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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentsteuervorrichtung, welche derart steuert, dass eine Drehmomentsteuerwelle synchron zu einer Hauptsteuerwelle angetrieben wird.
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Stand der Technik
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Die Drehmomentsteuervorrichtung, welche derart steuert, dass die Drehmomentsteuerwelle synchron zu der Hauptsteuerwelle angetrieben wird, wird beispielsweise in einer automatischen Drehbank verwendet, die mit einer Materialzufuhreinrichtung ausgestattet ist. In der mit der Materialzufuhreinrichtung ausgestatteten automatischen Drehbank sind eine Hauptwellenbefestigung, auf welcher eine Hauptwelle befestigt ist, die ein Werkstück rotationsmäßig antreibt, und eine Materialzufuhreinrichtung bereitgestellt, welche das Werkstück der Hauptwelle zuführt; die Hauptsteuerwelle bewegt die Hauptwellenbefestigung horizontal, und die Drehmomentsteuerwelle bewegt die Materialzufuhreinrichtung horizontal, um eine konstant Last an das Werkstück anzulegen. Eine Positions- und Geschwindigkeitssteuerung der Hauptsteuerwelle wird auf eine Rückkopplungsweise durch die Hauptsteuervorrichtung durchgeführt, die die Hauptsteuerwelle steuert, wobei die Positionsdaten der Hauptsteuerwelle eingegeben werden. Überdies steuert die Drehmomentsteuervorrichtung, die die Drehmomentsteuerwelle steuert, derart, dass die Drehmomentsteuerwelle synchron zu der Hauptsteuerwelle angetrieben wird, so dass das Werkstück an die Hauptwelle mit einer konstanten Last gedrückt wird.
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Bei der Drehmomentsteuervorrichtung, die an der mit der Materialzufuhreinrichtung ausgestatteten automatischen Drehbank eingesetzt wird, wird nur eine konstante Drehmomentsteuerung durchgeführt, ohne mit der horizontalen Bewegungssteuerung der Hauptwellenbefestigung zusammen zu wirken. Das heißt, die Materialzufuhreinrichtung wird zu dem Werkstück geschoben, was lediglich zu einem synchronen Antreiben der Hauptsteuervorrichtung gemäß dem Lastdrehmoment führt. Deswegen wird, wenn die Hauptwellenbefestigung bewegt wird, ein Beschleunigungs-/Verzögerungs-Drehmoment, das für eine Beschleunigung/Verzögerung in Übereinstimmung mit der Bewegung der Hauptwellenbefestigung erforderlich ist, unzureichend, wodurch die relative Position zwischen der Hauptwellenbefestigung und der Materialzufuhreinrichtung variiert wird (positionsmäßige Abweichung), was ein Problem dahingehend herbeiführt, dass das Werkstück nicht geeignet gehalten werden kann.
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Zum Unterdrücken der positionsmäßigen Abweichung, die durch die Bewegung der Hauptwellenbefestigung hervorgerufen wird, ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchem in der Drehmomentsteuervorrichtung ein Drehmoment, das durch die Drehmomentsteuerwelle erzeugt wird, nicht nur unter Verwendung eines konstanten voreingestellten Drehmoments gesteuert wird, sondern unter Verwendung eines geeigneten korrigierten Drehmoments gesteuert wird.
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Beispielsweise ist eine Technik offenbart worden, bei welcher eine Erfassungsvorrichtung, wie etwa eine lineare Skalierungsvorrichtung zum Erfassen eines relativen Versatzes der Materialzufuhreinrichtung bezüglich der Bewegung der Hauptwellenbefestigung bereitgestellt ist, um ein zu erzeugendes Drehmoment gemäß dem erfassten relativen Versatz zu bestimmen (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Überdies ist eine Technik offenbart worden, bei welcher eine Geschwindigkeitsdaten-Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Geschwindigkeitsdaten der Hauptwellenbefestigung bereitgestellt ist, Beschleunigungsdaten aus den Geschwindigkeitsdaten berechnet werden, und ein Kompensationsdrehmoment in Übereinstimmung mit der Beschleunigungskomponente einem Drehmomentbefehl hinzugeführt wird (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
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Dokument nach dem Stand der Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H08-39301
- Patentdokument 2: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H10-136682
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
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Jedoch ist es bei der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technik notwendig, eine Verzögerungserfassungseinrichtung durch eine lineare Skalierungsvorrichtung bereitzustellen; deswegen sind Probleme dahingehend aufgetreten, dass die Drehmomentsteuervorrichtung einen komplizierten Aufbau aufweist und die Vorrichtung selbst teuer wird.
