DE112007002118T5

DE112007002118T5 - Servocontroller

Info

Publication number: DE112007002118T5
Application number: DE112007002118T
Authority: DE
Inventors: Manabu Hamaguchi; Tomohiro Miyazaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-07-09
Also published as: KR20090029295A; KR101033766B1; JPWO2008041598A1; JP4760912B2; TW200832885A; CN101523313A; WO2008041598A1; US20100171458A1

Abstract

Servocontroller, der ein bewegliches Glied mittels einer Vielzahl von Motoren mit einem Hauptmotor und wenigstens einem Untermotor antreibt, wobei
der Servocontroller enthält: eine Hauptmotor-Steuerungseinheit zum Steuern des Antriebs des Hauptmotors; und wenigstens eine Untermotor-Steuerungseinheit zum Steuern des Antriebs des wenigstens einen Untermotors,
die Hauptmotor-Steuerungseinheit enthält: eine Hauptmotor-Positionserfassungseinheit zum Erfassen einer Position des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Positionssteuerungseinheit zum Empfangen eines gegebenen Positionsbefehls und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Hauptmotor, um die durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinheit erfasste Position des Hauptmotors zu veranlassen, dem Positionsbefehl zu folgen; und eine Hauptmotor-Stromsteuerungseinheit zum Empfangen des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinheit ausgegebenen Strombefehls und zum Steuern eines Stroms des Hauptmotors,
die Untermotor-Steuerungseinheit enthält: eine Untermotor-Positionserfassungseinheit zum Erfassen einer Position des Untermotors; eine Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Untermotors; eine Untermotor-Positionssteuerungseinheit zum Empfangen der durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinheit erfassten Position des Hauptmotors als einen Positionsbefehl und zum Ausgeben eines...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Servocontroller, der den Antrieb einer Zugspindel einer Werkzeugmaschine, einer anderen industriellen Maschine oder dergleichen antreibt, und im Besonderen einen Servocontroller, in dem ein bewegliches Glied durch eine Vielzahl von Motoren angetrieben wird.
Hintergrund des Fachgebietes
Ein konventioneller Servocontroller ist in dem Fall, dass ein bewegliches Glied durch eine Vielzahl von Motoren angetrieben wird, wie in 3 gezeigt ausgestaltet. In 3 bezeichnen 11 und 21 Motoren, die ein bewegliches Glied 1 antreiben bzw. ansteuern, bezeichnen 12 und 22 Positionserfassungseinrichtungen zum Erfassen von Positionen der Motoren 11, 21, bezeichnen 13 und 23 Geschwindigkeitserfassungseinrichtungen zum Erfassen von Geschwindigkeiten der Motoren 11, 21, bezeichnen 14 und 24 Positionssteuerungseinrichtungen zum Empfangen eines Positionsbefehls, der von einem Controller einer höheren Ebene gegeben ist, der nicht gezeigt ist, zum Steuern bzw. Regeln, so dass die durch die Positionserfassungseinrichtungen 12, 22 erfassten Positionen dem Positionsbefehl folgen, und zum Ausgeben eines Geschwindigkeitsbefehls, bezeichnen 15 und 25 Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen zum Empfangen von Geschwindigkeitsbefehlen, die von den Positionssteuerungseinrichtungen 14, 24 ausgegeben sind, und zum Ausgeben eines Strombefehls, so dass die durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtungen 13, 23 erfassten Geschwindigkeiten den Geschwindigkeitsbefehlen folgen, und bezeichnen 16 und 26 Stromsteuerungseinrichtungen zum Steuern von Motorströmen gemäß den von den Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen 15, 25 ausgegebenen Strombefehlen.
In den Positionssteuerungseinrichtungen 14, 24 wird eine Proportionalsteuerung durchgeführt, so wie in dem Blockdiagramm von 4 gezeigt. In 4 bezeichnet 50 einen Komparator, der die durch die Positionserfassungseinrichtung 12 oder 22 erfasste Motorposition von dem Positionsbefehl subtrahiert, um eine Positionsabweichung auszugeben, und bezeichnet 51 ein Positionsverstärkungselement, das die Positionsabweichung, die die Ausgabe des Komparators 50 ist, mit einer Konstante Kp multipliziert, um einen Geschwindigkeitsbefehl auszugeben. Auf diese Weise multiplizieren die Positionssteuerungseinrichtungen 14, 24 die Positionsabweichung mit der konstanten Verstärkung Kp und geben das Multiplikationsergebnis als den Geschwindigkeitsbefehl aus.
