CN107894749B - 伺服电动机控制装置及其方法、计算机可读取的记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及伺服电动机控制装置及其方法、计算机可读取记录介质，该装置能够进行高精度的被驱动体的位置控制。该装置具备：伺服电动机；由伺服电动机驱动的被驱动体；连接机构，其将伺服电动机与被驱动体连接，并将伺服电动机的动力传送给被驱动体；位置指令生成部，其生成被驱动体的位置指令值；电动机控制部，其使用位置指令值来控制伺服电动机；力推定部，其推定在与连接机构的连接部中作用于被驱动体的驱动力；切换部，其切换由力推定部推定出的第一力推定值和固定值的第二力推定值；以及修正量生成部，其根据通过切换部切换的第一或第二力推定值来生成用于修正通过位置指令生成部生成的上述位置指令值的修正量。

Description

伺服电动机控制装置及其方法、计算机可读取的记录介质

技术领域

本发明涉及具有修正通过伺服电动机的动力进行驱动的被驱动体的位置的功能的伺服电动机控制装置、伺服电动机控制方法以及计算机可读取记录介质。

背景技术

目前，已知一种伺服电动机控制装置，在工作台上搭载被加工物(工件)，通过伺服电动机经由连接机构来移动工作台。工作台以及工件成为被驱动体。连接机构具有与电动机伺服连接的联接器、固定在联接器上的滚珠丝杠。滚珠丝杠与螺母固定。

这样的伺服电动机控制装置之一是，具有对通过伺服电动机的动力进行驱动的被驱动体(也称为移动体)的位置进行修正的功能的伺服电动机控制装置。

作为具有修正位置的功能的伺服电动机控制装置，例如在专利文献1中公开以下伺服电动机控制装置，推定在连接机构的连接部中作用于被驱动体的驱动力，并根据推定出的驱动力来修正位置指令值。

专利文献2中公开以下的伺服电动机控制装置，根据从伺服电动机到移动体的距离和转矩指令值来计算滚珠丝杠的伸缩量，根据该伸缩量来计算与滚珠丝杠螺纹连接的移动体的位置修正量，并通过该位置修正量来修正位置指令值。

另外，专利文献3中公开以下的伺服电动机控制装置，根据滚珠丝杠的、在远离伺服电动机侧进行作用的张力、在两端支撑滚珠丝杠的1对固定部之间的距离、从设置在伺服电动机的近侧的固定部到移动体的距离、以及赋予伺服电动机的转矩指令，计算滚珠丝杠的伸缩量，并根据计算出的滚珠丝杠的伸缩量来计算进给轴位置修正量。

专利文献1：日本特开2014-109785号公报

专利文献2：日本特开2014-13554号公报

专利文献3：日本特开2014-87880号公报

发明内容

本发明者们观察到，在修正位置指令值时，在停止、低速动作时，回应于所推定的驱动力，将与机械动作没有关系的修正加到位置指令值上，会产生修正量弹跳(振摆)的情况。

本发明的目的为，提供一种在机床以及工业机械中能够进行高精度的被驱动体的位置控制的伺服电动机控制装置、伺服电动机控制方法以及计算机可读取记录介质。

(1)本发明的伺服电动机控制装置具备：

伺服电动机；

被驱动体，其由上述伺服电动机驱动；

连接机构，其将上述伺服电动机与上述被驱动体连接，并将上述伺服电动机的动力传送给上述被驱动体；

位置指令生成部，其生成上述被驱动体的位置指令值；

电动机控制部，其使用上述位置指令值来控制上述伺服电动机；

推定部，其推定在与上述连接机构的连接部中作用于上述被驱动体的驱动力；

切换部，其切换由上述力推定部推定出的第一力推定值和作为固定值的第二力推定值；以及

修正量生成部，其根据通过上述切换部切换的上述第一力推定值或上述第二力推定值来生成用于修正通过上述位置指令生成部生成的上述位置指令值的修正量。

(2)在上述(1)的伺服电动机控制装置中，

上述修正量生成部最好将通过上述切换部切换的上述第一或第二力推定值与第一系数的积、以及通过上述切换部切换的上述第一或第二力推定值与从上述伺服电动机到上述连接部为止的距离与第二系数的积的这两个积的和，设为上述修正量。

(3)在上述(1)或(2)的伺服电动机控制装置中，上述第二力推定值利用进行推定的作用于上述被驱动体上的驱动力而预先决定的、与通过上述位置指令生成部生成的位置指令的方向对应的符号的固定值。

