DE10296377T5

DE10296377T5 - Geschwindigkeitsabgleichsteuerverfahren

Info

Publication number: DE10296377T5
Application number: DE10296377T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Nakashima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2004-04-15
Also published as: JP3783567B2; KR100556657B1; KR20030078084A; WO2002069484A1; JP2002262596A; US6859752B2; US20040088061A1

Abstract

Geschwindigkeitsabgleichverfahren, umfassend:
einen Prozess zum Bestimmen eines Betrages einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] aus einer Datentabelle von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| und Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)];
einen Prozess zum Bestimmen einer Anzahl von Divisionen [cv(a/d)] von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| durch Dividieren von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| durch den Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)];
einen Prozess zum Bestimmen einer Anzahl von Divisionen [CT(a/d)] der Geschwindigkeitsabgleichzeit durch Subtrahieren von 1 von der Anzahl von Divisionen [cv(a/d)] von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)|
einen Prozess zum Bestimmen eines Intervalls einer Geschwindigkeitsabweichung [Δt(a/d)] durch Dividieren der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)] durch die Anzahl von Divisionen [CT(a/d)] der Geschwindigkeitsabgleichzeit;
einen Prozess zum Bestimmen, während einer Beschleunigung, einer Geschwindigkeit durch Addieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a)] zu der Anfangsgeschwindigkeit (V0) und Bestimmen einer nachfolgenden Ge schwindigkeit in jedem Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a)] durch Addieren des Betrags einer Abweichung...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung von Beschleunigung oder Abbremsung (hierin nachstehend "Geschwindigkeitsabgleich") eines Schrittmotors etc., sodass sich die Geschwindigkeit reibungslos ändert.
STAND DER TECHNIK
Es wird nachstehend ein konventionelles Geschwindigkeitsabweichungssteuerverfahren erläutert. Konventionell wird eine Geschwindigkeit eines Motors z.B. durch Änderung einer Befehlsgeschwindigkeit zu jedem festen Intervall geändert. Dieses Verfahren wird in der folgenden Erläuterung als ein Festzeitintervallverfahren bezeichnet.
12 ist ein Blockdiagramm einer Positionierungseinheit, die das Festzeitintervallverfahren einsetzt. Ein Bezugszeichen 101 stellt einen Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock dar, 112 stellt eine zentrale Bearbeitungseinheit (CPU) oder eine Berechnungseinheit (hierin nachstehend "Berechnungseinheit") dar, 113 stellt eine Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz dar und 114 stellt eine Positionssteuerschaltung dar.
Der Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 101 inkludiert die Berechnungseinheit 112. Ein Einstellwert, ein Referenztakt, ein Unterbrechungssignal, eine Anzahl von Ausgabeimpulsen werden in die Berechnungseinheit 112 von außen eingegeben. Die Berechnungseinheit 112 generiert einen Geschwindigkeitsbefehlswert und ein Steuersignal und einen Einstellwert in Bezug auf eine Position und gibt sie aus.
Die Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 113 kalkuliert eine Impulskette fout einer variablen Frequenz basierend auf dem Geschwindigkeitsbefehlswert, der von der Berechnungseinheit 112 in dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 101 ausgegeben wird, und gibt die Impulskette fout aus.
Die Positionssteuerschaltung 114 empfängt die Impulskette, zählt diese Impulskette und gibt die Anzahl von Ausgabeimpulsen zu dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 101 aus. Zusätzlich dazu vergleicht die Positionssteuerschaltung 114 das Steuersignal und den Einstellwert in Bezug auf eine Position, die von dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 101 empfangen werden, mit einer Anzahl von Ausgabeimpulsen und generiert ein Stoppsignal, wenn eine vorgeschriebene Positionierung abgeschlossen ist.
Wenn das Stoppsignal validiert ist, stoppt die Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 113 die Ausgabe der Impulskette.
13 ist eine Grafik einer Geschwindigkeitsabweichung in dem Festzeitintervallverfahren. In 13 zeigt eine horizontale Achse die Zeit an, eine vertikale Achse zeigt die Geschwindigkeit an und ein Bereich zeigt einen Betrag einer Verlagerung (Anzahl von Ausgabeimpulsen) an. Die Geschwindigkeit wird durch Änderung der Anzahl von Impulsen, die für je des Zeitintervall einer Geschwindigkeitsabweichung ausgegeben werden, geändert (Steuerzyklus: Δtc = fester Wert).
Während einer Beschleunigung wird eine Anzahl von Divisionen (CTa – wobei "a" für Beschleunigung steht) einer Beschleunigungszeit kalkuliert und als eine Anzahl von Divisionen (Cva) von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| genommen. Die Geschwindigkeit wird durch Bestimmung der Anzahl von Impulsen (ΔY(m)a), die in einer Zeit Δtc ausgegeben werden, gesteuert.
Die Anzahl von Divisionen während einer Beschleunigung CTa ist ein Quotient von ta/Δtc. Geschwindigkeitsinkrement ΔV(m)a in Bezug auf Anfangsgeschwindigkeit (V0) ist ΔY(m)a/Δtc. Geschwindigkeitsinkrement ΔV(m-1)a in Bezug auf V0, das gerade vor ΔV(m)a auftritt, ist ΔV(m-1)a/Δtc. Ein Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(m)a – ΔV(m-1)a] wird ΔY(m)a/Δtc – ΔY(m-1)a/Δtc ≈ (Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)|/Cva. Hier ist m = (1, 2, ..., (Cva-1), Cva).
Während einer Abbremsung wird eine Anzahl von Divisionen (CTd – wobei "d" für Abbremsung steht) einer Abbremsungszeit kalkuliert und als eine Anzahl von Divisionen (Cvd) von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| genommen. Die Geschwindigkeit wird durch Bestimmung der Anzahl von Impulsen ((ΔY(n)d), die in einer Zeit Δtc ausgegeben werden, gesteuert.
Die Anzahl von Divisionen während einer Abbremsung CTd ist ein Quotient von td/Δtc. Geschwindigkeitsinkrement ΔV(n)d in Bezug auf Anfangsgeschwindigkeit (V0) ist ΔY(n)d/Δtc. Geschwindigkeitsinkrement ΔV(n-1)d in Bezug auf V0, das gerade vor ΔV(n)d auftritt, ist ΔV(n-1)d/Δtc. Ein Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(n)d – ΔV(n-1)d] wird ΔY(n)d/Δtc – ΔY(n-1)d/Δtc ≈ |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)|/Cvd. Hier ist n = (Cvd, (Cvd-1), ..., 2, 1).
Die Operation von dem Festzeitintervallverfahren wird nachstehend mit Bezug auf 12 und 13 erläutert.
Die Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 113 ist in dieser Phase nicht aktiviert. Die Berechnungseinheit 112 kalkuliert den Betrag einer Verlagerung beim Start einer Abbremsung und kalkuliert die Anzahl von auszugebenden Impulsen ΔY(m)a(=ΔY(1)a + V0, die in einem ersten Δtc auszugeben ist.
Wenn die Kalkulation beendet ist, wird das ΔY(m)a + V0, das vorher kalkuliert wird, zu der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz ausgegeben, wobei dadurch die Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz aktiviert wird. Danach setzt die Berechnungseinheit 112 eine Kalkulation des folgenden ΔY(m)a + V0 für jedes Δtc und eine Ausgabe des ΔY(m)a + V0 zu der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz fort (Beschleunigung geht weiter).
Die Kalkulation und Ausgabe des folgenden ΔY(m)a + V0 wird innerhalb einer Zeit Δtc ausgeführt. In einer kurzen Zeit wird ein Prozess in der Befehlsgeschwindigkeit (VS) ausgeführt. Während einer Abbremsung, wenn ein Zählerwert, der einen verbleibenden Betrag einer Verlagerung in Echtzeit zählt, den Betrag einer Verlagerung zum Start einer Abbremsung erreicht, setzt er eine Abbremsung mit der Geschwindigkeit von ΔY(n)d + V0 fort. Wenn der verbleibende Betrag einer Verlagerung "0" wird, wird die Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 113 gestoppt. Hier sind m = (1, 2, ..., (Cva-1), Cva), n = (Cvd, (Cvd-1), ..., 2, 1).
Ein Steuerverfahren durch Änderung einer Geschwindigkeit, in dem eine Anzahl von Divisionen einer Geschwindigkeitsabgleichzeit fest ist, eine Geschwindigkeitsabgleichzeit (Beschleunigungs- oder Abbremsungszeit) durch die Anzahl von Divisionen (fester Wert) dividiert wird und die Geschwindigkeit in jedem Zeitintervall geändert wird, das aus dem Ergebnis der Division erhalten wird, ist als ein anderes konventionelles Verfahren zu Geschwindigkeitsabweichungssteuerung verfügbar. Dieses Verfahren wird in der folgenden Erläuterung als ein Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen bezeichnet.
14 ist ein Blockdiagramm einer Positionierungseinheit, die das Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen einsetzt. Ein Bezugszeichen 102 ist ein Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock, 120 ist eine Zeiteinstellungsgenerierungsschaltung, 121 ist eine Speichertabelle, 122 ist eine CPU oder eine Berechnungseinheit (hierin nachstehend "Berechnungseinheit"), 123 ist eine Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz und 124 ist eine Positionssteuerschaltung.
Der Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 102 inkludiert die Zeiteinstellungsgenerierungsschaltung 120, die Speichertabelle 121 und die Berechnungseinheit 123. Von außen werden ein Einstellwert, Referenztakt zu der Berechnungseinheit 122 eingegeben. Die Berechnungseinheit 122 kalkuliert eine Befehlsgeschwindigkeit Vp(j). Die Geschwindigkeit Vp(j), die veranlasst wird, sich für jedes Δta(j) zu ändern, wird vermittels einer Referenztaktfrequenz der Impulsgenerierungsschaltung Vpp(j) ausgedrückt. Die Berechnungseinheit 122 kalkuliert auch eine Geschwindigkeitsabweichungszeiteinstellung Δta(j) während einer Beschleunigung vermittels (1/Basisblockfrequenz für ein Unterbrechungssignal) Δtap(j) und eine verbleibende Distanz ΔYd(g) während einer Abbremsung. Die Berechnungseinheit 122 schreibt die Werte von Vp(j), Δta(j) und ΔYd(g) in die Speichertabelle 121.
Außerdem dividiert die Berechnungseinheit 122 die Geschwindigkeitsabgleichzeit durch die Anzahl von Divisionen (fester Wert) und stellt den resultierenden Wert der Division der Zeiteinstellungsgenerierungsschaltung 122 bereit. Die Zeiteinstellungsgenerierungsschaltung 120 generiert ein Unterbrechungssignal für jedes vorgesehene Zeitintervall und gibt es zu der Berechnungseinheit 122 aus. Die Berechnungseinheit 122 ändert den Geschwindigkeitsbefehl unter Verwendung der Daten in der Speichertabelle 121 und gibt ihn zu der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 123 aus. Zusätzlich dazu gibt die Berechnungseinheit 122 das Steuersignal und den Einstellwert in Bezug auf Position, gegenwärtige Geschwindigkeit und Anzahl von Ausgabeimpulsen aus.