In den Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen 15, 25 werden eine Proportionalsteuerung und eine Integralsteuerung durchgeführt. 5 ist ein Blockdiagramm, das im Detail die Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen 15, 25 zeigt. In 5 bezeichnet 52 einen Komparator, der eine Geschwindigkeitsabweichung ausgibt, die ein Wert ist, der durch Subtrahieren der durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 13 oder 23 erfassten Motorgeschwindigkeit von dem Geschwindigkeitsbefehl erhalten ist, bezeichnet 53 ein Geschwindigkeitsverstärkungselement, das die Geschwindigkeitsabweichung mit einer Konstante Kv multipliziert, und das das Multiplikationsergebnis ausgibt, bezeichnet 54 einen Integrator, der die Geschwindigkeitsabweichung integriert, bezeichnet 55 ein Integralverstärkungselement, das den Integralwert des Integrators 54 mit einer Konstante Ki multipliziert, und bezeichnet 56 einen Addierer, der die Ausgabe des Geschwindigkeitsverstärkungselements 53 und die Ausgabe des Integralverstärkungselements 55 addiert, und der das Additionsergebnis als den Strombefehl ausgibt.
Die Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen 15, 25 führen Proportional- und Integralsteuerungen durch, weil, auch in dem Fall, dass eine konstante externe Kraft auf die Motoren wirkt, Integratoren erforderlich sind, um zu ermöglichen, dass die durch die Positionserfassungseinrichtungen 12, 22 erfassten Motorpositionen dem Positionsbefehl ohne Abweichung folgen. In dem Fall, dass eine externe Kraft auf die Motoren wirkt, verursacht die externe Kraft eine Positionsabweichung. In dem Fall, dass eine Positionsabweichung durch eine externe Kraft verursacht wird, geben die Positionssteuerungseinrichtungen 14, 24 Geschwindigkeitsbefehle entsprechend der Positionsabweichung aus. Die Geschwindigkeitsbefehle werden an die Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen 15, 25 eingegeben und durch die Integratoren 54 integriert. Deshalb werden die Integralwerte der Integratoren 54 erhöht, und außerdem werden die von den Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen 15, 25 ausgegebenen Strombefehle erhöht. Bis die Positionsabweichung Null wird, werden die Integralwerte erhöht, und werden außerdem die Strombefehle erhöht. Schließlich erzeugen die Motoren deshalb ein Drehmoment, das der wirkenden externen Kraft entgegenwirkt, und die Positionsabweichung wird eliminiert.
Obwohl das Beispiel, bei dem die Positionssteuerungseinrichtungen 14, 24 eine Proportionalsteuerung durchführen und die Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen 15, 25 Proportional- und Integralsteuerungen durchführen, beschrieben worden ist, gibt es auch einen Fall, dass die Positionssteuerungseinrichtungen 14, 24 Proportional- und Integralsteuerungen durchführen. Auch in diesem Fall wird ähnlicherweise eine Positionsabweichung in den Integratoren der Positionssteuerungseinrichtungen 14, 24 integriert, und die Strombefehle werden gemäß der Integration erhöht. Auch in dem Fall, dass eine konstante externe Kraft auf die Motoren wirkt, wird deshalb die Positionsabweichung eliminiert. Wenn ein Steuersystem so ausgestaltet ist, dass wenigstens eine von Positionssteuerungseinrichtungen und Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen einen Integrator auf diese Weise enthält, kann eine Positionsabweichung gemäß dem Prinzip des bekannten internen Modells auch in dem Fall eliminiert werden, dass eine konstante externe Kraft auf Motoren wirkt.
Der konventionelle Servocontroller ist wie oben beschrieben ausgestaltet, so dass derselbe Positionsbefehl an die zwei Motoren 11, 21 gegeben wird, und die Motoren werden gesteuert werden, um dem Positionsbefehl zu folgen, wodurch das eine bewegliche Glied 1 angetrieben wird.
Um Probleme des konventionellen Servocontrollers zu verdeutlichen, wird der Fall betrachtet werden, dass unterschiedliche Erfassungsfehler in den Positionserfassungseinrichtungen 12, 22 existieren. Wie oben beschrieben arbeiten die Motoren, um einem Positionsbefehl zu folgen, der von einem Controller einer höheren Ebene gegeben ist, und sind bei derselben Position positioniert. In dem Fall, dass ein Erfassungsfehler in einem Positionsdetektor existiert, ist jedoch die Position von der tatsächlichen Motorposition versetzt, selbst wenn die durch den Positionsdetektor erfasste Motorposition mit der Befehlsposition zusammenfällt. Die zwei Motoren 11, 12 sind mechanisch miteinander durch das bewegliche Glied 1 verbunden. Wenn ein Positionsversatz zwischen den zwei Motoren auftritt, wirkt deshalb eine externe Kraft zum Zurückkehren zu derselben Position auf die Motoren. Wegen der Funktionen der Integratoren 54 der Geschwindigkeitssteuerungseinrichtungen 15, 25 produzieren die Motoren jedoch ein großes Drehmoment, das der externen Kraft entgegenwirkt, die auf die Motoren wirkt, wie oben beschrieben, um die Positionsabweichung zu eliminieren.
