DE10206747A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines Aktuator-Stellungsfehlers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines Aktuator-Stellungsfehlers

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Abstract

Ein Verfahren zur Stellungsfehlerkorrektur in einem Aktuator, der mit einem Motor und einem das Motor-Ausgangsmoment auf die Soll-Last übertragenden Wellengetriebe- und Übersetzungsantrieb ausgestattet ist. Der Stellungsfehler bezüglich der Absolutstellung der Aktuator-Ausgangswelle wird gemessen, um Fehlerkorrekturdaten zusammenzustellen, die sich auf jede Stellung der Drehung der Motorwelle beziehen. Die Drehstellung der Motorwelle wird gemessen und die Drehstellungs-Korrekturinformation wird erzeugt, indem Fehlerkorrekturwerte addiert werden, die der betreffenden Stellung zugeordnet sind. Die so erzeugte Drehstellungs-Fehlerinformation dient als Stellungs-Rückführinformation zum Regeln der Stellung der Ausgangswelle.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren des Stellungsfehlers eines einen Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb aufweisenden Aktuators, und be­ trifft außerdem eine Aktuatorantrieb-Steuervorrichtung, die von dem Verfah­ ren beim Positionieren des Aktuators Gebrauch macht.
Beschreibung des Stands der Technik
Es gibt Aktuatoren, die derart konfiguriert sind, dass sie ein Objekt zu einer Zielstellung bewegen, wobei die Geschwindigkeit der Ausgangsdrehung eines Motors mit Hilfe eines Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs reduziert wird. Der Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb enthält ein starres, kreisförmiges Keilnutenrad mit Innenverzahnung, ein flexibles, kreisförmiges und mit einer Außenverzahnung versehenes Keilnutenrad (Flex-Keilnutenrad), und einen Wellengenerator. Bei einer typischen Konfiguration biegt der Wellengenerator das Flex-Keilnutenrad zu einer elliptischen Form, wodurch die verzahnten Be­ reiche des Flex-Keilnutenrads an jedem Ende der Ellipsen-Hauptachse mit der entsprechenden Innenverzahnung des starren kreisförmigen Keilnutenrads kämmen. Wenn der Wellengenerator von einem Motor gedreht wird, bewegen sich die Stellen, an denen die beiden Verzahnungen miteinander kämmen, wo­ durch eine Relativ-Drehung entsteht, welche der Differenz der Zähnezahl des kreisförmigen Keilnutenrads und des Flex-Keilnutenrads entspricht (2n Zähne, mit n = 1, 2, 3 . . .). Normalerweise beträgt die Differenz der Zähnezahl zwischen Keilnutenrad und Flex-Keilnutenrad zwei. Wenn das starre kreisförmige Keil­ nutenrad fixiert ist, fungiert das Flex-Keilnutenrad als Drehzahl-Unterset­ zungsausgangselement, wodurch auf der Lastseite, mit der das Flex-Keilnu­ tenrad gekoppelt ist, die in der Drehzahl verringerte Drehung zum Antrieb eines Objekt eingesetzt wird. Das Drehzahl-Untersetzungsverhältnis i ergibt sich zu i = 1/R = (Zc-Zf)/Zf, wobei R das Drehzahlverhältnis, Zf die Zähnezahl des Flex- Keilnutenrads und Zc die Zähnezahl des starren kreisförmigen Keilnutenrads ist. Wenn beispielsweise Zf = 100 und Zc = 102, beträgt das Drehzahl-Unterset­ zungsverhältnis i dann 1/50, wobei die Ausgangsdrehung gegenüber der Mo­ tor-Drehrichtung umgekehrt ist.
Antriebssteuersysteme für derart ausgebildete Aktuatoren wenden normaler­ weise eine Regelung zum Regeln der Aktuatorpositionierung an. Allerdings lei­ den Wellengetriebe-Untersetzungsantriebe an einem Winkelübertragungsfeh­ ler, was zu einem Fehler zwischen dem Ist-Punkt, bei dem die Aktuator-Aus­ gangswelle (die Ausgangswelle des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs) positioniert ist, und der Soll-Stellung führt. Wenn dieser Fehler kompensiert werden kann, würde dies die Positioniergenauigkeit von mit Wellengetriebe- und Übersetzungsantrieben ausgerüsteten Aktuatoren verbessern.
