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a ist ein Beschleunigungsrückkopplungsfilter, der stromabwärts vom Beschleunigungserfassungsabschnitt 14 vorgesehen ist, und extrahiert eine Beschleunigung einschließlich einer Schwingungskomponente von der durch den Beschleunigungserfassungsabschnitt 14 erfassten Beschleunigung. Der Subtrahierer 22 subtrahiert die Beschleunigung einschließlich der vom Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a extrahierten Schwingungskomponente von der vom Differenzierer 20 erzeugten Beschleunigungsanweisung, um eine Beschleunigungsabweichung zu erzeugen. Die Beschleunigungssteuerung 23 führt mindestens eine Proportionalsteuerung (P), eine Integralsteuerung (I) und eine Differentialsteuerung (D) basierend auf der Beschleunigungsabweichung aus, um ein Korrekturdrehmoment zu erzeugen. Anstelle des Korrekturdrehmoments kann die Beschleunigungssteuerung 23 jedoch eine Korrekturposition, eine Korrekturgeschwindigkeit oder dergleichen erzeugen, um sie an den Servosteuerabschnitt 12 auszugeben. Der Addierer 24 addiert das Korrekturdrehmoment und die von dem Servosteuerabschnitt 12 erzeugte Drehmomentanweisung, um das Ergebnis an den Motor 2 auszugeben. Der Addierer 24 kann jedoch die Korrekturposition und die Positionsanweisung addieren oder kann die Korrekturgeschwindigkeit und die Geschwindigkeitsanweisung addieren. Wie oben beschrieben, führt die Motorsteuervorrichtung 1 eine Motorsteuerung durch, bei der eine Schwingung des Steuerobjekts 3 unterdrückt wird.
2 zeigt eine Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Ein Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21b des vorliegenden Beispiels ist ein Beschleunigungsabweichungsfilter, der stromaufwärts von der Beschleunigungssteuerung 23 vorgesehen ist, und unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a darin, dass die Beschleunigungsabweichung einschließlich der Schwingungskomponente extrahiert wird. Der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21b kann jedoch ein Korrekturdrehmomentfilter sein, der stromabwärts von der Beschleunigungssteuerung 23 vorgesehen ist, und extrahiert in diesem Fall ein Korrekturdrehmoment einschließlich einer Schwingungskomponente. Infolgedessen führt die Motorsteuervorrichtung 1 eine Motorsteuerung durch, bei der eine Schwingung des Steuerobjekts 3 unterdrückt wird.
Jeder der oben beschriebenen Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b enthält vorzugsweise mindestens einen der Filter, die eine bestimmte Frequenzkomponente passieren lassen, wie zum Beispiel einen Tiefpassfilter und einen Bandpassfilter. Wenn jeder der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b eine Mehrzahl von Filtern enthält, können diese Filter in Reihe oder parallel angeordnet sein. Ferner wird die Filterkennfrequenz ω₀ jedes der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b gemäß den Schwingungsfrequenzen ω₁ und ω₂ des Steuerobjekts 3 geändert, wie später beschrieben wird. Die Filterkennfrequenz ω₀ ist beispielsweise eine Grenzfrequenz in einem Tiefpassfilter oder eine Mittenfrequenz oder eine obere Grenzfrequenz und eine untere Grenzfrequenz in einem Bandpassfilter. Das Bandpassfilter kann ein bestimmtes Frequenzband unter Verwendung einer halben Breite passieren lassen.
Im Allgemeinen überträgt eine Industriemaschine Kraft auf das Steuerobjekt 3 über ein Kraftübertragungselement wie zum Beispiel eine Welle, ein Zahnrad, einen Riemen, eine Kette, einen Nocken, ein Bindeglied oder dergleichen. Dementsprechend kann die Schwingungsfrequenz des Steuerobjekts 3 durch die Torsionsschwingungskenngröße, die Plattenfederschwingungskenngröße des Kraftübertragungselements und Kombinationen davon oder dergleichen dargestellt werden.