Der Geschwindigkeitsbefehl, der in dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 102 generiert wird, wird der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 123 bereitgestellt, wobei dadurch eine Impulskette variabler Frequenz erhalten wird.
Die Positionssteuerschaltung 124 empfängt die Impulskette, zählt sie und gibt die Anzahl von Ausgabeimpulsen zu dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 102 zurück. Zusätzlich dazu vergleicht die Positionssteuerschaltung 124 das Steuersignal und den Einstellwert in Bezug auf Position, die von dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 102 empfangen werden, mit der Anzahl von Ausgabeimpulsen und generiert ein Abbremsungsstartsignal und Stoppsignal. Danach gibt die Positionssteuerschaltung 124 diese Signale zu dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 102 und zu der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 123. Die Abbremsung beginnt, wenn das Abbremsungsstartsignal validiert ist und der Ausgabeimpuls stoppt, wenn das Stoppsignal validiert ist.
Hier ist Vpp(j) [([(Anzahl von Divisionen (Cvc) von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit|/|Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit|) × j + Anfangsgeschwindigkeit] × (1/Referenztaktfrequenz von Impulsgenerierungsschaltung)) – wobei Zahlen von fünf und darüber gerundet werden und beliebiges unter fünf fallen gelassen wird]. Befehlsgeschwindigkeit Vp(g), die veranlasst wird, sich für jedes ΔYd(g) zu ändern, wird vermittels Referenztaktfrequenz der Impulsgenerierungsschaltung ausgedrückt und wird [([(Anzahl von Divisionen (Cvc) von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit|/|Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit|) × g + Anfangsgeschwindigkeit] × (1/Referenztaktfrequenz von Impulsgenerierungsschaltung)) – wobei Zahlen von fünf und darüber gerundet werden und beliebiges unter fünf fallen gelassen wird].
Δtap(j) ist gleich [([Beschleunigungszeit/Anzahl von Divisionen (CTc) von Beschleunigungszeit] × j × Referenztaktfrequenz für Unterbrechungssignal) – wobei Zahlen von fünf und darüber gerundet werden und beliebiges unter fünf fallen gelassen wird].
ΔYd(g) ist eine verbleibende Anzahl von Impulsen des Ausgabeimpulses, was [(Vpp(g) × Referenztaktfrequenz der Impulsgenerierungsschaltung + Anfangsgeschwindigkeit) × (Abbremsungszeit/Anzahl von Divisionen (CTc) der Abbremsungszeit) × g]/2 wird. Hier sind j = (1, 2, ..., (Cvc-1), (Cvc)), g = (Cvc, (Cvc-1), ..., 2, 1) .
15 ist eine Grafik einer Geschwindigkeitsabweichung in dem Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen. In 15 zeigt eine horizontale Achse die Zeit an, eine vertikale Achse zeigt die Geschwindigkeit an und ein Bereich zeigt einen Betrag einer Verlagerung (Anzahl von Ausgabeimpulsen) an. Die Geschwindigkeit wird durch Bestimmung des Betrags einer Ab weichung in einer Geschwindigkeit, Abweichungszeit geändert, und der Betrag einer Verlagerung, der verbleibt, wenn die Anzahl von Divisionen (Cvc) von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit| und die Anzahl von Divisionen (CTc) der Geschwindigkeitsabgleichzeit (Beschleunigungs- oder Abbremsungszeit) feste Werte sind.
Während einer Beschleunigung zeigt [Δta(j)] ≈ (ta/CTc × j) eine Geschwindigkeitsabweichungszeiteinstellung von dem Beginn einer Beschleunigung an und nach Ablauf einer Zeit [Δta(j)] wird die Geschwindigkeitsabweichung durch Änderung eines Geschwindigkeitsinkrements [ΔV(j)] in Bezug auf V0 gesteuert.
Während einer Abbremsung wird ein Wert, der durch Subtrahieren eines gegenwärtigen Werts einer Zahl von Ausgabeimpulsen von einem Betrag einer Befehlsverlagerung erhalten wird, gezählt (ein Betrag einer Verlagerung, der verbleibt, wird in Echtzeit angezeigt). Wenn dieser kalkulierte Wert den Betrag einer verbliebenen Verlagerung erreicht, wird das Geschwindigkeitsinkrement [ΔV(g)] in Bezug auf V0 veranlasst, sich zu ändern, wobei dadurch die Geschwindigkeitsabweichung gesteuert wird.
Der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(j) – ΔV(j-1)] wird [ΔV(g) – ΔV(g-1)] ≈ (|Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit|/Cvc). Hier sind j = (1, 2, ..., (Cvc-1), Cvc) und g = (Cvc, (Cvc-1), ..., 2, 1).
Die Operation in dem Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen wird nachstehend erläutert, während auf 15 und 16 Bezug genommen wird.
Die Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 123 ist in dieser Phase nicht aktiviert. Die Berechnungseinheit 122 kal kuliert die Δtap(j), Vpp(j) = Vpp(g), erforderlich zu dem Zeitpunkt einer Beschleunigung, ΔYd(g), das zu dem Zeitpunkt einer Abbremsung erforderlich ist und schreibt Werte von Δtap(j), Vpp(j) = Vpp(g) und ΔYd(g) in die Speichertabelle 121.
Die Abweichungsfrequenzimpulsgenerierungsschaltung wird aktiviert. Deshalb wird eine Beschleunigung mit der Geschwindigkeit Vp = [ΔV(j) + V0] für jedes ΔYd(g) ausgeführt. Wenn der Zählerwert, der den Betrag einer verbliebenen Verlagerung in Echtzeit zählt, ΔYd(g) erreicht, wird eine Abbremsung mit der Geschwindigkeit von Vp = [ΔV(g) + V0] ausgeführt und wenn der Betrag einer verbliebenen Verlagerung "0" wird, stoppt die Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 123. Hier sind j = (1, 2, ..., (Cvc-1), Cvc) und g = (Cvc, (Cvc-1), ..., 2, 1).
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 1998-42597 legt eine stationäre Aufzeichnungsplatte in einem Informationsaufzeichnungsgerät offen. Diese Veröffentlichung lehrt eine Verwendung einer Beschleunigungsregion, die in Form von Schritten erhöht wird, für einen Frequenzschrittbereich Δf wird ein Wert durch Dividieren von [Zielfrequenz (Nennzahl von Umdrehungsregion) f3 – Startgeschwindigkeit f2] durch 8 erhalten. Dies ist ein Verfahren, in dem ein Zeitbereich Δt entsprechend dem erhaltenen Wert von Δf veranlasst wird, Δt = t2/8 zu sein.
Da das Zeitintervall fest ist, während die Geschwindigkeitsabgleichszeit kurz wird, werden in dem Festzeitintervallverfahren die Anzahl von Divisionen einer Zeit und die Anzahl von Divisionen einer Geschwindigkeit kleiner und der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit wird größer. Wegen dem großen Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit neigt der Schrittmotor dazu, Synchronismus zu verlieren (Fehltritt), was in diesem konventionellen Verfahren ein Problem ist.
Allgemein ist es in einer Positionierungssteuerung, die durch das Festzeitintervallverfahren ausgeführt wird, notwendig, die Anzahl von Divisionen zu erhöhen, um den Verlust von Synchronismus zu vermeiden. Da jedoch eine Kalkulation eine nach einer anderen für jeden Steuerzyklus Δtc ausgeführt wird, gibt es immer eine Belastung in einer Kalkulationsmaschine (Microcomputer, Berechnungseinheit etc.) und es ist nicht möglich, mit einer erhöhten Anzahl von Steuerachsen fertig zu werden. In einem derartigen Fall ist es notwendig, die Steuerperiode Δtc lang zu machen oder das Leistungsverhalten der Kalkulationsmaschine zu verbessern oder die Anzahl von Kalkulationsmaschinen zu erhöhen. Eine Verbesserung des Leistungsverhaltens der Kalkulationsmaschine erhöht jedoch die Kosten, eine Erhöhung einer Anzahl von Takten macht sie gegenüber Rauschen anfälliger und eine Erhöhung der Anzahl von Kalkulationsmaschinen führt zu einer Vergrößerung eines Montagebereichs, wobei dadurch das Ausmaß vergrößert wird. Folglich hat sich eine Erhöhung von Steuerachsen als nachteilig erwiesen.
Des weiteren ändert sich die Geschwindigkeit während des Geschwindigkeitsabgleichs nicht in Vielfachen einer Minimalgeschwindigkeit und eine Korrekturüberwachung einer Geschwindigkeit wird unmöglich.
Außerdem ist es in einer Positionierungssteuerung, die durch das Festzeitintervallverfahren ausgeführt wird, notwendig, die Anzahl von Divisionen in Anbetracht des Leistungsverhaltens der Kalkulationsmaschine zu erhöhen, um den Verlust von Synchronismus zu vermeiden. Deshalb muss die Geschwindigkeitsabgleichzeit länger eingestellt werden, was zu einer längeren Taktzeit (Positionierungszeit) führt.
16 ist eine grafische Darstellung von Problemen in dem Festzeitintervallverfahren. Eine Grafik 2 wird mit dem konventionellen Festzeitintervallverfahren erhalten, eine Grafik 1 wird gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten und eine Grafik 3 wird mit einem anderen konventionellen Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen erhalten. Wie aus dieser Figur klar ist, geschieht die Geschwindigkeitsabweichung während einer Beschleunigung in Grafik 2 in der Form von steilen Schritten, da das Zeitintervall fest ist.
Da andererseits in dem Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen die Anzahl von Divisionen fest ist, während der Wert von Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit größer wird, erhöht sich auch der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit, wobei dadurch der Schrittmotor veranlasst wird dazu zu neigen, Synchronismus zu verlieren.
Allgemein ist es in einer Positionierungssteuerung, die durch das Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen ausgeführt wird, notwendig, die Geschwindigkeitsabgleichzeit länger einzustellen. Wenn jedoch die Geschwindigkeitsabgleichzeit länger eingestellt ist, wird die Taktzeit (Positionierungszeit) länger.
Außerdem ist es notwendig, die Anzahl von Divisionen derart zu erhöhen, um den Betrag einer Abweichung einer Geschwindigkeit zu verringern, und eine Erhöhung in einer Anzahl von Divisionen führt zu einer Erhöhung in Werten von Δta(j), ΔV(j) und ΔYd(g). Deswegen erhöhen sich Kalkulationszeit und Zeit zum Schreiben im Speicher und eine Zeit vor einem Hochfahren wird länger. Dies führt dazu, dass die Taktzeit länger wird, und es ist auch notwendig, Speicher zu vergrößern, der Δta(j), ΔV(j) und ΔYd(g) speichert, wobei dadurch Kosten und erforderlicher Raum erhöht werden.
