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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerungsvorrichtung, ein Motorsteuerungsverfahren und ein Steuerungsprogramm.
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Es wird die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-293273 , eingereicht am 28. Dezember 2010 beansprucht, deren Inhalt hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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Technischer Hintergrund
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Bei einer Positionierungssteuerung zur Bewegung eines Zielobjektes in eine Zielposition unter Verwendung eines Motors als Antrieb hat zu einem Zeitpunkt, an dem die Ausgabe eines Positionsbefehlswertes beendet ist, das Zielobjekt die Zielposition noch nicht erreicht, und es tritt eine Positionsabweichung auf. Daher wird eine Zeit benötigt, die proportional zum Kehrwert einer Proportionalregelungs-Verstärkung Kp bezüglich der Positionsabweichung ist, bevor das Zielobjekt sich zur Zielposition bewegt und die Positionsabweichung sich auf ”0” ausgleicht.
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Es wird ein Verfahren zum Verkürzen einer Zeit (Einschwingzeit), die zur Positionierungssteuerung erforderlich ist, indem ein Wert der Proportionalregelungs-Verstärkung Kp groß gemacht wird, offengelegt. Wenn die Proportionalregelungs-Verstärkung Kp auf einen großen Wert eingestellt wird, treten jedoch beim Positions-Ansprechverhalten Schwingungen auf, und somit wird die Einschwingzeit umgekehrt verlängert.
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Folglich wird eine Technologie zum Verkürzen der Einschwingzeit bei gleichzeitigem Verhindern, dass beim Positions-Ansprechverhalten Schwingungen auftreten, indem der Wert der Proportionalregelungs-Verstärkung an einem Zeitpunkt umgeschaltet wird, an dem die Ausgabe des Positionsbefehls-Wertes beendet ist, vorgeschlagen (PTL 1).
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Literaturliste
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Patentliteratur
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- [PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. S11-195829
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In der oben beschriebenen Technologie wird wenn die Ausgabe des Positionsbefehls-Wertes beendet ist, der Wert der Proportionalregelungs-Verstärkung umgeschaltet. Daher ist es erforderlich, einen Wert der Proportionalregelungs-Verstärkung nach dem Umschalten auf der Grundlage einer Positionsabweichung einzustellen, wenn die Ausgabe des Positionsbefehls-Wertes beendet ist. In einem Fall, in dem die Positionsabweichung groß ist, wenn die Ausgabe des Positionsbefehls-Wertes beendet ist, ist es unmöglich, einen großen Wert bezüglich der Proportionalregelungs-Verstärkung nach dem Umschalten einzustellen. Daher besteht Gelegenheit zur Verbesserung der Verkürzung der Einschwingzeit.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Motorsteuerungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Einschwingzeit zu verkürzen, indem eine Positionsabweichung bei der Umschaltung einer Positionssteuerungs-Verstärkung verringert wird, ein Motorsteuerungsverfahren und ein Steuerungsprogramm zu schaffen.
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Lösung des Problems
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Motorsteuerungsvorrichtung vorgesehen, umfassend: eine Befehlserzeugungseinheit, die ein Beschleunigungsmuster erzeugt, das zeitsequentiell einen Beschleunigungsbefehlswert anzeigt, der bei der Bewegung eines Zielobjektes zu einer Zielposition unter Verwendung eines Motors zu benutzen ist, eine Änderung des erzeugten Beschleunigungsmusters durchführt, um eine Zeitdauer zu verlängern, in der eine Antriebsgeschwindigkeit des Motors entsprechend dem Ansprechverhalten des Motors verringert wird, und einen Positionsbefehlswert von dem geänderten Beschleunigungsmuster ausgibt; und eine Regeleinheit, die den Motor unter Verwendung einer Proportionalregelung bezüglich einer Positionsabweichung zwischen dem von der Befehlserzeugungseinheit ausgegebenen Positionsbefehlswert und der Zielposition des Zielobjektes antreibt, und eine Proportionalregelungs-Verstärkung in der Proportionalregelung auf einen größeren Wert als ein aktueller Wert ändert, wenn das Zielobjekt die Nähe der Zielposition erreicht.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Motorsteuerungsverfahren vorgesehen, umfassend: einen Befehlserzeugungs-Schritt des Erzeugens eines Beschleunigungsmusters, das zeitsequentiell einen Beschleunigungsbefehlswert anzeigt, der bei der Bewegung eines Zielobjektes zu einer Zielposition unter Verwendung eines Motors zu benutzen ist, eine Änderung des erzeugten Beschleunigungsmusters durchführt, um eine Zeitdauer zu verlängern, in der eine Antriebsgeschwindigkeit des Motors entsprechend dem Ansprechverhalten des Motors verringert wird, und einen Positionsbefehlswert von dem geänderten Beschleunigungsmuster ausgibt; und einen Steuerungs-Schritt, der den Motor unter Verwendung einer Proportionalregelung bezüglich einer Positionsabweichung zwischen dem von der Befehlserzeugungseinheit ausgegebenen Positionsbefehlswert und der Zielposition des Zielobjektes antreibt, und eine Proportionalregelungs-Verstärkung in der Proportionalregelung auf einen größeren Wert als ein aktueller Wert ändert, wenn das Zielobjekt die Nähe der Zielposition erreicht.
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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Motorsteuerungsprogramm vorgesehen, der es einem Computer erlaubt, auszuführen: einen Befehlserzeugungs-Schritt des Erzeugens eines Beschleunigungsmusters, das zeitsequentiell einen Beschleunigungsbefehlswert anzeigt, der bei der Bewegung eines Zielobjektes zu einer Zielposition unter Verwendung eines Motors zu benutzen ist, eine Änderung des erzeugten Beschleunigungsmusters durchführt, um eine Zeitdauer zu verlängern, in der eine Antriebsgeschwindigkeit des Motors entsprechend dem Ansprechverhalten des Motors verringert wird, und einen Positionsbefehlswert von dem geänderten Beschleunigungsmuster ausgibt; und einen Steuerungs-Schritt, der den Motor unter Verwendung einer Proportionalregelung bezüglich einer Positionsabweichung zwischen dem von der Befehlserzeugungseinheit ausgegebenen Positionsbefehlswert und der Zielposition des Zielobjektes antreibt, und eine Proportionalregelungs-Verstärkung in der Proportionalregelung auf einen größeren Wert als ein aktueller Wert ändert, wenn das Zielobjekt die Nähe der Zielposition erreicht.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Einschwingzeit zu verkürzen, indem ein Wert einer Proportionalregelungs-Verstärkung in einer geeigneten Zeitsteuerung geändert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuerungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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2 ist eine perspektivische Darstellung (einschließlich eines Querschnitts eines beweglichen Tisches 34) eines Linearmotors 31 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Befehlserzeugungseinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und ein Graph, der den Umriss eines Befehls zeigt, der in der Befehlserzeugungseinheit 11 berechnet wird.
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4 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Regeleinheit 12 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Bewegungs-Regeleinheit 15 und einer Einschwing-Regeleinheit 16 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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6A ist ein Diagramm, das ein Simulationsergebnis einer Steuerung unter Verwendung der Motorsteuerungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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6B ist ein Diagramm, das ein Simulationsergebnis eines Falls zeigt, in dem eine Änderung eines Beschleunigungsmusters und das Umschalten eines Strom-Befehlswertes nicht ausgeführt werden.
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7 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Befehlserzeugungseinheit 11A zeigt, die in einer Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
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8A ist ein erstes Diagramm, das ein Simulationsergebnis einer Steuerung unter Verwendung der Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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8B ist ein erstes Diagramm, das ein Simulationsergebnis eines Falls zeigt (Beispiel nach dem Stand der Technik), in dem die Änderung des Beschleunigungsmusters und das Umschalten des Strom-Befehlswertes nicht ausgeführt werden.
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9A ist ein zweites Diagramm, das das Simulationsergebnis der Steuerung unter Verwendung der Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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9B ist ein zweites Diagramm, das ein Simulationsergebnis eines Falls zeigt (Beispiel nach dem Stand der Technik), in dem die Änderung des Beschleunigungsmusters und das Umschalten einer Regelungs-Verstärkung nicht ausgeführt werden.
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10A ist ein drittes Diagramm, das das Simulationsergebnis der Steuerung unter Verwendung der Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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10B ist ein drittes Diagramm, das ein Simulationsergebnis in einem Fall zeigt, in dem die Änderung des Beschleunigungsmusters und das Umschalten der Regelungs-Verstärkung nicht ausgeführt werden.
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11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuerungsvorrichtung 5 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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12 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Anhalte-Regeleinheit 57 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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13 ist ein schematisches Diagramm, das die Motorsteuerungsvorrichtung 1 zeigt, die einen sich drehenden Motor einer Fördervorrichtung 7 steuert.
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14 ist ein schematisches Diagramm, das die Motorsteuerungsvorrichtung 1 zeigt, die einen sich drehenden Motor einer Fördervorrichtung 8 steuert.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine Motorsteuerungsvorrichtung, ein Motorsteuerungsverfahren und ein Steuerungsprogramm gemäß Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Motorsteuerungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 treibt einen Linearmotor 31 an, indem sie es erlaubt, dass ein Strom durch einen Leistungsverstärker 2 zu einem Linearmotor 31 fließt, der in einer Fördervorrichtung 3 vorgesehen ist.