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In der in dem Patentdokument 2 offenbarten Technik wird, um ein Beschleunigungs-/Verzögerungs-Drehmoment zu berechnen, das zur Synchronisierung mit der Hauptsteuerwelle erforderlich ist, eine Konversion in ein Beschleunigungs-/Verzögerungs-Drehmoment durch Multiplizieren von Beschleunigungsdaten mit einem Trägheitsmoment durchgeführt. Deswegen ist in einem Fall, bei dem das Trägheitsmoment, das für die Berechnung verwendet wird, einen Fehler beinhaltet, ein Problem dahingehend aufgetreten, dass eine positionsmäßige Abweichung, die zwischen der Hauptwellenbefestigung und der Materialzufuhreinrichtung erzeugt wird, nicht ausreichend unterdrückt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme ausgeführt worden und zielt ab auf ein Bereitstellen einer Drehmomentsteuervorrichtung, die einen einfacheren Aufbau aufweist, und auch in einem Fall, wo die Hauptwellenbefestigung bewegt wird, verhindern kann, dass eine positionsmäßige Abweichung erzeugt wird.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, beinhaltet eine Drehmomentsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welcher, während eine Antriebseinrichtung, die von einer Drehmomentsteuerwelle angetrieben wird, eine Druckkraft an ein Werkstück anlegt, das durch eine Hauptsteuerwelle angetrieben wird, die Drehmomentsteuerwelle synchron zu der Hauptsteuerwelle angetrieben wird: eine Einstelleinrichtung für mechanische Parameter, welche einen mechanischen Parameter einstellt, der eine mechanische Eigenschaft der Antriebseinrichtung darstellt, auf Grundlage eines Antriebszustands der Hauptsteuerwelle, um so zu veranlassen, dass eine Druckkraft erhöht wird; eine Nachfolgeantriebs-Drehmomentberechnungseinrichtung, welche ein Nachfolgeantriebs-Drehmoment, das erforderlich ist, damit die Drehmomentsteuerwelle der angetriebenen Hauptsteuerwelle nachfolgt, auf Grundlage des mechanischen Parameters, der von der Einstelleinrichtung für mechanische Parameter eingestellt ist, und des Antriebszustands der Hauptsteuerwelle berechnet; und eine Drehmomentsteuereinrichtung, welche einen Drehmomentbefehlswert durch Addieren des Nachfolgeantriebs-Drehmoments und eines voreingestellten Drehmoments, das getrennt eingestellt ist, berechnet und die Drehmomentsteuerwelle derart steuert, dass das Drehmoment der Drehmomentsteuerwelle mit dem Drehmomentbefehlswert übereinstimmt.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Drehmomentsteuervorrichtung ausgelegt, einen Drehmomentbefehlswert gemäß Antriebszuständen der Hauptsteuerwelle zu berechnen; deswegen ist es nicht erforderlich, eine Verzögerungserfassungseinrichtung unter Verwendung einer linearen Skalierungsvorrichtung zusätzlich bereitzustellen, wodurch der Aufbau der Drehmomentsteuervorrichtung vereinfacht wird.