Des weiteren ändert sich die Geschwindigkeit während des Geschwindigkeitsabgleichs nicht in Vielfachen einer Minimalgeschwindigkeit und eine Korrekturüberwachung einer Geschwindigkeit wird unmöglich.
17 ist eine grafische Darstellung von Problemen in dem Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen. Grafik 6 wird mit dem konventionellen Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen erhalten, Grafik 4 wird gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten und Grafik 5 wird mit einem anderen konventionellen Festzeitintervallverfahren erhalten. Wie aus dieser Figur klar ist, geschieht die Geschwindigkeitsabweichung während einer Beschleunigung in Grafik 6 in der Form von steilen Schritten, da die Anzahl von Divisionen fest ist.
Über das Geschwindigkeitsabweichungssteuerverfahren von der Startgeschwindigkeit f2 bis zu der Zielfrequenz (Nennzahl von Umdrehungsregion f3) ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 1998-42597 nichts erwähnt. Deshalb ist nicht bekannt, ob es möglich ist, die Beschleunigungszeit gemäß der in dieser Veröffentlichung offengelegten Technologie zu verkürzen. Außerdem ist die Zeit, die für eine Vorbereitungskalkulation erforderlich ist, und eine Belastung eines Kalkulationsprozesses nicht bekannt.
Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Taktzeit zu verkürzen, die Bearbeitungszeit bis zum Hochfahren zu reduzieren, die Geschwindigkeitsabgleichzeit zu verkürzen, um es schwierig zu machen, Synchronismus des Schrittmotors zu verlieren und um ein Geschwindigkeitsabweichungssteuerverfahren vorzusehen, welches die Vielzahl einer Achsensteuerung (Mehrachsensteuerung) bei geringen Kosten ermöglicht.
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
Das Geschwindigkeitsabgleichsteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Prozess zum Bestimmen eines Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] aus einer Datentabelle von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – An fangsgeschwindigkeit (V0)| und Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)]; einen Prozess zum Bestimmen einer Anzahl von Divisionen [cv(a/d)] von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| durch Dividieren von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| durch den Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)]; einen Prozess zum Bestimmen einer Anzahl von Divisionen [CT(a/d)] der Geschwindigkeitsabgleichzeit durch Subtrahieren von 1 von der Anzahl von Divisionen [cv(a/d)] von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)|; einen Prozess zum Bestimmen eines Intervalls einer Geschwindigkeitsabweichung [Δt(a/d)] durch Dividieren der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)] durch die Anzahl von Divisionen [CT(a/d)] der Geschwindigkeitsabgleichzeit; einen Prozess zum Bestimmen, während einer Beschleunigung, einer Geschwindigkeit durch Hinzufügen des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a)] zu der Anfangsgeschwindigkeit (V0) und nachfolgender Bestimmung einer Geschwindigkeit in jedem Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a)] durch Hinzufügen des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a)] zu einer vorher bestimmten Geschwindigkeit; einen Prozess zum Umschalten zu der Befehlsgeschwindigkeit (VS), wenn die bestimmte Geschwindigkeit gleich der Befehlsgeschwindigkeit (VS) ist; und einen Prozess zum Bestimmen, während einer Abbremsung, einer Geschwindigkeit durch Subtrahieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(d)] von der Befehlsgeschwindigkeit (VS) oder gegenwärtigen Geschwindigkeit, und Bestimmen einer nachfolgenden Geschwindigkeit in jedem Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a)] durch Subtrahieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(d)] von einer vorher bestimmten Geschwindigkeit.
Außerdem ist das Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a/d)] variabel und wird unabhängig von einem Steuerzyklus bereitgestellt, der Ausgabeimpulse generiert.
Des weiteren bereitet ein Geschwindigkeitsabgleichsteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine Datentabelle vor mit einem Prozess zum Eingeben von Parametern der Anfangsgeschwindigkeit (V0), eines Minimalwerts (VSmin) der Befehlsgeschwindigkeit, eines Maximalwerts (VSmax) der Befehlsgeschwindigkeit, der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)], eines Minimalwerts [t(a/d)min] der Geschwindigkeitsabgleichzeit, eines Maximalwert [t(a,d)max] der Geschwindigkeitsabgleichzeit, einer Toleranzbereichsbedingung (te(a/d)] der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)], einer Bedingung für den Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit, einer Steuerfrequenz (fc) und einer Rangklassifikationszeit (tWz) der Geschwindigkeitsabgleichzeit; einem Prozess zum Bestimmen eines Grenzbereichs (VWz) einer Geschwindigkeitsdifferenz basierend auf den oben erwähnten Daten; einem Prozess zum Klassifizieren |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| in Rängen in dem Grenzbereich (VWz) einer Geschwindigkeitsdifferenz basierend auf dem Grenzbereich (VWz) einer Differenz und Rangklassifikationszeit (tWz) der Geschwindigkeitsabgleichzeit; einem Prozess zum Klassifizieren der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)] in Rängen in der Rangklassifikationszeit (tWz); und einem Prozess zum Bestimmen des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] in Übereinstimmung mit einer Kombination von der |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| und der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)].
Außerdem wird eine Klassifikation eines Rangs in dem Grenzbereich (VWz) einer Geschwindigkeitsdifferenz |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| durch (VWZ × Potenz von 2) ausgeführt und eine Klassifikation eines Rangs in der Rangklassifikationszeit (tWz) der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)] wird durch (tWz × Potenz von 2) ausgeführt. Der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] wird durch einen Minimalwert von Befehlsgeschwindigkeit (VSmin) × Potenz von 2 bestimmt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 erläutert ein Geschwindigkeitsabgleichverfahren (Betrag einer Abweichung in einem Geschwindigkeitsprioritätsverfahren) gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung, die den Betrag einer Abweichung in einem Geschwindigkeitsprioritätsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert; 3 ist ein Blockdiagramm einer Geschwindigkeitsabgleichsteuerschaltung, die den Betrag einer Abweichung in einem Geschwindigkeitsprioritätsverfahren realisiert; 4 ist eine Veranschaulichung zum Erläutern eines Beispiels einer Geschwindigkeitsänderung gemäß der vorliegenden Erfindung (Betrag einer Abweichung in einem Geschwindigkeitsprioritätsverfahren); 5 veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen einer Datentabelle des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)]; 6 ist ein Beispiel von Schritten S36 bis S44 in 5, ausgedrückt als ein Flussdiagramm; 8 ist auch ein Beispiel, ausgedrückt als ein Flussdiagramm; 7 ist eine Datentabelle, die zeigt, wie der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] während der Geschwindigkeitsabgleichzeit in dieser Erfindung herauszufinden ist; 8 ist ein Beispiel, wenn VWz in 7 durch 2000 ersetzt wird; 9 ist eine Datentabelle, in der der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] kleiner gemacht wird; 10 ist eine Veranschaulichung eines Kalkulationsverfahrens einer Steuerfrequenz (fc); 11 ist ein Vergleich einer Geschwindigkeitsabgleichzeit und einer Positionierungszeit zwischen einem Beispiel dieser Erfindung und dem eines konventionellen Verfahrens; 12 repräsentiert einen ganzen Block des konventionellen Festzeitintervallverfahrens; 13 ist ein Beispiel einer Geschwindigkeitsänderung gemäß dem konventionellen Festzeitintervallverfahren; 14 repräsentiert einen ganzen Block des Verfahrens einer festen Anzahl von Divisionen; 15 ist ein Beispiel einer Geschwindigkeitsänderung gemäß dem konventionellen Verfahren einer festen Anzahl von Divisionen; 16 ist ein Vergleich einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen einem Beispiel dieser Erfindung und dem eines konventionellen Verfahrens bei einer Geschwindigkeitsabgleichrate von 20[ks/kHz] und während einer Beschleunigung von 400[Hz] auf 1000[Hz] in 12[ms]; und 17 ist ein Vergleich einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen einem Beispiel dieser Erfindung und dem eines konventionellen Verfahrens bei der Geschwindigkeitsabgleichrate von ungefähr 20[ms/kHz] und während einer Beschleunigung von 400[Hz] auf 1000[Hz] in 2000[ms].
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
1 ist ein Flussdiagramm eines Betrags einer Abweichung in einem Geschwindigkeitsprioritätsverfahren, welches ein Geschwindigkeitsabweichungssteuerverfahren ist, in dieser Erfindung. Dieses Flussdiagramm führt die Prozedur auf, die durch einen Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 durchgeführt wird. 2 ist ein Blockdiagramm einer Positionierungseinheit, die das Geschwindigkeitsabweichungssteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt.
In den Figuren repräsentiert ein Bezugszeichen 1 einen Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock, 11 repräsentiert eine Geschwindigkeitsabgleichsteuerschaltung, 12 repräsentiert eine CPU oder eine Berechnungseinheit, 13 repräsentiert eine Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz und 14 repräsentiert eine Positionssteuerschaltung. Ein Beispiel eines Aufbaus der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 13 wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 1999-220364 offengelegt.
Es folgt eine Erläuterung eines Überblicks einer Operation in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es werden ein Einstellwert, ein Referenztakt, Anzahl von Ausgabeimpulsen, ein Abbremsungsstartsignal und ein Stoppsignal zu dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 von außen eingegeben. Der Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 generiert einen vorgeschriebenen Geschwindigkeitsbefehl und gibt einen Geschwindigkeitsbefehlswert, Einstellwert in Bezug auf Position, ein Steuersignal und eine gegenwärtige Geschwindigkeit aus.
Der Geschwindigkeitsbefehlswert, der in dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 generiert wird, wird der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 13 bereitgestellt und die Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 13 erhält eine Impulskette (fout) variabler Frequenz und gibt sie aus.
Die Positionssteuerschaltung 14 empfängt und zählt die Impulskette und gibt die Anzahl von Ausgabeimpulsen zu dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 zurück. Die Positionssteuerschaltung 14 empfängt das Steuersignal und den Einstellwert in Bezug auf eine Position von dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 und generiert ein Abbremsungssig nal und ein Stoppsignal. Die Positionssteuerschaltung 14 gibt das Abbremsungsstartsignal zu dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 aus und gibt das Stoppsignal zu dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 und zu der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 13 aus. Wenn das Abbremsungsstartsignal validiert ist, beginnt die Abbremsung und wenn das Stoppsignal validiert ist, wird die Impulskette nicht ausgegeben.