Als ein Beispiel für die Torsionsschwingungskenngröße wird die Torsionsschwingungskenngröße einer Kugelumlaufspindel 31 unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschrieben. In diesem Beispiel wird angenommen, dass sich das Steuerobjekt 3 als ein Tisch auf der Kugelumlaufspindel 31 bewegt, die Kugelumlaufspindel 31 freitragend vom Stützelement 32 getragen wird und die Kugelumlaufspindel 31 eine Torsionsschwingung V₁ erzeugt. Wenn die Kugelumlaufspindel 31 eine Länge L, einen Durchmesser d und einen Querelastizitätsmodul G hat und ihre Masse ignoriert werden kann, wird die Federkonstante k₁ der Kugelumlaufspindel 31 durch die folgende Gleichung dargestellt: $k_{1} = \frac{π d^{4} G}{32 L}$
Wie aus dieser Gleichung ersichtlich ist, ändert sich die Federkonstante k₁ in Abhängigkeit von der Länge L der Kugelumlaufspindel, entsprechend der Position des Steuerobjekts 3. Wenn sich die Position L des Steuerobjekts 3 wie in 3B dargestellt ändert und sich die Federkonstante k₁ ändert, ändert sich auch die Winkelfrequenz ω₁ (d. h. die Schwingungsfrequenz) des Steuerobjekts 3 wie in der folgenden Gleichung. In der folgenden Gleichung ist J_L eine Trägheit des Steuerobjekts 3: $ω_{1} = \sqrt{k_{1} / J_{L}}$
Gemäß dieser Gleichung versteht es sich auch, dass sich die Winkelfrequenz ω₁ des Steuerobjekts 3 gemäß der Trägheit J_L ändert, die äquivalent zu einer Masse M des Steuerobjekts 3 ist. Wenn das Steuerobjekt 3 die Masse M hat und von der Kugelumlaufspindel 31 mit der Steigung p [m] angetrieben wird, kann die Trägheit J_L des Steuerobjekts 3 durch die folgende Gleichung in die Masse M des Steuerobjekts 3 umgewandelt werden: $J_{L} = {(\frac{p}{2 π})}^{2} \times M$
Ferner wird als ein Beispiel der Plattenfederschwingungskenngröße die Plattenfederschwingungskenngröße der Kugelumlaufspindel 31 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In diesem Beispiel wird angenommen, dass sich das Steuerobjekt 3 an der Spitze der Kugelumlaufspindel 31 befindet, die Kugelumlaufspindel 31 freitragend vom Stützelement 32 getragen wird und die Kugelumlaufspindel 31 eine Plattenfederschwingung V₂ erzeugt. Wenn die Kugelumlaufspindel 31 eine Länge L, einen Durchmesser d und einen Young-Modul E hat und ihre Masse ignoriert werden kann, wird eine Federkonstante k₂ der Kugelumlaufspindel 31 durch die folgende Gleichung dargestellt: $k_{2} = \frac{d^{4} E}{4 L^{3}}$
Wie aus dieser Gleichung ersichtlich ist, ändert sich die Federkonstante k₂ in Abhängigkeit von der Länge L der Kugelumlaufspindel 31 entsprechend der Position des Steuerobjekts 3. Wenn sich die Position L des Steuerobjekts 3 ändert und sich die Federkonstante k₂ ändert, ändert sich auch die Winkelfrequenz ω₂ (d. h. die Schwingungsfrequenz) des Steuerobjekts 3 wie in der folgenden Gleichung. In der folgenden Gleichung ist M die Masse des Steuerobjekts 3: $ω_{2} = \sqrt{k_{2} / M}$
Gemäß dieser Gleichung versteht es sich auch, dass sich die Winkelfrequenz ω₂ des Steuerobjekts 3 gemäß der Masse M des Steuerobjekts 3 ändert. Gemäß dem Obigen wird die Filterkennfrequenz ω₀ jeder der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b vorzugsweise basierend auf einer physikalischen Änderung des Steuerobjekts 3 (d. h. einer Änderung mindestens einer der Position L und der Masse M des Steuerobjekts 3) geändert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und 2 kann in Bezug auf die Position L des Steuerobjekts 3 die Position des Motors 2, die durch den Positionserfassungsabschnitt 13 erfasst wird, in jeden der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b eingegeben werden, wie durch einen gestrichelten Pfeil angezeigt, oder die durch den Positionsanweisungsabschnitt 10 erzeugte Positionsanweisung kann in jeden der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b eingegeben werden. Andererseits kann die Masse M des Steuerobjekts 3 von einem Bediener im Voraus in die Motorsteuervorrichtung 1 eingegeben werden oder kann aus der Beziehung zwischen einem Drehmoment und einer Beschleunigung des Steuerobjekts 3 oder des Motors 2 durch minutiöses Betreiben (z. B. Vibrieren) des Motors geschätzt werden.
5 zeigt eine Industriemaschine 30, die mit einer eigenen Welle 31 versehen ist, die von dem Motor 2 angetrieben wird. Die Industriemaschine 30 umfasst den Motor 2, die eigene Welle 31, die vom Motor 2 angetrieben wird, das Steuerobjekt 3, das durch die eigene Welle 31 beweglich ist, und die Motorsteuervorrichtung 1, die den Motor 2 steuert. Der Motor 2 ist beispielsweise ein Servomotor, die eigene Welle 31 ist beispielsweise eine X-Achsen-Kugelumlaufspindel, die die X-Achsenrichtung definiert, und das Steuerobjekt 3 ist beispielsweise ein Tisch. Die eigene Welle 31 wird freitragend von dem Stützelement 32 getragen, kann jedoch von beiden Enden getragen werden.