Wenn ein Erfassungsfehler in dem Positionsdetektor existiert, erzeugen in dem konventionellen Servocontroller, wie oben beschrieben, die Motoren übermäßige Drehmomente, um eine Positionsabweichung zu eliminieren, und daher gibt es ein Problem, dass dieses eine Hitzeerzeugung und eine Überlast der Motoren erzeugt. Darüber hinaus gibt es ein anderes Problem, dass die durch die Motoren produzierten Drehmomente das mechanische System mit dem beweglichen Glied 1 veranlassen, gestört zu werden, und das mechanische System einer Beanspruchung unterworfen wird.
Als eine Technik zum Lösen dieser Probleme und zum Unterdrücken übermäßiger Drehmomente, die durch Motoren erzeugt sind, gibt es eine Technik, bei der ein Synchronisationskorrektur-Verarbeitungsteilstück angeordnet ist, das Drehmomentbefehle der Motoren miteinander vergleicht, und das die Positionsabweichung(en) von einem oder beiden der Motoren korrigiert, so dass die Differenz der Drehmomentbefehle klein wird. Und zwar wird/werden die Positionsabweichung(en) korrigiert, um die Differenz der Drehmomentbefehle zu reduzieren, durch zusätzliches Anordnen des Synchronisationskorrektur-Verarbeitungsteilstücks, wodurch übermäßige Drehmomente, die durch die Motoren erzeugt sind, unterdrückt werden können (siehe beispielsweise Patentliteraturangabe 1).

Patentliteraturangabe 1: JP-A-2004-288164

Offenbarung der Erfindung
Probleme, die die Erfindung lösen soll
In dem wie oben beschriebenen konventionellen Servocontroller gibt es das Problem, dass, wenn ein Erfassungsfehler in Positionsdetektoren für Motoren existiert, übermäßige Drehmomente in den Motoren erzeugt werden.
In der in Patentliteraturangabe 1 offenbarten Technik muss das Synchronisationskorrektur-Verarbeitungsteilstück zusätzlich angeordnet werden, obwohl durch die Motoren erzeugte übermäßige Drehmomente unterdrückt werden können, und somit wird der Berechnungsaufwand erhöht, wodurch ein Problem produziert wird, dass ein Controller mit einer höheren Verarbeitungskapazität als ein konventioneller Controller verwendet werden muss.
Die Erfindung ist ausgeführt worden, um die Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Servocontroller zu erhalten, der durch Motoren erzeugte übermäßige Drehmomente mit geringem Berechnungsaufwand unterdrücken kann.
Mittel zum Lösen des Problems
Der Servocontroller der Erfindung ist ein Servocontroller, der ein bewegliches Glied mittels einer Vielzahl von Motoren mit einem Hauptmotor und wenigstens einem Untermotor antreibt bzw. ansteuert, wobei der Servocontroller enthält: eine Hauptmotor-Steuerungseinrichtung zum Steuern des Antriebs des Hauptmotors; und wenigstens eine Untermotor-Steuerungseinrichtung zum Steuern des Antriebs des wenigstens einen Untermotors, wobei die Hauptmotor-Steuerungseinrichtung enthält: eine Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung zum Empfangen eines gegebenen Positionsbefehls und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Hauptmotor, um die durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung erfasste Position des Hauptmotors zu veranlassen, dem Positionsbefehl zu folgen; und eine Hauptmotor-Stromsteuerungseinrichtung zum Empfangen des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung ausgegebenen Strombefehls und zum Steuern eines Stroms des Hauptmotors, wobei die Untermotor-Steuerungseinrichtung enthält: eine Untermotor-Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Untermotors; eine Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Untermotors; eine Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung zum Empfangen der durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung erfassten Position des Hauptmotors als einen Positionsbefehl und zum Ausgeben eines Geschwindigkeitsbefehls für den Untermotor, um die durch die Untermotor-Positionserfassungseinrichtung erfasste Position des Untermotors zu veranlassen, der Position des Hauptmotors zu folgen; eine Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung zum Empfangen eines addierten Wertes des von der Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung ausgegebenen Geschwindigkeitsbefehls und der durch die Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfassten Geschwindigkeit des Hauptmotors als einen neuen Geschwindigkeitsbefehl und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Untermotor, um die durch die Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfasste Geschwindigkeit des Untermotors zu veranlassen, dem neuen Geschwindigkeitsbefehl zu folgen; und eine Untermotor-Stromsteuerungseinrichtung zum Empfangen eines addierten Wertes des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung ausgegebenen Strombefehls und des von der Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung ausgegebenen Strombefehls als einen neuen Strombefehl und zum Steuern eines Stroms des Untermotors, und wobei die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung nicht eine Integral-Charakteristik haben.