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Für eine positionsmäßige Abweichung, die durch einen Fehler in einem mechanischen Parameter erzeugt wird, indem eine Variation in dem mechanischen Parameter berücksichtigt wird, kann ein geeigneter mechanischer Parameter gewählt werden, und ein Drehmomentbefehlswert kann berechnet werden, so dass eine Druckkraft immer groß ist, wodurch verhindert wird, dass eine positionsmäßige Abweichung erzeugt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Konfigurationsansicht, bei welcher eine Drehmomentsteuervorrichtung in einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einer automatischen Drehbank eingesetzt wird, die mit einer Materialzufuhreinrichtung ausgestattet ist;
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2 ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 Wellenformgraphen, die eine Beziehung zwischen Antriebszuständen einer Hauptsteuerwelle und eines Antriebsdrehmoments in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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4 ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 Wellenformgraphen, die eine Beziehung zwischen den Antriebszuständen der Hauptsteuerwelle und des Antriebsdrehmoments in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Bezugszeichenliste
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- W
- Werkstück
- 1
- Hauptwelle
- 2
- Hauptwellenbefestigung
- 3
- Hauptwellen-Zufuhrschraube
- 4
- Hauptwellenmotor
- 5
- Detektor
- 6
- Hauptsteuervorrichtung
- 7
- Hilfswellenzufuhrschraube
- 8
- Materialzufuhreinrichtung
- 10
- Hilfswellenmotor
- 11
- Drehmomentsteuervorrichtung
- 12
- Controller
- 20
- Antriebszustand-Berechnungseinrichtung
- 21
- Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung
- 22
- Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung
- 23
- Antriebsdrehmoment-Berechnungseinrichtung
- 24
- Drehmomentsteuereinrichtung
- 25
- Trägheitsmoment-Auswahleinrichtung
- 26
- Reibungskoeffizient-Auswahleinrichtung
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Weg zum Ausführen der Erfindung
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Eine Ausführungsform einer Drehmomentsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird untenstehend unter Verwendung der Figuren im Detail erläutert werden. Es sei zusätzlich darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
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Ausführungsform 1
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Die Drehmomentsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird untenstehend unter Verwendung auf 1 bis 5 erläutert werden.
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1 ist eine Konfigurationsansicht, bei welcher die Drehmomentsteuervorrichtung in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung auf eine automatische Drehbank eingesetzt wird, welche mit einer Materialzufuhreinrichtung ausgestattet ist. Eine Hauptwelle 1 fixiert ein Werkstück W und treibt das Werkstück W rotationsmäßig an. Eine Hauptwellenbefestigung 2, auf welcher die Hauptwelle 1 angebracht ist, ist mit einer Hauptwellen-Zufuhrschraube 3 ausgestattet. Ein Hauptwellenmotor 4 (eine Hauptsteuerwelle) treibt die Hauptwellen-Zufuhrschraube 3 rotationsmäßig an, wodurch veranlasst wird, dass die Hauptwellenbefestigung 2 horizontal bewegt wird. Ein Detektor 5, welcher an dem Hauptwellenmotor 4 angebracht ist, erfasst die Drehposition des Hauptwellenmotors 4; die erfassten Positionsdaten der Hauptsteuerwelle werden in eine Hauptsteuervorrichtung 6 eingegeben, welche den Hauptwellenmotor 4 antreibt und steuert. Die Hauptsteuervorrichtung 6 führt eine Positionssteuerung und eine Geschwindigkeitssteuerung für die Hauptwellenbefestigung 2 auf eine Rückkopplungsweise durch. Ein Controller 12 gibt ein Positionsbefehlssignal zu der Hauptsteuervorrichtung 6 aus, d. h. einen Zielwert zum Antreiben der Hauptsteuerwelle. Eine Materialzufuhreinrichtung 8 ist mit einer Hilfswellen-Zufuhrschraube 7 ausgestattet. Ein Hilfswellenmotor 10 (eine Drehmomentsteuerwelle) treibt die Hilfswellen-Zufuhrschraube 7 rotationsmäßig an, wodurch veranlasst wird, dass die Materialzufuhreinrichtung 8 horizontal angetrieben wird, um das Werkstück der Hauptwelle 1 zuzuführen, und auch, um an das Werkstück W eine horizontale Last anzulegen, die das Werkstück W zu der Hauptwelle 1 während eines Bearbeitens des Werkstücks drückt. Eine Drehmomentsteuervorrichtung 11, welche eine Drehmomentsteuerung der Drehmomentsteuerwelle durchführt, steuert derart dass der Hilfswellenmotor 10 gemäß dem voreingestellten Drehmoment angetrieben wird, d. h. es wird eine Drehmomentsteuerung der Drehmomentsteuerwelle derart durchgeführt, dass die Materialzufuhreinrichtung 8 eine konstante Last an das Werkstück W anlegt.