(4)在上述(1)～(3)的伺服电动机控制装置中，上述切换部在上述位置指令生成部所生成的上述位置指令值的指令速度或指令加速度在希望值以下时，选择上述第二力推定值。

(5)在上述(1)～(3)的伺服电动机控制装置中，上述切换部在上述快进动作时选择上述第二力推定值。

(6)在上述(1)～(5)的伺服电动机控制装置中，最好在通过上述切换部从上述第二力推定值切换为上述第一力推定值时，对上述修正量生成部所生成的上述修正量施加滤波。

(7)在上述(1)～(5)的伺服电动机控制装置中，上述电动机控制部具有速度指令生成部和转矩指令生成部，

上述转矩指令生成部具有至少累计速度偏差的积分器，

在通过上述切换部从上述第二力推定值切换为上述第一力推定值时，进行上述积分器的重写。

(8)本发明的伺服电动机控制装置的伺服电动机控制方法，该伺服电动机控制装置具备：

伺服电动机；

被驱动体，其由上述伺服电动机驱动；以及

连接机构，其将上述伺服电动机与上述被驱动体连接，并将上述伺服电动机的动力传给上述被驱动体，

该伺服电动机控制方法

生成上述被驱动体的位置指令值；

推定在与上述连接机构的连接部中作用于上述被驱动体的驱动力；

在上述位置指令值的指令速度或指令加速度为希望值以下时或快进时，从推定出的第一力推定值切换为固定值的第二力推定值，

根据所切换的上述第二力推定值来修正所生成的上述位置指令值，

使用修正后的上述位置指令值来控制上述伺服电动机。

(9)在上述(8)的伺服电动机控制方法中，用于修正上述位置指令值的位置指令修正值最好是上述第二力推定值与第一系数之间的积、以及上述第二力推定值与从上述伺服电动机到上述连接部为止的距离与第二系数的积这两个积的和。

(10)在上述(8)或(9)的伺服电动机控制方法中，上述第二力推定值利用要推定的作用于上述被驱动体上的驱动力而预先决定的、与上述位置指令的方向对应的符号的固定值。

(11)在上述(8)～(10)的伺服电动机控制方法中，做好在通过上述切换部从上述第二力推定值切换为上述第一力推定值时，对上述位置指令值的修正值施加滤波。

(12)在上述(8)～(10)中的任意一项伺服电动机控制方法中，使用修正后的上述位置指令值来生成速度指令，使用所生成的速度指令来生成转矩指令，并使用该转矩指令来控制上述伺服电动机，

使用至少累计速度偏差的积分器来进行上述转矩指令的生成，

在从上述第二力推定值切换为上述第一力推定值时，进行上述积分器的重写。

(13)本发明的计算机可读取记录介质记录了使计算机执行伺服电动机控制装置的伺服电动机控制的伺服电动机控制用程序，该伺服电动机控制装置具备：

伺服电动机；

被驱动体，其由上述伺服电动机驱动；

连接机构，其将上述伺服电动机与上述被驱动体连接，并将上述伺服电动机的动力传给上述被驱动体，

该计算机可读取记录介质记录了使计算机执行以下处理的伺服电动机控制用程序，处理为：

生成上述被驱动体的位置指令值的处理；

推定在与上述连接机构的连接部中作用于上述被驱动体的驱动力的处理；

在上述位置指令值的指令速度或指令加速度为希望值以下时或快进时，从推定出的第一力推定值切换为固定值的第二力推定值的处理；

根据所切换的上述第二力推定值来修正所生成的上述位置指令值的处理；以及

使用修正后的上述位置指令值来控制上述伺服电动机的处理。

根据本发明，即使在停止、低速动作时，也能够抑制响应于推定出的驱动力而将与机械动作没有关系的修正加到位置指令值后产生的修正量的弹跳，并能够控制精度高的被驱动体的位置。

附图说明

图1是表示成为前提技术的伺服电动机控制装置的结构的框图。

图2是说明修正量的弹跳的图。

图3是表示成为本发明第一实施方式的伺服电动机控制装置的结构的框图。

图4是表示包括位置指令修正部的一个结构例的伺服电动机控制装置的结构的框图。

图5是表示包括电动机控制部的一个结构例以及求出滚珠丝杠的长度(弹簧元件的长度)的距离计算部的伺服电动机控制装置的结构的框图。

图6是表示速度指令生成部的一个结构例的框图。

图7是表示转矩指令生成部的一个结构例的框图。

图8是表示图3所示的伺服电动机控制装置的动作的流程图。

图9是表示成为本发明第二实施方式的伺服电动机控制装置的结构的框图。

图10是表示滤波器、以及滤波器的切换开关的图。

图11是表示滤波器的切换动作的流程图。

图12是表示成为本发明第三实施方式的伺服电动机控制装置的结构的框图。

图13是表示转矩指令生成部的结构的框图。

图14是表示积分器的切换动作的流程图。

附图标记的说明

10：位置指令生成部、20：电动机控制部、30、31：位置指令修正部、40：编码器、50：伺服电动机、60：连接机构、70：工作台、301：修正量生成部、302：力推定部、303：开关。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施方式。