Darüber hinaus sind in dem obigen Servocontroller der Erfindung die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung durch eine Proportionalsteuerung, oder eine Proportionalsteuerung und eine Unvollständiges-Integral-Steuerung ausgebildet.
Darüber hinaus ist der Servocontroller der Erfindung ein Servocontroller, der ein bewegliches Glied mittels einer Vielzahl von Motoren mit einem Hauptmotor und wenigstens einem Untermotor antreibt bzw. ansteuert, wobei der Servocontroller enthält: eine Hauptmotor-Steuerungseinrichtung zum Steuern des Antriebs des Hauptmotors; und wenigstens eine Untermotor-Steuerungseinrichtung zum Steuern des Antriebs des wenigstens einen Untermotors, wobei die Hauptmotor-Steuerungseinrichtung enthält: eine Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung zum Empfangen eines gegebenen Positionsbefehls und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Hauptmotor, um die durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung erfasste Position des Hauptmotors zu veranlassen, dem Positionsbefehl zu folgen; und eine Hauptmotor-Stromsteuerungseinrichtung zum Empfangen des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung ausgegebenen Strombefehls und zum Steuern eines Stroms des Hauptmotors, und wobei die Untermotor-Steuerungseinrichtung enthält: eine Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Untermotors; eine Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung zum Empfangen der durch die Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfassten Geschwindigkeit des Hauptmotors als einen Geschwindigkeitsbefehl und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Untermotor, um die durch die Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfasste Geschwindigkeit des Untermotors zu veranlassen, der Geschwindigkeit des Hauptmotors zu folgen; und eine Untermotor-Stromsteuerungseinrichtung zum Empfangen eines addierten Wertes des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung ausgegebenen Strombefehls und des von der Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung ausgegebenen Strombefehls als einen neuen Strombefehl und zum Steuern eines Stroms des Untermotors.
Darüber hinaus hat in dem obigen Servocontroller der Erfindung die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung nicht eine Integral-Charakteristik.
Darüber hinaus ist in dem obigen Servocontroller der Erfindung die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung durch eine Proportionalsteuerung, oder eine Proportionalsteuerung und eine Unvollständiges-Integral-Steuerung ausgestaltet.
Effekte der Erfindung
Gemäß der Erfindung sind die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung ausgestaltet, um nicht eine Integral-Charakteristik zu haben. Deshalb gibt es einen Vorteil, dass, selbst wenn ein Erfassungsfehler in Positionsdetektoren für die Motoren existiert, übermäßige Drehmomente der Motoren mit einem geringen Berechnungsaufwand unterdrückt werden können.
Gemäß der Erfindung führen darüber hinaus die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung eine Proportionalsteuerung oder zwei Steuerungen einer Proportionalsteuerung und einer Unvollständiges-Integral-Steuerung durch. Deshalb gibt es einen Vorteil, dass, selbst wenn ein Erfassungsfehler in Positionsdetektoren für die Motoren existiert, übermäßige Drehmomente der Motoren mit einem geringen Berechnungsaufwand unterdrückt werden können.
Gemäß der Erfindung wird darüber hinaus ein Positionsregelkreis der Untermotor-Steuerungseinrichtung eliminiert, und die Steuerung wird mittels einer Geschwindigkeitsschleife durchgeführt. Deshalb gibt es einen Vorteil, dass, selbst wenn ein Erfassungsfehler in Positionsdetektoren für die Motoren existiert, übermäßige Drehmomente der Motoren mit einem geringen Berechnungsaufwand reduziert werden können.
Gemäß der Erfindung hat die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung darüber hinaus nicht eine Integral-Charakteristik. Deshalb gibt es einen Vorteil, dass, selbst wenn ein Erfassungsfehler in Positionsdetektoren für die Motoren existiert, übermäßige Drehmomente der Motoren mit einem geringen Berechnungsaufwand reduziert werden können.