Im Fall einer zwei Zähne betragenden Differenz zwischen den beiden Keilnu­ tenrädern lässt sich, wenn R das Drehzahlverhältnis des Wellengetriebe-Un­ tersetzungsantriebs ist, die Positionierfehlerkomponente pro Umdrehung der Ausgangswelle unterteilen in
  • 1. Fehlerkomponente der Periode R
  • 2. Fehlerkomponente der Periode (R + 1)
  • 3. andere Fehlerkomponenten
Fehlerkomponenten der Periode R sind zurückzuführen auf das starre kreisför­ mige Keilnutenrad, und (R + 1)-Fehlerkomponenten sind auf das Flex-Keilnu­ tenrad zurückzuführen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Korrigieren des Positionierfehlers bei einer Antriebsteuervorrichtung eines mit einem Wellen­ getriebe-Untersetzungsantrieb ausgerüsteten Aktuators, in dem deren Stel­ lungs-Regelschleife eine Stellungskorrekturfunktion zum Korrigieren des oben erwähnten Positionierfehlers der Periode (R + 1) zugefügt wird, welcher in dem Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs auftritt, um auf diese Weise die Genauigkeit der Antriebsteuervorrichtung zu steigern.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel erreicht durch ein Verfahren zur Stellungs­ fehlerkorrektur in einem Aktuator, der einen Motor und einen Wellengetriebe- Untersetzungsantrieb aufweist, der ein Ausgangsdrehmoment des Motors mit reduzierter Drehzahl auf eine Last gibt, wobei das Verfahren folgende Schritte enthält:
Messen eines Stellungsfehlers bezüglich einer Absolutstellung einer Aktuator- Ausgangswelle, um Fehlerkorrekturdaten bezüglich einer Drehstellung der Mo­ torwelle zu erzeugen;
Ermitteln einer Drehstellung der Motorwelle;
Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation, indem auf die ermittelte Drehstellungsinformation in den Fehlerkorrekturdaten Fehlerkorrekturwerte addiert werden, die sich auf die Drehstellungsinformation beziehen; und
Verwenden der erzeugten Drehstellungs-Fehlerinformation als Stellungs- Rückführinformation zum Steuern der Stellung der Ausgangswelle.
Die Fehlerkorrekturdaten können dadurch gebildet werden, dass man den Stel­ lungsfehler für mindestens 1/(R + 1) des Drehhubs der Ausgangswelle misst. Normalerweise lässt sich der Stellungsfehler für mindestens eine Drehung der Ausgangswelle messen, und die gemessenen Fehlerdaten werden gemittelt, um Fehlerkorrekturdaten zusammenzustellen, die Fehlerkorrekturwerte für jede Drehstellung der Motor-Ausgangswelle darstellen.
Das obige Ziel wird außerdem erreicht durch eine Aktuator-Antriebsteuervor­ richtung, bei der das obige Verfahren dazu dient, einen Stellungsfehler zu kor­ rigieren, wozu die Vorrichtung aufweist:
einen Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil, in welchem Fehlerkorrekturdaten ge­ speichert sind;
eine Ausgangswellen-Startpunktsensor zum Erfassen einer Absolutstellung einer Ausgangswelle;
einen Stellungsdetektor zum Erfassen einer Drehstellung einer Motorwelle;
einen Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger zum Erzeugen von Dreh­ stellungs-Korrekturinformation basierend auf der von dem Ausgangswellen- Startpunktsensor und dem Stellungsdetektor gelieferten Drehstellungsinfor­ mation, und basierend auf den Fehlerkorrekturdaten; und
einen Regelungsteil, der eine Regelung durch Verwendung der Drehstellungs- Korrekturinformation als Stellungs-Rückführinformation ausführt, um den Ak­ tuator auf einer Zielstellung zu positionieren, die durch Stellungs-Befehlsinfor­ mation angegeben wird.
