[发明专利]位置控制装置

说明书

补偿功能构成装置，其根据使可动单元的移动方向反向所需的移动距离与作用于该可动单元的滑动阻力而计算相关性系数；以及，补偿量输出单元，其根据相关性系数和和移动方向被反向时的反馈力矩计算直至该可动单元开始移动时所需的位置指令值上的移动距离，并根据移动方向反向后的移动距离增加力矩补偿量，直到移动方向反向后的移动距离达到直至移动开始所需的移动距离。

优先权信息

本申请要求以下日本专利申请的优先权：2014年4月14日提交的2014-083131、2014年8月21日提交的2014-168655和2015年3月4日提交的2015-042781；上述专利文件均以引用方式全文并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种用于机器工具的进给轴等的位置控制装置。更为具体地，涉及对一种在移动方向反向时补偿后续延迟的位置控制装置的改进。

背景技术

当机器工具的进给轴移动方向反向时，由于摩擦力作用的方向变为反向，力矩响应受到延迟，且观察到的延迟是相对于位置命令的后续延迟。为了降低该后续延迟，传统技术中有以下几种尝试。

图12是展示传统位置控制装置的示例的方框图。图12中，减法器1根据主机设备(未显示)发出的位置命令值Pc和安装在目标工厂12中的马达或被驱动体上的位置检测器的位置检测值Pd来计算位置偏差Pdif。计算所得的位置偏差Pdif由速度命令计算装置2(比例增益Kp)按比例放大，再由加法器4与速度前馈Vff相加得到速度命令值Vc，其中所述前馈速度Vff是微分器3对位置命令值Pc进行微分所得。然后，减法器5计算速度命令值Vc和速度检测值Vd之间的差异，其中速度检测值Vd来自对位置检测值Pd的微分或直接来自目标工厂12中安装的速度检测器。然后，分别由力矩命令计算装置6(比例增益Pv)和力矩命令计算装置7(积分增益增益Iv)比例放大和积分放大，并由加法器8进行相加以确定反馈力矩Tfb。此外，由加法器11令反馈力矩Tfb和前馈力矩Tff相加来得到力矩命令值Tc，其中前馈力矩Tff是由微分器9对前馈速度Vff进行微分后，乘以目标工厂12中的可动单元的马达轴转换惯量10所得。目标工厂12通过目标工厂12中的马达产生等于力矩命令值的力矩，驱动目标工厂12中设有的被驱动体穿过例如滚珠螺杆。

接下来，将描述移动方向反向时的力矩响应延迟。当沿一个方向驱动被驱动体时，主要需要2种力矩，其中之一是用于令被驱动体加速和减速的力矩，另一种则是用于克服滑动阻力(如摩擦力)进行移动的力矩。图12中，前者由根据运动方程所得的前馈力矩Tff来补偿；后者则被检测为位置检测值Pd对位置命令值Pc的后续延迟或速度检测值Vd对速度命令值Vc的后续延迟，由反馈力矩Tfb来补偿。特别是当被驱动体按命令移动时，速度命令值Vc和速度检测值Vd几乎处于相等状态，且用于克服滑动阻力移动的力矩由力矩命令计算装置7(积分增益Iv)的输出来补偿。

在此，当向被驱动体发出命令来反转移动方向时，被驱动体的移动方向反向，同时，作用于被驱动体的滑动阻力也反向。因此，移动方向反转后，用于克服滑动阻力而移动的力矩极性也反向，且力矩命令计算装置7(积分增益Iv)的输出极性也反向。在此，当移动方向反向时，若力矩命令计算装置7(积分增益Iv)的输出可以迅速反转，就可以减小位置偏差Pdif。根据图12所示的现有技术，当补偿切换装置51检测到移动方向反向时，积分增益Iv增加，力矩命令计算装置7(积分增益Iv)的输出迅速反转。如上所述的能够检测移动方向反向并改变积分增益Iv的补偿切换装置公开在JP2005-304155A等文件中。

在圆弧驱动时，为了实现令补偿随切线方向速度(驱动加速度)变化，JP2005-304155A测定了积分增益Iv的增量，如图13所示。图13中，当圆弧命令速度高时，移动方向反转后到达完成补偿所需的目标移动距离的所需时间短，则可以降低积分增益Iv的增量。另一方面，当圆弧命令速度低时，到达完成补偿所需的目标移动距离的所需时间长，则可以增加积分增益Iv的增量。因此，对于各种圆弧驱动速度而言，均可以实现补偿，迅速反转力矩命令计算装置7(积分增益Iv)的输出。