Gemäß der Erfindung ist darüber hinaus die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung durch eine Proportionalsteuerung oder zwei Steuerungen einer Proportionalsteuerung und einer Unvollständiges-Integral-Steuerung ausgestaltet. Deshalb gibt es einen Vorteil, dass, selbst wenn ein Erfassungsfehler in Positionsdetektoren für die Motoren existiert, übermäßige Drehmomente der Motoren mit einem geringen Berechnungsaufwand unterdrückt werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines Servocontrollers, das Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm eines Servocontrollers, das Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm eines konventionellen Servocontrollers.
4 ist ein Blockdiagramm einer Proportionalsteuerung.
5 ist ein Blockdiagramm von Proportional- und Integralsteuerungen.
6 ist ein Blockdiagramm von Proportional- und Unvollständiges-Integral-Steuerungen.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Ausführungsform 1
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Servocontrollers von Ausführungsform 1 der Erfindung. In 1 bezeichnet 31 einen Hauptmotor, bezeichnet 41 einen Untermotor, bezeichnet 1 ein bewegliches Glied, das durch den Hauptmotor 31 und den Untermotor 41 angetrieben bzw. angesteuert wird, bezeichnet 30 eine Hauptmotor-Steuerungseinrichtung, die den Antrieb des Hauptmotors 31 steuert, und bezeichnet 40 eine Untermotor-Steuerungseinrichtung, die den Antrieb des Untermotors 41 steuert.
Die Hauptmotor-Steuerungseinrichtung 30 ist ausgestaltet durch eine Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung 32, eine Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 33, eine Positionssteuerungseinrichtung 34, eine Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 35 und eine Hauptmotor-Stromsteuerungseinrichtung 36. Die Positionssteuerungseinrichtung 34 und die Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 35 bilden eine Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung. Die Positionssteuerungseinrichtung 34 empfängt einen Positionsbefehl, der von einem Controller einer höheren Ebene gegeben ist, der nicht gezeigt ist, und gibt einen Geschwindigkeitsbefehl aus, so dass die durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung 32 erfasste Position des Hauptmotors 31 dem Positionsbefehl folgt. In der Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung 34 wird eine in 4 gezeigte Proportionalsteuerung durchgeführt. Die Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 35 empfängt einen von der Positionssteuerungseinrichtung 34 ausgegebenen Geschwindigkeitsbefehl, und gibt einen Strombefehl aus, so dass die durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 33 erfasste Geschwindigkeit dem Geschwindigkeitsbefehl folgt. Die Hauptmotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 35 führt Proportional- und Integralsteuerungen durch, so wie in 5 gezeigt. Die Hauptmotor-Stromsteuerungseinrichtung 36 empfängt den durch die Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 35 ausgegebenen Strombefehl, und steuert den Strom des Hauptmotors 31. Die Hauptmotor-Steuerungseinrichtung 30 ist auf diese Weise ausgestaltet und steuert den Antrieb bzw. das Ansteuern des Hauptmotors, um dem Positionsbefehl zu folgen, der von dem Controller einer höheren Ebene gegeben ist.
Die Untermotor-Steuerungseinrichtung 40 ist ausgestaltet durch eine Untermotor-Positionserfassungseinrichtung 42, eine Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 43, eine Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung 44, eine Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 und eine Untermotor-Stromsteuerungseinrichtung 46. Hier empfängt die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung 44 die durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung 32 erfasste Position des Hauptmotors 31 als einen Positionsbefehl, steuert die durch die Untermotor-Positionserfassungseinrichtung 42 erfasste Position des Untermotors 41, um der Position des Hauptmotors 31 zu folgen, und gibt einen Geschwindigkeitsbefehl des Untermotors 41 aus. Jedoch führt die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung 44 die in 4 gezeigte Proportionalsteuerung durch und hat nicht eine Integral-Charakteristik. Die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 empfängt einen addierten Wert des von der Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung 44 ausgegebenen Geschwindigkeitsbefehls und der durch die Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 33 erfassten Geschwindigkeit des Hauptmotors 31 als einen neuen Geschwindigkeitsbefehl, und gibt einen Strombefehl für den Untermotor 41 aus, um die durch die Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 43 erfasste Geschwindigkeit des Untermotors 41 zu veranlassen, dem neuen Geschwindigkeitsbefehl zu folgen. Außerdem führt die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 die Proportionalsteuerung durch, so wie in 4 gezeigt, und hat nicht eine Integral-Charakteristik. Darüber hinaus empfängt die Untermotor-Stromsteuerungseinrichtung 46 einen addierten Wert des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinrichtung ausgegebenen Strombefehls und des von der Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 ausgegebenen Strombefehls als einen neuen Strombefehl, und steuert den Strom des Untermotors 41.