Die Fehlerkorrekturdaten können in einem Speicher innerhalb des Stellungsde­ tektors gehalten werden, in welchem Fall die Daten von dem Stellungsdetektor in den Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil herunter geladen werden, nachdem die System-Versorgungsenergie eingeschaltet wurde. Die Fehlerkorrekturda­ ten können in der Form einer Korrektur-Impulsdatenfolge oder einer Approxi­ mations-Koeffizientenfolge gehalten werden, welche die Fehlerkorrekturinfor­ mation repräsentieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die obigen sowie weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutli­ cher aus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung, in welcher
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Beispiels für eine Aktuatorantriebs- Steuervorrichtung zeigt die die vorliegende Erfindung anwendet.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Ausführungsform einer Aktuatorantriebs-Steuervorrichtung beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau der Aktuatorantriebs-Steuervorrichtung. Der von der Antriebssteuervorrichtung 1 betriebene Aktuator 2 enthält einen Motor 3, einen Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb (HD) 5, der mit der Mo­ torwelle 4 gekoppelt ist, einen Stellungsdetektor 6, der in der Lage ist, die Ab­ solut-Drehstellung der Motorwelle 4 zu ermitteln, und einen Startpunktsensor 8 zum Feststellen der Absolutstellung der Aktuator-Ausgangswelle 7 (der Ausgangswelle des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs 5). Der Stellungs­ detektor 6 ist so beschaffen, dass er die Absolutstellung eines Drehcodierers oder eines Potenziometers oder dergleichen ermitteln kann.
Der Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb 5 besitzt ein starres Keilnutenrad mit einer Innenverzahnung, ein flexibles, mit einer Außenverzahnung versehenes Keilnutenrad (Flex-Keilnutenrad) und einen Wellenerzeuger. Der Wellenerzeu­ ger dient als Motordrehungs-Eingangselement, das mit einer Innenverzahnung versehene Keilnutenrad steht fest, und das mit der Außenverzahnung versehe­ ne Flex-Keilnutenrad bildet ein Ausgangselement für verringerte Drehzahl (Ausgangswelle 7). Der Wellengenerator hat elliptische Form, wobei die Diffe­ renz zwischen den Zähnezahlen der beiden Keilnutenräder zwei beträgt. Das Keilnutenrad wird in eine elliptische Form durchgebogen, wodurch die Verzah­ nungen des Flex-Keilnutenrads an jedem Ende der Ellipsen-Hauptachse mit den zugehörigen Innenzähnen des starren Keilnutenrads kämmen, während sich die Stellen, an denen die Keilnutenräder miteinander in Eingriff stehen, sich durch die Drehung des Wellengenerators über den Umfang hinweg bewegen.
Das Drehzahluntersetzungsverhältnis i des Wellengetriebe-Untersetzungsan­ triebs 5 beträgt i = 1/R = (Zc-Zf)/Zf, so dass, wenn die Anzahl der Zähne des Flex-Keilnutenrads 100 beträgt und die Anzahl des starren Keilnutenrads Zc den Wert 102 hat, das Untersetzungsverhältnis i den Wert 1/50 hat, wobei die Ausgangsdrehung bezüglich der Drehrichtung des Motors umgekehrt ist.
Die Antriebssteuervorrichtung 1, die den Aktuator 2 steuert, enthält einen Feh­ lerkorrekturdaten-Speicherteil 11, in welchem Fehlerkorrekturdaten 10 zum Kompensieren des Stellungsfehlers gespeichert sind, welcher sich aus dem Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs 5 ergibt, einen Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger 14, der Drehstellungs- Korrekturinformation 13 basierend auf von dem Stellungsdetektor 6 empfan­ gene Drehstellungsinformation 12 und Fehlerkorrekturdaten 10 erzeugt, und einen Regelteil 16, der die so erzeugte Drehstellungs-Korrekturinformation 13 als Stellungs-Rückführinformation verwendet, um den Aktuator 2 an derjeni­ gen Zielstellung zu positionieren, die durch eine Stellungs-Befehls- oder Führungsinformation 15 angegeben wird. Der Drehstellungs-Korrekturinfor­ mationserzeuger 14 kann ein Addierer oder ein Subtrahierer sein.
