電動機控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對與機床和產(chǎn)業(yè)機械中的進給軸以及產(chǎn)業(yè)用機器人的臂連結的電動機的反轉(zhuǎn)延遲進行校正的電動機控制裝置。
【背景技術】
[0002]在機床和產(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)上連結有伺服電動機。伺服電動機的旋轉(zhuǎn)通過滾珠絲杠等被變換為工作臺等的直線運動，或者伺服電動機的傳遞速度通過減速機而降低。
[0003]在這些滾珠絲杠或者減速機中存在如下情況:在向某個位置的正方向的停止位置與負方向的停止位置之間存在差。一般，這樣的差被稱作反向間隙(backlash)，成為使位置精度下降的原因。
[0004]圖6A?圖6C是用于說明反向間隙的圖。在圖6A中示出了通過未圖示的電動機移動的可動部WA以及由可動部WA驅(qū)動的被驅(qū)動部WB。可動部WA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 —體地向右方移動。
[0005]另外，在電動機反轉(zhuǎn)而可動部WA從右方向左方移動的情況下，如圖6B所示，可動部WA向左方移動。然后，如圖6C所示，當可動部WA的另一方的突出部A2的內(nèi)側端與被驅(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 —體地向左方移動。
[0006]這樣，在反轉(zhuǎn)時，可動部WA在與被驅(qū)動部WB卡合之前需要移動被稱作反向間隙的規(guī)定的移動量。圖6A和圖6C所示的反向間隙C有可能成為使位置精度下降的原因。因此，進行如下處理:生成關于反向間隙C的校正量，在反轉(zhuǎn)時將該校正量與電動機的位置指令相加。
[0007]無需得到被驅(qū)動部WB的位置信息而基于電動機的位置信息來進行被驅(qū)動部WB的位置控制的機械是半封閉控制機。在這樣的半封閉控制機中，向電動機指示將速度指令反轉(zhuǎn)后的移動指令與反向間隙長度相加得到的校正位置指令，由此使被驅(qū)動部WB移動與移動指令相應的量。
[0008]另外，在能夠掌握電動機的位置信息和被驅(qū)動部WB的位置信息這兩者的機械即全封閉控制機中，具備被驅(qū)動部WB的傳感器，因此只要施加期望值作為移動指令就足夠。在這樣的全封閉控制機中，在速度指令反轉(zhuǎn)時，在電動機移動反向間隙長度之后，被驅(qū)動部WB開始移動，因此發(fā)生延遲。因此，全封閉控制機可能具有在速度指令反轉(zhuǎn)后使電動機加速的速度指令校正功能。
[0009]在這兩個技術中，在適當?shù)亩〞r進行適當?shù)男Ｕ?，在動作之前決定校正的量和校正的定時。因而，這兩個技術是前饋控制。
[0010]與此相對，在日本特開2014-054001號公報中，掌握產(chǎn)生反向間隙時的電動機的位置，決定反向間隙校正量。在該情況下，使用產(chǎn)生反向間隙時的電動機當前的位置來決定反向間隙校正量，因此日本特開2014-054001號公報的技術是反饋控制。在日本特開2014-054001號公報中，將可動部與被驅(qū)動部卡合時的可動部與被驅(qū)動部之間的偏差作為初始偏差。而且，從初始偏差減去可動部與被驅(qū)動部的當前的位置之間的偏差來計算校正量。
[0011]在日本特開2014-054001號公報中，將反向間隙解釋為齒面間的單純的間隙。然而，在通常的機械中，反向間隙是將單純的間隙與通過作用在可動部和被驅(qū)動部之間的力產(chǎn)生的彈性變形合起來的。另外，根據(jù)機械不同，還存在幾乎沒有前述的間隙而基于彈性變形的空程(lost mot1n)占主導的情況。此外，彈性變形是由于將電動機與滾珠絲杠結合的聯(lián)軸器、特別是樹脂制聯(lián)軸器的扭曲、滾珠絲杠的伸縮而發(fā)生的。
[0012]在產(chǎn)生了基于彈性變形的空程的情況下，在日本特開2014-054001號公報中產(chǎn)生以下可能性:在求出初始偏差時施加在反向間隙端的力的大小與電動機反轉(zhuǎn)時所需的力的大小不同，從而計算出的校正量與所要求的校正量不同。
[0013]在校正量過多或過少的情況下，工件的形狀精度變差。具體地說，在加工工件的凸的部分時校正量過小的情況以及在加工工件的凹的部分時校正量過大的情況下，存在工件處產(chǎn)生突起的可能性。反之，在加工工件的凸的部分時校正量過大的情況以及在加工工件的凹的部分時校正量過小的情況下，存在工件處產(chǎn)生切口的可能性。特別是，在校正量過大的情況下，工件的加工面處的切口看起來像傷痕，因此工件被判斷為加工不良的可能性高，屢次被視為問題。