Die Untermotor-Steuerungseinrichtung 40 ist auf diese Weise ausgestaltet und steuert den Untermotor 41 auf der Grundlage der Position, Geschwindigkeit und von Strombefehlen des Hauptmotors 31, wodurch der Untermotor 41 zu einem Betrieb veranlasst wird, der Bewegung des Hauptmotors 31 zu folgen.
Wie oben beschrieben arbeitet der Hauptmotor 31, um dem Positionsbefehl zu folgen, der von dem Controller einer höheren Ebene gegeben ist, und der Untermotor 41 arbeitet, um der Bewegung des Hauptmotors 31 zu folgen, wodurch die zwei Motoren befähigt werden, das eine bewegliche Glied 1 anzutreiben.
Als Nächstes wird der Fall beschrieben werden, dass ein Erfassungsfehler in der Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung 32 und der Untermotor-Positionserfassungseinrichtung 42 vorliegt. Die Hauptmotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 35 führt Proportional- und Integralsteuerungen durch und enthält einen Integrator. Deshalb wird die Steuerung durchgeführt, so dass die Positionsabweichung von dem Positionsbefehl Null wird. In der Untermotor-Steuerungseinrichtung 40 führen im Gegensatz dazu die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung 44 und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 beide eine Steuerung durch, die nicht eine Integral-Charakteristik hat. Anders als bei dem konventionellen Servocontroller tritt deshalb das Phänomen nicht auf, dass der Strombefehl erhöht wird, bis die Positionsabweichung Null wird, und die Erzeugung eines übermäßigen Drehmoments in dem Untermotor 41 wird unterdrückt. Da eine auf den Hauptmotor 31 wirkende externe Kraft eine Reaktion eines Drehmoments ist, das durch den Untermotor 41 erzeugt ist, ist die auf den Hauptmotor 31 wirkende externe Kraft kleiner, wenn das durch den Untermotor 41 erzeugte Drehmoment kleiner ist, mit dem Ergebnis, dass auch in dem Hauptmotor 31 die Erzeugung eines übermäßigen Drehmoments unterdrückt wird.
Gemäß Ausführungsform 1 sind auf diese Weise die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung 44 und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 ausgestaltet, um nicht eine Integral-Charakteristik zu haben, und daher können übermäßige Drehmomente unterdrückt werden, die durch die Motoren erzeugt werden können. Darüber hinaus ist es in Ausführungsform 1 nicht erforderlich, zusätzlich ein Synchronisationskorrektur-Verarbeitungsteilstück anzuordnen, anders als bei Patentliteraturangabe 1, und deshalb kann die Erzeugung eines übermäßigen Drehmoments mit einem geringen Berechnungsaufwand unterdrückt werden.
In der Ausführungsform führen die Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung 44 und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 eine Proportionalsteuerung durch. Wenn beide Einrichtungen ausgestaltet sind, um nicht eine Integral-Charakteristik zu haben, werden ähnliche Effekte erlangt. Deshalb können diese Einrichtungen alternativ Proportional- und Unvollständiges-Integral-Steuerungen durchführen. 6 zeigt ein Blockdiagramm in dem Fall, dass die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 Proportional- und Unvollständiges-Integral-Steuerungen durchführt. Dieser Fall hat eine Form, in der ein Koeffizient 57 und ein Subtrahierer 58 zu den Proportional- und Integralsteuerungen von 5 hinzugefügt sind. Wenn die Ausgabe des Integrators 54 an den Eingang des Integrators 54 durch den Koeffizient 57 auf diese Weise zurückgespeist wird, wird eine unvollständige Integration durchgeführt, und die Eingabe/Ausgabe-Charakteristik der Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 hat nicht eine reine Integral-Charakteristik.
Ausführungsform 2
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Servocontrollers von Ausführungsform 2 der Erfindung. Dieselben Komponenten wie von 1 sind durch identische Bezugszahleichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen. 2 ist mittels Weglassen des Positionsregelkreises der Untermotor-Steuerungseinrichtung 40 von der Ausführungsform 1 zeigenden 1 ausgestaltet. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die durch die Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 33 erfasste Geschwindigkeit des Hauptmotors 31 an die Untermotor- Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 als der Geschwindigkeitsbefehl eingegeben.