Die Fehlerkorrekturdaten 10 werden folgendermaßen erzeugt: Erstens wird der Stellungsfehler der Motorwelle 4 auf einen Bruchteil des Untersetzungsverhält­ nisses komprimiert, welches durch den Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb 5 bewirkt wird, mit dem die Motorwelle 4 gekoppelt ist. Bei diesem Beispiel be­ sitzt der Wellengetriebeuntersetzungsantrieb 5 ein Untersetzungsverhältnis von 50, demzufolge der Positionierfehler des Motors auf 1/50 komprimiert wird. Da nun der Stellungsfehler des Aktuators 2 hauptsächlich zurückzuführen ist auf den Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs 50, bestimmt sich die unidirektionale Stellungsgenauigkeit des Aktuators 2 durch den Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs 5.
Wenn die Drehung in eine Richtung erfolgt, wird an jedem Punkt einer vollen Umdrehung die Differenz gebildet zwischen dem Ist-Drehwinkel gegenüber einem Referenzpunkt und dem Soll-Drehwinkel. Die unidirektionale Stellungs­ genauigkeit ist der maximale Fehlerwert pro Umdrehung. Bei diesem Beispiel wird die unidirektionale Stellungsgenauigkeit des Aktuators 2 für eine volle Umdrehung der Aktuator-Ausgangswelle 7 gemessen, wozu die Absolutstel­ lung der Ausgangswelle 7 als Referenzwert verwendet wird. Bei dem Wellen­ getriebe-Untersetzungsantrieb 5 mit einem Untersetzungsverhältnis i von 1/50 vervollständigt die Aktuator-Ausgangswelle 7 eine Umdrehung bei jeweils 50 Umdrehungen der Motorweile 4. Bezüglich dieser Messung wird das Aus­ gangssignal des Startpunktsensors 8 bei der Initialisierung der Ermittlung der Absolutstellung verwendet.
In der Praxis lässt sich die Winkelgenauigkeit des Wellengetriebe-Unterset­ zungsantriebs anstelle der unidirektionalen Stellungsgenauigkeit verwenden. Obschon lediglich die Notwendigkeit besteht, über 1/(R + 1) Drehung der Ak­ tuator-Ausgangswelle 7 zu messen, so kann die Messung natürlich auch über eine oder mehrere Umdrehungen hinweg erfolgen.
Anschließend werden die Messdaten gemittelt, um Fehlerkorrekturdaten 10 zu erzeugen, die für die Drehstellungen der Motorwelle 4 gelten. Daten für bis zu einer Umdrehung der Motorwelle 4 reichen aus. Die Fehlerkorrekturdaten 10 können die Form von Korrekturimpulsen zum Korrigieren jeder Winkelstellung der Motorwelle 4 haben. Alternativ lassen sich Fehlerkorrekturdaten bezüglich jeder Winkelstellung der Motorwelle 4 als Fourier-Reihe entwickeln, um eine Approximationskurve zu erhalten, wobei die Koeffizienten der Fourier-Reihe in einem Speicher als Fehlerkorrekturdaten 10 abgespeichert werden. In diesem Fall können beim Initialisierungsvorgang im Anschluss an das Einschalten der Energie zum Betreiben der Antriebsteuervorrichtung 1 die Koeffizienten in dem Speicher auf eine Approximationsformel angewendet werden, um Korrektur­ daten zum Erzeugen von Korrekturimpulsdaten zu berechnen.
Im vorliegenden Fall ist es lediglich notwendig, einen Umfang von Fehlerkor­ rekturdaten 10 zu erzeugen, die 1/(R + 1) Umdrehung der Ausgangswelle 7 ent­ sprechen. Damit ist es wegen des vorliegenden Beispiels R = 50 für die Ein­ gangswelle (Motorwelle) notwendig, Daten für eine Motorwellendrehung von 360° × 50/51 = 352,9° zu erzeugen. Die Fehlerkorrekturdaten 10 können z. B. für jeweils 3° der Motorwellendrehung eingestellt werden, oder jedes von 120 Segmenten, in die die 352,9° unterteilt sind. Da 352,9° einen nicht teilbaren Winkel bilden, kann die Aktuator-Ausgangswelle 7 mit einem Referenzpunkt versehen werden, der dazu dient, die Korrekturdaten zu erzeugen. Die Korrektur für eine Umdrehung der Aktuator-Ausgangswelle 7 wird bewirkt durch (R + 1)- maliges Korrigieren der 359,2° der Motorwelle.