[0014]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種能夠通過考慮彈性變形來避免生成過大的校正量的電動機控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了達到前述的目的，根據(jù)第一方式，提供如下一種電動機控制裝置:具備由電動機驅(qū)動的可動部以及由該可動部驅(qū)動的被驅(qū)動部，該電動機控制裝置具備:轉(zhuǎn)矩指令生成部，其生成針對上述電動機的轉(zhuǎn)矩指令值；第一位置檢測部，其檢測上述可動部的位置；第二位置檢測部，其檢測上述被驅(qū)動部的位置；偏差計算部，其計算上述第一位置檢測部所檢測出的第一位置檢測值與上述第二位置檢測部所檢測出的第二位置檢測值之間的偏差；保持部，其將由該偏差計算部計算出的上述偏差作為初始偏差與上述轉(zhuǎn)矩指令值相關聯(lián)地進行保持；以及校正量計算部，其計算對上述可動部與上述被驅(qū)動部之間的彈性體的彈性變形量進行校正的校正量，其中，上述校正量計算部基于由上述保持部保持的上述初始偏差、與上述初始偏差相關聯(lián)地被保持的上述轉(zhuǎn)矩指令值以及在上述電動機反轉(zhuǎn)時上述轉(zhuǎn)矩指令生成部所生成的轉(zhuǎn)矩指令值來計算上述校正量。
[0016]根據(jù)第二方式，在第一方式中，上述校正量計算部根據(jù)由上述保持部保持的上述初始偏差以及與上述初始偏差相關聯(lián)地被保持的上述轉(zhuǎn)矩指令值來求出上述彈性體的彈簧常數(shù)，通過將在上述電動機反轉(zhuǎn)時上述轉(zhuǎn)矩指令生成部所生成的轉(zhuǎn)矩指令值除以上述彈簧常數(shù)并減去當前的偏差，來計算上述校正量。
[0017]根據(jù)第三方式，在第一方式或第二方式中，在上述可動部正在加速或以等速移動時，上述保持部將上述偏差作為上述初始偏差來與上述轉(zhuǎn)矩指令值相關聯(lián)地進行保持。
[0018]本發(fā)明的這些目的、特征及優(yōu)點以及其它目的、特征及優(yōu)點通過附圖所示的本發(fā)明的典型的實施方式的詳細說明會變得更加明確。
【附圖說明】
[0019]圖1是基于本發(fā)明的電動機控制裝置的功能框圖。
[0020]圖2是示意性地表示圖1的滾珠絲杠機構部的圖。
[0021]圖3A是可動部向左方移動的情況下的局部示意圖。
[0022]圖3B是可動部向右方移動的情況下的局部示意圖。
[0023]圖4是表示本發(fā)明的電動機控制裝置的動作的流程圖。
[0024]圖5是表示彈簧的位移與力之間的關系的圖。
[0025]圖6A是用于說明反向間隙的第一圖。
[0026]圖6B是用于說明反向間隙的第二圖。
[0027]圖6C是用于說明反向間隙的第三圖。
【具體實施方式】
[0028]下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。在以下的附圖中對于相同的構件標注相同的參照標記。為了容易理解，適當?shù)刈兏@些圖的比例尺。
[0029]圖1是基于本發(fā)明的電動機控制裝置的功能框圖。如圖1所示，在安裝于電動機Μ的輸出軸的滾珠絲杠機構部的螺桿51上螺紋接合有螺母52。而且，螺母52經(jīng)由結合構件53連結于工作臺54。由安裝于電動機Μ的第一位置檢測部、例如編碼器11檢測電動機Μ的位置。設編碼器11還基于連續(xù)的多個電動機Μ的位置來檢測速度檢測值DV。并且，由與工作臺54平行地配置的第二位置檢測部、例如標尺12檢測工作臺54的位置。
[0030]圖2是示意性地表示滾珠絲杠機構部的圖。在圖2中主要示出截面為大致U字形狀的可動部WA以及與可動部WA嵌合的卡合構件D。而且，可動部WA的下表面經(jīng)由第一彈性變形部61連結于表示電動機Μ的位置的電動機位置構件63。另外，卡合構件D經(jīng)由第二彈性變形部62連結于工作臺54。在圖2中，卡合構件D、第二彈性變形部62以及工作臺54相當于被驅(qū)動部WB。
[0031]圖3Α和圖3Β是可動部分別向左方和右方移動的情況下的局部示意圖。當電動機位置構件63向左方移動時，第一彈性變形構件61發(fā)生彈性變形，由此可動部WA比電動機位置構件63略微延遲地向左方移動。
[0032]然后，當與可動部WA嵌合的卡合構件D向左方移動時，第二彈性變形構件62發(fā)生彈性變形，由此工作臺54比卡合構件D延遲地向左方移動。此外，如圖3Β所示，在電動機位置構件63向右方移動的情況下也大致相同，因此省略說明。
[0033]在此，比較圖1和圖2可知，圖1的第一位置檢測部(編碼器)11及電動機Μ與在圖2中兼做直線型檢測器的直線型致動器64對應。并且，圖1的螺桿51及螺母52與可動部WA、卡合構件D以及能夠彈性變形的第一彈性變形部61對應。而且，圖1的結