In dem konventionellen Servocontroller wird der Strombefehl erhöht, bis die Positionsabweichung eliminiert ist, wodurch die Motoren veranlasst werden, ein übermäßiges Drehmoment zu erzeugen. Da die Untermotor-Steuerungseinrichtung 40 nicht mit einem Positionsregelkreis versehen ist, tritt im Gegensatz dazu in dem Servocontroller von Ausführungsform 2 das Phänomen nicht auf, dass der Strombefehl erhöht wird, bis die Positionsabweichung eliminiert ist, und die Erzeugung eines übermäßigen Drehmoments in dem Untermotor 41 wird unterdrückt. Da eine auf den Hauptmotor 31 wirkende externe Kraft eine Reaktion eines Drehmoments ist, das durch den Submotor 41 erzeugt ist, ist die auf den Hauptmotor 31 wirkende externe Kraft kleiner, wenn das durch den Untermotor 41 erzeugte Drehmoment kleiner ist, mit dem Ergebnis, dass auch in dem Hauptmotor 31 die Erzeugung eines übermäßigen Drehmoments unterdrückt wird.
Gemäß Ausführungsform 2 ist auf diese Weise die Untermotor-Steuerungseinrichtung 40 ausgestaltet, nicht einen Positionsregelkreis zu haben, und daher können übermäßige Drehmomente unterdrückt werden, die durch die Motoren erzeugt werden können. In Ausführungsform 2 ist es darüber hinaus nicht erforderlich, zusätzlich ein Synchronisationskorrektur-Verarbeitungsteilstück anzuordnen, anders als bei Patentliteraturangabe 1, und darüber hinaus ist der Positionsregelkreis der Untermotor-Steuerungseinrichtung 40 beseitigt. Deshalb kann die Erzeugung eines übermäßigen Drehmoments mit einem geringen Berechnungsaufwand unterdrückt werden.
In Ausführungsform 2 wird die Erzeugung eines übermäßigen Drehmoments durch Beseitigen des Positionsregelkreises von der Untermotor-Steuerungseinrichtung 40 unterdrückt. Selbst wenn die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 45 Proportional- und Integralsteuerungen durchführt, wird deshalb die Erzeugung eines übermäßigen Drehmoments unterdrückt.
Wenn die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 40 durch eine Proportionalsteuerung, oder Proportional- und Unvollständiges-Integral-Steuerungen ausgestaltet ist, um nicht eine Integral-Charakteristik zu haben, wird ferner ein Drehmomentunterdrückungseffekt aufgrund der Ausgestaltung ohne Integral-Charakteristik, wie in Ausführungsform 1 gezeigt, hinzugefügt, so dass ein größerer Drehmomentunterdrückungseffekt erlangt werden kann.
In Ausführungsformen 1 und 2 ist der Fall beschrieben worden, dass ein Untermotor verwendet wird. Selbst wenn zwei oder mehr Untermotoren verwendet werden, kann der Servocontroller auf eine ähnliche Weise ausgestaltet sein, und ähnliche Effekte werden erhalten.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Der Servocontroller der Erfindung ist geeignet, um als ein Servocontroller zum Steuern des Antriebs eines beweglichen Glieds mittels einer Vielzahl von Motoren in einer Zugspindel einer Werkzeugmaschine oder einer anderen industriellen Maschine oder dergleichen verwendet zu werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Servocontroller, der ein bewegliches Glied (1) mittels einer Vielzahl von Motoren mit einem Hauptmotor (31) und wenigstens einem Untermotor (41) antreibt, enthält: eine Hauptmotor-Steuerungseinheit (30) zum Steuern des Antriebs des Hauptmotors (31); und wenigstens eine Untermotor-Steuerungseinheit (40) zum Steuern des Antriebs des wenigstens einen Untermotors (41). Die Untermotor-Steuerungseinheit (40) enthält eine Untermotor-Positionssteuerungseinheit (44) und eine Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit (45). Sowohl die Untermotor-Positionssteuerungseinheit (44) als auch die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit (45) haben nicht eine Integral-Charakteristik.