Die Berechnungseinheit 12 empfängt den Einstellwert und den Referenztakt von außen. Die Berechnungseinheit 12 kalkuliert und generiert das Steuersignal und den Einstellwert bezogen auf eine Geschwindigkeit und das Steuersignal und den Einstellwert bezogen auf eine Position. Die Berechnungseinheit 12 gibt das Steuersignal und den Einstellwert bezogen auf eine Geschwindigkeit zu der Geschwindigkeitsabgleichsteuerschaltung 11 aus und gibt das Steuersignal und den Einstellwert bezogen auf eine Position zu der Positionssteuerschaltung 14 aus. Außerdem gibt die Berechnungseinheit 12 die Anzahl von Ausgabeimpulsen, die von der Positionssteuerschaltung 14 empfangen werden, und die gegenwärtige Geschwindigkeit, die von der Geschwindigkeitsabgleichsteuerschaltung 11 empfangen wird, nach außen aus.
Die Geschwindigkeitsabgleichsteuerschaltung 11 generiert den Geschwindigkeitsbefehlswert basierend auf dem Steuersignal und den Einstellwert bezogen auf eine Geschwindigkeit, empfangen von der Berechnungseinheit 12, und das Abbremsungsstartsignal und das Stoppsignal, empfangen von der Positionssteuerschaltung, und gibt den Geschwindigkeitsbefehlswert zu der Impulsgenerierungsschaltung variabler Frequenz 13 aus.
Es wird nun eine Erläuterung einer Operation des Geschwindigkeitsabgleichsteuerblocks 1 gegeben, während auf 1 und 3 Bezug genommen wird.
1 zeigt ein Steuerverfahren, das durch den Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock 1 ausgeführt wird. Schritte von S1 bis S10 werden in der Berechnungseinheit 12 bearbeitet und Schritte von S11 bis S29 werden in der Geschwindigkeitsabgleichsteuerschaltung 11 bearbeitet. 3 ist eine Veranschaulichung einer internen Struktur der Geschwindigkeitsabgleichsteuerschaltung 11.
In 3 ist 21 ein Datenselektor-1, 22 ist ein Addierer-Subtrahierer, 23 ist ein Datenselektor-2, 24 ist ein Subtrahierer, 25 ist ein Datenselektor-3, 26 ist ein Datenkomparator, 27 ist eine Geschwindigkeitsbefehlswert-Vp-Verriegelungsschaltung und 28 ist eine Vp-Verriegelungszeiteinstellungsgenerierungsschaltung.
Zu Anfang werden in Schritt S1 ein Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit während einer Beschleunigung (ΔVa) und ein Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit während einer Abbremsung (ΔVd) unter Verwendung einer Datentabelle für [ΔV(a/d)] bestimmt.
Es wird hier ein bereits bestimmter Wert bereitgestellt (später erläutert).
In Schritt S2 werden eine Befehlsgeschwindigkeit (VS), Anfangsgeschwindigkeit (V0), Beschleunigungszeit (ta), Abbremsungszeit (td), Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit während einer Beschleunigung (ΔVa) und ein Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit während einer Abweichung (ΔVd) empfangen wie eingegeben. Der Beschleunigung wird sich in Schritt S3 angenommen und der Abbremsung wird sich in Schritt S7 angenommen.
In Schritt S3 wird eine vorherige Befehlsgeschwindigkeit (VSb) oder Vorspanngeschwindigkeit (VB) als eine Anfangsgeschwindigkeit (V0) während einer Beschleunigung genommen.
In Schritt S4 werden eine Anzahl von Divisionen von |VS – V0| während einer Beschleunigungszeit (Cva) durch Verwendung von Cva = (|VS – V0|/ΔVa: Anheben einer Dezimalen eines resultierenden Werts auf die nächste ganze Zahl) kalkuliert.
In Schritt S5 werden eine Anzahl von Divisionen (CTa) einer Beschleunigungszeit durch Verwendung von CTa = (Cva – 1) kalkuliert.
In Schritt S6 wird ein Geschwindigkeitsabweichungsintervall (Δta) einer Beschleunigungszeit durch Verwendung von Δta = (Quotient von ta/CTa) kalkuliert.
In Schritt S7 wird nur Vorspanngeschwindigkeit (VB) als Anfangsgeschwindigkeit in einer Abbremsungszeit genommen.
In Schritt S8 wird eine Anzahl von Divisionen (Cvd) von |VS – V0| durch Verwendung von Cva = (|VS – Vo|: Anheben einer Dezimalen eines resultierenden Werts auf die nächste ganze Zahl) kalkuliert.
In Schritt S9 wird eine Anzahl von Divisionen (CTd) einer Abbremsungszeit durch CTd = (Cvd – 1) kalkuliert.
In Schritt S10 wird ein Geschwindigkeitsabweichungsintervall (Δtd) einer Abbremsungszeit durch Verwendung von Δtd = (Quotient von td/CTd) kalkuliert.
Die Schritte von S1 bis S10 werden durch Berechnungseinheit 12 als Vorbereitung vor einem Start einer Impulsausgabe ausgeführt.
Die Geschwindigkeitsabgleichsteuerschaltung, konfiguriert wie in 3, basierend auf Schritt S11 weiter.
Zu Anfang wird in Schritt S11 überprüft, ob ein Abbremsungsstartbefehl empfangen ist. Wenn der Abbremsungsstartbefehl empfangen ist, wird ein Prozess in Schritt S25 ausgeführt, und wenn der Abbremsungsstartbefehl nicht empfangen ist, wird ein Prozess in Schritt S12 ausgeführt.
In Schritt S12 werden V0 und VS miteinander verglichen. Wenn V0 = VS ist, wird ein Prozess in Schritt S24 ausgeführt, und wenn V0 ≠ VS ist, wird ein Prozess in Schritt S13 ausgeführt.
In Schritt S13 werden V0 und VS miteinander verglichen. Wenn V0 > VS ist, wird ein Prozess in Schritt S16 ausgeführt, und wenn V0 < VS ist, wird ein Prozess in Schritt S14 ausgeführt.
In Schritt S14 wird eine Geschwindigkeit während einer Beschleunigung (VaVd) durch Verwendung von VaVd = (VaVd + ΔVa) kalkuliert.
Hier wird die vorherige Befehlsgeschwindigkeit (VSb) oder Vorspanngeschwindigkeit (VB) als Anfangswert von VaVd genommen.
In Schritt S15 werden VaVd und VS miteinander verglichen. Wenn VaVd ≥ VS ist, wird ein Prozess in Schritt S24 ausgeführt, und wenn VaVd < VS ist, wird ein Prozess in Schritt S18 ausgeführt.
Andererseits wird in Schritt S16 eine Geschwindigkeit während einer Beschleunigung (VaVd) durch VaVd = (VaVd – ΔVa) kalkuliert. In diesem Fall ist nur Befehlsgeschwindigkeit (VSb) ein Anfangswert von VaVd.
In Schritt S17 werden VaVd und VS miteinander verglichen. Wenn VaVd ≤ VS ist, wird ein Prozess in Schritt S24 ausgeführt, und wenn VaVd > VS ist, wird ein Prozess in Schritt S18 ausgeführt.
In Schritt S18 wird ein Δta-Takt generiert.
In Schritt S19 wird VaVd für jedes Δta verriegelt. Ferner werden für eine Beschleunigung während einer Beschleunigungszeit Schritte S14, S15, S18 und S19 für jedes Δta ausgeführt. Andererseits werden für eine Abbremsung während einer Beschleunigungszeit Schritte 516, 517, S18 und S19 für jedes Δta ausgeführt.
In Schritt S20 wird ein Geschwindigkeitsbefehlswert (Vp) durch Verwendung von Vp = VaVd kalkuliert.
In Schritt S21 werden Vp und VB miteinander verglichen. Wenn Vp > VB ist, wird ein Prozess in Schritt S23 ausgeführt, und wenn Vp ≤ VB ist, wird ein Prozess in Schritt S22 ausgeführt.
In Schritt S22 wird ein vorheriges Vp bis zum Stopp gehalten.
In Schritt S23 wird Vp verriegelt und in Schritt S29 wird Vp zu der Impulsgenerierungseinheit variabler Frequenz ausgegeben.
In Schritt S24 wird Vp als VS genommen; in Schritt S23 wird Vp verriegelt; und in Schritt S29 wird Vp zu der Impulsgenerierungseinheit variabler Frequenz ausgegeben.
In Schritt S25 wird eine Geschwindigkeit (Vd) während einer Abbremsung durch Verwendung von Vd = (Vd – ΔVd) kalkuliert.
Hier wird ein Geschwindigkeitsbefehlswert (Vp) oder Befehlsgeschwindigkeit (VS) als Anfangswert von Vd genommen.
In Schritt S26 wird ein Δtd-Takt generiert.
In Schritt S27 wird Vd für jedes Δtd verriegelt.
Schritte S25 bis S27 werden für jedes Δtd ausgeführt.
In Schritt S28 wird ein Geschwindigkeitsbefehlswert (Vp) durch Verwendung von Vp = Vd kalkuliert und ein Prozess in Schritt S21 wird ausgeführt.
4 zeigt eine Geschwindigkeitsabweichung in dem Betrag einer Abweichung in einem Geschwindigkeitsprioritätsverfahren, welches ein Geschwindigkeitsabweichungssteuerverfahren in der vorliegenden Ausführungsform ist. Der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] wird unter Verwendung der Datentabelle bestimmt, die Vorrang über Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a/d)] hat, und dann wird eine Anzahl von Divisionen (Cv) von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0) durch Cv(a/d) = (|Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)|/ΔV(a/d): Anheben einer Dezimalen eines Produktswerts auf die nächste ganze Zahl) bestimmt. Danach wird eine Anzahl von Divisionen [CT(a/d)] der Beschleunigungszeit durch Verwendung von CT(a/d) = [Cv(a/d) – 1] bestimmt und ein Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a/d)] wird durch Verwendung von Δt(a/d) = [Quotient von t(a/d)/CT(a/d)] bestimmt. In diesem Fall ist t(a/d) eine Beschleunigungs- oder Abbremsungszeit, d.h. t(a) ist eine Beschleunigungszeit und t(d) ist eine Abbremsungszeit.
Außerdem ist es durch Vorsehen des Geschwindigkeitsabweichungsintervalls Δt(a/d) ungeachtet des Steuerzyklus, der ei nen Ausgabeimpuls generiert, möglich, einen variablen Wert an Stelle eines festen Werts zu haben.
Ferner wird während einer Beschleunigung ein Hochfahren in einer Geschwindigkeit ausgeführt, die durch Hinzufügen des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔVa zu der Anfangsgeschwindigkeit (V0) erhalten wird. Eine Geschwindigkeit nach dem Geschwindigkeitsabweichungsintervall Δta ist ein Wert, der durch Hinzufügen eines Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔVa zu der vorherigen Geschwindigkeit erhalten wird, und nach Verstreichen von jedem Geschwindigkeitsabweichungsintervall Δta wird der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔVa zu der vorherigen Geschwindigkeit hinzugefügt, um eine Geschwindigkeit zu ergeben. Dies wird iterativ ausgeführt.