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An der Fördervorrichtung ist ein Linearmotor 31 vorgesehen, der einen langen Stator 311 und ein bewegliches Element 315 enthält, das sich auf dem Stator 311 bewegt, und ein Paar Führungsvorrichtungen 33 und 33, die den Stator 311 und das bewegliche Element 315 miteinander verbinden.
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Jede der Führungsvorrichtungen 33 enthält eine Bahnschiene 331 und einen Gleitblock 332, die durch eine Kugel miteinander verbunden sind. Die Bahnschiene 331 der Führungsvorrichtung 33 ist an einem Unterteil 312 befestigt, das am Stator 311 vorgesehen ist.
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Der Gleitblock 332 der Führungsvorrichtung 33 ist am beweglichen Element 315 befestigt. Das bewegliche Element 315 wird auf dem Stator 311 entlang der Bahnschiene 331 frei geführt.
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Am Stator 311 ist eine Vielzahl von Antriebsmagneten 314 vorgesehen, die zwischen einem Paar Bahnschienen 331 und 331 vorgesehen sind. Die Vielzahl von Antriebsmagneten 314 ist auf eine Weise angeordnet, dass Nordpole und Südpole abwechselnd in einer Richtung angeordnet sind, in der sich das bewegliche Element 315 bewegt. Nachstehend wird eine Richtung, in der sich das bewegliche Element 315 bewegt, als Bewegungsrichtung bezeichnet.
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Die einzelnen Antriebsmagnete 314 weisen in Bewegungsrichtung dieselbe Länge auf. Die einzelnen Antriebsmagnete 314 können unabhängig von einer Position des beweglichen Elementes 315 eine konstante Schubkraft erhalten.
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Das bewegliche Element 315 enthält einen Anker 316 mit einer Vielzahl von Wicklungen, einen beweglichen Tisch 34, auf dem ein zu beförderndes Objekt befestigt ist, und einen Positionsdetektor 35. Der Positionsdetektor 35 erkennt eine Position des beweglichen Tisches 34 unter Verwendung einer linearen Skala vom optischen oder magnetischen Typ oder dergleichen.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung (einschließlich eines Querschnitts des beweglichen Tisches 34) eines Linearmotors 31 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Der Linearmotor 31 ist ein Linearmotor vom flachen Typ, bei dem sich das bewegliche Element 315 linear relativ zum Stator 311 bewegt.
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Am Stator 311 ist die Vielzahl von plattenförmigen Antriebsmagneten 314 vorgesehen. Die Antriebsmagnete 314 sind auf eine Weise angeordnet, dass eine Fläche, die mit einem Nordpol oder Südpol magnetisiert ist, dem beweglichen Element 315 gegenüber liegt.
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Der Anker 316, an dem das bewegliche Element 315 vorgesehen ist, befindet sich gegenüber den Antriebsmagneten 314, wobei zwischen ihnen ein konstanter Abstand vorhanden ist.
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Der Stator 311 enthält ein sich längs erstreckendes Unterteil 312. Die Vielzahl von Antriebsmagneten 314 ist in einer Reihe auf der Oberseite des Unterteils 312 in Bewegungsrichtung angeordnet Das Unterteil 312 enthält einen unteren Wandbereich 312a und ein Paar von Seitenwand-Bereichen 312b, die auf beiden Seiten des unteren Wandbereichs 312a in einer Breitenrichtung vorgesehen sind.
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Die Vielzahl von Antriebsmagneten 314 ist auf dem unteren Wandbereich 312a befestigt. In den einzelnen Antriebsmagneten 314 sind Magnetpole eines Nordpols oder Südpols auf einer Fläche ausgebildet, die dem Anker 316 gegenüber liegt, der in dem beweglichen Element 315 vorgesehen ist. In den einzelnen Antriebsmagneten 314 liegt ein Magnetpol, der sich von dem des benachbarten Antriebsmagneten 314 unterscheidet, dem Anker 316 gegenüber.
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Die Bahnschiene 331 der Führungsvorrichtung 33 ist auf der Oberseite jedes der Seitenwand-Bereiche 312b des Unterteils 312 befestigt. Der Gleitblock 332 kann auf eine verschiebbare Weise mit der Bahnschiene 331 montiert sein. Eine Vielzahl von Kugeln (nicht gezeigt) ist zwischen der Bahnschiene 331 und dem Gleitblock 332 angeordnet und kann rollen.
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Am Gleitblock 332 ist ein bahnförmiger Kugel-Umlaufweg vorgesehen, und somit kann die Vielzahl von Kugeln umlaufen.
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Wenn der Gleitblock 332 sich gegen die Bahnschiene 331 verschiebt, rollt die Vielzahl von Kugeln zwischen der Bahnschiene 331 und dem Gleitblock 332 und läuft entlang dem Kugel-Umlaufweg. Folglich bewegt sich der Gleitblock 332 linear auf eine gleichmäßige Weise.
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Der bewegliche Tisch 34 des beweglichen Elementes 315 ist auf der Oberseite des Gleitblocks 332 der Führungsvorrichtung 33 befestigt. Der bewegliche Tisch 34 ist aus einem nichtmagnetischen Material wie Aluminium ausgebildet. Ein zu beförderndes Objekt kann auf die Oberseite des beweglichen Tisches 34 platziert werden. Der Anker 316 ist an der Unterseite des beweglichen Tisches 34 aufgehängt.
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Die Beschreibung wird fortgesetzt, indem zu 1 zurückgekehrt wird.
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In der Motorsteuerungsvorrichtung 1 sind eine Befehlserzeugungseinheit 11 und eine Regeleinheit 12 vorgesehen. Die Befehlserzeugungseinheit 11 erzeugt einen Positionsbefehlswert aus einer endgültigen Zielposition xp, die von einer Steuerungsvorrichtung einer oberen Ebene (nicht gezeigt) eingegeben wird. Die Regeleinheit 12 erzeugt einen Strom-Befehlswert, der einen Stromwert anzeigt, der zum Linearmotor 31 fließen darf, auf der Grundlage des Positionsbefehlswerts, der durch die Befehlserzeugungseinheit 11 erzeugt wurde, und eines Positionssignals, das die Position des beweglichen Tisches 34 anzeigt.
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Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 bewegt den beweglichen Tisch 34 zur endgültigen Zielposition xp. Die Befehlserzeugungseinheit 11 erzeugt einen Positionsbefehlswert zum Zeitpunkt des Bewegens des beweglichen Tisches 34 zur endgültigen Zielposition xp. Die Regeleinheit 12 treibt den Linearmotor 31 auf der Grundlage des Positionsbefehlswertes an.
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3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Befehlserzeugungseinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und einen Graphen, der den Umriss eines Befehls zeigt, der in der Befehlserzeugungseinheit 11 berechnet wird. (a) zeigt einen Graphen, der einen Beschleunigungsbefehl veranschaulicht, (b) zeigt einen Graphen, der einen Geschwindigkeitsbefehl veranschaulicht, (c) zeigt einen Graphen, der einen Positionsbefehl veranschaulicht.
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Die Befehlserzeugungseinheit 11 enthält eine Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111, eine Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 112 und eine Positionsbefehls-Berechnungseinheit 113.
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Die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 berechnet eine Entfernung zum Bewegen des beweglichen Tisches 34 aus der endgültigen Zielposition xp und der Position des beweglichen Tisches 34, die eingegeben werden. Die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 erzeugt ein Beschleunigungsmuster, das zeitsequentiell einen Beschleunigungsbefehlswert anzeigt, wobei die berechnete Entfernung, eine Schubkraftkonstante und dergleichen des Linearmotors 31 benutzt werden.
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Die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 führt eine Änderung des erzeugten Beschleunigungsmusters durch, um eine Zeitdauer der Abbremsung des beweglichen Tisches 34 zu verlängern. Die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 gibt zeitsequentiell den Beschleunigungsbefehlswert auf der Grundlage des geänderten Beschleunigungsmusters aus.
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Das von der Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 erzeugte Beschleunigungsmuster besteht aus einer Beschleunigungsperiode (T1) der ”Beschleunigung = α”, einer Periode konstanter Geschwindigkeit (T2) mit ”Beschleunigung = 0” und einer Abbremsungs-Periode (T1) der ”Beschleunigung = –α”.
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Wie in dem Graphen (a) gezeigt, der den Beschleunigungsbefehl in 3 veranschaulicht, ändert die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 das Beschleunigungsmuster. Die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 11 verlängert eine Abbremsungs-Periode (T1) der ”Beschleunigung = –α” um eine Zeit T3 und setzt die Abbremsungs-Periode auf ”T1 + T3”. Die Beschleunigung in der verlängerten Zeit T3 wird auf die gleiche Beschleunigung wie in der Abbremsungs-Periode eingestellt.
