本發(fā)明涉及一種對由電動機驅(qū)動的可動部與由該可動部驅(qū)動的被驅(qū)動部之間的反向間隙進行校正的電動機控制裝置。

背景技術(shù)：

機床、產(chǎn)業(yè)機械中的進給軸以及產(chǎn)業(yè)用機器人的臂等的軸(機械可動部)與伺服電動機相連結(jié)。伺服電動機的旋轉(zhuǎn)通過滾珠絲杠等而被變換為工作臺等的直線運動，或者伺服電動機的傳導(dǎo)速度通過減速機而被減速。

有時在這些滾珠絲杠或減速機中正方向上的向某個位置的停止位置與負(fù)方向上的向該位置的停止位置之間存在差。一般來說，這種差被稱為反向間隙(backlash)，是使位置精度下降的原因。

圖3A～圖3C是用于說明反向間隙的圖。在圖3A中，示出了通過未圖示的電動機而移動的可動部WA以及由可動部WA驅(qū)動的被驅(qū)動部WB?？蓜硬縒A在其兩端具有突出部A1、A2，被驅(qū)動部WB在其中央具有突起部B。因而，例如當(dāng)可動部WA向右方移動時，可動部WA的一方的突出部A1的內(nèi)側(cè)端與被驅(qū)動部WB的突起部B的一端卡合。由此，可動部WA和被驅(qū)動部WB一體地向右方移動。

另外，當(dāng)電動機反轉(zhuǎn)時，可動部WA的速度也反轉(zhuǎn)從而可動部WA變?yōu)閺挠曳较蜃蠓揭苿?圖3B)。然后，如圖3C所示，當(dāng)可動部WA的另一方的突出部A2的內(nèi)側(cè)端與被驅(qū)動部WB的突起部B的另一端卡合時，可動部WA和被驅(qū)動部WB一體地向左方移動。

在這樣反轉(zhuǎn)時，可動部WA在與被驅(qū)動部WB卡合之前需要移動被稱為反向間隙的規(guī)定的移動量。在圖3A和圖3C中示出了長度為L的反向間隙，反向間隙可能成為使位置精度下降的原因。

因此，進行著以下處理：制作對反向間隙的校正量，在反轉(zhuǎn)時將該校正量加到電動機的位置指令中。在日本特開2014-054001號公報中，基于可動部與被驅(qū)動部之間的當(dāng)前的位置偏差、以及可動部與被驅(qū)動部卡合時的可動部與被驅(qū)動部之間的位置偏差來計算反向間隙校正量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，在如前述那樣可動部WA反轉(zhuǎn)時，有時可動部WA的速度反轉(zhuǎn)所要的時間根據(jù)要加工的工件等而不同。特別是，在沿圓弧狀路徑對工件進行加工的情況下，速度反轉(zhuǎn)所要的時間還根據(jù)圓弧狀路徑的半徑和沿圓弧狀路徑移動的速度而變化。

在以往技術(shù)、例如日本特開2014-054001號公報中，不考慮速度反轉(zhuǎn)所要的時間地計算反向間隙校正量。因此，在以往技術(shù)中，可能產(chǎn)生根據(jù)工件、特別是工件的加工路徑而無法得到適當(dāng)?shù)姆聪蜷g隙校正量的情形。

本發(fā)明是鑒于這種問題而完成的，目的在于提供一種能夠計算考慮了速度反轉(zhuǎn)所要的時間的反向間隙校正量的電動機控制裝置。

為了達成前述的目的，根據(jù)第一發(fā)明，提供一種電動機控制裝置，對由電動機驅(qū)動的可動部與由該可動部驅(qū)動的被驅(qū)動部之間的反向間隙進行校正，在該電動機控制裝置中具備：位置指令制作部，其制作所述被驅(qū)動部的位置指令；第一位置檢測部，其檢測所述可動部的位置；第二位置檢測部，其檢測所述被驅(qū)動部的位置；偏差計算部，其計算由所述第一位置檢測部檢測出的第一位置檢測值與由所述第二位置檢測部檢測出的第二位置檢測值之間的偏差；保持部，其將所述可動部與所述被驅(qū)動部卡合時由所述偏差計算部計算出的所述偏差保持為初始偏差；加速度計算部，其基于所述位置指令來計算加速度指令；校正增益計算部，其基于由所述加速度計算部計算出的所述加速度指令來計算校正增益；以及校正量計算部，其對由所述保持部保持的所述初始偏差與由所述偏差計算部計算出的所述偏差之間的偏差乘以由所述校正增益計算部計算出的校正增益，來計算用于校正所述反向間隙的反向間隙校正量。