Wenn die Befehlsgeschwindigkeit (VS) erreicht ist, wird ein Wechsel zur Befehlsgeschwindigkeit ausgeführt.
Wenn eine Abbremsungsstartzeiteinstellung vorgesehen ist, wechselt eine Geschwindigkeit zu einem Wert, der durch Subtrahieren eines Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔVd von der Befehlsgeschwindigkeit (VS) oder gegenwärtigen Geschwindigkeit erhalten wird. Eine Geschwindigkeit nach dem Geschwindigkeitsabweichungsintervall Δtd ist ein Wert, der durch Subtrahieren eines Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔVd von der vorherigen Geschwindigkeit erhalten wird, und nach Verstreichen von jedem Geschwindigkeitsabweichungsintervall Δtd wird der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔVd von der vorherigen Geschwindigkeit subtrahiert, um eine Geschwindigkeit zu ergeben. Dies wird wiederholt ausgeführt. Entweder wird ein Befehlsverlagerungsbetrag erreicht oder stoppt, wenn ein Stoppbefehl vorgesehen wird.
Das oben erwähnte Verfahren kann durch eines von Software und Hardware realisiert werden.
In der ersten Ausführungsform wird einem Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔV(a/d) Vorrang gegeben, eine Anzahl von Divisionen einer Geschwindigkeit während eines Geschwindigkeitsabgleichs und eine Anzahl von Divisionen einer Geschwindigkeitsabgleichzeit werden variabel gehalten, eine Anzahl von Divisionen wird veranlasst, jederzeit maximal zu sein. Da der Geschwindigkeitsabgleich durch Variieren der Ausgabegeschwindigkeit für jedes Geschwindigkeitsabweichungsintervall Δt(a/d) ausgeführt wird, kann der Schrittmotor nicht einfach Synchronismus verlieren. Außerdem können die Geschwindigkeitsabgleichzeit, Bearbeitungszeit bis zum Hochfahren und Taktzeit verkürzt werden und eine Vielzahl einer Achsensteuerung kann realisiert werden.
Zweite Ausführungsform
Es folgt eine Erläuterung einer Konfiguration einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Generieren einer Datentabelle eines Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] in dieser Ausführungsform. Dieser Prozess wird durch die Berechnungseinheit 12 ausgeführt.
Schritte von S31 bis S35 sind ein Prozess, der bereits durch die Berechnungseinheit 12 bestimmt ist, und Schritte von S36 bis S44 können auch ausgedrückt werden, wie in 6 gezeigt.
Es folgt eine Erläuterung einer Operation in der zweiten Ausführungsform.
Schritt S31 zeigt einen Start eines Prozesses an.
In Schritt S32 werden Daten als Eingabe empfangen. Hier werden ein Befehlswert (VS), Minimalwert der Befehlsgeschwindigkeit (VSmin), Maximalwert der Befehlsgeschwindigkeit (VSmax), Anfangsgeschwindigkeit (V0), Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)], Minimalwert von Geschwindigkeitsabgleichzeit (t(a/d)min], Maximalwert der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)max], Toleranzbereichsbedingung [te(a/d)] von t(a/d), Bedingung von ΔV(a/d)(|VSx-V0x| und kleiner oder gleich ΔVx(a/d), Steuerfrequenz (fc) und Rangklassifikationszeit (tWz) von t(a/d) als Eingabe empfangen. In diesem Fall wird eine Beschleunigung durch "a" und eine Abbremsung durch "d" dargestellt.
In Schritt S33 wird ein Maximalwert [CV(a/d)max] einer Anzahl von Divisionen |VS – V0| durch Verwendung von Cv(a/d)max = (VWz/ΔV(a/d)min) ≤ (|VSmax – V0min|/ΔV(a/d)min) kalkuliert, eine Anzahl von Divisionen [Cvx(a/d)] von erforderlichen |VS – V0| wird durch Verwendung von (|VSx – V0x|/ΔV(a/d) ≤ Cvx ≤ Cv(a/d)max kalkuliert, ein Grenzbereich (VWz) einer Geschwindigkeitsdifferenz wird durch Verwendung von VWz = |VSz – V0z| ≤ |Vsmax – V0min| kalkuliert und ein Minimalwert eines Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] wird durch Verwendung von ΔV(a/d)min = VSmin kalkuliert.
In Schritt S34 wird ein Maximalwert [CT(a/d)max] einer Anzahl von Divisionen einer Geschwindigkeitsabgleichzeit durch Verwendung von [CT(a/d)max = [CT(a/d)max-1] ≤ [te(a/d) × fc] kalkuliert und eine Anzahl von Divisionen [CTx(a/d)] einer erforderlichen Geschwindigkeitsabgleichzeit wird durch Verwendung von CTx(a/d) =[Cvx(a/d)-1] ≤ CT(a/d)max kalkuliert.
In Schritt S35 wird Cv(a/d)max durch Verwendung von Cv(a/d)max = [CT(a/d)max + 1] ≤ [te(a/d) × fc + 1] kalkuliert und ein geeigneter Wert von Cv(a/d)max wird bestimmt. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen eines geeigneten Werts ist [te(a/d) × fc].
Der beste Wert kann durch Verwendung von (te(a/d) × fc) erhalten werden.
Somit ist aus der oben gegebenen Erläuterung VWz = [Cv(a/d)max × ΔV(a/d)min].
Da der Wert von fc basierend auf dem in 10 beschriebenen Verfahren kalkuliert wird, um die Gleichungen zu erfüllen, die in Schritt S33 verwendet werden, werden die Beziehungen von diesen Gleichungen erfüllt, wenn der Wert von VWz in diesen Gleichungen ersetzt wird.
In Schritt S36 wird t(a/d) mit 0 verglichen. Wenn t(a/d) = 0 ist, wird ein Prozess in Schritt S43 ausgeführt, und wenn t(a/d) ≠ 0 ist, wird ein Prozess in Schritt S37 ausgeführt.
In Schritt S37 wird |VS – V0| mit 0 verglichen. Wenn |VS – V0| = 0 ist, wird ein Prozess in Schritt S43 ausgeführt, wenn |VS – V0| ≠ 0 ist, wird ein Prozess in Schritt S38 ausgeführt.
In Schritt S38 wird Rang (K) von |VS – V0× als K = 0, 1, 2, ... (ganze Zahl) genommen und durch Verwendung von [VWz × ((K – 1)-te Potenz von 2) + ΔV(a/d)]min ≤ |VS – V0| ≤ [VWz × (K)-te Potenz von 2] kalkuliert. Wenn jedoch K = 0 ist, [VWz × ((K-1)-te Potenz von 2) + ΔV(a/d)min] = ΔV(a/d)min.
Außerdem wird angenommen, dass [VWz × (K)-te Potenz von 2]max ≤ |VS – V0|max = Vsmax.
In Schritt S39 ist Rang (L) von t(a/d) L = –1, 0, 1, 2, ... (ganze Zahl) und wird durch Verwendung von [tWz × (L)-te Potenz von 2] ≤ t(a/d) ≤ [tWz × ((L + 1)-te Potenz von 2) – t(a/d)min kalkuliert. Wenn jedoch L = –1 ist, [tWz × (L)-te Potenz von 2] = t(a/d)min.
Außerdem wird angenommen, dass [tWz × ((L + 1)-te Potenz von 2) – t(a/d)min]max ≤ t(a/d)max.
In Schritt S40 wird K mit L verglichen. Falls K > L ist, wird ein Prozess in Schritt S42 ausgeführt; und falls K ≤ L ist, wird ein Prozess in Schritt S41 ausgeführt.
In Schritt S41 ist ΔV(a/d) = ΔV(a/d)min.
In Schritt S42 ist ΔV(a/d) = ΔV(a/d)min (wobei ΔV(a/d)min in binären Zahlen ausgedrückt wird und ein Wert ist, der durch Linksverschiebung von (K-L) erhalten wird.
In Schritt S43 ist ΔV(a/d) = 0.
In Schritt S44 wird ΔV(a/d) zu einem Geschwindigkeitsabgleichsteuerprozess ausgegeben und der Prozess wird beendet.
Ferner können Schritte von S36 bis S44 ausgedrückt werden, wie in 6 gezeigt.
6 ist ein Beispiel, wenn VWz = 2000 und fc = 4 MHz sind.
Es folgt eine Erläuterung von Schritten S36 bis S44 in 5 basierend auf einem Flussdiagramm in 6.
Schritt S51 zeigt einen Start des Prozesses an.
In Schritt S52 wird t(a/d) mit 0 verglichen. Falls t(a/d) = 0 ist, wird ein Prozess in Schritt S83 ausgeführt; falls t(a/d) ≠ 0 ist, wird ein Prozess in Schritt S53 ausgeführt.
In Schritt S53 wird |VS – V0| mit 0 verglichen. Falls |VS – V0| = 0 ist, wird ein Prozess in Schritt S83 ausgeführt; falls |VS – V0| ≠ 0 ist, wird ein Prozess in Schritt S54 ausgeführt.
In Schritt S54 wird |VS – V0| mit 2000 verglichen. Falls |VS – V0| ≤ 2000 ist, wird ein Prozess in Schritt S55 ausgeführt und K wird durch 0 ersetzt. Falls |VS – V0| > 2000 ist, wird ein Prozess in Schritt S56 ausgeführt.
In Schritt S56 wird |VS – V0| mit 4000 verglichen. Wenn |VS – V0| ≤ 4000 ist, wird ein Prozess in Schritt S57 ausgeführt und K wird durch 1 ersetzt. Wenn |VS – V0| > 4000 ist, wird ein Prozess in Schritt S58 ausgeführt.
In Schritt S58 wird |VS – V0| mit 8000 verglichen. Wenn |VS – V0| ≤ 8000 ist, wird ein Prozess in Schritt S59 ausgeführt und K wird durch 2 ersetzt. Wenn |VS – V0| > 8000 ist, wird ein Prozess in Schritt S60 ausgeführt.
In Schritt S60 wird |VS – V0| mit 16000 verglichen. Wenn |VS – V0| ≤ 16000 ist, wird ein Prozess in Schritt S61 ausgeführt und K wird durch 3 ersetzt. Wenn |VS – V0| > 16000 ist, wird ein Prozess in S62 ausgeführt.
In Schritt S62 wird |VS – V0| mit 32000 verglichen. Wenn |VS – V0| ≤ 32000 ist, wird ein Prozess in Schritt S63 ausgeführt und K wird durch 4 ersetzt. Wenn |VS – V0| > 32000 ist, wird ein Prozess in S64 ausgeführt.
In Schritt S64 wird |VS – V0| mit 64000 verglichen. Wenn |VS – V0| ≤ 64000 ist, wird ein Prozess in Schritt S65 ausgeführt und K wird durch 5 ersetzt. Wenn |VS – V0| > 64000 ist, wird ein Prozess in S66 ausgeführt.