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Als Zeit T3 wird ein zuvor eingestellter Wert auf der Grundlage einer Ansprechverzögerung des Linearmotors 31 benutzt. Die Zeit T3 wird auf dieselbe Zeit eingestellt wie die Ansprechverzögerung oder auf eine Zeit, die aus dem Kehrwert einer Proportionalregelungs-Verstärkung (Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1) in der Positionsregelung berechnet wird.
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Auf diese Weise führt die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 eine Änderung des Beschleunigungsmusters durch, um die Beschleunigung in einer Zeit T3 auf ”0” zurück zu bringen.
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Die Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 112 berechnet unter Verwendung einer Integrations-Operation einen Geschwindigkeits-Befehlswert von ”höchste Geschwindigkeit = Vm” aus dem Beschleunigungsbefehlswert, der von der Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 ausgegeben wird. Die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 gibt zeitsequentiell den berechneten Geschwindigkeits-Befehlswert aus.
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Wie in dem Graph (b) gezeigt, der den Geschwindigkeitsbefehl in 3 zeigt, unterscheidet sich der von der Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 112 berechnete Geschwindigkeitsbefehl von einem Geschwindigkeitsbefehl einer allgemeinen Trapezregelung. Da die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 eine Abbremsungs-Periode um die Zeit T3 verlängert, weist der von der Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 112 berechnete Geschwindigkeitsbefehl einen Bereich auf, in dem die Geschwindigkeit einen negativen Wert aufweist.
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Die Positionsbefehls-Berechnungseinheit 113 berechnet unter Verwendung einer Integrations-Operation einen Positionsbefehlswert aus einem von der Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 112 berechneten Geschwindigkeits-Befehlswert. Die Positionsbefehls-Berechnungseinheit 113 gibt zeitsequentiell den berechneten Positionsbefehlswert an die Regeleinheit 12 aus.
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Wie in dem Graphen (c) gezeigt, der den Positionsbefehl in 3 veranschaulicht, unterscheidet sich der von der Positionsbefehls-Berechnungseinheit 113 berechnete Positionsbefehl von einer allgemein S-förmigen Kurve. Da die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 die Abbremsungs-Periode verlängert, wird der von der Positionsbefehls-Berechnungseinheit 113 berechnete Positionsbefehl eine Kurve, die nach oben ansteigt und in der die endgültige Zielposition xp auf eine Position zu einer Zeit (2T1 + T2) eingestellt wird.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration verlängert, wenn die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 die Zeitsteuerung, um die Beschleunigung auf ”0” zurückzusetzen, um die Zeit T3 verzögert, die Befehlserzeugungseinheit 11 die Periode des Ausgebens des Positionsbefehlswertes um die Zeit T3.
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4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Regeleinheit 12 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Die Regeleinheit 12 enthält eine Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13, eine Umschalt-Regeleinheit 14, eine Bewegungs-Regeleinheit 15 und eine Einschwing-Regeleinheit 16.
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Ein Positionssignal von dem Positionsdetektor 35 der Fördervorrichtung 3 wird in die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 eingegeben. Die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 berechnet die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Tisches 34 aus einer Änderungsmenge pro Zeiteinheit des eingegebenen Positionssignals. Die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 gibt ein Geschwindigkeitssignal aus, das die berechnete Bewegungsgeschwindigkeit angibt.
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Die Umschalt-Regeleinheit 14 enthält eine Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141 und eine Umschalteinheit 142.
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Die Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141 erhält eine Abweichung zwischen der Position x des beweglichen Tisches 34, die durch den Positionsdetektor 35 erkannt wird, und der endgültigen Zielposition xp. Nachstehend wird die Position x des beweglichen Tisches 34, die durch den Positionsdetektor 35 erkannt wird, als Erkennungsposition x bezeichnet.
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Die Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141 bestimmt, ob die Abweichung kleiner als ein vorher festgesetzter Schwellenwert Δx ist. Die Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141 steuert die Umschalteinheit 142 gemäß dem Ergebnis der Bestimmung.
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Die Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141 bestimmt, ob die Erkennungsposition x einer Position entspricht, die in der Nähe der endgültigen Zielposition xp folgenden Bedingungsausdruck erfüllt. |xp – x| < Δx
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Der Schwellenwert Δx ist ein auf der Grundlage der Auflösung des Positionsdetektors 35, einer erforderlichen Positions-Einschwingzeit oder dergleichen vorher festgesetzter Wert. Der Schwellenwert Δx wird auf der Grundlage einer Simulation oder eines gemessenen Wertes festgesetzt.
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Die Umschalteinheit 142 wählt entweder den von der Bewegungs-Regeleinheit 15 ausgegebenen Strom-Befehlswert oder den von der Einschwing-Regeleinheit 16 ausgegebenen Strom-Befehlswert auf der Grundlage der Steuerung der Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141 aus. Die Umschalteinheit 142 gibt den ausgewählten Strom-Befehlswert an den Leistungsverstärker 12 aus.
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In einem Fall, in dem die Abweichung gleich oder größer als der Schwellenwert Δx ist, erlaubt die Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141, dass der von der Bewegungs-Regeleinheit 15 ausgegebene Strom-Befehlswert durch die Umschalteinheit 142 ausgewählt wird. In einem Fall, in dem die Abweichung kleiner als der Schwellenwert Δx ist, erlaubt die Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141, dass der von der Einschwing-Regeleinheit 16 ausgegebene Strom-Befehlswert durch die Umschalteinheit 142 ausgewählt wird.
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Die Bewegungs-Regeleinheit 15 gibt den Strom-Befehlswert auf der Grundlage des von der Befehlserzeugungseinheit 11 ausgegebenen Positionsbefehls, des von der Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 ausgegebenen Bewegungssignals und des vom Positionsdetektor 35 ausgegebenen Positionssignals aus.
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Die Einschwing-Regeleinheit 16 berechnet den Strom-Befehlswert auf der Grundlage der endgültigen Zielposition xp, des von der Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 ausgegebenen Bewegungssignals und des vom Positionsdetektor 35 ausgegebenen Positionssignals, und gibt den berechneten Strom-Befehlswert aus.
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Im Folgenden wird eine detaillierte Konfiguration der Bewegungs-Regeleinheit 15 und der Einschwing-Regeleinheit 16 beschrieben.
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5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das die Konfiguration der Bewegungs-Regeleinheit 15 und der Einschwing-Regeleinheit 16 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Die Bewegungs-Regeleinheit 15 enthält eine Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 151, eine Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 152, eine Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 153, eine Strombefehls-Berechnungseinheit 154 und eine Massen-Korrektureinheit 155.
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Die Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 151 berechnet eine Positionsabweichung zwischen der durch den Positionsbefehlswert angezeigten Position und der Position des beweglichen Tisches 34 aus dem Positionsbefehlswert und dem Positionssignal und gibt die berechnete Positionsabweichung aus.
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Die Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 152 multipliziert die von der Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 151 berechnete Positionsabweichung mit einer Proportionalreglungs-Verstärkung Kp1 (erste Proportionalreglungs-Verstärkung), um einen Geschwindigkeits-Befehlswert zu berechnen, und gibt den berechneten Geschwindigkeits-Befehlswert aus.
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Die Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 153 berechnet eine Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem von der Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 152 berechneten Geschwindigkeits-Befehlswert und der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Tisches 34, die durch das Geschwindigkeitssignal angezeigt wird.
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Die Strombefehls-Berechnungseinheit 154 enthält eine P-Regelungs-Berechnungseinheit 154a, eine I-Regelungs-Berechnungseinheit 154b und einen Addierer 154c.
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Die P-Regelungs-Berechnungseinheit 154a berechnet einen Strom-Befehlswert durch eine Proportional-Operation unter Verwendung der von der Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 153 berechneten Geschwindigkeitsabweichung und einer Proportionalregelungs-Verstärkung Kv1 und gibt den berechneten Strom-Befehlswert aus.
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Die I-Regelungs-Berechnungseinheit 154b berechnet einen Strom-Befehlswert durch eine Integrations-Operation unter Verwendung der von der Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 153 berechneten Geschwindigkeitsabweichung und einer Integralregelungs-Verstärkung Ki1 und gibt den berechneten Strom-Befehlswert aus.
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Der Addierer 154c addiert die von der P-Regelungs-Berechnungseinheit 154a und der I-Regelungs-Berechnungseinheit 154b berechneten Strom-Befehlswerte. Der Addierer 154c gibt den aufsummierten Strom-Befehlswert an eine Massen-Korrektureinheit 155 aus.
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Auf diese Weise berechnet die Strombefehls-Berechnungseinheit 154 einen Strom-Befehlswert aus der Geschwindigkeitsabweichung durch die PI-Regelungs-Operation unter Verwendung der Proportionalregelungs-Verstärkung Kv1 und der Integralregelungs-Verstärkung Ki1. Die Strombefehls-Berechnungseinheit 154 gibt den berechneten Strom-Befehlswert an die Massen-Korrektureinheit 155 aus.
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Die Massen-Korrektureinheit 155 korrigiert den von der Strombefehls-Berechnungseinheit 154 ausgegebenen Strom-Befehlswert auf der Grundlage der Masse des beweglichen Tisches 34 oder der Masse des beweglichen Tisches 34 und der Masse von Gepäck oder dergleichen, das auf den beweglichen Tisch 34 geladen ist. Die Massen-Korrektureinheit 155 gibt den korrigierten Strom-Befehlswert an die Umschalt-Regeleinheit 14 aus.