Die Korrektur des Stellungsfehlers, die den Aktuatorantriebs-Steuervorgang der Antriebssteuervorrichtung 1 kennzeichnet, soll im Folgenden beschrieben werden. Basierend auf der Absolutstellung der Motorwelle 4, dargestellt durch Stellungsermittlungs-Rückführimpulse (12) von dem Stellungsdetektor 6, wird die Anzahl von Korrekturimpulsen ermittelt aus den Fehlerkorrekturdaten 10 und von dem Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger 14 auf die Rück­ führimpulse (12) addiert. Das Ergebnis wird auf den Rückführsteuerteil 16 in Form von Stellungsrückführimpulsen (13) zurückgegeben. Basierend auf den Stellungsrückführimpulsen (13) wendet der Rückführsteuerteil 16 eine Regelung an, um den Aktuator 2 auf diejenige Ziel- oder Sollstellung zu bewegen, die durch die eingegebene Stellungs-Führungsinformation 15 angegeben wird.
Bei diesem Beispiel werden die Fehlerkorrekturdaten 10 in einem Speicher in­ nerhalb der Antriebsteuervorrichtung 1 gehalten. Allerdings lassen sich statt­ dessen die Fehlerkorrekturdaten 10 in einem Speicher innerhalb des Aktuator- Stellungsdetektors 6 speichern, in welchem Fall das System derart konfiguriert werden kann, dass die Daten 10 aus dem Stellungsdetektor 6 während der Ein­ stell-Initialisierung in die Antriebssteuervorrichtung 1 herunter geladen wer­ den.
Bei dem obigen Beispiel erfolgt die Steuerung so, dass der Fehler eliminiert wird, der in (R + 1) Aktuator-Perioden enthalten ist. Natürlich kann man auch eine extrem hohe Positioniergenauigkeit erhalten, indem man auch die Fehler­ komponente der Periode R eliminiert. Dies kann folgendermaßen geschehen: Als Erstes kann der Stellungsfehler der Ausgangswelle basierend auf Absolut­ stellungen bei einer Umdrehung der Motorwelle korrigiert werden. Insbeson­ dere können Fehlerkorrekturdaten dadurch erzeugt werden, dass man den Stellungsfehler des Aktuators 2 relativ zu Absolutstellungen bei einer Umdre­ hung der Motorwelle 4 misst. Im Betrieb lässt sich die Drehstellung der Motor­ welle 4 ermitteln und der der ermittelten Stellung zugeordnete Fehlerkorrek­ turwert auf die ermittelte Drehstellungsinformation addieren, um Drehstel­ lungs-Korrekturinformation zu erzeugen, die als Stellungs-Rückführinformati­ on zum Regeln der Stellung der Ausgangswelle verwendet werden kann.
Korrekturdaten lassen sich dadurch erzeugen, dass man den Stellungsfehler des Aktuators 2 für mindestens eine Umdrehung der Ausgangswelle misst, wobei man die Motorwelle 4 als Absolut-Stellungs-Referenz verwendet. Die gemessenen Korrekturdaten können gemittelt werden, um Fehlerkorrekturda­ ten zu erzeugen, die Fehlerkorrekturwerte repräsentieren bei jedem Drehpunkt einer Umdrehung der Motorwelle.
Es können zwei Korrekturtabellen in dem Stellungskorrekturdaten-Speicherteil vorbereitet werden, um sowohl (R + 1)- als auch R-Fehlerkomponenten zu korrigieren. Unter Verwendung der Stellung der Motorwelle 4 als Absolut-Re­ ferenzpunkt können Korrekturwerte aus den beiden Tabellen für gleichzeitige Korrektur benutzt werden. Die (R + 1)-Fehlerkorrekturdaten können erzeugt werden auf der Grundlage von Daten im Anschluss an die Beseitigung von R- Fehler-Korrekturkomponenten (Messdaten oder Daten auf Simulations-Basis). (R + 1)-Fehlerkomponenten können auch aus Messergebnissen errechnet wer­ den, so dass die Fehlerkomponente der Aktuator-Ausgangswelle 7 gemessen und zum Erzeugen der (R + 1)-Fehlerkorrekturtabelle verwendet werden kann.