首先，在说明本发明实施方式之前说明成为前提技术的伺服电动机控制装置。

图1是表示成为前提技术的伺服电动机控制装置的结构的框图。伺服电动机控制装置通过伺服电动机50经由连接机构60移动工作台70，对被搭载到工作台70上的被加工物(工件)进行加工。连接机构60具有与伺服电动机50连接的联接器601、和固定在联接器上的滚珠丝杠602，成为连接部的螺母603与滚珠丝杠602螺纹接合。通过伺服电动机50的旋转驱动，与滚珠丝杠602螺纹连接的螺母603在滚珠丝杠602的轴方向上移动。

通过与伺服电动机50相关联的、成为位置检测部的编码器40检测出伺服电动机50的旋转角度位置，被检测出的旋转角度位置(位置检测值)作为位置反馈而被使用。另外，编码器40能够检测旋转速度，检测出的旋转速度(速度检测值)能够作为速度反馈进行使用。

伺服电动机控制装置具有生成伺服电动机50的位置指令值的位置指令生成部10、求出位置指令生成部10所生成的位置指令值与编码器40检测出的位置检测值之间的差的减法器80、将该差与从位置指令修正部30输出的修正值相加的加法器90、使用该加法值来生成伺服电动机50的转矩指令值的电动机控制部20以及位置指令修正部30。位置指令生成部10按照从未图示的上位控制装置或外部输入装置等输入的程序、命令来生成位置指令值。

伺服电动机50驱动时，驱动力作用于连接机构60和工作台70，它们进行弹性变形。但是，连接机构60与工作台70相比刚性低，因此在整体的弹性变形中连接结构60的弹性变形占大部分的比例。如果连接机构60进行弹性变形，则即使是在伺服电动机50按照指令值进行旋转的情况下，在工作台70的位置会产生弹性变形量部分的误差。因此，为了消除该误差，与连接机构60的弹性变形量部分相应地，位置指令修正部30修正位置指令值。连接机构60的弹性变形量在成为工作台70与连接机构60的连接部的螺母603中与作用于工作台70的驱动力成比例，通过在连接部中进行作用的驱动转矩表示驱动力。

位置指令修正部30具有修正量生成部301和力推定部302。力推定部302使用转矩指令值推定在连接部中作用于驱动体上的驱动力(驱动转矩)。修正量生成部301根据通过力推定部302所推定的驱动力，生成用于修正通过位置指令生成部10生成的位置指令值的修正量，将修正值输出给加法器90。

本发明者们观察到图1所示的前提技术的伺服电动机控制装置即使在停止、低速动作时有时也会如图2产生修正量的弹跳(振摆)。这是因为响应于推定出的驱动力而将与机械动作没有关系的修正与位置指令值相加。本发明者们观察到以下情况，在停止、低速动作时，使在力推定部中进行推定的驱动力(转矩)的更新停止，如果考虑指令方向并固定于预先决定的值，则能够抑制修正量的弹跳。另外，本发明者们观察到以下情况，快进动作中基本上负荷转矩是固定的，因此快进时也优选将负荷转矩设为固定值来修正。

以下，说明抑制修正量弹跳的本发明伺服电动机控制装置的实施方式。适用以下说明的本实施方式的伺服电动机控制装置的机械是激光加工机、放电加工机、切削加工机等机床，本发明的伺服电动机控制装置也能够适用于机器人等工业机械。

(第一实施方式)

图3是表示成为本发明第一实施方式的伺服电动机控制装置的结构的框图。图3中，关于和图1的伺服电动机控制装置的结构部件相同的结构部件赋予相同符号并省略说明。

如图3所示，位置指令速度判断部120接收位置指令生成部10所生成的位置指令值，生成位置指令值的指令速度(成为位置指令速度)。另外，位置指令速度判断部120从上位控制装置或外部输入装置等接收指示快进或切削进给的信号。