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Die Einschwing-Regeleinheit 16 enthält eine Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 161, eine Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 162, eine Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 163, eine Strombefehls-Berechnungseinheit 164, eine Massen-Korrektureinheit 165 und eine Schubkraft-Beschränkungseinheit 166.
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Die Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 161 berechnet eine Positionsabweichung der Position des beweglichen Tisches 34 bezüglich der endgültigen Zielposition xp aus der endgültigen Zielposition xp und dem Positionssignal und gibt die berechnete Positionsabweichung aus.
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Die Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 162 multipliziert die von der Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 161 berechnete Positionsabweichung mit einer Proportionalreglungs-Verstärkung Kp2 (zweite Proportionalreglungs-Verstärkung), um einen Geschwindigkeits-Befehlswert zu berechnen, und gibt den berechneten Geschwindigkeits-Befehlswert aus.
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Die Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 163 berechnet eine Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem von der Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 162 berechneten Geschwindigkeits-Befehlswert und der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Tisches 34, die durch das Geschwindigkeitssignal angezeigt wird.
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Die Strombefehls-Berechnungseinheit 164 enthält eine P-Regelungs-Berechnungseinheit 164a, eine I-Regelungs-Berechnungseinheit 164b und einen Addierer 164c.
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Die P-Regelungs-Berechnungseinheit 164a berechnet einen Strom-Befehlswert durch eine Proportional-Operation unter Verwendung der von der Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 163 berechneten Geschwindigkeitsabweichung und einer Proportionalregelungs-Verstärkung Kv2 und gibt den berechneten Strom-Befehlswert aus.
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Die I-Regelungs-Berechnungseinheit 164b berechnet einen Strom-Befehlswert durch eine Integrations-Operation unter Verwendung der von der Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 163 berechneten Geschwindigkeitsabweichung und einer Integralregelungs-Verstärkung Ki2 und gibt den berechneten Strom-Befehlswert aus.
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Der Addierer 164c addiert die von der P-Regelungs-Berechnungseinheit 164a und der I-Regelungs-Berechnungseinheit 164b berechneten Strom-Befehlswerte. Der Addierer 164c gibt den aufsummierten Strom-Befehlswert an die Massen-Korrektureinheit 165 aus.
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Auf diese Weise berechnet die Strombefehls-Berechnungseinheit 164 den Strom-Befehlswert aus der Geschwindigkeitsabweichung unter Verwendung der PI-Regelungs-Operation unter Verwendung der Proportionalregelungs-Verstärkung Kv2 und der Integralregelungs-Verstärkung Ki2. Die Strombefehls-Berechnungseinheit 164 gibt den berechneten Strom-Befehlswert an die Massen-Korrektureinheit 155 aus.
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Die Massen-Korrektureinheit 165 korrigiert den von der Strombefehls-Berechnungseinheit 164 ausgegebenen Strom-Befehlswert auf der Grundlage der Masse des beweglichen Tisches 34 oder der Masse des beweglichen Tisches 34 und der Masse von Gepäck und dergleichen, das auf den beweglichen Tisch 34 geladen ist, und gibt den korrigierten Strom-Befehlswert aus.
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Die Schubkraft-Beschränkungseinheit 166 bestimmt, ob der durch die Massen-Korrektureinheit 165 korrigierte Strom-Befehlswert den maximalen Stromwert überschreitet, der der maximalen Schubkraft des Linearmotors 31 entspricht. In einem Fall, in dem festgestellt wird, dass der Strom-Befehlswert den maximalen Stromwert überschreitet, beschränkt die Schubkraft-Beschränkungseinheit 166 den Strom-Befehlswert auf den maximalen Stromwert und gibt den beschränkten maximalen Strom-Befehlswert an die Umschalt-Regeleinheit 14 aus.
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Die in der Einschwing-Regeleinheit 16 benutzte Proportionalregelungs-Verstärkung Kp2 wird vorher auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 benutzte Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1.
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Die in der Einschwing-Regeleinheit 16 benutzte Proportionalregelungs-Verstärkung Kv2 wird vorher auf einen Wert eingestellt, der gleich oder größer ist als die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 benutzte Proportionalregelungs-Verstärkung Kv1.
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Die Integralregelungs-Verstärkung Ki2 wird vorher auf einen Wert eingestellt, der gleich oder größer ist als die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 benutzte Integralregelungs-Verstärkung Ki1.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration erlaubt, wenn die endgültige Zielposition xp von der Steuerungsvorrichtung einer oberen Ebene eingegeben wird, die Motorsteuerungsvorrichtung 1 der Umschalt-Regeleinheit 14, die Bewegungs-Regeleinheit 15 auszuwählen. Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 gibt den durch die Bewegungs-Regeleinheit 15 berechneten Strom-Befehlswert an den Leistungsverstärker 2 aus, um den Linearmotor 31 anzutreiben.
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Wenn die Position des beweglichen Tisches 34 die Nähe der endgültigen Zielposition xp erreicht, erlaubt die Motorsteuerungsvorrichtung 1 der Umschalt-Regeleinheit 14, die Einschwing-Regeleinheit 16 auszuwählen.
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Die Einschwing-Regeleinheit 16 gibt den unter Verwendung der Proportionalregelungs-Verstärkung Kp2 berechneten Strombefehl an den Leistungsverstärker 2 aus und gleicht die Position des beweglichen Tisches 34 zur endgültigen Zielposition xp aus. Die Proportionalregelungs-Verstärkung Kp2 wird ein Wert, der größer ist als die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 verwendete Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1.
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Ähnlich der Umschaltung von der Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1 auf die Proportionalregelungs-Verstärkung Kp2 wird die Umschaltung von der Proportionalregelungs-Verstärkung Kv1 und der Integralregelungs-Verstärkung Ki1 auf die Proportionalregelungs-Verstärkung Kv2 und die Integralregelungs-Verstärkung Ki2 ausgeführt.
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Auf diese Weise schaltet, wenn der bewegliche Tisch 34 die Nähe der endgültigen Zielposition xp erreicht, die Motorsteuerungsvorrichtung 1 die Regelungs-Verstärkung auf einen größeren Wert. Dementsprechend wird die Positionierungs-Einschwingzeit verkürzt.
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Die Werte der Proportionalregelungs-Verstärkungen Kp1, Kv1, Kp2 und Kv2 und die Werte der Integralregelungs-Verstärkungen Ki1 und Ki2 werden auf der Grundlage von Simulationsergebnissen oder einer Messung, die durch Verwendung einer tatsächlichen Maschine erhalten werden, und dergleichen bestimmt.
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Bezüglich der Eigenschaften der in der Führungsvorrichtung 33 der Fördervorrichtung 3 auftretenden Reibung werden in einem Fall, in dem die Bewegungsentfernung eine Entfernung ist, die gleich oder größer als ein Ausdehnungsbetrag ist, der durch eine Einheit von 1 [mm] ausgedrückt wird (Bewegungs-Grobregelung), die Eigenschaften der Coulombschen Reibung vorgesehen. In einem Fall, in dem die Bewegungsentfernung eine Entfernung ist, die gleich oder kleiner als ein Ausdehnungsbetrag ist, der durch eine Einheit von 100 [μm] ausgedrückt wird (Bewegungs-Feinregelung), die Eigenschaften nichtlinearer Federn vorgesehen.
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In einem Bereich, in dem die Reibungseigenschaften die Eigenschaften nichtlinearer Federn zeigen, ist ein Ansprechverhalten im Vergleich zu den Eigenschaften der Coulombschen Reibung sehr langsam.
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Wenn die Position des beweglichen Tisches 34 sich in der Nähe der endgültigen Zielposition xp befindet, schaltet die Umschalt-Regeleinheit 14 die Antriebssteuerung des Linearmotors 31, die die Bewegungs-Regeleinheit 15 verwendet, zur Antriebssteuerung des Linearmotors 31 um, die die Einschwing-Regeleinheit 16 verwendet. Wenn die Position des beweglichen Tisches 34 sich in der Nähe der endgültigen Zielposition xp befindet, und die Bewegungsentfernung eine Entfernung ist, die gleich oder kleiner als ein Ausdehnungsbetrag ist, der durch eine Einheit von 100 [μm] ausgedrückt wird, wird eine Umschaltung der Regelungs-Verstärkungen, einschließlich der Proportionalregelungs-Verstärkungen und der Integralregelungs-Verstärkungen durchgeführt.
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Dementsprechend wird eine Umschaltung auf die Regelungsverstärkungen (Kp2, Kv2, Ki2), die größer sind als die Regelungsverstärkungen (Kp1, Kv1 und Ki1) zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem sich der bewegliche Tisch 34 in der Nähe der endgültigen Zielposition xp befindet, und dann wird die Bewegungs-Feinregelung durchgeführt. Dementsprechend wird die Positionierungs-Einschwingzeit der Fördervorrichtung 3 verkürzt.