1: Bewegliches Glied
12, 22: Positionserfassungseinrichtung
13, 23: Geschwindigkeitserfassungseinrichtung
14, 24: Positionssteuerungseinrichtung
15, 25: Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung
16, 26: Stromsteuerungseinrichtung
30: Hauptmotor-Steuerungseinrichtung
31: Hauptmotor
32: Hauptmotor-Positionserfassungseinrichtung
33: Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung
34: Positionssteuerungseinrichtung
35: Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung
36: Hauptmotor-Stromsteuerungseinrichtung
40: Untermotor-Steuerungseinrichtung
41: Untermotor
42: Untermotor-Positionserfassungseinrichtung
43: Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinrichtung
44: Untermotor-Positionssteuerungseinrichtung
45: Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung
46: Untermotor-Stromsteuerungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-288164 A [0010]

Claims

Servocontroller, der ein bewegliches Glied mittels einer Vielzahl von Motoren mit einem Hauptmotor und wenigstens einem Untermotor antreibt, wobei der Servocontroller enthält: eine Hauptmotor-Steuerungseinheit zum Steuern des Antriebs des Hauptmotors; und wenigstens eine Untermotor-Steuerungseinheit zum Steuern des Antriebs des wenigstens einen Untermotors, die Hauptmotor-Steuerungseinheit enthält: eine Hauptmotor-Positionserfassungseinheit zum Erfassen einer Position des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Positionssteuerungseinheit zum Empfangen eines gegebenen Positionsbefehls und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Hauptmotor, um die durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinheit erfasste Position des Hauptmotors zu veranlassen, dem Positionsbefehl zu folgen; und eine Hauptmotor-Stromsteuerungseinheit zum Empfangen des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinheit ausgegebenen Strombefehls und zum Steuern eines Stroms des Hauptmotors, die Untermotor-Steuerungseinheit enthält: eine Untermotor-Positionserfassungseinheit zum Erfassen einer Position des Untermotors; eine Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Untermotors; eine Untermotor-Positionssteuerungseinheit zum Empfangen der durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinheit erfassten Position des Hauptmotors als einen Positionsbefehl und zum Ausgeben eines Geschwindigkeitsbefehls für den Untermotor, um die durch die Untermotor-Positionserfassungseinheit erfasste Position des Untermotors zu veranlassen, der Position des Hauptmotors zu folgen; eine Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit zum Empfangen eines addierten Wertes des von der Untermotor-Positionssteuerungseinheit ausgegebenen Geschwindigkeitsbefehls und der durch die Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit erfassten Geschwindigkeit des Hauptmotors als einen neuen Geschwindigkeitsbefehl und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Untermotor, um die durch die Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit erfasste Geschwindigkeit des Untermotors zu veranlassen, dem neuen Geschwindigkeitsbefehl zu folgen; und eine Untermotor-Stromsteuerungseinheit zum Empfangen eines addierten Wertes des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinheit ausgegebenen Strombefehls und des von der Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit ausgegebenen Strombefehls als einen neuen Strombefehl und zum Steuern eines Stroms des Untermotors, und die Untermotor-Positionssteuerungseinheit und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit nicht eine Integral-Charakteristik haben.
Servocontroller gemäß Anspruch 1, wobei die Untermotor-Positionssteuerungseinheit und die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit durch eine Proportionalsteuerung, oder eine Proportionalsteuerung und eine Unvollständiges-Integral-Steuerung ausgestaltet sind.
Servocontroller, der ein bewegliches Glied mittels einer Vielzahl von Motoren mit einem Hauptmotor und wenigstens einem Untermotor antreibt, wobei der Servocontroller enthält: eine Hauptmotor-Steuerungseinheit zum Steuern des Antriebs des Hauptmotors; und wenigstens eine Untermotor-Steuerungseinheit zum Steuern des Antriebs des wenigstens einen Untermotors, die Hauptmotor-Steuerungseinheit enthält: eine Hauptmotor-Positionserfassungseinheit zum Erfassen einer Position des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Hauptmotors; eine Hauptmotor-Positionssteuerungseinheit zum Empfangen eines gegebenen Positionsbefehls und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Hauptmotor, um die durch die Hauptmotor-Positionserfassungseinheit erfasste Position des Hauptmotors zu veranlassen, dem Positionsbefehl zu folgen; und eine Hauptmotor-Stromsteuerungseinheit zum Empfangen des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinheit ausgegebenen Strombefehls und zum Steuern eines Stroms des Hauptmotors, und die Untermotor-Steuerungseinheit enthält: eine Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Untermotors; eine Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit zum Empfangen der durch die Hauptmotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit erfassten Geschwindigkeit des Hauptmotors als einen Geschwindigkeitsbefehl und zum Ausgeben eines Strombefehls für den Untermotor, um die durch die Untermotor-Geschwindigkeitserfassungseinheit erfasste Geschwindigkeit des Untermotors zu veranlassen, der Geschwindigkeit des Hauptmotors zu folgen; und eine Untermotor-Stromsteuerungseinheit zum Empfangen eines addierten Wertes des von der Hauptmotor-Positionssteuerungseinheit ausgegebenen Strombefehls und des von der Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit ausgegebenen Strombefehls als einen neuen Strombefehl und zum Steuern eines Stroms des Untermotors.
Servocontroller gemäß Anspruch 3, wobei die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit nicht eine Integral-Charakteristik hat.
Servocontroller gemäß Anspruch 3, wobei die Untermotor-Geschwindigkeitssteuerungseinheit durch eine Proportionalsteuerung, oder eine Proportionalsteuerung und eine Unvollständiges-Integral-Steuerung ausgestaltet ist.