位置指令速度判断部120在指令速度(绝对值)为希望值以下(包括0)时，或者在快进时，为了将在连接部中作用于驱动体的驱动力(驱动转矩)从由力推定部302推定的驱动力切换为固定值，将切换信号发送给成为切换部的开关303。

另一方面，位置指令速度判断部120在指令速度(绝对值)超过希望值并且切削进给时，将切换信号发送给开关303，以便将在连接部中作用于驱动体的驱动力(驱动转矩)切换为通过力推定部302推定的驱动力。

在以下的说明中，说明使用位置指令值的指令速度通过开关303切换为固定值的情况，但是也可以使用位置指令值的指令加速度通过开关303切换为固定值。在代替位置指令值的指令速度而使用位置指令值的指令加速度的情况下，位置指令速度判断部120被切换为位置指令加速度判断部。位置指令加速度判断部接收位置指令生成部10所生成的位置指令值，并生成位置指令值的指令加速度(位置指令加速度)。位置指令加速度判断部的功能除了将指令速度置换为指令加速度这一点以外，与位置指令速度判断部120的功能相同。

修正量生成部301根据被设为固定值的驱动力或通过力推定部302推定的驱动力来生成修正量，输出给加法器90。图3中力推定部302使用从电动机控制部20输出的转矩指令值，来推定在连接部中作用于驱动体的驱动力(驱动转矩)。但是，驱动力的推定不限于此，例如如专利文献1(日本特开2014-109785号公报)中记载那样，力推定部302在转矩指令值上还加上加减速转矩、干扰转矩等来推定驱动力，或者可以不使用转矩指令值，而使用检测电动机电流的电流检测部的输出来计算电动机转矩，并推定驱动力。

固定值是与由位置指令生成部10所生成的位置指令的方向对应的符号的预先决定的固定值，设为基本相当于静止时摩擦力的力的值。

位置指令速度判断部120为了抑制图2所示的修正量的弹跳而切换开关303即可，当指令速度(绝对值)在希望值以下(包括0)时，进一步根据修正量生成部301的输出，来判断修正量的大小是在增加方向还是在减少方向，根据该判断结果来切换开关303。例如，位置指令速度判断部120在修正量的大小在增加方向时，通过开关303切换为固定值，当修正量的大小在减少方向时，通过开关303切换为由力推定部302推定的驱动力。相反，当位置指令速度判断部120在修正量的大小在减少方向时，通过开关303切换为固定值，当修正量的大小在增加方向时，通过开关303切换为由力推定部302推定的驱动力。

这样，位置指令速度判断部120在指令速度(绝对值)在希望值以下(包括0)时，判断修正量的大小是在增加方向还是在减少方向来切换开关303，即使这样也能够抑制图2所示的修正量的弹跳。

如以上所说明的那样，图3所示的伺服电动机控制装置在位置指令速度为希望值以下或快进动作时，将用于计算机械的弹性变形量的推定出的负荷转矩固定为恒定值。通过这样，图3所示的伺服电动机控制装置不施加与电动机的动作没有关系的修正量地，能够进行仅针对无效运动的修正。

图4是表示包括位置指令修正部的一个结构例的伺服电动机控制装置的结构的框图。图4的位置指令修正部32的推定负荷转矩计算部307与图3的力推定部302对应，图4的扭转系数乘法部304、滚珠丝杠长度乘法部306、形状系数乘法部305与图3的修正量生成部301对应。形状系数表示滚珠丝杆的每单位长度的伸缩量。本实施方式中，扭转系数乘法部304根据推定出的负荷转矩或固定值来计算在连接机构(联接器、滚珠丝杆)中发生的围绕旋转轴的扭转弹性变形。围绕旋转轴的扭转弹性变形与连接部的扭转相关的修正量对应。另外，滚珠丝杠长度乘法部306和形状系数乘法部305根据推定出的负荷转矩或固定值来计算轴方向的伸缩弹性变形。轴方向的伸缩弹性变形成为与滚珠丝杠的伸缩相关的修正量。并且，加法器308将围绕旋转轴的扭转弹性变形与轴方向的伸缩弹性变形相加，并针对位置指令值对加算而得的由弹性变形引起的无效运动进行修正。在该例子中，开关303切换为在滚珠丝杠长度乘法部306的输入侧推定出的负荷转矩或固定值，所以修正量能够具有针对滚珠丝杆的长度的依赖性。此时，轴方向的弹性变形依存于从伺服电动机到被驱动体为止的距离，并通过移动位置的累积值来推定该距离。