Das Verfahren zum Erzeugen von R-Fehlerkorrekturdaten und der Korrektur der R-Fehlerkomponenten unter Verwendung der Fehlerkorrekturdaten wird im Folgenden beschrieben.
Zunächst wird die unidirektionale Stellungsgenauigkeit des Aktuators 2 für eine volle Umdrehung der Aktuator-Ausgangswelle 7 gemessen, wobei die Abso­ lutstellung der Motorwelle 4 als Referenz dient. Bei einem Wellengetriebe-Un­ tersetzungsantrieb 5 mit einem Drehzahlverhältnis von 1/50 vervollständigt die Aktuator-Ausgangswelle 7 eine Umdrehung bei jeweils 50 Umdrehungen der Motorwelle 4. Es wird der Stellungsfehler bei jeweils 3° der Motorwellenum­ drehung gemessen, basierend auf dem Ausgangssignal des Stellungsdetektors 6. Die Anzahl von Messpunkten beträgt daher 120 (360 Grad dividiert durch 3 Grad), was wiederum bezüglich der Aktuator-Ausgangswelle 7 120 Punkte × (Drehzahlverhältnis) bedeutet. In der Praxis kann die Winkelgenauigkeit des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs an Stelle der unidirektionalen Stel­ lungsgenauigkeit verwendet werden. Natürlich kann die Messung über mehr als eine Umdrehung erfolgen.
Die Fehlerdaten an den 120 Punkten werden gemittelt, um die Fehlerkorrektur­ daten für eine Umdrehung der Motorwelle 4 zu bilden. Die so zusammenge­ stellten Fehlerkorrekturdaten können in Form einer Anzahl von Korrekturimpul­ sen vorliegen, die zur Fehlerkorrektur an jedem Punkt der Drehung über eine Umdrehung der Motorwelle 4 verwendet werden. Die Korrekturimpulse können beispielsweise dazu dienen, eine Tabelle zu erstellen, entsprechend jeweils 3° Umdrehung der Motorwelle 4. Statt dessen können Fehlerkorrekturdaten für jede Winkelstellung der Motorwelle 4 als Fourier-Reihe entwickelt werden, um eine Approximationskurve zu bilden, wobei die Koeffizienten der Fourier-Reihe in einem Speicher als Fehlerkorrekturdaten 10 gespeichert werden. In diesem Fall können beim Initialisierungsvorgang im Anschluss an das Einschalten der Antriebsenergie für die Antriebsteuervorrichtung 1 die im Speicher gehaltenen Koeffizienten aus eine Approximationsformel angewendet werden, um Korrek­ turdaten zu berechnen und die Korrekturimpulsdaten zu erzeugen.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen Aktuatorstel­ lungs-Fehlerkorrekturverfahren als Erstes ein Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs gemessen, um Fehlerkorrekturdaten zum Korrigieren des Stellungsfehlers an jedem Punkt der Drehung der Motor­ welle zu erzeugen. Basierend auf der Absolutstellung der Motorwelle wird ein Fehlerkorrekturwert aus den Fehlerkorrekturdaten ermittelt und dazu verwen­ det, Stellung-Rückführinformation zu korrigieren. Als Ergebnis wird erfin­ dungsgemäß die Stellungsgenauigkeit eines einen Wellengetriebe-Unterset­ zungsantrieb aufweisenden Aktuators verbessert.