Die Motorsteuervorrichtung 1 umfasst den in 1 oder 2 dargestellten Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a oder 21b. Die eigene Welle 31 erzeugt die Torsionsschwingung V₁, und die Torsionsschwingungskenngröße ändert sich gemäß einer Position Lx des Steuerobjekts 3 in der X-Achsenrichtung. Daher erhält jeder der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b die Winkelfrequenz ω₁ der Torsionsschwingung V₁ aus der Gleichung 2 basierend auf der Position Lx des Steuerobjekts 3 auf der eigenen Welle 31 und ändert die Filterkennfrequenz ω₀ basierend auf der erhaltenen Winkelfrequenz ω₁. Dann extrahiert jeder der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b die Beschleunigung F (a) einschließlich der Torsionsschwingungskomponente basierend auf der geänderten Filterkennfrequenz w₀.
6 zeigt eine Industriemaschine 30, die auch mit einer anderen Welle 33 versehen ist, die von einem von dem Motor 2 verschiedenen Motor 4 angetrieben wird. Die Industriemaschine 30 umfasst den Motor 2, die eigene Welle 31, die andere Welle 33, das Steuerobjekt 3, das durch mindestens eine der eigenen Welle 31 und der anderen Welle 33 beweglich ist, und die Motorsteuervorrichtung 1, die den Motor 2 und den Motor steuert. Die eigene Welle 31 ist beispielsweise eine Y-Achsen-Kugelumlaufspindel, die die Y-Achsenrichtung definiert, die andere Welle 33 ist beispielsweise eine Z-Achsen-Kugelumlaufspindel, die die Z-Achsenrichtung definiert, und das Steuerobjekt 3 ist beispielsweise ein Hauptspindelkopf. Die eigene Welle 31 wird freitragend von dem Stützelement 32 getragen, kann jedoch von beiden Enden getragen werden, und die andere Welle 33 wird freitragend getragen.
Die Motorsteuervorrichtung 1 enthält den in 1 oder 2 dargestellten Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a oder 21b. Es ist bevorzugt, dass jeder der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b des vorliegenden Beispiels mindestens zwei Filter (nachstehend als ein „Torsionsschwingungskenngrößenfilter“ und ein „Plattenfederschwingungskenngrößenfilter“ bezeichnet) enthält, bei denen ein Tiefpassfilter, ein Bandpassfilter oder dergleichen parallel angeordnet sind, und ein Addierer, der eine Beschleunigung einschließlich der durch die zwei Filter extrahierten Schwingungskomponenten addiert. Die eigene Welle 31 erzeugt eine Torsionsschwingung V₁, und die Torsionsschwingungskenngröße ändert sich gemäß einer Position Ly des Steuerobjekts 3 in der Y-Achsenrichtung. Die andere Welle 33 erzeugt eine Plattenfederschwingung V₂ und die Plattenfederschwingungskenngröße ändert sich entsprechend einer Position Lz des Steuerobjekts 3 in der Z-Achsenrichtung. Der Torsionsschwingungskenngrößenfilter erhält die Winkelfrequenz ω₁ der Torsionsschwingung V₁ aus der Gleichung 2 gemäß der Position Ly des Steuerobjekts 3 auf der eigenen Welle 31 und ändert die Filterkennfrequenz w₀ basierend auf der erhaltenen Winkelfrequenz ω₁. Dann extrahiert der Torsionsschwingungskenngrößenfilter die Beschleunigung F₁ (a) einschließlich der Torsionsschwingungskomponente basierend auf der geänderten Filterkennfrequenz ω₀.
Ferner erhält der Plattenfederschwingungskenngrößenfilter die Winkelfrequenz ω₂ der Plattenfederschwingung V₂ aus Gleichung 5 gemäß der Position Lz des Steuerobjekts 3 auf der anderen Welle 33 und ändert die Filterkennfrequenz ω₀ basierend auf der erhaltenen Winkelfrequenz ω₂. Dann extrahiert der Plattenfederschwingungskenngrößenfilter die Beschleunigung F₂ (a) einschließlich der Plattenfederschwingungskomponente basierend auf der geänderten Filterkennfrequenz ω₀. Der Addierer addiert die Beschleunigung F₁ (a) einschließlich der Torsionsschwingungskomponente und die Beschleunigung F₂ (a) einschließlich der Plattenfederschwingungskomponente. Somit extrahiert jeder der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b die Beschleunigung F (a) einschließlich der Torsionsschwingungskomponente und der Plattenfederschwingungskomponente.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird jeder der Schwingungskomponentenextraktionsfilter 21a und 21b gemäß der physikalischen Änderung des Steuerobjekts 3 (d. h. einer Änderung der Position und der Masse des Steuerobjekts) geändert, so dass die Schwingungsunterdrückungsfunktion schneller und genauer an eine Änderung der Schwingungskenngröße angepasst werden kann.