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In der Drehmomentsteuervorrichtung 11 werden das Positionsbefehlssignal, das aus dem Controller 12 ausgegeben wird, und ein Erfassungssignal aus dem Detektor 5, welcher die Drehposition der Hauptsteuerwelle erfasst, die von der Hauptsteuervorrichtung 6 gesteuert wird, in eine Antriebszustand-Berechnungseinheit 20 eingegeben. Die Antriebszustand-Berechnungseinheit 20 berechnet Zustände eines Antreibens in der Hauptsteuerwelle und gibt diese aus, wie etwa die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Hauptsteuerwelle und ihre Richtungen (beispielsweise ihre Vorzeicheninformationen). Eine Beschleunigungsrichtungsinformation, die von der Antriebszustand-Berechnungseinheit 20 ausgegeben wird, wird in eine Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 eingegeben, und die Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 gibt ein Trägheitsmoment aus. Eine Geschwindigkeitsrichtungsinformation, die aus der Antriebszustand-Berechnungseinheit 20 ausgegeben wird, wird in eine Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 eingegeben, und die Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 gibt einen Reibungskoeffizienten aus. Die Antriebszustände der Hauptsteuerwelle, wie etwa die Geschwindigkeit und die Beschleunigung, die aus der Antriebszustand-Berechnungseinrichtung 20 ausgegeben werden, das Trägheitsmoment, das aus der Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 ausgegeben wird, und der Reibungskoeffizient, der aus der Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 ausgegeben wird, werden in eine Antriebsdrehmoment-Berechnungseinrichtung 23 eingegeben, so dass die Antriebsdrehmoment-Berechnungseinrichtung ein Antriebsdrehmoment berechnet und ausgibt, das erforderlich ist zum Nachfolgen der Bewegung der Hauptsteuerwelle. Das Antriebsdrehmoment, das aus der Antriebsdrehmoment-Berechnungseinrichtung 23 ausgegeben wird, welches notwendig ist zum Nachfolgen der Bewegung der Hauptsteuerwelle, und das voreingestellte Drehmoment Ts, das getrennt eingestellt worden ist, werden in eine Drehmomentsteuereinrichtung 24 eingegeben, so dass die Drehmomentsteuereinrichtung auf der Grundlage des Antriebsdrehmoments einen Drehmomentbefehlswert berechnet, welcher ein Drehmoment in der Drehmomentsteuerwelle ist, und gemäß dem Drehmomentbefehlswert eine Drehmomentsteuerung des Hilfswellenmotors 10, der die Drehmomentsteuerwelle ist, durchführt.
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Die Antriebszustand-Berechnungseinrichtung 20 berechnet die Antriebszustände der Hauptsteuerwelle, wie etwa die Geschwindigkeit und die Beschleunigung und ihre Richtungsinformation (die Vorzeicheninformationen) auf der Grundlage des Positionsbefehlssignals für die Hauptsteuerwelle, das von dem Controller 12 ausgegeben wird, oder auf der Grundlage des Erfassungssignals aus dem Detektor 5, der die Drehposition der Hauptsteuerwelle erfasst, die durch die Hauptsteuervorrichtung 6 gesteuert wird, und gibt diese aus.