如果将推定负荷转矩设为T，将扭转系数设为α，则成为扭转系数乘法部304的输出的与连接部的扭转相关的修正量为α·T，如果将推定负荷转矩设为T，滚珠丝杆的长度设为d，形状系数设为β，则成为形状系数乘法部305的输出的与滚珠丝杆的伸缩相关的修正量为d·β·T。并且，成为加法器308的输出的合计修正量为α·T+d·β·T。

图5是表示包括电动机控制部20的一个结构例以及求出滚珠丝杠的长度(弹簧元件的长度)的距离计算部130的伺服电动机控制装置的结构的框图。通过距离计算部130计算通过图4的滚珠丝杆长度乘法部306进行乘法运算而得的滚珠丝杆的长度(弹簧元件的长度)。图4的电动机控制部20具有速度指令生成部201、减法部、转矩指令生成部202和减法器100。

预先决定的固定值在机械基本上停止时测量施加给电动机的轴上的力并进行设定。该设定的力在没有干扰(外力)时相当于机械停止时施加给被驱动体的静摩擦力，为最大静摩擦力以下的值。通过该设定，因停止状态造成的一些误差，但是即使停止驱动力的推定并作为固定值，也能够进行与通过机械停止时施加的静摩擦力而产生的弹性变形量相当的修正。另外，即使在机械的快进时，施加给被驱动体的力是基本上作为反作用所施加的与驱动方向反方向的固定值，在机械的快进时也停止驱动力的推定，根据与指令方向对应的预先决定的固定值进行修正。在机械的低速时也能够使用同样的固定值。

在停止时(或低速时)以及快进时，都不是针对修正量本身，而是通过将推定负荷转矩固定化，能够将与滚珠丝杆的长度相对的滚珠丝杆的弹性变形量的变化反映到修正中。另外，滚珠丝杆长(到被驱动体为止的距离远)时扭转量增加，短时扭转量减少。

修正量的计算为，(修正量)＝﹛(形状系数×滚珠丝杆的长度)+扭转系数﹜×(推定负荷转矩)，即使将推定负荷转矩切换为固定值，也需要进行依赖于滚珠丝杆长度的修正。

滚珠丝杆的长度d是从伺服电动机到连接机构为止的滚珠丝杆的长度，根据工作台的位置不同而变化。

当负荷转矩是恒定或大致恒定的条件的、位置指令值的指令速度或指令加速度为希望值以下或快进时，通过来自位置指令速度判断部120的指令将负荷转矩设为固定值。另一方面，当负荷转矩的值不明确且推定为必要条件的、位置指令值的指令速度或指令加速度超过希望值且切削进给时，通过位置指令速度判断部120的指令来推定负荷转矩。这样，可极力避免进行与伺服电动机的动作没有关系的修正的状况，只进行针对因弹性变形造成的无效运动的修正。

图6是表示速度指令生成部201的一个结构例的框图。如图5所示，位置指令生成部10生成位置指令值，减法器80求出位置指令值与被位置反馈而得的检测位置之间的差，加法器90将该差与修正量相加。加上了修正量的差被输入到图6所示的速度指令生成部201的微分器2011和位置控制增益2013中。加法器2014将微分器2011的输出乘以系数后得到的系数部2012的输出、与位置控制增益2013的输出之间的加法值，作为速度指令值进行输出。减法器100求出速度指令值与被速度反馈而得的检测速度之间的差。

图7是表示转矩指令生成部202的一个结构例的框图。转矩指令生成部202具备加法器2024，该加法器2024将与减法器100连接的比例增益2023以及积分器2021、与积分器2021连接的积分增益2022、以及比例增益2023的输出和积分增益2022的输出相加，作为转矩指令输出给伺服电动机50。积分器2021对输入进行累计(积分)。积分增益2022将积分器2021的输出与系数相乘。比例增益2023将输入与系数相乘。另外，积分增益2022与积分器2021可以改变排列顺序。

图8是表示图3所示的伺服电动机控制装置的动作的流程图。在步骤S101中，力推定部302计算推定负荷转矩。在步骤S102中，位置指令速度判断部120判断位置指令值的指令速度是否在希望值以下(包括0)，并且判断是否快进，位置指令速度判断部120在指令速度是希望值以下(包括0)或快进时(步骤S102的“是”的情况)时，在步骤S105中通过开关303切换为固定值，进入步骤S104。