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Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 verlängert die Periode, bis das Ausgeben (die Lieferung) des Positionsbefehlswertes beendet ist, indem sie es der Befehlserzeugungseinheit 11 erlaubt, die Abbrems-Periode in dem Beschleunigungsmuster zu verlängern.
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Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 erstellt einen Befehl, der das Durchlaufen durch die Nähe der endgültigen Zielposition xp in einem Zustand ”Positionsbefehl = endgültige Zielposition xp”, ”Geschwindigkeitsbefehl = 0” und ”Beschleunigungsbefehl = ±α” erlaubt.
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Mit anderen Worten schließt die Motorsteuerungsvorrichtung 1 einen Steuerungszustand aus, der bei dem Steuerungsverfahren nach dem Stand der Technik auftritt. Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 schließ einen Befehlszustand in ”Positionsbefehl = endgültige Zielposition xp”, ”Geschwindigkeitsbefehl = 0” und ”Beschleunigungsbefehl = 0” aus.
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Folglich kann die Motorsteuerungsvorrichtung 1 den beweglichen Tisch 34 schnell in die Nähe (Ausdehnungsbetrag, der durch eine Einheit von 100 [μm] ausgedrückt wird) der endgültigen Zielposition xp bewegen.
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”Beschleunigungsbefehl = ±α” bedeutet, dass ein Beschleunigungsbefehl beim Positionieren in positiver Richtung auf einen negativen Wert gesetzt wird, und dass ein Beschleunigungsbefehl beim Positionieren in negativer Richtung auf einen positiven Wert gesetzt wird.
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Als Folge davon schaltet die Motorsteuerungsvorrichtung 1 die Regelungs-Verstärkungen zu einer Zeit um, an der die Positionsabweichung klein ist. Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 stellt einen großen Wert der in der Einschwing-Regeleinheit 16 benutzten Regelungs-Verstärkungen (Kp2, Kv2 und Ki2) ein. Dementsprechend wird die Positionierungs-Einschwingzeit verkürzt.
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In der ersten Ausführungsform der Erfindung verlängert die Motorsteuerungsvorrichtung 1 die Periode des Ausgebens des Positionsbefehlswertes, der durch die Befehlserzeugungseinheit 11 ausgegeben wird. Wenn die Position des beweglichen Tisches 34 die Nähe der endgültigen Zielposition xp erreicht, schaltet die Motorsteuerungsvorrichtung 1 zu der Steuerung um, in der die Umschalt-Regeleinheit 14 die Einschwing-Regeleinheit 16 benutzt. Die Motorsteuerungsvorrichtung 1 verhindert, dass die Position des beweglichen Tisches 34 bezüglich der endgültigen Zielposition xp überschwingt.
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6A zeigt ein Diagramm, das ein Simulationsergebnis einer Steuerung unter Verwendung der Motorsteuerungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 6B zeigt ein Diagramm, das ein Simulationsergebnis eines Falls zeigt (Beispiel nach dem Stand der Technik), in dem die Änderung des Beschleunigungsmusters und das Umschalten des Strom-Befehlswertes nicht ausgeführt werden.
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In den 6A und 6B repräsentiert die horizontale Achse die Zeit, und die vertikale Achse repräsentiert die Positionsabweichung und die Geschwindigkeit.
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In 6A repräsentiert eine dünne gestrichelte Linie nach der Zeit 0,3 [s] einen Geschwindigkeits-Befehlswert, der dem Beschleunigungsmuster entspricht, das durch die Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111 geändert wurde.
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Wie in 6A gezeigt, ändert sich in der Motorsteuerungsvorrichtung 1, da die Befehlserzeugungseinheit 11 die Periode verlängert hat, bis die Ausgabe (das Liefern) des Positionsbefehlswertes beendet ist, die Bewegungsgeschwindigkeit nach dem Zeitpunkt 0,3 [s] nicht allmählich auf ”0”. In der Motorsteuerungsvorrichtung 1 ändert sich die Bewegungsgeschwindigkeit nach der Zeit 0,3 [s] auf ”0” mit derselben Steigung wie vor der Zeit 0,3 [s].
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Wie in 6B gezeigt, wird in dem Beispiel nach dem Stand der Technik das Ausgeben des Positionsbefehlswertes zum Zeitpunkt 0,3 [s] beendet, und es wird eine Steuerung unter Verwendung einer Positionsabweichung von ”Geschwindigkeits-Befehlswert = 0” und ”Beschleunigungsbefehlswert = 0” ausgeführt. In dem Beispiel nach dem Stand der Technik ist, da die Steuerung die Positionsabweichung benutzt, bei der ein Ansprechverhalten langsam wird, eine Zeit erforderlich, bevor die Bewegungsgeschwindigkeit und die Positionsabweichung ”0” werden. In dem Beispiel nach dem Stand der Technik ändern sich die Bewegungsgeschwindigkeit und die Positionsabweichung allmählich auf ”0”.
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Auf diese Weise wird bei der Motorsteuerungsvorrichtung 1, da eine Ausgabe-Periode des Positionsbefehlswertes verlängert wird, die Steuerung unter Verwendung der Positionsabweichung und der Geschwindigkeitsabweichung kontinuierlich ausgeführt, auch nach dem Zeitpunkt 0,3 [s]. Folglich wird in der Motorsteuerungsvorrichtung 1 die Zeit (Einschwingzeit), bis die Bewegungsgeschwindigkeit und die Positionsabweichung ”0” werden, im Vergleich zu dem Beispiel nach dem Stand der Technik verkürzt.
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(Zweite Ausführungsform)
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Es wird eine Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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An der Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine Befehlserzeugungseinheit 11A anstelle der Befehlserzeugungseinheit 11 der Motorsteuerungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen. Die Konfiguration der Befehlserzeugungseinheit 11A unterscheidet sich von der der Befehlserzeugungseinheit 11.
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Im Folgenden wird die Befehlserzeugungseinheit 11A beschrieben. Gleiche Konfigurationen erhalten dieselben Bezugsnummern, und deren Beschreibung wird weggelassen.
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7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Befehlserzeugungseinheit 11A zeigt, die in der Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
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Die Befehlserzeugungseinheit 11A enthält eine Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit 111, eine Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 112, eine Positionsbefehls-Berechnungseinheit 113, eine Kompensationseinheit für inverse Übertragungsfunktion 114 und einen Addierer 115.
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Die Befehlserzeugungseinheit 11A unterscheidet sich von der der Befehlserzeugungseinheit 11 darin, dass die Kompensationseinheit für inverse Übertragungsfunktion 114 und ein Addierer 115 vorgesehen sind.
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Die Kompensationseinheit für inverse Übertragungsfunktion 114 multipliziert den von der Geschwindigkeitsbefehl-Berechnungseinheit 112 berechneten Geschwindigkeits-Befehlswert mit dem Kehrwert der Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1, die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 der Regeleinheit 12 benutzt wird, um einen Korrekturwert bezüglich des Positionsbefehlswertes zu berechnen, und gibt den berechneten Korrekturwert aus.
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Der Addierer 115 addiert den von der Positionsbefehls-Berechnungseinheit 113 berechneten Positionsbefehlswert und den von der Kompensationseinheit für inverse Übertragungsfunktion 114 berechneten Korrekturwert. Der Addierer 115 gibt das Ergebnis der Addition (Positionsbefehlswert) an die Regeleinheit 12 aus.
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In der Motorsteuerungsvorrichtung 4 nach der zweiten Ausführungsform wird der Korrekturwert, der der Positionsabweichung entspricht, die bezüglich des Positionsbefehlswertes auftritt, unter Verwendung des Korrekturwertes berechnet, der durch die Kompensationseinheit für inverse Übertragungsfunktion 114 berechnet wird, und der Positionsbefehlswert wird korrigiert.
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Folglich verhindert die Motorsteuerungsvorrichtung 4 die Verzögerung bezüglich des Positionsbefehlswertes. Die Motorsteuerungsvorrichtung 4 verringert eine Ansprechverzögerung in der Fördervorrichtung 3. In der Motorsteuerungsvorrichtung 4 wird die Positionierungs-Einschwingzeit weiter verkürzt.
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8A ist ein erstes Diagramm, das ein Simulationsergebnis einer Steuerung unter Verwendung der Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 8B ist ein erstes Diagramm, das ein Simulationsergebnis eines Falls zeigt (Beispiel nach dem Stand der Technik), in dem die Änderung des Beschleunigungsmusters und das Umschalten des Strom-Befehlswertes nicht ausgeführt werden.
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In den 8A und 8B repräsentiert die horizontale Achse die Zeit, und die vertikale Achse repräsentiert die Positionsabweichung und die Geschwindigkeit.
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Wie in 8A gezeigt, reagiert in der Motorsteuerungsvorrichtung 4, weil die Befehlserzeugungseinheit 11A den Positionsbefehlswert unter Verwendung der Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1 korrigiert, die Bewegungsgeschwindigkeit ohne Verzögerung auf den Geschwindigkeits-Befehlswert.
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Wie in 8B gezeigt, reagiert in dem Beispiel nach dem Stand der Technik die Bewegungsgeschwindigkeit ohne Verzögerung auf den Geschwindigkeits-Befehlswert. Die Positionsabweichung wird jedoch zu einem Zeitpunkt 0,3 [s], an dem die Ausgabe des Positionsbefehlswertes beendet wird, zeitweise ”0”, aber nach dem Zeitpunkt tritt ein spätes Ansprechverhalten auf.