Claims (6)

1. Verfahren zur Stellungsfehlerkorrektur in einem Aktuator, der einen Motor und einen Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb aufweist, welcher ein Ausgangsdrehmoment des Motors mit reduzierter Drehzahl auf eine Last überträgt, umfassend die Schritte:
Messen eines Stellungsfehlers bezüglich einer Absolutstellung einer Ak­ tuator-Ausgangswelle, um Fehlerkorrekturdaten bezüglich einer Drehstel­ lung der Motorwelle zu erzeugen;
Ermitteln einer Drehstellung der Motorwelle;
Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation, indem auf die ermittelte Drehstellungsinformation in den Fehlerkorrekturdaten Fehlerkorrekturwerte addiert werden, die der Drehstellungsinformation zugeordnet sind; und
Verwenden der erzeugten Drehstellungs-Fehlerinformation als Stellungs- Rückführinformation zum Regeln der Stellung der Ausgangswelle.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem, wenn R das Drehzahlverhältnis des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs ist, Fehlerdaten dadurch erzeugt werden, dass der Stellungsfehler für mindestens 1/(R + 1) Umdrehung der Ausgangswelle gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Stellungsfehler für mindestens eine Umdrehung der Ausgangswelle gemessen wird und die gemessenen Fehlerdaten gemittelt werden, um Fehlerkorrekturdaten zu erzeugen, die Fehlerkorrekturwerte für jede Dreh­ stellung der Motor-Ausgangswelle repräsentieren.
4. Aktuatorantriebs-Steuervorrichtung, bei der das Verfahren nach Anspruch 1 zur Stellungsfehlerkorrektur dient, umfassend:
einen Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil, in welchem Fehlerkorrekturdaten gespeichert werden;
einen Ausgangswellen-Startpunktsensor zum Ermitteln einer Absolutstel­ lung einer Ausgangswelle;
einen Stellungsdetektor zum Ermitteln einer Drehstellung einer Motorwelle;
einen Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger zum Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation basierend auf von dem Ausgangs­ wellen-Startpunktsensor und dem Stellungsdetektor gelieferter Drehstel­ lungsinformation und auf den Fehlerkorrekturdaten; und
einen Regelteil, der eine Regelung durch Verwendung der Drehstellungs- Korrekturinformation als Stellungs-Rückführinformation bewirkt, um den Aktuator an einer Sollstellung zu positionieren, die durch Stellungs-Füh­ rungsinformation angegeben wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Fehlerkorrekturdaten in einem Speicher innerhalb des Stellungsdetektors gehalten werden, wobei die Da­ ten aus dem Stellungsdetektor in den Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil herunter geladen werden, wenn die System-Versorgungsenergie einge­ schaltet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Fehlerkorrekturinformation für jeden Punkt der Motorwellen-Drehung für 1/(R + 1) Umdrehung der Ausgangswelle in der Form einer Korrekturimpulsdaten-Folge oder in Form einer Approximations-Koeffizientenfolge, die die Fehlerkorrekturin­ formation repräsentiert, vorliegt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008128918A1 (de) * 2007-04-20 2008-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Regelanordnung mit korrektur lageabhängiger systematischer fehler

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7107168B2 (en) * 2002-07-22 2006-09-12 Raytheon Company System for measuring the effect of bearing errors in an active device
EP1683263B1 (de) * 2003-11-06 2007-08-29 Continental Teves AG & Co. oHG Verfahren zum betrieb einer synchronmaschine
JP4236103B2 (ja) * 2003-11-25 2009-03-11 本田技研工業株式会社 アクチュエータの制御装置
EP1538370A3 (de) * 2003-12-05 2011-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Getriebesteuerung
JP3970864B2 (ja) * 2004-04-20 2007-09-05 本田技研工業株式会社 接触機構の制御装置
FR2876713B1 (fr) * 2004-10-14 2007-07-20 Ecl Soc Par Actions Simplifiee Procede de changement d'anode dans une cellule de production d'aluminium par electrolyse incluant un ajustement de la position de l'anode et machine de service pour le mettre en oeuvre