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Hier werden die Geschwindigkeitsrichtungsinformtion und die Beschleunigungsrichtungsinformation unter Verwendung einer Vorzeichenhandhabungsfunktion H(x) berechnet, wie untenstehend gezeigt, wobei ein Wert der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung mit x bezeichnet ist und als die Geschwindigkeitsrichtungsinformation oder die Beschleunigungsrichtungsinformation ausgegeben wird. in einem Fall von x > 0: H(x) = +1
in einem Fall von x = 0: H(x) = 0
in einem Fall von x < 0: H(x) = –1 Gleichung 1
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Auf Grundlage der Beschleunigungsrichtungsinformation, die numerisch durch die Vorzeichenhandhabungsfunktion H(x) ausgedrückt wird und aus der Antriebszustand-Berechnungseinrichtung 20 ausgegeben wird, berechnet die Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 ein Trägheitsmoment, welches ein mechanischer Parameter ist, der zum Berechnen des Antriebsdrehmoments der Drehmomentsteuerwelle verwendet wird, und gibt dieses aus.
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Auf Grundlage der Geschwindigkeitsrichtungsinformation, die numerisch durch die Vorzeichenhandhabungsfunktion H(x) ausgedrückt wird und aus der Antriebszustand-Berechnungseinrichtung 20 ausgegeben wird, berechnet die Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 einen Reibungskoeffizienten, welcher ein mechanischer Parameter ist, der zum Berechnen des Antriebsdrehmoments der Drehmomentsteuerwelle verwendet wird, und gibt diesen aus.
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Details der Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 und der Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 werden später beschrieben.
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Auf Grundlage der Antriebszustände, wie etwa der Geschwindigkeit und der Beschleunigung der Hauptsteuerwelle, welche aus der Antriebszustand-Berechnungseinrichtung 20 ausgegeben werden, und auf Grundlage der mechanischen Parameter, wie etwa des Trägheitsmoments, das durch die Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 berechnet wird, und des Reibungskoeffizienten, der durch die Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 berechnet wird, berechnet die Antriebsdrehmoment-Berechnungseinrichtung 23 unter Verwendung einer untenstehenden Gleichung ein Antriebsdrehmoment, das für die Drehmomentsteuerwelle erforderlich ist, um der Bewegung der Hauptsteuerwelle nachzufolgen, und gibt dieses aus. In der Gleichung ist Th das Antriebsdrehmoment, das erforderlich ist, damit die Drehmomentsteuerwelle der Bewegung der Hauptsteuerwelle nachfolgt; a ist die Beschleunigung der Hauptsteuerwelle; v ist die Geschwindigkeit der Hauptsteuerwelle; J ist das Trägheitsmoment; c ist der Reibungskoeffizient; und H ist die Vorzeichenhandhabungsfunktion, die in Gleichung 1 ausgedrückt ist. Th = a·J + c·H(v) Gleichung 2
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Durch ein Aufsummieren des Antriebsdrehmoments Th, das aus der Antriebsdrehmoment-Berechnungseinrichtung 23 ausgegeben wird, und des voreingestellten Drehmoments Ts, das getrennt eingestellt wird, um so äquivalent zu einer gewünschten Druckkraft zu sein, berechnet die Drehmomentsteuereinrichtung 24 einen Drehmomentbefehlswert, der als ein Drehmomentbefehl für die Drehmomentsteuerwelle zu verwenden ist, und führt eine Drehmomentsteuerung des Hilfswellenmotors 10 gemäß dem Drehmomentbefehlswert durch, d. h. der Drehmomentsteuerwelle. Beispielsweise wird die Drehmomentsteuerung derart durchgeführt, dass das Drehmoment des Hilfswellenmotors 10, d. h. der Drehmomentsteuerwelle, mit dem Drehmomentbefehlswert übereinstimmt.
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Als nächstes wird die Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 im Detail unter Verwendung der 2 erläutert werden. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Eine Mehrzahl von Trägheitsmoment-Werten ist in der Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 gespeichert, welche mit einer Trägheitsmoment-Auswahleinrichtung 25 ausgestattet ist, welche ein Trägheitsmoment unter der Mehrzahl von Trägheitsmomenten gemäß der eingegebenen Beschleunigungsrichtungsinformation H(a) über die Hauptsteuerwelle auswählt und ausgibt. In einem Fall, wo zwei auszuwählende Trägheitsmomentwerte vorhanden sind, wird ein maximales Trägheitsmoment oder ein minimales Trägheitsmoment ausgewählt und ausgegeben. Hier können die Trägheitsmomentwerte in der Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 gespeichert werden, oder können von dem Controller 12 in die Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 eingegeben werden. Die Einstellung der Mehrzahl von Trägheitsmoment-Werten wird in geeigneter Weise geändert, wobei Variationen, die in dem Trägheitsmoment der Vorrichtung erwartet werden, berücksichtigt werden.