根據(jù)第二發(fā)明，在第一發(fā)明中，所述校正增益計算部以使所述校正增益與所述加速度指令的開方成比例的方式計算所述校正增益。

根據(jù)第三發(fā)明，在第一發(fā)明或第二發(fā)明中，所述校正量計算部設(shè)定根據(jù)所述加速度指令確定的所述反向間隙校正量的上限值。

根據(jù)附圖所示的本發(fā)明的典型的實施方式的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些目的、特征和優(yōu)點以及其它目的、特征和優(yōu)點應(yīng)當(dāng)會更加明確。

附圖說明

圖1是基于本發(fā)明的電動機控制裝置的功能框圖。

圖2是表示本發(fā)明的電動機控制裝置的動作的流程圖。

圖3A是用于說明反向間隙的第一圖。

圖3B是用于說明反向間隙的第二圖。

圖3C是用于說明反向間隙的第三圖。

具體實施方式

下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。在下面的附圖中對相同的構(gòu)件標(biāo)注相同的參照標(biāo)記。為了易于理解，這些附圖適當(dāng)變更了比例尺。

圖1是基于本發(fā)明的第一實施方式的電動機控制裝置的功能框圖。如圖1所示，具備突出部A1、A2的可動部WA借助螺紋而安裝于電動機M的輸出軸。而且，具備突起部B的被驅(qū)動部WB配置為能夠與可動部WA卡合。

如參照圖3A進行了說明的那樣，在可動部WA與被驅(qū)動部WB之間存在長度為L的反向間隙。利用三維測定器等來測定可動部WA的移動距離，將測定出的可動部WA的移動距離與電動機M的移動量進行比較來測定其差，由此求出反向間隙?；蛘撸部梢酝ㄟ^測定在沿圓弧狀路徑移動時象限切換時所產(chǎn)生的、所謂的象限突起來求出反向間隙。

如圖1所示，對可動部WA的位置進行檢測的第一位置檢測部11、例如編碼器安裝于電動機M。該第一位置檢測部11還能夠利用公知的方法來檢測可動部WA的速度。并且，對被驅(qū)動部WB的位置進行檢測的第二位置檢測部12、例如標(biāo)尺與被驅(qū)動部WB相鄰配置。

電動機控制裝置10主要包括：位置指令制作部20，其周期性地制作可動部WA的位置指令值CP；速度指令制作部24，其制作可動部WA的速度指令；以及轉(zhuǎn)矩指令制作部36，其制作電動機M的轉(zhuǎn)矩指令。此外，加速度指令制作部26根據(jù)位置指令制作部20的位置指令值CP來直接地制作加速度指令。

并且，電動機控制裝置10包括偏差計算部31，該偏差計算部31計算由第一位置檢測部11檢測出的第一位置檢測值DP1與由第二位置檢測部12檢測出的第二位置檢測值DP2之間的偏差ΔP。另外，電動機控制裝置10包括判定部32，該判定部32判定在使可動部WA從任意的初始位置向第一驅(qū)動方向以及向與該第一驅(qū)動方向相反的第二驅(qū)動方向移動時可動部WA是否已與被驅(qū)動部WB卡合。