另一方面，在步骤S102中，当位置指令值的指令速度不是在希望值以下，也不是快进时，即当指令速度超过希望值并且切削进给时(步骤S102的“否”的情况)，位置指令速度判断部120在步骤S103中，通过开关303切换为由力推定部302推定出的推定负荷转矩，在步骤S104中，加法器90利用由修正量生成部301计算出的修正量来修正来自位置指令生成部10的位置指令值与位置反馈的检测位置之间的差。然后，在步骤S106中，电动机控制部20根据修正后的、位置指令值与检测位置之间的差来控制伺服电动机50。

在通过位置指令加速度进行开关303的切换的判断时，步骤S102的位置指令速度被变更为位置指令加速度。

(第二实施方式)

在第一实施方式的伺服电动机控制装置中，如果开关303将对修正量生成部31的输入从固定值切换为推定负荷转矩，则切换时修正量不连续地变化。为了防止该修正量的不连续，针对位置指令修正部31的输出设置滤波器110。

图9是表示成为本发明第二实施方式的伺服电动机控制装置的结构的框图。图9的伺服电动机控制装置的结构除了设置滤波器110这一点之外，与图3的伺服电动机控制装置的结构相同，对于相同的结构部件标注相同符号并省略说明。滤波器110能够使用低通滤波器。

通过图10所示的切换开关111，只有在通过成为切换部的开关303从固定值切换为推定负荷转矩时，滤波器110与修正量生成部301和加法器90之间连接，在开关303进行的切换后，可以通过切换开关111将修正量生成部301和加法器90之间连接，而不经由滤波器110。根据图3等所示的位置指令速度判断部120的指示信号来进行切换开关111的切换，在开关303从固定值切换为推定负荷转矩时，进行切换开关111的切换。

图11是表示滤波器110的切换动作的流程图。当在步骤S201中位置指令速度判断部120判断位置指令值的指令速度超过希望值且切削进给时(步骤S201的“是”)，在步骤S202，位置指令速度判断部120通过开关303从固定值切换为推定负荷转矩，此时切换切换开关111来施加滤波。之后，位置指令速度判断部120在消除了修正量的不连续时，在步骤S203切换切换开关111以便于不施加滤波。通过位置指令加速度进行开关303的切换判断时，步骤S201的位置指令速度被变更为位置指令加速度。

(第三实施方式)

第二实施方式的伺服电动机控制装置为了防止修正量的不连续而在位置指令修正部31的输出上设置滤波器110，但是代替设置滤波器而进行转矩指令生成部202的积分器2011的重写，以便于在转矩指令值中不会产生不连续。如果在重新开始时输入要修正位置指令值的修正量，则产生速度指令值的变化。为了使转矩指令值不会因该速度指令值的变化而发生变化，进行积分器的重写，使转矩指令值变得不再不连续。

图12是表示成为本发明第三实施方式的伺服电动机控制装置的结构的框图。图12的伺服电动机控制装置的结构除了位置指令速度判断部120将积分器的重写指示发送给转矩指令生成部202这一点以外，与图5的伺服电动机控制装置的结构相同，对相同的结构部件赋予相同符号省略说明。图13是表示转矩指令生成部202的结构的框图。如图13所示，重写指示被发送给积分器2021。

重写根据图3等所示的来自位置指令速度判断部120的指示信号，在通过开关303从固定值切换为推定负荷转矩时发送重写指示。重写指示可以是与被发送给开关303的切换信号相同的信号，但是也可以另外生成切换信号。重写根据重写指示如以下那样来进行积分器2021的重写。

如果将Vcmd设为速度指令值，将Vfb设为检测速度，将kp设为比例增益，将ki设为积分增益，则用下式来表示转矩指令值TCMD。

[式1]

TCMD＝∑(Vcmd-Vfb)×ki+(Vcmd-Vfb)×kp

在从修正量的更新停止重新开始修正量的更新时，转矩指令值TCMD从TCMD(1)成为TCMD(2)。

[式2]

TCMD(1)＝∑(Vcmd(1)-Vfb(1))×ki+(Vcmd(1)-Vfb(1))×kp

TCMD(2)＝∑(Vcmd(2)-Vfb(2))×ki+(Vcmd(2)-Vfb(2))×kp

＝(TCMD(1)+(Vcmd(2)-Vfb(2)))×ki+(Vcmd(2)-Vfb(2))×kp

本实施方式中，转矩指令值TCMD(2)的TCMD(1)+(Vcmd(2)-Vfb(2))被重写为以下的式3。

[式3]