In Schritt S66 wird |VS – V0| mit 128000 verglichen. Wenn |VS – V0| ≤- 128000 ist, wird ein Prozess in Schritt S67 ausgeführt und K wird durch 6 ersetzt. Wenn |VS – V0| > 128000 ist, wird ein Prozess in S68 ausgeführt.
In Schritt S68 wird K durch 7 ersetzt.
In Schritt S69 wird t(a/d) mit 1024 verglichen. Wenn t(a/d) < 1024 ist, wird ein Prozess in Schritt S70 ausgeführt und L wird durch 0 ersetzt. Wenn t(a/d) ≥ 1024 ist, wird ein Prozess in Schritt 571 ausgeführt.
In Schritt S71 wird t(a/d) mit 2048 verglichen. Wenn t(a/d) < 2048 ist, wird ein Prozess in Schritt S72 ausgeführt und L wird durch 1 ersetzt. Wenn t(a/d) ≥ 2048 ist, wird ein Prozess in Schritt S73 ausgeführt.
In Schritt S73 wird t(a/d) mit 4096 verglichen. Wenn t(a/d) < 4096 ist, wird ein Prozess in Schritt S74 ausgeführt und L wird durch 2 ersetzt. Wenn t(a/d) ≥ 4096 ist, wird ein Prozess in Schritt S75 ausgeführt.
In Schritt S75 wird t(a/d) mit 8192 verglichen. Wenn t(a/d) < 8192 ist, wird ein Prozess in Schritt S76 ausgeführt und L wird durch 3 ersetzt. Wenn t(a/d) ≥ 8192 ist, wird ein Prozess in Schritt S77 ausgeführt.
In Schritt S77 wird t(a/d) mit 16384 verglichen. Wenn t(a/d) < 16384 ist, wird ein Prozess in Schritt S78 ausgeführt und L wird durch 4 ersetzt. Wenn t(a/d) ≥ 16384 ist, wird ein Prozess in Schritt S79 ausgeführt.
In Schritt S79 wird L durch 5 ersetzt.
In Schritt S80 wird K mit L verglichen. Wenn K > L ist, wird ein Prozess in Schritt S82 ausgeführt. In Schritt S82 ist ΔV(a/d)min = 1, wobei ΔV ein Wert ist, der durch Linksverschiebung von (K-L) Bits erhalten wird, der als eine binäre Zahl "1" ausgedrückt wird. Wenn K ≤ L ist, wird ein Prozess in Schritt S81 ausgeführt und ΔV(a/d) wird durch 1 ersetzt.
In Schritt S83 wird ΔV(a/d) durch 0 ersetzt.
In Schritt S84 wird ΔV(a/d) zu dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerprozess ausgegeben und beendet. Das oben beschriebene Verfahren kann durch eines von Software und Hardware realisiert werden.
7 ist eine Datentabelle zur Kalkulation eines Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔV(a/d) in der vorliegenden Ausführungsform. Dies sind die Ergebnisse, die erhalten werden, wenn der Prozess in dem Flussdiagramm in 5 ausgeführt wird. 8 veranschaulicht tatsächliche Werte, wenn Steuerfrequenz fc = 4[MHz], VWz = 2000[Hz], ΔV(a/d)min = 1[Hz], tWz = 1024[ms] und t(a/d)min = 1[ms] in den in 7 gezeigten Gleichungen ersetzt werden.
Die Datentabelle in dieser Figur sieht |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit V0)|[Hz], Geschwindigkeitsabgleichzeit t(a/d)[HZ] als Eingabedaten vor und erhält einen Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔV(a/d)[Hz] als Ausgabedaten.
In diesem Fall gibt es 10 Werte von |VS – V0| und 35 Werte von ΔV(a/d).
Um in 9 ΔV(a/d) enger zu machen, wird ΔV veranlasst, für jedes ΔV(a/d)min zu variieren. 9 veranschaulicht tatsächliche Werte, wenn Steuerfrequenz fc = 4[MHz], VWz = 2000[Hz], ΔV(a/d)min = 1[Hz], t(a/d)min = 1[ms], te(a/d) _ 0,5[ms] in den in 7 gezeigten Gleichungen ersetzt werden. Außerdem kann tWz nicht ein fester Wert sein.
In diesem Fall gibt es 102 Werte von |VS – V0|, 103 Werte von t(a/d) und 5052 Werte von ΔV(a/d). Wegen der großen Anzahl von Kombinationen ist es jedoch schwierig, dies in der Praxis umzusetzen. Deshalb wird ΔV(a/d) als (K-L)-te Potenz von 2, wie in 8 gezeigt, in der vorliegenden Ausführungsform genommen .
Dies erlaubt eine Reduzierung der Anzahl von Kombinationen und macht es leicht, dieses Verfahren in der Praxis umzusetzen. Da die Bestimmung des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔV(a/d) in der zweiten Ausführungsform in die Form einer Datentabelle gebracht ist, wurde ermöglicht, den Wert von ΔV(a/d) durch Verwendung eines einfachen Verfahrens prompt zu finden.
10 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Kalkulation der Steuerfrequenz (fc). Dieses Verfahren ist nur zum Verweis vorgesehen und wird nicht detailliert erläutert.
Gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen werden die Anzahl von Divisionen einer beschleunigten oder abgebremsten Geschwindigkeit und die Anzahl von Divisionen einer Geschwindigkeitsabgleichzeit variabel gemacht, während dem Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔV(a/d) Vorrang gegeben wird, die Anzahl von Divisionen wird jederzeit maximal gemacht und der Geschwindigkeitsabgleich wird durch Variieren der Ausgabegeschwindigkeit für jedes Geschwindigkeitsabweichungsintervall Δt(a/d) ausgeführt. Als ein Ergebnis kann der Synchronismus eines Schrittmotors nicht so einfach verloren gehen, ist es möglich, die Geschwindigkeitsabgleichzeit und die Bearbeitungszeit vor einem Hochfahren zu verkürzen, und die Taktzeit und Vielzahl einer Achsensteuerung kann bei geringen Kosten in der Praxis umgesetzt werden.
Hier ist die Taktzeit eine Zeit, die für einen Prozess genommen wird, und in diesem Fall wird eine Positionierungsoperation als ein Prozess betrachtet. Wenn die Beschleunigungs- und Abbremsungszeit und die Operationszeit vor einem Hochfahren kurz werden, wird die Bearbeitungszeit für eine Positionierung vom gleichen Betrag einer Verlagerung kurz.
Ein konkretes Beispiel einer Verbesserung einer Taktzeit wird erläutert, während auf 11 Bezug genommen wird.
Es folgt die Erläuterung von Faktoren in Bezug auf den Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] von Faktoren, die in Betracht gezogen werden müssen um zu verhindern, dass der Schrittmotor Synchronismus verliert.
(1) Vibrationscharakteristika eines Schrittmotors während des Laufens.
Da es bei geringer Geschwindigkeit beträchtliche Vibrationen gibt, kann der Schrittmotor nicht reibungslos laufen. Besonders in einer Region, die um ungefähr 200[Hz] liegt (0 bis ungefähr 400[Hz]) wird der Betrag von Vibrationen hoch. Es ist notwendig, eine Anfangsgeschwindigkeit V0 über diese Region hinaus einzustellen.
(2) Trägheitslast – Charakteristika einer Selbsthochlauffrequenz (Geschwindigkeit gerade vor einem Verlust von Synchronismus), Trägheitsverhältnis.
Da ein Rotor des Schrittmotors oder der Schrittmotor selbst ein Trägheitsmoment hat, gibt es eine Verzögerung oder eine Vorrückung in einer Drehung einer Motorwelle bei einem momentanen Hochlaufen oder Stopp.
Der Betrag einer derartigen Verzögerung oder Vorrückung variiert gemäß der Geschwindigkeit. Wenn der Betrag über einen gewissen Wert hinaus geht, kann der Motor einer Impulsgeschwindigkeit nicht folgen und verliert Synchronismus (verursacht Fehltritt). Die Geschwindigkeit unmittelbar vor Verlust von Synchronismus wird als die Selbsthochlauffrequenz bezeichnet. Eine Abweichung in der maximalen Selbsthochlauffrequenz entsprechend der Trägheitslast kann durch die folgende Formel angenähert werden: f = fs/√(1 + JL/Jo) [Hz]wobei f die maximale Selbsthochlauffrequenz [Hz] ist, wenn es eine Trägheitslast gibt, fs unabhängig die maximale Selbsthochlauffrequenz [Hz] des Motors ist, Jo ein Trägheitsmoment des Motors [gcm2(kg·m2)] ist und JL ein Trägheitsmoment einer Last [gcm2(kg·m2)] (J = GD2/4) ist.
Hier ist es notwendig, dass das Trägheitsverhältnis = JL/Jo ≤ (510) ist. Folglich ist (0,302 × fs) ≤ f ≤ fs[Hz]. Deshalb ist es notwendig, die Anfangsgeschwindigkeit (V0) kleiner als die Selbsthochlauffrequenz (f) einzustellen. Auch ist es notwendig, [Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit (ΔV(a/d))] kleiner als diese Selbsthochlauffrequenz zu machen.
(3) Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs
Eine Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs kann durch TR = Geschwindigkeitsabgleichzeit[ms]/|Befehlsgeschwindigkeit[kHz] – Anfangsgeschwindigkeit[kHz]|[ms/kHz] kalkuliert werden.
Die Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs, die durch die obige Gleichung bestimmt wird, muss größer oder gleich dem Wert der Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs des Schrittmotors (ungefähr von 20 bis 30), der verwendet wird, sein. Wenn die Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs, die durch die Kalkulation bestimmt wird, kleiner als der Wert der Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs des Schrittmotors ist, ist es notwendig, Änderungen auszuführen, wie eine Ausdehnung der eingestellten Geschwindigkeitsabgleichzeit.
Es folgt die Erläuterung eines Beispiels mit einem Zwei-Phasen-Motor (fs = 1500[Hz]) unter Betrachtung der oben erwähnten Punkte (1), (2) und (3) und einer Anzahl von Ausgabeimpulsen = 2000[Impulse], Befehlsgeschwindigkeit VS = 5000[Hz] und |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)|.
Folgende drei Bedingungen müssen erfüllt werden.

1) Als eine Maßnahme gegen Vibrationen wird eine Anfangsgeschwindigkeit (V0) auf 400[Hz] von eingestellt, da Anfangsgeschwindigkeit (V0) größer oder gleich 400[Hz] sein muss.
2) Als eine Maßnahme gegen Verlust von Synchronismus werden folgende Werte eingestellt: Trägheitsverhältnis ≤ 10 und [Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)]] < [f ≈ (0,302 × fs)][Hz].
3) Als eine Maßnahme gegen Verlust von Synchronismus wird eine Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs größer oder gleich 20[ms/kHz] eingestellt.