Ferner kann das von dem oben beschriebenen Prozessor ausgeführte Programm bereitgestellt werden, indem es auf einem nicht flüchtigen Aufzeichnungsmedium wie zum Beispiel einer CD-ROM aufgezeichnet wird, das von einem Computer gelesen werden kann.
Obwohl hier verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, sollte erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Änderungen innerhalb des in den folgenden Ansprüchen beschriebenen Umfangs vorgenommen werden können.
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 2017138821 A [0003]
WO 2015/136696 [0004]
WO 2011/039929 [0005]
JP 2006158026 A [0006]

Claims

Motorsteuervorrichtung (1) umfassend: einen Beschleunigungserfassungsabschnitt (14), der zum Erfassen einer Beschleunigung eines Steuerobjekts (3) eingerichtet ist; und einen Beschleunigungssteuerabschnitt (11), der zum Steuern einer Beschleunigung eines Motors (2), der das Steuerobjekt (3) antreibt, basierend auf der erfassten Beschleunigung eingerichtet ist; wobei der Beschleunigungssteuerabschnitt (11) einen Schwingungskomponentenextraktionsfilter (21a oder 21b) enthält, der zum Extrahieren einer Schwingungskomponente eingerichtet ist, die zwischen dem Motor (2) und dem Steuerobjekt (3) erzeugt wird, und der Schwingungskomponentenextraktionsfilter (21a oder 21b) eine Filterkennfrequenz (ω₀) entsprechend mindestens einer von einer Position und einer Masse des Steuerobjekts (3) ändert.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Position des Steuerobjekts (3) eine Position des Steuerobjekts (3) auf einer eigenen Welle, die vom Motor (2) angetrieben wird, oder eine Position des Steuerobjekts (3) auf einer anderen Welle ist, die von einem vom Motor (2) verschiedenen Motor (4) angetrieben wird.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Gewicht des Steuerobjekts (3) von einem Bediener im Voraus eingegeben wird oder basierend auf einer Beziehung zwischen einem Drehmoment und einer Beschleunigung des Steuerobjekts (3) oder des Motors (2) geschätzt wird.
Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Filterkennfrequenz (ω₀) basierend auf mindestens einer von einer Torsionsschwingungskenngröße und einer Plattenfederschwingungskenngröße geändert wird.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die Torsionsschwingungskenngröße durch die folgende Gleichung basierend auf einer Federkonstanten k₁, die sich gemäß der Position des Steuerobjekts (3) ändert, einer Trägheit J_L des Steuerobjekts (3) und einer Winkelfrequenz ω₁ des Steuerobjekts (3) dargestellt wird: $ω_{1} = \sqrt{k_{1} / J_{L}}$
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Plattenfederschwingungskenngröße durch die folgende Gleichung basierend auf einer Federkonstante k₂, die sich gemäß der Position des Steuerobjekts (3) ändert, einer Masse M des Steuerobjekts (3) und einer Winkelfrequenz ω₂ des Steuerobjekts (3) dargestellt wird: $ω_{2} = \sqrt{k_{2} / M}$
Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schwingungskomponentenextraktionsfilter (21a oder 21b) mindestens einer von einem Tiefpassfilter und einem Bandpassfilter ist und die Filterkennfrequenz (w₀) eine Grenzfrequenz im Tiefpassfilter oder eine Mittenfrequenz oder eine obere Grenzfrequenz und eine untere Grenzfrequenz im Bandpassfilter ist.
Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schwingungskomponentenextraktionsfilter (21a) ein Filter ist, der stromabwärts von dem Beschleunigungserfassungsabschnitt (14) vorgesehen ist.
Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Beschleunigungssteuerabschnitt (11) ferner eine Beschleunigungssteuerung (23) umfasst, die zum Steuern einer Beschleunigung des Motors (3) eingerichtet ist, und der Schwingungskomponentenextraktionsfilter (21b) ein Filter ist, der stromaufwärts oder stromabwärts von der Beschleunigungssteuerung (23) vorgesehen ist.
Industriemaschine (30) umfassend: einen Motor (2); eine eigene Welle (31), die vom Motor (2) angetrieben wird; ein Steuerobjekt (3), das durch die eigene Welle (31) beweglich ist; und die Motorsteuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Industriemaschine (30) umfassend: einen Motor (2); eine eigene Welle (31), die vom Motor (2) angetrieben wird; eine andere Welle (33), die von einem vom Motor (2) verschiedenen Motor (4) angetrieben wird; ein Steuerobjekt (3), das durch mindestens eine der eigenen Welle (31) und der anderen Welle (33) beweglich ist; und die Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.