(TCMD(1)-(Vcmd(2)-Vfb(2))×kp)/ki

于是，重写后的转矩指令值TCMD’(2)变得与TCMD(1)相同，没有产生转矩指令的不连续。

图14是表示积分器2021的切换动作的流程图。当在步骤S301位置指令速度判断部120的位置指令值的指令速度超过希望值并且切削进给时(步骤S301的“是”)，在步骤S302，位置指令速度判断部120通过开关303从固定值切换为推定负荷转矩，此时进行积分器的重写。之后，当消除了修正量的不连续时，在步骤S303将积分器的重写返回到原始。

在通过位置指令加速度进行开关303的切换的判断时，步骤S302的位置指令速度被变更为位置指令加速度。

在以上所说明的各个实施方式中，位置指令速度判断部120接收位置指令生成部10所生成的位置指令值，生成位置指令值的指令速度(位置指令速度)，并且接收指示是快进还是切削进给的信号。并且，位置指令速度判断部120在指令速度(绝对值)为希望值以下(包括0)时，或者快进时，为了将连接部中作用于驱动体的驱动力(驱动转矩)从通过力推定部302推定出的驱动力切换为固定值，将切换信号发送给成为切换部的开关303。另一方面，位置指令速度判断部120在指令速度(绝对值)超过希望值且切削进给时，为了将连接部中作用于驱动体的驱动力(驱动转矩)切换为通过力推定部302推定出的驱动力，将切换信号发送给开关303。

但是，在各个实施方式中，位置指令速度判断部120不接收指示是快进还是切削进给的信号，而接收位置指令生成部10所生成的位置指令值，生成位置指令值的指令速度(位置指令速度)，当指令速度(绝对值)在希望值以下(包括0)时，将连接部中作用于驱动体的驱动力(驱动转矩)从通过力推定部302推定出的驱动力切换为固定值，当指令速度(绝对值)超过希望值时，将连接部中作用于驱动体的驱动力(驱动转矩)切换为通过力推定部302推定出的驱动力。

如以上所说明的那样，在各个实施方式中，当位置指令速度或位置指令加速度在希望值以下或快进时，将推定负荷转矩设定为预先决定的固定值。快进动作中基本上负荷转矩是固定的，据此在快进时也将负荷转矩修正为固定值。将推定负荷转矩设为固定值，所以能够进行依赖于滚珠丝杆长度的修正。不进行负荷转矩的更新，但是能够反应滚珠丝杆的长度针对负荷转矩的弹性变形的影响。

另一方面，当位置指令速度超过希望值且切削进给时，使用通过动作中的转矩指令而推定的负荷转矩进行修正。

这样，在各个实施方式中，能够不进行与伺服电动机的动作没有关系的修正，而只修正机械的无效动作。

以上，说明了本发明的实施方式，但是伺服电动机控制装置能够通过硬件、软件或这些组合来实现该功能的全部或一部分。这里，通过软件实现表示通过计算机读入程序并执行来实现。在通过硬件构成时，例如能够通过LSI(Large Scale Integrated Circuit，大规模集成电路)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、门阵列、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等集成电路(IC)所代表的电路来构成伺服电动机控制装置的修正量生成部301、力推定部302、位置指令生成部10、电动机控制部20的一部分或全部。

在通过软件实现时，通过包括存储了CPU和程序的硬盘、ROM等存储部的计算机来构成伺服电动机控制装置的一部分或全部，按照沿着图3-图7的程序块图和图8的流程图的程序、沿着图9、图10的程序块图和图11的流程图的程序、沿着图12以及图13的程序块图和图14的流程图的流程图的程序，将计算所必需的信息存储在RAM等第二存储部中，通过执行处理能够由程序来执行伺服电动机控制装置的一部分或全部的动作。能够将程序从记录了程序的CD-ROM、DVD、闪存等外部存储介质读入到硬盘等存储部中。

使用各种类型的计算机可读的记录介质(computer readable storage medium)来存储程序，并能够提供给计算机。计算机可读的记录介质包括各种类型的有实体的记录介质(tangible storage medium，有形存储介质)。计算机可读的记录介质包括非暂时的计算机可读的记录介质(non-transitory computer storage medium，非暂时性计算机记录介质)。计算机可读的记录介质的例子包括磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如光盘)、CD-ROM(Read Only Memory，只读存储器)，CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如掩模ROM、PROM(Programmable，可编程的ROM))、EPROM(Erasable可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(random access memory，随机存取存储器)。

以上，说明了本发明的各个实施方式以及各个实施例，但是本发明不限定于上述各个实施方式以及各个实施例，如果是本领域技术人员，能够根据权利要求书的记载内容在不脱离本发明的主旨范围内进行各种方式的变形、变更，这些变形例和变更例也属于本发明的权利范围。