Zu Anfang wird ΔV(a/d)[Hz] aus [Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] < [f ≈ (0,302 × fs)][Hz] bestimmt. Da die Anfangsgeschwindigkeit (V0) = 400 [Hz] ist, ist 0 ≤ ΔV(a/d) < (0, 302 × fs – 400) [Hz]. In einem Zwei-Phasen-Motor (fs = 1500), ΔV(a/d) < (0,302 × fs – 400) = 53[Hz]. Deshalb wird ΔV auf kleiner oder gleich 50[Hz] eingestellt.
Ferner wird eine tatsächliche Geschwindigkeitsabgleichzeit aus einer Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs ≥ 20[ms/kHz] bestimmt. Da die Rate eines Geschwindigkeitsabgleichs 20 ≤ Geschwindigkeitsabgleichzeit/|Befehlsgeschwindigkeit – Anfangsgeschwindigkeit|[ms/kHz] ist, ist die Geschwindigkeitsabgleichzeit ≥ 20 × |Befehlsgeschwindigkeit – Anfangsgeschwindigkeit|[ms]. Da die Befehlsgeschwindigkeit (VS) = 5[kHz] und die Anfangsgeschwindigkeit (V0) = 0,4[kHz] sind, ist des weiteren die tatsächliche Geschwindigkeitsabgleichzeit ≥ 20 × |5 – 0,4| = 92[ms].
Als nächstes wird die minimale Geschwindigkeitsabgleichzeit bestimmt, die die Bedingung ΔV(a/d) ≤ 50[Hz] erfüllt. In den vorliegenden Ausführungsformen sind unter der Annahme, dass die Geschwindigkeitsabgleichzeit bis zu der tatsächlichen Geschwindigkeitsabgleichzeit während der Rate einer Geschwindigkeitsabgleichzeit verkürzt werden könnte, wenn die minimale Einstellung eines Geschwindigkeitsabgleichs = 92[ms] ist, gemäß 8 |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| = |5000 – 400| = 4600[Hz] und Geschwindigkeitsabgleichzeit = 92[ms]. Deshalb ist ΔV(a/d) = 2[Hz] und erfüllt die Bedingung ΔV(a/d) ≤ 50[Hz].
Selbst wenn die minimale Geschwindigkeitsabgleichzeit = der minimalen tatsächlichen Geschwindigkeitsabgleichzeit = 92[ms] ist, wird somit die Bedingung ΔV ≤ 50[Hz] erfüllt und der Motor verliert nicht Synchronismus.
Mit anderen Worten ist die minimale Geschwindigkeitsabgleichzeit, die die Bedingung von ΔV ≤ 50[Hz] erfüllt, 92[Hz].
Andererseits ist in dem konventionellen Festzeitintervallverfahren, wenn die eingestellte Geschwindigkeitsabgleichzeit = Δtc × CT(a/d) = Δtc × Cv(a/d), Cv(a/d) = [|Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)|/ΔV – Anhebung einer Dezimalen eines resultierenden Werts auf die nächste ganze Zahl], eingestellte Geschwindigkeitsabgleichzeit = Δtc × [|Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V=)|/ΔV – Anhebung einer Dezimalen eines resultierenden Werts auf die nächste ganze Zahl] und Δtc = 2[ms] sind, dann ein Minimum der Geschwindigkeitsabgleichzeit = 2[ms] × (|5000 – 400|[Hz] – Anhebung einer Dezimalen eines resultierenden Werts auf die nächste ganze Zahl) = 2[ms] × 92 = 184[ms]. Da die Geschwindigkeit fast die gleiche wie die Befehlsgeschwindigkeit (VS) in dem 92-ten Wert von Δtc ist, wird eine minimale tatsächliche Geschwindigkeitsabgleichzeit zu 2[ms] × (92 – 1) = 182 [ms] geändert.
Mit anderen Worten ist in einer konventionellen Technik die minimale Geschwindigkeitsabgleichzeit, die die Bedingung ΔV(a/d) ≤ 50[Hz] erfüllt, 182[ms].
Ferner wird die Wirkung in einer Taktzeit (Differenz einer Positionierungszeit, wenn eine Anzahl von Ausgabeimpulsen = 2000[Impulse] positioniert werden) nachstehend erläutert:
Positionierungszeit = (tatsächliche Beschleunigungszeit + Zeit konstanter Geschwindigkeit + tatsächliche Abbremsungszeit)[ms],
Zeit konstanter Geschwindigkeit = [(Anzahl von Ausgabeimpulsen – Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Beschleunigungszeit – Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Abbremsungszeit)[Impulse]/Befehlsgeschwindigkeit (VS) [kHz]][ms],
Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Geschwindigkeitsabgleichzeit ≈ [(Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Befehlsgeschwindigkeit (VS))[kHz] × tatsächliche Geschwindigkeitsabgleichzeit [ms]]/2[Impulse],
Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Abbremsungszeit ≈ [(Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Befehlsgeschwindigkeit (VS))[kHz] × tatsächliche Abbremsungszeit [ms]]/2[Impulse].
In der vorliegenden Ausführungsform sind,
Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Geschwindigkeitsabgleichzeit ≈ [(Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Befehlsgeschwindigkeit (VS))[kHz] × tatsächliche Geschwindigkeitsabgleichzeit [ms]]/2 = [(0,4 + 5) × 92]/2 = 248,4[Impulse],
Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Abbremsungszeit ≈ [(Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Befehlsgeschwindigkeit (VS)) [kHz] × tatsächliche Abbremsungszeit [ms]]/2 = [(0,4 + 5) × 92]/2 = 248,4[Impulse],
Zeit konstanter Geschwindigkeit = [(Anzahl von Ausgabeimpulsen – Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Beschleunigungszeit – Anzahl von Ausgabeimpulsen während tat sächlicher Abbremsungszeit)(Impulse]/Befehlsgeschwindigkeit (VS) [kHz]] ≈ (2000 – 248,4 – 248,4)/5 = 300,64 301[ms],
Positionierungszeit = (tatsächliche Beschleunigungszeit + Zeit konstanter Geschwindigkeit + tatsächliche Abbremsungszeit) ≈ (92 + 301 + 92) = 485[ms].
In dem konventionellen Festzeitintervallverfahren sind hingegen,
Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Beschleunigungszeit ≈ [(Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Befehlsgeschwindigkeit (VS))[kHz] × tatsächliche Beschleunigungszeit [ms]]/2 = [(0,4 + 5) × 182]/2 = 491,4[Impulse],
Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Abbremsungszeit ≈ [(Anfangsgeschwindigkeit (V0) + Befehlsgeschwindigkeit (VS)) × tatsächliche Abbremsungszeit [ms]]/2 = [(0,4 + 5) × 182]/2 = 491,4[Impulse],
Zeit konstanter Geschwindigkeit = [(Anzahl von Ausgabeimpulsen – Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Beschleunigungszeit – Anzahl von Ausgabeimpulsen während tatsächlicher Abbremsungszeit)[Impulse]/Befehlsgeschwindigkeit (VS) [kHz]] ≈ (2000 – 491,4 – 491,4)/5 = 203,4 ≈ 203[ms],
Positionierungszeit = (tatsächliche Beschleunigungszeit + Zeit konstanter Geschwindigkeit + tatsächliche Abbremsungszeit) ≈ (182 + 203 + 182) = 567[ms].
Unter Betrachtung dieser Bedingung wird es folglich in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, die Positionierungszeit um ungefähr (567 – 485) = 82 ≈ ungefähr 80[ms] als das konventionelle Zeitintervallverfahren zu verkürzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔV(a/d) unter Verwendung der Datentabelle bestimmt, die Anzahl von Divisionen einer beschleunigten oder abgebremsten Geschwindigkeit und die Anzahl von Divisionen einer Geschwindigkeitsabgleichzeit werden variabel gemacht, eine Anzahl von Divisionen wird jederzeit maximal gemacht, ein Geschwindigkeitsabgleich wird durch Variieren der Ausgabegeschwindigkeit für jedes Geschwindigkeitsabweichungsintervall Δt(a/d) ausgeführt. Als ein Ergebnis kann der Synchronismus eines Schrittmotors nicht so leicht verloren gehen, ist es möglich, die Geschwindigkeitsabgleichzeit und die Bearbeitung vor einem Hochfahren zu verkürzen und die Taktzeit und eine Vielzahl einer Achsensteuerung kann bei geringen Kosten in der Praxis umgesetzt werden.
Da die Bestimmung des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit ΔV(a/d) in die Form einer Datentabelle gebracht ist, wurde außerdem ermöglicht, den Wert von ΔV(a/d) durch Verwendung eines einfachen Verfahrens prompt zu finden und die Belastung in dem Geschwindigkeitsabgleichsteuerblock zu reduzieren.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben erwähnt, ist das Geschwindigkeitsabgleichsteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Geschwindigkeitsabweichungssteuerung des Schrittmotors geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Geschwindigkeitsabgleichsteuerverfahren inkludiert eine Bestimmung eines Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit aus einer Datentabelle entsprechend |Befehlsgeschwindigkeit – Anfangsgeschwindigkeit| und Geschwindigkeitsabgleichzeit, Bestimmung einer Anzahl von Divisionen von |Befehlsgeschwindigkeit – Anfangsgeschwindigkeit| durch Dividieren von Befehlsgeschwindigkeit – Anfangsgeschwindigkeit durch den Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit, Bestimmung einer Anzahl von Divisionen der Geschwindigkeitsabgleichzeit durch Subtrahieren von 1 von der Anzahl von Divisionen von |Befehlsgeschwindigkeit – Anfangsgeschwindigkeit|, Bestimmung eines Geschwindigkeitsabweichungsintervalls durch Dividieren der Geschwindigkeitsabgleichzeit durch die Anzahl von Divisionen der Geschwindigkeitsabgleichzeit, Bestimmung eines Werts für eine Geschwindigkeit, der erhalten wird durch Addieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit zu einer vorher bestimmten Geschwindigkeit für jedes Geschwindigkeitsabweichungsintervall nach Starten mit einer Geschwindigkeit, erhalten durch Addieren eines Betrags einer Änderung in einer Geschwindigkeit zu der Anfangsgeschwindigkeit während einer Beschleunigung, Umschaltung zu der Befehlsgeschwindigkeit bei Erreichen der Befehlsgeschwindigkeit und Bestimmung eines Werts für eine Geschwindigkeit, die durch Subtrahieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit von einer zuvor bestimmten für jedes Geschwindigkeitsabweichungsintervall nach Starten von der Befehlsgeschwindigkeit oder gegenwärtigen Geschwindigkeit während einer Abbremsung erhalten wird.