并且，電動機控制裝置10包括保持部33，該保持部33將在由判定部32判定為可動部WA已與被驅(qū)動部WB卡合時由偏差計算部31計算出的偏差ΔP與第一驅(qū)動方向或第二驅(qū)動方向相關(guān)聯(lián)地保持為初始偏差ΔP0。此外，保持部33還能夠保持速度等其它要素。并且，電動機控制裝置10包括校正量計算部34，該校正量計算部34計算用于消除反向間隙的反向間隙校正量。并且，電動機控制裝置10包括校正增益計算部35，該校正增益計算部35基于由加速度計算部26計算出的加速度指令來計算校正增益。

圖2是表示本發(fā)明的電動機控制裝置的動作的流程圖。圖2所示的內(nèi)容是按規(guī)定的控制周期重復(fù)進行的。下面參照圖1和圖2來說明本發(fā)明的電動機控制裝置的動作。

首先，在圖2的步驟S11中，位置指令制作部20制作位置指令值CP。接著，在步驟S12、S13中，第一位置檢測部11和第二位置檢測部12分別檢測可動部WA的第一位置檢測值DP1和被驅(qū)動部WB的第二位置檢測值DP2。

如圖1所示，利用減法器21從由位置指令制作部20制作的位置指令值CP減去由第一位置檢測部11檢測出的第一位置檢測值DP1，來制作第一位置偏差ΔP1。此外，根據(jù)圖1可知，第一位置檢測值DP1被乘以變換系數(shù)30。

并且，利用減法器27從位置指令值CP減去由第二位置檢測部12檢測出的第二位置檢測值DP2來制作第二位置偏差ΔP2。在減法器28中，從第二位置偏差ΔP2減去第一位置偏差ΔP1，所得到的值經(jīng)過低通濾波器29后輸入到加法器23。在此，使用低通濾波器29的理由為：在位置偏差的變化大時，以來自第一位置檢測部的位置檢測值來對位置進行控制，由此穩(wěn)定地使可動部移動，在位置偏差的變化小時，以來自第二位置檢測部的位置檢測值來對位置進行控制，由此來提高被驅(qū)動部的位置的精度。

通過加法器23進行相加的第一位置偏差ΔP1和第二位置偏差ΔP2被輸入到速度指令制作部24，來制作速度指令值CV。并且，在減法器25中，從速度指令值CV減去速度檢測值DV，來計算速度偏差ΔV，其中，速度檢測值DV是通過將由第一位置檢測部11檢測出的第一位置檢測值輸入到速度運算器37而運算得到的。接著，轉(zhuǎn)矩指令制作部36基于速度偏差ΔV來制作轉(zhuǎn)矩指令值，并將轉(zhuǎn)矩指令值輸入到電動機M。

根據(jù)圖1可知，在本發(fā)明中，從第二位置偏差ΔP2減去第一位置偏差ΔP1而得到的值被輸入到偏差計算部31。在該值中，實質(zhì)上排除了位置指令值CP。因而，偏差計算部31能夠容易地計算第一位置檢測值DP1與第二位置檢測值DP2之間的偏差ΔP(步驟S14)?；蛘?，也可以將第一位置偏差ΔP1和第二位置偏差ΔP2直接輸入到偏差計算部31來制作偏差ΔP。

之后，如步驟S15所示，判定部32判定可動部WA與被驅(qū)動部WB是否已卡合。判定部32的動作是公知的，因此省略詳細(xì)的說明。判定部32的動作例如在日本特開2014-054001號公報中有所記載。

在判定為可動部WA已與被驅(qū)動部WB卡合的情況下，進入到步驟S16。在步驟S16中，保持部33將可動部WA與被驅(qū)動部WB卡合時由偏差計算部31計算出的偏差保持為初始偏差。此外，在未判定為可動部WA已與被驅(qū)動部WB卡合的情況下，跳過步驟S16的處理。

接著，在步驟S17中，加速度指令制作部26基于位置指令值CP來制作加速度指令。然后，加速度指令被輸入到校正增益計算部35。此外，也可以在對加速度指令乘以規(guī)定的系數(shù)之后將所得到的值輸入到校正增益計算部35。

接著，在步驟S18中，校正增益計算部35基于加速度指令來計算校正增益。在此，一般來說可動部WA的速度反轉(zhuǎn)所要的時間短，因此能夠視為在速度反轉(zhuǎn)所要的時間內(nèi)可動部WA的加速度固定。

