[发明专利]电动机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对与机床和产业机械中的进给轴以及产业用机器人的臂连结的电动机的反转延迟进行校正的电动机控制装置。

背景技术

在机床和产业机械中的进给轴以及产业用机器人的臂等的轴(机械可动部)上连结有伺服电动机。伺服电动机的旋转通过滚珠丝杠等被变换为工作台等的直线运动，或者伺服电动机的传递速度通过减速机而降低。

在这些滚珠丝杠或者减速机中存在如下情况：在向某个位置的正方向的停止位置与负方向的停止位置之间存在差。一般，这样的差被称作反向间隙(backlash)，成为使位置精度下降的原因。

图6A～图6C是用于说明反向间隙的图。在图6A中示出了通过未图示的电动机移动的可动部WA以及由可动部WA驱动的被驱动部WB。可动部WA在其两端具有突出部A1、A2，被驱动部WB在其中央具有突起部B。因而，例如当可动部WA向右方移动时，可动部WA的一方的突出部A1的内侧端与被驱动部WB的突起部B的一端卡合。由此，可动部WA和被驱动部WB一体地向右方移动。

另外，在电动机反转而可动部WA从右方向左方移动的情况下，如图6B所示，可动部WA向左方移动。然后，如图6C所示，当可动部WA的另一方的突出部A2的内侧端与被驱动部WB的突起部B的另一端卡合时，可动部WA和被驱动部WB一体地向左方移动。

这样，在反转时，可动部WA在与被驱动部WB卡合之前需要移动被称作反向间隙的规定的移动量。图6A和图6C所示的反向间隙C有可能成为使位置精度下降的原因。因此，进行如下处理：生成关于反向间隙C的校正量，在反转时将该校正量与电动机的位置指令相加。

无需得到被驱动部WB的位置信息而基于电动机的位置信息来进行被驱动部WB的位置控制的机械是半封闭控制机。在这样的半封闭控制机中，向电动机指示将速度指令反转后的移动指令与反向间隙长度相加得到的校正位置指令，由此使被驱动部WB移动与移动指令相应的量。

另外，在能够掌握电动机的位置信息和被驱动部WB的位置信息这两者的机械即全封闭控制机中，具备被驱动部WB的传感器，因此只要施加期望值作为移动指令就足够。在这样的全封闭控制机中，在速度指令反转时，在电动机移动反向间隙长度之后，被驱动部WB开始移动，因此发生延迟。因此，全封闭控制机可能具有在速度指令反转后使电动机加速的速度指令校正功能。

在这两个技术中，在适当的定时进行适当的校正，在动作之前决定校正的量和校正的定时。因而，这两个技术是前馈控制。

与此相对，在日本特开2014-054001号公报中，掌握产生反向间隙时的电动机的位置，决定反向间隙校正量。在该情况下，使用产生反向间隙时的电动机当前的位置来决定反向间隙校正量，因此日本特开2014-054001号公报的技术是反馈控制。在日本特开2014-054001号公报中，将可动部与被驱动部卡合时的可动部与被驱动部之间的偏差作为初始偏差。而且，从初始偏差减去可动部与被驱动部的当前的位置之间的偏差来计算校正量。

在日本特开2014-054001号公报中，将反向间隙解释为齿面间的单纯的间隙。然而，在通常的机械中，反向间隙是将单纯的间隙与通过作用在可动部和被驱动部之间的力产生的弹性变形合起来的。另外，根据机械不同，还存在几乎没有前述的间隙而基于弹性变形的空程(lost motion)占主导的情况。此外，弹性变形是由于将电动机与滚珠丝杠结合的联轴器、特别是树脂制联轴器的扭曲、滚珠丝杠的伸缩而发生的。

在产生了基于弹性变形的空程的情况下，在日本特开2014-054001号公报中产生以下可能性：在求出初始偏差时施加在反向间隙端的力的大小与电动机反转时所需的力的大小不同，从而计算出的校正量与所要求的校正量不同。

在校正量过多或过少的情况下，工件的形状精度变差。具体地说，在加工工件的凸的部分时校正量过小的情况以及在加工工件的凹的部分时校正量过大的情况下，存在工件处产生突起的可能性。反之，在加工工件的凸的部分时校正量过大的情况以及在加工工件的凹的部分时校正量过小的情况下，存在工件处产生切口的可能性。特别是，在校正量过大的情况下，工件的加工面处的切口看起来像伤痕，因此工件被判断为加工不良的可能性高，屡次被视为问题。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够通过考虑弹性变形来避免生成过大的校正量的电动机控制装置。

发明内容