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In der Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21, die in 2 gezeigt ist, sind zwei Trägheitsmomentwerte gespeichert. Die Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 25 wählt den Maximalwert des Trägheitsmoments aus, wenn die Beschleunigungsrichtung der Hauptsteuerwelle mit der Richtung der Druckkraft in der Drehmomentsteuerwelle übereinstimmt, und wählt den Minimalwert des Trägheitsmoments aus, wenn sich die Beschleunigungsrichtung der Hauptsteuerwelle von der Richtung der Druckkraft in der Drehmomentsteuerwelle unterscheidet.
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Als nächstes wird unter Verwendung der 3 eine Erläuterung über das Verhalten des Antriebsdrehmoments aufgrund des Trägheitsmoments ausgeführt werden, das von der Trägheitsmoment-Einstelleinrichtung 21 ausgewählt wird. 3 zeigt Wellenformgraphen, die eine Beziehung zwischen den Antriebszuständen der Hauptsteuerwelle und dem Antriebsdrehmoment der Drehmomentsteuerwelle in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellen.
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In 3 stellt der obere Graph eine Beziehung zwischen der Zeit und der Geschwindigkeit der Hauptsteuerwelle dar, und der untere Graph stellt eine Beziehung zwischen der Zeit und dem Antriebsdrehmoment in der Drehmomentsteuervorrichtung 11 dar. Hier stellt das Antriebsdrehmoment Th in dem unteren Graphen der 3 das Antriebsdrehmoment in einem Fall dar, bei dem der Reibungskoeffizient c in Gleichung 2 Null ist. In diesem Fall ist das Antriebsdrehmoment Th das Produkt der Beschleunigung a und des Trägheitsmoments J (Th = a·J) durch Ausdruck 2. In dem unteren Graphen der 3 zeigen durchgezogene Linien Fälle an, bei denen die Trägheitsmoment-Auswahleinrichtung 25 in der 2 das maximale Trägheitsmoment auswählt, und die gestrichelten Linien zeigen Fälle an, bei denen die Trägheitsmoment-Auswahleinrichtung 25 in der 2 das minimale Trägheitsmoment auswählt.
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Wenn die Hauptsteuerwelle in den positiven und negativen Richtungen in einem Betriebsmuster angetrieben wird, in welchen sich die Geschwindigkeit in einer trapezartigen Weise ändert, wie in dem oberen Graphen der 3 gezeigt, werden Beschleunigungen von ±a während einer Periode zwischen den Zeiten t1 und t2, einer Periode zwischen den Zeiten t3 und t4, einer Periode zwischen den Zeiten t5 und t6 und einer Periode zwischen den Zeiten t7 und t8 erzeugt.
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In diesen Perioden kann das Antriebsdrehmoment durch Gleichung 2 berechnet werden, welche in dem unteren Graphen gezeigt ist. Wie zuvor bemerkt, wählt die Trägheitsmoment-Auswahleinrichtung 25 in 2 den Maximalwert des Trägheitsmoments J aus, wenn die Beschleunigungsrichtung der Hauptsteuerwelle mit der Richtung der Druckkraft in der Drehmomentsteuerwelle übereinstimmt, und wählt den Minimalwert davon aus, wenn sich die Beschleunigungsrichtung der Hauptsteuerwelle von der Richtung der Druckkraft in der Drehmomentsteuerwelle unterscheidet.