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Auf diese Weise wird in der Motorsteuerungsvorrichtung 4 die Positionierungs-Einschwingzeit im Vergleich zu dem Stand der Technik verkürzt.
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9A zeigt ein zweites Diagramm, das das Simulationsergebnis der Steuerung unter Verwendung der Motorsteuerungsvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. (a) zeigt einen Geschwindigkeits-Befehl und eine tatsächliche Geschwindigkeit des beweglichen Tisches 34. (b) zeigt eine Positionsabweichung. (c) ist eine vergrößerte Darstellung von (b).
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9B zeigt ein zweites Diagramm, das ein Simulationsergebnis eines Falls zeigt (Beispiel nach dem Stand der Technik), in dem die Änderung des Beschleunigungsmusters und das Umschalten der Regelungs-Verstärkung nicht ausgeführt werden. (d) zeigt einen Geschwindigkeits-Befehl und eine tatsächliche Geschwindigkeit des beweglichen Tisches 34. (e) zeigt eine Positionsabweichung. (f) ist eine vergrößerte Darstellung von (e).
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In 9A wird eine Simulation unter folgenden Bedingungen ausgeführt.
Masse des beweglichen Tisches 34: 10 [kg]
Antriebs-Hub (Bewegungsentfernung) des beweglichen Tisches 34: 300 [mm]
Antriebs-Beschleunigung des Linearmotors 31: 1,5 [G]
Maximale Bewegungsgeschwindigkeit: 1,5 [m/s]
Schwellenwert Δx in der Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141: 10 [μm]
Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1 in der Bewegungs-Regeleinheit 15: 60
Proportionalregelungs-Verstärkung Kv1 in der Bewegungs-Regeleinheit 15: 300
Integralregelungs-Verstärkung Ki1 in der Bewegungs-Regeleinheit 15: 27.000
Proportionalregelungs-Verstärkung Kp2 in der Einschwing-Regeleinheit 16: 500
Proportionalregelungs-Verstärkung Kv2 in der Einschwing-Regeleinheit 16: 1.600
Integralregelungs-Verstärkung Ki2 in der Einschwing-Regeleinheit 16: 768.000
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Wie in (a) in 9A gezeigt, reagiert in der Motorsteuerungsvorrichtung 4 die tatsächliche Geschwindigkeit (Bewegungsgeschwindigkeit) des beweglichen Tisches 34 ohne Verzögerung auf einen Geschwindigkeits-Befehl.
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Wie in (c) in 9A gezeigt, konvergiert die Positionsabweichung und schwingt in einer kurzen Zeit nach der Zeit 0,3 [s] ein.
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In der Motorsteuerungsvorrichtung 4 schwingt, wenn die Ausgabe (Lieferung) des Befehls zum Zeitpunkt 0,3 [s] beendet ist, die Positionsabweichung nach 3,7 [ms] ein. In der Motorsteuerungsvorrichtung 4 beträgt in einem Fall, in dem ein Fehler von ±5 [μm] bezogen auf einen Antriebs-Hub von 300 [mm] erlaubt ist, die Positionierungs-Einschwingzeit 3,7 [ms].
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Andererseits beträgt, wie in (f) in 9B gezeigt, in einer Motorsteuerungsvorrichtung nach dem Stand der Technik die Positionierungs-Einschwingzeit 521,4 [ms].
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10A zeigt ein drittes Diagramm, das das Simulationsergebnis der Steuerung unter Verwendung der Motorsteuerungseinheit 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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10B zeigt ein drittes Diagramm, das ein Simulationsergebnis in einem Fall zeigt, in dem die Änderung des Beschleunigungsmusters und das Umschalten der Regelungs-Verstärkung nicht ausgeführt werden.
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In den 10A und 10B repräsentiert die horizontale Achse eine Zeit, und die vertikale Achse repräsentiert eine Schubkraft des Linearmotors 31. Die Bedingungen der Simulation in 10 sind dieselben wie in im Fall der Simulation von 9A.
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Wie in 10A gezeigt, wird in der Motorsteuerungsvorrichtung 4 das Einschwingen in einer kurzen Zeit nach einer Abbremsungs-Periode mit einer Zeit von 0,2 [s] bis zu einer Zeit von 0,3 [s] durchgeführt.
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Wie in 10B gezeigt, ist in einem Beispiel nach dem Stand der Technik eine Zeit nach der Abbremsungs-Periode vor dem Anhalten erforderlich.
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In der Motorsteuerungsvorrichtung 4 ist die Positionierungs-Einschwingzeit verkürzt, die erforderlich ist, bevor der bewegliche Tisch 34 an der endgültigen Zielposition xp angehalten wird, nachdem die Ausgabe des Befehls beendet ist.
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Wie in Ergebnissen der Simulation gezeigt, kann die Motorsteuerungsvorrichtung 4 die Einschwingzeit bei der Bewegungssteuerung der Fördervorrichtung 3 beträchtlich verkürzen.
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(Dritte Ausführungsform)
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Es wird eine Motorsteuerungsvorrichtung 5 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 11 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Motorsteuerungsvorrichtung 5 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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An der Motorsteuerungsvorrichtung 5 sind eine Befehlserzeugungseinheit 11 und eine Regeleinheit 52 vorgesehen.
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Die Regeleinheit 52 enthält eine Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13, eine Umschalt-Regeleinheit 54, eine Bewegungs-Regeleinheit 15, eine Einschwing-Regeleinheit 16 und eine Anhalte-Regeleinheit 57.
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In der Motorsteuerungsvorrichtung 5 enthält die Regeleinheit 52 die Umschalt-Regeleinheit 54 und die Anhalte-Regeleinheit 57, und somit unterscheidet sich die Regeleinheit 52 von der Regeleinheit 12 der Motorsteuerungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Im Folgenden werden die Umschalt-Regeleinheit 54 und die Anhalte-Regeleinheit 57 beschrieben. Gleiche Konfigurationen erhalten dieselben Bezugsnummern, und deren Beschreibung wird weggelassen.
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Die Umschalt-Regeleinheit 54 enthält eine Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null 541, eine Zeitgeber-Einheit 542 und eine Umschalteinheit 543.
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Die Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null 541 führt eine Steuerung aus, wobei sie es der Umschalteinheit 543 erlaubt, die Bewegungs-Regeleinheit 15 in einer Beschleunigungs-Periode auszuwählen. Die Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null 541 stellt fest, ob die von der Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 berechnete Bewegungsgeschwindigkeit kleiner ist als ein Schwellenwert Δv, der in einer Beschleunigungs-Periode zuvor festgesetzt wurde. In einem Fall, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit kleiner ist als der Schwellenwert Δv, führt die Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null 541 eine Steuerung aus, wobei sie es der Umschalteinheit 543 erlaubt, eine Auswahl von der Bewegungs-Regeleinheit 15 zu der Anhalte-Regeleinheit 57 umzuschalten.
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Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit v des beweglichen Tisches 34 in die Nähe von ”0” abfällt, nachdem damit begonnen wurde, den beweglichen Tisch 34 abzubremsen, führt die Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null 541 das Umschalten durch die Umschalteinheit 543 aus.
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Ein Fall, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit v in der Nähe von ”0” liegt, stellt einen Fall dar, in dem ”|v| < Δv” erfüllt ist.
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Der Schwellenwert Δv ist ein auf der Grundlage der Auflösung des Positionsdetektors 35, einer erforderlichen Einschwingzeit oder dergleichen vorher festgesetzter Wert. Der Schwellenwert Δv wird auf der Grundlage einer Simulation oder eines gemessenen Wertes festgesetzt.
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Wenn eine vorher festgesetzte Zeit T abläuft, nachdem die Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null 541 auf die Steuerung durch die Anhalte-Regeleinheit 57 umgeschaltet wurde, arbeitet die Zeitsteuerungseinheit 542. Die Zeitsteuerungseinheit 542 führt eine Steuerung aus, wobei sie es der Umschalteinheit 543 erlaubt, die Auswahl von der Anhalte-Regeleinheit 57 zur Einschwing-Regeleinheit 16 umzuschalten. Als Zeit T wird eine Zeit festgesetzt, die als Kehrwert der Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1 berechnet wird.
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Die Umschalteinheit 543 wählt einen aus dem Strom-Befehlswert, der von der Bewegungs-Regeleinheit 15 ausgegeben wird, dem Strom-Befehlswert, der von der Anhalte-Regeleinheit 57 ausgegeben wird, und dem Strom-Befehlswert, der von der Einschwing-Regeleinheit 16 ausgegeben wird, auf der Grundlage der Steuerung der Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null 541 und der Zeitgeber-Einheit 542 aus. Die Umschalteinheit 543 gibt den ausgewählten Strom-Befehlswert an den Leistungsverstärker 2 aus.