因而，通過以下的式(1)來表示可動部WA在速度反轉(zhuǎn)所要的時間t內(nèi)以加速度a移動時的距離x。

而且，如果設(shè)該距離x為圖3A所示的反向間隙的長度L，則通過以下的式(2)來表示速度反轉(zhuǎn)所要的時間t。

也就是說，速度反轉(zhuǎn)所要的時間t與加速度的開方成反比。因而，在步驟S18中，校正增益計算部35如以下的式(3)所表示的那樣來計算與加速度的開方成比例的校正增益K。

接著，在步驟S19中，校正量計算部34計算用于校正反向間隙的反向間隙校正量。具體地說，通過偏差計算部31計算當(dāng)前的偏差，進而計算當(dāng)前的偏差與保持部33所保持的初始偏差之間的偏差。接著，對該偏差乘以由校正增益計算部35計算出的校正增益，來計算反向間隙校正量。

具體地說，通過以下的式(4)來表示反向間隙校正量。

(間隙校正量)＝((初始偏差)-(當(dāng)前偏差))×K (4)

然后，在步驟S20中，考慮反向間隙校正量。在此，參照圖1，在加法器22中將由校正量計算部34制作的反向間隙校正量加到第一位置偏差ΔP1中。然后，相加得到的值經(jīng)過加法器23供給到速度指令制作部24，來制作速度指令值CV，最終在轉(zhuǎn)矩指令制作部36中制作轉(zhuǎn)矩指令值。由此，對電動機M進行控制(步驟S21)。

這樣，在本發(fā)明中，基于加速度指令來計算校正增益。在加速度指令與反轉(zhuǎn)所要的時間之間存在式(2)所示的關(guān)系，因此在本發(fā)明中，能夠考慮速度反轉(zhuǎn)所要的時間來計算適當(dāng)?shù)姆聪蜷g隙校正量。

在此，在沿圓弧狀路徑來對工件進行加工的情況下，速度反轉(zhuǎn)所要的時間根據(jù)圓弧狀路徑的半徑和沿圓弧狀路徑的移動速度等而變化。在本發(fā)明中，考慮了速度反轉(zhuǎn)所要的時間，因此可知即使在沿圓弧狀路徑來對工件進行加工的情況下，也能夠計算適當(dāng)?shù)姆聪蜷g隙校正量。此外，在沿圓弧狀路徑對工件進行加工的情況下，需要利用兩臺以上的電動機M來使工件或工具移動。因而，在該情況下，針對各電動機制作位置指令CP，按各電動機來計算校正增益和反向間隙校正量。

另外，校正量計算部34所制作的反向間隙校正量不會比反向間隙的長度L大。因而，優(yōu)選的是，在即使校正量計算部34制作出比反向間隙的長度L大的反向間隙校正量的情況下，校正量計算部34將所制作的反向間隙校正量限制為反向間隙的長度L以下的值。由此，能夠防止計算出異常大的反向間隙校正量。

發(fā)明的效果

在加速度指令與反轉(zhuǎn)所要的時間之間存在規(guī)定的關(guān)系，而在第一發(fā)明中，基于加速度指令來計算校正增益。因而，考慮了速度反轉(zhuǎn)所要的時間地計算適當(dāng)?shù)姆聪蜷g隙校正量。因此，即使在沿圓弧狀路徑對工件進行加工的情況下，也能夠計算適當(dāng)?shù)姆聪蜷g隙校正量。

在第二發(fā)明中，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)來計算更加適當(dāng)?shù)姆聪蜷g隙校正量。

在第三發(fā)明中，上限值例如與反向間隙長相當(dāng)。在該情況下，反向間隙校正量不會變得大到反向間隙長以上。通過將反向間隙校正量限制為反向間隙長以下的值，能夠防止計算出異常大的反向間隙校正量。

使用典型的實施方式來對本發(fā)明進行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠理解，能夠不脫離本發(fā)明的范圍地進行前述的變更以及各種其它變更、省略、追加。