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In 3 wird in einem Fall, wo die Richtung der Druckkraft für die Drehmomentsteuerwelle als die positive Richtung der Geschwindigkeit und des Antriebsdrehmoments definiert ist, der Maximalwert des Trägheitsmoments J während der Periode zwischen den Zeiten t1 und t2 und der Periode zwischen den Zeiten t7 und t8 verwendet, wodurch das Antriebsdrehmoment vorgegeben wird (Abschnitte mit durchgezogener Linie); und der Minimalwert des Trägheitsmoments J wird währen der Periode zwischen den Zeiten t3 und t4 und der Periode zwischen den Zeiten t5 und t6 verwendet, wodurch das Drehmoment vorgegeben wird (Abschnitte mit gestrichelter Linie).
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Durch ein derartiges Auswählen des Trägheitsmoments J, um das Antriebsdrehmoment zu berechnen, kann das Antriebsdrehmoment so berechnet werden, dass es stets eine zusätzliche Druckkraft aufzuweist.
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Als nächstes wird die Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 unter Verwendung der 4 im Detail erläutert werden. 4 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 speichert eine Mehrzahl von Reibungskoeffizientwerten und ist mit einer Reibungskoeffizient-Auswahleinrichtung 26 ausgestattet, welche einen Reibungskoeffizientwert unter der Mehrzahl von Reibungskoeffizientwerten gemäß der eingegebenen Geschwindigkeitsrichtungsinformation H(v) der Hauptsteuerwelle auswählt und ausgibt. In einem Fall von zwei Reibungskoeffizientwerten, von welchen auszuwählen ist, wird entweder der maximale Reibungskoeffizientwert oder der minimale Reibungskoeffizientwert zur Ausgabe ausgewählt. Die Reibungskoeffizientwerte können in der Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 gespeichert werden, oder können von dem Controller 12 in die Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 eingegeben werden. Das Einstellen der Mehrzahl von Reibungskoeffizientwerten wird geeignet geändert, während Variationen, die in den Reibungskoeffizientwerten erwartet werden, in der Drehmomentsteuervorrichtung berücksichtigt werden.
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In der Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22, die in 4 gezeigt ist, sind zwei Reibungskoeffizientwerte gespeichert. Die Reibungskoeffizient-Auswahleinrichtung 26 wählt den Maximalwert des Reibungskoeffizienten aus, wenn die Geschwindigkeitsrichtung der Hauptsteuerwelle mit der Richtung der Druckkraft in der Drehmomentsteuerwelle übereinstimmt, und wählt den Minimalwert des Reibungskoeffizienten aus, wenn die Beschleunigungsrichtung der Hauptsteuerwelle sich von der Richtung der Druckkraft in der Drehmomentsteuerwelle unterscheidet.
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Als nächstes wird unter Verwendung von 5 eine Erläuterung über das Verhalten des Antriebsdrehmoments aufgrund des Reibungskoeffizienten gegeben, der von der Reibungskoeffizient-Einstelleinrichtung 22 ausgewählt ist. 5 zeigt Wellenformgraphen, die eine Beziehung zwischen den Antriebszuständen der Hauptsteuerwelle und dem Antriebsdrehmoment der Drehmomentsteuerwelle in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung anzeigen.
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Ähnlich zu 3 zeigt 5, dass der obere Graph eine Beziehung zwischen der Zeit und der Geschwindigkeit der Hauptsteuerwelle darstellt, und der untere Graph stellt eine Beziehung zwischen der Zeit und dem Antriebsdrehmoment in der Drehmomentsteuervorrichtung 11 an. Hier wird das Antriebsdrehmoment Th in dem unteren Graphen der 5 über den Ausdruck 2 berechnet, in welchem das Trägheitsmoment J ein fester Wert ist. In dem unteren Graphen der 5 zeigen durchgezogene Linien Fälle an, bei denen die Reibungskoeffizient-Auswahleinrichtung 26 in 4 den maximalen Reibungskoeffizienten auswählt, und gestrichelte Linien zeigen Fälle an, bei denen die Reibungskoeffizient-Auswahleinrichtung 26 in 4 Null als den minimalen Reibungskoeffizienten auswählt.