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Die Anhalte-Regeleinheit 57 gibt den Strom-Befehlswert auf der Grundlage eines Signals für die Geschwindigkeit Null, eines Positionssignals und eines Geschwindigkeitssignals aus. Das Signal für die Geschwindigkeit Null ist ein Signal. das von der Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null 541 ausgegeben wird, wenn erkannt wird, dass ”|v| < Δv” erfüllt ist.
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12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Anhalte-Regeleinheit 57 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Die Anhalte-Regeleinheit 57 enthält eine Positionsspeicherungseinheit 571, eine Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 572, eine Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 573, eine Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 574, eine Strombefehls-Berechnungseinheit 575, eine Massen-Korrektureinheit 576 und eine Schubkraft-Beschränkungseinheit 577.
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Das Positionssignal und das Signal für die Geschwindigkeit Null werden in die Positionsspeicherungseinheit 571 eingegeben.
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Die Positionsspeicherungseinheit 571 speichert die Position des beweglichen Tisches 34, wenn ”|v| < Δv” erfüllt ist. Die Positionsspeicherungseinheit 571 gibt die gespeicherte Position aus.
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Die Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 572 berechnet eine Positionsabweichung zwischen der in der Positionsspeicherungseinheit 571 gespeicherten Position und der Position des beweglichen Tisches 34, die durch das Positionssignal angezeigt wird.
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Die Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 573 multipliziert die von der Positionsabweichungs-Berechnungseinheit 572 berechnete Positionsabweichung mit einer Proportionalreglungs-Verstärkung Kp3 (dritte Proportionalreglungs-Verstärkung), um einen Geschwindigkeits-Befehlswert zu berechnen.
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Die Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 574 berechnet eine Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem von der Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit 573 berechneten Geschwindigkeits-Befehlswert und der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Tisches 34, die durch das Geschwindigkeitssignal angezeigt wird.
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Die Strombefehls-Berechnungseinheit 575 enthält eine P-Regelungs-Berechnungseinheit 575a, eine I-Regelungs-Berechnungseinheit 575b und einen Addierer 575c.
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Die P-Regelungs-Berechnungseinheit 575a berechnet einen Strom-Befehlswert durch eine Proportional-Operation unter Verwendung der von der Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 574 berechneten Geschwindigkeitsabweichung und einer Proportionalregelungs-Verstärkung Kv3.
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Die I-Regelungs-Berechnungseinheit 575b berechnet einen Strom-Befehlswert durch eine Integrations-Operation unter Verwendung der von der Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit 574 berechneten Geschwindigkeitsabweichung und einer Integralregelungs-Verstärkung Ki3.
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Der Addierer 575c addiert die von der P-Regelungs-Berechnungseinheit 575a und der I-Regelungs-Berechnungseinheit 575b berechneten Strom-Befehlswerte. Der Addierer 575c gibt den aufsummierten Strom-Befehlswert an die Massen-Korrektureinheit 576 aus.
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Auf diese Weise berechnet die Strombefehls-Berechnungseinheit 575 den Strom-Befehlswert aus der Geschwindigkeitsabweichung durch die PI-Regelungs-Operation unter Verwendung der Proportionalregelungs-Verstärkung Kv3 und der Integralregelungs-Verstärkung Ki3. Die Strombefehls-Berechnungseinheit 575 gibt den berechneten Strom-Befehlswert an die Massen-Korrektureinheit 576 aus.
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Die Massen-Korrektureinheit 576 korrigiert den von der Strombefehls-Berechnungseinheit 575 ausgegebenen Strom-Befehlswert auf der Grundlage der Masse des beweglichen Tisches 34 oder der Masse des beweglichen Tisches 34 und der Masse von Gepäck und dergleichen, das auf den beweglichen Tisch 34 geladen ist.
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Die Schubkraft-Beschränkungseinheit 577 bestimmt, ob der durch die Massen-Korrektureinheit 576 korrigierte Strom-Befehlswert den maximalen Stromwert überschreitet, der der maximalen Schubkraft des Linearmotors 31 entspricht. In einem Fall, in dem festgestellt wird, dass der Strom-Befehlswert den maximalen Stromwert überschreitet, beschränkt die Schubkraft-Beschränkungseinheit 577 den Strom-Befehlswert auf den maximalen Stromwert und gibt den beschränkten maximalen Strom-Befehlswert an die Umschalt-Regeleinheit 54 aus.
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Die in der Anhalte-Regeleinheit 57 benutzte Proportionalregelungs-Verstärkung Kp3 wird vorher auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 benutzte Proportionalregelungs-Verstärkung Kp1.
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Die in der Anhalte-Regeleinheit 57 benutzte Proportionalregelungs-Verstärkung Kv3 wird vorher auf einen Wert eingestellt, der gleich oder größer ist als die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 benutzte Proportionalregelungs-Verstärkung Kv1.
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Die Integralregelungs-Verstärkung Ki3 wird vorher auf einen Wert eingestellt, der gleich oder größer ist als die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 benutzte Integralregelungs-Verstärkung Ki1.
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Die in der Anhalte-Regeleinheit 57 benutzten Proportionalregelungs-Verstärkungen Kp3 und Kv3 können auf Werte eingestellt werden, die gleich oder größer sind als die Werte der Proportionalregelungs-Verstärkungen Kp2 und Kv2, die in der Einschwing-Regeleinheit 16 benutzt werden.
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Die Werte der Proportionalregelungs-Verstärkungen Kp3 und Kv3 und der Wert der Integralregelungs-Verstärkung Ki3 werden auf der Grundlage von Simulationsergebnissen oder einer Messung, die durch Verwendung einer tatsächlichen Maschine erhalten werden, und dergleichen bestimmt.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration erlaubt, wenn die endgültige Zielposition xp von der Steuerungsvorrichtung einer oberen Ebene eingegeben wird, die Motorsteuerungsvorrichtung 5 der Umschalt-Regeleinheit 54, die Bewegungs-Regeleinheit 15 auszuwählen. Die Motorsteuerungsvorrichtung 5 gibt den durch die Bewegungs-Regeleinheit 15 berechneten Strom-Befehlswert an den Leistungsverstärker 2 aus.
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Die Motorsteuerungsvorrichtung 5 treibt den Linearmotor 31 an, um den beweglichen Tisch 34 zu bewegen. Die Motorsteuerungsvorrichtung 5 verringert die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Tisches 34 auf der Grundlage des von der Befehlserzeugungseinheit 11 erzeugten Positionsbefehlswertes.
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In der Motorsteuerungsvorrichtung 5 wählt die Umschalteinheit 54 die Anhalte-Regeleinheit 57, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit dicht in die Nähe von ”0” kommt. Die Motorsteuerungsvorrichtung 5 gibt den durch die Anhalte-Regeleinheit 57 berechneten Strom-Befehlswert an den Leistungsverstärker 2 aus, um das Anhalten des beweglichen Tisches 34 zu steuern.
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In der Motorsteuerungsvorrichtung 5 wählt die Umschalteinheit 54 dann die Einschwing-Regeleinheit 16. Die Motorsteuerungsvorrichtung 5 gibt den durch die Einschwing-Regeleinheit 16 berechneten Strom-Befehlswert an den Leistungsverstärker 2 aus, um die Position des beweglichen Tisches 34 zur endgültigen Zielposition xp auszugleichen.
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Auf diese Weise führt, wenn der bewegliche Tisch 34 die Nähe der endgültigen Zielposition xp erreicht, die Motorsteuerungsvorrichtung 5 eine Steuerung der Umschaltung der Regelungs-Verstärkung durch. Dementsprechend wird die Einschwingzeit verkürzt.
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Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit dicht in die Nähe von ”0” kommt, hält die Motorsteuerungsvorrichtung 5 den beweglichen Tisch 34 unter Verwendung der Anhalte-Regeleinheit 57 vorübergehend an. Die Motorsteuerungsvorrichtung 5 bewegt den beweglichen Tisch 34 stabil durch die Regelung unter Verwendung der Einschwing-Regeleinheit 16. Dementsprechend wird die Einschwingzeit weiter verkürzt.
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Die Umschalt-Regeleinheit 54 führt das Umschalten der Regelungs-Verstärkung auf der Grundlage der Bewegungsgeschwindigkeit aus. Dies ist der Fall, wenn das Ansprechverhalten der Geschwindigkeitsregelung ausreichend schnell bezüglich der Positionsregelung in einer P-Pi-Regelung unter Verwendung der Positionsabweichung und der Geschwindigkeitsabweichung ist.
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Der Fall, in dem das Ansprechverhalten der Geschwindigkeitsregelung ausreichend schnell bezüglich der Positionsregelung ist, bedeutet ”(Geschwindigkeit) = (Geschwindigkeits-Befehlswert) = (Positionsabweichung) × (Proportionalregelungs-Verstärkung Kp)”.
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In der P-PI-Regelung unter Verwendung der Positionsabweichung und der Geschwindigkeitsabweichung tritt ”(Positionsabweichung = 0)” und ”(Geschwindigkeit = 0)” gleichzeitig auf. Die Umschalt-Regeleinheit 54 führt das Umschalten der Regelungs-Verstärkung unter Verwendung der Geschwindigkeit, bei der ein Ansprechverhalten bezüglich einer Position schnell ist, zu einer Zeit aus, bei der die Positionsabweichung kleiner wird. Dementsprechend wird die Einschwingzeit weiter verkürzt.