BESCHREIBUNG VON BEZUGSZEICHEN

S1: GEMÄß ΔV⎕ DATENTABELLE
S2: Eingabedaten (BEFEHLSGESCHWINDIGKEIT: VS, ANFANGSGESCHWINDIGKEIT: V0, BESCHLEUNIGUNGSZEIT: ta, ABBREMSUNGSZEIT: td, BETRAG VON ABWEICHUNG IN GESCHWINDIGKEIT WÄHREND BESCHLEUNIGUNG: ΔV(a), BETRAG VON ABWEICHUNG IN GESCHWINDIGKEIT WÄHREND ABBREMSUNG: ΔVd)
S3: WÄHREND BESCHLEUNIGUNG (?=a) V0 = (VSb oder VB) VSb: VORHERIGE BEFEHLSGESCHWINDIGKEIT
S4: ANZAHL VON DIVISIONEN VON |VS-V0|: Cva Cva: (|VS-V0|/ΔVa – DEZIMALE EINES RESULTIERENDEN WERTS AUF DIE NÄCHSTE GANZE ZAHL ANHEBEN)
S5: ANZAHL VON DIVISIONEN VON BESCHULDIGUNGSZEIT: CTa CTa = (Cva-1)
S6: INTERVALL IN GESCHWINDIGKEITSABWEICHUNG WÄHREND BESCHLEUNIGUNG: Δta Δta = (QUOTIENT VON ta/CTa)
S7: WÄHREND ABBREMSUNG (?=d) V0 = VB VB = VORSPANNGESCHWINDIGKEIT
S8: ANZAHL VON DIVISIONEN VON |VS-V0|: Cvd Cvd = (|VS-V0|/ΔVd – DEZIMALE EINES RESULTIERENDEN WERTS AUF DIE NÄCHSTE GANZE ZAHL ANHEBEN)
S9: ANZAHL VON DIVISIONEN VON ABBREMSUNGSZEIT: CTd CTd = (Cvd-1)
S10: INTERVALL IN GESCHWINDIGKEITSABWEICHUNG WÄHREND ABBREMSUNG: Δtd Δtd = (QUOTIENT VON td/CT)
S11: GIBT ES ABBREMSUNGSSTARTBEFEHL
S14: VaVd = VaVd + ΔVa (ANFANGSWERT VON VaVd = (VSb ODER VB)
S16: VaVd = VaVd – ΔVa (ANFANGSWERT VON VaVd = VSb)
S18: GENERATION EINES TAKTS Δta (Δta-ZÄHLER(1))
S19: VaVd IST VERRIEGELT (3) FÜR JEDES Δta
S22: Vp = VORHERIGER WERT Vp WIRD BIS STOPP GEHALTEN
S23: Vp IST VERRIEGELT (5)
S25: Vd = Vd – ΔVd (ANFANGSWERT VON Vd = (Vp ODER VS))
S26: GENERATION EINES TAKTS Δtd (Δtd-ZÄHLER(2))
S27: Vd IST VERRIEGELT (4) FÜR JEDES Δtd
S29: ZU IMPULSGENERIERUNGSEINHEIT VARIABLER FREQUENZ
S32: EINGABEDATEN (BEFEHLSGESCHWINDIGKEIT: VS, MINIMALWERT VON BEFEHLSGESCHWINDIGKEIT: VSmin., MAXIMALWERT VON BEFEHLSGESCHWINDIGKEIT: Vsmax., ANFANGSGESCHWINDIGKEIT: V0, GESCHWINDIGKEITSABGLEICHZEIT: t?, MINIMALWERT VON BESCHLEUNIGUNGS- UND ABBREMSUNGSZEIT: t?min., MAXIMALWERT VON GESCHWINDIGKEITSABGLEICHZEIT t?max., TOLERANZBEREICHSBEDINGUNG VON t?: te?, BEDINGUNG VON ΔV⎕|VSx–V0x| UND KLEINER ALS ΔV×?, STEUERFREQUENZ: fc, RANGKLASSIFIKATIONSZEIT VON t⎕: tWz)
S33: MAXIMALWERT VON ANZAHL VON DIVISIONEN VON |VS-V0|: Cv?max Cv⎕max.= (VWz/ΔV⎕min.) ≤ (|VSmax.–V0min.|/ΔV(?min.) ERFORDERLICHE ANZAHL VON DIVISIONEN VON |VS-V0|: Cvx? (|VSx–V0x|/ΔVx⎕) ≤ SCvx⎕ ≤ Cv⎕max. = (VWz/ΔV?min.) BEREICH VON GESCHWINDIGKEITSDIFFERENZ: VWz = |VSz-V0z| ≤ |VSmax-V0max| ΔV?min. = VSmin.: MINIMALWERT VON BETRAG VON GESCHWINDIGKEITSABWEICHUNG
S34: MAXIMALWERT VON ANZAHL VON DIVISIONEN VON BESCHLEUNGUNGS- UND ABBREMSUNGSZEIT (GESCHWINDIGKEITSABGLEICHZEIT): CT⎕max CT⎕max. = (Cv⎕max.–1) ≤ (te?xfc) ERFORDERLICHE ANZAHL VON DIVISIONEN VON BESCHLEUNIGUNGS- UND ABBREMSUNGSZEIT (GESCHWINDIGKEITSABGLEICHZEIT): CTx? CTx⎕ = (Cvx⎕–1) ≤ CT⎕max.
S35: Cv⎕max. = (CT⎕max.+1) ≤ (te?xfc+1) GEEIGNETER WERT VON Cc?max IST BESTIMMT VWz = (CV⎕max. × ΔV?min.) DAS VWz ERFÜLLT BEDINGUNG IN SCHRITT S33.
S38: RANG VON |VS-V0|: K = 0, 1, 2, ... (GANZE ZAHL) (VWz(2(k–1)+ ΔV⎕min.) ≤ (|VS-V0| ≤ (VWz(2^k) VORAUSGESETZT, WENN K = 0, (VWz (2 (k–1) +ΔV⎕min.) = ΔV?min. UND, (VWzx2^k)max. ≤ |VS-V0| max. = VSmax.
S39: RANG VON t0: L = –1, 0, 1, 2, ...(GANZE ZAHL) (tWzx2^L) ≤ t ⎕ ≤ (tWzx2^(L+1)–t?min.) VORAUSGESETZT, DASS WENN L = –1, (tWzx2^L) =t?min UND (tWzx2^(L+1)–t⎕min.) max. ≤ t⎕max.
S42: BETRAG VON GESCHWINDIGKEITSABWEICHUNG ΔV? ΔV⎕ = ΔV⎕min. (WOBEI ΔV⎕min. IN EINER BINÄRZAHL AUSGEDRÜCKT WIRD UND EIN WERT IST, DER DURCH LINKSVERSCHIEBUNG VON (K-L) BITS ERHALTEN WIRD
S82: ΔV⎕ IST 1 (EINE BINÄRZAHL) UND WIRD DURCH LINKSVERSCHIEBUNG VON (K-L) BITS VON 1 ERHALTEN.

Claims

Geschwindigkeitsabgleichverfahren, umfassend: einen Prozess zum Bestimmen eines Betrages einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] aus einer Datentabelle von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| und Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)]; einen Prozess zum Bestimmen einer Anzahl von Divisionen [cv(a/d)] von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| durch Dividieren von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| durch den Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)]; einen Prozess zum Bestimmen einer Anzahl von Divisionen [CT(a/d)] der Geschwindigkeitsabgleichzeit durch Subtrahieren von 1 von der Anzahl von Divisionen [cv(a/d)] von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| einen Prozess zum Bestimmen eines Intervalls einer Geschwindigkeitsabweichung [Δt(a/d)] durch Dividieren der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)] durch die Anzahl von Divisionen [CT(a/d)] der Geschwindigkeitsabgleichzeit; einen Prozess zum Bestimmen, während einer Beschleunigung, einer Geschwindigkeit durch Addieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a)] zu der Anfangsgeschwindigkeit (V0) und Bestimmen einer nachfolgenden Ge schwindigkeit in jedem Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a)] durch Addieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a)] zu einer vorher bestimmten Geschwindigkeit; einen Prozess zum Umschalten auf die Befehlsgeschwindigkeit (VS), wenn die bestimmte Geschwindigkeit gleich der Befehlsgeschwindigkeit (VS) ist; und einen Prozess zum Bestimmen, während einer Abbremsung, einer Geschwindigkeit durch Subtrahieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(d)] von der Befehlsgeschwindigkeit (VS) oder gegenwärtigen Geschwindigkeit, und Bestimmen einer nachfolgenden Geschwindigkeit in jedem Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a)] durch Subtrahieren des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(d)] von einer vorher bestimmten Geschwindigkeit.
Geschwindigkeitsabgleichverfahren nach Anspruch 1, wobei das Geschwindigkeitsabweichungsintervall [Δt(a/d)] variabel ist und unabhängig von einem Steuerzyklus vorgesehen wird, der Ausgabeimpulse generiert.
Geschwindigkeitsabgleichverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Prozess zum Eingeben von Parametern der Anfangsgeschwindigkeit (V0), eines Minimalwerts (VSmin) der Befehlsgeschwindigkeit, eines Maximalwerts (VSmax) der Befehlsgeschwindigkeit, der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)], eines Minimalwerts [t(a,d)min] der Geschwindigkeitsabgleichzeit, eines Maximalwerts [t(a/d)max] der Geschwindigkeitsabgleichzeit, einer Toleranzbereichsbedingung [te(a/d)] der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)], einer Bedingung für den Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit, einer Steuerfrequenz (fc) und einer Rangklassifikationszeit (tWz) der Geschwindigkeitsabgleichzeit; einen Prozess zum Bestimmen eines Grenzbereichs (VWz) einer Geschwindigkeitsdifferenz basierend auf den Parametern; einen Prozess zum Klassifizieren von |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| in Rängen in dem Grenzbereich (VWz) einer Geschwindigkeitsdifferenz basierend auf dem Grenzbereich (VWz) einer Differenz und Rangklassifikationszeit (tWz) der Geschwindigkeitsabgleichzeit; einen Prozess zum Klassifizieren der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)] in Rängen in der Rangklassifikationszeit (tWz); und einen Prozess zum Bestimmen des Betrags einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] in Übereinstimmung mit einer Kombination der |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| und der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)], und dadurch Vorbereiten der Datentabelle.
Geschwindigkeitsabgleichverfahren nach Anspruch 3, wobei die Klassifikation eines Rangs in dem Grenzbereich (VWz) einer Geschwindigkeitsdifferenz |Befehlsgeschwindigkeit (VS) – Anfangsgeschwindigkeit (V0)| durch (VWz × Potenz von 2) ausgeführt wird, eine Klassifikation eines Rangs in der Rangklassifikationszeit (tWz) der Geschwindigkeitsabgleichzeit [t(a/d)] durch (tWz × Potenz von 2) ausgeführt wird und der Betrag einer Abweichung in einer Geschwindigkeit [ΔV(a/d)] durch den Minimalwert einer Befehlsgeschwindigkeit (VSmin) × Potenz von 2 bestimmt wird.