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Wenn die Hauptsteuerwelle in die positiven und negativen Richtungen in einem Betriebsmuster angetrieben wird, in welchem sich die Geschwindigkeit in einer trapezartigen Weise ändert, wie in dem oberen Graphen der 5 gezeigt, werden Geschwindigkeiten von ±v während einer Periode zwischen den Zeiten t1 und t4 und einer Periode zwischen den Zeiten t5 und t8 erzeugt.
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In diesen Perioden wählt die Reibungskoeffizient-Auswahleinrichtung 26 in 4 den Maximalwert des Reibungskoeffizienten c aus, wenn die Geschwindigkeitsrichtung der Hauptsteuerwelle mit der Richtung der Druckkraft in der Drehmomentsteuerwelle übereinstimmt, und wählt den Minimalwert des Reibungskoeffizienten aus, wenn sich die Geschwindigkeitsrichtung der Hauptsteuerwelle von der Richtung der Druckkraft in der Drehmomentsteuerwelle unterscheidet.
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In 5 wird einem Fall, bei dem die Richtung der Druckkraft als die positive Richtung der Geschwindigkeit und des Antriebsdrehmoments definiert ist, der Maximalwert des Reibungskoeffizienten c während der Periode zwischen den Zeiten t1 und t4 verwendet, wodurch das Antriebsdrehmoment (Abschnitte mit durchgezogener Linie) vorgegeben wird; und der Minimalwert des Reibungskoeffizienten c wird während der Periode zwischen den Zeiten t5 und t8 verwendet, wodurch das Antriebsdrehmoment vorgegeben wird (Abschnitte mit gestrichelter Linie).
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Durch ein Auswählen des Reibungskoeffizienten c auf diese Weise, um das Antriebsdrehmoment zu berechnen, kann die Antriebsdrehmoment-Berechnung immer ausgerichtet werden, zu einer erhöhten Druckkraft zu führen.
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Wie obenstehend erläutert, verwendet die Drehmomentsteuervorrichtung in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eine Antriebszustandsinformation bezüglich der Drehmomentsteuerwelle nicht, sondern ist konfiguriert, ein Antriebsdrehmoment der Drehmomentsteuerwelle auf der Grundlage einer Antriebszustandsinformation an der Hauptsteuerwelle zu berechnen; deswegen ist es nicht erforderlich, eine Erfassungsvorrichtung, wie etwa eine lineare Skalierungsvorrichtung zum Erhalten der relativen Position der Drehmomentsteuerwelle zu der Hauptsteuerwelle getrennt bereitzustellen, wodurch die Konfiguration der Drehmomentsteuervorrichtung vereinfacht wird.
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Überdies wird ein Verfahren angewandt, bei welchem die Werte des Trägheitsmoments und des Reibungskoeffizienten (insbesondere ihre Maximalwerte und Minimalwerte), welche mechanische Parameter sind, ausgewählt werden, wobei die Variationen des Trägheitsmoments und des Reibungskoeffizienten berücksichtigt werden, auf der Grundlage der Antriebsinformation der Hauptsteuerwelle. Dadurch kann die Drehmomentsteuerung für die Drehmomentsteuerwelle durchgeführt werden, immer eine vermehrte Druckkraft herbeizuführen, wodurch verhindert wird, dass Positionsabweichungen der Hauptsteuerwelle und der Drehmomentsteuerwelle erzeugt werden, auch dann, wenn Variationen und Fehler in den mechanischen Parametern vorhanden sind.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die Drehmomentsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zweckmäßig als eine Drehmomentsteuervorrichtung, welche, während eine konstante Kraft von einer Drehmomentsteuerwelle auf ein Werkstück vorgegeben wird, das durch eine Hauptsteuerwelle angetrieben wird, die Drehmomentsteuerwelle synchron zu der Hauptsteuerwelle antreibt; und insbesondere ist die Drehmomentsteuervorrichtung für eine Drehmomentsteuervorrichtung für einen Motor, der eine industrielle mechanische Vorrichtung antreibt, geeignet.