JP2007113932A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd ギヤ付きモータの多回転絶対値エンコーダ
WO2007060840A1 (ja) * 2005-11-28 2007-05-31 Mitsubishi Electric Corporation 位置検出誤差補正方法
WO2007099635A1 (ja) * 2006-03-02 2007-09-07 Harmonic Drive Systems Inc. アクチュエータの速度変動抑制方法
JP2008109845A (ja) * 2006-09-29 2008-05-08 Seiko Epson Corp モータ制御装置、原稿読取装置およびモータ制御方法
JP4833028B2 (ja) * 2006-11-01 2011-12-07 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車減速機を備えたアクチュエータ
EP2937019B1 (de) * 2007-09-20 2017-11-08 Herman Miller, Inc. Laststützstruktur
JP4920612B2 (ja) * 2008-02-07 2012-04-18 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ アクチュエータの角度伝達誤差補償方法
JP5453606B2 (ja) * 2010-04-09 2014-03-26 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車装置を備えたアクチュエータの位置決め制御方法
DE102014013429A1 (de) * 2014-09-10 2016-03-24 Audi Ag Verfahren zur genauen Positionsbestimmung
US9739682B2 (en) * 2015-05-04 2017-08-22 Dresser, Inc. Valve assembly calibration
JP6881886B2 (ja) * 2015-07-14 2021-06-02 キヤノン株式会社 制御方法、ロボット装置、および駆動装置
JP7338960B2 (ja) * 2018-09-27 2023-09-05 ニデックインスツルメンツ株式会社 サーボ制御装置及びサーボ制御方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8806574D0 (en) * 1988-03-19 1988-04-20 Hepworth Eng Ltd Machine tool error compensation systems
JP2628924B2 (ja) * 1990-04-05 1997-07-09 ファナック株式会社 数値制御装置のギヤピッチ誤差補正方式
US5543696A (en) * 1992-12-10 1996-08-06 Alliedsignal Inc. Position control for hybrid servomechanisms
JPH086603A (ja) * 1994-04-18 1996-01-12 Canon Inc サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置
JP3129622B2 (ja) * 1994-12-26 2001-01-31 ファナック株式会社 フルクローズド・ループ方式における象限突起補正方法
JP3625901B2 (ja) * 1995-06-30 2005-03-02 三菱電機株式会社 サーボ制御システムの自動適正化方法および装置
JP3239789B2 (ja) * 1997-02-21 2001-12-17 松下電器産業株式会社 制御装置および制御方法
JP3277454B2 (ja) * 1997-03-19 2002-04-22 株式会社豊田中央研究所 検出位置補正装置及び回転速度検出装置
JP3215067B2 (ja) * 1997-03-21 2001-10-02 ファナック株式会社 移動方向反転時の位置補正方法
JP3691641B2 (ja) * 1997-08-21 2005-09-07 シーケーディ株式会社 レゾルバを備えた回転位置検出装置及びそれにおける回転位置検出方法
US5984048A (en) * 1997-09-10 1999-11-16 Harmonic Drive Systems, Inc. Lubricant supplying mechanism for a wave gear drive
US6459940B1 (en) * 1999-05-06 2002-10-01 Wm. Marsh Rice University Closed-loop compensation for kinematic error in harmonic driver for precision control applications
US6233993B1 (en) * 1999-05-10 2001-05-22 Sango Co., Ltd. Method and apparatus for forming a processed portion of a workpiece
JP2001166805A (ja) * 1999-12-13 2001-06-22 Toshiba Mach Co Ltd ハイブリッド制御方式の工作機械のロストモーション補正値設定方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体および数値制御工作機械
US6646405B2 (en) * 2000-03-10 2003-11-11 Iowa State University Research Foundation, Inc. System and method for using joint torque feedback to prevent oscillation in a flexible robotic manipulator
US6738679B2 (en) * 2000-05-08 2004-05-18 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Positional control system and positional control method
KR100677097B1 (ko) * 2000-08-26 2007-02-05 삼성전자주식회사 광 기록/재생 장치에서 학습 제어를 이용한 외란 보상장치 및 방법과, 그를 이용한 광 기록 매체 드라이브 서보시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008128918A1 (de) * 2007-04-20 2008-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Regelanordnung mit korrektur lageabhängiger systematischer fehler
US8295973B2 (en) 2007-04-20 2012-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Control arrangement with correction means for systematic position-dependent errors
DE102007018808B4 (de) * 2007-04-20 2015-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Regelanordnung mit Korrektur lageabhängiger systematischer Fehler

Also Published As

Publication number Publication date
DE10206747B4 (de) 2014-08-07
JP2002244740A (ja) 2002-08-30
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US6664752B2 (en) 2003-12-16

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