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Es kann sein, dass die Regeleinheit 52 nicht von der Regelung unter Verwendung der Bewegungs-Regeleinheit 15 auf die Regelung unter Verwendung der Anhalte-Regeleinheit 57 umschaltet. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform kann in der Regeleinheit 52 die Regelung unter Verwendung der Bewegungs-Regeleinheit 15 auf die Regelung unter Verwendung der Einschwing-Regeleinheit 16 umgeschaltet werden.
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Die Umschalt-Regeleinheit 54 kann die Umschaltung von der Regelung unter Verwendung der Bewegungs-Regeleinheit 15 auf die Regelung unter Verwendung der Anhalte-Regeleinheit 57 zu einem Zeitpunkt durchführen, zu dem die Position des beweglichen Tisches 34 sich in der Nähe der endgültigen Zielposition xp befindet. In diesem Fall kann ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit 141 benutzt werden.
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In der ersten bis dritten Ausführungsform kann die Umschaltung auf die in der Bewegungs-Regeleinheit 15 benutzten Regelungsverstärkungen (Kp1, Kv1 und Ki1) durchgeführt werden, nachdem der bewegliche Tisch 34 sich durch die Regelung unter Verwendung der Einschwing-Regeleinheit 16 ausgeglichen hat. Folglich wird verhindert, dass sich der bewegliche Tisch 34 bewegt, weil eine Positionsabweichung durch leichte Vibration, Störungen und dergleichen auftritt, nachdem der bewegliche Tisch 34 eingeschwungen ist.
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Die anstelle der in der Bewegungs-Regeleinheit 15 benutzten Regelungsverstärkungen (Kp1, Kv1 und Ki1) in der Einschwing-Regeleinheit 16 benutzten Regelungsverstärkungen (Kp2, Kv2 und Ki2) können jeweils auf kleine Werte umgeschaltet werden.
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In der ersten bis dritten Ausführungsform wurde die Beschreibung bezüglich einer Konfiguration vorgenommen, in der die Motorsteuerungsvorrichtung 1 den Linearmotor 31 der Fördervorrichtung 3 steuert, aber es besteht keine Beschränkung auf die Konfiguration. Anstelle eines Linearmotors 31 kann ein sich drehender Motor gesteuert werden.
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13 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Motorsteuerungsvorrichtung 1 zeigt, die den sich drehenden Motor der Fördervorrichtung 7 zeigt.
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An der Fördervorrichtung 7 sind ein sich drehender Motor 71, eine Basis 72, eine auf der Basis 72 vorgesehene Führungsschiene 731, eine auf der Führungsschiene 731 befestigte Rollführung 732 und ein auf der Rollführung 732 vorgesehener beweglicher Tisch 74 vorgesehen.
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An der Fördervorrichtung 7 sind ein Anschlussstück 76, das eine Drehachse des sich drehenden Motors 71 mit einem Ende eines Kugelgewindetriebs 75 verbindet, und ein Kugelgewindetrieb-Aufnahmeteil 77 vorgesehen, der an der Basis 72 vorgesehen ist und das andere Ende des Kugelgewindetriebs 75 lagert.
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Anstelle der Motorsteuerungsvorrichtung 1 können die Motorsteuerungsvorrichtungen 4 und 5 verwendet werden.
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Die Motorsteuerungsvorrichtungen 1, 4 und 5 treiben den sich drehenden Motor 71 auf der Grundlage eines Positionssignals an (eines Signals, das einen Drehwinkel der Drehachse anzeigt), das von einem Messgeber ausgegeben wird, der am sich drehenden Motor 71 vorgesehen ist, um den beweglichen Tisch 74 zu bewegen. In den Motorsteuerungsvorrichtungen 1, 4 und 5 ist die Einschwingzeit des beweglichen Tisches 74 verkürzt.
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In der ersten bis dritten Ausführungsform wurde die Beschreibung bezüglich einer Konfiguration vorgenommen, in der die Motorsteuerungsvorrichtung 1 den Linearmotor 31 der Fördervorrichtung 3 steuert, an der eine Führungsvorrichtung 33 vom Linearbewegungs-Typ vorgesehen ist, aber es besteht keine Beschränkung auf die Konfiguration. Es kann ein Motor einer Vorrichtung gesteuert werden, an der eine Führungsvorrichtung vom sich drehenden Typ vorgesehen ist.
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14 ist ein schematisches Diagramm, das die Motorsteuerungsvorrichtung 1 zeigt, die einen sich drehenden Motor einer Fördervorrichtung 8 vom sich drehenden Typ zeigt.
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An der Fördervorrichtung 8 vom sich drehenden Typ sind ein sich drehender Motor 81, ein Zahnrad 82, das an der Drehachse des sich drehenden Motors 81 befestigt ist, ein Zahnrad 83, das in das Zahnrad 82 eingreift, ein drehbarer Hauptteil 84, der mit der Drehachse des Zahnrads 83 verbunden ist, und eine Rollführung 85, die die Drehbewegung des drehbaren Hauptteils 84 führt, vorgesehen.
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Anstelle der Motorsteuerungsvorrichtung 1 können die Motorsteuerungsvorrichtungen 4 und 5 verwendet werden.
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Die Motorsteuerungsvorrichtungen 1, 4 und 5 treiben den sich drehenden Motor 81 auf der Grundlage des Positionssignals an (eines Signals, das einen Drehwinkel der Drehachse anzeigt), das von einem Messgeber ausgegeben wird, der am sich drehenden Motor 81 vorgesehen ist, um den drehbaren Hauptteil 84 zu drehen. In den Motorsteuerungsvorrichtungen 1, 4 und 5 ist die Einschwingzeit des drehbaren Hauptteils 84 verkürzt.
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Es besteht keine Beschränkung auf einen Fall, in dem die Kraft des sich drehenden Motors 81 über die Zahnräder 82 und 83 auf den drehbaren Hauptteil 84 übertragen wird. Die Verbindung kann auf eine Weise hergestellt werden, dass die Kraft des sich drehenden Motors 81 direkt auf den drehbaren Hauptteil 84 übertragen wird.
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Im Innern der Motorsteuerungsvorrichtungen 1, 4 und 5 kann ein Computersystem vorgesehen sein. Ein Verarbeitungsprozess jedes von Befehlserzeugungseinheit 11 (11A), Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 13, Umschalt-Regeleinheit 14 (57), Bewegungs-Regeleinheit 15, Einschwing-Regeleinheit 16 und Anhalte-Regeleinheit 57 ist in einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium in einem Programmtyp gespeichert. Wenn der Computer das Programm ausliest und ausführt, werden die oben beschriebenen Prozesse ausgeführt.
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Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium wird durch eine Magnetplatte, eine magneto-optische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, einen Halbleiterspeicher und dergleichen gebildet.
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Ein Computerprogramm kann über eine Kommunikationsleitung zu einem Computer übertragen werden, und der Computer, an den das Computerprogramm übertragen ist, kann das Programm ausführen.
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Die Motorsteuerungsvorrichtungen 1, 4 und 5 können auf eine Vorrichtung angewendet werden, in der ein Servomotor benutzt wird. Dementsprechend ist die Einschwingzeit in der Vorrichtung, in der der Servomotor verwendet wird, verkürzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 4, 5
- Motorsteuerungsvorrichtung
- 2
- Leistungsverstärker
- 3, 7, 8
- Fördervorrichtung
- 11, 11A
- Befehlserzeugungseinheit
- 12, 52
- Regeleinheit
- 13
- Geschwindigkeits-Berechnungseinheit
- 14, 54
- Umschalt-Regeleinheit
- 15
- Bewegungs-Regeleinheit
- 16
- Einschwing-Regeleinheit
- 31
- Linearmotor
- 34
- Beweglicher Tisch
- 57
- Anhalte-Regeleinheit
- 71, 81
- Sich drehender Motor
- 111
- Beschleunigungsbefehl-Erzeugungseinheit
- 112
- Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit
- 113
- Positionsbefehls-Berechnungseinheit
- 114
- Kompensationseinheit für inverse Übertragungsfunktion
- 115
- Addierer
- 141
- Positionsabweichungs-Bestimmungseinheit
- 142, 543
- Umschalteinheit
- 151, 161, 572
- Positionsabweichungs-Berechnungseinheit
- 152, 162, 573
- Geschwindigkeitsbefehls-Berechnungseinheit
- 153, 163, 574
- Geschwindigkeitsabweichungs-Berechnungseinheit
- 154, 164, 575
- Strombefehls-Berechnungseinheit
- 154a, 164a, 575a
- P-Regelungs-Berechnungseinheit
- 154b, 164b, 575b
- I-Regelungs-Berechnungseinheit
- 154c, 164c, 575c
- Addierer
- 155, 165, 576
- Massen-Korrektureinheit
- 166, 577
- Schubkraft-Beschränkungseinheit
- 541
- Einheit zur Erkennung der Geschwindigkeit Null
- 542
- Zeitgeber-Einheit
- 571
- Positionsspeicherungseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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