Claims (11)

1.一种伺服电动机控制装置，其特征在于，

该伺服电动机控制装置具备：

伺服电动机；

被驱动体，其由上述伺服电动机驱动；

连接机构，其将上述伺服电动机与上述被驱动体连接，并将上述伺服电动机的动力传送给上述被驱动体；

位置指令生成部，其生成上述被驱动体的位置指令值；

电动机控制部，其使用上述位置指令值来控制上述伺服电动机；

力推定部，其推定在与上述连接机构的连接部中作用于上述被驱动体的驱动力；

切换部，其在上述位置指令值的指令速度或指令加速度为希望值以下时或快进时，从由上述力推定部推定出的第一力推定值切换为固定值的第二力推定值；以及

修正量生成部，其根据通过上述切换部切换后的上述第一力推定值或上述第二力推定值，来生成用于修正由上述位置指令生成部生成的上述位置指令值的修正量。

2.根据权利要求1所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

上述修正量生成部将通过上述切换部切换后的上述第一或第二力推定值与第一系数的积、以及通过上述切换部切换后的上述第一或第二力推定值与从上述伺服电动机到上述连接部为止的距离与第二系数的积的这两个积的和，设为上述修正量。

3.根据权利要求1或2所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

上述第二力推定值是与上述位置指令生成部生成的位置指令的方向对应的符号的预先决定的固定值。

4.根据权利要求1或2所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

在通过上述切换部从上述第二力推定值切换为上述第一力推定值时，对上述修正量生成部所生成的上述修正量施加滤波。

5.根据权利要求1或2所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，

上述电动机控制部具有速度指令生成部和转矩指令生成部，

上述转矩指令生成部具有至少对速度偏差进行累计的积分器，

在通过上述切换部从上述第二力推定值切换为上述第一力推定值时，进行上述积分器的重写。

6.一种伺服电动机控制装置的伺服电动机控制方法，

该伺服电动机控制装置具备：伺服电动机；被驱动体，其由上述伺服电动机驱动；以及连接机构，其将上述伺服电动机与上述被驱动体连接，并将上述伺服电动机的动力传送给上述被驱动体，

其特征在于，

生成上述被驱动体的位置指令值；

推定在与上述连接机构的连接部中作用于上述被驱动体的驱动力；

在上述位置指令值的指令速度或指令加速度为希望值以下时或快进时，从推定出的第一力推定值切换为固定值的第二力推定值，

根据切换后的上述第二力推定值来修正所生成的上述位置指令值，

使用修正后的上述位置指令值来控制上述伺服电动机。

7.根据权利要求6所述的伺服电动机控制方法，其特征在于，

用于修正上述位置指令值的位置指令修正值是上述第二力推定值与第一系数的积、以及上述第二力推定值与从上述伺服电动机到上述连接部为止的距离与第二系数的积这两个积的和。

8.根据权利要求6或7所述的伺服电动机控制方法，其特征在于，

上述第二力推定值是与位置指令的方向对应的符号的预先决定的固定值。

9.根据权利要求6或7所述的伺服电动机控制方法，其特征在于，

在从上述第二力推定值切换为上述第一力推定值时，对上述位置指令值的修正值施加滤波。

10.根据权利要求6或7所述的伺服电动机控制方法，其特征在于，

使用修正后的上述位置指令值来生成速度指令，使用所生成的速度指令来生成转矩指令，并使用该转矩指令来控制上述伺服电动机，

使用至少对速度偏差进行累计的积分器来进行上述转矩指令的生成，

在从上述第二力推定值切换为上述第一力推定值时，进行上述积分器的重写。

11.一种存储有伺服电动机控制用程序的计算机可读取存储介质，该伺服电动机控制用程序使计算机执行伺服电动机控制装置的伺服电动机控制，该伺服电动机控制装置具备：伺服电动机；被驱动体，其由上述伺服电动机驱动；连接机构，其将上述伺服电动机与上述被驱动体连接，并将上述伺服电动机的动力传送给上述被驱动体，

其特征在于，

上述伺服电动机控制用程序使上述计算机执行以下处理：

生成上述被驱动体的位置指令值的处理；

推定在与上述连接机构的连接部中作用于上述被驱动体的驱动力的处理；

在上述位置指令值的指令速度或指令加速度为希望值以下时或快进时，从推定出的第一力推定值切换为固定值的第二力推定值的处理；

根据切换后的上述第二力推定值来修正所生成的上述位置指令值的处理；以及

使用修正后的上述位置指令值来控制上述伺服电动机的处理。

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